JPH0766304A - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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JPH0766304A
JPH0766304A JP21628093A JP21628093A JPH0766304A JP H0766304 A JPH0766304 A JP H0766304A JP 21628093 A JP21628093 A JP 21628093A JP 21628093 A JP21628093 A JP 21628093A JP H0766304 A JPH0766304 A JP H0766304A
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Japan
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data
cell
cells
basic
memory
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Application number
JP21628093A
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Japanese (ja)
Inventor
Susumu Shudo
晋 首藤
Tetsuo Endo
哲郎 遠藤
Seiichi Aritome
誠一 有留
Tomoharu Tanaka
智晴 田中
Riichiro Shirata
理一郎 白田
Masaki Momotomi
正樹 百冨
Hiroshi Nakamura
寛 中村
Shigeyoshi Watanabe
重佳 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To increase the capacity of a semiconductor storage device without increasing the number of memory cells by storing multilevel data in the memory cells. CONSTITUTION:Each two adjacent memory cell transistors X and Y sharing work lines WL1-WL4 are paired and each pair is used as a basic cell. Each cell transistor can store multilevel data. NAND cells are constituted by arranging multiple basic cells 20 and the NAND cells are connected to each other through four bit lines BL1-BL4. A line decoder 21 is connected to the word lines WL and a row decoder 22 is connected to the bit lines BL through sense amplifiers 25. Data conversion circuits 23 which convert binary data into ternary data and latch circuits 24 which latch the ternary data are connected between the row decoder 22 and sense amplifiers 25. Therefore, the storing capacity of a semiconductor device can be increased without making memory cells finer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に係わ
り、特に3値以上のデータを記憶可能なメモリセルを用
いた半導体記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device using memory cells capable of storing three-valued data or more.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電気的書き替え可能な不揮発性R
OM(EEPROM)の中で高集積化可能なものとし
て、メモリセルを複数個直列接続したNANDセル型の
EEPROMが知られている。1つのメモリセルは、半
導体基板上に絶縁膜を介して浮遊ゲートと制御ゲートが
積層されたFETMOS構造を有し、複数個のメモリセ
ルが隣接するもの同士でソース,ドレインを共用する形
で直列接続されてNANDセルを構成する。このような
NANDセルがマトリックス配置されてメモリセルアレ
イが構成される。
2. Description of the Related Art In recent years, electrically rewritable nonvolatile R
As an OM (EEPROM) that can be highly integrated, a NAND cell type EEPROM in which a plurality of memory cells are connected in series is known. One memory cell has a FETMOS structure in which a floating gate and a control gate are stacked on a semiconductor substrate via an insulating film, and a plurality of memory cells adjacent to each other are connected in series to share a source and a drain. Connected to form a NAND cell. Such NAND cells are arranged in a matrix to form a memory cell array.

【0003】図13はそのようなEEPROMのNAN
Dセルアレイの一部を示す。ビット線BL21には選択ゲ
ートS1 を介して、浮遊ゲートと制御ゲートを有するメ
モリセルM211 〜M214 を直列接続したNANDセルの
一端が接続され、NANDセルの他端はソース電位Vss
(接地)に接続されている。ビット線BL22についても
同様である。
FIG. 13 shows the NAN of such an EEPROM.
A part of the D cell array is shown. One end of a NAND cell in which memory cells M211 to M214 each having a floating gate and a control gate are connected in series is connected to the bit line BL21 via a selection gate S1, and the other end of the NAND cell is connected to a source potential Vss.
It is connected to (ground). The same applies to the bit line BL22.

【0004】このEEPROMでは、まず1つ以上のN
ANDブロック毎に、メモリセルから電子放出を行って
データ消去を行う。その後、ビット線から離れた方のメ
モリセルから順に電子注入によってデータ書き込みを行
う。即ち、データ消去はビット線BL21,BL22をフロ
ーティングにし、選択ゲート線SD1 を“H”レベル
(例えば20V)とし、制御ゲートにつながるワード線
WL1 に“L”レベル(例えば0V)を与え、さらに基
板を“H”レベルとして、メモリセルM211 ,M221 で
浮遊ゲートから基板へトンネル電流によって電子を放出
させる。次に、ビット線及び選択ゲート線はそのまま、
ワード線WL1 に中間電位を与え、ワード線WL2 に
“L”レベル電位を与えて、メモリセルM212 ,M222
のデータを消去する。以下同様にして順次ビット線側か
らデータ消去を行う。このデータ消去によりメモリセル
はしきい値が負方向に移動した状態(例えば“1”)が
得られる。
In this EEPROM, first, one or more N
Data is erased by emitting electrons from the memory cell for each AND block. After that, data writing is performed by electron injection in order from the memory cell farther from the bit line. That is, for data erasing, the bit lines BL21 and BL22 are floated, the select gate line SD1 is set to "H" level (for example, 20V), the word line WL1 connected to the control gate is set to "L" level (for example, 0V), and the substrate is further processed. Is set to the "H" level, and electrons are emitted from the floating gate to the substrate by the tunnel current in the memory cells M211 and M221. Next, leave the bit line and select gate line as they are.
An intermediate potential is applied to the word line WL1 and an "L" level potential is applied to the word line WL2, so that the memory cells M212 and M222.
Erase the data in. Data is erased sequentially from the bit line side in the same manner. By this data erasing, the memory cell can obtain a state in which the threshold value is moved in the negative direction (for example, "1").

【0005】次にデータの書き込みは、例えばメモリセ
ルM213 についてみると、ビット線BL21にデータに応
じて“L”レベル(例えば0V)又は中間電位(例えば
6V)を与え、選択ゲート線SD1 ,ワード線WL1 ,W
L2 ,WL4 を中間電位(例えば10V)とし、選択ワ
ード線WL3 に“H”レベル(例えば20V)を与え
る。これによって、メモリセルM213 でドレインと浮遊
ゲート間に高電圧がかかり、基板から浮遊ゲートに電子
が注入されてしきい値が正方向に移動した“0”状態と
なる。非選択ビット線は中間電位に保つことにより、
“1”状態が保たれる。
Next, regarding writing of data, regarding the memory cell M213, for example, an "L" level (for example, 0 V) or an intermediate potential (for example, for example) is applied to the bit line BL21 depending on the data.
6V), select gate line SD1, word line WL1, W
L2 and WL4 are set to an intermediate potential (for example, 10V), and "H" level (for example, 20V) is applied to the selected word line WL3. As a result, in the memory cell M213, a high voltage is applied between the drain and the floating gate, electrons are injected from the substrate to the floating gate, and the threshold value shifts to the positive direction, resulting in a "0" state. By keeping the non-selected bit lines at the intermediate potential,
The "1" state is maintained.

【0006】図12は、非選択ビット線に中間電位VM
を与えた書き込みモードにおいて、メモリセル1では半
選択注入モードとなり(a)、メモリセル2では半選択
放出モードとなること(b)、そして中間電位VM を適
当な値に設定することにより無用な注入,放出が防止さ
れることを示している。
In FIG. 12, the intermediate potential VM is applied to the unselected bit lines.
In the write mode given by, the memory cell 1 is in the half-selective injection mode (a), the memory cell 2 is in the half-selective emission mode (b), and the intermediate potential VM is set to an appropriate value to make it useless. It shows that injection and release are prevented.

【0007】以上の動作原理により、各メモリセルのし
きい値が、0V以下と0V以上5V以下にすることによ
り、図14に示すように“1”,“0”のデータとする
ことができる。このように、2値のメモリセルとして
は、NAND型EEPROM構造にセルアレイを組むこ
とにより、高集積化,大容量化が可能となっている。
According to the above operation principle, by setting the threshold value of each memory cell to 0 V or less and 0 V to 5 V, data of "1" and "0" can be obtained as shown in FIG. . In this way, as a binary memory cell, by assembling the cell array in the NAND type EEPROM structure, high integration and large capacity can be achieved.

【0008】ところで、半導体記憶装置においては、記
憶容量の増大をはかるため素子寸法は益々微細化する傾
向にあるが、この素子の微細化にも限界がある。NAN
D型EEPROMにおいても、更なる大容量化をはかろ
うとするとセルサイズを微細化する必要があるが、この
セルサイズの微細化による容量増大は限界近くなってい
る。このため、セルサイズの微細化によらない新たな方
式による容量増大が望まれている。
By the way, in the semiconductor memory device, the element size tends to be further miniaturized in order to increase the storage capacity, but there is a limit to the miniaturization of this element. NAN
Even in the D-type EEPROM, it is necessary to miniaturize the cell size in order to further increase the capacity, but the capacity increase due to the miniaturization of the cell size is near the limit. Therefore, it is desired to increase the capacity by a new method that does not depend on the miniaturization of the cell size.

【0009】これに対して多値レベルメモリがあり、多
値を2n (nは2以上の整数)として1つのメモリセル
にnビットを記憶させるものがある。これでは4レベル
以上の状態をメモリセルに作らなければならないので、
困難である。また、3レベルを1つのメモリセルに作っ
ても2ビットにはならない。
On the other hand, there is a multi-level memory, and there is a multi-level memory in which n bits are stored in one memory cell with multi-value of 2 n (n is an integer of 2 or more). In this case, the state of 4 levels or more must be created in the memory cell.
Have difficulty. Moreover, even if three levels are made into one memory cell, it does not become two bits.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の半
導体記憶装置においては、セルサイズの微細化による記
憶容量の増大は限界近くなっており、新たな方式による
記憶容量の増大が望まれている。
As described above, in the conventional semiconductor memory device, the increase of the storage capacity due to the miniaturization of the cell size is near the limit, and the increase of the storage capacity by the new method is desired. There is.

【0011】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、メモリセルの微細化を
必要とすることなく、かつメモリセルの制御性の困難さ
を最小限に抑えて、多値の記憶によって記憶容量の大容
量化をはかることのできる半導体記憶装置を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to minimize the difficulty of controllability of a memory cell without requiring miniaturization of the memory cell. Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of increasing the storage capacity by suppressing multi-value storage.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、1個の
メモリセルに3値以上の多値のデータを内蔵させること
により、メモリセルの個数を増やすことなく大容量化を
はかることにある。即ち、本発明(請求項1)は、半導
体記憶装置において、m値(m≧3)のデータを記憶可
能なメモリセルのn個を1組として基本セルを構成し、
基本セルを複数個配置してなるセルアレイと、各々の基
本セルにそれぞれk(2k ≦mn )ビット分のデータを
記憶させる手段とを具備してなることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The essence of the present invention is to increase the capacity without increasing the number of memory cells by incorporating multivalued data of three or more values in one memory cell. is there. That is, according to the present invention (Claim 1), in a semiconductor memory device, a basic cell is formed by setting n memory cells capable of storing m-value (m ≧ 3) data as one set.
It is characterized in that it is provided with a cell array in which a plurality of basic cells are arranged, and means for storing k (2 k ≤m n ) bits of data in each basic cell.

【0013】また、本発明(請求項2)は、半導体記憶
装置において、3値のデータを記憶可能なメモリセルの
2個を1組として基本セルを構成し、該基本セルを複数
個配置してなるセルアレイと、3ビットの2値データを
2組の3値データに変換して各基本セルに記憶させる手
段と、各基本セルから読み出された2組の3値データを
3ビットの2値データに変換して出力する手段とを具備
してなることを特徴とする。
According to the present invention (claim 2), in a semiconductor memory device, a basic cell is formed by setting two memory cells capable of storing three-valued data as one set, and a plurality of the basic cells are arranged. And a means for converting 3-bit binary data into two sets of ternary data and storing them in each basic cell, and two sets of ternary data read from each basic cell into 3-bit 2 data. And a means for converting and outputting the value data.

【0014】また、本発明(請求項3)は、基板上に電
荷蓄積層と制御ゲートを積層した不揮発性メモリセルを
集積してなる半導体記憶装置において、1つのメモリセ
ルで3値(H,M,L)のデータを内蔵するように、書
き込み時の蓄積量を、Hの場合はセルのしきい値がyV
以上となり、Mの場合はxV以上yV未満となり、Lの
場合はxV未満となるように制御する手段と、読み出し
時にセルのドレインとソース間に電位差を設け、制御ゲ
ートにまずxVを与えてビット線電流が流れる場合をL
レベル、次に制御ゲートにyVを与えて初めて電流が流
れる場合をMレベル、流れない場合をHレベルとしてメ
モリセルのしきい値を検知する手段とを備え、メモリセ
ルを各々2個で1単位とし、該1単位にそれぞれ3ビッ
ト分のデータを記憶させることを特徴とする。
Further, according to the present invention (claim 3), in a semiconductor memory device in which a non-volatile memory cell having a charge storage layer and a control gate laminated on a substrate is integrated, one memory cell has three values (H, (M, L) data is stored so that the storage amount at the time of writing is H, and when H, the cell threshold is yV.
As described above, in the case of M, a voltage difference is provided between the drain and the source of the cell at the time of reading, and the means for controlling so that the voltage is xV or more and less than yV and the value is less than xV in the case of L. L when the line current flows
And a means for detecting the threshold value of the memory cell when the current flows for the first time when yV is applied to the control gate and the H level when the current does not flow. It is characterized in that data of 3 bits is stored in each one unit.

【0015】[0015]

【作用】本発明によれば、1個のメモリセルに対して3
値以上の値を記憶させることにより、単位ビット当たり
の占める面積を減らすことができ、これにより記憶容量
の大容量化をはかることが可能となる。特に、EEPR
OMのメモリセルのように電荷の蓄積量によりセルトラ
ンジスタのしきい値が変化するものにおいては、メモリ
セルの構成を変えることなく、しきい値の設定により3
値以上の値を記憶させることができる。
According to the present invention, three memory cells are provided for each memory cell.
By storing a value equal to or larger than the value, the area occupied by a unit bit can be reduced, and thus the storage capacity can be increased. Especially EEPR
In the case of the OM memory cell in which the threshold value of the cell transistor changes depending on the amount of accumulated charge, the threshold value can be set to 3 without changing the configuration of the memory cell.
Values greater than or equal to the value can be stored.

【0016】また、メモリセルを3値のデータが記憶可
能なように構成し、2つのメモリセルで基本セルを構成
した場合、基本セルは32 =9種の値を取ることができ
るため、その8値分をデータとすれば、3ビット=23
の値を記憶させることができる。そしてこの場合、2つ
のメモリセルで3ビットが記憶できることから、多値レ
ベルを3という最小限に抑えて従来よりも1.5倍の記
憶容量増大をはかることが可能となる。
Further, when the memory cell is configured to be able to store ternary data and the basic cell is composed of two memory cells, the basic cell can take 3 2 = 9 kinds of values. If the 8 values are used as data, 3 bits = 2 3
The value of can be stored. In this case, since two memory cells can store 3 bits, it is possible to increase the storage capacity by a factor of 1.5 compared to the conventional case by suppressing the multilevel level to a minimum of 3.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1(a)は本発明の一実施例に係わるEEPR
OMの1組のNANDセル構成を示す平面図、図1
(b)はその等価回路図である。この実施例では、8個
のメモリセルM1〜M8が直列に接続されて1つのNA
NDセルを構成している。さらに、NANDセルのドレ
イン側には選択トランジスタS1が配置され、ソース側
には選択トランジスタS2が配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is an EEPR according to an embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of one set of NAND cells of OM.
(B) is the equivalent circuit diagram. In this embodiment, eight memory cells M1 to M8 are connected in series to form one NA.
It constitutes an ND cell. Further, the selection transistor S1 is arranged on the drain side of the NAND cell, and the selection transistor S2 is arranged on the source side.

【0018】図2(a)(b)は、それぞれ図1(a)
のA−A′断面及びB−B′断面図である。素子分離酸
化膜12で囲まれたp型基板(実際はn型基板上にp型
ウェルを形成したもの)11に、複数のメモリセル、つ
まり複数のNANDセルを有するメモリセルアレイが形
成されている。以下には、1つのNANDセルに着目し
て説明する。
2 (a) and 2 (b) are respectively shown in FIG. 1 (a).
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ and the line BB ′ of FIG. A p-type substrate (actually, a p-type well formed on an n-type substrate) 11 surrounded by an element isolation oxide film 12 is formed with a plurality of memory cells, that is, a memory cell array having a plurality of NAND cells. Hereinafter, description will be made focusing on one NAND cell.

【0019】p型基板11の上には、トンネル絶縁膜1
3を介して電荷蓄積層としての浮遊ゲート14(141
〜148 )が形成されている。これらの浮遊ゲート14
の上には、ゲート絶縁膜15を介して制御ゲート16
(161 〜168 )が形成されている。各n型拡散層1
9は、隣接する2つのメモリセルの一方においてはソー
スとして、他方においてはドレインとして共用される。
これにより、各メモリセルは直列に接続されることにな
る。
A tunnel insulating film 1 is formed on the p-type substrate 11.
Floating gate 14 (14 1
~ 14 8 ) are formed. These floating gates 14
A control gate 16 is formed on the upper surface of the control gate 16 via a gate insulating film 15.
(16 1 to 16 8 ) are formed. Each n-type diffusion layer 1
9 is shared as a source in one of two adjacent memory cells and a drain in the other.
As a result, the memory cells are connected in series.

【0020】NANDセルのドレイン側とソース側に
は、それぞれメモリセルの浮遊ゲート及び制御ゲートと
同じプロセスによって形成された選択ゲート149 ,1
9 及び1410,1610が設けられている。このように
素子形成された基板の上方は、CVD酸化膜17により
覆われている。CVD酸化膜17の上にはビット線18
が配設され、このビット線18はNANDセルの一端の
ドレイン拡散層19にコンタクトされている。
Select gates 14 9 and 1 formed on the drain side and the source side of the NAND cell by the same process as the floating gate and the control gate of the memory cell, respectively.
6 9 and 14 10 , 16 10 are provided. The upper part of the substrate on which the elements are formed as described above is covered with the CVD oxide film 17. A bit line 18 is formed on the CVD oxide film 17.
And the bit line 18 is in contact with the drain diffusion layer 19 at one end of the NAND cell.

【0021】行方向に並ぶ複数のNANDセルの同一行
の制御ゲート16は共通に接続されて、行方向に走る制
御ゲート線CG1 〜CG8 として配設されている。これ
らの制御ゲート線は、いわゆるワード線となっている。
選択ゲート169 及び1610も、それぞれ行方向に走る
選択ゲート線SG1 ,SG2 として配設されている。
Control gates 16 in the same row of a plurality of NAND cells arranged in the row direction are connected in common and arranged as control gate lines CG1 to CG8 running in the row direction. These control gate lines are so-called word lines.
The select gates 16 9 and 16 10 are also arranged as select gate lines SG1 and SG2 running in the row direction, respectively.

【0022】図3は、4本のビット線につながる8つの
NANDセル及びその周辺回路を示す。ワード線WLは
行デコーダ21に接続されている。ビット線BLは、セ
ンスアンプ(S/A)25を介して列デコーダ22に接
続されるが、本実施例では、列デコーダ22とS/A2
5との間にデータ変換回路23とラッチ回路24を設け
ている。データ変換回路23は、2値のデータを3値の
データに変換、またその逆の変換を行うものである。ラ
ッチ回路24は、3値のデータをラッチするものであ
る。なお、図中の20は2つのメモリセルX,Yからな
る基本セルを示している。
FIG. 3 shows eight NAND cells connected to four bit lines and their peripheral circuits. The word line WL is connected to the row decoder 21. The bit line BL is connected to the column decoder 22 via a sense amplifier (S / A) 25. In this embodiment, the column decoder 22 and S / A2 are connected.
A data conversion circuit 23 and a latch circuit 24 are provided between the data conversion circuit 5 and the control circuit 5. The data conversion circuit 23 converts binary data into ternary data and vice versa. The latch circuit 24 latches ternary data. Reference numeral 20 in the figure denotes a basic cell composed of two memory cells X and Y.

【0023】図4は、2つのビット線BL1 ,BL2 に
つながる隣接する2つのNANDセル部を示しており、
これを用いてEEPROMの動作を説明する。ここでは
例として1つのNANDセル部には4つのメモリセルが
含まれる場合を示すが、一般に2のn乗個含んでいてよ
い。このとき、まず最初に1つのメモリセルトランジス
タに記憶される情報が3値である場合について説明す
る。
FIG. 4 shows two adjacent NAND cell parts connected to two bit lines BL1 and BL2.
The operation of the EEPROM will be described using this. Here, as an example, a case where one NAND cell portion includes four memory cells is shown, but in general, it may include 2n powers. At this time, first, a case where the information stored in one memory cell transistor is ternary will be described.

【0024】3値のメモリセルトランジスタを用いる場
合には、図5(a)に示すように、ワード線WLを共有
して隣接する2つのメモリセルトランジスタX,Yをペ
アで使い、これを基本セルとする。1つ当たりのセルト
ランジスタには3値を記憶できるため、これらをペアで
用いている基本セルには9値を記憶できる。従ってこれ
らに対して3ビットを対応させる。
When the ternary memory cell transistor is used, as shown in FIG. 5A, two adjacent memory cell transistors X and Y sharing the word line WL are used as a pair, and this is basically used. Let it be a cell. Since three values can be stored in each cell transistor, nine values can be stored in the basic cell that uses them in pairs. Therefore, 3 bits are made to correspond to these.

【0025】図5(b)に3値のメモリセルX,Yのデ
ータと2値データ(3ビット)とのの関係を示す。3ビ
ットに必要なのは8値なので、余った1値分はデータと
しては使用しない。以下、3値のデータを“−1”,
“0”,“1”とシンボリックに名付ける。
FIG. 5B shows the relationship between the data of the ternary memory cells X and Y and the binary data (3 bits). Since 8 bits are required for 3 bits, the remaining 1 value is not used as data. Hereafter, the ternary data is “−1”,
Symbolically named “0” and “1”.

【0026】これらの3値のデータに対しては、セルト
ランジスタのしきい値の異なる3つの状態を対応させ
る。例えば0V以下を“−1”のデータ、0Vから1.
2Vまでを“0”データ、1.2Vから2.4Vまでを
“1”データとする。
These three-valued data are associated with three states having different threshold values of the cell transistor. For example, data of "-1" for 0V or less, 0V to 1.
The data up to 2V is “0” data, and the data up to 1.2V to 2.4V is “1” data.

【0027】次に、本実施例の動作について説明する。
まずデータ消去は、NANDセルを構成するメモリセル
についてブロック消去がなされる。ここで、ブロックの
最小単位は図3に示す破線の領域を示す。図4において
各制御ゲートは1本づつのワード線につながる。そのた
めこの実施例では、選択されたブロック内のドレイン側
選択ゲートのゲート電極SGD とソース側選択ゲートの
ゲート電極SGS 及びNANDセル内の全てのメモリセ
ルの制御ゲートCG1 〜CG4 が0Vとされ、n型基板
とp型ウェル11に昇圧された高電位Vpp(例えば18
V)が与えられる。ビット線BL1 ,BL2 にも高電位
Vppが与えられる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, in data erasing, block erasing is performed on the memory cells forming the NAND cell. Here, the minimum unit of a block indicates the area of the broken line shown in FIG. In FIG. 4, each control gate is connected to one word line. Therefore, in this embodiment, the gate electrode SGD of the drain side select gate and the gate electrode SGS of the source side select gate in the selected block and the control gates CG1 to CG4 of all the memory cells in the NAND cell are set to 0V, and n High potential Vpp boosted to the mold substrate and the p-type well 11 (for example, 18
V) is given. The high potential Vpp is also applied to the bit lines BL1 and BL2.

【0028】これにより、選択ブロック内の全てのメモ
リセルの制御ゲート16とp型ウェル11間に電界がか
かり、浮遊ゲート14からp型ウェル11にトンネル電
流により電子が放出される。選択ブロック内の全てのメ
モリセル(図1の場合M1 〜M8 )はこれによりしきい
値が負方向に移動して、“−1”状態になる。
As a result, an electric field is applied between the control gate 16 and the p-type well 11 of all the memory cells in the selected block, and electrons are emitted from the floating gate 14 to the p-type well 11 by a tunnel current. As a result, the threshold values of all the memory cells (M1 to M8 in FIG. 1) in the selected block are moved in the negative direction, and become "-1".

【0029】次に、データ書き込みは、NANDセル内
のソース線側のメモリセル、即ちビット線から遠いほう
のメモリセルから順に行われる。いま、メモリセルM4
(図4の破線で囲んだセルA)に選択的に“0”及び
“1”データ書き込みを行う場合を説明すれば、ソース
側選択ゲートのゲート電極SGS が0Vとされ、制御ゲ
ートCG4 に高電位Vpp(例えば16〜18V)が印加
され、残りの制御ゲートCG1 〜CG3 には電源電位V
ccと高電位Vppとの間の中間電位VM (例えば、(1/
2)Vpp)が印加され、ドレイン側選択ゲートのゲート
電極SGD にもVM が印加される。また、選択ビット線
BL1 には0Vが与えられ、非選択ビット線BL2 にも
VM が与えられる。p型ウェル11は0V、n型基板は
Vccとする。
Next, data writing is sequentially performed from the memory cell on the source line side in the NAND cell, that is, the memory cell farther from the bit line. Now, memory cell M4
Explaining the case of selectively writing "0" and "1" data in (cell A surrounded by a broken line in FIG. 4), the gate electrode SGS of the source side select gate is set to 0V and the control gate CG4 is set to a high voltage. A potential Vpp (for example, 16 to 18 V) is applied, and the power source potential V is applied to the remaining control gates CG1 to CG3.
Intermediate potential VM between cc and high potential Vpp (for example, (1 /
2) Vpp) is applied, and VM is also applied to the gate electrode SGD of the drain side select gate. Further, 0V is applied to the selected bit line BL1 and VM is also applied to the non-selected bit line BL2. The p-type well 11 is set to 0V and the n-type substrate is set to Vcc.

【0030】これにより、選択されたセルXにおいて
は、ビット線BL1 の0Vがドレインまで伝達されて制
御ゲート16との間に高電界がかかり、浮遊ゲート14
に電子が注入される。この結果、セルXではしきい値が
正方向に移動して、“0”書き込みがなされる。さら
に、“0”状態となったセルトランジスタに対して書き
込みを続けると、しきい値はさらに正方向に移動して
“1”状態となる。
As a result, in the selected cell X, 0 V of the bit line BL1 is transmitted to the drain and a high electric field is applied between the bit line BL1 and the control gate 16, and the floating gate 14
Electrons are injected into. As a result, in the cell X, the threshold value moves in the positive direction, and "0" is written. Further, when writing is continued to the cell transistor in the “0” state, the threshold value moves further in the positive direction and becomes the “1” state.

【0031】ビット線BL1 につながる他のメモリセル
M1 〜M3 では書き込みモードになるが、その電界は小
さく、しきい値変化はない。非選択(又は“0”書き込
み)のビット線BL2 側のメモリセルM5 〜M7 では、
制御ゲートが中間電位VM 、チャネル電位がVH であ
り、その電位差は殆どなく、やはりしきい値の変化はな
い。ビット線BL2 側のメモリセルM8 も同様に書き込
みモードであるが、やはりその電界は小さく、しきい値
変化はない。
The other memory cells M1 to M3 connected to the bit line BL1 are in the write mode, but the electric field is small and there is no threshold change. In the memory cells M5 to M7 on the non-selected (or "0" write) bit line BL2 side,
The control gate has the intermediate potential VM and the channel potential has VH, and there is almost no potential difference between them, and the threshold value does not change. Similarly, the memory cell M8 on the side of the bit line BL2 is also in the write mode, but its electric field is still small and the threshold value does not change.

【0032】このようにしてセルXに対する書き込みが
終了すると、次にNANDセル内の1つ上のメモリセル
M3 に対して同様に書き込みが行われ、さらに順次メモ
リセルM2 ,M1 と書き込みが行われる。
When the writing to the cell X is completed in this manner, next writing is similarly performed to the memory cell M3 one above in the NAND cell, and further writing is sequentially performed to the memory cells M2 and M1. .

【0033】以上の動作は、1つのセルトランジスタに
対して3値を記憶させる動作であるが、実際にデータを
書き込む場合には、セルトランジスタへの書き込みに先
立って、3ビットのデータを2つのセルトランジスタの
記憶する値の組み合わせに変換する必要がある。セルト
ランジスタへの書き込み時には、各セルトランジスタへ
書き込む値を一旦ラッチしておいて、それを順に書き込
んでもよいが、後述するように2つのセルトランジスタ
をペアで書き込んだ方が効率が良い。
The above operation is an operation for storing three values in one cell transistor. However, when actually writing data, two 3-bit data are written in two data before writing in the cell transistor. It is necessary to convert to a combination of values stored in the cell transistor. At the time of writing to the cell transistor, the value to be written to each cell transistor may be latched once and then written in order, but it is more efficient to write two cell transistors in a pair as described later.

【0034】以上の書き込み動作において、メモリセル
の制御ゲート16には高電位Vppと中間電位VM が印加
されるが、流れる電流はトンネル電流のみであるので、
高々1μA以下である。また、一括消去時はn型基板と
p型ウェル11を高電位Vppに上げるが、このとき流
れる電流は、トンネル電流と0Vに保たれる周辺回路の
p型ウェル11とn型基板間のリーク電流であり、これ
も10μA以下である。従って書き込み及び消去に用い
られる高電位Vppは、チップ内部に設けられた昇圧回
路で十分賄うことができる。
In the above write operation, the high potential Vpp and the intermediate potential VM are applied to the control gate 16 of the memory cell, but since the flowing current is only the tunnel current,
It is 1 μA or less at most. Further, at the time of batch erasing, the n-type substrate and the p-type well 11 are raised to the high potential Vpp. The current flowing at this time is the tunnel current and the leak between the p-type well 11 and the n-type substrate of the peripheral circuit which is kept at 0V. It is a current, which is also 10 μA or less. Therefore, the high potential Vpp used for writing and erasing can be sufficiently covered by the booster circuit provided inside the chip.

【0035】また、選択書き込み時に高電位により流れ
る電流は上述のように微小であるから、1つの制御ゲー
ト線(ワード線)につながる全てのメモリセルに同時に
データ書き込みが可能である。即ち、ページモードの書
き込みができ、それだけ高速書き込みが可能である。
Further, since the current flowing due to the high potential at the time of selective writing is minute as described above, it is possible to simultaneously write data to all the memory cells connected to one control gate line (word line). That is, page mode writing can be performed, and high speed writing can be performed accordingly.

【0036】データの読み出しは、1本のワード線につ
ながったメモリセルを同時に読み出す。その際に選択さ
れたNANDセルアレイの選択トランジスタのゲートに
電源電圧である3V、また選択NANDセルアレイ中の
非選択セルの制御ゲート(ワード線)にも3V、選択ワ
ード線に交差する全てのビット線にも3V、ソース線及
び非選択NANDセルアレイの選択ゲート,制御ゲート
につながったワード線に0Vを与える。選択されたワー
ド線にまず始めに0Vを与える。そのとき、“−1”デ
ータを持つメモリセルではビット線に電流が流れ、
“0”,“1”データのそれでは流れない。次に、ワー
ド線に1.2Vを与えると“−1”と“0”データでは
ビット線電流が流れ、“1”データでは流れる。これを
各ビット線につながったセンスアンプ25にて読み取
る。各センスアンプ25には3値のデータを記憶するラ
ッチ回路24が設けられており、このラッチ回路24よ
りシリアルにI/Oへデータを送り出す。
To read data, the memory cells connected to one word line are read simultaneously. At that time, the gate of the selection transistor of the selected NAND cell array is 3V which is a power supply voltage, and the control gate (word line) of the non-selected cell in the selected NAND cell array is also 3V, all bit lines intersecting the selected word line. Also, 3V, 0V is applied to the source line and the word line connected to the select gate and control gate of the non-selected NAND cell array. First, 0V is applied to the selected word line. At that time, a current flows through the bit line in the memory cell having “−1” data,
It does not flow with "0" and "1" data. Next, when 1.2 V is applied to the word line, a bit line current flows in "-1" and "0" data, and flows in "1" data. This is read by the sense amplifier 25 connected to each bit line. Each sense amplifier 25 is provided with a latch circuit 24 for storing ternary data, and the latch circuit 24 serially sends the data to the I / O.

【0037】この際ラッチ回路24よりI/Oへのデー
タ転出時、ペアのメモリセルの9値データを2進法の3
ビット分に変換する変換回路23が2つの3値ラッチ回
路24に1個づつ設ける。
At this time, when the data is transferred from the latch circuit 24 to the I / O, the 9-value data of the pair of memory cells is converted into binary 3
A conversion circuit 23 for converting into bits is provided for each of the two ternary latch circuits 24.

【0038】なお、ペアの2つのメモリセルを1つのN
ANDセル内に設けることも可能である。さらに、ペア
のセルの9値の内の1値は捨てるわけであるが、捨てる
1値の有効利用として次のようにしてもよい。例えば、
ペアのセルが両方共“1”データという場合の書き込み
データは禁止しておき、もし両方共“1”データが読み
出し時に出た場合、ペアのいずれか一方は不良セルと見
なし、そのペアのデータを無効とするデータ検知回路を
各データ変換回路に付加する。これにより、データの信
頼性が増すことになる。
It should be noted that two memory cells of a pair are replaced by one N
It can be provided in the AND cell. Further, although one of the nine values of the pair of cells is discarded, the following effective use of the discarded one value may be performed. For example,
Write data when both cells of a pair are "1" data is prohibited. If both "1" data are output during reading, one of the pair is regarded as a defective cell and the data of that pair is written. A data detection circuit for invalidating is added to each data conversion circuit. This will increase the reliability of the data.

【0039】次に、2つのセルトランジスタをペアで書
き込み及び読み出しする方法について説明する。図6
(a)に、2ステップ書き込みによる3値セルへの書き
込み例を示す。また、図7(a)に書き込み時における
各部の電位を示す。ここで、“−1”が“L”、“0”
が“M”、“1”が“H”に対応するものとし、図3の
メモリセルM4を“M”、M8を“H”に書き込むもの
とする。
Next, a method of writing and reading two cell transistors in pairs will be described. Figure 6
(A) shows an example of writing to a ternary cell by 2-step writing. Further, FIG. 7A shows the potential of each part at the time of writing. Here, "-1" is "L" and "0"
Corresponds to "M", "1" corresponds to "H", and memory cell M4 and M8 of FIG. 3 are written to "M" and "H", respectively.

【0040】まず第1ステップで、CG4 を20V、C
G1 〜CG3 を10V、SGS を0V、SGD を10
V、BL1 を0V、BL2 を0Vとする。これにより、
M4,M8のしきい値は共にMまで上昇する。そして、
第2ステップでは、BL1 を0Vから10Vに変えるこ
とにより、M4のしきい値は変化せず、M8のしきい値
はHまで上昇する。このようにして、M4を“M”、M
8を“H”に書き込むことができる。第2ステップで、
Vppを上げると効果的である。つまり、CG4 の電圧を
20Vから21Vにあげると高速に書き込むことができ
る。
First, in the first step, CG4 is set to 20V, C
G1 to CG3 is 10V, SGS is 0V, SGD is 10V
V and BL1 are set to 0V and BL2 is set to 0V. This allows
The threshold values of M4 and M8 both rise to M. And
In the second step, by changing BL1 from 0V to 10V, the threshold value of M4 does not change and the threshold value of M8 rises to H. In this way, M4 becomes "M", M
8 can be written to "H". In the second step,
It is effective to increase Vpp. In other words, if the voltage of CG4 is raised from 20V to 21V, writing can be done at high speed.

【0041】また、図6(a)中に一点鎖線で示すよう
に、ステップ1ではM8のしきい値のみを上昇させ、ス
テップ2でM4,M8のしきい値を共に上昇させるよう
にしてもよい。さらに、図6(b)に示すように、1ス
テップで書き込みを終了することもできる。この場合、
制御ゲートと基板間に印加する電圧の大小で上昇させる
しきい値(H又はM)を選択することができる。実施例
では、データL,M,Hに応じてビット線電位を、例え
ば10V,1V,0Vの順にすればよい。
As shown by the alternate long and short dash line in FIG. 6 (a), in step 1, only the threshold value of M8 is raised, and in step 2, both the threshold values of M4 and M8 are raised. Good. Further, as shown in FIG. 6B, writing can be completed in one step. in this case,
The threshold value (H or M) to be raised can be selected depending on the magnitude of the voltage applied between the control gate and the substrate. In the embodiment, the bit line potential may be set in the order of 10V, 1V, 0V according to the data L, M, H, for example.

【0042】また、読み出し動作は、図7(b)に示す
ように、ステップ1のときとステップ2のときで制御ゲ
ート(この例ではCG4 )に印加する電圧を変えること
により、ビット線に出てくるデータからメモリセルM
4,M8のデータを判定することができる。この実施例
では、制御ゲートCG4 の電圧が0VのときにBL1 が
“H”、BL2 が“H”であり、CG4 の電圧が1.5
VのときにはBL1 が“L”、BL2 が“H”であるこ
とから、M4が“M”、M8が“H”であると判定され
る。
Further, as shown in FIG. 7B, the read operation is performed on the bit line by changing the voltage applied to the control gate (CG4 in this example) between step 1 and step 2. Memory cell M from incoming data
4, M8 data can be determined. In this embodiment, when the voltage of the control gate CG4 is 0V, BL1 is "H", BL2 is "H", and the voltage of CG4 is 1.5.
When V is V, BL1 is "L" and BL2 is "H". Therefore, it is determined that M4 is "M" and M8 is "H".

【0043】図8は周辺回路の具体例を示すもので、2
値データから3値データに変換してからラッチする場合
のブロック図である。図中30はメモリセル、31はセ
ンスアンプ、32は行デコーダ、33は2値データを3
値データに変換すると共に、3値データを2値データに
変換するデータ変換回路、34は3値データをラッチす
るラッチ回路、35はセンスアンプ31のリード/ライ
ト制御回路、36は行デコーダ32のリード/ライト制
御回路である。
FIG. 8 shows a specific example of the peripheral circuit.
It is a block diagram in the case of converting from value data to ternary data and then latching. In the figure, 30 is a memory cell, 31 is a sense amplifier, 32 is a row decoder, and 33 is binary data.
A data conversion circuit for converting ternary data into binary data while converting it into value data, 34 a latch circuit for latching ternary data, 35 a read / write control circuit of the sense amplifier 31, and 36 a row decoder 32. This is a read / write control circuit.

【0044】図9は、I/Oデータとラッチデータ,セ
ルデータの対応表を示す図である。図10は、2ステッ
プ書き込みを行う場合のW/R制御回路の動作を示すフ
ローチャートである。2値のI/Oデータはデータ変換
回路33により3値データに変換され、このときのラッ
チデータはセルX用のA1,A2とセルY用のB1,B
2のようになる。
FIG. 9 is a diagram showing a correspondence table of I / O data, latch data, and cell data. FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the W / R control circuit when performing the two-step writing. The binary I / O data is converted into ternary data by the data conversion circuit 33, and the latch data at this time is A1 and A2 for the cell X and B1 and B for the cell Y.
It becomes like 2.

【0045】ここでは、セルXに関して説明する。書き
込みがスタートすると、図10に示すように、A1=0
であればステップ1の書き込みを行い、A1=1であれ
ばステップ1の書き込みは行わない。そして、A1=0
であればステップ2の書き込みを行い、A2=1であれ
ばステップ2の書き込みは行わない。このようにして書
き込み操作を行うことにより、図9に示すように、セル
データはA1,A2が共に0の場合は“L”となり、A
1,A2の一方が0で他方が1の場合は“M”となり、
A1,A2が共に1の場合は“H”となる。
Here, the cell X will be described. When writing is started, as shown in FIG. 10, A1 = 0
If so, writing in step 1 is performed, and if A1 = 1, writing in step 1 is not performed. And A1 = 0
If so, writing in step 2 is performed, and if A2 = 1, writing in step 2 is not performed. By performing the write operation in this manner, the cell data becomes “L” when both A1 and A2 are 0, as shown in FIG.
If one of A1 and A2 is 0 and the other is 1, it becomes "M",
When both A1 and A2 are 1, it becomes "H".

【0046】図11は、周辺回路の他の具体例を示すも
ので、2値データから3値データに変換してからラッチ
する場合のブロック図である。図中の44は2値データ
をラッチするラッチ回路、45はセンスアンプ31のデ
ータ変換・リード/ライト制御回路、46はワード線の
データ変換・リード/ライト制御回路である。この例
は、リード/ライト制御回路にデータ変換機能を持たせ
ることにより、図10と同様の機能を実現している。
FIG. 11 shows another specific example of the peripheral circuit and is a block diagram in the case where the binary data is converted into the ternary data and then latched. In the figure, 44 is a latch circuit for latching binary data, 45 is a data conversion / read / write control circuit of the sense amplifier 31, and 46 is a word line data conversion / read / write control circuit. In this example, the read / write control circuit is provided with a data conversion function to realize the same function as in FIG.

【0047】以上説明したように、2つのメモリセルで
9状態を作り、そのうち8状態で3ビットの記憶をす
る。残り1状態はデータ管理情報として用いると便利で
ある。データ管理情報とは、一連の大量データの先頭ア
ドレスを示すポインタ,或いは管理領域ファイルを示す
FATマークなどである。
As described above, 9 states are created by two memory cells, and 8 bits are used to store 3 bits. It is convenient to use the remaining 1 state as data management information. The data management information is a pointer indicating the start address of a series of large amounts of data, a FAT mark indicating a management area file, or the like.

【0048】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例ではメモリセルは3値データを
記憶するものとしたが、3値以上のデータを記憶するメ
モリセルであれば本発明を適用することができる。ま
た、NANDセル型に限らずOR型にも適用可能であ
る。さらに、不揮発性のメモリセルに限らずDRAMに
も適用することが可能である。また、メモリセルとして
はnチャネルトランジスタに限らず、pチャネルトラン
ジスタでもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で、種々変形して実施することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. In the embodiments, the memory cells store three-valued data, but the present invention can be applied to any memory cells that store three-valued data or more. Further, it is applicable not only to the NAND cell type but also to the OR type. Further, the present invention can be applied not only to nonvolatile memory cells but also to DRAM. Further, the memory cell is not limited to the n-channel transistor, but may be a p-channel transistor. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、1
個のメモリセルに3値以上の多値のデータを内蔵させる
ことにより、メモリセルの微細化を必要とすることな
く、記憶容量の大容量化をはかることができる。特に、
メモリセルを3値データが記憶可能なように構成し、2
つのメモリセルで基本セルを構成した場合、メモリセル
の無駄を最小限にして3ビットを記憶させることができ
る。また、EEPROMのメモリセルのように電荷の蓄
積量によりセルトランジスタのしきい値が変化するもの
においては、メモリセルの構成を変えることなく本発明
を実現することができ、その有用性は大である。
As described above in detail, according to the present invention, 1
By incorporating multi-valued data of three or more values in each memory cell, it is possible to increase the storage capacity without requiring miniaturization of the memory cell. In particular,
The memory cell is configured so that it can store ternary data, and
When one memory cell constitutes a basic cell, waste of the memory cell can be minimized to store 3 bits. Further, in the case where the threshold value of the cell transistor changes depending on the amount of accumulated charge, such as an EEPROM memory cell, the present invention can be realized without changing the configuration of the memory cell, and its usefulness is great. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係わるEEPROMのセル
アレイ構成を示す平面図と等価回路図。
FIG. 1 is a plan view and an equivalent circuit diagram showing a cell array configuration of an EEPROM according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の矢視A−A′及びB−B′断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ and BB ′ of FIG.

【図3】4本のビット線につながる8つのNANDセル
及びその周辺回路を示す回路構成図。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing eight NAND cells connected to four bit lines and peripheral circuits thereof.

【図4】2つのビット線につながる隣接する2つのNA
NDセル部を示す回路構成図。
FIG. 4 shows two adjacent NAs connected to two bit lines.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing an ND cell section.

【図5】1単位のメモリセルの構成とこれに記憶される
データとの関係を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the configuration of one unit of memory cell and the data stored therein.

【図6】基本セルの書き込み動作を説明するための模式
図。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a write operation of a basic cell.

【図7】書き込み時及び読み出し時の各部の電位を示す
図。
FIG. 7 is a diagram showing the potential of each part at the time of writing and reading.

【図8】2値データから3値データに変換してラッチす
る場合の回路例を示すブロック図。
FIG. 8 is a block diagram showing a circuit example in the case where binary data is converted to ternary data and latched.

【図9】図8の回路の動作を説明するためのもので、I
/Oデータとラッチデータ,セルデータの対応を示す
図。
FIG. 9 is for explaining the operation of the circuit of FIG.
The figure which shows correspondence of / O data, latch data, and cell data.

【図10】図8の回路の動作を説明するためのフローチ
ャート。
10 is a flow chart for explaining the operation of the circuit of FIG.

【図11】2値データをそのままラッチする場合の回路
例を示すブロック図。
FIG. 11 is a block diagram showing a circuit example in the case of latching binary data as it is.

【図12】従来のEEPROMにおける書き込み特性を
示す図。
FIG. 12 is a diagram showing write characteristics in a conventional EEPROM.

【図13】従来のEEPROMのセルアレイ構成を示す
図。
FIG. 13 is a diagram showing a cell array configuration of a conventional EEPROM.

【図14】従来EEPROMにおけるセルのしきい値分
布を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing a threshold distribution of cells in a conventional EEPROM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…p型基板(n基板上にp型ウェルを形成したも
の) 12…素子分離酸化膜 13…トンネル絶縁膜 14…浮遊ゲート(電荷蓄積層) 15…ゲート絶縁膜 16…制御ゲート 17…CVD酸化膜 18…ビット線 19…ドレイン拡散層 21…行デコーダ 22…列デコーダ 23…データ変換回路 24…ラッチ回路 25…センスアンプ
11 ... P-type substrate (p-type well formed on n-substrate) 12 ... Element isolation oxide film 13 ... Tunnel insulating film 14 ... Floating gate (charge storage layer) 15 ... Gate insulating film 16 ... Control gate 17 ... CVD Oxide film 18 ... Bit line 19 ... Drain diffusion layer 21 ... Row decoder 22 ... Column decoder 23 ... Data conversion circuit 24 ... Latch circuit 25 ... Sense amplifier

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 智晴 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 白田 理一郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 百冨 正樹 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 中村 寛 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 渡辺 重佳 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tomoharu Tanaka, 1 Komukai Toshiba Town, Saiwai-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Corporate R & D Center, Toshiba Corporation (72) Riichiro Shirata Komukai Toshiba, Saiwai-ku, Kawasaki City, Kanagawa Town No. 1 In stock company Toshiba Research & Development Center (72) Inventor Masaki Tomomi Komukai, Saiwai-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture No. 1 Toshiba Town Co. Ltd. Research & Development Center (72) Inventor Hiroshi Nakamura Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Komukai-Toshiba-cho, No. 1 in Toshiba Research & Development Center, Ltd. (72) Inventor Shigeka Watanabe Komukai-Toshiba, No. 1 in Saiwai-ku, Kawasaki, Kanagawa

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】m値(m≧3)のデータを記憶可能なメモ
リセルのn個を1組として基本セルを構成し、該基本セ
ルを複数個配置してなるセルアレイと、各々の基本セル
にそれぞれk(2k ≦mn )ビット分のデータを記憶さ
せる手段とを具備してなることを特徴とする半導体記憶
装置。
1. A cell array in which a basic cell is formed by setting n memory cells capable of storing data of m values (m ≧ 3) as one set, and a plurality of the basic cells are arranged, and each basic cell. And a means for respectively storing k (2 k ≤m n ) bits of data.
【請求項2】3値のデータを記憶可能なメモリセルの2
個を1組として基本セルを構成し、該基本セルを複数個
配置してなるセルアレイと、3ビットの2値データを2
組の3値データに変換して各基本セルに記憶させる手段
と、各基本セルから読み出された2組の3値データを3
ビットの2値データに変換して出力する手段とを具備し
てなることを特徴とする半導体記憶装置。
2. A memory cell capable of storing ternary data.
A basic cell is made up of one set of cells and a plurality of basic cells are arranged, and two 3-bit binary data are stored.
Means for converting into a set of three-valued data and storing in each basic cell, and two sets of three-valued data read from each basic cell into three.
A semiconductor memory device comprising: means for converting into binary data of bits and outputting.
【請求項3】基板上に電荷蓄積層と制御ゲートを積層し
た不揮発性メモリセルを集積してなる半導体記憶装置に
おいて、 1つのメモリセルで3値(H,M,L)のデータを内蔵
するように、書き込み時の蓄積量を、Hの場合はセルの
しきい値がyV以上となり、Mの場合はxV以上yV未
満となり、Lの場合はxV未満となるように制御する手
段と、読み出し時にセルのドレインとソース間に電位差
を設け、制御ゲートにまずxVを与えてビット線電流が
流れる場合をLレベル、次に制御ゲートにyVを与えて
初めて電流が流れる場合をMレベル、流れない場合をH
レベルとしてメモリセルのしきい値を検知する手段とを
具備し、前記メモリセルを各々2個で1単位とし、該1
単位にそれぞれ3ビット分のデータを記憶させることを
特徴とする半導体記憶装置。
3. A semiconductor memory device in which a non-volatile memory cell in which a charge storage layer and a control gate are laminated on a substrate is integrated, in which one memory cell incorporates ternary (H, M, L) data. As described above, the means for controlling the storage amount at the time of writing so that the threshold value of the cell becomes yV or more in the case of H, xV or more and less than yV in the case of M, and becomes less than xV in the case of L, and reading. Sometimes a potential difference is provided between the drain and source of the cell, and the control line is first supplied with xV to allow the bit line current to flow, and then the control gate is supplied with yV to allow the current to flow for the first time. The case is H
Means for detecting a threshold value of a memory cell as a level, each of the memory cells being one unit,
A semiconductor memory device characterized in that data of 3 bits is stored in each unit.
【請求項4】前記基本セルによって記憶される9状態の
うち8状態でデータを記憶し、残りの1状態をデータ管
理領域情報として記憶することを特徴とする請求項2又
は3に記載の半導体記憶装置。
4. The semiconductor according to claim 2, wherein data is stored in 8 states out of 9 states stored by the basic cell, and the remaining 1 state is stored as data management area information. Storage device.
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