JP6682471B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

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Description

本実施形態は、半導体記憶装置に関する。
半導体記憶装置として、NAND型フラッシュメモリが知られている。
特開2003−217293号公報
動作信頼性を向上できる半導体記憶装置を提供する。
実施形態の半導体記憶装置は、半導体記憶装置は、ワード線に接続されるメモリセルと、複数のメモリセルを備えるブロックと、少なくとも第1ブロック、第2ブロック及び第1不良ブロックを備える第1グループと、少なくとも第3ブロック、第4ブロック及び第2不良ブロックを備える第2グループと、第1グループを制御する第1デコード回路と、第2グループを制御する第2デコード回路と、を備え、第1ブロックを選択する場合、第1デコード回路は、第1ブロックのワード線に第1電圧を転送し、第2ブロックのワード線に第1電圧よりも低い第2電圧を転送し、第1不良ブロックのワード線を電気的に浮遊状態にし、第2デコード回路は、第3ブロック、第4ブロック、及び第2不良ブロックのワード線を電気的に浮遊状態にする。
図1は、半導体記憶装置を含むメモリシステムの構成を示す図である。 図2は、NAND型フラッシュメモリのブロック図である。 図3は、メモリセルアレイの構成を示す図である。 図4は、ロウデコーダの構成を示す図である。 図5は、第1回路の構成を示す図である。 図6は、第2回路の構成を示す図である。 図7は、選択部の構成を示す図である。 図8は、WLSWの構成を示す図である。 図9は、ブロック選択動作時の各信号の波形を示す図である。 図10は、比較例に係るロウデコーダの構成を示す図である。 図11は、ロウデコーダの他の構成を示す図である。 図12は、選択部の他の構成を示す図である。 図13は、ロウデコーダの更に他の構成を示す図である。 図14は、選択部の更に他の構成を示す図である。 図15は、第2回路の他の構成を示す図である。
以下に、構成された実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付す。参照符号の後ろの数字は、同様の構成を有する要素同士を区別するために用いられている。同じ参照符号で示される要素を相互に区別する必要がない場合、これらの要素は、参照符号により参照される。例えば、参照符号BLK<0>、BLK<1>を付された要素を相互に区別する必要がない場合、これらの要素を包括的に参照符号BLKとして参照する。
<1>第1実施形態
第1実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。以下では半導体記憶装置の一例として、メモリセルトランジスタが半導体基板の上方に積層された三次元積層型NAND型フラッシュメモリを例に挙げて説明する。
<1−1>メモリシステムの構成について
まず、本実施形態に係る半導体記憶装置を含むメモリシステムの構成について、図1を用いて説明する。
図1に示すようにメモリシステム1は、NAND型フラッシュメモリ100及びメモリコントローラ200を備えている。メモリコントローラ200とNAND型フラッシュメモリ100は、例えばそれらの組み合わせにより一つの半導体装置を構成しても良く、その例としてはSDTMカードのようなメモリカードや、SSD(solid state drive)等が挙げられる。また、メモリシステム1は、ホストデバイス300を更に備える構成であっても良い。また、複数のNANDチップとNAND I/Fが積層され、TSV(Through Silicon Via)を用いて接続されているメモリシステムでも良い
NAND型フラッシュメモリ100は、複数のメモリセルトランジスタを備え、データを不揮発に記憶する。NAND型フラッシュメモリ100の構成の詳細は後述する。
メモリコントローラ200は、ホストデバイス300からの命令に応答して、NAND型フラッシュメモリ100に対して読み出し、書き込み、消去等を命令する。
メモリコントローラ200は、ホストインターフェイス回路201、内蔵メモリ(RAM)202、プロセッサ(CPU)203、バッファメモリ204、NANDインターフェイス回路205、及びECC回路206を備えている。
ホストインターフェイス回路201は、コントローラバスを介してホストデバイス300と接続され、メモリコントローラ200と、ホストデバイス300との通信を司る。そして、ホストインターフェイス回路201は、ホストデバイス300から受信した命令及びデータを、それぞれCPU203及びバッファメモリ204に転送する。また、ホストインターフェイス回路201は、CPU203の命令に応答して、バッファメモリ204内のデータをホストデバイス300へ転送する。
NANDインターフェイス回路205は、NANDバスを介してNAND型フラッシュメモリ100と接続される。そして、NANDインターフェイス回路205は、NAND型フラッシュメモリ100とメモリコントローラ200の通信を司る。そして、NANDインターフェイス回路205は、CPU203から受信した命令をNAND型フラッシュメモリ100に転送する。また、NANDインターフェイス回路205は、データの書き込み時にはバッファメモリ204内の書き込みデータをNAND型フラッシュメモリ100へ転送する。更に、NANDインターフェイス回路205は、データの読み出し時には、NAND型フラッシュメモリ100から読み出されたデータをバッファメモリ204へ転送する。
NANDバスは、NANDインターフェイスに従った信号の送受信を実行する。この信号の具体例は、コマンドラッチイネーブル信号CLE、アドレスラッチイネーブル信号ALE、ライトイネーブル信号WEn、リードイネーブル信号REn、レディ・ビジー信号RBn、及び入出力信号DQである。
信号CLE及びALEは、NAND型フラッシュメモリ100への入力信号DQがそれぞれコマンド及びアドレスであることをNAND型フラッシュメモリ100に通知する信号である。信号WEnはL(Low)レベルでアサートされ、入力信号DQをNAND型フラッシュメモリ100に取り込ませるための信号である。「アサート」とは、信号(または論理)が有効(アクティブ)な状態とされていることを意味し、これに相対する用語として「ネゲート」は信号または論理が無効(インアクティブ)な状態とされていることを意味する。信号REnもLレベルでアサートされ、NAND型フラッシュメモリ100から出力信号DQを読み出すための信号である。レディ・ビジー信号RBnは、NAND型フラッシュメモリ100がレディ状態(メモリコントローラ200からの命令を受信出来る状態)であるか、それともビジー状態(メモリコントローラ200からの命令を受信出来ない状態)であるかを示す信号であり、Lレベルがビジー状態を示す。入出力信号DQは、例えば8ビットの信号である。そして入出力信号DQは、NAND型フラッシュメモリ100とメモリコントローラ200との間で送受信されるデータの実体であり、コマンド、アドレス、書き込みデータ、及び読み出しデータ等である。
CPU203は、メモリコントローラ200全体の動作を制御する。例えば、CPU203は、ホストデバイス300から書き込み命令を受信した際には、NANDインターフェイス回路205に基づく書き込み命令を発行する。読み出し及び消去の際も同様である。またCPU203は、ウェアレベリング等、NAND型フラッシュメモリ100を管理するための様々な処理を実行する。更にCPU203は、各種の演算を実行する。例えば、データの暗号化処理やランダマイズ処理等を実行する。尚、上述したように、ホストデバイス300が、メモリシステム1に含まれる場合においても、CPU203は、メモリシステム1全体の動作を司る。
ECC回路206は、データの誤り訂正(ECC:Error Checking and Correcting)処理を実行する。すなわちECC回路206は、データの書き込み時には書き込みデータに基づいてパリティを生成する。そして、ECC回路206は、データの読み出し時には前記パリティからシンドロームを生成して誤りを検出し、誤りを訂正する。なお、CPU203がECC回路206の機能を有していても良い。
内蔵メモリ202は、例えばDRAM等の半導体メモリであり、CPU203の作業領域として使用される。そして内蔵メモリ202は、NAND型フラッシュメモリ100を管理するためのファームウェアや、各種の管理テーブル等を保持する。
<1−2>NAND型フラッシュメモリの構成について
次に、図2を用いてNAND型フラッシュメモリ100の構成について説明する。
図2に示すようにNAND型フラッシュメモリ100は、大まかには周辺回路110及びコア部120を備えている。
コア部120は、メモリセルアレイ130、センスアンプ140、及びロウデコーダ150を備えている。
メモリセルアレイ130は、複数の不揮発性メモリセルトランジスタを備えており、複数の不揮発性メモリセルトランジスタのそれぞれがワード線及びビット線に関連付けられている。また、メモリセルアレイ130は、複数の不揮発性メモリセルトランジスタの集合である複数のブロックBLK(BLK<0>、BLK<1>、BLK<2>、BLK<3>…)を備えている。また、複数のブロックBLK毎にグループ化される。本例では一例として、4つのブロックBLKが一つのグループGPとしてグルーピングされる。また、グループGPは複数(本例ではm+1(m:整数)個)用意される。
データの消去は、ブロックBLK単位、またはブロックBLKよりも小さい単位で行うことが出来る。消去方法に関しては、例えば“NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE”という2011年9月18日に出願された米国特許出願13/235,389号に記載されている。また、“NON-VOLATILE SEMICONDUCTOR STORAGE DEVICE”という2010年1月27日に出願された米国特許出願12/694,690号に記載されている。更に、“NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE AND DATA ERASE METHOD THEREOF”という2012年5月30日に出願された米国特許出願13/483,610号に記載されている。これらの特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用されている。
ブロックBLKの各々は、メモリセルトランジスタが直列接続されたNANDストリング131の集合である複数のストリングユニットSU(SU0、SU1、SU2、・・・)を備えている。もちろん、メモリセルアレイ130内のブロック数や、1ブロックBLK内のストリングユニット数は任意である。メモリセルアレイ130内のブロックの物理的な位置を示すものをブロックアドレスと呼ぶ。
ロウデコーダ150は、ブロックアドレスに対応するブロックを選択状態にし、選択されたブロックのワード線を所望の電圧状態にする。
センスアンプ140は、複数のセンスモジュール(不図示)を備える。複数のセンスモジュールは、データの読み出し時には、メモリセルトランジスタからビット線に読み出されたデータをセンスする。
周辺回路110は、シーケンサ111、レジスタ112、及びドライバ113等を備える。
シーケンサ111は、NAND型フラッシュメモリ100全体の動作を制御する。
レジスタ112は、種々の信号を記憶する。例えば、レジスタ112は、データの書き込みや消去動作のステータスを記憶し、これによってコントローラに動作が正常に完了したか否かを通知する。なお、レジスタ112は、種々のテーブルを記憶することも可能である。
ドライバ113は、データの書き込み、読み出し、及び消去に必要な電圧を、ロウデコーダ150、センスアンプ140、及び図示せぬソース線ドライバに供給する。
<1−3>メモリセルアレイ
図3を用いてメモリセルアレイの構成について説明する。図3では、あるブロックBLKを示している。図3に示すように、ブロックBLKは複数のストリングユニットSU(SU0〜SU3)を含む。また各々のストリングユニットSUは、複数のNANDストリング131を含む。
NANDストリング131の各々は、複数のメモリセルトランジスタMT(図3の例では48個のメモリセルトランジスタMT0〜MT47)及び選択トランジスタST1、ST2を含んでいる。メモリセルトランジスタMTは、制御ゲートと電荷蓄積層とを備え、データを不揮発に保持する。そしてメモリセルトランジスタMTは、選択トランジスタST1のソースと選択トランジスタST2のドレインとの間に直列接続されている。
ストリングユニットSU0〜SU3の各々における選択トランジスタST1のゲートは、それぞれセレクトゲート線SGD0〜SGD3に接続される。これに対してストリングユニットSU0〜SU3の各々における選択トランジスタST2のゲートは、例えばセレクトゲート線SGS0〜SGS3に接続される。また、同一のブロックBLK内にあるメモリセルトランジスタMT0〜MT47の制御ゲートは、それぞれワード線WL0〜WL47に接続される。
また、メモリセルアレイ130内において同一列にあるNANDストリング131の選択トランジスタST1のドレインは、ビット線BL(BL0〜BL(L−1)、但しLは2以上の整数)に接続される。すなわちビット線BLは、複数のブロックBLK間で複数のNANDストリング131を接続する。更に、複数の選択トランジスタST2のソースは、ソース線SLに接続されている。
更に、メモリセルアレイ130の構成についてはその他の構成であっても良い。すなわちメモリセルアレイ130の構成については、例えば、“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という2009年3月19日に出願された米国特許出願12/407,403号に記載されている。また、“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という2009年3月18日に出願された米国特許出願12/406,524号、“不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法”という2010年3月25日に出願された米国特許出願12/679,991号“半導体メモリ及びその製造方法”という2009年3月23日に出願された米国特許出願12/532,030号に記載されている。これらの特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用されている。
<1−4>ロウデコーダ及びロウデコードにかかわる制御
図4〜図8を用いて、ロウデコーダ150の構成と、ブロックの選択動作(ブロック選択動作)時におけるロウデコーダ150の動作について説明する。ブロックの選択動作は、選択ブロックBLKに対するアクセス(データ読み出し、データ書き込み、データ消去)動作時に行われる動作である。
ロウデコーダ150は、複数のブロック(グループGP)単位で選択制御を行う。図4に示すように、ロウデコーダ150は、複数のデコード回路151を備えている。
<1−4−1>デコード回路
デコード回路151は、グループGP毎(本例では4つのブロック毎)に設けられている。具体的には、本例ではm+1個のグループGPに対応して、m+1個のデコード回路151が設けられている。デコード回路151は、受信信号(EN、ADDRESS)及びブロックの状態情報(GOOD、BAD)に基づいて、1つのグループGP(グループGP内の4つのブロック)を選択する。つまり、受信信号(EN、ADDRESS)で選ばれたグループGP内の選択ブロックの状態情報がGOODであれば該当する信号BLK_SELが“H”となり4つのWLSW回路(グループGP内の非選択ブロック含む)が選択される。また、受信信号(EN、ADDRESS)で選ばれたグループGP内の選択ブロックの状態情報がBADであれば、該当する信号BLK_SELは”L”となり4つのWLSW回路は非選択状態となる。
なお、図中のCG0はグループGP内のブロックBLK<0>に対応するCG線(WL線となる途中の信号線)を表し、複数本存在する。また図中のSG0はSGS0及びSGD0を表し、グループGP内のブロックBLK<0>に対応するSG線(SGS_wlやSGD_wlとなる途中の信号線)を表し、複数本存在してもよい。上記のようにグループGP内のブロックBLKに対応したCG線及びSG線のデコードは選択部HVSWで行われる。つまり、選択部HVSWは、ドライバ113により生成されたグループGP内の選択ブロックBLK用の信号CG/SGS/SGDとグループGP内の非選択ブロックBLK用の信号UCG/USGS/USGDを選択部HVSWデコードし、対応する各WLSW回路へ電圧を供給する。なお、“<m:0>”という表記と“<0>〜<m>”という表記は同義である。
以下では、一つのデコード回路151<0>に着目して説明する。
デコード回路151は、第1回路154と、第2回路155とを備えている。
<1−4−2>第1回路154
<1−4−2−1>第1回路154の構成
図5を用いて、デコード回路151<0>の第1回路154の構成について説明する。
第1回路154は、信号EN及びアドレスに基づいて、信号BLK_SEL、及びRDEC_SELを生成する。信号EN及びアドレスは、シーケンサ111から供給される
図5に示すように、例えば第1回路154は、PMOSトランジスタ154a、154b、NMOSトランジスタ154f、154g、154h、154i、154j、154k<0>〜<3>、154l<0>〜<3>、及びインバータ154c、154d、154e、154m<0>〜<3>、154n<0>〜<3>を備えている。
PMOSトランジスタ154aは、ソースに電源電圧VRDが印加され、ゲートに信号ENの反転信号ENBが供給され、ドレインがノードN1に接続される。
インバータ154cは、信号RDEC_SELを生成する。インバータ154cは、ノードN1から受信した信号をノードN2に反転出力する。信号RDEC_SELは、後述するように、第2回路155を制御するために用いられる。
PMOSトランジスタ154bは、ソースに電源電圧VRDが印加され、ゲートに信号RDEC_SELが供給され、ドレインがノードN1に接続される。
インバータ154dは、ノードN2から受信した信号をノードN3に反転出力する。
インバータ154eは、ノードN3から受信した信号に基づき、信号BLK_SELを生成する。信号BLK_SELは、選択部157に入力される。
NMOSトランジスタ154f、154g、154h、及び154iは、グループGPに関するアドレス(グループアドレス)をデコードする為に設けられ、直列に配置される。なお、グループアドレスのデコード用の構成として4つのトランジスタを示したが、必ずしもこれに限らない。
NMOSトランジスタ154jは、ドレインにグループアドレスのデコード結果が供給され、ゲートに信号ENBが供給され、ソースがノードN5に接続される。
インバータ154m<0>〜<3>及び154n<0>〜<3>は、グループGP内のブロックBLK(この例では4つのブロック)に対応して設けられ、対応するグループGP内のブロックBLKが良好(GOOD)か、不良(BAD)かを示すブロックの状態情報を記憶する。図5には図示していないが、D/Sなどのテストで不良となったグループGP内のブロックBLKに対応するBADノードを論理的に”H”レベルにセットする(対応するGOODノードは論理的に”L”レベルにセットされる)。良好ブロックBLKは、データの読み書きに使用されるが、不良ブロックBLKは、データの読み書きに使用されない。本例の場合は、4つのグループGP内のブロックBLKの状態を記憶出来るように、4組のインバータ154m及び154nが設けられる。具体的には、グループGP内のブロックBLK<Y(Y:整数)>の状態は、インバータ154m<Y>及び154n<Y>のラッチ回路を構成している記憶回路に記憶される。より具体的には、本例の場合、ノードN6<0>〜<3>(良好情報記憶ノード)に、それぞれグループGP内のブロックBLK<0>〜<3>が良好である事を示す情報(良好情報GOOD<0>〜<3>)が記憶される。また、ノードN8<0>〜<3>(不良情報記憶ノード)に、それぞれグループGP内のブロックBLK<0>〜<3>が不良であることを示す情報(不良情報BAD<0>〜<3>)が記憶される。例えば、良好情報記憶ノード(ノードN6<0>〜<3>)の電位が“H(High)”レベルの場合は、対応するグループGP内のブロックBLKが良好(GOOD)と判断される。また不良情報記憶ノード(ノードN8<0>〜<3>)の電位が“H”レベルの場合は、対応するグループGP内のブロックBLKが不良(BAD)と判断される。なお、例えば良好情報(GOOD<0>〜<3>)または不良情報(BAD<0>〜<3>)は、半導体記憶装置の出荷前の試験時等に各記憶ノードに記憶される。また、半導体記憶装置を使用することにより、良好なグループGP内のブロックBLKが不良ブロックBLKになる場合がある。この場合は、メモリシステム1またはホストデバイス300によって、良好情報(GOOD<0>〜<3>)または不良情報(BAD<0>〜<3>)を更新しても良い。
本例では、4組のインバータ154m及び154nに対応して、4つのNMOSトランジスタ154kが設けられる。NMOSトランジスタ154k<0>〜<3>は、ドレインにグループアドレスのデコード結果が供給され、それぞれのゲートに良好情報(GOOD<0>〜<3>)が供給され、それぞれのソースにノードN7<0>〜<3>が接続される。
NMOSトランジスタ154l<0>〜<3>は、インバータ154m及び154nの組毎に設けられている。NMOSトランジスタ154l<0>〜<3>は、ドレインにグループアドレスのデコード結果が供給され、それぞれのゲートにグループGP内のブロックBLKアドレス(CHUNK<3:0>)が供給され、ソースがグランドに接続される。
<1−4−2−2>第1回路154の動作
続いて、ブロックの選択動作時の第1回路154の動作について説明する。
シーケンサ111は、ブロック選択動作が始まる前は、信号ENBを“L“レベルとする。これにより、ノードN1は、PMOSトランジスタ154a及び154bを介して充電される。この時点では、信号BLK_SELは”L“レベルである。そして、シーケンサ111は、ブロック選択動作が始まると、信号ENBを“H“レベルとする。これにより、ノードN1の充電は完了する。
<1−4−2−2−1>デコード回路に対応するグループが選択される場合
デコード回路151に対応するグループが選択される場合について説明する。ブロック選択動作が始まると、シーケンサ111からアドレスが入力され、デコード回路151に対応するグループが選択されるので、NMOSトランジスタ154f、154g、154h、及び154iがオン状態となる。その後、信号ENBは“L”レベルから“H”レベルとなる。これにより、ノードN1がノードN5に電気的に接続される。そして、シーケンサ111からグループGP内のブロックBLKアドレスが入力され対応するNMOSトランジスタ154lがオン状態となり、良好なグループGP内のブロックBLKが選択される場合、NMOSトランジスタ154kがオン状態となる。これにより、ノードN1は、グランドに電気的に接続されることとなる。その結果、ノードN1は“L”レベルとなり、信号RDEC_SEL及びBLK_SELは“H”レベルとなる。
また、不良のグループGP内のブロックBLKが選択される場合、NMOSトランジスタ154kがオフ状態となる。これにより、ノードN1の電位は“H”レベルに維持され、信号RDEC_SEL及びBLK_SELは”L“レベルに維持される。
<1−4−2−2−2>デコード回路に対応するグループが選択されない場合
デコード回路151に対応するグループが選択されない場合について説明する。ブロック選択動作が始まると、シーケンサ111からアドレスが入力され、信号ENBは“L”レベルから“H”レベルとなるが、デコード回路151に対応するグループが選択されないので、NMOSトランジスタ154f、154g、154h、及び154iのいずれかがオフ状態となる。その結果、ノードN1の電位は“H”レベルに維持され、信号RDEC_SEL及びBLK_SELは”L“レベルに維持される。
<1−4−3>信号生成回路152及び第2回路155
次に、信号生成回路152及びデコード回路151<0>の第2回路155について説明する。
<1−4−3−1>信号生成回路152及び第2回路155の構成
図4に示すように、信号生成回路152(本実施例ではロウデコーダの外に配置)は、信号BADCHK毎にPMOSトランジスタ152aを備えている。PMOSトランジスタ152aは、信号BADCHKを生成する。具体的には本実施例では、4つの信号BADCHK<0>〜<3>に対応して4つのPMOSトランジスタ152a<0>〜<3>が設けられている(本実施例では信号BADCKHを“H”レベルプリチャージ方式のためPMOSトランジスタが用いられている)。これはグループGP内のブロックBLK数に対応したものであり、本実施例ではグループGP内のブロックBLK数が4つであるため、信号BADCHK及びPMOSトランジスタ152a<0>〜<3>は4セットある。PMOSトランジスタ152aはソースに電源電圧VRD(ロウデコーダに使用される電源)が印可され、ゲートに信号GBCが供給され、ドレインが信号BADCHKを供給するための信号線に接続される。信号GBCは、シーケンサ111から供給される。なお、信号BADCHKを供給するための信号線は、他のデコード回路151の第2回路155にも接続される。本実施例では信号生成回路152のソースにVRD電源を使用しているが、本提案内容が実現できる限りにおいて別の電源でも構わない(必ずしもロウデコーダで使用されている電源である必要はない)。
図6に示すように、第2回路155は、グループGP内のブロックBLK<Y>に対応してNMOSトランジスタ155a<Y>及び155b<Y>を備えている。具体的には図6に示すように、例えば第2回路155は、グループGP内のブロックBLK<0>〜<3>に対応してNMOSトランジスタ155a<0>〜<3>、及び155b<0>〜<3>を備えている。
NMOSトランジスタ155a<0>〜<3>は、不良情報(BAD<0>〜<3>)に基づいて、それぞれノードN9<0>〜<3>を放電する。NMOSトランジスタ155b<0>〜<3>は、信号RDEC_SELに基づいて、ノードN9<0>〜<3>を信号生成回路152が出力する信号BADCHK<0>〜<3>の信号線に接続する。
<1−4−3−2>信号生成回路152及び第2回路155の動作
続いて、ブロックの選択動作時の信号生成回路152及び第2回路155の動作について説明する。
図4に示すように、まず信号生成回路152は、ブロックの選択動作が始まる前に、信号BADCHK<0>〜<3>に係る信号を充電することで、信号BADCHK<0>〜<3>を“H”レベルにし、次の<1−4−3−2−1>、<1−4−3−2−2>、<1−4−4>の処理が終わるまでは“H”レベルがフローティング状態で保持される。つまり上記の期間中、信号生成回路152のPMOSトランジスタ152aはオフする。
<1−4−3−2−1>デコード回路に対応するグループが選択される場合
デコード回路151に対応するグループが選択される場合について説明する。ブロック選択動作が始まると、上述したように信号RDEC_SELが“H”レベルとなる。そのため、NMOSトランジスタ155b<0>〜<3>がオン状態となる。
そして、グループGP内のブロックBLK<Y>が不良ブロックである場合、BAD<Y>が“H”レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ155a<Y>がオン状態となる。その結果、信号BADCHK<Y>は“H”レベルから“L”レベルになる。
また、他方でグループGP内のブロックBLK<Y>が良好ブロックである場合、BAD<Y>が“L”レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ155a<Y>はオフ状態となる。その結果、信号BADCHK<Y>は“H”レベルに維持される。
<1−4−3−2−2>デコード回路に対応するグループが選択されない場合
次に、デコード回路151に対応するグループが選択されない場合について説明する。ブロック選択動作が始まると、上述したように信号RDEC_SELが“L”レベルとなる。そのため、NMOSトランジスタ155b<0>〜<3>がオフ状態となる。これにより、信号BADCHK<0>〜<3>は“H”レベルに維持される。
<1−4−4>記憶部153
図4に示すように、記憶部153は、信号LBCに基づいて信号BADCHK<0>〜<3>を記憶する。そして、記憶部153は、第3回路156に、信号BADCHK<0>〜<3>を、信号BADCHK_LAT<0>〜<3>として供給する。本例では、信号BADCHK<Y>が“L”レベルである場合、信号BADCHK_LAT<Y>も“L”レベルであるとする。他方で信号BADCHK<Y>が“H”レベルである場合、信号BADCHK_LAT<Y>も“H”レベルであるとする。信号LBCは、シーケンサ111から供給される。
<1−4−5>第3回路156
図4に示すように、第3回路156は、信号EN、アドレス、及び信号BADCHK_LAT<0>〜<3>に基づいて、信号SEL<3:0>、及びUSEL<3:0>を下記要求を満たすように生成するロジック回路である(形式は問わず)。あるグループGPが選択された場合の第3回路156の動作を下記に記す。
具体的には、あるグループGP内のブロックBLK<Y>(本実施例ではグループGP内の4つのブロックから1つのブロック)が選択され、且つそれに対応する信号BADCHK_LAT<Y>が“H”レベル(あるグループGP内のブロックBLK<Y>が良好ブロック)である場合には、第3回路156は、信号SEL<Y>を“H”レベルにし、信号USEL<Y>を“L”レベルにする。
また、あるグループGP内のブロックBLK<Y> (本実施例ではグループGP内の4つのブロックから1つのブロック)が選択され、且つそれに対応する信号BADCHK_LAT<Y>が“L”レベル(あるグループGP内のブロックBLK<Y>が不良ブロック)である場合には、第3回路156は、信号SEL<Y>、及びUSEL<Y>を“L”レベルにする。
また、あるグループGP内のブロックBLKで非選択のもの(グループGP内の4つのブロックの内、3つのブロック)は、それに対応する信号SELは“L”レベル、信号USELは”H”レベルとなる。
<1−4−6>選択部157
次に、図7を用いて、図4の選択部157について説明する。ここでは、簡単のため、ワード線WL(本例ではワード線WL0〜WL47)に関する選択部HVSWに着目して説明する。なお、SGD/SGSに関する選択部は従来通りの制御であるため、説明を割愛する。
<1−4−6−1>選択部157の構成
選択部157は、グループGP内のブロックBLK<Y>に対応して選択部HVSW<Y>を備えている。具体的には図7に示すように、例えば選択部157は、グループGP内のブロックBLK<0>〜<3>に対応して選択部HVSW<0>〜<3>を備えている。選択部HVSW<0>〜<3>は、それぞれ、NMOSトランジスタ157a、157bを備えている。
NMOSトランジスタ157a<0>〜<3>は、それぞれの一端はCG0、CG1、CG2、およびCG3に接続され、それぞれのゲートに信号USEL<0>〜<3>が供給され、それぞれのもう一端はノードN10に接続される。電圧UCGは、選択されたグループGPの内の非選択ブロック(本実施例では4つのブロックの内の3つのブロック。1つは選択ブロック)のワード線WLに転送される電圧である。
NMOSトランジスタ157b<0>〜<3>は、それぞれの一端はCG0、CG1、CG2、およびCG3に接続され、それぞれのゲートに信号SEL<0>〜<3>が供給され、それぞれのドレインはノードN11に接続される。電圧CGは、選択されたグループGP内の選択ブロックのワード線WLに転送される電圧である。
<1−4−6−2>選択部157とWLSW回路の動作
次に、図7および図8を用いて、選択されたグループGP内のWLSW回路と選択部157の動作について説明する。
<1−4−6−2−1>デコード回路に対応するグループが選択される場合
デコード回路151に対応するグループが選択される場合について説明する。ブロック選択動作が始まると、上述したように信号BLK_SELは“H”レベルとなる。これにより、選択されたグループGP内の4つのWLSW回路はオン(接続)状態となる。つまり、選択されたグループGP内の4つのWLSW回路に設けられたNMOSトランジスタ158a、158b、および158cはオン状態となる(図8参照)。
更に、選択されたグループGP内の選択ブロックBLK<Y>が良好ブロックである場合は、信号USEL<Y>は“L”レベルとなり、信号SEL<Y>は“H”レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ157a<Y>がオフ状態、NMOSトランジスタ157b<Y>がオン状態、となる。その結果、ブロックBLK<Y>に係るワード線WL(BLK<Y>)に電圧CGが転送される。
選択されたグループGP内の非選択ブロックBLK<Y>が良好ブロックである場合は、信号USEL<Y>は“H”レベルとなり、信号SEL<Y>は“L”レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ157a<Y>はオン状態、及びNMOSトランジスタ157b<Y>はオフ状態となる。その結果、ブロックBLK<Y>に係るワード線WL(BLK<Y>)に電圧UCGが転送される。
選択されたグループGP内の非選択ブロックBLK<Y>が不良ブロックである場合は、信号SEL<Y>、信号USEL<Y>はともに“L”レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ157a<Y>及びNMOSトランジスタ157b<Y>はともにオフ状態となる。その結果、ブロックBLK<Y>に係るワード線WL(BLK<Y>)はフローティング状態となる。
選択されたグループGP内の選択ブロックBLK<Y>が不良ブロックである場合は、信号BLK_SELが“L”レベルとなるため、選択されたグループGP内のブロックBLKのワード線WLは電気的に浮遊状態となる(選択されない)。
<1−4−6−2−2>デコード回路に対応するグループが選択されない場合
デコード回路151に対応するグループが選択されない場合について説明する。ブロック選択動作が始まると、上述したように信号BLK_SELは“L”レベルとなる。これにより、選択されていないグループGP内のWLSW回路はオフ状態となるため、非選択グループのワード線WLは電気的に浮遊状態となる。 デコード回路151<0>の構成について説明したが、デコード回路151<1>〜<m>も、上述したデコード回路151<0>と同様の構成である。
<1−5>ブロック選択動作時の信号の波形
図9を用いて、ブロック選択動作時の、各信号の波形について説明する。ここでは、選択されるグループに係るデコード回路151及び関係する制御回路に係る信号に着目して説明する。
[時刻T0]
ブロック選択動作の開始前において、シーケンサ111は、信号EN、GBC、及びLBCを“L”レベルにする。上述したように、時刻T0の時点では、信号RDEC_SEL、BLK_SELは“L”レベルとなる。
[時刻T1]
ブロック選択動作が開始されると、シーケンサ111は、信号EN、及びGBCを“H”レベルにし、アドレスをデコード回路151に供給する。時刻T1〜時刻T2の間に、第1回路154は、選択されたグループGPについて信号RDEC_SEL、BLK_SELを“H”レベルにする。
[時刻T2]
信号生成回路152及び第2回路155は、不良ブロックに対応する信号BADCHKを“L”レベルにし、良好ブロックに関する信号BADCHKを“H”レベル(フローティングの“H”)に維持する。同様に、不良ブロックに対応する信号BADCHK_LATは“L”レベルとなり、良好ブロックに関する信号BADCHK_LATは“H”レベルとなる。
[時刻T3]
信号BADCHKが安定した後、シーケンサ111は、信号LBCを“H”レベルにする。これにより、記憶部153は、信号BADCHK_LATを記憶する。そして、選択部157は、上述したグループGP内の4ブロックのCG線の選択動作を行う。
その後、シーケンサ111は、信号EN、GBC、及びLBCを“L”レベルにすることにより、ブロック選択動作が終了する。
<1−6>効果
以下に、上述した実施形態の効果を説明するために、図10を用いて、比較例について説明する。
複数のブロックを共有して選択するロウデコーダにおいて、選択ブロックと非選択ブロックとがある。選択ブロックのワード線WLには選択用の電圧(CG)が印可され、非選択ブロックのワード線には非選択用の電圧(UCG)が印可される。これは半導体記憶装置の面積削減のためには重要な技術である。
図10に示すように、比較例に係る半導体記憶装置では、選択されたグループの選択ブロックは不良情報を読み出すが、非選択ブロックは不良情報を読み出さない。そのため、非選択ブロックのワード線WLには共通のUCG電圧が印可される。選択されたグループ内の非選択ブロックのうち、不良ブロックを含む事がある。しかし、比較例では、その不良ブロックが不良ブロック化されていても、選択グループ内の他の良好ブロックを選択した場合に、非選択ブロックに印可されるUCG電圧が印加される。その結果、非選択ブロックに欠陥のリーク電流が流れ、UCG電圧の降下や動作電流の増加を招く可能性がある。そのため、比較例のように複数のブロックを共有するロウデコーダでは、歩留りを落とす可能性があり、また後天的に不良ブロックが発生した場合の信頼性が低下する可能性がある。
上述した実施形態によれば、半導体記憶装置は複数ブロックを同時選択するロウデコーダにおいて、グループGP内のブロックBLKのうち、良好ブロックと不良ブロックとを同時に判別できる(従来動作から時長なしで判別可能)。そして、半導体記憶装置は選択されたグループGP内の不良ブロックを電気的に浮遊状態にする。これにより、選択されたグループGP内の非選択ブロックに不良ブロックが存在した場合に、その不良ブロックを電気的に浮遊状態にすることで不良ブロックに意図しない電流が流れることを抑制することができる。
不良ブロックは様々な要因で“不良”と判定される。ブロックが不良であると判定される要因として、“電流リーク”に係る不良が考えられる。このような不良ブロックに対して電圧UCGを転送すると、電圧UCGの電圧レベルによっては不良ブロックに大電流が流れる場合がある。その結果、他のブロックの選択動作に悪影響を及ぼすことがある。そのため、不良ブロックを電気的に浮遊状態にすることが望ましい。
上述した実施形態によれば、不良ブロックは常に電気的に浮遊状態にされる。そのため、上述したような問題が起こることがない。その結果、上述した実施形態によれば、動作性能を落とすことなく動作信頼性(歩留り)を向上できる半導体記憶装置を提供することが可能となる。
<2>第2実施形態
第2実施形態について説明する。第2実施形態では、選択部157の別の例について説明する。尚、第2実施形態に係る記憶装置の基本的な構成及び基本的な動作は、上述した第1実施形態に係る記憶装置と同様である。従って、上述した第1実施形態で説明した事項及び上述した第1実施形態から容易に類推可能な事項についての説明は省略する。
<2−1>ロウデコーダ
図11、及び図12を用いて、ロウデコーダ150の構成と、ブロックの選択動作時におけるロウデコーダ150の動作について説明する。
<2−1−1>第3回路156
図11に示すように、第3回路156は、信号EN、アドレス、及び信号BADCHK_LAT<0>〜<3>に基づいて、信号UCGSW<3:0>、SEL<3:0>、及びUSEL<3:0>を生成する。
具体的には、あるグループGP内のブロックBLK<Y>が選択され、且つ信号BADCHK_LAT<Y>が“H”レベル(ブロックBLK<Y>が良好ブロック)である場合には、第3回路156は、信号SEL<Y>を“H”レベルにし、信号USEL<Y>を“L”、信号UCGSW<Y>を“L”レベルにする。
また、あるグループGP内の非選択ブロック<Y>で、対応する信号BADCHK_LAT<Y>が“H”レベル(ブロックBLK<Y>が良好ブロック)である場合には、第3回路156は、信号SEL<Y>を“L”レベルにし、信号UCGSW<Y>及びUSEL<Y>を“H”レベルにする。
また、あるグループGP内の非選択具ロック<Y>で、対応する信号BADCHK_LAT<Y>が“L”レベル(ブロックBLK<Y>が不良ブロック)である場合、第3回路156は、信号USEL<Y>を“H”レベル、信号SEL<Y>、及びUCGSW<Y>を“L”レベルにする。
<2−1−2>選択部157
<2−1−2−1>選択部157の構成
次に、図12を用いて、選択部157について説明する。ここでは、簡単のため、ワード線WLに関する選択部HVSWに着目して説明する。
選択部HVSW<0>〜<3>は、それぞれ、NMOSトランジスタ157d、157e、157fを備えている。
NMOSトランジスタ157d<0>〜<3>は、それぞれの一端はノードN15<0>〜<3>に接続され、それぞれのゲートに信号USEL<0>〜<3>が供給され、それぞれのもう一端はCG0、CG1、CG2、及びCG3に接続される。
NMOSトランジスタ157e<0>〜<3>は、それぞれの一端はノードN15<0>〜<3>に接続され、それぞれのゲートに信号UCGSW<0>〜<3>が供給され、それぞれのもう一端はノードN13に接続される。
NMOSトランジスタ157f<0>〜<3>は、それぞれの一端はCG0、CG1、CG2、及びCG3に接続され、それぞれのゲートに信号SEL<0>〜<3>が供給され、それぞれのもう一端はノードN14に接続される。
<2−1−2−2>選択部157の動作
次に、ブロックの選択動作時の選択部157の動作について説明する。
<2−1−2−2−1>デコード回路に対応するグループが選択される場合
デコード回路151に対応するグループが選択される場合について説明する。ブロック選択動作が始まると、上述したように信号BLK_SELは“H”レベルとなる。これにより、対応するWLSW回路はオン状態となる。
更に、グループGP内の選択ブロックBLK<Y>が良好ブロックである場合は、信号USEL<Y>及び信号USGSW<Y>は“L”レベルとなり、信号SEL<Y>は“H”レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ157e<Y>及び157d<Y>がオフ状態、NMOSトランジスタ157f<Y>がオン状態、となる。その結果、ブロックBLK<Y>に係るワード線WL(BLK<Y>)に電圧CGnが転送される。
グループGP内の非選択ブロックBLK<Y>が良好ブロックである場合は、信号UCGSW及びUSEL<Y>は“H”レベルとなり、信号SEL<Y>は“L”レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ157d<Y>及び157e<Y>はオン状態、及びNMOSトランジスタ157f<Y>はオフ状態となる。その結果、ブロックBLK<Y>に係るワード線WL(BLK<Y>)に電圧UCGが転送される。
グループGP内の非選択ブロックBLK<Y>が不良ブロックである場合は、信号USEL<Y>、は“H”レベル、信号UCGSW<Y>及び信号SEL<Y>は“L”レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ157e<Y>、及びNMOSトランジスタ157f<Y>がオフ状態となる。その結果、ブロックBLK<Y>に係るワード線WL(BLK<Y>)は電気的に浮遊状態となる。
<2−1−2−2−2>デコード回路に対応するグループが選択されない場合
デコード回路151に対応するグループが選択されない場合について説明する。ブロック選択動作が始まると、上述したように信号BLK_SELは“L”レベルとなる。これにより、対応するWLSW回路はオフ状態となる。そのため、非選択グループのワード線WLは電気的に浮遊状態となる。
デコード回路151<0>の構成について説明したが、デコード回路151<1>〜<m>も、上述したデコード回路151<0>と同様の構成である。
<2−2>効果
上述した実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。また、プリデコード方式を用いることで回路面積を周辺回路部に持たせることで局所的な回路面積の圧迫をさけることも可能である。
尚、本実施形態では、選択部157の他の例について説明したが、必ずしもこの構成でなくても良い。つまり、デコード回路151に対応するグループが選択され、且つそのグループ内のブロックに不良ブロックが存在する場合は、その不良ブロックを電気的に浮遊状態にするような構成であれば良い。
<3>第3実施形態
第3実施形態について説明する。第3実施形態では、選択部157の更に別の例について説明する。尚、第3実施形態に係る記憶装置の基本的な構成及び基本的な動作は、上述した第1実施形態に係る記憶装置と同様である。従って、上述した第1実施形態で説明した事項及び上述した第1実施形態から容易に類推可能な事項についての説明は省略する。
第3の実施形態に係る半導体記憶装置は、デコード回路151に対応するグループが選択され、且つそのグループGP内に不良ブロックが存在する場合は、その不良ブロックに電圧UCGX(不良ブロック用の電圧)を転送する。以下に、不良ブロックに電圧UCGXを転送する方法について説明する。なお、電圧UCGXは、例えば、電圧UCGよりも低く、良好ブロックの選択動作に影響を及ぼさないような電圧が望ましが、任意に設定することが可能である。
<3−1>ロウデコーダ
図13、及び図14を用いて、ロウデコーダ150の構成と、ブロックの選択動作時におけるロウデコーダ150の動作について説明する。
<3−1−1>第3回路156
図13に示すように、第3回路156は、信号EN、アドレス、及び信号BADCHK_LAT<0>〜<3>に基づいて、信号UCGXSW<3:0>、SEL<3:0>、USEL<3:0>を生成する。
具体的には、選択されたあるグループGP内のブロックBLK<Y>が選択され、且つ信号BADCHK_LAT<Y>が“H”レベル(ブロックBLK<Y>が良好ブロック)である場合には、第3回路156は、信号SEL<Y>を“H”レベルにし、信号UCGXSW<Y>及び信号USEL<Y>を“L”レベルにする。
また、選択されたあるグループGP内の非選択ブロックBLK<Y>で、且つ信号BADCHK_LAT<Y>が“H”レベル(ブロックBLK<Y>が良好ブロック)である場合には、第3回路156は、信号SEL<Y>を“L”レベルにし、信号UCGXSW<Y>を“L”レベルにし、USEL<Y>を“H”レベルにする。
また、選択されたあるグループGP内の非選択ブロックBLK<Y>で、且つ信号BADCHK_LAT<Y>が“L”レベル(ブロックBLK<Y>が不良ブロック)である場合、第3回路156は、信号SEL<Y>、及びUSEL<Y>を“L”レベルにし、信号UCGXSW<Y>を“H”レベルにする。
<3−1−2>選択部157
<3−1−2−1>選択部157の構成
次に、図14を用いて、選択部157について説明する。ここでは、簡単のため、ワード線WLに関する選択部HVSWに着目して説明する。
選択部HVSW<0>〜<3>は、それぞれ、NMOSトランジスタ157h、157i、157jを備えている。
NMOSトランジスタ157h<0>〜<3>は、それぞれの一端はCG0、CG1、CG2、及びCG3に接続され、それぞれのゲートに信号USEL<0>〜<3>が供給され、それぞれのドレインはノードN17に接続される。
NMOSトランジスタ157i<0>〜<3>は、それぞれの一端はCG0、CG1、CG2、及びCG3に接続され、それぞれのゲートに信号UCGXSW<0>〜<3>が供給され、それぞれのもう一端はノードN18に接続される。
NMOSトランジスタ157j<0>〜<3>は、それぞれの一端はCG0、CG1、CG2、及びCG3に接続され、それぞれのゲートに信号SEL<0>〜<3>が供給され、それぞれのもう一端はノードN19に接続される。
<3−1−2−2>選択部157の動作
次に、ブロックの選択動作時の選択部157の動作について説明する。
<3−1−2−2−1>デコード回路に対応するグループが選択される場合
デコード回路151に対応するグループが選択される場合について説明する。ブロック選択動作が始まると、上述したように信号BLK_SELは“H”レベルとなる。これにより、対応するWLSW回路はオン状態となる。
更に、選択されたグループGP内の選択ブロックBLK<Y>が良好ブロックである場合は、信号USEL<Y>及びUCGXSW<Y>は“L”レベルとなり、信号SEL<Y>は“H”レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ157h<Y>及び157i<Y>がオフ状態、NMOSトランジスタ157j<Y>がオン状態、となる。その結果、ブロックBLK<Y>に係るワード線WL(BLK<Y>)に電圧CGnが転送される。
選択されたグループGP内の非選択ブロックBLK<Y>が良好ブロックである場合は、信号USEL<Y>は“H”レベルとなり、信号SEL<Y>及びUCGXSW<Y>は“L”レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ157h<Y>はオン状態、NMOSトランジスタ157i<Y>及び157j<Y>はオフ状態となる。その結果、ブロックBLK<Y>に係るワード線WL(BLK<Y>)に電圧UCGが転送される。
選択されたグループGP内の非選択ブロックBLK<Y>が不良ブロックである場合は、信号UCGXSW<Y>は“H”レベルとなり、信号USEL<Y>及びSEL<Y>は“L”レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタ157i<Y>はオン状態、NMOSトランジスタ157h<Y>、及びNMOSトランジスタ157j<Y>がオフ状態となる。その結果、ブロックBLK<Y>に係るワード線WL(BLK<Y>)に電圧UCGXが転送される。
<3−1−2−2−2>デコード回路に対応するグループが選択されない場合
デコード回路151に対応するグループが選択されない場合について説明する。ブロック選択動作が始まると、上述したように信号BLK_SELは“L”レベルとなる。これにより、対応するWLSWはオフ状態となる。そのため、非選択グループのワード線WLは電気的に浮遊状態となる。
デコード回路151<0>の構成について説明したが、デコード回路151<1>〜<m>も、上述したデコード回路151<0>と同様の構成である。
<3−2>効果
上述した実施形態によれば、半導体記憶装置は、デコード回路151に対応するグループが選択され、且つその中に不良ブロックが存在する場合は、その不良ブロックに電圧UCGXを転送する。これにより、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
尚、本実施形態では、選択部157の更に他の例について説明したが、必ずしもこの構成でなくても良い。つまり、デコード回路151に対応するグループが選択され、且つ不良ブロックが存在する場合は、不良ブロックに電圧UCGXを転送するような構成であれば良い。
<4>第4実施形態
第4実施形態について説明する。第4実施形態では、第2回路の別の例について説明する。尚、第4実施形態に係る記憶装置の基本的な構成及び基本的な動作は、上述した第1実施形態に係る記憶装置と同様である。従って、上述した第1実施形態で説明した事項及び上述した第1実施形態から容易に類推可能な事項についての説明は省略する。
<4−1>第2回路155
<4−1−1>第2回路155の構成
次に、第2回路155について説明する。
第4実施形態に係る第2回路155では、第1実施形態に係る第2回路155のNMOSトランジスタ155a<Y>及び155b<Y>の位置を入れ替えたものである。
具体的には、図15に示すように、第2回路155は、ブロックBLK<Y>に対応してNMOSトランジスタ155c<Y>及び155d<Y>を備えている。具体的には図6に示すように、例えば第2回路155は、ブロックBLK<0>〜<3>に対応してNMOSトランジスタ155c<0>〜<3>、及び155d<0>〜<3>を備えている。
NMOSトランジスタ155c<0>〜<3>は、信号RDEC_SELに基づいて、それぞれノードN22<0>〜<3>を放電する。NMOSトランジスタ155d<0>〜<3>は、不良情報(BAD<0>〜<3>)に基づいて、ノードN22<0>〜<3>を信号生成回路152に接続する。
<4−1−2>第2回路155の動作
第4実施形態に係る第2回路155の基本的な動作は、第1実施形態に係る第2回路155と同様である。
<4−2>効果
上述した実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
尚、第4実施形態の第2回路155は、第1〜第3実施形態の第2回路155と置き換える事が可能である。
<5>変形例等
尚、上述した各実施形態では、第1回路154に記憶されている不良情報に基づいて、選択されたグループGP内の不良ブロックのワード線WLへ転送する電圧を制御している。しかしながら、第1回路154に記憶されている不良情報の代わりに良好情報を用いるような構成であっても良い。例えば、この場合、第2回路155のNMOSトランジスタ155aまたは155dは良好情報に基づいて、信号BADCHK(信号BADCHK_LAT)を“L”レベルにする。そして、第3回路156は、信号BADCHK_LATが“H”レベルの場合、対象のブロックが不良であるとして、各信号を生成すれば良い。
また、実施例で示した信号生成回路152はPMOSトランジスタでVRDを初期充電しておき、第1回路154の不良情報により第2回路155で制御(不良ブロックであればNMOSトランジスタがオンし放電、良好ブロックであればNMOSトランジスタがオフ)する。これにより、選択されたグループGP内の不良ブロックのワード線WLへ転送する電圧を制御している。しかし、第2回路をPMOSトランジスタで構成しても良い。この場合、信号生成回路152をNMOSトランジスタで初期放電しておき、第1回路154の不良情報によりこの第2回路155で制御(不良ブロックであればPMOSトランジスタがオンし充電、良好ブロックであればPMOSがオフ)することで、選択されたグループGP内の不良ブロックのワード線WLへ転送する電圧を制御してもよい。
また、不良/良好ブロックを識別するための信号の極性は“H”レベルでも”L”レベルでもそれに合わせた制御回路であれば良い。また、第1回路内の不良/良好情報のどちらの情報を使用しても良い。
また、不良情報の読み出しは、複数のブロックに関して、パラレルに行われても良いし、シリアルに行われても良い。
また、不良情報の読み出しは、通常の読み出し動作、或いはセル信頼性確保のための特殊なRead動作(Refresh Read)で実施される。
また、上述した各実施形態において(電圧値や時間は一例)、
(1)読み出し動作では、
Aレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば0V〜0.55Vの間である。これに限定されることなく、0.1V〜0.24V, 0.21V〜0.31V, 0.31V〜0.4V, 0.4V〜0.5V, 0.5V〜0.55Vいずれかの間にしてもよい。
Bレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば1.5V〜2.3Vの間である。これに限定されることなく、1.65V〜1.8V, 1.8V〜1.95V, 1.95V〜2.1V, 2.1V〜2.3Vいずれかの間にしてもよい。
Cレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば3.0V〜4.0Vの間である。これに限定されることなく、3.0V〜3.2V, 3.2V〜3.4V, 3.4V〜3.5V, 3.5V〜3.6V, 3.6V〜4.0Vいずれかの間にしてもよい。
読み出し動作の時間(tR)としては、例えば25μs〜38μs, 38μs〜70μs, 70μs〜80μsの間にしてもよい。
(2)書込み動作は、上述したとおりプログラム動作とベリファイ動作を含む。書込み動作では、
プログラム動作時に選択されたワード線に最初に印加される電圧は、例えば13.7V〜14.3Vの間である。これに限定されることなく、例えば13.7V〜14.0V, 14.0V〜14.6Vいずれかの間としてもよい。
奇数番目のワード線を書き込む際の、選択されたワード線に最初に印加される電圧と、偶数番目のワード線を書き込む際の、選択されたワード線に最初に印加される電圧を変えてもよい。
プログラム動作をISPP方式(Incremental Step Pulse Program)としたとき、ステップアップの電圧として、例えば0.5V程度が挙げられる。
非選択のワード線に印加される電圧としては、例えば6.0V〜7.3Vの間としてもよい。この場合に限定されることなく、例えば7.3V〜8.4Vの間としてもよく、6.0V以下としてもよい。
非選択のワード線が奇数番目のワード線であるか、偶数番目のワード線であるかで、印加するパス電圧を変えてもよい。
書込み動作の時間(tProg)としては、例えば1700μs〜1800μs, 1800μs〜1900μs, 1900μs〜2000μsの間にしてもよい。
(3)消去動作では、
半導体基板上部に形成され、かつ、上記メモリセルが上方に配置されたウェルに最初に印加する電圧は、例えば12V〜13.6Vの間である。この場合に限定されることなく、例えば13.6V〜14.8V, 14.8V〜19.0V, 19.0〜19.8V, 19.8V〜21Vの間であってもよい。
消去動作の時間(tErase)としては、例えば3000μs〜4000μs, 4000μs〜5000μs, 4000μs〜9000μsの間にしてもよい。
(4)メモリセルの構造(2D NANDの例)は、
半導体基板(シリコン基板)上に膜厚が4〜10nmのトンネル絶縁膜を介して配置された電荷蓄積層を有している。この電荷蓄積層は膜厚が2〜3nmのSiN、またはSiONなどの絶縁膜と膜厚が3〜8nmのポリシリコンとの積層構造にすることができる。また、ポリシリコンにはRuなどの金属が添加されていても良い。電荷蓄積層の上には絶縁膜を有している。この絶縁膜は、例えば、膜厚が3〜10nmの下層High−k膜と膜厚が3〜10nmの上層High−k膜に挟まれた膜厚が4〜10nmのシリコン酸化膜を有している。High−k膜はHfOなどが挙げられる。また、シリコン酸化膜の膜厚はHigh−k膜の膜厚よりも厚くすることができる。絶縁膜上には膜厚が3〜10nmの仕事関数調整用の材料を介して膜厚が30nm〜70nmの制御電極が形成されている。ここで仕事関数調整用の材料はTaOなどの金属酸化膜、TaNなどの金属窒化膜である。制御電極にはWなどを用いることができる。
また、メモリセル間にはエアギャップを形成することができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出される。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば、発明として抽出され得る。
1…メモリシステム、
100…NAND型フラッシュメモリ、
110…周辺回路、
120…コア部、
150…ロウデコーダ、
151…デコード回路、
152…信号生成回路、
153…記憶部、
154…第1回路、
155…第2回路、
156…第3回路、
157…選択部、
200…メモリコントローラ、
300…ホストデバイス。

Claims (10)

  1. ワード線に接続されるメモリセルと、
    複数のメモリセルを備えるブロックと、
    少なくとも第1ブロック、第2ブロック及び第1不良ブロックを備える第1グループと、
    少なくとも第3ブロック、第4ブロック及び第2不良ブロックを備える第2グループと、
    前記第1グループを制御する第1デコード回路と、
    前記第2グループを制御する第2デコード回路と、
    を備え、
    前記第1ブロックを選択する場合、
    前記第1デコード回路は、
    前記第1ブロックのワード線に第1電圧を転送し、
    前記第2ブロックのワード線に前記第1電圧よりも低い第2電圧を転送し、
    前記第1不良ブロックのワード線を電気的に浮遊状態にし、
    前記第2デコード回路は、
    前記第3ブロック、前記第4ブロック、及び前記第2不良ブロックのワード線を電気的に浮遊状態にする
    半導体記憶装置。
  2. ワード線に接続されるメモリセルと、
    複数のメモリセルを備えるブロックと、
    少なくとも第1ブロック、第2ブロック及び第1不良ブロックを備える第1グループと、
    少なくとも第3ブロック、第4ブロック及び第2不良ブロックを備える第2グループと、
    前記第1グループを制御する第1デコード回路と、
    前記第2グループを制御する第2デコード回路と、
    を備え、
    前記第1ブロックを選択する場合、
    前記第1デコード回路は、
    前記第1ブロックのワード線に第1電圧を転送し、
    前記第2ブロックのワード線に前記第1電圧よりも低い第2電圧を転送し、
    前記第1不良ブロックのワード線に前記第2電圧とは異なる任意の第3電圧を転送し、
    前記第2デコード回路は、
    前記第3ブロック、前記第4ブロック、及び前記第2不良ブロックのワード線を電気的に浮遊状態にする
    半導体記憶装置。
  3. 前記第1デコード回路及び前記第2デコード回路は、ブロックの不良情報を記憶し、前記不良情報を用いて、選択されたグループ内の非選択ブロックが不良/良好ブロックであった場合にそれぞれのブロックのワード線の電圧を制御する
    請求項1または2に記載の半導体記憶装置。
  4. 前記不良情報を読み出す際、選択されたグループに対応する前記不良情報をパラレルに読み出し、前記不良情報を元に選択されたグループ内の非選択ブロックが不良であった場合に、不良である非選択ブロックのワード線の電圧と、良好である非選択ブロックのワード線の電圧と、を変える
    請求項3に記載の半導体記憶装置。
  5. 前記不良情報を読み出す際、選択されたグループに対応する前記不良情報をシリアルに読み出し、前記不良情報を元に選択されたグループ内の非選択ブロックが不良であった場合に、不良である非選択ブロックのワード線の電圧と、良好である非選択ブロックのワード線の電圧と、を変える
    請求項3に記載の半導体記憶装置。
  6. 選択されたグループに対応する前記不良情報の読み出しにおいて、選択ブロックの読み出しの裏で非選択ブロックの読み出しを行う
    請求項3乃至5のいずれか一項に記載の半導体記憶装置。
  7. 選択されたグループ内の非選択ブロックのワード線の電圧制御は、非選択ワード線用の前記第2電圧を生成するドライバと、ワード線との接続制御で行う請求項1乃至6のいずれか一項に記載の半導体記憶装置。
  8. 選択されたグループ内の非選択ブロックのワード線の電圧制御は、非選択ワード線用の複数のドライバとワード線との接続制御で行う
    請求項1乃至7のいずれか一項に記載の半導体記憶装置。
  9. 選択されたグループに対応する前記不良情報の読み出しは、通常の読み出し動作、或いはセル信頼性確保のための読み出し動作で実施される
    請求項3乃至6のいずれか一項に記載の半導体記憶装置。
  10. 前記メモリセルは、不揮発性半導体メモリである
    請求項1乃至9のいずれか一項に記載の半導体記憶装置。
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