JP4794231B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

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Description

この発明は、不揮発性半導体記憶装置に関し、特に、しきい値電圧レベルに応じてデータを記憶するメモリセル構造を備える不揮発性半導体記憶装置に関する。より特定的には、この発明は、不揮発性半導体記憶装置において、しきい値電圧の分布を高精度に調整して、高速で書込/消去を行なうための構成に関する。   The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory device having a memory cell structure for storing data according to a threshold voltage level. More specifically, the present invention relates to a configuration for performing writing / erasing at high speed by adjusting a threshold voltage distribution with high accuracy in a nonvolatile semiconductor memory device.

不揮発性半導体記憶装置は、電源遮断時においても記憶情報を保持しており、広い分野において用いられている。不揮発性半導体記憶装置の1つである一括消去型不揮発性メモリ(フラッシュメモリと称す)は、メモリセルが1つのトランジスタで構成される。このメモリセルトランジスタのフローティングゲートに電荷を記憶情報に応じて蓄積する。メモリセルトランジスタは、蓄積電荷量に応じてしきい値電圧が異なり、しきい値電圧と記憶データとを対応させることにより、2値以上のデータを記憶することができる。   Nonvolatile semiconductor memory devices retain stored information even when power is shut off, and are used in a wide range of fields. A batch erase nonvolatile memory (referred to as a flash memory), which is one of nonvolatile semiconductor memory devices, has a memory cell formed of one transistor. Charges are stored in accordance with stored information in the floating gate of the memory cell transistor. The memory cell transistors have different threshold voltages depending on the amount of accumulated charges, and can store data of two or more values by associating the threshold voltages with stored data.

フラッシュメモリのような積層型MOSトランジスタ(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)のフローティングゲートに電荷を蓄積する構成の他に、コントロールゲート下のONO膜(酸化膜−窒化膜−酸化膜)の窒化膜に電子を蓄積して情報を記憶するメモリセル構造を有する不揮発性メモリもある。このメモリセル構造においても、蓄積電荷量に応じてしきい値電圧が異なる事を利用して情報を記憶する。   In addition to the structure in which charges are stored in the floating gate of a stacked MOS transistor (insulated gate field effect transistor) such as a flash memory, the nitride film of an ONO film (oxide film-nitride film-oxide film) under the control gate is used. There is also a non-volatile memory having a memory cell structure for storing electrons and storing information. Also in this memory cell structure, information is stored by utilizing the fact that the threshold voltage varies depending on the amount of stored charge.

このような不揮発性半導体記憶装置においては、メモリセルトランジスタのしきい値電圧を変更する場合、絶縁膜を通して電荷(電子)を移動させる。したがって、メモリセルトランジスタの絶縁膜の膜質などにより、書込/消去速度(電荷の移動速度)が異なる。ここで、データの書込は、メモリセルのしきい値電圧を高くするように電子を注入する動作を示し、消去は、しきい値電圧を低くするように電荷蓄積層から電子を引抜く動作を示すものとする。   In such a nonvolatile semiconductor memory device, when changing the threshold voltage of the memory cell transistor, charges (electrons) are moved through the insulating film. Therefore, the writing / erasing speed (charge moving speed) varies depending on the film quality of the insulating film of the memory cell transistor. Here, writing of data indicates an operation of injecting electrons so as to increase the threshold voltage of the memory cell, and erasing indicates an operation of extracting electrons from the charge storage layer so as to decrease the threshold voltage. It shall be shown.

このような書込/消去速度が異なると、1回の書込/消去パルスの印加時のしきい値電圧変化量が異なり、しきい値電圧のばらつきが大きくなる。   When such write / erase speeds are different, the threshold voltage change amount at the time of applying one write / erase pulse is different, and the variation of the threshold voltage becomes large.

このメモリセルの書込/消去特性に依存するしきい値電圧のばらつきを防止して、しきい値電圧分布幅を狭くすることを意図する構成が、特許文献1(特開2001−93291号公報)に示されている。   Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-93291) is intended to prevent threshold voltage variation depending on the write / erase characteristics of the memory cell and narrow the threshold voltage distribution width. ).

この特許文献1に示される構成においては、NAND型フラッシュメモリにおいて、各ビット線に対応してラッチ回路を設ける。このラッチ回路に書込データを格納する。データの書込を行なうさいには、ビット線を書込阻止電圧レベルに充電した後、ラッチ回路をビット線と接続して、ラッチ回路の保持データに従ってビット線電圧を書込電圧レベルおよび書込禁止電圧レベルに選択的に設定する。この後、ワード線に書込電圧を印加して、データの書込を行う。書込完了後、メモリセルトランジスタのコントロールゲート(ワード線)にベリファイ電圧を与え、ビット線電圧も、ベリファイ電圧レベルに充電する。この状態でビット線電圧をメモリセルを介して放電させる。この後、ビット線の電圧に従ってラッチ回路のラッチデータを、ビット線の電圧に応じて選択的に反転する。すなわち、書込が完了したメモリセルに対応するラッチ回路のラッチデータは、書込完了状態に設定する。書込未完了のメモリセルに対するラッチ回路のラッチデータは、書込許可状態に設定する。   In the configuration disclosed in Patent Document 1, a latch circuit is provided corresponding to each bit line in a NAND flash memory. Write data is stored in this latch circuit. When writing data, after charging the bit line to the write inhibit voltage level, the latch circuit is connected to the bit line, and the bit line voltage is set to the write voltage level and write according to the data held in the latch circuit. Selectively set to forbidden voltage level. Thereafter, a write voltage is applied to the word line to write data. After writing is completed, a verify voltage is applied to the control gate (word line) of the memory cell transistor, and the bit line voltage is also charged to the verify voltage level. In this state, the bit line voltage is discharged through the memory cell. Thereafter, the latch data of the latch circuit is selectively inverted according to the voltage of the bit line according to the voltage of the bit line. That is, the latch data of the latch circuit corresponding to the memory cell for which writing has been completed is set to the writing completion state. The latch data of the latch circuit for the memory cell that has not been written is set to the write-permitted state.

次の書込サイクルにおいて、ビット線に書込阻止電圧レベルのプリチャージ電圧を供給した後、ラッチ回路とビット線を接続し、このビット線のプリチャージ電圧レベルを、ラッチ回路のラッチデータに対応する状態に設定する。これにより、書込を完了したメモリセルに対しては、ビット線電圧は、書込阻止電圧レベルに維持され、書込未完了のメモリセルに対して、ビット線電圧が書込許可状態レベルに設定される。この状態でメモリセルに対して書込を実行する。書込サイクル(電子注入サイクル)ごとに、ベリファイを行ってラッチ回路のラッチデータを書込許可/阻止電圧レベルに設定する。メモリセルの書込特性が異なる場合においても、書込完了のメモリセルの書込を停止し、未書込状態のメモリセルに対してのみ書込を実行することにより、「ビットごとベリファイ動作」を実現し、メモリセルのしきい値電圧のばらつきを低減することを図る。
特開2001−93291号公報
In the next write cycle, after supplying the precharge voltage at the write inhibit voltage level to the bit line, the latch circuit and the bit line are connected, and the precharge voltage level of the bit line corresponds to the latch data of the latch circuit. Set to the state to be used. As a result, the bit line voltage is maintained at the write inhibit voltage level for the memory cells that have completed writing, and the bit line voltage is set to the write enable state level for memory cells that have not been written. Is set. In this state, writing to the memory cell is performed. For each write cycle (electron injection cycle), verify is performed to set the latch data of the latch circuit to the write enable / block voltage level. Even when the write characteristics of the memory cells are different, by stopping writing to the memory cells that have been written and executing writing only to the memory cells that are not yet written, "verify by bit" To reduce the variation in the threshold voltage of the memory cell.
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-93291

近年の不揮発性半導体記憶装置においては、1ビットのメモリセルに、3値以上のデータを格納するマルチレベルチップ(MLC:多値メモリチップ)が主流となっている。4値などの多値データを記憶する場合、メモリセルの取るしきい値電圧の数は、それに応じて増加する。正確なデータの記憶のためには、このしきい値電圧分布が値の異なるデータ間で重なり合わないように、しきい値電圧分布幅を小さくすることが要求される。上述の特許文献1に示されるように、各書込実行ごとに、ラッチ回路で書込完了/未完了を示す状態にラッチ回路のラッチデータを設定することにより、ビットごとベリファイ動作を行なって、しきい値電圧分布幅を調整することができる。   In recent nonvolatile semiconductor memory devices, multi-level chips (MLC: multi-level memory chips) that store three or more levels of data in 1-bit memory cells have become mainstream. When multi-value data such as quaternary data is stored, the number of threshold voltages taken by the memory cell increases accordingly. In order to store accurate data, it is required to reduce the threshold voltage distribution width so that the threshold voltage distributions do not overlap between data having different values. As shown in the above-mentioned Patent Document 1, for each write execution, by setting the latch data of the latch circuit in a state indicating the write completion / incomplete in the latch circuit, the verify operation for each bit is performed, The threshold voltage distribution width can be adjusted.

しかしながら、しきい値電圧がベリファイ電圧レベル近傍のメモリセルに対して再書込を行なう場合、ラッチ回路のラッチする書込データに従って書込高電圧が印加されて再書込が行なわれる。従って、そのしきい値電圧が大きく変化し、しきい値電圧分布範囲の上限値を超える状態が生じる。この場合、または上限値を超えたメモリセルのしきい値電圧を下げる処理が必要となり、書込に要する時間が長くなるという問題が生じる。   However, when rewriting is performed on a memory cell whose threshold voltage is in the vicinity of the verify voltage level, the rewriting is performed by applying a write high voltage according to the write data latched by the latch circuit. Therefore, the threshold voltage changes greatly, and a state exceeding the upper limit value of the threshold voltage distribution range occurs. In this case, or a process for lowering the threshold voltage of the memory cell that exceeds the upper limit value is required, which causes a problem that the time required for writing becomes long.

また、一旦、書込完了と判定されると、そのメモリセルの再書き込みは以後実行されない。従って、ノイズなどの影響によりビット線電圧が変化した場合、書込未完了のメモリセルが書込完了状態と判定され、書込不良のメモリセルが存在する可能性があり、正確なデータの書込を実現することができなくなる可能性がある。   Further, once it is determined that the writing is completed, the rewriting of the memory cell is not executed thereafter. Therefore, when the bit line voltage changes due to the influence of noise or the like, it is determined that the memory cell in which writing has not been completed is in the writing completion state, and there is a possibility that there is a memory cell in which writing has failed. May not be able to be realized.

また、各書込サイクルごとに、ラッチ回路のラッチデータを設定するためにベリファイ動作が行なわれており、書込サイクルおよびベリファイサイクルの合計の時間が長くなり、高速の書込を実現することができなくなる。   In addition, a verify operation is performed in order to set latch data of the latch circuit for each write cycle, and the total time of the write cycle and the verify cycle becomes long, and high-speed writing can be realized. become unable.

それゆえ、この発明の目的は、高精度でかつ高速で書込を行なうことのできる不揮発性半導体記憶装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of writing with high accuracy and high speed.

この発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、行列状に配列され、各々が記憶情報に従ってしきい値電圧が設定される複数の不揮発性メモリセルと、メモリセルの各行に対応して配置され、各々に対応の行のメモリセルが接続する複数のワード線と、メモリセル列に対応して配置され、各々に対応の列のメモリセルが接続する第1の信号線と、メモリセル列それぞれに対応して第1の信号線と別に設けられ、各々に対応の列のメモリセルが結合する複数の第2の信号線と、メモリセルのしきい値電圧を変更させる動作モード時、第1および第2の信号線にそれぞれ第1および第2の電位に設定し第1の信号線をフローティング状態として選択行のワード線に判定レベルの電圧を供給した後、第1の信号線をフローティング状態に維持した状態で選択行のワード線および第2の信号線にしきい値電圧変更の電圧を供給する電圧設定回路を備える。
しきい値電圧を変更する動作モード時、メモリセルが対応の第1および第2の信号線の間に接続される。また、判定レベルは、選択メモリセルが変更後のしきい値電圧の条件を満たしているかを判定する電圧レベルである。
A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is arranged in a matrix, each of which is arranged corresponding to each row of memory cells, a plurality of nonvolatile memory cells each having a threshold voltage set in accordance with stored information, A plurality of word lines to which the memory cells in the corresponding row are connected and a first signal line to which the memory cells in the corresponding column are respectively connected and correspond to the memory cell columns, respectively. A plurality of second signal lines that are provided separately from the first signal line and each of which corresponds to a memory cell in a corresponding column, and the first and first signal lines in an operation mode in which the threshold voltage of the memory cell is changed. The first and second potentials are set to the two signal lines, respectively, the first signal line is set in a floating state, and a determination level voltage is supplied to the word line in the selected row, and then the first signal line is maintained in a floating state. In the state It comprises a voltage setting circuit for supplying a voltage of the threshold voltage changes in the word line and the second signal line 択行.
In the operation mode in which the threshold voltage is changed, the memory cell is connected between the corresponding first and second signal lines. The determination level is a voltage level for determining whether the selected memory cell satisfies the changed threshold voltage condition.

しきい値電圧変更動作後、第1および第2の信号線を第1および第2の電圧レベルに設定した後、ワード線判定レベルの電圧を印加している。従ってこの状態において、第1の信号線の電圧がメモリセルのしきい値電圧に応じて選択的に変化する。したがって、ワード線および第2の信号線にしきい値電圧変更の電圧印加時、第1の信号線の電圧レベルに応じて選択的にしきい値電圧変更が行われる。従って、しきい値電圧変更後のメモリセルに対しても、各しきい値電圧変更動作時に再度しきい値電圧が所定値にあるかの判定が行われており、正確なしきい値電圧変更を実現することができる。   After the threshold voltage changing operation, the first and second signal lines are set to the first and second voltage levels, and then the word line determination level voltage is applied. Therefore, in this state, the voltage of the first signal line is selectively changed according to the threshold voltage of the memory cell. Therefore, when a voltage for changing the threshold voltage is applied to the word line and the second signal line, the threshold voltage is selectively changed according to the voltage level of the first signal line. Therefore, even for the memory cell after the threshold voltage change, it is determined again whether the threshold voltage is at a predetermined value at the time of each threshold voltage change operation. Can be realized.

また、第1の信号線をフローティング状態に維持しているため、メモリセルのしきい値電圧に応じた電圧レベルに第1の信号線が維持され、メモリセルしきい値電圧に応じてしきい値電圧変更量が決定され、過剰なしきい値電圧変更が防止され、正確なしきい値電圧変更を実現することができる。   In addition, since the first signal line is maintained in the floating state, the first signal line is maintained at a voltage level corresponding to the threshold voltage of the memory cell, and the threshold is determined according to the memory cell threshold voltage. A value voltage change amount is determined, an excessive threshold voltage change is prevented, and an accurate threshold voltage change can be realized.

また、各しきい値電圧変更動作ごとにメモリセルのしきい値電圧を検証するベリファイ動作を行うことが不要となり、メモリセルのしきい値電圧変更に要する時間を短縮することができる。   Further, it is not necessary to perform a verify operation for verifying the threshold voltage of the memory cell for each threshold voltage changing operation, and the time required for changing the threshold voltage of the memory cell can be shortened.

また、メモリセルのしきい値電圧変更動作時、先ず、メモリセルのしきい値電圧変更阻止電圧をメモリセルの制御電極ノードの判定電位供給時のメモリセルを介して流れる電流に応じた電位レベルに設定しており、メモリセルのしきい値電圧の状態に応じた電圧レベルにしきい値電圧変更阻止電圧(書込阻止電圧)を設定することができ、正確なしきい値調整動作を行うことができる。   In addition, when the threshold voltage change operation of the memory cell is performed, first, the threshold voltage change inhibition voltage of the memory cell is set to the potential level corresponding to the current flowing through the memory cell when the determination potential is supplied to the control electrode node of the memory cell The threshold voltage change inhibition voltage (write inhibition voltage) can be set to a voltage level corresponding to the threshold voltage state of the memory cell, and an accurate threshold adjustment operation can be performed. it can.

また、しきい値電圧変更動作ごとにベリファイを行う必要がなく、しきい値電圧変更処理時間を短縮することができ、また、しきい値電圧変更後のメモリセルに対しても再度判定電位に従ってしきい値電圧変更の可否を判定することができ、正確なしきい値電圧変更処理を実現することができる。   In addition, it is not necessary to perform verification every threshold voltage changing operation, the threshold voltage changing processing time can be shortened, and the memory cell after changing the threshold voltage is also subjected to the determination potential again. Whether or not the threshold voltage can be changed can be determined, and an accurate threshold voltage changing process can be realized.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1に従う不揮発性半導体記憶装置の全体の構成を概略的に示す図である。図1において、不揮発性半導体記憶装置は、不揮発性メモリセルが行列状に配列されるメモリセルアレイ1と、外部からの制御信号CTLおよびアドレス信号を取り込みかつデータDQを入出力するインターフェイス回路2と、インターフェイス回路2に含まれるデータ入出力回路とデータの授受を行ない、データ書込時外部からの書込データを保持するデータレジスタ3と、データレジスタ3の保持データに従って、データ書込時、書込データを保持し、かつベリファイ動作時ベリファイ結果データをラッチするセンスラッチ回路4と、インターフェイス回路2に含まれるアドレスバッファから与えられるアドレス信号に従ってメモリセルアレイ1のアドレス指定された行に対応するワード線を選択状態へ駆動するXデコーダ5と、各種内部電圧を動作モードに応じて発生する内部電圧発生回路6と、書込動作モード時、書込電圧VWDを選択列へ伝達する書込電圧供給回路7と、インターフェイス回路2に含まれる制御入力バッファからのコマンドに従って内部回路の動作タイミングおよび動作シーケンスを設定する制御回路8を含む。
[Embodiment 1]
FIG. 1 schematically shows an overall configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a nonvolatile semiconductor memory device includes a memory cell array 1 in which nonvolatile memory cells are arranged in a matrix, an interface circuit 2 that takes in a control signal CTL and an address signal from the outside, and inputs and outputs data DQ; Data is exchanged with the data input / output circuit included in the interface circuit 2, the data register 3 that holds externally written data at the time of data writing, and the data writing at the time of data writing according to the data held in the data register 3 A sense latch circuit 4 that holds data and latches verification result data at the time of verify operation, and a word line corresponding to an addressed row of the memory cell array 1 according to an address signal supplied from an address buffer included in the interface circuit 2 X decoder 5 that drives to the selected state, An internal voltage generation circuit 6 for generating a voltage according to the operation mode, a write voltage supply circuit 7 for transmitting the write voltage VWD to the selected column in the write operation mode, and a control input buffer included in the interface circuit 2 The control circuit 8 sets the operation timing and operation sequence of the internal circuit in accordance with the command.

内部電圧発生回路6は、Xデコーダ5を介して選択行に対応するワード線に伝達されるワード線電圧VWLと、書込時、選択列に対して供給される書込高電圧VWDを発生するように示す。しかしながら、この内部電圧発生回路6は、各動作モードに応じて、ベリファイ電圧、負電圧、および通常の読出時のワード線電圧、および内部での高電圧伝達時の伝送ゲートの制御レベルを設定する電圧を生成する。   Internal voltage generation circuit 6 generates word line voltage VWL transmitted to the word line corresponding to the selected row via X decoder 5 and write high voltage VWD supplied to the selected column at the time of writing. As shown. However, internal voltage generation circuit 6 sets the verify voltage, the negative voltage, the word line voltage during normal reading, and the control level of the transmission gate during internal high voltage transmission according to each operation mode. Generate voltage.

制御回路8は、シーケンスコントローラでたとえば構成され、外部からの制御信号CTLに従って動作モードを指示するコマンドが与えられると、そのコマンドに従って内部電圧の発生シーケンスおよび各内部回路の動作シーケンスおよび動作タイミングを設定する。   The control circuit 8 is composed of, for example, a sequence controller. When a command for instructing an operation mode is given according to an external control signal CTL, an internal voltage generation sequence and an operation sequence and operation timing of each internal circuit are set according to the command To do.

アドレス信号は、コマンド印加時、コマンドと平行してデータ端子に供給されて、次いで、制御回路8に与えられ、制御回路8において、アクセス(書込または読出)の先頭アドレスが設定される。   The address signal is supplied to the data terminal in parallel with the command when the command is applied, and is then supplied to the control circuit 8, where the start address of access (write or read) is set.

図2は、図1に示すメモリセルアレイ1の構成の一例を示す図である。図2においては、ワード線WLに接続されるメモリセルMC0−MC6を代表的に示す。メモリセルMC0−MC6の各々は、フローティングゲートを有するスタックドゲート型MOSトランジスタ(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)で構成され、このフローティングゲートに注入される電子の量に応じてそのしきい値電圧が設定され、応じてデータを記憶する。   FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the memory cell array 1 shown in FIG. FIG. 2 representatively shows memory cells MC0 to MC6 connected to word line WL. Each of memory cells MC0-MC6 is formed of a stacked gate type MOS transistor (insulated gate type field effect transistor) having a floating gate, and its threshold voltage is set according to the amount of electrons injected into the floating gate. Set and store data accordingly.

メモリセルアレイ1においては、1つのメモリセルごとにアシストゲートがメモリセルと直列に配列される。図2においては、メモリセルMC0およびMC1の間にアシストゲートAT0が配置され、メモリセルMC2およびMC3の間にアシストゲートAT1が配置される。メモリセルMC4およびMC5の間にアシストゲートAT2が配置され、メモリセルMC6と図示しないメモリセルMC7との間にアシストゲートAT3が配置される。   In memory cell array 1, an assist gate is arranged in series with a memory cell for each memory cell. In FIG. 2, assist gate AT0 is arranged between memory cells MC0 and MC1, and assist gate AT1 is arranged between memory cells MC2 and MC3. Assist gate AT2 is arranged between memory cells MC4 and MC5, and assist gate AT3 is arranged between memory cell MC6 and memory cell MC7 (not shown).

アシストゲートAT0−AT3は、それぞれ、列方向に連続的に延在するアシストゲート線AGL0−AGL3と、このアシストゲート線AGL0−AGL3下部の半導体基板領域表面に形成される反転層領域IL0−IL3を含む。アシストゲート線AGL0、AGL2、…が、アシストゲート選択信号AG0を共通に受け、アシストゲート線AGL1、AGL3、…が、共通にアシストゲート選択信号AG1を受ける。アシストゲート選択信号AG0およびAG1の活性化時、アシストゲート線AGL0−AGL3下部の反転層領域IL0−IL3に反転層(チャネル領域)が形成され、列方向に連続的に、電荷が流れる経路が形成される。   Assist gates AT0 to AT3 respectively include assist gate lines AGL0 to AGL3 continuously extending in the column direction and inversion layer regions IL0 to IL3 formed on the surface of the semiconductor substrate region below assist gate lines AGL0 to AGL3. Including. Assist gate lines AGL0, AGL2,... Commonly receive assist gate selection signal AG0, and assist gate lines AGL1, AGL3,. When the assist gate selection signals AG0 and AG1 are activated, inversion layers (channel regions) are formed in the inversion layer regions IL0 to IL3 below the assist gate lines AGL0 to AGL3, and a path through which charges continuously flow in the column direction is formed. Is done.

アシストゲートAT0−AT3を利用して、データ書込時に行方向において隣接するメモリセル間に電流が流れる経路を形成し、かつ反転層領域を抵抗の高い状態に設定する。メモリセルのソース側において高電界を生成し、チャネルホット電流を生成してフローティングゲートに注入する。このメモリセルのソース側から電子をフローティングゲートに注入する方法は、ソースサイドインジェクション方式と通常呼ばれる。   Assist gates AT0 to AT3 are used to form a path through which current flows between adjacent memory cells in the row direction during data writing, and set the inversion layer region to a high resistance state. A high electric field is generated on the source side of the memory cell, and a channel hot current is generated and injected into the floating gate. This method of injecting electrons from the source side of the memory cell into the floating gate is usually called a source side injection method.

これらの反転層領域は対をなして配設され、対をなす反転層領域が共通に接続される。すなわち、反転層領域IL0およびIL1が共通に結合されて、ソース選択ゲートSG0およびSG1を介してビット線BL0およびBL1に選択的に結合される。同様、反転層領域IL2およびIL3が共通に結合され、ソース選択ゲートSG2およびSG3を介してビット線BL2およびBL3に選択的に結合される。   These inversion layer regions are arranged in pairs, and the inversion layer regions forming a pair are connected in common. That is, inversion layer regions IL0 and IL1 are commonly coupled and selectively coupled to bit lines BL0 and BL1 via source selection gates SG0 and SG1. Similarly, inversion layer regions IL2 and IL3 are coupled in common and selectively coupled to bit lines BL2 and BL3 via source selection gates SG2 and SG3.

ソース選択ゲートSG0およびSG2のゲートへは、ソース選択信号STS0が共通に与えられ、ソース選択ゲートSG1およびSG3は、共通にソース選択信号STS1を受ける。ソース選択信号STS0およびSTS1は、択一的に選択状態へ駆動される。これにより、アシストゲートAT(AT0−AT3を総称的に示す)の下部の反転層領域IL(IL0−IL3を総称的に示す)において反転層が形成されたとき、反転層がビット線に結合され、選択メモリセルに対するソース領域として機能する。   Source selection signals STS0 are commonly supplied to the gates of source selection gates SG0 and SG2, and source selection gates SG1 and SG3 commonly receive source selection signal STS1. Source selection signals STS0 and STS1 are alternatively driven to a selected state. Thus, when the inversion layer is formed in the inversion layer region IL (IL0-IL3 is generically shown) below the assist gate AT (generically showing AT0-AT3), the inversion layer is coupled to the bit line. , Function as a source region for the selected memory cell.

メモリセルMC(MC0−MC6を総称的に示す)のアシストゲートと反対側のノードには、拡散配線が列方向に連続的に延在して配置される。この拡散配線は、低抵抗の不純物領域で形成される。すなわち、メモリセルMC0に対して、拡散配線DL0が接続され、メモリセルMC1およびMC2の共通接続ノードが拡散配線DL1に結合される。メモリセルMC3およびMC4の共通接続ノードが、拡散配線DL2に結合され、メモリセルMC5およびMC6の共通接続ノードが拡散配線DL3に接続される。すなわち、拡散配線DL0−DL3は、列方向に整列するメモリセルトランジスタのソース/ドレイン不純物領域として作用し、かつ行方向において隣接するメモリセルにより共有される。   Diffusion wirings are continuously extended in the column direction at nodes on the opposite side of the assist gate of the memory cells MC (MC0 to MC6 are shown generically). This diffusion wiring is formed of a low-resistance impurity region. That is, diffusion line DL0 is connected to memory cell MC0, and the common connection node of memory cells MC1 and MC2 is coupled to diffusion line DL1. A common connection node of memory cells MC3 and MC4 is coupled to diffusion line DL2, and a common connection node of memory cells MC5 and MC6 is connected to diffusion line DL3. That is, diffusion lines DL0-DL3 act as source / drain impurity regions of memory cell transistors aligned in the column direction and are shared by adjacent memory cells in the row direction.

拡散配線DL0、DL2は、ドレイン選択ゲートSD0、SD2を介して選択的にビット線BL0およびBL2に結合される。また、拡散配線DL1、DL3は、ドレイン選択ゲートSD1、SD3を介してビット線BL1およびBL3に結合される。偶数番号のドレイン選択ゲートSD0、SD2、…は、共通にドレイン選択信号STD0を受け、奇数番号のドレイン選択ゲートSD1、SD3、…が共通にドレイン選択信号STD1を受ける。   Diffusion lines DL0 and DL2 are selectively coupled to bit lines BL0 and BL2 via drain selection gates SD0 and SD2. Diffusion lines DL1 and DL3 are coupled to bit lines BL1 and BL3 via drain select gates SD1 and SD3. The even-numbered drain selection gates SD0, SD2,... Commonly receive the drain selection signal STD0, and the odd-numbered drain selection gates SD1, SD3,.

ビット線BL0−BL3は、メタル配線で構成される。メモリセルアレイ1において、図2に示す拡散配線および反転層領域が各ブロックごとに列方向に複数個設けられ、メモリセルアレイ1が複数のメモリセルブロックで構成される場合には、選択メモリセルブロックの拡散配線および/または反転層領域を選択的にビット線BL0−BL3に結合し、選択メモリセルブロックに対してデータアクセス(書込、消去、読出)が行なわれる。したがって、このメモリセルアレイ1が、複数のブロックに分割されるブロック分割構造の場合には、ビット線BL0−BL3は、メモリセルアレイ1において複数のメモリセルブロックに共通に列方向に連続的に延在して配設され、拡散配線DL0−DL3は、メモリセルアレイ1内のメモリセルブロック領域内においてのみ列方向に延在して配置される。   Bit lines BL0-BL3 are formed of metal wiring. In the memory cell array 1, a plurality of diffusion wirings and inversion layer regions shown in FIG. 2 are provided in the column direction for each block, and when the memory cell array 1 is composed of a plurality of memory cell blocks, Diffusion wiring and / or inversion layer region is selectively coupled to bit lines BL0-BL3, and data access (write, erase, read) is performed on the selected memory cell block. Therefore, when the memory cell array 1 has a block division structure in which the memory cell array 1 is divided into a plurality of blocks, the bit lines BL0 to BL3 continuously extend in the column direction in common to the plurality of memory cell blocks in the memory cell array 1. Diffusion lines DL0-DL3 are arranged extending in the column direction only in the memory cell block region in memory cell array 1.

図2に示すメモリセルの配列を有するメモリは、AG−ANDフラッシュメモリ(アシストゲート−ANDフラッシュメモリ)として呼ばれる。アシストゲートATにより、メモリセルを選択的に分離することにより、メモリセル個々に拡散層および拡散層を分離する領域を設ける構成に比べてメモリセルの占有面積を低減でき、高密度でメモリセルを配置することができ、メモリセルアレイのレイアウト面積を低減することができる。   A memory having the array of memory cells shown in FIG. 2 is called an AG-AND flash memory (assist gate-AND flash memory). By selectively separating the memory cells with the assist gate AT, the area occupied by the memory cells can be reduced compared to a configuration in which a diffusion layer and a region for separating the diffusion layers are provided for each memory cell. The layout area of the memory cell array can be reduced.

図3は、図2に示すメモリセル配置におけるメモリセルへのデータ書込時の接続および書込電流を示す図である。図3においては、メモリセルMCaおよびMCbとその間のアシストゲートATaが用いられる。すなわち、図2に示す構成においては、メモリセルMC0−MC6に対して同時に書込を行なうことはできない。メモリセルMC0およびメモリセルMC4に対して同時にデータの書込が行なわれ、メモリセルMC1およびMC5に対して同時にデータの書込が行なわれる。また、メモリセルMC2およびMC6に対してデータの書込が同時に実行される。すなわち、メモリセルMCiとメモリセルMC(i+4)に同時にデータの書込が行なわれる。   FIG. 3 shows connections and write currents at the time of data writing to the memory cells in the memory cell arrangement shown in FIG. In FIG. 3, memory cells MCa and MCb and an assist gate ATa therebetween are used. That is, in the configuration shown in FIG. 2, it is not possible to simultaneously write to memory cells MC0 to MC6. Data is simultaneously written into memory cell MC0 and memory cell MC4, and data is simultaneously written into memory cells MC1 and MC5. Data writing is simultaneously performed on memory cells MC2 and MC6. That is, data is simultaneously written into memory cell MCi and memory cell MC (i + 4).

メモリセルMCaおよびMCbは、図2に示すメモリセルMC0−MC6においてアシストゲートを介して直列に接続されるメモリセルである。   Memory cells MCa and MCb are memory cells connected in series via assist gates in memory cells MC0 to MC6 shown in FIG.

このメモリセルの4メモリセル単位のグループ化は、拡散配線とビット線の接続およびメモリセルの行方向における繰返し配列により規定される。4つのメモリセルMCi(i=0−4)のいずれを書込対象とするかは、アドレス信号により決定される。選択メモリセルのグループ内の位置に応じて、あるビット線が、ソースビット線およびドレインビット線のいずれとして利用されるかが決定される。   The grouping of the memory cells in units of four memory cells is defined by the connection between the diffusion wiring and the bit line and the repeated arrangement in the row direction of the memory cells. Which of the four memory cells MCi (i = 0-4) is to be written is determined by the address signal. Depending on the position in the group of selected memory cells, it is determined whether a certain bit line is used as a source bit line or a drain bit line.

図3において、メモリセルMCbに対してデータの書込を行なう場合、メモリセルMCbのドレインノードに書込高電圧VWDが与えられ、メモリセルMCaのソースノードへは、接地電圧VSSが供給される。このメモリセルMCaおよびMCbが共通に接続されるワード線WLへは、ワード線書込高電圧VPPが供給される。またアシストゲートATaのアシストゲート線のアシストゲート選択信号AGaは、たとえば2.0Vに設定される。この条件下では、アシストゲートATaには反転層が形成されるものの、そのゲートの電圧レベルは低く、反転層の抵抗値が比較的高い状態にあり、メモリセルのソース電位は比較的高い電圧レベルとなる。   In FIG. 3, when data is written to memory cell MCb, write high voltage VWD is applied to the drain node of memory cell MCb, and ground voltage VSS is supplied to the source node of memory cell MCa. . Word line write high voltage VPP is supplied to word line WL to which memory cells MCa and MCb are commonly connected. The assist gate selection signal AGa for the assist gate line of the assist gate ATa is set to 2.0 V, for example. Under this condition, although the inversion layer is formed in the assist gate ATa, the voltage level of the gate is low, the resistance value of the inversion layer is relatively high, and the source potential of the memory cell is at a relatively high voltage level. It becomes.

この場合、図3に示すように、メモリセルMCbのドレインノードからメモリセルMCaのソースノードへ電流が流れる。アシストゲートATaの反転層においては、その抵抗が比較的高くされており、高電界が発生し、チャネルホットエレクトロンがこのソース高電界により生成される。このチャネルホットエレクトロンは、さらに、ワード線書込高電圧VPPによる垂直方向の高電界により垂直方向に引かれ、フローティングゲートFGへ注入される(ソースサイドインジェクション)。フローティングゲートFGへ電子が注入され、メモリセルMCbのしきい値電圧が高くなった状態を、書込状態と称する。   In this case, as shown in FIG. 3, a current flows from the drain node of the memory cell MCb to the source node of the memory cell MCa. In the inversion layer of the assist gate ATa, its resistance is relatively high, a high electric field is generated, and channel hot electrons are generated by this source high electric field. The channel hot electrons are further drawn in the vertical direction by a high electric field in the vertical direction by the word line write high voltage VPP and injected into the floating gate FG (source side injection). A state where electrons are injected into the floating gate FG and the threshold voltage of the memory cell MCb is increased is referred to as a write state.

一方、メモリセルMCaのソースノードに書込阻止電圧Vinhが与えられる場合、書込阻止電圧Vinhは、アシストゲート選択信号AGaの電圧レベルとほぼ同じレベルである。したがって、アシストゲートATaは、そのゲートおよびソース電位が同じとなり、ほぼ非導通状態となる。したがって、この場合には、メモリセルMCbには電流は流れず、メモリセルMCbへの書込は行なわれない。   On the other hand, when write inhibit voltage Vinh is applied to the source node of memory cell MCa, write inhibit voltage Vinh is approximately the same level as the voltage level of assist gate selection signal AGa. Therefore, assist gate ATa has the same gate and source potential, and is almost non-conductive. Therefore, in this case, no current flows through memory cell MCb, and writing to memory cell MCb is not performed.

書込阻止電圧Vinhは、アシストゲート選択信号AGaの電圧レベルと同じである必要はない。メモリセルMCbのチャネル領域において、ホットエレクトロンが生成されるほどの高電界が水平方向(チャネル長さ方向)に生成されるのを防止することのできる電圧レベルであればよい。   The write inhibition voltage Vinh does not have to be the same as the voltage level of the assist gate selection signal AGa. Any voltage level that can prevent generation of a high electric field enough to generate hot electrons in the horizontal direction (channel length direction) in the channel region of the memory cell MCb may be used.

なお、図3に示すデータ書込時の接続形態において、拡散配線を共有する隣接メモリセル(図示せず)においては、対応のアシストゲートが非導通状態であり(アシストゲート選択信号が非選択状態)、これらのアシストゲートには、チャネル反転層が形成されないため、電流が流れる経路は存在せず、メモリセルMCbと拡散配線を共有するメモリセルおよびメモリセルMCaと拡散配線を共有するメモリセルには書込電流は流れず、正確に、メモリセルMCbに対するデータの書込を行なうことができる。   In the connection mode at the time of data writing shown in FIG. 3, in the adjacent memory cell (not shown) sharing the diffusion wiring, the corresponding assist gate is non-conductive (the assist gate selection signal is in the non-selected state). ) Since no channel inversion layer is formed in these assist gates, there is no path through which current flows, and the memory cell sharing the diffusion wiring with the memory cell MCb and the memory cell sharing the diffusion wiring with the memory cell MCa No write current flows, and data can be accurately written to memory cell MCb.

図4は、図2に示すメモリセルアレイにおけるデータ読出時のメモリセルの接続の一例を示す図である。図4においても、メモリセルMCaおよびMCbと、アシストゲートATaとを代表的に示す。   FIG. 4 is a diagram showing an example of connection of memory cells at the time of data reading in the memory cell array shown in FIG. FIG. 4 also representatively shows memory cells MCa and MCb and assist gate ATa.

データ読出時においては、アシストゲートATaは、アシストゲート選択信号AGaにより、その下部の反転層領域ILaに反転層が形成され、この反転層領域ILaが接地電圧レベルに固定される。したがって、メモリセルMCbのソースノードがアシストゲートATaの反転層により接地電圧レベルに維持される。一方、メモリセルMCbのドレインノードへは、ビット線読出電圧Vbrが与えられる。ワード線WLへは、ワード線読出電圧Vrdが与えられる。メモリセルMCbのしきい値電圧が、ワード線読出電圧Vrdよりも高い場合には、メモリセルMCbには、チャネル領域は形成されず、電流は流れない。したがって、メモリセルMCbのドレインノードの電圧Vbrはほとんど変化しない。一方、ワード線読出電圧Vrdが、メモリセルMCbのしきい値電圧よりも高い場合には、メモリセルMCbにおいてチャネル領域が形成され、メモリセルMCbから反転層領域ILaの反転層を介して接地ノードへ電流が流れ、ドレイン読出電圧Vbrの電圧レベルが低下する。このメモリセルMCbのドレインノードの電圧、すなわちドレイン電流の有無を検出することにより、メモリセルMCbの記憶データを検出する。   At the time of data reading, the assist gate ATa is formed with an inversion layer in the inversion layer region ILa below the assist gate selection signal AGa, and the inversion layer region ILa is fixed to the ground voltage level. Therefore, the source node of memory cell MCb is maintained at the ground voltage level by the inversion layer of assist gate ATa. On the other hand, bit line read voltage Vbr is applied to the drain node of memory cell MCb. Word line read voltage Vrd is applied to word line WL. When the threshold voltage of memory cell MCb is higher than word line read voltage Vrd, no channel region is formed in memory cell MCb and no current flows. Therefore, the voltage Vbr at the drain node of the memory cell MCb hardly changes. On the other hand, when word line read voltage Vrd is higher than the threshold voltage of memory cell MCb, a channel region is formed in memory cell MCb, and the ground node is connected from memory cell MCb to the inversion layer of inversion layer region ILa. Current flows to the drain, and the voltage level of the drain read voltage Vbr decreases. The data stored in the memory cell MCb is detected by detecting the voltage at the drain node of the memory cell MCb, that is, the presence or absence of the drain current.

なお、この読出時、メモリセルMCaのドレインノードはフローティング状態であり、メモリセルMCbの読出電流に対して何ら影響は及ぼさない。この読出時においても、図示しない隣接アシストゲートは、非導通状態である(反転層は形成されていない)。   At the time of reading, the drain node of memory cell MCa is in a floating state and does not affect the read current of memory cell MCb. Even during this reading, the adjacent assist gate (not shown) is in a non-conductive state (no inversion layer is formed).

図3および図4に示すデータ書込時およびデータ読出時のメモリセルの接続は、図2に示す選択ゲートSG0−SG3およびSD0−SD3を選択的に導通状態(オン状態)に設定することにより実現される。これらの選択ゲートSG0−SG3およびSD0−SD3の導通/非導通の制御は、選択メモリセルの位置すなわちアドレス信号とデータの書込/読出の動作モードに応じて決定される。   Connection of memory cells at the time of data writing and data reading shown in FIGS. 3 and 4 is made by selectively setting selection gates SG0-SG3 and SD0-SD3 shown in FIG. 2 to a conductive state (on state). Realized. Control of conduction / non-conduction of these selection gates SG0-SG3 and SD0-SD3 is determined according to the position of the selected memory cell, that is, the address signal and the operation mode of writing / reading data.

図5は、この発明の実施の形態1において用いられる多値データ記憶時のメモリセルのしきい値電圧の分布の一例を示す図である。図5においては、メモリセルが4値データ“11”、“10”、“00”、“01”を格納する場合のしきい値電圧分布を一例として示す。図5において、縦軸にしきい値電圧Vthを示し、横軸に、このしきい値電圧分布も含まれるメモリセルの数(ビット数)を示す。   FIG. 5 is a diagram showing an example of the threshold voltage distribution of the memory cells used in the first embodiment of the present invention when storing multi-value data. FIG. 5 shows an example of threshold voltage distribution when the memory cell stores four-value data “11”, “10”, “00”, “01”. In FIG. 5, the vertical axis indicates the threshold voltage Vth, and the horizontal axis indicates the number of memory cells (number of bits) including this threshold voltage distribution.

データ“11”のしきい値電圧分布領域Iの中心しきい値電圧は、Vth0であり、データ“10”のしきい値電圧分布領域IIの中心値は、Vth1である。データ“00”のしきい値電圧分布領域IIIの中心値は、Vth2である。データ“01”のしきい値電圧分布領域IVの中心値のしきい値電圧は、Vth3である。   The center threshold voltage of the threshold voltage distribution region I of data “11” is Vth0, and the center value of the threshold voltage distribution region II of data “10” is Vth1. The center value of threshold voltage distribution region III of data “00” is Vth2. The threshold voltage of the central value of the threshold voltage distribution region IV of data “01” is Vth3.

多値データ格納時においては、各しきい値電圧分布領域の幅をできるだけ狭くし、各しきい値電圧分布領域間の間隔を広くすることにより、高精度で、データの読出を行なうことができる。したがって、書込時においては、可能な限り、各しきい値電圧分布領域の幅を狭くすることが要求される。このため、たとえばしきい値電圧分布の下裾の電圧レベル(しきい値電圧下限値よりも少し高い電圧レベル)を下裾判定電圧レベル(領域IIIに対してレベルLBL)に設定し、この下裾判定レベルLBLよりも低いしきい値電圧を有するデータ“00”を格納するメモリセルのしきい値電圧を高くし、このデータ“00”を記憶するメモリセルのしきい値電圧分布領域IIIの幅を狭くする。この操作を、他のデータを記憶するメモリセルについても同様に実行する。   When storing multi-value data, the width of each threshold voltage distribution region is made as narrow as possible and the interval between the threshold voltage distribution regions is widened, so that data can be read with high accuracy. . Therefore, at the time of writing, it is required to reduce the width of each threshold voltage distribution region as much as possible. For this reason, for example, the lower skirt voltage level of the threshold voltage distribution (voltage level slightly higher than the threshold voltage lower limit value) is set to the lower skirt determination voltage level (level LBL with respect to region III). The threshold voltage of the memory cell storing data “00” having a threshold voltage lower than the skirt determination level LBL is increased, and the threshold voltage distribution region III of the memory cell storing this data “00” is increased. Reduce the width. This operation is similarly performed for memory cells that store other data.

メモリセルへのデータの書込時、図3に示す接続構成を用いてデータの書込を行ない、図4に示す接続を用いて書込データの読出を行なって書込データが正確に書込まれたかを判定する。   When writing data to the memory cell, data is written using the connection configuration shown in FIG. 3, and the write data is read using the connection shown in FIG. Judgment was made.

図6は、図1に示すデータレジスタ3の構成の一例を示す図である。図6において、データレジスタ3は、メモリセルのデータを格納するデータ保持部3aと、このデータ保持部3aに格納されたデータをセンスラッチ回路へ転送する転送部3bを含む。データ保持部3aは、1行のメモリセルそれぞれに対して設けられるデータレジスタ回路10を含む。このデータレジスタ回路10は、下位ビットLBを格納するレジスタ回路10aと、上位ビットUBを格納するレジスタ回路10bとを含む。これらの2ビットLBおよびUBにより、4値データが記述される。   FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the data register 3 shown in FIG. In FIG. 6, the data register 3 includes a data holding unit 3a for storing data of the memory cell, and a transfer unit 3b for transferring the data stored in the data holding unit 3a to the sense latch circuit. Data holding unit 3a includes a data register circuit 10 provided for each row of memory cells. The data register circuit 10 includes a register circuit 10a for storing the lower bit LB and a register circuit 10b for storing the upper bit UB. These 2-bit LB and UB describe quaternary data.

データ転送部3bは、レジスタ選択信号Yiに従ってレジスタ回路10aおよび10bの格納データLBおよびUBを選択する選択ゲート11aと、選択ゲート11aからの下位ビットLBと書込期待値ビットED0を受けるEXNORゲート11bと、選択ゲート11aからの上位ビットUBと書込期待値ED1とを受けるEXNORゲート11cと、これらのEXNORゲート11bおよび11cの出力信号を受けるNANDゲート11dと、NANDゲート11dの出力信号を受けるインバータ11eを含む。   The data transfer unit 3b includes a selection gate 11a that selects the stored data LB and UB of the register circuits 10a and 10b according to the register selection signal Yi, and an EXNOR gate 11b that receives the lower bit LB from the selection gate 11a and the write expected value bit ED0. EXNOR gate 11c that receives upper bit UB and write expected value ED1 from select gate 11a, NAND gate 11d that receives the output signals of EXNOR gates 11b and 11c, and an inverter that receives the output signal of NAND gate 11d 11e is included.

NANDゲート11dの出力信号が、後に説明するセンスラッチ回路のセンスアンプ回路部の参照ノードIORへ伝達され、インバータ11eの出力信号が、このセンスアンプ回路のセンスノードIOSへ与えられる。   An output signal of NAND gate 11d is transmitted to a reference node IOR of a sense amplifier circuit portion of a sense latch circuit described later, and an output signal of inverter 11e is applied to sense node IOS of the sense amplifier circuit.

図2に示すように、データ書込時、4つのメモリセルのグループそれぞれにおいて1つのメモリセルを選択して並行してデータの書込が行なわれる。選択ゲート11aにより、4つのメモリセルを含むグループそれぞれにおいて1つのメモリセルに対応するデータレジスタ回路10(10a,10b)を選択する。したがって、選択ゲート11aにより、4つのメモリセルから1つのメモリセル、すなわち対応の4つのデータレジスタ回路から1つのデータレジスタ回路を選択する4:1選択が実行される。   As shown in FIG. 2, at the time of data writing, data is written in parallel by selecting one memory cell in each group of four memory cells. The selection gate 11a selects the data register circuit 10 (10a, 10b) corresponding to one memory cell in each group including four memory cells. Therefore, the selection gate 11a performs 4: 1 selection for selecting one memory cell from four memory cells, that is, one data register circuit from the corresponding four data register circuits.

期待値データビットED0およびED1は、データ書込時の書込データの下位ビットおよび上位ビットをそれぞれ示す。書込データごとに、しきい値電圧調整が行なわれるため、この書込対象のデータを格納するメモリセルに対し、書込禁止/実行を示すデータを、NANDゲート11dおよびインバータ11eにより転送する。すなわち、レジスタ回路10aおよび10bの格納データと書込期待値ビットED0およびED1がともに論理レベルが同じの場合、EXNORゲート11bおよび11cの出力信号はHレベル(“1”)となり、応じてNANDゲート11dの出力信号がLレベル(“0”)となり、インバータ11eの出力信号がHレベルとなる。センスアンプ回路のレファレンスノードIORへデータ“0”(Lレベル)が転送されたときに、データの書込が許可される。   Expected value data bits ED0 and ED1 indicate a lower bit and an upper bit of the write data at the time of data writing, respectively. Since threshold voltage adjustment is performed for each write data, data indicating write prohibition / execution is transferred by NAND gate 11d and inverter 11e to the memory cell storing the data to be written. That is, when the stored data of register circuits 10a and 10b and write expected value bits ED0 and ED1 have the same logic level, the output signals of EXNOR gates 11b and 11c are at the H level ("1"), and the NAND gate accordingly The output signal of 11d becomes L level (“0”), and the output signal of the inverter 11e becomes H level. When data “0” (L level) is transferred to the reference node IOR of the sense amplifier circuit, data writing is permitted.

一方、レジスタ回路10aおよび10bの格納ビットLBおよびUBと書込期待値ビットED0およびED1の少なくとも1ビットが論理レベルが不一致の場合には、EXNORゲート11bおよび11cの出力信号の少なくとも一方がLレベルとなり、応じて、NANDゲート11dの出力信号がHレベル(“1”)となる。この場合には、センスアンプレファレンスノードIORには“1”(Hレベル)が転送され、データの書込が禁止される。これにより、多値データ書込時において同一の値のデータを格納するメモリセルに対して書込が実行され、別のデータ値を書込むメモリセルに対してはデータ書込は禁止される。   On the other hand, when at least one of storage bits LB and UB of register circuits 10a and 10b and write expected value bits ED0 and ED1 does not match the logic level, at least one of the output signals of EXNOR gates 11b and 11c is at L level. Accordingly, the output signal of the NAND gate 11d becomes H level (“1”). In this case, “1” (H level) is transferred to the sense amplifier reference node IOR, and data writing is prohibited. Thereby, at the time of multi-value data writing, writing is executed to the memory cell storing the same value data, and data writing is prohibited to the memory cell writing another data value.

すなわち、データの書込動作時においては、図5に示すしきい値電圧分布においてデータ“11”を記憶する状態のしきい値電圧分布領域Iから、データ“10”を格納するメモリセルの領域IIへのしきい値電圧変更が行なわれ、また領域Iから、データ“00”を格納するしきい値電圧分布領域IIIへのしきい値電圧調整が行なわれ、同様、データ“01”を格納する状態に対応するしきい値電圧分布領域IVに対し、領域Iからしきい値電圧調整が行なわれる。しきい値電圧分布領域Iは、メモリセルが消去状態にあり最もしきい値電圧が低い状態であり、この状態を出発状態として、領域II、IIIおよびIVへ、それぞれ個々に、しきい値電圧調整が行なわれて、データの書込が行われる。   That is, in the data write operation, from the threshold voltage distribution region I in the state of storing data “11” in the threshold voltage distribution shown in FIG. The threshold voltage is changed to II, and the threshold voltage is adjusted from region I to threshold voltage distribution region III storing data “00”. Similarly, data “01” is stored. Threshold voltage adjustment is performed from region I on threshold voltage distribution region IV corresponding to the state to be performed. The threshold voltage distribution region I is a state in which the memory cell is in the erased state and has the lowest threshold voltage. Starting from this state, the threshold voltage is individually transferred to regions II, III and IV. Adjustment is performed and data is written.

図7は、図1に示すセンスラッチ回路4に含まれる1つのセンスアンプ/ラッチ回路の構成の一例を示す図である。このセンスアンプ/ラッチ回路は、選択メモリセルそれぞれに対応して設けられ、すなわち、ビット線の対それぞれに対応して配置される。   FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of one sense amplifier / latch circuit included in sense latch circuit 4 shown in FIG. This sense amplifier / latch circuit is provided corresponding to each selected memory cell, that is, arranged corresponding to each pair of bit lines.

図7において、センスアンプ/ラッチ回路4aは、図6に示すデータレジスタ(3)から転送されるデータをラッチするセンスラッチ14と、転送指示信号TRに従ってセンスラッチ14のレファレンスノードIORをノードND1へ結合するトランスファーゲートQT1と、レファレンスノードIOR上の信号電位に従って選択的に導通し、導通時、プリチャージ電圧FPCを伝達する転送ゲートQT2と、プリチャージ指示信号PCに従って転送ゲートQT2から与えられた電圧をノードND1へ伝達する転送ゲートQT3と、ビット線接続制御信号STR0に従ってノードND1をビット線BLaに接続する転送ゲートQT4と、ビット線接続制御信号STR1に従ってノードND1をビット線BLbに接続するトランスファーゲートQT5と、読出ビット線プリチャージ指示信号RPC0に従ってビット線BLaをプリチャージ電圧FRPC0にプリチャージする転送ゲートQT6と、読出ビット線プリチャージ指示信号RPC1に従ってビット線BLbをプリチャージ電圧FRPC1にプリチャージする転送ゲートQT7を含む。転送ゲートQT1−QT7は、一例として、NチャネルMOSトランジスタで構成される。   7, sense amplifier / latch circuit 4a latches data transferred from data register (3) shown in FIG. 6, and reference node IOR of sense latch 14 to node ND1 in accordance with transfer instruction signal TR. Transfer gate QT1 to be coupled is selectively turned on according to the signal potential on reference node IOR, and when turned on, transfer gate QT2 for transmitting precharge voltage FPC, and voltage applied from transfer gate QT2 according to precharge instruction signal PC A transfer gate QT3 for transmitting the signal ND1 to the node ND1, a transfer gate QT4 for connecting the node ND1 to the bit line BLa according to the bit line connection control signal STR0, and a transfer gate for connecting the node ND1 to the bit line BLb according to the bit line connection control signal STR1. T5, transfer gate QT6 for precharging bit line BLa to precharge voltage FRPC0 according to read bit line precharge instruction signal RPC0, and bit line BLb to precharge voltage FRPC1 according to read bit line precharge instruction signal RPC1. Transfer gate QT7 is included. Transfer gates QT1-QT7 are formed of N channel MOS transistors as an example.

プリチャージ用の転送ゲートQT3は、レファレンスノードIORの電圧レベルがHレベルのとき、プリチャージ指示信号PCに従ってノードND1を、プリチャージ電圧FPC電圧レベルに設定して、ノードND1をプリチャージする。転送ゲートQT1は、書込動作時において、センスラッチ信号SLRとビット線とを分離するために用いられる。センスラッチ14のラッチ信号SLRに従って、書込阻止電圧を転送する必要のあるときには、転送指示信号TRに従って転送ゲートQT1を導通状態として、センスラッチ14によりビット線を駆動する。   Precharge transfer gate QT3 precharges node ND1 by setting node ND1 to the precharge voltage FPC voltage level in accordance with precharge instruction signal PC when the voltage level of reference node IOR is at the H level. Transfer gate QT1 is used to separate sense latch signal SLR and the bit line during a write operation. When it is necessary to transfer the write inhibit voltage according to latch signal SLR of sense latch 14, transfer gate QT1 is rendered conductive according to transfer instruction signal TR, and bit line is driven by sense latch 14.

リファレンスノードIORがLレベルのときには、プリチャージ指示信号PCが活性化されても、転送ゲートIORが非導通状態であり、ノードND1の電圧レベルは変化しない。従って、センスラッチ14のラッチ信号SLSに従って選択的にビット線電圧をプリチャージ電圧FPCレベルに設定することができ、また、ビット線をフローティング状態として、ビット線の電圧レベルを維持することができる。   When reference node IOR is at L level, even if precharge instruction signal PC is activated, transfer gate IOR is non-conductive, and the voltage level of node ND1 does not change. Therefore, the bit line voltage can be selectively set to the precharge voltage FPC level in accordance with the latch signal SLS of the sense latch 14, and the bit line can be set in a floating state to maintain the voltage level of the bit line.

転送ゲートQT4およびQT5により、ノードND1がビット線BLaおよびBLbの一方に結合される。これにより、選択メモリセルの位置に応じて、センスラッチ14の接続経路を切り替えることにより、各ビット線を、ドレインビット線またはソースビット線として利用することができる。   Transfer gates QT4 and QT5 couple node ND1 to one of bit lines BLa and BLb. Thus, by switching the connection path of the sense latch 14 according to the position of the selected memory cell, each bit line can be used as a drain bit line or a source bit line.

センスラッチ14は、交差結合されるPチャネルMOSトランジスタおよび交差結合されるNチャネルMOSトランジスタを含み、CMOSインバータラッチの構成を備えるラッチ型センスアンプ14aと、センスノードプリチャージ指示信号RSASに従ってレファレンスノードIORをプリチャージ電圧FRSAにプリチャージするプリチャージトランジスタ14sと、レファレンスノードプリチャージ指示信号RSARに従ってセンスノードIOSをプリチャージ電圧FRSAレベルにプリチャージするプリチャージトランジスタ14rを含む。   Sense latch 14 includes a cross-coupled P-channel MOS transistor and a cross-coupled N-channel MOS transistor, a latch-type sense amplifier 14a having a CMOS inverter latch configuration, and a reference node IOR according to sense node precharge instruction signal RSAS Is precharged to precharge voltage FRSA, and precharge transistor 14r precharges sense node IOS to precharge voltage FRSA level in accordance with reference node precharge instruction signal RSAR.

プリチャージ用のトランジスタ14sおよび14rは、それぞれ、導通時、レファレンスノードIORおよびセンスノードIOSをプリチャージ電圧FRSAレベルにプリチャージする。これにより、センスノードIOSおよびリファレンスノードIORが、それぞれ、プリチャージ用トランジスタ14sおよび14rの導通時、センスアンプロー側電源電圧SLN(接地電圧レベル)にプリチャージされる。   The precharging transistors 14s and 14r precharge the reference node IOR and the sense node IOS to the precharge voltage FRSA level when conducting. Thereby, sense node IOS and reference node IOR are precharged to sense amplifier low-side power supply voltage SLN (ground voltage level) when precharging transistors 14s and 14r are turned on, respectively.

センスアンプ/ラッチ回路4aは、さらに、センスノードIOSと接地ノードの間に直列に接続されかつそれぞれのゲートに、ノードND1上の信号ECおよびベリファイ活性化信号SENを受けるNチャネルMOSトランジスタQT8およびQT9と、センスノードIOSの信号電位に従って信号ECRを出力するNチャネルMOSトランジスタQT10を含む。   Sense amplifier / latch circuit 4a is further connected in series between sense node IOS and ground node and receives at its gate N-channel MOS transistors QT8 and QT9 receiving signal EC on node ND1 and verify activation signal SEN. N channel MOS transistor QT10 outputting signal ECR according to the signal potential of sense node IOS.

ノードND1上の信号ECおよびMOSトランジスタQT10の駆動する信号ECRは、ベリファイ動作時に、このセンスアンプ/ラッチ回路4aが接続する書込対象のメモリセルのしきい値電圧が所定値以上に到達したかを示し、複数のビット線(センスアンプ/ラッチ回路)の出力信号ECがワイヤード接続され、また信号ECRもワイヤード接続され、ワイアード接続された信号線の信号に基づいて書込対象の全ビットが所定の条件を満たしているかまたは書込が完了したかの判定が行なわれる。   The signal EC on the node ND1 and the signal ECR driven by the MOS transistor QT10 indicate whether the threshold voltage of the write target memory cell connected to the sense amplifier / latch circuit 4a has reached a predetermined value or higher during the verify operation. The output signal EC of a plurality of bit lines (sense amplifier / latch circuit) is wired-connected, and the signal ECR is also wired-connected, and all the bits to be written are predetermined based on the signals of the signal lines that are wired-connected. It is determined whether the above condition is satisfied or writing is completed.

図8は、この発明の実施の形態1に従う書込動作シーケンスを示すフロー図である。以下、図8を参照して、この発明の実施の形態1に従うメモリセルのデータ書込動作について説明する。   FIG. 8 is a flowchart showing a write operation sequence according to the first embodiment of the present invention. A data write operation of the memory cell according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

まず、選択メモリセルに対する接続が確定され、図6に示すデータレジスタ回路10からセンスラッチ14(図7参照)にデータの書込の禁止/許可を示すデータが転送されて、レファレンスノード上の信号SLRおよびセンスノード上の信号SLSが確定する。また、このメモリセルの接続経路の確定により、図9に示すように、書込対象のメモリセルMCbに対する接続経路が確立される。   First, the connection to the selected memory cell is confirmed, and data indicating the prohibition / permission of data writing is transferred from the data register circuit 10 shown in FIG. 6 to the sense latch 14 (see FIG. 7). The signal SLS on the SLR and the sense node is established. Further, as a result of the determination of the connection path of the memory cell, a connection path to the memory cell MCb to be written is established as shown in FIG.

すなわち、図9に示すように、メモリセルMCaの拡散配線DLaがフローティング状態とされる。アシストゲートATaにおいて、反転層領域ILaがソース選択ゲートSGaを介してビット線BLaに結合される。反転層領域ILaおいて反転層がアシストゲート選択信号AGaに従って生成される。センスアンプ/ラッチ回路4aにおいては、図7に示す選択ゲートQT4が導通状態、転送ゲートQT5が非導通状態であり、センスアンプ/ラッチ回路4aのセンスラッチ14がビット線BLaに結合される。ソース選択ゲートSGaは、図2に示す選択ゲートSG0およびSG1の一方または選択ゲートSG2およびSG3の一方である。   That is, as shown in FIG. 9, the diffusion wiring DLa of the memory cell MCa is brought into a floating state. In assist gate ATa, inversion layer region ILa is coupled to bit line BLa via source selection gate SGa. In the inversion layer region ILa, an inversion layer is generated according to the assist gate selection signal AGa. In sense amplifier / latch circuit 4a, select gate QT4 shown in FIG. 7 is conductive and transfer gate QT5 is nonconductive, and sense latch 14 of sense amplifier / latch circuit 4a is coupled to bit line BLa. Source selection gate SGa is one of selection gates SG0 and SG1 or one of selection gates SG2 and SG3 shown in FIG.

一方、図9に示す拡散配線DLbは、ドレイン選択ゲートSDbを介してビット線BLbに結合される。このビット線BLbは、図示しないドレイン接地トランジスタにより接地ノードに結合される。このドレイン選択ゲートSDbは、図2に示すドレイン選択ゲートSD0およびSD1の他方またはSD2およびSD3の他方である。ドレイン選択信号SDaおよびSDbは、選択信号STD0およびSTD1に対応する。   On the other hand, diffusion line DLb shown in FIG. 9 is coupled to bit line BLb through drain select gate SDb. Bit line BLb is coupled to the ground node by a drain ground transistor (not shown). This drain select gate SDb is the other of the drain select gates SD0 and SD1 or the other of SD2 and SD3 shown in FIG. Drain selection signals SDa and SDb correspond to selection signals STD0 and STD1.

アシストゲートATaの反転層領域ILaの反転層が利用されており、この反転層領域ILaが、メモリセルMCbのソース領域として利用される。   The inversion layer of the inversion layer region ILa of the assist gate ATa is used, and this inversion layer region ILa is used as the source region of the memory cell MCb.

次いで、図10に示すように、全ソースビット線BLaを1.2Vをプリチャージし、ドレインビット線BLbが接地電圧GNDレベルに設定される。すなわち、図7に示すプリチャージ用の転送ゲートQT6をプリチャージ指示信号RPC0に従って導通状態とし、ビット線BLaに1.2Vのプリチャージ電圧FRPC0を伝達する。このとき、転送ゲートQT1は非導通状態である。したがって、センスラッチ14のラッチデータにかかわらず、ソースビット線BLaには1.2Vの電圧が伝達される。この状態においては、ワード線WLが非選択状態にあり、メモリセルMCaおよびMCbは非導通状態である。一方、アシストゲート選択信号AGaは、プリチャージ電圧よりも高い電圧レベルであり、アシストゲートATaにおいて反転層が確実に形成されて1.2Vのプリチャージ電圧が転送される。これにより、図8に示すステップSP1の処理が完了する。   Next, as shown in FIG. 10, all the source bit lines BLa are precharged with 1.2 V, and the drain bit line BLb is set to the ground voltage GND level. That is, precharge transfer gate QT6 shown in FIG. 7 is rendered conductive in accordance with precharge instruction signal RPC0, and precharge voltage FRPC0 of 1.2 V is transmitted to bit line BLa. At this time, transfer gate QT1 is non-conductive. Therefore, a voltage of 1.2 V is transmitted to the source bit line BLa regardless of the latch data of the sense latch 14. In this state, word line WL is in a non-selected state, and memory cells MCa and MCb are in a non-conductive state. On the other hand, assist gate selection signal AGa is at a voltage level higher than the precharge voltage, an inversion layer is reliably formed in assist gate ATa, and a precharge voltage of 1.2 V is transferred. Thereby, the process of step SP1 shown in FIG. 8 is completed.

次いで、ワード線ベリファイ電圧をワード線WLに伝達する(図8のステップSP2)。このワード線ベリファイ電圧は、例えば先の図5に示すしきい値電圧分布において、領域IIIのデータの書込が実行される場合、その下裾判定レベルLBLの電圧レベルである(例えば3.0V)。ソースビット線BLaは、プリチャージ電圧レベルでフローティング状態に維持される。   Next, the word line verify voltage is transmitted to the word line WL (step SP2 in FIG. 8). For example, in the threshold voltage distribution shown in FIG. 5 described above, this word line verify voltage is the voltage level of the lower skirt determination level LBL when data of region III is written (for example, 3.0 V). ). Source bit line BLa is maintained in a floating state at a precharge voltage level.

ここで、データの書込シーケンスとしては、一例として、図5に示す領域Iから領域II、領域IIIおよび領域IVへと順次データの書込が実行される。各領域ごとに書込後にベリファイ動作が実行される。メモリセルMCaおよびMCbに対して同一値のデータが書込まれる場合において、メモリセルMCaが先にデータの書込が実行されている場合、メモリセルMCaのしきい値電圧がメモリセルMCbのしきい値電圧よりも高い状態である。この場合においても、アシストゲートATaの反転層を利用することにより、ワード線ベリファイ電圧印加時、メモリセルMCaが非導通状態であっても、メモリセルMCbのソースに対して確実にプリチャージ電圧を伝達することができる。   Here, as an example of the data writing sequence, data writing is sequentially performed from region I to region II, region III, and region IV shown in FIG. The verify operation is executed after writing for each area. When data of the same value is written to memory cells MCa and MCb, if memory cell MCa has previously been written with data, the threshold voltage of memory cell MCa is set to the value of memory cell MCb. It is a state higher than the threshold voltage. Even in this case, by using the inversion layer of the assist gate ATa, when the word line verify voltage is applied, even if the memory cell MCa is in a non-conductive state, the precharge voltage is surely applied to the source of the memory cell MCb. Can communicate.

この状態においては、図11に示すように、メモリセルMCbのしきい値電圧Vthが、下裾側判定レベル電圧Vlbl(たとえば3.0V)よりも高い場合には、メモリセルMCbには電流は流れず、ビット線BLaおよび反転層形成領域ILaの電圧レベルは変化せず、プリチャージ電圧の1.2Vを維持する。   In this state, as shown in FIG. 11, when the threshold voltage Vth of the memory cell MCb is higher than the lower skirt side determination level voltage Vlbl (for example, 3.0 V), no current flows in the memory cell MCb. The voltage level of the bit line BLa and the inversion layer formation region ILa does not change, and the precharge voltage of 1.2 V is maintained.

一方、このメモリセルMCbのしきい値電圧が、判定レベル電圧Vlbl以下の場合には、そのしきい値電圧レベルに応じて、メモリセルMCbを介して、反転層領域ILaから拡散配線DLbに電流が流れる。これにより、ビット線BLaは、既にプリチャージ動作が完了し、フローティング状態であり、そのプリチャージ電圧レベルが低下する。このビット線BLaのプリチャージ電圧の低下量は、メモリセルMCbのしきい値電圧レベルに応じて異なり、下裾判定レベル電圧Vlblにしきい値電圧が近いほど流れる電流Iの大きさは小さい。   On the other hand, when the threshold voltage of memory cell MCb is equal to or lower than determination level voltage Vlbl, current flows from inversion layer region ILa to diffusion wiring DLb via memory cell MCb according to the threshold voltage level. Flows. As a result, the bit line BLa has already completed the precharge operation and is in a floating state, and its precharge voltage level is lowered. The amount of decrease in the precharge voltage of the bit line BLa differs according to the threshold voltage level of the memory cell MCb, and the magnitude of the current I that flows is smaller as the threshold voltage is closer to the lower skirt determination level voltage Vlbl.

したがって、図12に示すように、反転層領域ILa、すなわちソースビット線BLaのプリチャージ電圧1.2Vは、メモリセルMCbのしきい値電圧Vthが、その下裾判定レベル電圧Vlblよりも高い場合には、放電されず、ソースビット線BLaの電圧レベルは、プリチャージ電圧レベル(1.2V)を維持する。一方、しきい値電圧Vthが、この下裾判定レベル電圧Vlbl以下であり、その差が小さい場合には、僅かな電流が流れ、緩やかに放電が行なわれ、最終的に、0.6V程度にまで低下する(ワード線WLに、下裾判定レベル電圧Vlblが印加されている期間内において)。一方、メモリセルMCbのしきい値電圧Vthが、この下裾判定レベル電圧Vlblよりも遥かに小さい場合には、メモリセルMCbには、比較的大きな電流が流れ、その反転層領域ILa、すなわちビット線BLaの電圧レベルは、接地電圧GNDレベルにまで低下する。   Therefore, as shown in FIG. 12, in the inversion layer region ILa, that is, the precharge voltage 1.2V of the source bit line BLa, the threshold voltage Vth of the memory cell MCb is higher than its lower skirt determination level voltage Vlbl. However, the voltage level of the source bit line BLa is maintained at the precharge voltage level (1.2 V) without being discharged. On the other hand, when the threshold voltage Vth is equal to or lower than the lower skirt determination level voltage Vlbl and the difference is small, a slight current flows and discharge is performed slowly. (Within the period during which the lower skirt determination level voltage Vlbl is applied to the word line WL). On the other hand, when the threshold voltage Vth of the memory cell MCb is much smaller than the lower skirt determination level voltage Vlbl, a relatively large current flows through the memory cell MCb, and its inversion layer region ILa, ie, bit The voltage level of line BLa is reduced to the level of ground voltage GND.

したがって、ソースビット線BLaの電圧レベルが、0.6V以下の場合には、メモリセルMCbのしきい値電圧は、下裾判定レベルLBL(Vlbl)以下のしきい値電圧であると判定される。   Therefore, when the voltage level of source bit line BLa is 0.6 V or lower, the threshold voltage of memory cell MCb is determined to be a threshold voltage lower than lower skirt determination level LBL (Vlbl). .

この場合、先の図5に示すように、領域IIIにおいて、しきい値電圧分布範囲を狭くする場合、この下裾判定レベルLBL(Vlbl)よりもしきい値電圧の低い領域IIおよび領域Iが存在し、これらにおいても、ソースビット線電位が低下している。したがって、これらの領域IIおよび領域Iのメモリセルへの再書込を禁止する必要がある。   In this case, as shown in FIG. 5, when the threshold voltage distribution range is narrowed in the region III, the region II and the region I having a threshold voltage lower than the lower skirt determination level LBL (Vlbl) exist. In these cases, however, the source bit line potential is lowered. Therefore, it is necessary to prohibit rewriting to the memory cells in these regions II and I.

そこで、図8に示すように、ステップSP3において、ワード線WLを非選択状態へ駆動した後、図7に示すセンスラッチ14のラッチデータに基づいて書込阻止電圧を生成する。すなわち、図7に示すセンスラッチ14において、センスラッチ14のレファレンスノードIORにおいて、書込対象のメモリセルに対しては、“0”がラッチされており、一方、書込非対象のメモリセルに対しては、データ“1”が保持されている。したがって、書込非対象のメモリセルに対しては、レファレンスノードIORが“1”、すなわちHレベルであり、転送ゲートQT2が導通状態である。したがって、転送ゲートQT3を用いてプリチャージ電圧FPCによりノードND1へプリチャージ電圧1.2Vを伝達する。このとき、転送ゲートQT1は非導通状態である。これにより、センスラッチ14のラッチデータに影響を及ぼすことなく、書込非対称のメモリセルのソースビット線に対してプリチャージ電圧を転送することができる。書込対象のメモリセルは、センスラッチ信号SLSがLレベルであり、転送ゲートQT2が非導通状態であり、プリチャージ電圧FPCは伝達されず、先のステップSP2においてワード線ベリファイ電圧印加によるソースビット線電圧レベルに維持される。   Therefore, as shown in FIG. 8, after the word line WL is driven to a non-selected state in step SP3, a write inhibition voltage is generated based on the latch data of the sense latch 14 shown in FIG. That is, in the sense latch 14 shown in FIG. 7, “0” is latched for the write target memory cell in the reference node IOR of the sense latch 14, while the write non-target memory cell On the other hand, data “1” is held. Therefore, the reference node IOR is “1”, that is, the H level for the memory cell not to be written, and the transfer gate QT2 is in the conductive state. Therefore, the precharge voltage 1.2V is transmitted to the node ND1 by the precharge voltage FPC using the transfer gate QT3. At this time, transfer gate QT1 is non-conductive. Thereby, the precharge voltage can be transferred to the source bit line of the write asymmetric memory cell without affecting the latch data of the sense latch 14. In the memory cell to be written, the sense latch signal SLS is at L level, the transfer gate QT2 is non-conductive, the precharge voltage FPC is not transmitted, and the source bit by applying the word line verify voltage in the previous step SP2 Maintained at line voltage level.

この状態においては、図13に示すように、しきい値電圧分布領域IおよびIIの状態のメモリセルのビット線BLaに対しては、プリチャージ電圧1.2Vレベルである。領域IIIにおいて、その下側判定電圧Vlblよりもしきい値電圧が高いメモリセルに対するビット線BLaの電圧レベルは1.2Vであり、一方、この領域IIIにおける下側判定レベルLBL(判定電圧Vlbl)よりも低いしきい値電圧のメモリセルは、その対応のビット線BLaの電圧レベルが0.6V以下である。   In this state, as shown in FIG. 13, the precharge voltage is 1.2V for the bit line BLa of the memory cells in the threshold voltage distribution regions I and II. In region III, the voltage level of bit line BLa for the memory cell whose threshold voltage is higher than lower determination voltage Vlbl is 1.2 V. On the other hand, from lower determination level LBL (determination voltage Vlbl) in region III In the memory cell having a lower threshold voltage, the voltage level of the corresponding bit line BLa is 0.6V or less.

また、領域IVのしきい値電圧を有するメモリセルの場合には、まだ、書込が行われていないため、そのしきい値電圧が、下裾判定レベルよりも低い状態にあるものの、書込非対象メモリセルであり、センスアンプ/ラッチ回路4aのリファレンスノードIORの電圧レベルはHレベルであり、同様、図7の転送ゲートQT2が導通状態であり、プリチャージ電圧FPCにより対応のソースビット線BLaの電圧レベルはプリチャージ電圧(1.2V)に再充電される。   In the case of the memory cell having the threshold voltage of region IV, since writing has not yet been performed, the threshold voltage is lower than the lower skirt determination level. 7 is a non-target memory cell, and the voltage level of the reference node IOR of the sense amplifier / latch circuit 4a is H level. Similarly, the transfer gate QT2 in FIG. 7 is in a conductive state, and the corresponding source bit line is set by the precharge voltage FPC. The voltage level of BLa is recharged to the precharge voltage (1.2V).

したがって、書込対象となるしきい値電圧分布領域IIIにおいて、下裾判定レベルLBL(下側判定電圧レベルVlbl)よりも低いメモリセルに対してのみ、ソースビット線BLaの電圧レベルが0.6V以下であり、残りのメモリセルのソースビット線の電圧は、プリチャージ電圧(1.2V)レベルとなる。   Therefore, in the threshold voltage distribution region III to be written, the voltage level of the source bit line BLa is 0.6 V only for the memory cells lower than the lower skirt determination level LBL (lower determination voltage level Vlbl). In the following, the source bit line voltages of the remaining memory cells are at the precharge voltage (1.2 V) level.

次いで、図8に示すフロー図のステップSP4において、ソースビット線BLaの電圧レベルが、すべて0.6V以上あるかの判定を行なう。このソースビット線の電圧がすべて0.6V以上あれば、書込対象のメモリセルのしきい値電圧は、下裾判定レベルLBL(電圧Vlbl)以上であり、領域IIIの下側の領域LRのメモリセルのしきい値電圧が、上側の領域URに移動している。従って、この領域IIIのしきい値電圧分布幅が小さくなっており、その領域IIIのメモリセルに対する書込をこれ以上行なう必要はなく、次のベリファイ動作を実行する(図8のステップSP6)。このベリファイ動作時においては、この領域IIIにおける上限値および下限値の範囲内にメモリセルのしきい値電圧分布が収まっているかの判定が行なわれる。   Next, in step SP4 in the flowchart shown in FIG. 8, it is determined whether all the voltage levels of the source bit lines BLa are 0.6V or more. If all the voltages of the source bit lines are 0.6 V or higher, the threshold voltage of the memory cell to be written is equal to or higher than the lower skirt determination level LBL (voltage Vlbl), and the lower region LR of region III The threshold voltage of the memory cell has moved to the upper region UR. Therefore, the threshold voltage distribution width in region III is small, and it is not necessary to perform further writing to the memory cells in region III, and the next verify operation is executed (step SP6 in FIG. 8). During the verify operation, it is determined whether the threshold voltage distribution of the memory cell is within the range of the upper limit value and the lower limit value in region III.

この図8に示すステップSP4の全ソースビット線の電圧レベルの判定は、図14にその一例を示す構成を用いて実行される。図14において、全ソースビット線電位判定部は、判定電源ノードVと出力ノードND2の間に並列に接続され、それぞれのゲートが、対応のセンスアンプ/ラッチ回路4aのノードND1からの信号EC0−ECmを受けるPチャネルMOSトランジスタPQ1−PQmと、出力ノードと接地ノードの間に接続され、そのゲートにリセット信号RSTを受けるNチャネルMOSトランジスタNQを含む。   The determination of the voltage levels of all the source bit lines in step SP4 shown in FIG. 8 is executed using the configuration shown in FIG. In FIG. 14, all source bit line potential determination units are connected in parallel between determination power supply node V and output node ND2, and each gate is connected to signal EC0- from node ND1 of corresponding sense amplifier / latch circuit 4a. P channel MOS transistors PQ1-PQm receiving ECm, and an N channel MOS transistor NQ connected between the output node and the ground node and receiving reset signal RST at its gate are included.

MOSトランジスタPQ1−PQmは、そのしきい値電圧の絶対値Vthpとソースビット線判定電圧レベル(0.6V)の和、すなわちVthp+0.6が電源ノードVの電圧に等しくなるように、そのしきい値電圧および判定電源ノードVの電圧が設定される。   MOS transistors PQ1-PQm have their thresholds such that the sum of the absolute value Vthp of the threshold voltages and the source bit line determination voltage level (0.6V), that is, Vthp + 0.6 is equal to the voltage of power supply node V. The value voltage and the voltage of the determination power supply node V are set.

たとえば、判定電源ノードVの電圧レベルが1.2Vであり、MOSトランジスタPQ1−PQmのしきい値電圧の絶対値Vthpが0.6Vであるとする。判定動作前に張りセット信号RSTに従って、ノードND2は接地電圧レベルに設定される。この状態でノードND2をフローティング状態とした後、信号EC0−ECmを判定部において有効状態とする。センスアンプ/ラッチ回路4aのノードND1からのソースビット線電圧判定信号EC0−ECmのいずれかが、0.6V以下の場合には、MOSトランジスタPQ1−PQmのいずれかが導通し、ノードND2の電圧レベルが上昇する。一方、これらの信号EC0−ECmがすべて0.6V以上であれば、MOSトランジスタPQ1−PQmはすべて非導通状態であり、ノードND2は、リセット用のトランジスタNQによりリセットされたLレベルとなる。ノードND2からの判定信号ALLの電圧レベルに従って、全ビット線の電圧レベルが0.6V以上であるかの判定を行なうことができる。   For example, it is assumed that the voltage level of determination power supply node V is 1.2V, and the absolute value Vthp of the threshold voltages of MOS transistors PQ1-PQm is 0.6V. Prior to the determination operation, node ND2 is set to the ground voltage level in accordance with tension setting signal RST. In this state, after the node ND2 is brought into a floating state, the signals EC0 to ECm are made valid in the determination unit. When any of the source bit line voltage determination signals EC0 to ECm from the node ND1 of the sense amplifier / latch circuit 4a is 0.6 V or less, any of the MOS transistors PQ1 to PQm is turned on, and the voltage of the node ND2 Level increases. On the other hand, if all of these signals EC0-ECm are 0.6V or higher, MOS transistors PQ1-PQm are all non-conductive, and node ND2 is at the L level reset by resetting transistor NQ. According to the voltage level of determination signal ALL from node ND2, it can be determined whether the voltage levels of all the bit lines are 0.6V or higher.

なお、この全ソースビット線の電圧レベル判定部の構成としては、信号EC0−ECmが、すべてワイヤード接続され、このワイヤード接続される信号線の電圧レベルを基準値の電圧レベルと比較する構成が用いられてもよい。このワイヤード接続時においては、いわゆるワイヤードAND構成により、ソースビット線電位が0.6V以下の場合には、ワイヤード接続信号線の電圧レベルも0.6V以下となり、基準電圧として0.6Vを用いることにより、全ソースビット線の電圧レベルの判定を行なうことができる。   As the configuration of the voltage level determination unit for all the source bit lines, a configuration is used in which all the signals EC0 to ECm are wired-connected and the voltage levels of the signal lines that are wired-connected are compared with the voltage level of the reference value. May be. At the time of this wired connection, when the source bit line potential is 0.6 V or less, the voltage level of the wired connection signal line is also 0.6 V or less and 0.6 V is used as the reference voltage due to the so-called wired AND configuration. Thus, the voltage levels of all source bit lines can be determined.

図8に戻って、ステップSP4において、少なくともつのソースビット線電圧が判定レベルの0.6V以下のときには、ソースビット線電圧を維持した状態で、書込が実行される(ステップSP5)。すなわち、ワード線を再度選択状態に駆動して、選択ワード線を書込高電圧VPPレベルに設定し、ドレインビット線に書込高電圧VWDを伝達する。   Returning to FIG. 8, in step SP4, when at least one source bit line voltage is equal to or lower than the determination level of 0.6 V, writing is executed while maintaining the source bit line voltage (step SP5). That is, the word line is driven again to the selected state, the selected word line is set to the write high voltage VPP level, and the write high voltage VWD is transmitted to the drain bit line.

図15は、図8に示すステップSP5における書込時のメモリセル接続状態および印加電圧を示す図である。図15において、メモリセルMCaの拡散配線DLaが、ドレイン選択ゲートSTDaを介してビット線BLaに接続される。ビット線BLaは、先の図7に示すように、転送ゲートQT4により、その内部のノードND1がビット線BLaに結合される(選択信号STR0が活性状態(オン状態))。   FIG. 15 is a diagram showing a memory cell connection state and an applied voltage at the time of writing in step SP5 shown in FIG. In FIG. 15, the diffusion line DLa of the memory cell MCa is connected to the bit line BLa via the drain selection gate STDa. As shown in FIG. 7, bit line BLa has its internal node ND1 coupled to bit line BLa by transfer gate QT4 (selection signal STR0 is in an active state (on state)).

一方、アシストゲートATaの反転層領域ILaは、フローティング状態に設定される。アシストゲート線AGLaは、たとえば1.2Vの電圧レベルに設定される。   On the other hand, the inversion layer region ILa of the assist gate ATa is set in a floating state. Assist gate line AGLa is set to a voltage level of 1.2 V, for example.

メモリセルMCbの拡散配線DLbが、ドレイン選択ゲートSDbを介してビット線BLbに結合される。このドレイン選択ゲートSDbは、そのドレイン選択信号STDbが、たとえば8Vレベルの高電圧レベルであり、ビット線BLbにVBL供給回路20から供給される書込高電圧VWD(4.5V程度)を拡散配線DLbへ介して伝達する。   Diffusion line DLb of memory cell MCb is coupled to bit line BLb via drain select gate SDb. The drain selection gate SDb has a drain selection signal STDb at a high voltage level of, for example, 8V, and a write high voltage VWD (about 4.5V) supplied from the VBL supply circuit 20 to the bit line BLb is diffused. Transmit to DLb.

ワード線WLへは、ワード線書込高電圧VPPが供給される。この高電圧VPPは、たとえば12Vである。従って、メモリセルMCaは、そのしきい値電圧に係らず導通状態に設定される。   Word line write high voltage VPP is supplied to word line WL. This high voltage VPP is, for example, 12V. Therefore, the memory cell MCa is set to a conductive state regardless of the threshold voltage.

拡散配線DLaは、先のソースビット線電位設定処理により書込対象のメモリセルに対するソースビット線BLaの電圧レベルは、0.6V以下であり、書込非対象のメモリセルに対しては、電圧1.2V程度である。したがって、アシストゲート線AGLaが、1,2V程度であるため、このアシストゲートATaの反転層領域ILaにおいては、その拡散配線DLaの電圧レベルとアシストゲート線AGLaの電圧レベルがほぼ同じであり、アシストゲートATaにおいては反転層が形成されず、書込電流は流れない。   In the diffusion line DLa, the voltage level of the source bit line BLa with respect to the memory cell to be written is 0.6 V or less by the above-described source bit line potential setting process. It is about 1.2V. Therefore, since assist gate line AGLa is about 1 or 2 V, in inversion layer region ILa of assist gate ALa, the voltage level of diffusion line DLa and the voltage level of assist gate line AGLa are substantially the same. In the gate ATa, no inversion layer is formed, and no write current flows.

一方、このソースビット線BLaから拡散配線DLaへ与えられる電圧が0.6V以下の場合には、アシストゲート線AGLaの電圧レベルに従って反転層領域ILaに反転層が形成され、メモリセルMCbのソースノードへは、0.6V以下の電圧レベルが供給される。   On the other hand, when the voltage applied from source bit line BLa to diffusion line DLa is 0.6 V or less, an inversion layer is formed in inversion layer region ILa according to the voltage level of assist gate line AGLa, and the source node of memory cell MCb Is supplied with a voltage level of 0.6V or less.

書込実行ステップSP5においては、拡散配線DLbに書込高電圧VWDが供給され、メモリセルMCbを介して電流が流れ、反転層領域ILaにおける高電界により、ホットエレクトロンが生成され、メモリセルMCbのフローティングゲートへ電子が注入される。この場合、拡散配線DLaの電圧レベルが0.6V程度の場合、書込高電圧VWDに従って、書込電流が流れ、メモリセルMCbへの電子の注入が少し生じる。しかしながら、この電子の注入に従ってメモリセルMCbのしきい値電圧が上昇すると、等価的に、メモリセルMCbのソース電位が上昇し、また、書込電流の流入によりソース電圧が上昇し、メモリセルMCbにおけるチャネル領域における水平方向の電界でチャネルホットエレクトロンは形成されず、書込が停止する。   In the write execution step SP5, the write high voltage VWD is supplied to the diffusion line DLb, a current flows through the memory cell MCb, hot electrons are generated by the high electric field in the inversion layer region ILa, and the memory cell MCb Electrons are injected into the floating gate. In this case, when the voltage level of diffusion line DLa is about 0.6 V, a write current flows in accordance with write high voltage VWD, and electrons are slightly injected into memory cell MCb. However, when the threshold voltage of memory cell MCb increases in accordance with this electron injection, equivalently, the source potential of memory cell MCb increases, and the source voltage increases due to the inflow of the write current. The channel hot electrons are not formed by the horizontal electric field in the channel region in FIG.

ソースビット線BLaの電圧レベルが0Vのメモリセルにおいては、ドレイン−ソース間電圧が大きく、多くのチャネルホットエレクトロンが生成され、フローティングゲートへの電子の注入が行なわれ、そのしきい値電圧が上昇する。これにより、先の図13に示す領域IIIの下裾判定レベルよりも低い領域LRのメモリセルのしきい値電圧を、この下裾判定レベルLBLとしきい値電圧との差に応じて上昇させることができる。   In a memory cell in which the voltage level of source bit line BLa is 0V, the drain-source voltage is large, many channel hot electrons are generated, electrons are injected into the floating gate, and the threshold voltage rises. To do. Thereby, the threshold voltage of the memory cell in region LR lower than the lower skirt determination level of region III shown in FIG. 13 is increased according to the difference between this lower skirt determination level LBL and the threshold voltage. Can do.

なお、反転層領域ILaと拡散配線DLaとの接続の切替時において、反転層領域ILaがフローティング状態とされ、拡散配線DLaがビット線BLaに接続される。従って、反転層領域ILaにおいては、先の図8に示すステップSP3完了時の充電電荷が保持されている。したがって、接続経路切替により電荷量が拡散配線DLaにおいて低減されても、メモリセルMCa選択時(高電圧印加時)に拡散配線と反転層領域ILaとが電気的に接続され、メモリセルMCbのソース電位は、ほぼステップSP3完了時の電圧レベルに復帰する。   Note that, when the connection between the inversion layer region ILa and the diffusion wiring DLa is switched, the inversion layer region ILa is brought into a floating state, and the diffusion wiring DLa is connected to the bit line BLa. Therefore, in the inversion layer region ILa, the charge charged upon completion of step SP3 shown in FIG. 8 is held. Therefore, even if the charge amount is reduced in the diffusion line DLa by switching the connection path, the diffusion line and the inversion layer region ILa are electrically connected when the memory cell MCa is selected (when a high voltage is applied), and the source of the memory cell MCb The potential returns almost to the voltage level at the completion of step SP3.

また、拡散配線DLaの寄生容量により、拡散配線DLaの電圧レベルが、ステップSP3完了時の電圧レベルよりも低下している場合においても、反転層領域ILaにおける残留電荷に応じて、アシストゲートATaにおける反転層の抵抗値が高くなり、ほぼ、ステップSP3完了時の電圧レベルに従ってメモリセルMCbに対するソース電圧を設定することができる。従って、書込不良のメモリセルに対しては確実に書込を実行することができる。また、ソース電圧がプリチャージ電圧レベルの1.2Vから例えば1.0V程度まで低下しても、書込は、確実に阻止することができる(ドレイン−ソース電界がチャネルホットエレクトロンを生成するほど高くない)。   Further, even when the voltage level of the diffusion line DLa is lower than the voltage level at the completion of step SP3 due to the parasitic capacitance of the diffusion line DLa, the assist gate ATa has a corresponding charge in the inversion layer region ILa. The resistance value of the inversion layer is increased, and the source voltage for the memory cell MCb can be set substantially in accordance with the voltage level at the completion of step SP3. Therefore, it is possible to reliably execute writing to a memory cell in which writing is defective. Further, even if the source voltage drops from the precharge voltage level of 1.2 V to about 1.0 V, for example, writing can be reliably prevented (the drain-source electric field is so high that channel hot electrons are generated). Absent).

この書込が完了すると、再度、図8に示すステップSP1からの動作が繰返し実行される。   When this writing is completed, the operation from step SP1 shown in FIG. 8 is repeated.

図8に示すステップSP6においてベリファイ動作が完了し、ベリファイ不良のメモリセルが存在する場合には、再び、ステップSP1へ戻り、再書込動作が実行される(ステップSP7)。   When the verify operation is completed in step SP6 shown in FIG. 8 and there is a memory cell with a verify failure, the process returns to step SP1 and the rewrite operation is executed (step SP7).

ステップSP7において、全ビットのしきい値電圧が正常であると判定されると、次に書込むデータがあるかの判定が行なわれる(ステップSP8)。次の書込データが存在する場合には、次のデータのセンスラッチへ転送する(ステップSP9)。センスラッチへのデータ転送は、書込の実行/阻止を示すデータである。   If it is determined in step SP7 that the threshold voltages of all bits are normal, it is determined whether there is data to be written next (step SP8). If there is next write data, the next data is transferred to the sense latch (step SP9). Data transfer to the sense latch is data indicating execution / blocking of writing.

次いで、ステップSP1からの動作が繰返され、次のデータの書込が実行される。
一方、ステップSP8において、すべてのデータの書込が完了したと判定されると、この書込動作が終了する(ステップSP10)。
Next, the operation from step SP1 is repeated, and the next data is written.
On the other hand, when it is determined in step SP8 that writing of all data has been completed, the writing operation ends (step SP10).

図16は、データ書込時の各部の印加電圧の一例を示す図である。図16においては、書込阻止電圧VSTL2が、1.2Vに設定されている状態を示す。書込対象のメモリセルは、メモリセルMCbであり、ソースサイドインジェクション方式に従って電子の注入が行なわれる。センスラッチ14のハイ側電源電圧SLPは、2.0Vであり、ロー側電源ノードSLNは0Vの電圧レベルである。転送ゲートQT2が伝達するプリチャージ電圧FPCは、1.2Vであり、転送ゲートQT2は、余裕を持って1.2Vレベルの電圧FPCを書込阻止電圧として伝達することができる。   FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the applied voltage of each unit during data writing. FIG. 16 shows a state in which write inhibition voltage VSTL2 is set to 1.2V. The memory cell to be written is the memory cell MCb, and electrons are injected according to the source side injection method. High side power supply voltage SLP of sense latch 14 is 2.0V, and low side power supply node SLN is at a voltage level of 0V. The precharge voltage FPC transmitted by the transfer gate QT2 is 1.2V, and the transfer gate QT2 can transmit the voltage FPC at the 1.2V level as a write inhibition voltage with a margin.

転送ゲートQT1へのトランスファー指示信号TRは、書込時においては0Vであり、書込動作時においては転送ゲートQT1は非導通状態にある。この転送信号TRは、センスラッチ14のHレベル(1.2V)のラッチ信号を書込阻止電圧として伝達する必要がある場合には、3.5Vに設定される。転送ゲートQT3へ与えられるプリチャージ指示信号PCが0Vであり、転送ゲートQT3は、書込動作時においては非導通状態にある。転送ゲートQT4へ与えられるビット線選択指示信号STR0は、3.5Vであり、1.2Vの電圧を余裕を持って伝達することができる。   Transfer instruction signal TR to transfer gate QT1 is 0 V during writing, and transfer gate QT1 is non-conductive during writing. This transfer signal TR is set to 3.5 V when it is necessary to transmit the latch signal at the H level (1.2 V) of the sense latch 14 as a write inhibition voltage. Precharge instruction signal PC applied to transfer gate QT3 is 0V, and transfer gate QT3 is in a non-conductive state during a write operation. Bit line selection instruction signal STR0 applied to transfer gate QT4 is 3.5V, and a voltage of 1.2V can be transmitted with a margin.

ビット線BLaと拡散配線DLaを接続するドレイン選択ゲートSDaへ与えられる選択信号STDaは8Vであり、またドレイン選択ゲートSDbへ与えられる選択信号STDbも8Vである。これは、書込高電圧VWDが4.5Vであり、書込高電圧VWDは、ビット線BLaおよびBLbのいずれにも供給されても良いように、これらのドレイン選択信号STDaおよびSTDbの書込時の電圧レベルは、8Vに設定される。   The selection signal STDa applied to the drain selection gate SDa connecting the bit line BLa and the diffusion line DLa is 8V, and the selection signal STDb applied to the drain selection gate SDb is also 8V. This is because writing high voltage VWD is 4.5V, and writing high voltage VWD may be supplied to both bit lines BLa and BLb so that these drain selection signals STDa and STDb are written. The voltage level at that time is set to 8V.

この拡散配線DLaに与えられる書込阻止電圧VSTL2が1.2Vであり、書込高電圧VWDが4.5Vであっても、アシストゲートATaのゲート電圧が、1.2V程度であり、アシストゲートATaが導通状態であっても、このメモリセルMCbのチャネル領域のドレイン−ソース間電圧は、チャネルホットエレクトロンを生成する電圧レベルよりも低く、チャネルホットエレクトロンは生成されず、書込は阻止される。   Even if the write inhibition voltage VSTL2 applied to the diffusion line DLa is 1.2V and the write high voltage VWD is 4.5V, the gate voltage of the assist gate ATa is about 1.2V. Even if ATa is in a conductive state, the drain-source voltage of the channel region of the memory cell MCb is lower than the voltage level for generating channel hot electrons, so that channel hot electrons are not generated and writing is blocked. .

メモリセルMCbに書込が実行される場合には、この拡散配線DLaの電圧レベルは、先に説明したように、0.6V以下である。   When writing is performed on memory cell MCb, the voltage level of diffusion line DLa is 0.6 V or less as described above.

図17は、この書込時におけるソースビット線の電圧レベルと書込との関係を示す図である。この図17において、縦軸にソースビット線電圧を示し、横軸に、図8に示すステップSP2におけるワード線ベリファイ電圧印加時間を示す。ソースビット線が1.2Vに設定された後、ワード線が下裾判定レベルの電圧レベルVlblに設定され、時間tDISの間、メモリセルを介してソースビット線の放電が行なわれる。しきい値電圧が、判定電圧Vlblよりも低い場合、時間経過に伴ってその電圧レベルが低下する。最終的に、ソースビット線の電圧が1Vに到達している場合には、書込時において、書込を阻止することができる(チャネルホットエレクトロンは生成することができない)。   FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the voltage level of the source bit line and writing at the time of writing. In FIG. 17, the vertical axis represents the source bit line voltage, and the horizontal axis represents the word line verify voltage application time in step SP2 shown in FIG. After the source bit line is set to 1.2 V, the word line is set to the voltage level Vlbl of the lower skirt determination level, and the source bit line is discharged through the memory cell for a time tDIS. When the threshold voltage is lower than the determination voltage Vlbl, the voltage level decreases with time. Finally, when the voltage of the source bit line has reached 1 V, writing can be prevented during writing (channel hot electrons cannot be generated).

一方、ソースビット線が0.6Vに低下したときには、チャネルホットエレクトロンが生成され、少し書込むことは可能であり、この電圧レベル以下で、メモリセルのフローティングゲートに電子の注入を行なうことができる。しかしながら、このソースビット線の電圧レベルが0.6V近傍のメモリセルにおいては、その書込が、フローティングゲートへの電子注入に伴うしきい値電圧の増大および書込電流の流入に伴って停止する。したがって、ソースビット線の電圧レベルが、0.6Vのメモリセルに対する書込は、しきい値電圧上昇は小さく、先の図13に示す領域LRの判定レベルLBL近傍のメモリセルのしきい値電圧が少し上昇するだけである。領域IIIの下限付近のしきい値電圧を有するメモリセルは、しきい値電圧が大きく上昇し、判定レベルLBLよりも高いしきい値電圧レベルを有することになり、しきい値電圧分布幅を低減することができる。   On the other hand, when the source bit line drops to 0.6V, channel hot electrons are generated and can be written a little, and electrons can be injected into the floating gate of the memory cell below this voltage level. . However, in the memory cell in which the voltage level of the source bit line is around 0.6 V, the writing is stopped as the threshold voltage increases due to the injection of electrons into the floating gate and the writing current flows. . Therefore, when writing to a memory cell whose source bit line voltage level is 0.6 V, the threshold voltage rise is small, and the threshold voltage of the memory cell in the vicinity of determination level LBL in region LR shown in FIG. Only rises a little. A memory cell having a threshold voltage near the lower limit of region III has a threshold voltage level that rises significantly and has a threshold voltage level higher than the determination level LBL, thereby reducing the threshold voltage distribution width. can do.

図18は、図8に示すベリファイステップSP6の詳細動作を示すフロー図であり、図19は、このベリファイ動作時のメモリセルとセンスアンプ/ラッチ回路4aの接続経路を概略的に示す図であり、図20は、ベリファイ時の動作を示す信号波形図である。以下、図18から図20を参照して、この図8に示すステップSP6のベリファイ動作について説明する。   FIG. 18 is a flowchart showing the detailed operation of verify step SP6 shown in FIG. 8, and FIG. 19 is a diagram schematically showing the connection path between the memory cell and the sense amplifier / latch circuit 4a during the verify operation. FIG. 20 is a signal waveform diagram showing an operation during verification. Hereinafter, the verify operation of step SP6 shown in FIG. 8 will be described with reference to FIGS.

まず、書込対象のメモリセルに対するソース/ドレインの接続を確立し、ソースおよびドレイン電圧を設定する(ステップSPP1)。   First, the source / drain connection to the memory cell to be written is established, and the source and drain voltages are set (step SPP1).

このメモリセル接続の完了時において、図19に示すように、アシストゲートATaの反転層領域ILaが、ソース選択ゲートSGaを介して接地ノードに結合される。アシストゲート選択信号AGaに従って、反転層領域ILaには反転層が形成され、メモリセルMCbのソースが接地される。   When the memory cell connection is completed, as shown in FIG. 19, inversion layer region ILa of assist gate ATa is coupled to the ground node via source selection gate SGa. In accordance with the assist gate selection signal AGa, an inversion layer is formed in the inversion layer region ILa, and the source of the memory cell MCb is grounded.

一方、センスアンプ/ラッチ回路4aにおいては、図7に示す転送ゲートQT5が接続制御信号STR1に従って導通状態(オン状態)となり、内部ノードND1がビット線BLbに接続される。このビット線BLbは、ドレイン選択ゲートSDbを介して拡散配線DLbに接続される。メモリセルMCaの拡散配線DLaは、フローティング状態である。この状態において、図20の動作波形に示すように、図7に示すワンショットの読出プリチャージ指示信号RPC1に従ってビット線BLbを、たとえば2.0V(または1.2V)のプリチャージ電圧FRPC1の電圧レベルに充電する。ドレイン選択信号STDbは、この読出プリチャージ電圧2.0Vよりも高い電圧(たとえば3.5V)のレベルであり、拡散配線DLbには、2.0V(または1.2V)の電圧レベルが、メモリセルMCbのドレイン電圧として供給される。   On the other hand, in sense amplifier / latch circuit 4a, transfer gate QT5 shown in FIG. 7 is rendered conductive (ON state) in accordance with connection control signal STR1, and internal node ND1 is connected to bit line BLb. The bit line BLb is connected to the diffusion line DLb via the drain selection gate SDb. Diffusion wiring DLa of memory cell MCa is in a floating state. In this state, as shown in the operation waveform of FIG. 20, the bit line BLb is applied to the precharge voltage FRPC1 of 2.0V (or 1.2V), for example, in accordance with the one-shot read precharge instruction signal RPC1 shown in FIG. Charge to level. Drain selection signal STDb is at a level of voltage (for example, 3.5V) higher than read precharge voltage 2.0V, and voltage level of 2.0V (or 1.2V) is applied to diffusion line DLb. It is supplied as the drain voltage of the cell MCb.

このドレインノードのプリチャージ完了後、図20に示すように、ワード線にベリファイ電圧Vlblを伝達する(図18のステップSPP2)。図19に示すメモリセルMCbのしきい値電圧が、ワード線WL上のベリファイ電圧Vlblよりも高い場合には、メモリセルMCbが導通し、ドレインノード(拡散配線DLb)のプリチャージ電圧がアシストゲートATaを介して接地ノードへ放電され、その電圧レベルが低下する(図20のノードND1の破線波形参照)。   After completion of the precharge of the drain node, verify voltage Vlbl is transmitted to the word line as shown in FIG. 20 (step SPP2 in FIG. 18). When the threshold voltage of memory cell MCb shown in FIG. 19 is higher than verify voltage Vlbl on word line WL, memory cell MCb becomes conductive and the precharge voltage of the drain node (diffusion wiring DLb) becomes the assist gate. The voltage is discharged to the ground node via ATa, and the voltage level is lowered (see the broken line waveform at node ND1 in FIG. 20).

なお、図20においては、センスノードIOSのセンスラッチ信号SLSが、“1”に設定され、データ書込を行なうことが示されている状態を示す。この放電操作により、図7に示すセンスアンプ/ラッチ回路4aにおいて、ノードND1の電圧レベルがドレインビット線BLbの電圧レベルに従ってプリチャージ電圧レベルまたは接地電圧レベルとなる。   FIG. 20 shows a state where sense latch signal SLS of sense node IOS is set to “1” to indicate that data writing is to be performed. By this discharge operation, in the sense amplifier / latch circuit 4a shown in FIG. 7, the voltage level of the node ND1 becomes the precharge voltage level or the ground voltage level according to the voltage level of the drain bit line BLb.

次いで、ステップSPP3において、プリチャージ信号PCをHレベルとして転送指示信号TRをLレベルに維持して、センスラッチ信号SLRに従って、ドレインビット線、すなわちノードND1の電圧レベルを選択的に変更する。この状態においては、書込非対象のメモリセルに対しては、センスラッチ信号SLRがHレベルであり、転送ゲートQT2が導通状態であり、ノードND1がHレベルとなり、書込対象のメモリセルにおいては、転送ゲートQT2が非導通状態であり、ドレインビット線の電圧レベルが維持される。従って、書込非対象のドレインビット線の電圧レベルがHレベルに設定され、かつ書込対象のメモリセルのうち書込完了のメモリセルのドレインビット線の電圧がHレベルであり、書込対象のメモリセルでしきい値電圧が下裾判定電圧よりも低いメモリセルについてドレインビット線がLレベルとなる。   Next, in step SPP3, the precharge signal PC is set at the H level and the transfer instruction signal TR is maintained at the L level, and the voltage level of the drain bit line, that is, the node ND1, is selectively changed according to the sense latch signal SLR. In this state, for the memory cell not to be written, sense latch signal SLR is at H level, transfer gate QT2 is in a conductive state, node ND1 is at H level, and in the memory cell to be written, The transfer gate QT2 is non-conductive, and the voltage level of the drain bit line is maintained. Therefore, the voltage level of the drain bit line not to be written is set to the H level, and the voltage of the drain bit line of the memory cell in which writing is completed among the memory cells to be written is at the H level. The drain bit line of the memory cell having the threshold voltage lower than the lower skirt determination voltage becomes L level.

次いで、ドレインビット線BLbの信号(電圧)とセンスラッチ信号SLSとのEXNORをとり、その演算結果に従ってセンスラッチ14のラッチ信号SLSの選択的な修正を行なう。すなわち、ベリファイ活性化信号SENをHレベルに設定し、図7に示すMOSトランジスタQT8を導通状態とする。ノードND1の電圧レベルがハイレベルであれば、センスノードIOSのラッチ信号SLSがLレベルに駆動され、応じて対象メモリセルの書込が完了したことが示される(ビット線の電圧レベルが2.0Vのハイレベルの場合、対応のメモリセルのしきい値電圧が、参照電圧Vlblよりも高い)。   Next, EXNOR between the signal (voltage) of the drain bit line BLb and the sense latch signal SLS is taken, and the latch signal SLS of the sense latch 14 is selectively corrected according to the calculation result. That is, verify activation signal SEN is set to H level, and MOS transistor QT8 shown in FIG. 7 is turned on. If the voltage level of node ND1 is high, latch signal SLS of sense node IOS is driven to L level, and accordingly, writing of the target memory cell is completed (the voltage level of bit line is 2.). In the case of 0V high level, the threshold voltage of the corresponding memory cell is higher than the reference voltage Vlbl).

一方、ドレインビット線BLbの電圧レベル、すなわちノードND1の電圧レベルがローレベルの場合には、図7のMOSトランジスタQT8は非導通状態であり、図20において破線で示すように、センスラッチ信号SLSの状態は変化せず、Hレベルを維持する。センスラッチ信号SLSがHレベルのときには、MOSトランジスタQT10が導通状態となり、判定結果信号ECRがLレベルを維持し、一方、センスラッチ信号SLSがLレベルとなると、MOSトランジスタQT10が非導通状態となり、判定結果信号ECRが、たとえば図示しないプルアップ素子によりHレベルとなる。この判定結果信号ECRをすべてのセンスアンプについてワイヤード接続することにより、すべてのメモリセルについて、書込が完了したかの判定を行なうことができる。   On the other hand, when the voltage level of drain bit line BLb, that is, the voltage level of node ND1, is low, MOS transistor QT8 in FIG. 7 is non-conductive, and as shown by the broken line in FIG. 20, sense latch signal SLS The state does not change and maintains the H level. When the sense latch signal SLS is at H level, the MOS transistor QT10 is turned on, and the determination result signal ECR is maintained at L level. On the other hand, when the sense latch signal SLS is at L level, the MOS transistor QT10 is turned off. Determination result signal ECR becomes H level by a pull-up element (not shown), for example. By wire-connecting this determination result signal ECR for all sense amplifiers, it is possible to determine whether writing has been completed for all memory cells.

すなわち、書込非対象のメモリセルに対しては、センスラッチ信号SLSがLレベルであり、対応のメモリセルのしきい値電圧がベリファイ電圧Vlblよりも低い場合においても、センスラッチ信号SLSは、Lレベルであり、判定結果信号ECRの論理レベルに対しては影響を及ぼさない。従って、センスラッチ信号SLSが全てLレベルとなり、判定結果信号ECRが、Hレベルとなれば、書込対象のメモリセルのしきい値電圧が全てベリファイ電圧レベルVlblよりも高い状態となったことが示され、書込が完了する。従って、このセンスラッチ信号SLSが全てLレベルとなるまで書込が繰り返し実行される。この場合、センスラッチ信号SLSは、書込不良のメモリセルに対してのみHレベルであり、書込不良のメモリセルに対してのみ、書込が実行される。   That is, for the memory cells not to be written, even when the sense latch signal SLS is at L level and the threshold voltage of the corresponding memory cell is lower than the verify voltage Vlbl, the sense latch signal SLS is It is at L level and does not affect the logic level of the determination result signal ECR. Therefore, if all the sense latch signals SLS are at the L level and the determination result signal ECR is at the H level, the threshold voltages of the memory cells to be written are all higher than the verify voltage level Vlbl. As shown, writing is complete. Therefore, writing is repeatedly executed until all the sense latch signals SLS become L level. In this case, the sense latch signal SLS is at the H level only for the memory cell in which writing is defective, and writing is executed only for the memory cell in which writing is defective.

なお、書込対象のメモリセルのしきい値電圧が対応のしきい値分布領域の上限値よりも低いことを確認する必要がある場合には、例えば以下の方法を実行する。ワード線に上限ベリファイ電圧を印加して、ノードND1の電圧レベルが、全てLレベルとなるかを検出する。例えば、センスラッチ信号SLSをHレベルに設定して、トランジスタQT8により選択的にセンスラッチ信号SLSを放電する。センスラッチ信号SLSが全てLレベルに放電されれば、判定かキャッシュ信号が全てHレベルとなり(プルアップ素子により)、メモリセルのしきい値電圧は上限値以下となっていることが識別される。しきい値電圧が上限値以上のメモリセルが存在する場合、センスラッチ信号SLSが初期状態のHレベルに維持され、対応の判定結果信号ECRがLレベルとなり、上限値を超えるしきい値電圧を有するメモリセルが存在することが識別される。   If it is necessary to confirm that the threshold voltage of the memory cell to be written is lower than the upper limit value of the corresponding threshold distribution region, for example, the following method is executed. An upper limit verify voltage is applied to the word line to detect whether the voltage level of the node ND1 is all L level. For example, the sense latch signal SLS is set to H level, and the sense latch signal SLS is selectively discharged by the transistor QT8. If all sense latch signals SLS are discharged to L level, the determination or cache signal is all set to H level (by the pull-up element), and it is identified that the threshold voltage of the memory cell is lower than the upper limit value. . When there is a memory cell whose threshold voltage is equal to or higher than the upper limit value, the sense latch signal SLS is maintained at the initial H level, the corresponding determination result signal ECR becomes L level, and the threshold voltage exceeding the upper limit value is set. It is identified that there is a memory cell having.

しかしながら、この上限値の判定は、下裾しきい値電圧を超えるメモリセルに対しては書込が行われないため、消去状態時においてメモリセルのしきい値電圧分布が上限値の範囲内に存在することが保証されていれば、特に行う必要はない。   However, in this determination of the upper limit value, the memory cell exceeding the lower threshold voltage is not written, so that the threshold voltage distribution of the memory cell is within the upper limit value range in the erased state. If it is guaranteed that it exists, there is no need to do this.

通常の従来のベリファイ動作時においては、この後、プリチャージ信号PCおよび転送信号TRに従って、ノードND1の電圧レベルを、センスラッチ信号SLSに従ってハイレベルまたはローレベルに設定する。ノードND1をソースビット線に接続することにより(図15参照)、しきい値電圧が、下裾判定レベル(Vlbl)よりも低いメモリセルに対して再書込を行なうことができ、下裾判定レベルよりも高いメモリセルに対しては、書込阻止電圧が伝達され、書込が禁止される。   In a normal conventional verify operation, thereafter, the voltage level of node ND1 is set to a high level or a low level according to sense latch signal SLS in accordance with precharge signal PC and transfer signal TR. By connecting node ND1 to the source bit line (see FIG. 15), rewriting can be performed on a memory cell whose threshold voltage is lower than the lower skirt determination level (Vlbl). For a memory cell higher than the level, a write inhibition voltage is transmitted and writing is inhibited.

しかしながら、本実施の形態1においては、このベリファイ動作完了後、ノードND1を、ソースビット線(BLa)に接続した後、ソースビット線が、すべて1.2Vにプリチャージされる。したがって、この図20に示す信号波形図において、プリチャージ指示信号PCおよび転送指示信号TRによるノードND1の電圧レベルの設定は、本実施の形態においては行なう必要はない。センスラッチ信号SLSが、このベリファイ動作時、EXOR演算結果に従って設定されるステップまでが行なわれればよい(図18におけるステップSPP4は特に必要とされない)。   However, in the first embodiment, after this verify operation is completed, the node ND1 is connected to the source bit line (BLa), and then all the source bit lines are precharged to 1.2V. Therefore, in the signal waveform diagram shown in FIG. 20, it is not necessary to set the voltage level of node ND1 by precharge instruction signal PC and transfer instruction signal TR in the present embodiment. It is only necessary to perform steps up to which the sense latch signal SLS is set according to the EXOR operation result during the verify operation (step SPP4 in FIG. 18 is not particularly required).

次いで、図8に示すステップSP7が実行され、ベリファイ判定動作が行なわれ、すべての書込対象のメモリセルが書込まれ、しきい値電圧が下裾判定レベル以上でありしきい値電圧分布領域内にあると判定されると、ステップSP8(図8参照)へ移る。書込不良のメモリセルが存在する場合には、図8のステップSP1へ移行して、再び書込動作を実行する。   Next, step SP7 shown in FIG. 8 is executed, a verify determination operation is performed, all the memory cells to be written are written, and the threshold voltage is equal to or higher than the lower skirt determination level. If it is determined that it is within the range, the process proceeds to step SP8 (see FIG. 8). If there is a memory cell with write failure, the process proceeds to step SP1 in FIG. 8 and the write operation is executed again.

したがって、本実施の形態1においては、ソースビット線のプリチャージ、メモリセルを介しての選択的な放電、および書込不良のメモリセルに対するソースビット線の選択プリチャージ、書込パルス印加の動作を行なっており、センスラッチ信号SLR、SLSに従って選択的にソースビット線のプリチャージ(書込阻止電圧の供給)を行なった後、書込パルス印加を行なってベリファイ動作を実行する処理に比べて以下の利点を得ることができる。すなわち、選択的なソース線のプリチャージ時、全ビットについて、再度、しきい値電圧の正常/不良が判定されて、その判定結果に基づいて書込が実行される。したがって、書込不良のメモリセルを高精度で検出して再書込を行なって、しきい値電圧を調整することができ、高精度の書込を実現することができる。また、本実施の形態1においては、センスラッチのラッチデータに従って書込阻止電圧を設定していないため、すなわち、センスラッチによりソースビット線を駆動していない。選択的なソース線プリチャージ後、書込対象のメモリセルのソースビット線の電圧を維持して、書込阻止電圧として利用している。従って、しきい値電圧の下裾判定レベル近傍のメモリセルのソース線電圧が比較的高く、このメモリセルへの書込を抑制でき、そのしきい値電圧変更量を低減でき、しきい値電圧分布を超えて、そのしきい値電圧を変化するのを抑制することができ、より高精度の書込を実現することができる。   Therefore, in the first embodiment, the operation of precharging the source bit line, selectively discharging through the memory cell, and selectively precharging the source bit line with respect to the memory cell in which writing is defective, and applying the write pulse Compared with the process of performing the verify operation by applying the write pulse after selectively precharging the source bit line (supplying the write inhibition voltage) in accordance with the sense latch signals SLR and SLS. The following advantages can be obtained. That is, during selective source line precharging, the normality / defectiveness of the threshold voltage is again determined for all bits, and writing is executed based on the determination result. Therefore, it is possible to detect a defective memory cell with high accuracy, perform rewriting, adjust the threshold voltage, and realize high accuracy writing. In the first embodiment, the write inhibit voltage is not set according to the latch data of the sense latch, that is, the source bit line is not driven by the sense latch. After the selective source line precharge, the voltage of the source bit line of the memory cell to be written is maintained and used as a write inhibition voltage. Therefore, the source line voltage of the memory cell near the lower threshold judgment level of the threshold voltage is relatively high, writing to this memory cell can be suppressed, and the threshold voltage change amount can be reduced. It is possible to suppress the threshold voltage from changing beyond the distribution, and to realize writing with higher accuracy.

また、各選択的プリチャージによる書込を行なった全ビットについてメモリセルのしきい値電圧が正常であると判定した後に、ベリファイ動作を実行している。したがって、この書込パルス印加およびベリファイを繰返し実行する必要はなく、このベリファイ時のビット線プリチャージ時間および書込回数の時間を短くすることができる。ベリファイ動作時、センスラッチのラッチデータに従ってビット線電圧を設定し、それに基づいて書込阻止電圧を設定する場合、書込時のメモリセルのソース電圧は0Vであり、書込電圧がフルに印加され、そのしきい値電圧変化が大きくなるため、各書込後にベリファイを実行する必要がある。   The verify operation is executed after determining that the threshold voltage of the memory cell is normal for all the bits written by each selective precharge. Therefore, it is not necessary to repeatedly execute the write pulse application and verify, and the bit line precharge time and the number of times of writing at the time of verify can be shortened. During the verify operation, when the bit line voltage is set according to the latch data of the sense latch and the write inhibition voltage is set based on the bit line voltage, the source voltage of the memory cell at the time of writing is 0 V and the write voltage is fully applied Since the threshold voltage change becomes large, it is necessary to execute verification after each writing.

なお、上述の説明においては、AG−AND型フラッシュメモリの構成について説明している。しかしながら、不揮発性メモリとして、絶縁膜に電荷をトラップすることによりしきい値電圧を調整する絶縁膜電荷トラップ型不揮発性メモリ、また通常の1トランジスタ型のフラッシュメモリ、NOR型フラッシュメモリ、およびメモリセルが直列に接続されるNAND型フラッシュメモリについても本実施の形態1を適用することができる。   In the above description, the configuration of the AG-AND type flash memory is described. However, as a nonvolatile memory, an insulating film charge trapping nonvolatile memory that adjusts a threshold voltage by trapping charges in the insulating film, a normal one-transistor flash memory, a NOR flash memory, and a memory cell The first embodiment can also be applied to a NAND flash memory in which are connected in series.

また、この発明の実施の形態1におけるメモリセルおよびセンスラッチ回路の各接続制御は、先の図1に示す制御回路8がシーケンスコントローラで構成されており、このシーケンスコントローラが、外部から与えられるコマンド(制御信号CTL)をデコードし、そのデコード結果およびアドレス信号に従って内部電圧の生成および制御信号の活性化/非活性化を制御する。   Further, in the connection control of the memory cell and the sense latch circuit according to the first embodiment of the present invention, the control circuit 8 shown in FIG. 1 is composed of a sequence controller, and the sequence controller receives a command given from the outside. (Control signal CTL) is decoded, and the generation of the internal voltage and the activation / inactivation of the control signal are controlled according to the decoding result and the address signal.

[実施の形態2]
図21は、この発明の実施の形態2に従う不揮発性半導体記憶装置のデータ書込シーケンスを示すフロー図である。以下、図21を参照して、この発明の実施の形態2に従うデータ書込シーケンスについて説明する。なお、用いられる回路構成としては、先の実施の形態1において用いた回路構成と同じ構成が用いられる。
[Embodiment 2]
FIG. 21 is a flowchart showing a data write sequence of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. A data write sequence according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The circuit configuration used is the same as the circuit configuration used in the first embodiment.

先ず、外部からのコマンド(図1の制御信号CTL)が特定のテストモードを指定しているかの判定が行なわれる(ステップSP20)。特定のテストモードが指定されている場合には、選択メモリセルに対し同じ値のデータを書込むモードが指定される。この特定のテストモードが指定された場合、この発明の実施の形態2に従うデータ書込シーケンスが起動される。すなわち、図7に示すセンスアンプ/ラッチ回路4aにおいて、センスラッチ信号SLSおよびSLRが、それぞれ“1”および“0”の書込指示状態に設定される(ステップSP21)。すなわち、図7に示すプリチャージトランジスタ14rを導通状態とし(制御信号RSARによる)、センスラッチ信号SLSを“1”に設定し、ラッチ型センスアンプ14aにより、センスラッチ信号SLRを、“0”に設定する。   First, it is determined whether an external command (control signal CTL in FIG. 1) designates a specific test mode (step SP20). When a specific test mode is designated, a mode for writing the same value data to the selected memory cell is designated. When this specific test mode is designated, the data write sequence according to the second embodiment of the present invention is activated. That is, in sense amplifier / latch circuit 4a shown in FIG. 7, sense latch signals SLS and SLR are set to a write instruction state of “1” and “0”, respectively (step SP21). That is, the precharge transistor 14r shown in FIG. 7 is turned on (by the control signal RSAR), the sense latch signal SLS is set to “1”, and the sense latch signal SLR is set to “0” by the latch type sense amplifier 14a. Set.

次いで、メモリセルの接続の確立、および全ソースビット線の書込阻止電圧(1.2V)レベルへのプリチャージが実行される(ステップSP22)。このステップSP22においては、先の実施の形態1において示したのと同様、図9に示す接続配置が形成され、センスアンプ/ラッチ回路4aが、選択メモリセルのソースノードへアシストゲートを介して結合されて、図7に示すセンスアンプ/ラッチ回路4aの転送ゲートQT6またはQT7を所定期間オン状態として、全ソースビット線に書込阻止電圧をプリチャージする。   Next, the connection of the memory cells is established and the precharge of all the source bit lines to the write inhibit voltage (1.2 V) level is performed (step SP22). In step SP22, the connection arrangement shown in FIG. 9 is formed as in the first embodiment, and sense amplifier / latch circuit 4a is coupled to the source node of the selected memory cell via an assist gate. Then, the transfer gate QT6 or QT7 of the sense amplifier / latch circuit 4a shown in FIG. 7 is turned on for a predetermined period to precharge the write inhibition voltage to all the source bit lines.

次いで、選択ワード線を、ベリファイ電圧レベル(実施の形態1における電圧Vlbl)レベルに設定する(ステップSP23)。この状態は、先の実施の形態1における図11に示す電圧印加状態と同じである。この状態において、書込対象のメモリセルのしきい値電圧が、このレベル判定用の電圧Vlbl以上の場合には、ソースビット線電圧は低下せず、プリチャージ電圧レベル(書込阻止電圧レベル)を維持する。一方、書込対象のメモリセルのしきい値電圧が、判定電圧Vlblよりも低い場合には、このメモリセルを介して書込阻止電圧が放電され、ソースビット線の電圧レベルが低下する。   Next, the selected word line is set to the verify voltage level (voltage Vlbl in the first embodiment) (step SP23). This state is the same as the voltage application state shown in FIG. 11 in the first embodiment. In this state, if the threshold voltage of the memory cell to be written is equal to or higher than this level determination voltage Vlbl, the source bit line voltage does not decrease and the precharge voltage level (write inhibition voltage level) is reached. To maintain. On the other hand, when the threshold voltage of the memory cell to be written is lower than the determination voltage Vlbl, the write inhibition voltage is discharged through this memory cell, and the voltage level of the source bit line is lowered.

次いで、全ソースビット線の電圧が、所定値(0.6V)以上あるかの判定が行なわれる(ステップSP24)。この判定動作も、先の実施の形態1において示したものと同様であり、図14に示す判定部を利用して全ソースビット線の電圧レベルを判定する。   Next, it is determined whether or not the voltages of all the source bit lines are equal to or higher than a predetermined value (0.6 V) (step SP24). This determination operation is also the same as that shown in the first embodiment, and the determination unit shown in FIG. 14 is used to determine the voltage levels of all the source bit lines.

次いで、全ソースビット線のうち、少なくとも1つの0.6V以下のソースビット線が存在する場合には、メモリセルは全て書込対象のメモリセルであり、メモリセルのソース電位を維持した状態で、ワード線に書込高電圧を供給し、メモリセルのドレインにドレイン書込高電圧を供給する(ステップSP25)。このときの接続状態は、先の実施の形態1における図15に示す接続構成と同じであり、また印加電圧も、図15に示す電圧と同じである。この書込動作ステップSP25完了後、再びステップSP22へ戻り、全ソースビット線のプリチャージ動作が実行される。この場合において、センスラッチ信号SLSおよびSLRの状態は変化しない。   Next, when at least one source bit line of 0.6 V or less exists among all the source bit lines, all the memory cells are memory cells to be written, and the source potential of the memory cells is maintained. Then, the write high voltage is supplied to the word line, and the drain write high voltage is supplied to the drain of the memory cell (step SP25). The connection state at this time is the same as the connection configuration shown in FIG. 15 in the first embodiment, and the applied voltage is also the same as the voltage shown in FIG. After the completion of the write operation step SP25, the process returns to step SP22 again, and the precharge operation for all the source bit lines is executed. In this case, the states of sense latch signals SLS and SLR do not change.

一方、ステップSP24において、全ソースビット線の電圧が0.6V以上あると判定されると、ベリファイリードが行なわれる(ステップSP26)。このベリファイリードステップSP26は、先の実施の形態1において示すステップSP6および図18に示すステップSPP1からSPP4に示す動作と同じ動作が実行される。すなわち、このベリファイリード時において、センスアンプのラッチ信号SLSおよびSLRが、ワード線ベリファイ電圧によるドレイン電圧変化に従って設定される。   On the other hand, if it is determined in step SP24 that the voltages of all the source bit lines are 0.6 V or higher, verify read is performed (step SP26). In the verify read step SP26, the same operation as that shown in step SP6 shown in the first embodiment and steps SPP1 to SPP4 shown in FIG. 18 is executed. That is, at the time of this verify read, the latch signals SLS and SLR of the sense amplifier are set according to the drain voltage change due to the word line verify voltage.

このベリファイリード後、メモリセルのドレイン電圧の少なくとも1つが放電され、その電圧レベルが所定値以下に低下している場合には、書込不良のメモリセルが存在するため、再度ステップSP22からの動作が実行される。   After the verify read, when at least one of the drain voltages of the memory cell is discharged and the voltage level is lowered to a predetermined value or less, there is a memory cell with a write failure, and the operation from step SP22 is performed again. Is executed.

一方、ステップSP27においてベリファイ動作により、すべてのメモリセルのドレイン電圧が維持されており、メモリセルのしきい値電圧が、ワード線ベリファイ電圧レベル以上であると判定されると、次いで、全てのメモリセルについてのデータの書込が完了したかの判定が行なわれる(ステップSP28)。テスト時の書込対象のメモリセルが未だ存在する場合には、次のメモリセルのアドレスを指定して、メモリセルの選択を行ないその接続経路を設定する(ステップSP29)。   On the other hand, if it is determined in step SP27 that the drain voltage of all the memory cells is maintained by the verify operation and the threshold voltage of the memory cell is equal to or higher than the word line verify voltage level, then all the memories It is determined whether or not data writing for the cell is completed (step SP28). If there is still a memory cell to be written at the time of the test, the address of the next memory cell is designated, the memory cell is selected, and its connection path is set (step SP29).

この後、次のメモリセルについて、再び、ステップSP21からの動作が行なわれ、センスラッチのラッチ信号SLSおよびSLRを初期状態の書込指示状態に設定して、以降のステップSP22からの動作が繰返し実行される。   Thereafter, the operation from step SP21 is performed again for the next memory cell, the latch signals SLS and SLR of the sense latch are set to the initial write instruction state, and the subsequent operation from step SP22 is repeated. Executed.

一方、ステップSP28において、全メモリセルについて書込が完了したと判定されると、次いで、すべてのデータの書込が完了したかの判定が行なわれる(ステップSP30)。すなわち、メモリセルについて、複数の種類のデータを格納する場合、同一値のデータについて書込が行なわれたとステップSP28で判定されると、次に異なる値のデータの書込の有無の判定が行なわれる。さらにテスト時に別の値の書込を行なうメモリセルが存在する場合には、次のデータに対するベリファイ電圧(ワード線ベリファイ電圧(下側判定レベル))を再設定する(ステップSP31)。   On the other hand, if it is determined in step SP28 that writing has been completed for all memory cells, it is then determined whether writing of all data has been completed (step SP30). That is, when storing a plurality of types of data in the memory cell, if it is determined in step SP28 that data of the same value has been written, it is next determined whether or not data of a different value is written. It is. If there is a memory cell to which another value is written during the test, the verify voltage (word line verify voltage (lower determination level)) for the next data is reset (step SP31).

この後、再び、ステップSP21からの処理が繰返し実行されて、各データの書込が実行される。ステップSP30において、全データの書込が完了したと判定されると、このテストデータの書込が完了する。   Thereafter, the processing from step SP21 is again executed, and writing of each data is executed. If it is determined in step SP30 that writing of all data has been completed, writing of this test data is completed.

したがって、この図21に示す動作シーケンスにおいて、メモリセルに同一データを書込む場合、データレジスタ回路に外部から同じ値のデータを書込み、その後、センスラッチに、そのデータを転送する動作は不要となる。したがって、実施の形態1における効果に加えて、テストデータをロードする時間を短縮することができ、テスト時間を短縮することができるという効果を得ることができる。   Therefore, in the operation sequence shown in FIG. 21, when the same data is written to the memory cell, it is unnecessary to write the same value of data to the data register circuit from the outside and then transfer the data to the sense latch. . Therefore, in addition to the effects in the first embodiment, the time for loading test data can be shortened, and the effect that the test time can be shortened can be obtained.

また、各メモリセル行ごとに、データの論理値を変える処理を行なうことができ、またソースサイドインジェクション方式のメモリセルの場合、4種類のメモリセルの各種類のメモリセルに対する書込が行なわれるため、これらの4種類のメモリセルに異なるデータをテストデータとして書込む際にも、データロードを行なう必要がなく、テストデータのロード時間をさらに短縮することができる。また、種々のパターンのデータをメモリセルに書込んで、テストを実行することができ、メモリセル間干渉などのテストを短時間で実行することができる。   In addition, a process for changing the logical value of data can be performed for each memory cell row, and in the case of a source side injection type memory cell, writing to each type of memory cell of four types of memory cells is performed. Therefore, when different data is written as test data in these four types of memory cells, it is not necessary to load data, and the load time of test data can be further shortened. In addition, various patterns of data can be written in the memory cells and the test can be executed, and tests such as inter-memory cell interference can be executed in a short time.

なお、この実施の形態2における不揮発性半導体記憶装置の構成においてテストシーケンスは、先の図1に示す制御回路8におけるシーケンスコントローラの制御の下に実行され、特に複雑な回路構成は必要とされない。   In the configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment, the test sequence is executed under the control of the sequence controller in the control circuit 8 shown in FIG. 1, and a particularly complicated circuit configuration is not required.

[実施の形態3]
図22は、この発明の実施の形態3に従う半導体記憶装置のデータ書込シーケンスを示す図である。図22においては、しきい値電圧が最も低い状態に対応するデータ(“11”)を書込む動作、すなわち消去動作シーケンスを示す。以下、図22を参照して、この発明の実施の形態3に従うデータ書込(消去)シーケンスについて説明する。
[Embodiment 3]
FIG. 22 shows a data write sequence of the semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 22 shows an operation of writing data (“11”) corresponding to a state in which the threshold voltage is the lowest, that is, an erase operation sequence. A data write (erase) sequence according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

まず、消去モードが指定されたかの判定が行なわれる(ステップSP40)。この消去モードは、データ書込時、すべてのメモリセルに対して消去動作が行なわれるため、データ書込が指定されたときに、多値データ書込時非対象のメモリセルに対してすべて実行される。また、これに代えて、単に、消去コマンドが外部から与えられてもよい。   First, it is determined whether an erase mode has been designated (step SP40). This erase mode is executed for all non-target memory cells when multi-valued data is written because data erase is performed for all memory cells when data is written. Is done. Alternatively, an erase command may be simply given from the outside.

消去モードが指定されたと判定されると、この発明の実施の形態3に従う消去動作が起動される。   If it is determined that the erase mode is designated, the erase operation according to the third embodiment of the present invention is activated.

次いで、この消去モード(データ書込モード)に与えられるアドレス信号に従ってメモリセルが選択され、またメモリセルに対する接続が設定される(ステップSP41)。   Next, a memory cell is selected in accordance with an address signal applied to this erase mode (data write mode), and connection to the memory cell is set (step SP41).

この消去モード時においては、図23に示すように、消去対象のメモリセルMCbの拡散配線DLbが、ドレイン選択ゲートSDbを介してビット線BLbに結合される。一方アシストゲートATaは、反転層領域ILaが、ソース選択ゲートSGaを介してビット線BLaに接続される。これらの選択ゲートSGaおよびSGbの導通は、選択信号STSaおよびSTDbにより制御される。ビット線BLbには、VBL供給回路20が結合されて、このVBL供給回路20によりビット線BLbに正のドレイン消去電圧VDEが供給される。ビット線BLaは接地ノードに結合される。   In this erase mode, as shown in FIG. 23, diffusion line DLb of memory cell MCb to be erased is coupled to bit line BLb via drain select gate SDb. On the other hand, in the assist gate ATa, the inversion layer region ILa is connected to the bit line BLa via the source selection gate SGa. The conduction of these selection gates SGa and SGb is controlled by selection signals STSa and STDb. A VBL supply circuit 20 is coupled to the bit line BLb, and the positive drain erase voltage VDE is supplied to the bit line BLb by the VBL supply circuit 20. Bit line BLa is coupled to the ground node.

隣接メモリセルMCaは、その拡散配線DLaはフローティング状態である。これによりメモリセルに対する接続経路が設定された後、ソース電圧およびドレイン電圧の設定が行なわれる(ステップSP42)。   Adjacent memory cell MCa has its diffusion line DLa in a floating state. Thus, after the connection path to the memory cell is set, the source voltage and the drain voltage are set (step SP42).

次いで、この状態で、ワード線WLに対し、ワード線消去ベリファイ電圧VEVが所定期間与えられる(ステップSP43)。このワード線消去ベリファイ電圧VEVは、消去状態のメモリセルのしきい値電圧分布の上限値に近い電圧レベルである。したがって図24に示すように、消去対象のメモリセルMCbのしきい値電圧に応じて、このドレインノードが選択的に放電され、ドレインノードの電圧レベルが電圧VDEから選択的に変化する。   Next, in this state, the word line erase verify voltage VEV is applied to the word line WL for a predetermined period (step SP43). This word line erase verify voltage VEV is at a voltage level close to the upper limit value of the threshold voltage distribution of the erased memory cell. Therefore, as shown in FIG. 24, the drain node is selectively discharged in accordance with the threshold voltage of memory cell MCb to be erased, and the voltage level of the drain node selectively changes from voltage VDE.

すなわち、図25に示すように、ドレインノード(拡散配線)DLbの電圧レベルが、書込高電圧VDEレベルにプリチャージされた後、ワード線WLがベリファイ電圧VEVレベルに上昇する。メモリセルMCbのしきい値電圧Vthが、上側消去ベリファイ電圧(消去状態のしきい値電圧分布領域の上限に近くそれより少し低い電圧レベル)VEBよりも高い場合には、メモリセルMCbには電流は流れず、ドレインノードの電圧VDEは維持される。一方、メモリセルMCbのしきい値電圧が上側消去ベリファイ電圧VEBよりも低い場合には、このメモリセルMCbを介して電流が流れ、ドレイン拡散配線DLbの電圧レベルが、メモリセルMCbのしきい値電圧に応じて低下する。図25においては、メモリセルMCbのしきい値電圧Vthが、上側消去ベリファイ電圧VEBに近い状態を破線波形で示し、しきい値電圧Vthが、上側消去ベリファイ電圧VEBよりも大きく離れて小さい場合には、その信号波形を一点鎖線で示す。   That is, as shown in FIG. 25, after the voltage level of the drain node (diffusion wiring) DLb is precharged to the write high voltage VDE level, the word line WL rises to the verify voltage VEV level. When the threshold voltage Vth of the memory cell MCb is higher than the upper erase verify voltage (voltage level close to the upper limit of the threshold voltage distribution region in the erased state and slightly lower than that) VEB, the memory cell MCb has no current. Does not flow, and the drain node voltage VDE is maintained. On the other hand, when the threshold voltage of memory cell MCb is lower than upper erase verify voltage VEB, a current flows through memory cell MCb, and the voltage level of drain diffusion line DLb becomes equal to the threshold value of memory cell MCb. Decreases with voltage. In FIG. 25, a state in which the threshold voltage Vth of the memory cell MCb is close to the upper erase verify voltage VEB is indicated by a broken line waveform, and the threshold voltage Vth is larger than the upper erase verify voltage VEB and smaller. Indicates a signal waveform thereof by a one-dot chain line.

ドレインノードの電圧が全て所定電圧レベル以下であるかの判定が行われる(ステップSP44)。少なくとも1つのドレイン電圧が所定電圧レベル以上のときには、図22のステップSP45に示すように、このドレイン電圧を保持した状態で、ワード線に消去高電圧を印加する。この場合、図26に示すように、選択メモリセルMCbにおいては、そのソースノードが接続する反転層領域ILaがオープン状態である。ドレイン拡散配線DLbのドレイン電圧Vdは、図25に示すドレイン拡散配線DLbの電圧レベルである。コントロールゲート、すなわちワード線には、負の消去電圧VNNが印加される。したがって、ドレインノードの電圧Vdが、正の高電圧VDEレベルのときには、ワード線消去電圧VNNとドレイン消去電圧VDEの電圧差は大きく、応じて、メモリセルMCbのフローティングゲートFGの電圧Vfgとドレインノードの電圧Vdの電圧差が大きく、フローティングゲートFGからドレインノードへ電子(−e)が流出する(FNトンネリング電流が、ドレインノードからフローティングゲートFGへ流入する)。これにより、メモリセルMCbのしきい値電圧が低下する。一方、メモリセルMCbのしきい値電圧が上側消去ベリファイ電圧VEVよりも少し低い場合には、ドレイン電圧Vdとフローティングゲート電圧Vfgの差に従ってFNトンネリング電流が流入する。しかしながら、このフローティングゲートFGへの電子の注入に従って、フローティングゲートFGの電位が上昇しまたドレインノードの電圧が低下し、フローティングゲート電圧Vfgとドレイン電圧Vdの電圧差が小さくなり、トンネリング電流は停止する。したがって、メモリセルMCbのしきい値電圧が、上側消去ベリファイ電圧VEBに近い場合には、少しのトンネリング電流の流入により電子の引抜きが行なわれ、しきい値電圧は少し低下するだけである。   It is determined whether all the drain node voltages are equal to or lower than a predetermined voltage level (step SP44). When at least one drain voltage is equal to or higher than a predetermined voltage level, as shown in step SP45 of FIG. 22, an erase high voltage is applied to the word line while maintaining this drain voltage. In this case, as shown in FIG. 26, in selected memory cell MCb, inversion layer region ILa to which the source node is connected is in an open state. The drain voltage Vd of the drain diffusion wiring DLb is the voltage level of the drain diffusion wiring DLb shown in FIG. A negative erase voltage VNN is applied to the control gate, that is, the word line. Therefore, when the drain node voltage Vd is at the positive high voltage VDE level, the voltage difference between the word line erase voltage VNN and the drain erase voltage VDE is large, and accordingly, the voltage Vfg of the floating gate FG of the memory cell MCb and the drain node Is large, and electrons (−e) flow out from the floating gate FG to the drain node (FN tunneling current flows from the drain node to the floating gate FG). Thereby, the threshold voltage of memory cell MCb is lowered. On the other hand, when the threshold voltage of memory cell MCb is slightly lower than upper erase verify voltage VEV, an FN tunneling current flows according to the difference between drain voltage Vd and floating gate voltage Vfg. However, as electrons are injected into the floating gate FG, the potential of the floating gate FG increases and the voltage at the drain node decreases, the voltage difference between the floating gate voltage Vfg and the drain voltage Vd decreases, and the tunneling current stops. . Therefore, when the threshold voltage of memory cell MCb is close to upper erase verify voltage VEB, electrons are extracted by the inflow of a small amount of tunneling current, and the threshold voltage is only slightly decreased.

一方、ドレイン電圧Vdが、接地電圧レベルまたはそれいに近い電圧レベルの場合、負のワード線消去電圧VNNとドレイン電圧Vdの電圧差は小さく、FNトンネリング電流は流れず、そのしきい値電圧は変化しない。   On the other hand, when the drain voltage Vd is at or near the ground voltage level, the voltage difference between the negative word line erase voltage VNN and the drain voltage Vd is small, the FN tunneling current does not flow, and the threshold voltage is It does not change.

したがって、図27に示すように、しきい値電圧Vth0を中心しきい値電圧とするしきい値電圧分布において、消去状態に対応する領域Iにおいて、下側領域LLの下限値に近いしきい値電圧のメモリセルは、そのしきい値電圧は変化せず、下側領域LLのベリファイ電圧VEVレベル近傍のしきい値電圧のメモリセルのしきい値が少し低下する。一方、上側領域UUのメモリセルについて、そのしきい値電圧が大きく低下する。なお、図27において、縦軸にしきい値電圧Vthを示し、横軸にビット数、すなわち、メモリセルの数を示す。   Therefore, as shown in FIG. 27, in the threshold voltage distribution having threshold voltage Vth0 as the central threshold voltage, the threshold value close to the lower limit value of lower region LL in region I corresponding to the erased state. The threshold voltage of the voltage memory cell does not change, and the threshold voltage of the memory cell of the threshold voltage near the verify voltage VEV level in the lower region LL slightly decreases. On the other hand, the threshold voltage of the memory cell in the upper region UU is greatly reduced. In FIG. 27, the vertical axis represents the threshold voltage Vth, and the horizontal axis represents the number of bits, that is, the number of memory cells.

これにより、しきい値電圧分布領域Iにおける上側領域のメモリセルのしきい値電圧を下側領域LLに移行させることができ、しきい値電圧分布の幅を小さくすることができる。また、しきい値電圧が既に十分低下しているメモリセルに対しては、さらに消去は行なわれないため、しきい値電圧が負の電圧レベルとなる過消去状態を防止することができ、高精度の消去を実現することができる。   Thereby, the threshold voltage of the memory cell in the upper region in the threshold voltage distribution region I can be shifted to the lower region LL, and the width of the threshold voltage distribution can be reduced. Further, since the memory cell whose threshold voltage has already sufficiently decreased is not erased, an over-erased state in which the threshold voltage becomes a negative voltage level can be prevented. Precision erasure can be realized.

また、この消去動作時において、ドレインノードはフローティング状態であり、ドレイン電圧VdによるFNトンネリング電流が流れ、配線容量に充電されて保持されているドレイン電圧Vdも低下し、自動的に、このFNトンネル電流が、ドレイン電圧Vdの低下に応じて停止する。したがって、消去動作時の流入FN電流量の上限が、ドレイン電圧Vdの充電電荷量により規定され、過剰に消去電流が流れるのを防止することができ、メモリセルの過消去が防止される。   Further, during this erase operation, the drain node is in a floating state, an FN tunneling current due to the drain voltage Vd flows, the drain voltage Vd charged and held in the wiring capacitance is also lowered, and this FN tunneling is automatically performed. The current stops as the drain voltage Vd decreases. Therefore, the upper limit of the inflow FN current amount during the erase operation is defined by the charge amount of the drain voltage Vd, and it is possible to prevent the erase current from flowing excessively, thereby preventing the memory cell from being overerased.

なお、消去動作時において、センスアンプ/ラッチ回路のセンスラッチ信号を利用して、消去対象のメモリセルに対して消去阻止電圧(接地電圧)を印加する構成を利用すると、選択的な消去を実現することができる。すなわち、センスアンプ/ラッチ回路において、図7に示すリファレンスノードのセンスラッチ信号SLRを消去非対象のメモリセルに対してHレベルに設定して、プリチャージ指示信号PCに従って転送ゲートQT3からノードND1を介して対応のドレインビット線に接地電圧レベルの信号FPCを伝達する。消去対象のメモリセルのドレイン電圧を変化させることなく、消去非対象のメモリセルに対してドレイン電圧を接地電圧レベルに設定することができる。消去対象のメモリセルは、ワード線へのベリファイ電圧印加後の電圧レベルに維持される。   In the erase operation, selective erase can be realized by using a configuration in which the erase latch voltage (ground voltage) is applied to the memory cell to be erased using the sense latch signal of the sense amplifier / latch circuit. can do. That is, in the sense amplifier / latch circuit, the sense latch signal SLR of the reference node shown in FIG. 7 is set to the H level for the memory cell not to be erased, and the node ND1 is transferred from the transfer gate QT3 according to the precharge instruction signal PC. Via the corresponding drain bit line, signal FPC at the ground voltage level is transmitted. Without changing the drain voltage of the memory cell to be erased, the drain voltage can be set to the ground voltage level for the memory cell not to be erased. The memory cell to be erased is maintained at the voltage level after the verify voltage is applied to the word line.

このワード線消去電圧印加を行なって、選択的な消去を行った後、再び、ステップSP42へ戻り、ドレイン電圧の再設定が行なわれる。   After this word line erase voltage is applied and selective erase is performed, the process returns to step SP42 again to reset the drain voltage.

一方、ステップSP44においてドレインノードの電圧がすべて所定値以下であると判定されると、消去対象のメモリセルは、消去状態にあると判定して、ステップ46へ移行して、消去ベリファイ動作を実行する。この消去ベリファイステップSP46においては、再度、メモリセルのソースノードを接地電圧レベルに保持し、メモリセルのドレインに読出電流を印加する(例えば、センスアンプ/ラッチ回路を利用する)。次いで、このワード線を所定電圧レベルに設定した後(上側消去ベリファイ電圧レベル)、全ビットについてドレイン電圧のレベルを判定する(ステップSP47)。このステップSP47のベリファイ判定動作においてすべてのメモリセルのしきい値電圧が所定値以下に設定されていず、消去不十分のメモリセルが存在すると判定されると、再度ステップSP42からの処理が繰返される。   On the other hand, if it is determined in step SP44 that the drain node voltages are all equal to or lower than the predetermined value, it is determined that the memory cell to be erased is in the erased state, and the process proceeds to step 46 to execute the erase verify operation. To do. In erase verify step SP46, the source node of the memory cell is again held at the ground voltage level, and a read current is applied to the drain of the memory cell (for example, using a sense amplifier / latch circuit). Next, after setting the word line to a predetermined voltage level (upper erase verify voltage level), the level of the drain voltage is determined for all bits (step SP47). If it is determined in the verify determination operation of step SP47 that the threshold voltages of all the memory cells are not set to a predetermined value or less and there is an insufficiently erased memory cell, the processing from step SP42 is repeated again. .

一方、ステップSP47において、すべてのメモリセルのしきい値電圧が、上限しきい値電圧レベル以下であると判定されると、次いで、すべての消去対象のメモリセルの消去が行なわれたかの判定が行なわれる(ステップSP48)。消去対象のメモリセルが未だ残っている場合には、次のアドレスを設定し(ステップSP49)、ステップSP41からの処理が、再びこの設定されたアドレスに従って行なわれる。   On the other hand, if it is determined in step SP47 that the threshold voltages of all the memory cells are equal to or lower than the upper threshold voltage level, it is then determined whether all the memory cells to be erased have been erased. (Step SP48). If the memory cell to be erased still remains, the next address is set (step SP49), and the processing from step SP41 is performed again according to the set address.

一方、ステップSP48において、すべての消去対象のメモリセルの消去が完了したと判定されると、消去(データ“11”の書込)動作が終了する。   On the other hand, when it is determined in step SP48 that the erasure of all the memory cells to be erased is completed, the erasure (data “11” writing) operation is terminated.

ステップSP45におけるベリファイ動作時、ドレイン電圧が、すべて所定値以下に低下しているかの判定を行うための構成としては、一例として、図28に示す構成を利用することができる。   For example, the configuration shown in FIG. 28 can be used as a configuration for determining whether or not the drain voltages are all lower than a predetermined value during the verify operation in step SP45.

図28において、消去判定部は、出力ノードND10と接地ノードの間にそれぞれ並列に接続されるNチャネルMOSトランジスタNQ10−NQ1mと、ノードND10と電圧ノードVcの間に接続されかつそのゲートにリセット信号ZRSTを受けるPチャネルMOSトランジスタPQ10を含む。信号EC0−ECmは、図7に示すセンスアンプ/ラッチ回路4aのノードND1からの信号である。   In FIG. 28, the erase determination unit is connected between N-channel MOS transistors NQ10-NQ1m connected in parallel between output node ND10 and ground node, and between node ND10 and voltage node Vc and has a reset signal at its gate. P channel MOS transistor PQ10 receiving ZRST is included. Signals EC0 to ECm are signals from node ND1 of sense amplifier / latch circuit 4a shown in FIG.

MOSトランジスタNQ10−NQ1mのしきい値電圧は、たとえば0.6Vに設定される。少なくとも1つのドレインビット線の電圧が、0.6Vよりも高い状態にあれば、信号EC0−ECmのいずれかが、0.6V以上であり、NチャネルMOSトランジスタNQ10−NQ1mにいずれかがオン状態となり、ノードND10からの信号ECEがLレベルとなる。一方、ドレインノードの電圧が、すべて0.6V以下となると、信号EC0−ECmも全て0.6V以下となり、MOSトランジスタNQ10−NQ1mはすべて非導通状態となり、ノードND10からの信号ECEは、MOSトランジスタPQ10によりプリチャージされた電圧Vcレベルとなる。これにより、ドレインビット線の電圧レベルが、すべて所定値以下に低下したかの判定を行なうことができ、すべての消去対象のメモリセル(1回の消去サイクルで消去されるメモリセル)のしきい値電圧が、すべて上側しきい値電圧判定レベル(VEV)よりも低い状態にあるかの判定を行なうことができる。   The threshold voltage of MOS transistors NQ10-NQ1m is set to 0.6V, for example. If the voltage of at least one drain bit line is higher than 0.6V, one of the signals EC0-ECm is 0.6V or higher and one of the N-channel MOS transistors NQ10-NQ1m is on. Thus, the signal ECE from the node ND10 becomes L level. On the other hand, when the drain node voltages are all 0.6V or less, the signals EC0 to ECm are all 0.6V or less, the MOS transistors NQ10 to NQ1m are all non-conductive, and the signal ECE from the node ND10 is the MOS transistor. The voltage Vc is precharged by PQ10. As a result, it is possible to determine whether or not the voltage levels of the drain bit lines have all dropped below a predetermined value, and the threshold of all memory cells to be erased (memory cells erased in one erase cycle). It can be determined whether the value voltages are all lower than the upper threshold voltage determination level (VEV).

なお、この消去動作シーケンスにおいて、各メモリセルの接続制御および電圧印加は、先の図1に示す制御回路8の制御の下に実行される。   In this erase operation sequence, connection control and voltage application of each memory cell are executed under the control of the control circuit 8 shown in FIG.

図29は、制御回路8の書込/消去に関連する部分の構成を概略的に示す図である。以下、図29を参照して、制御回路8は、コマンドおよびアドレス信号に従って、動作ノード指示信号およびアドレス信号を生成するととともに各動作タイミングを制御する主制御回路40と、主制御回路40の制御の下に動作し、アドレス信号および動作ノード指示信号に従って、アシストゲート選択信号AG0およびAG1を生成するAGデコーダ42と、アドレス信号および動作ノード指示信号に従ってドレイン選択信号STD0およびSTD1を生成するSTDデコーダ44と、アドレス信号および動作ノード指示信号に従ってソース選択信号STS0およびSTS1を生成するSTSデコーダ46と、動作モード指示信号およびアドレス信号に従ってセンスアンプ/ラッチ回路に対して転送指示信号TRおよびビット線接続制御信号STRなどの各種制御信号を生成するセンスラッチ制御回路48を含む。   FIG. 29 schematically shows a structure of a portion related to writing / erasing of control circuit 8. In FIG. Referring to FIG. 29, control circuit 8 generates an operation node instruction signal and an address signal according to the command and address signal, and controls each operation timing, and the control of main control circuit 40. An AG decoder 42 that operates downward and generates assist gate selection signals AG0 and AG1 according to an address signal and an operation node instruction signal; and STD decoder 44 that generates drain selection signals STD0 and STD1 according to an address signal and an operation node instruction signal; STS decoder 46 for generating source selection signals STS0 and STS1 according to the address signal and operation node instruction signal, and transfer instruction signal TR and bit line connection control signal to the sense amplifier / latch circuit according to the operation mode instruction signal and address signal. And a sense latch control circuit 48 for generating various control signals, such as STR.

主制御回路40は、シーケンスコントローラで例えば構成され、コマンドに従って実行すべき動作内容およびシーケンスを設定し、かつ各動作時の生成電圧レベルを設定する。   The main control circuit 40 is composed of, for example, a sequence controller, and sets operation contents and sequences to be executed according to commands, and sets a generation voltage level at each operation.

AGデコーダ42は、書込および消去の動作および読出時において、選択メモリセルの位置に応じて、アシストゲート線AG0およびAG1の一方を選択状態に設定する。アシストゲート線選択信号AG0およびAG1の電圧レベルは、図1に示す内部電圧発生回路からの内部電圧に基づいて主制御回路40が選択してAGデコーダ40へ動作電源電圧として供給するかまたはAGデコーダ42において主制御回路40からの動作モード指示信号に従って内部電圧発生回路からの内部電圧を動作電源電圧として選択して設定する。   AG decoder 42 sets one of assist gate lines AG0 and AG1 to a selected state in accordance with the position of the selected memory cell during write and erase operations and read. The voltage levels of assist gate line selection signals AG0 and AG1 are selected by main control circuit 40 based on the internal voltage from the internal voltage generation circuit shown in FIG. In 42, the internal voltage from the internal voltage generation circuit is selected and set as the operation power supply voltage in accordance with the operation mode instruction signal from the main control circuit 40.

STDデコーダ44は、消去時および読出(ベリファイを含む)時に、ドレインビット線に対応する拡散配線を選択する様に、ドレイン選択信号STD0およびSTD1を選択的に選択状態に設定する。書込状態ににおいては、ドレイン選択信号STD0およびSTD1がともに選択状態に設定される。このドレイン選択信号のSTD0およびSTD1の電圧レベルは、主制御回路40の制御の下に設定される。   The STD decoder 44 selectively sets the drain selection signals STD0 and STD1 to the selected state so as to select the diffusion wiring corresponding to the drain bit line at the time of erasing and reading (including verification). In the write state, drain selection signals STD0 and STD1 are both set to the selected state. The voltage levels of the drain selection signals STD0 and STD1 are set under the control of the main control circuit 40.

STSデコーダ46は、アシストゲートの反転層をソース領域として利用する動作時、すなわち、書込時のソース線プリチャージ動作およびドレイン電圧に基づくベリファイ動作時にアシストゲートの反転層領域をビット線に接続するように、選択メモリセル位置に応じて(アドレス信号に従って)ソース選択信号STS0およびSTS1を生成する。このソース線選択信号STS0およびSTS1の電圧レベルも主制御回路40の制御の下に各動作モードに応じて設定される。   The STS decoder 46 connects the inversion layer region of the assist gate to the bit line during the operation using the inversion layer of the assist gate as the source region, that is, during the source line precharge operation at the time of writing and the verify operation based on the drain voltage. As described above, the source selection signals STS0 and STS1 are generated according to the selected memory cell position (according to the address signal). The voltage levels of the source line selection signals STS0 and STS1 are also set according to each operation mode under the control of the main control circuit 40.

センスラッチ制御回路48は、センスアンプ/ラッチ回路とビット線の接続を制御する信号STR0/1(STR0およびSTR1)を動作モードおよび選択メモリセルの位置に応じて生成する。この信号にSTR0およびSTR1に従ってセンスアンプ/ラッチ回路が選択的にソースビット線およびドレインビット線に結合される。また、転送指示信号TRは、センスラッチのラッチ信号に従ってソース書込阻止電圧を伝達する必要のある動作時に活性化される。このセンスラッチ制御回路は、また、センスラッチのラッチ信号に従って、メモリセルソース電圧を設定する場合の信号(図7の信号PC、電圧FPC等)を生成するとともに、プリチャージ電圧ベリファイ時の活性化信号(SEN)を生成する。このセンスラッチ制御回路48も、主制御回路40の制御の下に生成信号の電圧レベルおよび制御信号の発生シーケンスが設定される。   The sense latch control circuit 48 generates a signal STR0 / 1 (STR0 and STR1) for controlling connection between the sense amplifier / latch circuit and the bit line according to the operation mode and the position of the selected memory cell. The sense amplifier / latch circuit is selectively coupled to the source bit line and the drain bit line in accordance with STR0 and STR1 based on this signal. Transfer instruction signal TR is activated in an operation that requires transmission of the source write inhibition voltage in accordance with the latch signal of the sense latch. The sense latch control circuit also generates a signal for setting the memory cell source voltage (signal PC, voltage FPC, etc. in FIG. 7) in accordance with the latch signal of the sense latch and activates at the time of verifying the precharge voltage A signal (SEN) is generated. In the sense latch control circuit 48, the voltage level of the generation signal and the generation sequence of the control signal are set under the control of the main control circuit 40.

この図29に示す制御回路8の構成は、本実施の形態1から3に対して共通に適用することができる。   The configuration of the control circuit 8 shown in FIG. 29 can be commonly applied to the first to third embodiments.

以上のように、この発明の実施の形態3に従えば、しきい値電圧を低下させる消去動作モード時、消去対象のメモリセルのドレイン電圧を所定電圧レベルにプリチャージするとともに、ワード線電圧を所定のしきい値判定レベルに設定し、この状態でドレインノードの電圧をそのメモリセルのしきい値電圧に応じた電圧レベルに設定した後に、ワード線に消去電圧を印加している。これにより、メモリセルの消去パルス印加ごとに、ベリファイ動作を行なう必要がなく、消去に要する時間を短縮することができる。   As described above, according to the third embodiment of the present invention, in the erase operation mode in which the threshold voltage is lowered, the drain voltage of the memory cell to be erased is precharged to a predetermined voltage level, and the word line voltage is A predetermined threshold judgment level is set, and in this state, the drain node voltage is set to a voltage level corresponding to the threshold voltage of the memory cell, and then an erase voltage is applied to the word line. As a result, it is not necessary to perform a verify operation every time an erase pulse is applied to the memory cell, and the time required for erasing can be shortened.

また、ドレインノードをフローティング状態にした状態で、消去動作を行なっており、ドレインノードの電圧がそのしきい値電圧に応じた電圧レベルに維持された状態で消去を行っており、メモリセルのしきい値電圧に応じたしきい値電圧変更量が実現され、過消去を防止することができ、高精度の消去を実現することができる。   In addition, the erase operation is performed with the drain node in a floating state, and the erase operation is performed with the drain node voltage maintained at a voltage level corresponding to the threshold voltage. A threshold voltage change amount corresponding to the threshold voltage is realized, over-erasure can be prevented, and highly accurate erasure can be realized.

この発明は、フローティングゲートの蓄積電荷量に応じてデータを記憶する不揮発性メモリに適用することができ、また絶縁膜に電荷をトラップすることにより、情報を記憶する絶縁膜トラップ型不揮発性メモリセルに対しても適用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a nonvolatile memory that stores data in accordance with the amount of charge stored in a floating gate, and an insulating film trap type nonvolatile memory cell that stores information by trapping charges in the insulating film It can also be applied to.

また、不揮発性メモリセルの構成としては、先のAG−AND型フラッシュに限定されず、通常の、1トランジスタメモリセルが構成されるフラッシュメモリにも適用することができ、このフラッシュメモリにおいても、NOR型フラッシュメモリおよびNAND型フラッシュメモリに対しても適用することができる。   In addition, the configuration of the nonvolatile memory cell is not limited to the above AG-AND type flash, but can also be applied to a normal flash memory including a one-transistor memory cell. The present invention can also be applied to a NOR flash memory and a NAND flash memory.

さらに、データ書込がソースサイドインジェクション方式に従って行われるAG−ANDフラッシュメモリセル構造に限定されず、アシストゲートの反転層をソース/ドレイン領域として利用するドレイン高電界を利用することにより書込を実行するメモリセル構造であっても良い。   Further, the data writing is not limited to the AG-AND flash memory cell structure in which the data writing is performed according to the source side injection method, and the writing is executed by using a high drain electric field using the inversion layer of the assist gate as the source / drain region. It may be a memory cell structure.

また、消去状態がしきい値電圧が最も高い状態に対応する不揮発性メモリであっても本願発明は適用することができる。   Further, the present invention can be applied even to a nonvolatile memory in which the erased state corresponds to the state where the threshold voltage is the highest.

また、記憶するデータとしても、4値データに限定されず、2値のデータであっても良く、また8値などの多値データであっても良い。   Also, the data to be stored is not limited to four-value data, and may be binary data or multi-value data such as eight values.

この発明の実施の形態1に従う不揮発性半導体記憶装置の全体の構成を概略的に示す図である。1 schematically shows an entire configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 図1に示すメモリセルアレイの構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a memory cell array illustrated in FIG. 1. 図2に示すメモリセルアレイ構造におけるデータ書込時のメモリセルの接続形態および書込電流の流れる経路を概略的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a memory cell connection configuration and a path through which a write current flows during data writing in the memory cell array structure shown in FIG. 2; 図2に示すメモリセルアレイ構造におけるデータ読出時のメモリセルの接続経路を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a connection path of memory cells at the time of data reading in the memory cell array structure shown in FIG. 2. この発明で用いられる不揮発性メモリの記憶情報としきい値電圧分布の対応を示す図である。It is a figure which shows the response | compatibility of the memory | storage information and threshold voltage distribution of the non-volatile memory used by this invention. 図1に示すデータレジスタの構成の一例を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a configuration of a data register shown in FIG. 1. 図1に示すセンスラッチ回路に含まれるセンスアンプ/ラッチ回路の構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a configuration of a sense amplifier / latch circuit included in the sense latch circuit shown in FIG. 1. この発明の実施の形態1におけるデータ書込シーケンスを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the data writing sequence in Embodiment 1 of this invention. 図8に示す書込シーケンスにおけるメモリセルの接続経路を概略的に示す図である。FIG. 9 schematically shows a connection path of memory cells in the write sequence shown in FIG. 8. この発明の実施の形態1におけるメモリセル接続経路における印加電圧を示す図である。It is a figure which shows the applied voltage in the memory cell connection path | route in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における書込シーケンスにおける印加電圧および電流経路を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the applied voltage and electric current path | route in the write-in sequence in Embodiment 1 of this invention. 図11に示す電圧印加状態におけるメモリセルのソース電圧の変化を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the change of the source voltage of the memory cell in the voltage application state shown in FIG. 図8に示す書込シーケンスのステップSP4におけるメモリセルのしきい値電圧とソースビット線の電圧との対応を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a correspondence between a threshold voltage of a memory cell and a voltage of a source bit line in step SP4 of the write sequence shown in FIG. この発明の実施の形態1における書込ベリファイ判定部の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the write verify determination part in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるデータ書込時のメモリセルの接続形態および印加電圧を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the connection form and applied voltage of the memory cell at the time of the data writing in Embodiment 1 of this invention. 図15に示す書込状態時における各ゲートの印加電圧およびメモリセルとセンスアンプとの接続経路を模式的に示す図である。FIG. 16 is a diagram schematically showing an applied voltage of each gate and a connection path between a memory cell and a sense amplifier in the write state shown in FIG. 15; この発明の実施の形態1におけるソースビット線電圧と上側しきい値電圧判定レベルとの対応を示す図である。It is a figure which shows a response | compatibility with the source bit line voltage and upper threshold voltage determination level in Embodiment 1 of this invention. 図8に示すベリファイステップSP6の詳細動作を示すフロー図である。FIG. 9 is a flowchart showing a detailed operation of verify step SP6 shown in FIG. 図18に示すベリファイ動作時のメモリセルとセンスラッチ回路との接続経路を概略的に示す図である。FIG. 19 schematically shows a connection path between a memory cell and a sense latch circuit during the verify operation shown in FIG. 18; 図18に示すフロー図における動作を示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows the operation | movement in the flowchart shown in FIG. この発明の実施の形態2に従う書込シーケンスを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the write sequence according to Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に従う書込シーケンスを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the write sequence according to Embodiment 3 of this invention. 図22に示すステップSP41におけるメモリセルの接続経路を概略的に示す図である。FIG. 23 is a diagram schematically showing a memory cell connection path in step SP41 shown in FIG. 22; 図22に示すステップSP43印加時のメモリセルの接続および印加電圧を示す図である。It is a figure which shows the connection of a memory cell at the time of step SP43 application shown in FIG. 22, and an applied voltage. 図24に示す電圧印加時のメモリセルドレインノードの電圧変化およびワード線変化を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing a change in voltage of a memory cell drain node and a change in word line when the voltage shown in FIG. 24 is applied. 図21に示すステップSP25におけるメモリセルの印加電圧および消去電流の経路を概略的に示す図である。FIG. 22 is a diagram schematically showing paths of an applied voltage and an erase current of a memory cell in step SP25 shown in FIG. 21. 図26における消去動作時のメモリセルのしきい値電圧分布および上側判定レベルの対応を概略的に示す図である。FIG. 27 is a diagram schematically showing the correspondence between the threshold voltage distribution of the memory cell and the upper determination level during the erase operation in FIG. 26. この発明の実施の形態3におけるドレインビット線電圧判定部の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the drain bit line voltage determination part in Embodiment 3 of this invention. 図1に示す制御回路の書込および消去動作に関連する部分の構成を概略的に示す図である。FIG. 2 schematically shows a configuration of a portion related to write and erase operations of the control circuit shown in FIG. 1.

符号の説明Explanation of symbols

1 メモリセルアレイ、2 インターフェイス回路、3 データレジスタ、4 センスラッチ回路、4a センスアンプ/ラッチ回路、7 書込電圧供給回路、6 内部電圧発生回路、8 制御回路、MC0−MC6,MCa,MCb メモリセル、AT0−AT3,ATa,ATb アシストゲート、14 センスラッチ、14a ラッチ型センスアンプ、QT1−QT10 転送ゲート、PQ1−PQm PチャネルMOSトランジスタ、20 VBL供給回路、40 主制御回路、42 AGデコーダ、44 STDデコーダ、46 STSデコーダ、48 センスラッチ制御回路。   1 memory cell array, 2 interface circuit, 3 data register, 4 sense latch circuit, 4a sense amplifier / latch circuit, 7 write voltage supply circuit, 6 internal voltage generation circuit, 8 control circuit, MC0-MC6, MCa, MCb memory cell , AT0-AT3, ATa, ATb Assist gate, 14 sense latch, 14a latch type sense amplifier, QT1-QT10 transfer gate, PQ1-PQm P channel MOS transistor, 20 VBL supply circuit, 40 main control circuit, 42 AG decoder, 44 STD decoder, 46 STS decoder, 48 sense latch control circuit.

Claims (8)

行列状に配列され、各々が記憶情報に従ってしきい値電圧が設定される複数の不揮発性メモリセル、
各メモリセル行に対応して配置され、各々に対応の行のメモリセルが接続する複数のワード線、
各メモリセル列に対応して配置され、各々に対応の列のメモリセルが結合される複数の第1の信号線、および
各前記メモリセル列に対応して配置されるとともに前記第1の信号線と別に設けられ、各々に対応の列のメモリセルが結合される複数の第2の信号線を備えメモリセルのしきい値電圧を変更させる動作モード時、選択メモリセルが対応の第1および第2の信号線の間に電気的に接続され、
前記メモリセルのしきい値電圧を変更させる動作モード時、第1の信号線および第2の信号線をそれぞれ第1および第2の電位に設定しかつ選択行のワード線に判定レベルの電圧を供給した後、前記第1の信号線をフローティング状態に維持した状態で、前記選択行のワード線および前記第2の信号線にしきい値電圧を変更するための電圧をそれぞれ供給する電圧設定回路を備え、前記判定レベルは選択メモリセルが変更後のしきい値電圧の条件を満たしているかを判定する電圧レベルである、不揮発性半導体記憶装置。
A plurality of nonvolatile memory cells arranged in a matrix, each having a threshold voltage set according to stored information;
A plurality of word lines arranged corresponding to each memory cell row and connected to the memory cells in the corresponding row,
Are arranged corresponding to respective memory cell columns, a plurality of first signal lines to which the memory cell of a corresponding column in each of which is coupled, and are arranged corresponding to each of said memory cell columns Rutotomoni said first signal A plurality of second signal lines, which are provided separately from the lines and to which the memory cells in the corresponding column are coupled, and in the operation mode in which the threshold voltage of the memory cell is changed, the selected memory cell corresponds to the first And electrically connected between the second signal line,
In the operation mode in which the threshold voltage of the memory cell is changed, the first signal line and the second signal line are set to the first and second potentials, respectively, and a determination level voltage is applied to the word line of the selected row. A voltage setting circuit for supplying a voltage for changing a threshold voltage to the word line of the selected row and the second signal line in a state where the first signal line is maintained in a floating state after being supplied; wherein the determination level Ru voltage level der determines the selected memory cell meets the condition of the threshold voltage after the change, the non-volatile semiconductor memory device.
各メモリセル列に対応して配置され、各々が書込データをラッチする対応のセンスラッチ回路をさらに備え、前記しきい値電圧変更動作モードは、前記しきい値電圧を上昇させる動作モードであり、
前記しきい値電圧変更動作モード時、前記センスラッチ回路のラッチデータは、前記第1および第2の信号線と分離して維持される、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
Each of the memory cell columns further includes a corresponding sense latch circuit that latches write data, and the threshold voltage changing operation mode is an operation mode for increasing the threshold voltage. ,
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein latch data of the sense latch circuit is maintained separately from the first and second signal lines in the threshold voltage changing operation mode.
前記しきい値電圧を変更するための電圧印加前、前記センスラッチ回路の保持データに従って、前記第1の信号線に選択的にしきい値電圧変更阻止の電圧を供給するセンス制御回路をさらに備える、請求項2記載の不揮発性半導体記憶装置。   A sense control circuit that selectively supplies a threshold voltage change prevention voltage to the first signal line in accordance with data held in the sense latch circuit before application of a voltage for changing the threshold voltage; The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2. 前記しきい値電圧変更動作モード時、前記電圧設定回路は、対応のセンスラッチ回路のラッチデータにかかわらず、前記第1の信号線および第2の信号線をそれぞれ固定された前記第1および第2の電圧レベルに設定する、請求項2記載の不揮発性半導体記憶装置。   In the threshold voltage changing operation mode, the voltage setting circuit is configured to fix the first signal line and the second signal line, respectively, regardless of the latch data of the corresponding sense latch circuit. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein the nonvolatile semiconductor memory device is set to a voltage level of 2. 前記しきい値電圧変更電圧印加前に、前記複数の第1の信号線の電圧レベルがしきい値電圧変更の条件を満たしているかを判定する判定手段をさらに備え、
前記電圧設定回路は、前記判定手段が前記しきい値電圧変更の条件を満たす第1の信号線が存在することを示すときに、前記しきい値電圧変更電圧を印加する、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
A determination means for determining whether a voltage level of the plurality of first signal lines satisfies a threshold voltage change condition before applying the threshold voltage change voltage;
2. The voltage setting circuit according to claim 1, wherein the voltage setting circuit applies the threshold voltage change voltage when the determination means indicates that there is a first signal line that satisfies the threshold voltage change condition. Nonvolatile semiconductor memory device.
前記しきい値電圧変更電圧印加前に、前記複数の第1の信号線の電圧レベルがしきい値電圧変更の条件を満たしているかを判定する判定手段をさらに備え、
前記電圧設定回路は、前記判定手段が前記しきい値電圧変更の条件を満たす第1の信号線が存在しないことを示すとき、前記しきい値電圧変更電圧印加を停止する、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
A determination means for determining whether a voltage level of the plurality of first signal lines satisfies a threshold voltage change condition before applying the threshold voltage change voltage;
2. The voltage setting circuit according to claim 1, wherein the voltage setting circuit stops applying the threshold voltage changing voltage when the determination means indicates that there is no first signal line that satisfies the condition for changing the threshold voltage. Nonvolatile semiconductor memory device.
前記電圧設定回路のしきい値電圧変更電圧印加停止時、前記選択行のワード線に接続されるメモリセルのしきい値電圧が、前記しきい値電圧変更電圧印加により決定される条件を満たしているかの判定を行う回路をさらに備える、請求項6記載の不揮発性半導体記憶装置。   When the threshold voltage change voltage application of the voltage setting circuit is stopped, the threshold voltage of the memory cell connected to the word line of the selected row satisfies the condition determined by the threshold voltage change voltage application. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 6, further comprising a circuit that determines whether or not. 前記しきい値電圧を変更する動作モードは、前記不揮発性メモリセルのしきい値電圧を低下させる動作モードである、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。   The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the operation mode for changing the threshold voltage is an operation mode for reducing a threshold voltage of the nonvolatile memory cell.
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