JP3414587B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device

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JP3414587B2
JP3414587B2 JP14379996A JP14379996A JP3414587B2 JP 3414587 B2 JP3414587 B2 JP 3414587B2 JP 14379996 A JP14379996 A JP 14379996A JP 14379996 A JP14379996 A JP 14379996A JP 3414587 B2 JP3414587 B2 JP 3414587B2
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voltage
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気的に書き込み
・消去可能な不揮発性半導体記憶装置に係り、特に所望
のベリファイ判定電圧とは別の判定電圧で不揮発性メモ
リセルをグループ化し、グループ別に適切な電圧をビッ
ト線に与えて、書き込み速度を調節した不揮発性半導体
記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrically writable / erasable non-volatile semiconductor memory device, and particularly to grouping non-volatile memory cells with a judgment voltage different from a desired verify judgment voltage and grouping them into groups. The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device in which an appropriate voltage is applied to a bit line to adjust a writing speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】不揮発性半導体記憶装置は電源を切って
もメモリに蓄積されたデータが失われない等の利点があ
るため、携帯電話器やポケットベル等に需要が大幅に増
大している。電気的に一括消去可能な不揮発性半導体記
憶装置であるフラッシュメモリは、2トランジスタ型の
バイト型不揮発性半導体記憶装置と異なり、1トランジ
スタでメモリセルを構成する事が出来るので、メモリセ
ルの占有面積を縮小する事が可能となり、大容量の磁気
ディスクの代替用途が期待されている。
2. Description of the Related Art Non-volatile semiconductor memory devices have the advantage that the data stored in the memory are not lost even when the power is turned off. Therefore, the demand for portable telephones, pagers and the like has greatly increased. A flash memory, which is a non-volatile semiconductor memory device that can be electrically collectively erased, can configure a memory cell with one transistor, unlike a two-transistor byte type non-volatile semiconductor memory device. It is possible to reduce the size of the disk, and it is expected to be used as a substitute for a large-capacity magnetic disk.

【0003】これらの不揮発性半導体記憶装置は、浮遊
ゲートを有するMOSトランジスタからなるメモリセル
をマトリクス状に配置してメモリセルを構成し、トンネ
ル現象もしくはインパクトイオン化現象を利用して、こ
の浮遊ゲートに電子を注入させ、MOSトランジスタの
しきい値を変化させ、その変化により情報を記憶する。
また、浮遊ゲートに注入された電子は、エネルギー障壁
の為、浮遊ゲート内に閉じこめられる。この為、一旦浮
遊ゲートに蓄積された情報は失われず、不揮発性記憶装
置として機能する。
In these non-volatile semiconductor memory devices, memory cells composed of MOS transistors having a floating gate are arranged in a matrix to form a memory cell, and a tunnel phenomenon or impact ionization phenomenon is used to make the floating gate a floating gate. Electrons are injected, the threshold value of the MOS transistor is changed, and information is stored by the change.
Further, the electrons injected into the floating gate are confined in the floating gate due to the energy barrier. Therefore, the information once stored in the floating gate is not lost, and it functions as a nonvolatile memory device.

【0004】また、不揮発性半導体装置には、メモリセ
ルを構成するMOSトランジスタのしきい値のレベルを
高い状態(データが蓄積された状態)と低い状態(消去
状態)の2値としてデータを記憶するものと、しきい値
のレベルを多値(3値以上)としてデータを記憶するも
のとがある。
Further, in the nonvolatile semiconductor device, data is stored by setting the threshold level of a MOS transistor forming a memory cell to a binary value of a high state (a state where data is accumulated) and a low state (an erased state). There are two types, one is for storing data and the other is for storing data with the threshold level being multi-valued (three or more).

【0005】ここでは、前者の2値記憶可能な不揮発性
半導体記憶装置をNAND型フラッシュメモリを例に取
り説明する。図14は不揮発性半導体記憶装置の主要ブ
ロック図を示している。不揮発性半導体記憶装置993
は、ロウデコーダ994、カラムデコーダ995、I/
Oバッファ、センスアンプブロック997、カラムゲー
トトランジスタ群998、メモリセルアレー999から
構成されている。
Here, the former non-volatile semiconductor memory device capable of binary storage will be described by taking a NAND flash memory as an example. FIG. 14 shows a main block diagram of the nonvolatile semiconductor memory device. Nonvolatile semiconductor memory device 993
Is a row decoder 994, a column decoder 995, an I /
It is composed of an O buffer, a sense amplifier block 997, a column gate transistor group 998, and a memory cell array 999.

【0006】NAND型メモリセルが行列状に配置され
たメモリセルアレー999は、数千本のワード線と数千
本のビット線を有している。ワード線の一端はロウデコ
ーダ994に接続され、ロウデコーダ994は、外部か
らのアドレス信号に基づいてワード線を選択する。ま
た、ビット線の一端はカラムトランジスタ群998に接
続され、カラムトランジスタ群998は、外部からのア
ドレス信号に基づいてカラムデコーダ995によりデコ
ードされた信号を受け、選択されたビット線をセンスア
ンプブロック997に接続する。センスアンプブロック
997でセンス増幅された信号は、I/Oバッファ99
6に伝達され、I/Oバッファ996は当該不揮発性半
導体記憶装置993外部とのインターフェイスを取る。
A memory cell array 999 in which NAND type memory cells are arranged in a matrix has thousands of word lines and thousands of bit lines. One end of the word line is connected to the row decoder 994, and the row decoder 994 selects the word line based on an external address signal. Further, one end of the bit line is connected to the column transistor group 998, and the column transistor group 998 receives a signal decoded by the column decoder 995 based on an address signal from the outside, and selects the selected bit line to the sense amplifier block 997. Connect to. The signal sense-amplified by the sense amplifier block 997 is transferred to the I / O buffer 99.
6, and the I / O buffer 996 interfaces with the outside of the nonvolatile semiconductor memory device 993.

【0007】次に、図15にメモリセルアレー999、
カラムゲートトランジスタ群998、カラムデコーダ、
ロウデコーダ部分の詳細図を示した。ここで、BL1〜
BL4ビット線を、WL1〜WL5はワード線を、99
2はNAND型メモリセルを、989は、書き込み及び
ベリファイ回路をそれぞれ示している。
Next, FIG. 15 shows a memory cell array 999,
Column gate transistor group 998, column decoder,
A detailed diagram of the row decoder portion is shown. Where BL1
BL4 bit line, WL1 to WL5 word lines, 99
Reference numeral 2 indicates a NAND memory cell, and 989 indicates a write and verify circuit.

【0008】図16はNAND型メモリセル992の詳
細図を示している。一つのNAND型メモリセル992
は直列に8個接続されたメモリセルMC11〜MC18
から構成され、メモリセルMC11〜MC18のそれぞ
れは、電子を蓄積するためのフローティングゲートを有
している。
FIG. 16 shows a detailed view of the NAND type memory cell 992. One NAND memory cell 992
Are memory cells MC11 to MC18 connected in series eight
Each of the memory cells MC11 to MC18 has a floating gate for accumulating electrons.

【0009】また、直列に接続されたメモリセルMC1
1〜MC18の一端は、第一の選択トランジスタSGD
1を介してビット線BL1に接続され、直列に接続され
たメモリセルMC11〜MC18の他端は、第二の選択
トランジスタSGS1を介して共通ソース線に接続され
ている。全てのNAND型メモリセル992は以上の様
に構成されている。
Further, memory cells MC1 connected in series
One end of each of 1 to MC18 has a first selection transistor SGD.
The other ends of the memory cells MC11 to MC18 connected to the bit line BL1 via 1 and connected in series are connected to the common source line via the second selection transistor SGS1. All NAND memory cells 992 are configured as described above.

【0010】また、図17はこのNAND型メモリセル
992の集積回路上の断面図を示している。N型半導体
基板(N−SUBSTRATE)にP−WELLを形成
し、このP−WELLにメモリセルMC11〜MC1
8、選択トランジスタSGS1、SGD1が形成されて
いる。また、これらのトランジスタのソース/ドレイン
として使用する拡散層N+は隣り合うトランジスタと共
有しており、選択トランジスタSGS1の他方の拡散層
はビット線に接続されている。
FIG. 17 is a sectional view of the NAND type memory cell 992 on the integrated circuit. A P-WELL is formed on an N-type semiconductor substrate (N-SUBSTRATE), and memory cells MC11 to MC1 are formed on this P-WELL.
8. Select transistors SGS1 and SGD1 are formed. Further, the diffusion layer N + used as the source / drain of these transistors is shared with the adjacent transistor, and the other diffusion layer of the selection transistor SGS1 is connected to the bit line.

【0011】次に、この不揮発性半導体記憶装置の書き
込み動作について説明する。図18(1)はメモリセル
アレー992及び書き込み・ベリファイ回路989部分
の詳細回路図を示している。
Next, the write operation of this nonvolatile semiconductor memory device will be described. FIG. 18A shows a detailed circuit diagram of the memory cell array 992 and the write / verify circuit 989.

【0012】図18に示すように、NAND型メモリセ
ルアレー992の電流経路の一端がビット線BL1に接
続され、このビット線BL1は、書き込み・ベリファイ
回路989を介してカラムゲートに接続されている。
As shown in FIG. 18, one end of the current path of the NAND type memory cell array 992 is connected to the bit line BL1, and this bit line BL1 is connected to the column gate via the write / verify circuit 989. .

【0013】また、書き込み・ベリファイ回路989
は、インバータIとクロックドインバータCIとが逆並
列接続された構成されたラッチ・センス回路989を有
している。また、ノードN1はトランジスタQ1を介し
てビット線BL1に接続され、トランジスタQ1のゲー
ト端子には信号φ1が与えられる。
A write / verify circuit 989
Has a latch sense circuit 989 in which an inverter I and a clocked inverter CI are connected in antiparallel. The node N1 is connected to the bit line BL1 via the transistor Q1, and the signal φ1 is applied to the gate terminal of the transistor Q1.

【0014】また、直列に接続された二つのトランジス
タQ11、Q12が、ビット線BL1と高電源電圧VD
D間に接続され、トランジスタQ12のゲート端子が信
号CONに、Q11のゲート端子はノードN1とカラム
ゲートにそれぞれ接続されている。
Two transistors Q11 and Q12 connected in series are connected to the bit line BL1 and the high power supply voltage VD.
The gate terminal of the transistor Q12 is connected to the signal CON, and the gate terminal of Q11 is connected to the node N1 and the column gate.

【0015】また、ビット線BL1にはトランジスタQ
9、Q10が接続され、これらのゲート端子には信号b
PRE(PREの反転信号を意味する)、信号RSTが
与えられる。
A transistor Q is provided on the bit line BL1.
9 and Q10 are connected, and a signal b is applied to these gate terminals.
A signal PRE (meaning an inverted signal of PRE) and a signal RST are provided.

【0016】次に、不揮発性半導体記憶装置の書き込み
動作について説明する。ここでは、メモリセルMC11
に“0”データを書き込む場合を例に取り説明する。ま
ず初めに、信号RSTをハイレベル電圧(以下、Hもし
くは1と書く)にし、トランジスタQ10をONする事
により、ビット線BL1をリセットする。次いで、信号
bPREをローレベル電圧(以下、Lもしくは0)に
し、トランジスタQ9をONする事により、ビット線B
L1をVM(例えば、10V)にプリチャージする。そ
の後、トランジスタQ9をOFFにして、ビット線BL
1をフローティング状態にする。
Next, the write operation of the nonvolatile semiconductor memory device will be described. Here, the memory cell MC11
An example will be described in which "0" data is written to. First, the signal RST is set to a high level voltage (hereinafter, written as H or 1) and the transistor Q10 is turned on to reset the bit line BL1. Then, the signal bPRE is set to a low level voltage (hereinafter, L or 0), and the transistor Q9 is turned on, so that the bit line B
Precharge L1 to VM (eg, 10V). After that, the transistor Q9 is turned off, and the bit line BL
Float 1

【0017】次に、選択トランジスタSGD1をONに
し、選択トランジスタSGS1をOFFにする。また、
選択ワード線WL11をVpp(例えば、20V)に、
非選択ワード線WL12〜WL18をVM(例えば、1
0V)に印可する。この為、選択トランジスタSGS1
以外は全てONとなる。
Next, the selection transistor SGD1 is turned on and the selection transistor SGS1 is turned off. Also,
Select word line WL11 to Vpp (for example, 20V),
The non-selected word lines WL12 to WL18 are set to VM (for example, 1
0V) is applied. Therefore, the selection transistor SGS1
All other than the above are turned on.

【0018】次いで、カラムゲートより書き込み信号が
ラッチ回路988にラッチされ、ノードN1の電位がL
となる。その後、信号φ1をHにしてトランジスタQ1
をONにすると、ビット線BL1は放電し、その電位は
0Vになる。
Next, the write signal is latched by the latch circuit 988 from the column gate, and the potential of the node N1 becomes L.
Becomes After that, the signal φ1 is set to H, and the transistor Q1
When turned on, the bit line BL1 is discharged and its potential becomes 0V.

【0019】この為、非選択メモリセルMC12〜MC
18の制御ゲートとドレイン間には10Vと低い電圧し
か印可されないので、このメモリセルにはデータは書き
込まれないが、選択メモリセルMC11の制御ゲートと
ドレイン間に20V(20V−0V)と高い電圧が印可
され、このメモリセルにデータが書き込まれる。
Therefore, unselected memory cells MC12 to MC
Since only a low voltage of 10 V is applied between the control gate and drain of 18, no data is written to this memory cell, but a high voltage of 20 V (20 V-0 V) is applied between the control gate and drain of the selected memory cell MC11. Is applied, and data is written in this memory cell.

【0020】その様子を示したものが図19である。図
19(1)に示されるように、この場合、選択メモリセ
ルMC11のドレイン端子Dに0V、制御ゲートCGに
20Vが印されるので、ゲート絶縁膜990を介して、
フローティングゲートFGに電子がFNトンネル電流に
より注入される。
FIG. 19 shows such a state. As shown in FIG. 19 (1), in this case, the drain terminal D of the selected memory cell MC11 is marked with 0 V and the control gate CG is marked with 20 V.
Electrons are injected into the floating gate FG by an FN tunnel current.

【0021】また、図19の(2)は、メモリセルのし
きい電圧の個数分布図を示している。図19(2)に示
されるように、フローティングゲートに電子が注入され
ると、消去状態“1”にあったメモリセルのしきい電圧
は、しきい電圧の高い蓄積状態“0”に遷移する。
Further, FIG. 19B shows a distribution diagram of the number of threshold voltages of the memory cells. As shown in FIG. 19 (2), when electrons are injected into the floating gate, the threshold voltage of the memory cell in the erased state "1" transits to the storage state "0" having a high threshold voltage. .

【0022】また、不揮発性半導体記憶装置に使用され
る全てのメモリセルは同じ程度にしきい値が上昇するの
ではなく、個々のメモリセルにより異なる。この為、蓄
積状態のメモリセルのしきい値はある個数分布を持って
いる。例えば、“0”データの時のしきい値の範囲R0
を−2.5V〜−1.5V、“1”データの時のしきい
値の範囲R1を1.5V〜2.5Vと仮定する。
Further, all memory cells used in the nonvolatile semiconductor memory device do not have the threshold value raised to the same extent, but vary depending on individual memory cells. Therefore, the threshold value of the memory cells in the storage state has a certain number distribution. For example, the threshold range R0 for "0" data
Is -2.5V to -1.5V, and the threshold range R1 for "1" data is 1.5V to 2.5V.

【0023】一方、非選択メモリセルの制御ゲートとド
レイン間に10Vと低い電圧しか印加されない為、非選
択メモリセルのフローティングゲートには電子は注入さ
れず、非選択メモリセルは“1”データのままとなる。
On the other hand, since a voltage as low as 10 V is applied between the control gate and drain of the non-selected memory cell, no electrons are injected into the floating gate of the non-selected memory cell, and the non-selected memory cell stores "1" data. Will remain.

【0024】以上の様にして、選択メモリセルにのみデ
ータが書き込まれ、書き込み動作が終了する。次に、メ
モリセルに書き込まれたデータが正常であるか否かをチ
ェックするためのベリファイ動作について説明する。こ
こでは、メモリセルMC11に“0”データが書き込ま
れている場合を例に取り説明する。
As described above, the data is written only in the selected memory cell, and the writing operation is completed. Next, the verify operation for checking whether the data written in the memory cell is normal will be described. Here, a case where "0" data is written in the memory cell MC11 will be described as an example.

【0025】まず初めに、信号RSTをハイレベル電圧
(以下、Hもしくは1と書く)にし、トランジスタQ1
0をONする事により、ビット線BL1をリセットす
る。次いで、信号bPREをローレベル電圧(以下、L
もしくは0)にし、トランジスタQ9をONする事によ
り、ビット線BL1をVcc(例えば、5V)にプリチ
ャージする。その後、トランジスタQ9をOFFにし
て、ビット線BL1をフローティング状態にする。
First, the signal RST is set to a high level voltage (hereinafter referred to as H or 1) to turn on the transistor Q1.
By turning 0 on, the bit line BL1 is reset. Then, the signal bPRE is changed to a low level voltage (hereinafter, L
Alternatively, the bit line BL1 is precharged to Vcc (for example, 5V) by turning it on (0) and turning on the transistor Q9. After that, the transistor Q9 is turned off and the bit line BL1 is brought into a floating state.

【0026】次に、選択トランジスタSGD1及びSG
S1をONにする。また、選択ワード線WL11をベリ
ファイ電圧Vvfy(例えば、1.5V)に、非選択ワ
ード線WL12〜WL18をVcc(例えば、5V)に
印可する。
Next, select transistors SGD1 and SG
Turn on S1. Further, the selected word line WL11 is applied to the verify voltage Vvfy (for example, 1.5V), and the unselected word lines WL12 to WL18 are applied to Vcc (for example, 5V).

【0027】ここで、選択メモリセルのしきい電圧が、
ベリファイ電圧Vvfyよりも低い場合、このメモリセ
ルはONして、ビット線BL1の電位はHからLに放電
する。また、選択メモリセルのしきい電圧が、ベリファ
イ電圧Vvfyよりも高い場合、このメモリセルはOF
Fして、ビット線BL1の電位はHのままで放電しな
い。
Here, the threshold voltage of the selected memory cell is
If it is lower than the verify voltage Vvfy, this memory cell is turned on and the potential of the bit line BL1 is discharged from H to L. When the threshold voltage of the selected memory cell is higher than the verify voltage Vvfy, this memory cell is OF
After that, the potential of the bit line BL1 remains H and does not discharge.

【0028】以上をまとめたものが図20(1)であ
る。ノードN1の電位が0の時、選択メモリセルに
“0”データが書き込まれ、この状態でベリファイを行
うと、高電位(Vcc)にプリチャージされたビット線
BL1の電位は、選択メモリセルのしきい値によって、
GND(0V)に放電するかHのままで放電しないかが
決定される。
A summary of the above is shown in FIG. When the potential of the node N1 is 0, “0” data is written in the selected memory cell, and when verification is performed in this state, the potential of the bit line BL1 precharged to the high potential (Vcc) is Depending on the threshold
It is determined whether to discharge to GND (0V) or to remain H and not discharge.

【0029】一方、ノードN1の電位が1の時、選択メ
モリセルは“1”データのままで、この状態でベリファ
イを行うと、高電位にプリチャージされたビット線BL
1は放電せず、高電位のままである。このビット線BL
1の電位の変化を感知する事により、選択メモリセルに
書き込まれたデータが正常であるか否かを判別する。こ
の判別によって、選択されたメモリセルに書き込まれた
データが正常なら終了し、異常ならもう一度、データを
書き込む。
On the other hand, when the potential of the node N1 is 1, the selected memory cell remains "1" data, and if verification is performed in this state, the bit line BL precharged to a high potential is
No. 1 did not discharge and remained at high potential. This bit line BL
By sensing the change in the potential of 1, it is determined whether or not the data written in the selected memory cell is normal. According to this determination, if the data written in the selected memory cell is normal, the process ends. If abnormal, the data is written again.

【0030】この一連のシーケンスを示したものが図2
0(2)である。図20(2)に示すように、不揮発性
半導体記憶装置にアドレス・データが入力され、このア
ドレス・データに基づいてメモリセルを選択する(過程
1)。その後、選択されたメモリセルにデータを書き込
み(過程2)、書き込まれたデータが正常であるか否か
を判定するベリファイ動作(過程3)を行う。
FIG. 2 shows this series of sequences.
It is 0 (2). As shown in FIG. 20B, address data is input to the nonvolatile semiconductor memory device, and a memory cell is selected based on this address data (step 1). After that, data is written to the selected memory cell (step 2), and a verify operation (step 3) for determining whether the written data is normal is performed.

【0031】このベリファイ動作の結果を受け、正常な
らば一連の動作が終了(過程4)する。一方、異常なら
ば再度、このメモリセルにデータを書き込み、ベリファ
イの結果が正常になるまで、この動作を繰り返す。以上
の様に、書き込み及びベリファイ動作が終了する。
When the result of the verify operation is received and the operation is normal, a series of operations is completed (step 4). On the other hand, if there is an abnormality, data is again written to this memory cell, and this operation is repeated until the result of verification becomes normal. As described above, the write and verify operations are completed.

【0032】以上の動作が終了すると、不揮発性メモリ
に書き込まれたデータは正常な値になり、しきい値電圧
がR0の範囲(この場合、1.5V〜2.5V)の範囲
に分布する事になる(図19参照)。
When the above operation is completed, the data written in the nonvolatile memory becomes a normal value, and the threshold voltage is distributed in the range of R0 (1.5V to 2.5V in this case). This is true (see Figure 19).

【0033】[0033]

【発明が解決しようとする課題】前述の様に、しきい電
圧はある分布幅を有しているが、次に、そのしきい電圧
の分布幅と、不揮発性半導体記憶装置の誤動作について
説明する。図16におけるメモリセルMC11が書き込
み状態(“0”データ)で、メモリセルMC12のデー
タを読み出す場合を考える。上記において説明したよう
に、データを読み出す場合、選択ワード線(この場合、
WL12に相当する)に読み出し電圧、例えば0Vを印
加し、非選択ワード線WL11、WL13〜WL18、
WL1S、WL1Dに5Vを印加する。すなわち、選択
メモリセルMC12以外は全てONになる。
As described above, the threshold voltage has a certain distribution width. Next, the distribution width of the threshold voltage and malfunction of the nonvolatile semiconductor memory device will be described. . Consider a case where the memory cell MC11 in FIG. 16 is in the written state (“0” data) and the data in the memory cell MC12 is read. As described above, when reading data, the selected word line (in this case,
(Equivalent to WL12) is applied with a read voltage, for example, 0 V, and unselected word lines WL11, WL13 to WL18,
5V is applied to WL1S and WL1D. That is, all except the selected memory cell MC12 are turned on.

【0034】この状態で、選択メモリセルMC12のし
きい電圧により、選択メモリセルMC12がONするか
OFFするか決定される。選択メモリセルMC12がO
Nすると、メモリセル992内の素子は全てONにな
り、ビット線BL1はVSに接続される。また、選択メ
モリセルMC12がOFFすると、メモリセル992の
電流経路は遮断される。
In this state, the threshold voltage of the selected memory cell MC12 determines whether the selected memory cell MC12 is turned on or off. Selected memory cell MC12 is O
Then, all the elements in the memory cell 992 are turned on, and the bit line BL1 is connected to VS. When the selected memory cell MC12 is turned off, the current path of the memory cell 992 is cut off.

【0035】図21に、しきい電圧の個数分布図を示し
た。しきい電圧の分布幅Rは広い場合、もし、メモリセ
ルMC11のしきい電圧が5V以上の時、メモリセルM
C11はONせず、OFFとなる。この為、データを読
み出すべきメモリセルMC12のしきい電圧の如何を問
わず、メモリセル992の電流経路は遮断されてしま
い、当該不揮発性半導体記憶装置は正常に動作しなくな
る。従って、分布幅Rが広いと不揮発性半導体記憶装置
の信頼性が低下してしまう。
FIG. 21 shows a distribution of threshold voltage numbers. When the distribution width R of the threshold voltage is wide, if the threshold voltage of the memory cell MC11 is 5 V or more, the memory cell M
C11 does not turn on but turns off. Therefore, regardless of the threshold voltage of the memory cell MC12 from which data is read, the current path of the memory cell 992 is cut off, and the nonvolatile semiconductor memory device does not operate normally. Therefore, if the distribution width R is wide, the reliability of the nonvolatile semiconductor memory device is deteriorated.

【0036】また、従来において分布幅を狭くするに
は、小刻みに書き込みとベリファイを行わなければず、
書き込み時間が長くなってしまう。本発明は、以上の様
な問題を考慮されてなされたものであり、書き込み時間
をそれほど増加させる事無く、しきい値電圧の分布幅を
狭くし得る不揮発性半導体記憶装置を提供する事を目的
とする。
Further, in order to narrow the distribution width in the prior art, it is necessary to perform writing and verifying in small steps,
Writing time becomes long. The present invention has been made in consideration of the above problems, and an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of narrowing the distribution width of the threshold voltage without significantly increasing the writing time. And

【0037】[0037]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる不揮発性
半導体記憶装置は、不揮発性メモリセルから読み出され
たデータ及び前記不揮発性メモリセルに書き込むデータ
を保持する為の複数個のラッチ・センス回路と、前記複
数個のラッチ・センス回路に保持されたデータに基づい
て、前記ビット線の電位を切り替える為の電圧切り替え
回路と、前記不揮発性メモリに書き込まれたデータをベ
リファイする時、前記不揮発性メモリセルに書き込むた
めのデータに応じて、前記ビット線の電位を強制的にハ
イレベル電位にする為のバイパス回路とを有する事を第
一の特徴とする。
A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention comprises a plurality of latch senses for holding data read from a nonvolatile memory cell and data written in the nonvolatile memory cell. Circuit, a voltage switching circuit for switching the potential of the bit line based on the data held in the plurality of latch / sense circuits, and the nonvolatile memory when verifying the data written in the nonvolatile memory. The first feature is to have a bypass circuit for forcibly setting the potential of the bit line to a high-level potential in accordance with the data to be written to the memory cell.

【0038】また、本発明にかかる不揮発性半導体記憶
装置のベリファイ方法において、複数の不揮発性メモリ
セルの内の一つを選択し、この選択された不揮発性メモ
リセルにデータを書き込むための第一の書き込み動作
と、前記選択された不揮発性メモリセルに接続された前
記ワード線に判定電圧を与え、前記選択された不揮発性
メモリセルに書き込まれたデータを読み出し、その不揮
発性メモリセルのしきい電圧が、消去状態に範囲にある
か、または、書き込み状態の範囲内で、判定電圧以上の
範囲にあるか、または、書き込み状態の範囲内で判定電
圧よりも低い範囲にあるかを判別する為のしきい電圧判
定動作と、前記しきい電圧判定動作における、しきい電
圧の判別に基づいて、前記ビット線の電位を変化させる
事により、前記選択された不揮発性メモリセルにデータ
を書き込む時の書き込みスピードを調節した第二の書き
込み動作と、前記選択された不揮発性メモリセルに接続
された前記ワード線にベリファイ電圧を印かし、前記不
揮発性メモリセルのしきい電圧が正常であるか、否かを
判定する為の読み出し動作とを有する事を第一の特徴と
する。
Further, in the verifying method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, the first method for selecting one of the plurality of nonvolatile memory cells and writing the data in the selected nonvolatile memory cell Write operation, a judgment voltage is applied to the word line connected to the selected nonvolatile memory cell, the data written in the selected nonvolatile memory cell is read, and the threshold of the nonvolatile memory cell is read. To determine whether the voltage is in the erased state, in the written state, above the judgment voltage, or in the written state, below the judgment voltage. Threshold voltage determination operation and the selection by changing the potential of the bit line based on the determination of the threshold voltage in the threshold voltage determination operation. A second write operation that adjusts the write speed when writing data to the selected non-volatile memory cell, and a verify voltage is applied to the word line connected to the selected non-volatile memory cell. The first feature is to have a read operation for determining whether or not the threshold voltage of the memory cell is normal.

【0039】本発明は、書き込み動作後に、しきい電圧
が、消去状態の範囲にあるか、または、書き込み状態の
範囲内で判定電圧以上の範囲にあるか、または、書き込
み状態の範囲内で判定電圧よりも低い範囲にあるかを判
別する為のしきい電圧判定動作とを有し、その判定結果
に基づいてビット線に印加する電圧を最適にし、その次
の書き込み動作の際の書き込み速度を調節する事によ
り、しきい電圧の分布幅を狭くしている。本発明は、以
上の様に構成されるので、書き込み時間の増大を抑制
し、前記不揮発性メモリセルのしきい値の分布幅を狭く
する事が可能となる。
According to the present invention, after the write operation, the threshold voltage is determined to be in the erased state range, in the written state range or higher than the determination voltage, or in the written state range. It has a threshold voltage judgment operation for judging whether it is in a range lower than the voltage, and based on the judgment result, the voltage applied to the bit line is optimized and the writing speed at the time of the next writing operation is set. By adjusting, the width of distribution of the threshold voltage is narrowed. Since the present invention is configured as described above, it is possible to suppress an increase in write time and narrow the threshold distribution width of the nonvolatile memory cell.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる第一の実施
形態を図を用いて詳細に説明する。不揮発性半導体記憶
装置の概略図は図14に、メモリセル部分の拡大図は図
15に、NAND型メモリセルは図16に、既に示した
通りである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The schematic view of the nonvolatile semiconductor memory device is as shown in FIG. 14, the enlarged view of the memory cell portion is as shown in FIG. 15, and the NAND type memory cell is as shown in FIG.

【0041】また、図1は本発明に係る不揮発性半導体
記憶装置の概略図である。図1に示される様に、本発明
に係る不揮発性半導体記憶装置は、メモリセル、第一セ
ンス・ラッチ回路、第二のセンス・ラッチ回路、電圧切
り換え回路、バイパス回路から構成される。
FIG. 1 is a schematic diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention comprises a memory cell, a first sense / latch circuit, a second sense / latch circuit, a voltage switching circuit, and a bypass circuit.

【0042】メモリセルに接続されたビット線BLiは
第一センス・ラッチ回路に接続される。この第一のセン
ス・ラッチ回路は、メモリセルに書き込む為のデータ、
及びメモリセルから読み出されたデータをラッチする為
のもので、メモリセルからデータを読み出す際には、セ
ンスアンプとしても作用する。
The bit line BLi connected to the memory cell is connected to the first sense / latch circuit. This first sense / latch circuit is for writing data to the memory cell,
Also, it is for latching the data read from the memory cell, and also acts as a sense amplifier when reading the data from the memory cell.

【0043】また、ビット線BLiに接続された第二セ
ンス・ラッチ回路は、読み出し動作の際に、メモリセル
から読み出されたデータをラッチするためののもで、セ
ンスアンプとしても動作する。また、第二のセンス・ラ
ッチ回路は、第一のセンス・ラッチ回路と異なり、書き
込み動作の時には使用されない。
Further, the second sense / latch circuit connected to the bit line BLi serves to latch the data read from the memory cell at the time of read operation, and thus also operates as a sense amplifier. Further, unlike the first sense latch circuit, the second sense latch circuit is not used during the write operation.

【0044】また、同じくビット線BLiに接続された
電圧切り換え回路は、第一及び第二のセンス・ラッチ回
路にラッチされた情報に応じて、ビット線BLiの電位
を切り換えるためのものである。
The voltage switching circuit, which is also connected to the bit line BLi, switches the potential of the bit line BLi according to the information latched by the first and second sense / latch circuits.

【0045】また、バイパス回路は、不揮発性メモリに
書き込まれたデータをベリファイする時、不揮発性メモ
リセルの書き込みデータが“1”(消去状態)の場合、
ビット線の電位を強制的にハイレベル電位にする為のも
のである。
Further, the bypass circuit verifies the data written in the non-volatile memory, and when the write data in the non-volatile memory cell is "1" (erased state),
This is for forcibly setting the potential of the bit line to a high level potential.

【0046】次に、図2に、本発明にかかる不揮発性半
導体記憶装置の詳細回路図を示した。図2に示した様
に、メモリセルアレー100は不揮発性メモリセルの電
流経路が直列に接続されており、その両わきに選択トラ
ンジスタSGD、SGSとが接続され、当該メモリセル
アレー100は、選択トランジスタSGDを介してビッ
ト線BLiに接続されている。
Next, FIG. 2 shows a detailed circuit diagram of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. As shown in FIG. 2, in the memory cell array 100, the current paths of the non-volatile memory cells are connected in series, the selection transistors SGD and SGS are connected to both sides of the current path, and the memory cell array 100 is selected. It is connected to the bit line BLi via the transistor SGD.

【0047】第一のセンス・ラッチ回路110は、選択
トランジスタQ1を介してそれぞれビット線BLiに接
続されており、逆並列接続されたインバータ130とク
ロックドインバータ140とから構成される。第二のセ
ンス・ラッチ回路も同様の構成となっている。また、ク
ロックドインバータ140、160には、それぞれ制御
信号bLAT1、bLAT2が供給される。
The first sense / latch circuit 110 is connected to the bit line BLi via the selection transistor Q1 and is composed of an inverter 130 and a clocked inverter 140 connected in antiparallel. The second sense / latch circuit has the same structure. Further, control signals bLAT1 and bLAT2 are supplied to the clocked inverters 140 and 160, respectively.

【0048】電圧切り換え回路160は、トランジスタ
Q8と、参照電圧VrefとGND間に直列に接続され
た4個のトランジスタQ4、Q5、Q6、Q7から構成
されて、トランジスタQ4のゲート端子はノードbN1
(N1の反転電位を意味する)に、トランジスタQ7の
ゲート端子はノードN1に接続されている。
The voltage switching circuit 160 is composed of a transistor Q8 and four transistors Q4, Q5, Q6, Q7 connected in series between the reference voltage Vref and GND, and the gate terminal of the transistor Q4 is a node bN1.
(Meaning the inverted potential of N1), the gate terminal of the transistor Q7 is connected to the node N1.

【0049】また、トランジスタQ8のゲート端子はノ
ードbN1に、ドレイン端子はノードN3に、ソース端
子はノードN1にそれぞれ接続されている。またノード
N3は選択トランジスタQ3を介してビット線BLiに
接続されている。
The gate terminal of the transistor Q8 is connected to the node bN1, the drain terminal is connected to the node N3, and the source terminal is connected to the node N1. The node N3 is connected to the bit line BLi via the selection transistor Q3.

【0050】また、バイパス回路170は、電流経路は
直列接続されたトランジスタQ11、Q12から構成さ
れて、トランジスタQ11のゲート端子はカラムゲート
とノードN1に接続されている。また、トランジスタQ
12のゲート端子には信号CONが供給される。
The bypass circuit 170 has transistors Q11 and Q12 whose current paths are connected in series, and the gate terminal of the transistor Q11 is connected to the column gate and the node N1. Also, the transistor Q
A signal CON is supplied to the 12 gate terminals.

【0051】また、図2に示したメモリセルアレー10
0に示したように、本実施形態はNAND型メモリセル
アレーを例に取っている。次に、図3に本実施形態に使
用するプログラムシーケンスを示した。
In addition, the memory cell array 10 shown in FIG.
As shown in FIG. 0, this embodiment takes a NAND type memory cell array as an example. Next, FIG. 3 shows a program sequence used in this embodiment.

【0052】図3に示すプログラムシーケンスのアドレ
ス・データ入力動作において、カラムゲートを介して、
ラッチ・センス回路110にデータ書き込み用の所定の
電位をラッチする。
In the address / data input operation of the program sequence shown in FIG. 3, via the column gate,
A predetermined potential for writing data is latched in the latch / sense circuit 110.

【0053】次に、1回目のプログラム動作において、
ラッチ・センス回路110にラッチされた電位に基づい
て、選択メモリセルにデータを書き込む。次いで、しき
い値リード動作において、前述の1回目のプログラム動
作で書き込まれたメモリセルのしきい値電圧の状態に応
じて、ビット線の電位が変化する。そのビット線の電位
をラッチ・センス回路120でセンスし、ラッチする。
この際、ラッチ・センス回路110、120にラッチさ
れたデータに基づいて、前記選択メモリセルのしきい電
圧の状態を、3つの状態(“1”データ書き込み状態、
書き込み状態であるが十分書き込まれていない状態、十
分書き込まれている状態)に分類する。
Next, in the first program operation,
Data is written in the selected memory cell based on the potential latched in the latch / sense circuit 110. Then, in the threshold read operation, the potential of the bit line changes according to the state of the threshold voltage of the memory cell written in the first program operation described above. The potential of the bit line is sensed and latched by the latch sense circuit 120.
At this time, based on the data latched by the latch / sense circuits 110 and 120, the state of the threshold voltage of the selected memory cell is set to three states (“1” data write state,
It is classified into a written state but not fully written and a sufficiently written state.

【0054】次に、二回目のプログラム動作(図3に
は、単に、プログラムと記載)において、選択メモリセ
ルが、前述の3つの状態の内のどの状態にあるかに応じ
て、電圧切り換え回路160がビット線を、所定の電位
に充電する。このビット線の電位の応じて、選択メモリ
セルに再度データを書き込む。この書き込みの際、選択
メモリセルの3の状態に応じて、書き込みスピードが調
節され、選択メモリセルのしきい電圧の幅を縮める事が
出来る(詳細は後述する)。
Next, in the second programming operation (simply referred to as programming in FIG. 3), the voltage switching circuit is selected according to which of the above-mentioned three states the selected memory cell is in. 160 charges the bit line to a predetermined potential. Data is written again in the selected memory cell according to the potential of the bit line. At the time of this writing, the writing speed is adjusted according to the state 3 of the selected memory cell, and the width of the threshold voltage of the selected memory cell can be shortened (details will be described later).

【0055】次に、ベリファイ動作において、選択メモ
リセルのしきい電圧が正常であるか否かを判定し、正常
ならば一連のシーケンスは終了する。選択メモリセルの
しきい電圧が異常ならば正常になるまでプログラム、ベ
リファイ動作を繰り返す。
Next, in the verify operation, it is judged whether or not the threshold voltage of the selected memory cell is normal, and if normal, a series of sequence is ended. If the threshold voltage of the selected memory cell is abnormal, the program and verify operations are repeated until it becomes normal.

【0056】次に、図3に示した一連のプログラムシー
ケンスを図2を参照しながら、より詳細に説明する。ま
た、通常、不揮発性半導体記憶装置においては、メモリ
セルのしきい電圧が低い状態を消去状態(“1”デー
タ)と、しきい電圧が高い状態を書き込み状態(“0”
データ)という。ここでは、全てのメモリセルMC0〜
MC15は消去状態、すなわち、“1”データにあると
仮定する。また、以降の説明では、メモリセルMC15
にデータを書き込む場合を例に取り説明する。
Next, the series of program sequences shown in FIG. 3 will be described in more detail with reference to FIG. In a non-volatile semiconductor memory device, normally, a state in which the threshold voltage of a memory cell is low is an erased state (“1” data), and a state in which the threshold voltage is high is a written state (“0”).
Data). Here, all the memory cells MC0 to MC0
It is assumed that MC15 is in the erased state, that is, in "1" data. In the following description, the memory cell MC15
The case of writing data to the memory will be described as an example.

【0057】まず初めに、アドレス・データ入力動作に
ついて説明する。図2に示される不揮発性半導体記憶装
置に入力されたアドレスデータに応じて、ワード線が選
択される。ここでは、ワード線WL15が選択されたも
のと仮定する。また、カラムゲートを介して、ラッチ・
センス回路110に、所定の電位がラッチされる。
“0”データ書き込みの場合、ノードN1にローレベル
電位(L)が保持される。
First, the address / data input operation will be described. The word line is selected according to the address data input to the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. Here, it is assumed that the word line WL15 is selected. In addition, the latch
A predetermined potential is latched in the sense circuit 110.
In the case of writing "0" data, the low level potential (L) is held at the node N1.

【0058】次に、一回目の書き込み動作について説明
する。信号RSTをハイレベル電圧(以下、Hと言う)
にし、トランジスタQ10をONにして、ビット線BL
iをリセットする。すわわち、GND電位にする。次
に、信号bPREをLにして、トランジスタQ9をON
にして、ビット線を書き込み禁止電圧VM1(例えば、
10V)にプリチャージし、その後トランジスタQ9を
OFFにする。
Next, the first write operation will be described. Signal RST is a high level voltage (hereinafter referred to as H)
To turn on the transistor Q10 to turn on the bit line BL.
i is reset. That is, it is set to the GND potential. Next, set the signal bPRE to L and turn on the transistor Q9.
The bit line to the write inhibit voltage VM1 (for example,
10V) and then turn off the transistor Q9.

【0059】また、非選択ワード線WL0〜WL14に
ハイレベル電圧VM2(例えば、12V)を印加して、
それらをONにする。また、選択トランジスタSGSを
OFFに、選択トランジスタSGDをONの状態にす
る。また、選択ワード線WL15に書き込み電圧(例え
ば、20V)を印加する。
Further, a high level voltage VM2 (for example, 12V) is applied to the non-selected word lines WL0 to WL14,
Turn them on. Further, the selection transistor SGS is turned off and the selection transistor SGD is turned on. Further, a write voltage (for example, 20V) is applied to the selected word line WL15.

【0060】次いで、信号φ1をHにしてトランジスタ
Q1をONにする。すると、ノードN1がビット線BL
iに接続される。この時、ノードN1の電位はLなの
で、ビット線BLiの電位はHからLに放電する。
Then, the signal φ1 is set to H to turn on the transistor Q1. Then, the node N1 changes to the bit line BL.
connected to i. At this time, since the potential of the node N1 is L, the potential of the bit line BLi is discharged from H to L.

【0061】ビット線BLiが放電し、Lになると、選
択メモリセルMC15のチャネル部分とゲート端子(選
択ワード線WL15に接続された端子)間に20Vの電
位差が発生する。この為、選択メモリセルMC15のフ
ローティングゲートに電子が注入され、データが書き込
まれる。言い換えれば、選択メモリセルMC15のしき
い電圧が上昇し、“0”データになる。
When the bit line BLi is discharged to L, a potential difference of 20V is generated between the channel portion of the selected memory cell MC15 and the gate terminal (terminal connected to the selected word line WL15). Therefore, electrons are injected into the floating gate of the selected memory cell MC15 and data is written. In other words, the threshold voltage of the selected memory cell MC15 rises and becomes "0" data.

【0062】また、非選択メモリセルMC0〜MC14
のチャネル部分とゲート端子(非選択ワード線WL0〜
WL14に接続された端子)間には、12Vの電位差し
か発生しない。この為、非選択メモリセルMC0〜MC
14のフローティングゲートには電子が注入されず、デ
ータは書き込まれない。言い換えれば、選択メモリセル
MC0〜MC14のしきい電圧はそのままで、“1”デ
ータを保持する。以上で図3における一回目のプログラ
ムが終了する。
In addition, unselected memory cells MC0 to MC14
Channel portion and gate terminal (non-selected word lines WL0 to WL0
A potential difference of 12V is not generated between the terminals connected to WL14). Therefore, unselected memory cells MC0 to MC
No electrons are injected into the floating gate of 14 and no data is written. In other words, the threshold voltage of the selected memory cells MC0 to MC14 remains unchanged and "1" data is retained. This completes the first program in FIG.

【0063】次に、しきい値リード動作(しきい電圧判
定動作)について説明する。信号RSTをHにし、トラ
ンジスタQ10をONにして、ビット線BLiをリセッ
トする。すわわち、GND電位にする。次に、信号bP
REをLにして、トランジスタQ9をONにして、ビッ
ト線をVcc(例えば、5V)にプリチャージし、その
後トランジスタQ9をOFFにして、ビット線の電位を
フローティング状態にする。
Next, the threshold value read operation (threshold voltage determination operation) will be described. The signal RST is set to H, the transistor Q10 is turned on, and the bit line BLi is reset. That is, it is set to the GND potential. Next, the signal bP
RE is set to L, the transistor Q9 is turned on, the bit line is precharged to Vcc (for example, 5 V), and then the transistor Q9 is turned off to set the potential of the bit line to a floating state.

【0064】また、非選択ワード線WL0〜WL14に
Vcc(例えば、5V)を印加して、それらをONにす
る。また、選択ワード線WL15にしきい値判定電圧V
Lを印加する。また、選択トランジスタSGS、SGD
をON状態にする。
Further, Vcc (for example, 5V) is applied to the unselected word lines WL0 to WL14 to turn them on. Further, the threshold judgment voltage V is applied to the selected word line WL15.
Apply L. In addition, the selection transistors SGS and SGD
To ON state.

【0065】また、上記の1回目のプログラム動作にお
いて、選択メモリセルMC15のしきい電圧は上昇して
おり、しきい値判定電圧VLは、しきい値分布の中心に
なるように設定する(この設定方法は後述する)。ここ
で、“0”データの内で、しきい値判定電圧VLよりも
高い領域を領域L2、低い領域を領域L1と定義する
(図4参照)。
In the first programming operation described above, the threshold voltage of the selected memory cell MC15 has risen, and the threshold judgment voltage VL is set to be at the center of the threshold distribution (this The setting method will be described later). Here, in the “0” data, a region higher than the threshold judgment voltage VL is defined as a region L2, and a lower region is defined as a region L1 (see FIG. 4).

【0066】1回目のプログラム動作において、データ
が書き込まれた選択メモリセルMC15のしきい電圧が
領域L1にある場合を考える。選択ワード線WL15の
電位VLは、しきい電圧よりも高いので、選択メモリセ
ルMC15はONし、ビット線BLiはHからLに放電
する。また、ビット線BLiが放電するのに必要な時間
待った後、bLAT2=Lでクロックドインバータ16
0を不活性化し、信号φ2をHにして、トランジスタQ
2をONする。すると、ビット線BLiとノードN2が
接続される。
Consider the case where the threshold voltage of the selected memory cell MC15 in which data is written is in the region L1 in the first programming operation. Since the potential VL of the selected word line WL15 is higher than the threshold voltage, the selected memory cell MC15 is turned on and the bit line BLi is discharged from H to L. In addition, after waiting for a time required for discharging the bit line BLi, the clocked inverter 16 is set with bLAT2 = L.
0 is inactivated, signal φ2 is set to H, and transistor Q
Turn on 2. Then, the bit line BLi and the node N2 are connected.

【0067】次いで、bLAT2=Hでクロックドイン
バータ160を活性化して、センス・ラッチ回路120
のノードN2に、しきい値リードの結果をラッチする。
この場合、ビット線BLiはLに放電しているので、ノ
ードN2にLがラッチされる事になる。また、ノードN
1の電位は、前述の書き込み状態のままのLの状態にな
っている。以上の様にして、しきい値リード動作が終了
する(図3参照)。
Then, the clocked inverter 160 is activated by bLAT2 = H, and the sense / latch circuit 120 is activated.
The result of the threshold read is latched at node N2 of
In this case, since the bit line BLi is discharged to L, L is latched at the node N2. Also, the node N
The potential of 1 is in the L state, which is the written state as it is. The threshold value read operation is completed as described above (see FIG. 3).

【0068】次に、前述の1回目のプログラム動作と、
しきい値リード動作の後のノードN1及びN2の電位の
状態をまとめたものを図5に示した。図5に示すよう
に、1回目のプログラム動作において、ノードN1=L
として、選択メモリセルMC15に“0”データを書き
込む。また、その後のしきい値リード動作において、
“0”データが書き込まれた選択メモリセルのしきい電
圧がL1の領域にある場合、ノードN2の電位がLとな
る事は、前述した通りである。
Next, the first program operation described above,
FIG. 5 shows a summary of the potential states of the nodes N1 and N2 after the threshold read operation. As shown in FIG. 5, in the first program operation, the node N1 = L
As a result, "0" data is written in the selected memory cell MC15. In the subsequent threshold read operation,
As described above, the potential of the node N2 becomes L when the threshold voltage of the selected memory cell in which "0" data is written is in the region of L1.

【0069】また、“0”データが書き込まれた選択メ
モリセルのしきい電圧がL2の領域にある場合、しきい
値判定電圧VLは、領域L2よりも低いので、選択メモ
リセルMC15はONしない。従って、ビット線BLi
は放電しないので、ノードN2の電位はHとなる。
When the threshold voltage of the selected memory cell in which "0" data is written is in the region L2, the threshold judgment voltage VL is lower than the region L2, so the selected memory cell MC15 is not turned on. . Therefore, the bit line BLi
Is not discharged, the potential of the node N2 becomes H.

【0070】また、1回目のプログラム動作において、
選択メモリセルMC15にデータを書き込まない時は、
ノードN1の電位をHにする。また、その後のしきい値
リード動作において、ノードN2に保持される電位は、
メモリセルのしきい値により、LかHのどちらかにな
る。
In the first program operation,
When data is not written in the selected memory cell MC15,
The potential of the node N1 is set to H. In the subsequent threshold read operation, the potential held at the node N2 is
It is either L or H depending on the threshold value of the memory cell.

【0071】以上の様にして、二つのノードN1、N2
に保持される電位により、プログラム動作後のメモリセ
ルの状態を、“1”データ書き込み状態(L3)、書き
込み状態であるが十分書き込まれていない状態(L
1)、十分書き込まれている状態(L2)の3つに分類
する事が出来る。
As described above, the two nodes N1 and N2 are
The potential of the memory cell after the programming operation is "1" data written state (L3), which is a written state but is not sufficiently written (L
It can be classified into three, 1) and a sufficiently written state (L2).

【0072】次に、2回目のプログラム動作について説
明する。いま、一回目のプログラムでデータが書き込ま
れたメモリセルMC15のしきい電圧が領域L1にある
場合、領域L1は、前述した様に、データが書き込まれ
ているが、十分に書き込まれていない状態を示してい
る。従って、選択メモリセルに再度書き込みを行い、十
分に書き込まれた状態(VLよりも高い領域)にする必
要がある。
Next, the second programming operation will be described. Now, when the threshold voltage of the memory cell MC15 in which the data has been written in the first programming is in the region L1, as described above, the region L1 is in a state in which the data is written but is not sufficiently written. Is shown. Therefore, it is necessary to rewrite the selected memory cell to make it sufficiently written (area higher than VL).

【0073】また、一回目のプログラム後のメモリセル
MC15のしきい電圧が領域L2にある場合、領域L2
は、前述した様に、データが十分に書き込まれている状
態を示している。従って、この状態のメモリセルには、
あまり書き込みを行いたくない。すわわち、書き込み速
度を遅くしたい。
When the threshold voltage of the memory cell MC15 after the first programming is in the region L2, the region L2
Indicates a state in which data is sufficiently written, as described above. Therefore, the memory cell in this state
I don't want to write much. That is, I want to slow down the writing speed.

【0074】また、一回目のプログラム後のメモリセル
MC15のしきい電圧が領域Lに3ある場合、領域L3
は、前述した様に、“1”データを書き込み状態を示し
ている。従って、この状態のメモリセルには、これ以上
書き込みを行いたくない。
When the threshold voltage of the memory cell MC15 after the first programming is 3 in the region L, the region L3
Indicates the state of writing "1" data as described above. Therefore, it is not desired to write any more data in the memory cell in this state.

【0075】以上の様に、1回目のプログラム後のメモ
リセルの状態(L1、L2、L3)によって、書き込む
スピードを制御しなければならない。本発明では、ノー
ドN1、N2の電位に応じて、電圧切り換え回路160
によりビット線の電位を制御し、書き込みスピードを制
御している。
As described above, the writing speed must be controlled according to the states (L1, L2, L3) of the memory cells after the first programming. In the present invention, the voltage switching circuit 160 according to the potentials of the nodes N1 and N2.
The bit line potential is controlled to control the writing speed.

【0076】以下に、書き込み速度の制御方法を説明す
る。ここで、1回目のプログラム後のメモリセルMC1
5のしきい電圧が領域L1にある場合を例に取り説明す
る。この場合、図5に示した様に、1回目のプログラ
ム、しきい値リード動作後のノードN1、N2の電位は
それぞれL、Lに設定されている。このとき、ノードb
N1、bN2はHなので、電圧切り換え回路160内の
トランジスタQ4、Q5はON、トランジスタQ6、Q
8はOFFとなる。この為、ノードN3の電位はGND
となる。その後、信号φ3によりトランジスタQ3をO
Nにする事により、ビット線を駆動する。すると、選択
メモリセルに20V(20V−0V)が印可され、再度
書き込みが行われる。
The method of controlling the writing speed will be described below. Here, the memory cell MC1 after the first programming
An example will be described in which the threshold voltage of 5 is in the region L1. In this case, as shown in FIG. 5, the potentials of the nodes N1 and N2 after the first program and threshold read operations are set to L and L, respectively. At this time, node b
Since N1 and bN2 are H, the transistors Q4 and Q5 in the voltage switching circuit 160 are ON, and the transistors Q6 and Q are
8 is turned off. Therefore, the potential of the node N3 is GND
Becomes After that, the transistor Q3 is turned on by the signal φ3.
Setting to N drives the bit line. Then, 20V (20V-0V) is applied to the selected memory cell and writing is performed again.

【0077】また、1回目のプログラム後のメモリセル
MC15のしきい電圧が領域L2にある場合、図5に示
した様に、1回目のプログラム、しきい値リード動作後
のノードN1、N2の電位はそれぞれL、Hに設定され
ている。このとき、ノードbN1、bN2は、それぞれ
H、Lなので、電圧切り換え回路160内のトランジス
タQ6、Q7はON、トランジスタQ5、Q8はOFF
となる。この為、ノードN3の電位はVref(例え
ば、1V)となる。その後、信号φ3によりトランジス
タQ3をONにする事により、ビット線を充電する。す
ると、選択メモリセルに19V(20V−1V)が印可
され、再度書き込みが行われる。しかし、この時は、1
9Vと電圧が低くなっているので、書き込みスピードは
遅くなる。
When the threshold voltage of the memory cell MC15 after the first programming is in the region L2, as shown in FIG. 5, the nodes N1 and N2 of the nodes N1 and N2 after the first programming and the threshold value read operation are operated. The potentials are set to L and H, respectively. At this time, since the nodes bN1 and bN2 are H and L, respectively, the transistors Q6 and Q7 in the voltage switching circuit 160 are ON and the transistors Q5 and Q8 are OFF.
Becomes Therefore, the potential of the node N3 becomes Vref (for example, 1V). After that, the bit line is charged by turning on the transistor Q3 by the signal φ3. Then, 19V (20V-1V) is applied to the selected memory cell, and writing is performed again. However, at this time, 1
Since the voltage is as low as 9V, the writing speed becomes slow.

【0078】また、1回目のプログラム後のメモリセル
MC15のしきい電圧が領域L3にある場合、図5に示
した様に、1回目のプログラム、しきい値リード動作後
のノードN1、N2の電位は、それぞれH、*に設定さ
れている(ただし、*はHまたはLのどちらかを意味す
る)。このとき、ノードbN1はLなので、電圧切り換
え回路160内のトランジスタQ8がONとなる。この
為、ノードN3の電位はノードN1と同電位になる。す
なわち、ノードN3の電位は、VM1となる。信号φ3
によりトランジスタQ3をONさせる事により、ビット
線をVM1(書き込み禁止電圧)に充電する。
Further, when the threshold voltage of the memory cell MC15 after the first programming is in the region L3, as shown in FIG. 5, the nodes N1 and N2 after the first programming and the threshold read operation are performed. The electric potentials are set to H and *, respectively (however, * means either H or L). At this time, since the node bN1 is L, the transistor Q8 in the voltage switching circuit 160 is turned on. Therefore, the potential of the node N3 becomes the same as that of the node N1. That is, the potential of the node N3 becomes VM1. Signal φ3
By turning on the transistor Q3, the bit line is charged to VM1 (write inhibit voltage).

【0079】図5に、充電されたビット線の電位と、ノ
ードN1、N2の関係を示した。図5示されるように、
データが書き込まれたメモリセルのしきい電圧がL1、
L2、L3の領域の時、ビット線の電位を、それぞれG
ND、Vref、VM1に設定する。ここで、GNDは
0V、Vref(参照電圧)は1V、VM1(書き込み
禁止電圧)は10Vとする。
FIG. 5 shows the relationship between the potential of the charged bit line and the nodes N1 and N2. As shown in FIG.
The threshold voltage of the memory cell in which the data is written is L1,
In the area of L2 and L3, the potential of the bit line is set to G
Set to ND, Vref, VM1. Here, GND is 0V, Vref (reference voltage) is 1V, and VM1 (write inhibit voltage) is 10V.

【0080】以上の様にして、しきい値リードの結果に
応じてビット線を充電し、選択メモリセルMC15に2
回目の書き込みが行われる。この2回目の書き込み動作
においては、選択メモリセルMC15のしきい値の状態
に応じてビット線の電位を最適にしているので、選択メ
モリセルMC15の書き込み速度を調節する事が出来
る。
As described above, the bit line is charged according to the result of the threshold read, and the selected memory cell MC15 receives 2 bits.
The second writing is performed. In the second write operation, the potential of the bit line is optimized according to the threshold state of the selected memory cell MC15, so that the write speed of the selected memory cell MC15 can be adjusted.

【0081】次に、ベリファイ動作について説明する。
信号RSTをHにし、トランジスタQ10をONにし
て、ビット線BLiをリセットする。すわわち、GND
電位にする。次に、信号bPREをLにして、トランジ
スタQ9をONにして、ビット線をVcc(例えば、5
V)にプリチャージし、その後トランジスタQ9をOF
Fにして、ビット線の電位をフローティング状態にす
る。
Next, the verify operation will be described.
The signal RST is set to H, the transistor Q10 is turned on, and the bit line BLi is reset. That's it, GND
Set to potential. Next, the signal bPRE is set to L, the transistor Q9 is turned on, and the bit line is set to Vcc (for example, 5
Precharge to V) and then turn off the transistor Q9.
Set to F, and the potential of the bit line is set to a floating state.

【0082】また、非選択ワード線WL0〜WL14に
Vcc(例えば、5V)を印加して、それらをONにす
る。また、選択ワード線WL15にベリファイ電圧Vv
fyを印加する。また、選択トランジスタSGS、SG
DをON状態にする。また、ベリファイ電圧Vvfyは
しきい値判定電圧VLよりも大きいとする。
Further, Vcc (for example, 5 V) is applied to the unselected word lines WL0 to WL14 to turn them on. Further, the verify voltage Vv is applied to the selected word line WL15.
Apply fy. In addition, the selection transistors SGS, SG
Turn D on. The verify voltage Vvfy is assumed to be higher than the threshold judgment voltage VL.

【0083】選択ワード線WL15の電位Vvfyが、
選択メモリセルMC15のしきい電圧よりも高い場合、
ビット線はHからLに放電し、選択メモリセルMC15
のしきい電圧よりも低い場合、ビット線はHのままであ
る。
The potential Vvfy of the selected word line WL15 is
When it is higher than the threshold voltage of the selected memory cell MC15,
The bit line is discharged from H to L, and the selected memory cell MC15
If below the threshold voltage, the bit line remains high.

【0084】ビット線が放電するのに必要な時間待った
後、bLAT1=Lでクロックドインバータ140を不
活性化し、信号φ1をHにして、トランジスタQ1をO
Nする。すると、ビット線BLiとノードN1が接続さ
れる。
After waiting a time required for discharging the bit line, the clocked inverter 140 is deactivated by bLAT1 = L, the signal φ1 is set to H, and the transistor Q1 is turned on.
N Then, the bit line BLi and the node N1 are connected.

【0085】次いで、bLAT1=Hでクロックドイン
バータ140を活性化して、センス・ラッチ回路110
のノードN1に、ベリファイの結果をラッチする。ただ
し、しきい値リード動作と少し異なり、ベリファイ動作
では選択メモリセルMC15に“1”データを書き込む
場合、センス・ラッチ回路110のノードN1をHに保
持しなければならないので、ノードN1=Hでトランジ
スタQ11をONし、信号CON=HでトランジスタQ
12をONする。この為、ビット線の電位をプルアップ
して、ノードN1の電位をHに保持させている。
Then, the clocked inverter 140 is activated by bLAT1 = H, and the sense / latch circuit 110 is activated.
The verification result is latched in the node N1 of the node. However, unlike the threshold read operation, in the verify operation, when writing “1” data to the selected memory cell MC15, the node N1 of the sense / latch circuit 110 must be held at H, so that the node N1 = H. The transistor Q11 is turned on, and when the signal CON = H, the transistor Q
Turn on 12. Therefore, the potential of the bit line is pulled up to hold the potential of the node N1 at H.

【0086】また、このラッチした結果が正常ならば一
連のプログラムシーケンスは終了する。結果が異常なら
ば、結果が正常になるまで書き込み、ベリファイ動作を
繰り返す。以上で、図3に示される一連のプログラムシ
ーケンスが終了する。
If the latched result is normal, the series of program sequences is completed. If the result is abnormal, writing and verify operation are repeated until the result is normal. This completes the series of program sequences shown in FIG.

【0087】次に、図3に示されるプログラムシーケン
スにおける選択メモリセルMC15のしきい電圧の変化
を図6に示した。縦軸にしきい電圧、横軸に時間を取っ
ている。
FIG. 6 shows changes in the threshold voltage of the selected memory cell MC15 in the program sequence shown in FIG. The vertical axis shows the threshold voltage and the horizontal axis shows time.

【0088】図6に示される様に、1回目のプログラム
後の選択メモリセルのしきい電圧の分布範囲がR1(時
間t1)であるとする。前述した様に、その後のしきい
値リード動作により、しきい値が、しきい値判定電圧V
Lより高いか、低いかにより領域L2とL1に分別す
る。この分別に基づいて、選択メモリセルへの書き込み
速度を制御して、二回目の書き込みを行う。二回目の書
き込み動作終了後の時間をt2とする。この際、領域L
1にあるメモリセルのしきい電圧は、ほぼ線形に増加す
る。しかし、十分に書き込まれている状態の領域L2の
メモリセルのしきい電圧は、書き込み速度を遅くして書
き込んでいるので、傾きは鈍くなる。
As shown in FIG. 6, it is assumed that the distribution range of the threshold voltage of the selected memory cell after the first programming is R1 (time t1). As described above, the subsequent threshold read operation causes the threshold to change to the threshold judgment voltage V
The regions L2 and L1 are classified according to whether they are higher or lower than L. Based on this classification, the writing speed to the selected memory cell is controlled to perform the second writing. The time after the end of the second write operation is t2. At this time, the area L
The threshold voltage of the memory cell at 1 increases almost linearly. However, since the threshold voltage of the memory cell in the region L2 in the sufficiently written state is written at a slower writing speed, the slope becomes dull.

【0089】この傾きの違いの為、二回目の書き込み動
作後のしきい値の分布幅R2を、一回目の書き込み動作
後のしきい値の分布幅R1よりも狭くする事ができる。
また、領域L1内のしきい電圧を有するメモリセルと、
領域L2内のしきい電圧を有するメモリセルの、2回目
の書き込み後のしきい電圧の分布範囲がR2で一致する
様に、前述の参照電圧Vrefを最適にする(最適な設
定の方法は後述する)。
Due to this difference in inclination, the threshold distribution width R2 after the second write operation can be made narrower than the threshold distribution width R1 after the first write operation.
A memory cell having a threshold voltage in the region L1;
The reference voltage Vref described above is optimized so that the distribution range of the threshold voltage after the second writing of the memory cells having the threshold voltage in the region L2 matches at R2 (the optimum setting method will be described later). To).

【0090】二回目の書き込みが終わると、図3に示し
た様に、しきい電圧の値が正常、すなわち、しきい電圧
がベリファイ電圧Vvfyを越えるまで、ベリファイ、
書き込み動作を繰り返す。図6においては、時間tn、
範囲Rnに相当する。
When the second writing is completed, as shown in FIG. 3, verify is performed until the threshold voltage value is normal, that is, the threshold voltage exceeds the verify voltage Vvfy.
Repeat the write operation. In FIG. 6, time tn,
It corresponds to the range Rn.

【0091】次に、VLとVrefの設定方法について
説明する。1回目のプログラム後、しきい値リードを行
い、分布の中心VLと分布幅R1を求める。そして、2
回目のプログラムでVPPを印加してVL−1/2×R
1から、範囲R2の下端であるVTH2まで書き込む。
Next, a method of setting VL and Vref will be described. After the first programming, the threshold value is read to obtain the distribution center VL and the distribution width R1. And 2
Applying VPP in the second program, VL-1 / 2 × R
Write from 1 to VTH2 which is the lower end of the range R2.

【0092】次に、2回目のプログラムでVPPーVr
efを印加してVLからVTH2まで書き込まれないよ
うなVrefを求める。以上の事を書き込み速度の異な
るチップに対して行い、VLとVrefの対応表を作っ
ておく。
Next, in the second program, VPP-Vr
ef is applied to obtain Vref that prevents writing from VL to VTH2. The above is performed for chips having different writing speeds, and a correspondence table of VL and Vref is prepared.

【0093】テスト時には、一回目のプログラム後、し
きい値リードを行い、分布の中心にVLを設定し、Vr
efは前記の対応表からもとまる。また、VLVref
が所定の電圧になるようにFuse Blowする。
In the test, after the first programming, the threshold value read is performed, VL is set at the center of the distribution, and Vr is set.
ef is obtained from the above correspondence table. Also, VLVref
Fuse Blow so that the voltage becomes a predetermined voltage.

【0094】更に、図3に示されるプログラムシーケン
スのタイミングチャートを図8に示した。図8には、ア
ドレス・データ入力動作、1回目プログラム動作、しき
い値リード動作、2回目プログラム動作、ベリファイ動
作、3回目プログラム、ベリファイ動作のタイミングチ
ャートを示している。この場合、一回目のベリファイの
結果が異常で、二回目のベリファイの結果が正常にな
り、一連のプログラムシーケンスが終了している。
Further, a timing chart of the program sequence shown in FIG. 3 is shown in FIG. FIG. 8 shows a timing chart of the address / data input operation, the first program operation, the threshold read operation, the second program operation, the verify operation, the third program, and the verify operation. In this case, the result of the first verify is abnormal, the result of the second verify is normal, and the series of program sequences is completed.

【0095】本実施形態は、二つのセンス・ラッチ回路
によりラッチされたデータに基づいて、ビット線を充電
し、その後の書き込み動作の際の書き込みスピードを制
御する事により、書き込み時間をそれほど増加させる事
無く、しきい値電圧の分布幅を狭くする事が出来る。こ
の結果、不揮発性半導体記憶装置の誤動作を抑制する事
ができる。
In this embodiment, the bit line is charged on the basis of the data latched by the two sense / latch circuits, and the write speed in the subsequent write operation is controlled, so that the write time is significantly increased. The distribution width of the threshold voltage can be narrowed without incident. As a result, malfunction of the nonvolatile semiconductor memory device can be suppressed.

【0096】また、参照電圧VrefとGND間に接続
されたトランジスタQ4、Q5、Q6、Q7は同時にO
Nせず、貫通電流は流れないので、消費電力の増大はな
い。次に、本発明にかかる第二の実施形態を図を用いて
詳細に説明する。不揮発性半導体記憶装置の概略図は図
14に、メモリセル部分の拡大図は図15に、NAND
型メモリセルは図16に、既に示した通りである。
Further, the transistors Q4, Q5, Q6 and Q7 connected between the reference voltage Vref and GND are simultaneously turned on.
Since N does not occur and a through current does not flow, power consumption does not increase. Next, a second embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A schematic view of the nonvolatile semiconductor memory device is shown in FIG. 14, an enlarged view of a memory cell portion is shown in FIG.
The type memory cell is as already shown in FIG.

【0097】また、図9は本発明に係る不揮発性半導体
記憶装置の概略図である。図9に示される様に、本発明
に係る不揮発性半導体記憶装置は、メモリセル、第一セ
ンス・ラッチ回路、第二のセンス・ラッチ回路、電圧切
り換え回路から構成される。ただし、第一、第二センス
・ラッチ回路は強制反転型となっている。また、説明を
簡単にする為に第一の実施形態と同じ部分に関しては、
同じ記号を使用する。
FIG. 9 is a schematic diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. As shown in FIG. 9, the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a memory cell, a first sense / latch circuit, a second sense / latch circuit, and a voltage switching circuit. However, the first and second sense / latch circuits are of the forced inversion type. Further, in order to simplify the explanation, regarding the same parts as those in the first embodiment,
Use the same symbols.

【0098】メモリセルに接続されたビット線BLiは
第一センス・ラッチ回路に接続される。この第一のセン
ス・ラッチ回路は、メモリセルに書き込む為のデータ、
及びメモリセルから読み出されたデータをラッチする為
のもので、メモリセルからデータを読み出す際には、セ
ンスアンプとしても作用する。
The bit line BLi connected to the memory cell is connected to the first sense / latch circuit. This first sense / latch circuit is for writing data to the memory cell,
Also, it is for latching the data read from the memory cell, and also acts as a sense amplifier when reading the data from the memory cell.

【0099】また、ビット線BLiに接続された第二セ
ンス・ラッチ回路は、読み出し動作の際に、メモリセル
から読み出されたデータをラッチするためのもので、セ
ンスアンプとしても動作する。また、第二のセンス・ラ
ッチ回路は、第一のセンス・ラッチ回路と異なり、書き
込み動作の時には使用されない。
The second sense / latch circuit connected to the bit line BLi is for latching the data read from the memory cell during the read operation, and also operates as a sense amplifier. Further, unlike the first sense latch circuit, the second sense latch circuit is not used during the write operation.

【0100】また、同じくビット線BLiに接続された
電圧切り換え回路は、第一及び第二のセンス・ラッチ回
路にラッチされた情報に応じて、ビット線BLiの電位
を切り換えるためのものである。
The voltage switching circuit, which is also connected to the bit line BLi, switches the potential of the bit line BLi according to the information latched by the first and second sense / latch circuits.

【0101】次に、図10に、本発明にかかる不揮発性
半導体記憶装置の詳細回路図を示した。図10に示した
様に、メモリセルアレー100は不揮発性メモリセルの
電流経路が直列に接続されており、その両わきに選択ト
ランジスタSGD、SGSとが接続され、当該メモリセ
ルアレー100は、選択トランジスタSGDを介してビ
ット線BLiに接続されている。
Next, FIG. 10 shows a detailed circuit diagram of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. As shown in FIG. 10, in the memory cell array 100, the current paths of the non-volatile memory cells are connected in series, the selection transistors SGD and SGS are connected to both sides of the current path, and the memory cell array 100 is selected. It is connected to the bit line BLi via the transistor SGD.

【0102】第一のセンス・ラッチ回路110は、選択
トランジスタQ1を介してそれぞれビット線BLiに接
続されており、逆並列接続されたインバータ130、2
30とから構成される。
The first sense / latch circuit 110 is connected to the bit line BLi via the selection transistor Q1 and is connected in inverse parallel to the inverters 130, 2 respectively.
And 30.

【0103】また、ノードbN1とGNDとの間にトラ
ンジスタQ21、Q22の電流経路が直列に接続され、
トランジスタQ21のゲート端子には制御信号LAT1
が供給され、Q22のゲート端子はビット線と接続され
ている。第二のセンス・ラッチ回路も同様の構成となっ
ている。
Further, the current paths of the transistors Q21 and Q22 are connected in series between the node bN1 and GND,
The control signal LAT1 is applied to the gate terminal of the transistor Q21.
Is supplied, and the gate terminal of Q22 is connected to the bit line. The second sense / latch circuit has the same structure.

【0104】電圧切り換え回路160は、トランジスタ
Q8と、参照電圧VrefとGND間に直列に接続され
た4個のトランジスタQ4、Q5、Q6、Q7から構成
されて、トランジスタQ4のゲート端子はノードbN1
(N1の反転電位を意味する)に、トランジスタQ7の
ゲート端子はノードN1に接続されている。
The voltage switching circuit 160 is composed of a transistor Q8 and four transistors Q4, Q5, Q6 and Q7 connected in series between the reference voltage Vref and GND. The gate terminal of the transistor Q4 is a node bN1.
(Meaning the inverted potential of N1), the gate terminal of the transistor Q7 is connected to the node N1.

【0105】また、トランジスタQ8のゲート端子はノ
ードbN1に、ドレイン端子はノードN3に、ソース端
子はノードN1にそれぞれ接続されている。またノード
N3は選択トランジスタQ3を介してビット線BLiに
接続されている。
The gate terminal of the transistor Q8 is connected to the node bN1, the drain terminal is connected to the node N3, and the source terminal is connected to the node N1. The node N3 is connected to the bit line BLi via the selection transistor Q3.

【0106】また、図10に示したメモリセルアレー1
00に示したように、本実施形態はNAND型メモリセ
ルアレーを例に取っている。次に、図11に本実施形態
に使用するプログラムシーケンスを示した。
In addition, the memory cell array 1 shown in FIG.
As shown in FIG. 00, this embodiment takes a NAND type memory cell array as an example. Next, FIG. 11 shows a program sequence used in this embodiment.

【0107】図11に示すプログラムシーケンスのアド
レス・データ入力動作において、カラムゲートを介し
て、ラッチ・センス回路110にデータ書き込み用の所
定の電位をラッチする。
In the address / data input operation of the program sequence shown in FIG. 11, a predetermined potential for writing data is latched in the latch sense circuit 110 via the column gate.

【0108】次に、1回目のプログラム動作(図11に
おける、Program)において、ラッチ・センス回
路110にラッチされた電位に基づいて、選択メモリセ
ルにデータを書き込む。
Next, in the first program operation (Program in FIG. 11), data is written in the selected memory cell based on the potential latched by the latch / sense circuit 110.

【0109】次に、ベリファイ動作において、選択メモ
リセルのしきい電圧が正常であるか否かを判定し、正常
ならば一連のシーケンスは終了する。選択メモリセルの
しきい電圧が異常ならば、カウンターNを増加させる。
Next, in the verify operation, it is judged whether or not the threshold voltage of the selected memory cell is normal, and if normal, a series of sequence is ended. If the threshold voltage of the selected memory cell is abnormal, the counter N is incremented.

【0110】次いで、しきい値リード動作において、前
述のプログラム動作で書き込まれたメモリセルのしきい
値電圧の状態に応じて、ビット線の電位が変化する。そ
のビット線の電位をラッチ・センス回路120でセンス
し、ラッチする。この際、ラッチ・センス回路110、
120にラッチされたデータに基づいて、前記選択メモ
リセルのしきい電圧の状態を、3つの状態(“1”デー
タ書き込み状態、書き込み状態であるが十分書き込まれ
ていない状態、十分書き込まれている状態)に分類す
る。
Then, in the threshold read operation, the potential of the bit line changes according to the state of the threshold voltage of the memory cell written in the program operation described above. The potential of the bit line is sensed and latched by the latch sense circuit 120. At this time, the latch / sense circuit 110,
Based on the data latched in 120, the threshold voltage states of the selected memory cell are set to three states (“1” data write state, write state but not sufficiently written, and sufficiently written). State).

【0111】次に、二回目のプログラム動作において、
選択メモリセルが、前述の3つの状態の内のどの状態に
あるかに応じて、電圧切り換え回路160がビット線
を、所定の電位に充電する。このビット線の電位に応じ
て、選択メモリセルに再度データを書き込む。この書き
込みの際、選択メモリセルの3つの状態に応じて、書き
込みスピードが調節され、選択メモリセルのしきい電圧
の幅を縮める事が出来る。
Next, in the second program operation,
The voltage switching circuit 160 charges the bit line to a predetermined potential depending on which of the above-mentioned three states the selected memory cell is in. Data is rewritten to the selected memory cell according to the potential of the bit line. In this writing, the writing speed is adjusted according to the three states of the selected memory cell, and the width of the threshold voltage of the selected memory cell can be shortened.

【0112】次に、図11に示した一連のプログラムシ
ーケンスを図10を参照しながら、より詳細に説明す
る。また、通常、不揮発性半導体記憶装置においては、
メモリセルのしきい電圧が低い状態を消去状態(“1”
データ)と、しきい電圧が高い状態を書き込み状態
(“0”データ)という。ここでは、全てのメモリセル
MC0〜MC15のは消去状態、すなわち、“1”デー
タにあると仮定する。また、以降の説明では、メモリセ
ルMC15にデータを書き込む場合を例に取り説明す
る。
Next, the series of program sequences shown in FIG. 11 will be described in more detail with reference to FIG. In addition, in a non-volatile semiconductor memory device,
The state in which the threshold voltage of the memory cell is low is the erased state (“1”
Data) and a state where the threshold voltage is high is called a write state (“0” data). Here, it is assumed that all the memory cells MC0 to MC15 are in the erased state, that is, in "1" data. Further, in the following description, a case of writing data in the memory cell MC15 will be described as an example.

【0113】まず初めに、アドレス・データ入力動作に
ついて説明する。図10に示される不揮発性半導体記憶
装置に入力されたアドレスデータに応じて、ワード線が
選択される。ここでは、ワード線WL15が選択された
ものと仮定する。また、カラムゲートを介して、ラッチ
・センス回路110に、所定の電位がラッチされる。こ
の場合、ノードN1にローレベル電位(L)が保持され
る。
First, the address / data input operation will be described. A word line is selected according to the address data input to the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. Here, it is assumed that the word line WL15 is selected. In addition, a predetermined potential is latched in the latch sense circuit 110 via the column gate. In this case, the low level potential (L) is held at the node N1.

【0114】次に、一回目の書き込み動作について説明
する。信号RSTをハイレベル電圧(以下、Hと言う)
にし、トランジスタQ10をONにして、ビット線BL
iをリセットする。すわわち、GND電位にする。次
に、信号bPREをLにして、トランジスタQ9をON
にして、ビット線を書き込み禁止電圧VM1(例えば、
10V)にプリチャージし、その後トランジスタQ9を
OFFにする。
Next, the first write operation will be described. Signal RST is a high level voltage (hereinafter referred to as H)
To turn on the transistor Q10 to turn on the bit line BL.
i is reset. That is, it is set to the GND potential. Next, set the signal bPRE to L and turn on the transistor Q9.
The bit line to the write inhibit voltage VM1 (for example,
10V) and then turn off the transistor Q9.

【0115】また、非選択ワード線WL0〜WL14に
ハイレベル電圧VM2(例えば、12V)を印加して、
それらをONにする。また、選択トランジスタSGSを
OFFに、選択トランジスタSGDをONの状態にす
る。また、選択ワード線WL15に書き込み電圧(例え
ば、20V)を印加する。
Further, a high level voltage VM2 (for example, 12V) is applied to the unselected word lines WL0 to WL14,
Turn them on. Further, the selection transistor SGS is turned off and the selection transistor SGD is turned on. Further, a write voltage (for example, 20V) is applied to the selected word line WL15.

【0116】次いで、信号φ1をHにしてトランジスタ
Q1をONにする。すると、ノードN1がビット線BL
iに接続される。この時、ノードN1の電位はLなの
で、ビット線BLiの電位はHからLに放電する。
Then, the signal φ1 is set to H to turn on the transistor Q1. Then, the node N1 changes to the bit line BL.
connected to i. At this time, since the potential of the node N1 is L, the potential of the bit line BLi is discharged from H to L.

【0117】ビット線BLiが放電し、Lになると、選
択メモリセルMC15のチャネル部分とゲート端子(選
択ワード線WL15に接続された端子)間に20Vの電
位差が発生する。この為、選択メモリセルMC15のフ
ローティングゲートに電子が注入され、データが書き込
まれる。言い換えれば、選択メモリセルMC15のしき
い電圧が上昇し、“0”データになる。
When the bit line BLi is discharged to L, a potential difference of 20 V is generated between the channel portion of the selected memory cell MC15 and the gate terminal (terminal connected to the selected word line WL15). Therefore, electrons are injected into the floating gate of the selected memory cell MC15 and data is written. In other words, the threshold voltage of the selected memory cell MC15 rises and becomes "0" data.

【0118】また、非選択メモリセルMC0〜MC14
のチャネル部分とゲート端子(非選択ワード線WL0〜
WL14に接続された端子)間には、12Vの電位差し
か発生しない。この為、非選択メモリセルMC0〜MC
14のフローティングゲートには電子が注入されず、デ
ータは書き込まれない。言い換えれば、選択メモリセル
MC0〜MC14のしきい電圧はそのままで、“1”デ
ータを保持する。以上で図3における一回目のプログラ
ムが終了する。
Further, unselected memory cells MC0 to MC14
Channel portion and gate terminal (non-selected word lines WL0 to WL0
A potential difference of 12V is not generated between the terminals connected to WL14). Therefore, unselected memory cells MC0 to MC
No electrons are injected into the floating gate of 14 and no data is written. In other words, the threshold voltage of the selected memory cells MC0 to MC14 remains unchanged and "1" data is retained. This completes the first program in FIG.

【0119】次に、ベリファイ動作について説明する。
信号RSTをHにし、トランジスタQ10をONにし
て、ビット線BLiをリセットする。すわわち、GND
電位にする。次に、信号bPREをLにして、トランジ
スタQ9をONにして、ビット線をVcc(例えば、5
V)にプリチャージし、その後トランジスタQ9をOF
Fにして、ビット線の電位をフローティング状態にす
る。
Next, the verify operation will be described.
The signal RST is set to H, the transistor Q10 is turned on, and the bit line BLi is reset. That's it, GND
Set to potential. Next, the signal bPRE is set to L, the transistor Q9 is turned on, and the bit line is set to Vcc (for example, 5
Precharge to V) and then turn off the transistor Q9.
Set to F, and the potential of the bit line is set to a floating state.

【0120】また、非選択ワード線WL0〜WL14に
Vcc(例えば、5V)を印加して、それらをONにす
る。また、選択ワード線WL15にベリファイ電圧Vv
fyを印加する。また、選択トランジスタSGS、SG
DをON状態にする。また、ベリファイ電圧Vvfyは
しきい値判定電圧VLよりも大きいとする。
Further, Vcc (for example, 5V) is applied to the unselected word lines WL0 to WL14 to turn them on. Further, the verify voltage Vv is applied to the selected word line WL15.
Apply fy. In addition, the selection transistors SGS, SG
Turn D on. The verify voltage Vvfy is assumed to be higher than the threshold judgment voltage VL.

【0121】選択ワード線WL15の電位Vvfyが、
選択メモリセルMC15のしきい電圧よりも高い場合、
ビット線はHからLに放電し、選択メモリセルMC15
のしきい電圧よりも低い場合、ビット線はHのままであ
る。
The potential Vvfy of the selected word line WL15 is
When it is higher than the threshold voltage of the selected memory cell MC15,
The bit line is discharged from H to L, and the selected memory cell MC15
If below the threshold voltage, the bit line remains high.

【0122】ビット線が放電するのに必要な時間待った
後、信号LAT1をHにして、トランジスタQ21をO
Nして、ビット線の電位をラッチする。ここで、信号φ
1はLのままである。
After waiting the time required for the bit line to discharge, the signal LAT1 is set to H and the transistor Q21 is turned on.
Then, the potential of the bit line is latched. Where the signal φ
1 remains L.

【0123】この時、“1”データ書き込み状態でノー
ドN1がHの場合は、ビット線BLiのH/Lに関わら
ずノードN1はHを保持する。これは図2でCON=H
でビット線をプルアップしてノードN1をHに保持する
のと同じ効果である。
At this time, when the node N1 is H in the "1" data write state, the node N1 holds H regardless of H / L of the bit line BLi. This is CON = H in FIG.
This has the same effect as pulling up the bit line and holding the node N1 at H.

【0124】また、“0”データ書き込み状態でノード
N1がLの場合は、ビット線がLの時ノードN1はLを
保持し、ビット線がHの時ノードN1はHに強制反転さ
れる。
When the node N1 is L in the "0" data write state, the node N1 holds L when the bit line is L, and the node N1 is forcibly inverted to H when the bit line is H.

【0125】また、このラッチした結果が正常ならば一
連のプログラムシーケンスは終了する。結果が異常なら
ば、カウンターNを1増加させる。次に、しきい値リー
ド動作(しきい電圧判定動作)について説明する。
If the latched result is normal, the series of program sequences is completed. If the result is abnormal, the counter N is incremented by 1. Next, the threshold value read operation (threshold voltage determination operation) will be described.

【0126】信号RST及びφ2をHにし、トランジス
タQ10、Q2をONにして、ビット線BLiをリセッ
トする。すわわち、GND電位にする。ここで、ノード
N2の電位もGNDとなる。
The signals RST and φ2 are set to H, the transistors Q10 and Q2 are turned on, and the bit line BLi is reset. That is, it is set to the GND potential. Here, the potential of the node N2 also becomes GND.

【0127】次に、信号bPREをLにして、トランジ
スタQ9をONにして、ビット線をVcc(例えば、5
V)にプリチャージし、その後トランジスタQ9をOF
Fにして、ビット線の電位をフローティング状態にす
る。
Next, the signal bPRE is set to L, the transistor Q9 is turned on, and the bit line is set to Vcc (for example, 5
Precharge to V) and then turn off the transistor Q9.
Set to F, and the potential of the bit line is set to a floating state.

【0128】また、非選択ワード線WL0〜WL14に
Vcc(例えば、5V)を印加して、それらをONにす
る。また、選択ワード線WL15にしきい値判定電圧V
Lを印加する。また、選択トランジスタSGS、SGD
をON状態にする。
Further, Vcc (for example, 5 V) is applied to the non-selected word lines WL0 to WL14 to turn them on. Further, the threshold judgment voltage V is applied to the selected word line WL15.
Apply L. In addition, the selection transistors SGS and SGD
To ON state.

【0129】ここで、“0”データの内で、しきい値判
定電圧VLよりも高い領域を領域L2、低い領域を領域
L1と定義する(図4参照)。1回目のプログラム動作
において、データが書き込まれた選択メモリセルMC1
5のしきい電圧が領域L1にある場合を考える。
Here, of the "0" data, a region higher than the threshold judgment voltage VL is defined as a region L2 and a region lower than the threshold judgment voltage VL is defined as a region L1 (see FIG. 4). In the first programming operation, the selected memory cell MC1 in which the data is written
Consider a case where the threshold voltage of 5 is in the region L1.

【0130】選択ワード線WL15の電位VLは、しき
い電圧よりも高いので、選択メモリセルMC15はON
し、ビット線BLiはHからLに放電する。また、ビッ
ト線BLiが放電するのに必要な時間待った後、信号L
AT2をHにしてトランジスタQ23をONにしてビッ
ト線の電位をラッチする。ここで、信号φ2はLのまま
である。
Since the potential VL of the selected word line WL15 is higher than the threshold voltage, the selected memory cell MC15 is turned on.
Then, the bit line BLi is discharged from H to L. Also, after waiting for a time necessary for discharging the bit line BLi, the signal L
AT2 is set to H to turn on the transistor Q23 to latch the potential of the bit line. Here, the signal φ2 remains L.

【0131】いま、しきい電圧が領域L1にある場合を
考えているので、選択メモリセルMC15はONし、ビ
ット線は放電する。この為、トランジスタQ24がOF
Fし、ノードN2はLのままである。
Now, considering the case where the threshold voltage is in the region L1, the selected memory cell MC15 is turned on and the bit line is discharged. Therefore, the transistor Q24 is OF
F, and the node N2 remains L.

【0132】一方、しきい電圧が領域L2にある場合、
選択メモリセルMC15はOFFし、ビット線はHに充
電されたままである。この為、トランジスタQ24がO
Nし、ノードN2はHに強制反転する。以上の動作によ
り、ノードN2にしきい値リードの結果がラッチされ
る。以上の様にして、しきい値リード動作が終了する
(図11参照)。
On the other hand, when the threshold voltage is in the region L2,
The selected memory cell MC15 is turned off, and the bit line remains charged to H. Therefore, the transistor Q24 becomes O
N, the node N2 is forcibly inverted to H. Through the above operation, the result of the threshold read is latched at the node N2. The threshold read operation is completed as described above (see FIG. 11).

【0133】次に、前述の1回目のプログラム動作と、
しきい値リード動作の後のノードN1及びN2の電位の
状態をまとめたものは、既に図5に示した。図5に示す
ように、1回目のプログラム動作において、ノードN1
=Lとして、選択メモリセルMC15に“0”データを
書き込む。また、その後のしきい値リード動作におい
て、“0”データが書き込まれた選択メモリセルのしき
い電圧がL1の領域にある場合、ノードN2の電位がL
となる事は、前述した通りである。
Next, the above-mentioned first program operation,
A summary of the potential states of the nodes N1 and N2 after the threshold read operation has already been shown in FIG. As shown in FIG. 5, in the first program operation, the node N1
= L, write "0" data to the selected memory cell MC15. Further, in the subsequent threshold value read operation, when the threshold voltage of the selected memory cell in which “0” data is written is in the region of L1, the potential of the node N2 is L.
The above is as described above.

【0134】また、“0”データが書き込まれた選択メ
モリセルのしきい電圧がL2の領域にある場合、しきい
値判定電圧VLは、領域L2よりも低いので、選択メモ
リセルMC15はONしない。従って、ビット線BLi
は放電しないので、ノードN2の電位はHとなる。
When the threshold voltage of the selected memory cell in which "0" data is written is in the region L2, the threshold judgment voltage VL is lower than the region L2, so the selected memory cell MC15 is not turned on. . Therefore, the bit line BLi
Is not discharged, the potential of the node N2 becomes H.

【0135】また、1回目のプログラム動作において、
選択メモリセルMC15にデータを書き込まない時は、
ノードN1の電位をHにする。また、その後のしきい値
リード動作において、ノードN2に保持される電位はL
かHのどちらかになる。
In the first program operation,
When data is not written in the selected memory cell MC15,
The potential of the node N1 is set to H. In the subsequent threshold read operation, the potential held at the node N2 is L
Either H or H.

【0136】以上の様にして、二つのノードN1、N2
に保持される電位により、プログラム動作後のメモリセ
ルの状態を、“1”データ書き込み状態(L3)、書き
込み状態であるが十分書き込まれていない状態(L
1)、十分書き込まれている状態(L2)の3つに分類
する事が出来る。
As described above, the two nodes N1 and N2 are
The potential of the memory cell after the programming operation is "1" data written state (L3), which is a written state but is not sufficiently written (L
It can be classified into three, 1) and a sufficiently written state (L2).

【0137】次に、2回目のプログラム動作について説
明する。いま、一回目のプログラムでデータが書き込ま
れたメモリセルMC15のしきい電圧が領域L1にある
場合、領域L1は、前述した様に、データが書き込まれ
ているが、十分に書き込まれていない状態を示してい
る。従って、選択メモリセルに再度書き込みを行い、十
分に書き込まれた状態(VLよりも高い領域)にする必
要がある。
Next, the second programming operation will be described. Now, when the threshold voltage of the memory cell MC15 in which the data has been written in the first programming is in the region L1, as described above, the region L1 is in a state in which the data is written but is not sufficiently written. Is shown. Therefore, it is necessary to rewrite the selected memory cell to make it sufficiently written (area higher than VL).

【0138】また、一回目のプログラム後のメモリセル
MC15のしきい電圧が領域L2にある場合、領域L2
は、前述した様に、データが十分に書き込まれている状
態を示している。従って、この状態のメモリセルには、
あまり書き込みを行いたくない。すわわち、書き込み速
度を遅くしたい。
When the threshold voltage of the memory cell MC15 after the first programming is in the region L2, the region L2
Indicates a state in which data is sufficiently written, as described above. Therefore, the memory cell in this state
I don't want to write much. That is, I want to slow down the writing speed.

【0139】また、一回目のプログラム後のメモリセル
MC15のしきい電圧が領域Lに3ある場合、領域L3
は、前述した様に、“1”データを書き込み状態を示し
ている。従って、この状態のメモリセルには、書き込み
を行いたくない。
When the threshold voltage of the memory cell MC15 after the first programming is 3 in the region L, the region L3
Indicates the state of writing "1" data as described above. Therefore, we do not want to write to the memory cell in this state.

【0140】以上の様に、1回目のプログラム後のメモ
リセルの状態(L1、L2、L3)によって、書き込む
スピードを制御しなければならない。本発明では、ノー
ドN1、N2の電位に応じて、電圧切り換え回路160
によりビット線の電位を制御し、書き込みスピードを制
御している。
As described above, the writing speed must be controlled depending on the states (L1, L2, L3) of the memory cells after the first programming. In the present invention, the voltage switching circuit 160 according to the potentials of the nodes N1 and N2.
The bit line potential is controlled to control the writing speed.

【0141】以下に、書き込み速度の制御方法を説明す
る。ここで、1回目のプログラム後のメモリセルMC1
5のしきい電圧が領域L1にある場合を例に取り説明す
る。この場合、図5に示した様に、1回目のプログラ
ム、しきい値リード動作後のノードN1、N2の電位は
それぞれL、Lに設定されている。このとき、ノードb
N1、bN2はHなので、電圧切り換え回路160内の
トランジスタQ4、Q5はON、トランジスタQ6、Q
8はOFFとなる。この為、ノードN3の電位はGND
となる。その後、信号φ3によりトランジスタQ3をO
Nにする事により、ビット線を充電する。すると、選択
メモリセルに20V(20V−0V)が印可され、再度
書き込みが行われる。
The method of controlling the writing speed will be described below. Here, the memory cell MC1 after the first programming
An example will be described in which the threshold voltage of 5 is in the region L1. In this case, as shown in FIG. 5, the potentials of the nodes N1 and N2 after the first program and threshold read operations are set to L and L, respectively. At this time, node b
Since N1 and bN2 are H, the transistors Q4 and Q5 in the voltage switching circuit 160 are ON, and the transistors Q6 and Q are
8 is turned off. Therefore, the potential of the node N3 is GND
Becomes After that, the transistor Q3 is turned on by the signal φ3.
By setting it to N, the bit line is charged. Then, 20V (20V-0V) is applied to the selected memory cell and writing is performed again.

【0142】また、1回目のプログラム後のメモリセル
MC15のしきい電圧が領域L2にある場合、図5に示
した様に、1回目のプログラム、しきい値リード動作後
のノードN1、N2の電位はそれぞれL、Hに設定され
ている。このとき、ノードbN1、bN2は、それぞれ
H、Lなので、電圧切り換え回路160内のトランジス
タQ6、Q7はON、トランジスタQ5、Q8はOFF
となる。この為、ノードN3の電位はVref(例え
ば、1V)となる。その後、信号φ3によりトランジス
タQ3をONにする事により、ビット線を充電する。す
ると、選択メモリセルに19V(20V−1V)が印可
され、再度書き込みが行われる。しかし、この時は、1
9Vと電圧が低くなっているので、書き込みスピードは
遅くなる。
When the threshold voltage of memory cell MC15 after the first programming is in region L2, as shown in FIG. 5, nodes N1 and N2 after the first programming and threshold read operation are The potentials are set to L and H, respectively. At this time, since the nodes bN1 and bN2 are H and L, respectively, the transistors Q6 and Q7 in the voltage switching circuit 160 are ON and the transistors Q5 and Q8 are OFF.
Becomes Therefore, the potential of the node N3 becomes Vref (for example, 1V). After that, the bit line is charged by turning on the transistor Q3 by the signal φ3. Then, 19V (20V-1V) is applied to the selected memory cell, and writing is performed again. However, at this time, 1
Since the voltage is as low as 9V, the writing speed becomes slow.

【0143】また、1回目のプログラム後のメモリセル
MC15のしきい電圧が領域L3にある場合、図5に示
した様に、1回目のプログラム、しきい値リード動作後
のノードN1、N2の電位は、それぞれH、*に設定さ
れている(ただし、*はHまたはLのどちらかを意味す
る)。このとき、ノードbN1はLなので、電圧切り換
え回路160内のトランジスタQ8がONとなる。この
為、ノードN3の電位はノードN1と同電位になる。す
なわち、ノードN3の電位は、VM1となる。信号φ3
によりトランジスタQ3をONさせる事により、ビット
線をVM1(書き込み禁止電圧)に充電する。
When the threshold voltage of the memory cell MC15 after the first programming is in the region L3, as shown in FIG. 5, the nodes N1 and N2 after the first programming and threshold read operation are The electric potentials are set to H and *, respectively (however, * means either H or L). At this time, since the node bN1 is L, the transistor Q8 in the voltage switching circuit 160 is turned on. Therefore, the potential of the node N3 becomes the same as that of the node N1. That is, the potential of the node N3 becomes VM1. Signal φ3
By turning on the transistor Q3, the bit line is charged to VM1 (write inhibit voltage).

【0144】図5に、充電されたビット線の電位と、ノ
ードN1、N2の関係を示した。図5示されるように、
データが書き込まれたメモリセルのしきい電圧がL1、
L2、L3の領域の時、ビット線の電位を、それぞれG
ND、Vref、VM1に設定する。ここで、GNDは
0V、Vref(参照電圧)は1V、VM1(書き込み
禁止電圧)は10Vとする。
FIG. 5 shows the relationship between the potential of the charged bit line and the nodes N1 and N2. As shown in FIG.
The threshold voltage of the memory cell in which the data is written is L1,
In the area of L2 and L3, the potential of the bit line is set to G
Set to ND, Vref, VM1. Here, GND is 0V, Vref (reference voltage) is 1V, and VM1 (write inhibit voltage) is 10V.

【0145】以上の様にして、しきい値リードの結果に
応じてビット線を充電し、選択メモリセルMC15に2
回目の書き込みが行われる。この2回目の書き込み動作
においては、選択メモリセルMC15のしきい値の状態
に応じてビット線の電位を最適にしているので、選択メ
モリセルMC15の書き込み速度を調節する事が出来
る。
As described above, the bit line is charged according to the result of the threshold read, and the selected memory cell MC15 receives 2 bits.
The second writing is performed. In the second write operation, the potential of the bit line is optimized according to the threshold state of the selected memory cell MC15, so that the write speed of the selected memory cell MC15 can be adjusted.

【0146】次に、図11に示されるプログラムシーケ
ンスにおける選択メモリセルMC15のしきい電圧の変
化を図12に示した。縦軸にしきい電圧、横軸に時間を
取っている。
FIG. 12 shows changes in the threshold voltage of the selected memory cell MC15 in the program sequence shown in FIG. The vertical axis shows the threshold voltage and the horizontal axis shows time.

【0147】図12に示される様に、N−1回目のプロ
グラム後の選択メモリセルのしきい電圧の分布範囲がR
n−1(時間tn−1)であるとする。前述した様に、
その後のしきい値リード動作により、しきい値が、しき
い値判定電圧VLより高いか、低いかにより領域L2と
L1に分別する。この分別に基づいて、選択メモリセル
への書き込み速度を制御して、N回目の書き込みを行
う。N回目の書き込み動作終了後の時間をtnとする。
この際、領域L1にあるメモリセルのしきい電圧は、ほ
ぼ線形に増加する。しかし、十分に書き込まれている状
態の領域L2のメモリセルのしきい電圧は、書き込み速
度を遅くして書き込んでいるので、傾きは鈍くなる。
As shown in FIG. 12, the distribution range of the threshold voltage of the selected memory cell after the (N-1) th programming is R
It is assumed that it is n-1 (time tn-1). As mentioned above,
By the threshold read operation thereafter, the regions are divided into regions L2 and L1 depending on whether the threshold is higher or lower than the threshold judgment voltage VL. Based on this classification, the write speed to the selected memory cell is controlled to perform the Nth write. The time after the end of the Nth write operation is tn.
At this time, the threshold voltage of the memory cell in the region L1 increases almost linearly. However, since the threshold voltage of the memory cell in the region L2 in the sufficiently written state is written at a slower writing speed, the slope becomes dull.

【0148】この傾きの違いの為、N回目の書き込み動
作後のしきい値の分布幅Rnを、N−1回目の書き込み
動作後のしきい値の分布幅Rn−1よりも狭くする事が
できる。
Due to this difference in inclination, the threshold distribution width Rn after the Nth write operation may be made narrower than the threshold distribution width Rn-1 after the (N-1) th write operation. it can.

【0149】また、領域L1内のしきい電圧を有するメ
モリセルと、領域L2内のしきい電圧を有するメモリセ
ルの、N回目の書き込み後のしきい電圧の分布範囲がR
nで一致する様に、前述の参照電圧Vrefを最適にす
る(最適な設定の方法は後述する)。
Further, the distribution range of the threshold voltage of the memory cell having the threshold voltage in the region L1 and the memory cell having the threshold voltage in the region L2 after the Nth writing is R
The above-mentioned reference voltage Vref is optimized so that n will match (the optimum setting method will be described later).

【0150】N回目の書き込みが終わり、しきい電圧が
正常、すなわち、しきい電圧がベリファイ電圧Vvfy
を越えると、一連のシーケンスは終了する。次に、VL
とVrefの設定方法について説明する。
After the Nth write is completed, the threshold voltage is normal, that is, the threshold voltage is the verify voltage Vvfy.
, The series of sequence ends. Next, VL
And a method of setting Vref will be described.

【0151】グループL2のセルの内、しきい値がもっ
とも高いセルはVPP−Vrefで書き込まれて△VT
H2だけしきい値が上昇するので、最終的なしきい値分
布幅は△VTH2となる。
Among the cells of group L2, the cell having the highest threshold value is written by VPP-Vref and ΔVT.
Since the threshold value is increased by H2, the final threshold value distribution width is ΔVTH2.

【0152】また、グループL1のセルの内、しきい値
が最も高いVLのせるはVPPで書き込まれて△VTH
1だけしきい値が上昇するので、しきい値分布幅を△V
TH2に抑えるためには、以下の条件が必要である。
Further, among the cells of the group L1, the cell with the highest threshold VL is written with VPP and ΔVTH
Since the threshold value increases by 1, the threshold distribution width is
The following conditions are necessary to suppress to TH2.

【0153】 △VTH1<=△VTH2+(Vvfy−VL) ここで(“<=”は“以下”を意味する) 以上により、Vrefは、VPP−Vrefによる1回
の書き込み量△VTH2、すなわち、要求されるしきい
値分布幅から決める。
ΔVTH1 <= ΔVTH2 + (Vvfy-VL) Here (“<=” means “or less”) As described above, Vref is the write amount ΔVTH2 per VPP-Vref, that is, the request. Determined from the threshold distribution width.

【0154】また、△VTH1は、チップの書き込み特
性から自ずと決まり、Vvfyは回路設計時に決めてい
るので、上式からVLが求められる。更に、図11に示
されるプログラムシーケンスのタイミングチャートを図
13に示した。図13には、しきい値リード動作、N−
1回目プログラム動作、ベリファイ動作、しきい値リー
ド動作、N回目プログラム、ベリファイ動作のタイミン
グチャートを示している。
Further, since ΔVTH1 is naturally determined from the write characteristics of the chip and Vvfy is determined at the time of circuit design, VL can be obtained from the above equation. Further, a timing chart of the program sequence shown in FIG. 11 is shown in FIG. FIG. 13 shows the threshold read operation, N-
The timing charts of the first program operation, the verify operation, the threshold value read operation, the Nth program, and the verify operation are shown.

【0155】本実施形態では、N回目にしきい値幅を縮
める様に、しきい値判定電圧VLを決定したが、それ以
外のとき(K回目、1<K<N)にしきい値判定電圧V
Lを決めても良い。
In the present embodiment, the threshold judgment voltage VL is determined so as to reduce the threshold width at the Nth time, but at other times (Kth time, 1 <K <N), the threshold judgment voltage V L is determined.
You may decide L.

【0156】また、図2に示した詳細回路図を、図3に
示されるプログラムシーケンスで説明し、図10に示し
た詳細回路図を、図11に示されるプログラムシーケン
スで説明したが、図11に示されるプログラムシーケン
スを図2に示した回路に、図3に示されるプログラムシ
ーケンスを図10に示した回路に適用してもよい。
The detailed circuit diagram shown in FIG. 2 has been described with the program sequence shown in FIG. 3, and the detailed circuit diagram shown in FIG. 10 has been described with the program sequence shown in FIG. 2 may be applied to the circuit shown in FIG. 2, and the program sequence shown in FIG. 3 may be applied to the circuit shown in FIG.

【0157】本実施形態は、二つのセンス・ラッチ回路
によりラッチされたデータに基づいて、ビット線を充電
し、その後の書き込み動作の際の書き込みスピードを制
御する事により、書き込み時間をそれほど増加させる事
無く、しきい値電圧の分布幅を狭くする事が出来る。こ
の結果、不揮発性半導体記憶装置の誤動作を抑制する事
ができる。また、参照電圧VrefとGND間に接続さ
れたトランジスタQ4、Q5、Q6、Q7は同時にON
せず、貫通電流は流れないので、消費電力の増大はな
い。
In this embodiment, the bit line is charged on the basis of the data latched by the two sense / latch circuits, and the write speed in the subsequent write operation is controlled, so that the write time is significantly increased. The distribution width of the threshold voltage can be narrowed without incident. As a result, malfunction of the nonvolatile semiconductor memory device can be suppressed. Also, the transistors Q4, Q5, Q6, Q7 connected between the reference voltage Vref and GND are turned on at the same time.
Since no through current flows, power consumption does not increase.

【0158】[0158]

【発明の効果】本発明にかかる不揮発性半導体記憶装置
において、新たにラッチ・センス回路と、電圧切り換え
回路を設けている。また、しきい値リード動作の結果に
基づいて、ビット線の電位を制御し、選択メモリセルへ
の書き込み速度を制御する事が出来る。この為、書き込
み時間をそれほど増加させる事無く、しきい値電圧の分
布幅を狭くする事が出来る。
In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, a latch sense circuit and a voltage switching circuit are newly provided. Further, the potential of the bit line can be controlled based on the result of the threshold read operation, and the writing speed to the selected memory cell can be controlled. Therefore, the threshold voltage distribution width can be narrowed without significantly increasing the writing time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第一の実施形態における不揮発性半導
体記憶装置の概略回路図。
FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第一の実施形態かかる不揮発性半導体
記憶装置の詳細回路図。
FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】第一の実施形態にかかるプログラムシーケン
ス。
FIG. 3 is a program sequence according to the first embodiment.

【図4】不揮発性メモリセルのしきい電圧の個数分布
図。
FIG. 4 is a distribution diagram of threshold voltage numbers of nonvolatile memory cells.

【図5】ノードN1、N2の電位に応じたビット線の電
位等を示した表。
FIG. 5 is a table showing the potentials of bit lines according to the potentials of nodes N1 and N2.

【図6】第一の実施形態にかかる選択メモリセルのしき
い電圧の時間遷移図。
FIG. 6 is a time transition diagram of the threshold voltage of the selected memory cell according to the first embodiment.

【図7】しきい電圧判定電位VL及び参照電圧Vref
の決定方法を示した図。
FIG. 7 is a threshold voltage determination potential VL and a reference voltage Vref.
The figure which showed the determination method of.

【図8】第一の実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置
のタイミングチャート。
FIG. 8 is a timing chart of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.

【図9】本発明の第二の実施形態における不揮発性半導
体記憶装置の概略回路図。
FIG. 9 is a schematic circuit diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第二の実施形態かかる不揮発性半導
体記憶装置の詳細回路図。
FIG. 10 is a detailed circuit diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

【図11】第二の実施形態にかかるプログラムシーケン
ス。
FIG. 11 is a program sequence according to the second embodiment.

【図12】第二の実施形態にかかる選択メモリセルのし
きい電圧の時間遷移図。
FIG. 12 is a time transition diagram of the threshold voltage of the selected memory cell according to the second embodiment.

【図13】第二の実施形態にかかるプログラムシーケン
ス。
FIG. 13 is a program sequence according to the second embodiment.

【図14】不揮発性半導体記憶装置の全体概略図。FIG. 14 is an overall schematic diagram of a nonvolatile semiconductor memory device.

【図15】不揮発性半導体記憶装置のメモリセルアレー
部分の詳細図。
FIG. 15 is a detailed view of a memory cell array portion of the nonvolatile semiconductor memory device.

【図16】NAND型メモリセルアレーを示した図。FIG. 16 is a diagram showing a NAND type memory cell array.

【図17】NAND型メモリセルアレーのウエハ上にお
ける断面図。
FIG. 17 is a cross-sectional view of a NAND type memory cell array on a wafer.

【図18】従来の不揮発性半導体記憶装置におけるラッ
チ・センス回路部分を示した詳細回路図。
FIG. 18 is a detailed circuit diagram showing a latch / sense circuit portion in a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図19】不揮発性メモリセルへの書き込み原理を説明
した図。
FIG. 19 is a diagram explaining a writing principle to a nonvolatile memory cell.

【図20】従来の不揮発性半導体記憶装置のおけるプロ
グラムシーケンスを示した図。
FIG. 20 is a diagram showing a program sequence in a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図21】従来の不揮発性半導体記憶装置における誤動
作を説明する為の図。
FIG. 21 is a diagram for explaining a malfunction in the conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 NAND型メモリセルアレー 110、120 センス・ラッチ回路 160 電圧切り換え回路 170 バイパス回路 100 NAND type memory cell array 110 and 120 sense and latch circuits 160 voltage switching circuit 170 Bypass circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 16/00 - 16/34 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G11C 16/00-16/34

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の不揮発性メモリセルを含むメモリ
セルアレーと、前記メモリセルアレーの電流経路の一端
に接続されたビット線と、前記不揮発性メモリセルの制
御ゲートに接続されたワード線と、前記ビット線に接続
され、前記不揮発性メモリセルに書き込むためのデータ
及び読み出されたデータを保持する為の電位保持回路と
を備え、前記不揮発性メモリセルのしきい値の範囲が所
定の値よりも低い第一の範囲であるか、高い第二の範囲
であるかによって、データを記憶する不揮発性半導体記
憶装置において、 前記電位保持回路が、 前記ビット線に接続されたバイパス回路と、 前記ビット線に接続された複数個のラッチ・センス回路
と、 前記複数個のラッチ・センス回路に保持されたデータに
基づいて、前記ビット線の電位を切り替える為の電圧切
り替え回路とを備え、 前記不揮発性メモリに書き込まれたデータが正常である
か否かを検知するベリファイ動作において、前記不揮発
性メモリセルに書き込まれたデータに応じた情報を前記
複数のラッチ・センス回路に保持し、 その後の再書き込み動作において、前記複数のラッチ・
センス回路に保持されたデータに応じて、前記電圧切り
換え回路により前記ビット線を電位を切り換えて再書き
込みを行う事により、前記不揮発性メモリセルのしきい
値の分布幅を狭くする事を可能とした不揮発性半導体記
憶装置。
1. A memory cell array including a plurality of nonvolatile memory cells, a bit line connected to one end of a current path of the memory cell array, and a word line connected to a control gate of the nonvolatile memory cell. A potential holding circuit connected to the bit line for holding data to be written in the nonvolatile memory cell and read data, and a threshold value range of the nonvolatile memory cell is predetermined. In a non-volatile semiconductor memory device that stores data depending on whether it is a first range lower than a value or a high second range, the potential holding circuit is a bypass circuit connected to the bit line, Based on the plurality of latch sense circuits connected to the bit lines and the data held in the plurality of latch sense circuits, the potential of the bit lines is turned off. A verifying operation for detecting whether or not the data written in the non-volatile memory is normal, the plurality of pieces of information corresponding to the data written in the non-volatile memory cell are provided in the verify operation. Held in the latch sense circuit of the
It is possible to narrow the threshold distribution width of the nonvolatile memory cell by switching the potential of the bit line by the voltage switching circuit and rewriting according to the data held in the sense circuit. Nonvolatile semiconductor memory device.
【請求項2】 複数の不揮発性メモリセルを含むメモリ
セルアレーと、 前記メモリセルアレーの電流経路の一端に接続されたビ
ット線と、 前記不揮発性メモリセルの制御ゲートに接続されたワー
ド線と、 前記ビット線に第一のトランスファーゲートを介して接
続され、前記不揮発性メモリセルに書き込むためのデー
タ及び前記不揮発性メモリから読み出されたデータに応
じた電位をラッチする為の第一のラッチ・センス回路
と、 前記ビット線に接続され、ベリファイ時に前記不揮発性
メモリセルに書き込むためのデータに応じて、前記ビッ
ト線を強制的にハイレベル電位にし、前記第一のラッチ
・センス回路にハイレベル電位を保持させる為のバイパ
ス回路と、 前記ビット線に第二のトランスファーゲートを介して接
続され、前記メモリセルから読み出されたデータに応じ
た電位をラッチする為の第二のラッチ・センス回路と、 前記ビット線に第三のトランスファーゲートを介して接
続され、前記第一及び第二のラッチ・センス回路にラッ
チされた電位に基づいて、ビット線の電位を変化させる
為の電圧切り替え回路とを有する事を特徴とする不揮発
性半導体記憶装置。
2. A memory cell array including a plurality of nonvolatile memory cells, a bit line connected to one end of a current path of the memory cell array, and a word line connected to a control gate of the nonvolatile memory cell. A first latch that is connected to the bit line through a first transfer gate and that latches a potential according to the data to be written to the nonvolatile memory cell and the data read from the nonvolatile memory A sense circuit, which is connected to the bit line and forcibly sets the bit line to a high-level potential according to data to be written to the nonvolatile memory cell at the time of verification, and sets the first latch sense circuit to a high level. A bypass circuit for holding a level potential and a memory cell connected to the bit line via a second transfer gate. A second latch sense circuit for latching a potential according to the data read from the second latch sense circuit, the first and second latch sense circuits being connected to the bit line through a third transfer gate And a voltage switching circuit for changing the potential of the bit line based on the potential latched in the non-volatile semiconductor memory device.
【請求項3】 複数の不揮発性メモリセルを含むメモリ
セルアレーと、前記メモリセルアレーの電流経路の一端
に接続されたビット線と、前記不揮発性メモリセルの制
御ゲートに接続されたワード線とを有し、前記不揮発性
メモリセルのしきい値の範囲が所定の値よりも低い第一
の範囲であるか、高い第二の範囲であるかによって、デ
ータを記憶する不揮発性半導体記憶装置において前記ビ
ット線に、電流経路の一端が接続された第一のトランス
ファーゲートと、 前記第一のトランスファーゲートの電流経路の他端に接
続され、第一のインバータと第一のクロックドインバー
タが逆並列に接続されて構成された第一のラッチ・セン
ス回路と、 前記ビット線とハイレベル電源電圧端子の間に、二つの
トランジスタが直列に接続されて構成され、ベリファイ
時に前記不揮発性メモリセルに書き込むためのデータに
応じて、前記ビット線を強制的に前記ハイレベル電位に
し、前記第一のラッチ・センス回路にハイレベル電位を
保持させる為のバイパス回路と、 前記ビット線に、電流経路の一端が接続された第二のト
ランスファーゲートと、 前記第二のトランスファーゲートの電流経路の他端に接
続され、第二のインバータと第二のクロックドインバー
タが逆並列に接続されて構成された第二のラッチ・セン
ス回路と、 前記ビット線に電流経路の一端が接続された第三のトラ
ンスファーゲートと、 前記第三のトランスファーゲートに接続され、かつ、前
記第一及び第二のラッチ・センス回路にラッチされた電
位に基づいて、ビット線の電位を変化させる電圧切り替
え回路とを有する事を特徴とする不揮発性半導体記憶装
置。
3. A memory cell array including a plurality of nonvolatile memory cells, a bit line connected to one end of a current path of the memory cell array, and a word line connected to a control gate of the nonvolatile memory cell. A nonvolatile semiconductor memory device that stores data depending on whether the threshold value range of the nonvolatile memory cell is a first range lower than a predetermined value or a second range higher than a predetermined value. A first transfer gate having one end of a current path connected to the bit line, and another end of the current path of the first transfer gate connected to a first inverter and a first clocked inverter in antiparallel. A first latch sense circuit configured to be connected to, and two transistors connected in series between the bit line and the high-level power supply voltage terminal, A bypass circuit for forcibly setting the bit line to the high level potential according to the data to be written to the non-volatile memory cell at the time of refining so that the first latch sense circuit holds the high level potential; A second transfer gate having one end of a current path connected to the bit line, and another end of the current path of the second transfer gate connected to a second inverter and a second clocked inverter in antiparallel. A second latch / sense circuit connected to the first transfer gate, a third transfer gate having one end of a current path connected to the bit line, and a third transfer gate connected to the third transfer gate. And a voltage switching circuit that changes the potential of the bit line based on the potential latched by the second latch sense circuit. The nonvolatile semiconductor memory device according to.
【請求項4】 複数の不揮発性メモリセルを含むメモリ
セルアレーと、前記メモリセルアレーの電流経路の一端
に接続されたビット線と、前記不揮発性メモリセルの制
御ゲートに接続されたワード線と、前記ビット線に接続
され、前記不揮発性メモリセルに書き込むためのデータ
及び読み出されたデータを保持する為の電位保持回路と
を備え、前記不揮発性メモリセルのしきい値の範囲が所
定に値よりも低い第一の範囲にあるか、高い第二の範囲
にあるかによって、データを記憶する不揮発性半導体記
憶装置において、 前記電位保持回路が、 前記不揮発性メモリセルから読み出されたデータ及び前
記不揮発性メモリセルに書き込むデータを保持し、か
つ、強制反転機能を有する複数個のラッチ・センス回路
と、 前記複数個のラッチ・センス回路に保持されたデータに
基づいて、前記ビット線の電位を切り替える為の電圧切
り替え回路とを有する事により、書き込み時間の増大を
抑制し、前記不揮発性メモリセルのしきい値の分布幅を
狭くする事を可能とした不揮発性半導体記憶装置。
4. A memory cell array including a plurality of nonvolatile memory cells, a bit line connected to one end of a current path of the memory cell array, and a word line connected to a control gate of the nonvolatile memory cell. A potential holding circuit connected to the bit line for holding data to be written to and read from the non-volatile memory cell, and a threshold value range of the non-volatile memory cell is predetermined. In a nonvolatile semiconductor memory device that stores data depending on whether it is in a first range lower than a value or in a high second range, the potential holding circuit stores data read from the nonvolatile memory cell. And a plurality of latch sense circuits that hold data to be written in the nonvolatile memory cell and have a forced inversion function, and a plurality of latch sense circuits. A voltage switching circuit for switching the potential of the bit line based on the data held in the path suppresses an increase in write time and narrows the threshold distribution width of the nonvolatile memory cell. A non-volatile semiconductor memory device that enables
【請求項5】 複数の不揮発性メモリセルを含むメモリ
セルアレーと、 前記メモリセルアレーの電流経路の一端に接続されたビ
ット線と、 前記不揮発性メモリセルの制御ゲートに接続されたワー
ド線と、 前記ビット線に第一のトランスファーゲートを介して接
続され、前記不揮発性メモリセルに書き込むためのデー
タ及び前記不揮発性メモリセルから読み出されたデータ
をラッチし、かつ、強制反転機能を有する第一のラッチ
・センス回路と、 前記ビット線に第二のトランスファーゲートを介して接
続され、前記不揮発性メモリセルに書き込むためのデー
タ及び前記不揮発性メモリセルから読み出されたデータ
をラッチし、かつ、強制反転機能を有する第二のラッチ
・センス回路と、 前記ビット線に第三のトランスファーゲートを介して接
続され、前記第一及び第二のラッチ・センス回路にラッ
チされたデータに基づいて、ビット線の電位を変化させ
る為の電圧切り替え回路とを有する事を特徴とする不揮
発性半導体記憶装置。
5. A memory cell array including a plurality of nonvolatile memory cells, a bit line connected to one end of a current path of the memory cell array, and a word line connected to a control gate of the nonvolatile memory cell. Connected to the bit line through a first transfer gate, latches data to be written to the nonvolatile memory cell and data read from the nonvolatile memory cell, and has a forced inversion function. One latch / sense circuit, which is connected to the bit line through a second transfer gate, and latches data to be written to the nonvolatile memory cell and data read from the nonvolatile memory cell, and , A second latch sense circuit having a forced inversion function, and a connection to the bit line via a third transfer gate. Is, the first and second on the basis of the data latched in the latch sense circuit, it nonvolatile semiconductor memory device according to claim and a voltage switching circuit for changing the potential of the bit line.
【請求項6】 複数の不揮発性メモリセルを含むメモリ
セルアレーと、前記メモリセルアレーの電流経路の一端
に接続されたビット線と、前記不揮発性メモリセルの制
御ゲートに接続されたワード線とを有し、前記不揮発性
メモリセルのしきい値の範囲が所定に値よりも低い第一
の範囲であるか、高い第二の範囲であるかによって、デ
ータを記憶する不揮発性半導体記憶装置において前記ビ
ット線に、電流経路の一端が接続された第一のトランス
ファーゲートと、 前記第一のトランスファーゲートの電流経路の他端に接
続され、第一及び第二のインバータが逆並列に接続され
てなる第一のラッチ・センス回路と、 前記第一のラッチ・センス回路の前記第一のトランスフ
ァーゲートが接続されていない端子と第一の電源電圧端
子の間に接続され、前記不揮発性メモリセルのしきい値
が前記第二の範囲にあり、かつ、所定の値よりも高い範
囲にある場合、前記第一のラッチ・センス回路にラッチ
されデータを強制的に反転させる為の第一の強制反転回
路と、 前記ビット線に、電流経路の一端が接続された第二のト
ランスファーゲートと、 前記第二のトランスファーゲートの電流経路の他端に接
続され、第三及び第四のインバータが逆並列に接続され
てなる第二のラッチ・センス回路と、 前記第二のラッチ・センス回路の前記第二のトランスフ
ァーゲートが接続されていない端子と前記第一の電源電
圧端子の間に接続され、前記不揮発性メモリセルのしき
い値が前記第二の範囲にあり、かつ、所定の値よりも高
い範囲にある場合、前記第二のラッチ・センス回路にラ
ッチされデータを強制的に反転させる為の第二の強制反
転回路と、 前記ビット線に電流経路の一端が接続された第三のトラ
ンスファーゲートと、 前記第三のトランスファーゲートの電流経路の他端に接
続され、かつ、前記第一及び第二のラッチ・センス回路
にラッチされた電位に基づいて、ビット線の電位を変化
させる電圧切り替え回路とを有する事を特徴とする不揮
発性半導体記憶装置。
6. A memory cell array including a plurality of nonvolatile memory cells, a bit line connected to one end of a current path of the memory cell array, and a word line connected to a control gate of the nonvolatile memory cell. In a nonvolatile semiconductor memory device for storing data depending on whether the threshold value range of the nonvolatile memory cell is a first range lower than a predetermined value or a high second range. A first transfer gate having one end of a current path connected to the bit line, and the other end of the current path of the first transfer gate, and a first and a second inverter connected in antiparallel. A first latch sense circuit, which is connected between a terminal to which the first transfer gate of the first latch sense circuit is not connected and a first power supply voltage terminal. To forcibly invert the data latched by the first latch sense circuit when the threshold value of the nonvolatile memory cell is in the second range and higher than a predetermined value. A first forced inversion circuit, a second transfer gate having one end of a current path connected to the bit line, and a second transfer gate connected to the other end of the current path of the second transfer gate, A second latch / sense circuit in which the inverters are connected in anti-parallel, between a terminal to which the second transfer gate of the second latch / sense circuit is not connected and the first power supply voltage terminal. When the threshold value of the nonvolatile memory cell is in the second range and is higher than a predetermined value, the second latch sense circuit latches the data and Second inversion circuit for electrically inverting, a third transfer gate having one end of a current path connected to the bit line, and the other end of the current path of the third transfer gate, and And a voltage switching circuit for changing the potential of the bit line based on the potentials latched by the first and second latch sense circuits.
【請求項7】 前記メモリセルアレーは、前記複数の不
揮発性メモリセルの各電流経路が直列に接続されてなる
NAND型メモリセルを構成する事を特徴とする請求項
1乃至6記載の不揮発性半導体記憶装置。
7. The nonvolatile memory cell according to claim 1, wherein the memory cell array constitutes a NAND memory cell in which current paths of the plurality of nonvolatile memory cells are connected in series. Semiconductor memory device.
【請求項8】 前記不揮発性メモリセルは、浮遊ゲート
を有し、FNトンネル電流を利用して当該浮遊ゲートに
電子を注入する事を特徴とする請求項1乃至7記載の不
揮発性半導体記憶装置。
8. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the non-volatile memory cell has a floating gate, and electrons are injected into the floating gate by utilizing an FN tunnel current. .
【請求項9】 前記電圧切り替え回路は、前記複数のセ
ンス・ラッチ回路にラッチされたデータに基づいて、ビ
ット線の電位を三通りに切り替える事を特徴とする請求
項1乃至6記載の不揮発性半導体記憶装置。
9. The nonvolatile memory according to claim 1, wherein the voltage switching circuit switches the potential of the bit line in three ways based on the data latched by the plurality of sense latch circuits. Semiconductor memory device.
【請求項10】 前記電圧切り替え回路は、 基準電源電圧端子と、 前記基準電源電圧端子に、ソース端子が接続された第一
のPMOSトランジスタと、 前記第二のラッチ手段にゲート端子が接続され、また、
前記第一のPMOSトランジスタのドレイン端子にソー
ス端子が接続された第二のPMOSトランジスタと、 前記第二のラッチ手段にゲート端子が接続され、また、
前記第二のPMOSトランジスタのドレイン端子に、ソ
ース端子が接続された第一のNMOSトランジスタと、 前記第一のNMOSトランジスタのソース端子に、ドレ
イン端子が接続された第二のNMOSトランジスタと、 前記第二のNMOSトランジスタのソース端子に接続さ
れた接地端子と、 ソース端子が前記第一のPMOSトランジスタのゲート
端子と前記第一のトランスファーゲートの他端に、ドレ
イン端子が前記第二のPMOSトランジスタのドレイン
端子及び前記第三のトランスファーゲートの他端に、ゲ
ート端子が前記第四のNMOSトランジスタのゲート端
子及び前記第一のトランスファーゲートが接続されてい
ない前記第一のラッチ・センス回路の端子に接続されて
いる第三のPMOSトランジスタとから構成されている
事を特徴とする請求項2、3、5、6記載の不揮発性半
導体記憶装置。
10. The voltage switching circuit includes a reference power supply voltage terminal, a first PMOS transistor having a source terminal connected to the reference power supply voltage terminal, and a gate terminal connected to the second latch means. Also,
A second PMOS transistor having a source terminal connected to the drain terminal of the first PMOS transistor; and a gate terminal connected to the second latch means, and
A first NMOS transistor having a source terminal connected to the drain terminal of the second PMOS transistor; a second NMOS transistor having a drain terminal connected to the source terminal of the first NMOS transistor; A ground terminal connected to the source terminal of the second NMOS transistor, a source terminal at the gate terminal of the first PMOS transistor and the other end of the first transfer gate, and a drain terminal at the drain of the second PMOS transistor. A gate terminal is connected to the other end of the terminal and the third transfer gate, and the gate terminal is connected to the gate terminal of the fourth NMOS transistor and the terminal of the first latch sense circuit to which the first transfer gate is not connected. Is composed of a third PMOS transistor Things nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, 3, 5, 6, wherein.
【請求項11】 複数の不揮発性メモリセルを含むメモ
リセルアレーと、前記メモリセルアレーの電流経路の一
端に接続されたビット線と、前記不揮発性メモリセルの
制御ゲートに接続されたワード線とを有し、前記不揮発
性メモリセルのしきい電圧の範囲が第一の範囲である
か、それよりも高い第二の範囲であるかによって、デー
タを記憶する不揮発性半導体記憶装置のベリファイ方法
において、 前記複数の不揮発性メモリセルの内の一つを選択し、こ
の選択された不揮発性メモリセルにデータを書き込むた
めの第一の書き込み動作と、 前記選択された不揮発性メモリセルに接続された前記ワ
ード線に判定電圧を与え、前記選択された不揮発性メモ
リセルに書き込まれたデータを読み出し、その不揮発性
メモリセルのしきい電圧が、前記第一範囲にあるか、ま
たは、前記第二の範囲の内で前記判定電圧以上の範囲に
あるか、または、前記第二の範囲の内で前記判定電圧よ
りも低い範囲にあるかを判別する為のしきい電圧判定動
作と、 前記しきい電圧判定動作における、しきい電圧の判別に
基づいて、前記ビット線の電位を変化させる事により、
前記選択された不揮発性メモリセルにデータを書き込む
時の書き込みスピードを調節した第二の書き込み動作
と、 前記選択された不揮発性メモリセルに接続された前記ワ
ード線にベリファイ電圧を印かし、前記不揮発性メモリ
セルのしきい電圧が正常であるか、否かを判定する為の
読み出し動作とを有する事を特徴とする不揮発性半導体
記憶装置のベリファイ方法。
11. A memory cell array including a plurality of nonvolatile memory cells, a bit line connected to one end of a current path of the memory cell array, and a word line connected to a control gate of the nonvolatile memory cell. And a threshold voltage range of the non-volatile memory cell is a first range or a second range higher than the range, in a verification method of a non-volatile semiconductor memory device for storing data. A first write operation for selecting one of the plurality of non-volatile memory cells and writing data to the selected non-volatile memory cell, and being connected to the selected non-volatile memory cell A judgment voltage is applied to the word line, the data written in the selected nonvolatile memory cell is read out, and the threshold voltage of the nonvolatile memory cell is In order to determine whether it is in a range, or in the second range, which is equal to or higher than the determination voltage, or in the second range, which is lower than the determination voltage. Threshold voltage determination operation, by changing the potential of the bit line based on the determination of the threshold voltage in the threshold voltage determination operation,
A second write operation in which the write speed is adjusted when writing data to the selected nonvolatile memory cell, and a verify voltage is applied to the word line connected to the selected nonvolatile memory cell, A verifying method for a nonvolatile semiconductor memory device, comprising: a read operation for determining whether or not a threshold voltage of a nonvolatile memory cell is normal.
【請求項12】 請求項11記載の不揮発性半導体装置
のベリファイ方法において、 前記読み出し動作が終了した後、前記選択された不揮発
性メモリセルのしきい電圧が所定の電位以上になるま
で、前記第二の書き込み動作と、前記読み込み動作を繰
り返す事を特徴とする請求項11記載の不揮発性半導体
装置のベリファイ方法。
12. The method for verifying a non-volatile semiconductor device according to claim 11, wherein after the read operation is completed, the threshold voltage of the selected non-volatile memory cell is equal to or higher than a predetermined potential. 12. The method for verifying a non-volatile semiconductor device according to claim 11, wherein the second write operation and the read operation are repeated.
【請求項13】 複数の不揮発性メモリセルを含むメモ
リセルアレーと、前記メモリセルアレーの電流経路の一
端に接続されたビット線と、前記不揮発性メモリセルの
制御ゲートに接続されたワード線とを有し、前記不揮発
性メモリセルのしきい電圧の範囲が第一の範囲である
か、それよりも高い第二の範囲であるかによって、デー
タを記憶する不揮発性半導体記憶装置のベリファイ方法
において、 前記複数の不揮発性メモリセルの内の一つを選択し、こ
の選択された不揮発性メモリセルにデータを書き込むた
めの第一の書き込み動作と、 前記選択された不揮発性メモリセルに接続された前記ワ
ード線にベリファイ電圧を印可して、前記不揮発性メモ
リセルのしきい電圧が正常または異常かを判定する為の
読み出し動作と、 前記読み出し動作後、前記不揮発性メモリセルのしきい
値電圧が異常であると判定された場合に、前記選択され
た不揮発性メモリセルに接続された前記ワード線に判定
電圧を与え、前記選択された不揮発性メモリセルに書き
込まれたデータを読み出し、その不揮発性メモリセルの
しきい電圧が、前記第一範囲にあるか、または、前記第
二の範囲の内で前記判定電圧以上の範囲にあるか、また
は、前記第二の範囲の内で前記判定電圧よりも低い範囲
にあるかを判別する為のしきい電圧判定動作と、 前記判定動作における、しきい電圧の判別に基づいて、
前記ビット線の電位を変化させる事により、前記選択さ
れた不揮発性メモリセルにデータを書き込む時の書き込
みスピードを調節した第二の書き込み動作とを有する事
を特徴とする不揮発性半導体記憶装置のベリファイ方
法。
13. A memory cell array including a plurality of nonvolatile memory cells, a bit line connected to one end of a current path of the memory cell array, and a word line connected to a control gate of the nonvolatile memory cell. And a threshold voltage range of the non-volatile memory cell is a first range or a second range higher than the range, in a verification method of a non-volatile semiconductor memory device for storing data. A first write operation for selecting one of the plurality of non-volatile memory cells and writing data to the selected non-volatile memory cell, and being connected to the selected non-volatile memory cell A read operation for applying a verify voltage to the word line to determine whether the threshold voltage of the non-volatile memory cell is normal or abnormal; and the read operation. Then, when it is determined that the threshold voltage of the non-volatile memory cell is abnormal, a determination voltage is applied to the word line connected to the selected non-volatile memory cell, and the selected non-volatile The data written in the memory cell is read, and the threshold voltage of the nonvolatile memory cell is in the first range, or in the second range, which is equal to or higher than the determination voltage, or , A threshold voltage determination operation for determining whether it is in a range lower than the determination voltage in the second range, and in the determination operation, based on the determination of the threshold voltage,
A second write operation in which a write speed when writing data to the selected nonvolatile memory cell is adjusted by changing the potential of the bit line. Method.
【請求項14】 請求項13記載の不揮発性半導体装置
のベリファイ方法において、 前記読み出し動作が終了した後、前記選択された不揮発
性メモリセルのしきい電圧が所定の電圧以上になるま
で、前記しきい電圧判定動作及び前記書き込み動作及び
前記読み出し動作を繰り返す事を特徴とする請求項11
記載の不揮発性半導体装置のベリファイ方法。
14. The method for verifying a non-volatile semiconductor device according to claim 13, wherein the threshold voltage of the selected non-volatile memory cell becomes equal to or higher than a predetermined voltage after the read operation is completed. The threshold voltage determination operation, the write operation, and the read operation are repeated.
A method for verifying a nonvolatile semiconductor device according to claim 1.
【請求項15】 前記判定電圧が、前記ベリファイ電圧
よりも小さい事を特徴とする請求項11乃至14記載の
不揮発性半導体装置のベリファイ方法。
15. The method of verifying a non-volatile semiconductor device according to claim 11, wherein the determination voltage is lower than the verify voltage.
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