JP5284909B2 - Nand型フラッシュメモリとその消去方法 - Google Patents
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の時間を必要とする。また、MLCのNAND型フラッシュメモリでは、さらに倍以上の時間を必要とする。また、1ビットのデータ書き換えでもブロック全体のデータ書き換えとなるため多くの同一ブロック内のメモリセルを巻き添えにし、書き換えストレスによる信頼性劣化をもたらす。
(a)空:データが書かれておらず空いている。
(b)×:データが書かれているが、無効である。
(c)〇:必要なデータが書かれている。
(2)ページバッファ14よりコントローラ19にデータを転送し、ECC訂正を行う。そして、ホストコンピュータ20から一部データを改変の命令が有れば、部分的に新データに変える(管理領域のデータは変更されることになる)。これらの一連の動作によりデータD6はデータD6’に更新される。
(3)コントローラ19よりデータD6’をページバッファ14に戻す。すなわち、違うビットのみ書き換えられる。
(4)ページバッファ14に格納されたデータD6’をCブロックに書き込む。
上記制御回路は、消去対象ワード線である1本又は互いに隣接する複数本のワード線に接続された各メモリセルのデータを消去するための電圧を当該消去対象ワード線に印加するときに、当該消去対象ワード線に隣接するワード線に接続された各メモリセルが、完全な消去状態のしきい値電圧分布よりも高く、かつ、上記完全な消去状態のしきい値電圧分布よりも高い所定の書き込みデータのしきい値電圧分布の最大しきい値電圧よりも低い最大しきい値電圧を有する半消去状態のしきい値電圧分布を有するように、当該隣接するワード線に所定の半消去電圧を印加するように制御することを特徴とする。
上記制御回路は、上記データを書き込むときに、当該NAND型フラッシュメモリのワード線へのページ割付けとページの書き込み順序に則ってデータ書込みを行うように制御することを特徴とする。
消去対象ワード線である1本又は互いに隣接する複数本のワード線に接続された各メモリセルのデータを消去するための電圧を当該消去対象ワード線に印加するときに、当該消去対象ワード線に隣接するワード線に接続された各メモリセルが、完全な消去状態のしきい値電圧分布よりも高く、かつ、上記完全な消去状態のしきい値電圧分布よりも高い所定の書き込みデータのしきい値電圧分布の最大しきい値電圧よりも低い最大しきい値電圧を有する半消去状態のしきい値電圧分布を有するように、当該隣接するワード線に所定の半消去電圧を印加するように制御するステップを含むことを特徴とする。
C3{(2VWLn−1)−(VWLn−2)−(VWLn)}
+C4{(VWLn−1)−(VPWell)}=0
VWLn−1
={C3×(VWLn−2)+C4×(VPWell)}/(2×C3+C4)
VWLn−1=(C3+C4)VPWell/(2×C3+C4)
電界{{(VWLn)−(VWLn−1)}/WLspace}≦5MV/cm
(2)ワード線WLn以外のワード線WLは、ワード線ドライバの各トランジスタをオフにしてそれらのトランジスタから切り離し、フローティング状態にし、その電圧を、p型ウェルPwellの電位上昇と共に電位が上がるようにするが、p型ウェルPwellの電位上昇時のいつでも、何Vからフローティング状態にするかで、p型ウェルPwellの電位が上がりきって消去電圧Veraseになった時の各ワード線WL電位は決まる。その電位で上記の各ワード線WLの各メモリセルのしきい値電圧Vtになるように設定する。
(3)各ワード線WLの電位設定のために、図20及び図21に示すように、ワード線WL間とp型ウェルPwellとの容量を考慮に入れて、グローバルワード線GWL、ロウ選択ゲート線ROW、選択ゲート線SGDの各ノードの制御電圧を決める。また、図22に示すように、ワード線WL間の電界が5MV/cm以上にならないようにする必要もある。
(4)データを書き込むときに、当該NAND型フラッシュメモリのワード線へのページ割付けとページの書き込み順序に則ってデータ書込みを行うように制御する。
にワード線電圧を抑えるためである。
(Tr4のドレイン電圧Vd)<Vprg−(VXD+|Tr2のVt|)
以上の実施形態及び実施例においては、1本のワード線WLnの各メモリセルのデータを消去するときに、それに隣接するワード線WLn+1,WLn−1の各メモリセルを完全な消去状態ではない半消去状態にするように制御しているが、本発明はこれに限らず、互いに隣接する2本のワード線WLn,WLn+1の各メモリセルのデータを消去するときに、それに隣接するワード線WLn+2,WLn−1の各メモリセルを完全な消去状態ではない半消去状態にするように制御してもよい。また、互いに隣接する3本のワード線WLn+1,WLn,WLn−1の各メモリセルのデータを消去するときに、それに隣接するワード線WLn+2,WLn−2の各メモリセルを完全な消去状態ではない半消去状態にするように制御してもよい。以下、互いに隣接する4本以上のワード線の各メモリセルのデータを消去するときも同様に処理してもよい。
11…制御回路、
12,12A…ロウデコーダ、
13…高電圧発生回路、
14…データ書き換え及び読み出し回路(ページバッファ)、
14a,14b…ラッチ回路、
15…カラムデコーダ、
17…コマンドレジスタ、
18…アドレスレジスタ、
19…動作ロジックコントローラ、
20…ホストコンピュータ、
21…ブロック、
30…半導体基板、
31…ドープ領域、
32…フローティングゲート、
33…コントロールゲート、
50…データ入出力バッファ、
51…データ入出力端子、
52…データ線、
53…制御入力端子、
122…ワード線ドライバ、
123…ブロックデコーダ、
124…高電圧中間電圧レベルシフタ(HVMVLS)、
125…中間電圧レベルシフタ(MVLS)、
BL0〜BLn…ビット線、
GWLi,GWLj,GWLk…グローバルワード線
GSGD,GSGS…グローバル選択ゲート線、
L1,L2…ラッチ、
Pwell…p型ウェル、
SGD,SGS…選択ゲート線、
VROW…ロウ選択電圧、
WL1〜WL15,WLn,WLi,WLj,WLk…ワード線。
Claims (11)
- 各メモリセルに1つ又は複数のしきい値を設定することによりデータを記録するNAND型メモリセルアレイと、上記メモリセルアレイへの書き込み及び消去を制御する制御回路とを備えたNAND型フラッシュメモリにおいて、
上記制御回路は、消去対象ワード線である1本又は互いに隣接する複数本のワード線に接続された各メモリセルのデータを消去するための電圧を当該消去対象ワード線に印加するときに、当該消去対象ワード線に隣接するワード線に接続された各メモリセルが、完全な消去状態のしきい値電圧分布よりも高く、かつ、上記完全な消去状態のしきい値電圧分布よりも高い所定の書き込みデータのしきい値電圧分布の最大しきい値電圧よりも低い最大しきい値電圧を有する半消去状態のしきい値電圧分布を有するように、当該隣接するワード線に所定の半消去電圧を印加するように制御することを特徴とするNAND型フラッシュメモリ。 - 上記制御回路は、データ消去前に消去するワード線に接続された各メモリセルの第1のデータに加え、それに隣接するワード線に接続された各メモリセルの第2のデータを、当該NAND型フラッシュメモリの外部の記憶装置に格納し、データ消去後に、消去したワード線に接続された各メモリセルに対して新規データ又は上記格納しておいた第1のデータの一部変更データを書き込み、かつ上記隣接するワード線に接続された各メモリセルには上記格納しておいた第2のデータを書き戻すように制御することを特徴とする請求項1記載のNAND型フラッシュメモリ。
- 上記制御回路は、データ消去前に、データ消去するワード線に隣接するワード線に接続された各メモリセルの第2のデータを、当該NAND型フラッシュメモリの外部の記憶装置に格納し、データ消去後に、消去したワード線に接続された各メモリセルに対して新規データを書き込み、かつ上記隣接するワード線に接続された各メモリセルには上記格納しておいた第2のデータを書き戻すように制御することを特徴とする請求項1記載のNAND型フラッシュメモリ。
- 上記NAND型フラッシュメモリの各メモリセルは、各メモリセルに複数のしきい値を設定することにより多値データを記録するマルチレベルセル(MLC)であり、
上記制御回路は、上記データを書き込むときに、当該NAND型フラッシュメモリのワード線へのページ割付けとページの書き込み順序に則ってデータ書込みを行うように制御することを特徴とする請求項2又は3記載のNAND型フラッシュメモリ。 - 上記制御回路は、データ消去するワード線以外のワード線を、当該NAND型フラッシュメモリのp型ウェルPwellの電圧立上げ時からフローティング状態になるように制御することを特徴とする請求項1記載のNAND型フラッシュメモリ。
- 上記制御回路は、当該消去対象ワード線に隣接するワード線に接続された各メモリセルを上記半消去状態のしきい値電圧分布を有するように設定するときに、当該NAND型フラッシュメモリのp型ウェルPwellの電圧を複数段階で上昇させ、上記複数段階のタイミングで上記隣接するワード線に接続されたグローバルワード線への印加電圧を複数段階で上昇させかつロウ選択電圧である書き込み信号電圧を複数段階で上昇させることを特徴とする請求項1記載のNAND型フラッシュメモリ。
- 上記制御回路は、ロウ選択電圧である書き込み信号電圧を、すべてのワード線及び選択ゲート線の電圧を通過させる電圧に設定することにより、各ワード線に接続されるグローバルワード線及びグローバル選択ゲート線の電圧をそれぞれ直接に各ワード線及び選択ゲート線の電圧となるように制御したことを特徴とする請求項1記載のNAND型フラッシュメモリ。
- 上記制御回路は、ロウ選択電圧である書き込み信号電圧をオフ電圧に設定した後、オン電圧にすることにより、データ消去するワード線の電荷を引き抜くことにより消去状態にするように制御するとともに、選択ゲート線及び消去しないグローバルワード線にはオンにしない電圧を印加するように制御する請求項1記載のNAND型フラッシュメモリ。
- 上記消去するワード線の電圧を0Vを超えかつ5V以下の電圧に設定したことを特徴とする請求項5乃至8のうちのいずれか1つに記載のNAND型フラッシュメモリ。
- 上記制御回路は、p型ウェル電圧を基準としたときに、消去するワード線に接続されるグローバルワード線に正電圧に代えて、負電圧を印加するように制御することを特徴とする請求項6乃至8のうちのいずれか1つに記載のNAND型フラッシュメモリ。
- 各メモリセルに1つ又は複数のしきい値を設定することによりデータを記録するNAND型メモリセルアレイと、上記メモリセルアレイへの書き込み及び消去を制御する制御回路とを備えたNAND型フラッシュメモリの消去方法において、
消去対象ワード線である1本又は互いに隣接する複数本のワード線に接続された各メモリセルのデータを消去するための電圧を当該消去対象ワード線に印加するときに、当該消去対象ワード線に隣接するワード線に接続された各メモリセルが、完全な消去状態のしきい値電圧分布よりも高く、かつ、上記完全な消去状態のしきい値電圧分布よりも高い所定の書き込みデータのしきい値電圧分布の最大しきい値電圧よりも低い最大しきい値電圧を有する半消去状態のしきい値電圧分布を有するように、当該隣接するワード線に所定の半消去電圧を印加するように制御するステップを含むことを特徴とするNAND型フラッシュメモリの消去方法。
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