以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、特に断らない限り、トランジスタは、エンハンスト型のMOS(Metal-Oxide-Semiconductor)トランジスタであるものとする。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態の半導体装置の構成を表わす図である。
図1に示すように、この半導体装置は、複数のスプリット型メモリセル250Lを含む第1のメモリマット1Lと、複数のスプリット型メモリセル250Rを含む第2のメモリマット1Rとを備える。
この半導体装置は、さらに、第1のメモリマット1Lのスプリット型メモリセル100LのコントロールゲートCGに接続される第1のコントロールゲート線CGLと、第2のメモリマット1Rのスプリット型メモリセル100RのコントロールゲートCGに接続される第2のコントロールゲート線CGRとを備える。
この半導体装置は、さらに、第1のメモリマット1Lのスプリット型メモリセル100LのメモリゲートMGに接続される第1のメモリゲート線MGLと、第2のメモリマット1Rのスプリット型メモリセル100RのメモリゲートMGに接続される第2のメモリゲート線MGRとを備える。
本実施の形態によれば、コントロールゲート線が2つに分割されているので、負荷が軽くなり、高速に立ち上げることができる。その結果高速読出しが可能となる。
さらに、メモリゲート線が2つに分割されているので、書き込み時のディスターブを抑えることができる。
[第2の実施形態]
図2は、第2の実施形態の半導体装置の構成を表わす図である。
図2を参照して、この半導体装置のメモリセルアレイは中央で2分割される。この半導体装置は、左マットメモリセルアレイ1L、右マットメモリセルアレイ1R、左マットメモリセルアレイ1L用のCGドライバ回路2L、右マットメモリセルアレイ1R用のCGドライバ回路2Rと、高電圧デコード回路5と、左マットメモリセルアレイ1L用のセンスアンプ/書き込み制御回路6Lとを備える。さらに、この半導体装置は、右マットメモリセルアレイ1R用のセンスアンプ/書き込み制御回路6Rと、左マットメモリセルアレイ1L用のMGドライバ回路4Lと、右マットメモリセルアレイ1R用のMGドライバ回路4Rと、低電圧デコード回路3と、アドレス制御回路8と、データ制御回路9と、昇圧回路7とを備える。
左マットメモリセルアレイ1Lは、行列状に配置された複数のメモリセル100Lを有する。右マットメモリセルアレイ1Rは、行列状に配置された複数のメモリセル100Rを有する。メモリセル100Lおよび100Rは、スプリットゲートタイプの不揮発性メモリである。以下の説明では、左マットメモリセルアレイ1Lは、左メモリマット1Lまたは左マット1Lと略し、右マットメモリセルアレイ1Rは、右メモリマット1Rまたは右マット1Rと略す場合もある。
メモリセル100L,100は、ソース・ドレイン領域の間のチャネル形成領域の上にゲート絶縁膜を介して配置されたコントロールゲートCGとメモリゲートMGを有する。メモリゲートMGとゲート絶縁膜の間にはシリコンナイトライドなどの電荷トラップ領域(SiN)が配置される。選択ゲート側のソースまたはドレイン領域は、ビット線に接続され、メモリゲート側のソースまたはドレイン領域はソース線SLに接続される。
メモリセル100Lは、ビット線BLLと、ソース線SLと接続する。また、メモリセル100LのコントロールゲートCGは、左マットメモリセルアレイ1L用のコントロールゲート線CGLと接続し、メモリセル100LのメモリゲートMGは、左マットメモリセルアレイ1L用のメモリゲート線MGLと接続する。メモリセル100Rは、ビット線BLRと、ソース線SLと接続する。また、メモリセル100RのコントロールゲートCGは、右マットメモリセルアレイ1R用のコントロールゲート線CGRと接続し、メモリセル100RのメモリゲートMGは、右マットメモリセルアレイ1Rのメモリゲート線MGRと接続する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Lは、左マットメモリセルアレイ1L内のメモリセル100Lとビット線BLLを介して接続され、メモリセル100Lのデータの読み出しおよび書き換えを制御する。センスアンプ/書き込み制御回路6Rは、右マットメモリセルアレイ1R内のメモリセル100Rとビット線BLRを介して接続され、メモリセル100Rのデータの読み出しおよび書き換えを制御する。
ここで、データの読出しおよび書き換えとは、通常のデータ、およびプログラムの読出しおよび書き換えを意味する。
アドレス制御回路8は、外部アドレス入力端子14からアドレスを取り込み、ロウアドレス信号RARを高電圧デコード回路3および低電圧デコード回路5に伝送し、かつカラムアドレス信号CARをセンスアンプ/書き込み制御回路6Lおよび6Rに伝送する。
データ制御回路9は、センスアンプ/書き込み制御回路6L,6Rから出力されるリードデータRDを外部データ入出力端子15に出力し、外部データ入出力端子15に入力されたライトデータWDをセンスアンプ/書き込み制御回路6L,6Rへ出力する。
CGドライバ回路2Lは、主に読み出しに使用するワード線(コントロールゲート線)(CGL)を駆動する複数のCGドライバ200Lを備える。CGドライバ回路2Rは、主に読み出しに使用するワード線(CGR)を駆動する複数のCGドライバ200Rを備える。低電圧デコード回路3は、アドレス制御回路8から供給されるロウアドレス信号RARに基づいて、ロウを選択し、選択したロウに対応するCGドライバ200L,200Rを選択する。
CGドライバ回路2Lおよび2Rは、左マットメモリセルアレイ1Lと右マットメモリセルアレイ1Rの間に配置される。具体的には、CGドライバ回路2Lは、左マットメモリセルアレイ1Lの右側に隣接して配置される。CGドライバ回路2Rは、右マットメモリセルアレイ1Rの左側に隣接して配置される。
MGドライバ回路4Lは、主に書き換えに使用するワード線(メモリゲート線)(MGL)を駆動する複数のMGドライバ400Lを備える。MGドライバ回路4Rは、主に書き換えに使用するワード線(メモリゲート線)(MGR)を駆動する複数のMGドライバ400Rを備える。
MGドライバ回路4Lは、左マットメモリセルアレイ1Lと右マットメモリセルアレイ1Rの両方を囲む領域の外側における左マットメモリセルアレイ1Lに隣接した位置に配置される。具体的には、MGドライバ回路4Lは、左マットメモリセルアレイ1Lの左側に隣接して配置される。
MGドライバ回路4Rは、左マットメモリセルアレイ1Lと右マットメモリセルアレイ1Rの両方を囲む領域の外側における右マットメモリセルアレイ1Rに隣接した位置に配置される。具体的には、MGドライバ回路4Rは、右マットメモリセルアレイ1Rの右側に隣接して配置される。
高電圧デコード回路5は、アドレス制御回路8から供給されるロウアドレス信号RARに基づいて、ロウを選択し、選択したロウに対応するMGドライバ400L,400Rを選択する。高電圧デコード回路5は、さらにメモリセル100L、100Rに接続されるソース線SLを駆動するSLドライバ500を含む。
昇圧回路7は、書き換え用正電圧VPPと、書き換え用負電圧VEEを発生し、MGドライバ回路4L、4Rと、高電圧デコード回路5の正電源端子10L、10Rと、負電源端子11L、11Rに供給する。ここで、書き換え用正電圧VPPは、選択ブロック用の正電圧VPPsと、非選択ブロック用の正電圧VPPuからなる。書き換え用負電圧VEEは、選択ブロック用の負電圧VEEsと、非選択ブロック用の負電圧VEEuからなる。書き込みパルス印可時には、VPPs>VPPu=VEEs>VEEu=VSSの関係が成り立つ。
CGドライバ回路2L、2R、低電圧デコード回路3の正電圧端子12、負電圧端子13には、それぞれ低電圧系の正電源VDD、負電源VSSが接続される。
なお、高速性を重視する場合、ビット線BLL,BLRを読み出し用と書込み用に分離する構成を採ることや、階層化して主ビット線と副ビット線に分離する構成を採ることも可能である。また、図2では、ソース線SLは、ロウごとに設けられるものとしているが、書き換え単位の複数のロウで1つのソース線SLを共用する構成を採ることや、ディスターブ低減のため1つのロウ中で複数に分割する構成を採ることも可能である。
読み出しの高速化を考慮し、読出し用のワード線であるコントロールゲート線は負荷を軽くするために、メモリアレイの中央で左メモリマット1L用と右メモリマット1R用に2分割され、分割されたそれぞれのコントロールゲート線CGL,CGRは、独立したCGドライバ200L,200Rで駆動される。また、読み出し経路を極力短くするため、CGドライバ200L,200Rを制御する低電圧デコード回路3は、メモリセルアレイの中央部に配置されている。すなわち、左メモリマット1Lと右メモリマット1Rの間に低電圧デコード回路3が配置される。
一方、上述したような書き込み時のディスターブを防止するために、コントロールゲート線と同様に、書き換え用のワード線であるメモリゲート線も中央で分割される。分割されたメモリゲート線MGL,MGRは、メモリアレイ両端のMGドライバ回路4L、4Rでそれぞれ駆動される。
図3(a)は、書込み時において、選択されたメモリセルに与えられる電圧を表わす図である。
選択されたメモリセルのコントロールゲートCGには1.0Vの電圧が与えられ、メモリゲートMGには6.4〜11Vの電圧が与えられ、ビット線BLには0.8Vの電圧が与えられ、ソース線SLには3.2〜7.0Vの電圧が与えられる。
上記の電圧が与えられることによって、ソース線SLからビット線BLに書込み電流を流し、それによってコントロールゲートCGとメモリゲートMGの境界部分で発生するホットエレクトロンが電荷トラップ領域(SiN)に注入される。
図3(b)は、書込み時において、選択されていないメモリセルに与えられる電圧を表わす図である。
選択されていないメモリセルのコントロールゲートCGには、1.0Vの電圧が与えられ、メモリゲートMGには6.4〜11Vの電圧が与えられ、ビット線BLには1.5Vの電圧が与えられ、ソース線SLには3.2〜7.0Vの電圧が与えられる。
選択されていないメモリセルに接続されるビット線BLの電圧は、選択されたメモリセルのように0.8Vではないが、選択されていないメモリセルのメモリゲートMGに与えられる電圧は、選択されたメモリセルと同じで6.4〜11Vである。その結果、選択されていないメモリセルには誤書込みまたは誤消去が発生する。
図3(c)は、BTBT(Band-To-Band Tunneling)方式による消去時にメモリセルに与えられる電圧を表わす図である。
メモリセルのコントロールゲートCGには0Vの電圧が与えられ、メモリゲートMGに−3.3〜−8Vの電圧が与えられ、ビット線BLはフローティング状態にされ、ソース線SLには3.2〜7.0Vの電圧が与えられる。
上記の電圧が与えられることによって、ウェル領域(WELL)とメモリゲートMG間の高電界によって電荷トラップ領域(SiN)からウェル領域(WELL)に電子が引き抜かれる。
図3(d)は、FN(Fowler Nordheim)方式による消去時にメモリセルに与えられる電圧を表わす図である。
メモリセルのコントロールゲートCGには0Vの電圧が与えられ、メモリゲートMGには15Vの電圧が与えられ、ビット線BLには0Vの電圧が与えられ、ソース線SLには0Vの電圧が与えられる。
上記の電圧が与えられることによって、メモリゲートMGからホールがFNトンネリングによって電荷トラップ領域(SiN)に注入される。さらに、書込み時に電荷トラップ領域(SiN)に蓄積された電子がメモリゲートMGへ引き抜かれる。
図4は、MGドライバ400L、400Rの具体的な構成を示す。
MGドライバ400L,400Rは、PMOSトランジスタ401とNMOSトランジスタ402からなるインバータで構成される。
PMOSトランジスタ401は、正電源VPに接続され、NMOSトランジスタ402は負電源VNに接続される。PMOSトランジスタ401の基板電位10は半導体装置内の最高電圧とする必要があり、NMOSトランジスタ402の基板電位11は半導体装置内の最低電位とする必要がある。書き込み状態では、PMOSトランジスタ401の基板電位はVPPsとなり、NMOSトランジスタ402の基板電位11はVEEu(=VSS)となる。
MGドライバ400L,400Rは、入力電圧VINを受けて、電圧OUTを出力する。
図5は、本発明の実施形態のMGドライバに与えられる正電源VP、負電源VN、および入力電圧VINに対する出力電圧VOUTを表わす図である。図6は、図5の出力電圧VOUTの各値の相対的な大きさを表わす図である。
図5および図6を参照して、正電源VPがVPPsで、負電源VNがVPPuで、入力電圧VINがVPPuの場合には、MGドライバの出力電圧VOUTは、VPPsとなる。正電源VPがVPPsで、負電源VNがVPPuで、入力電圧VINがVPPsの場合には、MGドライバの出力電圧VOUTは、VPPuとなる。正電源VPがVPPuで、負電源VNがVSSで、入力電圧VINがVPPuの場合には、MGドライバの出力電圧VOUTは、VSSとなる。正電源VPがVPPuで、負電源VNがVSSで、入力電圧VINがVPPsの場合には、MGドライバの出力電圧VOUTは、VSSとなる。正電源VPがVR1で、負電源VNがVSSで、入力電圧VINがVSSの場合には、MGドライバの出力電圧VOUTは、VR1となる。正電源VPがVR1で、負電源VNがVSSで、入力電圧VINがVR1の場合には、MGドライバの出力電圧VOUTは、VSSとなる。正電源VPがVSSで、負電源VNがVSSで、入力電圧VINがVSSの場合には、MGドライバの出力電圧VOUTは、VSSとなる。正電源VPがVSSで、負電源VNがVSSで、入力電圧VINがVR1の場合には、MGドライバの出力電圧VOUTは、VSSとなる。上述のV1は、ベリファイ時に使用される電圧である。
図7は、第2の実施形態の半導体装置の詳細な構成を示す図である。
左マットメモリセルアレイ1Lと、右マットメモリセルアレイ1Rの間には、CGドライバ2L,2Rおよび低電圧デコード回路3が配置されている。なお、図7ではメモリセル100L,100R、コントロールゲート線CGL,CGR、ソース線SL、ビット線BLL,BLRが省略されている。
高電圧デコード回路5は、第1デコーダ5−1、第2デコーダ5−2、第3デコーダ5−3(スイッチ制御回路)を含む。第1デコーダ5−1、第2デコーダ5−2、第3デコーダ5−3には、正電源としてVPPs、VPPuが供給され、負電源としてVEEs、VEEuが供給される。
図7に示すように、この半導体装置は、2つのブロックA、Bが含まれる。書き込み時において、いずれかのブロックが選択される。
ブロックAには、左マットメモリセルアレイ1Rおよび右メモリセルアレイの2つのロウ(上の2つのロウ)のメモリセルと、それらのメモリセルに接続されるメモリゲート線MGAL<0>,MGAL<1>,MGAR<0>,MGAR<1>と、コントロールゲート線(図示せず)が含まれる。また、ブロックAには、ブロックAに含まれる上述のメモリゲート線に接続されるMGドライバ400AL<0>、400AL<1>,400AR<0>,400AR<1>と、ブロックAに含まれるコントロールゲート線に接続されるCGドライバ(図示せず)が含まれる。また、ブロックAには、ブロックAに含まれるMGドライバ400AL<0>、400AL<1>,400AR<0>,400AR<1>の正電源、負電源にそれぞれ接続される正側電圧線MGBPA、負側電圧線MGBNAが含まれる。
ブロックBには、左マットメモリセルアレイ1Rおよび右メモリセルアレイの2つのロウ(下の2つのロウ)のメモリセルと、それらのメモリセルに接続されるメモリゲート線MGBL<0>,MGBL<1>,MGBR<0>,MGBR<1>と、コントロールゲート線(図示せず)が含まれる。また、ブロックBには、ブロックBに含まれる上述のメモリゲート線に接続されるMGドライバ400BL<0>、400BL<1>,400BR<0>,400BR<1>と、ブロックBに含まれるコントロールゲート線に接続されるCGドライバ(図示せず)が含まれる。また、ブロックBには、ブロックBに含まれるMGドライバ400BL<0>、400BL<1>,400BR<0>,400BR<1>の正電源、負電源にそれぞれ接続される正側電圧線MGBPB、負側電圧線MGBNBが含まれる。
選択ブロックの正側電圧線、負側電圧線には、選択制御電圧MGBPs、MGBNsが与えられる。非選択ブロックの正側電圧線、負側電圧線には、非選択制御電圧MGBPu、MGBNuが与えられる。本実施の形態では、選択ブロックをブロックAとするので、正側電圧線MGBPA、負側電圧線MGBNAに、それぞれ選択制御電圧MGBPs、MGBNsが与えられ、正側電圧線MGBPB、負側電圧線MGBNBに、それぞれ非選択制御電圧MGBPu、MGBNuが与えられる。
書き込み時には、2つのブロックの中から1つのブロックが選択され、2つのメモリマットの中から1つのメモリマットが選択される。さらに、選択されたメモリマットの選択されたブロックに含まれる2つのロウの中から1つのロウが選択される。
本実施の形態では、ブロックAが選択され、かつ左メモリマット1Lが選択され、さらにブロックAかつ左メモリマット1Lの上側のロウが選択されるものとする。選択されたロウのメモリセルには、メモリゲート線MGAL<0>が接続され、メモリゲート線MGAL<0>には、MGドライバ400AL<0>が接続される。
第1デコーダ5−1は、選択されたブロックAに含まれる正側電圧線MGBPAおよび負側電圧線MGBNAにそれぞれ正側の選択制御電圧MGBPs、負側の選択制御電圧MGBNsを供給する。第1デコーダ5−1は、非選択のブロックBに含まれる正側電圧線MGBPBおよび負側電圧線MGBNBにそれぞれ正側の非選択制御電圧MGBPu、負側の非選択制御電圧MGBNuを供給する。
第1デコーダ5−1は、MGドライバ回路4Rに隣接して配置される。
第2デコーダ5−2は、右マットメモリアレイ1Rの制御のためのゲート電圧線MGGR<0>およびゲート電圧線MGGR<1>にそれぞれ非選択制御電圧MGGu、MGGuを供給する。
第2デコーダ5−2は、MGドライバ回路4Rに隣接して配置される。
第3デコーダ5−3は、左マットメモリアレイ1Lの制御のためのゲート電圧線MGGL<0>およびゲート電圧線MGGL<1>にそれぞれ選択制御電圧MGGs、非選択制御電圧MGGuを供給する。
第3デコーダ5−3は、MGドライバ回路4Lに隣接して配置される。
左メモリマット1L用のMGドライバ回路4Lは、ブロックAに含まれるMGドライバ400AL<0>,400AL<1>を備え、ブロックBに含まれるMGドライバ400BL<0>,400BL<1>を備える。ゲート電圧線MGGL<0>の電圧が左メモリマット1Lの両ブロックA,Bのロウ(0)のMGドライバ400AL<0>,400BL<0>に供給される。ゲート電圧線MGGL<1>の電圧が左メモリマット1Lの両ブロックA,Bのロウ(1)のMGドライバ400AL<1>,400BL<1>に供給される。
MGドライバ400AL<0>は、PMOSトランジスタ41AL<0>と、NMOSトランジスタ42AL<0>とを備える。PMOSトランジスタ41AL<0>と、NMOSトランジスタ42AL<0>のゲートは、ゲート電圧線MGGL<0>に接続される。PMOSトランジスタ41AL<0>のソースは、正側電圧線MGBPAに接続される。NMOSトランジスタ42AL<0>のソースは、負側電圧線MGBNAに接続される。PMOSトランジスタ41AL<0>のドレインとNMOSトランジスタ42AL<0>のドレインとが接続され、その接続点がメモリゲート線MGAL<0>が接続される。
MGドライバ400AL<1>は、PMOSトランジスタ41AL<1>と、NMOSトランジスタ42AL<1>とで構成されるインバータである。PMOSトランジスタ41AL<1>と、NMOSトランジスタ42AL<1>のゲートは、ゲート電圧線MGGL<1>に接続される。PMOSトランジスタ41AL<1>のソースは、正側電圧線MGBPAに接続される。NMOSトランジスタ42AL<1>のソースは、負側電圧線MGBNAに接続される。PMOSトランジスタ41AL<1>のドレインとNMOSトランジスタ42AL<1>のドレインとが接続され、その接続点がメモリゲート線MGAL<1>が接続される。
MGドライバ400BL<0>は、PMOSトランジスタ41BL<0>と、NMOSトランジスタ42BL<0>とで構成されるインバータである。PMOSトランジスタ41BL<0>と、NMOSトランジスタ42BL<0>のゲートは、ゲート電圧線MGGL<0>に接続される。PMOSトランジスタ41BL<0>のソースは、正側電圧線MGBPBに接続される。NMOSトランジスタ42BL<0>のソースは、負側電圧線MGBNBに接続される。PMOSトランジスタ41BL<0>のドレインとNMOSトランジスタ42BL<0>のドレインとが接続され、その接続点がメモリゲート線MGBL<0>が接続される。
MGドライバ400BL<1>は、PMOSトランジスタ41BL<1>と、NMOSトランジスタ42BL<1>とで構成されるインバータである。PMOSトランジスタ41BL<1>と、NMOSトランジスタ42BL<1>のゲートは、ゲート電圧線MGGL<1>に接続される。PMOSトランジスタ41BL<1>のソースは、正側電圧線MGBPBに接続される。NMOSトランジスタ42BL<1>のソースは、負側電圧線MGBNBに接続される。PMOSトランジスタ41BL<1>のドレインとNMOSトランジスタ42BL<1>のドレインとが接続され、その接続点がメモリゲート線MGBL<1>が接続される。
右メモリマット1R用のMGドライバ回路4Rは、ブロックAに含まれるMGドライバ400AR<0>,400AR<1>を備え、ブロックBに含まれるMGドライバ400BR<0>,400BR<1>を備える。ゲート電圧線MGGR<0>の電圧が右メモリマット1Rの両ブロックA,Bのロウ(0)のMGドライバ400AR<0>,400BR<0>に供給される。ゲート電圧線MGGR<1>の電圧が右メモリマット1Rの両ブロックA,Bのロウ(1)のMGドライバ400AR<1>,400BR<1>に供給される。
MGドライバ400AR<0>は、PMOSトランジスタ41AR<0>と、NMOSトランジスタ42AR<0>とで構成されるインバータである。PMOSトランジスタ41AR<0>と、NMOSトランジスタ42AR<0>のゲートは、ゲート電圧線MGGR<0>に接続される。PMOSトランジスタ41AR<0>のソースは、正側電圧線MGBPAに接続される。NMOSトランジスタ42AR<0>のソースは、負側電圧線MGBNAに接続される。PMOSトランジスタ41AR<0>のドレインとNMOSトランジスタ42AR<0>のドレインとが接続され、その接続点がメモリゲート線MGAR<0>が接続される。
MGドライバ400AR<1>は、PMOSトランジスタ41AR<1>と、NMOSトランジスタ42AR<1>とで構成されるインバータである。PMOSトランジスタ41AR<1>と、NMOSトランジスタ42AR<1>のゲートは、ゲート電圧線MGGR<1>に接続される。PMOSトランジスタ41AR<1>のソースは、正側電圧線MGBPAに接続される。NMOSトランジスタ42AR<1>のソースは、負側電圧線MGBNAに接続される。PMOSトランジスタ41AR<1>のドレインとNMOSトランジスタ42AR<1>のドレインとが接続され、その接続点がメモリゲート線MGAR<1>に接続される。
MGドライバ400BR<0>は、PMOSトランジスタ41BR<0>と、NMOSトランジスタ42BR<0>とで構成されるインバータである。PMOSトランジスタ41BR<0>と、NMOSトランジスタ42BR<0>のゲートは、ゲート電圧線MGGR<0>に接続される。PMOSトランジスタ41BR<0>のソースは、正側電圧線MGBPBに接続される。NMOSトランジスタ42BR<0>のソースは、負側電圧線MGBNBに接続される。PMOSトランジスタ41BR<0>のドレインとNMOSトランジスタ42BR<0>のドレインとが接続され、その接続点がメモリゲート線MGBR<0>が接続される。
MGドライバ400BR<1>は、PMOSトランジスタ41BR<1>と、NMOSトランジスタ42BR<1>とで構成されるインバータである。PMOSトランジスタ41BR<1>と、NMOSトランジスタ42BR<1>のゲートは、ゲート電圧線MGGR<1>に接続される。PMOSトランジスタ41BR<1>のソースは、正側電圧線MGBPBに接続される。NMOSトランジスタ42BR<1>のソースは、負側電圧線MGBNBに接続される。PMOSトランジスタ41BR<1>のドレインとNMOSトランジスタ42BR<1>のドレインとが接続され、その接続点がメモリゲート線MGBR<1>が接続される。
左メモリマット1L用のMG押さえ回路91Lは、ブロックAに含まれるNMOSトランジスタ91AL<0>、91AL<1>と、ブロックBに含まれるNMOSトランジスタ91BL<0>、91BL<1>とを備える。
NMOSトランジスタ91AL<0>のゲートは、ゲート電圧線MGFIXGに接続される。NMOSトランジスタ91AL<0>のドレインは、メモリゲート線MGAL<0>に接続される。NMOSトランジスタ91AL<0>のソースは、ソース電圧線MGFIXDに接続される。NMOSトランジスタ91AL<1>のゲートは、ゲート電圧線MGFIXGに接続される。NMOSトランジスタ91AL<1>のドレインは、メモリゲート線MGAL<1>に接続される。NMOSトランジスタ91AL<1>のソースは、ソース電圧線MGFIXDに接続される。NMOSトランジスタ91BL<0>のゲートは、ゲート電圧線MGFIXGに接続される。NMOSトランジスタ91BL<0>のドレインは、メモリゲート線MGBL<0>に接続される。NMOSトランジスタ91BL<0>のソースは、ソース電圧線MGFIXDに接続される。NMOSトランジスタ91BL<1>のゲートは、ゲート電圧線MGFIXGに接続される。NMOSトランジスタ91BL<1>のドレインは、メモリゲート線MGBL<1>に接続される。NMOSトランジスタ91BL<1>のソースは、ソース電圧線MGFIXDに接続される。
このようなNMOSトランジスタ91AL<0>、91AL<1>、91BL<0>、91BL<1>を設けることによって、リード時のコンロールゲート線とのカップリングによるメモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGBL<0>、MGBL<1>の電圧の浮きを抑え、ソース電圧線MGFIXDの電圧に固定することができる。
右メモリマット1R用のMG押さえ回路91Rは、ブロックAに含まれるNMOSトランジスタ91AR<0>、91AR<1>と、ブロックBに含まれるNMOSトランジスタ91BR<0>、91BR<1>とを備える。
NMOSトランジスタ91AR<0>のゲートは、ゲート電圧線MGFIXGに接続される。NMOSトランジスタ91AR<0>のドレインは、メモリゲート線MGAR<0>に接続される。NMOSトランジスタ91AR<0>のソースは、ソース電圧線MGFIXDに接続される。NMOSトランジスタ91AR<1>のゲートは、ゲート電圧線MGFIXGに接続される。NMOSトランジスタ91AR<1>のドレインは、メモリゲート線MGAR<1>に接続される。NMOSトランジスタ91AR<1>のソースは、ソース電圧線MGFIXDに接続される。NMOSトランジスタ91BR<0>のゲートは、ゲート電圧線MGFIXGに接続される。NMOSトランジスタ91BR<0>のドレインは、メモリゲート線MGBR<0>に接続される。NMOSトランジスタ91BR<0>のソースは、ソース電圧線MGFIXDに接続される。NMOSトランジスタ91BR<1>のゲートは、ゲート電圧線MGFIXGに接続される。NMOSトランジスタ91BR<1>のドレインは、メモリゲート線MGBR<1>に接続される。NMOSトランジスタ91BR<1>のソースは、ソース電圧線MGFIXDに接続される。
このようなNMOSトランジスタ91AR<0>、91AR<1>、91BR<0>、91BR<1>を設けることによって、リード時のコンロールゲート線とのカップリングによるメモリゲート線MGAR<0>、MGAR<1>、MGBR<0>、MGBR<1>の電圧の浮きを抑え、ソース電圧線MGFIXDの電圧に固定することができる。
なお、書き込み時には、NMOSトランジスタ91AR<0>、91AR<1>、91BR<0>、91BR<1>のすべてをオフさせる必要があるため、ソース電圧線MGFIXDがVSSに設定され、ゲート電圧線MGFIXGがVEEuに設定される。
PMOSトランジスタ41AL<0>、41AL<1>、41BL<0>、41BL<1>、41AR<0>、41AR<1>、41BR<0>、41BR<1>の基板電位は、半導体装置内の最大電圧に設定され、書き込み時には、VPPsに設定される。
NMOSトランジスタ42AL<0>、42AL<1>、42BL<0>、42BL<1>、42AR<0>、42AR<1>、42BR<0>、42BR<1>、91AL<0>、91AL<1>、91BL<0>、91BL<1>、91AR<0>、91AR<1>、91BR<0>、91BR<1>の基板電位は、半導体装置内の最小電圧に設定される。書き込み時には、この基板電位は、VEEu=VSSに設定される。
図8は、1つのロウ上のメモリセルに書き込みを実施する場合の書き込みシーケンスの手順を表わすフローチャートである。
図8を参照して、ステップ0Aは、すべてのメモリセルが非選択であるアイドル状態である。
ステップ1Aにおいて、左メモリマット1Lのメモリゲート線MGLが選択されて、センスアンプ/書き込み制御回路6Lによって、外部データ入出力端子15に入力されたライトデータWDに基づいて、左メモリマット1Lに書き込みパルスが印加される。
ステップ0Bにおいて、すべてのメモリセルが非選択であるアイドル状態に戻る。
ステップ2Aにおいて、左メモリマット1Lのメモリセルにデータが書き込まれたかどうかを確認するため、左メモリマット1Lのメモリゲート線MGLが選択されて、センスアンプ/書き込み制御回路6Lによって、ベリファイが実施される。
ステップ3Aにおいて、ベリファイがパスした場合には、処理がステップ4に進み、ベリファイがフェイルした場合には、処理がステップ0Aに戻る。
ステップ4において、書き込み対象マットが右メモリマット1Rに切り替えられる。
ステップ0Cにおいて、すべてのメモリセルが非選択であるアイドル状態に戻る。
ステップ1Bにおいて、右メモリマット1Rのメモリゲート線MGRが選択されて、センスアンプ/書き込み制御回路6Rによって、外部データ入出力端子15に入力されたライトデータWDに基づいて、右メモリマット1Rに書き込みパルスが印加される。
ステップ0Dにおいて、すべてのメモリセルが非選択であるアイドル状態に戻る。
ステップ2Bにおいて、右メモリマット1Rのメモリセルにデータが書き込まれたか確認するため、右メモリマット1Rのメモリゲート線MGRが選択されて、センスアンプ/書き込み制御回路6Lによって、ベリファイが実施される。
ステップ3Bにおいて、ベリファイがパスした場合には、処理がステップ0Eに進み、ベリファイがフェイルした場合には、処理がステップ0Cに戻る。
なお、上記の処理順序は、従来と同様であるが、従来ではメモリゲート線が分割されていないため、左メモリマット1Lの書き込み時には、左メモリマット1Lのメモリセルに接続されているメモリゲート線の部分だけでなく、右メモリマット1Rのメモリセルに接続されているメモリゲート線の部分も選択される。同様に、右メモリマット1Rの書き込み時には、右メモリマット1Rのメモリセルに接続されているメモリゲート線の部分だけでなく、左メモリマット1Lのメモリセルに接続されているメモリゲート線の部分も選択される。
図9は、第2の実施形態におけるメモリゲート線およびゲート電圧線の電圧の遷移と、制御電圧の遷移を表わす図である。
図9において、選択制御電圧MGBPs、MGBNs、ゲート電圧線MGGL<0>、MGGR<0>、メモリゲート線MGAL<0>、MGAR<0>、MGB*<*>の電圧が実線で示され、非選択制御電圧MGBPu、MGBNu、ゲート電圧MGGL<1>、MGGR<1>、メモリゲート線MGAL<1>、MGAR<1>の電圧が破線で示されている。ただし、MGB*<*>は、MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、およびMGBR<1>のすべてを表わす。
図9の右端に示されるVPPsは10V程度の正電圧、VPPu(=VEEs)は3V程度の正電圧である。VEEuはVSSレベルである。
以下、図8のフローチャートの手順に従って電圧の遷移を説明する。図8のフローチャートの各ステップに対応する期間は図9の上部に記載する。
ステップ0A(アイドル状態)において、すべての信号は非選択状態であり、MGGL<0>、MGGL<1>、MGGR<0>、MGGR<1>は、VR1レベルとなり、その他の信号はVSS(=VEEu)レベルとなる。
ステップ1A(左メモリマット1Lに書き込みパルスを印加)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsがVPPsレベルとなり、正側の非選択制御電圧MGBPuがVPPuレベルとなり、負側の選択制御電圧MGBNsがVPPuレベルとなり、負側の非選択制御電圧MGBNuがVSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2および第3デコーダ5−3によって、ゲート電圧線MGGL<0>、MGGL<1>、MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択メモリマット1Lの選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGL<0>のみがVPPu(=VEEs)レベルとなり、その他は、VPPsレベルとなる。
その結果、MGドライバ回路4Lおよび4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、選択メモリマット1Lの選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAL<0>のみがVPPsレベルとなり(活性化される)、その他は、VPPu(=VEEs)レベルとなる。
また、MGドライバ回路4Lおよび4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Lによって、外部データ入出力端子15に入力されたライトデータWDに基づいて、左メモリマット1Lに書き込みパルスが印加される。
その後、一旦ステップ0B(アイドル状態)に戻り、ステップ2Aに移行する。
ステップ2A(左メモリマット1Lのベリファイ)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsのみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2および第3デコーダ5−3によって、ゲート電圧線MGGL<0>、MGGL<1>、MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択メモリマット1Lの選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGL<0>のみがVSS(=VEEu)レベルとなり、その他は、VR1ベルとなる。
その結果、MGドライバ回路4Lおよび4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、選択メモリマット1Lの選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAL<0>のみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルとなる。
また、MGドライバ回路4Lおよび4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Lによって、左メモリマット1Lのベリファイが行われる。
その後、ステップ4(選択メモリマットを右メモリマット1Rに切り替え)、ステップ0C(アイドル状態)を経て、ステップ1Bに移行する。
ステップ1B(右メモリマット1Rに書き込みパルスを印加)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsがVPPsレベルとなり、正側の非選択制御電圧MGBPuがVPPuレベルとなり、負側の選択制御電圧MGBNsがVPPuレベルとなり、負側の非選択制御電圧MGBNuがVSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2および第3デコーダ5−3によって、ゲート電圧線MGGL<0>、MGGL<1>、MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択メモリマット1Rの選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>のみがVPPu(=VEEs)レベルとなり、その他は、VPPsレベルとなる。
その結果、MGドライバ回路4Lおよび4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、選択メモリマット1Rの選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAR<0>のみがVPPsレベルとなり(活性化される)、その他は、VPPu(=VEEs)レベルとなる。
また、MGドライバ回路4Lおよび4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Rによって、外部データ入出力端子15に入力されたライトデータWDに基づいて、右メモリマット1Rに書き込みパルスが印加される。
その後、一旦ステップ0D(アイドル状態)に戻り、ステップ2Bに移行する。
ステップ2B(右メモリマット1Rのベリファイ)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsのみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2および第3デコーダ5−3によって、ゲート電圧線MGGL<0>、MGGL<1>、MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択メモリマット1Rの選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>のみがVSS(=VEEu)レベルとなり、その他は、VR1レベルとなる。
その結果、MGドライバ回路4Lおよび4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、選択メモリマット1Rの選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAR<0>のみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルとなる。
また、MGドライバ回路4Lおよび4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Rによって、右メモリマット1Rのベリファイが行われる。
その後、ステップ0E(アイドル状態)に戻り、書き込みシーケンスが終了する。
以上のように、本実施の形態では、左メモリマットと右メモリマットのメモリゲート線を分断し、独立に制御することによって、書き込み時に書き込み対象メモリセルのあるメモリマット以外のメモリゲート線を非選択にできる。これによって、非選択メモリセルに接続されるメモリゲートを選択する時間が半減され、ディスターブによるメモリセルのご書き込みまたは誤消去が低減される。
また、本実施の形態では、コントロールゲート線も短くするために分断するので、コントロールゲート線を高速に立ち上げることができ、高速読出しが実現できる。
左メモリマットのコントロールゲート線を駆動するCGドライバを左メモリマットの右側に配置し、右メモリマットのコントロールゲート線を駆動するCGドライバを右メモリマットの左側に配置し、これらのCGドライバの間に、これらのCGドライバを制御する低電圧デコード回路を配置する。2つのCGドライバと低電圧デコーダとが近接して配置されるので、左メモリマットのコントロールゲート線と、右メモリマットのコントロールゲート線を高速に立ち上げることができるとともに、これらのコントロールゲート線の電圧が変化するタイミングの差を少なくすることができる。
左メモリマットのメモリゲート線を駆動するMGドライバを左メモリマットの左側に配置し、右メモリマットのメモリゲート線を駆動するMGドライバを右メモリマットの右側に配置し、これらのMGドライバを制御する高電圧デコード回路を右メモリマットのMGドライバの右側に配置する。これによって、高電圧が印加される高電圧デコード回路が、低電圧が印加される低電圧デコード回路から離れた位置に配置することができる。
[第3の実施形態]
図10は、第3の実施形態の半導体装置の構成を表わす図である。
この半導体装置が、第2の実施形態の半導体装置と相違する点は、MGスイッチ回路52を備える点である。MGスイッチ回路52は、左メモリマット1Lのメモリゲート線MGLと、右メモリマット1Rのメモリゲート線MGRとを接続または分断する。
また、この半導体装置は、第2の実施形態の半導体装置に含まれる左メモリマット1L用のMGドライバ回路4Lの代わりに、左マット1Lのメモリゲート線MGAL,MGBLを非選択の電圧に遷移させるためのMGリセット回路81を備える。
図11は、第3の実施形態の半導体装置の詳細な構成を示す図である。
図11ではメモリセル100L,100R、コントロールゲート線CGL,CGR、ソース線SL、ビット線BLL,BLRが省略されている。
MGスイッチ回路52は、左メモリマット1LのCGドライバ回路2Lと、左メモリマット1LのMG押さえ回路91Lの間に配置される。
第2の実施の形態では、正側電圧線MGBPAおよびMGBPB、負側電圧線MGBNAおよびMGBNBが、MGドライバ回路4Lと4Rに接続した。そのため、正側電圧線MGBPAおよびMGBPB、負側電圧線MGBNAおよびMGBNBがメモリアレイ1L、1R上を横断させる必要がある。一方、第3の実施形態では、MGリセット回路81は、正電源を使用しない。そのため、負側電圧線MGBNAおよびMGBNBのみがメモリアレイ1L、1R上を横断する。正側電圧線MGBPAおよびMGBPBは、右メモリマット1RのMGドライバ回路4Rのみと接続する。
MGドライバ回路4Rは、第2の実施形態と同様に、左マットメモリセルアレイ1Lと右マットメモリセルアレイ1Rの両方を囲む領域の外側における右マットメモリセルアレイ1Rに隣接した位置に配置される。具体的には、MGドライバ回路4Rは、右マットメモリセルアレイ1Rの右側に隣接して配置される。
第1デコーダ5−1は、第2の実施形態と同様に、選択されたブロックAに含まれる正側電圧線MGBPAおよび負側電圧線MGBNAにそれぞれ正側の選択制御電圧MGBPs、負側の選択制御電圧MGBNsを供給する。第1デコーダ5−1は、非選択のブロックBに含まれる正側電圧線MGBPBおよび負側電圧線MGBNBにそれぞれ正側の非選択制御電圧MGBPu、負側の非選択制御電圧MGBNuを供給する。第1デコーダ5−1は、MGドライバ回路4Rに隣接して配置される。
また、第2の実施形態では、MG押さえ回路91L,91Rに含まれるNMOSトランジスタ91AL<0>、91AL<1>、91BL<0>、91BL<1>、91AR<0>、91AR<1>、91BR<0>、91BR<1>のゲートは、ゲート電圧線MGFIXGに接続される。
これに対して、第3の実施形態では、左メモリマット1LのMG押さえ回路91Lに含まれるNMOSトランジスタ91AL<0>、91AL<1>、91BL<0>、91BL<1>と、MGリセット回路81に含まれるNMOSトランジスタ81A<0>、81A<1>、81B<0>、81B<1>のゲートは、ゲート電圧線MGFIXGLに接続される。また、右メモリマット1RのMG押さえ回路91Rに含まれる91AR<0>、91AR<1>、91BR<0>、91BR<1>のゲートは、ゲート電圧線MGFIXGRに接続される。
この半導体装置は、第2の実施形態の半導体装置に含まれる第3デコーダ5−3の代わりに、第3デコーダ5−32(スイッチ制御回路)を備える。
第3デコーダ5−32は、ブロックに共通の相補信号であるスイッチ信号MGTpとMGTnをMGスイッチ回路52に供給する。
MGスイッチ回路52は、ブロックAに含まれるPMOSトランジスタ52A<0>、NMOSトランジスタ53A<0>、PMOSトランジスタ52A<1>、NMOSトランジスタ53A<1>と、ブロックBに含まれるPMOSトランジスタ52B<0>、NMOSトランジスタ53B<0>、PMOSトランジスタ52B<1>、NMOSトランジスタ53B<1>とを備える。
PMOSトランジスタ52A<0>とNMOSトランジスタ53A<0>は、CMOS(Complementary MOS)トランスファゲートを構成する。PMOSトランジスタ52A<0>およびNMOSトランジスタ53A<0>は、左メモリマット1Lのメモリゲート線MGAL<0>の一端と、右メモリマット1Rのメモリゲート線MGAR<0>の一端の間に設けられる。PMOSトランジスタ52A<0>のゲートは、スイッチ信号MGTnを受ける。NMOSトランジスタ53A<0>のゲートは、スイッチ信号MGTpを受ける。
PMOSトランジスタ52A<1>とNMOSトランジスタ53A<1>は、CMOSトランスファゲートを構成する。PMOSトランジスタ52A<1>およびNMOSトランジスタ53A<1>は、左メモリマット1Lのメモリゲート線MGAL<1>の一端と、右メモリマット1Rのメモリゲート線MGAR<1>の一端の間に設けられる。PMOSトランジスタ52A<1>のゲートは、スイッチ信号MGTnを受ける。NMOSトランジスタ53A<1>のゲートは、スイッチ信号MGTpを受ける。
PMOSトランジスタ52B<0>とNMOSトランジスタ53B<0>は、CMOSトランスファゲートを構成する。PMOSトランジスタ52B<0>およびNMOSトランジスタ53B<0>は、左メモリマット1Lのメモリゲート線MGBL<0>の一端と、右メモリマット1Rのメモリゲート線MGBR<0>の一端の間に設けられる。PMOSトランジスタ52B<0>のゲートは、スイッチ信号MGTnを受ける。NMOSトランジスタ53B<0>のゲートは、スイッチ信号MGTpを受ける。
PMOSトランジスタ52B<1>とNMOSトランジスタ53B<1>は、CMOSトランスファゲートを構成する。PMOSトランジスタ52B<1>およびNMOSトランジスタ53B<1>は、左メモリマット1Lのメモリゲート線MGBL<1>の一端と、右メモリマット1Rのメモリゲート線MGBR<1>の一端の間に設けられる。PMOSトランジスタ52B<1>のゲートは、スイッチ信号MGTnを受ける。NMOSトランジスタ53B<1>のゲートは、スイッチ信号MGTpを受ける。
MGリセット回路81は、ブロックAに含まれるNMOSトランジスタ81A<0>、81A<1>と、ブロックBに含まれるNMOSトランジスタ81B<0>、81B<1>とを備える。
NMOSトランジスタ81A<0>のゲートは、ゲート電圧線MGFIXGLに接続される。NMOSトランジスタ81A<0>のドレインは、メモリゲート線MGAL<0>に接続される。NMOSトランジスタ81A<0>のソースは、負側電圧線MGBNAに接続される。
NMOSトランジスタ81A<1>のゲートは、ゲート電圧線MGFIXGLに接続される。NMOSトランジスタ81A<1>のドレインは、メモリゲート線MGAL<1>に接続される。NMOSトランジスタ81A<1>のソースは、負側電圧線MGBNAに接続される。
NMOSトランジスタ81B<0>のゲートは、ゲート電圧線MGFIXGLに接続される。NMOSトランジスタ81B<0>のドレインは、メモリゲート線MGBL<0>に接続される。NMOSトランジスタ81B<0>のソースは、負側電圧線MGBNBに接続される。
NMOSトランジスタ81B<1>のゲートは、ゲート電圧線MGFIXGLに接続される。NMOSトランジスタ81B<1>のドレインは、メモリゲート線MGBL<1>に接続される。NMOSトランジスタ81B<1>のソースは、負側電圧線MGBNBに接続される。
図12は、第3の実施形態におけるメモリゲート線およびゲート電圧線の電圧の遷移と、制御電圧の遷移を表わす図である。
図12には、第2の実施形態から変更のある電圧及び追加された電圧のみが記載されている。そのため、表記されていない正側電圧MGBPs、MGBPu、負側電圧MGBNs、MGBNuの遷移は図9と同じである。
図12において、ゲート電圧線MGFIXGL、スイッチ信号MGTp、ゲート電圧線MGGR<0>、メモリゲート線MGAL<0>、MGAR<0>、MGB*<*>の電圧が実線で示され、ゲート電圧線MGFIXGR、スイッチ信号MGTn、ゲート電圧線MGGR<1>、メモリゲート線MGAL<1>、MGAR<1>、MGB*<*>の電圧が破線で示される。
以下、図8のフローチャートの手順に従って電圧の遷移を説明する。図8のフローチャートの各ステップに対応する期間は図12の上部に記載する。
ステップ0A(アイドル状態)において、すべての信号は非選択状態であり、MGTP、MGGR<0>、MGGR<1>は、VR1レベルとなり、MGFIXGL、MGFIXGRは、VPPu(=VEEs)レベルとなり、その他の信号はVSS(=VEEu)レベルとなる。
ステップ1A(左メモリマット1Lに書き込みパルスを印加)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsがVPPsレベルとなり、正側の非選択制御電圧MGBPuがVPPuレベルとなり、負側の選択制御電圧MGBNsがVPPuレベルとなり、負側の非選択制御電圧MGBNuがVSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVPPu(=VEEs)レベルとなり、その他は、VPPsレベルとなる。
また、第3デコーダ5−32によって、スイッチ信号MGTpがVPPsレベルとなり、スイッチ信号MGTnが、VPPu(=VEEs)レベルとなる。これにより、MGスイッチ回路52に含まれるNMOSトランジスタ53A<0>、53A<1>、53B<0>、53B<1>およびPMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>がすべてオンとなる。その結果、メモリゲート線MGAL<0>とMGAR<0>が接続され、メモリゲート線MGAL<1>とMGAR<1>が接続され、メモリゲート線MGBL<0>とMGBR<0>が接続され、メモリゲート線MGBL<1>とMGBR<1>が接続される。
以上により、MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、両メモリマット(1L、1R)の選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAL<0>、MGAR<0>のみがVPPsレベルとなり(活性化される)、その他は、VPPu(=VEEs)レベルとなる。また、MGドライバ回路4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Lによって、外部データ入出力端子15に入力されたライトデータWDに基づいて、左メモリマット1Lに書き込みパルスが印加される。
その後、一旦ステップ0B(アイドル状態)に戻り、ステップ2Aに移行する。
ステップ2A(左メモリマット1Lのベリファイ)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsのみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVSS(=VEEu)レベルとなり、その他は、VR1レベルとなる。
また、第3デコーダ5−32によって、スイッチ信号MGTpがVR1レベルとなり、スイッチ信号MGTnが、VSS(=VEEu)レベルとなる。
これにより、MGスイッチ回路52に含まれるNMOSトランジスタ53A<0>、53A<1>、53B<0>、53B<1>がオフとなり、PMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>がオンとなる。その結果、メモリゲート線MGAL<0>とMGAR<0>の接続が維持され、メモリゲート線MGAL<1>とMGAR<1>の接続が維持され、メモリゲート線MGBL<0>とMGBR<0>の接続が維持され、メモリゲート線MGBL<1>とMGBR<1>の接続が維持される。
以上により、MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、両メモリマット(1L、1R)の選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAL<0>、MGAR<0>のみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルとなる。また、MGドライバ回路4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Lによって、左メモリマット1Lのベリファイが行われる。
その後、ステップ4(選択メモリマットを右メモリマット1Rに切り替え)、ステップ0C(アイドル状態)を経て、ステップ1Bに移行する。
ステップ1B(右メモリマット1Rに書き込みパルスを印加)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsがVPPsレベルとなり、正側の非選択制御電圧MGBPuがVPPuレベルとなり、負側の選択制御電圧MGBNsがVPPuレベルとなり、負側の非選択制御電圧MGBNuがVSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVPPu(=VEEs)レベルとなり、その他は、VPPsレベルとなる。
また、第3デコーダ5−32によって、スイッチ信号MGTpがVPPu(=VEEs)レベルとなり、スイッチ信号MGTnが、VPPsレベルとなる。これにより、MGスイッチ回路52に含まれるNMOSトランジスタ53A<0>、53A<1>、53B<0>、53B<1>およびPMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>がすべてオフとなる。その結果、メモリゲート線MGAL<0>とMGAR<0>が分断され、メモリゲート線MGAL<1>とMGAR<1>が分断され、メモリゲート線MGBL<0>とMGBR<0>が分断され、メモリゲート線MGBL<1>とMGBR<1>が分断される。
また、ゲート電圧MGFIXGLがVPPsレベルに設定される。これにより、MGリセット回路81内のNMOSトランジスタ81A<0>,81A<1>によって、左メモリマット1Lの選択ブロックAのメモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>の電圧はディスチャージして、負側の選択制御電圧MGBNs(=VPPu)レベルに固定される。また、MGリセット回路81内のNMOSトランジスタ81B<0>,8BA<1>によって、左メモリマット1Lの非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>の電圧はディスチャージして、負側の非選択制御電圧MGBNu(=VSS)レベルに固定される。
以上により、MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、右メモリマット1Rの選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲートMGAR<0>のみがVPPsレベルとなり(活性化される)、その他は、VPPu(=VEEs)レベルとなる。また、MGドライバ回路4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Rによって、外部データ入出力端子15に入力されたライトデータWDに基づいて、右メモリマット1Rに書き込みパルスが印加される。
その後、一旦ステップ0D(アイドル状態)に戻り、ステップ2Bに移行する。
ステップ2B(右メモリマット1Rのベリファイ)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsのみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVSS(=VEEu)レベルとなり、その他は、VR1レベルとなる。
また、第3デコーダ5−32によって、スイッチ信号MGTpがVSS(=VEEu)レベルとなり、スイッチ信号MGTnが、VR1ベルとなる。
これにより、MGスイッチ回路52に含まれるNMOSトランジスタ53A<0>、53A<1>、53B<0>、53B<1>およびPMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>がすべてオフとなる。その結果、メモリゲート線MGAL<0>とMGAR<0>の分断が維持され、メモリゲート線MGAL<1>とMGAR<1>の分断が維持され、メモリゲート線MGBL<0>とMGBR<0>の分断が維持され、メモリゲート線MGBL<1>とMGBR<1>の分断が維持される。
以上により、MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、右メモリマット1Rの選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAR<0>のみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルとなる。また、MGドライバ回路4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Rによって、右メモリマット1Rのベリファイが行われる。
上述の動作では、左メモリマット1Lは第2の実施形態と同様に、ディスターブストレスを低減することができるのに対して、右メモリマット1Rは、ディスターブストレスが掛かるように見えるが、そうではない。
ディスターブには“書き込み”セルが“消去”セルに化けるLOSSと“消去”セルが“書き込み”セルに化けるGAINがある。一般に書き込み時において、メモリゲート線に正の高電圧を掛ける場合、GAIN側のディスターブとLOSS側のディスターブの両方が発生するが、ソース線の電圧等の調整、及びメモリセルの構造を変えることで、GAIN側もしくはLOSS側のどちらかの影響を増やし、他方の影響を減らすことが可能となる。
具体的には、本実施の形態では、図3(c)のようにメモリゲートに負の高電圧を掛けてBTBT消去ができるように作成されたメモリセルではなく、図3(d)のようにメモリゲートに正の高電圧を掛けてFN消去ができるように作成されたメモリセルを用いる。この場合、消去状態の電位関係は図3(b)の書込みディスターブ時の電位関係に近くなり、LOSS側の影響が大きくなりGAIN側はほとんど無視できるようになる。さらに、初期状態では全メモリセルは消去状態であるため、左メモリマット1Lの書き込み時に、右メモリマット1RにLOSS側のディスターブが掛かっても、メモリセルの状態に変化は無い。したがって、第3の実施の形態でも第2の実施の形態と同様にディスターブストレス低減効果が得られる。
以上のように、本実施の形態によれば、負側電圧線MGBNのみをメモリセルアレイ上を横断させればよいので、メモリアレイ上を引き回す電圧線が半分になり、レイアウト面積を低減できる。
また、本実施の形態では、右メモリマット1Rの右側のMGドライバのみが用いられ、左メモリマット1Lの左側のMGドライバが不要となり、レイアウト面積を削減することができる。
また、ロウアドレス信号を伝送する配線を右メモリマット1Rの左側のMGドライバまで引き回す必要がないため、信号配線を削減することができる。
[第4の実施形態]
本実施の形態の半導体装置の全体の構成は、図10に示す第2の実施形態の半導体装置の全体の構成と同様である。したがって、全体の構成の説明は繰り返さない。
図13は、第4の実施形態の半導体装置の詳細な構成を示す図である。
図13ではメモリセル100L,100R、コントロールゲート線CGL,CGR、ソース線SL、ビット線BLL,BLRが省略されている。
第3の実施形態では、ゲート電圧線MGFIXGLとMGFIXGRが設けられたが、本実施の形態では、第2の実施形態と同様に、1つのゲート電圧線MGFIXGLが設けられる。また、本実施の形態では、第3の実施形態のMGスイッチ回路52とリセット回路81の代わりに、MGスイッチ&リセット回路62を備える。
MGスイッチ&リセット回路62は、第3の実施形態のMGスイッチ回路52と同様に、ブロックAに含まれるPMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>と、ブロックBに含まれるPMOSトランジスタ52B<0>、52B<1>とを備えるが、NMOSトランジスタ53A<0>、53A<1>と、53B<0>、53B<1>を備えない。
さらに、MGスイッチ&リセット回路62は、第3の実施形態のリセット回路81に含まれる、NMOSトランジスタ81A<0>、81A<1>、81B<0>、81B<1>を備える。
PMOSトランジスタ52A<0>は、左メモリマット1Lのメモリゲート線MGAL<0>の一端と、右メモリマット1Rのメモリゲート線MGAR<0>の一端の間に設けられる。PMOSトランジスタ52A<0>のゲートは、スイッチ信号MGTnを受ける。
PMOSトランジスタ52A<1>は、左メモリマット1Lのメモリゲート線MGAL<1>の一端と、右メモリマット1Rのメモリゲート線MGAR<1>の一端の間に設けられる。PMOSトランジスタ52A<1>のゲートは、スイッチ信号MGTnを受ける。
PMOSトランジスタ52B<0>は、左メモリマット1Lのメモリゲート線MGBL<0>の一端と、右メモリマット1Rのメモリゲート線MGBR<0>の一端の間に設けられる。PMOSトランジスタ52B<0>のゲートは、スイッチ信号MGTnを受ける。
PMOSトランジスタ52B<1>は、左メモリマット1Lのメモリゲート線MGBL<1>の一端と、右メモリマット1Rのメモリゲート線MGBR<1>の一端の間に設けられる。PMOSトランジスタ52B<1>のゲートは、スイッチ信号MGTnを受ける。
NMOSトランジスタ81A<0>のゲートは、ゲート信号MGD<0>を受ける。NMOSトランジスタ81A<0>のドレインは、メモリゲート線MGAL<0>に接続される。NMOSトランジスタ81A<0>のソースは、負側電圧線MGBNAに接続される。
NMOSトランジスタ81A<1>のゲートは、ゲート信号MGD<1>を受ける。NMOSトランジスタ81A<1>のドレインは、メモリゲート線MGAL<1>に接続される。NMOSトランジスタ81A<1>のソースは、負側電圧線MGBNAに接続される。
NMOSトランジスタ81B<0>のゲートは、ゲート信号MGD<0>を受ける。NMOSトランジスタ81B<0>のドレインは、メモリゲート線MGBL<0>に接続される。NMOSトランジスタ81B<0>のソースは、負側電圧線MGBNBに接続される。
NMOSトランジスタ81B<1>のゲートは、ゲート信号MGD<1>を受ける。NMOSトランジスタ81B<1>のドレインは、メモリゲート線MGBL<1>に接続される。NMOSトランジスタ81B<1>のソースは、負側電圧線MGBNBに接続される。
この半導体装置は、第2の実施形態の半導体装置に含まれる第3デコーダ5−3の代わりに、第3デコーダ5−33(スイッチ制御回路)を備える。
第3デコーダ5−33は、スイッチ信号MGTnと、ゲート信号MGD<0>,MGD<1>をMGスイッチ&リセット回路62に供給する。
MGスイッチ&リセット回路62は、左メモリマット1LのCGドライバ回路2Lと、左メモリマット1Lの間に配置される。
本実施の形態では、MG押さえ回路91Lが、左マットメモリアレイ1Lの左側に配置される。このMG押さえ回路91Lは、第2の実施形態と同様に、ゲート電圧線MGFIXGが接続される。ゲート電圧線MGFIXGは、第2の実施形態と同様に、読出し時には固定値に設定される。
図14は、第4の実施形態におけるメモリゲート線およびゲート電圧線の電圧の遷移と、制御電圧の遷移を表わす図である。
図14には、第2の実施形態から変更のある電圧及び追加された電圧のみが記載されている。そのため、表記されていない正側電圧MGBPs、MGBPu、負側電圧MGBNs、MGBNuの遷移は図9と同じである。
図14においてスイッチ信号MGTn、ゲート信号MGD<0>、ゲート電圧線MGGR<0>、メモリゲート線MGAL<0>、MGAR<0>、MGB*<*>の電圧が実線で示され、ゲート信号MGD<1>、ゲート電圧線MGGR<1>、メモリゲート線MGAL<1>、MGAR<1>の電圧が破線で示される。
以下、図8のフローチャートの手順に従って電圧の遷移を説明する。図8のフローチャートの各ステップに対応する期間は図14の上部に記載する。
ステップ0A(アイドル状態)において、すべての信号は非選択状態であり、MGD<0>、MGD<1>、MGGR<0>、MGGR<1>は、VR1レベルとなり、その他の信号はVSS(=VEEu)レベルとなる。
ステップ1A(左メモリマット1Lに書き込みパルスを印加)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsがVPPsレベルとなり、正側の非選択制御電圧MGBPuがVPPuレベルとなり、負側の選択制御電圧MGBNsがVPPuレベルとなり、負側の非選択制御電圧MGBNuがVSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVPPu(=VEEs)レベルとなり、その他は、VPPsレベルとなる。
また、第3デコーダ5−33によって、スイッチ信号MGTnが、VPPu(=VEEs)レベルとなる。これにより、MGスイッチ回路62に含まれるPMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>がすべてオンとなる。その結果、メモリゲート線MGAL<0>とMGAR<0>が接続され、メモリゲート線MGAL<1>とMGAR<1>が接続され、メモリゲート線MGBL<0>とMGBR<0>が接続され、メモリゲート線MGBL<1>とMGBR<1>が接続される。
また、第3デコーダ5−33によって、ゲート信号MGD<0>がVPPu(=VEEs)レベルとなり、ゲート信号MGD<1>がVPPsレベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ81A<0>,81B<0>がオフとなり、NMOSトランジスタ81A<1>,81B<1>がオンとなり、メモリゲート線MGAL<1>、MGAR<1>が負側の選択制御電圧MGBNs(=VPPu)レベルとなり、メモリゲート線MGBL<1>、MGBR<1>が負側の非選択制御電圧MGBNu(=VSS)レベルとなる。
MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、両メモリマット(1L、1R)の選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAL<0>、MGAR<0>のみがVPPsレベルとなる(活性化される)。
センスアンプ/書き込み制御回路6Lによって、外部データ入出力端子15に入力されたライトデータWDに基づいて、左メモリマット1Lに書き込みパルスが印加される。
その後、一旦ステップ0B(アイドル状態)に戻り、ステップ2Aに移行する。
ステップ2A(左メモリマット1Lのベリファイ)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsのみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVSS(=VEEu)レベルとなり、その他は、VR1レベルとなる。
また、第3デコーダ5−33によって、スイッチ信号MGTnが、VSS(=VEEu)レベルとなる。これにより、MGスイッチ回路62に含まれるPMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>がオン状態を維持する。その結果、メモリゲート線MGAL<0>とMGAR<0>の接続が維持され、メモリゲート線MGAL<1>とMGAR<1>の接続が維持され、メモリゲート線MGBL<0>とMGBR<0>の接続が維持され、メモリゲート線MGBL<1>とMGBR<1>の接続が維持される。
また、第3デコーダ5−33によって、ゲート信号MGD<0>がVSS(=VEEu)レベルとなり、ゲート信号MGD<1>がVR1レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ81A<0>,81B<0>がオフとなり、NMOSトランジスタ81A<1>,81B<1>がオフとなる。
MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、両メモリマット(1L、1R)の選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAL<0>、MGAR<0>のみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルとなる。また、MGドライバ回路4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Lによって、左メモリマット1Lのベリファイが行われる。
その後、ステップ4(選択メモリマットを右メモリマット1Rに切り替え)、ステップ0C(アイドル状態)を経て、ステップ1Bに移行する。
ステップ1B(右メモリマット1Rに書き込みパルスを印加)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsがVPPsレベルとなり、正側の非選択制御電圧MGBPuがVPPuレベルとなり、負側の選択制御電圧MGBNsがVPPuレベルとなり、負側の非選択制御電圧MGBNuがVSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVPPu(=VEEs)レベルとなり、その他は、VPPsレベルとなる。
また、第3デコーダ5−33によって、スイッチ信号MGTnが、VPPsレベルとなる。これにより、MGスイッチ回路62に含まれるPMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>がすべてオフとなる。その結果、メモリゲート線MGAL<0>とMGAR<0>が分断され、メモリゲート線MGAL<1>とMGAR<1>が分断され、メモリゲート線MGBL<0>とMGBR<0>が分断され、メモリゲート線MGBL<1>とMGBR<1>が分断される。
また、第3デコーダ5−33によって、ゲート信号MGD<0>およびMGD<1>がVPPsレベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ81A<0>,81B<0>、81A<1>,81B<1>がオンとなり、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>がディスチャージし、負側の選択制御電圧MGBNs(=VPPu)レベルとなり、メモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>がディスチャージし、負側の非選択制御電圧MGBNu(=VSS)レベルとなる。
MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAR<0>、MGAR<1>、MGBR<0>、MGBR<1>のうち、右メモリマット1Rの選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAR<0>がVPPsレベルとなり(活性化される)、MGAR<1>がVPPu(=VEEs)レベルとなる。MGドライバ回路4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Rによって、外部データ入出力端子15に入力されたライトデータWDに基づいて、右メモリマット1Rに書き込みパルスが印加される。
その後、一旦ステップ0D(アイドル状態)に戻り、ステップ2Bに移行する。
ステップ2B(右メモリマット1Rのベリファイ)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsのみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVSS(=VEEu)レベルとなり、その他は、VR1レベルとなる。
また、第3デコーダ5−33によって、スイッチ信号MGTnが、VR1レベルとなる。これにより、MGスイッチ回路62に含まれるPMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>がオフ状態を維持する。その結果、メモリゲート線MGAL<0>とMGAR<0>の分断が維持され、メモリゲート線MGAL<1>とMGAR<1>の分断が維持され、メモリゲート線MGBL<0>とMGBR<0>の分断が維持され、メモリゲート線MGBL<1>とMGBR<1>の分断が維持される。
また、第3デコーダ5−33によって、ゲート信号MGD<0>およびMGD<1>がVR1レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ81A<0>,81B<0>がオフとなり、NMOSトランジスタ81A<1>,81B<1>がオフとなる。
MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAR<0>、MGAR<1>、MGBR<0>、MGBR<1>のうち、右メモリマット1Rの選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAR<0>がVR1レベルとなり、MGAR<1>がVSS(=VEEu)レベルとなる。MGドライバ回路4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Rによって、右メモリマット1Rのベリファイが行われる。
以上のように、本実施の形態によれば、NMOSトランジスタによって、左マットのメモリゲート線と右メモリマットのメモリゲート線とを接続/分断するため、CMOSトランスファゲートを用いる第3の実施形態よりも素子数が低減し、レイアウト面積を削減することができる。
[第5の実施形態]
本実施の形態の半導体装置の全体の構成は、図10に示す第2の実施形態の半導体装置の全体の構成と同様である。したがって、全体の構成の説明は繰り返さない。
図15は、第5の実施形態の半導体装置の詳細な構成を示す図である。
図15ではメモリセル100L,100R、コントロールゲート線CGL,CGR、ソース線SL、ビット線BLL,BLRが省略されている。
第5の実施形態の半導体装置が、図13の第4の実施形態の半導体装置と相違する点は、以下である。
第5の実施形態の半導体装置は、第3デコーダ5−33の代わりに、第3デコーダ5−34(スイッチ制御回路)を備える。また、第5の実施形態の半導体装置は、MGスイッチ&リセット回路62の代わりに、MGスイッチ&リセット回路72を備える。
MGスイッチ&リセット回路72は、第4の実施形態のMGスイッチ回路62と同様に、ブロックAに含まれるPMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>と、ブロックBに含まれるPMOSトランジスタ52B<0>、52B<1>とを備える。
PMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>を介して、左マット1Lのメモリゲート線MGAL<0>,MGAL<1>、MGBL<0>,MGBL<1>の立ち上げが行われる。また、これらのメモリゲート線の立ち下げは、NMOSトランジスタ85A<0>、85A<1>、85B<0>、85B<1>によって行われる。したがって、MGスイッチによるメモリゲート線の接続は、左マット1Lのメモリゲート線の立ち上げ時にしか必要としないため、本実施の形態では、第3の実施形態に含まれるNMOSトランジスタ53A<0>,53A<1>,53B<0>,53B<1>を含まない。
MGスイッチ&リセット回路72は、第4の実施形態のMGスイッチ回路62に含まれるNMOSトランジスタ81A<0>、81A<1>、81B<0>、81B<1>の代わりに、NMOSトランジスタ85A<0>、85A<1>、85B<0>、85B<1>を備える。
NMOSトランジスタ85A<0>のゲートは、スイッチ信号MGTnを受ける。NMOSトランジスタ85A<0>のドレインは、メモリゲート線MGAL<0>に接続される。NMOSトランジスタ85A<0>のソースは、負側電圧線MGBNAに接続される。
NMOSトランジスタ85A<1>のゲートは、スイッチ信号MGTnを受ける。NMOSトランジスタ85A<1>のドレインは、メモリゲート線MGAL<1>に接続される。NMOSトランジスタ85A<1>のソースは、負側電圧線MGBNAに接続される。
NMOSトランジスタ85B<0>のドレインは、メモリゲート線MGBL<0>に接続される。NMOSトランジスタ85B<0>のソースは、負側電圧線MGBNBに接続される。
NMOSトランジスタ85B<1>のゲートは、スイッチ信号MGTnを受ける。NMOSトランジスタ85B<1>のドレインは、メモリゲート線MGBL<1>に接続される。NMOSトランジスタ85B<1>のソースは、負側電圧線MGBNBに接続される。
第4の実施形態では、第3デコーダ5−33は、スイッチ信号MGTnと、ゲート信号MGD<0>,MGD<1>をMGスイッチ&リセット回路62に供給するが、第5の実施形態の第3デコーダ5−34は、スイッチ信号MGTnのみをMGスイッチ&リセット回路72に供給する。スイッチ信号MGTnでPMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>をオンにするために、第3デコーダ5−34は、MGドライバ40AR<0>,40AR<1>,40BR<0>,40BR<1>が出力する電圧の中の最小の電圧VSSよりも低い電位VEE2を負電源として使用して、スイッチ信号MGTnを生成する。
図16は、第5の実施形態におけるメモリゲート線およびゲート電圧線の電圧の遷移と、制御電圧の遷移を表わす図である。
図16には、第2の実施形態から変更のある電圧及び追加された電圧のみが記載されている。図16において、正側の選択制御電圧MGBPs、負側の選択制御電圧MGBNs、スイッチ信号MGTn、ゲート電圧線MGGR<0>、メモリゲート線MGAL<0>、MGAR<0>の電圧が実線で示され、正側の非選択制御電圧MGBPu、負側の非選択制御電圧MGBNu、ゲート電圧線MGGR<1>、メモリゲート線MGAL<1>、MGAR<1>の電圧が破線で示される。
以下、図8のフローチャートの手順に従って電圧の遷移を説明する。図8のフローチャートの各ステップに対応する期間は図16の上部に記載する。
ステップ0A(アイドル状態)において、すべての信号は非選択状態であり、MGGR<0>、MGGR<1>は、VR1レベルとなり、MGTnは、VEE2レベルとなり、その他の信号はVSS(=VEEu)レベルとなる。
ステップ1A(左メモリマット1Lに書き込みパルスを印加)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsがVPPsレベルとなり、正側の非選択制御電圧MGBPuがVPPuレベルとなり、負側の選択制御電圧MGBNsがVPPuレベルとなり、負側の非選択制御電圧MGBNuがVSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVPPu(=VEEs)レベルとなり、その他は、VPPsレベルとなる。
また、第3デコーダ5−34によって、スイッチ信号MGTnが、VEE2レベルとなる。これにより、MGスイッチ回路72に含まれるPMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>がすべてオンとなる。その結果、メモリゲート線MGAL<0>とMGAR<0>が接続され、メモリゲート線MGAL<1>とMGAR<1>が接続され、メモリゲート線MGBL<0>とMGBR<0>が接続され、メモリゲート線MGBL<1>とMGBR<1>が接続される。また、NMOSトランジスタ85A<0>,85A<1>、85B<0>、85B<1>がオフとなる。
MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、両メモリマット(1L、1R)の選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAL<0>、MGAR<0>のみがVPPsレベルとなる(活性化される)。また。MGドライバ回路4Rによって、両メモリマット(1L、1R)の選択ブロックAの非選択ロウ(1)のメモリゲート線MGAL<1>、MGAR<1>がVPPu(=VEEs)レベルとなる。また、MGドライバ回路4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Lによって、外部データ入出力端子15に入力されたライトデータWDに基づいて、左メモリマット1Lに書き込みパルスが印加される。
その後、一旦ステップ0B(アイドル状態)に戻り、ステップ2Aに移行する。
ステップ2A(左メモリマット1Lのベリファイ)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsのみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVSS(=VEEu)レベルとなり、その他は、VR1レベルとなる。
また、第3デコーダ5−34によって、スイッチ信号MGTnが、VEE2レベルを維持する。これにより、MGスイッチ回路72に含まれるPMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>がオン状態を維持する。その結果、メモリゲート線MGAL<0>とMGAR<0>の接続が維持され、メモリゲート線MGAL<1>とMGAR<1>の接続が維持され、メモリゲート線MGBL<0>とMGBR<0>の接続が維持され、メモリゲート線MGBL<1>とMGBR<1>の接続が維持される。
MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、両メモリマット(1L、1R)の選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAL<0>、MGAR<0>のみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルとなる。また、MGドライバ回路4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Lによって、左メモリマット1Lのベリファイが行われる。
その後、ステップ4(選択メモリマットを右メモリマット1Rに切り替え)、ステップ0C(アイドル状態)を経て、ステップ1Bに移行する。
ステップ1B(左メモリマット1Lに書き込みパルスを印加)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsがVPPsレベルとなり、正側の非選択制御電圧MGBPuがVPPuレベルとなり、負側の選択制御電圧MGBNsがVPPuレベルとなり、負側の非選択制御電圧MGBNuがVSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVPPu(=VEEs)レベルとなり、その他は、VPPsレベルとなる。
また、第3デコーダ5−34によって、スイッチ信号MGTnが、VPPsレベルとなる。これにより、MGスイッチ回路72に含まれるPMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>がすべてオフとなる。その結果、メモリゲート線MGAL<0>とMGAR<0>が分断され、メモリゲート線MGAL<1>とMGAR<1>が分断され、メモリゲート線MGBL<0>とMGBR<0>が分断され、メモリゲート線MGBL<1>とMGBR<1>が分断される。また、NMOSトランジスタ85A<0>,85A<1>、85B<0>、85B<1>がオンとなる。その結果、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>がディスチャージし、負側の選択制御電圧MGBNs(=VPPu)レベルとなり、メモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>がディスチャージし、負側の非選択制御電圧MGBNu(=VSS)レベルとなる。
以上により、MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、右メモリマット1Rの選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲートMGAR<0>のみがVPPsレベルとなり(活性化される)、その他は、VPPu(=VEEs)レベルとなる。また、MGドライバ回路4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Rによって、外部データ入出力端子15に入力されたライトデータWDに基づいて、右メモリマット1Rに書き込みパルスが印加される。
その後、一旦ステップ0D(アイドル状態)に戻り、ステップ2Bに移行する。
ステップ2B(右メモリマット1Rのベリファイ)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsのみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVSS(=VEEu)レベルとなり、その他は、VR1レベルとなる。
また、第3デコーダ5−34によって、スイッチ信号MGTnが、VR1レベルとなる。これにより、MGスイッチ回路72に含まれるPMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>がオフ状態を維持する。その結果、メモリゲート線MGAL<0>とMGAR<0>の分断が維持され、メモリゲート線MGAL<1>とMGAR<1>の分断が維持され、メモリゲート線MGBL<0>とMGBR<0>の分断が維持され、メモリゲート線MGBL<1>とMGBR<1>の分断が維持される。
また、これにより、NMOSトランジスタ85A<0>,85A<1>、85B<0>、85B<1>がオンを維持する。メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>が負側の選択制御電圧MGBNs(=VSS)レベルとなり、メモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>が負側の非選択制御電圧MGBNu(=VSS)レベルとなる。
MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAR<0>、MGAR<1>、MGBR<0>、MGBR<1>のうち、右メモリマット1Rの選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAR<0>がVR1レベルとなり、MGAR<1>がVSSレベルとなる。MGドライバ回路4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Rによって、右メモリマット1Rのベリファイが行われる。
以上のように、本実施の形態によれば、スイッチ信号MGTnによって、左メモリマットのメモリゲート線と右マットのメモリゲート線とを接続または分断するPMOSトランジスタだけでなく、メモリゲート線をリセットするNMOSトランジスタも制御する。これによって、本実施の形態では、第4の実施形態のスイッチ信号MGD<0>、MGD<1>が不要となり、信号配線の数を削減することができるとともに、スイッチ信号MGD<0>、MGD<1>を発生する回路も不要となるため、第4の実施形態よりもレイアウト面積を削減できる。
なお、第3デコーダ5−34は、通常通り、VSSを負電源として使用して、スイッチ信号MGTnを生成することとし、PMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>にデプレッション型を適用することにより、同様の機能を実現できる。
[第6の実施形態]
本実施の形態の半導体装置の全体の構成は、図10に示す第2の実施形態の半導体装置の全体の構成と同様である。したがって、全体の構成の説明は繰り返さない。
図17は、第6の実施形態の半導体装置の詳細な構成を示す図である。
図17ではメモリセル100L,100R、コントロールゲート線CGL,CGR、ソース線SL、ビット線BLL,BLRが省略されている。
本実施の形態の半導体装置が、図15の第5の実施形態の半導体装置と相違する点は、以下である。
本実施の形態の半導体装置は、第3デコーダ5−34の代わりに、第3デコーダ5−35(スイッチ制御回路)を備える。また、本実施の形態の半導体装置は、MGスイッチ&リセット回路72の代わりに、MGスイッチ&リセット回路92を備える。
MGスイッチ&リセット回路92は、第4の実施形態のMGスイッチ回路62と同様に、ブロックAに含まれるNMOSトランジスタ85A<0>、85A<1>と、ブロックBに含まれるNMOSトランジスタ85B<0>、85B<1>とを備える。
MGスイッチ&リセット回路92は、第5の実施形態のMGスイッチ回路72に含まれるPMOSトランジスタ52A<0>、52A<1>、52B<0>、52B<1>の代わりに、NMOSトランジスタ55A<0>、55A<1>、55B<0>、55B<1>を備える。
NMOSトランジスタ55A<0>は、左メモリマット1Lのメモリゲート線MGAL<0>の一端と、右メモリマット1Rのメモリゲート線MGAR<0>の一端の間に設けられる。NMOSトランジスタ55A<0>のゲートは、スイッチ信号MGTpを受ける。
NMOSトランジスタ55A<1>は、左メモリマット1Lのメモリゲート線MGAL<1>の一端と、右メモリマット1Rのメモリゲート線MGAR<1>の一端の間に設けられる。NMOSトランジスタ55A<1>のゲートは、スイッチ信号MGTpを受ける。
NMOSトランジスタ55B<0>は、左メモリマット1Lのメモリゲート線MGBL<0>の一端と、右メモリマット1Rのメモリゲート線MGBR<0>の一端の間に設けられる。NMOSトランジスタ55B<0>のゲートは、スイッチ信号MGTpを受ける。
NMOSトランジスタ55B<1>は、左メモリマット1Lのメモリゲート線MGBL<1>の一端と、右メモリマット1Rのメモリゲート線MGBR<1>の一端の間に設けられる。NMOSトランジスタ55B<1>のゲートは、スイッチ信号MGTpを受ける。
第6の実施形態の第3デコーダ5−35は、スイッチ信号MGTnとMGTpをMGスイッチ&リセット回路92に供給する。MGスイッチ&リセット回路92のNMOSトランジスタ55A<0>、55A<1>、55B<0>、55B<1>をオンにするために、第3デコーダ5−35は、MGドライバ40AR<0>,40AR<1>,40BR<0>,40BR<1>が出力する電圧の中の最大の電圧VPPsよりも高い電圧VPP2を正電源として使用して、スイッチ信号MGTpを生成する。
また、スイッチ信号MGTnで制御されるのは、NMOSトランジスタ85A<0>、85A<1>、85B<0>、85B<1>だけで、PMOSトランジスタが含まれないので、スイッチ信号MGTnの下限はVSSレベルである。したがって、第3デコーダ5−35は、VEE2ではなく、VSSを負電源として使用して、スイッチ信号MGTnを生成する。
図18は、第6の実施形態におけるメモリゲート線およびゲート電圧線の電圧の遷移と、制御電圧の遷移を表わす図である。
図18には、第2の実施形態から変更のある電圧及び追加された電圧のみが記載されている。図18において、スイッチ信号MGTp、MGTn、ゲート電圧線MGGR<0>、メモリゲート線MGAL<0>、MGAR<0>の電圧が実線で示され、ゲート電圧線MGGR<1>、メモリゲート線MGAL<1>、MGAR<1>の電圧が破線で示される。
以下、図8のフローチャートの手順に従って電圧の遷移を説明する。図8のフローチャートの各ステップに対応する期間は図18の上部に記載する。
ステップ0A(アイドル状態)において、すべての信号は非選択状態であり、MGGR<0>、MGGR<1>、MGTpは、VR1レベルとなり、MGTnは、VEE2レベルとなり、その他の信号はVSS(=VEEu)レベルとなる。
ステップ1A(左メモリマット1Lに書き込みパルスを印加)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsがVPPsレベルとなり、正側の非選択制御電圧MGBPuがVPPuレベルとなり、負側の選択制御電圧MGBNsがVPPuレベルとなり、負側の非選択制御電圧MGBNuがVSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVPPu(=VEEs)レベルとなり、その他は、VPPsレベルとなる。
また、第3デコーダ5−35によって、スイッチ信号MGTpがVPP2レベルとなり、スイッチ信号MGTnが、VSSレベルとなる。これにより、MGスイッチ回路92に含まれるNMOSトランジスタ55A<0>、55A<1>、55B<0>、55B<1>がすべてオンとなる。その結果、メモリゲート線MGAL<0>とMGAR<0>が接続され、メモリゲート線MGAL<1>とMGAR<1>が接続され、メモリゲート線MGBL<0>とMGBR<0>が接続され、メモリゲート線MGBL<1>とMGBR<1>が接続される。また、NMOSトランジスタ85A<0>,85A<1>、85B<0>、85B<1>がオフとなる。
MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、両メモリマット(1L、1R)の選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAL<0>、MGAR<0>のみがVPPsレベルとなる(活性化される)。また、MGドライバ回路4Rによって、両メモリマット(1L、1R)の選択ブロックAの非選択ロウ(1)のメモリゲート線MGAL<1>、MGAR<1>がVPPu(=VEEs)レベルとなる。また、MGドライバ回路4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Lによって、外部データ入出力端子15に入力されたライトデータWDに基づいて、左メモリマット1Lに書き込みパルスが印加される。
その後、一旦ステップ0B(アイドル状態)に戻り、ステップ2Aに移行する。
ステップ2A(左メモリマット1Lのベリファイ)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsのみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVSS(=VEEu)レベルとなり、その他は、VR1レベルとなる。
また、第3デコーダ5−35によって、スイッチ信号MGTpが、VR1レベルとなる。これにより、MGスイッチ回路92に含まれるNMOSトランジスタ55A<0>、55A<1>、55B<0>、55B<1>がオン状態を維持する。その結果、メモリゲート線MGAL<0>とMGAR<0>の接続が維持され、メモリゲート線MGAL<1>とMGAR<1>の接続が維持され、メモリゲート線MGBL<0>とMGBR<0>の接続が維持され、メモリゲート線MGBL<1>とMGBR<1>の接続が維持される。
また、第3デコーダ5−35によって、スイッチ信号MGTnが、VSSレベルを維持する。これによって、また、NMOSトランジスタ85A<0>,85A<1>、85B<0>、85B<1>がオフ状態を維持する。
MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、両メモリマット(1L、1R)の選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAL<0>、MGAR<0>のみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルとなる。また、MGドライバ回路4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Lによって、左メモリマット1Lのベリファイが行われる。
その後、ステップ4(選択メモリマットを右メモリマット1Rに切り替え)、ステップ0C(アイドル状態)を経て、ステップ1Bに移行する。
ステップ1B(右メモリマット1Rに書き込みパルスを印加)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsがVPPsレベルとなり、正側の非選択制御電圧MGBPuがVPPuレベルとなり、負側の選択制御電圧MGBNsがVPPuレベルとなり、負側の非選択制御電圧MGBNuがVSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVPPu(=VEEs)レベルとなり、その他は、VPPsレベルとなる。
また、第3デコーダ5−35によって、スイッチ信号MGTpがVSSレベルとなり、スイッチ信号MGTnが、VPPsレベルとなる。これにより、MGスイッチ回路92に含まれるNMOSトランジスタ55A<0>、55A<1>、55B<0>、55B<1>がすべてオフとなる。その結果、メモリゲート線MGAL<0>とMGAR<0>が分断され、メモリゲート線MGAL<1>とMGAR<1>が分断され、メモリゲート線MGBL<0>とMGBR<0>が分断され、メモリゲート線MGBL<1>とMGBR<1>が分断される。また、NMOSトランジスタ85A<0>,85A<1>、85B<0>、85B<1>がオンとなる。その結果、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>が負側の選択制御電圧MGBNs(=VPPu)レベルとなり、メモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>の電圧がディスチャージし、負側の非選択制御電圧MGBNu(=VSS)レベルとなる。
以上により、MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>、MGAR<0>、MGAR<1>のうち、右メモリマット1Rの選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲートMGAR<0>のみがVPPsレベルとなり(活性化される)、その他は、VPPu(=VEEs)レベルとなる。また、MGドライバ回路4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Rによって、外部データ入出力端子15に入力されたライトデータWDに基づいて、右メモリマット1Rに書き込みパルスが印加される。
その後、一旦ステップ0D(アイドル状態)に戻り、ステップ2Bに移行する。
ステップ2B(右メモリマット1Rのベリファイ)において、第1デコーダ5−1によって、制御電圧MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNuのうち、正側の選択制御電圧MGBPsのみがVR1レベルとなり、その他は、VSS(=VEEu)レベルを維持する。
また、第2デコーダ5−2によって、ゲート電圧線MGGR<0>、MGGR<1>のうち、選択ロウ(0)のゲート電圧線MGGR<0>がVSS(=VEEu)レベルとなり、その他は、VR1レベルとなる。
また、第3デコーダ5−35によって、スイッチ信号MGTnが、VR1レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ85A<0>,85A<1>、85B<0>、85B<1>がオンを維持する。メモリゲート線MGAL<0>、MGAL<1>が負側の選択制御電圧MGBNs(=VSS)レベルとなり、メモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>が負側の非選択制御電圧MGBNu(=VSS)レベルとなる。
第3デコーダ5−35によって、スイッチ信号MGTpがVSSレベルを維持する。
MGドライバ回路4Rによって、メモリゲート線MGAR<0>、MGAR<1>、MGBR<0>、MGBR<1>のうち、右メモリマット1Rの選択ブロックAの選択ロウ(0)のメモリゲート線MGAR<0>がVR1レベルとなり、MGAR<1>がVSSレベルとなる。MGドライバ回路4Rによって、非選択ブロックBのメモリゲート線MGBL<0>、MGBL<1>、MGBR<0>、MGBR<1>は、VSS(=VEEu)を維持する。
センスアンプ/書き込み制御回路6Rによって、右メモリマット1Rのベリファイが行われる。
以上のように、本実施の形態によれば、MGスイッチ&リセット回路がNMOSトランジスタのみで構成されることにより、第5の実施形態のようにMGスイッチ&リセット回路がPMOSトランジスタを含む場合に必要なPMOSトランジスタとNMOSトランジスタの分離が不要となる。その結果、レイアウト面積を低減できる。
なお、第3デコーダ5−35は、通常通り、VPPsを正電源として使用して、スイッチ信号MGTpを生成することとし、NMOSトランジスタ55A<0>、55A<1>、55B<0>、55B<1>にデプレッション型を適用することにより、同様の機能を実現できる。
[第7の実施形態]
第1〜第6の実施形態ではメモリゲート線を2分割したが、メモリゲート線をさらに分割することによって、ディスターブ低減効果を高めることが可能である。本実施の形態では、第5の実施形態の半導体装置のメモリゲート線を4分割する方式に修正したものである。
図19は、第7の実施形態の半導体装置の構成を表わす図である。
この半導体装置が、第5の実施形態の半導体装置と相違する点は、以下である。
メモリセルアレイがマット1メモリセルアレイ1−1〜マット4メモリセルアレイ1−−4に分割されている点である。マット1メモリセルアレイ1−1には、メモリゲート線MG1が設けられ、マット2メモリセルアレイ1−2には、メモリゲート線MG2が設けられ、マット3メモリセルアレイ1−3には、メモリゲート線MG3が設けられ、マット4メモリセルアレイ1−4には、メモリゲート線MG4が設けられる。
MGスイッチ&リセット回路72−1が、マット1メモリセルアレイ1−1とマット2メモリセルアレイ1−2の間に配置される。MGスイッチ&リセット回路72−1は、メモリゲート線MG1とMG2との接続/分断を行なうとともに、書き込みの非選択時にメモリゲート線MG1の電圧を固定する。
MGスイッチ&リセット回路72−2が、マット2メモリセルアレイ1−2とマット3メモリセルアレイ1−3の間に配置される。MGスイッチ&リセット回路72−2は、メモリゲート線MG2とMG3との接続/分断を行なうとともに、書き込みの非選択時にメモリゲート線MG2の電圧を固定する。
MGスイッチ&リセット回路72−3が、マット3メモリセルアレイ1−3とマット4メモリセルアレイ1−4の間に配置される。MGスイッチ&リセット回路72−3は、メモリゲート線MG3とMG4との接続/分断を行なうとともに、書き込みの非選択時にメモリゲート線MG3の電圧を固定する。
図20は、第7の実施形態の半導体装置の詳細な構成を示す図である。
図20ではメモリセル100L,100R、コントロールゲート線CGL,CGR、ソース線SL、ビット線BLL,BLRが省略されている。
MGスイッチ&リセット回路72−Xは、ブロックAに含まれるPMOSトランジスタ52AX<0>、52AX<1>と、ブロックBに含まれるPMOSトランジスタ52BX<0>、52BX<1>と、NMOSトランジスタ85AX<0>、85AX<1>、85BX<0>、85BX<1>を備える。ただし、Xは1〜3である。
NMOSトランジスタ85AX<0>のゲートは、スイッチ信号MGTXnを受ける。NMOSトランジスタ85AX<0>のドレインは、メモリゲート線MGAX<0>に接続される。NMOSトランジスタ85AX<0>のソースは、負側電圧線MGBNAに接続される。
NMOSトランジスタ85AX<1>のゲートは、スイッチ信号MGTXnを受ける。NMOSトランジスタ85AX<1>のドレインは、メモリゲート線MGAX<1>に接続される。NMOSトランジスタ85AX<1>のソースは、負側電圧線MGBNAに接続される。
NMOSトランジスタ85BX<0>のゲートは、スイッチ信号MGTXnを受ける。NMOSトランジスタ85BX<0>のドレインは、メモリゲート線MGBX<0>に接続される。NMOSトランジスタ85BX<0>のソースは、負側電圧線MGBNBに接続される。
NMOSトランジスタ85BX<1>のゲートは、スイッチ信号MGTXnを受ける。NMOSトランジスタ85BX<1>のドレインは、メモリゲート線MGBX<1>に接続される。NMOSトランジスタ85BX<1>のソースは、負側電圧線MGBNBに接続される。
PMOSトランジスタ52AX<0>は、メモリゲート線MGAX<0>の一端と、メモリゲート線MGA(X+1)<0>の一端の間に設けられる。PMOSトランジスタ52AX<0>のゲートは、スイッチ信号MGTXnを受ける。
PMOSトランジスタ52AX<1>は、メモリゲート線MGAX<1>の一端と、メモリゲート線MGA(X+1)<1>の一端の間に設けられる。PMOSトランジスタ52AX<1>のゲートは、スイッチ信号MGTXnを受ける。
PMOSトランジスタ52BX<0>は、メモリゲート線MGBX<0>の一端と、メモリゲート線MGB(X+1)<0>の一端の間に設けられる。PMOSトランジスタ52BX<0>のゲートは、スイッチ信号MGTXnを受ける。
PMOSトランジスタ52BX<1>は、メモリゲート線MGBX<1>の一端と、メモリゲート線MGB(X+1)<1>の一端の間に設けられる。PMOSトランジスタ52BX<1>のゲートは、スイッチ信号MGTXnを受ける。
第3デコーダ5−34−X(スイッチ制御回路)は、スイッチ信号MGTXnをMGスイッチ&リセット回路72−Xに供給する。スイッチ信号MGTXnでPMOSトランジスタ52AX<0>、52AX<1>、52BX<0>、52BX<1>をオンにするために、第3デコーダ5−34−Xは、VSSよりも低い電位VEE2を負電源として使用して、スイッチ信号MGTXnを生成する。ただし、Xは1〜3である。
図21は、第7の実施形態におけるメモリゲート線およびゲート電圧線の電圧の遷移と、制御電圧の遷移を表わす図である。
図21では、ベリファイのフェーズを省略しており、書き込みパルス印可のフェーズ[1A]、[1B]、[1C]、[1D]、MGスイッチ切り替えフェーズ[4A]、[4B]、[4C]、及び最初と最後のアイドル状態[0A]、[0B]のみを示している。
図21では、MGT1n、MGA1<0>、MGA2<0>、MGA3<0>、MGA4<0>が実線で示され、MGT2n、MGA1<1>、MGA2<1>、MGA3<1>、MGA4<1>が破線、MGT3nが点線で示されている。他の信号(MGGR<0>、MGGR<1>、MGBPs、MGBPu、MGBNs、MGBNu)は図16に記載されているのと同様である。
図8のフローチャートの各ステップに対応する期間は図21の上部に記載する。
ステップ0A(アイドル状態)においては、MGT1n、MGT2n、MGT3nが全てVEE2レベルとなる。これによって、MGスイッチ&リセット回路72−X(X=1〜3)のすべてのPMOSトランジスタ52AX<0>、52AX<1>、52BX<0>、52BX<1>がオンで、すべてのNMOSトランジスタ85AX<0>、85AX<1>、85BX<0>、85BX<1>がオフとなる。
これによって、ステップ1A(マット1書込み)においてはMGA1<0>、MGA2<0>、MGA3<0>、MGA4<0>のすべてがVPPsレベルとなる。
ステップ4A(マット1からマット2への切り替え)において、MGT1nがVEE2レベルからVPPsレベルに切り替わる。これによって、MGスイッチ&リセット回路72−1のPMOSトランジスタ52A1<0>、52A1<1>、52B1<0>、52B1<1>がオフとなる。また、NMOSトランジスタ85A1<0>、85A1<1>、85B1<0>、85B1<1>がオンとなるため、MGA1<0>がMGドライバ回路4Rから切り離され、MGBNAの電圧MGBNsに固定される。
これによって、ステップ2A(マット2書込み)においてMGA1<0>を除くMGA2<0>、MGA3<0>、MGA4<0>がVPPsレベルとなる。
ステップ4B(マット2からマット3への切り替え)において、MGT2nがVEE2レベルからVPPsレベルに切り替わる。これによって、MGスイッチ&リセット回路72−2のPMOSトランジスタ52A2<0>、52A2<1>、52B2<0>、52B2<1>がオフとなる。また、NMOSトランジスタ85A2<0>、85A2<1>、85B2<0>、85B2<1>がオンとなるため、MGA2<0>がMGドライバ回路4Rから切り離され、MGBNAの電圧MGBNsに固定される。
これによって、ステップ3A(マット3書込み)においてMGA1<0>とMGA2<0>を除くMGA3<0>、MGA4<0>がVPPsレベルとなる。
ステップ4B(マット3からマット4への切り替え)において、MGT3nがVEE2レベルからVPPsレベルに切り替わる。これによって、MGスイッチ&リセット回路72−3のPMOSトランジスタ52A3<0>、52A3<1>、52B3<0>、52B3<1>がオフとなる。また、NMOSトランジスタ85A3<0>、85A3<1>、85B3<0>、85B3<1>がオンとなるため、MGA3<0>がMGドライバ回路4Rから切り離され、MGBNAの電圧MGBNsに固定される。
これによって、ステップ4A(マット4書込み)においてMGA1<0>とMGA2<0>とMGA3<0>を除くMGA4<0>がVPPsレベルとなる。
その後、アイドル状態[0B]に戻る。
以上のように、本実施の形態によれば、メモリセルアレイおよびメモリゲート線を4分割することによって、2分割する場合よりも、さらにメモリゲート線が受けるディスターブ時間を短くすることができるため、メモリゲート線に加わるディスターブストレスを低減できる。
また、本実施の形態では、第5の実施の形態と同様に、分割したメモリゲート線の数だけMGドライバを増やすのではなく、MGスイッチ回路によって複数のメモリゲート線を接続または分離するので、制御回路および配線数などを削減することができる。その結果、レイアウト面積を低減できる。
なお、本実施の形態では、メモリセルアレイおよびメモリゲート線が4分割される場合について説明したが、同様の方法で任意に分割数を増やすことができる。
次に、本発明の実施形態の半導体装置の全体の構成について説明する。
(マイクロコンピュータ)
図22は、本発明の実施形態による半導体装置の構成を示すブロック図である。図22では、半導体装置の例としてマイクロコンピュータ(MAC)101の構成が示されている。
図22を参照して、マイクロコンピュータ101は、たとえばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)集積回路製造技術などを用いることによって、単結晶シリコンのような1個の半導体チップに形成される。
図22に示すように、マイクロコンピュータ101は、中央処理装置(CPU)102と、ランダムアクセスメモリ(RAM)105と、フラッシュメモリモジュール(FMDL)106とを備える。中央処理装置102は、命令制御部と実行部を備えて命令を実行する。ランダムアクセスメモリ105は、中央処理装置102のワーク領域などに利用される。フラッシュメモリモジュール106は、データやプログラムを格納する不揮発性メモリモジュールとして設けられる。
マイクロコンピュータ101は、さらに、ダイレクトメモリアクセスコントローラ(DMAC)103と、バスインタフェース回路(BIF)104と、フラッシュシーケンサ(FSQC)107と、外部入出力ポート(PRT)108,109と、タイマ(TMR)110と、クロックパルスジェネレータ(CPG)111と、高速バス(HBUS)112と、周辺バス(PBUS)113とを備える。
バスインタフェース回路104は、高速バス112と周辺バス113とのバスインタフェース制御若しくはバスブリッジ制御を行う。フラッシュシーケンサ107は、フラッシュメモリモジュール(FMDL)106に対するコマンドアクセス制御を行う。クロックパルスジェネレータ111は、マイクロコンピュータ101を制御するための内部クロックCLKを生成する。
マイクロコンピュータ101のバス構成は特に制限されないが、図22の場合には、高速バス(HBUS)112と周辺バス(PBUS)113とが設けられている。高速バス112および周辺バス113の各々は、特に制限されないが、データバス、アドレスバスおよびコントロールバスを有する。高速バス112および周辺バス113という2本のバスを設けることによって、共通のバスに全ての回路を共通接続する場合に比べてバスの負荷を軽くし、高速アクセス動作を保証することができる。
高速バス112には、中央処理装置102、ダイレクトメモリアクセスコントローラ103、バスインタフェース回路104、ランダムアクセスメモリ105、およびフラッシュメモリモジュール106が接続される。周辺バス113には、フラッシュシーケンサ107、外部入出力ポート108,109、タイマ110、およびクロックパルスジェネレータ111が接続される。
マイクロコンピュータ101は、さらに、発振子が接続されるかまたは外部クロックが供給されるクロック端子XTAL/EXTALと、スタンバイ状態を指示する外部ハードウェアスタンバイ端子STBと、リセットを指示する外部リセット端子RESと、外部電源端子VCCと、外部接地端子Vssとを備える。
図22では、ロジック回路としてのフラッシュシーケンサ107と、アレイ構成のフラッシュメモリモジュール106とは、別CADツールを用いて設計されているため、便宜上別々の回路ブロックとして図示されているが、双方併せて1つのフラッシュメモリ116を構成する。
フラッシュメモリモジュール106は、読出し専用の高速アクセスポート(HACSP)115を介して高速バス(HBUS)112に接続される。CPU102またはDMAC103は、高速バス112から高速アクセスポート115を介してフラッシュメモリモジュール106をリードアクセスすることができる。CPU102またはDMAC103は、フラッシュメモリモジュール106に対して書込みおよび初期化のアクセスを行うときは、バスインタフェース104を介して周辺バス(PBUS)113経由でフラッシュシーケンサ107にコマンドを発行する。このコマンドに応答して、フラッシュシーケンサ107は、周辺バスPBUSから低速アクセスポート(LACSP)を通じてフラッシュメモリモジュールの初期化や書込み動作の制御を行う。
本発明の実施形態で説明した構成は、フラッシュメモリモジュール106におけるメモリマット部分に相当する。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。