JP7408312B2 - Semiconductor storage device, memory system, and writing method - Google Patents

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本発明の実施形態は、半導体記憶装置、メモリシステム、及び書き込み方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a semiconductor memory device, a memory system, and a writing method.

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。 A NAND flash memory is known as a semiconductor memory device.

米国特許第8482976号明細書US Patent No. 8,482,976 特許第4928752号公報Patent No. 4928752

チップ面積の増大を抑制できる半導体記憶装置、メモリシステム、及び書き込み方法を提供する。 Provided are a semiconductor memory device, a memory system, and a writing method that can suppress an increase in chip area.

実施形態に係る半導体記憶装置は、1ビットデータを記憶し、閾値電圧を、消去レベル、消去レベルよりも高い第1書き込みレベル、第1書き込みレベルよりも高い第2書き込みレベル、第2書き込みレベルよりも高い第3書き込みレベル、及び第3書き込みレベルよりも高い第4書き込みレベルのいずれかに設定可能な第1メモリセルと、第1フラグセルとを含むメモリセルアレイと、第1メモリセル及び第1フラグセルに接続された第1ワード線と、消去動作を実行してから次の消去動作を実行するまでに第1メモリセルに少なくとも4回の書き込み動作を実行し、前記第1フラグセルの前記閾値電圧に基づいて第1メモリセルの読み出し動作を実行するように構成されたシーケンサとを含む。シーケンサは、消去動作後の書き込み動作の実行回数に基づいて、第1フラグセルの閾値電圧を、消去レベル、第2書き込みレベル、第3書き込みレベル、第4書き込みレベルのいずれかに設定する。第1条件に基づいて読み出し動作が実行される場合、第1ワード線に消去レベルよりも高く且つ第1書き込みレベルよりも低い第1電圧が印加され、第2条件に基づいて読み出し動作が実行される場合、第1ワード線に第1書き込みレベルよりも高く且つ第2書き込みレベルよりも低い第2電圧が印加され、第3条件に基づいて読み出し動作が実行される場合、第1ワード線に第2書き込みレベルよりも高く且つ第3書き込みレベルよりも低い第3電圧が印加され、第4条件に基づいて読み出し動作が実行される場合、第1ワード線に第3書き込みレベルよりも高く且つ第4書き込みレベルよりも低い第4電圧が印加される。 The semiconductor memory device according to the embodiment stores 1-bit data, and sets the threshold voltage to an erase level, a first write level higher than the erase level , a second write level higher than the first write level, and a threshold voltage higher than the second write level. A memory cell array including a first memory cell that can be set to either a third write level that is higher than the third write level and a fourth write level that is higher than the third write level, and a first flag cell , the first memory cell and the first flag cell. a first word line connected to the first flag cell , and a write operation is performed on the first memory cell at least four times between performing an erase operation and performing the next erase operation, and the threshold voltage of the first flag cell is set to the threshold voltage of the first flag cell. a sequencer configured to perform a read operation of the first memory cell based on the first memory cell. The sequencer sets the threshold voltage of the first flag cell to one of the erase level, the second write level, the third write level, and the fourth write level based on the number of executions of the write operation after the erase operation. When a read operation is performed based on the first condition, a first voltage higher than the erase level and lower than the first write level is applied to the first word line, and the read operation is performed based on the second condition. When a second voltage higher than the first write level and lower than the second write level is applied to the first word line, and when a read operation is performed based on the third condition, a second voltage is applied to the first word line. When a third voltage higher than the second write level and lower than the third write level is applied and a read operation is performed based on the fourth condition, a third voltage higher than the third write level and lower than the third write level is applied to the first word line. A fourth voltage lower than the write level is applied .

図1は、第1実施形態に係るメモリシステムのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a memory system according to a first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る半導体記憶装置におけるメモリセルアレイの回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a memory cell array in the semiconductor memory device according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態に係る半導体記憶装置におけるメモリセルトランジスタのデータ割り付け、閾値分布、及び読み出しレベルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing data allocation, threshold distribution, and read level of memory cell transistors in the semiconductor memory device according to the first embodiment. 図4は、第1実施形態に係る半導体記憶装置における第1書き込み動作によるメモリセルトランジスタの閾値分布の変化を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing changes in the threshold distribution of memory cell transistors due to the first write operation in the semiconductor memory device according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態に係る半導体記憶装置における第2書き込み動作によるメモリセルトランジスタの閾値分布の変化を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing changes in the threshold distribution of memory cell transistors due to the second write operation in the semiconductor memory device according to the first embodiment. 図6は、第1実施形態に係るメモリシステムにおけるLowerビット、Middleビット、Upperビット、及びTopビットからなる4ビットデータからX1ビット及びX2ビットからなる2ビットデータへの変換を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing conversion from 4-bit data consisting of Lower bit, Middle bit, Upper bit, and Top bit to 2-bit data consisting of X1 bit and X2 bit in the memory system according to the first embodiment. 図7は、第1実施形態に係るメモリシステムにおいて、“0”レベル、“4”レベル、“8”レベル、及び“C”レベルに対応する2ビットデータと内部読み出しデータとから4ビットデータを復元する場合を示す図である。FIG. 7 shows how 4-bit data is extracted from 2-bit data and internal read data corresponding to "0" level, "4" level, "8" level, and "C" level in the memory system according to the first embodiment. FIG. 6 is a diagram showing a case of restoration. 図8は、第1実施形態に係るメモリシステムにおいて、“1”レベル、“5”レベル、“9”レベル、及び“D”レベルに対応する2ビットデータと内部読み出しデータとから4ビットデータを復元する場合を示す図である。FIG. 8 shows how 4-bit data is extracted from 2-bit data and internal read data corresponding to "1" level, "5" level, "9" level, and "D" level in the memory system according to the first embodiment. FIG. 6 is a diagram showing a case of restoration. 図9は、第1実施形態に係るメモリシステムにおいて、“2”レベル、“6”レベル、“A”レベル、及び“E”レベルに対応する2ビットデータと内部読み出しデータとから4ビットデータを復元する場合を示す図である。FIG. 9 shows how 4-bit data is extracted from 2-bit data and internal read data corresponding to "2" level, "6" level, "A" level, and "E" level in the memory system according to the first embodiment. FIG. 6 is a diagram showing a case of restoration. 図10は、第1実施形態に係るメモリシステムにおいて、“3”レベル、“7”レベル、“B”レベル、及び“F”レベルに対応する2ビットデータと内部読み出しデータとから4ビットデータを復元する場合を示す図である。FIG. 10 shows how 4-bit data is extracted from 2-bit data and internal read data corresponding to "3" level, "7" level, "B" level, and "F" level in the memory system according to the first embodiment. FIG. 6 is a diagram showing a case of restoration. 図11は、第1実施形態に係るメモリシステムにおける書き込み動作のフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart of a write operation in the memory system according to the first embodiment. 図12は、第1実施形態に係るメモリシステムにおける第1書き込み動作のコマンドシーケンスを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a command sequence for a first write operation in the memory system according to the first embodiment. 図13は、第1実施形態に係るメモリシステムにおける第1例の第2書き込み動作のコマンドシーケンスを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a command sequence of the second write operation of the first example in the memory system according to the first embodiment. 図14は、第1実施形態に係るメモリシステムにおける第2例の第2書き込み動作のコマンドシーケンスを示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a command sequence of a second write operation of a second example in the memory system according to the first embodiment. 図15は、第1実施形態に係る半導体記憶装置におけるデータ書き込み順序を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the data write order in the semiconductor memory device according to the first embodiment. 図16は、第1実施形態に係るメモリシステムにおけるデータの書き込み順序を示す書き込み動作のフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart of a write operation showing the order of writing data in the memory system according to the first embodiment. 図17は、第1実施形態に係るメモリシステムにおけるデータの書き込み順序を示す書き込み動作のフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart of a write operation showing the data write order in the memory system according to the first embodiment. 図18は、第2実施形態に係るメモリシステムの備えるRAMのブロック図である。FIG. 18 is a block diagram of a RAM included in the memory system according to the second embodiment. 図19は、第2実施形態に係るメモリシステムにおける通常状態の書き込み動作のフローチャートである。FIG. 19 is a flowchart of a normal state write operation in the memory system according to the second embodiment. 図20は、第2実施形態に係るメモリシステムにおける通常状態の第2書き込み動作のコマンドシーケンスを示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a command sequence of a second write operation in a normal state in the memory system according to the second embodiment. 図21は、第2実施形態に係るメモリシステムにおけるデータの書き込み順序を示す通常状態の書き込み動作のフローチャートである。FIG. 21 is a flowchart of a write operation in a normal state showing the data write order in the memory system according to the second embodiment. 図22は、第2実施形態に係るメモリシステムにおけるデータの書き込み順序を示す通常状態の書き込み動作のフローチャートである。FIG. 22 is a flowchart of a write operation in a normal state showing the data write order in the memory system according to the second embodiment. 図23は、第2実施形態に係るメモリシステムにおける電源遮断時の全体の流れを示すフローチャートである。FIG. 23 is a flowchart showing the overall flow when power is cut off in the memory system according to the second embodiment. 図24は、第2実施形態に係るメモリシステムにおける電源遮断時のSLC書き込み動作のコマンドシーケンスを示す図である。FIG. 24 is a diagram illustrating a command sequence for an SLC write operation when power is cut off in the memory system according to the second embodiment. 図25は、第2実施形態に係るメモリシステムにおける第1例の電源復旧時の全体の流れを示すフローチャートである。FIG. 25 is a flowchart showing the overall flow when power is restored in the first example in the memory system according to the second embodiment. 図26は、第2実施形態に係るメモリシステムにおける第1例の電源復旧時の流れにおいて、第1例のSLC読み出し動作及び第2書き込み動作のコマンドシーケンスを示す図である。FIG. 26 is a diagram illustrating the command sequence of the first example of the SLC read operation and the second write operation in the flow of the first example of power restoration in the memory system according to the second embodiment. 図27は、第2実施形態に係るメモリシステムにおける第1例の電源復旧時の流れにおいて、第2例のSLC読み出し動作及び第2書き込み動作のコマンドシーケンスを示す図である。FIG. 27 is a diagram illustrating a command sequence of a second example of the SLC read operation and a second write operation in the flow of the first example of power restoration in the memory system according to the second embodiment. 図28は、第2実施形態に係るメモリシステムにおける第2例の電源復旧時の全体の流れを示すフローチャートである。FIG. 28 is a flowchart showing the overall flow when power is restored in the second example in the memory system according to the second embodiment. 図29は、第2実施形態に係るメモリシステムにおける第2例の電源復旧時の流れにおいて、第1例のSLC読み出し動作及び第2書き込み動作のコマンドシーケンスを示す図である。FIG. 29 is a diagram illustrating the command sequence of the first example of the SLC read operation and the second write operation in the second example of the flow when power is restored in the memory system according to the second embodiment. 図30は、第2実施形態に係るメモリシステムにおける第2例の電源復旧時の流れにおいて、第2例のSLC読み出し動作及び第2書き込み動作のコマンドシーケンスを示す図である。FIG. 30 is a diagram illustrating a command sequence of a second example of the SLC read operation and a second write operation in the flow of the second example of power restoration in the memory system according to the second embodiment. 図31は、第2実施形態に係るメモリシステムにおけるデータの書き込み順序を示す電源遮断時のSLC書き込み動作のフローチャートである。FIG. 31 is a flowchart of the SLC write operation when power is cut off, showing the data write order in the memory system according to the second embodiment. 図32は、第3実施形態に係る半導体記憶装置におけるデータ書き込み順序を示す図である。FIG. 32 is a diagram showing the data write order in the semiconductor memory device according to the third embodiment. 図33は、第4実施形態に係るメモリシステムのブロック図である。FIG. 33 is a block diagram of a memory system according to the fourth embodiment. 図34は、第4実施形態の第1例に係るメモリシステムにおける書き込み動作のフローチャートである。FIG. 34 is a flowchart of a write operation in the memory system according to the first example of the fourth embodiment. 図35は、第4実施形態の第1例に係るメモリシステムにおける第1例の書き込み動作のコマンドシーケンスを示す図である。FIG. 35 is a diagram illustrating a command sequence of a first example write operation in a memory system according to a first example of the fourth embodiment. 図36は、第4実施形態の第1例に係るメモリシステムにおける第2例の書き込み動作のコマンドシーケンスを示す図である。FIG. 36 is a diagram illustrating a command sequence of a second example write operation in the memory system according to the first example of the fourth embodiment. 図37は、第4実施形態の第2例に係るメモリシステムにおける書き込み動作のフローチャートである。FIG. 37 is a flowchart of a write operation in the memory system according to the second example of the fourth embodiment. 図38は、第4実施形態の第2例に係るメモリシステムにおける書き込み動作のコマンドシーケンスを示す図である。FIG. 38 is a diagram showing a command sequence of a write operation in a memory system according to a second example of the fourth embodiment. 図39は、第4実施形態の第3例に係るメモリシステムにおける書き込み動作のコマンドシーケンスを示す図である。FIG. 39 is a diagram showing a command sequence of a write operation in a memory system according to the third example of the fourth embodiment. 図40は、第4実施形態の第3例に係るメモリシステムにおける書き込み動作のコマンドシーケンスを示す図である。FIG. 40 is a diagram showing a command sequence of a write operation in a memory system according to the third example of the fourth embodiment. 図41は、第5実施形態に係る半導体記憶装置におけるメモリセルアレイのブロック図である。FIG. 41 is a block diagram of a memory cell array in a semiconductor memory device according to the fifth embodiment. 図42は、第5実施形態に係る半導体記憶装置における2回の書き込み動作に対応するSLC書き込み動作における書き込みデータの閾値分布を示す図である。FIG. 42 is a diagram showing a threshold distribution of write data in an SLC write operation corresponding to two write operations in the semiconductor memory device according to the fifth embodiment. 図43は、第5実施形態に係る半導体記憶装置において、2回の書き込み動作に対応するデータ書き込み順序の第1例を示す図である。FIG. 43 is a diagram showing a first example of the data write order corresponding to two write operations in the semiconductor memory device according to the fifth embodiment. 図44は、第5実施形態に係る半導体記憶装置において、2回の書き込み動作に対応するデータ書き込み順序の第2例を示す図である。FIG. 44 is a diagram showing a second example of the data write order corresponding to two write operations in the semiconductor memory device according to the fifth embodiment. 図45は、第5実施形態に係る半導体記憶装置における2回の書き込み動作に対応するSLC読み出し動作を示すフローチャートである。FIG. 45 is a flowchart showing an SLC read operation corresponding to two write operations in the semiconductor memory device according to the fifth embodiment. 図46は、第5実施形態の第1例に係る半導体記憶装置における4回の書き込み動作に対応するSLC書き込み動作において1回目~4回目の書き込み動作における書き込みデータの閾値分布を示す図である。FIG. 46 is a diagram showing the threshold distribution of write data in the first to fourth write operations in the SLC write operation corresponding to four write operations in the semiconductor memory device according to the first example of the fifth embodiment. 図47は、第5実施形態の第1例に係る半導体記憶装置における4回の書き込み動作に対応するSLC書き込み動作において1回目~4回目の書き込み動作におけるフラグセルの閾値分布を示す図である。FIG. 47 is a diagram showing the threshold distribution of flag cells in the first to fourth write operations in the SLC write operation corresponding to four write operations in the semiconductor memory device according to the first example of the fifth embodiment. 図48は、第5実施形態の第1例に係る半導体記憶装置における4回の書き込み動作に対応するSLC読み出し動作のフローチャートである。FIG. 48 is a flowchart of an SLC read operation corresponding to four write operations in the semiconductor memory device according to the first example of the fifth embodiment. 図49は、第5実施形態の第2例に係る半導体記憶装置における4回の書き込み動作に対応するSLC書き込み動作において1回目~4回目の書き込み動作におけるフラグセルの閾値分布を示す図である。FIG. 49 is a diagram showing the threshold distribution of flag cells in the first to fourth write operations in the SLC write operation corresponding to four write operations in the semiconductor memory device according to the second example of the fifth embodiment. 図50は、第5実施形態の第2例に係る半導体記憶装置における4回の書き込み動作に対応するSLC読み出し動作のフローチャートである。FIG. 50 is a flowchart of an SLC read operation corresponding to four write operations in the semiconductor memory device according to the second example of the fifth embodiment. 図51は、第5実施形態の第3例に係る半導体記憶装置における4回の書き込み動作に対応するSLC書き込み動作において1回目~4回目の書き込み動作におけるBフラグセルの閾値分布を示す図である。FIG. 51 is a diagram showing the threshold distribution of the B flag cell in the first to fourth write operations in the SLC write operation corresponding to four write operations in the semiconductor memory device according to the third example of the fifth embodiment. 図52は、第5実施形態の第3例に係る半導体記憶装置における4回の書き込み動作に対応するSLC書き込み動作において1回目~4回目の書き込み動作におけるCフラグセルの閾値分布を示す図である。FIG. 52 is a diagram showing threshold distributions of C flag cells in the first to fourth write operations in the SLC write operation corresponding to four write operations in the semiconductor memory device according to the third example of the fifth embodiment. 図53は、第5実施形態の第3例に係る半導体記憶装置における4回の書き込み動作に対応するSLC書き込み動作において1回目~4回目の書き込み動作におけるDフラグセルの閾値分布を示す図である。FIG. 53 is a diagram showing threshold distributions of D flag cells in the first to fourth write operations in the SLC write operation corresponding to four write operations in the semiconductor memory device according to the third example of the fifth embodiment. 図54は、第5実施形態の第3例に係る半導体記憶装置における4回の書き込み動作に対応するSLC読み出し動作のフローチャートである。FIG. 54 is a flowchart of an SLC read operation corresponding to four write operations in a semiconductor memory device according to the third example of the fifth embodiment. 図55は、第6実施形態に係る半導体記憶装置におけるメモリセルアレイの回路図である。FIG. 55 is a circuit diagram of a memory cell array in a semiconductor memory device according to a sixth embodiment. 図56は、第6実施形態に係る半導体記憶装置におけるロウデコーダの回路図である。FIG. 56 is a circuit diagram of a row decoder in a semiconductor memory device according to a sixth embodiment. 図57は、第6実施形態に係る半導体記憶装置におけるブロックデコーダの回路図である。FIG. 57 is a circuit diagram of a block decoder in a semiconductor memory device according to the sixth embodiment. 図58は、第6実施形態に係る半導体記憶装置におけるセンスアンプのブロック図である。FIG. 58 is a block diagram of a sense amplifier in a semiconductor memory device according to a sixth embodiment. 図59は、第6実施形態に係る半導体記憶装置におけるセンスアンプ部の回路図である。FIG. 59 is a circuit diagram of a sense amplifier section in a semiconductor memory device according to a sixth embodiment. 図60は、第6実施形態に係る半導体記憶装置の断面図である。FIG. 60 is a cross-sectional view of a semiconductor memory device according to the sixth embodiment. 図61は、第6実施形態に係る半導体記憶装置における消去動作、書き込み動作、及び読み出し動作時のPウェル及びNウェルの電圧を示すテーブルである。FIG. 61 is a table showing the voltages of the P well and N well during erase operation, write operation, and read operation in the semiconductor memory device according to the sixth embodiment. 図62は、第6実施形態に係る半導体記憶装置におけるメモリセルトランジスタの閾値分布、読み出しレベル、及びベリファイレベルを示す図である。FIG. 62 is a diagram showing the threshold distribution, read level, and verify level of memory cell transistors in the semiconductor memory device according to the sixth embodiment. 図63は、第6実施形態に係る半導体記憶装置における読み出し動作時の各配線の電圧を示すタイミングチャートである。FIG. 63 is a timing chart showing the voltage of each wiring during a read operation in the semiconductor memory device according to the sixth embodiment. 図64は、第6実施形態に係る半導体記憶装置における消去パルス印加動作時の各配線の電圧を示すタイミングチャートである。FIG. 64 is a timing chart showing the voltages of each wiring during the erase pulse application operation in the semiconductor memory device according to the sixth embodiment. 図65は、第6実施形態に係る半導体記憶装置における通常動作モード時の各配線の電圧を示すタイミングチャートである。FIG. 65 is a timing chart showing the voltages of each wiring in the normal operation mode in the semiconductor memory device according to the sixth embodiment. 図66は、第6実施形態に係る半導体記憶装置における負電圧動作モード時の各配線の電圧を示すタイミングチャートである。FIG. 66 is a timing chart showing the voltage of each wiring in the negative voltage operation mode in the semiconductor memory device according to the sixth embodiment. 図67は、第6実施形態に係る半導体記憶装置における第1例の書き込み動作の流れを示すフローチャートである。FIG. 67 is a flowchart showing the flow of a first example write operation in the semiconductor memory device according to the sixth embodiment. 図68は、第6実施形態に係る半導体記憶装置における第1例の書き込み動作において選択ワード線の電圧、ビット線電圧、入力データ、及びレディビジー信号を示すタイミングチャートである。FIG. 68 is a timing chart showing the voltage of the selected word line, bit line voltage, input data, and ready-busy signal in the first example write operation in the semiconductor memory device according to the sixth embodiment. 図69は、第6実施形態に係る半導体記憶装置における第2例の書き込み動作の流れを示すフローチャートである。FIG. 69 is a flowchart showing the flow of a second example write operation in the semiconductor memory device according to the sixth embodiment. 図70は、第6実施形態に係る半導体記憶装置における第2例の書き込み動作において選択ワード線の電圧、ビット線電圧、入力データ、及びレディビジー信号を示すタイミングチャートである。FIG. 70 is a timing chart showing the voltage of the selected word line, bit line voltage, input data, and ready-busy signal in the second example of the write operation in the semiconductor memory device according to the sixth embodiment.

以下、実施形態につき図面を参照して説明する。この説明に際し、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。また、以下に示す各実施形態は、この実施形態の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、実施形態の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。実施形態の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In this description, components having substantially the same functions and configurations are given the same reference numerals. In addition, each embodiment shown below exemplifies a device and a method for embodying the technical idea of this embodiment, and the technical idea of the embodiment is based on the materials, shapes, and structures of component parts. , arrangement etc. are not specified as below. The technical idea of the embodiments can be modified in various ways within the scope of the claims.

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として、メモリセルトランジスタが半導体基板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. First Embodiment A semiconductor memory device according to a first embodiment will be described. In the following, a three-dimensionally stacked NAND flash memory in which memory cell transistors are stacked above a semiconductor substrate will be described as an example of a semiconductor memory device.

1.1 構成
1.1.1 メモリシステムの構成
まず、メモリシステム1の全体構成について、図1を用いて説明する。なお、図1の例では、各ブロックの接続の一部を矢印線により示しているが、各ブロック間の接続はこれに限定されない。
1.1 Configuration 1.1.1 Memory System Configuration First, the overall configuration of the memory system 1 will be described using FIG. 1. Note that in the example of FIG. 1, some of the connections between the blocks are shown by arrow lines, but the connections between the blocks are not limited to this.

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10(以下、メモリ10と表記する)及びコントローラ20を含み、外部のホスト機器30に接続される。 As shown in FIG. 1, the memory system 1 includes a NAND flash memory 10 (hereinafter referred to as memory 10) and a controller 20, and is connected to an external host device 30.

コントローラ20は、ホスト機器30からの要求(命令)に応答して、メモリ10に対してデータの読み出し動作、書き込み動作、及び消去動作等を命令する。また、コントローラ20は、メモリ10のメモリ空間を管理する。 The controller 20 instructs the memory 10 to perform data read operations, write operations, erase operations, etc. in response to requests (commands) from the host device 30. Further, the controller 20 manages the memory space of the memory 10.

コントローラ20は、ホストインターフェイス回路21、内蔵メモリ(RAM)22、プロセッサ(CPU;central processing unit)23、バッファメモリ24、ECC回路25、NANDインターフェイス回路26、及びデータ変換回路27を含む。 The controller 20 includes a host interface circuit 21 , a built-in memory (RAM) 22 , a processor (CPU; central processing unit) 23 , a buffer memory 24 , an ECC circuit 25 , a NAND interface circuit 26 , and a data conversion circuit 27 .

ホストインターフェイス回路21は、ホストバスによってホスト機器30と接続され、ホスト機器30との通信を司る。例えば、ホストインターフェイス回路21は、ホスト機器30から受信した命令及びデータをそれぞれ、CPU23及びバッファメモリ24に転送する。またホストインターフェイス回路21は、CPU23の命令に応答して、バッファメモリ24内のデータをホスト機器30に転送する。 The host interface circuit 21 is connected to the host device 30 via a host bus, and controls communication with the host device 30. For example, the host interface circuit 21 transfers commands and data received from the host device 30 to the CPU 23 and buffer memory 24, respectively. Further, the host interface circuit 21 transfers the data in the buffer memory 24 to the host device 30 in response to a command from the CPU 23.

RAM22は、例えば、DRAM等の半導体メモリであり、メモリ10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。また、RAM22は、CPU23の作業領域として使用される。より具体的には、例えば、RAM22は、ページクラスタCL0~CL(k-1)(kは2以上の整数)を備える。ページクラスタCLの個数は、メモリ10におけるデータの書き込み順序等に応じて任意に設定可能である。以下、本実施形態では、8個のページクラスタCL0~CL7が設けられている場合について説明する。また、ページクラスタCLの各々は、例えば、領域PG0及びPG1を含む。領域PGは、各々が1ページデータを保持することが可能である。”ページ”の定義については後述する。つまり、1つのページクラスタCLが2ページデータを保持することが可能である。なお、ページクラスタCL内の領域PGの個数は、メモリ10へのデータの書き込み方法等に応じて任意に設定可能である。 The RAM 22 is, for example, a semiconductor memory such as a DRAM, and holds firmware for managing the memory 10, various management tables, and the like. Further, the RAM 22 is used as a work area for the CPU 23. More specifically, for example, the RAM 22 includes page clusters CL0 to CL(k-1) (k is an integer of 2 or more). The number of page clusters CL can be arbitrarily set depending on the writing order of data in the memory 10 and the like. In the present embodiment, a case will be described below in which eight page clusters CL0 to CL7 are provided. Further, each page cluster CL includes, for example, areas PG0 and PG1. Each area PG can hold one page of data. The definition of "page" will be described later. In other words, one page cluster CL can hold two pages of data. Note that the number of areas PG in the page cluster CL can be arbitrarily set depending on the method of writing data to the memory 10 and the like.

CPU23は、コントローラ20全体の動作を制御する。例えば、CPU23は、ホスト機器30から受信した書き込み命令に応答して、NANDインターフェイス回路26に対して書き込みコマンドを発行する。この動作は、読み出し命令及び消去命令の場合についても同様である。またCPU23は、ウェアレベリング等、メモリ10のメモリ空間を管理するための様々な処理を実行する。 The CPU 23 controls the overall operation of the controller 20. For example, the CPU 23 issues a write command to the NAND interface circuit 26 in response to a write command received from the host device 30. This operation is similar for read commands and erase commands. The CPU 23 also executes various processes for managing the memory space of the memory 10, such as wear leveling.

バッファメモリ24は、コントローラ20がメモリ10から受信した読み出しデータや、ホスト機器30から受信した書き込みデータ等を一時的に保持する。 The buffer memory 24 temporarily holds read data received by the controller 20 from the memory 10, write data received from the host device 30, and the like.

ECC回路25は、データのエラー訂正(ECC:error checking and correcting)処理を行う。具体的には、ECC回路25は、データの書き込み時に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25は、データの読み出し時にパリティからシンドロームを生成してエラーを検出し、検出したエラーを訂正する。 The ECC circuit 25 performs data error checking and correcting (ECC) processing. Specifically, the ECC circuit 25 generates parity based on the write data when writing data. Then, the ECC circuit 25 generates a syndrome from the parity when reading data, detects an error, and corrects the detected error.

NANDインターフェイス回路26は、NANDバスによってメモリ10と接続され、メモリ10との通信を司る。例えば、NANDインターフェイス回路26は、CPU23から受信した命令に基づいて各種制御信号をメモリ10に送信し、レディビジー信号RBnをメモリ10から受信し、入出力信号I/Oをメモリ10との間で送受信する。 The NAND interface circuit 26 is connected to the memory 10 via a NAND bus, and controls communication with the memory 10. For example, the NAND interface circuit 26 transmits various control signals to the memory 10 based on instructions received from the CPU 23, receives a ready-busy signal RBn from the memory 10, and transmits and receives input/output signals I/O to and from the memory 10. do.

レディビジー信号RBnは、メモリ10がコントローラ20からの命令を受信することが可能かどうかを通知する信号である。レディビジー信号RBnは、例えばメモリ10がコントローラ20からの命令を受信可能なレディ状態の場合にHigh(“H”)レベルとされ、受信不可能なビジー状態の場合にLow(“L”)レベルとされる。 The ready-busy signal RBn is a signal that notifies whether the memory 10 can receive instructions from the controller 20. For example, the ready-busy signal RBn is set to a High (“H”) level when the memory 10 is in a ready state in which it can receive commands from the controller 20, and is set to a Low (“L”) level when it is in a busy state where it cannot receive commands. be done.

入出力信号I/Oは、例えば8ビットの信号であり、コマンドCMD、アドレスADD、及びデータDAT等を含む。例えば、書き込み動作時において、メモリ10に転送される入出力信号I/Oは、CPU23が発行した書き込みコマンドCMD、アドレスADD、及びバッファメモリ24内の書き込みデータDATを含む。また、読み出し動作時において、メモリ10に転送される入出力信号I/Oは、読み出しコマンドCMD及びアドレスADDを含み、コントローラ20に転送される入出力信号I/Oは読み出しデータDATを含む。 The input/output signal I/O is, for example, an 8-bit signal, and includes command CMD, address ADD, data DAT, and the like. For example, during a write operation, the input/output signal I/O transferred to the memory 10 includes a write command CMD issued by the CPU 23, an address ADD, and write data DAT in the buffer memory 24. Further, during a read operation, the input/output signal I/O transferred to the memory 10 includes a read command CMD and address ADD, and the input/output signal I/O transferred to the controller 20 includes read data DAT.

データ変換回路27は、例えば、メモリ10に含まれるメモリセルトランジスタが、4ビット(16値)データを保持するQLC(quad level cell)である場合、QLCに対応する4ビットデータを2ビットデータに変換する。換言すれば、データ変換回路27は、QLCの4ビットデータから2ビットデータを生成する。変換された2ビットデータは、RAM22に保存される。なお、データ変換回路27は、CPU23内に設けられてもよい。更に、データ変換回路27が変換するデータのビット数は任意に設定可能である。例えば、3ビットデータを1ビットデータに変換してもよく、5ビットデータを3ビットデータまたは2ビットデータに変換してもよい。 For example, if the memory cell transistor included in the memory 10 is a QLC (quad level cell) that holds 4-bit (16-value) data, the data conversion circuit 27 converts 4-bit data corresponding to the QLC into 2-bit data. Convert. In other words, the data conversion circuit 27 generates 2-bit data from 4-bit data of QLC. The converted 2-bit data is stored in the RAM 22. Note that the data conversion circuit 27 may be provided within the CPU 23. Furthermore, the number of bits of data converted by the data conversion circuit 27 can be set arbitrarily. For example, 3-bit data may be converted to 1-bit data, and 5-bit data may be converted to 3-bit data or 2-bit data.

以上で説明したメモリシステム1を使用するホスト機器30としては、例えばデジタルカメラやパーソナルコンピュータ等が挙げられる。 Examples of the host device 30 that uses the memory system 1 described above include a digital camera and a personal computer.

次に、メモリ10の構成について説明する。メモリ10は、メモリセルアレイ11、コマンドレジスタ12、アドレスレジスタ13、シーケンサ14、ドライバ回路15、ロウデコーダ16、データレジスタ17、センスアンプ18、及びデータ復元制御回路19を含む。 Next, the configuration of the memory 10 will be explained. The memory 10 includes a memory cell array 11, a command register 12, an address register 13, a sequencer 14, a driver circuit 15, a row decoder 16, a data register 17, a sense amplifier 18, and a data restoration control circuit 19.

メモリセルアレイ11は、複数のブロックBLK0~BLKn(nは1以上の整数)を含む。ブロックBLKは、ビット線及びワード線に関連付けられた複数の不揮発性メモリセルトランジスタの集合であり、例えば、データの消去単位となる。 The memory cell array 11 includes a plurality of blocks BLK0 to BLKn (n is an integer of 1 or more). The block BLK is a collection of a plurality of nonvolatile memory cell transistors associated with bit lines and word lines, and is, for example, a data erase unit.

メモリセルアレイ11は、メモリの空間領域としてユーザ領域及び管理領域を含み、例えば、複数のブロックBLKがユーザ領域と管理領域とにそれぞれ割り当てられる。ユーザ領域は、ホスト機器30から受信したデータの書き込み動作及び読み出し動作に使用される領域である。管理領域は、例えば、制御プログラム、または各種設定パラメータ等の管理用データが保存される領域である。また、管理領域には、例えば、電源遮断時のバックアップデータが保存される。 The memory cell array 11 includes a user area and a management area as memory space areas, and for example, a plurality of blocks BLK are allocated to the user area and the management area, respectively. The user area is an area used for writing and reading data received from the host device 30. The management area is, for example, an area where control programs or management data such as various setting parameters are saved. Furthermore, the management area stores, for example, backup data when the power is cut off.

コマンドレジスタ12は、コントローラ20から受信したコマンドCMDを保持する。アドレスレジスタ13は、コントローラ20から受信したアドレスADDを保持する。このアドレスADDは、カラムアドレスCA、ページアドレスPA、及びブロックアドレスBAを含む。 The command register 12 holds the command CMD received from the controller 20. The address register 13 holds the address ADD received from the controller 20. This address ADD includes a column address CA, a page address PA, and a block address BA.

シーケンサ14は、コマンドレジスタ12に保持されたコマンドCMDに基づいて、メモリ10全体の動作を制御する。具体的には、シーケンサ14は、コマンドCMDに基づいてドライバ回路15、ロウデコーダ16、及び、データレジスタ17、センスアンプ18、及びデータ復元制御回路19等を制御して、データの書き込み動作や読み出し動作等を実行する。 The sequencer 14 controls the overall operation of the memory 10 based on the command CMD held in the command register 12. Specifically, the sequencer 14 controls the driver circuit 15, row decoder 16, data register 17, sense amplifier 18, data restoration control circuit 19, etc. based on the command CMD, and performs data writing and reading operations. Execute an action, etc.

ドライバ回路15は、シーケンサ14の指示に基づいて必要な電圧を生成する。ドライバ回路15は、アドレスレジスタ13に保持されたページアドレスPAに基づいて、生成した電圧をロウデコーダ16に供給する。 The driver circuit 15 generates necessary voltages based on instructions from the sequencer 14. The driver circuit 15 supplies the generated voltage to the row decoder 16 based on the page address PA held in the address register 13.

ロウデコーダ16は、アドレスレジスタ13に保持されたブロックアドレスBAに基づいて、ブロックBLK0~BLKnのいずれかを選択する。さらにロウデコーダ16は、選択したブロックBLKにおけるロウ方向を選択し、ドライバ回路15から供給された電圧をワード線等に印加する。 The row decoder 16 selects one of the blocks BLK0 to BLKn based on the block address BA held in the address register 13. Furthermore, the row decoder 16 selects the row direction in the selected block BLK, and applies the voltage supplied from the driver circuit 15 to the word line or the like.

データレジスタ17は、複数のラッチ回路を備える。ラッチ回路は、データを一時的に保持する。例えば書き込み動作において、データレジスタ17は、図示せぬ入出力回路を介して受信した書き込みデータを一時的に保持し、センスアンプ18に送信する。また、例えば、読み出し動作において、データレジスタ17は、センスアンプ18から受信した読み出しデータを一時的に保持し、入出力回路を介してコントローラ20に送信する。 Data register 17 includes a plurality of latch circuits. A latch circuit temporarily holds data. For example, in a write operation, the data register 17 temporarily holds write data received via an input/output circuit (not shown) and transmits it to the sense amplifier 18. Also, for example, in a read operation, the data register 17 temporarily holds read data received from the sense amplifier 18 and transmits it to the controller 20 via the input/output circuit.

センスアンプ18は、読み出し動作のときには、メモリセルアレイ11から読み出されたデータをセンスする。そして、センスアンプ18は、読み出しデータをデータレジスタ17に送信する。センスアンプ18は、書き込み動作のときには、書き込みデータをメモリセルアレイ11に送信する。また、センスアンプ18は、データを保持するため複数のラッチ回路(不図示)を含む。 The sense amplifier 18 senses data read from the memory cell array 11 during a read operation. The sense amplifier 18 then transmits the read data to the data register 17. The sense amplifier 18 transmits write data to the memory cell array 11 during a write operation. Furthermore, the sense amplifier 18 includes a plurality of latch circuits (not shown) to hold data.

データ復元制御回路19は、コントローラ20から受信した2ビットの変換データと、メモリセルアレイ11から読み出したデータ(以下、内部データとも表記する)とをデータレジスタ17内に保持し演算することにより、QLCに対応する4ビットデータを復元する。なお、データ復元制御回路19は、シーケンサ14内に設けられてもよい。 The data restoration control circuit 19 stores the 2-bit conversion data received from the controller 20 and the data read from the memory cell array 11 (hereinafter also referred to as internal data) in the data register 17 and performs an operation. The 4-bit data corresponding to is restored. Note that the data restoration control circuit 19 may be provided within the sequencer 14.

1.1.2 メモリセルアレイの構成
次に、メモリセルアレイ11の構成について、図2を用いて説明する。図2の例は、ブロックBLK0を示しているが、他のブロックBLKの構成も同じである。
1.1.2 Configuration of Memory Cell Array Next, the configuration of the memory cell array 11 will be described using FIG. 2. Although the example in FIG. 2 shows block BLK0, the configurations of other blocks BLK are also the same.

図2に示すように、ブロックBLK0は、例えば、4つのストリングユニットSU0~SU3を含む。以下、ストリングユニットSU0~SU3を限定しない場合は、ストリングユニットSUまたはSUi(iは、0~3の整数)と表記する。各々のストリングユニットSUは、複数のNANDストリングNSを含む。NANDストリングNSの各々は、例えば96個のメモリセルトランジスタMT0~MT95、並びに選択トランジスタST1及びST2を含んでいる。以下、メモリセルトランジスタMT0~MT95を限定しない場合は、メモリセルトランジスタMTと表記する。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。 As shown in FIG. 2, block BLK0 includes, for example, four string units SU0 to SU3. Hereinafter, when the string units SU0 to SU3 are not limited, they will be expressed as string units SU or SUi (i is an integer from 0 to 3). Each string unit SU includes multiple NAND strings NS. Each NAND string NS includes, for example, 96 memory cell transistors MT0 to MT95 and selection transistors ST1 and ST2. Hereinafter, when the memory cell transistors MT0 to MT95 are not limited, they will be referred to as memory cell transistors MT. The memory cell transistor MT includes a control gate and a charge storage layer, and holds data in a non-volatile manner.

なお、ストリングユニットSUの個数は、4個に限定されない。また、メモリセルトランジスタMTは、電荷蓄積層に絶縁膜を用いたMONOS型であってもよいし、電荷蓄積層に導電層を用いたFG型であってもよい。メモリセルトランジスタMTの個数は96個に限らず、8個、16個や32個、64個、128個等であってもよく、その数は限定されるものではない。更に、選択トランジスタST1及びST2の個数は、任意であり、それぞれ1個以上あればよい。 Note that the number of string units SU is not limited to four. Furthermore, the memory cell transistor MT may be of a MONOS type using an insulating film as a charge storage layer, or may be of an FG type using a conductive layer as a charge storage layer. The number of memory cell transistors MT is not limited to 96, and may be 8, 16, 32, 64, 128, etc., and the number is not limited. Further, the number of selection transistors ST1 and ST2 is arbitrary, and it is sufficient if each selection transistor is one or more.

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。より具体的には、メモリセルトランジスタMT0~MT95は、その電流経路が直列に接続される。そしてメモリセルトランジスタMT95のドレインは、選択トランジスタST1のソースに接続され、メモリセルトランジスタMT0のソースは、選択トランジスタST2のドレインに接続されている。 Memory cell transistor MT is connected in series between the source of selection transistor ST1 and the drain of selection transistor ST2. More specifically, the current paths of memory cell transistors MT0 to MT95 are connected in series. The drain of the memory cell transistor MT95 is connected to the source of the selection transistor ST1, and the source of the memory cell transistor MT0 is connected to the drain of the selection transistor ST2.

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、選択ゲート線SGD0~SGD3にそれぞれ接続される。同様に、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、選択ゲート線SGS0~SGS3にそれぞれ接続される。以下、選択ゲート線SGD0~SGD3を限定しない場合は、選択ゲート線SGDと表記する。選択ゲート線SGS0~SGS3を限定しない場合は、選択ゲート線SGSと表記する。なお、各ストリングユニットSUの選択ゲート線SGS0~SGS3は共通に接続されてもよい。 The gates of selection transistors ST1 in each of string units SU0 to SU3 are connected to selection gate lines SGD0 to SGD3, respectively. Similarly, the gates of selection transistors ST2 in each of string units SU0 to SU3 are connected to selection gate lines SGS0 to SGS3, respectively. Hereinafter, when the selection gate lines SGD0 to SGD3 are not limited, they will be referred to as selection gate lines SGD. When the selection gate lines SGS0 to SGS3 are not limited, they are referred to as selection gate lines SGS. Note that the selection gate lines SGS0 to SGS3 of each string unit SU may be connected in common.

ブロックBLK内にあるメモリセルトランジスタMT0~MT95の制御ゲートは、それぞれワード線WL0~WL95に共通接続される。以下、ワード線WL0~WL95を限定しない場合は、ワード線WLまたはWLj(jは、0~95の整数)と表記する。 The control gates of memory cell transistors MT0 to MT95 in block BLK are commonly connected to word lines WL0 to WL95, respectively. Hereinafter, when word lines WL0 to WL95 are not limited, they will be expressed as word lines WL or WLj (j is an integer from 0 to 95).

ストリングユニットSU内にある各NANDストリングNSの選択トランジスタST1のドレインは、それぞれ異なるビット線BL0~BL(m-1)(mは2以上の整数)に接続される。以下、ビット線BL0~BL(m-1)を限定しない場合は、ビット線BLと表記する。各ビット線BLは、複数のブロックBLK間で各ストリングユニットSU内にある1つのNANDストリングNSを共通に接続する。更に、複数の選択トランジスタST2のソースは、ソース線SLに共通に接続されている。つまり、ストリングユニットSUは、異なるビット線BLに接続され、且つ同一の選択ゲート線SGD及びSGSに接続されたNANDストリングNSの集合体である。また、ブロックBLKは、ワード線WLを共通にする複数のストリングユニットSUの集合体である。そしてメモリセルアレイ11は、ビット線BLを共通にする複数のブロックBLKの集合体である。 The drains of the selection transistors ST1 of each NAND string NS in the string unit SU are connected to different bit lines BL0 to BL(m-1) (m is an integer of 2 or more). Hereinafter, if the bit lines BL0 to BL(m-1) are not limited, they will be referred to as bit lines BL. Each bit line BL commonly connects one NAND string NS in each string unit SU between a plurality of blocks BLK. Furthermore, the sources of the plurality of selection transistors ST2 are commonly connected to the source line SL. In other words, the string unit SU is a collection of NAND strings NS connected to different bit lines BL and connected to the same selection gate lines SGD and SGS. Furthermore, the block BLK is a collection of a plurality of string units SU that share a common word line WL. The memory cell array 11 is an aggregation of a plurality of blocks BLK that share a common bit line BL.

データの書き込み及び読み出しは、いずれかのストリングユニットSUにおけるいずれかのワード線WLに接続されたメモリセルトランジスタMTに対して、一括して行われる。以下、データの書き込み動作及び読み出し動作の際、一括して選択されるメモリセルトランジスタMTの群を「メモリセルグループMCG」と表記する。そして、1つのメモリセルグループMCGにおいて、メモリセルトランジスタMTの各々に書き込まれる、または読み出される1ビットデータの集まりを「ページ」と表記する。従って、1つのメモリセルトランジスタMTに4ビットデータを記憶させる場合、1本のワード線WLに接続されたメモリセルグループMCGには、4ページ分のデータが記憶される。 Writing and reading of data is performed all at once to memory cell transistors MT connected to any one of the word lines WL in any one of the string units SU. Hereinafter, a group of memory cell transistors MT that are collectively selected during data write and read operations will be referred to as a "memory cell group MCG." In one memory cell group MCG, a collection of 1-bit data written to or read from each memory cell transistor MT is referred to as a "page". Therefore, when storing 4-bit data in one memory cell transistor MT, four pages of data are stored in the memory cell group MCG connected to one word line WL.

本実施形態では、ユーザ領域の1つのメモリセルトランジスタMTが4ビットデータを保持することができる。すなわち、本実施形態におけるユーザ領域のメモリセルトランジスタMTは、4ビットデータを保持するQLC(quad level cell)である。QLCが保持する4ビットデータを、下位ビットから順に「Lowerビット」、「Middleビット」、「Upperビット」、及び「Topビット」と表記する。また、メモリセルグループMCGの保持するLowerビットの集合を「Lowerページ」と表記し、Middleビットの集合を「Middleページ」と表記し、Upperビットの集合を「Upperページ」と表記し、Topビットの集合を「Topページ」と表記する。 In this embodiment, one memory cell transistor MT in the user area can hold 4-bit data. That is, the memory cell transistor MT in the user area in this embodiment is a QLC (quad level cell) that holds 4-bit data. The 4-bit data held by the QLC is expressed as "Lower bit", "Middle bit", "Upper bit", and "Top bit" in order from the lower bit. Also, a set of Lower bits held by memory cell group MCG is referred to as a "Lower page", a set of Middle bits is referred to as a "Middle page", a set of Upper bits is referred to as an "Upper page", and a set of Upper bits is referred to as a "Top bit". A collection of pages is referred to as a "Top page".

なお、メモリセルトランジスタMTが保持できるデータのビット数は4ビットに限定されない。メモリセルトランジスタMTが3ビット以上のデータを保持可能であれば、本実施形態を適用できる。 Note that the number of bits of data that the memory cell transistor MT can hold is not limited to 4 bits. This embodiment can be applied as long as the memory cell transistor MT can hold data of 3 bits or more.

1.2 メモリセルトランジスタMTの閾値分布
次に、メモリセルトランジスタMTの閾値分布について、図3を用いて説明する。図3は、各メモリセルトランジスタMTの取り得るデータ、閾値分布、及び読み出し動作時に用いる電圧を示している。
1.2 Threshold Distribution of Memory Cell Transistor MT Next, the threshold distribution of memory cell transistor MT will be described using FIG. 3. FIG. 3 shows the data that each memory cell transistor MT can take, the threshold distribution, and the voltage used during the read operation.

図3に示すように、メモリセルトランジスタMTが4ビットデータを保持する場合、その閾値電圧の分布は16個に分けられる。この16個の閾値分布を、閾値電圧が低いものから順に“0”レベル、“1”レベル、“2”レベル、“3”レベル、“4”レベル、“5”レベル、“6”レベル、“7”レベル、“8”レベル、“9”レベル、“A”レベル、“B”レベル、“C”レベル、“D”レベル、“E”レベル、及び“F”レベルと表記する。 As shown in FIG. 3, when the memory cell transistor MT holds 4-bit data, its threshold voltage distribution is divided into 16 parts. These 16 threshold voltage distributions are arranged in descending order of threshold voltage: "0" level, "1" level, "2" level, "3" level, "4" level, "5" level, "6" level, They are expressed as "7" level, "8" level, "9" level, "A" level, "B" level, "C" level, "D" level, "E" level, and "F" level.

また、図4に示す電圧V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、VA、VB、VC、VD、VE、及びVFはそれぞれ、書き込み動作時における“0”レベル、“1”レベル、“2”レベル、“3”レベル、“4”レベル、“5”レベル、“6”レベル、“7”レベル、“8”レベル、“9”レベル、“A”レベル、“B”レベル、“C”レベル、“D”レベル、“E”レベル、及び“F”レベルのベリファイに用いられる。電圧VREADは、読み出し動作時において非選択ワード線に印加される電圧である。メモリセルトランジスタMTは、ゲートに電圧VREADが印加されると保持するデータに依らずにオン状態になる。これらの電圧値の関係は、V1<V2<V3<V4<V5<V6<V7<V8<V9<VA<VB<VC<VD<VE<VF<VREADである。 Further, voltages V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, VA, VB, VC, VD, VE, and VF shown in FIG. 4 are respectively at "0" level and " 1” level, “2” level, “3” level, “4” level, “5” level, “6” level, “7” level, “8” level, “9” level, “A” level, “ It is used to verify the "B" level, "C" level, "D" level, "E" level, and "F" level. Voltage VREAD is a voltage applied to unselected word lines during a read operation. When a voltage VREAD is applied to the gate of the memory cell transistor MT, the memory cell transistor MT is turned on regardless of the data it holds. The relationship between these voltage values is V1<V2<V3<V4<V5<V6<V7<V8<V9<VA<VB<VC<VD<VE<VF<VREAD.

上述した閾値分布のうち“0”レベルは、メモリセルトランジスタMTの消去状態に相当する。“0”レベルにおける閾値電圧は、電圧V1未満である。“1”レベルにおける閾値電圧は、電圧V1以上且つ電圧V2未満である。“2”レベルにおける閾値電圧は、電圧V2以上且つ電圧V3未満である。“3”レベルにおける閾値電圧は、電圧V3以上且つ電圧V4未満である。“4”レベルにおける閾値電圧は、電圧V4以上且つ電圧V5未満である。“5”レベルにおける閾値電圧は、電圧V5以上且つ電圧V6未満である。“6”レベルにおける閾値電圧は、電圧V6以上且つ電圧V7未満である。“7”レベルにおける閾値電圧は、電圧V7以上且つ電圧V8未満である。“8”レベルにおける閾値電圧は、電圧V8以上且つ電圧V9未満である。“9”レベルにおける閾値電圧は、電圧V9以上且つ電圧VA未満である。“A”レベルにおける閾値電圧は、電圧VA以上且つ電圧VB未満である。“B”レベルにおける閾値電圧は、電圧VB以上且つ電圧VC未満である。“C”レベルにおける閾値電圧は、電圧VC以上且つ電圧VD未満である。“D”レベルにおける閾値電圧は、電圧VD以上且つVE未満である。“E”レベルにおける閾値電圧は、電圧VE以上且つVF未満である。“F”レベルにおける閾値電圧は、電圧VE以上且つ電圧VREAD未満である。 The “0” level in the threshold distribution described above corresponds to the erased state of the memory cell transistor MT. The threshold voltage at the "0" level is less than the voltage V1. The threshold voltage at the "1" level is greater than or equal to voltage V1 and less than voltage V2. The threshold voltage at the "2" level is greater than or equal to voltage V2 and less than voltage V3. The threshold voltage at the "3" level is greater than or equal to voltage V3 and less than voltage V4. The threshold voltage at the "4" level is greater than or equal to voltage V4 and less than voltage V5. The threshold voltage at the "5" level is greater than or equal to voltage V5 and less than voltage V6. The threshold voltage at the "6" level is greater than or equal to voltage V6 and less than voltage V7. The threshold voltage at the "7" level is greater than or equal to voltage V7 and less than voltage V8. The threshold voltage at the "8" level is greater than or equal to voltage V8 and less than voltage V9. The threshold voltage at the "9" level is greater than or equal to voltage V9 and less than voltage VA. The threshold voltage at the "A" level is greater than or equal to voltage VA and less than voltage VB. The threshold voltage at the "B" level is greater than or equal to voltage VB and less than voltage VC. The threshold voltage at the “C” level is greater than or equal to voltage VC and less than voltage VD. The threshold voltage at the "D" level is greater than or equal to voltage VD and less than VE. The threshold voltage at the "E" level is greater than or equal to voltage VE and less than VF. The threshold voltage at the "F" level is greater than or equal to voltage VE and less than voltage VREAD.

本例における読み出し動作では、説明を簡略化するため、ベリファイ電圧を読み出し電圧として使用した場合を一例として説明する。以下に、電圧V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、VA、VB、VC、VD、VE、及びVFを用いた読み出し動作のことをそれぞれ、読み出し動作1R、2R、3R、4R、5R、6R、7R、8R、9R、AR、BR、CR、DR、ER、及びFRと表記する。読み出し動作1Rは、メモリセルトランジスタMTの閾値電圧が電圧V1未満か否かを判定する。読み出し動作2Rは、メモリセルトランジスタMTの閾値電圧が電圧V2未満か否かを判定する。読み出し動作3Rは、メモリセルトランジスタMTの閾値電圧が電圧V3未満か否かを判定する。以下、同様である。 In the read operation in this example, in order to simplify the explanation, the case where the verify voltage is used as the read voltage will be described as an example. Read operations using voltages V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, VA, VB, VC, VD, VE, and VF are described below as read operations 1R, 2R, and 2R, respectively. It is written as 3R, 4R, 5R, 6R, 7R, 8R, 9R, AR, BR, CR, DR, ER, and FR. In the read operation 1R, it is determined whether the threshold voltage of the memory cell transistor MT is less than the voltage V1. In the read operation 2R, it is determined whether the threshold voltage of the memory cell transistor MT is less than the voltage V2. In the read operation 3R, it is determined whether the threshold voltage of the memory cell transistor MT is less than the voltage V3. The same applies hereafter.

また、上述した16個の閾値分布は、Lowerビット、Middleビット、Upperビット、及びTopビットからなる4ビットデータを書き込むことで形成される。そして16個の閾値分布が、それぞれ異なる4ビットデータに対応する。本実施形態では、各レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTに対して、“Topビット/Upperビット/Middleビット/Lowerビット”に以下に示すようにデータを割り付ける。 Further, the above-mentioned 16 threshold value distributions are formed by writing 4-bit data consisting of a Lower bit, a Middle bit, an Upper bit, and a Top bit. Each of the 16 threshold distributions corresponds to different 4-bit data. In this embodiment, data is allocated to "Top bit/Upper bit/Middle bit/Lower bit" as shown below for memory cell transistors MT included in each level.

“0”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“1111”データを保持する。“1”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“1110”データを保持する。“2”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“1010”データを保持する。“3”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“1000”データを保持する。“4”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“1001”データを保持する。“5”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“0001”データを保持する。“6”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“0000”データを保持する。“7”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“0010”データを保持する。“8”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“0110”データを保持する。“9”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“0100”データを保持する。“A”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“1100”データを保持する。“B”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“1101”データを保持する。“C”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“0101”データを保持する。“D”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“0111”データを保持する。“E”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“0011”データを保持する。“F”レベルに含まれるメモリセルトランジスタMTは、“1011”データを保持する。 The memory cell transistor MT included in the "0" level holds "1111" data. The memory cell transistor MT included in the "1" level holds "1110" data. Memory cell transistor MT included in the "2" level holds "1010" data. The memory cell transistor MT included in the "3" level holds "1000" data. Memory cell transistor MT included in the "4" level holds "1001" data. The memory cell transistor MT included in the "5" level holds "0001" data. The memory cell transistor MT included in the "6" level holds "0000" data. The memory cell transistor MT included in the "7" level holds "0010" data. Memory cell transistor MT included in the "8" level holds "0110" data. The memory cell transistor MT included in the "9" level holds "0100" data. Memory cell transistor MT included in the “A” level holds “1100” data. Memory cell transistor MT included in the “B” level holds “1101” data. Memory cell transistor MT included in the “C” level holds “0101” data. The memory cell transistor MT included in the "D" level holds "0111" data. Memory cell transistor MT included in the "E" level holds "0011" data. Memory cell transistor MT included in the "F" level holds "1011" data.

このように割り付けられたデータを読み出す場合、Lowerビットは、読み出し動作1R、4R、6R、及びBRによって確定する。Middleビットは、読み出し動作3R、7R、9R、及びDRによって確定する。Upperビットは、読み出し動作2R、8R、及びERによって確定する。Topビットは、読み出し動作5R、AR、CR、及びFRによって確定する。つまりLowerビット、Middleビット、Upperビット、及びTopビットの値はそれぞれ、4回、4回、3回、及び4回の読み出し動作によって確定する。以下では、このデータの割り付けのことを「4-4-3-4コード」と表記する。 When reading data allocated in this manner, the Lower bit is determined by read operations 1R, 4R, 6R, and BR. The Middle bit is determined by read operations 3R, 7R, 9R, and DR. The Upper bit is determined by read operations 2R, 8R, and ER. The Top bit is determined by read operations 5R, AR, CR, and FR. That is, the values of the Lower bit, Middle bit, Upper bit, and Top bit are determined by reading operations four times, four times, three times, and four times, respectively. In the following, this data allocation will be referred to as a "4-4-3-4 code."

1.3 書き込み動作
次に、書き込み動作について説明する。書き込み動作は、大まかにはプログラム動作とベリファイ動作とを含む。そして、プログラム動作とプログラムベリファイ動作との組み合わせ(以下、「プログラムループ」と表記する)を繰り返すことで、メモリセルトランジスタMTの閾値電圧がターゲットレベルまで上昇される。
1.3 Write Operation Next, the write operation will be explained. The write operation roughly includes a program operation and a verify operation. Then, by repeating the combination of the program operation and the program verify operation (hereinafter referred to as "program loop"), the threshold voltage of the memory cell transistor MT is raised to the target level.

プログラム動作は、電子を電荷蓄積層に注入することにより閾値電圧を上昇させる(または注入を禁止することで閾値電圧を維持させる)動作のことである。 The programming operation is an operation of increasing the threshold voltage by injecting electrons into the charge storage layer (or maintaining the threshold voltage by inhibiting injection).

プログラムベリファイ動作は、プログラム動作の後、データを読み出し、メモリセルトランジスタMTの閾値電圧が目標とするターゲットレベルに達したか否かを判定する動作である。 The program verify operation is an operation that reads data after a program operation and determines whether the threshold voltage of the memory cell transistor MT has reached a target level.

1.3.1 第1及び第2書き込み動作
次に、本実施形態の書き込み動作について詳細に説明する。本実施形態では、QLCに対応する4ページデータの書き込み動作を2回に分けて実行する。以下、あるメモリセルグループMCGにおいて1回目に実行される書き込み動作を「第1書き込み動作」と表記し、2回目に実行される書き込み動作を「第2書き込み動作」と表記する。第1書き込み動作及び第2書き込み動作は、各々が4ページの書き込みデータに基づいて実行される。本実施形態では、第1書き込み動作において、4ページデータを粗く書き込み、第2書き込み動作において、4ページデータを精密に書き込む。なお、書き込み動作は、3回以上に分かれていてもよい。例えば、4ページデータを3回に分けて書き込んでもよい。
1.3.1 First and Second Write Operations Next, the write operations of this embodiment will be described in detail. In this embodiment, the write operation of 4 page data corresponding to QLC is executed in two steps. Hereinafter, the write operation executed for the first time in a certain memory cell group MCG will be referred to as a "first write operation", and the write operation executed for the second time will be referred to as a "second write operation". The first write operation and the second write operation are each performed based on four pages of write data. In this embodiment, in the first write operation, 4 page data is roughly written, and in the second write operation, 4 page data is written precisely. Note that the write operation may be divided into three or more times. For example, 4 page data may be written in three parts.

まず、第1書き込み動作について、図4を用いて説明する。図4は、第1書き込み動作によるメモリセルトランジスタMTの閾値分布の変化を示している。 First, the first write operation will be explained using FIG. 4. FIG. 4 shows changes in the threshold distribution of the memory cell transistor MT due to the first write operation.

図4に示すように、シーケンサ14は、コントローラ20から入力された4ページデータに基づいて、第1書き込み動作を実行する。 As shown in FIG. 4, the sequencer 14 executes the first write operation based on the 4-page data input from the controller 20.

第1書き込み動作を実行する前のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧は、“ER”レベルに分布する。“ER”レベルにおける閾値電圧は電圧V1未満であり、メモリセルトランジスタMTの消去状態に相当する。 The threshold voltage of the memory cell transistor MT before performing the first write operation is distributed at the "ER" level. The threshold voltage at the "ER" level is less than the voltage V1 and corresponds to the erased state of the memory cell transistor MT.

第1書き込み動作においてシーケンサ14は、電圧VM1、VM2、VM3、VM4、VM5、VM6、VM7、VM8、VM9、VMA、VMB、VMC、VMD、VME、及びVMFをベリファイ電圧として使用する。電圧VM1、VM2、VM3、VM4、VM5、VM6、VM7、VM8、VM9、VMA、VMB、VMC、VMD、VME、及びVMFはそれぞれ、“1111”(“Lowerビット/Middleビット/Upperビット/Topビット”)データ、“1110”データ、“1010”データ、“1000”データ、“1001”データ、“0001”データ、“0000”データ、“0010”データ、“0110”データ、“0100”データ、“1100”データ、“1101”データ、“0101”データ、“0111”データ、“0011”データ、及び“1011”データを書き込む場合に使用される。電圧VM1は、電圧V1未満である。電圧VM2は、電圧V1以上且つ電圧V2未満である。電圧VM3は、電圧V2以上且つ電圧V3未満である。電圧VM4は、電圧V3以上且つ電圧V4未満である。電圧VM5は、電圧V4以上且つ電圧V5未満である。電圧VM6は、電圧V5以上且つ電圧V6未満である。電圧VM7は、電圧V6以上且つ電圧V7未満である。電圧VM8は、電圧V7以上且つ電圧V8未満である。電圧VM9は、電圧V8以上且つ電圧V9未満である。電圧VMAは、電圧V9以上且つ電圧VA未満である。電圧VMBは、電圧VA以上且つ電圧VB未満である。電圧VMCは、電圧VB以上且つ電圧VC未満である。電圧VMDは、電圧VC以上且つ電圧VD未満である。電圧VMEは、電圧VD以上且つ電圧VE未満である。電圧VMFは、電圧VE以上且つ電圧VF未満である。 In the first write operation, the sequencer 14 uses voltages VM1, VM2, VM3, VM4, VM5, VM6, VM7, VM8, VM9, VMA, VMB, VMC, VMD, VME, and VMF as verify voltages. The voltages VM1, VM2, VM3, VM4, VM5, VM6, VM7, VM8, VM9, VMA, VMB, VMC, VMD, VME, and VMF are each “1111” (“Lower bit/Middle bit/Upper bit/Top bit ”) data, “1110” data, “1010” data, “1000” data, “1001” data, “0001” data, “0000” data, “0010” data, “0110” data, “0100” data, “ It is used when writing data "1100", "1101", "0101", "0111", "0011", and "1011". Voltage VM1 is less than voltage V1. Voltage VM2 is greater than or equal to voltage V1 and less than voltage V2. Voltage VM3 is greater than or equal to voltage V2 and less than voltage V3. Voltage VM4 is greater than or equal to voltage V3 and less than voltage V4. Voltage VM5 is greater than or equal to voltage V4 and less than voltage V5. Voltage VM6 is greater than or equal to voltage V5 and less than voltage V6. Voltage VM7 is greater than or equal to voltage V6 and less than voltage V7. Voltage VM8 is greater than or equal to voltage V7 and less than voltage V8. Voltage VM9 is greater than or equal to voltage V8 and less than voltage V9. Voltage VMA is greater than or equal to voltage V9 and less than voltage VA. Voltage VMB is greater than or equal to voltage VA and less than voltage VB. Voltage VMC is greater than or equal to voltage VB and less than voltage VC. Voltage VMD is greater than or equal to voltage VC and less than voltage VD. Voltage VME is greater than or equal to voltage VD and less than voltage VE. Voltage VMF is greater than or equal to voltage VE and less than voltage VF.

第1書き込み動作が実行されると、書き込むデータに基づいてメモリセルトランジスタMTの閾値電圧が上昇し、16個の閾値分布が形成される。第1書き込み動作では、図4に示すように16個の閾値分布は、隣り合う閾値分布と重なっていることがある。図4に示す“M0”レベルは、“1111”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。“M1”レベルは、“1110”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。“M2”レベルは、“1010”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。“M3”レベルは、“1000”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。“M4”レベルは、“1001”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。“M5”レベルは、“0001”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。“M6”レベルは、“0000”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。“M7”レベルは、“0010”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。“M8”レベルは、“0110”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。“M9”レベルは、“0100”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。“MA”レベルは、“1100”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。“MB”レベルは、“1101”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。“MC”レベルは、“0101”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。“MD”レベルは、“0111”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。“ME”レベルは、“0011”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。“MF”レベルは、“1011”データが書き込まれる複数のメモリセルトランジスタMTによって形成される。 When the first write operation is executed, the threshold voltage of the memory cell transistor MT increases based on the data to be written, and 16 threshold voltage distributions are formed. In the first write operation, as shown in FIG. 4, the 16 threshold distributions may overlap with adjacent threshold distributions. The "M0" level shown in FIG. 4 is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which "1111" data is written. The "M1" level is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which "1110" data is written. The "M2" level is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which "1010" data is written. The "M3" level is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which "1000" data is written. The "M4" level is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which "1001" data is written. The "M5" level is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which "0001" data is written. The "M6" level is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which "0000" data is written. The "M7" level is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which "0010" data is written. The "M8" level is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which "0110" data is written. The "M9" level is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which "0100" data is written. The "MA" level is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which "1100" data is written. The "MB" level is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which "1101" data is written. The "MC" level is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which "0101" data is written. The “MD” level is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which “0111” data is written. The "ME" level is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which "0011" data is written. The "MF" level is formed by a plurality of memory cell transistors MT into which "1011" data is written.

“M0”レベルにおける閾値電圧は電圧V1未満であり、前述した“0”レベル及び“ER”レベルと同様に、メモリセルトランジスタMTの消去状態に相当する。つまり、第1書き込み動作において1111”データを書き込むメモリセルトランジスタMTでは、閾値電圧の上昇が抑制される。但し、“M0”レベルも第1書き込み動作により、閾値レベルが“1”レベルに変わるほどではないが、閾値電圧が多少上昇する。“M1”レベルにおける閾値電圧は、電圧VM1以上且つ電圧V2未満である。“M2”レベルにおける閾値電圧は、電圧VM2以上且つ電圧V3未満である。“M3”レベルにおける閾値電圧は、電圧VM3以上且つ電圧V4未満である。“M4”レベルにおける閾値電圧は、電圧VM4以上且つ電圧V5未満である。“M5”レベルにおける閾値電圧は、電圧VM5以上且つ電圧V6未満である。“M6”レベルにおける閾値電圧は、電圧VM6以上且つ電圧V7未満である。“M7”レベルにおける閾値電圧は、電圧VM7以上且つ電圧V8未満である。“M8”レベルにおける閾値電圧は、電圧VM8以上且つ電圧V9未満である。“M9”レベルにおける閾値電圧は、電圧VM9以上且つ電圧VA未満である。“MA”レベルにおける閾値電圧は、電圧VMA以上且つ電圧VB未満である。“MB”レベルにおける閾値電圧は、電圧VMB以上且つ電圧VC未満である。“MC”レベルにおける閾値電圧は、電圧VMC以上且つ電圧VD未満である。“MD”レベルにおける閾値電圧は、電圧VMD以上且つ電圧VE未満である。“ME”レベルにおける閾値電圧は、電圧VME以上且つ電圧VF未満である。“MF”レベルにおける閾値電圧は、電圧VMF以上且つ電圧VREAD未満である。 The threshold voltage at the "M0" level is less than the voltage V1 and corresponds to the erased state of the memory cell transistor MT, similar to the "0" level and the "ER" level described above. In other words, in the memory cell transistor MT in which data 1111" is written in the first write operation, the increase in the threshold voltage is suppressed. However, the more the "M0" level changes to the "1" level due to the first write operation, the more However, the threshold voltage increases somewhat.The threshold voltage at the "M1" level is greater than or equal to the voltage VM1 and less than the voltage V2.The threshold voltage at the "M2" level is greater than or equal to the voltage VM2 and less than the voltage V3. The threshold voltage at the "M3" level is greater than or equal to the voltage VM3 and less than the voltage V4. The threshold voltage at the "M4" level is greater than or equal to the voltage VM4 and less than the voltage V5. The threshold voltage at the "M5" level is greater than or equal to the voltage VM5 and less than the voltage V4. The threshold voltage at the "M6" level is greater than or equal to the voltage VM6 and less than the voltage V7.The threshold voltage at the "M7" level is greater than or equal to the voltage VM7 and less than the voltage V8.The threshold voltage at the "M8" level The voltage is greater than or equal to the voltage VM8 and less than the voltage V9.The threshold voltage at the "M9" level is greater than or equal to the voltage VM9 and less than the voltage VA.The threshold voltage at the "MA" level is greater than or equal to the voltage VMA and less than the voltage VB. The threshold voltage at the "MB" level is greater than or equal to the voltage VMB and less than the voltage VC.The threshold voltage at the "MC" level is greater than or equal to the voltage VMC and less than the voltage VD.The threshold voltage at the "MD" level is greater than or equal to the voltage VMD. The threshold voltage at the "ME" level is greater than or equal to the voltage VME and less than the voltage VF. The threshold voltage at the "MF" level is greater than or equal to the voltage VMF and less than the voltage VREAD.

このように、第1書き込み動作におけるプログラムベリファイ動作に使用される電圧VM1、VM2、VM3、VM4、VM5、VM6、VM7、VM8、VM9、VMA、VMB、VMC、VMD、VME、及びVMFはそれぞれ、ベリファイをパスしたメモリセルトランジスタMTの閾値電圧が電圧V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、VA、VB、VC、VD、VE、VF、及びVREADを超えないように設定される。 In this way, the voltages VM1, VM2, VM3, VM4, VM5, VM6, VM7, VM8, VM9, VMA, VMB, VMC, VMD, VME, and VMF used for the program verify operation in the first write operation are respectively: The threshold voltages of memory cell transistors MT that have passed verification are set so as not to exceed voltages V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, VA, VB, VC, VD, VE, VF, and VREAD. Ru.

次に、第2書き込み動作ついて、図5を用いて説明する。図5は、第2書き込み動作によるメモリセルトランジスタMTの閾値分布の変化を示している。 Next, the second write operation will be explained using FIG. 5. FIG. 5 shows a change in the threshold distribution of the memory cell transistor MT due to the second write operation.

図5に示すように、シーケンサ14は、4ページデータに基づいて第2書き込み動作を実行する。 As shown in FIG. 5, the sequencer 14 executes the second write operation based on the 4-page data.

第2書き込み動作において、シーケンサ14は、ベリファイ電圧として電圧V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、VA、VB、VC、VD、VE、及びVFを使用する。第2書き込み動作が実行されると、書き込むデータに基づいてメモリセルトランジスタMTの閾値電圧が上昇し、16個の広い閾値分布から16個の細い閾値分布が形成される。例えば、“M0”レベルの閾値分布から“0”レベルの閾値分布が形成され、“M1”レベルの閾値分布から“1”レベルの閾値分布が形成され、“M2”レベルの閾値分布から“2”レベルの閾値分布が形成される。以下、同様である。 In the second write operation, the sequencer 14 uses voltages V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8, V9, VA, VB, VC, VD, VE, and VF as verify voltages. When the second write operation is executed, the threshold voltage of the memory cell transistor MT increases based on the data to be written, and 16 narrow threshold distributions are formed from the 16 wide threshold distributions. For example, the “0” level threshold distribution is formed from the “M0” level threshold distribution, the “1” level threshold distribution is formed from the “M1” level threshold distribution, and the “2” level threshold distribution is formed from the “M2” level threshold distribution. ``A threshold distribution of levels is formed. The same applies hereafter.

1.3.2 書き込みデータの変換処理
次に、書き込みデータの変換処理について、図6を用いて説明する。本実施形態では、4ページ(Topページ/Upperページ/Middleページ/Lowerページ)データを用いて第1書き込みを実行した後、データ変換回路27において4ページデータを2ページデータに変換してRAM22内の1つのページクラスタCLに保存している。すなわち、データ変換回路27は、4ビット(Topビット/Upperビット/Middleビット/Lowerビット)データを2ビットデータに変換する。以下、変換後の2ビットデータの上位ビットを「X1ビット」と表記し、下位ビットを「X2ビット」と表記する。また、X1ビットの集合を「X1ページ」と表記し、X2ビットの集合を「X2ページ」と表記する。
1.3.2 Write Data Conversion Process Next, the write data conversion process will be described using FIG. 6. In this embodiment, after performing the first write using data of 4 pages (Top page/Upper page/Middle page/Lower page), the data conversion circuit 27 converts the 4 page data into 2 page data and stores the data in the RAM 22. is stored in one page cluster CL. That is, the data conversion circuit 27 converts 4-bit (Top bit/Upper bit/Middle bit/Lower bit) data into 2-bit data. Hereinafter, the upper bits of the converted 2-bit data will be referred to as "X1 bits" and the lower bits will be referred to as "X2 bits." Further, a set of X1 bits is written as "X1 page", and a set of X2 bits is written as "X2 page".

図6に示すように、データ変換回路27は、4ビットデータを、2ビット(X1ビット/X2ビット)データに変換する。 As shown in FIG. 6, the data conversion circuit 27 converts 4-bit data into 2-bit (X1 bit/X2 bit) data.

より具体的には、“0”レベルの“1111”データは、“11”データに変換される。“1”レベルの“1110”データは、“01”データに変換される。“2”レベルの“1010”データは、“00”データに変換される。“3”レベルの“1000”データは、“10”データに変換される。“4”レベルの“1001”データは、“11”データに変換される。“5”レベルの“0001”データは、“01”データに変換される。“6”レベルの“0000”データは、“00”データに変換される。“7”レベルの“0010”データは、“10”データに変換される。“8”レベルの“0110”データは、“11”データに変換される。“9”レベルの“0100”データは、“01”データに変換される。“A”レベルの“1100”データは、“00”データに変換される。“B”レベルの“1101”データは、“10”データに変換される。“C”レベルの“0101”データは、“11”データに変換される。“D”レベルの“0111”データは、“01”データに変換される。“E”レベルの“0011”データは、“00”データに変換される。“F”レベルの“1011”データは、“10”データに変換される。 More specifically, "1111" data at the "0" level is converted to "11" data. “1110” data at the “1” level is converted to “01” data. “1010” data at “2” level is converted to “00” data. “1000” data at “3” level is converted to “10” data. “1001” data of “4” level is converted to “11” data. “0001” data at the “5” level is converted to “01” data. “0000” data at the “6” level is converted to “00” data. “0010” data at the “7” level is converted to “10” data. “0110” data of “8” level is converted to “11” data. “0100” data at the “9” level is converted to “01” data. “1100” data of “A” level is converted to “00” data. “1101” data of “B” level is converted to “10” data. “0101” data of “C” level is converted to “11” data. “0111” data at “D” level is converted to “01” data. “0011” data at “E” level is converted to “00” data. “1011” data of “F” level is converted to “10” data.

すなわち、“0”レベル、“4”レベル、“8”レベル、及び“C”レベルには、“11”データが割り当てられる。“1”レベル、“5”レベル、“9”レベル、及び“D”レベルには、“01”データが割り当てられる。“2”レベル、“6”レベル、“A”レベル、及び“E”レベルには、“00”データが割り当てられる。“3”レベル、“7”レベル、“B”レベル、及び“F”レベルには、“10”データが割り当てられる。そして、隣り合うレベル(閾値分布)の2ビットデータは、1ビット違いとなるグレイコードとなるように、“0”レベルから“F”レベルまで“11”データ、“01”データ、“00”データ、及び“10”データが繰り返し割り当てられる。 That is, "11" data is assigned to the "0" level, "4" level, "8" level, and "C" level. “01” data is assigned to the “1” level, “5” level, “9” level, and “D” level. “00” data is assigned to the “2” level, “6” level, “A” level, and “E” level. “10” data is assigned to the “3” level, “7” level, “B” level, and “F” level. Then, the 2-bit data of adjacent levels (threshold distribution) are "11" data, "01" data, "00" from "0" level to "F" level, so that they become gray codes with 1 bit difference. data, and “10” data are repeatedly allocated.

1.3.3 書き込みデータの復元処理
次に、書き込みデータの復元処理について、図7~図10を用いて説明する。本実施形態では、データ復元制御回路19が、コントローラ20から受信した2ページ(X1ページ/X2ページ)データとメモリセルトランジスタMTから読み出した第1書き込み動作後のデータとから4ページ(Topページ/Upperページ/Middleページ/Lowerページ)データを復元する。そして、シーケンサ14は、復元された4ページデータを用いて、第2書き込み動作を実行する。以下、4ページデータを復元するための読み出し動作を「内部データ読み出し動作」と表記する。なお、例えば、内部データ読み出し動作により読み出されたデータは、コントローラ20には送信されず、データ復元制御回路19に送信される。
1.3.3 Restoration Processing of Written Data Next, the restoration processing of written data will be explained using FIGS. 7 to 10. In this embodiment, the data restoration control circuit 19 extracts four pages (Top page/ Upper page/Middle page/Lower page) data is restored. Then, the sequencer 14 executes the second write operation using the restored 4-page data. Hereinafter, the read operation for restoring the 4-page data will be referred to as "internal data read operation." Note that, for example, data read by the internal data read operation is not sent to the controller 20 but to the data restoration control circuit 19.

図7に示すように、“11”(X1ビット/X2ビット)データは、“0”レベル、“4”レベル、“8”レベル、及び“C”レベルのいずれかに対応する。第1書き込み動作後のメモリセルトランジスタMTにおいて、“0”レベル、“4”レベル、“8”レベル、及び“C”レベルに対応する閾値分布は、それぞれ“M0”レベル、“M4”レベル、“M8”レベル、及び“MC”レベルである。これら4つのレベルの閾値分布は、互いに分離されており重なりがない。これら4つのレベルを区別するために、シーケンサ14は、“M0”レベル、“M4”レベル、“M8”レベル、及び“MC”レベルの間で内部データ読み出し動作を行う。 As shown in FIG. 7, "11" (X1 bit/X2 bit) data corresponds to any of the "0" level, "4" level, "8" level, and "C" level. In the memory cell transistor MT after the first write operation, the threshold distributions corresponding to the "0" level, "4" level, "8" level, and "C" level are "M0" level, "M4" level, and "C" level, respectively. They are the "M8" level and the "MC" level. These four levels of threshold distributions are separated from each other and do not overlap. In order to distinguish between these four levels, the sequencer 14 performs an internal data read operation between the "M0" level, "M4" level, "M8" level, and "MC" level.

より具体的には、例えば、シーケンサ14は、読み出し電圧VS2、VS6、及びVSAを用いた3回の内部データ読み出し動作を行う。電圧VS2は、“M0”レベルの閾値分布より高く“M4”レベルの閾値分布よりも低い電圧、すなわち電圧V1より高く電圧VM4よりも低い電圧である。電圧VS6は、“M4”レベルの閾値分布より高く“M8”レベルの閾値分布よりも低い電圧、すなわち電圧V5より高く電圧VM8よりも低い電圧である。電圧VSAは、“M8”レベルの閾値分布より高く“MC”レベルの閾値分布よりも低い電圧、すなわち電圧V9より高く電圧VMCよりも低い電圧である。 More specifically, for example, the sequencer 14 performs an internal data read operation three times using read voltages VS2, VS6, and VSA. The voltage VS2 is a voltage higher than the threshold distribution of the "M0" level and lower than the threshold distribution of the "M4" level, that is, a voltage higher than the voltage V1 and lower than the voltage VM4. Voltage VS6 is a voltage higher than the "M4" level threshold distribution and lower than the "M8" level threshold distribution, that is, higher than voltage V5 and lower than voltage VM8. Voltage VSA is a voltage higher than the threshold distribution of the "M8" level and lower than the threshold distribution of the "MC" level, that is, higher than the voltage V9 and lower than the voltage VMC.

内部データ読み出し動作の結果から、データ復元制御回路19は、“0”レベル、“4”レベル、“8”レベル、及び“C”レベルの4ビットデータを復元する。 Based on the result of the internal data read operation, the data restoration control circuit 19 restores 4-bit data of "0" level, "4" level, "8" level, and "C" level.

図8に示すように、“01”(X1ビット/X2ビット)データは、“1”レベル、“5”レベル、“9”レベル、及び“D”レベルのいずれかに対応する。第1書き込み動作後のメモリセルトランジスタMTにおいて、“1”レベル、“5”レベル、“9”レベル、及び“D”レベルに対応する閾値分布は、それぞれ“M1”レベル、“M5”レベル、“M9”レベル、及び“MD”レベルである。これら4つのレベルを区別するために、シーケンサ14は、“M1”レベル、“M5”レベル、“M9”レベル、及び“MD”レベルの間で内部データ読み出し動作を行う。 As shown in FIG. 8, "01" (X1 bit/X2 bit) data corresponds to one of the "1" level, "5" level, "9" level, and "D" level. In the memory cell transistor MT after the first write operation, the threshold distributions corresponding to the "1" level, "5" level, "9" level, and "D" level are "M1" level, "M5" level, and "D" level, respectively. They are "M9" level and "MD" level. In order to distinguish between these four levels, the sequencer 14 performs an internal data read operation between the "M1" level, "M5" level, "M9" level, and "MD" level.

より具体的には、例えば、シーケンサ14は、読み出し電圧VS3、VS7、及びVSBを用いた3回の内部データ読み出し動作を行う。電圧VS3は、“M1”レベルの閾値分布より高く“M5”レベルの閾値分布よりも低い電圧、すなわち電圧V2より高く電圧VM5よりも低い電圧である。電圧VS7は、“M5”レベルの閾値分布より高く“M9”レベルの閾値分布よりも低い電圧、すなわち電圧V6より高く電圧VM9よりも低い電圧である。電圧VSBは、“M9”レベルの閾値分布より高く“MD”レベルの閾値分布よりも低い電圧、すなわち電圧VAより高く電圧VMDよりも低い電圧である。 More specifically, for example, the sequencer 14 performs an internal data read operation three times using read voltages VS3, VS7, and VSB. The voltage VS3 is a voltage higher than the threshold distribution of the "M1" level and lower than the threshold distribution of the "M5" level, that is, a voltage higher than the voltage V2 and lower than the voltage VM5. The voltage VS7 is a voltage higher than the threshold distribution of the "M5" level and lower than the threshold distribution of the "M9" level, that is, a voltage higher than the voltage V6 and lower than the voltage VM9. Voltage VSB is a voltage higher than the threshold distribution of the "M9" level and lower than the threshold distribution of the "MD" level, that is, higher than the voltage VA and lower than the voltage VMD.

内部データ読み出し動作の結果から、データ復元制御回路19は、“1”レベル、“5”レベル、“9”レベル、及び“D”レベルの4ビットデータを復元する。 Based on the result of the internal data read operation, the data restoration control circuit 19 restores 4-bit data of "1" level, "5" level, "9" level, and "D" level.

図9に示すように、“00”(X1ビット/X2ビット)データは、“2”レベル、“6”レベル、“A”レベル、及び“E”レベルのいずれかに対応する。第1書き込み動作後のメモリセルトランジスタMTにおいて、“2”レベル、“6”レベル、“A”レベル、及び“E”レベルに対応する閾値分布は、それぞれ“M2”レベル、“M6”レベル、“MA”レベル、及び“ME”レベルである。これら4つのレベルを区別するために、シーケンサ14は、“M2”レベル、“M6”レベル、“MA”レベル、及び“ME”レベルの間で内部データ読み出し動作を行う。 As shown in FIG. 9, "00" (X1 bit/X2 bit) data corresponds to one of the "2" level, "6" level, "A" level, and "E" level. In the memory cell transistor MT after the first write operation, the threshold distributions corresponding to the "2" level, "6" level, "A" level, and "E" level are "M2" level, "M6" level, and "M6" level, respectively. They are "MA" level and "ME" level. In order to distinguish between these four levels, the sequencer 14 performs internal data read operations between the "M2" level, the "M6" level, the "MA" level, and the "ME" level.

より具体的には、例えば、シーケンサ14は、読み出し電圧VS4、VS8、及びVSCを用いた3回の内部データ読み出し動作を行う。電圧VS4は、“M2”レベルの閾値分布より高く“M6”レベルの閾値分布よりも低い電圧、すなわち電圧V3より高く電圧VM6よりも低い電圧である。電圧VS8は、“M6”レベルの閾値分布より高く“MA”レベルの閾値分布よりも低い電圧、すなわち電圧V7より高く電圧VMAよりも低い電圧である。電圧VSCは、“MA”レベルの閾値分布より高く“ME”レベルの閾値分布よりも低い電圧、すなわち電圧VBより高く電圧VMEよりも低い電圧である。 More specifically, for example, the sequencer 14 performs an internal data read operation three times using read voltages VS4, VS8, and VSC. The voltage VS4 is a voltage higher than the "M2" level threshold distribution and lower than the "M6" level threshold distribution, that is, higher than the voltage V3 and lower than the voltage VM6. Voltage VS8 is a voltage higher than the threshold distribution of the "M6" level and lower than the threshold distribution of the "MA" level, that is, higher than the voltage V7 and lower than the voltage VMA. Voltage VSC is a voltage higher than the threshold distribution of the "MA" level and lower than the threshold distribution of the "ME" level, that is, higher than the voltage VB and lower than the voltage VME.

内部データ読み出し動作の結果から、データ復元制御回路19は、“2”レベル、“6”レベル、“A”レベル、及び“E”レベルの4ビットデータを復元する。 Based on the result of the internal data read operation, the data restoration control circuit 19 restores 4-bit data of "2" level, "6" level, "A" level, and "E" level.

図10に示すように、“10”(X1ビット/X2ビット)データは、“3”レベル、“7”レベル、“B”レベル、及び“F”レベルのいずれかに対応する。第1書き込み動作後のメモリセルトランジスタMTにおいて、“3”レベル、“7”レベル、“B”レベル、及び“F”レベルに対応する閾値分布は、それぞれ“M3”レベル、“M7”レベル、“MB”レベル、及び“MF”レベルである。これら4つのレベルを区別するために、シーケンサ14は、“M3”レベル、“M7”レベル、“MB”レベル、及び“MF”レベルの間で内部データ読み出し動作を行う。 As shown in FIG. 10, "10" (X1 bit/X2 bit) data corresponds to one of the "3" level, "7" level, "B" level, and "F" level. In the memory cell transistor MT after the first write operation, the threshold distributions corresponding to the "3" level, "7" level, "B" level, and "F" level are "M3" level, "M7" level, and "F" level, respectively. They are the "MB" level and the "MF" level. In order to distinguish between these four levels, the sequencer 14 performs internal data read operations between the "M3" level, "M7" level, "MB" level, and "MF" level.

より具体的には、例えば、シーケンサ14は、読み出し電圧VS5、VS9、及びVSDを用いた3回の内部データ読み出し動作を行う。電圧VS5は、“M3”レベルの閾値分布より高く“M7”レベルの閾値分布よりも低い電圧、すなわち電圧V4より高く電圧VM7よりも低い電圧である。電圧VS9は、“M7”レベルの閾値分布より高く“MB”レベルの閾値分布よりも低い電圧、すなわち電圧V8より高く電圧VMBよりも低い電圧である。電圧VSDは、“MB”レベルの閾値分布より高く“MF”レベルの閾値分布よりも低い電圧、すなわち電圧VCより高く電圧VMFよりも低い電圧である。 More specifically, for example, the sequencer 14 performs an internal data read operation three times using read voltages VS5, VS9, and VSD. Voltage VS5 is a voltage higher than the "M3" level threshold distribution and lower than the "M7" level threshold distribution, that is, higher than voltage V4 and lower than voltage VM7. Voltage VS9 is a voltage higher than the threshold distribution of the "M7" level and lower than the threshold distribution of the "MB" level, that is, higher than the voltage V8 and lower than the voltage VMB. Voltage VSD is a voltage higher than the threshold distribution of the "MB" level and lower than the threshold distribution of the "MF" level, that is, higher than the voltage VC and lower than the voltage VMF.

内部データ読み出し動作の結果から、データ復元制御回路19は、“3”レベル、“7”レベル、“B”レベル、及び“F”レベルの4ビットデータを復元する。 Based on the result of the internal data read operation, the data restoration control circuit 19 restores 4-bit data of "3" level, "7" level, "B" level, and "F" level.

なお、図7~図10の例では、“11”データ、“01”データ、“00”データ、“10”データの各データに対して3回、すなわち合計12回の内部データ読み出し動作を実行する場合について説明したが、例えば、読み出し電圧VS2~電圧VSDのいくつかを同じ電圧値に設定して、内部データ読み出し回数を削減させてもよい。例えば、電圧VS2と電圧VS3とを同じ電圧VS23とする。電圧VS23は、電圧V2より高く電圧VM4より低い電圧である。これにより、“11”データにおける“M0”レベルの区別と、“01”データにおける“M1”レベルの区別を同時に行ってもよい。他の読み出し電圧も同様である。 In the examples shown in FIGS. 7 to 10, the internal data read operation is executed three times for each data of "11" data, "01" data, "00" data, and "10" data, that is, a total of 12 times. For example, some of the read voltages VS2 to VSD may be set to the same voltage value to reduce the number of internal data reads. For example, voltage VS2 and voltage VS3 are assumed to be the same voltage VS23. Voltage VS23 is higher than voltage V2 and lower than voltage VM4. Thereby, the "M0" level in "11" data and the "M1" level in "01" data may be distinguished at the same time. The same applies to other read voltages.

1.3.4 書き込み動作の全体の流れ
次に、書き込み動作の全体の流れについて、図11を用いて説明する。なお、図11の例は、1つのメモリセルグループMCGへの書き込み動作を示しており、他のメモリセルグループMCGへの書き込み動作は省略されている。
1.3.4 Overall flow of write operation Next, the overall flow of write operation will be explained using FIG. 11. Note that the example in FIG. 11 shows a write operation to one memory cell group MCG, and write operations to other memory cell groups MCG are omitted.

図11に示すように、ホスト機器30は、4ページ分の書き込み要求をコントローラ20に送信する(ステップS10)。 As shown in FIG. 11, the host device 30 transmits a write request for four pages to the controller 20 (step S10).

CPU23は、ホスト機器30からの書き込み要求を受信すると、4ページ(Topページ/Upperページ/Middleページ/Lowerページ)データを含む第1書き込み動作命令をメモリ10に送信する(ステップS11)。 When the CPU 23 receives a write request from the host device 30, it transmits a first write operation command including four page (Top page/Upper page/Middle page/Lower page) data to the memory 10 (Step S11).

シーケンサ14は、コントローラ20からの命令に基づいて第1書き込み動作を実行する(ステップS12)。 The sequencer 14 executes the first write operation based on the command from the controller 20 (step S12).

メモリ10に4ページデータを送信した後、データ変換回路27は、4ページデータを2ページ(X1ページ/X2ページ)データに変換し(ステップS13)、RAM22内の1つのページクラスタCLに2ページデータを格納する。より具体的には、例えばページクラスタCL0の領域PG0にX1ページデータを格納し、領域PG1にX2ページデータを格納する。 After transmitting the 4-page data to the memory 10, the data conversion circuit 27 converts the 4-page data into 2-page (X1 page/X2 page) data (step S13), and stores 2 pages in one page cluster CL in the RAM 22. Store data. More specifically, for example, X1 page data is stored in area PG0 of page cluster CL0, and X2 page data is stored in area PG1.

データ変換後、CPU23は、2ページ(X1ページ/X2ページ)データを含む第2書き込み動作命令をメモリ10に送信する(ステップS14)。なお、データ変換後、図示せぬ他のメモリセルグループMCGへの第1書き込み動作を実行した後に、ステップS14を実行してもよい。 After data conversion, the CPU 23 transmits a second write operation command including 2 pages (X1 page/X2 page) data to the memory 10 (step S14). Note that step S14 may be executed after data conversion and after executing a first write operation to another memory cell group MCG (not shown).

シーケンサ14は、コントローラ20からの命令に基づいて内部データ読み出し動作を実行する(ステップS15)。 The sequencer 14 executes an internal data read operation based on the command from the controller 20 (step S15).

データ復元制御回路19は、2ページデータと読み出しデータから4ページ(Topページ/Upperページ/Middleページ/Lowerページ)データを復元する(ステップS16)。 The data restoration control circuit 19 restores 4 page (Top page/Upper page/Middle page/Lower page) data from the 2 page data and the read data (step S16).

シーケンサ14は、復元された4ビットデータを用いて第2書き込み動作を実行する(ステップS17)。 The sequencer 14 executes a second write operation using the restored 4-bit data (step S17).

1.3.5 コマンドシーケンス
次に、コントローラ20から半導体記憶装置に送信されるコマンドシーケンスについて説明する。
1.3.5 Command Sequence Next, the command sequence sent from the controller 20 to the semiconductor storage device will be described.

1.3.5.1 第1書き込み動作におけるコマンドシーケンス
まず、第1書き込み動作におけるコマンドシーケンスについて、図12を用いて説明する。図12は、メモリ10に入力される入出力信号I/O及びレディビジー信号RBnを示している。メモリ10に入力されたコマンドCMDはコマンドレジスタ12に格納され、アドレスADDはアドレスレジスタ13に格納され、データDATはデータレジスタ17に格納される。なお、以下の説明において、第1書き込み動作に対応するコマンドの組み合わせを「第1コマンドセット」と表記する。
1.3.5.1 Command Sequence in First Write Operation First, the command sequence in the first write operation will be described using FIG. 12. FIG. 12 shows the input/output signal I/O and the ready/busy signal RBn input to the memory 10. The command CMD input to the memory 10 is stored in the command register 12, the address ADD is stored in the address register 13, and the data DAT is stored in the data register 17. Note that in the following description, the combination of commands corresponding to the first write operation will be referred to as a "first command set."

図12に示すように、まず、CPU23は、コマンド“0Dh”を発行してメモリ10に送信する。コマンド“0Dh”は、第1書き込み動作認識用のコマンドである。 As shown in FIG. 12, first, the CPU 23 issues a command “0Dh” and transmits it to the memory 10. The command “0Dh” is a command for recognizing the first write operation.

次に、CPU23は、コマンド“80h”を発行してメモリ10に送信する。コマンド“80h”は、書き込み動作を通知するコマンドである。 Next, the CPU 23 issues a command “80h” and transmits it to the memory 10. Command “80h” is a command to notify a write operation.

次に、CPU23は、Lowerページのアドレス“ADD_L”と、データ“DAT_L”とを、続けてメモリ10に送信する。シーケンサ14は、受信したデータ“DAT_L”をデータレジスタ17のラッチ回路に保持する。 Next, the CPU 23 successively transmits the Lower page address "ADD_L" and data "DAT_L" to the memory 10. The sequencer 14 holds the received data “DAT_L” in the latch circuit of the data register 17.

次に、CPU23は、コマンド“1Ah”を発行してメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_L”をセンスアンプ18に転送させる。シーケンサ14は、センスアンプ18へのデータ“DAT_L”の転送が終了すると、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 Next, the CPU 23 issues a command “1Ah” and transmits it to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_L” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. When the transfer of the data "DAT_L" to the sense amplifier 18 is completed, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to the "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、Middleページのアドレス“ADD_M”と、データ“DAT_M”と、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_M”をセンスアンプ18に転送させる。シーケンサ14は、センスアンプ18へのデータ“DAT_M”の転送が終了すると、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "80h", the address "ADD_M" of the Middle page, the data "DAT_M", and the command "1Ah" to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_M” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. When the transfer of data "DAT_M" to the sense amplifier 18 is completed, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、Upperページのアドレス“ADD_U”と、データ“DAT_U”と、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14はレディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_U”をセンスアンプ18に転送させる。シーケンサ14は、センスアンプ18へのデータ“DAT_U”の転送が終了すると、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "80h", the address "ADD_U" of the Upper page, the data "DAT_U", and the command "1Ah" to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_U” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. When the transfer of the data "DAT_U" to the sense amplifier 18 is completed, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to the "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、Topページのアドレス“ADD_T”と、データ“DAT_T”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“10h”は、書き込み動作の実行を指示するコマンドである。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "80h", the address of the top page "ADD_T", the data "DAT_T", and the command "10h" to the memory 10. Command “10h” is a command that instructs execution of a write operation.

コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_T”をセンスアンプ18に転送させる。そして、シーケンサ14は、センスアンプ18に格納されたデータ“DAT_L”、“DAT_M”、“DAT_U”、及び“DAT_T”に基づいて第1書き込み動作を実行する。 When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_T” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. Then, the sequencer 14 executes the first write operation based on the data “DAT_L”, “DAT_M”, “DAT_U”, and “DAT_T” stored in the sense amplifier 18.

なお、コントローラ20からメモリ10に、Lowerページデータ、Middleページデータ、Upperページデータ、及びTopページデータを送信する順序は任意に設定可能である。例えば、コントローラ20は、最初にTopページデータをメモリ10に送信してもよい。 Note that the order in which the Lower page data, Middle page data, Upper page data, and Top page data are transmitted from the controller 20 to the memory 10 can be set arbitrarily. For example, the controller 20 may first send the Top page data to the memory 10.

1.3.5.2 第2書き込み動作におけるコマンドシーケンス
次に、第2書き込み動作におけるコマンドシーケンスについて2つの例を説明する。なお、以下の説明において、第2書き込み動作に対応するコマンドの組み合わせを「第2コマンドセット」と表記する。
1.3.5.2 Command Sequence in Second Write Operation Next, two examples of command sequences in the second write operation will be described. Note that in the following description, the combination of commands corresponding to the second write operation will be referred to as a "second command set."

1.3.5.2.1 第1例のコマンドシーケンス
まず、第2書き込み動作における第1例のコマンドシーケンスについて、図13を用いて説明する。
1.3.5.2.1 Command Sequence of First Example First, the command sequence of the first example in the second write operation will be described using FIG. 13.

図13に示すように、まず、CPU23は、コマンド“XXh”を発行してメモリ10に送信する。コマンド“XXh”は、メモリ10に対してデータ復元と第2書き込み動作とを指示するコマンドである。 As shown in FIG. 13, first, the CPU 23 issues a command “XXh” and transmits it to the memory 10. The command “XXh” is a command that instructs the memory 10 to restore data and perform a second write operation.

次に、CPU23は、コマンド“80h”と、X1ページのアドレス“ADD_X1”と、データ“DAT_X1”と、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14はレディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_X1”をセンスアンプ18に転送させる。シーケンサ14は、センスアンプ18へのデータ“DAT_X1”の転送が終了すると、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 Next, the CPU 23 sequentially transmits the command “80h”, the address “ADD_X1” of the X1 page, the data “DAT_X1”, and the command “1Ah” to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_X1” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. When the transfer of the data "DAT_X1" to the sense amplifier 18 is completed, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to the "H" level.

次に、CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、X2ページのアドレス“ADD_X2”と、データ“DAT_X2”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。 Next, when the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, the CPU 23 sequentially stores the command "80h", the address "ADD_X2" of the X2 page, the data "DAT_X2", and the command "10h" into the memory 10. Send.

コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_X2”をセンスアンプ18に転送させる。その後、シーケンサ14は、内部データ読み出し動作を実行する。次に、データ復元制御回路19は、X1ページデータ、X2ページデータ、及び読み出しデータから4ページデータを復元し、センスアンプ18に転送させる。次に、シーケンサ14は、センスアンプ18に格納された4ページデータに基づいて第2書き込み動作を実行する。 When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_X2” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. Thereafter, the sequencer 14 executes an internal data read operation. Next, the data restoration control circuit 19 restores 4 page data from the X1 page data, X2 page data, and read data, and transfers it to the sense amplifier 18. Next, the sequencer 14 executes a second write operation based on the 4 page data stored in the sense amplifier 18.

なお、コントローラ20からメモリ10に、X1ページデータ及びX2ページデータを送信する順序は任意に設定可能である。 Note that the order in which the X1 page data and the X2 page data are transmitted from the controller 20 to the memory 10 can be set arbitrarily.

1.3.5.2.2 第2例のコマンドシーケンス
次に、第2書き込み動作における第2例のコマンドシーケンスについて、図14を用いて説明する。
1.3.5.2.2 Second Example Command Sequence Next, a second example command sequence in the second write operation will be described using FIG. 14.

図14に示すように、CPU23は、コマンド“80h”と、アドレス“ADD_X1”と、データ“DAT_X1”と、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14はレディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_X1”をセンスアンプ18に転送させる。シーケンサ14は、センスアンプ18へのデータ“DAT_X1”の転送が終了すると、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 As shown in FIG. 14, the CPU 23 sequentially transmits the command “80h”, the address “ADD_X1”, the data “DAT_X1”, and the command “1Ah” to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_X1” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. When the transfer of the data "DAT_X1" to the sense amplifier 18 is completed, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to the "H" level.

次に、CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、アドレス“ADD_X2”と、データ“DAT_X2”と、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_X2”をセンスアンプ18に転送させる。シーケンサ14は、センスアンプ18へのデータ“DAT_X2”の転送が終了すると、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 Next, upon receiving the "H" level ready-busy signal RBn, the CPU 23 sequentially transmits the command "80h", the address "ADD_X2", the data "DAT_X2", and the command "1Ah" to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_X2” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. When the transfer of the data "DAT_X2" to the sense amplifier 18 is completed, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to the "H" level.

次に、CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“YYh”と、コマンド“00h”と、アドレス“ADD”と、コマンド“30h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“YYh”は、内部データ読み出し動作及びデータ復元動作認識用のコマンドである。コマンド“00h”は、読み出し動作を通知するコマンドである。コマンド“30h”は、読み出し動作の実行を指示するコマンドである。コマンド“30h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、内部データ読み出し動作及びデータ復元制御回路19によるデータ復元動作を実行し、復元した4ビットデータをセンスアンプ18に格納させる。シーケンサ14は、センスアンプ18への4ビットデータの格納が終了すると、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 Next, when the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "YYh", the command "00h", the address "ADD", and the command "30h" to the memory 10. Command “YYh” is a command for recognizing internal data read operation and data restoration operation. Command “00h” is a command for notifying a read operation. Command “30h” is a command for instructing execution of a read operation. When the command "30h" is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "L" level, executes an internal data read operation and a data restoration operation by the data restoration control circuit 19, and restores the restored 4. The bit data is stored in the sense amplifier 18. When the storage of the 4-bit data in the sense amplifier 18 is completed, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to the "H" level.

次に、CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“ZZh”と、コマンド“80h”と、アドレス“ADD_X1”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“ZZh”は、センスアンプ18に格納されている4ビットデータを用いた第2書き込み動作認識用のコマンドである。従って、この場合、コントローラ20からメモリ10へのデータ転送は不要である。コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、センスアンプ18に格納されている4ビットデータを用いて第2書き込み動作を実行する。 Next, upon receiving the "H" level ready-busy signal RBn, the CPU 23 sequentially transmits the command "ZZh", the command "80h", the address "ADD_X1", and the command "10h" to the memory 10. The command “ZZh” is a command for recognizing the second write operation using 4-bit data stored in the sense amplifier 18. Therefore, in this case, data transfer from the controller 20 to the memory 10 is not necessary. When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 executes the second write operation using the 4-bit data stored in the sense amplifier 18.

なお、コントローラ20からメモリ10に、X1ページデータ及びX2ページデータを送信する順序は任意に設定可能である。 Note that the order in which the X1 page data and the X2 page data are transmitted from the controller 20 to the memory 10 can be set arbitrarily.

1.3.6 データの書き込み順序
次に、データの書き込み順序について、図15を用いて説明する。図15は、1つのブロックBLKにおけるストリングユニットSUの選択順序を示している。破線で上下2段に区切られた1つの実線の四角枠は、1つのメモリセルグループMCGを示しており、四角枠の上段は、第2書き込み動作(参照符号“WRT2”)を示し、四角枠の下段は、第1書き込み動作(参照符号“WRT1”)を示している。
1.3.6 Data Writing Order Next, the data writing order will be explained using FIG. 15. FIG. 15 shows the selection order of string units SU in one block BLK. One solid-line rectangular frame divided into two upper and lower stages by a broken line indicates one memory cell group MCG, and the upper stage of the square frame indicates the second write operation (reference code "WRT2"). The lower row shows the first write operation (reference code “WRT1”).

図15に示すように、まず、シーケンサ14は、第0番目~第3番目の動作として、ワード線WL0を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した第1書き込み動作を実行する。 As shown in FIG. 15, first, the sequencer 14 executes a first write operation in which the word line WL0 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected as the 0th to 3rd operations.

次に、シーケンサ14は、第4番目~第7番目の動作として、ワード線WL1を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した第1書き込み動作を実行する。 Next, as the fourth to seventh operations, the sequencer 14 executes a first write operation in which the word line WL1 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

次に、シーケンサ14は、第8番目~第11番目の動作として、ワード線WL0を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した第2書き込み動作を実行する。 Next, as the eighth to eleventh operations, the sequencer 14 executes a second write operation in which the word line WL0 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

次に、シーケンサ14は、第12番目~第15番目の動作として、ワード線WL2を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した第1書き込み動作を実行する。 Next, as the 12th to 15th operations, the sequencer 14 executes a first write operation in which the word line WL2 is selected and the string units SU0 to SU3 are selected in order.

次に、シーケンサ14は、第16番目~第19番目の動作として、ワード線WL1を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した第2書き込み動作を実行する。 Next, as the 16th to 19th operations, the sequencer 14 executes a second write operation in which the word line WL1 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

すなわち、シーケンサ14は、ワード線WL(j+1)且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した第1書き込み動作を実行した後、ワード線WLj且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した第2書き込み動作を実行する。次に、シーケンサ14は、ワード線WLj+2を選択して同様の動作を繰り返す。 That is, the sequencer 14 executes a first write operation in which word line WL(j+1) and string units SU0 to SU3 are selected in order, and then executes a second write operation in which word line WLj and string units SU0 to SU3 are selected in order. do. Next, the sequencer 14 selects word line WLj+2 and repeats the same operation.

シーケンサ14は、第756番目~第759番目の動作として、ワード線WL95を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した、第1書き込み動作を実行する。次に、シーケンサ14は、第760番目~第763番目の動作として、ワード線WL94を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した第2書き込み動作と、第764番目~第767番目の動作として、ワード線WL95を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した第2書き込み動作とを実行して、ブロックBLKにおける書き込み動作を終了する。 As the 756th to 759th operations, the sequencer 14 executes a first write operation in which word line WL95 is selected and string units SU0 to SU3 are sequentially selected. Next, the sequencer 14 performs a second write operation in which the word line WL94 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected as the 760th to 763rd operations, and as the 764th to 767th operations. , a second write operation in which word line WL95 is selected and string units SU0 to SU3 are sequentially selected, and the write operation in block BLK is completed.

シーケンサ14は、コントローラ20から送信されたアドレスADD及びデータDATに基づいて、上記の順番で書き込み動作を実行する。 The sequencer 14 executes the write operation in the above order based on the address ADD and data DAT sent from the controller 20.

上記の書き込み順序で書き込み動作を実行する場合、RAM22には、8個以上のページクラスタCLが設けられる。例えば、ワード線WL0及びストリングユニットSU0に対応するメモリセルグループMCGに第2書き込み動作(第8番目の書き込み動作)を実行する場合、第0番目~第7番目の書き込み動作(第1書き込み動作)を実行した8つのメモリセルグループMCGの各々に対応する2ページデータをRAM22内に格納しておくため、8個のページクラスタCLが用いられる。 When performing a write operation in the above write order, eight or more page clusters CL are provided in the RAM 22. For example, when performing the second write operation (eighth write operation) on the memory cell group MCG corresponding to word line WL0 and string unit SU0, the 0th to seventh write operations (first write operation) Eight page clusters CL are used to store in the RAM 22 two page data corresponding to each of the eight memory cell groups MCG that have executed the process.

1.3.7 データの書き込み順序を示す書き込み動作の詳細な流れ
次に、データの書き込み順序を示す書き込み動作の詳細な流れについて、図16及び図17を用いて説明する。以下の説明では、説明を簡便にするためにワード線WLの番号に変数jを用い、ストリングユニットSUの番号に変数iを用いる。変数i及びjは、例えばコントローラ20が備えるカウンタによって保持される変数であり、コントローラ20の制御によってインクリメントされる。シーケンサ14は、コントローラ20から受信したアドレスADD及びデータDATに基づいて、書き込み動作を実行する。
1.3.7 Detailed flow of write operation indicating data write order Next, a detailed flow of write operation indicating data write order will be described using FIGS. 16 and 17. In the following description, in order to simplify the description, a variable j is used for the number of the word line WL, and a variable i is used for the number of the string unit SU. The variables i and j are variables held by counters included in the controller 20, for example, and are incremented under the control of the controller 20. The sequencer 14 executes a write operation based on the address ADD and data DAT received from the controller 20.

図16に示すように、まず、CPU23は、1つのブロックBLKに対して書き込み動作を実行する場合、j=0、すなわちワード線WL0を選択し(ステップS100)、更にi=0、すなわちストリングユニットSU0を選択する(ステップS101)。そして、CPU23は、メモリ10に第1コマンドセットを送信する。 As shown in FIG. 16, first, when executing a write operation for one block BLK, the CPU 23 selects j=0, that is, word line WL0 (step S100), and further selects i=0, that is, string unit SU0 is selected (step S101). Then, the CPU 23 transmits the first command set to the memory 10.

シーケンサ14は、第1コマンドセットに基づいて、ワード線WL0及びストリングユニットSU0を選択して第1書き込み動作を実行する(ステップS102)。 Based on the first command set, the sequencer 14 selects the word line WL0 and string unit SU0 and executes the first write operation (step S102).

次に、第1書き込み動作終了後、CPU23は、ストリングユニットSUiの変数iがi=3か確認する(ステップS103)。 Next, after the first write operation is completed, the CPU 23 checks whether the variable i of the string unit SUi is i=3 (step S103).

i=3ではない場合(ステップS103_No)、CPU23は、変数iをインクリメントしてi=i+1とし(ステップS104)、第1コマンドセットをメモリ10に送信する。ステップS102に戻り、シーケンサ14は、第1書き込み動作を実行する。 If i is not 3 (step S103_No), the CPU 23 increments the variable i to i=i+1 (step S104), and transmits the first command set to the memory 10. Returning to step S102, the sequencer 14 executes the first write operation.

i=3の場合(ステップS103_Yes)、CPU23は、ワード線WLjの変数jがj=0か確認する(ステップS105)。 If i=3 (step S103_Yes), the CPU 23 checks whether the variable j of the word line WLj is j=0 (step S105).

j=0の場合(ステップS105_Yes)、CPU23は、変数jをインクリメントしてj=j+1とする(ステップS106)。そして、CPU23は、ステップS101に戻り、変数i=0を選択して、第1コマンドセットをメモリ10に送信する。 If j=0 (step S105_Yes), the CPU 23 increments the variable j to make j=j+1 (step S106). Then, the CPU 23 returns to step S101, selects the variable i=0, and transmits the first command set to the memory 10.

j=0ではない場合(ステップS105_No)、CPU23は、変数jをj=j-1とし、変数iをi=0とする(ステップS107)。そして、CPU23は、メモリ10に第2コマンドセットを送信する。 If j is not 0 (step S105_No), the CPU 23 sets the variable j to j=j-1 and sets the variable i to i=0 (step S107). Then, the CPU 23 transmits the second command set to the memory 10.

シーケンサ14は、第2コマンドセットに基づいて、まず、内部データ読み出し動作を実行する(ステップS108)。 The sequencer 14 first executes an internal data read operation based on the second command set (step S108).

データ復元制御回路19は、第2コマンドセットの2ページデータ及び読み出したデータに基づいて4ページデータを復元する(ステップS109)。 The data restoration control circuit 19 restores the 4-page data based on the 2-page data of the second command set and the read data (step S109).

シーケンサ14は、復元された4ページデータを用いて第2書き込み動作を実行する(ステップS110)。 The sequencer 14 executes a second write operation using the restored 4-page data (step S110).

次に、第2書き込み動作終了後、CPU23は、ストリングユニットSUiの変数iがi=3か確認する(ステップS111)。 Next, after the second write operation is completed, the CPU 23 checks whether the variable i of the string unit SUi is i=3 (step S111).

i=3ではない場合(ステップS111_No)、CPU23は、変数iをインクリメントしてi=i+1とし(ステップS112)、第2コマンドセットをメモリ10に送信する。ステップS108に戻り、シーケンサ14は、内部データ読み出し動作を実行する。 If i is not 3 (step S111_No), the CPU 23 increments the variable i to i=i+1 (step S112), and transmits the second command set to the memory 10. Returning to step S108, the sequencer 14 executes an internal data read operation.

i=3の場合(ステップS111_Yes)、CPU23は、ワード線WLjの変数jがj=94か確認する(ステップS113)。 If i=3 (step S111_Yes), the CPU 23 checks whether the variable j of the word line WLj is j=94 (step S113).

図17に示すように、j=94ではない場合(ステップS113_No)、CPU23は、変数jをインクリメントしてi=j+2とする(ステップS114)。そして、CPU23は、ステップS101に戻り、変数i=0を選択して、第1コマンドセットをメモリ10に送信する。 As shown in FIG. 17, if j is not 94 (step S113_No), the CPU 23 increments the variable j to make i=j+2 (step S114). Then, the CPU 23 returns to step S101, selects the variable i=0, and transmits the first command set to the memory 10.

j=94の場合(ステップS113_Yes)、CPU23は、変数jをj=j+1とし、変数iをi=0とする(ステップS115)。そして、CPU23は、メモリ10に第2コマンドセットを送信する。 If j=94 (step S113_Yes), the CPU 23 sets the variable j to j=j+1 and sets the variable i to i=0 (step S115). Then, the CPU 23 transmits the second command set to the memory 10.

シーケンサ14は、第2コマンドセットに基づいて、まず、内部データ読み出し動作を実行する(ステップS116)。 The sequencer 14 first executes an internal data read operation based on the second command set (step S116).

データ復元制御回路19は、第2コマンドセットの2ページデータ及び読み出したデータに基づいて4ページデータを復元する(ステップS117)。 The data restoration control circuit 19 restores the 4-page data based on the 2-page data of the second command set and the read data (step S117).

シーケンサ14は、復元された4ページデータを用いて第2書き込み動作を実行する(ステップS118)。 The sequencer 14 executes a second write operation using the restored 4-page data (step S118).

次に、第2書き込み動作終了後、CPU23は、ストリングユニットSUiの変数iがi=3か確認する(ステップS119)。 Next, after the second write operation is completed, the CPU 23 checks whether the variable i of the string unit SUi is i=3 (step S119).

i=3ではない場合(ステップS119_No)、CPU23は、変数iをインクリメントしてi=i+1とし(ステップS120)、第2コマンドセットをメモリ10に送信する。ステップS116に戻り、シーケンサ14は、内部データ読み出し動作を実行する。 If i is not 3 (step S119_No), the CPU 23 increments the variable i to i=i+1 (step S120), and transmits the second command set to the memory 10. Returning to step S116, the sequencer 14 executes an internal data read operation.

i=3の場合(ステップS119_Yes)、CPU23は、ブロックBLKにおける書き込み動作を終了する。 If i=3 (step S119_Yes), the CPU 23 ends the write operation in the block BLK.

1.4 本実施形態に係る効果
本実施形態に係る構成であれば、チップ面積の増加を抑制できる。本効果につき詳述する。
1.4 Effects of this Embodiment With the configuration of this embodiment, an increase in chip area can be suppressed. This effect will be explained in detail.

例えば、データ書き込み済みのメモリセルトランジスタMTの閾値電圧は、隣接するメモリセルトランジスタMTへの書き込み動作、または他のストリングユニットSUへの書き込み動作の際のディスターブ(disturb)等により、変動することがある。このため、1つのメモリセルグループMCGへの4ページデータの書き込み動作を、第1書き込み動作と第2書き込み動作との2回に分けて実行する場合がある。この場合、メモリセルグループMCGの選択順序に応じて、第1書き込み動作を実行した複数のメモリセルグループMCGの4ページデータをコントローラのRAM内に保持しておく必要がある。例えば、ワード線WLj及びストリングユニットSU0~SU3に対応する4つのメモリセルグループMCGと、ワード線WL(j+1)及びストリングユニットSU0~SU3に対応する4つのメモリセルグループMCGとに対して第1書き込み動作を実行してから、ワード線WLj及びストリングユニットSU0に対応するメモリセルグループMCGに第2書き込み動作を実行する場合、8つのメモリセルグループMCGの4ページデータ、すなわち32ページ分のデータをRAMに格納する必要がある。また、例えば、ストリングユニットSUが8個ある場合、RAMは64ページ分のデータを格納するための記憶容量が必要となる。このように、ストリングユニットSU数及びメモリセルグループMCGの選択順序等に応じてRAMの記憶容量を増加させると、チップ面積が増加する傾向にある。 For example, the threshold voltage of a memory cell transistor MT to which data has been written may fluctuate due to disturb during a write operation to an adjacent memory cell transistor MT or a write operation to another string unit SU. be. For this reason, the write operation of 4 page data to one memory cell group MCG may be performed twice, a first write operation and a second write operation. In this case, it is necessary to hold four page data of the plurality of memory cell groups MCG in which the first write operation has been performed in the RAM of the controller, depending on the selection order of the memory cell groups MCG. For example, the first write is performed on four memory cell groups MCG corresponding to word line WLj and string units SU0 to SU3, and four memory cell groups MCG corresponding to word line WL(j+1) and string units SU0 to SU3. When performing a second write operation to the memory cell group MCG corresponding to the word line WLj and string unit SU0 after performing the operation, 4 page data of the 8 memory cell groups MCG, that is, 32 pages worth of data is stored in the RAM. need to be stored in. Further, for example, when there are eight string units SU, the RAM needs a storage capacity to store data for 64 pages. As described above, when the storage capacity of the RAM is increased depending on the number of string units SU, the selection order of memory cell groups MCG, etc., the chip area tends to increase.

これに対し、本実施形態に係る構成であれば、メモリシステム1は、コントローラ20にデータ変換回路27を含み、メモリ10にデータ復元制御回路19を含む。これにより、メモリシステム1は、第1書き込み動作後の4ページ(ビット)データを2ページ(ビット)データに変換できる。更に、メモリシステム1は、変換された2ページデータと、メモリセルグループMCGから読み出された第1書き込み動作後のデータとにより、4ページデータを復元し、第2書き込み動作を実行することができる。これにより、1つのメモリセルグループMCGに対応してRAM22に保存されるデータ量を4ページから2ページに低減できる。例えば、8つのメモリセルグループMCGに対して必要なRAMの記憶容量を32ページから16ページに低減できる。よって、メモリシステム1のチップ面積の増加を抑制できる。従って、メモリシステム1の製造コストの増加を抑制できる。 In contrast, with the configuration according to this embodiment, the memory system 1 includes the data conversion circuit 27 in the controller 20 and the data restoration control circuit 19 in the memory 10. Thereby, the memory system 1 can convert 4 pages (bits) of data after the first write operation into 2 pages (bits) of data. Furthermore, the memory system 1 can restore the 4-page data using the converted 2-page data and the data after the first write operation read from the memory cell group MCG, and execute the second write operation. can. Thereby, the amount of data stored in the RAM 22 corresponding to one memory cell group MCG can be reduced from four pages to two pages. For example, the RAM storage capacity required for eight memory cell groups MCG can be reduced from 32 pages to 16 pages. Therefore, an increase in the chip area of the memory system 1 can be suppressed. Therefore, an increase in the manufacturing cost of the memory system 1 can be suppressed.

更に、本実施形態に係る構成では、第2書き込み動作を実行する場合、コントローラ20からメモリ10に2ページデータを送信すればよいため、データの転送量を4ページから2ページに低減できる。従って、コントローラ20からメモリ10へのデータ転送時間を低減できる。 Furthermore, in the configuration according to this embodiment, when performing the second write operation, it is sufficient to transmit two pages of data from the controller 20 to the memory 10, so the amount of data transferred can be reduced from four pages to two pages. Therefore, the time required to transfer data from the controller 20 to the memory 10 can be reduced.

更に、本実施形態に係る構成であれば、変換された2ビットデータがメモリセルトランジスタMTの隣り合う閾値分布の2ビットデータがグレイコードとなるように、データを割り付けることができる。従って、誤読み出しまたは誤書き込み等が生じた場合でも、2ビットデータの変動を1ビットに収めることができるため、データの信頼性を向上させることができる。 Furthermore, with the configuration according to this embodiment, data can be allocated so that the converted 2-bit data of adjacent threshold distributions of memory cell transistors MT becomes a Gray code. Therefore, even if erroneous reading or erroneous writing occurs, fluctuations in 2-bit data can be contained in 1 bit, so data reliability can be improved.

2.第2実施形態
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態では、メモリシステム1の電源が遮断された際に、コントローラ20が保持する4ページデータを2ページデータに変換して、メモリ10に退避させる場合について説明する。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
2. Second Embodiment Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, a case will be described in which, when the power of the memory system 1 is cut off, 4 page data held by the controller 20 is converted into 2 page data and saved in the memory 10. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described.

2.1 RAMの構成
まず、RAM22の構成について、図18を用いて説明する。
2.1 Configuration of RAM First, the configuration of the RAM 22 will be explained using FIG. 18.

図18に示すように、本実施形態におけるRAM22のページクラスタCLは、領域PG0~PG3を含む。つまり、ページクラスタCLは、各々が4ページのデータを保持することが可能である。なお、本実施形態では、第1実施形態と同様に、8個のページクラスタCL0~CL7が設けられている場合について説明する。 As shown in FIG. 18, the page cluster CL of the RAM 22 in this embodiment includes areas PG0 to PG3. In other words, each page cluster CL can hold four pages of data. Note that in this embodiment, similarly to the first embodiment, a case will be described in which eight page clusters CL0 to CL7 are provided.

2.2 書き込み動作
次に、書き込み動作について説明する。本実施形態では、通常状態と電源遮断状態とでは、データの書き込み動作が異なる。通常状態の場合、コントローラ20は、4ページデータから2ページデータへの変換を行わない。すなわち、第2書き込み動作においてもコントローラ20からメモリ10に4ページデータが送信される。そして、電源遮断状態になると、コントローラ20は、RAM22に保存される4ページデータのうち、第1書き込み動作実行済みの4ページデータを2ページデータに変換する。そして、コントローラ20は、メモリシステム1が有する容量素子に充電されている電荷を用いて、コントローラ20内のデータをメモリセルアレイ11の例えば管理領域内に退避させる(管理領域内にデータを書き込む)。管理領域内においてデータの退避に用いられるメモリセルトランジスタMTは、1ビット(2値)データを保持するSLC(single level cell)として機能する。そして、シーケンサ14は、書き込み時間を短縮するため、1ビット(2値)データの書き込み動作(以下、SLC書き込み動作と表記する)を実行する。すなわち、複数のページデータがそれぞれ異なるメモリセルグループMCGに書き込まれる。
2.2 Write Operation Next, the write operation will be explained. In this embodiment, the data write operation is different between the normal state and the power-off state. In the normal state, the controller 20 does not convert 4-page data to 2-page data. That is, 4 page data is transmitted from the controller 20 to the memory 10 also in the second write operation. Then, when the power is turned off, the controller 20 converts the 4 page data that has been subjected to the first write operation out of the 4 page data stored in the RAM 22 into 2 page data. Then, the controller 20 saves the data in the controller 20 into, for example, a management area of the memory cell array 11 (writes data into the management area) using the charge stored in the capacitive element of the memory system 1. A memory cell transistor MT used for saving data in the management area functions as an SLC (single level cell) that holds 1-bit (binary) data. Then, the sequencer 14 executes a 1-bit (binary) data write operation (hereinafter referred to as an SLC write operation) in order to shorten the write time. That is, a plurality of page data are written to different memory cell groups MCG.

2.3 通常状態における書き込み動作
次に、通常状態における書き込み動作について、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
2.3 Write Operation in Normal State Next, the write operation in normal state will be explained, focusing on the differences from the first embodiment.

2.3.1 書き込み動作の全体の流れ
通常状態における書き込み動作の全体の流れについて、図19を用いて説明する。なお、図19の例は、1つのメモリセルグループMCGへの書き込み動作を示しており、他のメモリセルグループMCGへの書き込み動作は省略されている。
2.3.1 Overall flow of write operation The overall flow of write operation in the normal state will be explained using FIG. 19. Note that the example in FIG. 19 shows a write operation to one memory cell group MCG, and write operations to other memory cell groups MCG are omitted.

図19に示すように、第1実施形態の図11で説明したステップS10~S12と同様に、第1書き込み動作を実行する。 As shown in FIG. 19, a first write operation is performed similarly to steps S10 to S12 described in FIG. 11 of the first embodiment.

4ページデータは、RAM22内の1つのページクラスタCL内の領域PG0~PG3にそれぞれ格納されている。第1書き込み動作が終了した後、CPU23は、4ページデータを含む第2書き込み動作命令をメモリ10に送信する(ステップS20)。 The four page data are stored in areas PG0 to PG3 within one page cluster CL in the RAM 22, respectively. After the first write operation is completed, the CPU 23 transmits a second write operation command including 4 page data to the memory 10 (step S20).

シーケンサ14は、図11のステップS17と同様に、4ビットデータを用いて第2書き込み動作を実行する。 The sequencer 14 executes the second write operation using 4-bit data, similar to step S17 in FIG. 11.

2.3.2 第2書き込み動作のコマンドシーケンス
次に、通常状態の第2書き込み動作のコマンドシーケンスについて、図20を用いて説明する。なお、第1書き込み動作のコマンドシーケンスは、第1実施形態の図12と同じである。
2.3.2 Command Sequence of Second Write Operation Next, the command sequence of the second write operation in the normal state will be explained using FIG. 20. Note that the command sequence for the first write operation is the same as that in FIG. 12 of the first embodiment.

図20に示すように、まず、CPU23は、コマンド“80h”と、LowerページのアドレスADD_Lと、データDAT_Lと、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータDAT_Lをセンスアンプ18に転送させる。シーケンサ14は、センスアンプ18へのデータ“DAT_L”の転送が終了すると、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 As shown in FIG. 20, first, the CPU 23 sequentially transmits the command “80h”, the lower page address ADD_L, the data DAT_L, and the command “1Ah” to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data DAT_L held in the data register 17 to the sense amplifier 18. When the transfer of the data "DAT_L" to the sense amplifier 18 is completed, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to the "H" level.

次に、CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、MiddleページのアドレスADD_Mと、データDAT_Mと、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータDAT_Mをセンスアンプ18に転送させる。シーケンサ14は、センスアンプ18へのデータ“DAT_M”の転送が終了すると、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 Next, upon receiving the "H" level ready-busy signal RBn, the CPU 23 sequentially transmits the command "80h", the address ADD_M of the Middle page, the data DAT_M, and the command "1Ah" to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data DAT_M held in the data register 17 to the sense amplifier 18. When the transfer of data "DAT_M" to the sense amplifier 18 is completed, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

次に、CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、UpperページのアドレスADD_Uと、データDAT_Uと、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14はレディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータDAT_Uをセンスアンプ18に転送させる。シーケンサ14は、センスアンプ18へのデータ“DAT_U”の転送が終了すると、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 Next, upon receiving the "H" level ready-busy signal RBn, the CPU 23 sequentially transmits the command "80h", the address ADD_U of the Upper page, the data DAT_U, and the command "1Ah" to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data DAT_U held in the data register 17 to the sense amplifier 18. When the transfer of the data "DAT_U" to the sense amplifier 18 is completed, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to the "H" level.

次に、CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、TopページのアドレスADD_Tと、データDAT_Tと、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。 Next, upon receiving the "H" level ready-busy signal RBn, the CPU 23 sequentially transmits the command "80h", the address ADD_T of the top page, the data DAT_T, and the command "10h" to the memory 10.

コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータDAT_Tをセンスアンプ18に転送させる。そして、シーケンサ14は、センスアンプ18に格納されたデータDAT_L、DAT_M、DAT_U、及びDAT_Tに基づいて第2書き込み動作を実行する。 When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data DAT_T held in the data register 17 to the sense amplifier 18. Then, the sequencer 14 executes the second write operation based on the data DAT_L, DAT_M, DAT_U, and DAT_T stored in the sense amplifier 18.

なお、コントローラ20からメモリ10に、Lowerページデータ、Middleページデータ、Upperページデータ、及びTopページデータを送信する順序は任意に設定可能である。 Note that the order in which the Lower page data, Middle page data, Upper page data, and Top page data are transmitted from the controller 20 to the memory 10 can be set arbitrarily.

2.3.3 データの書き込み順序を示す書き込み動作の詳細な流れ
次に、データの書き込み順序を示す書き込み動作の詳細な流れについて、図21及び図22を用いて説明する。
2.3.3 Detailed flow of write operation indicating data write order Next, a detailed flow of write operation indicating data write order will be described using FIGS. 21 and 22.

図21及び図22に示すように、第1実施形態の図16及び図17と異なる点は、ステップS108、S109、S116、及びS117が廃されている点である。すなわち、本実施形態では、コントローラ20から第2コマンドセットを受信した後、シーケンサ14は、内部データ読み出し動作及びデータ復元動作を省略して、第2書き込み動作を実行する。 As shown in FIGS. 21 and 22, the difference from the first embodiment shown in FIGS. 16 and 17 is that steps S108, S109, S116, and S117 are omitted. That is, in this embodiment, after receiving the second command set from the controller 20, the sequencer 14 executes the second write operation, omitting the internal data read operation and the data restoration operation.

2.4 電源遮断状態における書き込み動作
次に、電源遮断状態における書き込み動作、すなわちデータの退避動作について説明する。
2.4 Write operation in a power-off state Next, a write operation in a power-off state, that is, a data saving operation will be described.

2.4.1 電源遮断時の流れ
まず、電源遮断時の流れについて、図23を用いて説明する。
2.4.1 Flow when power is cut off First, the flow when the power is cut off will be explained using FIG. 23.

図23に示すように、CPU23は、電源遮断を検知する(ステップS30)と、RAM22内に保持されているデータがメモリ10において第1書き込み動作が実行されていないデータがあるか確認する(ステップS31)。 As shown in FIG. 23, when the CPU 23 detects a power cutoff (step S30), the CPU 23 checks whether there is any data held in the RAM 22 for which the first write operation has not been performed in the memory 10 (step S30). S31).

第1書き込み動作が実行されていないデータがある場合(ステップS31_Yes)、CPU23は、Lowerページデータ、Middleページデータ、Upperページデータ、及びTopページデータそれぞれのSLC書き込み動作命令をメモリ10に送信する(ステップS32)。シーケンサ14は、コントローラ20からの命令に基づいてLowerページデータ、Middleページデータ、Upperページデータ、及びTopページデータそれぞれのSLC書き込み動作を実行する(ステップS33)。なお、コントローラ20からメモリ10に、Lowerページデータ、Middleページデータ、Upperページデータ、及びTopページデータを送信する順序は任意に設定可能である。 If there is data for which the first write operation has not been performed (step S31_Yes), the CPU 23 transmits SLC write operation commands for each of the Lower page data, Middle page data, Upper page data, and Top page data to the memory 10 ( Step S32). The sequencer 14 executes the SLC write operation for each of the Lower page data, Middle page data, Upper page data, and Top page data based on the command from the controller 20 (Step S33). Note that the order in which the Lower page data, Middle page data, Upper page data, and Top page data are transmitted from the controller 20 to the memory 10 can be set arbitrarily.

ステップS33のSLC書き込み動作が終了すると、ステップS31に戻り、CPU23は、第1書き込み動作が実行されていないデータがあるか再度確認する。第1書き込み動作が実行されていないデータがなくなるまで、ステップS31~S33のループが繰り返される。 When the SLC write operation in step S33 is completed, the process returns to step S31, and the CPU 23 again checks whether there is any data for which the first write operation has not been performed. The loop of steps S31 to S33 is repeated until there is no data for which the first write operation has not been performed.

第1書き込み動作が実行されていないデータが無い場合(ステップS31_No)、CPU23は、第1書き込み動作実行済みのデータがあるか確認する(ステップS34)。 If there is no data for which the first write operation has been performed (step S31_No), the CPU 23 checks whether there is any data for which the first write operation has been performed (step S34).

第1書き込み動作実行済みのデータがある場合(ステップS34_Yes)、データ変換回路27は、RAM22の1つのページクラスタCL内にある4ページデータを2ページ(X1ページ/X2ページ)データに変換する(ステップS35)。 If there is data for which the first write operation has been executed (step S34_Yes), the data conversion circuit 27 converts the 4 page data in one page cluster CL of the RAM 22 into 2 page (X1 page/X2 page) data ( Step S35).

データ変換後、CPU23は、X1ページデータ及びX2ページデータそれぞれのSLC書き込み動作命令をメモリ10に送信する(ステップS36)。シーケンサ14は、コントローラ20からの命令に基づいてX1ページデータ及びX2ページデータそれぞれのSLC書き込み動作を実行する(ステップS37)。なお、コントローラ20からメモリ10に、X1ページデータ及びX2ページデータを送信する順序は任意に設定可能である。 After data conversion, the CPU 23 transmits SLC write operation commands for each of the X1 page data and the X2 page data to the memory 10 (step S36). The sequencer 14 executes the SLC write operation for each of the X1 page data and the X2 page data based on the command from the controller 20 (step S37). Note that the order in which the X1 page data and the X2 page data are transmitted from the controller 20 to the memory 10 can be set arbitrarily.

ステップS37のSLC書き込み動作が終了すると、ステップS34に戻り、CPU23は、第1書き込み動作実行済みのデータがあるか再度確認する。第1書き込み動作実行済みのデータがなくなるまで、ステップS34~S37のループが繰り返される。 When the SLC write operation in step S37 is completed, the process returns to step S34, and the CPU 23 checks again whether there is any data for which the first write operation has been performed. The loop of steps S34 to S37 is repeated until there is no more data for which the first write operation has been performed.

第1書き込み動作実行済みのデータがない場合(ステップS34_No)、CPU23は、データの退避を終了させる(ステップS38)。 If there is no data for which the first write operation has been performed (step S34_No), the CPU 23 ends the data saving (step S38).

2.4.2 コマンドシーケンス
次に、コントローラ20から半導体記憶装置に送信されるコマンドシーケンスについて、図24を用いて説明する。図24の例は、X1ページデータ及びX2ページデータのSLC書き込み動作を指示するコマンドシーケンスである。なお、以下の説明において、SLC書き込み動作に対応するコマンドの組み合わせを「SLCコマンドセット」と表記する。図24の例は、X1ページデータのSLC書き込み動作を指示するSLCコマンドセットと、X2ページデータのSLC書き込み動作を指示するSLCコマンドセットをそれぞれ示している。
2.4.2 Command Sequence Next, the command sequence sent from the controller 20 to the semiconductor storage device will be described using FIG. 24. The example in FIG. 24 is a command sequence that instructs the SLC write operation of X1 page data and X2 page data. Note that in the following description, a combination of commands corresponding to an SLC write operation will be referred to as an "SLC command set." The example in FIG. 24 shows an SLC command set that instructs an SLC write operation of X1 page data, and an SLC command set that instructs an SLC write operation of X2 page data.

図24に示すように、まず、CPU23は、コマンド“A2h”を発行してメモリ10に送信する。コマンド“A2h”は、SLC認識用のコマンドである。 As shown in FIG. 24, first, the CPU 23 issues a command “A2h” and transmits it to the memory 10. Command “A2h” is a command for SLC recognition.

次に、CPU23は、コマンド“80h”と、管理領域内のアドレス“ADD_S1”と、データ“DAT_X1”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“80h”、アドレス“ADD_S1”、データ“DAT_X1”、及びコマンド“10h”の組み合わせが1つのSLCコマンドセットである。 Next, the CPU 23 sequentially transmits the command “80h”, the address “ADD_S1” in the management area, the data “DAT_X1”, and the command “10h” to the memory 10. The combination of command “80h”, address “ADD_S1”, data “DAT_X1”, and command “10h” is one SLC command set.

コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_X1”をセンスアンプ18に転送させる。そして、シーケンサ14は、センスアンプ18に格納されたデータ“DAT_X1”に基づいてSLC書き込み動作を実行する。シーケンサ14は、SLC書き込み動作が終了すると、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_X1” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. Then, the sequencer 14 executes the SLC write operation based on the data "DAT_X1" stored in the sense amplifier 18. When the SLC write operation is completed, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

次に、CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“A2h”と、コマンド“80h”と、管理領域内のアドレス“ADD_S2”と、データ“DAT_X2”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_X2”をセンスアンプ18に転送させる。そして、シーケンサ14は、センスアンプ18に格納されたデータ“DAT_X2”に基づいてSLC書き込み動作を実行する。 Next, when the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sends the command "A2h", the command "80h", the address "ADD_S2" in the management area, the data "DAT_X2", and the command "10h". are sent to the memory 10 in order. When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_X2” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. Then, the sequencer 14 executes the SLC write operation based on the data “DAT_X2” stored in the sense amplifier 18.

2.5 電源復旧時の流れ
次に、電源復旧時の流れについて、2つの例を説明する。
2.5 Flow when power is restored Next, two examples of the flow when power is restored will be explained.

2.5.1 第1例における電源復旧時の流れ
まず、第1例における電源復旧時の流れについて説明する。
2.5.1 Flow when power is restored in the first example First, the flow when the power is restored in the first example will be explained.

2.5.1.1 電源復旧時の全体の流れ
第1例における電源復旧時の全体の流れについて、図25を用いて説明する。図25の例では、コントローラ20がメモリセルアレイ11の管理領域内のSLCに退避させたX1ページデータとX2ページデータを1ページずつ読み出して(以下、SLC読み出し動作と表記する)、第2書き込み動作を実行する場合について説明する。
2.5.1.1 Overall flow when power is restored The overall flow when power is restored in the first example will be explained using FIG. 25. In the example of FIG. 25, the controller 20 reads X1 page data and X2 page data saved in the SLC in the management area of the memory cell array 11 page by page (hereinafter referred to as SLC read operation), and performs the second write operation. We will explain the case when executing.

図25に示すように、CPU23は、電源が復旧すると(ステップS40)、まずX1ページデータのSLC読み出し動作命令をメモリ10に送信する(ステップS41)。シーケンサ14は、コントローラ20からの命令に基づいてX1ページデータのSLC読み出し動作を実行する(ステップS42)。 As shown in FIG. 25, when the power is restored (step S40), the CPU 23 first transmits an SLC read operation command for X1 page data to the memory 10 (step S41). The sequencer 14 executes the SLC read operation of the X1 page data based on the command from the controller 20 (step S42).

CPU23は、メモリ10からX1ページデータを受信した後、X2ページデータのSLC読み出し動作命令をメモリ10に送信する(ステップS43)。シーケンサ14は、コントローラ20からの命令に基づいてX2ページデータのSLC読み出し動作を実行する(ステップS44)。 After receiving the X1 page data from the memory 10, the CPU 23 transmits an SLC read operation command for the X2 page data to the memory 10 (step S43). The sequencer 14 executes the SLC read operation of the X2 page data based on the command from the controller 20 (step S44).

CPU23は、メモリ10からX2ページデータを受信した後、ECC回路25において、X1ページデータ及びX2ページデータのECC処理を実行する(ステップS45)。 After receiving the X2 page data from the memory 10, the CPU 23 executes ECC processing on the X1 page data and the X2 page data in the ECC circuit 25 (step S45).

CPU23は、ECC処理後のX1ページデータをメモリ10に転送する(ステップS46)。シーケンサ14は、X1ページデータをセンスアンプ18に格納する(ステップS47)。 The CPU 23 transfers the ECC-processed X1 page data to the memory 10 (step S46). The sequencer 14 stores the X1 page data in the sense amplifier 18 (step S47).

CPU23は、ECC処理後のX2ページデータをメモリ10に転送する(ステップS48)。シーケンサ14は、X2ページデータをセンスアンプ18に格納する(ステップS49)。 The CPU 23 transfers the ECC-processed X2 page data to the memory 10 (step S48). The sequencer 14 stores the X2 page data in the sense amplifier 18 (step S49).

CPU23は、X2ページデータの転送が終了すると、データ復元命令をメモリ10に送信する(ステップS50)。 When the transfer of the X2 page data is completed, the CPU 23 transmits a data restoration command to the memory 10 (step S50).

シーケンサ14は、コントローラ20からの命令に基づいて、内部データ読み出し動作を実行する(ステップS51)。そして、データ復元制御回路19は、2ビットデータと読み出したデータとから4ビットデータを復元する(ステップS52)。 The sequencer 14 executes an internal data read operation based on the command from the controller 20 (step S51). Then, the data restoration control circuit 19 restores 4-bit data from the 2-bit data and the read data (step S52).

CPU23は、4ビットデータの復元が終了すると、第2書き込み動作命令をメモリ10に送信する(ステップS53)。 When the restoration of the 4-bit data is completed, the CPU 23 transmits a second write operation command to the memory 10 (step S53).

シーケンサ14は、コントローラ20からの命令に基づいて、復元した4ビットデータを用いて第2書き込み動作を実行する(ステップS54)。 The sequencer 14 executes the second write operation using the restored 4-bit data based on the command from the controller 20 (step S54).

2.5.1.2 コマンドシーケンス
次に、コントローラ20から半導体記憶装置に送信されるコマンドシーケンスについて、2つの例を説明する。
2.5.1.2 Command Sequence Next, two examples of command sequences sent from the controller 20 to the semiconductor storage device will be described.

2.5.1.2.1 第1例のコマンドシーケンス
まず、第1例のコマンドシーケンスについて、図26を用いて説明する。
2.5.1.2.1 Command Sequence of First Example First, the command sequence of the first example will be described using FIG. 26.

図26に示すように、まず、CPU23は、コマンド“A2h”と、コマンド“00h”と、アドレス“ADD_S1”と、コマンド“30h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“30h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、X1ページデータのSLC読み出し動作を実行し、データレジスタ17にデータ“DAT_X1”を保持する。その後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 As shown in FIG. 26, first, the CPU 23 sequentially transmits the command “A2h”, the command “00h”, the address “ADD_S1”, and the command “30h” to the memory 10. When the command “30h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level, executes the SLC read operation of the X1 page data, and holds the data “DAT_X1” in the data register 17. do. After that, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、データレジスタ17に保持されているデータ“DAT_X1”をメモリ10から読み出す。 When the CPU 23 receives the “H” level ready-busy signal RBn, the CPU 23 reads the data “DAT_X1” held in the data register 17 from the memory 10.

CPU23は、X1ページデータのSLC読み出し動作が終了すると、コマンド“A2h”と、コマンド“00h”と、アドレス“ADD_S2”と、コマンド“30h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“30h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、X2ページデータのSLC読み出し動作を実行し、データレジスタ17にデータ“DAT_X2”を保持する。その後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the SLC read operation of the X1 page data is completed, the CPU 23 sequentially transmits the command “A2h”, the command “00h”, the address “ADD_S2”, and the command “30h” to the memory 10. When the command “30h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level, executes the SLC read operation of the X2 page data, and holds the data “DAT_X2” in the data register 17. do. After that, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、データレジスタ17に保持されているデータ“DAT_X2”をメモリ10から読み出す。 When the CPU 23 receives the “H” level ready-busy signal RBn, the CPU 23 reads the data “DAT_X2” held in the data register 17 from the memory 10.

CPU23は、X1ページデータとX2ページデータのECC処理が終了すると、コマンド“80h”と、アドレス“ADD_X1”と、データ“DAT_X1”と、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_X1”をセンスアンプ18に転送させる。その後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the ECC processing of the X1 page data and the X2 page data is completed, the CPU 23 sequentially transmits the command "80h", the address "ADD_X1", the data "DAT_X1", and the command "1Ah" to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_X1” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. After that, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、アドレス“ADD_X2”と、データ“DAT_X2”と、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_X2”をセンスアンプ18に転送させる。その後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "80h", the address "ADD_X2", the data "DAT_X2", and the command "1Ah" to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_X2” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. After that, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“YYh”と、コマンド“00h”と、アドレス“ADD”と、コマンド“30h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“30h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、内部データ読み出し動作及びデータ復元制御回路19によるデータ復元動作を実行し、復元した4ビットデータをセンスアンプ18に格納させる。その後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "YYh", the command "00h", the address "ADD", and the command "30h" to the memory 10. When the command "30h" is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "L" level, executes an internal data read operation and a data restoration operation by the data restoration control circuit 19, and restores the restored 4. The bit data is stored in the sense amplifier 18. After that, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“ZZh”と、コマンド“80h”と、アドレス“ADD_X1”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。従って、この場合、コントローラ20からメモリ10へのデータ転送は不要である。コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、センスアンプ18に格納されている4ビットデータを用いて第2書き込み動作を実行する。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "ZZh", the command "80h", the address "ADD_X1", and the command "10h" to the memory 10. Therefore, in this case, data transfer from the controller 20 to the memory 10 is not necessary. When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 executes the second write operation using the 4-bit data stored in the sense amplifier 18.

2.5.1.2.2 第2例のコマンドシーケンス
次に、第2例のコマンドシーケンスについて、図27を用いて説明する。
2.5.1.2.2 Command Sequence of Second Example Next, the command sequence of the second example will be described using FIG. 27.

図27に示すように、コントローラ20におけるX1ページデータとX2ページデータのECC処理までは、第1例の図26と同じである。 As shown in FIG. 27, the steps up to the ECC processing of X1 page data and X2 page data in the controller 20 are the same as in the first example shown in FIG. 26.

CPU23は、ECC処理が終了すると、コマンド“XXh”と、コマンド“80h”と、アドレス“ADD_X1”と、データ“DAT_X1”と、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_X1”をセンスアンプ18に転送させる。その後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the ECC processing is completed, the CPU 23 sequentially transmits the command “XXh”, the command “80h”, the address “ADD_X1”, the data “DAT_X1”, and the command “1Ah” to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_X1” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. After that, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、アドレス“ADD_X2”と、データ“DAT_X2”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "80h", the address "ADD_X2", the data "DAT_X2", and the command "10h" to the memory 10.

コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_X2”をセンスアンプ18に転送させる。その後、シーケンサ14は、内部データ読み出し動作を実行する。次に、データ復元制御回路19は、X1ページデータ、X2ページデータ、及び読み出しデータから4ページデータを復元し、センスアンプ18に転送させる。次に、シーケンサ14は、センスアンプ18に格納された4ページデータに基づいて第2書き込み動作を実行する。 When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_X2” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. Thereafter, the sequencer 14 executes an internal data read operation. Next, the data restoration control circuit 19 restores 4 page data from the X1 page data, X2 page data, and read data, and transfers it to the sense amplifier 18. Next, the sequencer 14 executes a second write operation based on the 4 page data stored in the sense amplifier 18.

なお、コントローラ20からメモリ10に、X1ページデータ及びX2ページデータを送信する順序は任意に設定可能である。 Note that the order in which the X1 page data and the X2 page data are transmitted from the controller 20 to the memory 10 can be set arbitrarily.

2.5.2 第2例における電源復旧時の流れ
次に、第2例における電源復旧時の全体の流れについて説明する。第2例では、第1例におけるX1ページデータとX2ページデータのECC処理が省略されている。
2.5.2 Flow when power is restored in the second example Next, the overall flow when the power is restored in the second example will be described. In the second example, the ECC processing of the X1 page data and X2 page data in the first example is omitted.

2.5.2.1 電源復旧時の全体の流れ
まず、第2例における電源復旧時の全体の流れについて、図28を用いて説明する。 図28に示すように、CPU23は、電源が復旧すると(ステップS40)、まずX1ページデータの内部データ読み出し動作命令をメモリ10に送信する(ステップS60)。シーケンサ14は、コントローラ20からの命令に基づいてX1ページデータの内部データ読み出し動作を実行し、読み出したデータをセンスアンプ18に格納する(ステップS61)。
2.5.2.1 Overall flow when power is restored First, the overall flow when power is restored in the second example will be explained using FIG. 28. As shown in FIG. 28, when the power is restored (step S40), the CPU 23 first transmits an internal data read operation command for the X1 page data to the memory 10 (step S60). The sequencer 14 executes an internal data read operation of the X1 page data based on the command from the controller 20, and stores the read data in the sense amplifier 18 (step S61).

CPU23は、メモリ10におけるX1ページデータの内部データ読み出し動作が終了すると、X2ページデータの内部データ読み出し動作命令をメモリ10に送信する(ステップS62)。シーケンサ14は、コントローラ20からの命令に基づいてX2ページデータの内部データ読み出し動作を実行し、読み出したデータをセンスアンプ18に格納する(ステップS63)。 When the internal data reading operation of the X1 page data in the memory 10 is completed, the CPU 23 transmits an internal data reading operation command of the X2 page data to the memory 10 (step S62). The sequencer 14 executes an internal data read operation of the X2 page data based on the command from the controller 20, and stores the read data in the sense amplifier 18 (step S63).

以降の動作は第1例の図25で説明したステップS50~S54と同様である。 The subsequent operations are similar to steps S50 to S54 described in FIG. 25 of the first example.

2.5.2.2 コマンドシーケンス
次に、コントローラ20から半導体記憶装置に送信されるコマンドシーケンスについて、2つの例を説明する。
2.5.2.2 Command Sequence Next, two examples of command sequences sent from the controller 20 to the semiconductor storage device will be described.

2.5.2.2.1 第1例のコマンドシーケンス
まず、第1例のコマンドシーケンスについて、図29を用いて説明する。
2.5.2.2.1 Command Sequence of First Example First, the command sequence of the first example will be described using FIG. 29.

図29に示すように、まず、CPU23は、コマンド“AX1h”と、コマンド“00h”と、アドレス“ADD_S1”と、コマンド“30h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“AX1h”は、X1ページデータのSLC内部データ読み出し動作認識用のコマンドである。コマンド“00h”は、読み出し動作を通知するコマンドである。コマンド“30h”は、読み出し動作の実行を指示するコマンドである。コマンド“30h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、X1ページデータのSLC読み出し動作を実行し、データレジスタ17にデータ“DAT_X1”を保持する。その後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 As shown in FIG. 29, first, the CPU 23 sequentially transmits a command “AX1h”, a command “00h”, an address “ADD_S1”, and a command “30h” to the memory 10. The command “AX1h” is a command for recognizing the SLC internal data read operation of X1 page data. Command “00h” is a command for notifying a read operation. Command “30h” is a command for instructing execution of a read operation. When the command “30h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level, executes the SLC read operation of the X1 page data, and holds the data “DAT_X1” in the data register 17. do. After that, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“AX2h”と、コマンド“00h”と、アドレス“ADD_S2”と、コマンド“30h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“AX2h”は、X2ページデータのSLC内部データ読み出し動作認識用のコマンドである。コマンド“30h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、X2ページデータのSLC読み出し動作を実行し、データレジスタ17にデータ“DAT_X2”を保持する。その後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "AX2h", the command "00h", the address "ADD_S2", and the command "30h" to the memory 10. The command “AX2h” is a command for recognizing the SLC internal data read operation of X2 page data. When the command “30h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level, executes the SLC read operation of the X2 page data, and holds the data “DAT_X2” in the data register 17. do. After that, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“YYh”と、コマンド“00h”と、アドレス“ADD”と、コマンド“30h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“30h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、内部データ読み出し動作及びデータ復元制御回路19によるデータ復元動作を実行し、復元した4ビットデータをセンスアンプ18に格納させる。その後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "YYh", the command "00h", the address "ADD", and the command "30h" to the memory 10. When the command "30h" is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "L" level, executes an internal data read operation and a data restoration operation by the data restoration control circuit 19, and restores the restored 4. The bit data is stored in the sense amplifier 18. After that, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“ZZh”と、コマンド“80h”と、アドレス“ADD_X1”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。この場合、コントローラ20からメモリ10へのデータ転送は不要である。コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、センスアンプ18に格納されている4ビットデータを用いて第2書き込み動作を実行する。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "ZZh", the command "80h", the address "ADD_X1", and the command "10h" to the memory 10. In this case, data transfer from controller 20 to memory 10 is not necessary. When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 executes the second write operation using the 4-bit data stored in the sense amplifier 18.

2.5.2.2.2 第2例のコマンドシーケンス
次に、第2例のコマンドシーケンスについて、図30を用いて説明する。
2.5.2.2.2 Command Sequence of Second Example Next, the command sequence of the second example will be described using FIG. 30.

図30に示すように、メモリ10におけるX1ページデータとX2ページデータのSLC内部データ読み出し動作までは、第1例の図29と同じである。 As shown in FIG. 30, the operations up to the SLC internal data reading operation of X1 page data and X2 page data in the memory 10 are the same as in the first example shown in FIG. 29.

CPU23は、SLC内部データ読み出し動作が終了すると、コマンド“XXh”と、コマンド“80h”と、アドレス“ADD_X1”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。 When the SLC internal data reading operation is completed, the CPU 23 sequentially transmits the command “XXh”, the command “80h”, the address “ADD_X1”, and the command “10h” to the memory 10.

コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_X2”をセンスアンプ18に転送させる。その後、シーケンサ14は、内部データ読み出し動作を実行する。次に、データ復元制御回路19は、X1ページデータ、X2ページデータ、及び読み出しデータから4ページデータを復元し、センスアンプ18に転送させる。次に、シーケンサ14は、センスアンプ18に格納された4ページデータに基づいて第2書き込み動作を実行する。 When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_X2” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. Thereafter, the sequencer 14 executes an internal data read operation. Next, the data restoration control circuit 19 restores 4 page data from the X1 page data, X2 page data, and read data, and transfers it to the sense amplifier 18. Next, the sequencer 14 executes a second write operation based on the 4 page data stored in the sense amplifier 18.

なお、コントローラ20からメモリ10に、X1ページデータ及びX2ページデータを送信する順序は任意に設定可能である。 Note that the order in which the X1 page data and the X2 page data are transmitted from the controller 20 to the memory 10 can be set arbitrarily.

2.6 SLC書き込み動作の詳細な流れ
次に、SLC書き込み動作の詳細な流れについて、図31を用いて説明する。
2.6 Detailed flow of SLC write operation Next, the detailed flow of SLC write operation will be explained using FIG. 31.

図31に示すように、まず、CPU23は、SLCに対応するブロックBLKに対してSLC書き込み動作を実行する場合、j=0、すなわちワード線WL0を選択し、更にi=0、すなわちストリングユニットSU0を選択する(ステップS130)。そして、CPU23は、メモリ10にSLCコマンドセットを送信する。 As shown in FIG. 31, when executing the SLC write operation to the block BLK corresponding to the SLC, the CPU 23 first selects j=0, that is, the word line WL0, and further selects i=0, that is, the string unit SU0. is selected (step S130). Then, the CPU 23 transmits the SLC command set to the memory 10.

シーケンサ14は、SLCコマンドセットに基づいて、ワード線WL0及びストリングユニットSU0を選択してSLC書き込み動作を実行する(ステップS131)。 Based on the SLC command set, the sequencer 14 selects the word line WL0 and string unit SU0 and executes the SLC write operation (step S131).

次に、SLC書き込み動作終了後、CPU23は、ストリングユニットSUiの変数iがi=3か確認する(ステップS132)。 Next, after the SLC write operation is completed, the CPU 23 checks whether the variable i of the string unit SUi is i=3 (step S132).

i=3ではない場合(ステップS132_No)、CPU23は、変数iをインクリメントしてi=i+1とし(ステップS133)、SLCコマンドセットをメモリ10に送信する。ステップS131に戻り、シーケンサ14は、SLC書き込み動作を実行する。 If i is not 3 (step S132_No), the CPU 23 increments the variable i to i=i+1 (step S133), and transmits the SLC command set to the memory 10. Returning to step S131, the sequencer 14 executes the SLC write operation.

i=3の場合(ステップS132_Yes)、CPU23は、ワード線WLjの変数jがj=95か確認する(ステップS134)。 If i=3 (step S132_Yes), the CPU 23 checks whether the variable j of the word line WLj is j=95 (step S134).

j=95ではない場合(ステップS134_No)、CPU23は、変数jをインクリメントしてi=j+1とする(ステップS135)。そして、CPU23は、ステップS130に戻り、変数i=0を選択して、SLCコマンドセットをメモリ10に送信する。 If j is not 95 (step S134_No), the CPU 23 increments the variable j to make i=j+1 (step S135). Then, the CPU 23 returns to step S130, selects the variable i=0, and transmits the SLC command set to the memory 10.

j=95の場合(ステップS134_Yes)、CPU23は、対象ブロックBLKにおけるSLC書き込み動作を終了する。 If j=95 (step S134_Yes), the CPU 23 ends the SLC write operation in the target block BLK.

2.7 本実施形態に係る効果
本実施形態に係る構成であれば、チップ面積の増加を抑制できる。本効果につき詳述する。
2.7 Effects of this Embodiment With the configuration of this embodiment, it is possible to suppress an increase in chip area. This effect will be explained in detail.

電源遮断が発生した場合、メモリシステムは、揮発性メモリを用いたRAM内に格納されているデータを不揮発性のメモリに退避させることがある。この場合、メモリシステム内の容量素子に充電されている電荷を用いて、メモリへのデータの書き込みが行われる。従って、RAMに格納されているデータのページ数が多くなるとデータの転送時間が長くなるため、これに合わせて容量素子の容量を増やす必要があり、チップ面積が増加する傾向にある。 When a power interruption occurs, the memory system may save data stored in RAM using volatile memory to nonvolatile memory. In this case, data is written to the memory using charges stored in a capacitive element within the memory system. Therefore, as the number of pages of data stored in the RAM increases, the data transfer time becomes longer, so it is necessary to increase the capacity of the capacitive element accordingly, and the chip area tends to increase.

これに対し、本実施形態に係る構成であれば、メモリシステム1は、コントローラ20にデータ変換回路27を含み、メモリ10にデータ復元制御回路19を含む。これにより、メモリシステム1は、電源遮断状態になると、第1書き込み動作後の4ページ(ビット)データを2ページ(ビット)データに変換して、メモリ10に書き込むことができる。更に、メモリシステム1は、変換された2ページデータと、メモリセルグループMCGから読み出された第1書き込み動作後のデータとにより、4ページデータを復元し、第2書き込み動作を実行することができる。これにより、電源遮断状態でメモリ10に書き込むデータ量を削減できる。よって、容量素子の容量の増加を抑制でき、メモリシステム1のチップ面積の増加を抑制できる。従って、メモリシステム1の製造コストの増加を抑制できる。 In contrast, with the configuration according to this embodiment, the memory system 1 includes the data conversion circuit 27 in the controller 20 and the data restoration control circuit 19 in the memory 10. As a result, when the memory system 1 enters the power-off state, it can convert the 4-page (bit) data after the first write operation into 2-page (bit) data and write it into the memory 10. Furthermore, the memory system 1 can restore the 4-page data using the converted 2-page data and the data after the first write operation read from the memory cell group MCG, and execute the second write operation. can. This makes it possible to reduce the amount of data written to the memory 10 in a power-off state. Therefore, an increase in the capacitance of the capacitive element can be suppressed, and an increase in the chip area of the memory system 1 can be suppressed. Therefore, an increase in the manufacturing cost of the memory system 1 can be suppressed.

更に、本実施形態に係る構成では、電源復旧後に第2書き込み動作を実行する場合、コントローラ20からメモリ10に2ページデータを送信すればよいため、データの転送量を4ページから2ページに低減できる。従って、コントローラ20からメモリ10へのデータ転送時間を低減できる。 Furthermore, in the configuration according to this embodiment, when performing the second write operation after power is restored, it is only necessary to send two pages of data from the controller 20 to the memory 10, so the amount of data transferred is reduced from four pages to two pages. can. Therefore, the time required to transfer data from the controller 20 to the memory 10 can be reduced.

更に、本実施形態に係る構成であれば、変換された2ビットデータがメモリセルトランジスタMTの隣り合う閾値分布に対してグレイコードとなるように、データを割り付けることができる。従って、誤読み出しまたは誤書き込み等が生じた場合でも、2ビットデータの変動を1ビットに収めることができるため、データの信頼性を向上させることができる。 Furthermore, with the configuration according to this embodiment, data can be allocated so that the converted 2-bit data becomes a Gray code for adjacent threshold distributions of memory cell transistors MT. Therefore, even if erroneous reading or erroneous writing occurs, fluctuations in 2-bit data can be contained in 1 bit, so data reliability can be improved.

なお、第1実施形態と第2実施形態を組み合わせてもよい。すなわち、通常状態と電源遮断状態の両方の状態において、4ビットデータから2ビットデータへの変換を行ってもよい。 Note that the first embodiment and the second embodiment may be combined. That is, 4-bit data may be converted to 2-bit data in both the normal state and the power-off state.

3.第3実施形態
次に、第3実施形態について説明する。第3実施形態では、第1実施形態とは異なるデータの書き込み順序について説明する。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
3. Third Embodiment Next, a third embodiment will be described. In the third embodiment, a data writing order different from that in the first embodiment will be described. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly explained.

3.1 データの書き込み順序
データの書き込み順序について、図32を用いて説明する。図32は、1つのブロックBLKにおけるストリングユニットSUの選択順序を示している。
3.1 Data Writing Order The data writing order will be explained using FIG. 32. FIG. 32 shows the selection order of string units SU in one block BLK.

図32に示すように、まず、シーケンサ14は、第0番目~第3番目の動作として、ワード線WL0を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した第1書き込み動作を実行する。 As shown in FIG. 32, first, the sequencer 14 executes a first write operation in which the word line WL0 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected as the 0th to 3rd operations.

次に、シーケンサ14は、第4番目及び第5番目の動作として、ストリングユニットSU0を選択して、ワード線WL1を選択した第1書き込み動作と、ワード線WL0を選択した第2書き込み動作を実行する。また、シーケンサ14は、第6番目~第11番目の動作として、ストリングユニットSU1からSU3までを順に選択して、第4番目及び第5番目の動作と同じ手順で、ワード線WL1を選択した第1書き込み動作とワード線WL0を選択した第2書き込み動作とを交互に実行する。 Next, as the fourth and fifth operations, the sequencer 14 selects the string unit SU0 and executes a first write operation that selects the word line WL1 and a second write operation that selects the word line WL0. do. In addition, the sequencer 14 sequentially selects string units SU1 to SU3 as the sixth to eleventh operations, and selects the word line WL1 in the same procedure as the fourth and fifth operations. The first write operation and the second write operation in which word line WL0 is selected are performed alternately.

次に、シーケンサ14は、第12番目~第19番目の動作として、第4番目~第11番目の動作と同様に、ワード線WL2を選択した第1書き込み動作とワード線WL1を選択した第2書き込み動作とをストリングユニットSU0~SU3の順に実行する。 Next, as the 12th to 19th operations, the sequencer 14 performs a first write operation in which the word line WL2 is selected and a second write operation in which the word line WL1 is selected, similarly to the fourth to 11th operations. The write operation is executed in the order of string units SU0 to SU3.

すなわち、シーケンサ14は、ワード線WL(j+1)を選択した第1書き込み動作とワード線WLjを選択した第2書き込み動作とをストリングユニットSU0~SU3の順に実行する。 That is, the sequencer 14 executes a first write operation in which word line WL(j+1) is selected and a second write operation in which word line WLj is selected in the order of string units SU0 to SU3.

シーケンサ14は、第756番目~第763番目の動作として、ワード線WL95を選択した第1書き込み動作とワード線WL94を選択した第2書き込み動作とをストリングユニットSU0~SU3の順に実行する。 As the 756th to 763rd operations, the sequencer 14 executes a first write operation in which word line WL95 is selected and a second write operation in which word line WL94 is selected in the order of string units SU0 to SU3.

次に、シーケンサ14は、第764番目~767番目の動作として、ワード線WL95を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した第2書き込み動作を実行して、ブロックBLKにおける書き込み動作を終了する。 Next, as the 764th to 767th operations, the sequencer 14 executes a second write operation in which word line WL95 is selected and string units SU0 to SU3 are selected in order, and the write operation in block BLK is completed. .

上記の書き込み順序で書き込み動作を実行する場合、RAM22には、5個以上のページクラスタCLが設けられる。例えば、ワード線WL0及びストリングユニットSU0に対応するメモリセルグループMCGに第2書き込み動作(第5番目の書き込み動作)を実行する場合、第0番目~第4番目の書き込み動作(第1書き込み動作)を実行した5つのメモリセルグループMCGの各々に対応する2ページデータをRAM22内に格納しておくため、5個のページクラスタCLが用いられる。 When performing a write operation in the above write order, the RAM 22 is provided with five or more page clusters CL. For example, when performing a second write operation (fifth write operation) on the memory cell group MCG corresponding to word line WL0 and string unit SU0, the 0th to fourth write operations (first write operation) Five page clusters CL are used to store in the RAM 22 two page data corresponding to each of the five memory cell groups MCG that have executed.

3.2 本実施形態に係る効果
本実施形態に係る構成を、第1及び第2実施形態に適用できる。
3.2 Effects of this embodiment The configuration of this embodiment can be applied to the first and second embodiments.

4.第4実施形態
次に、第4実施形態について説明する。第4実施形態では、メモリ10がデータの変換及び復元を実行する場合の書き込み動作について3つの例を説明する。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
4. Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, three examples will be described regarding write operations when the memory 10 executes data conversion and restoration. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described.

4.1 第1例
まず、第1例の書き込み動作について説明する。第1例では、メモリ10が変換した2ページデータをRAM22内に格納する場合について説明する。
4.1 First Example First, the write operation of the first example will be explained. In the first example, a case will be described in which two pages of data converted by the memory 10 are stored in the RAM 22.

4.1.1 メモリシステムの構成
まず、メモリシステム1の全体構成について、図33を用いて説明する。なお、図33の例では、各ブロックの接続の一部を矢印線により示しているが、各ブロック間の接続はこれに限定されない。
4.1.1 Configuration of Memory System First, the overall configuration of the memory system 1 will be described using FIG. 33. Note that in the example of FIG. 33, some of the connections between the blocks are shown by arrow lines, but the connections between the blocks are not limited to this.

図33に示すように、第1実施形態の図1と異なる点は、コントローラ20においてデータ変換回路27が廃されており、メモリ10は、データ変換/復元制御回路19Bを含む点である。 As shown in FIG. 33, the difference from the first embodiment shown in FIG. 1 is that the data conversion circuit 27 is omitted in the controller 20, and the memory 10 includes a data conversion/restoration control circuit 19B.

データ変換/復元制御回路19Bは、例えば、メモリ10に含まれるメモリセルトランジスタが、4ビット(16値)データを保持するQLC(quad level cell)である場合、QLCに対応する4ビットデータを2ビットデータに変換する。また、データ変換/復元制御回路19Bは、2ビットの変換データと、メモリセルアレイ11から読み出したデータとをデータレジスタ17内に保持し演算することにより、QLCに対応する4ビットデータを復元する。なお、データ変換/復元制御回路19Bは、シーケンサ14内に設けられてもよい。更には、データ変換回路とデータ復元制御回路とが別々に設けられてもよい。更に、データ変換/復元制御回路19Bが変換するデータのビット数は任意に設定可能である。 For example, if the memory cell transistor included in the memory 10 is a QLC (quad level cell) that holds 4-bit (16-value) data, the data conversion/restore control circuit 19B converts the 4-bit data corresponding to the QLC into 2 Convert to bit data. Further, the data conversion/restoration control circuit 19B restores 4-bit data corresponding to QLC by holding the 2-bit converted data and the data read from the memory cell array 11 in the data register 17 and performing arithmetic operations. Note that the data conversion/restoration control circuit 19B may be provided within the sequencer 14. Furthermore, the data conversion circuit and the data restoration control circuit may be provided separately. Furthermore, the number of bits of data converted by the data conversion/restoration control circuit 19B can be set arbitrarily.

4.1.2 書き込み動作の全体の流れ
次に、第1例の書き込み動作の全体の流れについて、図34を用いて説明する。なお、図34の例は、1つのメモリセルグループMCGへの書き込み動作を示しており、他のメモリセルグループMCGへの書き込み動作は省略されている。
4.1.2 Overall Flow of Write Operation Next, the overall flow of the write operation in the first example will be described using FIG. 34. Note that the example in FIG. 34 shows a write operation to one memory cell group MCG, and write operations to other memory cell groups MCG are omitted.

図34に示すように、第1実施形態の図11で説明したステップS10~S12と同様に、第1書き込み動作を実行する。 As shown in FIG. 34, a first write operation is performed similarly to steps S10 to S12 described in FIG. 11 of the first embodiment.

第1書き込み動作実行後、データ変換/復元制御回路19Bは、4ページデータを2ページ(X1ページ/X2ページ)データに変換する(ステップS70)。 After performing the first write operation, the data conversion/restoration control circuit 19B converts the 4-page data into 2-page (X1 page/X2 page) data (step S70).

変換されたX1ページデータ及びX2ページデータは、コントローラ20に送信され、RAM22内の1つのページクラスタCLに格納される(ステップS71)。 The converted X1 page data and X2 page data are sent to the controller 20 and stored in one page cluster CL in the RAM 22 (step S71).

なお、第1書き込み動作中に、データ変換/復元制御回路19Bはデータ変換を実行してもよく、X1ページデータ及びX2ページデータはコントローラ20に送信されてもよく、更には、X1ページデータ及びX2ページデータはRAM22内の1つのページクラスタCLに格納されてもよい。 Note that during the first write operation, the data conversion/restore control circuit 19B may execute data conversion, and the X1 page data and the X2 page data may be sent to the controller 20, and further, the X1 page data and The X2 page data may be stored in one page cluster CL within the RAM 22.

データ格納後の動作は、第1実施形態の図11で説明したステップS14~S17と同様である。データ変換/復元制御回路19Bは、コントローラ20から受信した2ページデータと読み出しデータから4ページ(Topページ/Upperページ/Middleページ/Lowerページ)データを復元する。なお、データ格納後、図示せぬ他のメモリセルグループMCGに対応する第1書き込み動作、データ変換、及びデータ格納を実行した後に、ステップS14を実行してもよい。 The operations after data storage are similar to steps S14 to S17 described in FIG. 11 of the first embodiment. The data conversion/restoration control circuit 19B restores 4 page (Top page/Upper page/Middle page/Lower page) data from the 2 page data and read data received from the controller 20. Note that after data storage, step S14 may be executed after performing the first write operation, data conversion, and data storage corresponding to another memory cell group MCG (not shown).

4.1.3 コマンドシーケンス
次に、コントローラ20から半導体記憶装置に送信されるコマンドシーケンスについて、2つの例を説明する。
4.1.3 Command Sequence Next, two examples of command sequences sent from the controller 20 to the semiconductor storage device will be described.

4.1.3.1 第1例のコマンドシーケンス
まず、第1例のコマンドシーケンスについて、図35を用いて説明する。
4.1.3.1 Command Sequence of First Example First, the command sequence of the first example will be described using FIG. 35.

図35に示すように、まず、CPU23は、コマンド“0Dh”と、コマンド“80h”と、Lowerページのアドレス“ADD_L”と、データ“DAT_L”と、コマンド“1Ah”とを、続けてメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_L”をセンスアンプ18に転送させる。データ転送後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 As shown in FIG. 35, the CPU 23 first sends the command “0Dh”, the command “80h”, the lower page address “ADD_L”, the data “DAT_L”, and the command “1Ah” to the memory 10. Send to. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_L” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. After data transfer, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、Middleページのアドレス“ADD_M”と、データ“DAT_M”と、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_M”をセンスアンプ18に転送させる。データ転送後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "80h", the address "ADD_M" of the Middle page, the data "DAT_M", and the command "1Ah" to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_M” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. After data transfer, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、Upperページのアドレス“ADD_U”と、データ“DAT_U”と、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14はレディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_U”をセンスアンプ18に転送させる。データ転送後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "80h", the address "ADD_U" of the Upper page, the data "DAT_U", and the command "1Ah" to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_U” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. After data transfer, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、Topページのアドレス“ADD_T”と、データ“DAT_T”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_T”をセンスアンプ18に転送させる。シーケンサ14は、センスアンプ18に格納されたデータ“DAT_L”、“DAT_M”、“DAT_U”、及び“DAT_T”に基づいて第1書き込み動作を実行する。第1書き込み動作実行後、データ変換/復元制御回路19Bは、4ページデータを2ページデータに変換する。変換後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "80h", the address of the top page "ADD_T", the data "DAT_T", and the command "10h" to the memory 10. When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_T” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. The sequencer 14 executes the first write operation based on the data “DAT_L”, “DAT_M”, “DAT_U”, and “DAT_T” stored in the sense amplifier 18. After performing the first write operation, the data conversion/restore control circuit 19B converts the 4-page data into 2-page data. After conversion, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、データ“DAT_X1”及び“DAT_X2”をメモリ10から読み出す。 When the CPU 23 receives the “H” level ready-busy signal RBn, the CPU 23 reads the data “DAT_X1” and “DAT_X2” from the memory 10.

なお、シーケンサ14は、第1書き込み動作中に、データ変換処理を実行し、データ変換後のデータを出力してもよい。 Note that the sequencer 14 may perform data conversion processing during the first write operation and output the data after data conversion.

次に、第2書き込み動作について説明する。 Next, the second write operation will be explained.

CPU23は、データ“DAT_X1”及び“DAT_X2”を読み出した後、コマンド“XXh”と、コマンド“80h”と、X1ページのアドレス“ADD_X1”と、データ“DAT_X1”と、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14はレディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_X1”をセンスアンプ18に転送させる。データ転送後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 After reading the data “DAT_X1” and “DAT_X2”, the CPU 23 reads the command “XXh”, the command “80h”, the address “ADD_X1” of the X1 page, the data “DAT_X1”, and the command “1Ah”. It is transmitted to the memory 10 in order. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_X1” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. After data transfer, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

次に、CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、X2ページのアドレス“ADD_X2”と、データ“DAT_X2”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。 Next, when the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, the CPU 23 sequentially stores the command "80h", the address "ADD_X2" of the X2 page, the data "DAT_X2", and the command "10h" in the memory 10. Send.

コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_X2”をセンスアンプ18に転送させる。その後、シーケンサ14は、内部データ読み出し動作を実行する。次に、データ復元制御回路19は、X1ページデータ、X2ページデータ、及び読み出しデータから4ページデータを復元し、センスアンプ18に転送させる。次に、シーケンサ14は、センスアンプ18に格納された4ページデータに基づいて第2書き込み動作を実行する。 When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_X2” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. Thereafter, the sequencer 14 executes an internal data read operation. Next, the data restoration control circuit 19 restores 4 page data from the X1 page data, X2 page data, and read data, and transfers it to the sense amplifier 18. Next, the sequencer 14 executes a second write operation based on the 4 page data stored in the sense amplifier 18.

4.1.3.2 第2例のコマンドシーケンス
次に、第2例のコマンドシーケンスについて、図36を用いて説明する。
4.1.3.2 Command Sequence of Second Example Next, the command sequence of the second example will be described using FIG. 36.

図36に示すように、CPU23がデータ“DAT_X1”及び“DAT_X2”をメモリ10から読み出すまでは、第1例の図35と同じである。 As shown in FIG. 36, the process is the same as the first example shown in FIG. 35 until the CPU 23 reads out data "DAT_X1" and "DAT_X2" from the memory 10.

CPU23は、データ“DAT_X1”及び“DAT_X2”を読み出した後、コマンド“80h”と、X1ページのアドレス“ADD_X1”と、データ“DAT_X1”と、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14はレディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_X1”をセンスアンプ18に転送させる。データ転送後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 After reading the data “DAT_X1” and “DAT_X2”, the CPU 23 sequentially transmits the command “80h”, the address “ADD_X1” of the X1 page, the data “DAT_X1”, and the command “1Ah” to the memory 10. . When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_X1” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. After data transfer, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

次に、CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、X2ページのアドレス“ADD_X2”と、データ“DAT_X2”と、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_X2”をセンスアンプ18に転送させる。データ転送後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 Next, upon receiving the “H” level ready-busy signal RBn, the CPU 23 sequentially stores the command “80h”, the address “ADD_X2” of the X2 page, the data “DAT_X2”, and the command “1Ah” in the memory 10. Send. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_X2” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. After data transfer, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

次に、CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“YYh”と、コマンド“00h”と、アドレス“ADD”と、コマンド“30h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“30h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、内部データ読み出し動作及びデータ復元制御回路19によるデータ復元動作を実行し、復元した4ビットデータをセンスアンプ18に格納させる。データ格納後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 Next, when the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "YYh", the command "00h", the address "ADD", and the command "30h" to the memory 10. When the command "30h" is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "L" level, executes an internal data read operation and a data restoration operation by the data restoration control circuit 19, and restores the restored 4. The bit data is stored in the sense amplifier 18. After storing the data, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

次に、CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“ZZh”と、コマンド“80h”と、アドレス“ADD_X1”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、センスアンプ18に格納されている4ビットデータを用いて第2書き込み動作を実行する。 Next, upon receiving the "H" level ready-busy signal RBn, the CPU 23 sequentially transmits the command "ZZh", the command "80h", the address "ADD_X1", and the command "10h" to the memory 10. When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 executes the second write operation using the 4-bit data stored in the sense amplifier 18.

なお、コントローラ20からメモリ10に、X1ページデータ及びX2ページデータを送信する順序は任意に設定可能である。 Note that the order in which the X1 page data and the X2 page data are transmitted from the controller 20 to the memory 10 can be set arbitrarily.

4.2 第2例
次に、第2例の書き込み動作について説明する。第2例では、メモリ10が変換した2ページデータを、例えばメモリセルアレイ11の管理領域のSLCに格納する場合について説明する。
4.2 Second Example Next, a write operation in a second example will be described. In a second example, a case will be described in which two pages of data converted by the memory 10 are stored, for example, in the SLC of the management area of the memory cell array 11.

4.2.1 メモリシステムの構成
まず、第2例のメモリシステムの全体構成について説明する。メモリシステム1の全体構成は、第1例の図33と同じである。
4.2.1 Configuration of Memory System First, the overall configuration of the memory system of the second example will be explained. The overall configuration of the memory system 1 is the same as the first example shown in FIG. 33.

4.2.2 書き込み動作の全体の流れ
次に、第2例の書き込み動作の全体の流れについて、図37を用いて説明する。なお、図37の例は、1つのメモリセルグループMCGへの書き込み動作を示しており、他のメモリセルグループMCGへの書き込み動作は省略されている。
4.2.2 Overall Flow of Write Operation Next, the overall flow of the write operation in the second example will be described using FIG. 37. Note that the example in FIG. 37 shows a write operation to one memory cell group MCG, and write operations to other memory cell groups MCG are omitted.

図37に示すように、第1実施形態の図11で説明したステップS10~S12と同様に、第1書き込み動作を実行する。 As shown in FIG. 37, a first write operation is performed similarly to steps S10 to S12 described in FIG. 11 of the first embodiment.

第1書き込み動作実行後、データ変換/復元制御回路19Bは、4ページデータを2ページ(X1ページ/X2ページ)データに変換する(ステップS70)。 After performing the first write operation, the data conversion/restoration control circuit 19B converts the 4-page data into 2-page (X1 page/X2 page) data (step S70).

シーケンサ14は、変換されたX1ページデータ及びX2ページデータのSLC書き込み動作を実行し、それぞれのデータを、例えばメモリセルアレイ11の管理領域内の異なるメモリセルグループMCGにそれぞれ格納する(ステップS72)。 The sequencer 14 executes the SLC write operation of the converted X1 page data and X2 page data, and stores the respective data, for example, in different memory cell groups MCG in the management area of the memory cell array 11 (step S72).

CPU23は、SLC書き込み動作終了後、メモリ10に第2書き込み動作命令を送信する(ステップS73)。このとき、第2コマンドセットには、2ページデータは付与されない。なお、SLC書き込み動作終了後、図示せぬ他のメモリセルグループMCGに対応する第1書き込み動作、データ変換、及びSLC書き込み動作を実行した後に、ステップS73を実行してもよい。 After completing the SLC write operation, the CPU 23 transmits a second write operation command to the memory 10 (step S73). At this time, 2-page data is not added to the second command set. Note that after the SLC write operation is completed, step S73 may be executed after performing the first write operation, data conversion, and SLC write operation corresponding to another memory cell group MCG (not shown).

シーケンサ14は、コントローラ20からの命令に基づいて、まず、管理領域内のX1ページデータ及びX2ページデータのSLC内部データ読み出し動作を実行した後(ステップS74)、第1書き込み動作が実行されたメモリセルグループMCGの内部データ読み出し動作を実行する(ステップS15)。 Based on the command from the controller 20, the sequencer 14 first executes the SLC internal data read operation of the X1 page data and the X2 page data in the management area (step S74), and then reads the memory in which the first write operation was performed. An internal data read operation of cell group MCG is executed (step S15).

データ変換/復元制御回路19Bは、読み出したデータから4ページ(Topページ/Upperページ/Middleページ/Lowerページ)データを復元する(ステップS16)。 The data conversion/restoration control circuit 19B restores four page (Top page/Upper page/Middle page/Lower page) data from the read data (step S16).

シーケンサ14は、復元された4ビットデータを用いて第2書き込み動作を実行する(ステップS17)。 The sequencer 14 executes a second write operation using the restored 4-bit data (step S17).

4.2.3 コマンドシーケンス
次に、コントローラ20から半導体記憶装置に送信されるコマンドシーケンスについて、図38を用いて説明する。
4.2.3 Command Sequence Next, the command sequence sent from the controller 20 to the semiconductor storage device will be described using FIG. 38.

図38に示すように、CPU23は、第1例と同じ第1コマンドセットをメモリ10に送信する。シーケンサ14は、第1コマンドセットを受信すると、第1書き込み動作実行後に、データ変換/復元制御回路19Bにデータ変換を実行させた後、変換したデータのSLC書き込み動作を実行する。なお、シーケンサ14は、データ変換/復元制御回路19Bにデータ変換を実行させて、変換したデータのSLC書き込み動作を実行した後に、第1書き込み動作を実行してもよい。 As shown in FIG. 38, the CPU 23 transmits the same first command set as in the first example to the memory 10. Upon receiving the first command set, the sequencer 14 executes the first write operation, causes the data conversion/restore control circuit 19B to execute the data conversion, and then executes the SLC write operation of the converted data. Note that the sequencer 14 may cause the data conversion/restoration control circuit 19B to execute data conversion, and after executing the SLC write operation of the converted data, execute the first write operation.

CPU23は、SLC書き込み動作終了後、コマンド“AAh”と、コマンド“80h”と、アドレス“ADD_X1”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“AAh”は、データ復元と第2書き込み動作認識用のコマンドである。コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、内部データ読み出し動作及びデータ変換/復元制御回路19Bによるデータ復元動作を実行した後、復元した4ビットデータに基づく第2書き込み動作を実行する。 After the SLC write operation is completed, the CPU 23 sequentially transmits the command “AAh”, the command “80h”, the address “ADD_X1”, and the command “10h” to the memory 10. The command “AAh” is a command for data restoration and second write operation recognition. When the command "10h" is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "L" level, performs an internal data read operation and a data restoration operation by the data conversion/restoration control circuit 19B, and then A second write operation is performed based on the restored 4-bit data.

4.3 第3例
次に、第3例の書き込み動作について説明する。第3例では、第2例において、変換したデータのSLC書き込み動作を実行した後に、第1書き込み動作を実行する場合のコマンドシーケンスについて説明する。以下、第2例と異なる点を中心に説明する。
4.3 Third Example Next, the write operation of the third example will be explained. In the third example, a command sequence in the case where the first write operation is executed after executing the SLC write operation of the converted data in the second example will be described. Hereinafter, the differences from the second example will be mainly explained.

4.3.1 コマンドシーケンス
コントローラ20から半導体記憶装置に送信されるコマンドシーケンスについて、図39及び図40を用いて説明する。
4.3.1 Command Sequence The command sequence sent from the controller 20 to the semiconductor storage device will be explained using FIGS. 39 and 40.

図39に示すように、まず、CPU23は、コマンド“0Dh”と、コマンド“80h”と、Lowerページのアドレス“ADD_L”と、データ“DAT_L”と、コマンド“1Ah”とを、続けてメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_L”をセンスアンプ18に転送させる。データ転送後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 As shown in FIG. 39, the CPU 23 first sends the command “0Dh”, the command “80h”, the lower page address “ADD_L”, the data “DAT_L”, and the command “1Ah” to the memory 10. Send to. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_L” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. After data transfer, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、Middleページのアドレス“ADD_M”と、データ“DAT_M”と、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_M”をセンスアンプ18に転送させる。データ転送後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "80h", the address "ADD_M" of the Middle page, the data "DAT_M", and the command "1Ah" to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_M” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. After data transfer, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、Upperページのアドレス“ADD_U”と、データ“DAT_U”と、コマンド“1Ah”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Ah”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14はレディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_U”をセンスアンプ18に転送させる。データ転送後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "80h", the address "ADD_U" of the Upper page, the data "DAT_U", and the command "1Ah" to the memory 10. When the command “1Ah” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and transfers the data “DAT_U” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. After data transfer, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、Topページのアドレス“ADD_T”と、データ“DAT_T”と、コマンド“1Xh”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“1Xh”は、4ページデータを2ページデータに変換するように命令するコマンドである。コマンド“1Xh”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、データレジスタ17に保持されたデータ“DAT_T”をセンスアンプ18に転送させる。そして、データ変換/復元制御回路19Bは、4ページデータを2ページデータに変換する。変換した2ページデータ及び、外部より入力された4ページデータは、データレジスタ17及びセンスアンプ18に保持される。その後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "80h", the address of the top page "ADD_T", the data "DAT_T", and the command "1Xh" to the memory 10. The command “1Xh” is a command to convert 4-page data to 2-page data. When the command “1Xh” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to the “L” level and transfers the data “DAT_T” held in the data register 17 to the sense amplifier 18. Then, the data conversion/restoration control circuit 19B converts the 4-page data into 2-page data. The converted 2-page data and the 4-page data input from the outside are held in the data register 17 and the sense amplifier 18. After that, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、アドレス“ADD_X1”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、例えば、データレジスタ17の保持されているデータ“DAT_X1”のSLC書き込み動作を実行する。SLC書き込み動作後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "80h", the address "ADD_X1", and the command "10h" to the memory 10. When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and executes, for example, an SLC write operation of the data “DAT_X1” held in the data register 17. . After the SLC write operation, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、アドレス“ADD_X2”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、例えば、データレジスタ17の保持されているデータ“DAT_X2”のSLC書き込み動作を実行する。SLC書き込み動作後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "80h", the address "ADD_X2", and the command "10h" to the memory 10. When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level and executes, for example, an SLC write operation of the data “DAT_X2” held in the data register 17. . After the SLC write operation, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、アドレス“ADD”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、例えば、データレジスタ17の保持されているデータ“DAT_L”、“DAT_M”、“DAT_U”、及び“DAT_T”のデータに基づき、QLCの第1書き込み動作を実行する。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "80h", the address "ADD", and the command "10h" to the memory 10. When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to the “L” level and, for example, sets the data “DAT_L”, “DAT_M”, and “DAT_U” held in the data register 17 to the “L” level. ” and “DAT_T” data, the QLC first write operation is executed.

次に、例えば、隣接セル及び他のストリングの書き込み動作など行った後、第1書き込み動作を実行したメモリセルトランジスタMTについて第2書き込み動作を行う。 Next, for example, after performing a write operation on adjacent cells and other strings, a second write operation is performed on the memory cell transistor MT that has performed the first write operation.

第2書き込み動作について、具体的に説明する。 The second write operation will be specifically explained.

図40に示すように、まず、CPU23は、コマンド“AX1h”と、コマンド“00h”と、アドレス“ADD_X1”と、コマンド“30h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“30h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、X1ページデータのSLC読み出し動作を実行し、データレジスタ17にデータ“DAT_X1”を保持する。その後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 As shown in FIG. 40, first, the CPU 23 sequentially transmits the command “AX1h”, the command “00h”, the address “ADD_X1”, and the command “30h” to the memory 10. When the command “30h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level, executes the SLC read operation of the X1 page data, and holds the data “DAT_X1” in the data register 17. do. After that, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“AX2h”と、コマンド“00h”と、アドレス“ADD_X2”と、コマンド“30h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“30h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、X2ページデータのSLC読み出し動作を実行し、データレジスタ17にデータ“DAT_X2”を保持する。その後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "AX2h", the command "00h", the address "ADD_X2", and the command "30h" to the memory 10. When the command “30h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to “L” level, executes the SLC read operation of the X2 page data, and holds the data “DAT_X2” in the data register 17. do. After that, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“YYh”と、コマンド“00h”と、アドレス“ADD”と、コマンド“30h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“30h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、内部データ読み出し動作及びデータ変換/復元制御回路19Bによるデータ復元動作を実行し、復元した4ビットデータをセンスアンプ18に格納させる。その後、シーケンサ14は、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "YYh", the command "00h", the address "ADD", and the command "30h" to the memory 10. When the command "30h" is stored in the command register 12, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "L" level, executes an internal data read operation and a data restoration operation by the data conversion/restoration control circuit 19B, and restores the data. The resulting 4-bit data is stored in the sense amplifier 18. After that, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to "H" level.

CPU23は、“H”レベルのレディビジー信号RBnを受信すると、コマンド“80h”と、アドレス“ADD”と、コマンド“10h”とを、順にメモリ10に送信する。コマンド“10h”がコマンドレジスタ12に格納されると、シーケンサ14は、センスアンプ18に格納されている4ビットデータを用いて第2書き込み動作を実行する。 When the CPU 23 receives the "H" level ready-busy signal RBn, it sequentially transmits the command "80h", the address "ADD", and the command "10h" to the memory 10. When the command “10h” is stored in the command register 12, the sequencer 14 executes the second write operation using the 4-bit data stored in the sense amplifier 18.

4.4 本実施形態に係る効果
本実施形態に係る構成であれば、第1実施形態と同様の効果が得られる。
4.4 Effects of this Embodiment With the configuration of this embodiment, the same effects as the first embodiment can be obtained.

更に、本実施形態に係る第2例の構成であれば、第1書き込み動作実行後のデータをRAM22に格納しなくてもよいため、RAM22の記憶容量を低減できる。 Furthermore, with the configuration of the second example according to the present embodiment, it is not necessary to store data after the first write operation is executed in the RAM 22, so that the storage capacity of the RAM 22 can be reduced.

5.第5実施形態
次に、第5実施形態について説明する。第5実施形態では、SLC書き込み動作及びSLC読み出し動作の一例について説明する。以下、第1乃至第4実施形態と異なる点を中心に説明する。
5. Fifth embodiment
Next, a fifth embodiment will be described. In the fifth embodiment, an example of an SLC write operation and an SLC read operation will be described. Hereinafter, differences from the first to fourth embodiments will be mainly described.

5.1 メモリシステムの構成
まず、メモリシステム1の構成について説明する。本実施形態に係るメモリシステム1では、第1実施形態の図1で説明したデータ変換回路27及びデータ復元制御回路19が廃されてもよい。その他の構成は、第1実施形態の図1と同様である。
5.1 Configuration of Memory System First, the configuration of the memory system 1 will be explained. In the memory system 1 according to this embodiment, the data conversion circuit 27 and data restoration control circuit 19 described in FIG. 1 of the first embodiment may be omitted. The other configurations are the same as those in FIG. 1 of the first embodiment.

5.2 メモリセルアレイの構成
まず、メモリセルアレイ11の構成について、図41を用いて説明する。
5.2 Configuration of Memory Cell Array First, the configuration of the memory cell array 11 will be described using FIG. 41.

図41に示すように、メモリセルアレイ11は、例えば、QLCに対応する20個のQLCブロックBLK(QB0~QB19)と、SLCに対応する6個のSLCブロックBLK(SB0~SB5)を備えている。 As shown in FIG. 41, the memory cell array 11 includes, for example, 20 QLC blocks BLK (QB0 to QB19) corresponding to QLC and 6 SLC blocks BLK (SB0 to SB5) corresponding to SLC. .

例えば、1つのQLCブロックQBにデータを書き込む場合、対応するSLCブロックSBは、2つ必要とされる。但し、SLCブロックSBを多くすると、実効的な記憶容量が減ってしまうため、SLCブロックSBの領域は、制限される場合がある。このため、SLCブロックSBにおける書き込み/消去回数は、QLCブロックQBよりも多くなる傾向にある。 For example, when writing data to one QLC block QB, two corresponding SLC blocks SB are required. However, if the number of SLC blocks SB is increased, the effective storage capacity will be reduced, so the area of the SLC blocks SB may be limited. Therefore, the number of write/erase operations in SLC block SB tends to be greater than in QLC block QB.

5.3 2回の書き込み動作に対応するSLC書き込み動作
次に、2回の書き込み動作に対応するSLC書き込み動作の一例について、図42を用いて説明する。本例では、SLC書き込み動作に対応する1つのメモリセルグループMCGに対して、データを2回書き込むことができる。
5.3 SLC write operation corresponding to two write operations Next, an example of the SLC write operation corresponding to two write operations will be described using FIG. 42. In this example, data can be written twice to one memory cell group MCG corresponding to the SLC write operation.

本実施形態では、プログラム動作において、閾値電圧を上昇させる動作を「“0”書き込み」と表記する。他方で、閾値電圧を維持させる動作を「“1”書き込み」と表記する。以下、“0”書き込みに対応するデータを“0”データと表記し、“1”書き込みに対応するデータを“1”データと表記する。 In this embodiment, in the programming operation, the operation of increasing the threshold voltage is referred to as "0" writing. On the other hand, the operation of maintaining the threshold voltage is referred to as "writing "1". Hereinafter, data corresponding to "0" writing will be referred to as "0" data, and data corresponding to "1" writing will be referred to as "1" data.

図42に示すように、1回目の書き込み動作では、書き込み対象のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧が“Er”レベルから“A”レベルに上昇するようにデータを書き込む。このときのベリファイ電圧をVfyAとすると、“Er”レベルにおけるメモリセルトランジスタMTの閾値電圧(“1”書き込み)は、電圧VfyA未満である。“A”レベルにおけるメモリセルトランジスタMTの閾値電圧(“0”書き込み)は、電圧VfyA以上である。 As shown in FIG. 42, in the first write operation, data is written so that the threshold voltage of the memory cell transistor MT to be written increases from the "Er" level to the "A" level. If the verify voltage at this time is VfyA, the threshold voltage of the memory cell transistor MT at the "Er" level ("1" writing) is less than the voltage VfyA. The threshold voltage of the memory cell transistor MT at the “A” level (“0” writing) is equal to or higher than the voltage VfyA.

2回目の書き込み動作では、書き込み対象のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧が“B”レベルに上昇するようにデータを書き込む。このときのベリファイ電圧をVfyBとすると、“Er”レベル及び“A”レベルにおけるメモリセルトランジスタMTの閾値電圧(“1”書き込み)は、電圧VfyB未満である。“B”レベルにおけるメモリセルトランジスタMTの閾値電圧(“0”書き込み)は、電圧VfyB以上である。 In the second write operation, data is written so that the threshold voltage of the memory cell transistor MT to be written rises to the "B" level. If the verify voltage at this time is VfyB, the threshold voltage ("1" writing) of the memory cell transistor MT at the "Er" level and the "A" level is less than the voltage VfyB. The threshold voltage of the memory cell transistor MT at the “B” level (“0” writing) is equal to or higher than the voltage VfyB.

2回目のデータを書き込むと、1回目のデータは読み出しできなくなるが、本実施形態においては、SLCのデータは、QLCの第2書き込み動作が終了すると不要になる。このため、1回目のデータが不要となったメモリセルグループMCGに対して、2回目のデータを書き込む。 When the second data is written, the first data cannot be read, but in this embodiment, the SLC data becomes unnecessary after the QLC second write operation is completed. Therefore, the second data is written to the memory cell group MCG in which the first data is no longer needed.

5.4 2回の書き込み動作に対応するデータの書き込み順序
次に、2回の書き込み動作に対応するデータの書き込み順序について、2つの例を説明する。
5.4 Data writing order corresponding to two write operations Next, two examples will be described regarding the data write order corresponding to two write operations.

5.4.1 第1例
まず、第1例について、図43を用いて説明する。図43は、1つのブロックBLKにおけるストリングユニットSUの選択順序を示している。破線で上下2段に区切られた1つの実線の四角枠は、1つのメモリセルグループMCGを示しており、四角枠の上段は、2回目の書き込み動作を示し、四角枠の下段は、1回目の書き込み動作を示している。
5.4.1 First Example First, the first example will be described using FIG. 43. FIG. 43 shows the selection order of string units SU in one block BLK. One solid rectangular frame divided into two upper and lower stages by a broken line indicates one memory cell group MCG, the upper stage of the square frame indicates the second write operation, and the lower stage of the square frame indicates the first write operation. This shows the write operation.

図43に示すように、まず、シーケンサ14は、第0番目~第3番目の動作として、ワード線WL0を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した1回目の書き込み動作を実行する。 As shown in FIG. 43, the sequencer 14 first performs a first write operation in which the word line WL0 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected as the 0th to 3rd operations.

次に、シーケンサ14は、第4番目~第7番目の動作として、ワード線WL0を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した2回目の書き込み動作を実行する。 Next, as the fourth to seventh operations, the sequencer 14 executes a second write operation in which the word line WL0 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

次に、シーケンサ14は、第8番目~第11番目の動作として、ワード線WL1を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した1回目の書き込み動作を実行する。 Next, as the eighth to eleventh operations, the sequencer 14 executes the first write operation in which the word line WL1 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

次に、シーケンサ14は、第12番目~第15番目の動作として、ワード線WL1を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した2回目の書き込み動作を実行する。 Next, as the 12th to 15th operations, the sequencer 14 executes a second write operation in which the word line WL1 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

次に、シーケンサ14は、第16番目~第19番目の動作として、ワード線WL2を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した1回目の書き込み動作を実行する。 Next, as the 16th to 19th operations, the sequencer 14 executes the first write operation in which the word line WL2 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

次に、シーケンサ14は、第20番目~第23番目の動作として、ワード線WL2を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した2回目の書き込み動作を実行する。 Next, as the 20th to 23rd operations, the sequencer 14 executes a second write operation in which the word line WL2 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

すなわち、シーケンサ14は、ワード線WLj且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した1回目の書き込み動作を実行した後、ワード線WLj且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した2回目の書き込み動作を実行する。次に、シーケンサ14は、ワード線WL(j+1)を選択して同様の動作を繰り返す。 That is, the sequencer 14 executes a first write operation in which word line WLj and string units SU0 to SU3 are selected in order, and then executes a second write operation in which word line WLj and string units SU0 to SU3 are selected in order. . Next, the sequencer 14 selects word line WL(j+1) and repeats the same operation.

シーケンサ14は、第752番目~第755番目の動作として、ワード線WL94を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した1回目の書き込み動作を実行する。 As the 752nd to 755th operations, the sequencer 14 executes the first write operation in which the word line WL94 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

次に、シーケンサ14は、第756番目~第759番目の動作として、ワード線WL94を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した2回目の書き込み動作を実行する。 Next, as the 756th to 759th operations, the sequencer 14 executes a second write operation in which the word line WL94 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

次に、シーケンサ14は、第760番目~第763番目の動作として、ワード線WL95を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した1回目の書き込み動作を実行する。 Next, as the 760th to 763rd operations, the sequencer 14 executes a first write operation in which the word line WL95 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

次に、シーケンサ14は、第764番目~第767番目の動作として、ワード線WL95を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した2回目の書き込み動作を実行して、ブロックBLKにおける書き込み動作を終了する。 Next, as the 764th to 767th operations, the sequencer 14 executes a second write operation in which word line WL95 is selected and string units SU0 to SU3 are selected in order, and the write operation in block BLK is performed. finish.

シーケンサ14は、コントローラ20から送信されたアドレスADD及びデータDATに基づいて、上記の順番で書き込み動作を実行する。 The sequencer 14 executes the write operation in the above order based on the address ADD and data DAT sent from the controller 20.

なお、第1回目の書き込み後、第2回目の書き込み前に、第1回目のデータが書き込まれているセルに対して、消去動作、若しくは、少し閾値レベルを消去側にするために弱消去動作を行ってもよい。この場合、ワード線WL毎に、消去動作又は、弱消去動作を行ってもよい。 After the first write and before the second write, perform an erase operation on the cell to which the first data has been written, or perform a weak erase operation to slightly change the threshold level to the erase side. You may do so. In this case, an erase operation or a weak erase operation may be performed for each word line WL.

5.4.2 第2例
次に、第2例について、図44を用いて説明する。図44は、1つのブロックBLKにおけるストリングユニットSUの選択順序を示している。
5.4.2 Second Example Next, a second example will be described using FIG. 44. FIG. 44 shows the selection order of string units SU in one block BLK.

図44に示すように、まず、シーケンサ14は、第0番目~第3番目の動作として、ワード線WL0を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した1回目の書き込み動作を実行する。 As shown in FIG. 44, the sequencer 14 first performs a first write operation in which the word line WL0 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected as the 0th to 3rd operations.

次に、シーケンサ14は、第4番目~第7番目の動作として、ワード線WL1を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した1回目の書き込み動作を実行する。 Next, as the fourth to seventh operations, the sequencer 14 executes the first write operation in which the word line WL1 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

次に、シーケンサ14は、第8番目~第11番目の動作として、ワード線WL2を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した1回目の書き込み動作を実行する。 Next, as the eighth to eleventh operations, the sequencer 14 executes the first write operation in which the word line WL2 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

すなわち、シーケンサ14は、ワード線WLj且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した1回目の書き込み動作を実行した後、ワード線WL(j+1)を選択して同様の動作を繰り返す。 That is, the sequencer 14 executes the first write operation in which the word line WLj and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected, and then selects the word line WL(j+1) and repeats the same operation.

シーケンサ14は、第376番目~第379番目の動作として、ワード線WL94を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した1回目の書き込み動作を実行する。 As the 376th to 379th operations, the sequencer 14 executes the first write operation in which the word line WL94 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

次に、シーケンサ14は、第380番目~第383番目の動作として、ワード線WL95を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した1回目の書き込み動作を実行する。 Next, as the 380th to 383rd operations, the sequencer 14 executes the first write operation in which the word line WL95 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

シーケンサ14は、ワード線WL0~WL95に対応する各メモリセルグループMCGにおいて、1回目の書き込み動作が終了すると、ワード線WL0~WL95に対応する各メモリセルグループMCGにおいて、2回目の書き込み動作を実行する。 When the first write operation is completed in each memory cell group MCG corresponding to word lines WL0 to WL95, the sequencer 14 executes a second write operation in each memory cell group MCG corresponding to word lines WL0 to WL95. do.

より具体的には、シーケンサ14は、第384番目~第387番目の動作として、ワード線WL0を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した2回目の書き込み動作を実行する。 More specifically, as the 384th to 387th operations, the sequencer 14 executes a second write operation in which the word line WL0 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

次に、シーケンサ14は、第388番目~第391番目の動作として、ワード線WL1を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した2回目の書き込み動作を実行する。 Next, the sequencer 14 executes a second write operation in which the word line WL1 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected as the 388th to 391st operations.

次に、シーケンサ14は、第392番目~第395番目の動作として、ワード線WL1を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した2回目の書き込み動作を実行する。 Next, as the 392nd to 395th operations, the sequencer 14 executes a second write operation in which the word line WL1 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

すなわち、シーケンサ14は、ワード線WLj且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した2回目の書き込み動作を実行した後、ワード線WL(j+1)を選択して同様の動作を繰り返す。 That is, the sequencer 14 executes the second write operation in which the word line WLj and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected, and then selects the word line WL(j+1) and repeats the same operation.

シーケンサ14は、第760番目~第763番目の動作として、ワード線WL94を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した2回目の書き込み動作を実行する。 As the 760th to 763rd operations, the sequencer 14 executes a second write operation in which the word line WL94 is selected and the string units SU0 to SU3 are sequentially selected.

次に、シーケンサ14は、第764番目~第767番目の動作として、ワード線WL95を選択し且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した2回目の書き込み動作を実行して、ブロックBLKにおける書き込み動作を終了する。 Next, as the 764th to 767th operations, the sequencer 14 executes a second write operation in which word line WL95 is selected and string units SU0 to SU3 are selected in order, and the write operation in block BLK is performed. finish.

シーケンサ14は、コントローラ20から送信されたアドレスADD及びデータDATに基づいて、上記の順番で書き込み動作を実行する。 The sequencer 14 executes the write operation in the above order based on the address ADD and data DAT sent from the controller 20.

なお、本例では、ワード線WL0~WL95に対応する各メモリセルグループMCGに1回目の書き込み動作を行った後に、2回目の書き込み動作を行う。このため、2回目の書き込み動作で“1”データを書き込む場合、メモリセルトランジスタMTのチャネルのブースト効率が落ちてしまう可能性がある。この場合は、2回目の書き込み動作における電圧Vpassの電圧値を1回目の書き込み動作時の電圧値よりも高くしてもよい。 Note that in this example, after the first write operation is performed on each memory cell group MCG corresponding to word lines WL0 to WL95, the second write operation is performed. For this reason, when writing "1" data in the second write operation, there is a possibility that the boost efficiency of the channel of the memory cell transistor MT will decrease. In this case, the voltage value of the voltage Vpass in the second write operation may be higher than the voltage value in the first write operation.

更に、選択ワード線WL及び選択ゲート線SGDの電圧値は、第1回目の書き込み時と、第2回目の書き込み時とで、異なっていてもよい。 Further, the voltage values of the selected word line WL and the selected gate line SGD may be different between the first writing and the second writing.

また、第1回目の書き込み後、第2回目の書き込み前に、第1回目のデータが書き込まれているセルに対して、消去動作、若しくは、少し閾値レベルを消去側にするために弱消去動作を行ってもよい。この場合、ブロック単位で、消去動作、または弱消去動作を行ってもよい。 In addition, after the first write and before the second write, perform an erase operation on the cell to which the first data has been written, or perform a weak erase operation to slightly change the threshold level to the erase side. You may do so. In this case, the erase operation or weak erase operation may be performed on a block-by-block basis.

更に、第1例及び第2例において、シーケンサ14は、1つのワード線WLに対応するストリングユニットSU0~SU3を順に選択し書き込み動作を実行したが、1つのストリングユニットSUを選択し且つワード線WL0~95を順に選択した書き込み動作を実行し、次に他のストリングユニットSUを選択し、同様の動作を繰り返してもよい。 Furthermore, in the first and second examples, the sequencer 14 sequentially selected the string units SU0 to SU3 corresponding to one word line WL and executed the write operation, but the sequencer 14 selected one string unit SU and executed the write operation on the word line WL. A write operation may be performed in which WL0 to WL95 are selected in order, and then another string unit SU may be selected and the same operation may be repeated.

更に、第1例及び第2例において、シーケンサ14がコントローラ20から送信されたアドレスADD及びデータDATに基づいて書き込み動作を実行したが、2回目の書き込み動作の際に、コントローラ20から2回目の書き込み動作が行われることを示すコマンドを発行してもよい。コントローラ20が書き込み状態を管理するテーブルを有しており、このテーブルの情報に基づいてコマンドを発行するようにしてもよい。この場合、コントローラ20は、あるブロックBLKに対して1回目の書き込み動作が終わった後、2回目の書き込み動作を行う前に、テーブルの情報を更新することにより擬似的な消去動作を行ってもよい。この擬似的な消去動作は、コントローラ20からメモリ10へ通知される必要はなく、コントローラ20の内部で処理されるようにしてもよい。 Furthermore, in the first and second examples, the sequencer 14 executed the write operation based on the address ADD and data DAT transmitted from the controller 20, but when the second write operation was performed, A command may be issued indicating that a write operation is to be performed. The controller 20 may have a table for managing the write state and issue commands based on information in this table. In this case, the controller 20 may perform a pseudo erase operation by updating the information in the table after the first write operation is completed for a certain block BLK and before performing the second write operation. good. This pseudo erasing operation does not need to be notified from the controller 20 to the memory 10, and may be processed within the controller 20.

5.5 2回の書き込み動作に対応するSLC読み出し動作
次に、2回の書き込み動作に対応するSLC読み出し動作の一例について、図45を用いて説明する。図45の例は、書き込まれたデータに、1回目のデータと2回目のデータとを区別するためのフラグセルが含まれている場合について説明する。なお、信頼性確保のために、フラグセルは複数あってもよい。この場合、多数決の結果、または”0”の数が規定値以上書き込まれている場合に、フラグセルは書き込まれているとしてもよい。また、フラグセルを設けず、コントローラ20が、1回目のデータと2回目のデータとを区別して、異なる読み出し命令を発行してもよい。この場合、例えば、2回目のデータ書き込み動作前は、“A”レベルの読み出し動作を行い、2回目のデータ書き込み動作後は、“B”レベルの読み出し動作を行う。
5.5 SLC read operation corresponding to two write operations Next, an example of the SLC read operation corresponding to two write operations will be described using FIG. 45. The example in FIG. 45 describes a case where the written data includes a flag cell for distinguishing between the first data and the second data. Note that in order to ensure reliability, there may be a plurality of flag cells. In this case, the flag cell may be written as a result of majority vote or when the number of "0"s is written in a predetermined value or more. Alternatively, the flag cell may not be provided, and the controller 20 may distinguish between the first data and the second data and issue different read commands. In this case, for example, before the second data write operation, an "A" level read operation is performed, and after the second data write operation, a "B" level read operation is performed.

図45に示すように、シーケンサ14は、SLC読み出し命令を受信すると(ステップS300)、“A”レベルの読み出し動作を実行する(ステップS301)。すなわち、シーケンサ14は、電圧VfyAに対応するSLC読み出し動作を実行する。 As shown in FIG. 45, upon receiving the SLC read command (step S300), the sequencer 14 executes the "A" level read operation (step S301). That is, the sequencer 14 executes the SLC read operation corresponding to the voltage VfyA.

“A”レベルの読み出し動作によるデータ(以下、“A”レベルデータと表記する)において、フラグセルの書き込みがない場合(ステップS302_No)、シーケンサ14は、“A”レベルデータを出力する(ステップS303)。 If there is no writing to the flag cell in the data resulting from the "A" level read operation (hereinafter referred to as "A" level data) (step S302_No), the sequencer 14 outputs "A" level data (step S303). .

また、“A”レベルデータにフラグセルの書き込みがある場合(ステップS302_Yes)、シーケンサ14は、“B”レベルの読み出し動作を実行する(ステップS304)。すなわち、シーケンサ14は、電圧VfyBに対応するSLC読み出し動作を実行する。 Further, if the flag cell is written in the "A" level data (step S302_Yes), the sequencer 14 executes the "B" level read operation (step S304). That is, the sequencer 14 executes the SLC read operation corresponding to the voltage VfyB.

シーケンサ14は、“B”レベルの読み出し動作が終了すると、“B”レベルデータを出力する(ステップS305)。 When the "B" level read operation is completed, the sequencer 14 outputs "B" level data (step S305).

5.6 4回の書き込み動作の例
次に、本例では、SLC書き込み動作に対応する1つのメモリセルグループMCGに対して、データを4回書き込む場合のSLC書き込み動作及びSLC読み出し動作について3つの例を説明する。
5.6 Example of four write operations Next, in this example, three SLC write operations and SLC read operations are performed when data is written four times to one memory cell group MCG corresponding to the SLC write operation. Explain an example.

5.6.1 第1例
5.6.1.1 4回の書き込み動作に対応するSCL書き込み動作
まず、4回の書き込み動作に対応するSLC書き込み動作の一例について、図46及び図47を用いて説明する。図46は、1回目~4回目の書き込み動作における書き込みデータの閾値分布を示す図である。図47は、1回目~4回目の書き込み動作におけるフラグセルの閾値分布を示す図である。本例では、例えば、1つのフラグセルに、1回目~4回目の書き込み動作に対応する異なる閾値分布のデータを書き込む。
5.6.1 First example 5.6.1.1 SCL write operation corresponding to four write operations First, an example of the SLC write operation corresponding to four write operations will be explained using FIGS. 46 and 47. I will explain. FIG. 46 is a diagram showing the threshold distribution of write data in the first to fourth write operations. FIG. 47 is a diagram showing the threshold value distribution of flag cells in the first to fourth write operations. In this example, data with different threshold distributions corresponding to the first to fourth write operations are written into one flag cell, for example.

図46に示すように、2回目の書き込み動作までは、図42と同様である。 As shown in FIG. 46, the process up to the second write operation is the same as that in FIG.

3回目の書き込み動作では、書き込み対象のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧が“C”レベルに上昇するようにデータを書き込む。このときのベリファイ電圧をVfyCとすると、“Er”レベル~“B”レベルにおけるメモリセルトランジスタMTの閾値電圧(“1”書き込み)は、電圧VfyC未満である。“C”レベルにおけるメモリセルトランジスタMTの閾値電圧(“0”書き込み)は、電圧VfyC以上である。 In the third write operation, data is written so that the threshold voltage of the memory cell transistor MT to be written rises to the "C" level. If the verify voltage at this time is VfyC, then the threshold voltage ("1" writing) of the memory cell transistor MT at the "Er" level to "B" level is less than the voltage VfyC. The threshold voltage of the memory cell transistor MT at the “C” level (“0” writing) is equal to or higher than the voltage VfyC.

4回目の書き込み動作では、書き込み対象のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧が“D”レベルに上昇するようにデータを書き込む。このときのベリファイ電圧をVfyDとすると、“Er”レベル~“C”レベルにおけるメモリセルトランジスタMTの閾値電圧(“1”書き込み)は、電圧VfyD未満である。“D”レベルにおけるメモリセルトランジスタMTの閾値電圧(“0”書き込み)は、電圧VfyD以上である。 In the fourth write operation, data is written so that the threshold voltage of the memory cell transistor MT to be written rises to the "D" level. Assuming that the verify voltage at this time is VfyD, the threshold voltage (“1” writing) of the memory cell transistor MT at the “Er” level to “C” level is less than the voltage VfyD. The threshold voltage of the memory cell transistor MT at the “D” level (“0” writing) is equal to or higher than the voltage VfyD.

なお、第1回目の書き込み後、第2回目の書き込み前に、第1回目のデータが書き込まれているセルに対して、消去動作、若しくは、少し閾値レベルを消去側にするために弱消去動作を行ってもよい。また、第2回目の書き込み後、第3回目の書き込み前に、第2回目のデータが書き込まれているセルに対して、消去動作、若しくは、少し閾値レベルを消去側にするために弱消去動作を行ってもよい。さらに、第3回目の書き込み後、第4回目の書き込み前に、第3回目のデータが書き込まれているセルに対して、消去動作、若しくは、少し閾値レベルを消去側にするために弱消去動作を行ってもよい。 After the first write and before the second write, perform an erase operation on the cell to which the first data has been written, or perform a weak erase operation to slightly change the threshold level to the erase side. You may do so. In addition, after the second write and before the third write, perform an erase operation on the cell to which the second data has been written, or perform a weak erase operation to slightly change the threshold level to the erase side. You may do so. Furthermore, after the third write and before the fourth write, perform an erase operation on the cell to which the third data has been written, or perform a weak erase operation to slightly change the threshold level to the erase side. You may do so.

次に、1回目~4回目の書き込み動作に対応するフラグセルの閾値分布について説明する。 Next, the threshold distribution of flag cells corresponding to the first to fourth write operations will be explained.

図47に示すように、1回目の書き込み動作後、フラグセルの閾値分布は“Er”レベルとされる。2回目の書き込み動作後、フラグセルの閾値分布は“A”レベルとされる。3回目の書き込み動作後、フラグセルの閾値分布は“B”レベルとされる。4回目の書き込み動作後、フラグセルの閾値分布は“C”レベルとされる。 As shown in FIG. 47, after the first write operation, the threshold distribution of the flag cells is set to the "Er" level. After the second write operation, the threshold distribution of the flag cells is set to the "A" level. After the third write operation, the threshold distribution of the flag cells is set to the "B" level. After the fourth write operation, the threshold distribution of the flag cells is set to the "C" level.

5.6.1.2 4回の書き込み動作に対応するSCL読み出し動作
次に、4回の書き込み動作に対応するSCL読み出し動作について、図48を用いて説明する。図48は、読み出し動作のフローチャートを示す。
5.6.1.2 SCL read operation corresponding to four write operations Next, the SCL read operation corresponding to four write operations will be described using FIG. 48. FIG. 48 shows a flowchart of the read operation.

図48に示すように、シーケンサ14は、SLC読み出し命令を受信すると(ステップS300)、“A”レベルの読み出し動作を実行する(ステップS310)。すなわち、シーケンサ14は、電圧VfyAに対応するSLC読み出し動作を実行する。 As shown in FIG. 48, upon receiving the SLC read command (step S300), the sequencer 14 executes the "A" level read operation (step S310). That is, the sequencer 14 executes the SLC read operation corresponding to the voltage VfyA.

“A”レベルの読み出し動作において、フラグセルが“Er”レベルである場合(ステップS311_Yes)、シーケンサ14は、“A”レベルデータを出力する(ステップS312)。 In the "A" level read operation, if the flag cell is at the "Er" level (step S311_Yes), the sequencer 14 outputs "A" level data (step S312).

“A”レベルの読み出し動作において、フラグセルが“Er”レベルではない場合(ステップS311_No)、シーケンサ14は、“B”レベルの読み出し動作を実行する(ステップS313)。すなわち、シーケンサ14は、電圧VfyBに対応するSLC読み出し動作を実行する。 In the "A" level read operation, if the flag cell is not at the "Er" level (step S311_No), the sequencer 14 executes the "B" level read operation (step S313). That is, the sequencer 14 executes the SLC read operation corresponding to the voltage VfyB.

“B”レベルの読み出し動作において、フラグセルが“A”レベルである場合(ステップS314_Yes)、すなわち、“B”レベルの読み出し動作において、フラグセルの閾値電圧が電圧VfyB未満である場合、シーケンサ14は、“B”レベルデータを出力する(ステップS315)。 In the “B” level read operation, if the flag cell is at the “A” level (step S314_Yes), that is, in the “B” level read operation, if the threshold voltage of the flag cell is less than the voltage VfyB, the sequencer 14: "B" level data is output (step S315).

“B”レベルの読み出し動作において、フラグセルが“A”レベルではない場合(ステップS311_No)、すなわち、“B”レベルの読み出し動作において、フラグセルの閾値電圧が電圧VfyB以上である場合、シーケンサ14は、“C”レベルの読み出し動作を実行する(ステップS316)。すなわち、シーケンサ14は、電圧VfyCに対応するSLC読み出し動作を実行する。 In the “B” level read operation, if the flag cell is not at the “A” level (step S311_No), that is, in the “B” level read operation, if the threshold voltage of the flag cell is equal to or higher than the voltage VfyB, the sequencer 14: A “C” level read operation is executed (step S316). That is, the sequencer 14 executes the SLC read operation corresponding to the voltage VfyC.

“C”レベルの読み出し動作において、フラグセルが“B”レベルである場合(ステップS317_Yes)、すなわち、“C”レベルの読み出し動作において、フラグセルの閾値電圧が電圧VfyC未満である場合、シーケンサ14は、“C”レベルデータを出力する(ステップS318)。 In the “C” level read operation, if the flag cell is at the “B” level (step S317_Yes), that is, in the “C” level read operation, if the threshold voltage of the flag cell is less than the voltage VfyC, the sequencer 14: "C" level data is output (step S318).

“C”レベルの読み出し動作において、フラグセルが“B”レベルではない場合(ステップS317_No)、すなわち、“C”レベルの読み出し動作において、フラグセルの閾値電圧が電圧VfyC以上である場合、シーケンサ14は、“D”レベルの読み出し動作を実行する(ステップS319)。すなわち、シーケンサ14は、電圧VfyDに対応するSLC読み出し動作を実行する。 In the “C” level read operation, if the flag cell is not at the “B” level (step S317_No), that is, in the “C” level read operation, if the threshold voltage of the flag cell is equal to or higher than the voltage VfyC, the sequencer 14: A “D” level read operation is executed (step S319). That is, the sequencer 14 executes the SLC read operation corresponding to the voltage VfyD.

シーケンサ14は、“D”レベルの読み出し動作が終了すると、“D”レベルデータを出力する(ステップS320)。 When the "D" level read operation is completed, the sequencer 14 outputs "D" level data (step S320).

5.6.2 第2例
5.6.2.1 4回の書き込み動作に対応するSCL書き込み動作
次に、第2例のSCL書き込み動作について、図49を用いて説明する。図49は、1回目~4回目の書き込み動作におけるフラグセルの閾値分布を示す図である。以下、第1例と異なる点を中心に説明する。
5.6.2 Second Example 5.6.2.1 SCL Write Operation Corresponding to Four Write Operations Next, the SCL write operation of the second example will be described using FIG. 49. FIG. 49 is a diagram showing the threshold value distribution of flag cells in the first to fourth write operations. Hereinafter, the differences from the first example will be mainly explained.

本例における書き込みデータの閾値分布は、第1例の図46と同じである。 The threshold distribution of write data in this example is the same as that in FIG. 46 of the first example.

次に、1回目~4回目の書き込み動作に対応するフラグセルの閾値分布について説明する。 Next, the threshold distribution of flag cells corresponding to the first to fourth write operations will be explained.

図49に示すように、1回目の書き込み動作後、フラグセルの閾値分布は“Er”レベルとされる。2回目の書き込み動作後、フラグセルの閾値分布は“B”レベルとされる。3回目の書き込み動作後、フラグセルの閾値分布は“C”レベルとされる。4回目の書き込み動作後、フラグセルの閾値分布は“D”レベルとされる。 As shown in FIG. 49, after the first write operation, the threshold distribution of the flag cells is set to the "Er" level. After the second write operation, the threshold distribution of the flag cells is set to "B" level. After the third write operation, the threshold distribution of the flag cells is set to the "C" level. After the fourth write operation, the threshold distribution of the flag cells is set to the "D" level.

5.6.2.2 4回の書き込み動作に対応するSCL読み出し動作
次に、4回の書き込み動作に対応するSCL読み出し動作について、図50を用いて説明する。図50は、読み出し動作のフローチャートを示す。
5.6.2.2 SCL read operation corresponding to four write operations Next, the SCL read operation corresponding to four write operations will be described using FIG. 50. FIG. 50 shows a flowchart of the read operation.

図50に示すように、シーケンサ14は、SLC読み出し命令を受信すると(ステップS300)、まず“B”レベルの読み出し動作を実行する(ステップS330)。 As shown in FIG. 50, upon receiving the SLC read command (step S300), the sequencer 14 first executes a "B" level read operation (step S330).

“B”レベルの読み出し動作において、フラグセルが“Er”レベルである場合(ステップS311_Yes)、シーケンサ14は、“A”レベルの読み出し動作を実行する(ステップS332)。 In the “B” level read operation, if the flag cell is at the “Er” level (step S311_Yes), the sequencer 14 executes the “A” level read operation (step S332).

シーケンサ14は、“A”レベルの読み出し動作が終了すると、“A”レベルデータを出力する(ステップS333)。 When the "A" level read operation is completed, the sequencer 14 outputs "A" level data (step S333).

“B”レベルの読み出し動作において、フラグセルが“Er”レベルではない場合(ステップS331_No)、シーケンサ14は、“C”レベルの読み出し動作を実行する(ステップS334)。 In the "B" level read operation, if the flag cell is not at the "Er" level (step S331_No), the sequencer 14 executes the "C" level read operation (step S334).

“C”レベルの読み出し動作において、フラグセルが“B”レベルである場合(ステップS335_Yes)、すなわち、“C”レベルの読み出し動作において、フラグセルの閾値電圧が電圧VfyC未満である場合、シーケンサ14は、“B”レベルデータを出力する(ステップS336)。 In the “C” level read operation, if the flag cell is at the “B” level (step S335_Yes), that is, in the “C” level read operation, if the threshold voltage of the flag cell is less than the voltage VfyC, the sequencer 14: "B" level data is output (step S336).

“C”レベルの読み出し動作において、フラグセルが“B”レベルではない場合(ステップS335_No)、すなわち、“C”レベルの読み出し動作において、フラグセルの閾値電圧が電圧VfyC以上である場合、シーケンサ14は、“D”レベルの読み出し動作を実行する(ステップS337)。 In the “C” level read operation, if the flag cell is not at the “B” level (step S335_No), that is, in the “C” level read operation, if the threshold voltage of the flag cell is equal to or higher than the voltage VfyC, the sequencer 14: A “D” level read operation is executed (step S337).

“D”レベルの読み出し動作において、フラグセルが“C”レベルである場合(ステップS338_Yes)、すなわち、“D”レベルの読み出し動作において、フラグセルの閾値電圧が電圧VfyD未満である場合、シーケンサ14は、“C”レベルデータを出力する(ステップS339)。 In the “D” level read operation, if the flag cell is at the “C” level (step S338_Yes), that is, in the “D” level read operation, if the threshold voltage of the flag cell is less than the voltage VfyD, the sequencer 14: "C" level data is output (step S339).

“D”レベルの読み出し動作において、フラグセルが“C”レベルではない場合(ステップS338_No)、すなわち、“D”レベルの読み出し動作において、フラグセルの閾値電圧が電圧VfyD以上である場合、シーケンサ14は、“D”レベルデータを出力する(ステップS340)。 In the “D” level read operation, if the flag cell is not at the “C” level (step S338_No), that is, in the “D” level read operation, if the threshold voltage of the flag cell is equal to or higher than the voltage VfyD, the sequencer 14: "D" level data is output (step S340).

5.6.3 第3例
5.6.3.1 4回の書き込み動作に対応するSCL書き込み動作
次に、第2例のSCL書き込み動作について説明する。本例では、書き込みデータに、2回目の書き込み動作に対応するBフラグセルと、3回目の書き込み動作に対応するCフラグセルと、4回目の書き込みデータに対応するDフラグセルと、が含まれている場合について、図51~図53を用いて説明する。図51は、1回目~4回目の書き込み動作におけるBフラグセルの閾値分布を示す図である。図52は、1回目~4回目の書き込み動作におけるCフラグセルの閾値分布を示す図である。図53は、1回目~4回目の書き込み動作におけるDフラグセルの閾値分布を示す図である。以下、第1例及び第2例と異なる点を中心に説明する。
5.6.3 Third Example 5.6.3.1 SCL Write Operation Corresponding to Four Write Operations Next, the SCL write operation of the second example will be described. In this example, if the write data includes a B flag cell corresponding to the second write operation, a C flag cell corresponding to the third write operation, and a D flag cell corresponding to the fourth write data, This will be explained using FIGS. 51 to 53. FIG. 51 is a diagram showing the threshold value distribution of the B flag cell in the first to fourth write operations. FIG. 52 is a diagram showing the threshold distribution of C flag cells in the first to fourth write operations. FIG. 53 is a diagram showing the threshold distribution of D flag cells in the first to fourth write operations. Hereinafter, the differences from the first example and the second example will be mainly explained.

本例における書き込みデータの閾値分布は、第1例の図46と同じである。 The threshold distribution of write data in this example is the same as that in FIG. 46 of the first example.

次に、1回目~4回目の書き込み動作に対応するB~Dフラグセルの閾値分布について説明する。 Next, the threshold distribution of the B to D flag cells corresponding to the first to fourth write operations will be explained.

図51に示すように、Bフラグセルの閾値分布は、2回目の書き込み動作において、閾値分布は、“Er”レベルから“B”レベルとされる。3回目及び4回目の書き込み動作では、Bフラグセルの閾値分布は“B”レベルに維持される。すなわち、Bフラグセルは、1回目の書き込み動作において、“Er”レベルとされ、2回目~4回目の書き込み動作において、“B”レベルとされる。 As shown in FIG. 51, the threshold distribution of the B flag cell changes from the "Er" level to the "B" level in the second write operation. In the third and fourth write operations, the threshold distribution of the B flag cells is maintained at the "B" level. That is, the B flag cell is set to the "Er" level in the first write operation, and set to the "B" level in the second to fourth write operations.

図52に示すように、Cフラグセルの閾値分布は、3回目の書き込み動作において、“Er”レベルから“C”レベルとされる。4回目の書き込み動作では、Cフラグセルの閾値分布は“C”レベルに維持される。すなわち、Cフラグセルは、1回目及び2回目の書き込み動作において、“Er”レベルとされ、3回目及び4回目の書き込み動作において、“C”レベルとされる。 As shown in FIG. 52, the threshold distribution of the C flag cell changes from the "Er" level to the "C" level in the third write operation. In the fourth write operation, the threshold distribution of the C flag cells is maintained at the "C" level. That is, the C flag cell is set to the "Er" level in the first and second write operations, and is set to the "C" level in the third and fourth write operations.

図53に示すように、Dフラグセルの閾値分布は、4回目の書き込み動作において、“Er”レベルから“D”レベルとされる。すなわち、Dフラグセルは、1回目~3回目の書き込み動作において、“Er”レベルとされ、4回目の書き込み動作において、“D”レベルとされる。 As shown in FIG. 53, the threshold distribution of the D flag cells changes from the "Er" level to the "D" level in the fourth write operation. That is, the D flag cell is set to the "Er" level in the first to third write operations, and is set to the "D" level in the fourth write operation.

5.6.3.2 4回の書き込み動作に対応するSCL読み出し動作
次に、4回の書き込み動作に対応するSCL読み出し動作について、図54を用いて説明する。図54は、読み出し動作のフローチャートを示す。
5.6.3.2 SCL read operation corresponding to four write operations Next, the SCL read operation corresponding to four write operations will be described using FIG. 54. FIG. 54 shows a flowchart of the read operation.

図54に示すように、シーケンサ14は、SLC読み出し命令を受信すると(ステップS300)、“A”レベルの読み出し動作を実行する(ステップS350)。 As shown in FIG. 54, upon receiving the SLC read command (step S300), the sequencer 14 executes the "A" level read operation (step S350).

“A”レベルの読み出し動作において、Bフラグセルが“Er”レベルである場合(ステップS351_Yes)、シーケンサ14は、“A”レベルデータを出力する(ステップS352)。 In the "A" level read operation, if the B flag cell is at the "Er" level (step S351_Yes), the sequencer 14 outputs "A" level data (step S352).

“A”レベルの読み出し動作において、Bフラグセルが“Er”レベルではない場合(ステップS311_No)、すなわち、Bフラグセルが“B”レベルである場合、シーケンサ14は、Cフラグセルを確認する(ステップS353)。 In the “A” level read operation, if the B flag cell is not at the “Er” level (step S311_No), that is, if the B flag cell is at the “B” level, the sequencer 14 checks the C flag cell (step S353). .

“A”レベルの読み出し動作において、Cフラグセルが“Er”である場合(ステップS353_Yes)、シーケンサ14は、“B”レベルの読み出し動作を実行する(ステップS354)。 In the “A” level read operation, if the C flag cell is “Er” (step S353_Yes), the sequencer 14 executes the “B” level read operation (step S354).

シーケンサ14は、“B”レベルの読み出し動作が終了すると、“B”レベルデータを出力する(ステップS355)。 When the "B" level read operation is completed, the sequencer 14 outputs "B" level data (step S355).

“A”レベルの読み出し動作において、Cフラグセルが“Er”レベルではない場合(ステップS353_No)、すなわち、Cフラグセルが“C”レベルである場合、シーケンサ14は、Dフラグセルを確認する(ステップS356)。 In the “A” level read operation, if the C flag cell is not at the “Er” level (step S353_No), that is, if the C flag cell is at the “C” level, the sequencer 14 checks the D flag cell (step S356). .

“A”レベルの読み出し動作において、Dフラグセルが“Er”である場合(ステップS356_Yes)、シーケンサ14は、“C”レベルの読み出し動作を実行する(ステップS357)。 In the “A” level read operation, if the D flag cell is “Er” (step S356_Yes), the sequencer 14 executes the “C” level read operation (step S357).

シーケンサ14は、“C”レベルの読み出し動作が終了すると、“C”レベルデータを出力する(ステップS358)。 When the "C" level read operation is completed, the sequencer 14 outputs "C" level data (step S358).

“A”レベルの読み出し動作において、Dフラグセルが“Er”レベルではない場合(ステップS356_No)、すなわち、Dフラグセルが“D”レベルである場合、シーケンサ14は、“D”レベルの読み出し動作を実行する(ステップS359)。 In the “A” level read operation, if the D flag cell is not at the “Er” level (step S356_No), that is, if the D flag cell is at the “D” level, the sequencer 14 executes the “D” level read operation. (Step S359).

シーケンサ14は、“D”レベルの読み出し動作が終了すると、“D”レベルデータを出力する(ステップS360)。 When the "D" level read operation is completed, the sequencer 14 outputs "D" level data (step S360).

5.7 本実施形態に係る効果
本実施形態に係る構成は、第1乃至第4実施形態に適用できる。
5.7 Effects of this Embodiment The configuration of this embodiment can be applied to the first to fourth embodiments.

更に、本実施形態に係る構成であれば、SLC書き込み動作に対応する1つのメモリセルトランジスタMTに対して、2回以上データを書き込めるため、SLCブロックにおけるデータの消去回数を低減できる。例えば、1つのQLCブロックに4ビットデータを書き込む場合に、SLCブロックにおける書き込み/消去サイクル数を低減できる。これにより、SLCブロックにおける書き込み可能回数を増加できる。 Furthermore, with the configuration according to this embodiment, data can be written two or more times to one memory cell transistor MT corresponding to the SLC write operation, so the number of times data is erased in the SLC block can be reduced. For example, when writing 4-bit data to one QLC block, the number of write/erase cycles in the SLC block can be reduced. This makes it possible to increase the number of times that an SLC block can be written.

なお、4回の書き込み動作の例では、フラグセルを用いたが、コマンドにより区別するときは、フラグセルを省略することができる。 Note that in the example of four write operations, flag cells are used, but when distinguishing by command, the flag cells can be omitted.

また、例えば、4回の書き込み動作では、シーケンサ14は、ワード線WL0~WL95に対応する各メモリセルグループMCGに1回目の書き込み動作を行った後に、同様の手順で2回目の書き込み動作、3回目の書き込み動作、及び4回目の書き込み動作を実行してもよい。 For example, in the four write operations, the sequencer 14 performs the first write operation on each memory cell group MCG corresponding to the word lines WL0 to WL95, and then performs the second write operation in the same procedure. A second write operation and a fourth write operation may be performed.

その他、2回目以降の書き込み動作で“1”データを書き込むときに、メモリセルトランジスタMTのチャネルのブースト効率が落ちてしまう可能性がある。この場合は、2回目の書き込み動作における電圧VPASSの電圧値を1回目の書き込み動作時の電圧値よりも高くしてもよく、3回目の書き込み動作における電圧VPASSの電圧値を2回目の書き込み動作時の電圧値よりも高くしてもよく、4回目の書き込み動作における電圧VPASSの電圧値を3回目の書き込み動作時の電圧値よりも高くしてもよい。 In addition, when writing "1" data in the second and subsequent write operations, there is a possibility that the boost efficiency of the channel of the memory cell transistor MT will decrease. In this case, the voltage value of the voltage VPASS in the second write operation may be higher than the voltage value in the first write operation, and the voltage value of the voltage VPASS in the third write operation may be set higher than the voltage value in the second write operation. The voltage value of the voltage VPASS during the fourth write operation may be set higher than the voltage value during the third write operation.

また、比較的高い閾値レベルに書き込む場合、例えば“Er”レベルにあるメモリセルトランジスタMTが、“A”レベルなどへ誤書き込みされてしまう可能性がある。これに対し、本実施形態では、例えば、4回目の書き込み動作は、“0”データは“D”レベルに設定され、“1”データは“C”レベル以下に設定される。このため、この誤書き込みを抑制することができる。 Furthermore, when writing to a relatively high threshold level, there is a possibility that, for example, memory cell transistor MT at the "Er" level may be erroneously written to the "A" level. In contrast, in this embodiment, for example, in the fourth write operation, "0" data is set to the "D" level, and "1" data is set to the "C" level or lower. Therefore, this erroneous writing can be suppressed.

また、2回目の書き込み動作におけるベリファイレベルは、1回目の書き込み動作におけるベリファイレベルより高い。このため、2回目の書き込み動作における書き込み電圧VPGMを1回目の書き込み動作より高い電圧値に設定してもよい。同様に、3回目の書き込み動作におけるベリファイレベルは、2回目の書き込み動作におけるベリファイレベルより高い。このため、3回目の書き込み動作における書き込み電圧VPGMを2回目の書き込み動作より高い電圧値に設定してもよい。更に、4回目の書き込み動作におけるベリファイレベルは、3回目の書き込み動作におけるベリファイレベルより高い。このため、4回目の書き込み動作における書き込み電圧VPGMを3回目の書き込み動作より高い電圧値に設定してもよい。 Further, the verify level in the second write operation is higher than the verify level in the first write operation. Therefore, the write voltage VPGM in the second write operation may be set to a higher voltage value than that in the first write operation. Similarly, the verify level in the third write operation is higher than the verify level in the second write operation. Therefore, the write voltage VPGM in the third write operation may be set to a higher voltage value than that in the second write operation. Furthermore, the verify level in the fourth write operation is higher than the verify level in the third write operation. Therefore, the write voltage VPGM in the fourth write operation may be set to a higher voltage value than that in the third write operation.

また、書き込み電圧のステップアップ電圧DVPGMは、1~4回目の書き込み動作において、異なっていてもよい。 Further, the step-up voltage DVPGM of the write voltage may be different in the first to fourth write operations.

また、選択ワード線WL及び選択ゲート線SGDの電圧値は、1~4回目の書き込み動作において、異なっていてもよい。 Further, the voltage values of the selected word line WL and the selected gate line SGD may be different in the first to fourth write operations.

また、4回の書き込み動作では、2回の書き込み動作に対応するデータの書き込み順序の第1例及び第2例と同様に、シーケンサ14は、1つのワード線WLに対応するストリングユニットSU0~SU3を順に選択し書き込み動作を実行してもよい。あるいは、1つのストリングユニットSUを選択し且つワード線WL0~95を順に選択した書き込み動作を実行し、次に他のストリングユニットSUを選択し、同様の動作を繰り返してもよい。 Furthermore, in the four write operations, similarly to the first and second examples of the data write order corresponding to the two write operations, the sequencer 14 stores the string units SU0 to SU3 corresponding to one word line WL. may be selected in order to execute the write operation. Alternatively, a write operation may be performed in which one string unit SU is selected and word lines WL0 to WL95 are selected in order, and then another string unit SU may be selected and the same operation may be repeated.

なお、本実施形態では、SLC書き込み動作に対応する1つのメモリセルトランジスタMTに対して、データを2回または4回書き込む場合について説明したが、3回または5回以上の書き込み動作を実行してもよい。 Note that in this embodiment, a case has been described in which data is written two or four times to one memory cell transistor MT corresponding to the SLC write operation, but it is also possible to write data three times or five times or more. Good too.

また、SLC書き込み動作に限定されず、2ビットデータの書き込み動作(以下、MLC書き込み動作と表記する)または3ビットデータの書き込み動作(以下、TLC書き込み動作と表記する)に対応するメモリセルトランジスタMTに対して、2回以上データを書き込んでもよい。 In addition, the memory cell transistor MT is not limited to the SLC write operation, and is compatible with a 2-bit data write operation (hereinafter referred to as an MLC write operation) or a 3-bit data write operation (hereinafter referred to as a TLC write operation). Data may be written two or more times.

更には、複数のデータ書き込み動作において、SLC書き込み動作と、MLC書き込み動作と、TLC書き込み動作とを組み合わせてもよい。例えば、1回目にMLC書き込み動作が実行され、2回目以降にSLC書き込み動作が実行されてもよい。また、例えば、1回目にSLC書き込み動作が実行され、2回目以降にMLCまたはTLC書き動作が実行されてもよい。 Furthermore, in a plurality of data write operations, an SLC write operation, an MLC write operation, and a TLC write operation may be combined. For example, the MLC write operation may be executed the first time, and the SLC write operation may be executed the second time and thereafter. Furthermore, for example, the SLC write operation may be executed the first time, and the MLC or TLC write operation may be executed the second time and thereafter.

6.第6実施形態
次に、第6実施形態について説明する。第6実施形態では、書き込み動作、読み出し動作、及び消去動作において、負電圧を用いる場合について説明する。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
6. Sixth Embodiment Next, a sixth embodiment will be described. In the sixth embodiment, a case will be described in which a negative voltage is used in write operation, read operation, and erase operation. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described.

6.1 構成
まず、メモリシステム1の構成について説明する。本実施形態に係るメモリシステム1では、第1実施形態の図1で説明したデータ変換回路27及びデータ復元制御回路19が廃されている。その他の構成は、第1実施形態の図1と同様である。
6.1 Configuration First, the configuration of the memory system 1 will be explained. In the memory system 1 according to this embodiment, the data conversion circuit 27 and data restoration control circuit 19 described in FIG. 1 of the first embodiment are eliminated. The other configurations are the same as those in FIG. 1 of the first embodiment.

6.1.1 メモリセルアレイの構成
次に、メモリセルアレイ11の構成について、図55を用いて説明する。図55の例は、ブロックBLK0を示しているが、他のブロックBLKの構成も同じである。
6.1.1 Configuration of Memory Cell Array Next, the configuration of the memory cell array 11 will be described using FIG. 55. Although the example in FIG. 55 shows block BLK0, the configurations of other blocks BLK are also the same.

図55に示すように、NANDストリングNSの各々は、例えば64個のメモリセルトランジスタMT0~MT63、ダミーメモリセルトランジスタMTDS及びMTDD、並びに選択トランジスタST1及びST2を含んでいる。ダミーメモリセルトランジスタMTDS及びMTDDは、メモリセルトランジスタMT0~MT63と同じ構成であるが、データの書き込みには使用されない。以下、メモリセルトランジスタMT0~MT63、並びにダミーメモリセルトランジスタMTDS及びMTDDを限定しない場合は、メモリセルトランジスタMTと表記する。 As shown in FIG. 55, each NAND string NS includes, for example, 64 memory cell transistors MT0 to MT63, dummy memory cell transistors MTDS and MTDD, and selection transistors ST1 and ST2. Dummy memory cell transistors MTDS and MTDD have the same configuration as memory cell transistors MT0 to MT63, but are not used for writing data. Hereinafter, if the memory cell transistors MT0 to MT63 and dummy memory cell transistors MTDS and MTDD are not limited, they will be referred to as memory cell transistors MT.

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。より具体的には、ダミーメモリセルトランジスタMTDS、メモリセルトランジスタMT0~MT63、及びダミーメモリセルトランジスタMTDDは、その電流経路が直列に接続される。そしてダミーメモリセルトランジスタMTDDのドレインは、選択トランジスタST1のソースに接続され、ダミーメモリセルトランジスタMTDSのソースは、選択トランジスタST2のドレインに接続されている。 Memory cell transistor MT is connected in series between the source of selection transistor ST1 and the drain of selection transistor ST2. More specifically, the current paths of dummy memory cell transistor MTDS, memory cell transistors MT0 to MT63, and dummy memory cell transistor MTDD are connected in series. The drain of the dummy memory cell transistor MTDD is connected to the source of the selection transistor ST1, and the source of the dummy memory cell transistor MTDS is connected to the drain of the selection transistor ST2.

ブロックBLK内にあるメモリセルトランジスタMT0~MT63、並びにダミーメモリセルトランジスタMTDS及びMTDDの制御ゲートは、それぞれワード線WL0~WL63、WLDS、及びWLDDに共通接続される。以下、ワード線WL0~WL63、WLDS、及びWLDDを限定しない場合は、ワード線WLと表記する。 The control gates of memory cell transistors MT0 to MT63 and dummy memory cell transistors MTDS and MTDD in block BLK are commonly connected to word lines WL0 to WL63, WLDS, and WLDD, respectively. Hereinafter, unless the word lines WL0 to WL63, WLDS, and WLDD are limited, they will be referred to as word lines WL.

本実施形態では、メモリセルトランジスタMTが2ビットデータを保持可能なMLC(multi level cell)である場合について説明する。MLCが保持する2ビットデータを、下位ビットから順に「Lowerビット」及び「Upperビット」と表記する。また、メモリセルグループMCGの保持するLowerビットの集合を「Lowerページ」と表記し、Upperビットの集合を「Upperページ」と表記する。 In this embodiment, a case will be described in which the memory cell transistor MT is an MLC (multi level cell) capable of holding 2-bit data. The 2-bit data held by the MLC is expressed as "Lower bit" and "Upper bit" in order from the least significant bit. Further, a set of Lower bits held by the memory cell group MCG is referred to as a "Lower page", and a set of Upper bits is referred to as an "Upper page".

なお、メモリセルトランジスタMTが保持できるデータのビット数は2ビットに限定されない。メモリセルトランジスタMTが1ビット以上のデータを保持可能であれば、本実施形態を適用できる。 Note that the number of bits of data that the memory cell transistor MT can hold is not limited to 2 bits. This embodiment can be applied as long as the memory cell transistor MT can hold data of 1 bit or more.

6.1.2 ロウデコーダの構成
次に、ロウデコーダ16の構成について、図56を用いて説明する。なお、以下の説明では、トランジスタのソース及びドレインを限定しない場合、トランジスタのソースまたはドレインのいずれか一方を「トランジスタの一端」と表記し、トランジスタのソースまたはドレインのいずれか他方を「トランジスタの他端」と表記する。
6.1.2 Configuration of Row Decoder Next, the configuration of the row decoder 16 will be described using FIG. 56. In the following explanation, when the source and drain of a transistor are not limited, either the source or the drain of the transistor will be referred to as "one end of the transistor", and the other of the source or drain of the transistor will be referred to as "the other end of the transistor". It is written as "edge".

図56に示すように、ロウデコーダ16は、ブロックBLK0~BLKnにそれぞれ対応付けられるロウデコーダユニット16-0~16-nを含む。なお、図56の例では、ロウデコーダユニット16-0の詳細を示しているが、他のロウデコーダユニット16-1~16-nも同じ構成である。 As shown in FIG. 56, the row decoder 16 includes row decoder units 16-0 to 16-n respectively associated with blocks BLK0 to BLKn. Note that although the example in FIG. 56 shows details of the row decoder unit 16-0, the other row decoder units 16-1 to 16-n have the same configuration.

ロウデコーダユニット16-0は、ブロックデコーダ40及び高耐圧Nチャネルエンハンスメント型(E型:閾値が正)MOSトランジスタ41(41-0~41-63、41-DS、及び41-DD)、42(42-0~42-3)、43(43-0~43-3)、44(44-0~44-3)、及び45(45-0~45-3)を含む。トランジスタ41~45はいずれも高耐圧型であり、例えばチャネル領域の不純物濃度は等しく、またその閾値電圧も等しい。 The row decoder unit 16-0 includes a block decoder 40 and high voltage N-channel enhancement type (E type: positive threshold) MOS transistors 41 (41-0 to 41-63, 41-DS, and 41-DD), 42 ( 42-0 to 42-3), 43 (43-0 to 43-3), 44 (44-0 to 44-3), and 45 (45-0 to 45-3). All of the transistors 41 to 45 are of a high breakdown voltage type, and, for example, the impurity concentrations in their channel regions are the same, and their threshold voltages are also the same.

ブロックデコーダ40は、ブロックアドレスBAをデコードする。そして、その結果に応じて信号線TGおよび信号線RDECnに電圧を印加し、トランジスタ41~45のオン/オフ状態を制御する。 Block decoder 40 decodes block address BA. Then, according to the result, a voltage is applied to the signal line TG and the signal line RDECn to control the on/off states of the transistors 41 to 45.

例えば、データの書き込み、読み出し、あるいは消去時において、ブロックアドレスBAが対応するブロックBLK0と一致している場合、ブロックデコーダ40は、信号線TGに“H”レベルの電圧(電圧VRDEC)を印加し、信号線RDECnに“L”レベルの電圧(例えば接地電圧VSS)を印加する。他方で、ブロックアドレスBAが対応するブロックBLK0に一致しなかった場合、ブロックデコーダ40は、信号線TGに“L”レベルの電圧(例えば接地電圧VSS)を印加し、信号線RDECnに“H”レベルの電圧(トランジスタ43及び45がオン状態となる電圧)を印加する。電圧VRDECは、トランジスタ41、42、及び44をオン状態にするための電圧であり、書き込み動作、読み出し動作、及び消去動作によって異なる電圧値が設定される。電圧VRDECは、ドライバ回路15からトランジスタ41、42、及び44に印加される電圧よりも少なくともトランジスタ41、42、及び44の閾値電圧以上高い電圧である。例えば、電圧VRDECは、ドライバ回路15から、ブロックデコーダ40に与えられる。 For example, when writing, reading, or erasing data, if the block address BA matches the corresponding block BLK0, the block decoder 40 applies an "H" level voltage (voltage VRDEC) to the signal line TG. , applies an "L" level voltage (for example, ground voltage VSS) to signal line RDECn. On the other hand, if the block address BA does not match the corresponding block BLK0, the block decoder 40 applies a "L" level voltage (for example, ground voltage VSS) to the signal line TG, and applies an "H" level voltage to the signal line RDECn. A level voltage (voltage at which transistors 43 and 45 are turned on) is applied. The voltage VRDEC is a voltage for turning on the transistors 41, 42, and 44, and different voltage values are set depending on write operation, read operation, and erase operation. The voltage VRDEC is higher than the voltage applied from the driver circuit 15 to the transistors 41, 42, and 44 by at least the threshold voltages of the transistors 41, 42, and 44. For example, voltage VRDEC is applied from driver circuit 15 to block decoder 40 .

トランジスタ41-0~41-63、41-DS、及び41-DDは、ドライバ回路15と、対応するブロックBLKのワード線WL0~WL63、WLDS、及びWLDDとをそれぞれ接続するスイッチング素子として機能する。トランジスタ41-0~41-63、41-DS、及び41-DDの一端は、対応するワード線WLにそれぞれ接続される。トランジスタ41-0~41-63、41-DS、及び41-DDの他端は、ドライバ回路15にそれぞれ接続される。トランジスタ41-0~41-63、41-DS、及び41-DDのゲートは、信号線TGに共通に接続される。 The transistors 41-0 to 41-63, 41-DS, and 41-DD function as switching elements that connect the driver circuit 15 and the word lines WL0 to WL63, WLDS, and WLDD of the corresponding block BLK, respectively. One ends of the transistors 41-0 to 41-63, 41-DS, and 41-DD are each connected to a corresponding word line WL. The other ends of the transistors 41-0 to 41-63, 41-DS, and 41-DD are connected to the driver circuit 15, respectively. The gates of the transistors 41-0 to 41-63, 41-DS, and 41-DD are commonly connected to the signal line TG.

トランジスタ42-0~42-3は、ドライバ回路15と、対応するブロックBLKの選択ゲート線SGD0~SGD3とをそれぞれ接続するスイッチング素子として機能する。トランジスタ42-0~42-3の一端は、対応する選択ゲート線SGD0~SGD3に接続される。トランジスタ42-0~42-3の他端は、ドライバ回路15にそれぞれ接続される。トランジスタ42-0~42-3のゲートは、信号線TGに共通に接続される。 The transistors 42-0 to 42-3 function as switching elements that connect the driver circuit 15 and the selection gate lines SGD0 to SGD3 of the corresponding block BLK, respectively. One ends of the transistors 42-0 to 42-3 are connected to corresponding selection gate lines SGD0 to SGD3. The other ends of the transistors 42-0 to 42-3 are connected to the driver circuit 15, respectively. The gates of transistors 42-0 to 42-3 are commonly connected to signal line TG.

トランジスタ43-0~43-3は、例えば接地電圧(VSS)配線または電源電圧(VDD)配線と、対応するブロックBLKの選択ゲート線SGD0~SGD3とをそれぞれ接続するスイッチング素子として機能する。トランジスタ43-0~43-3の一端は、対応する選択ゲート線SGD0~SGD3にそれぞれ接続される。トランジスタ43-0~43-3の他端は、VSS配線またはVDD配線に接続される。トランジスタ43-0~43-3のゲートは、信号線RDECnに共通に接続される。 The transistors 43-0 to 43-3 function as switching elements that connect, for example, the ground voltage (VSS) wiring or the power supply voltage (VDD) wiring and the selection gate lines SGD0 to SGD3 of the corresponding block BLK, respectively. One ends of the transistors 43-0 to 43-3 are connected to corresponding selection gate lines SGD0 to SGD3, respectively. The other ends of the transistors 43-0 to 43-3 are connected to the VSS wiring or the VDD wiring. The gates of transistors 43-0 to 43-3 are commonly connected to signal line RDECn.

トランジスタ44-0~44-3は、ドライバ回路15と、対応するブロックBLKの選択ゲート線SGS0~SGS3とをそれぞれ接続するスイッチング素子として機能する。トランジスタ44-0~44-3の一端は、対応する選択ゲート線SGS0~SGS3にそれぞれ接続される。トランジスタ44-0~44-3の他端は、ドライバ回路15にそれぞれ接続される。トランジスタ44-0~44-3のゲートは、信号線TGに共通に接続される。 The transistors 44-0 to 44-3 function as switching elements that connect the driver circuit 15 and the selection gate lines SGS0 to SGS3 of the corresponding block BLK, respectively. One ends of the transistors 44-0 to 44-3 are connected to corresponding selection gate lines SGS0 to SGS3, respectively. The other ends of the transistors 44-0 to 44-3 are connected to the driver circuit 15, respectively. The gates of transistors 44-0 to 44-3 are commonly connected to signal line TG.

トランジスタ45-0~45-3は、例えばVSS配線またはVDD配線と、対応するブロックBLKの選択ゲート線SGS0~SGS3とをそれぞれ接続するスイッチング素子として機能する。トランジスタ45-0~45-3の一端は、対応する選択ゲート線SGS0~SGS3にそれぞれ接続される。トランジスタ45-0~45-3の他端は、VSS配線またはVDD配線に接続される。トランジスタ45-0~45-3のゲートは、信号線RDECnに共通に接続される。 The transistors 45-0 to 45-3 function as switching elements that connect, for example, the VSS wiring or the VDD wiring and the selection gate lines SGS0 to SGS3 of the corresponding block BLK, respectively. One ends of the transistors 45-0 to 45-3 are connected to corresponding selection gate lines SGS0 to SGS3, respectively. The other ends of the transistors 45-0 to 45-3 are connected to the VSS wiring or the VDD wiring. The gates of transistors 45-0 to 45-3 are commonly connected to signal line RDECn.

なお、図56の例は、ストリングユニットSU毎に設けられた選択ゲート線SGS0~SGS3に対応して、トランジスタ44-0~44-3及び45-0~45-3がそれぞれ設けられている場合を示しているが、これに限定されない。例えば、ワード線WLと同様に、1つのブロックBLKにおいて、各ストリングユニットSU内の選択トランジスタST2のゲートが1つの選択ゲート線SGSに共通に接続されていてもよい。この場合、1つの選択ゲート線SGSに対応して、ロウデコーダユニット16-0内にトランジスタ44及び45がそれぞれ1つ設けられる。 Note that in the example of FIG. 56, transistors 44-0 to 44-3 and 45-0 to 45-3 are provided corresponding to selection gate lines SGS0 to SGS3 provided for each string unit SU. shown, but is not limited to this. For example, similarly to the word line WL, in one block BLK, the gates of the selection transistors ST2 in each string unit SU may be commonly connected to one selection gate line SGS. In this case, one transistor 44 and one transistor 45 are provided in the row decoder unit 16-0 corresponding to one selection gate line SGS.

6.1.3 ブロックデコーダの構成
次に、ブロックデコーダ40の構成について、図57を用いて説明する。
6.1.3 Configuration of Block Decoder Next, the configuration of the block decoder 40 will be described using FIG. 57.

図57に示すように、ブロックデコーダ40は、NAND回路51、インバータ52、高耐圧NチャネルE型MOSトランジスタ53、高耐圧PチャネルE型MOSトランジスタ54、及び高耐圧Nチャネルディプレッション型(D型:閾値が負)MOSトランジスタ55を備えている。 As shown in FIG. 57, the block decoder 40 includes a NAND circuit 51, an inverter 52, a high voltage N-channel E type MOS transistor 53, a high voltage P channel E type MOS transistor 54, and a high voltage N channel depletion type (D type: The MOS transistor 55 has a negative threshold value.

NAND回路51は、ブロックアドレスBAの各ビットのNAND演算を行う。NAND回路51の出力信号が信号線RDECnに送信される。 The NAND circuit 51 performs a NAND operation on each bit of the block address BA. The output signal of NAND circuit 51 is transmitted to signal line RDECn.

インバータ52は、NAND回路51の出力を反転させる。 Inverter 52 inverts the output of NAND circuit 51.

トランジスタ53の一端はインバータ52の出力ノードに接続され、トランジスタ53の他端は信号線TGに接続され、トランジスタ53のゲートに信号BSTONが入力される。信号BSTONは、ブロックデコーダ40のアドレス情報の取り込みの際にアサート(“H”レベルに)される信号であり、例えばシーケンサ14によって与えられる。 One end of the transistor 53 is connected to the output node of the inverter 52, the other end of the transistor 53 is connected to the signal line TG, and the signal BSTON is input to the gate of the transistor 53. Signal BSTON is a signal that is asserted (to "H" level) when the block decoder 40 takes in address information, and is provided by the sequencer 14, for example.

トランジスタ54の一端は信号線TGに接続され、トランジスタ54の他端はバックゲートに接続され、トランジスタ54のゲートに信号線RDECnが接続される。 One end of the transistor 54 is connected to the signal line TG, the other end of the transistor 54 is connected to the back gate, and the signal line RDECn is connected to the gate of the transistor 54.

トランジスタ55の一端に電圧VRDECが印加され、トランジスタ55の他端はトランジスタ54の他端に接続され、トランジスタ55のゲートは信号線TGに接続される。 A voltage VRDEC is applied to one end of the transistor 55, the other end of the transistor 55 is connected to the other end of the transistor 54, and the gate of the transistor 55 is connected to the signal line TG.

書き込み動作、読み出し動作、及び消去動作において、ブロックアドレスBAが対応するブロックBLKに一致した場合、NAND回路51は、“L”レベルの信号を出力する。すなわち、信号線RDECnの“L”レベルの電圧が印加される。インバータ52は、NAND回路51の出力信号を反転させて“H”レベルの信号を出力する。トランジスタ53は、“H”レベルの信号BSTONが入力されることによりオン状態とされる。また、トランジスタ54及び55がオン状態とされ、これにより信号線TGに“H”レベルの電圧VRDECが印加される。 In a write operation, a read operation, and an erase operation, when the block address BA matches the corresponding block BLK, the NAND circuit 51 outputs an "L" level signal. That is, the "L" level voltage of the signal line RDECn is applied. The inverter 52 inverts the output signal of the NAND circuit 51 and outputs an "H" level signal. The transistor 53 is turned on by receiving the "H" level signal BSTON. Furthermore, the transistors 54 and 55 are turned on, thereby applying the "H" level voltage VRDEC to the signal line TG.

他方で、ブロックアドレスBAが対応するブロックBLKに一致しなかった場合、NAND回路51は、“H”レベルの信号を出力する。すなわち、“H”レベルの電圧が信号線RDECnに印加される。トランジスタ54及び55はオフ状態とされ、信号線TGに“L”レベルの電圧が印加される。 On the other hand, if the block address BA does not match the corresponding block BLK, the NAND circuit 51 outputs an "H" level signal. That is, an "H" level voltage is applied to the signal line RDECn. Transistors 54 and 55 are turned off, and an "L" level voltage is applied to signal line TG.

6.1.4 データレジスタ及びセンスアンプの構成
次に、データレジスタ17及びセンスアンプ18の構成について、図58及び図59を用いて説明する。
6.1.4 Configuration of Data Register and Sense Amplifier Next, the configuration of the data register 17 and sense amplifier 18 will be explained using FIGS. 58 and 59.

図58に示すように、センスアンプ18は、ビット線BL毎に設けられた複数のセンスアンプユニットSAUを含む。そして、データレジスタ17は、センスアンプユニットSAU毎に設けられた複数のラッチ回路XDLを含む。 As shown in FIG. 58, the sense amplifier 18 includes a plurality of sense amplifier units SAU provided for each bit line BL. The data register 17 includes a plurality of latch circuits XDL provided for each sense amplifier unit SAU.

センスアンプユニットSAUは、例えば、センスアンプ部SA、ラッチ回路SDL、ADL、及びBDLを含む。ラッチ回路XDLと、センスアンプ部SAと、ラッチ回路SDL、ADL、及びBDLとは、互いにデータを送受信可能なように接続されている。 Sense amplifier unit SAU includes, for example, a sense amplifier section SA, latch circuits SDL, ADL, and BDL. The latch circuit XDL, the sense amplifier section SA, and the latch circuits SDL, ADL, and BDL are connected to each other so as to be able to transmit and receive data.

センスアンプ部SAは、読み出し動作時には対応するビット線BLに読み出されたデータをセンスし、読み出しデータが“0”であるか“1”であるかを判断する。また、センスアンプ部SAは、書き込み動作時には、書き込みデータに基づいてビット線BLに電圧を印加する。 During a read operation, the sense amplifier section SA senses the data read to the corresponding bit line BL and determines whether the read data is "0" or "1". Furthermore, during a write operation, the sense amplifier section SA applies a voltage to the bit line BL based on write data.

ラッチ回路SDL、ADL、及びBDLは、読み出しデータ及び書き込みデータを一時的に保持する。読み出し動作時にセンスアンプ部SAが確定させた読み出しデータ、及び書き込み時にラッチ回路XDLに転送された書き込みデータは、例えばラッチ回路SDL、ADL、及びBDLのいずれかに転送される。 The latch circuits SDL, ADL, and BDL temporarily hold read data and write data. The read data determined by the sense amplifier unit SA during the read operation and the write data transferred to the latch circuit XDL during the write operation are transferred to, for example, one of the latch circuits SDL, ADL, and BDL.

ラッチ回路XDLは、センスアンプユニットSAUとコントローラ20との間のデータの入出力に用いられる。つまりコントローラ20から受信したデータは、ラッチ回路XDLを介してラッチ回路SDL、ADL、またはBDL、あるいはセンスアンプ部SAに転送される。また、ラッチ回路SDL、ADL、またはBDL、あるいはセンスアンプ部SAのデータは、ラッチ回路XDLを介してコントローラ20に転送される。 The latch circuit XDL is used for data input/output between the sense amplifier unit SAU and the controller 20. That is, data received from the controller 20 is transferred to the latch circuit SDL, ADL, or BDL, or the sense amplifier section SA via the latch circuit XDL. Further, data in the latch circuit SDL, ADL, or BDL or the sense amplifier section SA is transferred to the controller 20 via the latch circuit XDL.

なお、センスアンプユニットSAUの構成はこれに限定されず、種々変更が可能である。例えば、センスアンプユニットSAUが備えるラッチ回路の個数は、1つのメモリセルトランジスタMTが保持するデータのビット数に基づいて設計される。 Note that the configuration of the sense amplifier unit SAU is not limited to this, and various changes are possible. For example, the number of latch circuits included in the sense amplifier unit SAU is designed based on the number of bits of data held by one memory cell transistor MT.

次に、センスアンプ部SAの構成について説明する。 Next, the configuration of the sense amplifier section SA will be explained.

図59に示すように、センスアンプ部SAは、高耐圧NチャネルMOSトランジスタ60~62、低耐圧PチャネルMOSトランジスタ63、及びレベルシフタ64を含む。 As shown in FIG. 59, sense amplifier section SA includes high voltage N-channel MOS transistors 60 to 62, low voltage P-channel MOS transistor 63, and level shifter 64.

トランジスタ60のゲートに信号BLSが入力される。トランジスタ60の一端は対応するビット線BLに接続され、トランジスタ60の他端はノードSCOMに接続される。トランジスタ60は、信号BLCに応じてビット線BLに係る電圧をクランプするクランプトランジスタとして機能する。 A signal BLS is input to the gate of transistor 60. One end of the transistor 60 is connected to the corresponding bit line BL, and the other end of the transistor 60 is connected to the node SCOM. Transistor 60 functions as a clamp transistor that clamps the voltage on bit line BL according to signal BLC.

トランジスタ61のゲートはレベルシフタ64の出力端子に接続される。トランジスタ61の一端はノードSCOMに接続され、トランジスタ61の他端はノードSRCGNDに接続される。本実施形態では、ノードSRCGNDに、例えば接地電圧VSSまたは負電圧VBB(<0V)が印加される。 The gate of transistor 61 is connected to the output terminal of level shifter 64. One end of transistor 61 is connected to node SCOM, and the other end of transistor 61 is connected to node SRCGND. In this embodiment, for example, ground voltage VSS or negative voltage VBB (<0V) is applied to node SRCGND.

トランジスタ62のゲートには、信号BLXが入力される。トランジスタ62の一端はノードSCOMに接続され、トランジスタ62の他端はノードSSRCに接続される。 A signal BLX is input to the gate of the transistor 62. One end of transistor 62 is connected to node SCOM, and the other end of transistor 62 is connected to node SSRC.

トランジスタ63のゲートはノードINVに接続される。トランジスタ63の一端には電圧VBITが印加され、トランジスタ63の他端はノードSSRCに接続される。電圧VBITはセンスアンプ部SAに供給される電源電圧であり、例えば電源電圧VDDが印加される。ノードINVは、ラッチ回路SDLに接続されている。ラッチ回路SDLは、保持するデータの反転データをノードINVで保持する。 The gate of transistor 63 is connected to node INV. Voltage VBIT is applied to one end of transistor 63, and the other end of transistor 63 is connected to node SSRC. Voltage VBIT is a power supply voltage supplied to the sense amplifier section SA, and for example, power supply voltage VDD is applied. Node INV is connected to latch circuit SDL. The latch circuit SDL holds the inverted data of the held data at the node INV.

レベルシフタ64の入力端子は、ノードINVに接続される。レベルシフタ64は、シーケンサ14の制御に応じて、ノードINVの電圧を変換して出力する。例えば、ノードSRCGNDに負電圧VBBが印加され、且つノードINVに“L”レベルの電圧(例えば電圧VSS)が印加されている場合、レベルシフタ64は、トランジスタ61をオフ状態とするために、負電圧VBBを出力する。 An input terminal of level shifter 64 is connected to node INV. The level shifter 64 converts and outputs the voltage at the node INV according to the control of the sequencer 14. For example, when a negative voltage VBB is applied to the node SRCGND and an "L" level voltage (for example, voltage VSS) is applied to the node INV, the level shifter 64 applies the negative voltage to turn off the transistor 61. Output VBB.

6.1.5 メモリセルアレイ及び半導体基板の断面構成
次に、メモリセルアレイ11及び半導体基板の断面構成について、図60を用いて説明する。なお、図60の例では、層間絶縁膜が省略されている。
6.1.5 Cross-sectional configuration of memory cell array and semiconductor substrate Next, the cross-sectional configuration of the memory cell array 11 and semiconductor substrate will be described using FIG. 60. Note that in the example of FIG. 60, the interlayer insulating film is omitted.

図60に示すように、P型半導体基板70の表面近傍には、Nウェル領域71a、71b、71c、71d、及びPウェル領域72cが形成されている。 As shown in FIG. 60, near the surface of the P-type semiconductor substrate 70, N well regions 71a, 71b, 71c, and 71d and a P well region 72c are formed.

Nウェル領域71a上にはメモリセルアレイ11が設けられる。Nウェル領域71aの表面近傍には、Pウェル領域72aが形成され、Pウェル領域72aの表面近傍の一部にはN+拡散層73が形成されている。半導体基板70の上方には、図示せぬ層間絶縁膜を介在させて、下層から選択ゲート線SGS、ワード線WLDS、WL0~WL63、及びWLDD、並びに選択ゲート線SGDとして機能する複数の配線層が積層されており、これら複数の配線層を貫通し、底面がN+拡散層73に達するメモリピラーMPが形成されている。1つのメモリピラーMPが1つのNANDストリングNSに対応する。メモリピラーMPの側面には、絶縁層90が形成されており、絶縁層90内には、底面がN+拡散層73に接する半導体層91が形成されている。より具体的には、絶縁層90として、メモリピラーMPの側面からブロック絶縁膜として機能する絶縁層、電荷蓄積層として機能する絶縁層、及びトンネル絶縁膜として機能する絶縁層が順に積層されている。 Memory cell array 11 is provided on N-well region 71a. A P well region 72a is formed near the surface of the N well region 71a, and an N+ diffusion layer 73 is formed in a part near the surface of the P well region 72a. Above the semiconductor substrate 70, a plurality of wiring layers functioning as a selection gate line SGS, word lines WLDS, WL0 to WL63, and WLDD, and a selection gate line SGD are formed from the bottom layer with an interlayer insulating film (not shown) interposed therebetween. A memory pillar MP is formed which is stacked, passes through these plurality of wiring layers, and whose bottom surface reaches the N+ diffusion layer 73. One memory pillar MP corresponds to one NAND string NS. An insulating layer 90 is formed on the side surface of the memory pillar MP, and a semiconductor layer 91 whose bottom surface is in contact with the N+ diffusion layer 73 is formed within the insulating layer 90. More specifically, as the insulating layer 90, an insulating layer functioning as a block insulating film, an insulating layer functioning as a charge storage layer, and an insulating layer functioning as a tunnel insulating film are laminated in order from the side surface of the memory pillar MP. .

Nウェル領域71bには、例えばロウデコーダ16及びセンスアンプ18等に用いられる高耐圧NチャネルMOSトランジスタ76(参照符号“HV NMOS”)が形成されている。より具体的には、Nウェル領域71bの表面近傍には、Pウェル領域72b及びN+拡散層73が形成されている。Pウェル領域72b上には、トランジスタ76が形成されている。また、Pウェル領域72bの表面近傍にはP+拡散層74が形成されており、例えばP+拡散層74はトランジスタ76のバックゲートに電圧を印加する際に用いられる。トランジスタ76は、ソースまたドレインとして機能するN+拡散層73及びゲート電極75を含む。 A high voltage N-channel MOS transistor 76 (reference numeral "HV NMOS") used, for example, as the row decoder 16 and the sense amplifier 18 is formed in the N well region 71b. More specifically, a P well region 72b and an N+ diffusion layer 73 are formed near the surface of the N well region 71b. A transistor 76 is formed on the P well region 72b. Further, a P+ diffusion layer 74 is formed near the surface of the P well region 72b, and the P+ diffusion layer 74 is used, for example, when applying a voltage to the back gate of the transistor 76. Transistor 76 includes an N+ diffusion layer 73 that functions as a source and a drain, and a gate electrode 75.

Pウェル領域72cには、周辺回路(例えば、コマンドレジスタ12、アドレスレジスタ13、シーケンサ14、ドライバ回路15、ロウデコーダ16、データレジスタ17、及びセンスアンプ18等)に用いられる低耐圧NチャネルMOSトランジスタ77(参照符号“LV NMOS”)が形成されている。より具体的には、Pウェル領域72c上には、トランジスタ77が形成されている。また、Pウェル領域72cの表面近傍にはP+拡散層74が形成されており、例えばP+拡散層74はトランジスタ77のバックゲートに電圧を印加する際に用いられる。トランジスタ77は、ソースまたドレインとして機能するN+拡散層73及びゲート電極75を含む。 In the P well region 72c, there are low voltage N-channel MOS transistors used in peripheral circuits (for example, command register 12, address register 13, sequencer 14, driver circuit 15, row decoder 16, data register 17, sense amplifier 18, etc.). 77 (reference numeral "LV NMOS") is formed. More specifically, a transistor 77 is formed on the P well region 72c. Further, a P+ diffusion layer 74 is formed near the surface of the P well region 72c, and the P+ diffusion layer 74 is used, for example, when applying a voltage to the back gate of the transistor 77. Transistor 77 includes an N+ diffusion layer 73 that functions as a source and a drain, and a gate electrode 75.

Nウェル領域71cには、周辺回路に用いられる低耐圧PチャネルMOSトランジスタ78(参照符号“LV PMOS”)が形成されている。より具体的には、Nウェル領域71c上には、トランジスタ78が形成されている。また、Nウェル領域71cの表面近傍にはN+拡散層73が形成されており、例えばN+拡散層73はトランジスタ78のバックゲートに電圧を印加する際に用いられる。トランジスタ78は、ソースまたドレインとして機能するP+拡散層74及びゲート電極75を含む。 A low breakdown voltage P-channel MOS transistor 78 (reference numeral "LV PMOS") used in the peripheral circuit is formed in the N-well region 71c. More specifically, a transistor 78 is formed on the N well region 71c. Further, an N+ diffusion layer 73 is formed near the surface of the N well region 71c, and the N+ diffusion layer 73 is used, for example, when applying a voltage to the back gate of the transistor 78. Transistor 78 includes a P+ diffusion layer 74 that functions as a source and a drain, and a gate electrode 75.

Nウェル領域71dには、例えばロウデコーダ16及びセンスアンプ18等に用いられる高耐圧PチャネルMOSトランジスタ79(参照符号“HV PMOS”)が形成されている。より具体的には、Nウェル領域71d上には、トランジスタ79が形成されている。また、Nウェル領域71dの表面近傍にはN+拡散層73が形成されており、例えばN+拡散層73はトランジスタ79のバックゲートに電圧を印加する際に用いられる。トランジスタ79は、ソースまたドレインとして機能するP+拡散層74及びゲート電極75を含む。 A high-voltage P-channel MOS transistor 79 (reference numeral "HV PMOS") used, for example, as the row decoder 16 and the sense amplifier 18 is formed in the N-well region 71d. More specifically, a transistor 79 is formed on the N well region 71d. Further, an N+ diffusion layer 73 is formed near the surface of the N well region 71d. For example, the N+ diffusion layer 73 is used when applying a voltage to the back gate of the transistor 79. Transistor 79 includes a P+ diffusion layer 74 that functions as a source and a drain, and a gate electrode 75.

なお、トランジスタ76~79の、図示せぬゲート酸化膜の膜厚は、それぞれ異なっていてもよい。 Note that the thicknesses of gate oxide films (not shown) of the transistors 76 to 79 may be different from each other.

6.2 消去動作、書き込み動作、及び読み出し動作におけるウェル領域の電圧
次に、消去動作、書き込み動作、及び読み出し動作におけるNウェル領域71a~71d及びPウェル領域72a~72cそれぞれの電圧について、図61を用いて説明する。
6.2 Voltage of well region in erase operation, write operation, and read operation Next, FIG. Explain using.

図61に示すように、まず、消去動作におけるウェル領域の電圧について説明する。 As shown in FIG. 61, first, the voltage in the well region in the erase operation will be explained.

メモリセルアレイ11が形成されているPウェル領域72a及びNウェル領域71aには電圧VERAが印加される。電圧VERAは消去パルスを印加する際にメモリセルトランジスタMTのソース線SLに印加される高電圧である。 A voltage VERA is applied to the P well region 72a and the N well region 71a in which the memory cell array 11 is formed. Voltage VERA is a high voltage applied to the source line SL of the memory cell transistor MT when applying the erase pulse.

ロウデコーダ16等に用いられる高耐圧NチャネルMOSトランジスタ76(例えば、トランジスタ41~45)が形成されているPウェル領域72bには負電圧VBBが印加され、Nウェル領域71bには電圧VSSが印加される。 A negative voltage VBB is applied to the P well region 72b in which the high voltage N-channel MOS transistors 76 (for example, transistors 41 to 45) used for the row decoder 16 etc. are formed, and a voltage VSS is applied to the N well region 71b. be done.

周辺回路に用いられる低耐圧NチャネルMOSトランジスタ77が形成されているPウェル領域72cには電圧VSSが印加される。 Voltage VSS is applied to P-well region 72c in which low-voltage N-channel MOS transistor 77 used in the peripheral circuit is formed.

周辺回路に用いられる低耐圧PチャネルMOSトランジスタ78が形成されているNウェル領域71cには電圧VDDが印加される。 Voltage VDD is applied to N-well region 71c in which low-voltage P-channel MOS transistor 78 used in the peripheral circuit is formed.

ブロックデコーダ40等に用いられる高耐圧PチャネルMOSトランジスタ79(例えば、トランジスタ54)が形成されているNウェル領域71dには電圧VERAHまたは電圧|-VthD|が印加される。例えば、電圧VERAHは、図56において、ワード線WLDD及びWLDS、並びに選択ゲート線SGD及びSGS等に所定の電圧(電圧VERASGD等)を転送するために、高耐圧NチャネルMOSトランジスタをオン状態にする電圧である。 A voltage VERAH or a voltage |-VthD| is applied to the N-well region 71d in which a high-voltage P-channel MOS transistor 79 (eg, transistor 54) used in the block decoder 40 and the like is formed. For example, in FIG. 56, voltage VERAH turns on a high voltage N-channel MOS transistor in order to transfer a predetermined voltage (voltage VERASGD, etc.) to word lines WLDD and WLDS, selection gate lines SGD and SGS, etc. It is voltage.

選択ブロックBLKに対応するブロックデコーダ40では、高耐圧PチャネルMOSトランジスタ79(例えばトランジスタ54)のNウェル領域71dに電圧VERAHが印加される。一方、非選択ブロックBLKに対応するブロックデコーダ40では、高耐圧PチャネルMOSトランジスタ79(例えばトランジスタ54)のNウェル領域71dには、高耐圧NチャネルD型MOSトランジスタ55の閾値電圧に相当する電圧|-VthD|が印加される。 In block decoder 40 corresponding to selected block BLK, voltage VERAH is applied to N-well region 71d of high voltage P-channel MOS transistor 79 (for example, transistor 54). On the other hand, in the block decoder 40 corresponding to the non-selected block BLK, a voltage corresponding to the threshold voltage of the high voltage N-channel D-type MOS transistor 55 is applied to the N well region 71d of the high voltage P-channel MOS transistor 79 (for example, the transistor 54). |−VthD| is applied.

センスアンプユニットSAU等に用いられる高耐圧NチャネルMOSトランジスタ76(例えば、トランジスタ60、61、及び62)が形成されているPウェル領域72b及びNウェル領域71bには電圧VSSが印加される。 A voltage VSS is applied to the P-well region 72b and the N-well region 71b in which high-voltage N-channel MOS transistors 76 (for example, transistors 60, 61, and 62) used in the sense amplifier unit SAU and the like are formed.

次に、書き込み動作におけるウェル領域の電圧について説明する。本実施形態における書き込み動作には通常動作モードと負電圧動作モードとによる2つの動作モードがあり、動作モードに応じてウェル領域の電圧が異なる。動作モードについては詳述する。 Next, the voltage in the well region in the write operation will be explained. The write operation in this embodiment has two operation modes: a normal operation mode and a negative voltage operation mode, and the voltage of the well region differs depending on the operation mode. The operation mode will be explained in detail.

メモリセルアレイ11が形成されているPウェル領域72aには、通常動作モードの場合、電圧VSSが印加され、負電圧動作モードの場合、負電圧VBBが印加される。または、Nウェル領域71aには電圧VSSが印加される。 In the normal operation mode, a voltage VSS is applied to the P-well region 72a where the memory cell array 11 is formed, and in the negative voltage operation mode, a negative voltage VBB is applied. Alternatively, voltage VSS is applied to N-well region 71a.

ロウデコーダ16等に用いられる高耐圧NチャネルMOSトランジスタ76が形成されているPウェル領域72bには、通常動作モードの場合、電圧VSSが印加され、負電圧動作モードの場合、負電圧VBBが印加される。また、Nウェル領域71bには、電圧VSSが印加される。 In the normal operation mode, a voltage VSS is applied to the P well region 72b in which a high voltage N-channel MOS transistor 76 used for the row decoder 16 etc. is formed, and in the negative voltage operation mode, a negative voltage VBB is applied. be done. Furthermore, voltage VSS is applied to N-well region 71b.

周辺回路に用いられる低耐圧NチャネルMOSトランジスタ77が形成されているPウェル領域72cには電圧VSSが印加される。 Voltage VSS is applied to P-well region 72c in which low-voltage N-channel MOS transistor 77 used in the peripheral circuit is formed.

周辺回路に用いられる低耐圧PチャネルMOSトランジスタ78が形成されているNウェル領域71cには電圧VDDが印加される。 Voltage VDD is applied to N-well region 71c in which low-voltage P-channel MOS transistor 78 used in the peripheral circuit is formed.

ブロックデコーダ40等に用いられる高耐圧PチャネルMOSトランジスタ79(例えば、トランジスタ54)が形成されているNウェル領域71dには電圧VPGMHまたは電圧|-VthD|が印加される。例えば、電圧VPGMHは、電圧VPGMよりも大きい電圧であり、図56において、ワード線WLDD及びWLDS、並びに選択ゲート線SGD及びSGS等に所定の電圧(電圧VPGM等)を転送するために、高耐圧NチャネルMOSトランジスタをオン状態にする電圧である。 A voltage VPGMH or a voltage |-VthD| is applied to the N-well region 71d in which a high voltage P-channel MOS transistor 79 (for example, the transistor 54) used for the block decoder 40 and the like is formed. For example, the voltage VPGMH is a voltage larger than the voltage VPGM, and in FIG. 56, a high withstand voltage This is the voltage that turns on the N-channel MOS transistor.

選択ブロックBLKに対応するブロックデコーダ40では、高耐圧PチャネルMOSトランジスタ79(例えばトランジスタ54)のNウェル領域71dに電圧VPGMHが印加される。一方、非選択ブロックBLKに対応するブロックデコーダ40では、高耐圧PチャネルMOSトランジスタ79(例えばトランジスタ54)のNウェル領域71dには、高耐圧NチャネルD型MOSトランジスタ55の閾値電圧に相当する電圧|-VthD|が印加される。 In block decoder 40 corresponding to selected block BLK, voltage VPGMH is applied to N-well region 71d of high voltage P-channel MOS transistor 79 (for example, transistor 54). On the other hand, in the block decoder 40 corresponding to the non-selected block BLK, a voltage corresponding to the threshold voltage of the high voltage N-channel D-type MOS transistor 55 is applied to the N well region 71d of the high voltage P-channel MOS transistor 79 (for example, the transistor 54). |−VthD| is applied.

センスアンプユニットSAU等に用いられる高耐圧NチャネルMOSトランジスタ76が形成されているPウェル領域72bには、通常動作モードの場合、電圧VSSが印加され、負電圧動作モードの場合、負電圧VBBが印加される。また、Nウェル領域71bには、電圧VSSが印加される。 In the normal operation mode, a voltage VSS is applied to the P well region 72b in which a high voltage N-channel MOS transistor 76 used in the sense amplifier unit SAU etc. is formed, and in the negative voltage operation mode, a negative voltage VBB is applied. applied. Furthermore, voltage VSS is applied to N-well region 71b.

次に、読み出し動作におけるウェル領域の電圧について説明する。 Next, the voltage in the well region in the read operation will be explained.

メモリセルアレイ11が形成されているPウェル領域72a及びNウェル領域71aには電圧VSSが印加される。 A voltage VSS is applied to the P well region 72a and the N well region 71a in which the memory cell array 11 is formed.

ロウデコーダ16等に用いられる高耐圧NチャネルMOSトランジスタ76が形成されているPウェル領域72bには負電圧VBBが印加され、Nウェル領域71bには電圧VSSが印加される。 A negative voltage VBB is applied to the P-well region 72b in which a high-voltage N-channel MOS transistor 76 used for the row decoder 16 and the like is formed, and a voltage VSS is applied to the N-well region 71b.

周辺回路に用いられる低耐圧NチャネルMOSトランジスタ77が形成されているPウェル領域72cには電圧VSSが印加される。 Voltage VSS is applied to P-well region 72c in which low-voltage N-channel MOS transistor 77 used in the peripheral circuit is formed.

周辺回路に用いられる低耐圧PチャネルMOSトランジスタ78が形成されているNウェル領域71cには電圧VDDが印加される。 Voltage VDD is applied to N-well region 71c in which low-voltage P-channel MOS transistor 78 used in the peripheral circuit is formed.

ブロックデコーダ40等に用いられる高耐圧PチャネルMOSトランジスタ79(例えば、トランジスタ54)が形成されているNウェル領域71dには電圧VREADHまたは電圧|-VthD|が印加される。例えば、電圧VREADHは、電圧VREADよりも大きい電圧であり、図56において、ワード線WLDD及びWLDS、並びに選択ゲート線SGD及びSGS等に所定の電圧(電圧VREAD等)を転送するために、高耐圧NチャネルMOSトランジスタをオン状態にする電圧である。 A voltage VREADH or a voltage |-VthD| is applied to the N-well region 71d in which a high voltage P-channel MOS transistor 79 (for example, the transistor 54) used for the block decoder 40 and the like is formed. For example, the voltage VREADH is a voltage larger than the voltage VREAD, and in FIG. This is the voltage that turns on the N-channel MOS transistor.

選択ブロックBLKに対応するブロックデコーダ40では、高耐圧PチャネルMOSトランジスタ79(例えばトランジスタ54)のNウェル領域71dに電圧VREADHが印加される。一方、非選択ブロックBLKに対応するブロックデコーダ40では、高耐圧PチャネルMOSトランジスタ79(例えばトランジスタ54)のNウェル領域71dには、高耐圧NチャネルD型MOSトランジスタ55の閾値電圧に相当する電圧|-VthD|が印加される。 In block decoder 40 corresponding to selected block BLK, voltage VREADH is applied to N-well region 71d of high voltage P-channel MOS transistor 79 (for example, transistor 54). On the other hand, in the block decoder 40 corresponding to the non-selected block BLK, a voltage corresponding to the threshold voltage of the high voltage N-channel D-type MOS transistor 55 is applied to the N well region 71d of the high voltage P-channel MOS transistor 79 (for example, the transistor 54). |−VthD| is applied.

センスアンプユニットSAU等に用いられる高耐圧NチャネルMOSトランジスタ76が形成されているPウェル領域72b及びNウェル領域71bには電圧VSSが印加される。 A voltage VSS is applied to the P well region 72b and the N well region 71b in which a high voltage N-channel MOS transistor 76 used for the sense amplifier unit SAU and the like is formed.

6.3 メモリセルトランジスタMTの閾値分布
次に、メモリセルトランジスタMTの閾値分布について、図62を用いて説明する。
6.3 Threshold Distribution of Memory Cell Transistor MT Next, the threshold distribution of memory cell transistor MT will be explained using FIG. 62.

図62に示すように、メモリセルトランジスタMTが2ビットデータを保持する場合、その閾値電圧の分布は4個に分けられる。この4個の閾値分布を、閾値電圧が低いものから順に“Er”レベル、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベルと表記する。本実施形態では、負電圧側に“Er”レベル及び“A”レベルの閾値分布が設けられ、正電圧側に“B”レベル及び“C”レベルの閾値分布が設けられている。“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベルにそれぞれ対応する読み出しレベルの電圧をVRA、VRB、及びVRCとする。また、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベルにそれぞれ対応するベリファイレベルの電圧をVA、VB、及びVCとする。電圧VRA及びVAは負電圧であり、例えば負電圧VBB以上の高い電圧である。電圧VRB及びVBは、0V近傍の電圧である。電圧VRC及びVCは正電圧である。電圧VRA~VRC、VA~VC、及びVREADの関係は、VRA<VA<VRB<VB<VRC<VC<VREADである。 As shown in FIG. 62, when the memory cell transistor MT holds 2-bit data, its threshold voltage distribution is divided into four. These four threshold voltage distributions are expressed as "Er" level, "A" level, "B" level, and "C" level in descending order of threshold voltage. In this embodiment, threshold distributions of "Er" level and "A" level are provided on the negative voltage side, and threshold distributions of "B" level and "C" level are provided on the positive voltage side. The read level voltages corresponding to the "A" level, "B" level, and "C" level are VRA, VRB, and VRC, respectively. Further, verify level voltages corresponding to the "A" level, "B" level, and "C" level are VA, VB, and VC, respectively. Voltages VRA and VA are negative voltages, for example, higher voltages than negative voltage VBB. Voltages VRB and VB are near 0V. Voltages VRC and VC are positive voltages. The relationship between voltages VRA to VRC, VA to VC, and VREAD is VRA<VA<VRB<VB<VRC<VC<VREAD.

6.4 読み出し動作
読み出し動作について説明する。本実施形態では、例えば2ページデータ、すなわち“Er”レベル~“A”レベルの読み出しを一括して行う場合について説明する。
6.4 Read Operation The read operation will be explained. In this embodiment, a case will be described in which, for example, two page data, that is, the "Er" level to "A" level are read out at once.

次に、読み出し動作時のワード線WLの電圧について、図63を用いて説明する。 Next, the voltage of the word line WL during the read operation will be explained using FIG. 63.

図63に示すように、時刻t0~t1の期間、“A”レベルの読み出し動作を行う場合、非選択ワード線WLには電圧VREADが印加され、選択ワード線WLには、負電圧である電圧VRAが印加される。このとき、”Er”レベルのデータを保持するメモリセルトランジスタMTはオン状態とされ、“A”レベル~“C”レベルのデータを保持するメモリセルトランジスタMTはオフ状態とされる。 As shown in FIG. 63, when performing an "A" level read operation during the period from time t0 to t1, voltage VREAD is applied to the unselected word line WL, and a negative voltage VREAD is applied to the selected word line WL. VRA is applied. At this time, memory cell transistor MT holding data at "Er" level is turned on, and memory cell transistor MT holding data at level "A" to "C" is turned off.

時刻t1~t2の期間、“B”レベルの読み出し動作を行う場合、非選択ワード線WLには電圧VREADが印加され、選択ワード線WLには、電圧VRBが印加される。このとき、”Er”レベル及び“A”レベルのデータを保持するメモリセルトランジスタMTはオン状態とされ、“B”レベル及び“C”レベルのデータを保持するメモリセルトランジスタMTはオフ状態とされる。 When performing a "B" level read operation during the period from time t1 to t2, voltage VREAD is applied to the unselected word line WL, and voltage VRB is applied to the selected word line WL. At this time, memory cell transistors MT that hold data at the "Er" level and "A" level are turned on, and memory cell transistors MT that hold data at the "B" and "C" levels are turned off. Ru.

時刻t2~t3の期間、“C”レベルの読み出し動作を行う場合、非選択ワード線WLには電圧VREADが印加され、選択ワード線WLには、電圧VRCが印加される。このとき、”Er”レベル~“B”レベルのデータを保持するメモリセルトランジスタMTはオン状態とされ、“C”レベルのデータを保持するメモリセルトランジスタMTはオフ状態とされる。 When performing a "C" level read operation during the period from time t2 to t3, voltage VREAD is applied to the unselected word line WL, and voltage VRC is applied to the selected word line WL. At this time, memory cell transistors MT that hold data at the "Er" level to "B" level are turned on, and memory cell transistors MT that hold data at the "C" level are turned off.

6.5 消去動作
消去動作について説明する。消去動作は、大まかに、消去パルス印加動作と消去ベリファイ動作とを含む。消去パルス印加動作は、メモリセルトランジスタMTの閾値電圧を低下させるために消去パルスを印加する動作である。消去ベリファイ動作は、消去パルス印加動作を印加した結果、メモリセルトランジスタMTの閾値電圧が目標とする値より低くなったか否かを判定する動作である。消去パルス印加動作と消去ベリファイ動作との組み合わせを繰り返すことで、メモリセルトランジスタMTの閾値電圧を“Er”レベル、すなわち電圧VRA未満まで低下させる。
6.5 Erase operation The erase operation will be explained. The erase operation roughly includes an erase pulse application operation and an erase verify operation. The erase pulse application operation is an operation of applying an erase pulse to lower the threshold voltage of the memory cell transistor MT. The erase verify operation is an operation for determining whether the threshold voltage of the memory cell transistor MT has become lower than a target value as a result of applying the erase pulse application operation. By repeating the combination of the erase pulse application operation and the erase verify operation, the threshold voltage of the memory cell transistor MT is lowered to the "Er" level, that is, lower than the voltage VRA.

次に、消去パルス印加動作時の各配線の電圧について、図64を用いて説明する。なお、以下の例では、ブロックBLK0の消去動作を行う場合について説明するが、他のブロックBLKも同様である。 Next, the voltage of each wiring during the erase pulse application operation will be explained using FIG. 64. Note that in the following example, a case will be described in which an erase operation is performed for block BLK0, but the same applies to other blocks BLK.

図64に示すように、時刻t0において、選択ブロックBLK(ブロックBLK0)に対応するロウデコーダユニット16-0のブロックデコーダ40は、信号線TGに“H”レベルの電圧VRDECとして電圧VERAHを印加し、信号線RDECnに“L”レベルの電圧として例えば電圧VSSを印加する。これにより、ロウデコーダユニット16-0内のトランジスタ41、42、及び44がオン状態とされ、トランジスタ43及び45がオフ状態とされる。この結果、ロウデコーダユニット16-0は、選択ゲート線SGD(SGD0~SGD3)及びSGS(SGS0~SGS3)に電圧VERASGDを印加し、ワード線WL(WL0~WL63、WLDS、及びWLDD)に負電圧VBBを印加する。電圧VERASGDは、選択トランジスタST1及びST2をオン状態にして、GIDL(gate induced drain leakage)電流を発生させるための高電圧であり、VERA>VERASGDの関係にある。また、電圧VERAHと電圧VERASGDとは、VERAH>VERASGDの関係にある。このとき、ロウデコーダユニット16-0のトランジスタ41~45が形成されているPウェル領域72bには負電圧VBBが印加されている。 As shown in FIG. 64, at time t0, the block decoder 40 of the row decoder unit 16-0 corresponding to the selected block BLK (block BLK0) applies the voltage VERAH as the "H" level voltage VRDEC to the signal line TG. For example, a voltage VSS is applied as an "L" level voltage to the signal line RDECn. As a result, transistors 41, 42, and 44 in row decoder unit 16-0 are turned on, and transistors 43 and 45 are turned off. As a result, the row decoder unit 16-0 applies the voltage VERASGD to the selection gate lines SGD (SGD0 to SGD3) and SGS (SGS0 to SGS3), and applies a negative voltage to the word lines WL (WL0 to WL63, WLDS, and WLDD). Apply VBB. The voltage VERASGD is a high voltage for turning on the selection transistors ST1 and ST2 to generate a GIDL (gate induced drain leakage) current, and has a relationship of VERA>VERASGD. Further, the voltage VERAH and the voltage VERASGD have a relationship of VERAH>VERASGD. At this time, negative voltage VBB is applied to P well region 72b where transistors 41 to 45 of row decoder unit 16-0 are formed.

なお、ロウデコーダユニット16-0は、選択ゲート線SGD(SGD0~SGD3)及びSGS(SGS0~SGS3)のいずれか1つに電圧VERASGDを印加し、対応する選択トランジスタST1またはST2のいずれか1つがオン状態とされてもよい。 Note that the row decoder unit 16-0 applies the voltage VERASGD to any one of the selection gate lines SGD (SGD0 to SGD3) and SGS (SGS0 to SGS3), and the corresponding selection transistor ST1 or ST2 is activated. It may be turned on.

更に、ワード線WLに印加する電圧は負電圧VBBに限定されない。ロウデコーダ16内のトランジスタ41が形成されているPウェル領域72bに負電圧VBBが印加されているため、ワード線WLに印加される電圧は、負電圧VBB以上の負電圧であればよい。すなわち、VBB≦ワード線WLの電圧<0Vの関係にあればよい。 Furthermore, the voltage applied to the word line WL is not limited to the negative voltage VBB. Since the negative voltage VBB is applied to the P-well region 72b in which the transistor 41 in the row decoder 16 is formed, the voltage applied to the word line WL need only be a negative voltage equal to or higher than the negative voltage VBB. That is, it is sufficient that the relationship is VBB≦voltage of word line WL<0V.

また、非選択ブロックBLK(ブロックBLK1~BLKn)に対応するロウデコーダユニット16-1~16-nのブロックデコーダ40は、信号線TGに“L”レベルの電圧として例えば電圧VSSを印加し、信号線RDECnに“H”レベルの電圧として例えば電圧VDDを印加する。これにより、ロウデコーダユニット16-0内のトランジスタ41、42、及び44がオフ状態とされ、トランジスタ43及び45がオン状態とされる。このとき、トランジスタ43及び45の一端には、電圧VDDが印加されている。この結果、ロウデコーダユニット16-1~16-nは、ワード線WLをフローティング状態とし、選択ゲート線SGD及びSGDに電圧(VDD-Vth)(Vthはトランジスタ43及び45の閾値電圧)を印加する。また、ロウデコーダユニット16-0~16-nのトランジスタ41~45が形成されているPウェル領域72bは、それぞれが分離されていて、ロウデコーダユニット16-1~16-nのトランジスタ41~45が形成されているPウェル領域72bには、例えば電圧VSSが印加されてもよい。 In addition, the block decoders 40 of the row decoder units 16-1 to 16-n corresponding to the unselected blocks BLK (blocks BLK1 to BLKn) apply, for example, the voltage VSS as an “L” level voltage to the signal line TG, and For example, voltage VDD is applied to line RDECn as an "H" level voltage. As a result, transistors 41, 42, and 44 in row decoder unit 16-0 are turned off, and transistors 43 and 45 are turned on. At this time, voltage VDD is applied to one ends of transistors 43 and 45. As a result, the row decoder units 16-1 to 16-n put the word line WL in a floating state and apply a voltage (VDD-Vth) (Vth is the threshold voltage of the transistors 43 and 45) to the selection gate lines SGD and SGD. . Furthermore, the P well regions 72b in which the transistors 41 to 45 of the row decoder units 16-0 to 16-n are formed are separated from each other, and the transistors 41 to 45 of the row decoder units 16-1 to 16-n are For example, a voltage VSS may be applied to the P well region 72b in which the P well region 72b is formed.

時刻t1において、ソース線SLに電圧VERAが印加される。すると、非選択ブロックBLKの選択ゲート線SGD及びSGS、並びにワード線WLの電圧は、ソース線SLとのカップリングにより電圧VCPLGまで上昇する。電圧VCPLGは、電圧(VDD-Vth)よりも高い電圧である。なお、選択ゲート線SGD及びSGS、並びにワード線WLにおけるカップリング電圧VCPLGは、同じでもよく、互いに異なっていてもよい。 At time t1, voltage VERA is applied to source line SL. Then, the voltages of the selection gate lines SGD and SGS and the word line WL of the unselected block BLK rise to the voltage VCPLG due to coupling with the source line SL. Voltage VCPLG is higher than voltage (VDD-Vth). Note that the coupling voltages VCPLG on the selection gate lines SGD and SGS and the word line WL may be the same or different from each other.

時刻t2において、ソース線SLの電圧が電圧VERAに達すると、選択ブロックBLKでは、電圧VERAとワード線WLに印加された負電圧VBBとの電位差に応じて、ワード線WLに接続されたメモリセルトランジスタMTの電荷蓄積層から電子が引き抜かれ(あるいは電荷蓄積層にホールが供給され)、データが消去される。 At time t2, when the voltage of the source line SL reaches the voltage VERA, in the selected block BLK, the memory cells connected to the word line WL are selected according to the potential difference between the voltage VERA and the negative voltage VBB applied to the word line WL. Electrons are extracted from the charge storage layer of the transistor MT (or holes are supplied to the charge storage layer), and data is erased.

時刻t3において、ソース線SLには電圧VSSが印加される。これにより、非選択ブロックBLKの選択ゲート線SGD及びSGSの電圧は電圧(VDD-Vth)まで低下し、ワード線WLの電圧は、電圧VSSまで低下する。 At time t3, voltage VSS is applied to source line SL. As a result, the voltage of the selection gate lines SGD and SGS of the unselected block BLK decreases to the voltage (VDD-Vth), and the voltage of the word line WL decreases to the voltage VSS.

時刻t4において、選択ブロックBLKのロウデコーダユニット16-0は、ワード線WLに電圧VSSを印加する。 At time t4, row decoder unit 16-0 of selected block BLK applies voltage VSS to word line WL.

時刻t5において、リカバリ処理が行われ消去パルス印加動作が終了する。 At time t5, recovery processing is performed and the erase pulse application operation ends.

6.6 書き込み動作
次に、書き込み動作について説明する。なお、本実施形態では、プログラム動作において、閾値電圧を上昇させる動作を「“0”書き込み」または単に「書き込み」と表記する。他方で、閾値電圧を維持させる動作を「“1”書き込み」または「非書き込み」と表記する。以下、“0”書き込みに対応するビット線をBL(“0”)と表記し、“1”書き込みに対応するビット線をBL(“1”)と表記する。
6.6 Write Operation Next, the write operation will be explained. Note that in the present embodiment, in the program operation, the operation of increasing the threshold voltage is referred to as "'0'write" or simply "write." On the other hand, the operation of maintaining the threshold voltage is referred to as "'1'writing" or "non-writing." Hereinafter, the bit line corresponding to "0" writing will be referred to as BL ("0"), and the bit line corresponding to "1" writing will be referred to as BL ("1").

本実施形態における書き込み動作は、通常動作モードと負電圧動作モードとの2つの動作モードを含む。通常動作モードは、各配線に印加する電圧を電圧VSS以上とする動作モードであり、負電圧動作モードは、各配線に印加する電圧を負電圧VBB以上とする動作モードである。 The write operation in this embodiment includes two operation modes: a normal operation mode and a negative voltage operation mode. The normal operation mode is an operation mode in which the voltage applied to each wiring is higher than the voltage VSS, and the negative voltage operation mode is an operation mode in which the voltage applied to each wiring is higher than the negative voltage VBB.

6.6.1 プログラム動作時における各配線の電圧
次に、プログラム動作時における各配線の電圧について説明する。
6.6.1 Voltage of each wiring during programming operation Next, the voltage of each wiring during programming operation will be explained.

6.6.1.1 通常動作モードにおける各配線の電圧
まず、通常動作モードにおける各配線の電圧について、図65を用いて説明する。なお、以下の例では、ブロックBLK0のストリングユニットSU0が選択されている場合について説明するが、他のブロックBLK及びストリングユニットSUも同様である。
6.6.1.1 Voltage of each wiring in normal operation mode First, the voltage of each wiring in normal operation mode will be explained using FIG. 65. Note that in the following example, a case will be described in which string unit SU0 of block BLK0 is selected, but the same applies to other blocks BLK and string units SU.

図65に示すように、センスアンプユニットSAU内のノードINVに“H”レベルのデータが保持されている場合、“0”書き込み対象とされ、“L”レベルのデータが保持されている場合、“1”書き込み対象とされる。 As shown in FIG. 65, when "H" level data is held in the node INV in the sense amplifier unit SAU, "0" is to be written, and when "L" level data is held, “1” is to be written.

時刻t0において、ソース線SLには、電圧VSRCが印加される。電圧VSRCは電圧VSSよりも高い電圧である。 At time t0, voltage VSRC is applied to source line SL. Voltage VSRC is higher than voltage VSS.

非選択ブロックBLK1~BLKnに対応するロウデコーダユニット16-1~16-nは、選択ゲート線SGD及びSGSに電圧VSSを印加し、対応する選択トランジスタST1及びST2をオフ状態にする。 Row decoder units 16-1 to 16-n corresponding to non-selected blocks BLK1 to BLKn apply voltage VSS to selection gate lines SGD and SGS to turn off the corresponding selection transistors ST1 and ST2.

選択ブロックBLK0に対応するロウデコーダユニット16-0は、選択ゲート線SGS0~SGS3に電圧VSSを印加する。これにより、ストリングユニットSU0~SU3の選択トランジスタST2はオフ状態とされる。また、ロウデコーダユニット16-0は、選択ストリングユニットSU0に対応する選択ゲート線SGD0に電圧VSG1を印加し、非選択ストリングユニットSU1~SU3に対応する選択ゲート線SGD1~SGD3に電圧VSSを印加する。電圧VSG1は、対応するビット線BLの電圧に関わらず、選択トランジスタST1をオン状態にする電圧である。これにより選択ストリングユニットSU0の選択トランジスタST1はオン状態とされ、非選択ストリングユニットSU1~SU3の選択トランジスタST1はオフ状態とされる。 Row decoder unit 16-0 corresponding to selected block BLK0 applies voltage VSS to selection gate lines SGS0 to SGS3. As a result, the selection transistors ST2 of the string units SU0 to SU3 are turned off. Furthermore, the row decoder unit 16-0 applies voltage VSG1 to the selection gate line SGD0 corresponding to the selected string unit SU0, and applies voltage VSS to the selection gate lines SGD1 to SGD3 corresponding to the unselected string units SU1 to SU3. . The voltage VSG1 is a voltage that turns on the selection transistor ST1 regardless of the voltage of the corresponding bit line BL. As a result, the selection transistor ST1 of the selected string unit SU0 is turned on, and the selection transistors ST1 of the non-selected string units SU1 to SU3 are turned off.

センスアンプ18は、ビット線BL(“1”)に電圧VBLを印加し、ビット線BL(“0”)に電圧VSSを印加する。電圧VBLは電圧VSSよりも高い電圧である。より具体的には、センスアンプ部SAにおいて、信号BLC及びBLXとして“H”レベルの電圧として電圧VXXが印加される。電圧VXXは電圧VSSよりも高い電圧である。このとき、ノードINVが”L”レベルの電圧を保持している場合、トランジスタ61がオフ状態とされ、トランジスタ63がオン状態とされる。よって、トランジスタ62及び60において、電圧VBITを電圧VXXでクランプした電圧VBLがビット線BL(“1”)に印加される。すなわち、電圧VBLと電圧VXXとの関係は、VBL=VXX-Vthn(Vthnは、トランジスタ60及び62の閾値電圧)である。但し、電圧VXXを電圧(VBIT+Vth)以上の電圧として、ビット線BLに電圧VBITが転送されてもよい。また、ノードINVが“H”レベルの電圧を保持している場合、トランジスタ61がオン状態とされ、トランジスタ63がオフ状態とされる。よって、ノードSRCGNDの電圧VSSがビット線BL(“0”)に印加される。 The sense amplifier 18 applies a voltage VBL to the bit line BL (“1”) and a voltage VSS to the bit line BL (“0”). Voltage VBL is higher than voltage VSS. More specifically, in the sense amplifier section SA, voltage VXX is applied as an "H" level voltage as signals BLC and BLX. Voltage VXX is higher than voltage VSS. At this time, if the node INV holds the "L" level voltage, the transistor 61 is turned off and the transistor 63 is turned on. Therefore, in the transistors 62 and 60, the voltage VBL obtained by clamping the voltage VBIT with the voltage VXX is applied to the bit line BL (“1”). That is, the relationship between voltage VBL and voltage VXX is VBL=VXX-Vthn (Vthn is the threshold voltage of transistors 60 and 62). However, the voltage VBIT may be transferred to the bit line BL by setting the voltage VXX to a voltage equal to or higher than the voltage (VBIT+Vth). Further, when the node INV holds a voltage at the "H" level, the transistor 61 is turned on and the transistor 63 is turned off. Therefore, voltage VSS of node SRCGND is applied to bit line BL (“0”).

よって、選択ストリングユニットSU0において、ビット線BL(“1”)に対応するNANDストリングNSのチャネルには電圧VBLが印加され、ビット線BL(“0”)に対応するNANDストリングNSのチャネルに電圧VSSが印加される。 Therefore, in the selected string unit SU0, the voltage VBL is applied to the channel of the NAND string NS corresponding to the bit line BL (“1”), and the voltage VBL is applied to the channel of the NAND string NS corresponding to the bit line BL (“0”). VSS is applied.

ソース線SL、選択ゲート線SGD及びSGS、ワード線WL、並びにビット線BL(“0”)及びBL(“1”)には電圧VSS以上の電圧が印加されているため、Pウェル領域72a、72b、及び72dには、電圧VSSが印加される。 Since a voltage higher than the voltage VSS is applied to the source line SL, the selection gate lines SGD and SGS, the word line WL, and the bit lines BL (“0”) and BL (“1”), the P well region 72a, Voltage VSS is applied to 72b and 72d.

時刻t1において、ロウデコーダユニット16-0は、選択ストリングユニットSU0の選択ゲート線SGD0に電圧VSG2を印加する。電圧VSG2は、ビット線BL(“1”)に対応する選択トランジスタST1をカットオフ状態にし、ビット線BL(“0”)に対応する選択トランジスタST1をオン状態にする電圧である。よって、例えば、電圧VSG1及びVSG2と電圧VBLとの関係は、(VSG1-Vths)>VBL>(VSG2-Vths)(電圧Vthsは、選択トランジスタST1の閾値電圧)である。これにより、ビット線BL(“1”)が接続された選択ストリングユニットSU0のNANDストリングNSのチャネルはフローティング状態とされる。 At time t1, row decoder unit 16-0 applies voltage VSG2 to selection gate line SGD0 of selected string unit SU0. The voltage VSG2 is a voltage that turns the selection transistor ST1 corresponding to the bit line BL (“1”) into a cutoff state and turns the selection transistor ST1 corresponding to the bit line BL (“0”) into an on state. Therefore, for example, the relationship between voltages VSG1 and VSG2 and voltage VBL is (VSG1-Vths)>VBL>(VSG2-Vths) (voltage Vths is the threshold voltage of selection transistor ST1). As a result, the channel of the NAND string NS of the selected string unit SU0 to which the bit line BL (“1”) is connected is placed in a floating state.

時刻t2において、ロウデコーダユニット16-0は、ワード線WLに電圧VPASSを印加する。電圧VPASSは、メモリセルトランジスタMTの閾値電圧に関わらず対応するメモリセルトランジスタMTをオン状態にする電圧である。 At time t2, row decoder unit 16-0 applies voltage VPASS to word line WL. Voltage VPASS is a voltage that turns on the corresponding memory cell transistor MT regardless of the threshold voltage of the memory cell transistor MT.

時刻t3において、ロウデコーダユニット16-0は、選択ワード線WLに電圧VPGMを印加する。 At time t3, row decoder unit 16-0 applies voltage VPGM to selected word line WL.

ビット線BL(“0”)に対応するNANDストリングNSでは、選択トランジスタST1がオン状態となっている。このため、メモリセルトランジスタMTのチャネルの電位はVSSに維持される。よって、制御ゲートとチャネルとの間の電位差(VPGM-VSS)が大きくなり、その結果、電子が電荷蓄積層に注入されて、メモリセルトランジスタMTの閾値電圧が上昇する。 In the NAND string NS corresponding to the bit line BL (“0”), the selection transistor ST1 is in an on state. Therefore, the potential of the channel of memory cell transistor MT is maintained at VSS. Therefore, the potential difference (VPGM-VSS) between the control gate and the channel increases, and as a result, electrons are injected into the charge storage layer, increasing the threshold voltage of the memory cell transistor MT.

また、ビット線BL(“1”)に対応するNANDストリングNSでは、選択トランジスタST1がカットオフ状態となっている。このため、選択ワード線WLとの容量カップリングにより、チャネル電位は上昇する。よって、制御ゲートとチャネルとの間の電位差は小さくなる。その結果、電子は電荷蓄積層にほとんど注入されず、メモリセルトランジスタMTの閾値電圧は維持される。 Further, in the NAND string NS corresponding to the bit line BL (“1”), the selection transistor ST1 is in a cut-off state. Therefore, the channel potential increases due to capacitive coupling with the selected word line WL. Therefore, the potential difference between the control gate and the channel becomes smaller. As a result, few electrons are injected into the charge storage layer, and the threshold voltage of memory cell transistor MT is maintained.

時刻t4において、ロウデコーダユニット16-0は、選択ワード線WLに電圧VSSを印加する。また、ソース線SLには、電圧VSSが印加される。 At time t4, row decoder unit 16-0 applies voltage VSS to selected word line WL. Further, a voltage VSS is applied to the source line SL.

時刻t5において、リカバリ処理が行われ、通常動作モードにおけるプログラム動作が終了する。 At time t5, recovery processing is performed and the program operation in the normal operation mode ends.

6.6.1.2 負電圧動作モードにおける各配線の電圧
次に、負電圧動作モードにおける各配線の電圧について、図66を用いて説明する。図66の例では、図65に対して、選択ゲート線SGD及びSGS、ワード線、並びにビット線BL(“0”)及びBL(“1”)の電圧が全体的に低くなっている(負電圧側にシフトしている)。以下、図65と異なる点を中心に説明する。
6.6.1.2 Voltage of each wiring in negative voltage operation mode Next, the voltage of each wiring in negative voltage operation mode will be explained using FIG. 66. In the example of FIG. 66, the voltages of the selection gate lines SGD and SGS, the word line, and the bit lines BL (“0”) and BL (“1”) are lower overall (negative (shifted to the voltage side). Hereinafter, the differences from FIG. 65 will be mainly explained.

図66に示すように、時刻t0において、ソース線SLには、電圧VSRCが印加される。なお、電圧VSRCは、通常動作モード時よりも低い電圧が設定されてよい。 As shown in FIG. 66, at time t0, voltage VSRC is applied to source line SL. Note that the voltage VSRC may be set to a lower voltage than in the normal operation mode.

非選択ブロックBLK1~BLKnに対応するロウデコーダユニット16-1~16-nは、選択ゲート線SGD及びSGSに負電圧VBBを印加し、対応する選択トランジスタST1及びST2をオフ状態にする。 Row decoder units 16-1 to 16-n corresponding to non-selected blocks BLK1 to BLKn apply negative voltage VBB to selection gate lines SGD and SGS to turn off the corresponding selection transistors ST1 and ST2.

選択ブロックBLK0に対応するロウデコーダユニット16-0は、選択ゲート線SGS0~SGS3に負電圧VBBを印加する。これにより、ストリングユニットSU0~SU3の選択トランジスタST2はオフ状態とされる。また、ロウデコーダユニット16-0は、選択ストリングユニットSU0に対応する選択ゲート線SGD0に電圧VSG1よりも低い電圧(VSG1+VBB)を印加し、非選択ストリングユニットSU1~SU3に対応する選択ゲート線SGD1~SGD3に負電圧VBBを印加するこれにより選択ストリングユニットSU0の選択トランジスタST1はオン状態とされ、非選択ストリングユニットSU1~SU3の選択トランジスタST1はオフ状態とされる。 Row decoder unit 16-0 corresponding to selected block BLK0 applies negative voltage VBB to selection gate lines SGS0 to SGS3. As a result, the selection transistors ST2 of the string units SU0 to SU3 are turned off. Further, the row decoder unit 16-0 applies a voltage (VSG1+VBB) lower than the voltage VSG1 to the selection gate line SGD0 corresponding to the selected string unit SU0, and applies a voltage (VSG1+VBB) lower than the voltage VSG1 to the selection gate line SGD1 to SGD0 corresponding to the unselected string units SU1 to SU3. By applying a negative voltage VBB to SGD3, the selection transistor ST1 of the selected string unit SU0 is turned on, and the selection transistors ST1 of the non-selected string units SU1 to SU3 are turned off.

センスアンプ18は、ビット線BL(“1”)に電圧VBLよりも低い電圧(VBL-VB1)を印加し、ビット線BL(“0”)に負電圧VBBを印加する。電圧VB1と負電圧VBBとの関係は、VBB≦(-VB1)≦0である。このとき、センスアンプ部SAにおいて、信号BLC及びBLXに“H”レベルの電圧として電圧(VXX-VB1)が印加される。但し、電圧(VXX-VB1)は電圧(VBIT+Vth)以上の電圧として、ビット線BLに電圧VBITが転送されてもよい。 The sense amplifier 18 applies a voltage (VBL−VB1) lower than the voltage VBL to the bit line BL (“1”), and applies a negative voltage VBB to the bit line BL (“0”). The relationship between voltage VB1 and negative voltage VBB is VBB≦(−VB1)≦0. At this time, in the sense amplifier section SA, a voltage (VXX-VB1) is applied to the signals BLC and BLX as an "H" level voltage. However, the voltage (VXX-VB1) may be set to be higher than the voltage (VBIT+Vth), and the voltage VBIT may be transferred to the bit line BL.

なお、ビット線BL(“0”)に印加する電圧は負電圧VBBに限定されない。センスアンプ部SA内のトランジスタ60~62が形成されているPウェル領域72bに負電圧VBBが印加されているため、ビット線BL(“0”)に印加される電圧は、負電圧VBB以上の負電圧であればよい。 Note that the voltage applied to the bit line BL (“0”) is not limited to the negative voltage VBB. Since the negative voltage VBB is applied to the P-well region 72b in which the transistors 60 to 62 in the sense amplifier section SA are formed, the voltage applied to the bit line BL (“0”) is higher than the negative voltage VBB. Any negative voltage is sufficient.

よって、選択ストリングユニットSU0において、ビット線BL(“1”)に対応するNANDストリングNSのチャネルには電圧(VBL-VB1)が印加され、ビット線BL(“0”)に対応するNANDストリングNSのチャネルに負電圧VBBが印加される。 Therefore, in the selected string unit SU0, voltage (VBL-VB1) is applied to the channel of the NAND string NS corresponding to the bit line BL (“1”), and the voltage (VBL−VB1) is applied to the channel of the NAND string NS corresponding to the bit line BL (“0”). A negative voltage VBB is applied to the channel of.

ソース線SL、選択ゲート線SGD及びSGS、ワード線WL、ビット線BLには負電圧VBB以上の電圧が印加されているため、Pウェル領域72a、72b、及び72dには、負電圧VBBが印加される。 Since a voltage equal to or higher than the negative voltage VBB is applied to the source line SL, selection gate lines SGD and SGS, word line WL, and bit line BL, the negative voltage VBB is applied to the P well regions 72a, 72b, and 72d. be done.

時刻t1において、ロウデコーダユニット16-0は、選択ストリングユニットSU0の選択ゲート線SGD0に電圧VSG2よりも低い電圧(VSG2+VBB)を印加する。これにより、ビット線BL(“1”)が接続された選択ストリングユニットSU0のNANDストリングNSのチャネルはフローティング状態とされる。 At time t1, row decoder unit 16-0 applies a voltage (VSG2+VBB) lower than voltage VSG2 to selection gate line SGD0 of selected string unit SU0. As a result, the channel of the NAND string NS of the selected string unit SU0 to which the bit line BL (“1”) is connected is placed in a floating state.

時刻t2において、ロウデコーダユニット16-0は、ワード線WLに電圧VPASSよりも低い電圧(VPASS+VBB)を印加する。 At time t2, row decoder unit 16-0 applies a voltage (VPASS+VBB) lower than voltage VPASS to word line WL.

時刻t3において、ロウデコーダユニット16-0は、選択ワード線WLに電圧VPGMよりも低い電圧(VPGM+VBB)を印加する。 At time t3, row decoder unit 16-0 applies a voltage (VPGM+VBB) lower than voltage VPGM to selected word line WL.

この結果、ビット線BL(“0”)に対応するNANDストリングNSではメモリセルトランジスタMTの閾値電圧が上昇し、ビット線BL(“1”)に対応するNANDストリングNSではメモリセルトランジスタMTの閾値電圧が維持される。 As a result, the threshold voltage of the memory cell transistor MT increases in the NAND string NS corresponding to the bit line BL (“0”), and the threshold voltage of the memory cell transistor MT increases in the NAND string NS corresponding to the bit line BL (“1”). voltage is maintained.

時刻t4において、ロウデコーダユニット16-0は、選択ワード線WLに電圧VSSを印加する。ソース線SLには、電圧VSSが印加される。 At time t4, row decoder unit 16-0 applies voltage VSS to selected word line WL. A voltage VSS is applied to the source line SL.

時刻t5において、リカバリ処理が行われ、負電圧動作モードにおけるプログラム動作が終了する。 At time t5, recovery processing is performed and the program operation in the negative voltage operation mode ends.

6.6.2 書き込み動作の全体の流れ
次に、書き込み動作の全体の流れについて2つの例を示す。
6.6.2 Overall Flow of Write Operation Next, two examples will be shown regarding the overall flow of write operation.

6.6.2.1 第1例
まず、第1例における書き込み動作の全体の流れについて、図67及び図68を用いて説明する。図67は、第1例の書き込み動作のフローチャートを示す。図68は、第1例の書き込み動作において選択ワード線WLの電圧、ビット線BL(“0”)の電圧、入力データ、及びレディビジー信号RBnを示すタイミングチャートである。
6.6.2.1 First Example First, the overall flow of the write operation in the first example will be described using FIGS. 67 and 68. FIG. 67 shows a flowchart of the write operation of the first example. FIG. 68 is a timing chart showing the voltage of the selected word line WL, the voltage of the bit line BL (“0”), input data, and ready-busy signal RBn in the write operation of the first example.

なお、図68の例は、説明を簡略化するために、ビット線BL(“0”)の電圧は、プログラム動作時の電圧を示しており、プログラムベリファイ動作時におけるビット線BLの電圧は省略されている。また、図68の例は、コマンド及びアドレスの入力は省略されている。 In the example of FIG. 68, in order to simplify the explanation, the voltage of the bit line BL (“0”) indicates the voltage during the program operation, and the voltage of the bit line BL during the program verify operation is omitted. has been done. Furthermore, in the example of FIG. 68, input of commands and addresses is omitted.

図67に示すように、メモリ10は、まずコントローラ20から書き込み動作命令を受信する(ステップS200)。 As shown in FIG. 67, the memory 10 first receives a write operation command from the controller 20 (step S200).

シーケンサ14は、書き込み命令を受信すると、通常動作モードを選択してプログラム動作を実行する(ステップS201)。 Upon receiving the write command, the sequencer 14 selects the normal operation mode and executes the program operation (step S201).

シーケンサ14は、プログラム動作終了後、プログラムベリファイ動作を実行する(ステップS202)。 After the program operation is completed, the sequencer 14 executes a program verify operation (step S202).

ベリファイをパスした場合(ステップS203_Yes)、シーケンサ14は、書き込み動作を終了する。 If the verification is passed (step S203_Yes), the sequencer 14 ends the write operation.

ベリファイをパスしていない場合(ステップS203_No)、シーケンサ14は、プログラムループ回数が予め設定されて上限回数に達したか確認する(ステップS204)。 If the verification has not been passed (step S203_No), the sequencer 14 checks whether the number of program loops has reached the preset upper limit (step S204).

プログラムループ回数が上限回数に達している場合(ステップS204_Yes)、シーケンサ14は、書き込み動作を終了し、書き込み動作が正常に終了しなかった旨をコントローラ20に報告する。 If the number of program loops has reached the upper limit (step S204_Yes), the sequencer 14 ends the write operation and reports to the controller 20 that the write operation did not end normally.

プログラムループ回数が上限回数に達していない場合(ステップS204_No)、シーケンサ14は、プログラムループ回数が負電圧設定回数に達したか確認する(ステップS205)。 If the number of program loops has not reached the upper limit number (step S204_No), the sequencer 14 checks whether the number of program loops has reached the negative voltage setting number (step S205).

プログラムループ回数が負電圧設定回数に達している場合(ステップS205_Yes)、シーケンサ14は、負電圧動作モードを選択する。そして、シーケンサ14は、負電圧動作モードに対応する電圧パラメータを設定済みか確認する(ステップS206)。すなわち、シーケンサ14は、以前のプログラムループにおいて負電圧動作モードを選択済みか確認する。 If the number of program loops has reached the negative voltage setting number (step S205_Yes), the sequencer 14 selects the negative voltage operation mode. Then, the sequencer 14 checks whether the voltage parameters corresponding to the negative voltage operation mode have been set (step S206). That is, the sequencer 14 checks whether the negative voltage operation mode has been selected in the previous program loop.

負電圧動作モードに対応した電圧パラメータを設定済みではない場合(ステップS206_No)、すなわち、以前のプログラムループにおいて負電圧動作モードを選択済みではない場合、シーケンサ14は、負電圧動作モードに対応した電圧パラメータの設定を行う(ステップS207)。すなわち、シーケンサ14は、負電圧動作モードに対応するように各配線の電圧パラメータを変更する。より具体的には、シーケンサ14は、プログラム動作における選択ゲート線SGD及びSGS、ワード線、Pウェル領域72a、72b、及び72d、並びにビット線BL(“0”)の設定電圧値に負電圧VBBを加算して設定電圧値を低くする。また、シーケンサ14は、ビット線BL(“1”)並びに信号BLC及びBLXの設定電圧値に電圧(-VB1)を加算して、設定電圧値を低くする。 If the voltage parameters corresponding to the negative voltage operation mode have not been set (step S206_No), that is, if the negative voltage operation mode has not been selected in the previous program loop, the sequencer 14 sets the voltage parameters corresponding to the negative voltage operation mode. Parameter settings are performed (step S207). That is, the sequencer 14 changes the voltage parameters of each wiring to correspond to the negative voltage operation mode. More specifically, the sequencer 14 applies a negative voltage VBB to the set voltage values of the selection gate lines SGD and SGS, the word line, the P well regions 72a, 72b, and 72d, and the bit line BL (“0”) in the program operation. , and lower the set voltage value. Further, the sequencer 14 adds a voltage (-VB1) to the set voltage values of the bit line BL (“1”) and the signals BLC and BLX to lower the set voltage values.

負電圧設定回数に達していない場合(ステップS205_No)、負電圧動作モードに対応した電圧パラメータを設定済みの場合(ステップS206_Yes)、または、ステップS207において負電圧動作モードに対応した電圧パラメータの設定が終了した後、シーケンサ14は、プログラム電圧をステップアップさせる(ステップS208)。より具体的には、シーケンサ14は、プログラム電圧の設定電圧値にステップアップ電圧DVPGMを加算して設定電圧値をステップアップさせる。電圧DVPGMは、電圧VSSより高い電圧である。 If the negative voltage setting count has not been reached (step S205_No), if the voltage parameters corresponding to the negative voltage operation mode have already been set (step S206_Yes), or if the voltage parameters corresponding to the negative voltage operation mode have not been set in step S207. After finishing, the sequencer 14 steps up the program voltage (step S208). More specifically, the sequencer 14 adds the step-up voltage DVPGM to the set voltage value of the program voltage to step up the set voltage value. Voltage DVPGM is higher than voltage VSS.

シーケンサ14は、プログラム電圧をステップアップさせた後、ステップS201に戻り、プログラム動作を実行する。 After stepping up the program voltage, the sequencer 14 returns to step S201 and executes the program operation.

次に、書き込み動作時の選択ワード線WLの電圧、ビット線BL(“0”)の電圧、入力データ、及びレディビジー信号RBnについて説明する。 Next, the voltage of the selected word line WL, the voltage of the bit line BL (“0”), input data, and ready-busy signal RBn during a write operation will be explained.

図68に示すように、シーケンサ14は、コントローラ20から、コマンド“80h”、Lowerページのアドレス、Lowerページのデータ(参照符号“LP”)、及びコマンド“1Ah”を受信すると、レディビジー信号を“L”レベルにして、入力データ“LP”をセンスアンプ18に転送させる。シーケンサ14は、センスアンプ18へのデータ“LP”の転送が終了すると、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 As shown in FIG. 68, upon receiving the command “80h”, the lower page address, the lower page data (reference symbol “LP”), and the command “1Ah” from the controller 20, the sequencer 14 transmits the ready-busy signal as “ The input data "LP" is set to "L" level and transferred to the sense amplifier 18. When the transfer of the data "LP" to the sense amplifier 18 is completed, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to the "H" level.

次に、シーケンサ14は、コントローラ20から、コマンド“80h”、Upperページのアドレス、Upperページのデータ(参照符号“UP”)、及びコマンド“10h”を受信すると、レディビジー信号RBnを“L”レベルにして、入力データ“UP”をセンスアンプ18に転送させた後、書き込み動作を実行する。 Next, upon receiving the command “80h”, the address of the Upper page, the data of the Upper page (reference symbol “UP”), and the command “10h” from the controller 20, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to the “L” level. After input data "UP" is transferred to the sense amplifier 18, a write operation is executed.

1回目のプログラムループでは、プログラム動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLにプログラム電圧として電圧VPGMを印加し、センスアンプ18は、ビット線BL(“0”)に電圧VSSを印加している。また、例えば、プログラムベリファイ動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに“A”レベルに対応した電圧VAを印加している。例えば、1回目のプログラムループでは、シーケンサ14は、“A”レベルのベリファイをフェイルしている。 In the first program loop, in the program operation, the row decoder 16 applies voltage VPGM to the selected word line WL as a program voltage, and the sense amplifier 18 applies voltage VSS to the bit line BL (“0”). There is. Further, for example, in the program verify operation, the row decoder 16 applies a voltage VA corresponding to the "A" level to the selected word line WL. For example, in the first program loop, the sequencer 14 fails to verify the "A" level.

2回目のプログラムループでは、プログラム動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧VPGMを電圧DVPGMだけステップアップさせた電圧(VPGM+DVPGM)を印加し、センスアンプ18は、ビット線BL(“0”)に電圧VSSを印加している。また、例えば、プログラムベリファイ動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに“A”レベルに対応した電圧VAを印加している。例えば、2回目のプログラムループでは、シーケンサ14は、“A”レベルのベリファイをフェイルしている。 In the second program loop, in the program operation, the row decoder 16 applies a voltage (VPGM+DVPGM) that is the voltage VPGM stepped up by the voltage DVPGM to the selected word line WL, and the sense amplifier 18 ”) is applied with voltage VSS. Further, for example, in the program verify operation, the row decoder 16 applies a voltage VA corresponding to the "A" level to the selected word line WL. For example, in the second program loop, the sequencer 14 fails to verify the "A" level.

3回目のプログラムループでは、プログラム動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧(VPGM+2DVPGM)を印加し、センスアンプ18は、ビット線BL(“0”)に電圧VSSを印加している。また、例えば、プログラムベリファイ動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧VA及び“B”レベルに対応した電圧VBを印加している。例えば、3回目のプログラムループでは、シーケンサ14は、“A”レベル及び“B”レベルのベリファイをフェイルしている。 In the third program loop, in the program operation, the row decoder 16 applies voltage (VPGM+2DVPGM) to the selected word line WL, and the sense amplifier 18 applies voltage VSS to the bit line BL (“0”). . Further, for example, in the program verify operation, the row decoder 16 applies the voltage VA and the voltage VB corresponding to the "B" level to the selected word line WL. For example, in the third program loop, the sequencer 14 fails to verify the "A" level and the "B" level.

4回目のプログラムループでは、プログラム動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧(VPGM+3DVPGM)を印加し、センスアンプ18は、ビット線BL(“0”)に電圧VSSを印加している。また、例えば、プログラムベリファイ動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧VA及びVBを印加している。例えば、4回目のプログラムループでは、シーケンサ14は、“A”レベル及び“B”レベルのベリファイをフェイルしている。 In the fourth program loop, in the program operation, the row decoder 16 applies voltage (VPGM+3DVPGM) to the selected word line WL, and the sense amplifier 18 applies voltage VSS to the bit line BL (“0”). . Further, for example, in the program verify operation, the row decoder 16 applies voltages VA and VB to the selected word line WL. For example, in the fourth program loop, the sequencer 14 fails to verify the "A" level and the "B" level.

5回目のプログラムループでは、プログラム動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧(VPGM+4DVPGM)を印加し、センスアンプ18は、ビット線BL(“0”)に電圧VSSを印加している。また、例えば、プログラムベリファイ動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧VA及びVBを印加している。例えば、5回目のプログラムループでは、シーケンサ14は、“A”レベルのベリファイをパスし、“B”レベルのベリファイをフェイルしている。 In the fifth program loop, in the program operation, the row decoder 16 applies voltage (VPGM+4DVPGM) to the selected word line WL, and the sense amplifier 18 applies voltage VSS to the bit line BL (“0”). . Further, for example, in the program verify operation, the row decoder 16 applies voltages VA and VB to the selected word line WL. For example, in the fifth program loop, the sequencer 14 passes the "A" level verification and fails the "B" level verification.

6回目のプログラムループでは、プログラム動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧(VPGM+5DVPGM)を印加し、センスアンプ18は、ビット線BL(“0”)に電圧VSSを印加している。また、例えば、プログラムベリファイ動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧VB及び“C”レベルに対応したVCを印加している。例えば、6回目のプログラムループでは、シーケンサ14は、“B”レベル及び“C”レベルのベリファイをフェイルしている。 In the sixth program loop, in the program operation, the row decoder 16 applies voltage (VPGM+5DVPGM) to the selected word line WL, and the sense amplifier 18 applies voltage VSS to the bit line BL (“0”). . Further, for example, in the program verify operation, the row decoder 16 applies the voltage VB and VC corresponding to the "C" level to the selected word line WL. For example, in the sixth program loop, the sequencer 14 fails to verify the "B" level and the "C" level.

7回目のプログラムループでは、プログラム動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧(VPGM+6DVPGM)を印加し、センスアンプ18は、ビット線BL(“0”)に電圧VSSを印加している。また、例えば、プログラムベリファイ動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧VB及びVCを印加している。例えば、7回目のプログラムループでは、シーケンサ14は、“B”レベル及び“C”レベルのベリファイをフェイルしている。 In the seventh program loop, in the program operation, the row decoder 16 applies voltage (VPGM+6DVPGM) to the selected word line WL, and the sense amplifier 18 applies voltage VSS to the bit line BL (“0”). . Further, for example, in the program verify operation, the row decoder 16 applies voltages VB and VC to the selected word line WL. For example, in the seventh program loop, the sequencer 14 fails to verify the "B" level and the "C" level.

8回目のプログラムループでは、プログラム動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧(VPGM+7DVPGM)を印加し、センスアンプ18は、ビット線BL(“0”)に電圧VSSを印加している。また、例えば、プログラムベリファイ動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧VB及びVCを印加している。例えば、8回目のプログラムループでは、シーケンサ14は、“B”レベルのベリファイをパスし、“C”レベルのベリファイをフェイルしている。 In the eighth program loop, in the program operation, the row decoder 16 applies voltage (VPGM+7DVPGM) to the selected word line WL, and the sense amplifier 18 applies voltage VSS to the bit line BL (“0”). . Further, for example, in the program verify operation, the row decoder 16 applies voltages VB and VC to the selected word line WL. For example, in the eighth program loop, the sequencer 14 passes the "B" level verification and fails the "C" level verification.

9回目のプログラムループでは、プログラムループ回数が負電圧設定回数に達したため、シーケンサ14が負電圧動作モードを選択し、負電圧動作モードに対応した電圧パラメータの設定を行っている。このため、プログラム動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧(VPGM+8DVPGM+VBB)を印加し、センスアンプ18は、ビット線BL(“0”)に負電圧VBBを印加している。図68の例では、8回目のプログラムループにおける電圧(VPGM+7DVPGM)と、9回目のプログラムループにおける電圧(VPGM+8DVPGM+VBB)とを比較すると、(VPGM+7DVPGM)>(VPGM+8DVPGM+VBB)の関係にある。また、例えば、プログラムベリファイ動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧VCを印加している。例えば、9回目のプログラムループでは、シーケンサ14は、“C”レベルのベリファイをフェイルしている。 In the ninth program loop, the number of program loops reaches the number of negative voltage settings, so the sequencer 14 selects the negative voltage operation mode and sets voltage parameters corresponding to the negative voltage operation mode. Therefore, in the program operation, the row decoder 16 applies a voltage (VPGM+8DVPGM+VBB) to the selected word line WL, and the sense amplifier 18 applies a negative voltage VBB to the bit line BL (“0”). In the example of FIG. 68, when the voltage in the 8th program loop (VPGM+7DVPGM) and the voltage in the 9th program loop (VPGM+8DVPGM+VBB) are compared, the relationship is (VPGM+7DVPGM)>(VPGM+8DVPGM+VBB). Further, for example, in the program verify operation, the row decoder 16 applies the voltage VC to the selected word line WL. For example, in the ninth program loop, the sequencer 14 fails to verify the "C" level.

10回目のプログラムループでは、プログラム動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧DVPGMだけステップアップさせた電圧(VPGM+9DVPGM+VBB)を印加し、センスアンプ18は、ビット線BL(“0”)に負電圧VBBを印加している。また、例えば、プログラムベリファイ動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧VCを印加している。例えば、10回目のプログラムループでは、シーケンサ14は、“C”レベルのベリファイをフェイルしている。 In the tenth program loop, in the program operation, the row decoder 16 applies a voltage stepped up by the voltage DVPGM (VPGM+9DVPGM+VBB) to the selected word line WL, and the sense amplifier 18 applies a voltage stepped up by the voltage DVPGM to the selected word line WL, and the sense amplifier 18 applies a voltage stepped up by the voltage DVPGM to the selected word line WL. A negative voltage VBB is applied. Further, for example, in the program verify operation, the row decoder 16 applies the voltage VC to the selected word line WL. For example, in the tenth program loop, the sequencer 14 fails to verify the "C" level.

11回目のプログラムループでは、プログラム動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧DVPGMだけステップアップさせた電圧(VPGM+10DVPGM+VBB)を印加し、センスアンプ18は、ビット線BL(“0”)に負電圧VBBを印加している。また、例えば、プログラムベリファイ動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧VCを印加している。例えば、11回目のプログラムループでは、シーケンサ14は、“C”レベルのベリファイをパスしている。シーケンサ14は、書き込み動作を終了すると、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 In the 11th program loop, in the program operation, the row decoder 16 applies a voltage stepped up by the voltage DVPGM (VPGM+10DVPGM+VBB) to the selected word line WL, and the sense amplifier 18 applies a voltage stepped up by the voltage DVPGM to the selected word line WL, and the sense amplifier 18 applies a voltage stepped up by the voltage DVPGM to the selected word line WL. A negative voltage VBB is applied. Further, for example, in the program verify operation, the row decoder 16 applies the voltage VC to the selected word line WL. For example, in the eleventh program loop, the sequencer 14 passes the "C" level verification. After completing the write operation, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to the "H" level.

6.6.2.2 第2例
次に、第2例における書き込み動作の全体の流れについて、図69及び図70を用いて説明する。図69は、第2例の書き込み動作のフローチャートを示す。図70は、第2例の書き込み動作において選択ワード線WLの電圧、ビット線BL(“0”)の電圧、入力データ、及びレディビジー信号RBnを示すタイミングチャートである。以下、第1例と異なる点を中心に説明する。
6.6.2.2 Second Example Next, the overall flow of the write operation in the second example will be described using FIGS. 69 and 70. FIG. 69 shows a flowchart of the write operation of the second example. FIG. 70 is a timing chart showing the voltage of the selected word line WL, the voltage of the bit line BL (“0”), input data, and ready-busy signal RBn in the write operation of the second example. Hereinafter, the differences from the first example will be mainly explained.

なお、図70の例は、図68の例と同様に、説明を簡略化するために、ビット線BL(“0”)の電圧は、プログラム動作時の電圧を示しており、プログラムベリファイ動作時におけるビット線BLの電圧は省略されている。また、図70の例は、コマンド及びアドレスの入力は省略されている。 Note that in the example of FIG. 70, as in the example of FIG. 68, to simplify the explanation, the voltage of the bit line BL (“0”) indicates the voltage during the program operation, and the voltage during the program verify operation. The voltage of the bit line BL in is omitted. Furthermore, in the example of FIG. 70, input of commands and addresses is omitted.

図69に示すように、ステップS200~S204は、第1例の図67と同じである。 As shown in FIG. 69, steps S200 to S204 are the same as in FIG. 67 of the first example.

負電圧設定回数に達していない場合(ステップS205_No)、すなわち通常動作モードの場合、シーケンサ14は、プログラム電圧をステップアップさせる(ステップS208)。シーケンサ14は、プログラム電圧をステップアップさせた後、ステップS201に戻る。 If the set number of negative voltages has not been reached (step S205_No), that is, in the normal operation mode, the sequencer 14 steps up the program voltage (step S208). After stepping up the program voltage, the sequencer 14 returns to step S201.

負電圧設定回数に達した場合(ステップS205_Yes)、シーケンサ14は、負電圧動作モードを選択する。そして、シーケンサ14は、電圧DVPGMを加算してプログラム電圧をステップアップさせる代わりに、ビット線BL(“0”)の電圧パラメータを負電圧側にステップダウンさせる(ステップS210)。より具体的には、プログラム動作における選択ゲート線SGD及びSGS、非選択ワード線WL、Pウェル領域72a、72b、及び72d、ビット線BL(“0”)及びBL(“1”)、並びに信号BLC及びBLXの設定電圧値に電圧(-DVPGM)を加算し、設定電圧値を低くする。シーケンサ14は、電圧パラメータを負電圧側にステップダウンさせた後、ステップS201に戻る。 When the negative voltage setting number of times has been reached (step S205_Yes), the sequencer 14 selects the negative voltage operation mode. Then, instead of adding the voltage DVPGM to step up the program voltage, the sequencer 14 steps down the voltage parameter of the bit line BL (“0”) to the negative voltage side (step S210). More specifically, the selection gate lines SGD and SGS, the unselected word line WL, the P well regions 72a, 72b, and 72d, the bit lines BL (“0”) and BL (“1”), and the signal Add voltage (-DVPGM) to the set voltage values of BLC and BLX to lower the set voltage values. After stepping down the voltage parameter to the negative voltage side, the sequencer 14 returns to step S201.

次に、書き込み動作時の選択ワード線WLの電圧、ビット線BL(“0”)の電圧、入力データ、及びレディビジー信号RBnについて説明する。 Next, the voltage of the selected word line WL, the voltage of the bit line BL (“0”), input data, and ready-busy signal RBn during a write operation will be explained.

図70に示すように、8回目のプログラムループまでの動作は、第1例の図68と同様である。 As shown in FIG. 70, the operation up to the eighth program loop is the same as that in the first example shown in FIG. 68.

9回目のプログラムループでは、プログラムループ回数が負電圧設定回数に達したため、シーケンサ14は、負電圧動作モードを選択し、ビット線BL(“0”)の電圧パラメータを負電圧側に電圧DVPGMだけシフトさせている。このため、プログラム動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに、8回目のプログラムループと同じ電圧(VPGM+7DVPGM)を印加し、センスアンプ18は、ビット線BL(“0”)に電圧(VSS-DVPGM)を印加している。また、例えば、プログラムベリファイ動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧VCを印加している。例えば、9回目のプログラムループでは、シーケンサ14は、“C”レベルのベリファイをフェイルしている。 In the ninth program loop, the number of program loops has reached the negative voltage setting number, so the sequencer 14 selects the negative voltage operation mode and changes the voltage parameter of the bit line BL (“0”) to the negative voltage side by the voltage DVPGM. It's shifting. Therefore, in the program operation, the row decoder 16 applies the same voltage (VPGM+7DVPGM) as in the eighth program loop to the selected word line WL, and the sense amplifier 18 applies the voltage (VSS -DVPGM) is applied. Further, for example, in the program verify operation, the row decoder 16 applies the voltage VC to the selected word line WL. For example, in the ninth program loop, the sequencer 14 fails to verify the "C" level.

10回目のプログラムループでは、プログラム動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧(VPGM+7DVPGM)を印加し、センスアンプ18は、ビット線BL(“0”)に9回目のプログラムループから設定電圧値を負電圧側に電圧DVPGMだけシフトさせた電圧(VSS-2DVPGM)を印加している。また、例えば、プログラムベリファイ動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧VCを印加している。例えば、10回目のプログラムループでは、シーケンサ14は、“C”レベルのベリファイをフェイルしている。 In the 10th program loop, in the program operation, the row decoder 16 applies a voltage (VPGM+7DVPGM) to the selected word line WL, and the sense amplifier 18 sets the bit line BL (“0”) from the 9th program loop. A voltage (VSS-2DVPGM) whose voltage value is shifted to the negative voltage side by the voltage DVPGM is applied. Further, for example, in the program verify operation, the row decoder 16 applies the voltage VC to the selected word line WL. For example, in the tenth program loop, the sequencer 14 fails to verify the "C" level.

11回目のプログラムループでは、プログラム動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧(VPGM+7DVPGM)を印加し、センスアンプ18は、ビット線BL(“0”)に10回目のプログラムループから設定電圧値を負電圧側に電圧DVPGMだけシフトさせた電圧(VSS-3DVPGM)を印加している。また、例えば、プログラムベリファイ動作において、ロウデコーダ16は、選択ワード線WLに電圧VCを印加している。例えば、11回目のプログラムループでは、シーケンサ14は、“C”レベルのベリファイをパスしている。そして、シーケンサ14は、書き込み動作を終了すると、レディビジー信号RBnを“H”レベルにする。 In the 11th program loop, in the program operation, the row decoder 16 applies a voltage (VPGM+7DVPGM) to the selected word line WL, and the sense amplifier 18 sets the bit line BL (“0”) from the 10th program loop. A voltage (VSS-3DVPGM) whose voltage value is shifted to the negative voltage side by the voltage DVPGM is applied. Further, for example, in the program verify operation, the row decoder 16 applies the voltage VC to the selected word line WL. For example, in the 11th program loop, the sequencer 14 passes the "C" level verification. When the sequencer 14 completes the write operation, the sequencer 14 sets the ready-busy signal RBn to the "H" level.

6.7 本実施形態に係る効果
本実施形態に係る構成であれば、書き込み動作、読み出し動作、消去動作において、各配線に印加される電圧を低減できる。よって、半導体記憶装置における消費電力を低減できる。
6.7 Effects of this Embodiment With the configuration of this embodiment, it is possible to reduce the voltage applied to each wiring in a write operation, a read operation, and an erase operation. Therefore, power consumption in the semiconductor memory device can be reduced.

例えば、従来技術の消去動作では、ワード線WLに0V~0.5Vの電圧が印加され、メモリセルトランジスタMTのチャネルに18V~24Vの電圧が印可されている。これに対し、本実施形態に係る構成であれば、例えば、ワード線WLに-1V~-0.5Vの電圧を印加し、メモリセルトランジスタMTのチャネルの電圧を17V~23Vと低減できる。すなわち、電圧VERAの電圧値を低減できる。例えば、昇圧回路では、17V~23Vの電圧を18V~24Vの電圧に昇圧するよりも、0V~0.5Vの電圧を、-1V~-0.5Vの電圧に降圧する方が消費電力を低減できる。 For example, in the erase operation of the prior art, a voltage of 0V to 0.5V is applied to the word line WL, and a voltage of 18V to 24V is applied to the channel of the memory cell transistor MT. In contrast, with the configuration according to this embodiment, for example, by applying a voltage of -1V to -0.5V to the word line WL, the voltage of the channel of the memory cell transistor MT can be reduced to 17V to 23V. That is, the voltage value of voltage VERA can be reduced. For example, in a booster circuit, lowering the voltage from 0V to 0.5V to a voltage of -1V to -0.5V reduces power consumption than boosting a voltage from 17V to 23V to a voltage from 18V to 24V. can.

更に、本実施形態に係る構成であれば、負電圧側にメモリセルトランジスタMTの閾値分布の一部を設けることにより、正電圧側だけに閾値分布を設けた場合よりも各閾値レベルの幅を広くすることができる。これにより、閾値電圧がシフトする、または閾値分布が広がる等の影響による誤読み出しを抑制できる。よって、半導体記憶装置の信頼性を向上できる。 Furthermore, with the configuration according to this embodiment, by providing a part of the threshold distribution of the memory cell transistor MT on the negative voltage side, the width of each threshold level can be made wider than when the threshold distribution is provided only on the positive voltage side. Can be made wider. As a result, it is possible to suppress erroneous reading due to effects such as a shift in the threshold voltage or a widening of the threshold distribution. Therefore, reliability of the semiconductor memory device can be improved.

更に、本実施形態に係る構成であれば、各閾値レベルの幅を広くすることができるため、プログラム動作におけるステップアップ電圧の幅を比較的大きくできる。このため、プログラムループ回数を低減できる。よって、書き込み動作の時間の増加を抑制できる。よって、半導体記憶装置の処理能力を向上できる。 Furthermore, with the configuration according to this embodiment, the width of each threshold level can be widened, so the width of the step-up voltage in the program operation can be made relatively large. Therefore, the number of program loops can be reduced. Therefore, an increase in write operation time can be suppressed. Therefore, the processing capacity of the semiconductor memory device can be improved.

更に、本実施形態に係る構成であれば、書き込み動作の前半、すなわち、プログラムループ回数が少ない場合には、通常動作モードを選択し、書き込み動作の後半、すなわち、プログラムループ回数が予め設定された設定値以上の場合には、負電圧動作モードを選択できる。より具体的には、書き込み動作の前半は、ビット線BL全体におけるビット線BL(“0”)の割合がビット線(“1”)の割合よりも多い。この場合、通常動作モードが選択され、ビット線BL(“0”)に電圧VSSが印加される。これに対し、書き込み動作の後半は、ほとんどのセル書き込みが終了し、ビット線BL(“0”)の割合が減少する。この場合、負電圧動作モードが選択され、ビット線BL(“0”)に負電圧VBBが印加される。すなわち、負電圧VBBの印加対象となるビット線BLの本数が比較的少ない状態で負電圧モードが選択されることにより、消費電力の上昇を抑制できる。 Furthermore, with the configuration according to this embodiment, the normal operation mode is selected in the first half of the write operation, that is, when the number of program loops is small, and the normal operation mode is selected in the second half of the write operation, that is, when the number of program loops is set in advance. If the voltage is higher than the set value, negative voltage operation mode can be selected. More specifically, in the first half of the write operation, the proportion of bit lines BL (“0”) in all bit lines BL is greater than the proportion of bit lines (“1”). In this case, the normal operation mode is selected and the voltage VSS is applied to the bit line BL (“0”). On the other hand, in the latter half of the write operation, most of the cell writes are completed and the proportion of bit lines BL (“0”) decreases. In this case, the negative voltage operation mode is selected and a negative voltage VBB is applied to the bit line BL (“0”). That is, by selecting the negative voltage mode in a state where the number of bit lines BL to which the negative voltage VBB is applied is relatively small, an increase in power consumption can be suppressed.

7.変形例等
上記実施形態に係るメモリシステムは、少なくとも4ビットデータ(Top/Upper/Middle/Lower)を保持可能なメモリセル(MT)を含むメモリセルアレイ(11)を有する半導体記憶装置(10)と、半導体記憶装置における4ビットデータに基づく第1書き込み動作及び第2書き込み動作を制御するコントローラ(20)とを含む。コントローラは、4ビットデータを2ビットデータ(X1/X2)に変換する変換回路(27)を含む。半導体記憶装置は、変換された2ビットデータと、第1書き込み動作によりメモリセルに書き込まれたデータとに基づいて4ビットデータを復元する復元制御回路(19)を含む。第1書き込み動作は、コントローラから受信した4ビットデータに基づいて実行され、第2書き込み動作は、復元制御回路により復元された4ビットデータに基づいて実行される。
7. Modifications, etc. The memory system according to the above embodiment includes a semiconductor storage device (10) having a memory cell array (11) including memory cells (MT) capable of holding at least 4-bit data (Top/Upper/Middle/Lower). , and a controller (20) that controls a first write operation and a second write operation based on 4-bit data in the semiconductor memory device. The controller includes a conversion circuit (27) that converts 4-bit data into 2-bit data (X1/X2). The semiconductor memory device includes a restoration control circuit (19) that restores 4-bit data based on the converted 2-bit data and the data written to the memory cell by the first write operation. The first write operation is performed based on 4-bit data received from the controller, and the second write operation is performed based on 4-bit data restored by the restoration control circuit.

上記実施形態を適用することにより、チップ面積の増加を抑制できる半導体記憶装置を提供できる。 By applying the above embodiments, it is possible to provide a semiconductor memory device that can suppress an increase in chip area.

なお、実施形態は上記説明した形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。 Note that the embodiment is not limited to the form described above, and various modifications are possible.

例えば、本実施形態では、16値の閾値分布により、データを保持可能なメモリセルについて説明したが、16値には限定せず、任意の閾値分布の数についても適用することは可能である。また、本実施形態では4ビットのデータより生成した2ビットデータ(X1ページデータ及びX2ページデータ)を、メモリ10内部のSLCに2値で記憶したが、4値など任意の閾値分布の数で記憶することも可能である。 For example, in this embodiment, a memory cell capable of holding data using a 16-value threshold distribution has been described, but the present invention is not limited to 16 values and can be applied to any number of threshold distributions. Furthermore, in this embodiment, the 2-bit data (X1 page data and It is also possible to memorize it.

更に、第4実施形態において、メモリ10内にデータ変換/復元制御回路19Bが設けられている場合について説明したが、コントローラ20内に設けられていてもよい。すなわち、コントローラ20内において、データの変換及び復元動作が実行されてもよい。 Furthermore, in the fourth embodiment, a case has been described in which the data conversion/restore control circuit 19B is provided within the memory 10, but it may also be provided within the controller 20. That is, data conversion and restoration operations may be performed within the controller 20.

更に、第5実施形態において、負電圧を用いた構成について説明したが、書き込み動作、読み出し動作、または消去動作のいずれか1つの動作、または、いずれか2つの動作の組み合わせにおいて負電圧動作モードが実施されてもよい。 Furthermore, in the fifth embodiment, a configuration using a negative voltage has been described, but the negative voltage operation mode may be used in any one of write operation, read operation, or erase operation, or in a combination of any two operations. may be implemented.

更に、上記実施形態は、可能な限り組み合わせることができる。 Furthermore, the above embodiments can be combined as much as possible.

更に、上記実施形態において、半導体記憶装置は三次元積層型NAND型フラッシュメモリに限定されてない。平面NAND型フラッシュメモリであってもよく、3ビット以上のデータを保持可能なメモリセルを有する不揮発性メモリにも適用できる。 Furthermore, in the above embodiments, the semiconductor memory device is not limited to a three-dimensionally stacked NAND flash memory. The present invention may be a planar NAND flash memory, or may be applied to a nonvolatile memory having memory cells capable of holding data of 3 bits or more.

更に、上記実施形態における「接続」とは、間に例えばトランジスタあるいは抵抗等、他の何かを介在させて間接的に接続されている状態も含む。 Furthermore, "connection" in the above embodiments also includes a state in which they are indirectly connected with something else interposed therebetween, such as a transistor or a resistor.

更に、上記実施形態において、データ変換回路27で変換される前の4ビットデータと、データ復元制御回路19で復元された4ビットデータとは、例えばECC回路25で訂正可能な範囲での誤差を含んでいてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the 4-bit data before being converted by the data conversion circuit 27 and the 4-bit data restored by the data restoration control circuit 19 have errors within a range that can be corrected by the ECC circuit 25, for example. May contain.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

1…メモリシステム、10…メモリ、11…メモリセルアレイ、12…コマンドレジスタ、13…アドレスレジスタ、14…シーケンサ、15…ドライバ回路、16…ロウデコーダ、17…データレジスタ、18…センスアンプ、19…データ復元制御回路、19B…データ変換/復元制御回路、20…コントローラ、21…ホストインターフェイス回路、22…RAM、23…CPU、24…バッファメモリ、25…ECC回路、26…NANDインターフェイス回路、27…データ変換回路、30…ホスト機器、41~45、53~55、60~63、76~79…トランジスタ、51…NAND回路、52…インバータ、64…レベルシフタ、70…半導体基板、71a~71d…Nウェル領域、72a~72c…Pウェル領域、73…N拡散層、74…P拡散層、75…ゲート電極、90…絶縁層、91…半導体層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Memory system, 10...Memory, 11...Memory cell array, 12...Command register, 13...Address register, 14...Sequencer, 15...Driver circuit, 16...Row decoder, 17...Data register, 18...Sense amplifier, 19... Data restoration control circuit, 19B...Data conversion/restoration control circuit, 20...Controller, 21...Host interface circuit, 22...RAM, 23...CPU, 24...Buffer memory, 25...ECC circuit, 26...NAND interface circuit, 27... Data conversion circuit, 30... Host device, 41-45, 53-55, 60-63, 76-79... Transistor, 51... NAND circuit, 52... Inverter, 64... Level shifter, 70... Semiconductor substrate, 71a-71d...N well region, 72a to 72c...P well region, 73...N + diffusion layer, 74...P + diffusion layer, 75...gate electrode, 90...insulating layer, 91...semiconductor layer.

Claims (10)

1ビットデータを記憶し、閾値電圧を、消去レベル、消去レベルよりも高い第1書き込みレベル、前記第1書き込みレベルよりも高い第2書き込みレベル、前記第2書き込みレベルよりも高い第3書き込みレベル、及び前記第3書き込みレベルよりも高い第4書き込みレベルのいずれかに設定可能な第1メモリセルと、第1フラグセルとを含むメモリセルアレイと、
前記第1メモリセル及び前記第1フラグセルに接続された第1ワード線と、
消去動作を実行してから次の前記消去動作を実行するまでに前記第1メモリセルに4回の書き込み動作を実行し、前記第1フラグセルの前記閾値電圧に基づいて前記第1メモリセルの読み出し動作を実行するように構成されたシーケンサと
を備え、
前記シーケンサは、前記消去動作後の前記書き込み動作の実行回数に基づいて、前記第1フラグセルの前記閾値電圧を、前記消去レベル、前記第2書き込みレベル、前記第3書き込みレベル、前記第4書き込みレベルのいずれかに設定し、
第1条件に基づいて前記読み出し動作が実行される場合、前記第1ワード線に前記消去レベルよりも高く且つ前記第1書き込みレベルよりも低い第1電圧が印加され、第2条件に基づいて前記読み出し動作が実行される場合、前記第1ワード線に前記第1書き込みレベルよりも高く且つ前記第2書き込みレベルよりも低い第2電圧が印加され、第3条件に基づいて前記読み出し動作が実行される場合、前記第1ワード線に前記第2書き込みレベルよりも高く且つ前記第3書き込みレベルよりも低い第3電圧が印加され、第4条件に基づいて前記読み出し動作が実行される場合、前記第1ワード線に前記第3書き込みレベルよりも高く且つ前記第4書き込みレベルよりも低い第4電圧が印加される、
半導体記憶装置。
1-bit data is stored, and the threshold voltage is set to an erase level, a first write level higher than the erase level , a second write level higher than the first write level, a third write level higher than the second write level , and a memory cell array including a first memory cell that can be set to any one of a fourth write level higher than the third write level , and a first flag cell ;
a first word line connected to the first memory cell and the first flag cell ;
A write operation is performed on the first memory cell four times after an erase operation is performed and before the next erase operation is performed, and the first memory cell is read based on the threshold voltage of the first flag cell. a sequencer configured to perform the operations;
The sequencer sets the threshold voltage of the first flag cell to the erase level, the second write level, the third write level, and the fourth write level based on the number of executions of the write operation after the erase operation. Set to one of
When the read operation is performed based on a first condition, a first voltage higher than the erase level and lower than the first write level is applied to the first word line, and the first voltage is applied to the first word line based on the second condition. When a read operation is performed, a second voltage higher than the first write level and lower than the second write level is applied to the first word line , and the read operation is performed based on a third condition. In the case where a third voltage higher than the second write level and lower than the third write level is applied to the first word line and the read operation is performed based on a fourth condition, the third voltage is applied to the first word line. A fourth voltage higher than the third write level and lower than the fourth write level is applied to one word line ;
Semiconductor storage device.
前記シーケンサは、前記第2条件に基づく前記読み出し動作を実行し、前記第1フラグセルの前記閾値電圧が前記消去レベルである場合、前記第1条件に基づく前記読み出し動作を更に実行前記第1フラグセルの前記閾値電圧が前記第2書き込みレベルである場合、前記第条件に基づく前記読み出し動作を更に実行る、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
The sequencer executes the read operation based on the second condition, and when the threshold voltage of the first flag cell is at the erase level, further executes the read operation based on the first condition , further performing the read operation based on the third condition when the threshold voltage of the flag cell is at the second write level ;
The semiconductor memory device according to claim 1 .
前記シーケンサは、前記消去動作後の1回目の前記書き込み動作と2回目の前記書き込み動作の間に、前記第1メモリセルの擬似消去動作実行る、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
The sequencer performs a pseudo erase operation of the first memory cell between the first write operation and the second write operation after the erase operation .
The semiconductor memory device according to claim 1 .
前記第1条件に基づく前記読み出し動作において、前記第1ワード線には、前記第1電圧が印加され、前記第2電圧は印加されず、
前記第2条件に基づく前記読み出し動作において、前記第1ワード線には、前記第2電圧が印加され、前記第1電圧は印加されない、
請求項1乃至のいずれか一項に記載の半導体記憶装置。
In the read operation based on the first condition, the first voltage is applied to the first word line, and the second voltage is not applied to the first word line.
In the read operation based on the second condition, the second voltage is applied to the first word line, and the first voltage is not applied.
A semiconductor memory device according to any one of claims 1 to 3 .
前記消去動作後の1回目の前記書き込み動作により、前記第1メモリセルの前記閾値電圧は、前記消去レベル及び前記第1書き込みレベルのいずれかに含まれ、
前記消去動作後の2回目の前記書き込み動作により、前記第1メモリセルの前記閾値電圧は、前記消去レベル、前記第1書き込みレベル、及び前記第2書き込みレベルのいずれかに含まれ、
前記消去動作後の3回目の前記書き込み動作により、前記第1メモリセルの前記閾値電圧は、前記消去レベル、前記第1書き込みレベル、前記第2書き込みレベル、及び前記第3書き込みレベルのいずれかに含まれ、
前記消去動作後の4回目の前記書き込み動作により、前記第1メモリセルの前記閾値電圧は、前記消去レベル、前記第1書き込みレベル、前記第2書き込みレベル、前記第3書き込みレベル、及び前記第4書き込みレベルのいずれかに含まれる、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
Due to the first write operation after the erase operation , the threshold voltage of the first memory cell is included in either the erase level or the first write level,
Due to the second write operation after the erase operation , the threshold voltage of the first memory cell is included in one of the erase level, the first write level, and the second write level,
By the third write operation after the erase operation, the threshold voltage of the first memory cell is set to one of the erase level, the first write level, the second write level, and the third write level. Includes
By the fourth write operation after the erase operation, the threshold voltage of the first memory cell is set to the erase level, the first write level, the second write level, the third write level, and the fourth write level. Included in any of the writing levels ,
The semiconductor memory device according to claim 1.
前記シーケンサは、第1読み出しコマンド及び第2読み出しコマンドを受信するように構成され、
前記シーケンサが前記第1読み出しコマンドを受信した場合、前記第1条件に基づく前記読み出し動作が実行され、
前記シーケンサが前記第2読み出しコマンドを受信した場合、前記第2条件に基づく前記読み出し動作が実行される、
請求項1乃至のいずれか一項に記載の半導体記憶装置。
the sequencer is configured to receive a first read command and a second read command;
If the sequencer receives the first read command, the read operation based on the first condition is performed;
If the sequencer receives the second read command, the read operation based on the second condition is performed;
A semiconductor memory device according to any one of claims 1 to 5 .
前記消去動作後の1回目の前記書き込み動作後、前記第1フラグセルの前記閾値電圧前記消去レベルとされ
前記消去動作後の2回目の前記書き込み動作後、前記第1フラグセルの前記閾値電圧前記第2書き込みレベルとされ
前記消去動作後の3回目の前記書き込み動作後、前記第1フラグセルの前記閾値電圧は前記第3書き込みレベルとされ、
前記消去動作後の4回目の前記書き込み動作後、前記第1フラグセルの前記閾値電圧は前記第4書き込みレベルとされる、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
After the first write operation after the erase operation, the threshold voltage of the first flag cell is set to the erase level ,
After the second write operation after the erase operation, the threshold voltage of the first flag cell is set to the second write level,
After the third write operation after the erase operation, the threshold voltage of the first flag cell is set to the third write level,
After the fourth write operation after the erase operation, the threshold voltage of the first flag cell is set to the fourth write level ;
The semiconductor memory device according to claim 1.
前記メモリセルアレイは、第2フラグセル及び第3フラグセルを更に含み、
前記シーケンサは、前記第1条件に基づく前記読み出し動作実行
前記第1フラグセルの前記閾値電圧が前記第2書き込みレベルに含まれ且つ前記第2フラグセルの前記閾値電圧が前記消去レベルに含まれる場合、前記第2条件に基づく前記読み出し動作を更に実行
前記第2フラグセルの前記閾値電圧が前記第3書き込みレベルに含まれ且つ前記第3フラグセルの前記閾値電圧が前記消去レベルに含まれる場合、前記第3条件に基づく前記読み出し動作を更に実行
前記第3フラグセルの前記閾値電圧が前記第4書き込みレベルに含まれる場合、前記第4条件に基づく前記読み出し動作を更に実行る、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
The memory cell array further includes a second flag cell and a third flag cell,
The sequencer executes the read operation based on the first condition ,
If the threshold voltage of the first flag cell is included in the second write level and the threshold voltage of the second flag cell is included in the erase level, further performing the read operation based on the second condition;
If the threshold voltage of the second flag cell is included in the third write level and the threshold voltage of the third flag cell is included in the erase level, further performing the read operation based on the third condition;
further performing the read operation based on the fourth condition when the threshold voltage of the third flag cell is included in the fourth write level ;
The semiconductor memory device according to claim 1 .
前記消去動作後の1回目の前記書き込み動作において、前記第1メモリセルに第1書き込み電圧が印加され、In the first write operation after the erase operation, a first write voltage is applied to the first memory cell,
前記消去動作後の2回目の前記書き込み動作において、前記第1メモリセルに前記第1書き込み電圧よりも高い第2書き込み電圧が印加され、In the second write operation after the erase operation, a second write voltage higher than the first write voltage is applied to the first memory cell,
前記消去動作後の3回目の前記書き込み動作において、前記第1メモリセルに前記第2書き込み電圧よりも高い第3書き込み電圧が印加され、In the third write operation after the erase operation, a third write voltage higher than the second write voltage is applied to the first memory cell,
前記消去動作後の4回目の前記書き込み動作において、前記第1メモリセルに前記第3書き込み電圧よりも高い第4書き込み電圧が印加される、In the fourth write operation after the erase operation, a fourth write voltage higher than the third write voltage is applied to the first memory cell.
請求項1に記載の半導体記憶装置。The semiconductor memory device according to claim 1.
前記メモリセルアレイは、複数の前記第1フラグセルを含み、The memory cell array includes a plurality of the first flag cells,
前記シーケンサは、前記複数の第1フラグセルの多数決の結果に基づいて前記第1メモリセルの前記読み出し動作を実行する、The sequencer executes the read operation of the first memory cell based on a majority vote of the plurality of first flag cells.
請求項1に記載の半導体記憶装置。The semiconductor memory device according to claim 1.
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