JP3721159B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気的書き換え可能な不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)に係わり、特に1つのメモリセルに1ビットより多い情報を記憶させる多値記憶を行うEEPROMに関する。
【0002】
【従来の技術】
EEPROMのメモリセルの1つとして、半導体基板上に電荷蓄積層と制御ゲートが積層形成されたMOSFET構造を有するものが知られている。通常、電荷蓄積層に蓄えられた電荷量によって、データ“0”又は“1”を記憶し、1つのセルに1ビットのデータを記憶する。これに対して、より高密度なEEPROMを実現させるため、1つのセルに多ビット分のデータを記憶させる多値記憶方式も知られている。例えば4値記憶方式では、データ“0”,“1”,“2”,“3”を1つのセルに記憶させるため、データに対応した4つの電荷量を電荷蓄積層に蓄える。
【0003】
4値方式を例にデータの記憶状態の一例を説明する。電荷蓄積層の電荷量が0の状態を中性状態とし、中性状態より正の電荷を蓄えた状態を消去状態とする。また、消去状態をデータ“0”に対応させる。例えば、基板に高電圧(〜20V)を印加し、制御ゲートを0Vとして消去は行われる。中性状態より負の電荷を蓄えた状態をデータ“1”の状態とする。データ“2”の状態も中性状態より負の電荷を蓄えた状態であるが、負の電荷量がデータ“1”の状態の負の電荷量より多くされる。データ“3”の状態はさらに負の電荷量が多くされる。例えば、基板,ソース,ドレインを0V、制御ゲートを高電圧(〜20V)として負の電荷は電荷蓄積層に蓄えられる。
【0004】
一般的に、EEPROMのデータ保持は10年間保証される。電荷蓄積層に蓄えられた電荷は、極僅かずつであるがリークしていく。このリークによってデータ“0”,“1”,“2”,“3”の区別がつかなくなるのを防ぐため、通常、各データに対応した電荷量は離散的に設定される。また、その電荷量の差を電荷量マージンという。
【0005】
しかしながら、電荷量マージンが少なすぎると10年間保証できなくなる。一方、電荷量マージンを多くしていくと、例えばデータ“3”に対応する電荷量も多くしていかなければならない。このため、書き込み時間が長くなったり、書き込み電圧が高くなったりする。さらに、蓄えた電荷量が多いほどリーク電荷量は多くなるので、電荷量マージンを多くしたほどはデータ保証時間は長くならないという問題があった。
【0006】
また、EEPROMの1つとして、複数のバイト分のデータを一括して書き込むものが知られている。これは、書き込み時間を短縮するためであり、複数バイト分のデータを一時記憶するためのデータ回路を備えている。このようなEEPROMで多値記憶する場合、データ回路も多値記憶できなければならない。このため、データ回路の回路面積が大きくなるという問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、多値記憶方式は高密度化のための有効な手段であるが、データ保証の信頼性が低下するという問題があった。また、メモリセル以外のデータ回路等の制御回路が大きくなるという問題があった。
【0008】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、メモリセル以外の制御回路面積の増大を抑えることのできる多値記憶方式EEPROMを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(構成)
上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。
【0010】
即ち、本発明(請求項1)は、多値(n(≧3)値)データ記憶可能な不揮発性半導体記憶装置において、電荷蓄積部を有するメモリセルと、書き込みデータを一時的に記憶するデータ回路を備え、前記データ回路はn−1個の入力端子を有するn個の論理回路から構成されることを特徴とする。さらに、前記n−1個入力端子を有するn個の論理回路は、それぞれの出力端子が他のn−1個の各前記論理回路のn−1個の入力端の中の1つの入力端子に互いに接続されてデータ回路を構成することを特徴とする。
【0011】
また、本発明(請求項2)は、多値(n(≧3)値)データ記憶可能な不揮発性半導体記憶装置において、電荷蓄積部を有するメモリセルと、前記メモリセルに記憶されたデータを読み出すセンス回路と、前記センス回路で読み出されたデータを一時的に記憶するデータ回路を備え、前記センス回路は読み出しデータの値に応じてオン・オフするn−1個のスイッチ回路から構成され、前記データ回路はn−1個の入力端子を有するn個の論理回路から構成されることを特徴とする。さらに、前記n−1個のスイッチ回路は、それぞれ異なるセンス信号が入力される第1のMOSトランジスタと前記読み出しデータが入力される第2のMOSトランジスタとを直列接続してセンス回路を構成し、前記n−1個の入力端子を有するn個の論理回路は、それぞれの出力端子が他のn−1個の各前記論理回路のn−1個の入力端の中の1つの入力端子に互いに接続されてデータ回路を構成することを特徴とする。
【0012】
また、本発明(請求項5)は、多値(n(≧3)値)データ記憶可能な不揮発性半導体記憶装置において、電荷蓄積部を有する複数のメモリセルから構成されるメモリセルアレイと、複数のビット線と、複数のワード線と、複数のプログラム制御回路を備え、前記複数のプログラム制御回路は、1)それぞれ対応する前記メモリセルに印加される書き込み電圧を決める書き込み制御データを保持し、2)前記保持された書き込み制御データに従ってそれぞれ対応する前記メモリセルに前記書き込み電圧を同時に印加し、3)前記メモリセルの書き込み状態を検出し、4)書き込み不十分な前記メモリセルのみ予め決められた書き込み状態にするように前記書き込み電圧が印加されるように、前記メモリセルの書き込み状態と前記書き込み制御データから予め決められた論理関係に従って、保持されている前記書き込み制御データを選択的に変更し、各前記プログラム制御回路は前記書き込み制御データを保持するためのデータ回路を備える、ことを特徴とする。
【0013】
さらに、本発明の望ましい実施態様としては、次のものがあげられる。
【0014】
(1)データ回路は、n−1個の入力端子を有するn個の論理回路から構成される。
【0015】
(2)n−1個の入力端子を有するn個の論理回路は、それぞれの出力端子が他のn−1個の各前記論理回路のn−1の入力端の中の1つの入力端子に互いに接続されて前記データ回路を構成する。
【0016】
(3)各プログラム制御回路は、ビット線の信号に従ってデータ回路に保持されている書き込み制御データを変更するためのセンス回路を備えている。
【0017】
(4)各プログラム制御回路は、ビット線の信号に従ってデータ回路に保持されているデータを変更するためのn−1個のセンス回路を備えている。
【0018】
(5)センス回路は、ビット線の信号に従ってオン・オフするn−1個のスイッチ回路から構成されている。
【0019】
また、本発明(請求項9)は、多値(n(≧3)値)データ記憶可能な不揮発性半導体記憶装置において、電荷蓄積部を有する複数のメモリセルから構成されるメモリセルアレイと、複数のビット線と、複数のワード線と、複数のプログラム制御回路と、複数のデータ回路を備え、
この複数のプログラム制御回路は、1)前記メモリセルを選択し、2)前記選択したメモリセルに書き込み電圧を印加し、前記複数のデータ回路は、1)前記プログラム制御回路によって選択されたそれぞれ対応する前記メモリセルに印加される書き込み制御電圧を制御する第1,2,…,nの論理レベルの書き込み制御データを保持し、2)前記書き込み制御電圧をそれぞれ対応する前記メモリセルに印加し、3)前記第1以外の論理レベルの書き込み制御データを保持している前記データ回路に対応する前記メモリセルの書き込み状態のみ選択的に検出し、4)予め決められた書き込み状態に達したメモリセルに対応する前記データ回路の前記書き込み制御データの論理レベルを前記第1の論理レベルに変更し、5)予め決められた書き込み状態に達していないメモリセルに対応する前記データ回路の前記書き込み制御データの論理レベルを保持し、6)前記第1の論理レベルの書き込み制御データを保持している前記データ回路の書き込み制御データの論理レベルを前記第1の論理レベルに保持する、ことを特徴とする。
【0020】
さらに、本発明の望ましい実施態様としては、次のものがあげられる。
【0021】
(1)それぞれのデータ回路は、n−1個の入力端子を有するn個の論理回路から構成されるデータ保持回路を備えている。
【0022】
(2)n−1個の入力端子を有するn個の論理回路は、それぞれの出力端子が他のn−1個の各論理回路のn−1の入力端の中の1つの入力端子に互いに接続されてデータ保持回路を構成する。
【0023】
(3)各データ回路は、ビット線の信号に従ってデータ回路に保持されている書き込み制御データの論理レベルを変更するためのセンス回路を備えている。
【0024】
(4)各データ回路は、ビット線の信号に従ってデータ回路に保持されているデータの論理レベルを変更するためのn−1個のセンス回路を備えている。
【0025】
(5)センス回路は、ビット線の信号に従ってオン・オフするn−1個のスイッチ回路から構成されている。
【0026】
また本発明は、多値(n(≧3)値)データ記憶可能な電荷蓄積部を有する複数のメモリセルから構成されるメモリセルアレイと、複数のビット線と、複数のワード線と、複数のプログラム制御回路を備え、前記複数のプログラム制御回路は、1)それぞれ対応する前記メモリセルに印加される書き込み電圧を決める書き込み制御データを保持し、2)前記保持された書き込み制御データに従ってそれぞれ対応する前記メモリセルに前記書き込み電圧を同時に印加し、3)前記メモリセルの書き込み状態を検出し、4)書き込み不十分な前記メモリセルのみ予め決められた書き込み状態にするように前記書き込み電圧が印加されるように、前記メモリセルの書き込み状態と前記書き込み制御データから予め決められた論理関係に従って、保持されている前記書き込み制御データを選択的に変更し、各前記プログラム制御回路は前記書き込み制御データを保持するためのデータ回路を備え、各前記プログラム制御回路は、さらに前記ビット線の信号に従って前記データ回路に保持されている前記書き込み制御データを変更するためのセンス回路を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
【0027】
さらに本発明は、多値(n(≧3)値)データ記憶可能な電荷蓄積部を有する複数のメモリセルから構成されるメモリセルアレイと、複数のビット線と、複数のワード線と、複数のプログラム制御回路を備え、前記複数のプログラム制御回路は、1)それぞれ対応する前記メモリセルに印加される書き込み電圧を決める書き込み制御データを保持し、2)前記保持された書き込み制御データに従ってそれぞれ対応する前記メモリセルに前記書き込み電圧を同時に印加し、3)前記メモリセルの書き込み状態を検出し、4)書き込み不十分な前記メモリセルのみ予め決められた書き込み状態にするように前記書き込み電圧が印加されるように、前記メモリセルの書き込み状態と前記書き込み制御データから予め決められた論理関係に従って、保持されている前記書き込み制御データを選択的に変更し、各前記プログラム制御回路は前記書き込み制御データを保持するためのデータ回路を備え、各前記プログラム制御回路は、さらに前記ビット線の信号に従って前記データ回路に保持されているデータを変更するためのn−1個のセンス回路を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
【0028】
ここで、前記データ回路はn−1個の入力端子を有するn個の論理回路から構成されることを特徴とする。さらに、前記n−1個の入力端子を有するn個の論理回路は、それぞれの出力端子が他のn−1個の各前記論理回路のn−1の入力端の中の1つの入力端子に互いに接続されて前記データ回路を構成することを特徴とする。
【0029】
また本発明は、多値(n(≧3)値)データ記憶可能な電荷蓄積部を有する複数のメモリセルから構成されるメモリセルアレイと、複数のビット線と、複数のワード線と、複数のプログラム制御回路と、複数のデータ回路を備え、この複数のプログラム制御回路は、1)前記メモリセルを選択し、2)前記選択したメモリセルに書き込み電圧を印加し、前記複数のデータ回路は、1)前記プログラム制御回路によって選択されたそれぞれ対応する前記メモリセルに印加される書き込み制御電圧を制御する第1,2,…,nの論理レベルの書き込み制御データを保持し、2)前記書き込み制御電圧をそれぞれ対応する前記メモリセルに印加し、3)前記第1以外の論理レベルの書き込み制御データを保持している前記データ回路に対応する前記メモリセルの書き込み状態のみ選択的に検出し、4)予め決められた書き込み状態に達したメモリセルに対応する前記データ回路の前記書き込み制御データの論理レベルを前記第1の論理レベルに変更し、5)予め決められた書き込み状態に達していないメモリセルに対応する前記データ回路の前記書き込み制御データの論理レベルを保持し、6)前記第1の論理レベルの書き込み制御データを保持している前記データ回路の書き込み制御データの論理レベルを前記第1の論理レベルに保持し、各前記データ回路は、さらに前記ビット線の信号に従って前記データ回路に保持されている前記書き込み制御データの論理レベルを変更するためのセンス回路を備える、ことを特徴とすることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
【0030】
さらに本発明は、多値(n(≧3)値)データ記憶可能な電荷蓄積部を有する複数のメモリセルから構成されるメモリセルアレイと、複数のビット線と、複数のワード線と、複数のプログラム制御回路と、複数のデータ回路を備え、この複数のプログラム制御回路は、1)前記メモリセルを選択し、2)前記選択したメモリセルに書き込み電圧を印加し、前記複数のデータ回路は、1)前記プログラム制御回路によって選択されたそれぞれ対応する前記メモリセルに印加される書き込み制御電圧を制御する第1,2,…,nの論理レベルの書き込み制御データを保持し、2)前記書き込み制御電圧をそれぞれ対応する前記メモリセルに印加し、3)前記第1以外の論理レベルの書き込み制御データを保持している前記データ回路に対応する前記メモリセルの書き込み状態のみ選択的に検出し、4)予め決められた書き込み状態に達したメモリセルに対応する前記データ回路の前記書き込み制御データの論理レベルを前記第1の論理レベルに変更し、5)予め決められた書き込み状態に達していないメモリセルに対応する前記データ回路の前記書き込み制御データの論理レベルを保持し、6)前記第1の論理レベルの書き込み制御データを保持している前記データ回路の書き込み制御データの論理レベルを前記第1の論理レベルに保持し、各前記データ回路は、さらに前記ビット線の信号に従って前記データ回路に保持されているデータの論理レベルを変更するためのn−1個のセンス回路を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
【0031】
ここで、それぞれ前記データ回路はn−1個の入力端子を有するn個の論理回路から構成されるデータ保持回路を備えることを特徴とする。さらに、前記n−1個の入力端子を有するn個の論理回路は、それぞれの出力端子が他のn−1個の各前記論理回路のn−1の入力端の中の1つの入力端子に互いに接続されて前記データ保持回路を構成することを特徴とする。
【0032】
(作用)
本発明に係わる多値(n(≧3)値)データ記憶可能なEEPROMは、n値データをメモリセルの電荷蓄積層に蓄えられるn個の電荷量に対応させて記憶させる。そして、n値の書き込みデータを一時記憶するためのn値記憶データ回路を、n−1個の入力端子を有するn個の論理回路で構成することにより、制御回路面積を抑えることができる。
【0033】
また、n個の電荷量は離散的に設定し、その電荷量差である電荷量マージンを電荷量が多いほど多く設定する。これにより、比較的多い電荷量に対応するデータの信頼性を確保しながら、比較的少ない電荷量に対応するデータのための電荷量マージンを削ることによって、最大電荷量を低下させることができる。従って、書き込み時間や書き込み電圧の増加を抑えつつ信頼性の高いEEPROMを実現することが可能となる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【0035】
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態におけるメモリセルMの構造を示している。p型半導体基板(又はp型ウェル)1上にトンネル絶縁膜3を介して浮遊ゲート(電荷蓄積層)4が形成され、この上にゲート絶縁膜5を介して制御ゲート6が形成される。また、基板1の表面にはn型拡散層2がソース・ドレインとして形成される。浮遊ゲート4に蓄積される電荷量を制御することで、メモリセルMにデータは記憶される。
【0036】
例えば、データの記憶は以下のように行われる。基板電圧Vsub ,ソース電圧Vs及びドレイン電圧Vdを高電圧Vpp(例えば20V)、制御ゲート電圧VCGを0Vとすると、絶縁膜3を介して電荷が移動し、浮遊ゲート4には正の電荷が蓄積される。この状態をデータ“0”の状態に対応させる。データ“0”の状態から、制御ゲート電圧VCGを高電圧Vpp(例えば20V)、基板電圧Vsub ,ソース電圧Vs及びドレイン電圧Vdを0Vにすると、浮遊ゲート4には負の電荷が蓄積される。負の電荷量を3つの領域に制御することでデータ“1”,“2”,“3”が記憶される。浮遊ゲート4の電荷量によってメモリセルのしきい値Vtが変化し、実際にはこのVtの値を検出することでデータが読み出される。
【0037】
浮遊ゲート4に蓄えられた電荷は、長い時間をかけてリークしていく。図2は、メモリセルMのしきい値Vtの経時変化の一例を示している。浮遊ゲート4の電荷量が0の場合のしきい値(中性しきい値)をVeとする。負の電荷が多いほどしきい値Vtは高くなり、メモリセルのしきい値Vtの初期値として3つの値V1,V2,V3(V1<V2<V3)が示してある。浮遊ゲート4に蓄えられた電荷のリークは、電荷量が0になると止まる。よって、V1,V2,V3は放置時間とともにVeに漸近していく。また、しきい値が高いほどVeに近づく速度dV/dtが速い。これは、電荷量が多いほどリーク量が多いためである。例えば、10年放置後のしきい値の変化量は、ΔV1<ΔV2<ΔV3となる。
【0038】
図3は、メモリセルのしきい値とデータの関係を示している。複数のメモリセルを有するEEPROMでは、全てのメモリセルのしきい値を同一の値に制御することは困難であるので、一般に、あるデータに対応するしきい値はあるしきい値分布幅を持つ。図3では、データ“0”に対応するしきい値はVr1以下に設定される。ここでは、中性しきい値Ve以下に設定され、浮遊ゲートの電荷量が正である場合である。データ“1”に対応するしきい値はVr1以上Vr2以下とされる。データ“2”に対応するしきい値はVr2以上Vr3以下とされ、データ“3”に対応するしきい値はVr3以上とされる。ここではVe<Vr1とされ、浮遊ゲートの負の電荷量が多い順にデータ“3”,“2”,“1”に対応する。電圧Vr1,Vr2,Vr3は参照電圧と呼ばれる。メモリセルのしきい値とこれら参照電圧との大小関係からデータは読み出される。
【0039】
データ“1”に対応するしきい値の最小値とVr1の間にはΔVだけマージンが設けられる。データ“1”に対応するしきい値が放置時間とともにVeに近づきVr1以下になると、データ“1”がデータ“0”に化けるため、メモリセルのデータ保持期間を長くするためである。同様に、データ“2”或いは“3”に対応するしきい値の最小値とVr2或いはVr3の間にも、ΔVだけそれぞれマージンが設けられる。
【0040】
図2を用いて説明したように、浮遊ゲートの電荷が多いほどしきい値の経時変化量は多いので、図3に示した例では、データ“1”が“0”に化けるまでの時間より、データ“2”が“1”に化けるまでの時間の方が短く、さらにデータ“3”が“2”に化けるまでの時間の方が短い。各データ保持のためのしきい値マージンΔVが一定であるためである。
【0041】
図4は、本発明におけるメモリセルのしきい値とデータの関係を示している。データ“1”に対応するしきい値の最小値とVr1の間にはΔV1だけマージンが設けられる。データ“2”に対応するしきい値の最小値とVr2の間にはΔV2だけマージンが設けられる。データ“3”に対応するしきい値の最小値とVr3の間にはΔV3だけマージンが設けられる。ここで、ΔV1<ΔV2<ΔV3とされる。それぞれデータが“1”から“0”、“2”から“1”、“3”から“2”に化けるまでの時間が等しくなるようにされるのが最も理想的である。ΔV1<ΔV2<ΔV3とすることで、例えばデータ“1”保持のためのしきい値マージンΔV1を余分に設ける必要がなくなる。
【0042】
このように、対応するしきい値の経時変化が小さいデータのためのしきい値マージンを小さくすることで、各データに対応するしきい値を低下させることができる。よって、浮遊ゲートに蓄える電荷量を低減でき、書き込み時間の短縮或いは書き込み電圧の低電圧化が実現される。
【0043】
図4では、中性しきい値Veが参照電圧Vr1以下となっているが、例えば、VeがVr1とVr2の間に位置する場合を考える。ΔV2<ΔV3としておくと、データ“2”からデータ“1”に化ける時間とデータ“3”からデータ“2”に化けるまでの時間をほぼ等しくできる。データ“1”は化けることがない。よって、ΔV1<ΔV2<ΔV3と設定する。
【0044】
メモリセルのしきい値を検出しデータを読み出す方法として、制御ゲートに参照電圧を印加してドレインとソース間に電流が流れるか否かをセンスする方法がある。この場合、参照電圧を制御ゲートに印加することで電圧ストレスがメモリセルに印加される。このストレスによってデータが化ける場合もある。
【0045】
図4で、Vr1<Vr2<Vr3<0Vである場合、読み出し時に制御ゲートに負の電圧が印加され、基板,ソース,ドレインが0V又は正の電位であれば、しきい値はこのストレスによって負の方向へ変化する。メモリセルのしきい値が放置時間とともに中性しきい値Veに漸近する速度より、この電圧ストレスによるしきい値変化速度の方が顕著な場合、VeがVr1以下の場合はもとより、VeがVr3より大きくても、ΔV1<ΔV2<ΔV3と設定する。Ve>Vr3の場合、データ“1”に対応するしきい値はデータ“2”に対応するしきい値より低く、浮遊ゲートに蓄えられた正の電荷が多い。よって、上述のような電圧ストレスについては、データ“1”に対応するしきい値の変化速度の方がデータ“2”に対応するしきい値の変化速度より遅い。同様に、データ“2”に対応するしきい値の変化速度の方がデータ“3”に対応するしきい値の変化速度より遅い。
【0046】
しきい値マージンが大きいということは、電荷量マージンも大きいということである。実際のメモリ装置では、メモリセルのしきい値以外にもメモリセルを介して流れる電流(以下、セル電流と呼ぶ)によって対応づけることもある。例えば、制御ゲートにある一定の電圧を印加し、ドレインからソースに流れるセル電流を検出する。nチャネル型のメモリセルでは、しきい値が高いほどセル電流が少なくなる。
【0047】
図5は、メモリセルにおけるセル電流とデータとの関係を示している。浮遊ゲートに蓄えられた電荷量が0の場合の中性セル電流をIeとする。データ“1”に対応するセル電流の最大値と参照電流Ir1の間には、ΔI1だけマージンが設けられる。データ“2”に対応するセル電流の最大値と参照電流Ir2の間には、ΔI2だけマージンが設けられる。データ“3”に対応するセル電流の最大値と参照電流Ir3の間には、ΔI3だけマージンが設けられる。ΔI1<ΔI2<ΔI3とされる。それぞれデータが“1”から“0”、“2”から“1”、“3”から“2”に化けるまでの時間が等しくなるようにされるのが最も理想的である。ΔI1<ΔI2<ΔI3とすることで、例えば、データ“1”保持のためのセル電流マージンΔI1を余分に設ける必要がなくなる。
【0048】
このように、対応するセル電流の経時変化が小さいデータのためのセル電流マージンを小さくすることで、各データに対応するセル電流を増加させることができる。よって、浮遊ゲートに蓄える電荷量を低減でき、書き込み時間の短縮或いは書き込み電圧の低電圧化が実現される。
【0049】
図6は、浮遊ゲートに正の電荷を蓄えた場合のしきい値の経時変化を示している。正の電荷量が多いほどしきい値は低く、経時変化率は大きい。図7は、図4とは逆に、しきい値が高い順にデータ“0”,“1”,“2”,“3”としている。よって、ΔV1<ΔV2<ΔV3とする。図8は、図5とは逆に図7に対応させて、セル電流が少ない順にデータ“0”,“1”,“2”,“3”としている。よって、ΔI1<ΔI2<ΔI3とする。
【0050】
図2、4、5及び図6、7、8で説明したように、種々様々な原因によってデータが変化し記憶情報が壊れるのを防ぐために、浮遊ゲートに蓄えられた電荷量マージン、或いはしきい値マージン、或いはセル電流マージンを、データ毎に設定することによって、浮遊ゲートに蓄える電荷量を低減することができる。よって、書き込み時間の短縮或いは書き込み電圧の低電圧化が実現される。マージンを電荷量で確保するか、しきい値で確保するか、セル電流で確保するかは、メモリ装置の制御回路に依存する。
【0051】
また、ここではnチャネル型のメモリセルを例に説明したが、pチャネル型メモリセルでも同様に実施できる。
【0052】
図9は、図1に見られるメモリセルMを用いて構成される、多値記憶式EEPROMの基本構成を示している。ここでは、3値記憶式を例として示す。メモリセルMがマトリクス状に配置されて構成されるメモリセルアレイ7に対して、メモリセルを選択したり、制御ゲートに書き込み電圧及び読み出し電圧を印加するワード線選択・駆動回路11が設けられる。ワード線選択・駆動回路11はアドレスバッファ10につながりアドレス信号を受ける。データ回路8は、書き込みデータを一時的に保持したり、メモリセルのデータを読み出したりするための回路である。データ回路8はデータ入出力バッファ9につながり、アドレスバッファ10からのアドレス信号を受ける。
【0053】
データ入出力バッファ9は、EEPROM外部とのデータ入出力制御を行うものである。また、メモリセルアレイ7は、図10に見られるようにp型基板13に形成されるn型ウェル14内のp型ウェル15上に形成される。そして、n型ウェル14、p型ウェル15の電圧制御をするセルウェル制御回路12が設けられる。
【0054】
図11は、メモリセルアレイ7の具体的構成とこれにつながるデータ回路8を示している。メモリセルM1〜M4が直列に接続されてNAND型セルを構成している。その両端は、選択トランジスタS1,S2を介して、それぞれビット線BL、ソース線Vsに接続される。制御ゲートCGを共有するメモリセル群は、“ページ”と呼ばれる単位を形成し、同時に書き込み・読み出しされる。また、4本の制御ゲートCG1〜CG4に繋がるメモリセル群でブロックを形成する。“ページ”,“ブロック”はワード線選択・駆動回路11によって選択される。各ビット線BL0 〜BLm には、データ回路8-0〜8-mが接続され、対応するメモリセルへの書き込みデータを一時的に記憶したりする。
【0055】
図12は、図9、11に見られるデータ回路8の具体的な構成を示している。NAND論理回路G1,G2,G3で、多値データラッチ回路を構成する。ノードN1,N2,N3の中、1つだけ“L”レベルとなり、残り2つは“H”レベルである。3つのノードの中のどれが“L”レベルであるかによって3値データをラッチする。
【0056】
3入力NAND論理回路を4つ用いて、それぞれの出力を他の3つのNAND論理回路に入力して互いに接続すれば、4値データをラッチできる。一般的に、(n−1)入力NAND論理回路をn個用いて、それぞれの出力を他の(n−1)個のNAND論理回路に入力して互いに接続すると、n値データをラッチできる。NAND論理回路以外に、図16に示すようにNOR論理回路などの回路を用いても構成できる。図16では、3つのノードN4,N5,N6の中、1つだけ“H”レベルとなる。
【0057】
図17は、インバータI2,I3で構成される1ビットデータラッチ回路と、I4,I5で構成される1ビットデータラッチ回路の2つで3値データをラッチする従来のデータラッチ回路を示している。図17のデータラッチ回路の構成を図18に、NAND論理回路G1,G2,G3で構成される多値データラッチ回路の構成を図19に示す。pチャネルMOS領域からnチャネルMOS領域に配線される配線数は、図17のデータラッチ回路では4本必要であるが、NAND論理回路G1,G2,G3で構成される多値データラッチ回路では3本である。NAND論理回路G1,G2,G3で構成される多値データラッチ回路の利点は、こうした少ない配線によって回路面積が小さくできることがあげられる。
【0058】
前記図12において、データ入出力線IOA,IOBと多値データラッチ回路は、nチャネルMOSトランジスタQn11 ,Qn12 を介して接続される。データ入出力線IOA,IOBは、図9中のデータ入出力バッファ9にも接続される。nチャネルMOSトランジスタQn11 ,Qn12 のゲートは、NAND論理回路G4とインバータI1で構成されるカラムアドレスデコーダの出力に接続される。nチャネルMOSトランジスタQn1,Qn2、或いはQn3,Qn4で構成される回路は、それぞれ活性化信号SEN1或いはSEN2が“H”となって、ビット線電圧をセンスして多値データラッチ回路のデータを変更する。
【0059】
nチャネルMOSトランジスタQn5,Qn6,Qn7,Qn8、pチャネルMOSトランジスタQp1で構成される回路は、信号BLC2が“H”となって、多値データラッチ回路のデータに応じて書き込み時のビット線電圧を制御したりする。nチャネルMOSトランジスタQn9は、信号BLC1が“H”となって、データ回路8とビット線BLを接続する。nチャネルMOSトランジスタQn10 は、信号PREが“H”となって、ビット線BLを電圧VBLP にする。高耐圧nチャネルMOSトランジスタHn33 は、消去時にビット線BLに印加される高電圧がデータ回路に印加されるのを防ぐためのもので、消去時以外は信号ERSBは“H”である。
【0060】
次に、このように構成されたEEPROMの動作を、図13、14、15に従って説明する。図13は読み出し時のタイミング、図14は書き込み時のタイミング、図15は書き込みベリファイ時のタイミング、をそれぞれ示している。
【0061】
図13に従って、読み出し動作を説明する。まず、電圧VBLPが電源電圧Vcc(例えば5V)となって、ビット線は“H”レベルになる。同時に、電圧VSRもVccとなり、信号SEN1,SEN2は“H”となって、ノードN1,N3は“H”、ノードN2は“L”にリセットされる。信号PREが“L”となって、ビット線はフローティング状態になる。続いて、ワード線選択・駆動回路11によって選択されたブロックの選択された制御ゲートCG2は0V、非選択制御ゲートCG1,CG3,CG4と選択ゲートSG1,SG2はVccにされる。
【0062】
選択されたメモリセルのしきい値が0V以下なら、ビット線電圧は“L”となる。選択されたメモリセルのしきい値が0V以上なら、ビット線電圧は“H”のままとなる。この後、信号SEN1が“H”となる。もし、ビット線が“L”ならnチャネルMOSトランジスタQn1は“OFF”で、ノードN1は“H”のままである。もし、ビット線が“H”ならnチャネルMOSトランジスタQn1は“ON”で、ノードN1は0Vの電圧VSRによって“L”とされる。
【0063】
次に、選択された制御ゲートが2Vにされる。選択されたメモリセルのしきい値が2V以下なら、ビット線電圧は“L”となる。選択されたメモリセルのしきい値が2V以上なら、ビット線電圧は“H”のままとなる。この後、信号SEN2が“H”となる。もし、ビット線が“L”ならnチャネルMOSトランジスタQn3は“OFF”で、ノードN3は“H”のままである。もし、ビット線が“H”ならnチャネルMOSトランジスタQn3は“ON”で、ノードN3は0Vの電圧VSRによって“L”とされる。
【0064】
最後に、カラムアドレスデコーダに入力されるカラム活性化信号CENBが“H”となると、アドレス信号によって選択されたデータ回路に保持されているデータがデータ入出力線IOA,IOBに出力され、データ入出力バッファ9を介してEEPROM外部へ出力される。
【0065】
メモリセルに記憶されているデータとしきい値と読み出し後のノードN1,N2,N3の関係は、次の(表1)の通りである。
【0066】
【表1】

Figure 0003721159
【0067】
隣り合う2つのメモリセルで9つの記憶状態ができる。このうち8状態を用いて3ビット分のデータを記憶している。データ入出力線IOA,IOBに出力された信号は、隣り合う偶数、奇数2カラム分の3値情報をもとに3ビットのデータにデータ入出力バッファ9で変換されて出力される。例えば、次の(表2)のように対応させる。
【0068】
【表2】
Figure 0003721159
【0069】
図14は、書き込み動作を示している。書き込み動作前に、入力された3ビット分のデータは、(表2)のようにデータ入出力バッファ9で2つの3値データに変換されて、隣り合う偶数、奇数カラムのデータ回路に入力される。3値データとデータ入出力線IOA,IOB、ノードN1,N2,N3の関係は、次の(表3)の通りである。
【0070】
【表3】
Figure 0003721159
【0071】
変換された3値データは、カラム活性化信号CENBが“H”で、アドレス信号で指定されたカラム番地のデータ回路に転送される。
【0072】
書き込み動作は、まず信号PREが“L”となってビット線がフローティングにされる。
【0073】
次に、信号BLC2が“H”、電圧VLHが2.5V、VLLが0Vとされる。これによって、データ“0”が保持されているデータ回路からはVcc、データ“1”が保持されているデータ回路からはVLH、データ“2”が保持されているデータ回路からはVLLがビット線に出力される。nチャネルMOSトランジスタQn8,Qn9、高耐圧nチャネルMOSトランジスタHn33 のしきい値分の電圧降下分が問題になるときは、信号BLC1,BLC2,ERSBを昇圧すればよい。
【0074】
ワード線選択・駆動回路11によって、選択されたブロックの選択ゲートSG1、制御ゲートCG1〜CG4がVccとなる。選択ゲートSG2は0Vである。次に、選択された制御ゲートCG2が高電圧Vpp(例えば20V)、非選択制御ゲートCG1,CG3,CG4と選択ゲートSG1がVM(例えば10V)となる。
【0075】
データ“2”が保持されているデータ回路に対応するメモリセルでは、0Vのチャネル電位と制御ゲートのVppの電位差によって、浮遊ゲートに電子が注入されしきい値が上昇する。データ“1”が保持されているデータ回路に対応するメモリセルでは、2.5Vのチャネル電位と制御ゲートのVppの電位差によって、浮遊ゲートに電子が注入されしきい値が上昇する。チャネル電位を2.5Vにしているのは、“2”データ書き込みより電子の注入量が少なくてよいからである。データ“0”が保持されているデータ回路に対応するメモリセルでは、チャネル電位と制御ゲートのVppの電位差が小さいため、実効的には浮遊ゲートに電子は注入されない。よって、メモリセルのしきい値は変動しない。
【0076】
書き込み動作後、メモリセルのしきい値を検出する(書き込みベリファイ)。もし、所望のしきい値に達していれば、データ回路のデータを“0”に変更する。もし、所望のしきい値に達していなければ、データ回路のデータを保持して再度書き込み動作を行う。書き込み動作と書き込みベリファイは、全ての選択されたメモリセルが所望のしきい値に達するまで繰り返される。
【0077】
図15を用いて、この書き込みベリファイ動作を説明する。まず、電圧VBLPが電源電圧Vcc(例えば5V)となって、ビット線は“H”レベルになる。信号PREが“L”となって、ビット線はフローティング状態になる。続いて、電圧VLHがVcc、電圧VLLが0Vとされ信号BLC2が“H”となると、データ回路に“2”データが保持されされているデータ回路に対応するビット線BLのみ0Vとされる。
【0078】
次に、ワード線選択・駆動回路11によって選択されたブロックの選択された制御ゲートCG2は0.5V、非選択制御ゲートCG1,CG3,CG4と選択ゲートSG1,SG2はVccにされる。選択されたメモリセルのしきい値が0.5V以下なら、ビット線電圧は“L”となる。選択されたメモリセルのしきい値が0.5V以上なら、ビット線電圧は“H”のままとなる。この後、信号SEN1が“H”となる。もし、ビット線が“L”ならnチャネルMOSトランジスタQn1は“OFF”で、ノードN1は変わらない。もし、ビット線が“H”ならnチャネルMOSトランジスタQn1は“ON”で、ノードN1は0Vの電圧VSRによって“L”とされる。つまり、ここまでの“1”データベリファイ動作で、“1”書き込みに成功したメモリセルに対応するデータ回路のデータが“1”である場合、“0”に変更される。その他のデータは変更されない。
【0079】
続いて、電圧VBLPが電源電圧Vcc(例えば5V)となって、ビット線は“H”レベルになる。次に、ワード線選択・駆動回路11によって選択されたブロックの選択された制御ゲートCG2は3V、非選択制御ゲートCG1,CG3,CG4と選択ゲートSG1,SG2はVccにされる。選択されたメモリセルのしきい値が3V以下なら、ビット線電圧は“L”となる。選択されたメモリセルのしきい値が3V以上なら、ビット線電圧は“H”のままとなる。この後、信号SEN1が“H”となる。もし、ビット線が“L”ならnチャネルMOSトランジスタQn1は“OFF”で、ノードN1は変わらない。もし、ビット線が“H”ならnチャネルMOSトランジスタQn1は“ON”で、ノードN1は0Vの電圧VSRによって“L”とされる。つまり、ここまでの“2”データベリファイ動作で、“2”書き込みに成功したメモリセルに対応するデータ回路のデータが“2”である場合、“0”に変更される。その他のデータは変更されない。
【0080】
全てのメモリセルが所望のしきい値に達すると、全てのデータ回路のノードN1は“L”となるので、全てのデータ回路のノードN1のレベルが“L”になるとデータのメモリセルへの書き込みは終了させられる。書き込みベリファイ時の、データ回路のデータ変換則は次の(表4)の通りである。
【0081】
【表4】
Figure 0003721159
【0082】
図14、15で説明したように、ベリファイしながら書き込みを行うことで、“1”データに対応するメモリセルのしきい値はベリファイ参照電圧の0.5V以上で2V以下、“2”データに対応するメモリセルのしきい値はベリファイ参照電圧の3V以上でVcc以下に制御される。図13で説明したように、読み出し時の参照電圧は、0Vと2Vであるから、“1”データのしきい値マージンは0.5V、“2”データのしきい値マージンは1.0Vとされる。“0”データに対応するしきい値は0V以下であり、これは消去状態と同じである。消去は、セルウェルを高電圧Vpp(例えば20V)にして、制御ゲートCGを0Vとして行われる。電子が浮遊ゲートから放出されしきい値は0V以下となる。
【0083】
図20は、図9中のセルウェル制御回路12の具体的な構成を示している。高耐圧nチャネルMOSトランジスタHn17〜Hn28は昇圧回路を構成している。ポンプ活性化信号PMPが“H”で、振動する信号Φが入力されると、出力VqqはVcc以上の高電圧となる。電圧Vqqは電圧リミッタ16によってリミットされる。昇圧回路リセット信号RSTBが“L”となると、VqqはVccにリセットされる。デバイス待機信号STNBYが“H”となると、昇圧回路への電源供給は遮断される。これは、電圧転送効率を上げるため、高耐圧nチャネルMOSトランジスタHnのしきい値を下げると、待機時にリーク電流のため待機消費電力が大きいためである。昇圧されたVqqは、信号CWPMPBが“L”となると、高耐圧nチャネルMOSトランジスタHn10 ,Hn11 を介してセルウェルに印加される。
【0084】
図21を用いて、セルウェル制御回路12の動作を説明する。待機時、信号STNBYは“H”である。信号RSTB,CWPMPBも“H”、PMPとΦは“L”である。よって、セルウェルは0Vとなっている。
【0085】
非待機時で消去時以外は、信号STNBY,RSTB,PMPは“L”、CWPMPBは“H”である。信号Φは振動する。電圧VqqはVccとなり、セルウェルは0Vである。
【0086】
消去時には、信号RSTB,PMPが“H”となって電圧VqqはVppに昇圧される。続いて、信号CWPMPBが“L”となるとセルウェルはVppとなる。CWPMPBが“H”となってセルウェルは0Vにリセットされ、信号RSTB,PMPが“L”となってVqqはVccにリセットされる。
【0087】
(第2の実施形態)
図22は、図9、11に見られるデータ回路8の他の実施形態を示す具体的な構成図である。3値記憶を例に構成されている。図22(a)に示すように、クロック同期式インバータCI1,CI2とCI3,CI4でそれぞれ構成される2つのフリップ・フロップFF1,FF2に、書き込み/読み出しデータをラッチする。また、これらはセンスアンプとしても動作する。クロック同期式インバータCIの具体的な構成は、図22(b)に示される。クロック同期式インバータCIの回路しきい値は、例えば電源電圧Vcc(例えば5V)の半分とする。
【0088】
フリップ・フロップFF1は、「“0”書き込みをするか、“1”又は“2”書き込みをするか」を書き込みデータ情報としてラッチし、メモリセルが「“0”の情報を保持しているか、“1”又は“2”の情報を保持しているか」を読み出しデータ情報としてセンスしラッチする。フリップ・フロップFF2は、「“2”書き込みをするか、“1”又は“0”書き込みをするか」を書き込みデータ情報としてラッチし、メモリセルが「“2”の情報を保持しているか、“1”又は“0”の情報を保持しているか」を読み出しデータ情報としてセンスしラッチする。
【0089】
データ入出力線IOA,IOBとフリップ・フロップFF1は、nチャネルMOSトランジスタQn101,Qn102を介して接続される。データ入出力線IOC,IODとフリップ・フロップFF2は、nチャネルMOSトランジスタQn103,Qn104を介して接続される。データ入出力線IOA,IOB,IOC,IODは、図9中のデータ入出力バッファ9にも接続される。nチャネルMOSトランジスタQn101,Qn102,Qn103,Qn104のゲートは、NAND論理回路G101とインバータI101で構成されるカラムアドレスデコーダの出力に接続される。nチャネルMOSトランジスタQn105,Qn109は、フリップ・フロップFF1,FF2とMOSキャパシタQd101の接続を制御する。nチャネルMOSトランジスタQn106,Qn107,Qn108、pチャネルMOSトランジスタQp102,Qp103で構成される回路は、活性化信号VRFYB或いはPROによって、フリップ・フロップFF1,FF2のデータに応じて、MOSキャパシタQd101のゲート電圧を変更する。MOSキャパシタQd101は、ディプリーション型nチャネルMOSトランジスタで構成され、ビット線容量より十分小さくされる。pチャネルMOSトランジスタQp105は、信号PRECによってMOSキャパシタQd101を充電する。全てのデータ回路8-0,8-1,…,8-mの書き込みデータが“0”書き込みか否かを検出信号PENDに出力するため、フリップ・フロップFF1のデータを検出するpチャネルMOSトランジスタQp101が設けられる。
【0090】
nチャネルMOSトランジスタQn110、pチャネルMOSトランジスタQp104は、信号BLCN,BLCPによって、データ回路8とビット線BLの接続を制御する。nチャネルMOSトランジスタQn111は、信号PREが“H”となって、ビット線BLを電圧VBLP にする。高耐圧nチャネルMOSトランジスタHn101は、消去時にビット線に印加される高電圧がデータ回路に印加されるのを防ぐためのもので、消去時以外は信号ERSBは“H”である。
【0091】
次に、このように構成されたEEPROMの動作を、図23、24、25に従って説明する。図23は読み出し時のタイミング、図24は書き込み時のタイミング、図25は書き込みベリファイ時のタイミング、をそれぞれ示している。
【0092】
図23に従って、読み出し動作を説明する。まず、電圧VBLPが電源電圧Vcc(例えば5V)となって、ビット線は“H”レベルになる。同時に、信号BLCNが“L”、BLCPが“H”となって、ビット線とMOSキャパシタQd101は切り離される。信号PREが“L”となって、ビット線はフローティング状態になる。続いて、ワード線選択・駆動回路11によって選択されたブロックの選択された制御ゲートCG2は0V、非選択制御ゲートCG1,CG3,CG4と選択ゲートSG1,SG2はVccにされる。信号PRECが“L”となってMOSキャパシタQd101はVccに充電される。
【0093】
選択されたメモリセルのしきい値が0V以下なら、ビット線電圧は“L”となる。選択されたメモリセルのしきい値が0V以上なら、ビット線電圧は“H”のままとなる。この後、信号BLCNが例えばVcc以下の1.5Vとされる。nチャネルMOSトランジスタQn110 のしきい値が1Vの場合、もしビット線が0.5V以下ならnチャネルMOSトランジスタQn110は“ON”で、ノードN101は0.5V以下となる。もし、ビット線が0.5V以上ならnチャネルMOSトランジスタQn110は“OFF”で、ノードN101はVccに保たれる。
【0094】
再度、信号BLCNが“L”となって、ビット線BLとMOSキャパシタQd101は切り離される。信号LAT1,SEN1が“L”となってフリップ・フロップFF1が非活性化された後、信号SAC1が“H”となる。再度、信号SEN1が“H”となり続いて信号LAT1が“H”となることで、ノードN101の電圧がセンスされラッチされる。これで、メモリセルのデータが“0”か否かがフリップ・フロップFF1によってセンスされ、その情報はラッチされる。
【0095】
次に、選択された制御ゲートが2Vにされる。選択されたメモリセルのしきい値が2V以下なら、ビット線電圧は“L”となる。選択されたメモリセルのしきい値が2V以上なら、ビット線電圧は“H”のままとなる。この後、信号BLCNが例えばVcc以下の1.5Vとされる。nチャネルMOSトランジスタQn110のしきい値が1Vの場合、もしビット線が0.5V以下ならnチャネルMOSトランジスタQn110は“ON”で、ノードN101は0.5V以下となる。もし、ビット線が0.5V以上ならnチャネルMOSトランジスタQn110は“OFF”で、ノードN101はVccに保たれる。
【0096】
再度、信号BLCNが“L”となって、ビット線BLとMOSキャパシタQd101は切り離される。信号LAT2,SEN2が“L”となってフリップ・フロップFF2が非活性化された後、信号SAC2が“H”となる。再度、信号SEN2が“H”となり続いて信号LAT2が“H”となることで、ノードN101の電圧がセンスされラッチされる。これで、メモリセルのデータが“2”か否かがフリップ・フロップFF2によってセンスされ、その情報はラッチされる。
【0097】
読み出し中、信号ERSBは“H”、VRFYBは“H”、PROは“L”である。また、電圧VBLMとVsは0Vとする。
【0098】
カラムアドレスデコーダに入力されるカラム活性化信号CENBが“H”となると、アドレス信号によって選択されたデータ回路に保持されているデータがデータ入出力線IOA,IOB,IOC,IODに出力され、データ入出力バッファ9を介してEEPROM外部へ出力される。
【0099】
メモリセルに記憶されているデータ、しきい値、データ入出力線IOA,IOB,IOC,IODに読み出し後に出力されるレベル、の関係は次の(表5)の通りである。
【0100】
【表5】
Figure 0003721159
【0101】
隣り合う2つのメモリセルで9つの記憶状態ができる。このうち8状態を用いて3ビット分のデータを記憶している。データ入出力線IOA,IOB,IOC,IODに出力された信号は、隣り合う偶数、奇数2カラム分の3値情報をもとに3ビットのデータにデータ入出力バッファ9で変換されて出力される。例えば、前記(表2)のように対応させる。
【0102】
図24は、書き込み動作を示している。書き込み動作前に、入力された3ビット分のデータは、前記(表2)のようにデータ入出力バッファ9で2つの3値データに変換されて、隣り合う偶数、奇数カラムのデータ回路8に入力される。3値データとデータ入出力線IOA,IOB,IOC,IODの関係は、次の(表6)の通りである。
【0103】
【表6】
Figure 0003721159
【0104】
変換された3値データは、カラム活性化信号CENBが“H”で、アドレス信号で指定されたカラム番地のデータ回路に転送される。
【0105】
書き込み動作は、まず信号PREが“L”となってビット線がフローティングにされる。
【0106】
次に、信号VRFYBが“L”、信号PROが“H”、電圧VBLMが2.5Vとされる。これによって、データ“0”が保持されているデータ回路からはVcc、データ“1”が保持されているデータ回路からは2.5Vがビット線に出力される。信号SAC2が1.5Vとされると、データ“2”が保持されているデータ回路からは0Vがビット線に出力される。nチャネルMOSトランジスタQ109 のしきい値を1Vとすると、“0”又は“1”書き込み時にはnチャネルMOSトランジスタQn109は“OFF”、“2”書き込み時には“ON”となる。高耐圧nチャネルMOSトランジスタHn101のしきい値分の電圧降下分が問題になるときは、信号ERSBを昇圧すればよい。
【0107】
ワード線選択・駆動回路11によって、選択されたブロックの選択ゲートSG1、制御ゲートCG1〜CG4がVccとなる。選択ゲートSG2は0Vである。次に、選択された制御ゲートCG2が高電圧Vpp(例えば20V)、非選択制御ゲートCG1,CG3,CG4がVM(例えば10V)となる。データ“2”が保持されているデータ回路に対応するメモリセルでは、0Vのチャネル電位と制御ゲートのVppの電位差によって、浮遊ゲートに電子が注入されしきい値が上昇する。データ“1”が保持されているデータ回路に対応するメモリセルでは、2.5Vのチャネル電位と制御ゲートのVppの電位差によって、浮遊ゲートに電子が注入されしきい値が上昇する。チャネル電位を2.5Vにしているのは、“2”データ書き込みより電子の注入量が少なくてよいからである。
【0108】
データ“0”が保持されているデータ回路に対応するメモリセルでは、チャネル電位と制御ゲートのVppの電位差が小さいため、実効的には浮遊ゲートに電子は注入されない。よって、メモリセルのしきい値は変動しない。書き込み中、信号SEN1,LAT1,SEN2,LAT2は“H”、信号SAC1は“L”、信号PRECは“H”、信号BLCN,BLCPはそれぞれ“H”,“L”、信号ERSBは“H”である。
【0109】
書き込み動作後、メモリセルのしきい値を検出する(書き込みベリファイ)。もし、所望のしきい値に達していれば、データ回路のデータを“0”に変更する。もし、所望のしきい値に達していなければ、データ回路のデータを保持して再度書き込み動作を行う。書き込み動作と書き込みベリファイは全ての選択されたメモリセルが所望のしきい値に達するまで繰り返される。
【0110】
図25を用いて、この書き込みベリファイ動作を説明する。まず、電圧VBLPが電源電圧Vcc(例えば5V)となって、ビット線は“H”レベルになる。同時に、信号BLCNが“L”、BLCPが“H”となって、ビット線とMOSキャパシタQd101は切り離される。信号PREが“L”となって、ビット線はフローティング状態になる。続いて、ワード線選択・駆動回路11によって選択されたブロックの選択された制御ゲートCG2は0.5V、非選択制御ゲートCG1,CG3,CG4と選択ゲートSG1,SG2はVccにされる。信号PRECが“L”となってMOSキャパシタQd101はVccに充電される。
【0111】
選択されたメモリセルのしきい値が0.5V以下なら、ビット線電圧は“L”となる。選択されたメモリセルのしきい値が0.5V以上なら、ビット線電圧は“H”のままとなる。この後、信号BLCNが例えばVcc以下の1.5Vとされる。nチャネルMOSトランジスタQn110 のしきい値が1Vの場合、もしビット線が0.5V以下ならnチャネルMOSトランジスタQn110は“ON”で、ノードN101は0.5V以下となる。もし、ビット線が0.5V以上ならnチャネルMOSトランジスタQn110は“OFF”で、ノードN101はVccに保たれる。
【0112】
再度、信号BLCNが“L”となって、ビット線BLとMOSキャパシタQd101は切り離される。信号VRFYBが“L”となると、“0”書き込みデータが保持されているデータ回路のみ、pチャネルMOSトランジスタQp103が“ON”であり、ノードN101はVccとなる。信号SAC2が1.5Vとなると、“2”書き込みデータが保持されているデータ回路のみ、ノードN101が0Vにされる。“1”書き込みデータが保持されているデータ回路では、0.5V以上のノードN101の電圧は変化しない。0.5V以下のノードN1の電圧は0.5Vまでは充電される。信号LAT1,SEN1が“L”となってフリップ・フロップFF1が非活性化された後、信号SAC1が“H”となる。再度、信号SEN1が“H”となり続いて信号LAT1が“H”となることで、ノードN101の電圧がセンスされラッチされる。
【0113】
これで、“1”書き込みデータを保持しているデータ回路のみ、対応するメモリセルのデータが十分“1”書き込み状態となったか否かを検出する。メモリセルのデータが“1”であれば、フリップ・フロップFF1でノードN101の電圧をセンスしラッチすることで書き込みデータは“0”に変更される。メモリセルのデータが“1”でなければ、フリップ・フロップFF1でノードN101の電圧をセンスしラッチすることで書き込みデータは“1”に保持される。“0”又は“2”書き込みデータを保持しているデータ回路の書き込みデータは変更されない。
【0114】
次に、選択された制御ゲートが3Vにされる。選択されたメモリセルのしきい値が3V以下なら、ビット線電圧は“L”となる。選択されたメモリセルのしきい値が3V以上なら、ビット線電圧は“H”のままとなる。この後、信号BLCNが例えばVcc以下の1.5Vとされる。nチャネルMOSトランジスタQn110のしきい値が1Vの場合、もしビット線が0.5V以下ならnチャネルMOSトランジスタQn110は“ON”で、ノードN101は0.5V以下となる。もし、ビット線が0.5V以上ならnチャネルMOSトランジスタQn110は“OFF”で、ノードN101はVccに保たれる。
【0115】
再度、信号BLCNが“L”となって、ビット線BLとMOSキャパシタQd101は切り離される。信号VRFYBが“L”となると、“0”書き込みデータが保持されているデータ回路のみ、pチャネルMOSトランジスタQp103が“ON”であり、ノードN101はVccとなる。信号LAT1,SEN1が“L”となってフリップ・フロップFF1が非活性化された後、信号SAC1が“H”となる。再度、信号SEN1が“H”となり続いて信号LAT1が“H”となることで、ノードN101の電圧がセンスされラッチされる。
【0116】
続いて、信号PROが“H”、電圧VBLMがVccとなる。“1”書き込みデータを保持しているデータ回路のみで、そのノードN101は“H”に変更される。信号LAT2,SEN2が“L”となってフリップ・フロップFF2が非活性化された後、信号SAC2が“H”となる。再度、信号SEN2が“H”となり続いて信号LAT2が“H”となることで、ノードN101の電圧がセンスされラッチされる。
【0117】
これで、“2”書き込みデータを保持しているデータ回路のみ、対応するメモリセルのデータが十分“2”書き込み状態となったか否かを検出する。メモリセルのデータが“2”であれば、フリップ・フロップFF1,FF2でノードN101の電圧をセンスしラッチすることで書き込みデータは“0”に変更される。メモリセルのデータが“2”でなければ、フリップ・フロップFF1,FF2でノードN101の電圧をセンスしラッチすることで書き込みデータは“2”に保持される。“0”又は“1”書き込みデータを保持しているデータ回路の書き込みデータは変更されない。
【0118】
書き込みベリファイ中、信号ERSBは“H”、電圧Vsは0Vとする。
【0119】
全ての選択されたメモリセルが所望のしきい値に達したか否かは、信号PENDを検出することで分る。全ての選択されたメモリセルが所望のしきい値に達していれば、書き込みデータが全て“0”となり、個々のデータ回路8-0,8-1,…,8-mのデータ検出用pチャネルMOSトランジスタQp101が全て“OFF”となる。電源電圧Vccから信号線PENDが切り離されたか否かを検出すると、全ての選択されたメモリセルが所望のしきい値に達したか否かが分る。書き込みベリファイ時の、データ回路のデータ変換則は前記(表4)の通りである。
【0120】
図24、25で説明したように、ベリファイしながら書き込みを行うことで、“1”データに対応するメモリセルのしきい値はベリファイ参照電圧の0.5V以上で2V以下、“2”データに対応するメモリセルのしきい値はベリファイ参照電圧の3V以上でVcc以下に制御される。図23で説明したように、読み出し時の参照電圧は、0Vと2Vであるから、“1”データのしきい値マージンは0.5V、“2”データのしきい値マージンは1.0Vとされる。“0”データに対応するしきい値は0V以下である。これは消去状態と同じである。
【0121】
(変形例)
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態ではEEPROMを例に説明したが、本発明はEPROMでも同様に実施できる。また、NAND型メモリセルを用いて説明したが、種々様々なメモリセルでも同様に実施できる。
【0122】
NAND型メモリセルを用いた説明では、読み出し時の参照電位と書き込みベリファイ時の参照電位を制御することでしきい値マージンを確保した。セル電流マージンを確保する場合は、読み出し参照電流とベリファイ時の参照電流を制御することで実施できる。また、実施形態では3値或いは4値記憶を例に説明したが、何値でも同様に実施できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【0123】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、多値記憶可能なメモリセルにおいて、一時記憶のためのn値記憶データ回路をn−1個の入力端子を有するn個の論理回路で構成することにより、メモリセル以外の制御回路面積の増大を抑えることができる。また、これに加えて、電荷量マージンを電荷量が多いほど多く設定することにより、書き込み時間や書き込み電圧の増加を抑えつつ、信頼性の高いEEPROMを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態におけるメモリセルの構成を示す断面図。
【図2】第1の実施形態におけるメモリセルのデータ保持特性を示す図。
【図3】従来のメモリセルのしきい値分布を示す図。
【図4】第1の実施形態におけるメモリセルのしきい値分布を示す図。
【図5】第1の実施形態におけるメモリセルのセル電流分布を示す図。
【図6】第1の実施形態におけるメモリセルのデータ保持特性を示す図。
【図7】第1の実施形態におけるメモリセルのしきい値分布を示す図。
【図8】第1の実施形態におけるメモリセルのセル電流分布を示す図。
【図9】第1の実施形態に係わるEEPROMの構成を示すブロック図。
【図10】第1の実施形態におけるEEPROMの構造を示す断面図。
【図11】第1の実施形態におけるメモリセルアレイの回路構成を示す図。
【図12】第1の実施形態におけるデータ回路の具体的な構成を示す図。
【図13】第1の実施形態におけるデータ読み出し動作を示すタイミング図。
【図14】第1の実施形態におけるデータ書き込み動作を示すタイミング図。
【図15】第1の実施形態における書き込みベリファイ動作を示すタイミング図。
【図16】第1の実施形態における多値記憶データラッチ回路の変形例を示す図。
【図17】従来のデータラッチ回路を示す図。
【図18】従来のデータラッチ回路の構成を示す図。
【図19】第1の実施形態における多値記憶データラッチ回路の構成を示す図。
【図20】第1の実施形態におけるセルウェル制御回路の具体的な構成を示す図。
【図21】第1の実施形態におけるセルウェル制御回路の動作を示すタイミング図。
【図22】第2の実施形態におけるデータ回路の具体的な構成を示す図。
【図23】第2の実施形態におけるデータ読み出し動作を示すタイミング図。
【図24】第2の実施形態におけるデータ書き込み動作を示すタイミング図。
【図25】第2の実施形態における書き込みベリファイ動作を示すタイミング図。
【符号の説明】
1…p型半導体基板
2…n型拡散層
3…絶縁膜
4…浮遊ゲート(電荷蓄積層)
5…ゲート絶縁膜
6…制御ゲート
7…メモリセルアレイ
8…データ回路
9…データ入出力バッファ
10…アドレスバッファ
11…ワード線選択・駆動回路
12…セルウェル制御回路
13…p型半導体基板
14…n型ウェル
15…p型ウェル
16…電圧リミッタ
M…メモリセル
SG…選択ゲート
CG…制御ゲート
BL…ビット線
Qn…nチャネルMOSトランジスタ
Qp…pチャネルMOSトランジスタ
Hn…高耐圧nチャネルMOSトランジスタ
Qd…ディプリーション型nチャネルMOSトランジスタ
CI…クロック同期式インバータ
FF…フリップ・フロップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device (EEPROM), and more particularly to an EEPROM that performs multi-value storage in which more than one bit of information is stored in one memory cell.
[0002]
[Prior art]
As one of EEPROM memory cells, one having a MOSFET structure in which a charge storage layer and a control gate are stacked on a semiconductor substrate is known. Normally, data “0” or “1” is stored according to the amount of charge stored in the charge storage layer, and 1-bit data is stored in one cell. On the other hand, in order to realize a higher-density EEPROM, a multi-value storage system that stores data for multiple bits in one cell is also known. For example, in the four-value storage system, data “0”, “1”, “2”, and “3” are stored in one cell, so that four charge amounts corresponding to the data are stored in the charge storage layer.
[0003]
An example of a data storage state will be described by taking a four-value system as an example. A state in which the charge amount of the charge storage layer is 0 is defined as a neutral state, and a state in which positive charges are accumulated from the neutral state is defined as an erased state. Further, the erase state is made to correspond to the data “0”. For example, erasing is performed by applying a high voltage (˜20V) to the substrate and setting the control gate to 0V. A state in which negative charges are accumulated from the neutral state is defined as a data “1” state. The state of data “2” is also a state in which a negative charge is stored as compared with the neutral state, but the negative charge amount is made larger than the negative charge amount of the data “1” state. In the state of data “3”, the negative charge amount is further increased. For example, negative charges are stored in the charge storage layer by setting the substrate, source and drain to 0 V, and the control gate to a high voltage (˜20 V).
[0004]
Generally, EEPROM data retention is guaranteed for 10 years. The charge stored in the charge storage layer leaks although it is very small. In order to prevent the data “0”, “1”, “2”, and “3” from being indistinguishable due to this leak, usually, the charge amount corresponding to each data is set discretely. The difference in charge amount is called a charge amount margin.
[0005]
However, if the charge margin is too small, it cannot be guaranteed for 10 years. On the other hand, when the charge amount margin is increased, for example, the charge amount corresponding to the data “3” must be increased. For this reason, the writing time becomes longer or the writing voltage becomes higher. Further, since the leak charge amount increases as the stored charge amount increases, there is a problem that the data guarantee time does not increase as the charge amount margin increases.
[0006]
As one of the EEPROMs, one that writes a plurality of bytes of data at once is known. This is for shortening the writing time, and is provided with a data circuit for temporarily storing data for a plurality of bytes. When multi-value storage is performed with such an EEPROM, the data circuit must also be capable of multi-value storage. For this reason, there has been a problem that the circuit area of the data circuit becomes large.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the multi-value storage method is an effective means for increasing the density, but there is a problem that the reliability of data guarantee is lowered. In addition, there is a problem that a control circuit such as a data circuit other than the memory cell becomes large.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a multi-value storage type EEPROM capable of suppressing an increase in control circuit area other than memory cells.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
(Constitution)
In order to solve the above problems, the present invention adopts the following configuration.
[0010]
That is, according to the present invention (Claim 1), in a nonvolatile semiconductor memory device capable of storing multi-value (n (≧ 3) value) data, a memory cell having a charge storage portion and data for temporarily storing write data The data circuit is composed of n logic circuits having n-1 input terminals. Further, in the n logic circuits having the n-1 input terminals, each output terminal is connected to one input terminal among n-1 input terminals of each of the other n-1 logic circuits. The data circuit is configured by being connected to each other.
[0011]
According to the present invention (claim 2), in a non-volatile semiconductor memory device capable of storing multi-value (n (≧ 3) value) data, a memory cell having a charge storage portion and data stored in the memory cell are stored. A sense circuit for reading and a data circuit for temporarily storing data read by the sense circuit are provided, and the sense circuit includes n-1 switch circuits that are turned on / off according to the value of the read data. The data circuit is composed of n logic circuits having n-1 input terminals. Further, the n-1 switch circuits constitute a sense circuit by connecting in series a first MOS transistor to which a different sense signal is input and a second MOS transistor to which the read data is input, The n logic circuits having the n-1 input terminals are connected to one input terminal among the n-1 input terminals of each of the other n-1 logic circuits. A data circuit is configured by being connected.
[0012]
According to the present invention (Claim 5), in a non-volatile semiconductor memory device capable of storing multi-value (n (≧ 3) value) data, a memory cell array comprising a plurality of memory cells having a charge storage portion, and a plurality of memory cell arrays Bit lines, a plurality of word lines, and a plurality of program control circuits, wherein the plurality of program control circuits hold 1) write control data for determining a write voltage applied to each of the corresponding memory cells, 2) According to the held write control data, the write voltage is simultaneously applied to the corresponding memory cells, 3) the write state of the memory cells is detected, and 4) only the memory cells that are insufficiently written are determined in advance. The write state of the memory cell and the write control so that the write voltage is applied to set the write state. The program control circuit is selectively changed according to a predetermined logical relationship from the data, and each program control circuit includes a data circuit for holding the write control data. To do.
[0013]
Further, preferred embodiments of the present invention include the following.
[0014]
(1) The data circuit is composed of n logic circuits having n−1 input terminals.
[0015]
(2) In the n logic circuits having n−1 input terminals, each output terminal is connected to one input terminal among the n−1 input terminals of each of the other n−1 logic circuits. The data circuits are connected to each other.
[0016]
(3) Each program control circuit includes a sense circuit for changing write control data held in the data circuit in accordance with a bit line signal.
[0017]
(4) Each program control circuit includes n-1 sense circuits for changing data held in the data circuit in accordance with a bit line signal.
[0018]
(5) The sense circuit is composed of n-1 switch circuits that are turned on / off in accordance with a bit line signal.
[0019]
According to another aspect of the present invention, there is provided a non-volatile semiconductor memory device capable of storing multi-value (n (≧ 3) value) data, a memory cell array including a plurality of memory cells having a charge storage portion, and a plurality of memory cell arrays. Bit lines, a plurality of word lines, a plurality of program control circuits, and a plurality of data circuits,
The plurality of program control circuits 1) select the memory cell, 2) apply a write voltage to the selected memory cell, and the plurality of data circuits correspond respectively to 1) selected by the program control circuit. Holds the first, second,..., N logic level write control data for controlling the write control voltage applied to the memory cell, and 2) applies the write control voltage to the corresponding memory cell, 3) selectively detecting only a write state of the memory cell corresponding to the data circuit holding the write control data of a logic level other than the first, and 4) a memory cell that has reached a predetermined write state 5) changing the logic level of the write control data of the data circuit corresponding to the first logic level to 5) 6) holding the logic level of the write control data of the data circuit corresponding to the memory cell that has not reached the read state; 6) the write control data of the data circuit holding the write control data of the first logic level The logic level is maintained at the first logic level.
[0020]
Further, preferred embodiments of the present invention include the following.
[0021]
(1) Each data circuit includes a data holding circuit composed of n logic circuits having n−1 input terminals.
[0022]
(2) In n logic circuits having n-1 input terminals, each output terminal is connected to one input terminal among n-1 input terminals of each of the other n-1 logic circuits. Connected to form a data holding circuit.
[0023]
(3) Each data circuit includes a sense circuit for changing the logic level of the write control data held in the data circuit in accordance with the bit line signal.
[0024]
(4) Each data circuit includes n-1 sense circuits for changing the logic level of data held in the data circuit in accordance with a bit line signal.
[0025]
(5) The sense circuit is composed of n-1 switch circuits that are turned on / off in accordance with a bit line signal.
[0026]
The present invention also provides a memory cell array including a plurality of memory cells having charge storage portions capable of storing multi-value (n (≧ 3) value) data, a plurality of bit lines, a plurality of word lines, and a plurality of A plurality of program control circuits, 1) each holding a write control data for determining a write voltage applied to the corresponding memory cell, and 2) each corresponding according to the held write control data. The write voltage is applied to the memory cells at the same time, 3) the write state of the memory cells is detected, and 4) the write voltage is applied so that only the memory cells with insufficient write are in a predetermined write state. In accordance with a predetermined logical relationship from the write state of the memory cell and the write control data Each of the program control circuits includes a data circuit for holding the write control data, and each of the program control circuits further includes the data according to a signal of the bit line. A non-volatile semiconductor memory device comprising a sense circuit for changing the write control data held in a circuit.
[0027]
Furthermore, the present invention provides a memory cell array including a plurality of memory cells having a charge storage portion capable of storing multi-value (n (≧ 3) value) data, a plurality of bit lines, a plurality of word lines, and a plurality of A plurality of program control circuits, 1) each holding a write control data for determining a write voltage applied to the corresponding memory cell, and 2) each corresponding according to the held write control data. The write voltage is applied to the memory cells at the same time, 3) the write state of the memory cells is detected, and 4) the write voltage is applied so that only the memory cells with insufficient write are in a predetermined write state. As described above, the data is stored in accordance with a logical relationship determined in advance from the write state of the memory cell and the write control data. Each of the program control circuits includes a data circuit for holding the write control data, and each of the program control circuits further includes the data according to a signal of the bit line. A non-volatile semiconductor memory device comprising n-1 sense circuits for changing data held in a circuit.
[0028]
Here, the data circuit is composed of n logic circuits having n-1 input terminals. Further, in the n logic circuits having the n-1 input terminals, each output terminal is connected to one input terminal among the n-1 input terminals of each of the other n-1 logic circuits. The data circuits are connected to each other.
[0029]
The present invention also provides a memory cell array including a plurality of memory cells having charge storage portions capable of storing multi-value (n (≧ 3) value) data, a plurality of bit lines, a plurality of word lines, and a plurality of A program control circuit and a plurality of data circuits, the plurality of program control circuits 1) select the memory cell, 2) apply a write voltage to the selected memory cell, and the plurality of data circuits 1) Holds write control data of the first, second,..., N logic levels for controlling the write control voltages applied to the corresponding memory cells selected by the program control circuit, and 2) the write control. A voltage is applied to the corresponding memory cell, and 3) the data circuit corresponding to the data circuit holding write control data of a logic level other than the first. Only the write state of the memory cell is selectively detected. 4) The logic level of the write control data of the data circuit corresponding to the memory cell that has reached the predetermined write state is changed to the first logic level. A) holding a logic level of the write control data of the data circuit corresponding to a memory cell that has not reached a predetermined write state; and 6) the data holding the write control data of the first logic level. The logic level of the write control data of the circuit is held at the first logic level, and each of the data circuits further changes the logic level of the write control data held in the data circuit according to the signal of the bit line. A non-volatile semiconductor memory device characterized by comprising a sense circuit.
[0030]
Furthermore, the present invention provides a memory cell array including a plurality of memory cells having a charge storage portion capable of storing multi-value (n (≧ 3) value) data, a plurality of bit lines, a plurality of word lines, and a plurality of A program control circuit and a plurality of data circuits, the plurality of program control circuits 1) select the memory cell, 2) apply a write voltage to the selected memory cell, and the plurality of data circuits 1) Holds write control data of the first, second,..., N logic levels for controlling the write control voltages applied to the corresponding memory cells selected by the program control circuit, and 2) the write control. A voltage is applied to the corresponding memory cell, and 3) before the data circuit holding the write control data of a logic level other than the first. Selectively detecting only the write state of the memory cell; 4) changing the logic level of the write control data of the data circuit corresponding to the memory cell that has reached a predetermined write state to the first logic level; 5) Holds the logic level of the write control data of the data circuit corresponding to the memory cell that has not reached the predetermined write state, and 6) Holds the write control data of the first logic level. The logic level of the write control data of the data circuit is held at the first logic level, and each of the data circuits further changes the logic level of the data held in the data circuit according to the signal of the bit line. A non-volatile semiconductor memory device comprising n-1 sense circuits.
[0031]
Here, each of the data circuits includes a data holding circuit including n logic circuits having n−1 input terminals. Further, in the n logic circuits having the n-1 input terminals, each output terminal is connected to one input terminal among the n-1 input terminals of each of the other n-1 logic circuits. The data holding circuits are connected to each other.
[0032]
(Function)
The EEPROM capable of storing multi-value (n (≧ 3) value) data according to the present invention stores n-value data corresponding to n charge amounts stored in the charge storage layer of the memory cell. The n-value storage data circuit for temporarily storing n-value write data is configured by n logic circuits having n−1 input terminals, thereby reducing the control circuit area.
[0033]
Also, n charge amounts are set discretely, and a charge amount margin, which is a difference between the charge amounts, is set to increase as the charge amount increases. Accordingly, the maximum charge amount can be reduced by reducing the charge amount margin for the data corresponding to the relatively small charge amount while ensuring the reliability of the data corresponding to the relatively large charge amount. Therefore, it is possible to realize a highly reliable EEPROM while suppressing an increase in writing time and writing voltage.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.
[0035]
(First embodiment)
FIG. 1 shows the structure of the memory cell M in the first embodiment of the present invention. A floating gate (charge storage layer) 4 is formed on a p-type semiconductor substrate (or p-type well) 1 via a tunnel insulating film 3, and a control gate 6 is formed thereon via a gate insulating film 5. An n-type diffusion layer 2 is formed on the surface of the substrate 1 as a source / drain. Data is stored in the memory cell M by controlling the amount of charge accumulated in the floating gate 4.
[0036]
For example, data is stored as follows. When the substrate voltage Vsub, the source voltage Vs and the drain voltage Vd are set to a high voltage Vpp (for example, 20 V) and the control gate voltage VCG is set to 0 V, charges move through the insulating film 3 and positive charges are accumulated in the floating gate 4. Is done. This state is made to correspond to the state of data “0”. When the control gate voltage VCG is set to the high voltage Vpp (for example, 20 V), the substrate voltage Vsub, the source voltage Vs, and the drain voltage Vd are set to 0 V from the data “0” state, negative charges are accumulated in the floating gate 4. Data “1”, “2”, and “3” are stored by controlling the negative charge amount in three regions. The threshold value Vt of the memory cell changes depending on the amount of charge of the floating gate 4, and data is actually read by detecting the value of Vt.
[0037]
The electric charge stored in the floating gate 4 leaks over a long time. FIG. 2 shows an example of a change with time of the threshold value Vt of the memory cell M. The threshold value (neutral threshold value) when the charge amount of the floating gate 4 is 0 is Ve. The threshold value Vt increases as the negative charge increases, and three values V1, V2, and V3 (V1 <V2 <V3) are shown as initial values of the threshold value Vt of the memory cell. The leakage of the charge stored in the floating gate 4 stops when the charge amount becomes zero. Therefore, V1, V2, and V3 gradually approach Ve with the standing time. Further, the higher the threshold value, the faster the speed dV / dt approaching Ve. This is because the amount of leakage increases as the amount of charge increases. For example, the amount of change in the threshold value after standing for 10 years is ΔV1 <ΔV2 <ΔV3.
[0038]
FIG. 3 shows the relationship between the threshold value of the memory cell and data. In an EEPROM having a plurality of memory cells, it is difficult to control the threshold values of all the memory cells to the same value. Therefore, in general, a threshold value corresponding to certain data has a certain threshold distribution width. . In FIG. 3, the threshold value corresponding to the data “0” is set to Vr1 or less. Here, it is set to be equal to or less than the neutral threshold Ve and the charge amount of the floating gate is positive. The threshold value corresponding to the data “1” is not less than Vr1 and not more than Vr2. The threshold value corresponding to data “2” is Vr2 or more and Vr3 or less, and the threshold value corresponding to data “3” is Vr3 or more. Here, Ve <Vr1 is satisfied, and the data corresponds to data “3”, “2”, and “1” in descending order of the negative charge amount of the floating gate. The voltages Vr1, Vr2, and Vr3 are called reference voltages. Data is read from the threshold value of the memory cell and the reference voltage.
[0039]
A margin of ΔV is provided between the minimum threshold value corresponding to data “1” and Vr1. This is because when the threshold value corresponding to the data “1” approaches Ve with the standing time and becomes Vr1 or less, the data “1” becomes data “0”, so that the data holding period of the memory cell is lengthened. Similarly, a margin of ΔV is also provided between the minimum threshold value corresponding to data “2” or “3” and Vr2 or Vr3.
[0040]
As described with reference to FIG. 2, as the charge of the floating gate increases, the amount of change with time of the threshold increases. Therefore, in the example shown in FIG. 3, the time until the data “1” becomes “0” is exceeded. The time until the data “2” becomes “1” is shorter, and the time until the data “3” becomes “2” is shorter. This is because the threshold margin ΔV for holding each data is constant.
[0041]
FIG. 4 shows the relationship between the threshold value of the memory cell and the data in the present invention. A margin of ΔV1 is provided between the minimum threshold value corresponding to data “1” and Vr1. A margin of ΔV2 is provided between the minimum threshold value corresponding to data “2” and Vr2. A margin of ΔV3 is provided between the minimum threshold value corresponding to data “3” and Vr3. Here, ΔV1 <ΔV2 <ΔV3. Most ideally, the time required for the data to change from “1” to “0”, “2” to “1”, and “3” to “2” is equal. By setting ΔV1 <ΔV2 <ΔV3, for example, it is not necessary to provide an extra threshold margin ΔV1 for holding data “1”.
[0042]
Thus, by reducing the threshold margin for data with a small change in the corresponding threshold over time, the threshold corresponding to each data can be lowered. Therefore, the amount of charge stored in the floating gate can be reduced, and the writing time can be shortened or the writing voltage can be lowered.
[0043]
In FIG. 4, the neutral threshold value Ve is equal to or lower than the reference voltage Vr1, but for example, consider a case where Ve is located between Vr1 and Vr2. When ΔV2 <ΔV3, the time required for changing from data “2” to data “1” and the time required for changing from data “3” to data “2” can be made substantially equal. Data “1” is not garbled. Therefore, ΔV1 <ΔV2 <ΔV3 is set.
[0044]
As a method of detecting a threshold value of a memory cell and reading data, there is a method of sensing whether a current flows between a drain and a source by applying a reference voltage to a control gate. In this case, voltage stress is applied to the memory cell by applying a reference voltage to the control gate. In some cases, the data may be corrupted by this stress.
[0045]
In FIG. 4, when Vr1 <Vr2 <Vr3 <0V, a negative voltage is applied to the control gate at the time of reading, and if the substrate, source and drain are 0V or a positive potential, the threshold is negative due to this stress. It changes in the direction of. When the threshold change rate due to this voltage stress is more prominent than the rate at which the threshold value of the memory cell gradually approaches the neutral threshold value Ve with the standing time, Ve is Vr3 as well as when Ve is Vr1 or less. Even if it is larger, ΔV1 <ΔV2 <ΔV3 is set. When Ve> Vr3, the threshold value corresponding to the data “1” is lower than the threshold value corresponding to the data “2”, and the positive charge stored in the floating gate is large. Therefore, for the voltage stress as described above, the threshold change rate corresponding to the data “1” is slower than the threshold change rate corresponding to the data “2”. Similarly, the threshold change rate corresponding to data “2” is slower than the threshold change rate corresponding to data “3”.
[0046]
A large threshold margin means a large charge margin. In an actual memory device, in addition to the threshold value of the memory cell, there is a case where correspondence is made by a current flowing through the memory cell (hereinafter referred to as a cell current). For example, a certain voltage is applied to the control gate, and the cell current flowing from the drain to the source is detected. In an n-channel type memory cell, the cell current decreases as the threshold value increases.
[0047]
FIG. 5 shows the relationship between cell current and data in the memory cell. Let Neu be the neutral cell current when the amount of charge stored in the floating gate is zero. A margin of ΔI1 is provided between the maximum value of the cell current corresponding to data “1” and the reference current Ir1. A margin of ΔI2 is provided between the maximum value of the cell current corresponding to the data “2” and the reference current Ir2. A margin of ΔI3 is provided between the maximum value of the cell current corresponding to the data “3” and the reference current Ir3. ΔI1 <ΔI2 <ΔI3. Most ideally, the time required for the data to change from “1” to “0”, “2” to “1”, and “3” to “2” is equal. By setting ΔI1 <ΔI2 <ΔI3, for example, there is no need to provide an extra cell current margin ΔI1 for holding data “1”.
[0048]
As described above, the cell current margin corresponding to each data can be increased by reducing the cell current margin for the data whose corresponding cell current change is small. Therefore, the amount of charge stored in the floating gate can be reduced, and the writing time can be shortened or the writing voltage can be lowered.
[0049]
FIG. 6 shows the change with time of the threshold when positive charges are stored in the floating gate. The greater the positive charge amount, the lower the threshold and the greater the rate of change with time. In FIG. 7, contrary to FIG. 4, data “0”, “1”, “2”, and “3” are set in descending order of the threshold value. Therefore, ΔV1 <ΔV2 <ΔV3. In FIG. 8, the data “0”, “1”, “2”, and “3” are set in ascending order of the cell current, corresponding to FIG. Therefore, ΔI1 <ΔI2 <ΔI3.
[0050]
As described with reference to FIGS. 2, 4, 5 and FIGS. 6, 7, and 8, in order to prevent the stored information from being changed due to various causes, the charge amount margin or threshold stored in the floating gate is prevented. By setting the value margin or cell current margin for each data, the amount of charge stored in the floating gate can be reduced. Accordingly, the writing time can be shortened or the writing voltage can be lowered. Whether the margin is ensured by the charge amount, the threshold value, or the cell current depends on the control circuit of the memory device.
[0051]
Although an n-channel memory cell has been described as an example here, a p-channel memory cell can be similarly implemented.
[0052]
FIG. 9 shows a basic configuration of a multi-value storage type EEPROM constituted by using the memory cell M shown in FIG. Here, a ternary memory type is shown as an example. A word line selection / drive circuit 11 that selects a memory cell and applies a write voltage and a read voltage to a control gate is provided for a memory cell array 7 configured by arranging memory cells M in a matrix. The word line selection / drive circuit 11 is connected to the address buffer 10 and receives an address signal. The data circuit 8 is a circuit for temporarily holding write data and reading data from memory cells. Data circuit 8 is connected to data input / output buffer 9 and receives an address signal from address buffer 10.
[0053]
The data input / output buffer 9 performs data input / output control with the outside of the EEPROM. The memory cell array 7 is formed on the p-type well 15 in the n-type well 14 formed in the p-type substrate 13 as seen in FIG. A cell well control circuit 12 for controlling the voltage of the n-type well 14 and the p-type well 15 is provided.
[0054]
FIG. 11 shows a specific configuration of the memory cell array 7 and a data circuit 8 connected thereto. Memory cells M1 to M4 are connected in series to form a NAND type cell. Both ends thereof are connected to the bit line BL and the source line Vs through selection transistors S1 and S2, respectively. A group of memory cells sharing the control gate CG forms a unit called “page” and is written / read simultaneously. A block is formed by a group of memory cells connected to the four control gates CG1 to CG4. “Page” and “block” are selected by the word line selection / drive circuit 11. Data circuits 8-0 to 8-m are connected to the bit lines BL0 to BLm to temporarily store write data to the corresponding memory cells.
[0055]
FIG. 12 shows a specific configuration of the data circuit 8 seen in FIGS. The NAND logic circuits G1, G2, and G3 constitute a multi-value data latch circuit. Of the nodes N1, N2 and N3, only one is at the “L” level, and the other two are at the “H” level. The ternary data is latched depending on which of the three nodes is at the “L” level.
[0056]
If four 3-input NAND logic circuits are used and their outputs are input to the other three NAND logic circuits and connected to each other, quaternary data can be latched. In general, when n (n-1) input NAND logic circuits are used and their outputs are input to other (n-1) NAND logic circuits and connected to each other, n-value data can be latched. In addition to the NAND logic circuit, a circuit such as a NOR logic circuit as shown in FIG. 16 may be used. In FIG. 16, only one of the three nodes N4, N5 and N6 is at the “H” level.
[0057]
FIG. 17 shows a conventional data latch circuit that latches ternary data with two of a 1-bit data latch circuit composed of inverters I2 and I3 and a 1-bit data latch circuit composed of I4 and I5. . The configuration of the data latch circuit of FIG. 17 is shown in FIG. 18, and the configuration of the multilevel data latch circuit formed of NAND logic circuits G1, G2, and G3 is shown in FIG. The number of wires wired from the p-channel MOS region to the n-channel MOS region is four in the data latch circuit of FIG. 17, but is three in the multi-value data latch circuit composed of NAND logic circuits G1, G2, and G3. It is a book. An advantage of the multi-value data latch circuit composed of NAND logic circuits G1, G2, and G3 is that the circuit area can be reduced by such a small number of wirings.
[0058]
In FIG. 12, the data input / output lines IOA and IOB and the multi-value data latch circuit are connected via n-channel MOS transistors Qn11 and Qn12. Data input / output lines IOA and IOB are also connected to data input / output buffer 9 in FIG. The gates of n-channel MOS transistors Qn11 and Qn12 are connected to the output of a column address decoder composed of NAND logic circuit G4 and inverter I1. In the circuit composed of the n-channel MOS transistors Qn1, Qn2, or Qn3, Qn4, the activation signal SEN1 or SEN2 becomes “H”, respectively, and the data of the multi-value data latch circuit is changed by sensing the bit line voltage. To do.
[0059]
In the circuit constituted by the n-channel MOS transistors Qn5, Qn6, Qn7, Qn8 and the p-channel MOS transistor Qp1, the bit line voltage at the time of writing is changed according to the data of the multilevel data latch circuit because the signal BLC2 becomes “H”. To control. In the n-channel MOS transistor Qn9, the signal BLC1 becomes “H” and connects the data circuit 8 and the bit line BL. In the n-channel MOS transistor Qn10, the signal PRE becomes “H”, and the bit line BL is set to the voltage VBLP. The high breakdown voltage n-channel MOS transistor Hn33 is for preventing a high voltage applied to the bit line BL during erasing from being applied to the data circuit, and the signal ERSB is "H" except during erasing.
[0060]
Next, the operation of the thus configured EEPROM will be described with reference to FIGS. FIG. 13 shows the timing at the time of reading, FIG. 14 shows the timing at the time of writing, and FIG. 15 shows the timing at the time of writing verification.
[0061]
A read operation will be described with reference to FIG. First, the voltage VBLP becomes the power supply voltage Vcc (for example, 5 V), and the bit line becomes “H” level. At the same time, the voltage VSR becomes Vcc, the signals SEN1 and SEN2 become "H", the nodes N1 and N3 are reset to "H", and the node N2 is reset to "L". The signal PRE becomes “L”, and the bit line enters a floating state. Subsequently, the selected control gate CG2 of the block selected by the word line selection / drive circuit 11 is set to 0V, and the non-selection control gates CG1, CG3, CG4 and the selection gates SG1, SG2 are set to Vcc.
[0062]
If the threshold value of the selected memory cell is 0 V or less, the bit line voltage becomes “L”. If the threshold value of the selected memory cell is 0 V or higher, the bit line voltage remains “H”. Thereafter, the signal SEN1 becomes “H”. If the bit line is "L", the n-channel MOS transistor Qn1 is "OFF" and the node N1 remains "H". If the bit line is “H”, the n-channel MOS transistor Qn1 is “ON” and the node N1 is set to “L” by the voltage VSR of 0V.
[0063]
Next, the selected control gate is set to 2V. If the threshold value of the selected memory cell is 2V or less, the bit line voltage becomes “L”. If the threshold value of the selected memory cell is 2 V or more, the bit line voltage remains “H”. Thereafter, the signal SEN2 becomes “H”. If the bit line is “L”, the n-channel MOS transistor Qn3 is “OFF” and the node N3 remains “H”. If the bit line is “H”, the n-channel MOS transistor Qn3 is “ON”, and the node N3 is set to “L” by the voltage VSR of 0V.
[0064]
Finally, when the column activation signal CENB input to the column address decoder becomes “H”, the data held in the data circuit selected by the address signal is output to the data input / output lines IOA and IOB, and the data input The data is output outside the EEPROM via the output buffer 9.
[0065]
The relationship between the data stored in the memory cell, the threshold value, and the read nodes N1, N2, and N3 is as follows (Table 1).
[0066]
[Table 1]
Figure 0003721159
[0067]
Nine memory states can be formed by two adjacent memory cells. Of these, 3 bits of data are stored using 8 states. The signals output to the data input / output lines IOA and IOB are converted into 3-bit data by the data input / output buffer 9 based on the ternary information for the adjacent even and odd two columns and output. For example, the following correspondence is made (Table 2).
[0068]
[Table 2]
Figure 0003721159
[0069]
FIG. 14 shows a write operation. Prior to the write operation, the input 3-bit data is converted into two ternary data by the data input / output buffer 9 as shown in (Table 2), and input to the adjacent even and odd column data circuits. The The relationship between the ternary data, the data input / output lines IOA and IOB, and the nodes N1, N2 and N3 is as follows (Table 3).
[0070]
[Table 3]
Figure 0003721159
[0071]
The converted ternary data is transferred to the data circuit at the column address designated by the address signal when the column activation signal CENB is “H”.
[0072]
In the write operation, first, the signal PRE becomes “L” and the bit line is floated.
[0073]
Next, the signal BLC2 is set to “H”, the voltage VLH is set to 2.5V, and the VLL is set to 0V. As a result, Vcc from the data circuit holding data “0”, VLH from the data circuit holding data “1”, and VLL from the data circuit holding data “2” are bit lines. Is output. When the voltage drop corresponding to the threshold value of the n-channel MOS transistors Qn8 and Qn9 and the high breakdown voltage n-channel MOS transistor Hn33 becomes a problem, the signals BLC1, BLC2 and ERSB may be boosted.
[0074]
The selection gate SG1 and the control gates CG1 to CG4 of the block selected by the word line selection / drive circuit 11 become Vcc. The selection gate SG2 is 0V. Next, the selected control gate CG2 becomes the high voltage Vpp (for example, 20V), and the non-selection control gates CG1, CG3, CG4 and the selection gate SG1 become VM (for example, 10V).
[0075]
In the memory cell corresponding to the data circuit holding data “2”, electrons are injected into the floating gate due to the potential difference between the channel potential of 0 V and the Vpp of the control gate, and the threshold value rises. In the memory cell corresponding to the data circuit holding data “1”, electrons are injected into the floating gate due to the potential difference between the channel potential of 2.5 V and the Vpp of the control gate, and the threshold value rises. The reason why the channel potential is set to 2.5 V is that the injection amount of electrons may be smaller than that of “2” data writing. In the memory cell corresponding to the data circuit holding data “0”, the potential difference between the channel potential and Vpp of the control gate is small, so that electrons are not effectively injected into the floating gate. Therefore, the threshold value of the memory cell does not change.
[0076]
After the write operation, the threshold value of the memory cell is detected (write verify). If the desired threshold value is reached, the data in the data circuit is changed to “0”. If the desired threshold value has not been reached, the data in the data circuit is held and the write operation is performed again. The write operation and write verify are repeated until all selected memory cells reach a desired threshold value.
[0077]
The write verify operation will be described with reference to FIG. First, the voltage VBLP becomes the power supply voltage Vcc (for example, 5 V), and the bit line becomes “H” level. The signal PRE becomes “L”, and the bit line enters a floating state. Subsequently, when the voltage VLH is Vcc, the voltage VLL is 0 V, and the signal BLC2 is “H”, only the bit line BL corresponding to the data circuit in which “2” data is held in the data circuit is set to 0 V.
[0078]
Next, the selected control gate CG2 of the block selected by the word line selection / drive circuit 11 is set to 0.5 V, and the non-selection control gates CG1, CG3, and CG4 and the selection gates SG1 and SG2 are set to Vcc. If the threshold value of the selected memory cell is 0.5 V or less, the bit line voltage becomes “L”. If the threshold value of the selected memory cell is 0.5 V or higher, the bit line voltage remains “H”. Thereafter, the signal SEN1 becomes “H”. If the bit line is "L", the n-channel MOS transistor Qn1 is "OFF" and the node N1 does not change. If the bit line is “H”, the n-channel MOS transistor Qn1 is “ON” and the node N1 is set to “L” by the voltage VSR of 0V. That is, if the data in the data circuit corresponding to the memory cell successfully written “1” is “1” in the “1” data verify operation so far, it is changed to “0”. Other data is not changed.
[0079]
Subsequently, the voltage VBLP becomes the power supply voltage Vcc (for example, 5 V), and the bit line becomes the “H” level. Next, the selected control gate CG2 of the block selected by the word line selection / drive circuit 11 is set to 3V, and the non-selection control gates CG1, CG3, CG4 and the selection gates SG1, SG2 are set to Vcc. If the threshold value of the selected memory cell is 3 V or less, the bit line voltage becomes “L”. If the threshold value of the selected memory cell is 3V or more, the bit line voltage remains “H”. Thereafter, the signal SEN1 becomes “H”. If the bit line is "L", the n-channel MOS transistor Qn1 is "OFF" and the node N1 does not change. If the bit line is “H”, the n-channel MOS transistor Qn1 is “ON” and the node N1 is set to “L” by the voltage VSR of 0V. That is, if the data in the data circuit corresponding to the memory cell successfully written to “2” is “2” in the “2” data verify operation so far, it is changed to “0”. Other data is not changed.
[0080]
When all the memory cells reach the desired threshold value, the node N1 of all the data circuits becomes “L”. Therefore, when the level of the node N1 of all the data circuits becomes “L”, the data is transferred to the memory cell. Writing is terminated. The data conversion rule of the data circuit at the time of write verification is as follows (Table 4).
[0081]
[Table 4]
Figure 0003721159
[0082]
As described with reference to FIGS. 14 and 15, by performing writing while verifying, the threshold value of the memory cell corresponding to “1” data is 0.5 V or more of the verify reference voltage, 2 V or less, and “2” data. The threshold value of the corresponding memory cell is controlled to 3 V or more of the verify reference voltage and Vcc or less. As described with reference to FIG. 13, since the reference voltages at the time of reading are 0 V and 2 V, the threshold margin of “1” data is 0.5 V, and the threshold margin of “2” data is 1.0 V. Is done. The threshold value corresponding to “0” data is 0 V or less, which is the same as in the erased state. Erase is performed by setting the cell well to the high voltage Vpp (for example, 20 V) and the control gate CG to 0 V. Electrons are emitted from the floating gate and the threshold value becomes 0V or less.
[0083]
FIG. 20 shows a specific configuration of the cell well control circuit 12 in FIG. High breakdown voltage n-channel MOS transistors Hn17 to Hn28 constitute a booster circuit. When the pump activation signal PMP is “H” and the oscillating signal Φ is input, the output Vqq becomes a high voltage equal to or higher than Vcc. The voltage Vqq is limited by the voltage limiter 16. When the booster circuit reset signal RSTB becomes “L”, Vqq is reset to Vcc. When the device standby signal STNBY becomes “H”, the power supply to the booster circuit is cut off. This is because if the threshold voltage of the high-breakdown-voltage n-channel MOS transistor Hn is lowered in order to increase the voltage transfer efficiency, standby power consumption is large due to leakage current during standby. The boosted Vqq is applied to the cell well via the high breakdown voltage n-channel MOS transistors Hn10 and Hn11 when the signal CWPMPB becomes "L".
[0084]
The operation of the cell well control circuit 12 will be described with reference to FIG. During standby, the signal STNBY is “H”. The signals RSTB and CWPMPB are also “H”, and PMP and Φ are “L”. Therefore, the cell well is 0V.
[0085]
The signals STNBY, RSTB, and PMP are “L” and CWPMPB is “H” except when not erasing and non-standby. The signal Φ vibrates. The voltage Vqq is Vcc and the cell well is 0V.
[0086]
At the time of erasing, the signals RSTB and PMP become “H” and the voltage Vqq is boosted to Vpp. Subsequently, when the signal CWPMPB becomes “L”, the cell well becomes Vpp. CWPMPB becomes “H” and the cell well is reset to 0V, and signals RSTB and PMP become “L” and Vqq is reset to Vcc.
[0087]
(Second Embodiment)
FIG. 22 is a specific block diagram showing another embodiment of the data circuit 8 seen in FIGS. A ternary storage is used as an example. As shown in FIG. 22 (a), write / read data is latched in two flip-flops FF1 and FF2 each composed of clock synchronous inverters CI1 and CI2 and CI3 and CI4. These also operate as sense amplifiers. A specific configuration of the clock synchronous inverter CI is shown in FIG. The circuit threshold value of the clock synchronous inverter CI is, for example, half of the power supply voltage Vcc (for example, 5V).
[0088]
The flip-flop FF1 latches “whether“ 0 ”is written,“ 1 ”or“ 2 ”is written” ”as write data information, and whether the memory cell holds“ 0 ”information, Whether “1” or “2” information is held ”is sensed and latched as read data information. The flip-flop FF2 latches “whether“ 2 ”is written,“ 1 ”or“ 0 ”is written” ”as write data information, and whether the memory cell holds“ 2 ”information, Whether “1” or “0” information is retained ”is sensed as read data information and latched.
[0089]
Data input / output lines IOA and IOB and flip-flop FF1 are connected via n-channel MOS transistors Qn101 and Qn102. Data input / output lines IOC, IOD and flip-flop FF2 are connected via n-channel MOS transistors Qn103, Qn104. Data input / output lines IOA, IOB, IOC, IOD are also connected to data input / output buffer 9 in FIG. The gates of n-channel MOS transistors Qn101, Qn102, Qn103, Qn104 are connected to the output of a column address decoder composed of NAND logic circuit G101 and inverter I101. N-channel MOS transistors Qn105 and Qn109 control the connection between flip-flops FF1 and FF2 and MOS capacitor Qd101. The circuit constituted by the n-channel MOS transistors Qn106, Qn107, Qn108 and the p-channel MOS transistors Qp102, Qp103 is activated by the activation signal VRFYB or PRO in accordance with the data of the flip-flops FF1, FF2, and the gate voltage of the MOS capacitor Qd101. To change. MOS capacitor Qd101 is formed of a depletion type n-channel MOS transistor, and is made sufficiently smaller than the bit line capacitance. The p-channel MOS transistor Qp105 charges the MOS capacitor Qd101 with the signal PREC. A p-channel MOS transistor for detecting the data of the flip-flop FF1 in order to output to the detection signal PEND whether or not the write data of all the data circuits 8-0, 8-1,. Qp101 is provided.
[0090]
N-channel MOS transistor Qn110 and p-channel MOS transistor Qp104 control connection between data circuit 8 and bit line BL by signals BLCN and BLCP. In the n-channel MOS transistor Qn111, the signal PRE becomes “H” to set the bit line BL to the voltage VBLP. The high breakdown voltage n-channel MOS transistor Hn101 is for preventing the high voltage applied to the bit line during erasing from being applied to the data circuit, and the signal ERSB is "H" except during erasing.
[0091]
Next, the operation of the thus configured EEPROM will be described with reference to FIGS. FIG. 23 shows the timing at the time of reading, FIG. 24 shows the timing at the time of writing, and FIG. 25 shows the timing at the time of writing verification.
[0092]
A read operation will be described with reference to FIG. First, the voltage VBLP becomes the power supply voltage Vcc (for example, 5 V), and the bit line becomes “H” level. At the same time, the signal BLCN becomes “L” and BLCP becomes “H”, and the bit line and the MOS capacitor Qd101 are disconnected. The signal PRE becomes “L”, and the bit line enters a floating state. Subsequently, the selected control gate CG2 of the block selected by the word line selection / drive circuit 11 is set to 0V, and the non-selection control gates CG1, CG3, CG4 and the selection gates SG1, SG2 are set to Vcc. The signal PREC becomes “L” and the MOS capacitor Qd101 is charged to Vcc.
[0093]
If the threshold value of the selected memory cell is 0 V or less, the bit line voltage becomes “L”. If the threshold value of the selected memory cell is 0 V or higher, the bit line voltage remains “H”. Thereafter, the signal BLCN is set to 1.5 V, for example, equal to or lower than Vcc. When the threshold value of n channel MOS transistor Qn110 is 1V, if the bit line is 0.5V or less, n channel MOS transistor Qn110 is "ON" and node N101 is 0.5V or less. If the bit line is 0.5V or higher, the n-channel MOS transistor Qn110 is "OFF" and the node N101 is kept at Vcc.
[0094]
Again, the signal BLCN becomes “L”, and the bit line BL and the MOS capacitor Qd101 are disconnected. After the signals LAT1 and SEN1 become “L” and the flip-flop FF1 is deactivated, the signal SAC1 becomes “H”. Again, the signal SEN1 becomes “H” and subsequently the signal LAT1 becomes “H”, whereby the voltage of the node N101 is sensed and latched. Thus, whether or not the data in the memory cell is “0” is sensed by the flip-flop FF1, and the information is latched.
[0095]
Next, the selected control gate is set to 2V. If the threshold value of the selected memory cell is 2V or less, the bit line voltage becomes “L”. If the threshold value of the selected memory cell is 2 V or more, the bit line voltage remains “H”. Thereafter, the signal BLCN is set to 1.5 V, for example, equal to or lower than Vcc. When the threshold value of n channel MOS transistor Qn110 is 1V, if the bit line is 0.5V or less, n channel MOS transistor Qn110 is "ON" and node N101 is 0.5V or less. If the bit line is 0.5V or higher, the n-channel MOS transistor Qn110 is "OFF" and the node N101 is kept at Vcc.
[0096]
Again, the signal BLCN becomes “L”, and the bit line BL and the MOS capacitor Qd101 are disconnected. After the signals LAT2 and SEN2 become “L” and the flip-flop FF2 is deactivated, the signal SAC2 becomes “H”. Again, the signal SEN2 becomes “H” and then the signal LAT2 becomes “H”, whereby the voltage of the node N101 is sensed and latched. Thus, whether or not the data in the memory cell is “2” is sensed by the flip-flop FF2, and the information is latched.
[0097]
During reading, the signal ERSB is “H”, VRFYB is “H”, and PRO is “L”. The voltages VBLM and Vs are 0V.
[0098]
When the column activation signal CENB input to the column address decoder becomes “H”, the data held in the data circuit selected by the address signal is output to the data input / output lines IOA, IOB, IOC, IOD, and the data The data is output outside the EEPROM via the input / output buffer 9.
[0099]
The relationship between the data stored in the memory cell, the threshold value, and the level output after reading to the data input / output lines IOA, IOB, IOC, and IOD is as follows (Table 5).
[0100]
[Table 5]
Figure 0003721159
[0101]
Nine memory states can be formed by two adjacent memory cells. Of these, 3 bits of data are stored using 8 states. The signals output to the data input / output lines IOA, IOB, IOC, and IOD are converted into 3-bit data by the data input / output buffer 9 based on the ternary information for adjacent even and odd two columns and output. The For example, the correspondence is made as shown in Table 2 above.
[0102]
FIG. 24 shows a write operation. Prior to the write operation, the input 3-bit data is converted into two ternary data by the data input / output buffer 9 as shown in (Table 2), and the data is input to the adjacent even and odd column data circuits 8. Entered. The relationship between the ternary data and the data input / output lines IOA, IOB, IOC, and IOD is as follows (Table 6).
[0103]
[Table 6]
Figure 0003721159
[0104]
The converted ternary data is transferred to the data circuit at the column address designated by the address signal when the column activation signal CENB is “H”.
[0105]
In the write operation, first, the signal PRE becomes “L” and the bit line is floated.
[0106]
Next, the signal VRFYB is set to “L”, the signal PRO is set to “H”, and the voltage VBLM is set to 2.5V. As a result, Vcc is output from the data circuit holding data “0” and 2.5 V is output from the data circuit holding data “1” to the bit line. When the signal SAC2 is set to 1.5V, 0V is output to the bit line from the data circuit holding the data “2”. If the threshold value of the n-channel MOS transistor Q109 is 1V, the n-channel MOS transistor Qn109 is “OFF” when “0” or “1” is written, and “ON” when “2” is written. When the voltage drop corresponding to the threshold voltage of the high breakdown voltage n-channel MOS transistor Hn101 becomes a problem, the signal ERSB may be boosted.
[0107]
The selection gate SG1 and the control gates CG1 to CG4 of the block selected by the word line selection / drive circuit 11 become Vcc. The selection gate SG2 is 0V. Next, the selected control gate CG2 becomes a high voltage Vpp (for example, 20V), and the non-selected control gates CG1, CG3, and CG4 become VM (for example, 10V). In the memory cell corresponding to the data circuit holding data “2”, electrons are injected into the floating gate due to the potential difference between the channel potential of 0 V and the Vpp of the control gate, and the threshold value rises. In the memory cell corresponding to the data circuit holding data “1”, electrons are injected into the floating gate due to the potential difference between the channel potential of 2.5 V and the Vpp of the control gate, and the threshold value rises. The reason why the channel potential is set to 2.5 V is that the injection amount of electrons may be smaller than that of “2” data writing.
[0108]
In the memory cell corresponding to the data circuit holding data “0”, the potential difference between the channel potential and Vpp of the control gate is small, so that electrons are not effectively injected into the floating gate. Therefore, the threshold value of the memory cell does not change. During writing, the signals SEN1, LAT1, SEN2, and LAT2 are “H”, the signal SAC1 is “L”, the signal PREC is “H”, the signals BLCN and BLCP are “H” and “L”, and the signal ERSB is “H”. It is.
[0109]
After the write operation, the threshold value of the memory cell is detected (write verify). If the desired threshold value is reached, the data in the data circuit is changed to “0”. If the desired threshold value has not been reached, the data in the data circuit is held and the write operation is performed again. The write operation and write verify are repeated until all selected memory cells reach the desired threshold value.
[0110]
The write verify operation will be described with reference to FIG. First, the voltage VBLP becomes the power supply voltage Vcc (for example, 5 V), and the bit line becomes “H” level. At the same time, the signal BLCN becomes “L” and BLCP becomes “H”, and the bit line and the MOS capacitor Qd101 are disconnected. The signal PRE becomes “L”, and the bit line enters a floating state. Subsequently, the selected control gate CG2 of the block selected by the word line selection / drive circuit 11 is set to 0.5 V, and the non-selection control gates CG1, CG3, CG4 and the selection gates SG1, SG2 are set to Vcc. The signal PREC becomes “L” and the MOS capacitor Qd101 is charged to Vcc.
[0111]
If the threshold value of the selected memory cell is 0.5 V or less, the bit line voltage becomes “L”. If the threshold value of the selected memory cell is 0.5 V or higher, the bit line voltage remains “H”. Thereafter, the signal BLCN is set to 1.5 V, for example, equal to or lower than Vcc. When the threshold value of n channel MOS transistor Qn110 is 1V, if the bit line is 0.5V or less, n channel MOS transistor Qn110 is "ON" and node N101 is 0.5V or less. If the bit line is 0.5V or higher, the n-channel MOS transistor Qn110 is "OFF" and the node N101 is kept at Vcc.
[0112]
Again, the signal BLCN becomes “L”, and the bit line BL and the MOS capacitor Qd101 are disconnected. When the signal VRFYB becomes “L”, the p-channel MOS transistor Qp103 is “ON” and the node N101 becomes Vcc only in the data circuit holding “0” write data. When the signal SAC2 becomes 1.5V, the node N101 is set to 0V only in the data circuit holding the “2” write data. In the data circuit in which “1” write data is held, the voltage of the node N101 of 0.5 V or higher does not change. The voltage at the node N1 of 0.5V or less is charged up to 0.5V. After the signals LAT1 and SEN1 become “L” and the flip-flop FF1 is deactivated, the signal SAC1 becomes “H”. Again, the signal SEN1 becomes “H” and subsequently the signal LAT1 becomes “H”, whereby the voltage of the node N101 is sensed and latched.
[0113]
As a result, only the data circuit holding the “1” write data detects whether or not the data in the corresponding memory cell is sufficiently in the “1” write state. If the data in the memory cell is “1”, the write data is changed to “0” by sensing and latching the voltage of the node N101 by the flip-flop FF1. If the data in the memory cell is not “1”, the write data is held at “1” by sensing and latching the voltage of the node N101 by the flip-flop FF1. The write data of the data circuit holding “0” or “2” write data is not changed.
[0114]
Next, the selected control gate is set to 3V. If the threshold value of the selected memory cell is 3 V or less, the bit line voltage becomes “L”. If the threshold value of the selected memory cell is 3V or more, the bit line voltage remains “H”. Thereafter, the signal BLCN is set to 1.5 V, for example, equal to or lower than Vcc. When the threshold value of n channel MOS transistor Qn110 is 1V, if the bit line is 0.5V or less, n channel MOS transistor Qn110 is "ON" and node N101 is 0.5V or less. If the bit line is 0.5V or higher, the n-channel MOS transistor Qn110 is "OFF" and the node N101 is kept at Vcc.
[0115]
Again, the signal BLCN becomes “L”, and the bit line BL and the MOS capacitor Qd101 are disconnected. When the signal VRFYB becomes “L”, the p-channel MOS transistor Qp103 is “ON” and the node N101 becomes Vcc only in the data circuit holding “0” write data. After the signals LAT1 and SEN1 become “L” and the flip-flop FF1 is deactivated, the signal SAC1 becomes “H”. Again, the signal SEN1 becomes “H” and subsequently the signal LAT1 becomes “H”, whereby the voltage of the node N101 is sensed and latched.
[0116]
Subsequently, the signal PRO becomes “H” and the voltage VBLM becomes Vcc. The node N101 is changed to “H” only by the data circuit holding “1” write data. After the signals LAT2 and SEN2 become “L” and the flip-flop FF2 is deactivated, the signal SAC2 becomes “H”. Again, the signal SEN2 becomes “H” and then the signal LAT2 becomes “H”, whereby the voltage of the node N101 is sensed and latched.
[0117]
Thus, only the data circuit holding “2” write data detects whether or not the data in the corresponding memory cell is sufficiently in the “2” write state. If the data in the memory cell is “2”, the write data is changed to “0” by sensing and latching the voltage of the node N101 by the flip-flops FF1 and FF2. If the data in the memory cell is not “2”, the write data is held at “2” by sensing and latching the voltage of the node N101 by the flip-flops FF1 and FF2. The write data of the data circuit holding “0” or “1” write data is not changed.
[0118]
During the write verification, the signal ERSB is set to “H” and the voltage Vs is set to 0V.
[0119]
Whether or not all selected memory cells have reached a desired threshold value can be determined by detecting the signal PEND. If all the selected memory cells reach the desired threshold value, all the write data becomes “0”, and the data detection p of each of the data circuits 8-0, 8-1,. All the channel MOS transistors Qp101 are “OFF”. When it is detected whether or not the signal line PEND is disconnected from the power supply voltage Vcc, it is determined whether or not all selected memory cells have reached a desired threshold value. The data conversion rule of the data circuit at the time of write verification is as described above (Table 4).
[0120]
As described with reference to FIGS. 24 and 25, by performing writing while verifying, the threshold value of the memory cell corresponding to “1” data is 0.5 V or more of the verify reference voltage, 2 V or less, and “2” data. The threshold value of the corresponding memory cell is controlled to 3 V or more of the verify reference voltage and Vcc or less. As described with reference to FIG. 23, since the reference voltages at the time of reading are 0V and 2V, the threshold margin of “1” data is 0.5V, and the threshold margin of “2” data is 1.0V. Is done. The threshold value corresponding to “0” data is 0V or less. This is the same as the erased state.
[0121]
(Modification)
The present invention is not limited to the above-described embodiments. Although the embodiment has been described by taking an EEPROM as an example, the present invention can be similarly implemented in an EPROM. Further, although the NAND type memory cell has been described, the present invention can be similarly applied to various kinds of memory cells.
[0122]
In the description using the NAND type memory cell, the threshold margin is secured by controlling the reference potential at the time of reading and the reference potential at the time of writing verification. The cell current margin can be ensured by controlling the read reference current and the reference current during verification. In the embodiment, ternary or quaternary storage has been described as an example, but any number of values can be similarly implemented. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0123]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in a memory cell capable of multi-value storage, an n-value storage data circuit for temporary storage is composed of n logic circuits having n-1 input terminals. Thus, an increase in the area of the control circuit other than the memory cell can be suppressed. In addition to this, by setting the charge amount margin as the charge amount increases, it is possible to realize a highly reliable EEPROM while suppressing an increase in write time and write voltage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a memory cell in a first embodiment.
FIG. 2 is a view showing data retention characteristics of a memory cell in the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a threshold distribution of a conventional memory cell.
FIG. 4 is a view showing threshold distributions of memory cells in the first embodiment.
FIG. 5 is a view showing a cell current distribution of a memory cell in the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing data retention characteristics of the memory cell in the first embodiment.
FIG. 7 is a view showing a threshold distribution of memory cells in the first embodiment.
FIG. 8 is a view showing a cell current distribution of the memory cell in the first embodiment.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an EEPROM according to the first embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the structure of the EEPROM according to the first embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing a circuit configuration of a memory cell array in the first embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing a specific configuration of a data circuit in the first embodiment.
FIG. 13 is a timing chart showing a data read operation in the first embodiment.
FIG. 14 is a timing chart showing a data write operation in the first embodiment.
FIG. 15 is a timing chart showing a write verify operation in the first embodiment.
FIG. 16 is a view showing a modification of the multi-value storage data latch circuit in the first embodiment.
FIG. 17 shows a conventional data latch circuit.
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a conventional data latch circuit.
FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a multi-value storage data latch circuit according to the first embodiment.
FIG. 20 is a diagram showing a specific configuration of the cell well control circuit according to the first embodiment.
FIG. 21 is a timing chart showing the operation of the cell well control circuit in the first embodiment.
FIG. 22 is a diagram showing a specific configuration of a data circuit in the second embodiment.
FIG. 23 is a timing chart showing a data read operation according to the second embodiment.
FIG. 24 is a timing chart showing a data write operation in the second embodiment.
FIG. 25 is a timing chart showing a write verify operation in the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... p-type semiconductor substrate
2 ... n-type diffusion layer
3. Insulating film
4 Floating gate (charge storage layer)
5 ... Gate insulation film
6 ... Control gate
7 ... Memory cell array
8 ... Data circuit
9 ... Data I / O buffer
10 ... Address buffer
11. Word line selection / drive circuit
12 ... Cell well control circuit
13 ... p-type semiconductor substrate
14 ... n-type well
15 ... p-type well
16 ... Voltage limiter
M ... Memory cell
SG ... Selection gate
CG ... Control gate
BL ... Bit line
Qn: n-channel MOS transistor
Qp ... p-channel MOS transistor
Hn: High breakdown voltage n-channel MOS transistor
Qd: Depletion type n-channel MOS transistor
CI: Clock synchronous inverter
FF ... Flip flop

Claims (12)

多値(n(≧3)値)データ記憶可能な電荷蓄積部を有するメモリセルと、書き込みデータを一時的に記憶するデータ回路を備え、前記データ回路はn−1個の入力端子を有するn個の論理回路から構成されることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。A memory cell having a charge storage portion capable of storing multi-value (n (≧ 3) value) data and a data circuit for temporarily storing write data, the data circuit having n−1 input terminals A nonvolatile semiconductor memory device comprising a plurality of logic circuits. 前記n−1個の入力端子を有するn個の論理回路は、それぞれの出力端子が他のn−1個の各前記論理回路のn−1個の入力端の中の1つの入力端子に互いに接続されてデータ回路を構成することを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。The n logic circuits having the n-1 input terminals are connected to one input terminal among the n-1 input terminals of each of the other n-1 logic circuits. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the nonvolatile semiconductor memory device is connected to form a data circuit. 多値(n(≧3)値)データ記憶可能な電荷蓄積部を有するメモリセルと、前記メモリセルに記憶されたデータを読み出すセンス回路と、前記センス回路で読み出されたデータを一時的に記憶するデータ回路を備え、
前記センス回路は読み出しデータの値に応じてオン・オフするn−1個のスイッチ回路から構成され、前記データ回路はn−1個の入力端子を有するn個の論理回路から構成されることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A memory cell having a charge storage section capable of storing multi-value (n (≧ 3) value) data, a sense circuit for reading data stored in the memory cell, and data temporarily read by the sense circuit A data circuit for storing,
The sense circuit is composed of n-1 switch circuits that are turned on / off according to the value of read data, and the data circuit is composed of n logic circuits having n-1 input terminals. A non-volatile semiconductor memory device.
前記n−1個のスイッチ回路は、それぞれ異なるセンス信号が入力される第1のMOSトランジスタと前記読み出しデータが入力される第2のMOSトランジスタとを直列接続してセンス回路を構成し、前記n−1個の入力端子を有するn個の論理回路は、それぞれの出力端子が他のn−1個の各前記論理回路のn−1個の入力端の中の1つの入力端子に互いに接続されてデータ回路を構成することを特徴とする請求項3記載の不揮発性半導体記憶装置。The n-1 switch circuits each constitute a sense circuit by connecting in series a first MOS transistor to which a different sense signal is input and a second MOS transistor to which the read data is input. -N logic circuits having -1 input terminals, each output terminal is connected to one input terminal among the n-1 input terminals of each of the other n-1 logic circuits. 4. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein a data circuit is configured. 多値(n(≧3)値)データ記憶可能な電荷蓄積部を有する複数のメモリセルから構成されるメモリセルアレイと、複数のビット線と、複数のワード線と、複数のプログラム制御回路とを備え、
前記複数のプログラム制御回路は、それぞれ対応する前記メモリセルに印加される書き込み電圧を決める書き込み制御データを保持し、前記保持された書き込み制御データに従ってそれぞれ対応する前記メモリセルに前記書き込み電圧を同時に印加し、前記メモリセルの書き込み状態を検出し、書き込み不十分な前記メモリセルのみ予め決められた書き込み状態にするように前記書き込み電圧が印加されるように、前記メモリセルの書き込み状態と前記書き込み制御データから予め決められた論理関係に従って、保持されている前記書き込み制御データを選択的に変更し、
かつ前記各プログラム制御回路は前記書き込み制御データを保持するためのデータ回路を備え、該データ回路はn−1個の入力端子を有するn個の論理回路から構成されることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A memory cell array composed of a plurality of memory cells having charge storage portions capable of storing multi-value (n (≧ 3) value) data, a plurality of bit lines, a plurality of word lines, and a plurality of program control circuits. Prepared,
The plurality of program control circuits hold write control data for determining a write voltage applied to each corresponding memory cell, and simultaneously apply the write voltage to each corresponding memory cell according to the held write control data And the write state of the memory cell and the write control so that the write voltage is applied so that only the memory cell that is insufficiently written is detected in a predetermined write state. According to a predetermined logical relationship from the data, selectively changing the held write control data,
Each program control circuit includes a data circuit for holding the write control data, and the data circuit is composed of n logic circuits having n-1 input terminals. Semiconductor memory device.
前記n−1個の入力端子を有するn個の論理回路は、それぞれの出力端子が他のn−1個の各前記論理回路のn−1個の入力端の中の1つの入力端子に互いに接続されて前記データ回路を構成することを特徴とする請求項5記載の不揮発性半導体記憶装置。The n logic circuits having the n-1 input terminals are connected to one input terminal among the n-1 input terminals of each of the other n-1 logic circuits. 6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein the data circuits are connected to each other. 前記プログラム制御回路は、前記ビット線の信号に従って前記データ回路に保持されている前記書き込み制御データを変更するためのセンス回路を備えることを特徴とする請求項6記載の不揮発性半導体記憶装置。7. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 6, wherein the program control circuit includes a sense circuit for changing the write control data held in the data circuit in accordance with a signal of the bit line. 前記プログラム制御回路は、前記ビット線の信号に従って前記データ回路に保持されているデータを変更するため、前記ビット線の信号に従ってオン・オフするn−1個のスイッチ回路を備え、各々のスイッチ回路はそれぞれ異なるセンス信号が入力される第1のスイッチ素子と前記ビット線の信号が入力される第2のスイッチ素子を直列接続してなることを特徴とする請求項6記載の不揮発性半導体記憶装置。The program control circuit includes n-1 switch circuits which are turned on / off according to the bit line signal in order to change data held in the data circuit according to the bit line signal. 7. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 6, wherein a first switch element to which a different sense signal is input and a second switch element to which the bit line signal is input are connected in series. . 多値(n(≧3)値)データ記憶可能な電荷蓄積部を有する複数のメモリセルから構成されるメモリセルアレイと、複数のビット線と、複数のワード線と、複数のプログラム制御回路と、複数のデータ回路とを備え、
前記複数のプログラム制御回路は、前記メモリセルを選択し、前記選択したメモリセルに書き込み電圧を印加し、
前記複数のデータ回路は、前記プログラム制御回路によって選択されたそれぞれ対応する前記メモリセルに印加される書き込み制御電圧を制御する第1,2,…,nの論理レベルの書き込み制御データを保持し、前記書き込み制御電圧をそれぞれ対応する前記メモリセルに印加し、前記第1以外の論理レベルの書き込み制御データを保持している前記データ回路に対応する前記メモリセルの書き込み状態のみ選択的に検出し、予め決められた書き込み状態に達したメモリセルに対応する前記データ回路の前記書き込み制御データの論理レベルを前記第1の論理レベルに変更し、予め決められた書き込み状態に達していないメモリセルに対応する前記データ回路の前記書き込み制御データの論理レベルを保持し、前記第1の論理レベルの書き込み制御データを保持している前記データ回路の書き込み制御データの論理レベルを前記第1の論理レベルに保持し、
かつ前記各データ回路はn−1個の入力端子を有するn個の論理回路から構成されるデータ保持回路を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A memory cell array comprising a plurality of memory cells having charge storage portions capable of storing multi-value (n (≧ 3) value) data, a plurality of bit lines, a plurality of word lines, a plurality of program control circuits, A plurality of data circuits,
The plurality of program control circuits select the memory cell, apply a write voltage to the selected memory cell,
The plurality of data circuits hold first, second,. Applying the write control voltage to the corresponding memory cell, and selectively detecting only the write state of the memory cell corresponding to the data circuit holding the write control data of a logic level other than the first, The logic level of the write control data of the data circuit corresponding to a memory cell that has reached a predetermined write state is changed to the first logic level, and it corresponds to a memory cell that has not reached the predetermined write state Holding the logic level of the write control data of the data circuit, and writing the first logic level It holds the logic level of the write control data of said data circuit holds the control data to the first logic level,
Each of the data circuits includes a data holding circuit composed of n logic circuits having n-1 input terminals.
前記n−1個の入力端子を有するn個の論理回路は、それぞれの出力端子が他のn−1個の各前記論理回路のn−1個の入力端の中の1つの入力端子に互いに接続されて前記データ保持回路を構成することを特徴とする請求項9記載の不揮発性半導体記憶装置。The n logic circuits having the n-1 input terminals are connected to one input terminal among the n-1 input terminals of each of the other n-1 logic circuits. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 9, wherein the nonvolatile semiconductor memory device is connected to constitute the data holding circuit. 前記データ回路は、さらに前記ビット線の信号に従って前記データ保持回路に保持されている前記書き込み制御データの論理レベルを変更するためのセンス回路を備えることを特徴とする請求項10記載の不揮発性半導体記憶装置。11. The nonvolatile semiconductor device according to claim 10, wherein the data circuit further comprises a sense circuit for changing a logic level of the write control data held in the data holding circuit in accordance with a signal of the bit line. Storage device. 前記データ回路は、前記ビット線の信号に従って前記データ保持回路に保持されているデータを変更するため、前記ビット線の信号に従ってオン・オフするn−1個のスイッチ回路を備え、各々のスイッチ回路はそれぞれ異なるセンス信号が入力される第1のスイッチ素子と前記ビット線の信号が入力される第2のスイッチ素子を直列接続してなることを特徴とする請求項10記載の不揮発性半導体記憶装置。The data circuit includes n−1 switch circuits which are turned on / off according to the bit line signal in order to change data held in the data holding circuit according to the bit line signal. 11. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 10, wherein a first switch element to which a different sense signal is input and a second switch element to which the bit line signal is input are connected in series. .
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