JP3810985B2 - 不揮発性半導体メモリ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、不揮発性半導体メモリの書き込み動作に関するもので、特に、NAND型フラッシュメモリに代表されるような、メモリセルとセレクトゲートトランジスタとから構成されるセルユニットを有する不揮発性半導体メモリに適用されるものである。
【0002】
【従来の技術】
図15は、従来のNAND型フラッシュメモリの主要部を示している。
メモリセルアレイ11は、アレイ状に配置された複数のセルユニットを有する。各セルユニットは、周知のように、直列接続された複数のメモリセルからなるNAND列と、その両端に1つずつ接続される2つのセレクトゲートトランジスタとから構成される。
【0003】
メモリセルアレイ11上には、ロウ方向に延びるワード線WL及びカラム方向に延びるビット線BLが配置される。ワード線WLは、ロウデコーダ12に接続され、ビット線BLには、書き込みデータや読み出しデータを一時記憶するためのラッチ機能を有するセンスアンプ15が接続される。センスアンプは、カラムゲート(カラム選択スイッチ)13を経由して、I/Oバッファ14に接続される。
【0004】
カラムゲート13は、カラムデコーダ16の出力信号により制御される。昇圧回路19は、書き込み、消去、読み出しの各モードに必要な電圧を生成する。例えば、昇圧回路19は、書き込み時における書き込み電圧Vpgmを生成し、この書き込み電圧Vpgmをロウデコーダ12に与える。
【0005】
ロウデコーダ12には、ロウアドレス信号が入力され、カラムデコーダ16には、カラムアドレス信号が入力される。制御回路21は、動作モードに応じて、ロウデコーダ12、カラムゲート13及びカラムデコーダ16の動作、例えば、書き込み時に、ワード線(コントロールゲート線)WLやセレクトゲート線に与える電位の切り替えタイミングを制御する。
【0006】
図16は、図15のメモリセルアレイ11の回路構成の一例を示している。 本例では、セルユニットは、直列接続される4つのメモリセルからなるNAND列と、その両端に1つずつ接続される2つのセレクトゲートトランジスタとから構成される。
【0007】
セルユニットのドレイン側の一端は、1本のビット線BLj(j=0,1,・・・)に接続される。各ビット線BLjは、高耐圧MOSトランジスタを経由して、ラッチ機能を有するセンスアンプS/Aに接続される。なお、高耐圧MOSトランジスタのゲートには、制御信号BLTRが入力される。セルユニットのソース側の一端は、全てのセルユニットに共通のソース線に接続される。
【0008】
1本のワード線(コントロールゲート線)WLi(i=0,1,2,3)に接続されるメモリセルのグループは、通常、1ページと呼ばれる。1ページは、例えば、データ書き込みや、メモリセルからセンスアンプへのデータ読み出しなどにおいて、同時に書き込み/読み出しを行うメモリセルの単位となる。なお、チップ外へデータを読み出す際には、センスアンプ内の1ページ分のデータを、1ビット又は複数ビットずつ、シリアルにチップ外へ出力する。
【0009】
2本のセレクトゲート線の間に挟まれた複数本(本例では、4本)のワード線WL0,WL1,WL2,WL3に接続されるメモリセルのグループは、通常、1ブロックと呼ばれる。1ブロックは、例えば、データ消去において、同時に消去が実行されるメモリセルの単位となる。なお、ブロック単位の消去をブロック消去といい、全てのブロックを対象とする消去をチップ消去という。
【0010】
次に、NAND型フラッシュメモリの基本動作、即ち、消去、書き込み、読み出しの各動作について、簡単に説明する。
【0011】
表1は、消去時の電位関係、表2は、書き込み時及び読み出し時の電位関係を示している。
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】
消去時においては、ウェルは、消去電位Vera(例えば、約20V)に設定され、選択されたブロック(消去の対象となるブロック)内の全てのワード線は、0Vに設定され、非選択のブロック(消去の対象とならないブロック)内の全てのワード線は、フローティング状態に設定される。
【0014】
また、ドレイン側セレクトゲート線SGD及びソース側セレクトゲート線SGSについても、フローティング状態とされる。
【0015】
書き込み時においては、選択されたビット線(書き込みの対象となるメモリセルが接続されるビット線)は、0Vに設定され、非選択のビット線(書き込み禁止セルが接続されるビット線)は、例えば、電源電位VDDに設定される。また、選択されたワード線(コントロールゲート線)は、書き込み電位Vpgm(例えば、約16V)に設定され、非選択のワード線は、中間電位Vpass(例えば、約8V)に設定される。
【0016】
また、選択されたブロックにおいては、ドレイン側セレクトゲート線SGDは、電源電位VDDに設定され、ソース側セレクトゲート線SGSは、0Vに設定される。非選択のブロックにおいては、ドレイン側セレクトゲート線SGD及びソース側セレクトゲート線SGSは、共に、0Vに設定される。
【0017】
なお、プログラム電位Vpgmは、書き込み回数に応じて、所定量dVだけステップアップさせるようにしてもよい。
【0018】
読み出し時においては、ビット線は、例えば、ビット線クランプレベルまでプリチャージされる。この後、選択されたワード線(コントロールゲート線)は、0Vに設定され、非選択のワード線は、読み出し電位Vread(例えば、約3.5V)に設定される。
【0019】
ここで、2値メモリの場合、“1”−セルの閾値は、負(0V未満)であり、“0”−セルの閾値は、正(0を超え、Vread未満)であるため、非選択のワード線に接続されるメモリセルは、全て、オン状態となる。従って、選択されたワード線に接続されるメモリセルのオン/オフにより、ビット線の電位が決定される。このビット線の電位変化は、ラッチ機能を有するセンスアンプにより検出される。
【0020】
また、選択されたブロックにおいては、ドレイン側セレクトゲート線SGD及びソース側セレクトゲート線SGSは、共に、Vreadに設定される。非選択のブロックにおいては、ドレイン側セレクトゲート線SGD及びソース側セレクトゲート線SGSは、共に、0Vに設定される。
【0021】
次に、図15及び図16に示すNAND型フラッシュメモリの書き込み動作の詳細について説明する。
ここで、前提条件として、図16のワード線WL2が選択され、かつ、ワード線WL2に接続されるメモリセルのうち、破線で囲んだメモリセルAが選択セル(“0”−書き込みの対象となるセル)であり、その他のメモリセルは、非選択セル(“1”−書き込みの対象となるセル、即ち、書き込み禁止セル)であるものとする。
【0022】
図17は、従来の書き込み方式の第1例、即ち、セルフブースト書き込み方式の信号波形を示している。
【0023】
まず、1ページ分の書き込みデータがチップ外部からセンスアンプS/Aに入力される(データロード)。ここでは、メモリセルAに対してのみ、“0”−書き込み(閾値を上昇させる書き込み)を行うことを前提とするため、選択ビット線BL2に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“0”が入力され、その他のビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“1”が入力される。
【0024】
NAND型フラッシュメモリでは、各センスアンプS/Aは、書き込みデータを一時記憶するラッチ機能(ラッチ回路)を有しているため、選択ビット線BL2に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“0”がラッチされ、その他のビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“1”がラッチされる。
【0025】
なお、図17の信号波形図において、BL“0”は、“0”−書き込みの対象となるメモリセルAが接続されるビット線BL2を示し、BL“1”は、“1”−書き込みの対象となるセル(書き込み禁止セル)が接続されるビット線BL0,BL1,BL3,BL4を示している。
【0026】
書き込み動作時、まず、制御信号BLTRが“H”レベル(電源電位VDDを十分に転送できる電位)となり、センスアンプS/A内のデータは、ビット線BLj(j=0,1,・・・)に転送される。即ち、センスアンプS/A内のデータが“0”のビット線BL2は、“0”(“L”レベル=0V)となり、センスアンプS/A内のデータが“1”のビット線BL0,BL1,BL3,BL4は、“1”(“H”レベル=VDD)となる。
【0027】
また、選択ブロック内のドレイン側セレクトゲート線SGDが電源電位VDDに設定されると、選択ブロック内のドレイン側セレクトゲートトランジスタがオン状態となる。その結果、ビット線のデータ(電位)は、選択ブロック内のセルユニット内のメモリセルに転送される。
【0028】
例えば、選択ビット線BL2は、“0”となっているため、選択ビット線BL2に接続されるセルユニット内のメモリセルには、“0”(0V)が転送される。また、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4は、“1”となっているため、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内のメモリセルには、“1”(VDD−Vth)が転送される。
【0029】
但し、Vthは、ドレイン側セレクトゲートトランジスタの閾値である。
【0030】
ここで、選択ブロック内のセルユニットの全てのメモリセルが消去状態(“1”状態)にある場合には、これらメモリセルは、ノーマリオンの状態にあるため、選択ビット線BL2に接続されるセルユニット内の全てのメモリセルのチャネルは、“0”(0V)に充電される。また、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内の全てのメモリセルのチャネルは、“1”(VDD−Vth)に充電される。
【0031】
もし、選択ブロック内のセルユニットのメモリセルの中に“0”−書き込み状態(“0”状態)のメモリセルが存在する場合には、現段階では全てのワード線の電位は0Vであるため、そのメモリセルは、オフ状態となる。このため、そのメモリセルよりもドレイン側に存在するメモリセルのチャネルが、0V(“0”−書き込み)又はVDD−Vth(“1”−書き込み)に充電される。
【0032】
この後、選択ブロック内においては、選択ワード線WL2に書き込み電位Vpgmが与えられ、非選択ワード線WL0,WL1,WL3に中間電位Vpass(0<Vpass<Vpgm)が与えられる。
【0033】
選択ビット線BL2に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、“0”(0V)であるため、選択メモリセルAのコントロールゲート電極とチャネルの間には、書き込みに充分な電界がかかる。
【0034】
一方、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassがワード線に与えられると、容量カップリングにより、上昇する。このため、コントロールゲート電極とチャネルの間には、書き込みに充分な電界がかからない。
【0035】
なお、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネル電位は、主としてメモリセルのカップリング比αと中間電位Vpassにより決まる書き込み禁止電位まで上昇する。
【0036】
これにより、選択ワード線WL2に接続される1ページ分のメモリセルのうち、選択メモリセルAに対しては、“0”−書き込み(閾値を上昇させる書き込み)が実行され、その他の非選択メモリセルに対しては、“1”−書き込み(“1”状態を維持する書き込み)が実行される。
【0037】
しかし、上述のセルフブースト書き込み方式では、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4から選択ブロック内のセルユニットに、書き込み禁止レベルの電位VDD(“1”)を転送する際に、ドレイン側セレクトゲートトランジスタにおいていわゆる閾値落ちが発生する。即ち、メモリセルのチャネルには、電源電位VDDよりもセレクトゲートトランジスタの閾値Vthだけ低い電位VDD−Vthが転送される。
【0038】
そして、このVDD−Vthが、チャネル電位を上昇させる際の初期電位となるため、初期電位がVth分だけ低くなることは、チャネルブースト後の最終的なチャネル電位も、Vth分だけ低くなることを意味している。つまり、書き込み禁止セルのチャネル電位が十分に上昇せずに、誤書き込み(“0”−書き込み)が発生し易くなる。
【0039】
ところで、このような誤書き込みを防止し、フラッシュメモリの信頼性を向上させることを目的として開発された書き込み方式が知られている。
【0040】
そのうちの一つは、セレクトゲートトランジスタブースト方式と呼ばれる書き込み方式であり、例えば、特開平10−223866号公報、特開平11−185488号公報に開示されている。また、他の一つは、ソースプログラム方式と呼ばれる書き込み方式であり、特開平10−275481号公報に開示されている。
【0041】
図18は、従来の書き込み方式の第2例、即ち、セレクトゲートトランジスタブースト方式の信号波形を示している。
【0042】
この書き込み方式の特徴は、書き込み禁止レベルの電位VDD(“1”)をセルユニットに転送するときの閾値落ちを防止するために、VDD転送時におけるドレイン側セレクトゲートトランジスタのゲート電位を電源電位VDDよりも高い電位VSGに設定した点にある。
【0043】
ドレイン側セレクトゲートトランジスタのゲート電位を電源電位VDDよりも高い電位VSGに設定すれば、チャネルブースト前のメモリセルのチャネルの初期電位は、少なくともVDD−Vthよりは高くなる。また、VSGを、VDD+Vth以上に設定すれば、電源電位VDDをそのままセルユニットに転送することができる。
【0044】
このように、セレクトゲートトランジスタブースト方式によれば、チャネルブースト前のチャネルの初期電位を十分に高く設定できるため、チャネルブースト時には、書き込み禁止セルのチャネル電位を十分に上昇させることができる。従って、誤書き込み(“0”−書き込み)の発生を抑制でき、高信頼性のフラッシュメモリを提供することができる。
【0045】
なお、図18の信号波形において、VDD転送時に、選択ブロック内の全てのワード線の電位を予めVread(“0”セル及び“1”セルが共にオンになる電位。例えば、約3.5V。)に設定しているのは、選択ブロック内の全てのメモリセルをオン状態にしておくことで、これらメモリセルのチャネルに初期電位を伝達させ、チャネルブースト後の書き込み禁止セルのチャネルを十分に高い電位にするためである。
【0046】
図19は、従来の書き込み方式の第3例、即ち、ソースプログラム方式の信号波形を示している。
【0047】
この書き込み方式は、ソース線の容量がビット線の容量よりも小さく、VDDより高い電圧を充電できる点に着目し、ソース側セレクトゲートトランジスタ、即ち、ソース線からセルユニットに、チャネルブースト前の初期電位を転送するようにした点に特徴を有する。
【0048】
まず、ソース線電位CELSRC及びソース側セレクトゲート線SGSの電位を、それぞれVread(約3.5V)に設定する。これにより、電位Vreadは、ソース線からソース側セレクトゲートトランジスタを経由して、セルユニットに、転送される。その結果、選択ブロック内の全てのセルユニットのメモリセルのチャネルがVread−Vthに充電される。但し、Vthは、ソース側セレクトゲートトランジスタの閾値である。
【0049】
この後、選択ブロック内のワード線うち、選択されたワード線に書き込み電位Vpgmが与えられ、非選択のワード線に中間電位Vpassが与えられる。その結果、選択ブロック内の全てのセルユニットのメモリセルのチャネルは、書き込み禁止電位に上昇する。
【0050】
また、このチャネルブースト後、ドレイン側セレクトゲートトランジスタ、即ち、ビット線から書き込みデータをセルユニットへ転送する。即ち、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位を電源電位VDDに設定する。
【0051】
ここで、書き込みデータが“0”のときは、ビット線の電位(0V)が、ドレイン側セレクトゲートトランジスタを経由して、セルユニットに転送される。従って、この場合、セルユニット内のメモリセルのチャネル電位は、書き込み禁止電位から0Vに低下する。
【0052】
また、書き込みデータが“1”のときは、ビット線の電位は、電源電位VDDであり、ドレイン側セレクトゲートトランジスタは、カットオフ状態となる。従って、この場合、セルユニット内のメモリセルのチャネル電位は、書き込み禁止電位を維持する。
【0053】
これにより、書き込みデータが“0”のときは、メモリセルのコントロールゲート電極とチャネルの間に書き込みに充分な電界がかかり、“0”−書き込みが行われる。また、書き込みデータが“1”のときは、メモリセルのコントロールゲート電極とチャネルの間に書き込みに充分な電界がかからないため、“1”−書き込みが行われる。
【0054】
このように、ソースプログラム方式によれば、チャネルブースト前の初期電位をソース線からセルユニットに転送している。従って、チャネルブースト前のチャネルの初期電位を十分に高く設定できるため、チャネルブースト時には、書き込み禁止セルのチャネル電位を十分に上昇させることができる。従って、誤書き込み(“0”−書き込み)の発生を抑制でき、高信頼性のフラッシュメモリを提供することができる。
【0055】
【発明が解決しようとする課題】
図17のセルフブースト書き込み方式及び図18のセレクトゲートトランジスタブースト方式においては、書き込みデータ(0V又はVDD)をセルユニットに転送するために、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位をVDD又はそれ以上の電位VSGに設定していた。また、図19のソースプログラム方式においては、書き込み電位Vpgmを選択ワード線に与えた後に、0Vをビット線からセルユニットに転送できるように、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位を0Vよりも大きい値(例えば、VDD)に設定していた。
【0056】
しかし、近年では、メモリセルの微細化が進行し、また、ワード線及びセレクトゲート線のピッチも非常に狭くなってきている。ワード線(セレクトゲート線も含む)のピッチが狭くなると、例えば、セレクトゲートトランジスタのチャネル長が短くなり、カットオフ時のリーク電流が増大する。
【0057】
同時に、互いに隣接するワード線(セレクトゲート線も含む)同士の容量カップリングも増大し、この影響により、書き込み電位Vpgmの供給時に、例えば、セレクトゲートトランジスタのゲート電位が上昇し、セレクトゲートトランジスタがカットオフ状態からオン状態となる場合がある。
【0058】
このような状態になると、例えば、予め充電しておいたセルユニット内のメモリセルのチャネルの初期電位(書き込み禁止電位)が、書き込み電位Vpgmの供給時に、ビット線に抜けてしまい、結果として、チャネルブースト後に十分な書き込み禁止電位を得ることができなくなる。このため、誤書き込み(“0”−書き込み)が発生し易くなり、フラッシュメモリの信頼性を低下させる。
【0059】
本発明は、上記欠点を解決するためになされたもので、その目的は、初期電位をセルユニットに与えてから、ワード線に書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassを与えてチャネルブーストを終了するまでの期間、ドレイン側/ソース側セレクトゲートトランジスタを十分にカットオフ状態にしておけるような電位を、これらセレクトゲートトランジスタのゲート電極に与え、チャネルブースト時にリーク電流の発生による書き込み禁止電位の低下が起こらないようにすることにある。
【0060】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の不揮発性半導体メモリは、少なくとも1つのメモリセルと、前記少なくとも1つのメモリセルとビット線の間に接続されるセレクトゲートトランジスタとを備え、書き込み動作が連続する第1、第2及び第3の期間からなり、各期間における前記セレクトゲートトランジスタのゲート電位をそれぞれ第1、第2及び第3の電位とした場合に、第1の電位>第3の電位>第2の電位なる関係が成立している。
【0061】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の不揮発性半導体メモリについて詳細に説明する。
【0062】
[第1実施の形態]
図1は、本発明に関わる書き込み方式が適用されるNAND型フラッシュメモリの主要部を示している。
メモリセルアレイ11は、アレイ状に配置された複数のセルユニットを有する。各セルユニットは、周知のように、直列接続された複数のメモリセルからなるNAND列と、その両端に1つずつ接続される2つのセレクトゲートトランジスタとから構成される。
【0063】
メモリセルアレイ11上には、ロウ方向に延びるワード線WL及びカラム方向に延びるビット線BLが配置される。ワード線WLは、ロウデコーダ12に接続され、ビット線BLには、書き込みデータや読み出しデータを一時記憶するためのラッチ機能を有するセンスアンプ15が接続される。センスアンプは、カラムゲート(カラム選択スイッチ)13を経由して、I/Oバッファ14に接続される。
【0064】
カラムゲート13は、カラムデコーダ16の出力信号により制御される。昇圧回路19は、書き込み、消去、読み出しの各モードに必要な電圧を生成する。例えば、昇圧回路19は、書き込み時における書き込み電圧Vpgmを生成し、この書き込み電圧Vpgmをロウデコーダ12に与える。
【0065】
ロウデコーダ12には、ロウアドレス信号が入力され、カラムデコーダ16には、カラムアドレス信号が入力される。制御回路21は、動作モードに応じて、ロウデコーダ12、カラムゲート13及びカラムデコーダ16の動作、例えば、書き込み時に、ワード線(コントロールゲート線)WLやセレクトゲート線に与える電位の切り替えタイミングを制御する。
【0066】
図2は、図1のメモリセルアレイ11の回路構成の一例を示している。
本例では、セルユニットは、直列接続される4つのメモリセルからなるNAND列と、その両端に1つずつ接続される2つのセレクトゲートトランジスタとから構成される。
【0067】
セルユニットのドレイン側の一端は、1本のビット線BLj(j=0,1,・・・)に接続される。各ビット線BLjは、高耐圧MOSトランジスタを経由して、ラッチ機能を有するセンスアンプS/Aに接続される。なお、高耐圧MOSトランジスタのゲートには、制御信号BLTRが入力される。セルユニットのソース側の一端は、全てのセルユニットに共通のソース線に接続される。
【0068】
1本のワード線(コントロールゲート線)WLi(i=0,1,2,3)に接続されるメモリセルのグループは、通常、1ページと呼ばれる。1ページは、例えば、データ書き込みや、メモリセルからセンスアンプへのデータ読み出しなどにおいて、同時に書き込み/読み出しを行うメモリセルの単位となる。なお、チップ外へデータを読み出す際には、センスアンプ内の1ページ分のデータを、1ビット又は複数ビットずつ、シリアルにチップ外へ出力する。
【0069】
2本のセレクトゲート線の間に挟まれた複数本(本例では、4本)のワード線WL0,WL1,WL2,WL3に接続されるメモリセルのグループは、通常、1ブロックと呼ばれる。1ブロックは、例えば、データ消去において、同時に消去が実行されるメモリセルの単位となる。なお、ブロック単位の消去をブロック消去といい、全てのブロックを対象とする消去をチップ消去という。
【0070】
次に、本発明に関わる書き込み方式を上述のNAND型フラッシュメモリに適用した場合の例について説明する。
【0071】
なお、前提条件として、図2のワード線WL2が選択され、かつ、ワード線WL2に接続されるメモリセルのうち、破線で囲んだメモリセルAが選択セル(“0”−書き込みの対象となるセル)であり、その他のメモリセルは、非選択セル(“1”−書き込みの対象となるセル、即ち、書き込み禁止セル)であるものとする。
【0072】
図3は、本発明の第1実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形を示している。
【0073】
まず、1ページ分の書き込みデータがチップ外部からセンスアンプS/Aに入力される(データロード)。ここでは、メモリセルAに対してのみ、“0”−書き込み(閾値を上昇させる書き込み)を行うことを前提とするため、選択ビット線BL2に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“0”が入力され、その他のビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“1”が入力される。
【0074】
NAND型フラッシュメモリでは、各センスアンプS/Aは、書き込みデータを一時記憶するラッチ機能(ラッチ回路)を有しているため、選択ビット線BL2に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“0”がラッチされ、その他のビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“1”がラッチされる。
【0075】
なお、図3の信号波形図において、BL“0”は、“0”−書き込みの対象となるメモリセルAが接続されるビット線BL2を示し、BL“1”は、“1”−書き込みの対象となるセル(書き込み禁止セル)が接続されるビット線BL0,BL1,BL3,BL4を示している。
【0076】
書き込み動作時、まず、制御信号BLTRが“H”レベル(電源電位VDDを十分に転送できる電位)となり、センスアンプS/A内のデータは、ビット線BLj(j=0,1,・・・)に転送される。即ち、センスアンプS/A内のデータが“0”のビット線BL2は、“0”(“L”レベル=0V)となり、センスアンプS/A内のデータが“1”のビット線BL0,BL1,BL3,BL4は、“1”(“H”レベル=VDD)となる。
【0077】
ここで、本発明に関わる書き込み方式では、ビット線のデータ(センスアンプS/Aのデータ)をセルユニットに転送する際に、ドレイン側セレクトゲート線SGDには、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4のデータ“1”(=VDD)、即ち、書き込み禁止電位(初期電位)を十分に転送、例えば、閾値落ちなしに、そのまま転送できるような電位VSG1(>電源電位VDD)が与えられる(時刻t1)。
【0078】
また、この時、本発明に関わる書き込み方式では、ビット線のデータ“1”(=VDD)又は“0”(=0V)を、セルユニット内のメモリセルの状態(データパターン)によらず、常に、そのセルユニット内の全てのメモリセルのチャネルに転送するために、選択ブロック内の全てのワード線には、セルユニット内の全てのメモリセルがオン状態となるような電位Vread(例えば、約3.5V)を与える。
【0079】
その結果、例えば、選択ビット線BL2は、“0”となっているため、選択ビット線BL2に接続されるセルユニット内の全てのメモリセルのチャネルには、“0”(0V)が転送される。また、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4は、“1”となっているため、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内の全てのメモリセルのチャネルには、“1”(例えば、VDD)が転送される。
【0080】
この後、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassが与えられる前に、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位を、VSG1からVSG2に低下させる(時刻t2)。ここで、VSG2は、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタが常にカットオフ状態となり、そのセルユニット内のメモリセルのチャネルに充電された電荷がリークせず、チャネル電位(書き込み禁止電位)が低下しないような値(例えば、0V)に設定される。
【0081】
この後、選択ブロック内においては、選択ワード線WL2に書き込み電位Vpgmが与えられ、非選択ワード線WL0,WL1,WL3に中間電位Vpass(0<Vpass<Vpgm)が与えられる(時刻t3)。
【0082】
この時、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位は、十分に低い値VSG2に設定されているため、例えば、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassがワード線に与えられたときに、容量カップリングにより、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位が上昇しても、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがオン状態となることはない。
【0083】
これにより、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassの供給時におけるチャネル電位のリークを防止でき、チャネルブースト後には、十分に高い書き込み禁止電位を得ることが可能になる。
【0084】
ここで、本発明の書き込み方式では、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassの供給時には、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位は、十分に低い値VSG2に設定され、ドレイン側セレクトゲートトランジスタは、カットオフ状態となっている。
【0085】
従って、選択ブロック内の全てのセルユニット内のメモリセルのチャネルがブーストされる。即ち、選択ビット線BL2に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、0Vから、カップリング比αなどにより決まる所定電位まで上昇し、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、VDDから、カップリング比αなどにより決まる所定電位(書き込み禁止電位)まで十分に上昇する。
【0086】
そこで、この後、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位を、VSG2からVSG3に上昇させる(時刻t4)。
【0087】
VSG3は、選択ビット線BL2に接続されるセルユニットについては、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがオン状態となり、選択ビット線BL2のデータ“0”(=0V)をそのセルユニット内の全てのメモリセルのチャネルに転送でき、かつ、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニットについては、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがカットオフ状態のままであり、そのセルユニット内のメモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持できるような値に設定される。
【0088】
なお、VSG3は、VSG1>VSG3>VSG2なる大小関係を満たすように設定される。
【0089】
その結果、選択ビット線BL2に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、“0”(0V)であるため、選択メモリセルAのコントロールゲート電極とチャネルの間には、書き込みに充分な電界がかかる。一方、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、十分に大きな書き込み禁止電位を維持しているため、書き込み禁止セルのコントロールゲート電極とチャネルの間には、書き込みに充分な電界がかからない。
【0090】
これにより、選択ワード線WL2に接続される1ページ分のメモリセルのうち、選択メモリセルAに対しては、“0”−書き込み(閾値を上昇させる書き込み)が実行され、その他の非選択メモリセルに対しては、“1”−書き込み(“1”状態を維持する書き込み)が実行される。
【0091】
この後、選択ワード線WL2の電位Vpgm及び非選択ワード線WL0,WL1,WL3の電位Vpassを、それぞれ0Vに低下させ(時刻t5)、さらに、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位VSG3を0Vに低下させると(時刻t6)、書き込み動作が終了する。
【0092】
なお、例えば、VSG1は、VDD+Vth以上の電位、VSG2は、0V、VSG3は、VDDに設定される。但し、VDDは、内部電源電位であり、メモリセルのチャネルに転送する書き込み禁止電位(初期電位)である。また、Vthは、ドレイン側セレクトゲートトランジスタの閾値である。
【0093】
以上、本発明の第1実施の形態に関わる書き込み方式を詳細に説明したが、その特徴を簡単にまとめると、以下のようになる。
【0094】
▲1▼ ステップ1(時刻t1)
ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG1に設定し、非選択ビット線のデータ“1”(=VDD)をセルユニット内のメモリセルに十分に(例えば、閾値落ちなく、VDDのまま)転送する。なお、選択ビット線のデータ“0”(=0V)は、そのままセルユニット内のメモリセルに転送される。
【0095】
選択ブロック内の全てのワード線の電位をVreadに設定し、選択ブロック内のセルユニット内の全てのメモリセルを、その状態(データパターン)によらず、オン状態にし、セルユニット内の全てのメモリセルのチャネルにビット線のデータ“0”又は“1”を転送する。
【0096】
▲2▼ ステップ2(時刻t2)
ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG1からVSG2に低下させ、選択ブロック内の全てのセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタをカットオフ状態にする。
【0097】
▲3▼ ステップ3(時刻t3)
書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassをワード線に与え、容量カップリングにより、選択ブロック内の全てのセルユニット内のメモリセルのチャネル電位をブーストさせる。なお、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、十分に高い書き込み禁止電位になる。
【0098】
▲4▼ ステップ4(時刻t4)
ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG2からVSG3に上昇させ、選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタをオン状態にし、選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネル電位を0Vにする。これにより、選択ワード線と選択ビット線の間に接続される選択メモリセルについてのみ、“0”−書き込みが実行される。
【0099】
この時、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタについては、カットオフ状態のままとし、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルについては、書き込み禁止電位を維持させる。
【0100】
このように、本発明に関わる書き込み方式では、書き込み動作時に、ドレイン側セレクトゲート線SGDに、3種類の電位VSG1,VSG2,VSG3を所定のタイミングで与えるようにしている。
【0101】
そして、VSG1の値は、非選択ビット線の電位VDDを十分にセルユニットに転送すること(大きな初期電位を充電すること)を目的に決められ、VSG2の値は、書き込み電位Vpgmの印加時に容量カップリングによりVSG2が上昇しても、ドレイン側セレクトゲートトランジスタをオンさせないこと(リーク防止)を目的に決められ、VSG3の値は、選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルには0Vを転送し、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、ブースト後の十分に大きなチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持することを目的に決められる。
【0102】
そして、これらの目的を同時に実現するためには、VSG1>VSG3>VSG2なる大小関係を満たすようにすればよい。
【0103】
このように、本発明に関わる書き込み方式によれば、ビット線の書き込みデータをセルユニットに転送する際に、ドレイン側セレクトゲートトランジスタのゲート電位をVSG1に設定することで、チャネルブースト前に十分に高い初期電位を得ることができ、また、チャネルブースト時(書き込み電位Vpgmの印加時)に、ドレイン側セレクトゲートトランジスタのゲート電位をVSG2に設定することで、チャネルブースト時のリークを防止できる。
【0104】
従って、非選択メモリセル(書き込み禁止セル)のチャネルについては、チャネルブーストにより十分に高い書き込み禁止電位を得ることができ、結果として、誤書き込みの防止及び信頼性の向上を達成することができる。
【0105】
なお、ドレイン側セレクトゲートトランジスタのゲート電位をVSG2からVSG3に設定することで、非選択メモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持しつつ、選択メモリセルのチャネルには、データ“0”(=0V)を転送できるため、選択メモリセルについては、通常どおり、“0”−書き込みが実行される。
【0106】
[第2実施の形態]
図4は、本発明に関わる書き込み方式が適用される3Tr−NANDにおけるメモリセルアレイの回路構成例を示している。
本例では、32キロバイトのメモリ容量を有する3Tr−NANDについて説明する。
【0107】
3Tr−NANDにおいては、メモリセルアレイ内のセルユニットは、それぞれ3つのトランジスタ、即ち、1つのメモリセルM2と、これを挟み込む2つのセレクトトランジスタM1,M3とから構成される。
【0108】
メモリセルM2は、例えば、フローティングゲート電極とコントロールゲート電極を有するスタックゲート構造を有する。セレクトトランジスタM1,M3は、例えば、スタックゲート構造に類似した構造を有するが、下層のゲートを実際のゲート電極として用いることにより、通常のMOSトランジスタとして機能する。
【0109】
セルユニットの一端は、ビット線BL0,BL1,・・・に接続され、その他端は、セルソース線に接続される。ビット線BL1,BL2,・・・は、高耐圧MOSトランジスタを経由して、センスアンプS/Aに接続される。センスアンプS/Aは、ビット線BL1,BL2,・・・に対応して設けられ、ラッチ回路(ページラッチ)LATCHを有している。センスアンプS/Aは、プログラム時に、プログラムデータを一時記憶する機能を有する。
【0110】
このように、3Tr−NANDは、NAND型フラッシュメモリにおけるセルユニット内のメモリセル数を1つにしたものと考えることができる。
【0111】
そして、3Tr−NANDは、高速データリードが可能、データイレーズの単位が小さい、低消費電力、セルの大きさが比較的に小さい、などの特徴を有している。また、セルユニット内に1つのメモリセルのみが存在するため、リードディスターブ( read disturb )を回避、即ち、非選択セルのワード線に読み出し電位Vreadを与える必要がないため、この読み出し電位Vreadによるストレスを回避することができる。また、プログラム時において第1の実施の形態にもあったように、中間電位Vpassを印加する必要がないため、書き込み禁止セルに発生する中間電圧Vpassのストレスがなく、高い信頼性が期待できる。
【0112】
次に、本発明に関わる書き込み方式を上述の3Tr−NANDに適用した場合の例について説明する。
【0113】
なお、前提条件として、選択ワード線WLに接続されるメモリセルのうち、破線で囲んだメモリセルAが選択セル(“0”−書き込みの対象となるセル)であり、その他のメモリセルは、非選択セル(“1”−書き込みの対象となるセル、即ち、書き込み禁止セル)であるものとする。
【0114】
図5は、本発明の第2実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形を示している。
【0115】
まず、1ページ分の書き込みデータがチップ外部からセンスアンプS/Aに入力される(データロード)。ここでは、メモリセルAに対してのみ、“0”−書き込み(閾値を上昇させる書き込み)を行うことを前提とするため、選択ビット線BL2に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“0”が入力され、その他のビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“1”が入力される。
【0116】
3Tr−NANDでは、各センスアンプS/Aは、書き込みデータを一時記憶するラッチ機能(ラッチ回路)を有しているため、選択ビット線BL2に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“0”がラッチされ、その他のビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“1”がラッチされる。
【0117】
なお、図5の信号波形図において、BL“0”は、“0”−書き込みの対象となるメモリセルAが接続されるビット線BL2を示し、BL“1”は、“1”−書き込みの対象となるセル(書き込み禁止セル)が接続されるビット線BL0,BL1,BL3,BL4を示している。
【0118】
書き込み動作時、まず、制御信号BLTRが“H”レベル(電源電位VDDを十分に転送できる電位)となり、センスアンプS/A内のデータは、ビット線BLj(j=0,1,・・・)に転送される。即ち、センスアンプS/A内のデータが“0”のビット線BL2は、“0”(“L”レベル=0V)となり、センスアンプS/A内のデータが“1”のビット線BL0,BL1,BL3,BL4は、“1”(“H”レベル=VDD)となる。
【0119】
ここで、本発明に関わる書き込み方式では、ビット線のデータ(センスアンプS/Aのデータ)をセルユニットに転送する際に、ドレイン側セレクトゲート線SGDには、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4のデータ“1”(=VDD)、即ち、書き込み禁止電位(初期電位)を十分に転送、例えば、閾値落ちなしに、そのまま転送できるような電位VSG1(>電源電位VDD)が与えられる(時刻t1)。
【0120】
また、この電位VSG1は、センスアンプS/Aのデータをビット線に出力する前、例えば、ブロックアドレスにより選択ブロックが決定された時点から与えられている。その理由については、後述する。
【0121】
なお、選択ビット線BL2は、“0”となっているため、選択ビット線BL2に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルには、“0”(0V)が転送される。また、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4は、“1”となっているため、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルには、“1”(例えば、VDD)が転送される。
【0122】
この後、書き込み電位Vpgmが与えられる前に、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位を、VSG1からVSG2に低下させる(時刻t2)。
【0123】
ここで、VSG2は、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタがカットオフ状態となり、そのセルユニット内のメモリセルのチャネルに充電された電荷がリークせず、チャネル電位(書き込み禁止電位)が低下しないような値(例えば、0V)に設定される。
【0124】
この後、選択ブロック内においては、選択ワード線WLに書き込み電位Vpgmが与えられる(時刻t3)。
【0125】
この時、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位は、十分に低い値VSG2に設定されているため、例えば、書き込み電圧Vpgmがワード線に与えられたときに、容量カップリングにより、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位が上昇しても、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがオン状態となることはない。これにより、書き込み電位Vpgmの供給時におけるチャネル電位のリークを防止でき、チャネルブースト後には、十分に高い書き込み禁止電位を得ることが可能になる。
【0126】
ここで、本発明の書き込み方式では、書き込み電位Vpgmの供給時には、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位は、十分に低い値VSG2に設定され、ドレイン側セレクトゲートトランジスタは、カットオフ状態となっている。
【0127】
従って、選択ブロック内の全てのセルユニット内のメモリセルのチャネルがブーストされる。即ち、選択ビット線BL2に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、0Vから、カップリング比αなどにより決まる所定電位まで上昇し、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、VDDから、カップリング比αなどにより決まる所定電位(書き込み禁止電位)まで十分に上昇する。
【0128】
そこで、この後、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位を、VSG2からVSG3に上昇させる(時刻t4)。
【0129】
VSG3は、選択ビット線BL2に接続されるセルユニットについては、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがオン状態となり、選択ビット線BL2のデータ“0”(=0V)をそのセルユニット内のメモリセルのチャネルに転送でき、かつ、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニットについては、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがカットオフ状態のままであり、そのセルユニット内のメモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持できるような値に設定される。
【0130】
なお、VSG3は、VSG1>VSG3>VSG2なる大小関係を満たすように設定される。
【0131】
その結果、選択ビット線BL2に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、“0”(0V)であるため、選択メモリセルAのコントロールゲート電極とチャネルの間には、書き込みに充分な電界がかかる。一方、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、十分に大きな書き込み禁止電位を維持しているため、書き込み禁止セルのコントロールゲート電極とチャネルの間には、書き込みに充分な電界がかからない。
【0132】
これにより、選択ワード線WLに接続される1ページ分のメモリセルのうち、選択メモリセルAに対しては、“0”−書き込み(閾値を上昇させる書き込み)が実行され、その他の非選択メモリセルに対しては、“1”−書き込み(“1”状態を維持する書き込み)が実行される。
【0133】
この後、選択ワード線WLの電位Vpgmを0Vに低下させ(時刻t5)、さらに、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位をVSG3からVSG1にすると(時刻t6)、書き込み動作が終了する。
【0134】
なお、上述の書き込み動作では、その前後においてドレイン側セレクトゲート線SGDの電位がVSG1に設定される。
【0135】
この理由は、3Tr−NANDが、例えば、JAVAカード用のコアメモリとして使用されることにある。即ち、そのコアメモリとしての仕様では、例えば、200nsの高速アクセス(NAND型フラッシュメモリのアクセスタイムは、5μs程度)が要求される。
【0136】
しかし、データリード時に、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位を、例えば、0VからVSG1に上昇させると、その電位の立ち上りのためのマージンを確保しなければならないため、アクセスタイムが遅くなる。データリード時のアクセスタイムをできるだけ速くするためには、予め、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位をVSG1に設定しておけばよい。
【0137】
そこで、3Tr−NANDでは、ブロックアドレスの確定時からドレイン側セレクトゲート線SGDにVSG1を与えるようなロジック(又はシーケンス)とした。
【0138】
これに伴い、データプログラム時においても、ブロックアドレスの確定時からドレイン側セレクトゲート線SGDにVSG1を与えるようにしている。
【0139】
また、例えば、VSG1は、VDD+Vth以上の電位、VSG2は、0V、VSG3は、VDDに設定される。但し、VDDは、内部電源電位であり、メモリセルのチャネルに転送する書き込み禁止電位(初期電位)である。また、Vthは、ドレイン側セレクトゲートトランジスタの閾値である。
【0140】
以上、本発明の第2実施の形態に関わる書き込み方式を詳細に説明したが、その特徴を簡単にまとめると、以下のようになる。
【0141】
▲1▼ ステップ1(時刻t1)
予め、ドレイン側セレクトゲート線SGDは、VSG1に設定され、非選択ビット線のデータ“1”(=VDD)は、セルユニット内のメモリセルに十分に(例えば、閾値落ちなく、VDDのまま)転送される。選択ビット線のデータ“0”(=0V)も、そのままセルユニット内のメモリセルに転送される。
【0142】
▲2▼ ステップ2(時刻t2)
ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG1からVSG2に低下させ、選択ブロック内の全てのセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタをカットオフ状態にする。
【0143】
▲3▼ ステップ3(時刻t3)
書き込み電位Vpgmをワード線に与え、容量カップリングにより、選択ブロック内の全てのセルユニット内のメモリセルのチャネル電位をブーストさせる。なお、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、十分に高い書き込み禁止電位になる。
【0144】
▲4▼ ステップ4(時刻t4)
ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG2からVSG3に上昇させ、選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタをオン状態にし、選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネル電位を0Vにする。これにより、選択ワード線と選択ビット線の間に接続される選択メモリセルについてのみ、“0”−書き込みが実行される。
【0145】
この時、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタについては、カットオフ状態のままとし、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルについては、書き込み禁止電位を維持させる。
【0146】
このように、本発明に関わる書き込み方式では、書き込み動作時に、ドレイン側セレクトゲート線SGDに、3種類の電位VSG1,VSG2,VSG3を所定のタイミングで与えるようにしている。
【0147】
そして、VSG1の値は、非選択ビット線の電位VDDを十分にセルユニットに転送すること(大きな初期電位を充電すること)を目的に決められ、VSG2の値は、書き込み電位Vpgmの印加時に容量カップリングによりVSG2が上昇しても、ドレイン側セレクトゲートトランジスタをオンさせないこと(リーク防止)を目的に決められ、VSG3の値は、選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルには0Vを転送し、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、ブースト後の十分に大きなチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持することを目的に決められる。
【0148】
そして、これらの目的を同時に実現するためには、VSG1>VSG3>VSG2なる大小関係を満たすようにすればよい。
【0149】
このように、本発明に関わる書き込み方式によれば、ビット線の書き込みデータをセルユニットに転送する際に、ドレイン側セレクトゲートトランジスタのゲート電位をVSG1に設定することで、チャネルブースト前に十分に高い初期電位を得ることができ、また、チャネルブースト時(書き込み電位Vpgmの印加時)に、ドレイン側セレクトゲートトランジスタのゲート電位をVSG2に設定することで、チャネルブースト時のリークを防止できる。
【0150】
従って、非選択メモリセル(書き込み禁止セル)のチャネルについては、チャネルブーストにより十分に高い書き込み禁止電位を得ることができ、結果として、誤書き込みの防止及び信頼性の向上を達成することができる。
【0151】
なお、ドレイン側セレクトゲートトランジスタのゲート電位をVSG2からVSG3に設定することで、非選択メモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持しつつ、選択メモリセルのチャネルには、データ“0”(=0V)を転送できるため、選択メモリセルについては、通常どおり、“0”−書き込みが実行される。
【0152】
また、本発明に関わる書き込み方式では、選択ブロック内のドレイン側セレクトゲート線SGDは、例えば、ブロックアドレスが確定した時点で、VSG1に設定されるため、データリード時やデータプログラム時において、アクセスタイムを高速にすることができる。
【0153】
[第3実施の形態]
本実施の形態に関わる書き込み方式は、ソースプログラム方式(図19)の改良例である。
【0154】
以下、図1及び図2に示すNAND型フラッシュメモリを例にして、本実施の形態に関わる書き込み方式について説明する。
【0155】
前提条件としては、図2のワード線WL2が選択され、ワード線WL2に接続されるメモリセルのうち、破線で囲んだメモリセルAが選択セル(“0”−書き込みの対象となるセル)であり、その他のメモリセルは、非選択セル(“1”−書き込みの対象となるセル、即ち、書き込み禁止セル)であるものとする。
【0156】
図6は、本発明の第3実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形を示している。
【0157】
まず、1ページ分の書き込みデータがチップ外部からセンスアンプS/Aに入力される(データロード)。
【0158】
ここでは、メモリセルAに対してのみ、“0”−書き込み(閾値を上昇させる書き込み)を行うことを前提とするため、選択ビット線BL2に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“0”が入力され、その他のビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“1”が入力される。
【0159】
各センスアンプS/Aは、書き込みデータを一時記憶するラッチ機能(ラッチ回路)を有しているため、選択ビット線BL2に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“0”がラッチされ、その他のビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“1”がラッチされる。
【0160】
なお、図6の信号波形図において、BL“0”は、“0”−書き込みの対象となるメモリセルAが接続されるビット線BL2を示し、BL“1”は、“1”−書き込みの対象となるセル(書き込み禁止セル)が接続されるビット線BL0,BL1,BL3,BL4を示している。
【0161】
書き込み動作時、まず、ソース線電位CELSRCがVSG4に設定され、ソース側セレクトゲート線SGSがVSG1に設定される。VSG4は、例えば、内部電源電位VDD又はそれ以上の電位であり、VSG1は、例えば、内部電源電位VDDにソース側セレクトゲートトランジスタの閾値Vthを足した値以上の電位に設定される。これにより、VSG4は、ソース線からソース側セレクトゲートトランジスタを経由して、セルユニットに転送される。
【0162】
また、ブロックアドレスにより選択された選択ブロック内では、全てのワード線(選択/非選択ワード線)の電位がVreadに設定される。Vread(例えば、約3.5V)は、データパターン、即ち、メモリセルの状態(“0”又は“1”)によらず、全てのメモリセルをオン状態にする電位である。
【0163】
従って、選択ブロック内の全てのセルユニット内のメモリセルのチャネルは、VSG4に充電される(時刻t1)。
【0164】
この時、同時に、制御信号BLTRが“H”レベル(電源電位VDDを十分に転送できる電位)となり、センスアンプS/A内のデータは、ビット線BLj(j=0,1,・・・)に転送される。即ち、センスアンプS/A内のデータが“0”のビット線BL2は、“0”(“L”レベル=0V)となり、センスアンプS/A内のデータが“1”のビット線BL0,BL1,BL3,BL4は、“1”(“H”レベル=VDD)となる。
【0165】
但し、ビット線の電位は、セルユニットに伝達されることはない。なぜなら、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位は、0Vに設定されているため、ドレイン側セレクトゲートトランジスタは、常に、オフ状態を維持しているからである。
【0166】
この後、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassが与えられる前に、ソース側セレクトゲート線SGSの電位を、VSG1からVSG2に低下させる。VSG2は、例えば、VSS(=0V)に設定される(時刻t2)。
【0167】
ここで、VSG2は、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のソース側セレクトゲートトランジスタが常にカットオフ状態となり、そのセルユニット内のメモリセルのチャネルに充電された電荷がリークせず、チャネル電位(書き込み禁止電位)が低下しないような値(例えば、0V)に設定される。
【0168】
この後、選択ブロック内においては、選択ワード線WL2に書き込み電位Vpgmが与えられ、非選択ワード線WL0,WL1,WL3に中間電位Vpass(0<Vpass<Vpgm)が与えられる(時刻t3)。
【0169】
この時、ソース側セレクトゲート線SGSの電位は、十分に低い値VSG2に設定されているため、例えば、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassがワード線に与えられたときに、容量カップリングにより、ソース側セレクトゲート線SGSの電位が上昇しても、ソース側セレクトゲートトランジスタがオン状態となることはない。
【0170】
これにより、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassの供給時におけるチャネル電位のリークを防止でき、チャネルブースト後には、十分に高い書き込み禁止電位を得ることが可能になる。
【0171】
ここで、本発明の書き込み方式では、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassの供給時には、ソース側セレクトゲート線SGSの電位は、十分に低い値VSG2に設定され、ソース側セレクトゲートトランジスタは、カットオフ状態となっている。また、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位は、0Vに設定されているため、ドレイン側セレクトゲートトランジスタも、カットオフ状態となっている。
【0172】
従って、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassの供給時、即ち、チャネルブースト時には、選択ブロック内の全てのセルユニット内のメモリセルのチャネルがブーストされる。
【0173】
具体的には、選択ビット線BL2に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネル及び非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、共に、VSG4(初期電位)から、カップリング比αなどにより決まる所定電位(書き込み禁止電位)まで、十分に上昇する。
【0174】
この後、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位を、VSS(=0V)からVSG3に上昇させる(時刻t4)。
【0175】
VSG3は、選択ビット線BL2に接続されるセルユニットについては、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがオン状態となり、選択ビット線BL2のデータ“0”(=0V)をそのセルユニット内の全てのメモリセルのチャネルに転送でき、かつ、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニットについては、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがカットオフ状態のままであり、そのセルユニット内のメモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持できるような値に設定される。
【0176】
なお、VSG3は、VSG1>VSG3>VSG2なる大小関係を満たすように設定される。
【0177】
その結果、選択ビット線BL2に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、“0”(0V)であるため、選択メモリセルAのコントロールゲート電極とチャネルの間には、書き込みに充分な電界がかかる。一方、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、十分に大きな書き込み禁止電位を維持しているため、書き込み禁止セルのコントロールゲート電極とチャネルの間には、書き込みに充分な電界がかからない。
【0178】
これにより、選択ワード線WL2に接続される1ページ分のメモリセルのうち、選択メモリセルAに対しては、“0”−書き込み(閾値を上昇させる書き込み)が実行され、その他の非選択メモリセルに対しては、“1”−書き込み(“1”状態を維持する書き込み)が実行される。
【0179】
この後、選択ワード線WL2の電位Vpgm及び非選択ワード線WL0,WL1,WL3の電位Vpassを、それぞれ0Vに低下させ(時刻t5)、さらに、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位VSG3を0Vに低下させると(時刻t6)、書き込み動作が終了する。
【0180】
なお、例えば、VSG1は、VDD+Vth以上の電位、VSG2は、0V、VSG3及びVSG4は、VDDより高い電圧(例えばVread)に設定される。但し、VDDは、内部電源電位であり、メモリセルのチャネルに転送する書き込み禁止電位(初期電位)である。また、Vthは、ソース側セレクトゲートトランジスタの閾値である。
【0181】
以上、本発明の第3実施の形態に関わる書き込み方式を詳細に説明したが、その特徴を簡単にまとめると、以下のようになる。
【0182】
▲1▼ ステップ1(時刻t1)
ソース側セレクトゲート線SGSをVSG1に設定し、ソース線CELSRCをVSG4に設定し、ソース線CELSRCの電位VSG4を選択ブロック内のセルユニット内の全てのメモリセルに転送する。
【0183】
選択ブロック内の全てのワード線の電位をVreadに設定し、選択ブロック内のセルユニット内の全てのメモリセルを、その状態(データパターン)によらず、オン状態にし、セルユニット内の全てのメモリセルのチャネルにVSG4を転送する。
【0184】
▲2▼ ステップ2(時刻t2)
ソース側セレクトゲート線SGSをVSG1からVSG2に低下させ、選択ブロック内の全てのセルユニット内のソース側セレクトゲートトランジスタをカットオフ状態にする。
【0185】
▲3▼ ステップ3(時刻t3)
書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassをワード線に与え、容量カップリングにより、選択ブロック内の全てのセルユニット内のメモリセルのチャネル電位をブーストさせる。なお、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、十分に高い書き込み禁止電位になる。
【0186】
▲4▼ ステップ4(時刻t4)
ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSS(=0V)からVSG3に上昇させ、選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタをオン状態にし、選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネル電位を0Vにする。これにより、選択ワード線と選択ビット線の間に接続される選択メモリセルについては、“0”−書き込みが実行される。
【0187】
この時、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタについては、カットオフ状態のままとし、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルについては、書き込み禁止電位を維持させる。
【0188】
このように、本発明に関わる書き込み方式では、書き込み電位の供給時に、ソース側セレクトゲート線SGSの電位をVSG2に設定している。例えば、選択ブロック内の2本のセレクトゲート線SGS,SGDの双方を、VSS(=0V)に設定している。
【0189】
従って、書き込み電位Vpgmの供給時に、容量カップリングにより2本のセレクトゲート線SGS,SGDの電位が、多少、上昇したとしても、選択ブロック内のセレクトゲートトランジスタがオン状態になることはない。つまり、書き込み電位Vpgmの供給時に、セレクトゲートトランジスタがリークの原因となることはなく、十分に高い書き込み禁止電位を得ることができる。
【0190】
なお、VSG1の値は、ソース線CELSRCの電位VSG4を十分にセルユニットに転送すること(大きな初期電位を充電すること)を目的に決められ、VSG2の値は、書き込み電位Vpgmの印加時に容量カップリングによりVSG2が上昇しても、ソース/ドレイン側セレクトゲートトランジスタをオンさせないこと(リーク防止)を目的に決められ、VSG3の値は、選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルには0Vを転送し、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、ブースト後の十分に大きなチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持することを目的に決められる。
【0191】
ソースプログラム方式では、VSG1=VSG4であってもよい。本実施の形態において重要な点は、チャネルブースト時に、ソース側セレクトゲート線SGSがVSG2(例えば、0V)に設定され、ドレイン側セレクトゲート線SGDが0Vに設定される点にある。そして、この場合、プログラムデータによらず、選択ブロック内のセルユニット内の全てのメモリセルのチャネルがブーストされる。
【0192】
このように、本発明に関わる書き込み方式によれば、ソース線CELSRCから充電することによって、チャネルブースト前に十分に高い初期電位を得ることができ、また、チャネルブースト時(書き込み電位Vpgmの印加時)に、ソース側セレクトゲートトランジスタのゲート電位をVSG2に設定することで、チャネルブースト時のリークを防止できる。
【0193】
従って、非選択メモリセル(書き込み禁止セル)のチャネルについては、チャネルブーストにより十分に高い書き込み禁止電位を得ることができ、結果として、誤書き込みの防止及び信頼性の向上を達成することができる。
【0194】
なお、ドレイン側セレクトゲートトランジスタのゲート電位をVSSからVSG3に設定することで、非選択メモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持しつつ、選択メモリセルのチャネルには、データ“0”(=0V)を転送できるため、選択メモリセルについては、通常どおり、“0”−書き込みが実行される。
【0195】
[第4実施の形態]
本実施の形態に関わる書き込み方式は、上述の第1実施の形態に関わる書き込み方式の改良例である。
【0196】
以下、図1及び図2に示すNAND型フラッシュメモリを例にして、本実施の形態に関わる書き込み方式について説明する。
【0197】
前提条件としては、図2のワード線WL2が選択され、かつ、ワード線WL2に接続されるメモリセルのうち、破線で囲んだメモリセルAが選択セル(“0”−書き込みの対象となるセル)であり、その他のメモリセルは、非選択セル(“1”−書き込みの対象となるセル、即ち、書き込み禁止セル)であるものとする。
【0198】
図7は、本発明の第4実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形を示している。
【0199】
まず、1ページ分の書き込みデータがチップ外部からセンスアンプS/Aに入力される(データロード)。ここでは、メモリセルAに対してのみ、“0”−書き込み(閾値を上昇させる書き込み)を行うことを前提とするため、選択ビット線BL2に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“0”が入力され、その他のビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“1”が入力される。
【0200】
NAND型フラッシュメモリでは、各センスアンプS/Aは、書き込みデータを一時記憶するラッチ機能(ラッチ回路)を有しているため、選択ビット線BL2に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“0”がラッチされ、その他のビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“1”がラッチされる。
【0201】
なお、図7の信号波形図において、BL“0”は、“0”−書き込みの対象となるメモリセルAが接続されるビット線BL2を示し、BL“1”は、“1”−書き込みの対象となるセル(書き込み禁止セル)が接続されるビット線BL0,BL1,BL3,BL4を示している。
【0202】
書き込み動作時、まず、制御信号BLTRが“H”レベル(電源電位VDDを十分に転送できる電位)となり、センスアンプS/A内のデータは、ビット線BLj(j=0,1,・・・)に転送される。即ち、センスアンプS/A内のデータが“0”のビット線BL2は、“0”(“L”レベル=0V)となり、センスアンプS/A内のデータが“1”のビット線BL0,BL1,BL3,BL4は、“1”(“H”レベル=VDD)となる。
【0203】
ここで、本発明に関わる書き込み方式では、ビット線のデータ(センスアンプS/Aのデータ)をセルユニットに転送する際に、ドレイン側セレクトゲート線SGDには、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4のデータ“1”(=VDD)、即ち、書き込み禁止電位(初期電位)を十分に転送、例えば、閾値落ちなしに、そのまま転送できるような電位VSG1(>電源電位VDD)が与えられる(時刻t1)。
【0204】
なお、この時、本発明に関わる書き込み方式では、上述の第1実施の形態とは異なり、選択ブロック内の全てのワード線にVread(例えば、約3.5V)を与えることなく、0Vのままとする。
【0205】
この場合、セルユニット内の全てのメモリセルが消去状態(“1”状態)にあるときは、セルユニット内の全てのメモリセルのチャネルにプログラムデータに応じた所定電位が転送されるが、セルユニット内に“0”状態のメモリセルが存在するときは、最もドレイン側の“0”状態のメモリセルよりもさらにドレイン側のメモリセルのチャネルにプログラムデータに応じた所定電位が転送される。
【0206】
その結果、例えば、選択ビット線BL2は、“0”となっているため、選択ビット線BL2に接続されるセルユニットには、“0”(0V)が転送される。また、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4は、“1”となっているため、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニットには、“1”(例えば、VDD)が転送される。
【0207】
この後、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassが与えられる前に、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位を、VSG1からVSG2に低下させる(時刻t2)。ここで、VSG2は、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタが常にカットオフ状態となり、そのセルユニット内のメモリセルのチャネルに充電された電荷がリークせず、チャネル電位(書き込み禁止電位)が低下しないような値(例えば、0V)に設定される。
【0208】
この後、選択ブロック内においては、選択ワード線WL2に書き込み電位Vpgmが与えられ、非選択ワード線WL0,WL1,WL3に中間電位Vpass(0<Vpass<Vpgm)が与えられる(時刻t3)。
【0209】
この時、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位は、十分に低い値VSG2に設定されているため、例えば、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassがワード線に与えられたときに、容量カップリングにより、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位が上昇しても、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがオン状態となることはない。
【0210】
これにより、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassの供給時におけるチャネル電位のリークを防止でき、チャネルブースト後には、十分に高い書き込み禁止電位を得ることが可能になる。
【0211】
ここで、本発明の書き込み方式では、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassの供給時には、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位は、十分に低い値VSG2に設定され、ドレイン側セレクトゲートトランジスタは、カットオフ状態となっている。
【0212】
従って、選択ブロック内の全てのセルユニット内のメモリセルのチャネルがブーストされる。即ち、選択ビット線BL2に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、0Vから、カップリング比αなどにより決まる所定電位まで上昇し、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、VDDから、カップリング比αなどにより決まる所定電位(書き込み禁止電位)まで十分に上昇する。
【0213】
そこで、この後、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位を、VSG2からVSG3に上昇させる(時刻t4)。
【0214】
VSG3は、選択ビット線BL2に接続されるセルユニットについては、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがオン状態となり、選択ビット線BL2のデータ“0”(=0V)をそのセルユニット内の全てのメモリセルのチャネルに転送でき、かつ、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニットについては、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがカットオフ状態のままであり、そのセルユニット内のメモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持できるような値に設定される。
【0215】
なお、VSG3は、VSG1>VSG3>VSG2なる大小関係を満たすように設定される。
【0216】
その結果、選択ビット線BL2に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、“0”(0V)であるため、選択メモリセルAのコントロールゲート電極とチャネルの間には、書き込みに充分な電界がかかる。一方、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、十分に大きな書き込み禁止電位を維持しているため、書き込み禁止セルのコントロールゲート電極とチャネルの間には、書き込みに充分な電界がかからない。
【0217】
これにより、選択ワード線WL2に接続される1ページ分のメモリセルのうち、選択メモリセルAに対しては、“0”−書き込み(閾値を上昇させる書き込み)が実行され、その他の非選択メモリセルに対しては、“1”−書き込み(“1”状態を維持する書き込み)が実行される。
【0218】
この後、選択ワード線WL2の電位Vpgm及び非選択ワード線WL0,WL1,WL3の電位Vpassを、それぞれ0Vに低下させ(時刻t5)、さらに、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位VSG3を0Vに低下させると(時刻t6)、書き込み動作が終了する。
【0219】
なお、例えば、VSG1は、VDD+Vth以上の電位、VSG2は、0V、VSG3は、VDDに設定される。但し、VDDは、内部電源電位であり、メモリセルのチャネルに転送する書き込み禁止電位(初期電位)である。また、Vthは、ドレイン側セレクトゲートトランジスタの閾値である。
【0220】
以上、本発明の第4実施の形態に関わる書き込み方式を詳細に説明したが、その特徴を簡単にまとめると、以下のようになる。
【0221】
▲1▼ ステップ1(時刻t1)
ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG1に設定し、非選択ビット線のデータ“1”(=VDD)をセルユニット内のメモリセルに十分に(例えば、閾値落ちなく、VDDのまま)転送する。なお、選択ビット線のデータ“0”(=0V)は、そのままセルユニット内のメモリセルに転送される。
【0222】
▲2▼ ステップ2(時刻t2)
ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG1からVSG2に低下させ、選択ブロック内の全てのセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタをカットオフ状態にする。
【0223】
▲3▼ ステップ3(時刻t3)
書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassをワード線に与え、容量カップリングにより、選択ブロック内の全てのセルユニット内のメモリセルのチャネル電位をブーストさせる。なお、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、十分に高い書き込み禁止電位になる。
【0224】
▲4▼ ステップ4(時刻t4)
ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG2からVSG3に上昇させ、選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタをオン状態にし、選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネル電位を0Vにする。これにより、選択ワード線と選択ビット線の間に接続される選択メモリセルについてのみ、“0”−書き込みが実行される。
【0225】
この時、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタについては、カットオフ状態のままとし、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルについては、書き込み禁止電位を維持させる。
【0226】
このように、本発明に関わる書き込み方式では、書き込み動作時に、ドレイン側セレクトゲート線SGDに、3種類の電位VSG1,VSG2,VSG3を所定のタイミングで与えるようにしている。
【0227】
そして、VSG1の値は、非選択ビット線の電位VDDを十分にセルユニットに転送すること(大きな初期電位を充電すること)を目的に決められ、VSG2の値は、書き込み電位Vpgmの印加時に容量カップリングによりVSG2が上昇しても、ドレイン側セレクトゲートトランジスタをオンさせないこと(リーク防止)を目的に決められ、VSG3の値は、選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルには0Vを転送し、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、ブースト後の十分に大きなチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持することを目的に決められる。
【0228】
そして、これらの目的を同時に実現するためには、VSG1>VSG3>VSG2なる大小関係を満たすようにすればよい。
【0229】
このように、本発明に関わる書き込み方式によれば、ビット線の書き込みデータをセルユニットに転送する際に、ドレイン側セレクトゲートトランジスタのゲート電位をVSG1に設定することで、チャネルブースト前に十分に高い初期電位を得ることができ、また、チャネルブースト時(書き込み電位Vpgmの印加時)に、ドレイン側セレクトゲートトランジスタのゲート電位をVSG2に設定することで、チャネルブースト時のリークを防止できる。
【0230】
従って、非選択メモリセル(書き込み禁止セル)のチャネルについては、チャネルブーストにより十分に高い書き込み禁止電位を得ることができ、結果として、誤書き込みの防止及び信頼性の向上を達成することができる。
【0231】
なお、ドレイン側セレクトゲートトランジスタのゲート電位をVSG2からVSG3に設定することで、非選択メモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持しつつ、選択メモリセルのチャネルには、データ“0”(=0V)を転送できるため、選択メモリセルについては、通常どおり、“0”−書き込みが実行される。
【0232】
[第5実施の形態]
本実施の形態に関わる書き込み方式は、上述の第1実施の形態に関わる書き込み方式(図3)と上述の第3実施の形態に関わる書き込み方式(図6)を組み合わせたものである。
【0233】
以下、図1及び図2に示すNAND型フラッシュメモリを例にして、本実施の形態に関わる書き込み方式について説明する。
【0234】
前提条件としては、図2のワード線WL2が選択され、ワード線WL2に接続されるメモリセルのうち、破線で囲んだメモリセルAが選択セル(“0”−書き込みの対象となるセル)であり、その他のメモリセルは、非選択セル(“1”−書き込みの対象となるセル、即ち、書き込み禁止セル)であるものとする。
【0235】
図8は、本発明の第5実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形を示している。
【0236】
まず、1ページ分の書き込みデータがチップ外部からセンスアンプS/Aに入力される(データロード)。
【0237】
ここでは、メモリセルAに対してのみ、“0”−書き込み(閾値を上昇させる書き込み)を行うことを前提とするため、選択ビット線BL2に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“0”が入力され、その他のビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“1”が入力される。
【0238】
各センスアンプS/Aは、書き込みデータを一時記憶するラッチ機能(ラッチ回路)を有しているため、選択ビット線BL2に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“0”がラッチされ、その他のビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“1”がラッチされる。
【0239】
なお、図8の信号波形図において、BL“0”は、“0”−書き込みの対象となるメモリセルAが接続されるビット線BL2を示し、BL“1”は、“1”−書き込みの対象となるセル(書き込み禁止セル)が接続されるビット線BL0,BL1,BL3,BL4を示している。
【0240】
書き込み動作時、まず、ソース線電位CELSRCがVSG4に設定され、ソース側セレクトゲート線SGSがVSG1’に設定される。VSG4は、例えば、Vreadのような内部電源電圧VDD以上の電位であり、VSG1’は、例えば、VSG4か、またはVSG4にソース側セレクトゲートトランジスタの閾値Vthを足した値以上の電位に設定される。
【0241】
これにより、VSG4は、ソース線からソース側セレクトゲートトランジスタを経由して、セルユニットに転送される(時刻t1)。
【0242】
なお、この時点で、ブロックアドレスにより選択された選択ブロック内の全てのワード線(選択/非選択ワード線)の電位を、Vreadに設定してもよい。この場合、データパターン、即ち、メモリセルの状態(“0”又は“1”)によらず、全てのメモリセルをオン状態にし、選択ブロック内の全てのセルユニット内のメモリセルのチャネルを、VSG4に充電することができる。
【0243】
この時、同時に、制御信号BLTRが“H”レベル(電源電位VDDを十分に転送できる電位)となり、センスアンプS/A内のデータは、ビット線BLj(j=0,1,・・・)に転送される。即ち、センスアンプS/A内のデータが“0”のビット線BL2は、“0”(“L”レベル=0V)となり、センスアンプS/A内のデータが“1”のビット線BL0,BL1,BL3,BL4は、“1”(“H”レベル=VDD)となる。
【0244】
但し、ビット線の電位は、セルユニットに伝達されることはない。なぜなら、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位は、0Vに設定されているため、ドレイン側セレクトゲートトランジスタは、常に、オフ状態を維持しているからである。
【0245】
この後、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassが与えられる前に、ソース側セレクトゲート線SGSの電位を、VSG1’からVSG2’に低下させる。(時刻t1’)。
【0246】
ここで、VSG2’は、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のソース側セレクトゲートトランジスタが常にカットオフ状態となり、そのセルユニット内のメモリセルのチャネルに充電された電荷がリークせず、チャネル電位(書き込み禁止電位)が低下しないような値に設定される。
【0247】
この後、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位がVSG1に設定される(時刻t2)。
【0248】
ここで、本発明に関わる書き込み方式では、VSG1は、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4のデータ“1”(=VDD)、即ち、書き込み禁止電位(初期電位)を、ドレイン側セレクトゲート線SGDを経由して、十分に転送、例えば、閾値落ちなしに、そのまま転送できるような電位(例えば、電源電位VDD以上の電位)に設定される。
【0249】
なお、この時点で、ブロックアドレスにより選択された選択ブロック内の全てのワード線(選択/非選択ワード線)の電位を、Vreadに設定してもよい。この場合、データパターン、即ち、メモリセルの状態(“0”又は“1”)によらず、全てのメモリセルをオン状態にし、選択ブロック内の全てのセルユニット内のメモリセルのチャネルを、ビット線のデータに応じた所定値に充電することができる。
【0250】
但し、本実施の形態においては、時刻t1から時刻t3までの期間、選択ブロック内の全てのワード線が0Vで、セルユニット内に“0”状態のメモリセルがあった場合に効果的である。即ち、この場合、セルユニット内の“0”状態のメモリセルがオフ状態となるため、セルユニットの両側(ソース側及びドレイン側)からチャネルを充電することは、十分に大きな書き込み禁止電位を得るのに好都合である。
【0251】
この後、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassが与えられる前に、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位を、VSG1からVSG2に低下させる(時刻t2’)。ここで、VSG2は、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタが常にカットオフ状態となり、そのセルユニット内のメモリセルのチャネルに充電された電荷がリークせず、チャネル電位(書き込み禁止電位)が低下しないような値(例えば、0V)に設定される。
【0252】
この後、選択ブロック内においては、選択ワード線WL2に書き込み電位Vpgmが与えられ、非選択ワード線WL0,WL1,WL3に中間電位Vpass(0<Vpass<Vpgm)が与えられる(時刻t3)。
【0253】
この時、ソース側セレクトゲート線SGSの電位は、十分に低い値VSG2’に設定され、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位も、十分に低い値VSG2(例えば、VSS)に設定されているため、例えば、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassがワード線に与えられたときに、容量カップリングにより、ソース/ドレイン側セレクトゲート線SGS,SGDの電位が上昇しても、ソース/ドレイン側セレクトゲートトランジスタがオン状態となることはない。
【0254】
これにより、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassの供給時におけるチャネル電位のリークを防止でき、チャネルブースト後には、十分に高い書き込み禁止電位を得ることが可能になる。
【0255】
ここで、本発明の書き込み方式では、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassの供給時には、ソース側セレクトゲート線SGSの電位は、十分に低い値VSG2’に設定され、ソース側セレクトゲートトランジスタは、カットオフ状態となっている。また、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位も、十分に低い値VSG2に設定され、ドレイン側セレクトゲートトランジスタも、カットオフ状態となっている。
【0256】
従って、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassの供給時、即ち、チャネルブースト時には、選択ブロック内の全てのセルユニット内のメモリセルのチャネルがブーストされる。
【0257】
この後、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位を、VSG2からVSG3に上昇させる(時刻t4)。
【0258】
VSG3は、選択ビット線BL2に接続されるセルユニットについては、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがオン状態となり、選択ビット線BL2のデータ“0”(=0V)をそのセルユニット内の全てのメモリセルのチャネルに転送でき、かつ、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニットについては、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがカットオフ状態のままであり、そのセルユニット内のメモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持できるような値に設定される。
【0259】
なお、VSG3は、VSG1>VSG3>VSG2なる大小関係を満たすように設定される。
【0260】
その結果、選択ビット線BL2に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、“0”(0V)であるため、選択メモリセルAのコントロールゲート電極とチャネルの間には、書き込みに充分な電界がかかる。一方、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、十分に大きな書き込み禁止電位を維持しているため、書き込み禁止セルのコントロールゲート電極とチャネルの間には、書き込みに充分な電界がかからない。
【0261】
これにより、選択ワード線WL2に接続される1ページ分のメモリセルのうち、選択メモリセルAに対しては、“0”−書き込み(閾値を上昇させる書き込み)が実行され、その他の非選択メモリセルに対しては、“1”−書き込み(“1”状態を維持する書き込み)が実行される。
【0262】
この後、選択ワード線WL2の電位Vpgm及び非選択ワード線WL0,WL1,WL3の電位Vpassを、それぞれ0Vに低下させ(時刻t5)、さらに、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位VSG3を0Vに低下させると(時刻t6)、書き込み動作が終了する。
【0263】
なお、例えば、VSG1及びVSG1’は、VDD+Vth以上の電位、VSG2は0V、VSG3及びVSG4は、VDDに設定される。但し、VDDは、内部電源電位であり、メモリセルのチャネルに転送する書き込み禁止電位(初期電位)である。また、Vthは、セレクトゲートトランジスタの閾値である。
【0264】
以上、本発明の第5実施の形態に関わる書き込み方式を詳細に説明したが、その特徴を簡単にまとめると、以下のようになる。
【0265】
▲1▼ ステップ1(時刻t1)
ソース側セレクトゲート線SGSをVSG1’に設定し、ソース線CELSRCをVSG4に設定し、ソース線CELSRCの電位VSG4を選択ブロック内のセルユニットに十分に(例えば、閾値落ちなく、VSG4のまま)転送する。
【0266】
▲2▼ ステップ2(時刻t1’)
ソース側セレクトゲート線SGSをVSG1からVSG2に低下させ、選択ブロック内の全てのセルユニット内のソース側セレクトゲートトランジスタをカットオフ状態にする。
【0267】
▲3▼ ステップ3(時刻t2)
ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG1に設定し、ビット線のデータに応じた所定電位を選択ブロック内のセルユニットに十分に(例えば、閾値落ちなく、VDD又はVSSのまま)転送する。
【0268】
▲4▼ ステップ4(時刻t2’)
ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG1からVSG2に低下させ、選択ブロック内の全てのセルユニット内のソース側セレクトゲートトランジスタをカットオフ状態にする。
【0269】
▲5▼ ステップ5(時刻t3)
書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassをワード線に与え、容量カップリングにより、選択ブロック内の全てのセルユニット内のメモリセルのチャネル電位をブーストさせる。なお、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、十分に高い書き込み禁止電位になる。
【0270】
▲6▼ ステップ6(時刻t4)
ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG2からVSG3に上昇させ、選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタをオン状態にし、選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネル電位を0Vにする。これにより、選択ワード線と選択ビット線の間に接続される選択メモリセルについては、“0”−書き込みが実行される。
【0271】
この時、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタについては、カットオフ状態のままとし、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルについては、書き込み禁止電位を維持させる。
【0272】
このように、本発明に関わる書き込み方式では、書き込み電位の供給時に、ソース側セレクトゲート線SGSの電位をVSG2’に設定し、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位をVSG2に設定している。
【0273】
従って、書き込み電位Vpgmの供給時に、容量カップリングにより2本のセレクトゲート線SGS,SGDの電位が、多少、上昇したとしても、選択ブロック内のセレクトゲートトランジスタがオン状態になることはない。つまり、書き込み電位Vpgmの供給時に、セレクトゲートトランジスタがリークの原因となることはなく、十分に高い書き込み禁止電位を得ることができる。
【0274】
なお、VSG1’の値は、ソース線CELSRCの電位VSG4を十分にセルユニットに転送すること(大きな初期電位を充電すること)を目的に決められ、同様に、VSG1の値は、ビット線のデータに対応した所定電位を十分にセルユニットに転送すること(大きな初期電位を充電すること)を目的に決められる。
【0275】
また、VSG2’及びVSG2の値は、書き込み電位Vpgmの印加時に容量カップリングによりVSG2’及びVSG2が上昇しても、ソース/ドレイン側セレクトゲートトランジスタをオンさせないこと(リーク防止)を目的に決められ、VSG3の値は、選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルには0Vを転送し、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、ブースト後の十分に大きなチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持することを目的に決められる。
【0276】
そして、これらの目的を同時に実現するためには、VSG1>VSG3>VSG2なる大小関係、及び、VSG1’≧VSG4≧VDDなる大小関係を満たすようにすればよい。
【0277】
本実施の形態に関わる書き込み方式では、VSG1=VSG1’=VSG4であってもよい。本実施の形態において重要な点は、チャネルブースト時に、ソース側セレクトゲート線SGSがVSG2’、ドレイン側セレクトゲート線SGDがVSG2(例えば、0V)に設定される点にある。そして、この場合、プログラムデータによらず、選択ブロック内のセルユニット内の全てのメモリリセルのチャネルがブーストされる。
【0278】
このように、本発明に関わる書き込み方式によれば、セルユニットの両側(ソース側及びドレイン側)から充電を行っているため、セルユニット内に“0”状態のセルが存在していても、チャネルブースト前に十分に高い初期電位を得ることができる。また、チャネルブースト時(書き込み電位Vpgmの印加時)に、セレクトゲートトランジスタのゲート電位をVSG2’,VSG2に設定することで、チャネルブースト時のリークを防止できる。
【0279】
また、書き込み電位Vpgmの印加前においては、ワード線の電位をVreadではなく、0Vに設定しているため、チャネルブースト時におけるワード線に印加する電位を大きく取ることができ、ブーストによる電位上昇を大きくすることができる。
【0280】
従って、非選択メモリセル(書き込み禁止セル)のチャネルについては、チャネルブーストにより十分に高い書き込み禁止電位を得ることができ、結果として、誤書き込みの防止及び信頼性の向上を達成することができる。
【0281】
なお、ドレイン側セレクトゲートトランジスタのゲート電位をVSG2からVSG3に設定することで、非選択メモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持しつつ、選択メモリセルのチャネルには、データ“0”(=0V)を転送できるため、選択メモリセルについては、通常どおり、“0”−書き込みが実行される。
【0282】
[第6実施の形態]
本実施の形態に関わる書き込み方式は、上述の第5実施の形態に関わる書き込み方式(図8)の変形例である。本例の書き込み方式は、上述の第5実施の形態に関わる書き込み方式に比べると、ソース側からのチャネル充電のタイミングとドレイン側からのチャネル充電のタイミングを逆にした点に特徴を有する。
【0283】
以下、図1及び図2に示すNAND型フラッシュメモリを例にして、本実施の形態に関わる書き込み方式について説明する。
【0284】
前提条件としては、図2のワード線WL2が選択され、ワード線WL2に接続されるメモリセルのうち、破線で囲んだメモリセルAが選択セル(“0”−書き込みの対象となるセル)であり、その他のメモリセルは、非選択セル(“1”−書き込みの対象となるセル、即ち、書き込み禁止セル)であるものとする。
【0285】
図9は、本発明の第6実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形を示している。
【0286】
まず、1ページ分の書き込みデータがチップ外部からセンスアンプS/Aに入力される(データロード)。
【0287】
ここでは、メモリセルAに対してのみ、“0”−書き込み(閾値を上昇させる書き込み)を行うことを前提とするため、選択ビット線BL2に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“0”が入力され、その他のビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“1”が入力される。
【0288】
各センスアンプS/Aは、書き込みデータを一時記憶するラッチ機能(ラッチ回路)を有しているため、選択ビット線BL2に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“0”がラッチされ、その他のビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセンスアンプS/Aには、データ“1”がラッチされる。
【0289】
なお、図9の信号波形図において、BL“0”は、“0”−書き込みの対象となるメモリセルAが接続されるビット線BL2を示し、BL“1”は、“1”−書き込みの対象となるセル(書き込み禁止セル)が接続されるビット線BL0,BL1,BL3,BL4を示している。
【0290】
書き込み動作時、まず、制御信号BLTRが“H”レベル(電源電位VDDを十分に転送できる電位)となり、センスアンプS/A内のデータは、ビット線BLj(j=0,1,・・・)に転送される。即ち、センスアンプS/A内のデータが“0”のビット線BL2は、“0”(“L”レベル=0V)となり、センスアンプS/A内のデータが“1”のビット線BL0,BL1,BL3,BL4は、“1”(“H”レベル=VDD)となる。
【0291】
また、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位がVSG1に設定される(時刻t1)。
【0292】
ここで、本発明に関わる書き込み方式では、VSG1は、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4のデータ“1”(=VDD)、即ち、書き込み禁止電位(初期電位)を、ドレイン側セレクトゲート線SGDを経由して、十分に転送、例えば、閾値落ちなしに、そのまま転送できるような電位(例えば、電源電位VDD以上の電位)に設定される。
【0293】
この後、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassが与えられる前に、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位を、VSG1からVSG2に低下させる(時刻t1’)。ここで、VSG2は、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタが常にカットオフ状態となり、そのセルユニット内のメモリセルのチャネルに充電された電荷がリークせず、チャネル電位(書き込み禁止電位)が低下しないような値(例えば、0V)に設定される。
【0294】
この後、ソース側セレクトゲート線SGSがVSG1’に設定される。なお、ソース線CELSRCは、時刻t1において、予め、VSG4に設定されている。VSG4は、例えば、Vreadのような内部電源電圧VDD以上の電位であり、VSG1’は、例えば、VSG4か、またはVSG4にソース側セレクトゲートトランジスタの閾値Vthを足した値又はそれ以上の電位に設定される。
【0295】
これにより、VSG4は、ソース線からソース側セレクトゲートトランジスタを経由して、セルユニットに転送される(時刻t2)。
【0296】
この後、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassが与えられる前に、ソース側セレクトゲート線SGSの電位を、VSG1’からVSG2’に低下させる(時刻t2’)。
【0297】
ここで、VSG2’は、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のソース側セレクトゲートトランジスタが常にカットオフ状態となり、そのセルユニット内のメモリセルのチャネルに充電された電荷がリークせず、チャネル電位(書き込み禁止電位)が低下しないような値に設定される。
【0298】
この後、選択ブロック内においては、選択ワード線WL2に書き込み電位Vpgmが与えられ、非選択ワード線WL0,WL1,WL3に中間電位Vpass(0<Vpass<Vpgm)が与えられる(時刻t3)。
【0299】
この時、ソース側セレクトゲート線SGSの電位は、十分に低い値VSG2’に設定され、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位も、十分に低い値VSG2(例えば、VSS)に設定されているため、例えば、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassがワード線に与えられたときに、容量カップリングにより、ソース/ドレイン側セレクトゲート線SGS,SGDの電位が上昇しても、ソース/ドレイン側セレクトゲートトランジスタがオン状態となることはない。
【0300】
これにより、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassの供給時におけるチャネル電位のリークを防止でき、チャネルブースト後には、十分に高い書き込み禁止電位を得ることが可能になる。
【0301】
ここで、本発明の書き込み方式では、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassの供給時には、ソース側セレクトゲート線SGSの電位は、十分に低い値VSG2’に設定され、ソース側セレクトゲートトランジスタは、カットオフ状態となっている。また、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位も、十分に低い値VSG2に設定され、ドレイン側セレクトゲートトランジスタも、カットオフ状態となっている。
【0302】
従って、書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassの供給時、即ち、チャネルブースト時には、選択ブロック内の全てのセルユニット内のメモリセルのチャネルがブーストされる。
【0303】
この後、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位を、VSG2からVSG3に上昇させる(時刻t4)。
【0304】
VSG3は、選択ビット線BL2に接続されるセルユニットについては、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがオン状態となり、選択ビット線BL2のデータ“0”(=0V)をそのセルユニット内の全てのメモリセルのチャネルに転送でき、かつ、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニットについては、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがカットオフ状態のままであり、そのセルユニット内のメモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持できるような値に設定される。
【0305】
なお、VSG3は、VSG1>VSG3>VSG2なる大小関係を満たすように設定される。
【0306】
その結果、選択ビット線BL2に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、“0”(0V)であるため、選択メモリセルAのコントロールゲート電極とチャネルの間には、書き込みに充分な電界がかかる。一方、非選択ビット線BL0,BL1,BL3,BL4に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、十分に大きな書き込み禁止電位を維持しているため、書き込み禁止セルのコントロールゲート電極とチャネルの間には、書き込みに充分な電界がかからない。
【0307】
これにより、選択ワード線WL2に接続される1ページ分のメモリセルのうち、選択メモリセルAに対しては、“0”−書き込み(閾値を上昇させる書き込み)が実行され、その他の非選択メモリセルに対しては、“1”−書き込み(“1”状態を維持する書き込み)が実行される。
【0308】
この後、選択ワード線WL2の電位Vpgm及び非選択ワード線WL0,WL1,WL3の電位Vpassを、それぞれ0Vに低下させ(時刻t5)、さらに、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位VSG3を0Vに低下させると(時刻t6)、書き込み動作が終了する。
【0309】
なお、例えば、VSG1は、VDD+Vth以上の電位、VSG2は0V、VSG3及びVSG4は、VDDより高い電圧Vreadに設定される。但し、VDDは、内部電源電位であり、メモリセルのチャネルに転送する書き込み禁止電位(初期電位)である。また、Vthは、セレクトゲートトランジスタの閾値である。
【0310】
以上、本発明の第6実施の形態に関わる書き込み方式を詳細に説明したが、その特徴を簡単にまとめると、以下のようになる。
【0311】
▲1▼ ステップ1(時刻t1)
ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG1に設定し、ビット線のデータに応じた所定電位を選択ブロック内のセルユニットに十分に(例えば、閾値落ちなく、VDD又はVSSのまま)転送する。
【0312】
▲2▼ ステップ2(時刻t1’)
ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG1からVSG2に低下させ、選択ブロック内の全てのセルユニット内のソース側セレクトゲートトランジスタをカットオフ状態にする。
【0313】
▲3▼ ステップ3(時刻t2)
ソース側セレクトゲート線SGSをVSG1’に設定し、ソース線CELSRCをVSG4に設定し、ソース線CELSRCの電位VSG4を選択ブロック内のセルユニットに十分に(例えば、閾値落ちなく、VSG4のまま)転送する。
【0314】
▲4▼ ステップ4(時刻t2’)
ソース側セレクトゲート線SGSをVSG1からVSG2に低下させ、選択ブロック内の全てのセルユニット内のソース側セレクトゲートトランジスタをカットオフ状態にする。
【0315】
▲5▼ ステップ5(時刻t3)
書き込み電位Vpgm及び中間電位Vpassをワード線に与え、容量カップリングにより、選択ブロック内の全てのセルユニット内のメモリセルのチャネル電位をブーストさせる。なお、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、十分に高い書き込み禁止電位になる。
【0316】
▲6▼ ステップ6(時刻t4)
ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG2からVSG3に上昇させ、選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタをオン状態にし、選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネル電位を0Vにする。これにより、選択ワード線と選択ビット線の間に接続される選択メモリセルについては、“0”−書き込みが実行される。
【0317】
この時、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のドレイン側セレクトゲートトランジスタについては、カットオフ状態のままとし、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルについては、書き込み禁止電位を維持させる。
【0318】
このように、本発明に関わる書き込み方式では、書き込み電位の供給時に、ソース側セレクトゲート線SGSの電位をVSG2’に設定し、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位をVSG2に設定している。例えば、選択ブロック内の2本のセレクトゲート線SGS,SGDの双方を、VSS(=0V)に設定している。
【0319】
従って、書き込み電位Vpgmの供給時に、容量カップリングにより2本のセレクトゲート線SGS,SGDの電位が、多少、上昇したとしても、選択ブロック内のセレクトゲートトランジスタがオン状態になることはない。つまり、書き込み電位Vpgmの供給時に、セレクトゲートトランジスタがリークの原因となることはなく、十分に高い書き込み禁止電位を得ることができる。
【0320】
なお、VSG1’の値は、ソース線CELSRCの電位VSG4を十分にセルユニットに転送すること(大きな初期電位を充電すること)を目的に決められ、同様に、VSG1の値は、ビット線のデータに対応した所定電位を十分にセルユニットに転送すること(大きな初期電位を充電すること)を目的に決められる。
【0321】
また、VSG2’及びVSG2の値は、書き込み電位Vpgmの印加時に容量カップリングによりVSG2’及びVSG2が上昇しても、ソース/ドレイン側セレクトゲートトランジスタをオンさせないこと(リーク防止)を目的に決められ、VSG3の値は、選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルには0Vを転送し、非選択ビット線に接続されるセルユニット内のメモリセルのチャネルは、ブースト後の十分に大きなチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持することを目的に決められる。
【0322】
そして、これらの目的を同時に実現するためには、VSG1>VSG3>VSG2なる大小関係、及び、VSG1’≧VSG4≧VDDなる大小関係を満たすようにすればよい。
【0323】
本実施の形態に関わる書き込み方式では、VSG1=VSG1’=VSG4であってもよい。本実施の形態において重要な点は、チャネルブースト時に、ソース側セレクトゲート線SGSがVSG2’、ドレイン側セレクトゲート線SGDがVSG2(例えば、0V)に設定される点にある。そして、この場合、プログラムデータによらず、選択ブロック内のセルユニット内の全てのメモリリセルのチャネルがブーストされる。
【0324】
このように、本発明に関わる書き込み方式によれば、セルユニットの両側(ソース側及びドレイン側)から充電を行っているため、セルユニット内に“0”状態のセルが存在していても、チャネルブースト前に十分に高い初期電位を得ることができる。また、チャネルブースト時(書き込み電位Vpgmの印加時)に、セレクトゲートトランジスタのゲート電位をVSG2’,VSG2に設定することで、チャネルブースト時のリークを防止できる。
【0325】
また、書き込み電位Vpgmの印加前においては、ワード線の電位をVreadではなく、0Vに設定しているため、チャネルブースト時におけるワード線に印加する電位を大きく取ることができ、ブーストによる電位上昇を大きくすることができる。
【0326】
従って、非選択メモリセル(書き込み禁止セル)のチャネルについては、チャネルブーストにより十分に高い書き込み禁止電位を得ることができ、結果として、誤書き込みの防止及び信頼性の向上を達成することができる。
【0327】
なお、ドレイン側セレクトゲートトランジスタのゲート電位をVSG2からVSG3に設定することで、非選択メモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)を維持しつつ、選択メモリセルのチャネルには、データ“0”(=0V)を転送できるため、選択メモリセルについては、通常どおり、“0”−書き込みが実行される。
【0328】
[第7実施の形態]
本実施の形態に関わる書き込み方式は、上述の第2実施の形態に関わる書き込み方式(図5)の変形例である。本例の書き込み方式は、3Tr−NANDに適用されるもので、上述の第2実施の形態に関わる書き込み方式に比べると、ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG2からVSG3に上昇させるタイミングが書き込み電位Vpgmを印加するタイミングよりも前に設定されている点に特徴を有する。
【0329】
図10は、本発明の第7実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形を示している。
この信号波形に示すように、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位は、時刻t3において、VSG2からVSG3に上昇している。この後、時刻t4において、書き込み電位Vpgmが選択ブロック内のワード線に供給される。
【0330】
本実施の形態に関わる書き込み方式では、書き込み電位Vpgmを選択ブロック内のワード線に与えるとき、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位は、VSG2よりも高いVSG3に設定される。
【0331】
しかし、VSG3の値を、VSG2と同様に、十分に低い値に設定すれば、書き込み電位Vpgmの印加時に、容量カップリングによりドレイン側セレクトゲート線SGDの電位が上昇し、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがオン状態になる、という事態を防止できる。即ち、VSG3は、書き込み電位Vpgmの印加時(ワード線の立ち上り時)に、ドレイン側セレクトゲートトランジスタにリーク電流が発生しないような値に設定される。
【0332】
また、本実施の形態に関わる書き込み方式では、書き込み電位Vpgmを選択ブロック内のワード線に与える前に、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位をVSG2よりも高いVSG3に設定し、ビット線のデータに対応した電位をセルユニットに転送している。つまり、書き込み電位Vpgmを選択ブロック内のワード線に与えた後に、ビット線のデータに対応した電位をセルユニットに転送しなくてもよい。
【0333】
従って、この場合、ビット線のデータに対応した電位をセルユニットに転送する際に、セルユニット間の容量カップリングに起因して、書き込み禁止電位が低下する、という事態を防止できる。
【0334】
具体的には、書き込み電位Vpgmを選択ブロック内のワード線に与えた後に、ビット線のデータに対応した電位をセルユニットに転送する場合、既に、チャネルブーストにより、非選択メモリセルのチャネルを書き込み禁止電位にした後に、選択メモリセルのチャネルに0Vを転送することになる。従って、選択メモリセルのチャネルに0Vが転送されたとき、隣接するセルユニット間の容量カップリングにより、非選択メモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)が低下する場合がある。
【0335】
これに対し、書き込み電位Vpgmを選択ブロック内のワード線に与える前に、ビット線のデータに対応した電位をセルユニットに転送する場合、チャネルブースト時には、非選択メモリセルのチャネルのみが書き込み禁止電位にブーストされる。また、既に、選択メモリセルのチャネルは、0Vに設定されているため、チャネルブースト後に、選択メモリセルのチャネルに0Vを転送する必要はない。従って、隣接するセルユニット間の容量カップリングにより、非選択メモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)が低下することもない。
【0336】
[第8実施の形態]
本実施の形態に関わる書き込み方式は、上述の第1実施の形態に関わる書き込み方式(図3)の変形例である。本例の書き込み方式は、NAND型フラッシュメモリに適用されるもので、上述の第1実施の形態に関わる書き込み方式に比べると、ドレイン側セレクトゲート線SGDをVSG2からVSG3に上昇させるタイミングが書き込み電位Vpgmを印加するタイミングよりも前に設定されている点に特徴を有する。
【0337】
図11は、本発明の第8実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形を示している。
この信号波形に示すように、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位は、時刻t3において、VSG2からVSG3に上昇している。この後、時刻t4において、書き込み電位Vpgmが選択ブロック内のワード線に供給される。
【0338】
本実施の形態に関わる書き込み方式では、書き込み電位Vpgmを選択ブロック内のワード線に与えるとき、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位は、VSG2よりも高いVSG3に設定される。
【0339】
しかし、VSG3の値を、VSG2と同様に、十分に低い値に設定すれば、書き込み電位Vpgmの印加時に、容量カップリングによりドレイン側セレクトゲート線SGDの電位が上昇し、ドレイン側セレクトゲートトランジスタがオン状態になる、という事態を防止できる。即ち、VSG3は、書き込み電位Vpgmの印加時(ワード線の立ち上り時)に、ドレイン側セレクトゲートトランジスタにリーク電流が発生しないような値に設定される。
【0340】
また、本実施の形態に関わる書き込み方式では、書き込み電位Vpgmを選択ブロック内のワード線に与える前に、ドレイン側セレクトゲート線SGDの電位をVSG2よりも高いVSG3に設定し、ビット線のデータに対応した電位をセルユニットに転送している。つまり、書き込み電位Vpgmを選択ブロック内のワード線に与えた後に、ビット線のデータに対応した電位をセルユニットに転送しなくてもよい。
【0341】
従って、この場合、ビット線のデータに対応した電位をセルユニットに転送する際に、セルユニット間の容量カップリングに起因して、書き込み禁止電位が低下する、という事態を防止できる。
【0342】
具体的には、書き込み電位Vpgmを選択ブロック内のワード線に与えた後に、ビット線のデータに対応した電位をセルユニットに転送する場合、既に、チャネルブーストにより、非選択メモリセルのチャネルを書き込み禁止電位にした後に、選択メモリセルのチャネルに0Vを転送することになる。従って、選択メモリセルのチャネルに0Vが転送されたとき、隣接するセルユニット間の容量カップリングにより、非選択メモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)が低下する場合がある。
【0343】
これに対し、書き込み電位Vpgmを選択ブロック内のワード線に与える前に、ビット線のデータに対応した電位をセルユニットに転送する場合、チャネルブースト時には、非選択メモリセルのチャネルのみが書き込み禁止電位にブーストされる。また、既に、選択メモリセルのチャネルは、0Vに設定されているため、チャネルブースト後に、選択メモリセルのチャネルに0Vを転送する必要はない。従って、隣接するセルユニット間の容量カップリングにより、非選択メモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)が低下することもない。
【0344】
[第9実施の形態]
図12は、本発明の第9実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形を示している。
この信号波形は、上述の第1実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形(図3)とほぼ同じである。
【0345】
本実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形が上述の第1実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形と異なる点は、非選択ビット線BL“1”における電位レベルのみにある。
【0346】
具体的には、上述の第1実施の形態では、非選択ビット線BL“1”は、内部電源電位VDDに設定されているのに対し、本実施の形態では、非選択ビット線BL“1”は、内部電源電位VDDよりも低いクランプ電位Vclamp(例えば、1V程度)に設定されている。
【0347】
このように、非選択ビット線BL“1”の電位レベルを下げることにより、微細化、大容量化などに伴って増大していくビット線容量、ビット線間容量などによる充電時の負荷を軽減することができる。つまり、非選択ビット線BL“1”の電位レベルを低下させることは、消費電力の低減、電源電位の揺れ防止などに有効となる。
【0348】
ここで、Vclampについて検討する。
非選択ビット線BL“1”におけるVclampは、書き込み禁止のために非選択メモリセルのチャネルに与える充電電位である。
【0349】
チャネルの充電電位は、セルユニット内の“0”セルの閾値と“0”セルのゲート電位から定まる転送電位に基づいて決定されるため、Vclampは、この転送電位よりも大きな値に設定すればよい。例えば、“0”セルのゲート電位は、Vread(例えば、3.5V)であるから、“0”セルの閾値を、1.5Vとすると、“0”セルは、3.5V−1.5V = 2.0V以下の電位のみを転送できる。
【0350】
従って、Vclampとしては、2.0V以上に設定すればよい。
【0351】
実際には、“0”セルの閾値は、0.5Vから2.0Vまでの分布を持っているため、チャネル電位(書き込み禁止電位)が最も高くなる0.5Vの閾値を有する“0”セルについて考えるのがよい。また、書き込み時には、バックゲートバイアス効果も存在するため、これも考慮すると、“0”セルの閾値は、1.5Vと仮定することができる。
【0352】
“0”セルの閾値を1.5Vとした場合には、上述の通り、Vclampとしては、2.0V以上に設定するのが効果的である。
【0353】
上述の第1乃至第8実施の形態では、VSG3は、例えば、内部電源電位VDDに設定することができる。
【0354】
しかし、本実施の形態では、VSG3は、Vclamp以下、ドレイン側セレクトゲートトランジスタの閾値以上でなければならない。なぜなら、本実施の形態では、非選択ビット線BL“1”は、クランプ電位Vclampである。この場合、VSG3を、内部電源電位VDDとすると、ドレイン側セレクトゲートトランジスタの電位関係は、Vg(ゲート)=VDD、Vs(ソース)=Vboost(チャネルブースト電位)、Vd(ドレイン)=Vclampとなり、VDD>Vclampの場合、チャネルの電荷は、ドレイン側セレクトゲートトランジスタを経由して、ビット線へ抜けてしまう。
【0355】
そこで、本実施の形態においては、VSG3は、Vclamp以下、ドレイン側セレクトゲートトランジスタの閾値以上に設定される。
【0356】
なお、本実施の形態では、上述の第1実施の形態を前提として、その非選択ビット線BL“1”を、内部電源電位VDDよりも低いクランプ電位Vclampに設定した。
【0357】
但し、非選択ビット線BL“1”を、内部電源電位VDDよりも低いクランプ電位Vclampに設定するということは、当然に、上述の第2乃至第8実施の形態に関わる書き込み方式に適用することもでき、かつ、その場合においても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0358】
[第10実施の形態]
図13は、本発明の第10実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形を示している。
この信号波形は、上述の第1実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形(図3)とほぼ同じである。
【0359】
本実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形が上述の第1実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形と異なる点は、選択ビット線BL“0”における信号波形のみにある。
【0360】
具体的には、上述の第1実施の形態では、選択ビット線BL“0”は、常に、VSS(=0V)に設定されているのに対し、本実施の形態では、選択ビット線BL“0”は、少なくともチャネルブースト前の初期電位をセルユニットに転送する際には、内部電源電位VDDに設定される(時刻t1〜t2)。
【0361】
本実施の形態のように、初期充電時に、プログラムデータにかかわらず、全てのビット線をVDDに設定しておくことにより、ビット線間容量による影響を小さくすることができ、例えば、カップリングによる相乗効果で初期充電を高速に行うことができる。また、全てのビット線がVDDであれば、負荷容量が低減され、消費電力の低減、電源の揺れ防止などに有効である。
【0362】
なお、本実施の形態では、選択ビット線BL“0”は、書き込み電位Vpgmの印加によりチャネルブーストを行った後に、VSS(=0V)に設定されるが、プログラムデータをビット線に転送する時期は、ドレイン側セレクトゲート線SGDがVSG2の間、即ち、ドレイン側セレクトゲート線SGDがVSG3になる前(プログラムデータをセルユニットに転送する前)であれば、いつでもよい。
【0363】
例えば、本実施の形態のように、選択ビット線BL“0”は、書き込み電位Vpgmの印加によりチャネルブーストを行った後に、VSS(=0V)に設定してもよいし、また、書き込み電位Vpgmの印加によりチャネルブーストを行うと同時、又はその前に、VSS(=0V)に設定してもよい。
【0364】
なお、本実施の形態では、上述の第1実施の形態を前提として、初期充電時に、選択ビット線BL“0”を内部電源電位VDDに設定した。
【0365】
但し、初期充電時に、選択ビット線BL“0”を内部電源電位VDDに設定するということは、当然に、上述の第2乃至第8実施の形態に関わる書き込み方式に適用することもでき、かつ、その場合においても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0366】
[第11実施の形態]
図14は、本発明の第11実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形を示している。
この信号波形は、上述の第10実施の形態に関わる書き込み方式の変形例である。本実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形が上述の第10実施の形態に関わる書き込み方式の信号波形と異なる点は、非選択ビット線BL“1”における信号波形のみにある。
【0367】
具体的には、本実施の形態では、選択ビット線BL“0”は、少なくともチャネルブースト前において初期電位をセルユニットに転送する際に、内部電源電位VDDに設定され、同様に、非選択ビット線BL“1”も、少なくともチャネルブースト前において初期電位をセルユニットに転送する際に、内部電源電位VDDに設定される(時刻t1〜t2)。
【0368】
本実施の形態のように、初期充電時に、プログラムデータにかかわらず、全てのビット線をVDDに設定しておくことにより、ビット線間容量による影響を小さくすることができ、例えば、カップリングによる相乗効果で初期充電を高速に行うことができる。また、全てのビット線がVDDであれば、負荷容量が低減され、消費電力の低減、電源の揺れ防止などに有効である。
【0369】
また、本実施の形態では、選択ビット線BL“0”は、書き込み電位Vpgmの印加によりチャネルブーストを行った後に、プログラムデータの転送によりVSS(=0V)に設定され、非選択ビット線BL“1”は、書き込み電位Vpgmの印加によりチャネルブーストを行った後に、プログラムデータの転送によりVclamp(<VDD)に設定される(時刻t4)。
【0370】
即ち、チャネルブースト後に選択ビット線BL“0”のデータ“0”をセルユニットに転送する際(時刻t5)において、非選択ビット線BL“1”は、VDDよりも低いVclampに設定されているため、ビット線間の容量カップリングによるデータ転送の遅れを防止することができる。また、本実施の形態によれば、消費電力の低減や、電源電位VDDの揺れなども防止できる。さらに、クランプ電位Vclampは、リークにより、非選択メモリセルのチャネル電位(書き込み禁止電位)が低下しないような値に設定される。
【0371】
なお、本実施の形態では、選択ビット線BL“0”は、書き込み電位Vpgmの印加によりチャネルブーストを行った後に、VSS(=0V)に設定され、非選択ビット線BL“1”も、書き込み電位Vpgmの印加によりチャネルブーストを行った後に、Vclampに設定される。
【0372】
しかし、プログラムデータをビット線に転送する時期(選択ビット線BL“0”をVSSにし、非選択ビット線BL“1”をVclampにする時期)は、ドレイン側セレクトゲート線SGDがVSG2の間、即ち、ドレイン側セレクトゲート線SGDがVSG3になる前(プログラムデータをセルユニットに転送する前)であれば、いつでもよい。
【0373】
例えば、本実施の形態のように、ビット線BL“0”,BL“1”は、書き込み電位Vpgmの印加によりチャネルブーストを行った後に、それぞれ、VSS、Vclampに設定してもよいし、また、書き込み電位Vpgmの印加によりチャネルブーストを行うと同時、又はその前に、それぞれ、VSS、Vclampに設定してもよい。
【0374】
また、Vclampの値については、上述の第9実施の形態と同様にして決定される。
例えば、非選択ビット線BL“1”におけるVclampは、“0”セルのゲート電位を、Vread(例えば、3.5V)、“0”セルの閾値を、1.5Vとすると、“0”セルは、3.5V−1.5V = 2.0V以下の電位のみを転送できるため、結果として、2.0V以上の値に設定すればよい。
【0375】
また、本実施の形態では、上述の第9実施の形態と同様に、VSG3は、Vclamp以下、ドレイン側セレクトゲートトランジスタの閾値以上にする必要がある。なぜなら、非選択ビット線BL“1”は、クランプ電位Vclampである。この場合、VSG3を、内部電源電位VDDとすると、ドレイン側セレクトゲートトランジスタの電位関係は、Vg(ゲート)=VDD、Vs(ソース)=Vboost(チャネルブースト電位)、Vd(ドレイン)=Vclampとなり、VDD>Vclampの場合、チャネルの電荷は、ドレイン側セレクトゲートトランジスタを経由して、ビット線へ抜けてしまう。
【0376】
そこで、本実施の形態においては、VSG3は、Vclamp以下、ドレイン側セレクトゲートトランジスタの閾値以上に設定される。
【0377】
なお、本実施の形態では、上述の第1実施の形態を前提として、初期充電時に、全てのビット線を内部電源電位VDDに設定し、この後、選択ビット線BL“0”をVSSに設定し、非選択ビット線BL“1”をVDDよりも低いVclampに設定した。
【0378】
但し、このような書き込み方式は、上述の第1実施の形態だけでなく、当然に、上述の第2乃至第8実施の形態に関わる書き込み方式に組み合わせて適用することもできる。また、この場合においても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0379】
[その他]
以上、本発明に関わる書き込み方式を、第1乃至第11実施の形態として説明したが、これらは、NAND型フラッシュメモリ及び3Tr−NANDに限られず、セレクトゲートトランジスタを有する不揮発性半導体メモリに適用できるものである。また、本発明に関わる書き込み方式は、2値メモリの他、多値メモリにも適用できる。
【0380】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、初期電位をセルユニットに与えてから、ワード線に書き込み電位を与えてチャネルブーストを終了するまでの期間、ドレイン側/ソース側セレクトゲートトランジスタを十分にカットオフ状態にしておけるような電位を、これらセレクトゲートトランジスタのゲート電極に与えているため、チャネルブースト時にリーク電流の発生による書き込み禁止電位の低下が起こらない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の書き込み方式が適用されるNAND型フラッシュメモリを示す図。
【図2】図1のメモリセルアレイの回路構成を示す図。
【図3】本発明の第1実施の形態に関わる書き込み方式を示す波形図。
【図4】本発明の書き込み方式が適用される3Tr−NANDのメモリセルアレイの回路構成を示す図。
【図5】本発明の第2実施の形態に関わる書き込み方式を示す波形図。
【図6】本発明の第3実施の形態に関わる書き込み方式を示す波形図。
【図7】本発明の第4実施の形態に関わる書き込み方式を示す波形図。
【図8】本発明の第5実施の形態に関わる書き込み方式を示す波形図。
【図9】本発明の第6実施の形態に関わる書き込み方式を示す波形図。
【図10】本発明の第7実施の形態に関わる書き込み方式を示す波形図。
【図11】本発明の第8実施の形態に関わる書き込み方式を示す波形図。
【図12】本発明の第9実施の形態に関わる書き込み方式を示す波形図。
【図13】本発明の第10実施の形態に関わる書き込み方式を示す波形図。
【図14】本発明の第11実施の形態に関わる書き込み方式を示す波形図。
【図15】従来の書き込み方式が適用されるNAND型フラッシュメモリを示す図。
【図16】図15のメモリセルアレイの回路構成を示す図。
【図17】従来の書き込み方式の第1例を示す波形図。
【図18】従来の書き込み方式の第2例を示す波形図。
【図19】従来の書き込み方式の第3例を示す波形図。
【符号の説明】
11 :メモリセルアレイ、
12 :ロウデコーダ、
13 :カラムゲート、
14 :I/Oバッファ、
15 :センスアンプ、
16 :カラムデコーダ、
17 :ページバッファ、
18 :エラー訂正回路、
19 :昇圧回路、
20 :アドレスバッファ、
21 :制御回路、
22 :パリティビットジェネレータ。
Claims (32)
- 少なくとも1つのメモリセルと、前記少なくとも1つのメモリセルとビット線の間に接続されるセレクトゲートトランジスタとを具備し、書き込み動作が連続する第1、第2及び第3の期間からなり、各期間における前記セレクトゲートトランジスタのゲート電位をそれぞれ第1、第2及び第3の電位とした場合に、第1の電位>第3の電位>第2の電位なる関係が成立していることを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
- 少なくとも1つのメモリセルと、前記少なくとも1つのメモリセルの両端にそれぞれ1つずつ接続される2つのセレクトゲートトランジスタとを具備し、書き込み動作が連続する第1、第2及び第3の期間からなり、各期間における前記2つのセレクトゲートトランジスタの一方のゲート電位をそれぞれ第1、第2及び第3の電位とした場合に、第1の電位>第3の電位>第2の電位なる関係が成立していることを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
- 前記第1の期間は、プログラムデータに応じた電位又はプログラムデータに依存しない一定電位を、初期電位として、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに供給する期間であることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記第2の期間は、前記セレクトゲートトランジスタをカットオフ状態にし、選択されたワード線に書き込み電位を供給し、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位をブーストする期間であることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記第3の期間は、前記ビット線が第4の電位である場合には、前記第4の電位を前記セレクトゲートトランジスタを経由して前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに転送し、前記ビット線が第5の電位である場合には、前記セレクトゲートトランジスタをカットオフ状態のままとし、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位を維持する期間であることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記第2の期間は、前記セレクトゲートトランジスタをカットオフ状態にする期間であることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記第3の期間は、前記ビット線が第4の電位である場合には、前記第4の電位を前記セレクトゲートトランジスタを経由して前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに転送し、前記ビット線が第5の電位である場合には、前記セレクトゲートトランジスタをカットオフ状態のままとし、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位を維持する期間、並びに、選択されたワード線に書き込み電位を供給し、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位をブーストする期間を含んでいることを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記第2の期間は、前記セレクトゲートトランジスタの一方をカットオフ状態にし、プログラム電位に依存しない一定電位を前記セレクトゲートトランジスタの他方を経由して前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに供給する期間であることを特徴とする請求項2記載の不揮発性半導体メモリ。
- 少なくとも1つのメモリセルと、前記少なくとも1つのメモリセルとビット線の間に接続される第1のセレクトゲートトランジスタと、前記少なくとも1つのメモリセルとソース線の間に接続される第2のセレクトゲートトランジスタとを具備し、書き込み動作が連続する第1、第2、第3及び第4の期間からなり、各期間における前記第1のセレクトゲートトランジスタのゲート電位をそれぞれ第1、第2、第3及び第4の電位とした場合に、第2の電位>第4の電位>第3の電位≧第1の電位なる関係が成立していることを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
- 前記第1の期間は、前記第1のセレクトゲートトランジスタをカットオフ状態にし、プログラム電位に依存しない一定電位を、前記ソース線から前記第2のセレクトゲートトランジスタを経由して前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに供給する期間であることを特徴とする請求項9記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記第2の期間は、前記第2のセレクトゲートトランジスタをカットオフ状態にし、プログラムデータに応じた電位又はプログラムデータに依存しない一定電位を、初期電位として、前記ビット線から前記第1のセレクトゲートトランジスタを経由して前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに供給する期間であることを特徴とする請求項9記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記第3の期間は、前記第1及び第2のセレクトゲートトランジスタをカットオフ状態にし、選択されたワード線に書き込み電位を供給し、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位をブーストする期間であることを特徴とする請求項9記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記第4の期間は、前記ビット線が第5の電位である場合には、前記第5の電位を前記第1のセレクトゲートトランジスタを経由して前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに転送し、前記ビット線が第6の電位である場合には、前記第1のセレクトゲートトランジスタをカットオフ状態のままとし、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位を維持する期間であることを特徴とする請求項9記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記第3の期間は、前記第1及び第2のセレクトゲートトランジスタをカットオフ状態にする期間であることを特徴とする請求項9記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記第4の期間は、前記ビット線が第5の電位である場合には、前記第5の電位を前記第1のセレクトゲートトランジスタを経由して前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに転送し、前記ビット線が第6の電位である場合には、前記第1のセレクトゲートトランジスタをカットオフ状態のままとし、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位を維持する期間、並びに、選択されたワード線に書き込み電位を供給し、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位をブーストする期間を含んでいることを特徴とする請求項9記載の不揮発性半導体メモリ。
- 少なくとも1つのメモリセルと、前記少なくとも1つのメモリセルとビット線の間に接続されるセレクトゲートトランジスタと、初期電位を前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに供給する第1の期間に、前記セレクトゲートトランジスタのゲート電位を第1の電位に設定し、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位をブーストする第2の期間に、前記セレクトゲートトランジスタのゲート電位を第2の電位に設定し、前記ビット線が第4の電位のとき、前記第4の電位を前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに転送し、前記ビット線が第5の電位のとき、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位を維持する第3の期間に、前記セレクトゲートトランジスタのゲート電位を第3の電位に設定する制御回路とを具備し、前記第1、第2及び第3の期間は、互いに連続しており、前記第4、第5及び第3の電位は、第5の電位>第3の電位>第4の電位なる関係を有していることを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
- 少なくとも1つのメモリセルと、前記少なくとも1つのメモリセルの両端にそれぞれ1つずつ接続される2つのセレクトゲートトランジスタと、初期電位を前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに供給する第1の期間に、前記セレクトゲートトランジスタの一方のゲート電位を第1の電位に設定し、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位をブーストする第2の期間に、前記セレクトゲートトランジスタの一方のゲート電位を第2の電位に設定し、前記ビット線が第4の電位のとき、前記第4の電位を前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに転送し、前記ビット線が第5の電位のとき、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位を維持する第3の期間に、前記セレクトゲートトランジスタの一方のゲート電位を第3の電位に設定する制御回路とを具備し、前記第1、第2及び第3の期間は、互いに連続しており、前記第4、第5及び第3の電位は、第5の電位>第3の電位>第4の電位なる関係を有していることを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
- 少なくとも1つのメモリセルと、前記少なくとも1つのメモリセルとビット線の間に接続されるセレクトゲートトランジスタと、初期電位を前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに供給する第1の期間に、前記セレクトゲートトランジスタのゲート電位を第1の電位に設定し、前記セレクトゲートトランジスタをカットオフ状態にする第2の期間に、前記セレクトゲートトランジスタのゲート電位を第2の電位に設定し、前記ビット線が第4の電位のとき、前記第4の電位を前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに転送し、前記ビット線が第5の電位のとき、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位を維持した後に、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位をブーストする第3の期間に、前記セレクトゲートトランジスタのゲート電位を第3の電位に設定する制御回路とを具備し、前記第1、第2及び第3の期間は、互いに連続しており、前記第4、第5及び第3の電位は、第5の電位>第3の電位>第4の電位なる関係を有していることを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
- 少なくとも1つのメモリセルと、前記少なくとも1つのメモリセルの両端にそれぞれ1つずつ接続される2つのセレクトゲートトランジスタと、初期電位を前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに供給する第1の期間に、前記セレクトゲートトランジスタの一方のゲート電位を第1の電位に設定し、前記セレクトゲートトランジスタの一方をカットオフ状態にする第2の期間に、前記セレクトゲートトランジスタの一方のゲート電位を第2の電位に設定し、前記ビット線が第4の電位のとき、前記第4の電位を前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに転送し、前記ビット線が第5の電位のとき、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位を維持した後に、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位をブーストする第3の期間に、前記セレクトゲートトランジスタの一方のゲート電位を第3の電位に設定する制御回路とを具備し、前記第1、第2及び第3の期間は、互いに連続しており、前記第4、第5及び第3の電位は、第5の電位>第3の電位>第4の電位なる関係を有していることを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
- 少なくとも1つのメモリセルと、前記少なくとも1つのメモリセルの両端にそれぞれ1つずつ接続される2つのセレクトゲートトランジスタと、初期電位を前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに供給する第1の期間に、前記セレクトゲートトランジスタの一方のゲート電位を第1の電位に設定した後に、前記セレクトゲートトランジスタの他方のゲート電位を前記第1の電位に設定し、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位をブーストする第2の期間に、前記セレクトゲートトランジスタの一方のゲート電位を第2の電位に設定し、前記ビット線が第4の電位のとき、前記第4の電位を前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに転送し、前記ビット線が第5の電位のとき、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位を維持する第3の期間に、前記セレクトゲートトランジスタの一方のゲート電位を第3の電位に設定する制御回路とを具備し、前記第1、第2及び第3の期間は、互いに連続しており、前記第4、第5及び第3の電位は、第5の電位>第3の電位>第4の電位なる関係を有していることを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
- 少なくとも1つのメモリセルと、前記少なくとも1つのメモリセルの両端にそれぞれ1つずつ接続される2つのセレクトゲートトランジスタと、初期電位を前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに供給する第1の期間に、前記セレクトゲートトランジスタの一方のゲート電位を第1の電位に設定した後に、前記セレクトゲートトランジスタの他方のゲート電位を前記第1の電位に設定し、前記セレクトゲートトランジスタの一方をカットオフ状態にする第2の期間に、前記セレクトゲートトランジスタの一方のゲート電位を第2の電位に設定し、前記ビット線が第4の電位のとき、前記第4の電位を前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに転送し、前記ビット線が第5の電位のとき、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位を維持した後に、前記少なくとも1つのメモリセルのチャネル電位をブーストする第3の期間に、前記セレクトゲートトランジスタの一方のゲート電位を第3の電位に設定する制御回路とを具備し、前記第1、第2及び第3の期間は、互いに連続しており、前記第4、第5及び第3の電位は、第5の電位>第3の電位>第4の電位なる関係を有していることを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
- 前記セレクトゲートトランジスタの一方のゲート電位を前記第1の電位に設定することにより、プログラムデータに依存しない一定電位がソース線から前記セレクトゲートトランジスタの一方を経由して前記少なくとも1つのメモリセルに供給され、前記セレクトゲートトランジスタの他方のゲート電位を前記第1の電位に設定することにより、プログラムデータに応じた電位がビット線から前記セレクトゲートトランジスタの他方を経由して前記少なくとも1つのメモリセルに供給されることを特徴とする請求項20又は21記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記セレクトゲートトランジスタの一方のゲート電位を前記第1の電位に設定することにより、プログラムデータに応じた電位がビット線から前記セレクトゲートトランジスタの一方を経由して前記少なくとも1つのメモリセルに供給され、前記セレクトゲートトランジスタの他方のゲート電位を前記第1の電位に設定することにより、プログラムデータに依存しない一定電位がソース線から前記セレクトゲートトランジスタの他方を経由して前記少なくとも1つのメモリセルに供給されることを特徴とする請求項20又は21記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記プログラムデータに応じた電位は、内部電源電位及び接地電位を含み、前記プログラムデータに依存しない一定電位は、前記内部電源電位以上の電位であることを特徴とする請求項3又は11記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記第1の電位は、内部電源電位よりも大きな値を有していることを特徴とする請求項1、2、16乃至23のいずれか1項に記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記第2の電位は、内部電源電位よりも大きな値を有していることを特徴とする請求項9記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記第3の電位は、接地電位を転送でき、内部電源電位又はクランプ電位を転送することができないような値に設定されることを特徴とする請求項1、2、16乃至23のいずれか1項に記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記第4の電位は、接地電位を転送でき、内部電源電位又はクランプ電位を転送することができないような値に設定されることを特徴とする請求項9記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記第1の期間において、前記少なくとも1つのメモリセルのワード線は、前記少なくとも1つのメモリセルのデータ状態にかかわらず、前記少なくとも1つのメモリセルの全てをオン状態にするような電位に設定されていることを特徴とする請求項1、2、16乃至23のいずれか1項に記載の不揮発性半導体メモリ。
- 少なくとも1つのメモリセルと、前記少なくとも1つのメモリセルとビット線の間に接続されるセレクトゲートトランジスタとを具備し、書き込み動作の開始時に前記少なくとも1つのメモリセルのチャネルに前記ビット線から初期電位を供給し、この後、プログラムデータの値にかかわらず前記チャネルの電位をブーストし、この後、前記プログラムデータが書き込みを許可するものである場合、前記プログラムデータに応じた電位を前記ビット線から前記チャネルに供給することを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
- 前記プログラムデータが書き込みを禁止するものである場合、前記プログラムデータに応じた電位は、前記初期電位よりも小さく、前記チャネルに供給されないことを特徴とする請求項30記載の不揮発性半導体メモリ。
- 前記チャネルの電位のブーストは、前記少なくとも1つのメモリセルに接続される選択ワード線にプログラム電位を供給することにより行われることを特徴とする請求項30記載の不揮発性半導体メモリ。
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