JP3993581B2 - Semiconductor memory device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体記憶装置に関し、更に詳しくは、電気的書き換え可能な不揮発性半導体記憶装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device.

近年、電気的書き替えを可能とした不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)の1種としてNANDセル型EEPROMが提案されている。このEEPROMは、電荷蓄積層としての例えば浮遊ゲートと制御ゲートとが積層されたnチャネルMOSFET構造の複数のメモリセルを、それらのソース、ドレインを隣接するもの同士で共有する形で直列接続し、これを1単位としてビット線に接続するものである。   In recent years, a NAND cell type EEPROM has been proposed as one type of nonvolatile semiconductor memory device (EEPROM) that can be electrically rewritten. In this EEPROM, for example, a plurality of memory cells having an n-channel MOSFET structure in which, for example, a floating gate and a control gate are stacked as a charge storage layer, their sources and drains are shared by adjacent ones, This is connected to the bit line as a unit.

図20(a),(b)はそれぞれ、従来のNAND型EEPROMにおけるメモリセルアレイの1つのNANDセル部分のパターン平面図とその等価回路図である。図21(a),(b)はそれぞれ、上記図20(a)に示したパターンのA−A’線及びB−B’線に沿った断面図である。素子分離酸化膜12で囲まれたp型半導体基板(この例では、p型シリコン基板11−1にn型ウェル領域11−2が形成され、このn型ウェル領域11−2内にp型ウェル領域11−3が形成されているが、p型シリコン基板を用いることもできる)11に、複数のNANDセルからなるメモリセルアレイが形成されている。1つのNANDセルに着目して説明すると、この例では、8個のメモリセルM〜Mが直列接続されて1つのNANDセルを構成している。各メモリセルM〜Mはそれぞれ、基板11上にゲート絶縁膜13を介して浮遊ゲート14(14,14,14,…,14)が形成され、この浮遊ゲート14上に絶縁膜15を介して制御ゲート16(16,16,16,…,16)が積層して形成されている。これらのメモリセルのソース、ドレインであるn型拡散層19は、隣接するもの同士共有する形で、メモリセルが直列接続されている。 FIGS. 20A and 20B are a pattern plan view and an equivalent circuit diagram of one NAND cell portion of a memory cell array in a conventional NAND type EEPROM, respectively. FIGS. 21A and 21B are cross-sectional views taken along lines AA ′ and BB ′ of the pattern shown in FIG. A p-type semiconductor substrate surrounded by an element isolation oxide film 12 (in this example, an n-type well region 11-2 is formed in a p-type silicon substrate 11-1, and a p-type well is formed in the n-type well region 11-2. A region 11-3 is formed, but a p-type silicon substrate can be used), and a memory cell array composed of a plurality of NAND cells is formed. To explain with a focus on one NAND cell, in this example, eight memory cells M 1 to M 8 are connected in series to constitute one NAND cell. Each of the memory cells M 1 to M 8 has a floating gate 14 (14 1 , 14 2 , 14 3 ,..., 14 8 ) formed on the substrate 11 via a gate insulating film 13. The control gates 16 (16 1 , 16 2 , 16 3 ,..., 16 8 ) are stacked through the insulating film 15. The n-type diffusion layers 19 which are the source and drain of these memory cells are connected in series so that adjacent ones are shared.

上記NANDセルのドレイン側、ソース側には各々、第1,第2の選択トランジスタS,Sが設けられている。これら選択トランジスタS,Sは、メモリセルの浮遊ゲート、制御ゲートと同時に形成された第1の選択ゲート14,16及び第2の選択ゲート1410,1610を備えている。上記選択ゲート14と16は図示しない領域で電気的に接続され、選択ゲート1410と1610も図示しない領域で電気的に接続され、それぞれ選択トランジスタS,Sのゲート電極として働く。素子形成された基板は、CVD酸化膜17により覆われ、この上にビット線18が配設されている。NANDセルの制御ゲート16は、共通に制御ゲート線CG,CG,…,CGとして配設されている。これら制御ゲート線は、ワード線となる。選択ゲート14,16及び1410,1610もそれぞれ行方向に連続的に選択ゲート線SG,SGとして配設されている。 First and second select transistors S 1 and S 2 are provided on the drain side and the source side of the NAND cell, respectively. These selection transistors S 1 and S 2 include first selection gates 14 9 and 16 9 and second selection gates 14 10 and 16 10 formed simultaneously with the floating gate and control gate of the memory cell. The selection gates 14 9 and 16 9 are electrically connected in a region (not shown), and the selection gates 14 10 and 16 10 are also electrically connected in a region (not shown) and function as gate electrodes of the selection transistors S 1 and S 2 , respectively. . The substrate on which the element is formed is covered with a CVD oxide film 17, and a bit line 18 is disposed thereon. The control gates 16 of the NAND cells are commonly arranged as control gate lines CG 1 , CG 2 ,... CG 8 . These control gate lines become word lines. The selection gates 14 9 , 16 9 and 14 10 , 16 10 are also arranged as selection gate lines SG 1 and SG 2 continuously in the row direction, respectively.

図22は、上述したようなNANDセルがマトリックス状に配列されたメモリセルアレイの等価回路図を示している。ソース線は例えば64本のビット線毎につき1箇所、コンタクトを介してAlやポリシリコン等の基準電位配線に接続される。この基準電位配線は周辺回路に接続される。メモリセルの制御ゲート及び第1,第2の選択ゲートは、行方向に連続的に配設される。通常、制御ゲートにつながるメモリセルの集合を1ページと呼び、1組のドレイン側(第1の選択ゲート)及びソース側(第2の選択ゲート)の選択ゲートによって挟まれたページの集合を1NANDブロックまたは単に1ブロックと呼ぶ。1ページは例えば256バイト(256×8)個のメモリセルから構成される。1ページ分のメモリセルはほぼ同時に書き込みが行われる。1ブロックは例えば2048バイト(2048×8)個のメモリセルから構成される。1ブロック分のメモリセルはほぼ同時に消去される。   FIG. 22 shows an equivalent circuit diagram of a memory cell array in which NAND cells as described above are arranged in a matrix. The source line is connected to a reference potential wiring such as Al or polysilicon via a contact, for example, every 64 bit lines. This reference potential wiring is connected to a peripheral circuit. The control gate and the first and second selection gates of the memory cell are continuously arranged in the row direction. Usually, a set of memory cells connected to the control gate is called one page, and a set of pages sandwiched by one set of drain side (first selection gate) and source side (second selection gate) selection gates is 1 NAND. This is called a block or simply one block. One page is composed of, for example, 256 bytes (256 × 8) memory cells. One page of memory cells are written almost simultaneously. One block is composed of, for example, 2048 bytes (2048 × 8) memory cells. The memory cells for one block are erased almost simultaneously.

上記のような構成において、データの書き込みは、ビット線から遠い方のメモリセルから順に行う。ビット線にはデータに応じて0V(“0”書き込み)または電源電圧Vcc(“1”書き込み)を印加する。ビット線に接続する選択ゲートは電源電圧Vcc、ソース線に接続する選択ゲートは0Vである。この時、“0”書き込みのセルのチャネルには0Vが伝達される。“1”書き込みではビット線に接続される選択ゲートがオフするので、“1”書き込みするメモリセルのチャネルはVcc−Vthsg(Vthsgは選択ゲートのしきい値電圧)になり、フローティングになる。あるいは、書き込みを行うメモリセルよりもビット線側のメモリセルのしきい値電圧が正電圧Vthcellを持つ場合には、メモリセルのチャネルはVcc−Vthcellになる。その後、選択されたメモリセルの制御ゲートには昇圧された書き込み電圧Vpp(=20V程度)を印加し、他の非選択メモリセルの制御ゲートには中間電位Vpass(=10V程度)を印加する。その結果、データ“0”の時は、チャネルの電位が0Vなので選択メモリセルの浮遊ゲートと基板間に高電圧がかかり、基板から浮遊ゲートに電子がトンネル注入されてしきい値電圧が正方向に移動する。データが“1”の時は、フローティングのチャネルは制御ゲートとの間の容量結合で中間電位(6V程度)になり、電子の注入は行われない。   In the above configuration, data is written in order from the memory cell farther from the bit line. 0V ("0" write) or power supply voltage Vcc ("1" write) is applied to the bit line according to the data. The selection gate connected to the bit line is the power supply voltage Vcc, and the selection gate connected to the source line is 0V. At this time, 0 V is transmitted to the channel of the cell in which “0” is written. In “1” writing, the selection gate connected to the bit line is turned off. Therefore, the channel of the memory cell to which “1” is written becomes Vcc−Vthsg (Vthsg is the threshold voltage of the selection gate) and becomes floating. Alternatively, when the threshold voltage of the memory cell closer to the bit line than the memory cell to be written has a positive voltage Vthcell, the channel of the memory cell becomes Vcc−Vthcell. Thereafter, the boosted write voltage Vpp (= about 20V) is applied to the control gate of the selected memory cell, and the intermediate potential Vpass (= about 10V) is applied to the control gate of the other non-selected memory cells. As a result, when the data is “0”, since the channel potential is 0 V, a high voltage is applied between the floating gate of the selected memory cell and the substrate, electrons are tunneled from the substrate to the floating gate, and the threshold voltage is positive. Move to. When the data is “1”, the floating channel is at an intermediate potential (about 6 V) due to capacitive coupling with the control gate, and electrons are not injected.

一方、データ消去は、ブロック単位でほぼ同時に行われる。すなわち消去するブロックの全ての制御ゲートを0Vとし、p型ウェル領域11−3及びn型ウェル領域11−2に昇圧された昇圧電位VppE(20V程度)を印加する。消去を行わないブロックの制御ゲートは、フローティング状態からp型ウェル領域11−3との間の容量結合によってVppEレベルに昇圧される。これにより消去するブロックのメモリセルにおいて浮遊ゲートの電子がp型ウェル領域11−3に放出され、しきい値電圧が負方向に移動する。消去を行わないブロックでは、制御ゲート及びp型ウェル領域11−3ともVppEなので消去は行われない。   On the other hand, data erasure is performed almost simultaneously in units of blocks. That is, all the control gates of the block to be erased are set to 0 V, and the boosted potential VppE (about 20 V) is applied to the p-type well region 11-3 and the n-type well region 11-2. The control gate of the block that is not erased is boosted to the VppE level by capacitive coupling with the p-type well region 11-3 from the floating state. As a result, electrons in the floating gate are emitted to the p-type well region 11-3 in the memory cell of the block to be erased, and the threshold voltage moves in the negative direction. In a block where erasure is not performed, erasure is not performed because both the control gate and the p-type well region 11-3 are VppE.

データ読み出し動作は、ビット線を電源電圧Vccにプリチャージした後にフローティングにし、選択されたメモリセルの制御ゲートを0V、それ以外のメモリセルの制御ゲート、選択ゲートを電源電圧Vcc(例えば3V)、ソース線を0Vとして、選択メモリセルで電流が流れるか否かをビット線に検出することにより行われる。すなわちメモリセルに書き込まれたデータが“0”(メモリセルのしきい値電圧Vth>0)ならばメモリセルはオフになるので、ビット線はプリチャージ電位を保つが、“1”(メモリセルのしきい値電圧Vth<0)ならばメモリセルはオンしてビット線はプリチャージ電位からΔVだけ下がる。これらのビット線電位をセンスアンプで検出することによって、メモリセルのデータが読み出される。   In the data read operation, the bit line is precharged to the power supply voltage Vcc and then floated, the control gate of the selected memory cell is set to 0 V, the control gates of other memory cells, and the selection gate are set to the power supply voltage Vcc (for example, 3 V). This is done by setting the source line to 0 V and detecting on the bit line whether or not current flows in the selected memory cell. That is, if the data written in the memory cell is “0” (threshold voltage Vth> 0 of the memory cell), the memory cell is turned off, so that the bit line maintains the precharge potential, but “1” (memory cell If the threshold voltage Vth <0), the memory cell is turned on and the bit line is lowered from the precharge potential by ΔV. By detecting these bit line potentials with a sense amplifier, data in the memory cell is read out.

上記従来の読み出し方法では、ビット線をチップ内部の降圧された電源電圧Vdd(例えば2.5V)にプリチャージした後に、“1”読み出しの場合にはビット線は0.5V以下まで放電され、“0”読み出しの場合にはVddを保つ。“1”読み出し時のビット線放電時間Tblはビット線容量Cbl、ビット線振幅Vbl、メモリセル電流Icellに対して、Tbl=Cbl×Vbl/Icellとなる。NAND型EEPROMでは、メモリセルが直列接続されているため、メモリセル電流Icellが小さく、その結果、ビット線放電時間Tblが大きく、読み出しが長いという問題がある。ビット線容量を例えば3pF、“1”読み出し時にメモリセルを流れる電流を0.5μAとすると、ビット線放電時間は、3pF×(2.5V−0.5V)/0.5μA=12μsecとなる。   In the conventional reading method, after the bit line is precharged to the stepped down power supply voltage Vdd (for example, 2.5 V) inside the chip, the bit line is discharged to 0.5 V or less in the case of “1” reading, In the case of “0” reading, Vdd is maintained. The bit line discharge time Tbl at the time of “1” reading is Tbl = Cbl × Vbl / Icell with respect to the bit line capacitance Cbl, the bit line amplitude Vbl, and the memory cell current Icell. In the NAND type EEPROM, since the memory cells are connected in series, the memory cell current Icell is small. As a result, there is a problem that the bit line discharge time Tbl is large and the reading is long. For example, if the bit line capacitance is 3 pF and the current flowing through the memory cell during “1” reading is 0.5 μA, the bit line discharge time is 3 pF × (2.5 V−0.5 V) /0.5 μA = 12 μsec.

更に、従来のNANDフラッシュメモリでは、読み出し時に次のような問題がある。例えば図20(a),(b)のメモリセルM5からデータを読み出す場合には、制御ゲート線CGは接地、選択ゲート線SG,SG、制御ゲート線CG,CG,CG,CG,CG,CG,CGを電源電圧Vccに設定する。制御ゲート線と選択ゲート線をバイアスするタイミングは全てを同時にバイアスするか、あるいはまず制御ゲート線CG〜CGと選択ゲート線SGを電源電圧Vccに設定した後、選択ゲート線SGを電源電圧Vccにバイアスする。メモリセルM5がオンする場合には、チャネルと制御ゲート間の容量結合により制御ゲート線CGも浮く。例えばチャネルが0Vから1.2Vまで充電されると、制御ゲート線CGは0.5V程度まで浮いた後、制御ゲートのRC時定数(1μsec程度)後に0Vに復帰する。このようにチャネルと制御ゲート間の容量結合ノイズによって制御ゲートが0.5V程度まで浮くと、本来オフするはずの“0”セルもオンしてしまい、誤読み出しをするという問題がある。 Furthermore, the conventional NAND flash memory has the following problems during reading. For example FIG. 20 (a), the in the case where the memory cell M5 (b), data is read, the control gate lines CG 5 ground, the selection gate lines SG 1, SG 2, the control gate lines CG 1, CG 2, CG 3 , CG 4 , CG 6 , CG 7 , CG 8 are set to the power supply voltage Vcc. The timings for biasing the control gate line and the selection gate line are all biased simultaneously, or first, the control gate lines CG 1 to CG 8 and the selection gate line SG 2 are set to the power supply voltage Vcc, and then the selection gate line SG 1 is set. Bias to power supply voltage Vcc. When the memory cell M5 is turned on, float also the control gate lines CG 5 by capacitive coupling between the channel and the control gate. For example, when the channel is charged from 0 V to 1.2 V, the control gate line CG 5 floats to about 0.5 V, and then returns to 0 V after the RC time constant (about 1 μsec) of the control gate. As described above, when the control gate floats to about 0.5 V due to the capacitive coupling noise between the channel and the control gate, the “0” cell that should originally be turned off is also turned on, which causes a problem of erroneous reading.

ところで、上述したNAND型EEPROMを始めとする不揮発性半導体記憶装置の読み出し及び書き込み時には、センスアンプあるいはロウデコーダの所定のノードNaに電源電圧Vccよりも高い電圧VHを印加する必要がある。このノードNaをバイアスする従来の電圧バイアス回路は、例えば図23に示すように構成されている。この電圧バイアス回路は、トランジスタQ1,Q2,Q3、インバータINV1及び高電圧スイッチSW1を含んで構成され、ノードNaに電源電圧Vcc、接地電圧Vss、及び電源電圧Vccよりも高い高電圧VHを選択的に印加するようになっている。上記高電圧スイッチSW1は、トランジスタQ4〜Q7とキャパシタCから構成されている。図23において、HNと付されたトランジスタQ3〜Q6は、電源電圧Vccよりも高い電圧を印加できる高電圧(高耐圧)のエンハンスメント型nチャネルトランジスタである。これらのトランジスタQ3〜Q6のしきい値電圧は0.6V程度であるので、ゲートに0Vが印加される場合にはオフする。一方、DHNと付されているトランジスタQ2,Q7は、高電圧のデプレッション型nチャネルトランジスタである。これらのトランジスタQ2,Q7のしきい値電圧は−1Vであり、ゲート、ドレインを電源電圧Vccにすると、ソースに電源電圧Vccを転送できる。また、トランジスタQ2,Q7のゲートを0Vにすると、ソース・ドレインの電圧が電源電圧Vccの条件でオフする。トランジスタQ1は電源電圧Vcc以下の電圧が印加される低電圧のpチャネルトランジスタである。このトランジスタQ1に直列接続されたトランジスタQ2は、トランジスタQ1に高電圧が印加されないようにするためのものである。   By the way, at the time of reading and writing of the nonvolatile semiconductor memory device including the above-described NAND type EEPROM, it is necessary to apply a voltage VH higher than the power supply voltage Vcc to a predetermined node Na of the sense amplifier or the row decoder. A conventional voltage bias circuit for biasing the node Na is configured as shown in FIG. 23, for example. This voltage bias circuit includes transistors Q1, Q2, and Q3, an inverter INV1, and a high voltage switch SW1, and selectively supplies a power voltage Vcc, a ground voltage Vss, and a high voltage VH higher than the power voltage Vcc to the node Na. To be applied. The high voltage switch SW1 includes transistors Q4 to Q7 and a capacitor C. In FIG. 23, transistors Q3 to Q6 labeled HN are high voltage (high withstand voltage) enhancement type n-channel transistors to which a voltage higher than the power supply voltage Vcc can be applied. Since the threshold voltages of these transistors Q3 to Q6 are about 0.6V, they turn off when 0V is applied to their gates. On the other hand, the transistors Q2 and Q7 labeled DHN are high-voltage depletion type n-channel transistors. The threshold voltages of these transistors Q2 and Q7 are -1V. When the gate and drain are set to the power supply voltage Vcc, the power supply voltage Vcc can be transferred to the source. When the gates of the transistors Q2 and Q7 are set to 0V, the source / drain voltage is turned off under the condition of the power supply voltage Vcc. The transistor Q1 is a low-voltage p-channel transistor to which a voltage equal to or lower than the power supply voltage Vcc is applied. The transistor Q2 connected in series to the transistor Q1 is for preventing a high voltage from being applied to the transistor Q1.

上記のような構成において、ノードNaを接地する際には、トランジスタQ3のゲートに与える電圧V3を電源電圧Vcc、インバータINV1の入力端及びトランジスタQ2のゲートに与える電圧V1を接地電圧Vss、及びトランジスタQ7の電流通路の一端に与える電圧V2を接地電圧Vssにすれば良い。また、電圧V1,V3を接地電圧Vss、電圧V2を電源電圧VccにしてキャパシタCB1の一方の電極にクロック信号CLKを印加すると、高電圧スイッチSW1を介してノードNaに高電圧VHが印加される。電圧V1を電源電圧Vcc、電圧V2,V3を接地電圧Vssにすると、ノードNaは電源電圧Vccにバイアスされる。   In the above configuration, when the node Na is grounded, the voltage V3 applied to the gate of the transistor Q3 is the power supply voltage Vcc, the voltage V1 applied to the input terminal of the inverter INV1 and the gate of the transistor Q2 is the ground voltage Vss, and the transistor The voltage V2 applied to one end of the current path of Q7 may be the ground voltage Vss. When the clock signal CLK is applied to one electrode of the capacitor CB1 with the voltages V1 and V3 set to the ground voltage Vss and the voltage V2 set to the power supply voltage Vcc, the high voltage VH is applied to the node Na via the high voltage switch SW1. . When the voltage V1 is the power supply voltage Vcc and the voltages V2 and V3 are the ground voltage Vss, the node Na is biased to the power supply voltage Vcc.

しかしながら、図23に示したような従来の電圧バイアス回路では、ノードNaを高電圧VHから電源電圧Vccに変化させるときに、まず電圧V3を電源電圧VccにすることによりノードNaをトランジスタQ3を介して放電する。その後、電圧V1を電源電圧VccにすることによりノードNaをトランジスタQ1,Q2を介して電源電圧Vccにする。このようにノードNaを高電圧VHから電源電圧Vccに変化させる際には接地してから電源電圧Vccに充電するので時間がかかり、また消費電流が増加するという問題がある。   However, in the conventional voltage bias circuit as shown in FIG. 23, when changing the node Na from the high voltage VH to the power supply voltage Vcc, first the voltage V3 is changed to the power supply voltage Vcc, whereby the node Na is connected via the transistor Q3. To discharge. Thereafter, the voltage Na is set to the power supply voltage Vcc via the transistors Q1 and Q2 by setting the voltage V1 to the power supply voltage Vcc. As described above, when the node Na is changed from the high voltage VH to the power supply voltage Vcc, since it is grounded and then charged to the power supply voltage Vcc, it takes time and the current consumption increases.

一方、ノードNaを高電圧VHから直接電源電圧Vccに放電するために電圧V1を電源電圧Vccにすると、トランジスタQ1のソース(p型半導体領域)にVHが印加され、電源電圧Vccの基板(n型半導体領域)との間のpn接合ダイオードがオンする。その結果、ラッチアップを起こすという問題がある。   On the other hand, when the voltage V1 is changed to the power supply voltage Vcc in order to discharge the node Na directly from the high voltage VH to the power supply voltage Vcc, VH is applied to the source (p-type semiconductor region) of the transistor Q1, and the substrate (n The pn junction diode between the first semiconductor region and the second semiconductor region is turned on. As a result, there is a problem of causing latch-up.

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、第1の目的は、ビット線放電時間を短縮して、読み出し時間を短くできる半導体記憶装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object is to provide a semiconductor memory device capable of shortening a bit line discharge time and shortening a read time.

本発明の第2の目的は、チャネルと制御ゲート間の容量結合ノイズによって制御ゲートの電位が浮いても、誤読み出しを防止できる半導体記憶装置を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of preventing erroneous reading even when the potential of the control gate rises due to capacitive coupling noise between the channel and the control gate.

本発明の一態様に係る半導体記憶装置は、少なくとも1つのメモリセルを含むメモリセル部と、前記メモリセル部とソース線を接続する第1の選択トランジスタと、前記メモリセル部とビット線を接続する第2の選択トランジスタと、前記ビット線に接続され、前記ビット線の電位を検出することによって前記メモリセルのデータを読み出すセンスアンプと、前記ビット線に接続され、書き込み時に書き込み回路に接続されないビット線を、昇圧された電源電圧がゲートに供給されてオンすることによりチップ内の降圧された電源電圧に接続し、かつ書き込み終了後の待機時にチップ内の前記降圧された電源電圧が前記ゲートに供給されてオンすることによりビット線を接地する第3のトランジスタとを備え、前記ビット線からメモリセル部を介してソース線に電流を流す読み出し動作において、前記第2の選択トランジスタがオン状態となるように、前記第2の選択トランジスタのゲートに所定の電圧を印加し、前記メモリセルのゲートに所定の電圧を印加し、前記メモリセルのゲート電圧が所定の電圧に達し、前記メモリセルのチャネルとゲート間の容量結合ノイズによって変動していた電圧が所定の電圧に戻った後に、前記第1の選択トランジスタがオン状態となるように、前記第1の選択トランジスタのゲートに所定の電圧を印加する。 A semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention includes a memory cell portion including at least one memory cell, a first selection transistor connecting the memory cell portion and a source line, and connecting the memory cell portion and a bit line. A second select transistor that is connected to the bit line and is connected to the bit line and is not connected to a write circuit at the time of writing. the bit lines, boosted power supply voltage is supplied to the gate connected to the step-down power supply voltage within the chip by turning on and step-down power supply voltage is the gate of the chip during standby after the completion of writing It is supplied to a third transistor for grounding the bit line by turning on the memory cell portion from the bit line In a read operation to flow a current to the source line via the second selection transistor is so turned on, the gate of the second selection transistor by applying a predetermined voltage, a predetermined gate of the memory cell After the voltage is applied, the gate voltage of the memory cell reaches a predetermined voltage, and the voltage that has fluctuated due to capacitive coupling noise between the channel and gate of the memory cell returns to the predetermined voltage, the first selection is performed. A predetermined voltage is applied to the gate of the first selection transistor so that the transistor is turned on.

また、本発明の一態様に係る半導体記憶装置は、互いに直列接続された複数のメモリセルを含むメモリセル部と、前記メモリセル部とソース線を接続する第1の選択トランジスタと、前記メモリセル部とビット線を接続する第2の選択トランジスタと、前記ビット線に接続され、前記ビット線の電位を検出することによって前記メモリセルのデータを読み出すセンスアンプと、前記ビット線に接続され、書き込み時に書き込み回路に接続されないビット線を、昇圧された電源電圧がゲートに供給されてオンすることによりチップ内の降圧された電源電圧に接続し、かつ書き込み終了後の待機時にチップ内の前記降圧された電源電圧が前記ゲートに供給されてオンすることによりビット線を接地する第3のトランジスタとを備え、前記ビット線からメモリセル部を介してソース線に電流を流す読み出し動作において、前記第2の選択トランジスタがオン状態となるように、前記第2の選択トランジスタのゲートに所定の電圧を印加し、前記メモリセル部の選択メモリセルには読み出し電圧を印加し、前記メモリセル部の非選択メモリセルがオン状態になるように、前記非選択メモリセルのゲートに所定の電圧を印加し、前記非選択メモリセルのゲート電圧が所定の電圧に達し、前記メモリセルのチャネルとゲート間の容量結合ノイズによって変動していた電圧が所定の電圧に戻った後に、前記第1の選択トランジスタがオン状態になるように、前記第1の選択トランジスタのゲートに所定の電圧を印加する。 The semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention includes a memory cell portion including a plurality of memory cells connected in series to each other, a first selection transistor that connects the memory cell portion and a source line, and the memory cell A second selection transistor for connecting the bit line and the bit line; a sense amplifier connected to the bit line for reading data of the memory cell by detecting a potential of the bit line; and connected to the bit line for writing not connected to the bit line during a write circuit, connected to the step-down power supply voltage within the chip by the boosted power supply voltage is turned on is supplied to the gate, and the step-down in the chip standby state after completion of writing and a power supply voltage is supplied to the gate and a third transistor for grounding the bit line by turning on the bit line In a read operation to flow a current to the source line via the Luo memory cell portion, as described above second selection transistor is turned on, a predetermined voltage is applied to the gate of the second selection transistors, said memory cells A read voltage is applied to a selected memory cell in a portion, a predetermined voltage is applied to a gate of the unselected memory cell so that the unselected memory cell in the memory cell portion is turned on, and the unselected memory cell The first selection transistor is turned on after the gate voltage of the first voltage reaches a predetermined voltage and the voltage that has fluctuated due to capacitive coupling noise between the channel and the gate of the memory cell returns to the predetermined voltage. A predetermined voltage is applied to the gate of the first selection transistor.

本発明によれば、ビット線放電時間を短縮して、読み出し時間を短くできる不揮発性半導体記憶装置が得られる。   According to the present invention, a nonvolatile semiconductor memory device that can shorten the bit line discharge time and shorten the read time can be obtained.

また、チャネルと制御ゲート間の容量結合ノイズによって制御ゲートの電位が浮いても、誤読み出しを防止できる半導体記憶装置が得られる。   In addition, a semiconductor memory device can be obtained that can prevent erroneous reading even when the potential of the control gate rises due to capacitive coupling noise between the channel and the control gate.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係わる半導体記憶装置について説明するためのもので、NANDセル型EEPROMの概略構成を示すブロック図である。このNAND型EEPROMは、データを記憶するメモリセルアレイ1、データ書き込み、読み出しを行うためのセンスアンプ兼ラッチ回路2、ワード線選択を行うロウデコーダ3、ビット線選択を行うカラムデコーダ4、アドレスバッファ5、I/Oセンスアンプ6、データ出力バッファ7、及び基板電位制御回路8等を含んで構成されている。また、この他、図示していないが読み出し電圧・書き込み電圧・消去電圧を発生する昇圧回路が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a NAND cell type EEPROM for explaining a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. This NAND type EEPROM has a memory cell array 1 for storing data, a sense amplifier / latch circuit 2 for writing and reading data, a row decoder 3 for selecting word lines, a column decoder 4 for selecting bit lines, and an address buffer 5. , I / O sense amplifier 6, data output buffer 7, substrate potential control circuit 8 and the like. In addition, although not shown, a booster circuit that generates a read voltage, a write voltage, and an erase voltage is provided.

上記メモリセルアレイ1は、図20(a),(b)、図21(a),(b)及び図22に示した従来のNAND型EEPROMと同様な構成になっている。   The memory cell array 1 has the same configuration as the conventional NAND-type EEPROM shown in FIGS. 20A, 20B, 21A, 21B, and FIG.

センスアンプ兼データラッチ回路2及びロウデコーダ3はそれぞれ図2及び図3に示すように構成されている。すなわち、図2に示すセンスアンプ兼データラッチ回路2は、ビット線間容量結合ノイズを低減するために2本のビット線BL0,BL1が1つのセンスアンプを共有するようになっている。上記ビット線BL0,BL1には、図20(a),(b)及び図21(a),(b)に示したNANDセルにおける選択トランジスタの一端が接続されている。これらビット線BL0,BL1の両端にはそれぞれ、nチャネルトランジスタTr1,Tr2,Tr3,Tr4の電流通路の一端が接続されている。上記トランジスタTr1のゲートには信号BLCU0、上記トランジスタTr2のゲートには信号BLTR0、上記トランジスタTr3のゲートには信号BLCU1、及び上記トランジスタTr4のゲートには信号BLTR1が供給される。上記トランジスタTr1,Tr3の電流通路の他端は共通接続されており、信号BLCRLが入力される。上記トランジスタTr2,Tr4の電流通路の他端は共通接続されており、nチャネルトランジスタTr5,TrN1の電流通路の一端に接続される。上記トランジスタTr5のゲートには信号BLCDが供給され、上記トランジスタTrN1のゲートには信号BLCRAMPが供給される。上記トランジスタTr5の電流通路の他端側ノードN1には、ラッチ回路LAの第1の入力端子、及びトランジスタTr6,Tr7の電流通路の一端がそれぞれ接続される。上記ラッチ回路LAは、pチャネルトランジスタTr8〜Tr11及びnチャネルトランジスタTr12,Tr13から構成されている。このラッチ回路LAは、上記トランジスタTr8,Tr9のゲートに供給される信号SAPに応答して動作が制御される。このラッチ回路LAの第2の入力端子(ノードN2)は、nチャネルトランジスタTr14の電流通路の一端に接続される。このトランジスタTr14のゲートには、信号BLSEN0が供給される。上記トランジスタTr7,Tr14の電流通路の他端は、トランジスタTrN3の電流通路の一端に接続される。このトランジスタTrN3の電流通路の他端は接地されており、ゲート(センスノードNsense)には上記トランジスタTrN1の電流通路の他端が接続される。また、上記センスノードNsenseと電源Vdd間には、nチャネルトランジスタTrN2の電流通路が接続され、このトランジスタTrN2のゲートには信号BLPREが供給される。上記センスノードNsenseと接地Vss間には、ソース・ドレインが共通接続され、キャパシタとして働くnチャネルトランジスタTrN4が接続される。   The sense amplifier / data latch circuit 2 and the row decoder 3 are configured as shown in FIGS. That is, in the sense amplifier / data latch circuit 2 shown in FIG. 2, the two bit lines BL0 and BL1 share one sense amplifier in order to reduce the capacitance coupling noise between the bit lines. One end of the select transistor in the NAND cell shown in FIGS. 20A and 20B and FIGS. 21A and 21B is connected to the bit lines BL0 and BL1. One end of a current path of n-channel transistors Tr1, Tr2, Tr3, Tr4 is connected to both ends of these bit lines BL0, BL1, respectively. A signal BLCU0 is supplied to the gate of the transistor Tr1, a signal BLTR0 is supplied to the gate of the transistor Tr2, a signal BLCU1 is supplied to the gate of the transistor Tr3, and a signal BLTR1 is supplied to the gate of the transistor Tr4. The other ends of the current paths of the transistors Tr1 and Tr3 are commonly connected, and a signal BLCRL is input. The other ends of the current paths of the transistors Tr2 and Tr4 are connected in common, and are connected to one end of the current paths of the n-channel transistors Tr5 and TrN1. A signal BLCD is supplied to the gate of the transistor Tr5, and a signal BLCRAMP is supplied to the gate of the transistor TrN1. The other input side node N1 of the current path of the transistor Tr5 is connected to the first input terminal of the latch circuit LA and one end of the current paths of the transistors Tr6 and Tr7. The latch circuit LA is composed of p-channel transistors Tr8 to Tr11 and n-channel transistors Tr12 and Tr13. The operation of the latch circuit LA is controlled in response to a signal SAP supplied to the gates of the transistors Tr8 and Tr9. The second input terminal (node N2) of the latch circuit LA is connected to one end of the current path of the n-channel transistor Tr14. A signal BLSEN0 is supplied to the gate of the transistor Tr14. The other end of the current path of the transistors Tr7 and Tr14 is connected to one end of the current path of the transistor TrN3. The other end of the current path of the transistor TrN3 is grounded, and the other end of the current path of the transistor TrN1 is connected to the gate (sense node Nsense). Further, a current path of an n-channel transistor TrN2 is connected between the sense node Nsense and the power supply Vdd, and a signal BLPRE is supplied to the gate of the transistor TrN2. Between the sense node Nsense and the ground Vss, a source and a drain are commonly connected, and an n-channel transistor TrN4 serving as a capacitor is connected.

更に、上記ノードN2には、nチャネルトランジスタTr15の電流通路の一端、nチャネルトランジスタTr16のゲート、及びnチャネルトランジスタTr17の電流通路の一端が接続される。上記トランジスタTr15の電流通路の他端は接地されており、ゲートに信号SAPRSTが供給される。上記トランジスタTr16の電流通路の一端には信号FLAGが供給される。このトランジスタTr16の電流通路の他端と接地間には、nチャネルトランジスタTr18の電流通路が接続され、このトランジスタTr18のゲートに信号VERIFYが供給される。上記トランジスタTr6,Tr17のゲートには共通カラム選択信号線CSLが接続されており、これらトランジスタTr6,Tr17の電流通路の他端には入出力信号線IO,IOnが接続されている。   Further, one end of the current path of the n-channel transistor Tr15, the gate of the n-channel transistor Tr16, and one end of the current path of the n-channel transistor Tr17 are connected to the node N2. The other end of the current path of the transistor Tr15 is grounded, and a signal SAPRST is supplied to the gate. A signal FLAG is supplied to one end of the current path of the transistor Tr16. A current path of an n-channel transistor Tr18 is connected between the other end of the current path of the transistor Tr16 and the ground, and a signal VERIFY is supplied to the gate of the transistor Tr18. A common column selection signal line CSL is connected to the gates of the transistors Tr6 and Tr17, and input / output signal lines IO and IOn are connected to the other ends of the current paths of the transistors Tr6 and Tr17.

図3に示すロウデコーダ3は、メモリセルのブロック1,2,…毎に設けられたブロックアドレス選択回路20−1,20−2,…を備えている。ブロックアドレスは、上記ブロックアドレス選択回路20−1,20−2,…に供給され、各ブロックアドレス選択回路20−1,20−2,…の出力信号RDECI1,RDECI2,…が各ブロックに供給されるようになっている。ブロック1に着目すると、ブロックアドレス選択回路20−1の出力信号RDECI1は、NANDゲート21−1の一方の入力端、トランジスタTr20の電流通路の一端、及びインバータ22−1の入力端にそれぞれ供給される。上記NANDゲート21−1の他方の入力端には信号OSCRDが供給され、その出力端がトランジスタのソース・ドレインが共通接続されて形成されたキャパシタC1の一方の電極及びインバータ23−1の入力端に接続される。上記インバータ23−1の出力端には、トランジスタのソース・ドレインが共通接続されて形成されたキャパシタC2の一方の電極が接続される。上記キャパシタC2の他方の電極には、nチャネルトランジスタTr21,Tr22の電流通路の一端、及びトランジスタTr22のゲートが接続される。上記トランジスタTr21の電流通路の他端には、信号VRDECが供給され、ゲートはキャパシタC1の他方の電極に接続される。また、上記トランジスタTr22の電流通路の他端は、上記キャパシタC1の他方の電極に接続される。nチャネルトランジスタTr23の電流通路の一端には信号VRDECが供給され、このトランジスタTr23の電流通路の他端及びゲートは上記キャパシタC1の他方の電極に接続される。   The row decoder 3 shown in FIG. 3 includes block address selection circuits 20-1, 20-2,... Provided for each of the memory cell blocks 1, 2,. The block addresses are supplied to the block address selection circuits 20-1, 20-2,..., And the output signals RDECI1, RDECI2,. It has become so. Focusing on block 1, the output signal RDECI1 of the block address selection circuit 20-1 is supplied to one input terminal of the NAND gate 21-1, one end of the current path of the transistor Tr20, and the input terminal of the inverter 22-1. The The other input terminal of the NAND gate 21-1 is supplied with the signal OSCRD, and its output terminal is one electrode of the capacitor C1 formed by commonly connecting the source and drain of the transistor and the input terminal of the inverter 23-1. Connected to. The output terminal of the inverter 23-1 is connected to one electrode of a capacitor C2 formed by commonly connecting the source and drain of the transistor. One end of the current path of the n-channel transistors Tr21 and Tr22 and the gate of the transistor Tr22 are connected to the other electrode of the capacitor C2. The signal VRDEC is supplied to the other end of the current path of the transistor Tr21, and the gate is connected to the other electrode of the capacitor C1. The other end of the current path of the transistor Tr22 is connected to the other electrode of the capacitor C1. A signal VRDEC is supplied to one end of the current path of the n-channel transistor Tr23, and the other end and gate of the transistor Tr23 are connected to the other electrode of the capacitor C1.

上記トランジスタTr20の電流通路の他端にはトランジスタTr24の電流通路の一端が接続され、ゲートには信号BSTONが供給される。上記トランジスタTr24の電流通路の他端には、上記トランジスタTr23の電流通路の他端、及びnチャネルトランジスタTrSG1,TrCG1〜TrCG16,TrSG2のゲートが接続される。上記トランジスタTrSG1の電流通路の一端には信号SGDが供給され、電流通路の他端は隣接するブロック2中の選択ゲート線SG1に接続される。この選択ゲート線SG1にはnチャネルトランジスタTr25の電流通路の一端が接続されており、ゲートには上記インバータ22−1の出力信号RDECI1Bが供給される。更に、このトランジスタTr25の電流通路の他端には、nチャネルトランジスタTr26の電流通路の一端が接続される。このトランジスタTr26のゲートにはインバータ22−2の出力信号RDECI2Bが供給され、電流通路の他端には信号SGDSが供給される。上記トランジスタTrCG1〜TrCG16の電流通路の一端には信号CGN1〜CGN16が供給され、電流通路の他端には制御ゲート線CG1〜CG16がそれぞれ接続される。また、上記トランジスタTrSG2の電流通路の一端には信号SGSが供給され、電流通路の他端は選択ゲート線SG2に接続される。上記選択ゲート線SG2には、nチャネルトランジスタTr27の電流通路の一端が接続されており、ゲートには信号RDECI1Bが供給され、電流通路の他端には信号SGDSが供給される。   One end of the current path of the transistor Tr24 is connected to the other end of the current path of the transistor Tr20, and a signal BSTON is supplied to the gate. The other end of the current path of the transistor Tr24 is connected to the other end of the current path of the transistor Tr23 and the gates of the n-channel transistors TrSG1, TrCG1 to TrCG16, TrSG2. A signal SGD is supplied to one end of the current path of the transistor TrSG1, and the other end of the current path is connected to the select gate line SG1 in the adjacent block 2. One end of the current path of the n-channel transistor Tr25 is connected to the selection gate line SG1, and the output signal RDECI1B of the inverter 22-1 is supplied to the gate. Furthermore, one end of the current path of the n-channel transistor Tr26 is connected to the other end of the current path of the transistor Tr25. The output signal RDECI2B of the inverter 22-2 is supplied to the gate of the transistor Tr26, and the signal SGDS is supplied to the other end of the current path. Signals CGN1 to CGN16 are supplied to one end of the current paths of the transistors TrCG1 to TrCG16, and control gate lines CG1 to CG16 are connected to the other ends of the current paths. The signal SGS is supplied to one end of the current path of the transistor TrSG2, and the other end of the current path is connected to the selection gate line SG2. One end of the current path of the n-channel transistor Tr27 is connected to the selection gate line SG2, the signal RDECI1B is supplied to the gate, and the signal SGDS is supplied to the other end of the current path.

ブロック2も基本的にはブロック1と同様な構成になっている。   Block 2 has basically the same configuration as block 1.

なお、図2及び図3において、HNと付しているトランジスタTr1〜Tr4、Tr21,Tr23,Tr25〜Tr27,TrSG1,TrCG1〜TrCG16及びTrSG2はそれぞれ、電源電圧Vccよりも高い電圧を印加できる高電圧(高耐圧)エンハンスメント型nチャネルトランジスタである。これらのトランジスタのしきい値電圧は0.6V程度であり、ゲートに0Vが印加される場合にはオフする。一方、HNDと付しているトランジスタTr20,Tr25,C1,C2は、高電圧デプレッション型nチャネルトランジスタである。HNDのしきい値電圧は−1Vであり、ゲート、ドレインを電源電圧Vccにすると、ソースに電源電圧Vccを転送できる。HNDのゲートを0Vにすると、ソース・ドレインの電圧が電源電圧Vccの条件でオフする。HNIと付しているトランジスタTr22は、しきい値電圧が0V近傍のイントリンシック型トランジスタである。また、トランジスタTr5〜Tr18,TrN1〜TrN4は電源電圧Vcc以下の電圧が印加される低電圧トランジスタである。   2 and 3, the transistors Tr1 to Tr4, Tr21, Tr23, Tr25 to Tr27, TrSG1, TrCG1 to TrCG16, and TrSG2 denoted by HN are high voltages that can apply a voltage higher than the power supply voltage Vcc. (High breakdown voltage) enhancement type n-channel transistor. The threshold voltage of these transistors is about 0.6V, and is turned off when 0V is applied to the gate. On the other hand, transistors Tr20, Tr25, C1, and C2 labeled HND are high voltage depletion type n-channel transistors. The threshold voltage of HND is -1V. When the gate and drain are set to the power supply voltage Vcc, the power supply voltage Vcc can be transferred to the source. When the gate of the HND is set to 0V, the source / drain voltage is turned off under the condition of the power supply voltage Vcc. The transistor Tr22 labeled HNI is an intrinsic type transistor having a threshold voltage of around 0V. The transistors Tr5 to Tr18 and TrN1 to TrN4 are low voltage transistors to which a voltage equal to or lower than the power supply voltage Vcc is applied.

図4は、上記図1ないし図3に示したNAND型EEPROMのウェル構成を概略的に示す断面図である。このNAND型EEPROMは、高電圧nチャネルトランジスタ部11A、低電圧nチャネルトランジスタ部11B、低電圧pチャネルトランジスタ(pチャネル型MOSトランジスタ)部11C及びメモリセル部11Dを有している。電源電圧よりも高い電圧が印加される高電圧nチャネルトランジスタ部11Aは、p型シリコン基板11中に形成される。低電圧nチャネルトランジスタ部11Bはp型ウェル領域中に、低電圧pチャネルトランジスタ部11Cはn型ウェル領域中にそれぞれ形成される。メモリセル部11Dは、p型シリコン基板に形成されたn型ウェル領域内のp型ウェル領域中に形成される。上記メモリセル部11Dにおけるn型ウェル領域とp型ウェル領域は同電位に設定されている。   FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the well structure of the NAND-type EEPROM shown in FIGS. The NAND type EEPROM has a high voltage n-channel transistor portion 11A, a low voltage n-channel transistor portion 11B, a low voltage p-channel transistor (p-channel MOS transistor) portion 11C, and a memory cell portion 11D. The high voltage n-channel transistor portion 11 </ b> A to which a voltage higher than the power supply voltage is applied is formed in the p-type silicon substrate 11. The low voltage n-channel transistor portion 11B is formed in the p-type well region, and the low voltage p-channel transistor portion 11C is formed in the n-type well region. Memory cell portion 11D is formed in a p-type well region in an n-type well region formed in a p-type silicon substrate. The n-type well region and the p-type well region in the memory cell portion 11D are set to the same potential.

次に、図5(a)〜(d)を用いて読み出し動作を概略的に説明する。図5(a)〜(d)において、Vddは外部から与えられた電源電圧をチップ内で降圧して生成したチップ内電源電圧(2.5V)である。トランジスタTrN1は、ビット線プリチャージ時及びセンス時にゲートが電源電圧Vddよりも低い電圧に設定されるクランプトランジスタである。トランジスタTrN2は、ビット線を充電するために電源VddとセンスノードNsense間に接続されたトランジスタ、トランジスタTrN3はセンストランジスタである。トランジスタTrN4は、センスノードNsenseがカップリングノイズで変動することを防ぐための安定化容量として働く。   Next, the read operation will be schematically described with reference to FIGS. 5A to 5D, Vdd is an on-chip power supply voltage (2.5 V) generated by stepping down an externally supplied power supply voltage in the chip. The transistor TrN1 is a clamp transistor whose gate is set to a voltage lower than the power supply voltage Vdd at the time of bit line precharging and sensing. The transistor TrN2 is a transistor connected between the power supply Vdd and the sense node Nsense to charge the bit line, and the transistor TrN3 is a sense transistor. The transistor TrN4 functions as a stabilization capacitor for preventing the sense node Nsense from fluctuating due to coupling noise.

まず、図5(a)に示すように、ビット線が1Vにプリチャージされた後、フローティングになる。この後、ビット線の電荷がメモリセルを介して放電される(図5(b))。ビット線放電時は、信号BLCLAMPは0V、信号BLPREは3.8VにしてセンスノードNsenseを電源電圧Vddに充電する。ビット線放電後、信号BLCLAMPが1.5Vにされる。“1”読み出しのビット線は0.5V以下なのでトランジスタTrN1が導通し、センスノードNsenseは0.5V以下になる(図5(c))。その結果、センストランジスタTrN3はオフする。   First, as shown in FIG. 5A, after the bit line is precharged to 1V, it becomes floating. Thereafter, the charge on the bit line is discharged through the memory cell (FIG. 5B). When the bit line is discharged, the signal BLCLAMP is set to 0V and the signal BLPRE is set to 3.8V to charge the sense node Nsense to the power supply voltage Vdd. After the bit line discharge, the signal BLCLAMP is set to 1.5V. Since the bit line for reading “1” is 0.5V or less, the transistor TrN1 is turned on, and the sense node Nsense is 0.5V or less (FIG. 5C). As a result, the sense transistor TrN3 is turned off.

一方、“0”読み出しのビット線は、0.5Vよりも高いので、トランジスタTrN1はオフし、センスノードNsenseは電源電圧Vddを保つ(図5(d))。その結果、センストランジスタTrN3がオンする。このように本実施例では、ビット線が1Vから0.5Vまで0.5V放電するだけでセンスノードNsenseは2.5Vから0.5Vまで振幅する。その結果、ビット線振幅は従来の2Vから0.5Vに低減できるので、ビット線放電時間は従来の1/4になり、読み出しが高速化される。   On the other hand, since the bit line for reading “0” is higher than 0.5 V, the transistor TrN1 is turned off and the sense node Nsense maintains the power supply voltage Vdd (FIG. 5D). As a result, the sense transistor TrN3 is turned on. Thus, in the present embodiment, the sense node Nsense swings from 2.5V to 0.5V only by discharging the bit line from 1V to 0.5V by 0.5V. As a result, the bit line amplitude can be reduced from the conventional 2V to 0.5V, so that the bit line discharge time becomes ¼ that of the conventional one, and the reading speed is increased.

なお、プリチャージトランジスタTrN2はpチャネルトランジスタでも良いがnチャネルトランジスタである方がより望ましい。それは、トランジスタTrN2がpチャネル型の場合には、センスノードNsenseをnチャネルトランジスタ領域だけで止まらず、pチャネルトランジスタ領域まで配線する必要があるからである。センスノードNsenseの容量は、ビット線容量と比べて充分小さい(例えば1/100)ので、隣接配線や上や下の配線からカップリングノイズを受けやすい。従って、センスノードNsenseの配線は短く、周囲に他の信号線がない方が安定な読み出しを行うことができる。よって、プリチャージトランジスタTrN2をpチャネル型とした場合には配線が長くなるためにノイズを受けやすい。また、図5及び図2に示したように、センス系をnチャネルトランジスタのみで形成する場合には、センスノードNsenseの周囲には他の配線を設けることなくレイアウトできる。これに対し、トランジスタTrN2にpチャネル型を用いる場合には、図2からもわかるように、センスノードNsenseは、ラッチ回路LAを構成するnチャネルトランジスタ領域(トランジスタTr12,Tr13やセンス活性化信号BLSEN0,BLSEN1がゲートに供給されるトランジスタTr7,Tr14)を通過してpチャネルトランジスタ領域のプリチャージトランジスタTr10,Tr11に入力する必要があるので、ノイズを受けやすくなる。例えば、センス時にはセンス活性化信号BLSEN0,BLSEN1のいずれかが活性化されるので、センスノードNsenseは、信号BLSEN0,BLSEN1との間のカップリングノイズを受ける。   The precharge transistor TrN2 may be a p-channel transistor, but is preferably an n-channel transistor. This is because when the transistor TrN2 is a p-channel type, it is necessary to wire the sense node Nsense not only to the n-channel transistor region but also to the p-channel transistor region. Since the capacitance of the sense node Nsense is sufficiently small (for example, 1/100) as compared with the bit line capacitance, it is easy to receive coupling noise from adjacent wirings and upper and lower wirings. Therefore, the wiring of the sense node Nsense is short, and stable reading can be performed when there are no other signal lines around. Therefore, when the precharge transistor TrN2 is of a p-channel type, the wiring becomes long and thus it is susceptible to noise. Further, as shown in FIGS. 5 and 2, when the sense system is formed by only n-channel transistors, the layout can be made without providing other wiring around the sense node Nsense. On the other hand, when the p-channel type is used for the transistor TrN2, as can be seen from FIG. 2, the sense node Nsense is an n-channel transistor region (transistors Tr12 and Tr13 and the sense activation signal BLSEN0 constituting the latch circuit LA). , BLSEN1 must pass through the transistors Tr7 and Tr14) supplied to the gates and be input to the precharge transistors Tr10 and Tr11 in the p-channel transistor region, so that noise is easily received. For example, since one of the sense activation signals BLSEN0 and BLSEN1 is activated at the time of sensing, the sense node Nsense receives coupling noise between the signals BLSEN0 and BLSEN1.

次に、本発明のNAND型EEPROMの読み出し動作を図6のタイミング図を用いてより詳細に説明する。図中gndと記しているのは接地電位である。この図6では、図3に示した回路におけるメモリセルMCELL16からデータを読み出す場合のタイミング図である。スタンドバイ状態では信号BLCU0,BLCU1は電源電圧Vddであり、ビット線を接地する。時刻RCLK0に読み出し昇圧回路活性化信号LIMVRDnが“L”レベルになり、読み出し昇圧回路が動き出す。VSG昇圧回路活性化信号LIMVSGnも“L”レベルになり、VSG昇圧回路も動き出す。そして、VSG昇圧回路によりVSGHH(7V程度)が発生する。   Next, the read operation of the NAND type EEPROM of the present invention will be described in more detail with reference to the timing chart of FIG. In the figure, gnd is a ground potential. FIG. 6 is a timing chart when data is read from the memory cell MCELL16 in the circuit shown in FIG. In the standby state, the signals BLCU0 and BLCU1 are the power supply voltage Vdd, and the bit line is grounded. At time RCLK0, the read booster circuit activation signal LIMVRDn becomes “L” level, and the read booster circuit starts to operate. The VSG booster circuit activation signal LIMVSGn is also set to the “L” level, and the VSG booster circuit starts to operate. Then, VSGHH (about 7V) is generated by the VSG booster circuit.

選択ブロック(例えば図3のブロック1)では、ブロック選択信号RDECI1が電源電圧Vddになり、transferG1はVRDECのVreadH(Vreadよりも高い電圧で、6V程度)から昇圧された電位になる。その結果、制御ゲートCG1,CG2,…,CG16は信号CGN1,CGN2,…,CGN16の電位になる。非選択のブロック2ではブロック選択信号RDECI2が接地電圧Vssになり、transferG2は接地電圧Vssになる。その結果、ブロック2の制御ゲートはフローティングになる。非選択のブロック2内の選択ゲートSG3は、SGDSから接地される。選択されたブロック1とはドレイン側の選択ゲート(図3のSG1)を共有しない他の非選択ブロック(図示せず)では、ブロック内の2つの選択ゲートが共に接地される。   In the selected block (for example, block 1 in FIG. 3), the block selection signal RDECI1 becomes the power supply voltage Vdd, and transferG1 becomes a voltage boosted from VreadH of VRDEC (a voltage higher than Vread and about 6V). As a result, the control gates CG1, CG2,... CG16 become the potentials of the signals CGN1, CGN2,. In the non-selected block 2, the block selection signal RDECI2 becomes the ground voltage Vss, and transferG2 becomes the ground voltage Vss. As a result, the control gate of block 2 becomes floating. The selection gate SG3 in the non-selected block 2 is grounded from SGDS. In another non-selected block (not shown) that does not share the drain-side selection gate (SG1 in FIG. 3) with the selected block 1, the two selection gates in the block are both grounded.

時刻RCLK1にSG1,CG1,CG2,…,CG15はVread(3.5V)になる。選択した制御ゲートCG16は、0Vである。時刻RCLK2に信号BLCLAMPがVclamp(2V)になり、選択ビット線BL0のプリチャージを開始する。選択ビット線BL0は1Vにプリチャージされ、非選択ビット線BL1はBLCRLを介して接地される。このようにビット線プリチャージの間に選択したブロックのメモリセル(例えばMCELL1,2,3,…,15,16)のチャネルあるいはドレインが充電される。従来技術で記したように、この間に選択ブロックのメモリセル(例えばMCELL1,MCELL2,MCELL3,…,MCELL15,MCELL16)が充電されることにより、容量結合でCG1,CG2,…,CG15,CG16の電位が上昇する。しかし、SG2は接地電位なのでメモリセルを通じて電流が流れないので、従来技術のような誤読み出しは生じない。時刻RCLK3に信号BLSEN0が電源電圧Vccになり、図2に示した回路におけるラッチのノードN1が“L”レベル、N2が“H”レベルにリセットされる。   At time RCLK1, SG1, CG1, CG2,... CG15 become Vread (3.5 V). The selected control gate CG16 is 0V. At time RCLK2, the signal BLCLAMP becomes Vclamp (2V), and precharging of the selected bit line BL0 is started. The selected bit line BL0 is precharged to 1V, and the unselected bit line BL1 is grounded via BLCRL. Thus, the channels or drains of the memory cells (for example, MCELL 1, 2, 3,..., 15, 16) of the block selected during the bit line precharge are charged. As described in the prior art, the memory cells of the selected block (for example, MCELL1, MCELL2, MCELL3,..., MCELL15, MCELL16) are charged during this period, and the potentials of CG1, CG2,. Rises. However, since SG2 is a ground potential, no current flows through the memory cell, so that erroneous reading as in the prior art does not occur. At time RCLK3, the signal BLSEN0 becomes the power supply voltage Vcc, and the node N1 of the latch in the circuit shown in FIG. 2 is reset to “L” level and N2 to “H” level.

ビット線プリチャージ終了後、時刻RCLK4に選択ゲート線SG2がVreadにバイアスされ、ビット線放電を開始する。上記のようにカップリングノイズによってビット線プリチャージの間に浮いた選択ゲート線SG1,制御ゲート線CG1,CG2,…,CG16は、RCLK4の時点では所定電位(Vread、あるいは0V)に戻っている。このように、選択ゲート線SG1と制御ゲートを先に充電し、カップリングノイズが消滅してから選択ゲート線SG2を立ち上げることにより、誤読み出しのない安定した読み出しを行うことができる。   After the bit line precharge is completed, the selection gate line SG2 is biased to Vread at time RCLK4, and the bit line discharge is started. As described above, the selection gate line SG1, the control gate lines CG1, CG2,..., CG16 floating during the bit line precharge due to the coupling noise return to the predetermined potential (Vread or 0V) at the time of RCLK4. . As described above, by charging the selection gate line SG1 and the control gate first and raising the selection gate line SG2 after the coupling noise disappears, stable reading without erroneous reading can be performed.

なお、ビット線の放電中に、信号BLCLAMPが接地されるのは、センスノードNsenseからビット線へのリーク電流を防止するためである。また読み出し中、非選択ビット線BL1はビット線間容量結合ノイズを低減するために接地される。また、信号BLTR0,BLCU1がVSGHH(7V程度)になっているのは、これらの信号BLTR0,BLCU1で選択されるトランジスタのオン抵抗を下げるためである。更に、信号BLTR0が1.5μsec要してゆっくり上昇しているのは、ビット線のプリチャージを徐々に行うことにより、チップ内電源Vddの低下を防ぐためである。   The reason why the signal BLCLAMP is grounded during the discharge of the bit line is to prevent a leak current from the sense node Nsense to the bit line. During reading, the unselected bit line BL1 is grounded in order to reduce bit line capacitive coupling noise. The reason why the signals BLTR0 and BLCU1 are VSGHH (about 7V) is to reduce the on-resistance of the transistors selected by these signals BLTR0 and BLCU1. Further, the reason why the signal BLTR0 is rising slowly by 1.5 μsec is to prevent the power supply Vdd in the chip from being lowered by gradually precharging the bit line.

時刻RCLK5までにセンスノードNsenseが電源電圧Vccに充電され、時刻RCLK6に信号BLCLAMPが1.5VになることによりセンスノードNsenseが電源電圧Vccに充電され、時刻RCLK6に信号BLCLAMPが1.5VになることによりセンスノードNsenseの電荷がビット線に転送される。その後、時刻RCLK7に信号BLSEN1が“H”レベルになることにより、センスノードNsenseの電位がセンスされる。その結果、“0”読み出しの場合(Nsenseが“H”レベル)ならば、N2は“L”レベルになり、“1”読み出しの場合(Nsenseが“L”レベル)ならばN2は“H”レベルになる。   By time RCLK5, the sense node Nsense is charged to the power supply voltage Vcc. At time RCLK6, the signal BLCLAMP becomes 1.5V, so that the sense node Nsense is charged to the power supply voltage Vcc, and at time RCLK6, the signal BLCLAMP becomes 1.5V. As a result, the charge of the sense node Nsense is transferred to the bit line. Thereafter, the signal BLSEN1 becomes “H” level at time RCLK7, whereby the potential of the sense node Nsense is sensed. As a result, if “0” is read (Nsense is “H” level), N2 is “L” level, and if “1” is read (Nsense is “L” level), N2 is “H”. Become a level.

その後、時刻RCLK8にCSLが“H”レベルになり、ラッチのデータがIO、IOnに出力される。時刻RCLK9からリカバリー動作が開始する。時刻RCLK9にビット線、制御ゲート、選択ゲートの接地電圧への放電が開始する。そして、時刻RCLK10に信号LIMVRDn、LIMVSGnが“H”レベルになり、昇圧回路が停止する。時刻RCLK11にロウデコーダ内のノードが放電する。   Thereafter, CSL becomes “H” level at time RCLK8, and latch data is output to IO and IOn. The recovery operation starts from time RCLK9. At time RCLK9, the discharge of the bit line, the control gate, and the selection gate to the ground voltage starts. At time RCLK10, the signals LIMVRDn and LIMVSGn become “H” level, and the booster circuit stops. At time RCLK11, the node in the row decoder is discharged.

読み出し終了後は、信号BLCU0もBLCU1も電源電圧Vddになることにより、全てのビット線が接地される。   After completion of reading, all the bit lines are grounded by setting both the signals BLCU0 and BLCU1 to the power supply voltage Vdd.

図7は、負のしきい値読み出しモードのタイミング図である。この図7では、図3のメモリセルMCELL16を選択した場合を示している。負のしきい値読み出しでは、信号BLCD,BLSEN0,BLTR0を“H”レベルにすることにより、選択ビット線を0Vにプリチャージした後にソース線を電源電圧Vddにする。選択した制御ゲートは、Vsel、非選択のゲートはVread(3.5V)にする。例えばVselが0Vの場合を説明する。ビット線には、メモリセルが負のしきい値電圧の場合、しきい値の絶対値が出力される。所定のVselに対してビット線の電位はVsel+|Vth|となるので、Vselをチップ外部から変更することによりメモリセルの負のしきい値を測定できる。選択ビット線BL0に負のしきい値電圧の絶対値が出力されている。非選択ビット線BL1は、ビット線カップリングノイズ低減のため、BLCRLから電源電圧Vccにバイアスされている。時刻RCLK8に信号BLSEN1が“H”レベルになることにより、ビット線の電位がセンスされる。   FIG. 7 is a timing chart of the negative threshold value reading mode. FIG. 7 shows a case where the memory cell MCELL16 of FIG. 3 is selected. In the negative threshold value reading, the signals BLCD, BLSEN0, and BLTR0 are set to the “H” level so that the selected bit line is precharged to 0V and then the source line is set to the power supply voltage Vdd. The selected control gate is set to Vsel, and the non-selected gate is set to Vread (3.5 V). For example, a case where Vsel is 0V will be described. When the memory cell has a negative threshold voltage, the absolute value of the threshold is output to the bit line. Since the potential of the bit line becomes Vsel + | Vth | with respect to a predetermined Vsel, the negative threshold value of the memory cell can be measured by changing Vsel from the outside of the chip. The absolute value of the negative threshold voltage is output to the selected bit line BL0. The unselected bit line BL1 is biased from the BLCRL to the power supply voltage Vcc in order to reduce bit line coupling noise. The signal BLSEN1 becomes “H” level at time RCLK8, whereby the potential of the bit line is sensed.

負のしきい値読み出しでは、まず時刻RCLK1にSG2、制御ゲートをバイアスして後、時刻RCLK5に選択ゲート線SG1をVreadにバイアスしている。これは図6の通常読み出しとは逆にソース線側からメモリセルのドレインあるいはチャネルに充電が行われるからである。つまり、図7のようにカップリングノイズによってビット線プリチャージの間に浮いた選択ゲート線SG2,制御ゲート線CG1,CG2,…,CG16は、RCLK5の時点では所定の電位に戻っている。このように負のしきい値読み出しでは選択ゲート線SG2、制御ゲートを先に充電し、カップリングノイズが消滅してから選択ゲート線SG1を上げることにより、誤読み出しのない安定した読み出しを行うことができる。図7の方式を用いれば、負のしきい値電圧を測定できるので、消去が充分に行われたかを調べる消去ベリファイモードにも用いることができる。   In the negative threshold value reading, SG2 is first biased at time RCLK1 and the control gate is biased, and then the selection gate line SG1 is biased to Vread at time RCLK5. This is because the drain or channel of the memory cell is charged from the source line side, contrary to the normal reading in FIG. That is, as shown in FIG. 7, the selection gate line SG2, the control gate lines CG1, CG2,... CG16 floating during the bit line precharge due to the coupling noise are returned to the predetermined potential at the time of RCLK5. As described above, in the negative threshold value reading, the selection gate line SG2 and the control gate are charged first, and after the coupling noise disappears, the selection gate line SG1 is raised to perform stable reading without erroneous reading. Can do. Since the negative threshold voltage can be measured by using the method of FIG. 7, it can also be used in the erase verify mode for checking whether or not the erase is sufficiently performed.

図8は書き込み動作を示すタイミング図である。図8ではメモリセルMCELL16を選択した場合である。書き込みを行うときは、図2のラッチLAはノードN1が“L”レベルになる。書き込みを行わない時は図2のラッチLAはノードN1が“H”レベルになる。書き込みデータは、信号BCLDをVsg(4V)にすることにより選択ビット線BL0に転送される。“0”書き込みの場合にはビット線からメモリセルは0Vに設定され、書き込みが行われる。“1”書込の場合には、ビット線は電源電圧Vddに設定される。図8の実線のように、選択ゲート線SG1をVsg、制御ゲート線をVread(4.5V)にすることにより、“1”書き込みのチャネルにビット線から電源電圧Vddを転送しても良い。あるいは図8の点線のように、制御ゲート線は0Vからバイアスするようにしても良い。ビット線充電後、時刻PCLK4から選択制御ゲート線CG16はVpgm(20V)、非選択制御ゲート線CG1,CG2,…,CG15をVpass(10V)にする。“0”書き込みの場合は0Vのチャネルから電子が浮遊ゲートに注入される。“1”書込の場合は選択ゲートTrSG1がオフするので、チャネルは制御ゲートとの間の容量結合で8V程度まで上昇する。その結果、“1”書き込みのメモリセルは電子の注入が行われない。   FIG. 8 is a timing chart showing the write operation. FIG. 8 shows the case where the memory cell MCELL16 is selected. When writing is performed, the node LA of the latch LA in FIG. 2 is at the “L” level. When writing is not performed, the node LA of the latch LA in FIG. 2 is at the “H” level. The write data is transferred to the selected bit line BL0 by setting the signal BCLD to Vsg (4V). In the case of “0” writing, the memory cell is set to 0 V from the bit line and writing is performed. In the case of “1” writing, the bit line is set to the power supply voltage Vdd. As shown by the solid line in FIG. 8, the power supply voltage Vdd may be transferred from the bit line to the “1” write channel by setting the selection gate line SG1 to Vsg and the control gate line to Vread (4.5V). Alternatively, the control gate line may be biased from 0V as indicated by the dotted line in FIG. After bit line charging, from time PCLK4, the selection control gate line CG16 is set to Vpgm (20V), and the non-selection control gate lines CG1, CG2,... CG15 are set to Vpass (10V). In the case of “0” writing, electrons are injected from the 0V channel into the floating gate. In the case of “1” writing, the selection gate TrSG1 is turned off, so that the channel rises to about 8 V due to capacitive coupling with the control gate. As a result, the memory cell in which “1” is written does not inject electrons.

図8で非選択ビット線BL1に接続するメモリセルはビット線BL1がBLCRLから電源電圧Vccに設定されることにより、書き込み非選択になる。図8でBLTR0、BLCU1が1.5μs要してゆっくり上昇しているのは、ビット線の充電を徐々に行うことにより、チップ内電源Vddの低下を防ぐためである。   In FIG. 8, the memory cell connected to the unselected bit line BL1 is unselected for writing when the bit line BL1 is set from BLCRL to the power supply voltage Vcc. In FIG. 8, the reason why BLTR0 and BLCU1 are rising slowly by 1.5 μs is to prevent the power supply Vdd in the chip from being lowered by gradually charging the bit lines.

図9は、別の書き込み方式である。図9ではソース線、選択ゲート線SG2を4.5Vにすることによりソース線からメモリセルに電源電圧Vddよりも高い電位(3.5V程度)を転送する。ソース線の電位は選択ブロック内の全てのメモリセルに対して行われる。   FIG. 9 shows another writing method. In FIG. 9, by setting the source line and the selection gate line SG2 to 4.5V, a potential (about 3.5V) higher than the power supply voltage Vdd is transferred from the source line to the memory cell. The source line potential is applied to all the memory cells in the selected block.

動作タイミングは、様々変形が可能である。図9の実線のように時刻PCLK4に制御ゲートを0Vから立ち上げても良い。あるいは、図9のように制御ゲートをVread(4.5V)にすることにより“1”書き込みのチャネルにソースから3.5V程度の高電位を転送しても良い。図9のようにソース線から電源電圧Vddよりも高い電位をメモリセルに転送することにより、“1”書き込みのメモリセルのチャネル電位を高めることができ、書き込み特性を向上できる。   The operation timing can be variously modified. The control gate may be raised from 0 V at time PCLK4 as indicated by the solid line in FIG. Alternatively, a high potential of about 3.5 V may be transferred from the source to the “1” write channel by setting the control gate to Vread (4.5 V) as shown in FIG. By transferring a potential higher than the power supply voltage Vdd from the source line to the memory cell as shown in FIG. 9, the channel potential of the “1” -written memory cell can be increased, and the writing characteristics can be improved.

メモリセルのチャネルは、制御ゲートとの間の容量結合で9V程度に昇圧した後、時刻PCLK6に選択ゲート線SG1が電源電圧Vddになることにより、ビット線の書き込みデータが転送される。つまり、非選択ビット線BL1に接続するメモリセル及び“1”書き込みするメモリセルのチャネルは9Vを保ち、“0”書き込みするメモリセルのチャネルは0Vに放電される。   The channel of the memory cell is boosted to about 9 V by capacitive coupling with the control gate, and then the selection gate line SG1 becomes the power supply voltage Vdd at time PCLK6, whereby the write data of the bit line is transferred. That is, the channel of the memory cell connected to the non-selected bit line BL1 and the channel of the memory cell to which “1” is written are maintained at 9V, and the channel of the memory cell to which “0” is written is discharged to 0V.

図10に書き込みベリファイリードのタイミング図を示す。書き込みデータは図2のラッチにセットされ、“1”書き込み時(書き込み非選択時)は図2のラッチLAのノードN1は“H”レベルであり、“0”書き込み時(書き込み選択時)はノードN1は“L”レベルである。書き込みベリファイモードは、図6の読み出しとほぼ同様である。異なるのは、選択した制御ゲートCG16が0Vではなく、ベリファイ電圧Vvrfy(0.5V)に設定されること、及びセンスアンプのラッチLAのリセット動作(図7の時刻RCLK4で信号BLSEN0が“H”レベルになる動作)がないことである。ベリファイ読み出しの結果、“0”書き込み不十分の場合にはラッチのノードN1は“L”レベルになり、再書き込みされる。“0”書き込み充分及び“1”書き込みの場合はN1は“H”レベルになり、書き込みは行われない。全てのカラムで書き込みが充分行われたか否かの検知は次のように行う。まず、信号FLAGを電源電圧Vccにプリチャージした後、時刻RCLK8に信号VERIFYを“H”レベルにする。その結果、1カラムでも書き込み不十分のカラムがあると、信号FLAGが接地電圧Vssになり、書き込み不十分のカラムがあることが検出される。   FIG. 10 shows a timing diagram of the write verify read. The write data is set in the latch of FIG. 2. When “1” is written (when writing is not selected), the node N1 of the latch LA in FIG. 2 is at “H” level, and when “0” is written (when writing is selected). The node N1 is at the “L” level. The write verify mode is almost the same as the read in FIG. The difference is that the selected control gate CG16 is set to the verify voltage Vvrfy (0.5V) instead of 0V, and the reset operation of the latch LA of the sense amplifier (the signal BLSEN0 is “H” at time RCLK4 in FIG. 7). There is no action to become a level. As a result of the verify reading, when “0” writing is insufficient, the node N1 of the latch becomes “L” level and rewriting is performed. When “0” writing is sufficient and “1” writing is performed, N1 becomes “H” level and writing is not performed. Detection of whether or not writing has been sufficiently performed in all columns is performed as follows. First, after precharging the signal FLAG to the power supply voltage Vcc, the signal VERIFY is set to the “H” level at time RCLK8. As a result, if even one column has insufficient writing, the signal FLAG becomes the ground voltage Vss, and it is detected that there is an insufficient writing column.

書き込み後、オーバープログラムベリファイリードを行っても良い。図11がタイミング図である。オーバープログラムベリファイリードでは、メモリセルが過剰に書き込まれていないかの検出を行う。つまり、制御ゲート線CG1,CG2,…,CG16をVreadに設定して読み出しを行う。Vreadは、2.8Vである。その結果、制御ゲート線CG1,CG2,…,CG16で選択されるメモリセルのしきい値電圧が2.8V以上であるか否かが検出される。Vreadが通常読み出し時の3.5Vよりも低く設定されるのは、電源電圧変動、温度変動、加工ばらつき等に対するマージンを設けるためである。全てのカラムのどこかに過剰に書き込まれたメモリセルが存在するか否かは時刻RCLK8に信号VERIFYが“H”レベルになることにより検知される。   After programming, over program verify read may be performed. FIG. 11 is a timing diagram. In the over program verify read, it is detected whether or not memory cells are excessively written. That is, the control gate lines CG1, CG2,... CG16 are set to Vread for reading. Vread is 2.8V. As a result, it is detected whether or not the threshold voltage of the memory cell selected by the control gate lines CG1, CG2,... CG16 is 2.8V or higher. The reason why Vread is set lower than 3.5 V during normal reading is to provide a margin for power supply voltage fluctuation, temperature fluctuation, processing variation, and the like. Whether there is an excessively written memory cell somewhere in all the columns is detected by the signal VERIFY becoming “H” level at time RCLK8.

図12は、消去ベリファイリードのタイミング図である。制御ゲート線CG1,CG2,…,CG16を0Vに設定して読み出しを行う。その結果、制御ゲート線CG1,CG2,…,CG16で選択されるメモリセルのしきい値電圧が0V以上であるか否かが検出される。また、電源電圧変動、温度変動、加工ばらつき等に対するマージンを設けるために、ビット線プリチャージ電位をリードの1Vから1.3Vに上げ、更にビット線放電時間(図12の時刻RCLK4から時刻RCLK5までの時間)をリードよりも短縮している。すべてのカラムのどこかに消去不十分のメモリセルが存在するか否かは時刻RCLK8に信号VERIFYが“H”レベルになることにより検知される。   FIG. 12 is a timing chart of erase verify read. Reading is performed by setting the control gate lines CG1, CG2,..., CG16 to 0V. As a result, it is detected whether the threshold voltage of the memory cell selected by the control gate lines CG1, CG2,... CG16 is 0 V or higher. Further, in order to provide a margin for power supply voltage fluctuation, temperature fluctuation, processing fluctuation, etc., the bit line precharge potential is increased from 1V to 1.3V of the lead, and further, the bit line discharge time (from time RCLK4 to time RCLK5 in FIG. 12). Time) is shorter than lead. Whether there is an insufficiently erased memory cell somewhere in all the columns is detected by the signal VERIFY becoming “H” level at time RCLK8.

なお、上述した実施の形態では、NAND型EEPROMを例にとって説明したが、本発明はNOR型、AND型(A.Nozoe:ISSCC,Digest of Technichal Papers,1995)、DINOR型(S.Kobayashi:ISSCC,Digest of Technichal Papers,1995)、NAND型、Virtual Ground Arrey型(Lee,et al.:Symposium on VLSI Circuits,Digest of Technichal Papers,1994)等のいかなるメモリセルアレイでも適用可能であり、さらにはフラッシュメモリに限らず、マスクROM、EPROM等でも良い。   In the above-described embodiment, the NAND type EEPROM has been described as an example. However, the present invention is a NOR type, an AND type (A. Nozoe: ISSCC, Digest of Technical Papers, 1995), a DINOR type (S. Kobayashi: ISSCC). , Digest of Technical Papers, 1995), NAND type, Virtual Ground Array type (Lee, et al .: Symposium on VLSI Circuits, Digest of Technical Paper), etc. However, it is not limited to mask ROM, EPROM, or the like.

また、図2及び図5ではセンスノードNsenseに対する周囲の配線等からの容量結合ノイズを低減するために、このセンスノードNsenseに容量(トランジスタ)TrN4を接続している。センスノードNsenseの配線容量によって所望の容量が得られる場合には、容量TrN4がなくても良いことは勿論である。   2 and 5, a capacitor (transistor) TrN4 is connected to the sense node Nsense in order to reduce capacitive coupling noise from surrounding wiring and the like with respect to the sense node Nsense. Of course, when a desired capacitance can be obtained by the wiring capacitance of the sense node Nsense, the capacitance TrN4 is not necessary.

次に、本発明の実施の形態に係る半導体記憶装置で用いられる電圧バイアス回路について説明する。   Next, a voltage bias circuit used in the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention will be described.

図13は、本発明の実施の形態に係る半導体記憶装置で用いられる電圧バイアス回路である。この電圧バイアス回路は、トランジスタQ11〜Q19及びキャパシタCB2,CB3を含んで構成されている。トランジスタQ11の電流通路は、電源VccとノードNa間に接続される。トランジスタQ12の電流通路の一端は電源Vccに接続され、ゲートは上記トランジスタQ11のゲートに接続される。上記トランジスタQ13の電流通路の一端及びゲートは上記トランジスタQ12の電流通路の他端に接続され、電流通路の他端は上記トランジスタQ11のゲートに接続される。上記トランジスタQ12,Q13の電流通路の接続点には、キャパシタCB2の一方の電極が接続され、このキャパシタCB2の他方の電極にクロック信号CLK1が供給される。トランジスタQ14の電流通路の一端は上記トランジスタQ11のゲートに接続され、ゲートは接地され、電流通路の他端には電圧V1が印加される。この回路部は、高電圧スイッチSW2を構成している。   FIG. 13 shows a voltage bias circuit used in the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention. This voltage bias circuit includes transistors Q11 to Q19 and capacitors CB2 and CB3. The current path of transistor Q11 is connected between power supply Vcc and node Na. One end of the current path of the transistor Q12 is connected to the power supply Vcc, and the gate is connected to the gate of the transistor Q11. One end and gate of the current path of the transistor Q13 are connected to the other end of the current path of the transistor Q12, and the other end of the current path is connected to the gate of the transistor Q11. One electrode of the capacitor CB2 is connected to the connection point of the current paths of the transistors Q12 and Q13, and the clock signal CLK1 is supplied to the other electrode of the capacitor CB2. One end of the current path of the transistor Q14 is connected to the gate of the transistor Q11, the gate is grounded, and the voltage V1 is applied to the other end of the current path. This circuit unit constitutes a high voltage switch SW2.

また、トランジスタQ16の電流通路は、高電圧VHとノードNa間に接続される。トランジスタQ17の電流通路の一端は高電圧VHに接続され、ゲートは上記トランジスタQ16のゲートに接続される。上記トランジスタQ18の電流通路の一端及びゲートは上記トランジスタQ17の電流通路の他端に接続され、電流通路の他端は上記トランジスタQ16のゲートに接続される。上記トランジスタQ17,Q18の電流通路の接続点には、キャパシタCB3の一方の電極が接続され、このキャパシタCB3の他方の電極にクロック信号CLK2が供給される。トランジスタQ19の電流通路の一端は上記トランジスタQ16のゲートに接続され、ゲートは接地され、電流通路の他端には電圧V2が印加される。この回路部は、高電圧スイッチSW3を構成している。   The current path of transistor Q16 is connected between high voltage VH and node Na. One end of the current path of the transistor Q17 is connected to the high voltage VH, and the gate is connected to the gate of the transistor Q16. One end and gate of the current path of the transistor Q18 are connected to the other end of the current path of the transistor Q17, and the other end of the current path is connected to the gate of the transistor Q16. One electrode of the capacitor CB3 is connected to the connection point of the current paths of the transistors Q17 and Q18, and the clock signal CLK2 is supplied to the other electrode of the capacitor CB3. One end of the current path of the transistor Q19 is connected to the gate of the transistor Q16, the gate is grounded, and the voltage V2 is applied to the other end of the current path. This circuit portion constitutes a high voltage switch SW3.

そして、上記ノードNaと接地点間にトランジスタQ15の電流通路が接続され、このトランジスタQ15のゲートには電圧V3が印加されるようになっている。   The current path of the transistor Q15 is connected between the node Na and the ground point, and the voltage V3 is applied to the gate of the transistor Q15.

上記のような構成において、ノードNaを接地する際には、電圧V3を電源電圧Vcc、電圧V1,V2を接地電圧Vssにすればよい。また、電圧V1,V3を接地電圧Vss、電圧V2を電源電圧VccにしてキャパシタCB3にクロック信号CLK2を印加すると、高電圧スイッチSW1を介してノードNaに高電圧VHが印加される。電圧V1を電源電圧Vcc、電圧V2,V3を接地電圧VssにしてキャパシタCB2にクロック信号CLK1を印加すると、ノードNaは電源電圧Vccにバイアスされる。ノードNaを高電圧VHから電源電圧Vccに放電する場合にも電圧V1を電源電圧Vcc、電圧V2,V3を接地電圧Vssにしてクロック信号CLK1を印加すればよい。また、図13中、Vccは外部電源電圧から降圧されたチップ内電源電圧であってもよい。   In the above configuration, when the node Na is grounded, the voltage V3 may be set to the power supply voltage Vcc, and the voltages V1 and V2 may be set to the ground voltage Vss. When the voltages V1 and V3 are set to the ground voltage Vss and the voltage V2 is set to the power supply voltage Vcc and the clock signal CLK2 is applied to the capacitor CB3, the high voltage VH is applied to the node Na via the high voltage switch SW1. When voltage V1 is set to power supply voltage Vcc, voltages V2 and V3 are set to ground voltage Vss, and clock signal CLK1 is applied to capacitor CB2, node Na is biased to power supply voltage Vcc. Even when the node Na is discharged from the high voltage VH to the power supply voltage Vcc, the clock signal CLK1 may be applied with the voltage V1 set to the power supply voltage Vcc and the voltages V2 and V3 set to the ground voltage Vss. In FIG. 13, Vcc may be an on-chip power supply voltage that is stepped down from an external power supply voltage.

このように上述した電圧バイアス回路によると、高速且つ消費電流が少ないバイアス回路を実現できる。   As described above, according to the voltage bias circuit described above, a high-speed bias circuit with low current consumption can be realized.

なお、図23に示したように、高電圧スイッチSW1を通じてノードNaを電源電圧Vccにバイアスする場合には、クロック信号CLK1を入力してキャパシタCB1を駆動し続ける。この容量を駆動する際の消費電流は50μA程度なので、読み出し・書き込み等の動作時に消費されるチップ全体の電流(10mA程度)に比べれば無視できるほどに小さい。また、クロックを発生する回路(リングオシレータ等)でも電流を消費する。しかしながら、待機状態(スタンドバイ状態)ではチップ全体で消費される電流を5μA程度に低減する必要があるので、スタンドバイ時に高電圧スイッチ回路を動作させるのは望ましくない。この問題を解決するのが図14に示した回路である。   As shown in FIG. 23, when the node Na is biased to the power supply voltage Vcc through the high voltage switch SW1, the clock signal CLK1 is input and the capacitor CB1 is continuously driven. Since the current consumption when driving this capacitor is about 50 μA, it is negligibly small compared to the current of the entire chip (about 10 mA) consumed during operations such as reading and writing. Also, a circuit (ring oscillator or the like) that generates a clock consumes current. However, since it is necessary to reduce the current consumed by the entire chip to about 5 μA in the standby state (standby state), it is not desirable to operate the high voltage switch circuit during standby. The circuit shown in FIG. 14 solves this problem.

図14では電源電圧Vccの充電パスとしてpチャネルトランジスタを介するパスが追加されている。すなわち、電源VccとノードNa間にトランジスタQ20,Q21の電流通路を直列接続して設け、トランジスタQ20のゲートに電圧V4をインバータINV2を介して供給すると共に、この電圧V4をトランジスタQ21のゲートに供給するようにしている。他の構成は図13に示した回路と同じであるので、同一構成部分には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。   In FIG. 14, a path via a p-channel transistor is added as a charging path for the power supply voltage Vcc. That is, the current paths of the transistors Q20 and Q21 are connected in series between the power supply Vcc and the node Na, the voltage V4 is supplied to the gate of the transistor Q20 via the inverter INV2, and the voltage V4 is supplied to the gate of the transistor Q21. Like to do. Since the other configuration is the same as that of the circuit shown in FIG. 13, the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

上記のような構成では、スタンドバイ時には、電圧V1,V2,V3を接地電圧Vss、電圧V4を電源電圧VccにすることによりトランジスタQ20,Q21を介してノードNaを電源電圧Vccに充電できる。トランジスタQ21はノードNaが電源電圧Vccになった後は電流を消費しないので、待機時の電流を低減できる。図14で、ノードNaを接地する際には、電圧V3を電源電圧Vcc、電圧V1,V2,V4を接地電圧Vssにすればよい。また、電圧V1,V3,V4を接地電圧Vss、電圧V2を電源電圧VccにしてキャパシタCB3にクロック信号CLK2を印加すると、高電圧スイッチSW3を介してノードNaに高電圧VHが印加される。ノードNaを高電圧VHから電源電圧Vccに放電する際には、電圧V1を電源電圧Vcc、電圧V2,V3,V4を接地電圧VssにしてキャパシタCB2にクロック信号CLK1を印加すればよい。また、待機時以外の読み出し、書き込み、消去等の動作時にノードNaに電源電圧Vccを印加する際に、電圧V1を電源電圧Vccにして高電圧スイッチSW2を介して充電しても良いし、電圧V4を電源電圧VccにしてトランジスタQ20を介して充電しても良いし、電圧V1,V4を共に電源電圧Vccにしても良い。このように、本発明によると高速且つ待機時の消費電流も少ないバイアス回路を実現できる。   In the above configuration, during standby, the node Na can be charged to the power supply voltage Vcc via the transistors Q20 and Q21 by setting the voltages V1, V2 and V3 to the ground voltage Vss and the voltage V4 to the power supply voltage Vcc. Since the transistor Q21 does not consume current after the node Na becomes the power supply voltage Vcc, the standby current can be reduced. In FIG. 14, when the node Na is grounded, the voltage V3 may be set to the power supply voltage Vcc, and the voltages V1, V2, and V4 may be set to the ground voltage Vss. When the clock signal CLK2 is applied to the capacitor CB3 with the voltages V1, V3, V4 as the ground voltage Vss and the voltage V2 as the power supply voltage Vcc, the high voltage VH is applied to the node Na via the high voltage switch SW3. When discharging the node Na from the high voltage VH to the power supply voltage Vcc, the voltage V1 is set to the power supply voltage Vcc, the voltages V2, V3, and V4 are set to the ground voltage Vss, and the clock signal CLK1 may be applied to the capacitor CB2. Further, when the power supply voltage Vcc is applied to the node Na during operations such as reading, writing, and erasing other than the standby time, the voltage V1 may be set to the power supply voltage Vcc and charged via the high voltage switch SW2. V4 may be set to the power supply voltage Vcc and charged via the transistor Q20, or both the voltages V1 and V4 may be set to the power supply voltage Vcc. Thus, according to the present invention, it is possible to realize a bias circuit which is high speed and consumes less current during standby.

図15は、上述した電圧バイアス回路が適用される半導体記憶装置について説明するためのもので、NANDセル型EEPROMの構成例を示すブロック図である。このNANDセル型EEPROMは、メモリセルアレイ1A,1B、データ書き込み、読み出しを行うためのセンスアンプ兼データラッチ2、ワード線選択を行うロウデコーダ3A,3B、ビット線選択を行うカラムデコーダ4、アドレスバッファ5、I/Oセンスアンプ6、データ出力バッファ7、基板電位制御回路8、ビット線プリチャージ回路9A,9B、及び降圧回路10等を含んで構成されている。このNAND型EEPROMは、オープンビット線方式であり、メモリセルアレイ1A,1Bが2分割され、これらに対応してロウデコーダ3A,3B及びビット線プリチャージ回路9A,9Bが設けられている。また、外部電源電圧Vccを受ける2種類のパッドPD1,PD2を備えており、パッドPD1に印加された電源電圧Vcc1を降圧回路10で降圧してチップ内電源電圧Vddを生成し、上記センスアンプ兼データラッチ2、ロウデコーダ3A,3B、カラムデコーダ4、アドレスバッファ5、及びI/Oセンスアンプ6にそれぞれ電源として供給するようになっている。更に、データ出力バッファ7、基板電位制御回路8、及びビット線プリチャージ回路9A,9Bにはそれぞれ、上記パッドPD2に供給される外部電源電圧Vcc2が電源として供給される。Vcc1とVcc2は、チップ外部で共通端子Vccとなる。   FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration example of a NAND cell type EEPROM for explaining a semiconductor memory device to which the voltage bias circuit described above is applied. This NAND cell type EEPROM includes memory cell arrays 1A and 1B, a sense amplifier / data latch 2 for writing and reading data, row decoders 3A and 3B for selecting word lines, a column decoder 4 for selecting bit lines, and an address buffer. 5, an I / O sense amplifier 6, a data output buffer 7, a substrate potential control circuit 8, bit line precharge circuits 9A and 9B, a step-down circuit 10 and the like. This NAND-type EEPROM is an open bit line system, and the memory cell arrays 1A and 1B are divided into two, and row decoders 3A and 3B and bit line precharge circuits 9A and 9B are provided corresponding to them. Also, two types of pads PD1 and PD2 that receive the external power supply voltage Vcc are provided, and the power supply voltage Vcc1 applied to the pad PD1 is stepped down by the step-down circuit 10 to generate the in-chip power supply voltage Vdd. The data latch 2, the row decoders 3A and 3B, the column decoder 4, the address buffer 5, and the I / O sense amplifier 6 are supplied as power sources, respectively. Further, the external power supply voltage Vcc2 supplied to the pad PD2 is supplied as a power source to the data output buffer 7, the substrate potential control circuit 8, and the bit line precharge circuits 9A and 9B. Vcc1 and Vcc2 become a common terminal Vcc outside the chip.

図16は、上記図15に示した回路におけるメモリセルアレイ1Aの構成例を示す回路図である。図示する如く、NANDセルがマトリックス状に配列されており、各NANDセルの第1の選択トランジスタはビット線BL0A,BL1A,BL2A,BL3A,BL4A,…に接続され、第2の選択トランジスタはソース線に接続されている。上記ソース線は、基準電位配線に共通接続される。また、各NANDセルMC中の第1,第2の選択ゲートには、上記ビット線BL0A,BL1A,BL2A,BL3A,BL4A,…と交差する方向に配置された選択ゲート線SG1,SG2が行(または列)毎に接続され、各NANDセル中のメモリセルの制御ゲートには、上記選択ゲート線SG1,SG2と平行に配置された制御ゲート線CG1〜CG8が行(または列)毎に接続されている。   FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration example of the memory cell array 1A in the circuit shown in FIG. As shown in the figure, NAND cells are arranged in a matrix, the first selection transistors of each NAND cell are connected to bit lines BL0A, BL1A, BL2A, BL3A, BL4A,..., And the second selection transistors are source lines. It is connected to the. The source line is commonly connected to a reference potential wiring. The first and second selection gates in each NAND cell MC are provided with selection gate lines SG1, SG2 arranged in a direction intersecting with the bit lines BL0A, BL1A, BL2A, BL3A, BL4A,. The control gate lines CG1 to CG8 arranged in parallel with the selection gate lines SG1 and SG2 are connected to the control gates of the memory cells in each NAND cell for each row (or column). ing.

このメモリセル部の構成には様々なバリエーションが考えられ、NOR型フラッシュメモリや、AND型EEPROM(H.Kume et al.;IEDM Tech.Dig.,Dec.1992,pp.991−993)、DINOR型等でも良い。また、EEPROMに限らず、いわゆるEPROMやマスクROMでも有効である。   Various variations are conceivable for the configuration of the memory cell section, and NOR type flash memory, AND type EEPROM (H. Kume et al .; IEDM Tech. Dig., Dec. 1992, pp. 991-993), DINOR It may be a mold. Further, not only the EEPROM but also a so-called EPROM or mask ROM is effective.

図17は、図16中のビット線BL2A,BL3Aが接続されるセンスアンプ兼データラッチ回路2の構成例を示す回路図である。図17のSS3A,SS4Aは図14に示した電圧バイアス回路によりバイアスされる。但し、この場合、図14中でVccと記したものは、チップ内の降圧電源Vddである。つまり、スタンドバイ時にSS3A,SS4Aは図14のpチャネルトランジスタTr20,Tr21を介して電源電圧Vddに充電される。   FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration example of the sense amplifier / data latch circuit 2 to which the bit lines BL2A and BL3A in FIG. 16 are connected. SS3A and SS4A in FIG. 17 are biased by the voltage bias circuit shown in FIG. In this case, however, what is indicated as Vcc in FIG. 14 is the step-down power supply Vdd in the chip. In other words, SS3A and SS4A are charged to the power supply voltage Vdd via the p-channel transistors Tr20 and Tr21 of FIG. 14 during standby.

図18は、上記図15に示した回路におけるビット線プリチャージ回路9A,9Bの構成例である。この回路は電源電圧Vcc2で動作するインバータ回路構成になっており、入力された信号PREAを反転して信号BLPREAを生成するようになっている。   FIG. 18 shows a configuration example of the bit line precharge circuits 9A and 9B in the circuit shown in FIG. This circuit has an inverter circuit configuration that operates with a power supply voltage Vcc2, and inverts an input signal PREA to generate a signal BLPREA.

次に、上記図16に示した回路におけるメモリセルMC1に書き込みを行う場合の書き込み手順を以下に説明する。図19は、この書き込み動作のタイミング図である。図17に示したように本実施の形態では2本のビット線を1個のセンスアンプで共有する。従って、2本のビット線のうち、1本のビット線が選択される。例えばMC1に書き込む場合には、図16のメモリセルMC2,MC3は書き込み非選択になる。メモリセルMC1の書き込みデータはビット線BL2Aから供給され、メモリセルMC2,MC3にはビット線BL1A,BL3Aから書き込み非選択電位が印加される。   Next, a writing procedure when writing to the memory cell MC1 in the circuit shown in FIG. 16 will be described below. FIG. 19 is a timing chart of this write operation. As shown in FIG. 17, in this embodiment, two bit lines are shared by one sense amplifier. Accordingly, one bit line is selected from the two bit lines. For example, when writing to MC1, the memory cells MC2 and MC3 in FIG. 16 are unselected for writing. Write data in the memory cell MC1 is supplied from the bit line BL2A, and a write non-selection potential is applied to the memory cells MC2 and MC3 from the bit lines BL1A and BL3A.

図16のメモリセルMC1に書き込むデータはセンスアンプ回路(図17のSA1)にラッチされている。つまり、“0”書き込みの場合にはノードN1は0V、N2はVdd、“1”書き込みの場合にはノードN1はVdd、N2は0Vになる。   Data written to the memory cell MC1 in FIG. 16 is latched in the sense amplifier circuit (SA1 in FIG. 17). That is, in the case of “0” writing, the node N1 is 0V, N2 is Vdd, in the case of “1” writing, the node N1 is Vdd, and N2 is 0V.

書き込み動作にはいると、まず時刻t1にSS3AをVHにする。VHはビット線BL3A,BL1Aを電源電圧Vdd(例えば2.5V)に充電できるような、例えば6Vであればよい。一方、ビット線プリチャージ活性化信号PREAが“L”レベルになり、信号BLPREAが電源電圧Vddに充電される。その結果、ビット線BL1A,BL3Aは電源電圧Vddに充電される。また、センスアンプSA1の書き込みデータを反映してビット線BL2Aは設定される。“0”書き込みの場合にはBL2Aは0Vに設定される。“1”書き込みの場合にはビット線BL2Aは電源電圧Vddに充電される。   When the write operation is started, SS3A is first set to VH at time t1. VH may be, for example, 6V so that the bit lines BL3A and BL1A can be charged to the power supply voltage Vdd (for example, 2.5V). On the other hand, the bit line precharge activation signal PREA becomes “L” level, and the signal BLPREA is charged to the power supply voltage Vdd. As a result, the bit lines BL1A and BL3A are charged to the power supply voltage Vdd. The bit line BL2A is set reflecting the write data of the sense amplifier SA1. In the case of writing “0”, BL2A is set to 0V. In the case of writing “1”, the bit line BL2A is charged to the power supply voltage Vdd.

時刻t2に制御ゲートCG1,CG2,…,CG8を昇圧する。選択した制御ゲートCG1はVpgm(20V程度)、非選択制御ゲートCG2,CG3,…,CG8はVpass(10V程度)に昇圧された結果、“1”書き込みを行うメモリセルMC1及び書き込み非選択のメモリセルMC2,MC3のチャネルは中間電位(8V程度)制御ゲートCG1はVpp(20V程度)なので、これらのメモリセルは書き込まれないが、“0”書き込みを行うメモリセルのチャネルは0V、制御ゲートはVpp(20V程度)なので基板から浮遊ゲートに電子が注入されて“0”書き込みが行われる。書き込み終了後、SS3Aは図14の高電圧スイッチ2を介して高電圧VHから電源電圧Vddに充電される。SS4Aは図14のpチャネルトランジスタを介して電源電圧Vddに充電しても良いし、高電圧スイッチSW2を介して電源電圧Vddに充電しても良い。書き込み終了後の待機状態では、図14の電圧V1,V2,V3を接地電圧Vss、電圧V4を電源電圧VddにすることによりノードNaは電源電圧Vddにバイアスされる。スタンドバイ時にSS3A,SS4Aを電源電圧Vddにするのは、書き込み終了後の待機状態にもビット線を信号BLPREAを介して0Vに接地するためである。待機時(スタンドバイ時)にビット線を接地した方が好ましいのは以下の理由である。読み出しデータが出力されるビット線は読み出し動作を行う前に0Vに接地されている必要がある。例えば書き込み時終了直後に読み出しを行う場合、ビット線に電荷が残っていると誤読み出しする可能性がある。SS3A,SS4Aを待機時に0Vに接地する方法では、ビット線が0Vに放電されるまでに充分待ってから書き込みを終了しなければならず、書き込み時間が増加する。あるいは、読み出しコマンドが入力してからビット線を放電する必要があるので、読み出し時間が増加する。本発明のように、SS3A,SS4Aを待機時に電源電圧Vddにしてビット線を接地する方法では、例えば読み出しのコマンドが入力する間もビット線を接地することができるので、書き込み時間あるいは読み出し時間を短縮できる。   At time t2, the control gates CG1, CG2,. As a result of boosting the selected control gate CG1 to Vpgm (about 20V) and the non-selected control gates CG2, CG3,... CG8 to Vpass (about 10V), the memory cell MC1 for writing “1” and the unselected memory for writing Since the channels of the cells MC2 and MC3 are at an intermediate potential (about 8V) and the control gate CG1 is Vpp (about 20V), these memory cells are not written, but the channel of the memory cell for writing “0” is 0V, and the control gate is Since it is Vpp (about 20V), electrons are injected from the substrate to the floating gate and "0" is written. After the completion of writing, SS3A is charged from the high voltage VH to the power supply voltage Vdd via the high voltage switch 2 of FIG. SS4A may be charged to the power supply voltage Vdd via the p-channel transistor of FIG. 14, or may be charged to the power supply voltage Vdd via the high voltage switch SW2. In the standby state after the end of writing, the node Na is biased to the power supply voltage Vdd by setting the voltages V1, V2, and V3 of FIG. 14 to the ground voltage Vss and the voltage V4 to the power supply voltage Vdd. The reason why SS3A and SS4A are set to the power supply voltage Vdd at the time of standby is to ground the bit line to 0V via the signal BLPREA even in the standby state after completion of writing. It is preferable to ground the bit line during standby (standby) for the following reason. The bit line to which the read data is output needs to be grounded to 0V before performing the read operation. For example, when reading is performed immediately after the end of writing, there is a possibility of erroneous reading if charge remains on the bit line. In the method of grounding SS3A and SS4A to 0V during standby, writing must be completed after a sufficient time has elapsed until the bit line is discharged to 0V, which increases the writing time. Alternatively, since it is necessary to discharge the bit line after the read command is input, the read time increases. In the method of grounding the bit line by setting the power supply voltage Vdd at SS3A and SS4A during standby as in the present invention, for example, the bit line can be grounded while a read command is input. Can be shortened.

本発明の実施の形態に係わる半導体記憶装置について説明するためのもので、NANDセル型EEPROMの概略構成を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a NAND cell type EEPROM for explaining a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention; FIG. 図1に示した回路におけるセンスアンプ兼データラッチ回路の構成例を示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a sense amplifier / data latch circuit in the circuit shown in FIG. 1. 図1に示した回路におけるロウデコーダの構成例を示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a row decoder in the circuit shown in FIG. 1. 図1に示したNAND型EEPROMのウェル構成を概略的に示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a well configuration of the NAND type EEPROM shown in FIG. 1. 図1ないし図4に示したNAND型EEPROMの読み出し動作について説明するためのもので、(a)図はビット線プリチャージ、(b)図はビット線放電時、(c)図は“1”読み出し時、(d)図は“0”読み出し時の電位の印加関係について説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining a read operation of the NAND type EEPROM shown in FIGS. 1 to 4, in which (a) shows a bit line precharge, (b) shows a bit line discharge, and (c) shows “1”. At the time of reading, (d) is a diagram for explaining the potential application relationship at the time of “0” reading. 上記NAND型EEPROMの読み出し動作について説明するためのタイミング図。FIG. 5 is a timing chart for explaining a read operation of the NAND type EEPROM. 上記NAND型EEPROMの負のしきい値読み出しモードについて説明するためのタイミング図。The timing diagram for demonstrating the negative threshold value reading mode of the said NAND type EEPROM. 上記NAND型EEPROMの書き込み動作について説明するためのタイミング図。4 is a timing chart for explaining a write operation of the NAND type EEPROM. FIG. 上記NAND型EEPROMの別の書き込み動作について説明するためのタイミング図。The timing diagram for demonstrating another write-in operation | movement of the said NAND type EEPROM. 上記NAND型EEPROMの書き込みベリファイモードについて説明するためのタイミング図。FIG. 4 is a timing chart for explaining a write verify mode of the NAND type EEPROM. 上記NAND型EEPROMのオーバープログラムベリファイリード動作について説明するためのタイミング図。FIG. 6 is a timing chart for explaining an over program verify read operation of the NAND type EEPROM. 上記NAND型EEPROMの消去ベリファイリード動作について説明するためのタイミング図。FIG. 4 is a timing chart for explaining an erase verify read operation of the NAND type EEPROM. 本発明の実施の形態に係る半導体記憶装置で用いられる電圧バイアス回路を示す図。1 is a diagram showing a voltage bias circuit used in a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る半導体記憶装置で用いられる他の電圧バイアス回路を示す図。FIG. 10 is a diagram showing another voltage bias circuit used in the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention. 図14に示した電圧バイアス回路が適用される半導体記憶装置について説明するためのもので、NANDセル型EEPROMの構成例を示すブロック図。FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration example of a NAND cell type EEPROM for explaining a semiconductor memory device to which the voltage bias circuit shown in FIG. 14 is applied. 図15に示した回路におけるメモリセルアレイの構成例を示す回路図。FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration example of a memory cell array in the circuit shown in FIG. 15. 図16におけるビット線が接続されるセンスアンプ兼データラッチ回路の構成例を示す図。FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of a sense amplifier / data latch circuit to which the bit line in FIG. 16 is connected. 図15に示した回路におけるビット線プリチャージ回路を示す図。FIG. 16 is a diagram showing a bit line precharge circuit in the circuit shown in FIG. 15. 図16のメモリセルに書き込みを行う場合の書き込み手順を示すタイミング図。FIG. 17 is a timing chart showing a write procedure when writing to the memory cell of FIG. 16. 従来の半導体記憶装置について説明するためのもので、(a)図はNAND型EEPROMにおけるメモリセルアレイの1つのNANDセル部分のパターン平面図、(b)図はその等価回路図。2A and 2B are diagrams for explaining a conventional semiconductor memory device, in which FIG. 1A is a pattern plan view of one NAND cell portion of a memory cell array in a NAND type EEPROM, and FIG. 2B is an equivalent circuit diagram thereof. 図20(a)に示したパターンの断面図であり、(a)図はA−A’線、(b)図はB−B’線に沿った断面図。It is sectional drawing of the pattern shown to Fig.20 (a), (a) A figure is A-A 'line, (b) A figure is sectional drawing along a B-B' line. 図20及び図21に示したNANDセルがマトリックス状に配列されたメモリセルアレイの等価回路図。FIG. 22 is an equivalent circuit diagram of a memory cell array in which the NAND cells shown in FIGS. 20 and 21 are arranged in a matrix. 従来の電圧バイアス回路を示す回路図。The circuit diagram which shows the conventional voltage bias circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A,1B…メモリセルアレイ、2…センスアンプ兼ラッチ回路、3,3A,3B…ロウデコーダ、4…カラムデコーダ、5…アドレスバッファ、6…I/Oセンスアンプ、7…データ出力バッファ、8…基板電位制御回路、9A,9B…ビット線プリチャージ回路、10…降圧回路、Q11〜Q19…トランジスタ、CB2,CB3…キャパシタ、SW2,SW3…高電圧スイッチ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A, 1B ... Memory cell array, 2 ... Sense amplifier and latch circuit, 3, 3A, 3B ... Row decoder, 4 ... Column decoder, 5 ... Address buffer, 6 ... I / O sense amplifier, 7 ... Data output buffer, 8 ... substrate potential control circuit, 9A, 9B ... bit line precharge circuit, 10 ... step-down circuit, Q11-Q19 ... transistor, CB2, CB3 ... capacitor, SW2, SW3 ... high voltage switch.

Claims (2)

少なくとも1つのメモリセルを含むメモリセル部と、
前記メモリセル部とソース線を接続する第1の選択トランジスタと、
前記メモリセル部とビット線を接続する第2の選択トランジスタと、
前記ビット線に接続され、前記ビット線の電位を検出することによって前記メモリセルのデータを読み出すセンスアンプと、
前記ビット線に接続され、書き込み時に書き込み回路に接続されないビット線を、昇圧された電源電圧がゲートに供給されてオンすることによりチップ内の降圧された電源電圧に接続し、かつ書き込み終了後の待機時にチップ内の前記降圧された電源電圧が前記ゲートに供給されてオンすることによりビット線を接地する第3のトランジスタとを備え、
前記ビット線からメモリセル部を介してソース線に電流を流す読み出し動作において、
前記第2の選択トランジスタがオン状態となるように、前記第2の選択トランジスタのゲートに所定の電圧を印加し、前記メモリセルのゲートに所定の電圧を印加し、前記メモリセルのゲート電圧が所定の電圧に達し、前記メモリセルのチャネルとゲート間の容量結合ノイズによって変動していた電圧が所定の電圧に戻った後に、前記第1の選択トランジスタがオン状態となるように、前記第1の選択トランジスタのゲートに所定の電圧を印加することを特徴とする半導体記憶装置。
A memory cell portion including at least one memory cell;
A first select transistor connecting the memory cell portion and a source line;
A second select transistor connecting the memory cell portion and the bit line;
A sense amplifier connected to the bit line and reading the data of the memory cell by detecting a potential of the bit line;
The bit line connected to the bit line and not connected to the write circuit at the time of writing is connected to the stepped down power supply voltage in the chip by turning on the boosted power supply voltage supplied to the gate, and after the end of writing and a third transistor for grounding the bit lines by the step-down power supply voltage within the chip during standby is supplied to turn on the gate,
In a read operation in which current flows from the bit line to the source line through the memory cell unit,
A predetermined voltage is applied to the gate of the second selection transistor so that the second selection transistor is turned on, a predetermined voltage is applied to the gate of the memory cell, and the gate voltage of the memory cell is The first selection transistor is turned on after the voltage reaches a predetermined voltage and the voltage that has fluctuated due to capacitive coupling noise between the channel and the gate of the memory cell returns to the predetermined voltage. A semiconductor memory device, wherein a predetermined voltage is applied to the gate of the select transistor.
互いに直列接続された複数のメモリセルを含むメモリセル部と、
前記メモリセル部とソース線を接続する第1の選択トランジスタと、
前記メモリセル部とビット線を接続する第2の選択トランジスタと、
前記ビット線に接続され、前記ビット線の電位を検出することによって前記メモリセルのデータを読み出すセンスアンプと、
前記ビット線に接続され、書き込み時に書き込み回路に接続されないビット線を、昇圧された電源電圧がゲートに供給されてオンすることによりチップ内の降圧された電源電圧に接続し、かつ書き込み終了後の待機時にチップ内の前記降圧された電源電圧が前記ゲートに供給されてオンすることによりビット線を接地する第3のトランジスタとを備え、
前記ビット線からメモリセル部を介してソース線に電流を流す読み出し動作において、
前記第2の選択トランジスタがオン状態となるように、前記第2の選択トランジスタのゲートに所定の電圧を印加し、前記メモリセル部の選択メモリセルには読み出し電圧を印加し、前記メモリセル部の非選択メモリセルがオン状態になるように、前記非選択メモリセルのゲートに所定の電圧を印加し、前記非選択メモリセルのゲート電圧が所定の電圧に達し、前記非選択メモリセルのチャネルとゲート間の容量結合ノイズによって変動していた電圧が所定の電圧に戻った後に、前記第1の選択トランジスタがオン状態になるように、前記第1の選択トランジスタのゲートに所定の電圧を印加することを特徴とする半導体記憶装置。
A memory cell unit including a plurality of memory cells connected in series with each other;
A first select transistor connecting the memory cell portion and a source line;
A second select transistor connecting the memory cell portion and the bit line;
A sense amplifier connected to the bit line and reading the data of the memory cell by detecting a potential of the bit line;
The bit line connected to the bit line and not connected to the write circuit at the time of writing is connected to the stepped down power supply voltage in the chip by turning on the boosted power supply voltage supplied to the gate, and after the end of writing and a third transistor for grounding the bit lines by the step-down power supply voltage within the chip during standby is supplied to turn on the gate,
In a read operation in which current flows from the bit line to the source line through the memory cell unit,
A predetermined voltage is applied to the gate of the second select transistor so that the second select transistor is turned on, a read voltage is applied to the selected memory cell of the memory cell unit, and the memory cell unit A predetermined voltage is applied to the gate of the non-selected memory cell so that the non-selected memory cell of the non-selected memory cell is turned on, the gate voltage of the non-selected memory cell reaches a predetermined voltage, and the channel of the non-selected memory cell A predetermined voltage is applied to the gate of the first selection transistor so that the first selection transistor is turned on after the voltage that has fluctuated due to capacitive coupling noise between the gate and the gate returns to the predetermined voltage. A semiconductor memory device.
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