JP2017152066A - Nonvolatile semiconductor storage device and memory system - Google Patents

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洋 前嶋
Hiroshi Maejima
洋 前嶋
典央 浅岡
Norio Asaoka
典央 浅岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile semiconductor storage device that can improve performance.SOLUTION: A nonvolatile semiconductor storage device includes a memory cell array 101 and a controller 110. The memory cell array 101 includes a plurality of blocks. Each of the plurality of blocks includes a plurality of memory strings. Each of the plurality of memory strings includes a selection transistor and a plurality of memory cells connected to one end of the selection transistor in series. In response to a first command, the controller 110 determines whether or not a threshold value of the selection transistor is less than or equal to a first reference value in a first block specified by the first command. In response to a second command, the controller 110 outputs a determination result to an outside.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

実施形態は、不揮発性半導体記憶装置及びメモリシステムに関する。   Embodiments described herein relate generally to a nonvolatile semiconductor memory device and a memory system.

不揮発性半導体記憶装置としてNAND型フラッシュメモリが知られている。   A NAND flash memory is known as a nonvolatile semiconductor memory device.

米国特許第7,933,151号明細書US Pat. No. 7,933,151

実施形態は、性能を向上させることが可能な不揮発性半導体記憶装置及びメモリシステムを提供する。   Embodiments provide a nonvolatile semiconductor memory device and a memory system capable of improving performance.

実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、複数のブロックを備え、前記複数のブロックの各々は、複数のメモリストリングを備え、前記複数のメモリストリングの各々は、選択トランジスタと、前記選択トランジスタの一端に直列接続された複数のメモリセルとを備える、メモリセルアレイと、第1コマンドに応答して、前記第1コマンドで指定された第1ブロックにおいて、前記選択トランジスタの閾値が第1基準値以下であるか否かを判定し、第2コマンドに応答して前記判定結果を外部に出力するコントローラとを具備する。   The nonvolatile semiconductor memory device according to the embodiment includes a plurality of blocks, each of the plurality of blocks includes a plurality of memory strings, and each of the plurality of memory strings includes a selection transistor and one end of the selection transistor. A threshold value of the selection transistor is equal to or lower than a first reference value in a memory cell array including a plurality of memory cells connected in series to each other and a first block designated by the first command in response to the first command. A controller that determines whether or not there is and outputs the determination result to the outside in response to the second command.

第1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ブロック図。1 is a block diagram of a memory system including a semiconductor memory device according to a first embodiment. 図1に示したNAND型フラッシュメモリのブロック図。FIG. 2 is a block diagram of the NAND flash memory shown in FIG. 1. 図2に示したメモリセルアレイのブロック図。FIG. 3 is a block diagram of the memory cell array shown in FIG. 2. メモリセルアレイに含まれる1つのブロックの回路図。The circuit diagram of one block contained in a memory cell array. ブロックの一部領域の断面図。Sectional drawing of the partial area | region of a block. 選択トランジスタの閾値を説明する図。10A and 10B illustrate a threshold value of a selection transistor. 第1実施形態に係るメモリコントローラの動作を示すフローチャート。5 is a flowchart showing the operation of the memory controller according to the first embodiment. 第1実施形態に係るメモリシステムの動作を示すタイミングチャート。4 is a timing chart showing the operation of the memory system according to the first embodiment. 第1実施形態に係る選択トランジスタの閾値チェック動作を示すタイミングチャート。4 is a timing chart illustrating a threshold value check operation of a selection transistor according to the first embodiment. メモリセルアレイの管理領域を説明する図。The figure explaining the management area | region of a memory cell array. 第2実施形態に係るメモリシステムの動作を示すタイミングチャート。9 is a timing chart showing the operation of the memory system according to the second embodiment. 第3実施形態に係るNANDストリングの断面図。Sectional drawing of the NAND string which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係るNANDストリングの断面図。Sectional drawing of the NAND string which concerns on 3rd Embodiment.

以下、実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る半導体記憶装置は、データを電気的に書き換え可能な不揮発性半導体メモリであり、以下の実施形態では、半導体記憶装置としてNAND型フラッシュメモリを例に挙げて説明する。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
The semiconductor memory device according to this embodiment is a nonvolatile semiconductor memory in which data can be electrically rewritten. In the following embodiments, a NAND flash memory will be described as an example of the semiconductor memory device.

[1] 第1実施形態
[1−1] メモリシステムの構成
図1は、第1実施形態に係る半導体記憶装置を含むメモリシステム1のブロック図である。メモリシステム1は、NAND型フラッシュメモリ100、及びメモリコントローラ200を備える。
[1] First Embodiment [1-1] Configuration of Memory System FIG. 1 is a block diagram of a memory system 1 including a semiconductor memory device according to a first embodiment. The memory system 1 includes a NAND flash memory 100 and a memory controller 200.

メモリシステム1は、ホスト装置300が搭載されたマザーボード上にメモリシステム1を構成する複数のチップを実装して構成しても良いし、メモリシステム1を1つのモジュールで実現するシステムLSI(large-scale integrated circuit)、又はSoC(system on chip)として構成しても良い。メモリシステム1の例としては、SDTMカードのようなメモリカード、SSD(solid state drive)、及びeMMC(embedded multimedia card)などが挙げられる。 The memory system 1 may be configured by mounting a plurality of chips constituting the memory system 1 on a motherboard on which the host device 300 is mounted, or a system LSI (large-sized) that realizes the memory system 1 with one module. scale integrated circuit) or SoC (system on chip). Examples of the memory system 1 include a memory card such as an SD TM card, an SSD (solid state drive), an eMMC (embedded multimedia card), and the like.

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の構成に関する詳細は後述する。   The NAND flash memory 100 includes a plurality of memory cells and stores data in a nonvolatile manner. Details regarding the configuration of the NAND flash memory 100 will be described later.

メモリコントローラ200は、例えばホスト装置300からの命令に応答して、NAND型フラッシュメモリ100に対して書き込み(プログラムともいう)、読み出し、及び消去などを命令する。また、メモリコントローラ200は、NAND型フラッシュメモリ100のメモリ空間を管理する。メモリコントローラ200は、ホストインターフェース回路(Host I/F)201、CPU(Central Processing unit)202、RAM(Random Access Memory)203、バッファメモリ204、NANDインターフェース回路(NAND I/F)205、及びECC(Error Checking and Correcting)回路206などを備える。   For example, in response to a command from the host device 300, the memory controller 200 commands writing (also referred to as a program), reading, and erasing to the NAND flash memory 100. The memory controller 200 manages the memory space of the NAND flash memory 100. The memory controller 200 includes a host interface circuit (Host I / F) 201, a CPU (Central Processing Unit) 202, a RAM (Random Access Memory) 203, a buffer memory 204, a NAND interface circuit (NAND I / F) 205, and an ECC ( An error checking and correcting circuit 206 is provided.

ホストインターフェース回路201は、コントローラバスを介してホスト装置300に接続され、ホスト装置300との間でインターフェース処理を行う。また、ホストインターフェース回路201は、ホスト装置300との間で命令及びデータの送受信を行う。   The host interface circuit 201 is connected to the host device 300 via the controller bus and performs interface processing with the host device 300. The host interface circuit 201 transmits and receives commands and data to and from the host device 300.

CPU202は、メモリコントローラ200全体の動作を制御する。例えば、CPU202は、ホスト装置300から書き込み命令を受けた場合に、それに応答して、NANDインターフェースに基づく書き込み命令をNAND型フラッシュメモリ100に発行する。読み出し及び消去の際も同様である。また、CPU202は、ウェアレベリングなど、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。   The CPU 202 controls the overall operation of the memory controller 200. For example, when receiving a write command from the host device 300, the CPU 202 issues a write command based on the NAND interface to the NAND flash memory 100 in response thereto. The same applies to reading and erasing. Further, the CPU 202 executes various processes for managing the NAND flash memory 100 such as wear leveling.

RAM203は、CPU202の作業エリアとして使用され、NAND型フラッシュメモリ100からロードされたファームウェアや、CPU202が作成した各種テーブルを格納する。RAM203は、例えばDRAMから構成される。バッファメモリ204は、ホスト装置300から送られたデータを一時的に保持し、また、NAND型フラッシュメモリ100から送られたデータを一時的に保持する。   The RAM 203 is used as a work area for the CPU 202 and stores firmware loaded from the NAND flash memory 100 and various tables created by the CPU 202. The RAM 203 is composed of, for example, a DRAM. The buffer memory 204 temporarily holds data sent from the host device 300 and temporarily holds data sent from the NAND flash memory 100.

ECC回路206は、データの書き込み時には、書き込みデータに対してエラー訂正符号を生成し、このエラー訂正符号を書き込みデータに付加してNANDインターフェース回路205に送る。また、ECC回路206は、データの読み出し時には、読み出しデータに対して、読み出しデータに含まれるエラー訂正符号を用いてエラー検出及びエラー訂正を行う。なお、ECC回路206は、NANDインターフェース回路205内に設けるようにしてもよい。   When data is written, the ECC circuit 206 generates an error correction code for the write data, adds the error correction code to the write data, and sends it to the NAND interface circuit 205. In addition, when reading data, the ECC circuit 206 performs error detection and error correction on the read data by using an error correction code included in the read data. Note that the ECC circuit 206 may be provided in the NAND interface circuit 205.

NANDインターフェース回路205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との間でインターフェース処理を行う。また、NANDインターフェース回路205は、NAND型フラッシュメモリ100との間で命令及びデータの送受信を行う。   The NAND interface circuit 205 is connected to the NAND flash memory 100 via a NAND bus, and performs interface processing with the NAND flash memory 100. The NAND interface circuit 205 transmits and receives commands and data to and from the NAND flash memory 100.

[1−1−1] NAND型フラッシュメモリ100の構成
図2は、NAND型フラッシュメモリ100のブロック図である。NAND型フラッシュメモリ100は、メモリセルアレイ101、ロウデコーダ102、カラムデコーダ103、センスアンプ部104、ページバッファ105、コアドライバ106、電圧発生回路107、入出力回路108、アドレスレジスタ109、コントローラ110、ステータスレジスタ111、及びフェイルビットカウンタ112を備える。
[1-1-1] Configuration of NAND Flash Memory 100 FIG. 2 is a block diagram of the NAND flash memory 100. The NAND flash memory 100 includes a memory cell array 101, row decoder 102, column decoder 103, sense amplifier unit 104, page buffer 105, core driver 106, voltage generation circuit 107, input / output circuit 108, address register 109, controller 110, status. A register 111 and a fail bit counter 112 are provided.

メモリセルアレイ101は、複数のブロックを備え、複数のブロックの各々は、複数のメモリセルトランジスタMT(単にメモリセルという場合もある)を備える。メモリセルトランジスタMTは、電気的に書き換え可能なEEPROM(登録商標)セルから構成される。メモリセルアレイ101には、メモリセルトランジスタMTに印加される電圧を制御するために、複数のビット線、複数のワード線、及びソース線が配設される。メモリセルアレイ101の詳細については後述する。   The memory cell array 101 includes a plurality of blocks, and each of the plurality of blocks includes a plurality of memory cell transistors MT (sometimes simply referred to as memory cells). The memory cell transistor MT is composed of an electrically rewritable EEPROM (registered trademark) cell. The memory cell array 101 is provided with a plurality of bit lines, a plurality of word lines, and a source line in order to control the voltage applied to the memory cell transistor MT. Details of the memory cell array 101 will be described later.

ロウデコーダ102は、アドレスレジスタ109からブロックアドレス信号及びロウアドレス信号を受け、これらの信号に基づいて、対応するブロック内のいずれかのワード線を選択する。カラムデコーダ103は、アドレスレジスタ109からカラムアドレス信号を受け、このカラムアドレス信号に基づいて、いずれかのビット線を選択する。   The row decoder 102 receives a block address signal and a row address signal from the address register 109, and selects any word line in the corresponding block based on these signals. The column decoder 103 receives a column address signal from the address register 109 and selects one of the bit lines based on the column address signal.

センスアンプ部104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検知及び増幅する。また、センスアンプ部104は、データの書き込み時には、ビット線を介して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101へのデータの読み出し及び書き込みは、複数のメモリセルを単位として行われ、この単位がページとなる。   The sense amplifier unit 104 detects and amplifies data read from the memory cell to the bit line when reading data. The sense amplifier unit 104 transfers write data to the memory cell via the bit line when writing data. Data reading and writing to the memory cell array 101 are performed in units of a plurality of memory cells, and this unit is a page.

ページバッファ(データキャッシュ)105は、例えばページ単位でデータを保持する。ページバッファ105は、データの読み出し時には、センスアンプ部104からページ単位で転送されたデータを一時的に保持し、これをシリアルに入出力回路108へ転送する。また、ページバッファ105は、データの書き込み時には、入出力回路108からシリアルに転送されたデータを一時的に保持し、これをページ単位でセンスアンプ部104へ転送する。   The page buffer (data cache) 105 holds data in units of pages, for example. When reading data, the page buffer 105 temporarily holds data transferred from the sense amplifier unit 104 in units of pages, and transfers the data serially to the input / output circuit 108. The page buffer 105 temporarily holds data transferred serially from the input / output circuit 108 when data is written, and transfers this data to the sense amplifier unit 104 in units of pages.

コアドライバ106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102、センスアンプ部104、及び図示せぬソース線制御回路などに供給する。コアドライバ106によって供給された電圧は、ロウデコーダ102、センスアンプ部104、及びソース線制御回路を介してメモリセル(具体的には、ワード線、選択ゲート線、ビット線、及びソース線)に印加される。電圧発生回路107は、各動作に必要な内部電圧(例えば、電源電圧を昇圧した電圧)を発生し、内部電圧をコアドライバ106に供給する。   The core driver 106 supplies voltages necessary for data writing, reading, and erasing to the row decoder 102, the sense amplifier unit 104, a source line control circuit (not shown), and the like. The voltage supplied by the core driver 106 is supplied to memory cells (specifically, word lines, selection gate lines, bit lines, and source lines) through the row decoder 102, the sense amplifier unit 104, and the source line control circuit. Applied. The voltage generation circuit 107 generates an internal voltage (for example, a voltage obtained by boosting the power supply voltage) necessary for each operation, and supplies the internal voltage to the core driver 106.

コントローラ(制御回路)110は、NAND型フラッシュメモリ100の全体動作を制御する。コントローラ110は、各種の外部制御信号、例えば、チップイネーブル信号CEn、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、書き込みイネーブル信号WEn、及び読み出しイネーブル信号REnをメモリコントローラ200から受ける。信号名に付記された“n”は、アクティブ・ローを示す。   The controller (control circuit) 110 controls the entire operation of the NAND flash memory 100. The controller 110 receives various external control signals, for example, a chip enable signal CEn, an address latch enable signal ALE, a command latch enable signal CLE, a write enable signal WEn, and a read enable signal REn from the memory controller 200. “N” appended to the signal name indicates active low.

コントローラ110は、これらの外部制御信号に基づいて、入出力端子I/Oから供給されるアドレスAddとコマンドCMDとを識別する。そして、コントローラ110は、アドレスAddを、アドレスレジスタ109を介してカラムデコーダ103及びロウデコーダ102に転送する。また、コントローラ110は、コマンドCMDをデコードする。コントローラ110は、外部制御信号及びコマンドCMDに従って、データの読み出し、書き込み、及び消去の各シーケンス制御を行う。また、コントローラ110は、NAND型フラッシュメモリ100の動作状態をメモリコントローラ200に通知するために、レディー/ビジー信号R/Bnを出力する。メモリコントローラ200は、レディー/ビジー信号R/Bnを受けることで、NAND型フラッシュメモリ100の状態を知ることができる。   The controller 110 identifies the address Add and the command CMD supplied from the input / output terminal I / O based on these external control signals. Then, the controller 110 transfers the address Add to the column decoder 103 and the row decoder 102 via the address register 109. In addition, the controller 110 decodes the command CMD. The controller 110 performs sequence control of data reading, writing, and erasing in accordance with the external control signal and the command CMD. Further, the controller 110 outputs a ready / busy signal R / Bn in order to notify the memory controller 200 of the operation state of the NAND flash memory 100. The memory controller 200 can know the state of the NAND flash memory 100 by receiving the ready / busy signal R / Bn.

入出力回路108は、メモリコントローラ200との間で、NANDバスを介してデータ(コマンドCMD、アドレスAdd、及びデータを含む)の送受信を行う。   The input / output circuit 108 transmits / receives data (including command CMD, address Add, and data) to / from the memory controller 200 via the NAND bus.

ステータスレジスタ111は、例えばパワーオン時に、メモリセルアレイ101のROMフューズから読み出された管理データを一時的に保持する。また、ステータスレジスタ111は、メモリセルアレイ101の動作に必要な各種データを一時的に保持する。ステータスレジスタ111は、例えばSRAMから構成される。   The status register 111 temporarily holds management data read from the ROM fuse of the memory cell array 101 at the time of power-on, for example. The status register 111 temporarily holds various data necessary for the operation of the memory cell array 101. The status register 111 is composed of, for example, an SRAM.

フェイルビットカウンタ112は、書き込み後のベリファイ動作において、メモリセルから読み出されたデータと期待値とを比較し、一致しないビット(フェイルビット)の数をカウントする。ベリファイ動作とは、メモリセルに実際に書き込まれたデータと、期待値(書き込みデータ)とを比較し、期待値がメモリセルに書き込まれたか否かを確認する動作である。フェイルビットカウンタ112により計数されたフェイルビット数は、書き込み動作のステータスを判定するために使用される。すなわち、コントローラ110は、フェイルビットカウンタ112により計数されたフェイルビット数と基準値とを比較し、フェイルビット数が基準値以下である場合に、書き込み動作がパスであると判定する。   The fail bit counter 112 compares the data read from the memory cell with the expected value in the verify operation after writing, and counts the number of mismatched bits (fail bits). The verify operation is an operation of comparing data actually written in the memory cell with an expected value (write data) to check whether the expected value is written in the memory cell. The number of fail bits counted by the fail bit counter 112 is used to determine the status of the write operation. That is, the controller 110 compares the number of fail bits counted by the fail bit counter 112 with a reference value, and determines that the write operation is a pass when the number of fail bits is equal to or less than the reference value.

[1−1−2] メモリセルアレイ101の構成
図3は、メモリセルアレイ101のブロック図である。
メモリセルアレイ101は、複数のブロックBLK(BLK0、BLK1、BLK2、・・・)を備える。複数のブロックBLKの各々は、複数のストリングユニットSU(SU0、SU1、SU2、・・・)を備える。複数のストリングユニットSUの各々は、複数のNANDストリング10を備える。メモリセルアレイ101内のブロック数、1つのブロックBLK内のストリングユニット数、及び1つのストリングユニットSU内のNANDストリング数は、任意に設定可能である。
[1-1-2] Configuration of Memory Cell Array 101 FIG. 3 is a block diagram of the memory cell array 101.
The memory cell array 101 includes a plurality of blocks BLK (BLK0, BLK1, BLK2,...). Each of the plurality of blocks BLK includes a plurality of string units SU (SU0, SU1, SU2,...). Each of the plurality of string units SU includes a plurality of NAND strings 10. The number of blocks in the memory cell array 101, the number of string units in one block BLK, and the number of NAND strings in one string unit SU can be arbitrarily set.

図4は、メモリセルアレイ101に含まれる1つのブロックBLKの回路図である。
複数のNANDストリング10の各々は、複数のメモリセルトランジスタMT、及び2個の選択トランジスタST1、ST2を備える。本明細書では、メモリセルトランジスタをメモリセル又はセルと呼ぶ場合もある。図4は、NANDストリング10が8個のメモリセルトランジスタMT(MT0〜MT7)を備える構成例を示しているが、NANDストリング10が備えるメモリセルトランジスタMTの数は任意に設定可能である。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、データを不揮発に記憶する。メモリセルトランジスタMTは、1ビットデータ(2値)を記憶するように構成してもよいし、2ビット以上のデータ(又は3値以上)を記憶するように構成してもよい。
FIG. 4 is a circuit diagram of one block BLK included in the memory cell array 101.
Each of the plurality of NAND strings 10 includes a plurality of memory cell transistors MT and two select transistors ST1 and ST2. In this specification, a memory cell transistor may be called a memory cell or a cell. FIG. 4 shows a configuration example in which the NAND string 10 includes eight memory cell transistors MT (MT0 to MT7). However, the number of memory cell transistors MT included in the NAND string 10 can be arbitrarily set. The memory cell transistor MT includes a stacked gate including a control gate and a charge storage layer, and stores data in a nonvolatile manner. The memory cell transistor MT may be configured to store 1-bit data (binary) or may be configured to store data of 2 bits or more (or 3 values or more).

複数のメモリセルトランジスタMTは、選択トランジスタST1、ST2の間に、それらの電流経路が直列接続されるようにして配置される。この直列接続の一端側のメモリセルトランジスタMT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MT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る。   The plurality of memory cell transistors MT are arranged between the select transistors ST1 and ST2 such that their current paths are connected in series. The current path of the memory cell transistor MT at one end of the series connection is connected to one end of the current path of the selection transistor ST1, and the current path of the memory cell transistor MT at the other end is connected to one end of the current path of the selection transistor ST2. The

ストリングユニットSU0に含まれる複数の選択トランジスタST1のゲートは、選択ゲート線SGD0に共通接続され、同様に、ストリングユニットSU1〜SU3にはそれぞれ、選択ゲート線SGD1〜SGD3が接続される。同一のブロックBLK内にある複数の選択トランジスタST2のゲートは、同一の選択ゲート線SGSに共通接続される。なお、各ストリングユニットSUに含まれる選択トランジスタST2は、選択トランジスタST1と同様に、別々の選択ゲート線SGS0〜SGS3に接続されていてもよい。同一のブロックBLK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に接続される。   The gates of the plurality of selection transistors ST1 included in the string unit SU0 are commonly connected to the selection gate line SGD0. Similarly, the selection gate lines SGD1 to SGD3 are connected to the string units SU1 to SU3, respectively. The gates of the plurality of selection transistors ST2 in the same block BLK are commonly connected to the same selection gate line SGS. Note that the select transistor ST2 included in each string unit SU may be connected to separate select gate lines SGS0 to SGS3, similarly to the select transistor ST1. Control gates of memory cell transistors MT0 to MT7 in the same block BLK are connected to word lines WL0 to WL7, respectively.

なお、NANDストリング10は、ダミーセルトランジスタを備えていてもよい。ダミーセルトランジスタは、選択トランジスタST1とメモリセルトランジスタとの間、及び選択トランジスタST2とメモリセルトランジスタとの間に直列接続される。ダミーセルトランジスタのゲートには、ダミーワード線が接続される。ダミーセルトランジスタの構造は、メモリセルトランジスタと同じである。ダミーセルトランジスタは、データを記憶するためのものではなく、書き込みパルス印加動作や消去パルス印加動作中に、メモリセルトランジスタや選択トランジスタが受けるディスターブを緩和する機能を有する。   The NAND string 10 may include a dummy cell transistor. The dummy cell transistors are connected in series between the selection transistor ST1 and the memory cell transistor and between the selection transistor ST2 and the memory cell transistor. A dummy word line is connected to the gate of the dummy cell transistor. The structure of the dummy cell transistor is the same as that of the memory cell transistor. The dummy cell transistor is not for storing data, but has a function of reducing the disturbance received by the memory cell transistor and the select transistor during the write pulse application operation and the erase pulse application operation.

メモリセルアレイ101内でマトリクス状に配置されたNANDストリング10のうち、同一列にある複数のNANDストリング10の選択トランジスタST1の電流経路の他端は、ビット線BL0〜BL(m−1)のいずれかに共通接続される。“m”は1以上の整数である。すなわち、1本のビット線BLは、複数のブロックBLK間で同一列にあるNANDストリング10を共通に接続する。同一のブロックBLKに含まれる複数の選択トランジスタST2の電流経路の他端は、ソース線SLに共通に接続される。ソース線SLは、例えば複数のブロック間で複数のNANDストリング10を共通に接続する。   Among the NAND strings 10 arranged in a matrix in the memory cell array 101, the other end of the current path of the select transistor ST1 of the plurality of NAND strings 10 in the same column is any of the bit lines BL0 to BL (m−1). Commonly connected. “M” is an integer of 1 or more. That is, one bit line BL commonly connects NAND strings 10 in the same column among a plurality of blocks BLK. The other ends of the current paths of the plurality of select transistors ST2 included in the same block BLK are commonly connected to the source line SL. For example, the source line SL connects a plurality of NAND strings 10 in common between a plurality of blocks.

同一のブロックBLK内にある複数のメモリセルトランジスタMTのデータは、例えば一括して消去される。データの読み出し及び書き込みは、1つのブロックBLKに配設された1本のワード線WLに共通接続された複数のメモリセルトランジスタMTに対して、一括して行われる。このデータ単位をページと呼ぶ。   Data of a plurality of memory cell transistors MT in the same block BLK is erased at once, for example. Data reading and writing are collectively performed on a plurality of memory cell transistors MT commonly connected to one word line WL arranged in one block BLK. This data unit is called a page.

図5は、ブロックBLKの一部領域の断面図である。p型ウェル領域20上に、複数のNANDストリング10が形成されている。すなわち、ウェル領域20上には、選択ゲート線SGSとして機能する例えば4層の配線層27、ワード線WL0〜WL7として機能する8層の配線層23、及び選択ゲート線SGDとして機能する例えば4層の配線層25が、順次積層されている。積層された配線層間には、図示せぬ絶縁膜が形成されている。   FIG. 5 is a cross-sectional view of a partial region of the block BLK. A plurality of NAND strings 10 are formed on the p-type well region 20. That is, on the well region 20, for example, four wiring layers 27 functioning as the selection gate lines SGS, eight wiring layers 23 functioning as the word lines WL0 to WL7, and, for example, four layers functioning as the selection gate lines SGD. The wiring layers 25 are sequentially stacked. An insulating film (not shown) is formed between the stacked wiring layers.

そして、これらの配線層25、23、27を貫通してウェル領域20に達するメモリホール26が形成され、メモリホール26内にピラー状の半導体層31が形成されている。半導体層31の側面には、ゲート絶縁膜30、電荷蓄積層(絶縁膜)29、及びブロック絶縁膜28が順次形成される。これらによってメモリセルトランジスタMT、並びに選択トランジスタST1及びST2が形成されている。半導体層31は、NANDストリング10の電流経路として機能し、各トランジスタのチャネルが形成される領域となる。半導体層31の上端は、ビット線BLとして機能する金属配線層32に接続される。   A memory hole 26 that penetrates the wiring layers 25, 23, and 27 to reach the well region 20 is formed, and a pillar-shaped semiconductor layer 31 is formed in the memory hole 26. On the side surface of the semiconductor layer 31, a gate insulating film 30, a charge storage layer (insulating film) 29, and a block insulating film 28 are sequentially formed. Thus, a memory cell transistor MT and select transistors ST1 and ST2 are formed. The semiconductor layer 31 functions as a current path of the NAND string 10 and becomes a region where the channel of each transistor is formed. The upper end of the semiconductor layer 31 is connected to the metal wiring layer 32 that functions as the bit line BL.

ウェル領域20の表面領域内には、n型不純物拡散層33が形成されている。拡散層33上にはコンタクトプラグ35が形成され、コンタクトプラグ35は、ソース線SLとして機能する金属配線層36に接続される。さらに、ウェル領域20の表面領域内には、p型不純物拡散層34が形成されている。拡散層34上にはコンタクトプラグ37が形成され、コンタクトプラグ37は、ウェル配線CPWELLとして機能する金属配線層38に接続される。ウェル配線CPWELLは、ウェル領域20を介して半導体層31に電位を印加するための配線である。 An n + -type impurity diffusion layer 33 is formed in the surface region of the well region 20. A contact plug 35 is formed on the diffusion layer 33, and the contact plug 35 is connected to a metal wiring layer 36 that functions as the source line SL. Further, a p + -type impurity diffusion layer 34 is formed in the surface region of the well region 20. A contact plug 37 is formed on the diffusion layer 34, and the contact plug 37 is connected to a metal wiring layer 38 functioning as a well wiring CPWELL. The well wiring CPWELL is a wiring for applying a potential to the semiconductor layer 31 through the well region 20.

以上の構成が、図5を記載した紙面の奥行き方向に複数配列されており、奥行き方向に並ぶ複数のNANDストリング10の集合によってストリングユニットSUが形成される。   A plurality of the above configurations are arranged in the depth direction of the paper surface illustrated in FIG. 5, and a string unit SU is formed by a set of a plurality of NAND strings 10 arranged in the depth direction.

メモリセルアレイの構成については、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。   The configuration of the memory cell array is described in, for example, US patent application Ser. No. 12 / 407,403 filed on Mar. 19, 2009 called “three-dimensional stacked nonvolatile semiconductor memory”. Also, US patent application Ser. No. 12 / 406,524 filed Mar. 18, 2009 entitled “Three-dimensional stacked nonvolatile semiconductor memory”, Mar. 25, 2010 entitled “Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof” No. 12 / 679,991, filed on Mar. 23, 2009, entitled “Semiconductor Memory and Method of Manufacturing the Same”. These patent applications are hereby incorporated by reference in their entirety.

またデータの消去は、ブロックBLK単位、またはブロックBLKよりも小さい単位で行うことができる。消去方法に関しては、例えば“NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE”という2011年9月18日に出願された米国特許出願13/235,389号に記載されている。また、“NON-VOLATILE SEMICONDUCTOR STORAGE DEVICE”という2010年1月27日に出願された米国特許出願12/694,690号に記載されている。更に、“NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE AND DATA ERASE METHOD THEREOF”という2012年5月30日に出願された米国特許出願13/483,610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。   Data can be erased in units of blocks BLK or in units smaller than blocks BLK. The erasing method is described in, for example, US Patent Application No. 13 / 235,389 filed on September 18, 2011, called “NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE”. Further, it is described in US Patent Application No. 12 / 694,690 filed on January 27, 2010, called “NON-VOLATILE SEMICONDUCTOR STORAGE DEVICE”. Further, it is described in US Patent Application No. 13 / 483,610 filed on May 30, 2012, “NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE AND DATA ERASE METHOD THEREOF”. These patent applications are hereby incorporated by reference in their entirety.

[1−2] 選択トランジスタの閾値について
三次元積層不揮発性半導体記憶装置では、経験上、NANDストリング10の上下層、つまり選択ゲート線SGD、SGSと、ビット線BL、ソース線SL、又はワードWLとのショートが起こりやすい。例え製品出荷前のテストでスクリーニングしても、製品出荷後に書き込み及び消去を繰り返すことによるストレス(W/Eストレス)が印加されると、選択ゲート線SGD、SGSの部分で後天性の不良が起こり易いと予想される。この不良の一形態として選択トランジスタST1、ST2の閾値変動が考えられ、この閾値変動の影響によっていずれ当該ブロックは不良になる。この不良には、書き込み動作において、許容ビット数を超えるデータが正常に書き込めないケースを含む。
[1-2] Regarding the threshold value of the selection transistor In the three-dimensional stacked nonvolatile semiconductor memory device, from the experience, the upper and lower layers of the NAND string 10, that is, the selection gate lines SGD and SGS, the bit line BL, the source line SL, or the word WL. Short circuit with is easy to occur. Even if screening is performed in a test before product shipment, if a stress (W / E stress) due to repeated writing and erasing is applied after product shipment, an acquired defect occurs in the selection gate lines SGD and SGS. It is expected to be easy. As one form of this defect, threshold variation of the selection transistors ST1 and ST2 can be considered, and the block will eventually become defective due to the influence of this threshold variation. This defect includes a case where data exceeding the allowable number of bits cannot be normally written in the write operation.

よって、コントローラで例えば書き込みや消去前に選択トランジスタの閾値をチェックして、これ以上ブロックにアクセスすることをやめるべきか否かを早めに検知するほうがシステムとしてのパフォーマンス、信頼性を向上できる可能性がある。   Therefore, it is possible to improve the performance and reliability of the system by checking the threshold value of the selected transistor before writing or erasing with the controller and detecting whether or not to stop accessing the block any longer. There is.

図6は、選択トランジスタST1の閾値を説明する図である。なお、以下の説明は、選択トランジスタST2についても同様である。図6には、1つのブロックに含まれる複数の選択トランジスタST1の閾値分布が示される。図6の横軸が選択トランジスタST1の閾値(Vt)、図6縦軸が選択トランジスタST1の数である。   FIG. 6 is a diagram for explaining the threshold value of the selection transistor ST1. The following description is the same for the select transistor ST2. FIG. 6 shows threshold distributions of a plurality of select transistors ST1 included in one block. The horizontal axis in FIG. 6 is the threshold value (Vt) of the selection transistor ST1, and the vertical axis in FIG. 6 is the number of selection transistors ST1.

選択トランジスタST1は、メモリセルトランジスタMTと同じ構造を有しており、電荷蓄積層を有する。よって、選択トランジスタST1の電荷蓄積層に電荷が注入されると、選択トランジスタST1の閾値が変動する。   The select transistor ST1 has the same structure as the memory cell transistor MT and has a charge storage layer. Therefore, when charge is injected into the charge storage layer of the select transistor ST1, the threshold value of the select transistor ST1 varies.

例えば、製品出荷前のテストでは、複数の選択トランジスタST1の閾値にバラツキが少なく、この状態は、図6の破線で示される。製品出荷後に書き込み及び消去を繰り返すことによるストレス(W/Eストレス)が選択トランジスタST1に印加されると、選択トランジスタST1の閾値が変動する。W/Eストレスが印加された後の選択トランジスタST1の閾値は、図6の実線で示される。   For example, in a test before product shipment, the threshold values of the plurality of selection transistors ST1 are less varied, and this state is indicated by a broken line in FIG. When stress (W / E stress) due to repeated writing and erasing after product shipment is applied to the selection transistor ST1, the threshold value of the selection transistor ST1 varies. The threshold value of the select transistor ST1 after the W / E stress is applied is indicated by a solid line in FIG.

例えば、選択トランジスタST1をオンさせる動作において、選択トランジスタST1の閾値変動に起因して選択トランジスタST1がオフしていると、当該動作が実行不能となる。これにより、このような選択トランジスタST1を含むブロックBLKでは、動作不良(書き込み不良、読み出し不良など)が発生する。   For example, in the operation of turning on the selection transistor ST1, if the selection transistor ST1 is turned off due to the threshold fluctuation of the selection transistor ST1, the operation cannot be performed. Thereby, in the block BLK including such a selection transistor ST1, an operation failure (writing failure, reading failure, etc.) occurs.

よって、基準となる判定電圧(読み出し電圧)、例えば図6に示す判定電圧VS1、VS2を選択トランジスタST1のゲートに印加して、選択トランジスタST1がオンするかオフするかを判定することで、選択トランジスタST1の閾値分布異常を検出できる。   Therefore, a reference determination voltage (readout voltage), for example, determination voltages VS1 and VS2 shown in FIG. 6 is applied to the gate of the selection transistor ST1 to determine whether the selection transistor ST1 is turned on or off. An abnormality in threshold distribution of the transistor ST1 can be detected.

[1−3] メモリシステム1の動作
上記のように構成されたメモリシステム1の動作について説明する。図7は、メモリコントローラ200の動作を示すフローチャートである。図8は、メモリシステム1の動作を示すタイミングチャートである。
[1-3] Operation of Memory System 1 The operation of the memory system 1 configured as described above will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the memory controller 200. FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the memory system 1.

書き込み動作に先立ち、選択トランジスタST1、ST2の閾値チェック動作が行われる(ステップS100)。閾値チェック動作の対象は、選択トランジスタST1、ST2の両方であってもよいし、選択トランジスタST1のみであってもよいし、選択トランジスタST2のみであってもよい。以下、これらの形態を全て含める意味で、閾値チェック動作の対象を選択トランジスタSTと表記する。閾値チェック動作の対象は、メモリセルアレイ101の構造に応じて適宜選択可能である。   Prior to the write operation, a threshold value check operation of the select transistors ST1 and ST2 is performed (step S100). The target of the threshold check operation may be both the selection transistors ST1 and ST2, only the selection transistor ST1, or only the selection transistor ST2. Hereinafter, the target of the threshold check operation is referred to as a selection transistor ST in order to include all these forms. The target of the threshold check operation can be appropriately selected according to the structure of the memory cell array 101.

まず、メモリコントローラ200は、チェックコマンド“X1h”、アドレス“Add1”、実行コマンド“X2h”をNAND型フラッシュメモリ100に送る。チェックコマンド“X1h”、及び実行コマンド“X2h”は、選択トランジスタSTの閾値をチェックするためのコマンド(ST−Vthチェック)である。アドレス“Add1”は、閾値チェック対象のブロックアドレスである。本実施形態では、閾値チェック動作は、例えば、ブロックBLK単位で行われる。   First, the memory controller 200 sends a check command “X1h”, an address “Add1”, and an execution command “X2h” to the NAND flash memory 100. The check command “X1h” and the execution command “X2h” are commands (ST-Vth check) for checking the threshold value of the selection transistor ST. The address “Add1” is a block address subject to threshold check. In the present embodiment, the threshold value check operation is performed in units of blocks BLK, for example.

実行コマンド“X2h”に応答して、NAND型フラッシュメモリ100は、動作状態、つまりビジー状態になったことを通知するため、レディー/ビジー信号R/Bnをローレベルに変化させる。続いて、NAND型フラッシュメモリ100は、アドレス“Add1”で指定された選択ブロックにおいて、選択トランジスタSTの閾値チェック動作を実行する。   In response to the execution command “X2h”, the NAND flash memory 100 changes the ready / busy signal R / Bn to a low level in order to notify that it is in an operating state, that is, a busy state. Subsequently, the NAND flash memory 100 performs the threshold check operation of the selection transistor ST in the selected block designated by the address “Add1”.

以下に一例として、選択トランジスタST1の閾値チェック動作を説明する。図9は、選択トランジスタST1の閾値チェック動作を示すタイミングチャートである。なお、閾値チェック動作に必要な情報(電圧の種類を含む)は、メモリセルアレイ101の管理領域に不揮発に格納され、必要に応じてコントローラ110内のレジスタ、或いはステータスレジスタ111に格納される。そして、コントローラ110は、レジスタのデータを用いて各種動作を実行する。書き込み動作、読み出し動作、及び消去動作についても同様である。   As an example, the threshold value checking operation of the selection transistor ST1 will be described below. FIG. 9 is a timing chart showing the threshold check operation of the select transistor ST1. Information necessary for the threshold check operation (including the type of voltage) is stored in the management area of the memory cell array 101 in a nonvolatile manner, and stored in the register in the controller 110 or the status register 111 as necessary. The controller 110 executes various operations using the register data. The same applies to the write operation, the read operation, and the erase operation.

時刻t1において、センスアンプ部104は、全ビット線に、電圧Vbl(接地電圧Vss<Vbl<電源電圧Vdd)を印加する。ソース線SLには、例えば接地電圧Vssが印加される。   At time t1, the sense amplifier unit 104 applies the voltage Vbl (ground voltage Vss <Vbl <power supply voltage Vdd) to all the bit lines. For example, the ground voltage Vss is applied to the source line SL.

また、ロウデコーダ102は、選択ブロックBLKにおいて、図6に示した判定電圧VS2を選択ゲート線SGDに印加し、選択ゲート線SGSに電圧Vsgを印加する。電圧Vsgは、選択トランジスタST1、ST2の閾値に関わらず、選択トランジスタST1、ST2をオン状態にさせることが可能な電圧である。これにより、選択トランジスタST2がオン状態になる。   In the selected block BLK, the row decoder 102 applies the determination voltage VS2 illustrated in FIG. 6 to the selection gate line SGD, and applies the voltage Vsg to the selection gate line SGS. The voltage Vsg is a voltage that can turn on the selection transistors ST1 and ST2 regardless of the thresholds of the selection transistors ST1 and ST2. As a result, the selection transistor ST2 is turned on.

続いて、時刻t2において、ロウデコーダ102は、選択ブロックBLK内の全ワード線に読み出しパス電圧Vreadを印加する。読み出しパス電圧Vreadは、メモリセルトランジスタMTの保持データに関わらず、メモリセルトランジスタMTをオン状態にさせることが可能な電圧である。   Subsequently, at time t2, the row decoder 102 applies the read pass voltage Vread to all the word lines in the selected block BLK. The read pass voltage Vread is a voltage that can turn on the memory cell transistor MT regardless of the data held in the memory cell transistor MT.

閾値チェック動作における上記の電圧関係により、選択トランジスタST1の閾値が判定電圧VS2より高い場合、当該NANDストリングに電流が流れない。すなわち、センスアンプ部104によってビット線の電流がセンスされ、このセンス結果がページバッファ105に格納される。選択トランジスタST1がオフ状態である場合、例えばデータ1がページバッファ105内の所定のデータキャッシュ(データラッチ回路)に格納される。   Due to the voltage relationship in the threshold check operation, when the threshold of the selection transistor ST1 is higher than the determination voltage VS2, no current flows through the NAND string. That is, the sense amplifier unit 104 senses the bit line current, and the sense result is stored in the page buffer 105. When the selection transistor ST1 is in the off state, for example, data 1 is stored in a predetermined data cache (data latch circuit) in the page buffer 105.

続いて、フェイルビットカウンタ112は、ページバッファ105のうちデータ1の数をカウントする。フェイルビットカウンタ112によるカウント値は、コントローラ110を介してステータスレジスタ111に格納される。   Subsequently, the fail bit counter 112 counts the number of data 1 in the page buffer 105. The count value by the fail bit counter 112 is stored in the status register 111 via the controller 110.

1つのブロックBLKが複数のストリングユニットSUを備える場合は、上記の判定動作をストリングユニットSU分だけ繰り返す。なお、選択トランジスタの閾値チェックの基準として、ブロックBLK内の1つのストリングユニットSUを対象にするようにしてもよい。   When one block BLK includes a plurality of string units SU, the above determination operation is repeated for the number of string units SU. Note that one string unit SU in the block BLK may be targeted as a reference for the threshold check of the selection transistor.

続いて、コントローラ110は、フェイルビットカウンタ112のカウント値と基準値(許容ビット数)とを比較する。コントローラ110は、カウント値が基準値以下である場合はパス、カウント値が基準値を超えた場合はフェイルと判定する。この判定結果は、ステータスレジスタ111に格納される。   Subsequently, the controller 110 compares the count value of the fail bit counter 112 with a reference value (allowable bit number). The controller 110 determines a pass if the count value is less than or equal to the reference value, and a fail if the count value exceeds the reference value. The determination result is stored in the status register 111.

なお、選択トランジスタST2の閾値をチェックする場合は、選択ゲート線SGDと選択ゲート線SGSとの電圧が逆になる。   When the threshold value of the selection transistor ST2 is checked, the voltages of the selection gate line SGD and the selection gate line SGS are reversed.

また、閾値分布の下裾をチェックする場合は、判定電圧VS1が用いられ、これに応じて、選択トランジスタST1のオン/オフの判定が判定電圧VS2の場合と逆になる。さらに、判定電圧VS1を用いた閾値チェック動作、及び判定電圧VS2を用いた閾値チェック動作を連続して行ってもよい。この例の場合、2つの閾値チェック動作のうちすくなくとも一方がフェイルであった場合、総括した閾値チェック動作がフェイルであると判定される。   In addition, when the lower skirt of the threshold distribution is checked, the determination voltage VS1 is used, and accordingly, on / off determination of the selection transistor ST1 is reversed from the case of the determination voltage VS2. Further, a threshold value check operation using the determination voltage VS1 and a threshold value check operation using the determination voltage VS2 may be performed continuously. In this example, if at least one of the two threshold check operations is a failure, it is determined that the overall threshold check operation is a failure.

続いて、NAND型フラッシュメモリ100は、閾値チェック動作が終了した後、レディー状態になったことを通知するため、レディー/ビジー信号R/Bnをハイレベルに変化させる。   Subsequently, after the threshold value check operation is completed, the NAND flash memory 100 changes the ready / busy signal R / Bn to a high level in order to notify that it is in a ready state.

続いて、メモリコントローラ200は、レディー信号に応答して、ステータスリードコマンド“70h”をNAND型フラッシュメモリ100に送る(ステップS101)。ステータスリードコマンド“70h”に応答して、NAND型フラッシュメモリ100は、閾値チェック動作に関するステータス情報をメモリコントローラ200に送る。メモリコントローラ200は、NAND型フラッシュメモリ100から読み出したステータス情報を受け、閾値チェック動作がパスであるかフェイルであるかを認識する(ステップS102)。   Subsequently, in response to the ready signal, the memory controller 200 sends a status read command “70h” to the NAND flash memory 100 (step S101). In response to the status read command “70h”, the NAND flash memory 100 sends status information regarding the threshold check operation to the memory controller 200. The memory controller 200 receives the status information read from the NAND flash memory 100 and recognizes whether the threshold check operation is a pass or a fail (step S102).

閾値チェック動作がパスである場合(ステップS103:Yes)、メモリコントローラ200は、当該ブロック(選択ブロック)BLKに対して書き込み動作を実行する(ステップS104)。すなわち、メモリコントローラ200は、書き込みコマンド“80h”、アドレス“Add2”、書き込みデータ“W−Data1”、及び実行コマンド“10h”をNAND型フラッシュメモリ100に送る。書き込みデータ“W−Data1”は、例えばユーザーデータであり、アドレス“Add2”は、ブロックアドレス、カラムアドレス、及びロウアドレスを含む任意のアドレスである。   When the threshold value check operation is a pass (step S103: Yes), the memory controller 200 executes a write operation on the block (selected block) BLK (step S104). That is, the memory controller 200 sends the write command “80h”, the address “Add2”, the write data “W-Data1”, and the execution command “10h” to the NAND flash memory 100. The write data “W-Data1” is user data, for example, and the address “Add2” is an arbitrary address including a block address, a column address, and a row address.

実行コマンド“10h”に応答して、NAND型フラッシュメモリ100は、メモリコントローラ200にビジー信号を送るとともに、書き込み動作を実行する。すなわち、NAND型フラッシュメモリ100のコントローラ110は、書き込みデータ“W−Data1”をメモリセルアレイ101に書き込む。NAND型フラッシュメモリ100は、書き込み動作が終了した後、メモリコントローラ200にレディー信号を送る。   In response to the execution command “10h”, the NAND flash memory 100 sends a busy signal to the memory controller 200 and executes a write operation. That is, the controller 110 of the NAND flash memory 100 writes the write data “W-Data1” to the memory cell array 101. The NAND flash memory 100 sends a ready signal to the memory controller 200 after the write operation is completed.

一方、閾値チェック動作がフェイルである場合(ステップS103:No)、メモリコントローラ200は、別のブロックBLKに対して書き込み動作を実行する(ステップS105)。別のブロックに対して書き込み動作を実行する場合、改めて当該ブロックに対して閾値チェック動作を行うようにしてもよい。   On the other hand, when the threshold value check operation is a failure (step S103: No), the memory controller 200 executes a write operation on another block BLK (step S105). When a write operation is performed on another block, a threshold check operation may be performed on the block again.

続いて、メモリコントローラ200は、閾値チェック動作がフェイルと判定されたブロックBLKをバッドブロックとして管理領域に登録する(ステップS106)。図10は、メモリセルアレイ101の管理領域を説明する図である。メモリセルアレイ101は、管理ブロック(ブロックBLKi)を備える。管理ブロックBLKiには、NAND型フラッシュメモリ100の管理情報が記憶される。この管理情報には、バッドブロック情報が含まれる。その他、管理情報には、トリミング情報なども含まれる。   Subsequently, the memory controller 200 registers the block BLK in which the threshold value check operation is determined to be failed as a bad block in the management area (step S106). FIG. 10 is a diagram for explaining the management area of the memory cell array 101. The memory cell array 101 includes a management block (block BLKi). In the management block BLKi, management information of the NAND flash memory 100 is stored. This management information includes bad block information. In addition, the management information includes trimming information and the like.

バッドブロック情報は、バッドブロック(不良ブロック)に関する情報であり、例えばバッドブロックのブロックアドレスである。バッドブロックとして管理されたブロックは、以後、データの書き込みに使用されない。   Bad block information is information related to a bad block (bad block), for example, a block address of a bad block. The block managed as a bad block is not used for data writing thereafter.

[1−4] 第1実施形態の効果
以上詳述したように第1実施形態では、選択トランジスタST1、ST2の閾値分布異常を早期に検知するモードを新たに備える。すなわち、メモリコントローラ200は、NAND型フラッシュメモリ100のブロック(又はストリングユニット)を指定して、選択トランジスタの閾値チェックを行うためのチェックコマンドを発行する。このチェックコマンドに応答して、NAND型フラッシュメモリ100は、選択トランジスタの閾値チェック動作を実行する。そして、メモリコントローラ200は、ステータスリードコマンドを発行して、メモリコントローラ200は、選択トランジスタの閾値チェックの判定結果(パス/フェイル)を読み出すようにしている。
[1-4] Effects of First Embodiment As described in detail above, the first embodiment newly includes a mode for early detection of threshold distribution abnormality of the select transistors ST1 and ST2. That is, the memory controller 200 designates a block (or string unit) of the NAND flash memory 100 and issues a check command for performing a threshold check of the selected transistor. In response to this check command, the NAND flash memory 100 executes a threshold check operation for the selected transistor. Then, the memory controller 200 issues a status read command, and the memory controller 200 reads the determination result (pass / fail) of the threshold check of the selected transistor.

例えば、選択トランジスタの閾値分布異常が発生しているブロックに書き込み動作を行い、結果として書き込みエラーとなると、この処理時間が無駄になり、書き込み時間が長くなってしまう。   For example, if a write operation is performed on a block in which a threshold distribution abnormality of the selection transistor has occurred and a write error occurs as a result, this processing time is wasted and the write time becomes long.

これに対して、第1実施形態によれば、書き込み動作の前に、選択トランジスタの閾値分布異常が発生しているブロックを検知できる。これにより、メモリシステムの性能を向上させることができる。また、メモリシステムの書き込み速度を向上させることができ、さらに、書き込み処理の最適化が可能となる。   On the other hand, according to the first embodiment, it is possible to detect the block in which the threshold distribution abnormality of the selection transistor has occurred before the write operation. Thereby, the performance of the memory system can be improved. In addition, the writing speed of the memory system can be improved, and the writing process can be optimized.

なお、本実施形態では、書き込み動作の前に、選択トランジスタの閾値チェックを行うようにしている。しかし、これに限定されず、消去動作の前に、選択トランジスタの閾値チェックを行うようにしてもよい。   In this embodiment, the threshold value of the selection transistor is checked before the write operation. However, the present invention is not limited to this, and the threshold value of the selection transistor may be checked before the erase operation.

[2] 第2実施形態
第2実施形態では、先に書き込みデータをNAND型フラッシュメモリ100に入力し、選択トランジスタSTの閾値チェック動作と並行して、NAND型フラッシュメモリ100内のデータイン処理を行うようにしている。
[2] Second Embodiment In the second embodiment, write data is first input to the NAND flash memory 100, and the data-in process in the NAND flash memory 100 is performed in parallel with the threshold check operation of the selection transistor ST. Like to do.

図11は、第2実施形態に係るメモリシステム1の動作を示すタイミングチャートである。
書き込み動作に先立ち、選択トランジスタSTの閾値チェック動作が行われる。メモリコントローラ200は、チェックコマンド“X3h”、アドレス“Add1”、書き込みデータ“W−Data1”、実行コマンド“X4h”をNAND型フラッシュメモリ100に送る。チェックコマンド“X3h”、及び実行コマンド“X4h”は、選択トランジスタSTの閾値をチェックするためのコマンドである。
FIG. 11 is a timing chart showing the operation of the memory system 1 according to the second embodiment.
Prior to the write operation, a threshold value check operation of the selection transistor ST is performed. The memory controller 200 sends a check command “X3h”, an address “Add1”, write data “W-Data1”, and an execution command “X4h” to the NAND flash memory 100. The check command “X3h” and the execution command “X4h” are commands for checking the threshold value of the selection transistor ST.

実行コマンド“X4h”に応答して、NAND型フラッシュメモリ100は、ビジー状態になったことを通知するため、レディー/ビジー信号R/Bnをローレベルに変化させる。続いて、NAND型フラッシュメモリ100は、アドレス“Add1”で指定された選択ブロックにおいて、選択トランジスタSTの閾値チェック動作を実行する。選択トランジスタSTの閾値チェック動作は、第1実施形態と同じである。   In response to the execution command “X4h”, the NAND flash memory 100 changes the ready / busy signal R / Bn to a low level in order to notify that it is in a busy state. Subsequently, the NAND flash memory 100 performs the threshold check operation of the selection transistor ST in the selected block designated by the address “Add1”. The threshold check operation of the selection transistor ST is the same as that in the first embodiment.

さらに、NAND型フラッシュメモリ100は、データイン処理を実行する。すなわち、コントローラ110は、入出力端子I/Oから入力された書き込みデータ“W−Data1”をページバッファ105内の所定のデータキャッシュに格納する。   Furthermore, the NAND flash memory 100 executes data-in processing. That is, the controller 110 stores the write data “W-Data1” input from the input / output terminal I / O in a predetermined data cache in the page buffer 105.

NAND型フラッシュメモリ100は、閾値チェック動作が終了した後、レディー状態になったことを通知するため、レディー/ビジー信号R/Bnをハイレベルに変化させる。   The NAND flash memory 100 changes the ready / busy signal R / Bn to a high level in order to notify that the ready state is entered after the threshold value check operation is completed.

続いて、メモリコントローラ200は、レディー信号に応答して、ステータスリードコマンド“70h”をNAND型フラッシュメモリ100に送る。ステータスリードコマンド“70h”に応答して、NAND型フラッシュメモリ100は、閾値チェック動作に関するステータス情報をメモリコントローラ200に送る。メモリコントローラ200は、NAND型フラッシュメモリ100から読み出したステータス情報を受け、閾値チェック動作がパスであるかフェイルであるかを認識する。   Subsequently, the memory controller 200 sends a status read command “70h” to the NAND flash memory 100 in response to the ready signal. In response to the status read command “70h”, the NAND flash memory 100 sends status information regarding the threshold check operation to the memory controller 200. The memory controller 200 receives the status information read from the NAND flash memory 100 and recognizes whether the threshold value check operation is a pass or a fail.

閾値チェック動作がパスである場合、メモリコントローラ200は、当該ブロック(選択ブロック)BLKに対して書き込み動作を実行する。すなわち、メモリコントローラ200は、書き込みコマンド“X5h”、アドレス“Add2”、及び実行コマンド“X6h”をNAND型フラッシュメモリ100に送る。この書き込みコマンド“X5h”では、書き込みデータは入力されない。   When the threshold value check operation is a pass, the memory controller 200 performs a write operation on the block (selected block) BLK. That is, the memory controller 200 sends a write command “X5h”, an address “Add2”, and an execution command “X6h” to the NAND flash memory 100. With this write command “X5h”, write data is not input.

実行コマンド“X6h”に応答して、NAND型フラッシュメモリ100は、メモリコントローラ200にビジー信号を送るとともに、書き込み動作を実行する。すなわち、NAND型フラッシュメモリ100のコントローラ110は、チェックコマンド“X3h”とともに入力された書き込みデータ“W−Data1”をメモリセルアレイ101に書き込む。NAND型フラッシュメモリ100は、書き込み動作が終了した後、メモリコントローラ200にレディー信号を送る。   In response to the execution command “X6h”, the NAND flash memory 100 sends a busy signal to the memory controller 200 and executes a write operation. That is, the controller 110 of the NAND flash memory 100 writes the write data “W-Data1” input together with the check command “X3h” to the memory cell array 101. The NAND flash memory 100 sends a ready signal to the memory controller 200 after the write operation is completed.

一方、閾値チェック動作がフェイルである場合、メモリコントローラ200は、別のブロックBLKに対して書き込み動作を実行する(ステップS105)。別のブロックBLKへの書き込み動作は、図8に示した書き込みコマンド“80h”を用いて行われる。また、別のブロックに対して書き込み動作を実行する場合、改めて当該ブロックに対して閾値チェック動作を行うようにしてもよい。   On the other hand, if the threshold value check operation is a failure, the memory controller 200 executes a write operation on another block BLK (step S105). The write operation to another block BLK is performed using the write command “80h” shown in FIG. When a write operation is performed on another block, a threshold check operation may be performed on the block again.

その後のバッドブロックを管理領域に登録する工程は、第1の実施形態と同じである。   The subsequent process of registering the bad block in the management area is the same as in the first embodiment.

以上詳述したように第2実施形態によれば、選択トランジスタの閾値チェック動作とデータイン処理とを並行して行うことができる。よって、その書き込みを行う場合、データイン処理が不要となる。これにより、書き込み速度を向上させることができる。その他の効果は、第1実施形態と同じである。   As described above in detail, according to the second embodiment, the threshold check operation of the selection transistor and the data-in process can be performed in parallel. Therefore, when the writing is performed, the data-in process becomes unnecessary. Thereby, the writing speed can be improved. Other effects are the same as those of the first embodiment.

[3] 第3実施形態
閾値チェック動作は、ダミーセルトランジスタに適用することも可能である。図12は、ダミーセルトランジスタDTを備えたNANDストリング10の断面図である。
[3] Third Embodiment The threshold check operation can also be applied to a dummy cell transistor. FIG. 12 is a cross-sectional view of the NAND string 10 including the dummy cell transistor DT.

選択ゲート線SGSと最下層のワード線WLとの間には、例えば2本のダミーワード線WLDS0、WLDS1が絶縁膜を介して配置される。最上層のワード線WLと選択ゲート線SGDとの間には、例えば3本のダミーワード線WLDD0〜WLDD2が絶縁膜を介して配置される。ダミーセルトランジスタDTは、メモリセルトランジスタMTと同じ構成である。すなわち、図12の例では、NANDストリング10は、5個のダミーセルトランジスタDTを備える。例えば、NANDストリング10には、64本のワード線WL、及び3本の選択ゲート線SGDが配設される。   For example, two dummy word lines WLDS0 and WLDS1 are arranged between the selection gate line SGS and the lowermost word line WL via an insulating film. For example, three dummy word lines WLDD0 to WLDD2 are arranged between the uppermost word line WL and the selection gate line SGD via an insulating film. The dummy cell transistor DT has the same configuration as the memory cell transistor MT. That is, in the example of FIG. 12, the NAND string 10 includes five dummy cell transistors DT. For example, the NAND string 10 is provided with 64 word lines WL and three select gate lines SGD.

図13は、他の例に係るダミーセルトランジスタDTを備えたNANDストリング10の断面図である。図13の例は、半導体ピラー及び配線層群を大まかに2回の工程(2回加工)に分けて形成している。中央部における半導体層31の凸部が2回加工の継ぎ目部分である。   FIG. 13 is a cross-sectional view of a NAND string 10 including a dummy cell transistor DT according to another example. In the example of FIG. 13, the semiconductor pillar and the wiring layer group are roughly divided into two steps (twice processing). The convex part of the semiconductor layer 31 in the center part is a seam part that is processed twice.

継ぎ目部分を挟むようにして2本のダミーワード線WLDL、WLDUが配置される。また、選択ゲート線SGSと最下層のワード線WLとの間には、例えば2本のダミーワード線WLDS0、WLDS1が絶縁膜を介して配置される。最上層のワード線WLと選択ゲート線SGDとの間には、例えば3本のダミーワード線WLDD0〜WLDD2が絶縁膜を介して配置される。すなわち、図13の例では、NANDストリング10は、7個のダミーセルトランジスタDTを備える。例えば、NANDストリング10には、96本のワード線WL(ダミーワード線WLDLより下側で48本のワード線WL、及びダミーワード線WLDUより上側で48本のワード線WL)、2本の選択ゲート線SGS、及び3本の選択ゲート線SGDが配設される。   Two dummy word lines WLDL and WLDU are arranged so as to sandwich the joint portion. Further, for example, two dummy word lines WLDS0 and WLDS1 are arranged between the selection gate line SGS and the lowermost word line WL via an insulating film. For example, three dummy word lines WLDD0 to WLDD2 are arranged between the uppermost word line WL and the selection gate line SGD via an insulating film. That is, in the example of FIG. 13, the NAND string 10 includes seven dummy cell transistors DT. For example, the NAND string 10 includes 96 word lines WL (48 word lines WL below the dummy word lines WLDL and 48 word lines WL above the dummy word lines WLDU), two selections A gate line SGS and three selection gate lines SGD are provided.

ダミーセルトランジスタDTは、書き込み動作、及び読み出し動作においてオン状態とされる。ダミーセルトランジスタDTは、所定の閾値を有し、図6と同様の閾値分布を有する。選択トランジスタの場合と同様に、ダミーセルトランジスタDTの閾値が基準値以上に変動すると、このようなダミーセルトランジスタDTを含むブロックBLKでは、動作不良(書き込み不良、読み出し不良など)が発生する。特に、図13に示した継ぎ目部において、製造工程における合わせずれが発生すると、ダミーワード線WLDL、WLDUで不良が発生しやすい。   The dummy cell transistor DT is turned on in the write operation and the read operation. The dummy cell transistor DT has a predetermined threshold and has a threshold distribution similar to that in FIG. As in the case of the selection transistor, when the threshold value of the dummy cell transistor DT fluctuates to a reference value or more, an operation failure (writing failure, reading failure, etc.) occurs in the block BLK including such a dummy cell transistor DT. In particular, when misalignment occurs in the manufacturing process at the joint shown in FIG. 13, defects are likely to occur in the dummy word lines WLDL and WLDU.

そこで、第1及び第2実施形態で説明した選択トランジスタの閾値チェック動作をダミーセルトランジスタDTに適用することも可能である。閾値チェック動作では、図6を援用して、ダミーセルトランジスタDTの閾値に対応して判定電圧VS1、VS2を適宜変更すればよい。また、NANDストリングのうち、チェック対象であるダミーセルトランジスタ以外のトランジスタは、全てオン状態とされる。   Therefore, the threshold value checking operation of the selection transistor described in the first and second embodiments can be applied to the dummy cell transistor DT. In the threshold check operation, the determination voltages VS1 and VS2 may be appropriately changed corresponding to the threshold of the dummy cell transistor DT with the aid of FIG. In the NAND string, all transistors other than the dummy cell transistor to be checked are turned on.

(変形例)
1つのメモリセルトランジスタMTが2ビットデータを保持する場合、その閾値電圧は、保持データに応じて4種類のレベルのいずれかを取る。4種類のレベルを低い方から順に、消去レベル、Aレベル、Bレベル、及びCレベルとした場合、Aレベルの読み出し動作時に選択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等のいずれかの間であっても良い。Bレベルの読み出し時に選択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等のいずれかの間であっても良い。Cレベルの読み出し動作時に選択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等のいずれかの間であっても良い。読み出し動作の時間(tR)としては、例えば25μs〜38μs,38μs〜70μs,70μs〜80μs等のいずれかの間であって良い。
(Modification)
When one memory cell transistor MT holds 2-bit data, the threshold voltage takes one of four levels according to the held data. When the four levels are set in order from the lowest level, the erase level, the A level, the B level, and the C level, the voltage applied to the selected word line during the A level read operation is, for example, between 0V and 0.55V It is. Without being limited thereto, any of 0.1V to 0.24V, 0.21V to 0.31V, 0.31V to 0.4V, 0.4V to 0.5V, 0.5V to 0.55V, etc. It may be between. The voltage applied to the selected word line at the B level read is, for example, between 1.5V and 2.3V. Without being limited to this, it may be between 1.65V to 1.8V, 1.8V to 1.95V, 1.95V to 2.1V, 2.1V to 2.3V, and the like. . The voltage applied to the selected word line during the C level read operation is, for example, between 3.0V and 4.0V. Without being limited thereto, any of 3.0V-3.2V, 3.2V-3.4V, 3.4V-3.5V, 3.5V-3.6V, 3.6V-4.0V, etc. It may be between. The read operation time (tR) may be any one of 25 μs to 38 μs, 38 μs to 70 μs, 70 μs to 80 μs, and the like, for example.

書き込み動作は、プログラムとプログラムベリファイとを含む。書き込み動作においては、プログラム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等のいずれかの間であっても良い。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とを異ならせても良い。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の間であっても良い。これに限定されることなく、例えば7.3V〜8.4Vの間であってもよく、6.0V以下であっても良い。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により、印加するパス電圧を異ならせても良い。書き込み動作の時間(tProg)としては、例えば1700μs〜1800μs,1800μs〜1900μs,1900μs〜2000μsの間であって良い。   The write operation includes a program and a program verify. In the write operation, the voltage initially applied to the word line selected at the time of programming is, for example, between 13.7V and 14.3V. Without being limited thereto, for example, it may be between 13.7 V to 14.0 V, 14.0 V to 14.6 V, or the like. The voltage initially applied to the selected word line when writing odd-numbered word lines is different from the voltage initially applied to the selected word line when writing even-numbered word lines. May be. When the program operation is the ISPP method (Incremental Step Pulse Program), for example, about 0.5 V can be cited as a step-up voltage. The voltage applied to the non-selected word line may be between 6.0V and 7.3V, for example. It is not limited to this, For example, it may be between 7.3V-8.4V, and may be 6.0V or less. Depending on whether the non-selected word line is an odd-numbered word line or an even-numbered word line, the pass voltage to be applied may be different. The write operation time (tProg) may be, for example, between 1700 μs to 1800 μs, 1800 μs to 1900 μs, and 1900 μs to 2000 μs.

消去動作においては、半導体基板上部に配置され、かつ、メモリセルが上方に配置されたウェルに最初に印加される電圧は、例えば12V〜13.6Vの間である。これに限定されることなく、例えば13.6V〜14.8V,14.8V〜19.0V,19.0V〜19.8V,19.8V〜21V等のいずれかの間であっても良い。消去動作の時間(tErase)としては、例えば3000μs〜4000μs,4000μs〜5000μs,4000μs〜9000μsの間であって良い。   In the erasing operation, a voltage initially applied to a well disposed on the semiconductor substrate and having the memory cell disposed above is, for example, between 12V and 13.6V. Without being limited thereto, for example, it may be between 13.6 V to 14.8 V, 14.8 V to 19.0 V, 19.0 V to 19.8 V, 19.8 V to 21 V, and the like. The erase operation time (tErase) may be, for example, between 3000 μs to 4000 μs, 4000 μs to 5000 μs, and 4000 μs to 9000 μs.

また、メモリセルは、例えば以下のような構造であっても良い。メモリセルは、シリコン基板等の半導体基板上に膜厚が4nm〜10nmのトンネル絶縁膜を介して配置された電荷蓄積膜を有する。この電荷蓄積膜は、膜厚が2nm〜3nmのシリコン窒化(SiN)膜、またはシリコン酸窒化(SiON)膜などの絶縁膜と、膜厚が3nm〜8nmのポリシリコン(Poly−Si)膜との積層構造にすることができる。ポリシリコン膜には、ルテニウム(Ru)などの金属が添加されていても良い。メモリセルは、電荷蓄積膜の上に絶縁膜を有する。この絶縁膜は、例えば膜厚が3nm〜10nmの下層High−k膜と、膜厚が3nm〜10nmの上層High−k膜とに挟まれた、膜厚が4nm〜10nmのシリコン酸化(SiO)膜を有する。High−k膜の材料としては、酸化ハフニウム(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3nm〜10nmの仕事関数調整用の膜を介して、膜厚が30nm〜70nmの制御電極が設けられる。ここで仕事関数調整用膜は、例えば酸化タンタル(TaO)などの金属酸化膜、窒化タンタル(TaN)などの金属窒化膜等である。制御電極には、タングステン(W)などを用いることができる。メモリセル間にはエアギャップを配置することができる。   The memory cell may have the following structure, for example. The memory cell has a charge storage film disposed on a semiconductor substrate such as a silicon substrate via a tunnel insulating film having a thickness of 4 nm to 10 nm. The charge storage film includes an insulating film such as a silicon nitride (SiN) film or a silicon oxynitride (SiON) film having a thickness of 2 nm to 3 nm, and a polysilicon (Poly-Si) film having a thickness of 3 nm to 8 nm. The laminated structure can be made. A metal such as ruthenium (Ru) may be added to the polysilicon film. The memory cell has an insulating film on the charge storage film. This insulating film is, for example, silicon oxide (SiO) having a thickness of 4 nm to 10 nm sandwiched between a lower High-k film having a thickness of 3 nm to 10 nm and an upper High-k film having a thickness of 3 nm to 10 nm. Has a membrane. As a material of the high-k film, hafnium oxide (HfO) or the like can be given. Further, the thickness of the silicon oxide film can be made larger than that of the high-k film. On the insulating film, a control electrode having a film thickness of 30 nm to 70 nm is provided via a work function adjusting film having a film thickness of 3 nm to 10 nm. Here, the work function adjusting film is a metal oxide film such as tantalum oxide (TaO) or a metal nitride film such as tantalum nitride (TaN). Tungsten (W) or the like can be used for the control electrode. An air gap can be disposed between the memory cells.

なお、本実施形態では、基板上に複数のメモリセルが積層された三次元積層不揮発性半導体記憶装置を例に説明しているが、これに限定されず、複数のメモリセルが平面状に配置された二次元不揮発性半導体記憶装置に適用することも可能である。   In the present embodiment, a three-dimensional stacked nonvolatile semiconductor memory device in which a plurality of memory cells are stacked on a substrate is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of memory cells are arranged in a planar shape. It is also possible to apply to the two-dimensional nonvolatile semiconductor memory device.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…メモリシステム、10…NANDストリング、100…NAND型フラッシュメモリ、101…メモリセルアレイ、102…ロウデコーダ、103…カラムデコーダ、104…センスアンプ部、105…ページバッファ、106…コアドライバ、107…電圧発生回路、108…入出力回路、109…アドレスレジスタ、110…コントローラ、111…ステータスレジスタ、112…フェイルビットカウンタ、200…メモリコントローラ、201…ホストインターフェース回路、202…CPU、203…RAM、204…バッファメモリ、205…NANDインターフェース回路、206…ECC回路、300…ホスト装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Memory system, 10 ... NAND string, 100 ... NAND type flash memory, 101 ... Memory cell array, 102 ... Row decoder, 103 ... Column decoder, 104 ... Sense amplifier part, 105 ... Page buffer, 106 ... Core driver, 107 ... Voltage generation circuit 108 ... Input / output circuit 109 ... Address register 110 ... Controller 111 ... Status register 112 ... Fail bit counter 200 ... Memory controller 201 ... Host interface circuit 202 ... CPU 203 ... RAM 204 ... Buffer memory 205. NAND interface circuit 206. ECC circuit 300 300 Host device

Claims (6)

複数のブロックを備え、前記複数のブロックの各々は、複数のメモリストリングを備え、前記複数のメモリストリングの各々は、選択トランジスタと、前記選択トランジスタの一端に直列接続された複数のメモリセルとを備える、メモリセルアレイと、
第1コマンドに応答して、前記第1コマンドで指定された第1ブロックにおいて、前記選択トランジスタの閾値が第1基準値以下であるか否かを判定し、第2コマンドに応答して前記判定結果を外部に出力するコントローラと
を具備することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
Each of the plurality of blocks includes a plurality of memory strings, and each of the plurality of memory strings includes a selection transistor and a plurality of memory cells connected in series to one end of the selection transistor. A memory cell array comprising:
In response to the first command, in the first block specified by the first command, it is determined whether the threshold value of the selection transistor is equal to or less than a first reference value, and the determination is performed in response to the second command. A non-volatile semiconductor memory device comprising: a controller that outputs a result to the outside.
データキャッシュをさらに具備し、
前記第1コマンドとともにデータが入力され、
前記コントローラは、前記判定動作と並行して、前記データを前記データキャッシュに格納することを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。
A data cache,
Data is input together with the first command,
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the controller stores the data in the data cache in parallel with the determination operation.
前記第1基準値を超える閾値を有する選択トランジスタの数をカウントするカウンタをさらに具備し、
前記コントローラは、前記カウント値が第2基準値以内である場合に、前記第1ブロックの判定結果がパスであると判定し、前記カウント値が前記第2基準値を超えた場合に、前記第1ブロックの判定結果がフェイルであると判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の不揮発性半導体記憶装置。
A counter for counting the number of select transistors having a threshold value exceeding the first reference value;
The controller determines that the determination result of the first block is a pass when the count value is within a second reference value, and the first value when the count value exceeds the second reference value. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the determination result of one block is determined to be a failure.
前記コントローラは、
前記判定結果がパスである場合、第3コマンドに応答して、前記第1ブロックにデータを書き込み、
前記判定結果がフェイルである場合、前記第3コマンドに応答して、前記第1ブロックと異なる第2ブロックにデータを書き込むことを特徴とする請求項3に記載の不揮発性半導体記憶装置。
The controller is
If the determination result is a pass, in response to a third command, write data to the first block;
4. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein when the determination result is a failure, data is written to a second block different from the first block in response to the third command.
前記コントローラは、前記第1ブロックがフェイルであると判定されたことを示す第1情報を前記メモリセルアレイの管理領域に格納することを特徴とする請求項3又は4に記載の不揮発性半導体記憶装置。   5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein the controller stores, in a management area of the memory cell array, first information indicating that the first block is determined to be failed. 6. . 複数のブロックを備えるメモリセルアレイを備え、前記複数のブロックの各々は、複数のメモリストリングを備え、前記複数のメモリストリングの各々は、選択トランジスタと、前記選択トランジスタの一端に直列接続された複数のメモリセルとを備える、不揮発性半導体記憶装置と、
第1及び第2コマンドを順に前記半導体記憶装置に送るメモリコントローラと
を具備し、
前記半導体記憶装置前記は、
前記第1コマンドに応答して、前記第1コマンドで指定された第1ブロックにおいて、前記選択トランジスタの閾値が第1基準値以下であるか否かを判定し、
前記第2コマンドに応答して前記判定結果を前記メモリコントローラに出力することを特徴とするメモリシステム。
A memory cell array including a plurality of blocks, each of the plurality of blocks including a plurality of memory strings, and each of the plurality of memory strings includes a selection transistor and a plurality of series connected to one end of the selection transistor A nonvolatile semiconductor memory device comprising a memory cell;
A memory controller for sequentially sending first and second commands to the semiconductor memory device;
The semiconductor memory device
In response to the first command, in the first block specified by the first command, it is determined whether or not a threshold value of the selection transistor is equal to or less than a first reference value;
A memory system, wherein the determination result is output to the memory controller in response to the second command.
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