JPH09326197A - Nonvolatile semiconductor storage device and bit line charging method - Google Patents

Nonvolatile semiconductor storage device and bit line charging method

Info

Publication number
JPH09326197A
JPH09326197A JP8143798A JP14379896A JPH09326197A JP H09326197 A JPH09326197 A JP H09326197A JP 8143798 A JP8143798 A JP 8143798A JP 14379896 A JP14379896 A JP 14379896A JP H09326197 A JPH09326197 A JP H09326197A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
potential
memory cell
bit line
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8143798A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihisa Iwata
佳久 岩田
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP8143798A priority Critical patent/JPH09326197A/en
Publication of JPH09326197A publication Critical patent/JPH09326197A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the time required for reading and writing data by providing a temporary storage circuit which accumulates data for writing to and reading from memory and a voltage supplying circuit which supplies voltages corresponding to multi-values to bit lines for each bit line. SOLUTION: Each bit line is provided with a temporary storage circuit which accumulates data to be written to and read out from memory cells and a voltage supplying the potentials corresponding to multivalues to bit lines. In one unit block, a sense amplifier which is connected with a cell array including multi-value storable nonvolatile memory cells through bit lines is connected with a temporary storage circuit. This circuit is connected with an I/O line and the voltage supplying means, which is connected with bit lines. By this, multi-value data can be read out at one time from multi-value storable nonvolatile memory cells connected to one word line and thereby readout time can be saved.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は不揮発性半導体記憶
装置に関するもので、特に、同一ワード線に接続される
多値記憶可能な不揮発性メモリ素子を同時に読み出す事
が可能な不揮発性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 non-volatile semiconductor memory device, and more particularly to a non-volatile semiconductor memory device capable of simultaneously reading multi-valued non-volatile memory elements connected to the same word line. .

【0002】[0002]

【従来の技術】不揮発性半導体記憶装置は電源を切って
もメモリに蓄積されたデータが失われない等の利点があ
るため、携帯電話器やポケットベル等に需要が大幅に増
大している。電気的に一括消去可能な不揮発性半導体記
憶装置であるフラッシュメモリは、2トランジスタ型の
バイト型不揮発性半導体記憶装置と異なり、1トランジ
スタでメモリセルを構成する事が出来るので、メモリセ
ルの占有面積を縮小する事が可能となり、大容量の磁気
ディスクの代替用途が期待されている。
2. Description of the Related Art Non-volatile semiconductor memory devices have the advantage that the data stored in the memory are not lost even when the power is turned off. Therefore, the demand for portable telephones, pagers and the like has greatly increased. A flash memory, which is a non-volatile semiconductor memory device that can be electrically collectively erased, can configure a memory cell with one transistor, unlike a two-transistor byte type non-volatile semiconductor memory device. It is possible to reduce the size of the disk, and it is expected to be used as a substitute for a large-capacity magnetic disk.

【0003】これらの不揮発性半導体記憶装置は、浮遊
ゲートを有するMOSトランジスタからなるメモリセル
をマトリクス状に配置してメモリセルを構成し、トンネ
ル現象もしくはインパクトイオン化現象を利用して、こ
の浮遊ゲートに電子を注入させ、MOSトランジスタの
しきい値を変化させ、その変化により情報を記憶する。
また、浮遊ゲートに注入された電子は、エネルギー障壁
の為、浮遊ゲート内に閉じこめられる。この為、一旦浮
遊ゲートに蓄積された情報は失われず、不揮発性記憶装
置として機能する。
In these non-volatile semiconductor memory devices, memory cells composed of MOS transistors having a floating gate are arranged in a matrix to form a memory cell, and a tunnel phenomenon or impact ionization phenomenon is used to make the floating gate a floating gate. Electrons are injected, the threshold value of the MOS transistor is changed, and information is stored by the change.
Further, the electrons injected into the floating gate are confined in the floating gate due to the energy barrier. Therefore, the information once stored in the floating gate is not lost, and it functions as a nonvolatile memory device.

【0004】また、不揮発性半導体装置には、メモリセ
ルを構成するMOSトランジスタのしきい値のレベルを
高い状態(データが蓄積された状態)と低い状態(消去
状態)の2値としてデータを記憶するものと、しきい値
のレベルを多値(3値以上)としてデータを記憶するも
のとがある。
Further, in the nonvolatile semiconductor device, data is stored by setting the threshold level of a MOS transistor forming a memory cell to a binary value of a high state (a state where data is accumulated) and a low state (an erased state). There are two types, one is for storing data and the other is for storing data with the threshold level being multi-valued (three or more).

【0005】ここでは、多値記憶可能な不揮発性半導体
記憶装置をNAND型フラッシュメモリを例に取り説明
する。図34は不揮発性半導体記憶装置の主要ブロック
図を示している。不揮発性半導体記憶装置993は、ロ
ウデコーダ994、カラムデコーダ995、I/Oバッ
ファ、センスアンプブロック997、カラムゲートトラ
ンジスタ群998、メモリセルアレー999から構成さ
れている。
Here, a nonvolatile semiconductor memory device capable of multi-valued storage will be described taking a NAND flash memory as an example. FIG. 34 shows a main block diagram of the nonvolatile semiconductor memory device. The nonvolatile semiconductor memory device 993 is composed of a row decoder 994, a column decoder 995, an I / O buffer, a sense amplifier block 997, a column gate transistor group 998, and a memory cell array 999.

【0006】NAND型メモリセルが行列状に配置され
たメモリセルアレー999は、数千本のワード線と数千
本のビット線を有している。ワード線の一端はロウデコ
ーダ994に接続され、ロウデコーダ994は、外部か
らのアドレス信号に基づいてワード線を選択する。ま
た、ビット線の一端はカラムゲートトランジスタ群99
8に接続され、カラムゲートトランジスタ群998は、
外部からのアドレス信号に基づいてカラムデコーダ99
5によりデコードされた信号を受け、選択されたビット
線をセンスアンプブロック997に接続する。センスア
ンプブロック997でセンス増幅された信号は、I/O
バッファ996に伝達され、I/Oバッファ996は当
該不揮発性半導体記憶装置993外部とのインターフェ
イスを取る。
A memory cell array 999 in which NAND type memory cells are arranged in a matrix has thousands of word lines and thousands of bit lines. One end of the word line is connected to the row decoder 994, and the row decoder 994 selects the word line based on an external address signal. Further, one end of the bit line has a column gate transistor group 99.
8 and the column gate transistor group 998 is
A column decoder 99 based on an external address signal
The signal decoded by 5 is received, and the selected bit line is connected to the sense amplifier block 997. The signal sense-amplified by the sense amplifier block 997 is I / O.
The data is transmitted to the buffer 996, and the I / O buffer 996 interfaces with the outside of the nonvolatile semiconductor memory device 993.

【0007】次に、図36にメモリセルアレー999、
カラムゲートトランジスタ群998、カラムデコーダ、
ロウデコーダ部分の詳細図を示した。ここで、BL1〜
BL4ビット線を、WL1〜WL5はワード線を、99
2はNAND型メモリセルを示している。
Next, FIG. 36 shows a memory cell array 999,
Column gate transistor group 998, column decoder,
A detailed diagram of the row decoder portion is shown. Where BL1
BL4 bit line, WL1 to WL5 word lines, 99
Reference numeral 2 denotes a NAND type memory cell.

【0008】図37はNAND型メモリセル992の詳
細図を示している。一つのNAND型メモリセル992
は直列に8個接続されたメモリセルMC11〜MC18
から構成され、メモリセルMC11〜MC18のそれぞ
れは電子を蓄積するためのフローティングゲートを有し
ている。また、直列に接続されたメモリセルMC11〜
MC18の一端は、第一の選択トランジスタSGD1を
介してビット線BL1に接続され、直列に接続されたメ
モリセルMC11〜MC18の他端は、第二の選択トラ
ンジスタSGS1を介して共通ソース線に接続されてい
る。全てのNAND型メモリセル992は以上の様に構
成されている。
FIG. 37 shows a detailed view of the NAND type memory cell 992. One NAND memory cell 992
Are memory cells MC11 to MC18 connected in series eight
Each of the memory cells MC11 to MC18 has a floating gate for accumulating electrons. In addition, the memory cells MC11 to MC11 connected in series
One end of MC18 is connected to the bit line BL1 via the first selection transistor SGD1, and the other ends of the memory cells MC11 to MC18 connected in series are connected to the common source line via the second selection transistor SGS1. Has been done. All NAND memory cells 992 are configured as described above.

【0009】また、図38はこのNAND型メモリセル
992の集積回路上の断面図を示している。N型半導体
基板(N−SUBSTRATE)にP−WELLを形成
し、このP−WELLにメモリセルMC11〜MC1
8、選択トランジスタSGS1、SGD1が形成されて
いる。また、これらのトランジスタのソース/ドレイン
として使用する拡散層N+は隣り合うトランジスタと共
有しており、選択トランジスタSGD1の他方の拡散層
はビット線に接続されている。
FIG. 38 is a sectional view of the NAND type memory cell 992 on the integrated circuit. A P-WELL is formed on an N-type semiconductor substrate (N-SUBSTRATE), and memory cells MC11 to MC1 are formed on this P-WELL.
8. Select transistors SGS1 and SGD1 are formed. The diffusion layer N + used as the source / drain of these transistors is shared with the adjacent transistor, and the other diffusion layer of the selection transistor SGD1 is connected to the bit line.

【0010】次に、この不揮発性半導体記憶装置の書き
込み動作について図39を参照しながら説明する。ここ
で、図37に示すメモリセルMC11にのみデータを書
き込むと仮定する。
Next, the write operation of this nonvolatile semiconductor memory device will be described with reference to FIG. Here, it is assumed that data is written only in the memory cell MC11 shown in FIG.

【0011】まず、初めに全てのメモリセルに電荷が蓄
積されていない状態において、ビット線BL1を0V
に、ビット線BL2を10Vに印可する。次いで非選択
ワード線WL1C〜WL1Iを12Vに、選択ワード線
WL1Bを書き込み電圧(例えば、20V)に、選択ト
ランジスタのワード線WL1Aを12Vに、WL1Lを
0Vに印可する。この為、メモリセルMC11〜MC1
8、選択トランジスタSGD1はON状態となり、選択
トランジスタSGS1はOFF状態となる。
First, the bit line BL1 is set to 0 V in a state where charges are not accumulated in all the memory cells.
Then, the bit line BL2 is applied to 10V. Next, the non-selected word lines WL1C to WL1I are applied to 12V, the selected word line WL1B is applied to the write voltage (for example, 20V), the word line WL1A of the selection transistor is applied to 12V, and the WL1L is applied to 0V. Therefore, the memory cells MC11 to MC1
8. The selection transistor SGD1 is turned on and the selection transistor SGS1 is turned off.

【0012】選択トランジスタSGS1はOFF状態な
ので、メモリセルMC11においては、メモリセルMC
11のソース端子Sの電位はフローティング状態とな
り、制御ゲートCGとドレイン端子Dとの間に書き込み
電圧(例えば、20V)の電圧が印可されるので、ゲー
ト絶縁膜990を介してフローティングゲートFGに電
子が注入される(図39(1)参照)。すなわち、メモ
リセルMC11にはデータが記憶され、この状態を特に
蓄積状態と言う。
Since the select transistor SGS1 is in the OFF state, in the memory cell MC11, the memory cell MC
Since the potential of the source terminal S of 11 becomes a floating state and a write voltage (for example, 20 V) is applied between the control gate CG and the drain terminal D, electrons are applied to the floating gate FG via the gate insulating film 990. Is injected (see FIG. 39 (1)). That is, data is stored in the memory cell MC11, and this state is called an accumulated state.

【0013】また、この蓄積状態を図39(2)を用い
て更に説明する。図39(2)はしきい値の個数分布図
を示しており、4値書き込みの場合を示している。上述
のように、メモリセルの制御ゲートCGとドレイン端子
Dとの間に高電圧(書き込み電圧)を印可する事によ
り、フローティングゲートFGに電子を注入し、このメ
モリセルのしきい値が上昇する。すなわち、しきい値は
消去状態“0”から蓄積状態“1”、“2”、“3”の
いずれかに遷移する。また、“1”、“2”、“3”の
どの蓄積状態に遷移するかは、制御ゲートとドレイン端
子間に印可する電圧の大きさに依存する。ここでは、
“2”データの状態になったと仮定する。
The accumulated state will be further described with reference to FIG. 39 (2). FIG. 39 (2) shows a threshold number distribution diagram, showing a case of four-value writing. As described above, by applying a high voltage (write voltage) between the control gate CG and the drain terminal D of the memory cell, electrons are injected into the floating gate FG, and the threshold value of this memory cell rises. . That is, the threshold value transits from the erased state "0" to any of the accumulated states "1", "2", and "3". Further, which one of the storage states “1”, “2”, and “3” transitions to depends on the magnitude of the voltage applied between the control gate and the drain terminal. here,
It is assumed that the state of "2" data has been reached.

【0014】また、フラッシュメモリに使用される全て
のメモリセルは同じ程度にしきい値が上昇するのではな
く、個々のメモリセルにより異なる。この為、蓄積状態
のメモリセルのしきい値はある個数分布L1〜L4を持
っている。例えば、“0”データの時のしきい値の範囲
L1を−2.5V〜−0.5V、“1”データの時のし
きい値の範囲L2を0.5V〜1.5V、“2”データ
の時のしきい値の範囲L3を2.5V〜3.5V、
“3”データの時のしきい値の範囲L3を4.5V〜
5.5Vと仮定する。
Further, the threshold values of all the memory cells used in the flash memory do not rise to the same extent, but vary depending on the individual memory cells. Therefore, the threshold value of the memory cells in the storage state has a certain number distribution L1 to L4. For example, the threshold range L1 for "0" data is -2.5V to -0.5V, the threshold range L2 for "1" data is 0.5V to 1.5V, "2". "The threshold value range L3 for data is 2.5 V to 3.5 V,
The threshold value range L3 for "3" data is 4.5V to
Assume 5.5V.

【0015】また、MC12〜MC18においては、制
御ゲートCGは12Vに印可されているので、制御ゲー
トCGとドレイン端子D間には12Vの電圧が印可され
るが、トンネル現象を発生させるには低い電圧なのでフ
ローティングゲートFGに電子は注入されない。すなわ
ち、データは記憶されず、消去状態“0”のままであ
る。
Further, in MC12 to MC18, since the control gate CG is applied to 12V, a voltage of 12V is applied between the control gate CG and the drain terminal D, but it is low to cause the tunnel phenomenon. Since it is a voltage, electrons are not injected into the floating gate FG. That is, no data is stored and the erased state remains "0".

【0016】また、メモリセルMC21においては、制
御ゲートCGとドレイン端子Dとの間に10V(20V
−10V)が印可され、メモリセルMC22〜MC28
の制御ゲートCGとドレイン端子Dとの間に2V(12
V−10V)が印可されている。この為、メモリセルM
C21〜MC28のフローティングゲートFGにも電子
は注入されない。すなわち、消去状態のままである。
Further, in the memory cell MC21, 10V (20V) is provided between the control gate CG and the drain terminal D.
-10V) is applied to the memory cells MC22 to MC28.
Between the control gate CG and the drain terminal D of 2V (12
V-10V) is applied. Therefore, the memory cell M
No electrons are injected into the floating gates FG of C21 to MC28. That is, it remains in the erased state.

【0017】また、ビット線BL2に印可された電圧
(10V)を特に書き込み禁止電圧と言う。以上の様に
して、所定のメモリセルMC11にのみ蓄積状態とな
り、書き込み動作が終了する。
The voltage (10 V) applied to the bit line BL2 is particularly called a write inhibit voltage. As described above, the storage state is set only in the predetermined memory cell MC11, and the write operation is completed.

【0018】次に、読み出し動作について説明する。
今、メモリセルMC11が“2”データの状態と仮定す
る。ワード線WL1Bを4Vにし、メモリセルMC11
を選択する。また、ワード線WL1A、WL1J、非選
択ワード線WL1C〜WL1Iを12Vに印可し、メモ
リセルMC12〜MC18、MC22〜MC28、選択
トランジスタSGD1、SDG2、SGS1、SGS2
をONにする。
Next, the read operation will be described.
Now, assume that the memory cell MC11 is in the state of "2" data. The word line WL1B is set to 4V and the memory cell MC11
Select Further, the word lines WL1A and WL1J and the non-selected word lines WL1C to WL1I are applied to 12V, and the memory cells MC12 to MC18, MC22 to MC28, the selection transistors SGD1, SDG2, SGS1 and SGS2 are applied.
Turn on.

【0019】また、ビット線BL1及びBL2を0Vに
放電したあとフローティング状態にする。また、共通ソ
ース線電位VSを12Vにする。ワード選択線WL1B
の電位(4V)は、しきい電圧(2.5V〜3.5V)
より高いので、“2”データの蓄積状態にあるメモリセ
ルはONする。この為、ビット線BL1には、共通ソー
ス線電位VSからメモリセルMC11のしきい電圧を減
じた電位に充電される。
Further, the bit lines BL1 and BL2 are discharged to 0V and then brought into a floating state. Further, the common source line potential VS is set to 12V. Word select line WL1B
Potential (4V) is a threshold voltage (2.5V to 3.5V)
Since it is higher, the memory cell in the storage state of "2" data is turned on. Therefore, the bit line BL1 is charged to a potential obtained by subtracting the threshold voltage of the memory cell MC11 from the common source line potential VS.

【0020】この場合、メモリセルMC11において
は、メモリセルMC11のしきい値が2.5V〜3.5
V(“2”の状態、図39(2)参照)になっているの
で、ビット線は2.5V〜3.5Vの範囲の電位に充電
される。このビット線の電位の変化をセンスアンプで感
知し、センス増幅する。
In this case, in the memory cell MC11, the threshold voltage of the memory cell MC11 is 2.5V to 3.5V.
Since it is V ("2" state, see FIG. 39 (2)), the bit line is charged to a potential in the range of 2.5V to 3.5V. The change in the potential of the bit line is sensed by the sense amplifier, and sense amplification is performed.

【0021】また、他のセルの影響を考慮して、それら
のセルの一つでも“3”の状態にあったとしても、メモ
リセルMC11のしきい値が−2.5V〜−0.5V
(“0”の状態、図39(2)参照)の時、ビット線は
6.5V以上の範囲の電位に、しきい値が0.5V〜
1.5V(“1”の状態、図39(2)参照)の時、ビ
ット線は4.5V〜5.5Vの範囲の電位にそれぞれ充
電される。また、しきい値が4.5V〜5.5V
(“3”の状態、図39(2)参照)の時、メモリセル
MC11はONしないので、ビット線は0Vのままであ
る。
Further, considering the influence of other cells, even if one of those cells is in the "3" state, the threshold value of the memory cell MC11 is -2.5V to -0.5V.
In the case of "0" state (see FIG. 39 (2)), the bit line is at a potential in the range of 6.5 V or more and the threshold value is 0.5 V to
At 1.5 V (“1” state, see FIG. 39 (2)), the bit lines are charged to potentials in the range of 4.5 V to 5.5 V, respectively. In addition, the threshold value is 4.5V to 5.5V
In the case of "3" state (see FIG. 39 (2)), since the memory cell MC11 is not turned on, the bit line remains at 0V.

【0022】以上の様に、4値記憶の不揮発性半導体記
憶装置では、選択ワード線の電位を所定の電位に設定
し、ビット線の電位の変化をセンスする事により4つの
蓄積状態“0”、“1”、“2”、“3”を判別をす
る。
As described above, in the non-volatile semiconductor memory device of four-value storage, the potential of the selected word line is set to a predetermined potential and the change in the potential of the bit line is sensed, whereby four storage states "0" are obtained. , "1", "2", "3" are discriminated.

【0023】次に、この判別に関し説明する。4値記憶
の不揮発性半導体記憶装置の回路の主要部分を従来図4
0に示した。複数のメモリセル1〜Nのそれぞれは、ビ
ット線に接続されており、制御回路1〜3及びカラムゲ
ート1〜Nを介して、複数のフリップフロップFF11
〜FF13に接続されている。また、これらのフリップ
フロップFF11〜FF13の端子VL11〜VL13
はそろぞれI/Oバッファに接続されている。また、制
御回路1〜3は、ビット線1〜Nから伝達される信号に
応じて、後段のFF11〜FF13にどの様な信号を伝
達するかを制御するための回路である。
Next, this discrimination will be described. The main part of the circuit of the nonvolatile semiconductor memory device of four-value storage is shown in FIG.
It was shown at 0. Each of the plurality of memory cells 1 to N is connected to a bit line, and a plurality of flip-flops FF11 are provided via the control circuits 1 to 3 and the column gates 1 to N.
To FF13. The terminals VL11 to VL13 of these flip-flops FF11 to FF13 are also included.
Each is connected to an I / O buffer. Further, the control circuits 1 to 3 are circuits for controlling what kind of signal is transmitted to the FF11 to FF13 in the subsequent stage according to the signal transmitted from the bit lines 1 to N.

【0024】次に、4値のデータの判別方法について簡
単に説明する。上述の様に、選択されたメモリセルのし
きい値に応じて、ビット線の電位が決定される。このビ
ット線の電位をフリップフロップFF11〜FF13に
ラッチし、端子VL11〜VL13の電位により4値を
判別する。例えば、 VL11=H、VL12=H、VL13=H の時、“0”データ VL11=L、VL12=H、VL13=H の時、“1”データ VL11=L、VL12=L、VL13=H の時、“2”データ VL11=L、VL12=L、VL13=L の時、“3”データ の様に“0”〜“3”の4値を判別する。
Next, a method of discriminating four-valued data will be briefly described. As described above, the potential of the bit line is determined according to the threshold value of the selected memory cell. The potential of this bit line is latched in the flip-flops FF11 to FF13, and four values are discriminated by the potentials of the terminals VL11 to VL13. For example, when VL11 = H, VL12 = H, VL13 = H, "0" data VL11 = L, VL12 = H, VL13 = H, "1" data VL11 = L, VL12 = L, VL13 = H When "2" data VL11 = L, VL12 = L, VL13 = L, four values of "0" to "3" are discriminated like "3" data.

【0025】ここで注意しなければならないのは、N個
のメモリセル1〜Nが3個のフリップフロップFF11
〜FF13を共有している事である。すなわち、一つの
メモリセル(例えば、メモリセル1)の4値の読み出し
を行っている時は他のメモリセル2〜Nはビット線から
切り離されている。この為、全てのビット線1〜Nから
の読み出しを行う事が出来ない。また、ビット線1〜N
のそれぞれに、複数個のフリップフロップからなるセン
スアンプを設けるとチップ面積の増加となってしまう。
また、2値の場合と同様のチップ面積にしようとすると
ビット線3本で、3個のフリップフロップからなるセン
スアンプを共有する形で設ける事しかできない。
It should be noted here that the N memory cells 1 to N have three flip-flops FF11.
~ It means that FF13 is shared. That is, while reading four values from one memory cell (for example, memory cell 1), the other memory cells 2 to N are separated from the bit line. Therefore, it is impossible to read from all the bit lines 1 to N. Also, bit lines 1 to N
If a sense amplifier including a plurality of flip-flops is provided in each of the above, the chip area will increase.
Further, if an attempt is made to make the chip area the same as in the case of binary, it is only possible to provide the sense amplifier composed of three flip-flops by three bit lines in common.

【0026】[0026]

【発明が解決しようとする課題】以上の様に、多値記憶
の不揮発性半導体記憶装置では、多数個のメモリセルが
センスアンプとして使用するフリップフロップを共有し
ているため、すべ値のメモリセルを一度に読み出せなか
った。この為、全てもメモリセルからデータを読み出す
には、一つ一つのメモリセルからデータを読み出さなけ
ればならず、データを読み出す為に時間がかかってしま
っていた。
As described above, in a nonvolatile semiconductor memory device for multi-value storage, since many memory cells share a flip-flop used as a sense amplifier, memory cells of all values are stored. Could not be read at once. Therefore, in order to read the data from all the memory cells, it is necessary to read the data from each memory cell, and it takes time to read the data.

【0027】本発明の目的は、以上の様な問題を鑑み、
チップ面積の増大を極力抑え、全てのメモリセルから一
度のデータを読み出す事が可能な不揮発性半導体装置を
提供する事である。
An object of the present invention is to solve the above problems.
An object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor device capable of reading out data once from all memory cells while suppressing an increase in chip area as much as possible.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】本発明は、メモリセルに
書き込むデータ及びメモリセルから読み出されるデータ
を蓄積する一時記憶回路と多値に対応した電位をビット
線に供給する電圧供給手段がビット線毎に設けられてい
る。
According to the present invention, a temporary storage circuit for accumulating data to be written in a memory cell and data to be read from the memory cell, and a voltage supply means for supplying a potential corresponding to multiple values to the bit line are provided. It is provided for each.

【0029】この為、同一ワード線に接続されたメモリ
セルに同時に読み書きが出来るので、データの読み書き
に要する時間を短縮する事が可能となる。また、本発明
にかかる不揮発性半導体記憶装置は電圧供給手段を有し
ているので、不揮発性メモリセルに書き込むデータに応
じた電位をビット線に供給する事が出来る。
Therefore, since reading and writing can be performed simultaneously on the memory cells connected to the same word line, the time required for reading and writing data can be shortened. Further, since the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention has the voltage supply means, it is possible to supply the potential according to the data written in the nonvolatile memory cell to the bit line.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図を用いて詳
細に説明する。メモリセルアレー999、カラムゲート
トランジスタ群998、カラムデコーダ、ロウデコーダ
部分の詳細図は既に図32に示した。ここで、BL1〜
BL4ビット線を、WL1〜WL5はワード線を、99
2はNAND型メモリセルを示している。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A detailed view of the memory cell array 999, the column gate transistor group 998, the column decoder and the row decoder portion has already been shown in FIG. Where BL1
BL4 bit line, WL1 to WL5 word lines, 99
Reference numeral 2 denotes a NAND type memory cell.

【0031】図33はNAND型メモリセル992の詳
細図を示している。一つのNAND型メモリセル992
は直列に8個接続されたメモリセルMC11〜MC18
から構成され、メモリセルMC11〜MC18のそれぞ
れは電子を蓄積するためのフローティングゲートを有し
ている。また、直列に接続されたメモリセルMC11〜
MC18の一端は、第一の選択トランジスタSGD1を
介してビット線BL1に接続され、直列に接続されたメ
モリセルMC11〜MC18の他端は、第二の選択トラ
ンジスタSGS1を介して共通ソース線に接続されてい
る。全てのNAND型メモリセル992は以上の様に構
成されている。
FIG. 33 shows a detailed view of the NAND type memory cell 992. One NAND memory cell 992
Are memory cells MC11 to MC18 connected in series eight
Each of the memory cells MC11 to MC18 has a floating gate for accumulating electrons. In addition, the memory cells MC11 to MC11 connected in series
One end of MC18 is connected to the bit line BL1 via the first selection transistor SGD1, and the other ends of the memory cells MC11 to MC18 connected in series are connected to the common source line via the second selection transistor SGS1. Has been done. All NAND memory cells 992 are configured as described above.

【0032】まず初めに、不揮発性半導体記憶装置の書
き込み動作について図35を参照しながら説明する。こ
こで、図33に示すメモリセルMC11にのみデータを
書き込むと仮定する。
First, the write operation of the nonvolatile semiconductor memory device will be described with reference to FIG. Here, it is assumed that data is written only in the memory cell MC11 shown in FIG.

【0033】まず、初めに全てのメモリセルに電荷が蓄
積されていない状態において、ビット線BL1を0V
に、ビット線BL2を10Vに印可する。次いで非選択
ワード線WL1C〜WL1Iを12Vに、選択ワード線
WL1Bを書き込み電圧(例えば、20V)に、選択ト
ランジスタのワード線WL1Aを12Vに、WL1Lを
0Vに印可する。この為、メモリセルMC11〜MC1
8、選択トランジスタSGD1はON状態となり、選択
トランジスタSGS1はOFF状態となる。
First, in a state where charges are not accumulated in all the memory cells, the bit line BL1 is set to 0V.
Then, the bit line BL2 is applied to 10V. Next, the non-selected word lines WL1C to WL1I are applied to 12V, the selected word line WL1B is applied to the write voltage (for example, 20V), the word line WL1A of the selection transistor is applied to 12V, and the WL1L is applied to 0V. Therefore, the memory cells MC11 to MC1
8. The selection transistor SGD1 is turned on and the selection transistor SGS1 is turned off.

【0034】選択トランジスタSGS1はOFF状態な
ので、メモリセルMC11においては、メモリセルMC
11のソース端子Sの電位はフローティング状態とな
り、制御ゲートCGとドレイン端子Dとの間に書き込み
電圧(例えば、20V)の電圧が印可されるので、ゲー
ト絶縁膜990を介してフローティングゲートFGに電
子が注入される(図35(1)参照)。すなわち、メモ
リセルMC11にはデータが記憶され、この状態を特に
蓄積状態と言う。
Since the selection transistor SGS1 is in the OFF state, in the memory cell MC11, the memory cell MC
Since the potential of the source terminal S of 11 becomes a floating state and a write voltage (for example, 20 V) is applied between the control gate CG and the drain terminal D, electrons are applied to the floating gate FG via the gate insulating film 990. Is injected (see FIG. 35 (1)). That is, data is stored in the memory cell MC11, and this state is called an accumulated state.

【0035】また、この蓄積状態を図35(2)を用い
て更に説明する。図35(2)はしきい値の個数分布図
を示しており、4値書き込みの場合を示している。上述
のように、メモリセルの制御ゲートCGとドレイン端子
Dとの間に高電圧(書き込み電圧)を印可する事によ
り、フローティングゲートFGに電子を注入し、このメ
モリセルのしきい値が上昇する。すなわち、しきい値は
消去状態“0”から蓄積状態“1”、“2”、“3”の
いずれかの状態に遷移する。また、“1”、“2”、
“3”のどの蓄積状態に遷移するかは、制御ゲートとド
レイン端子間に印可する電圧の大きさに依存する。
The accumulated state will be further described with reference to FIG. FIG. 35 (2) shows a threshold number distribution diagram, showing a case of four-value writing. As described above, by applying a high voltage (write voltage) between the control gate CG and the drain terminal D of the memory cell, electrons are injected into the floating gate FG, and the threshold value of this memory cell rises. . That is, the threshold value transits from the erased state “0” to any one of the accumulated states “1”, “2”, and “3”. Also, "1", "2",
Which storage state "3" is transited to depends on the magnitude of the voltage applied between the control gate and the drain terminal.

【0036】図1は本発明にかかる第一の実施形態のブ
ロック図を示している。図1に示すように、不揮発性半
導体記憶装置は、セルアレー、ワード線、ビット線、セ
ンス回路、電圧供給手段、一時記憶回路から構成されて
いる単位ブロックがそれぞれI/O線と接続されてい
る。
FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment according to the present invention. As shown in FIG. 1, in the nonvolatile semiconductor memory device, a unit block including a cell array, a word line, a bit line, a sense circuit, a voltage supply means, and a temporary memory circuit is connected to each I / O line. .

【0037】また、一つの単位ブロックにおいて、多値
記憶可能な不揮発性メモリセルを含むセルアレーはビッ
ト線を介してセンス回路に接続され、このセンス回路は
一時記憶回路に接続されている。また一時記憶回路はI
/O線と電圧供給手段に接続され、この電圧供給手段は
ビット線に接続される。
Further, in one unit block, a cell array including nonvolatile memory cells capable of multi-valued storage is connected to a sense circuit via a bit line, and this sense circuit is connected to a temporary storage circuit. The temporary storage circuit is I
The / O line is connected to the voltage supply means, and this voltage supply means is connected to the bit line.

【0038】センス回路は、ビット線を介して不揮発性
メモリから読み出された信号をセンス増幅する為のもの
であり、一時記憶回路は不揮発性メモリから読み出され
たデータ、及びメモリへ書き込むためのデータを一時記
憶するためのものである。また、I/O線は一時記憶回
路と外部回路との間でデータのやり取りを行う為の入出
力線である。また、電圧供給手段は、一時記憶回路に記
憶されたデータに応じて4値書き込み用の4種類の電位
に、ビット線をチャージする為のものである。また、メ
モリセルアレーは図33の993に既に示している。
The sense circuit is for sensing and amplifying the signal read from the nonvolatile memory via the bit line, and the temporary storage circuit is for writing the data read from the nonvolatile memory and the memory. Data for temporary storage. The I / O line is an input / output line for exchanging data between the temporary storage circuit and the external circuit. Further, the voltage supply means is for charging the bit line to four kinds of potentials for four-value writing in accordance with the data stored in the temporary storage circuit. The memory cell array is already shown at 993 in FIG.

【0039】次に、図2は、図1におけるセンス回路、
一時記憶回路、電圧供給手段部分の詳細回路図を示して
いる。センス回路は、トランジスタTS1〜TS4と二
つのインバータからなるラッチ回路下ら構成されてい
る。また、一時記憶回路は、トランジスタT11〜T1
4とキャパシタC1〜C4から構成され、トランジスタ
T1N(N=1、2、3、4)と情報記憶用キャパシタ
CN(N=1、2、3、4)とが直列に接続された記憶
セルが並列に4個接続されている。
Next, FIG. 2 shows the sense circuit of FIG.
The detailed circuit diagram of a temporary memory circuit and a voltage supply means part is shown. The sense circuit is configured below a latch circuit including transistors TS1 to TS4 and two inverters. In addition, the temporary storage circuit includes transistors T11 to T1.
4 and capacitors C1 to C4, a storage cell in which a transistor T1N (N = 1, 2, 3, 4) and an information storage capacitor CN (N = 1, 2, 3, 4) are connected in series. Four are connected in parallel.

【0040】また、電圧供給手段は、トランジスタT3
1〜T34、T41〜T44から構成され、トランジス
タT3NとT4N(N=1、2、3、4)とが直列に接
続されている電圧供給回路が並列に4個接続されてい
る。また、一時記憶回路のおけるストレージノードN1
〜N4はそれぞれトランジスタT31〜T34のゲート
端子に接続されている。
The voltage supply means is a transistor T3.
1 to T34 and T41 to T44, and four voltage supply circuits in which transistors T3N and T4N (N = 1, 2, 3, 4) are connected in series are connected in parallel. In addition, the storage node N1 in the temporary storage circuit
To N4 are connected to the gate terminals of the transistors T31 to T34, respectively.

【0041】次に、図2に示した不揮発性半導体記憶装
置の読み込み動作を図3を参照しながら説明する。今、
メモリセル内の不揮発性メモリにデータが記憶されてい
るとする。まず初めに、ビット線の電位を高電位(以
下、Hと言う)にプリチャージし、その後フローティン
グ状態にする。
Next, the read operation of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. now,
It is assumed that data is stored in the nonvolatile memory in the memory cell. First, the potential of the bit line is precharged to a high potential (hereinafter, referred to as H), and then brought into a floating state.

【0042】次いで、Rest信号を低電位(以下、L
と言う)にして、センス回路内のTS2をONすると、
ノードSN1、SN2はそれぞれH、Lとなる。また、
Rest信号をLにするとほぼ同時に、一時記憶回路内
のトランジスタT11のゲート電位M1(以下、単にM
1と言う)をHにし、トランジスタT1をONさせる事
により、情報記憶用キャパシタC1のストレージノード
N1はLにリセットされる。その後M1をLに戻す。以
上の動作は、図3の時間(1)に相当する。
Next, the Rest signal is set to a low potential (hereinafter, L
Then, when TS2 in the sense circuit is turned on,
The nodes SN1 and SN2 are H and L, respectively. Also,
Almost at the same time when the Rest signal is set to L, the gate potential M1 of the transistor T11 in the temporary storage circuit (hereinafter, simply M
1) to H and the transistor T1 to ON, the storage node N1 of the information storage capacitor C1 is reset to L. After that, M1 is returned to L. The above operation corresponds to time (1) in FIG.

【0043】次に、メモリセル内の一つの不揮発性メモ
リをワード駆動回路(図示せず)により選択する。すな
わち、当該不揮発性メモリに接続されたワード線を選択
する。選択された不揮発性メモリのゲート電位(以下、
選択ゲートと言う)をVs01(例えば、0V)とし、
その他の選択されない不揮発性メモリのゲート電位(以
下、非選択ゲートと言う)の全てを、LからHに立ち上
げる。この動作は、図3の時間(2)に相当する。
Next, one non-volatile memory in the memory cell is selected by a word drive circuit (not shown). That is, the word line connected to the nonvolatile memory is selected. The gate potential of the selected nonvolatile memory (hereinafter,
Let Vs01 (for example, 0V) be a select gate),
All the other gate potentials of the non-selected non-volatile memory (hereinafter referred to as non-selected gates) are raised from L to H. This operation corresponds to time (2) in FIG.

【0044】次に、Sense信号をLにし、M1をL
からHに立ち上げ、トランジスタTS1をON状態にす
る。もし選択ゲートの電位Vs01が、その選択ゲート
を有する不揮発性メモリのしきい値より低ければ、当該
不揮発性メモリはONし、Hにプリチャージしていたビ
ット線は放電しLになる。
Next, the Sense signal is set to L, and M1 is set to L.
From H to H to turn on the transistor TS1. If the potential Vs01 of the select gate is lower than the threshold value of the non-volatile memory having the select gate, the non-volatile memory is turned ON, and the bit line precharged to H is discharged to L.

【0045】センス回路内のトランジスタTS3のRE
ST信号は、読み込み動作の間は常にVcc、すなわち
Hの状態にあるので、トランジスタTS3は読み込み動
作中は常にON状態となる。また、ビット線が放電し、
Lになるとセンス回路内のトランジスタTS4がONと
なるので、ノードSN2はHになる。
RE of the transistor TS3 in the sense circuit
Since the ST signal is always in Vcc, that is, in the H state during the read operation, the transistor TS3 is always in the ON state during the read operation. Also, the bit line is discharged,
When it goes to L, the transistor TS4 in the sense circuit turns on, so the node SN2 goes to H.

【0046】また、M1をLからHに立ち上げると、ト
ランジスタT11がONとなる。この為、ノードSN2
のHが情報記憶用キャパシタC1を充電し、ストレージ
ノードN1がHとなる。その後M1を再びHからLに立
ち下げる。この時、他のトランジスタT12〜T14は
OFF状態なので、トランジスタT11のみに読み出さ
れたデータが記憶される。以上の動作は図3の時間
(3)の相当する。
When M1 is raised from L to H, the transistor T11 is turned on. Therefore, the node SN2
H charges the information storage capacitor C1 and the storage node N1 becomes H. After that, M1 is lowered from H to L again. At this time, since the other transistors T12 to T14 are in the OFF state, the read data is stored only in the transistor T11. The above operation corresponds to time (3) in FIG.

【0047】以上と同様の動作をあと3回繰り返し、情
報記憶用キャパシタC2〜C3に読みだしデータを一時
記憶させる。但し、キャパシタC1、C2、C3、C4
に読み出しデータを記憶させるときの選択ゲートの電位
をそれぞれVs01、Vs12、Vs23、Vs24
(Vs01<Vs12<Vs23<Vs24)に、電位
を上昇させている事に注意する必要がある。また、以上
の動作は図3の時間(4)〜(5)に相当する。
The same operation as described above is repeated three more times, and the read data is temporarily stored in the information storage capacitors C2 to C3. However, capacitors C1, C2, C3, C4
The potentials of the select gates when the read data are stored in the Vs01, Vs12, Vs23, and Vs24, respectively.
It should be noted that the potential is raised to (Vs01 <Vs12 <Vs23 <Vs24). The above operation corresponds to time (4) to (5) in FIG.

【0048】次に、情報記憶用キャパシタC1〜C4に
記憶されたデータを入出力線I/Oに乗せ、電位Hまた
はLに対応した二進データとして、当該不揮発性半導体
記憶回路の外部にデータを転送する。
Next, the data stored in the information storage capacitors C1 to C4 is placed on the input / output line I / O, and the binary data corresponding to the potential H or L is output to the outside of the nonvolatile semiconductor memory circuit. To transfer.

【0049】次に、この読み出し動作に関し更に詳細に
説明する。図4(1)は4値の場合のしきい値の個数分
布図を示している。また、(2)はNAND型メモリセ
ルを示している。この4値をしきい値の小さい順にそれ
ぞれ“0”、“1”、“2”、“3”とし、その幅をそ
れぞれLn〜Hn(n=0、1、2、3)と定義する。
また、後述する選択ゲート電位Vs01はH0〜L1の
範囲に、Vs12はH1〜L2の範囲に、Vs23はH
2〜L3の範囲内に、Vs34はH3よりも大きいとす
る。
Next, the read operation will be described in more detail. FIG. 4A shows a distribution diagram of the number of threshold values in the case of four values. Further, (2) indicates a NAND type memory cell. These four values are defined as "0", "1", "2", and "3" in ascending order of threshold value, and their widths are defined as Ln to Hn (n = 0, 1, 2, 3), respectively.
The selection gate potential Vs01 described later is in the range of H0 to L1, Vs12 is in the range of H1 to L2, and Vs23 is H.
Within the range of 2 to L3, Vs34 is assumed to be larger than H3.

【0050】また、図4の(2)において、選択トラン
ジスタSGS及びSGDをONにし、非選択の不揮発性
メモリセルMC12〜MC18をONにし、選択トラン
ジスタSGSの一方の端子を接地する。また、選択不揮
発性メモリセルMC11が“1”の状態にある場合を例
に取り説明する。
Further, in (2) of FIG. 4, the selection transistors SGS and SGD are turned on, the non-selected non-volatile memory cells MC12 to MC18 are turned on, and one terminal of the selection transistor SGS is grounded. Further, a case where the selected nonvolatile memory cell MC11 is in the state of "1" will be described as an example.

【0051】まず初めに、選択不揮発性メモリセルMC
11のゲート電位をVs01(波形に関しては図3を参
照)にする。この時、電位Vs01は、選択不揮発性メ
モリMC11のしきい値(L1〜H1)より小さいの
で、当該不揮発性メモリMC11はOFF状態のままで
ある。この為、Hにプリチャージされたビット線は放電
せずHのままとなる。この場合、上述した様に情報記憶
用キャパシタC1はLのままでLが記憶される。この動
作は図3の時間(3)に相当する。
First, the selected nonvolatile memory cell MC
The gate potential of 11 is set to Vs01 (see FIG. 3 for the waveform). At this time, the potential Vs01 is smaller than the threshold value (L1 to H1) of the selected nonvolatile memory MC11, so that the nonvolatile memory MC11 remains in the OFF state. Therefore, the bit line precharged to H does not discharge and remains H. In this case, as described above, L is stored while the information storage capacitor C1 remains L. This operation corresponds to the time (3) in FIG.

【0052】次に、選択不揮発性メモリセルMC11の
ゲート電位をVs12(波形に関しては図3を参照)に
する。この時、電位Vs12は、選択不揮発性メモリM
C11のしきい値(L1〜H1)より大きいので、当該
不揮発性メモリMC11はONになる。この為、Hにプ
リチャージされたビット線は放電し、電位がHからLに
変化する。この場合、情報記憶用キャパシタC2にHが
記憶される。この動作は図3の時間(4)に相当する。
Next, the gate potential of the selected nonvolatile memory cell MC11 is set to Vs12 (see FIG. 3 for waveform). At this time, the potential Vs12 is equal to the selected nonvolatile memory M
Since it is larger than the threshold value (L1 to H1) of C11, the nonvolatile memory MC11 is turned on. Therefore, the bit line precharged to H is discharged, and the potential changes from H to L. In this case, H is stored in the information storage capacitor C2. This operation corresponds to the time (4) in FIG.

【0053】次に、選択不揮発性メモリセルMC11の
ゲート電位をVs23(波形に関しては図3を参照)に
した場合、上述と同様に情報記憶用キャパシタC3にH
が記憶される。この動作は図3の時間(5)に相当す
る。
Next, when the gate potential of the selected non-volatile memory cell MC11 is set to Vs23 (see FIG. 3 for the waveform), H is applied to the information storage capacitor C3 as described above.
Is stored. This operation corresponds to the time (5) in FIG.

【0054】次に、選択不揮発性メモリセルMC11の
ゲート電位をVs23(波形に関しては図3を参照)に
した場合、上述と同様に情報記憶用キャパシタC3にH
が記憶される。この動作は図3の時間(6)に相当す
る。以上の様にして、本実施形態の読み出し動作が終了
する。
Next, when the gate potential of the selected nonvolatile memory cell MC11 is set to Vs23 (see FIG. 3 for the waveform), the information storage capacitor C3 is set to H in the same manner as described above.
Is stored. This operation corresponds to the time (6) in FIG. As described above, the read operation of this embodiment is completed.

【0055】図5に読み出し動作の際に、選択された不
揮発性メモリに記憶されたデータによって、情報記憶用
キャパシタにどの様な情報が記憶されるかまとめたもの
である。
FIG. 5 shows a summary of what information is stored in the information storage capacitor according to the data stored in the selected non-volatile memory during the read operation.

【0056】図5に示すように、選択された不揮発性メ
モリに“0”データが記憶されていた場合には、ストレ
ージノードN1、N2、N3、N4の電位は全てHとな
り、“1”データが記憶されていた場合には、ストレー
ジノードN1、N2、N3、N4の電位はそれぞれL、
H、H、Hとなり、“2”データが記憶されていた場合
には、ストレージノードN1、N2、N3、N4の電位
はそれぞれL、L、H、Hとなり、“3”データが記憶
されていた場合には、ストレージノードN1、N2、N
3、N4の電位はそれぞれL、L、L、Hとなる。
As shown in FIG. 5, when "0" data is stored in the selected non-volatile memory, the potentials of the storage nodes N1, N2, N3 and N4 are all H and "1" data is stored. Is stored, the potentials of the storage nodes N1, N2, N3 and N4 are L and L, respectively.
When H, H, and H are stored and "2" data is stored, the potentials of the storage nodes N1, N2, N3, and N4 are L, L, H, and H, respectively, and "3" data is stored. Storage nodes N1, N2, N
The potentials of 3 and N4 are L, L, L, and H, respectively.

【0057】以上の様に、一時記憶回路に含まれる4個
の情報記憶用キャパシタにデータを記憶させ、そのデー
タに基づいて4値データを判別する。また、以上は4値
の場合を想定したが、3以上のN値でも良い。但し、そ
の場合には情報記憶用キャパシタの数はN個となる。
As described above, the data is stored in the four information storage capacitors included in the temporary storage circuit, and the four-value data is discriminated based on the data. Further, although the case of four values is assumed above, an N value of three or more may be used. However, in that case, the number of information storage capacitors is N.

【0058】本実施形態では、選択ゲートの電位をVs
01からVs34へ上昇させたが、Vs34からVs0
1へ減少させてもよい。また、図5を見れば分かるよう
に、4値を判別するだけなら情報用キャパシタの数は3
個でもよい。すなわち、N値の判別を行う場合には情報
記憶用キャパシタの数は、N値に対応する数だけあれば
よく、必ずしも情報記憶用キャパシタの数はN値と同じ
N個とは限らない。
In this embodiment, the potential of the select gate is set to Vs.
It was increased from 01 to Vs34, but from Vs34 to Vs0
It may be reduced to 1. Further, as can be seen from FIG. 5, the number of information capacitors is 3 if only four values are discriminated.
It may be individual. That is, when the N value is determined, the number of information storage capacitors may be the number corresponding to the N value, and the number of information storage capacitors is not necessarily the same as the N value.

【0059】また、情報記憶用のキャパシタは、電極間
に誘電材料を挟んだ通常のものでなく、MOSキャパシ
タでもよい。MOSキャパシタの模式図を図6(1)に
示した。また、図6の(2)はキャパシタの等価回路を
示した。
Further, the capacitor for storing information may be a MOS capacitor instead of the usual one in which a dielectric material is sandwiched between electrodes. A schematic diagram of the MOS capacitor is shown in FIG. Further, (2) of FIG. 6 shows an equivalent circuit of the capacitor.

【0060】図6に示した様に、ゲート電極はストレー
ジノードN1に、一方の拡散層は端子VPL1に接続さ
れ、他方の拡散層は一方の拡散層に接続されており(N
1、VPL1は図2参照)、このMOSキャパシタはし
きい値を持っている。
As shown in FIG. 6, the gate electrode is connected to storage node N1, one diffusion layer is connected to terminal VPL1, and the other diffusion layer is connected to one diffusion layer (N
1 and VPL1 (see FIG. 2), this MOS capacitor has a threshold value.

【0061】また、図6の(2)示したように、キャパ
シタの上部電極D1はゲート電極に、下部電極D2はM
OSキャパシタのチャンネル領域Aに、電極間絶縁膜D
3は、ゲート絶縁膜にそれぞれ相当する。
As shown in (2) of FIG. 6, the upper electrode D1 of the capacitor is the gate electrode and the lower electrode D2 of the capacitor is M.
The interelectrode insulating film D is formed in the channel region A of the OS capacitor.
3 corresponds to the gate insulating film, respectively.

【0062】本実施形態では、ビット線毎にセンス回
路、一時記憶回路を設けているので、従来と異なり、一
本のワード線に接続された多値記憶可能な不揮発性メモ
リセルから一度の多値データを読み出す事が出来る。こ
の為、読み出し時間を短縮する事が出来る。
In the present embodiment, since the sense circuit and the temporary storage circuit are provided for each bit line, unlike the prior art, a multi-value memorable nonvolatile memory cell connected to one word line is used for one multi-value storage. Value data can be read. Therefore, the read time can be shortened.

【0063】また、従来は多値記憶用回路にラッチ回路
を用いていたが、本発明の一時記憶回路はMOSトラン
ジスタ及びキャパシタにより形成されるので、大幅な占
有面積の増加を伴わない。
Conventionally, the latch circuit is used in the circuit for multilevel storage, but since the temporary storage circuit of the present invention is formed by the MOS transistor and the capacitor, the occupied area does not increase significantly.

【0064】また、情報記憶用キャパシタに平面型のM
OSキャパシタを用いた場合、半導体基板上にキャパシ
タを積み重ねるスタック型キャパシタや、半導体基板に
溝を掘って形成するトレンチ型キャパシタと異なり、平
面型のMOSキャパシタは他のMOSトランジスタと同
時に形成できるので、プロセス動作の大幅な増加を伴わ
ない。
In addition, a planar type M is used as an information storage capacitor.
When an OS capacitor is used, unlike a stack-type capacitor in which capacitors are stacked on a semiconductor substrate or a trench-type capacitor in which a groove is formed in a semiconductor substrate, a planar MOS capacitor can be formed simultaneously with other MOS transistors. Without a significant increase in process activity.

【0065】また、トレンチ型キャパシタやスタック型
キャパシタで形成した場合は、キャパシタを三次元的に
形成できるので占有面積の増加はほとんど無い。次に、
第二の実施形態を図を用いて詳細に説明する。
When the trench type capacitor or the stack type capacitor is used, the capacitor can be formed three-dimensionally, so that the occupied area hardly increases. next,
The second embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

【0066】図7に、第二の実施形態の動作波形を示し
た。本実施形態では、選択された不揮発性メモリの選択
ゲートを階段状に上昇させる事を特徴とする。本実施形
態は、第一の実施形態と回路構成は全く同じであり、回
路構成は既に図2に示した。
FIG. 7 shows operation waveforms of the second embodiment. The present embodiment is characterized in that the select gate of the selected nonvolatile memory is raised stepwise. This embodiment has exactly the same circuit configuration as that of the first embodiment, and the circuit configuration has already been shown in FIG.

【0067】次に、第二の実施形態の読み込み動作を説
明する。まず初めに、ビット線をHにプリチャージし、
その後フローティング状態にする。また、VPL1〜V
PL4をLにする。
Next, the read operation of the second embodiment will be described. First, precharge the bit line to H,
Then put it in a floating state. Also, VPL1 to VPL
Set PL4 to L.

【0068】次いで、センス回路内のトランジスタTS
2におけるRest信号をHからLにすると、トランジ
スタTS2はON状態となり、ノードSN1及びSN2
はそれぞれH及びLになる。
Next, the transistor TS in the sense circuit
When the Rest signal in 2 is changed from H to L, the transistor TS2 is turned on, and the nodes SN1 and SN2 are turned on.
Becomes H and L respectively.

【0069】Rest信号をLにするとほぼ同時に、一
時記憶回路内のトランジスタT11〜T14のゲート端
子に入力するM1〜M4信号をすべてLからHになるの
で、トランジスタT11〜T14はON状態になる。
Almost at the same time when the Rest signal is set to L, all of the M1 to M4 signals input to the gate terminals of the transistors T11 to T14 in the temporary storage circuit change from L to H, so that the transistors T11 to T14 are turned on.

【0070】この時、VPL1〜VPL4はLなので、
情報記憶用キャパシタC1〜C4は放電し、リセットさ
れる。ここまでの状態は図7の時間(1)に相当する。
次に、メモリセル内の一つの不揮発性メモリをロウデコ
ーダ(図示せず)により、所定のワード線を選択する。
At this time, since VPL1 to VPL4 are L,
The information storage capacitors C1 to C4 are discharged and reset. The state so far corresponds to the time (1) in FIG. 7.
Next, a row decoder (not shown) selects a predetermined word line from one nonvolatile memory in the memory cell.

【0071】選択された不揮発性メモリの選択ゲートを
概略線形にLからHに上昇させる。その間、Sense
信号をLにする事によりトランジスタTS1をONに
し、M1〜M4を順次LからHに立ち上げ、トランジス
タT11〜T14を順次ON状態にする。この動作は図
7の時間(2)〜(5)の状態に相当する。
The select gate of the selected nonvolatile memory is raised from L to H in a substantially linear manner. Meanwhile, Sense
By setting the signal to L, the transistor TS1 is turned on, M1 to M4 are sequentially raised from L to H, and the transistors T11 to T14 are sequentially turned on. This operation corresponds to the state from time (2) to (5) in FIG.

【0072】センス回路内のトランジスタTS3のRE
ST信号は、読み込み動作の間は常にVcc、すなわち
Hの状態にあるので、トランジスタTS3は読み出し動
作中は常にON状態となる。
RE of the transistor TS3 in the sense circuit
Since the ST signal is always in the Vcc, that is, H state during the read operation, the transistor TS3 is always in the ON state during the read operation.

【0073】また、選択された不揮発性メモリセルにど
のようなデータが記憶されているかに応じて、不揮発性
メモリセルは、Hにプリチャージしたビット線の電位を
変化させる。一時記憶回路のトランジスタT11〜T1
4を順次ONさせ、このビット線の電位の変化に応じた
電位を情報記憶用キャパシタC1〜C4に順次記憶させ
る。
In addition, the nonvolatile memory cell changes the potential of the bit line precharged to H according to what data is stored in the selected nonvolatile memory cell. Transistors T11 to T1 of the temporary storage circuit
4 are sequentially turned on, and the potentials corresponding to the changes in the potential of the bit line are sequentially stored in the information storage capacitors C1 to C4.

【0074】次いで、CLS信号をLからHに立ち上
げ、一時記憶回路に含まれるトランジスタT11からT
14を順次ONさせる事により、入出力線I/O線にデ
ータを乗せ、当該不揮発性半導体記憶装置の外部の回路
にデータを転送する。この動作は図7の時間(6)の相
当する。以上の様にして、本実施形態の読み込み動作が
終了する。
Next, the CLS signal is raised from L to H, and the transistors T11 to T included in the temporary memory circuit are used.
By sequentially turning on 14, the data is loaded on the input / output line I / O line, and the data is transferred to a circuit outside the nonvolatile semiconductor memory device. This operation corresponds to the time (6) in FIG. As described above, the reading operation of this embodiment is completed.

【0075】次に、選択ワード線の電位を上昇させる回
路について説明する。図8に読み込み時の選択ワード線
駆動回路を示した。図8に示した様に、トランジスタT
r55〜Tr58から構成されている。
Next, a circuit for raising the potential of the selected word line will be described. FIG. 8 shows a selected word line drive circuit at the time of reading. As shown in FIG. 8, the transistor T
It is composed of r55 to Tr58.

【0076】トランジスタTr55〜Tr57は、出力
Vscgと高電源電圧Vc1〜Vc3間にそれぞれ接続
され、トランジスタTr58は、出力Vscgと低電源
電圧Vss間に接続さている。また、トランジスタTr
55〜Tr57のゲート端子のそれぞれに駆動信号D1
〜D3が印加され、トランジスタTr58のゲート端子
にRest−Vscg信号が印加される。また、出力V
scgはロウデコーダを介して、ワード線に接続されて
いる。
The transistors Tr55 to Tr57 are connected between the output Vscg and the high power supply voltages Vc1 to Vc3, respectively, and the transistor Tr58 is connected between the output Vscg and the low power supply voltage Vss. Also, the transistor Tr
Drive signal D1 is applied to each of the gate terminals of 55 to Tr57.
~ D3 is applied, and the Rest-Vscg signal is applied to the gate terminal of the transistor Tr58. Also, the output V
scg is connected to the word line via the row decoder.

【0077】図8に示されるワード駆動回路の出力波形
を図9に示した。図9Rest−VscgをHからLへ
し、駆動信号D1〜D3を順次HからLにすると、出力
Vscgの電位はVs01、Vs12、Vs23、Vs
34と階段状に上昇する。以上の様にして、図7に示さ
れる選択ゲートの波形を形成する事が出来る。
Output waveforms of the word drive circuit shown in FIG. 8 are shown in FIG. 9 When the Rest-Vscg is changed from H to L and the drive signals D1 to D3 are sequentially changed from H to L, the potential of the output Vscg is Vs01, Vs12, Vs23, Vs.
34 and rise in steps. As described above, the waveform of the select gate shown in FIG. 7 can be formed.

【0078】図10にワード駆動回路を示した。図10
に示される様に、高電源電圧Vccと低電源電圧Vss
との間に、抵抗R110〜R140が直列に接続され
る。また、トランジスタTr711〜Tr713のゲー
ト端子がそれぞれノードN11〜N13に接続される。
また、トランジスタTr711〜Tr713のそれぞれ
はドレイン端子は電源電圧Vccに接続され、トランジ
スタTr711〜Tr713のそれぞれのソース端子
は、トランジスタトランジスタTr714〜Tr716
を介して出力端子Vscgに接続される。また、トラン
ジスタTr717の電流経路は電源電圧Vccと出力端
子Vscgに接続れる。
FIG. 10 shows a word drive circuit. FIG.
As shown in, the high power supply voltage Vcc and the low power supply voltage Vss
The resistors R110 to R140 are connected in series between and. The gate terminals of the transistors Tr711 to Tr713 are connected to the nodes N11 to N13, respectively.
The drain terminals of the transistors Tr711 to Tr713 are connected to the power supply voltage Vcc, and the source terminals of the transistors Tr711 to Tr713 are transistor transistors Tr714 to Tr716.
Is connected to the output terminal Vscg via. The current path of the transistor Tr717 is connected to the power supply voltage Vcc and the output terminal Vscg.

【0079】図10(2)に図10(1)のワード線駆
動回路の動作波形を示した。駆動信号D1〜D4を順に
HからLに変化させると、出力信号Vscgは概略線形
に上昇する。
FIG. 10B shows the operation waveform of the word line drive circuit of FIG. 10A. When the drive signals D1 to D4 are sequentially changed from H to L, the output signal Vscg rises substantially linearly.

【0080】図11に別のワード駆動回路を示し、その
波形を図12に示した。図11に示される様に、トラン
ジスタTr91、Tr93、Tr95がそれぞれ抵抗R
91、R93、R95と直列に接続されたものが、高電
源電圧Vccと端子N100との間に並列に接続され、
トランジスタTr92、Tr94、Tr96がそれぞれ
抵抗R92、R94、R96と直列に接続されたもの
が、低電源電圧Vssと端子N100との間に並列に接
続される。
FIG. 11 shows another word drive circuit, and its waveform is shown in FIG. As shown in FIG. 11, the transistors Tr91, Tr93, and Tr95 each have a resistance R.
91, R93, and R95 connected in series are connected in parallel between the high power supply voltage Vcc and the terminal N100,
Transistors Tr92, Tr94, Tr96 connected in series with resistors R92, R94, R96, respectively, are connected in parallel between the low power supply voltage Vss and the terminal N100.

【0081】また、端子N100は演算増幅回路OP3
の+端子に、演算増幅回路OP4の−端子に接続され
て、演算増幅回路OP4の−端子と演算増幅回路OP3
の+端子が接続されている。
The terminal N100 has an operational amplifier circuit OP3.
Is connected to the negative terminal of the operational amplifier circuit OP4, and the negative terminal of the operational amplifier circuit OP4 and the operational amplifier circuit OP3 are connected.
+ Terminal is connected.

【0082】また、演算増幅器OP3、OP4の出力端
子はそれぞれTr99、Tr100のゲート端子に接続
されており、Tr99のゲート端子と高電源電圧Vcc
間にトランジスタTr97が接続され、Tr100のゲ
ート端子と低電源電圧Vss間にTr98が接続され
る。
The output terminals of the operational amplifiers OP3 and OP4 are connected to the gate terminals of Tr99 and Tr100, respectively, and the gate terminal of Tr99 and the high power supply voltage Vcc are connected.
A transistor Tr97 is connected between them, and a Tr98 is connected between the gate terminal of Tr100 and the low power supply voltage Vss.

【0083】また、トランジスタTr97のゲート端子
は、入力がbD1〜bD3であるNANDゲート103
に、Tr100のゲート端子は、入力がD1〜D3であ
るNORゲート104に接続される。ここで、bD1〜
bD3は、それぞれD1〜D3の相補信号を意味する物
とする。
The gate terminal of the transistor Tr97 is the NAND gate 103 whose inputs are bD1 to bD3.
In addition, the gate terminal of Tr100 is connected to the NOR gate 104 whose inputs are D1 to D3. Where bD1
bD3 means a complementary signal of D1 to D3, respectively.

【0084】また、ノード101と低電源電圧Vssと
の間に抵抗R97とR98が接続され、ノード102は
演算増幅回路OP3の−端子と、演算増幅回路OP4の
+端子に接続されている。また、低電源電圧Vccとノ
ード101の間にはTr101が接続される。
Resistors R97 and R98 are connected between the node 101 and the low power supply voltage Vss, and the node 102 is connected to the-terminal of the operational amplifier circuit OP3 and the + terminal of the operational amplifier circuit OP4. Further, Tr101 is connected between the low power supply voltage Vcc and the node 101.

【0085】また、演算増幅器OP3もしくはOP4の
詳細回路図は図11に(2)に示した。また、これらの
回路の出力Vscgの波形を図12に示した。図12に
示される様に、出力Vscgをステップ状に上昇させる
事が出来る。
The detailed circuit diagram of the operational amplifier OP3 or OP4 is shown in (2) of FIG. The waveform of the output Vscg of these circuits is shown in FIG. As shown in FIG. 12, the output Vscg can be increased stepwise.

【0086】また、情報記憶用キャパシタに蓄積される
データは既に図5に示した。本実施形態も第一の実施形
態同様に、一時記憶回路に含まれる4個の情報記憶用キ
ャパシタにデータを記憶させ、そのデータに基づいて4
値データを判別する。
The data stored in the information storage capacitor has already been shown in FIG. In this embodiment as well, as in the first embodiment, data is stored in the four information storage capacitors included in the temporary storage circuit, and four data are stored based on the data.
Determine the value data.

【0087】また、以上は4値の場合を想定したが、3
以上のN値でも良い。但し、その場合には情報記憶用キ
ャパシタの数はN個となる。また、情報記憶用のキャパ
シタは、電極間に誘電材料を挟んだ通常のものでなく、
MOSキャパシタでもよい。MOSキャパシタの模式図
及び等価回路は既に図6に示した。
In the above, the case of 4 values is assumed, but 3
The above N values may be used. However, in that case, the number of information storage capacitors is N. In addition, the capacitor for information storage is not a normal one with a dielectric material sandwiched between electrodes,
It may be a MOS capacitor. The schematic diagram and equivalent circuit of the MOS capacitor have already been shown in FIG.

【0088】本実施形態はでは、ビット線毎にセンス回
路、一時記憶回路を設けているので、従来と異なり、一
本のワード線に接続された多値記憶可能な不揮発性メモ
リセルから一度の多値データを読み出す事が出来る。こ
の為、読み出し時間を短縮する事が出来る。
In the present embodiment, since the sense circuit and the temporary storage circuit are provided for each bit line, unlike the prior art, the multi-value storable non-volatile memory cell connected to one word line is stored once. It is possible to read multi-valued data. Therefore, the read time can be shortened.

【0089】また、従来は多値記憶用回路にラッチ回路
を用いていたが、本発明の一時記憶回路はMOSトラン
ジスタ及びキャパシタにより形成されるので、大幅な占
有面積の増加を伴わない。
Conventionally, the latch circuit is used for the circuit for multilevel storage, but since the temporary storage circuit of the present invention is formed by the MOS transistor and the capacitor, the occupied area does not increase significantly.

【0090】また、情報記憶用キャパシタにMOSキャ
パシタを用いた場合、半導体基板上にキャパシタを積み
重ねるスタック型キャパシタや、半導体基板に溝を掘っ
て形成するトレンチ型キャパシタと異なり、MOSキャ
パシタは他のMOSトランジスタと同時に形成できるの
で、プロセス工程の増加も抑制出来る。
When a MOS capacitor is used as the information storage capacitor, unlike a stack type capacitor in which capacitors are stacked on a semiconductor substrate or a trench type capacitor formed by digging a groove in a semiconductor substrate, a MOS capacitor is another MOS capacitor. Since it can be formed at the same time as the transistor, an increase in process steps can be suppressed.

【0091】また、第一の実施形態では、一度ビット線
をプリチャージしフローティング状態とし、センスアン
プをリセットした後、選択ゲートにVs01の電位を印
加し、ビット線の電位の変化をセンスアンプでセンス増
幅する。次に、またビット線をプリチャージし、センス
回路をリセットした後、フローティング状態とし、選択
ゲートにVs12の電位を印加し、ビット線の電位の変
化をセンスアンプでセンス増幅する。以上の様に、ビッ
ト線の電位をVs01、Vs12、Vs23、Vs34
と変化させる度にビット線をプリチャージしたり、セン
スアンプをリセットしなければならない。
Further, in the first embodiment, the bit line is precharged once to be in a floating state, the sense amplifier is reset, and then the potential of Vs01 is applied to the select gate to change the potential of the bit line by the sense amplifier. Sense amplification. Next, the bit line is precharged again, the sense circuit is reset, and then the floating state is set, the potential of Vs12 is applied to the selection gate, and the change in the potential of the bit line is sense-amplified by the sense amplifier. As described above, the potentials of the bit lines are set to Vs01, Vs12, Vs23, Vs34.
Each time it is changed, the bit line must be precharged and the sense amplifier must be reset.

【0092】しかし、本実施形態は、選択ゲートの電位
を概略線形に上昇させている。この選択ゲートと動作と
ワード線を駆動する間隔を取ったりする時間及びワード
線等をリセットする時間は1回で済み、ビット線をプリ
チャージしたり、センスアンプをリセットする時間を短
縮する事が出来る。
However, in the present embodiment, the potential of the select gate is increased almost linearly. This select gate, operation and time for driving the word line and time for resetting the word line etc. are only once, and it is possible to shorten the time for precharging the bit line and resetting the sense amplifier. I can.

【0093】従って、N値のデータを読み出す為にN回
読み出し動作を繰り返さなければならない第一の実施形
態と異なり、本実施形態はN値のデータを読み出すのに
1回の読み出し動作で済むので、トータルの読み出し時
間を減らす事が出来る。
Therefore, unlike the first embodiment in which the read operation must be repeated N times in order to read N-value data, this embodiment requires only one read operation to read N-value data. , The total reading time can be reduced.

【0094】次に、第三の実施形態を図を用いて詳細に
説明する。図13に、第三の実施形態の動作波形を示し
た。本実施形態では、選択された不揮発性メモリの選択
ゲートを概略線形に上昇させる事を特徴とする。本実施
形態は、第一の実施形態と回路構成は全く同じであり、
回路構成は既に図2に示した。
Next, the third embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 13 shows operation waveforms of the third embodiment. The present embodiment is characterized in that the select gate of the selected nonvolatile memory is raised substantially linearly. This embodiment has exactly the same circuit configuration as the first embodiment,
The circuit configuration has already been shown in FIG.

【0095】次に、第三の実施形態の読み込み動作を説
明する。まず初めに、ビット線をHにプリチャージし、
その後フローティング状態にする。また、VPL1〜V
PL4をLにする。
Next, the read operation of the third embodiment will be described. First, precharge the bit line to H,
Then put it in a floating state. Also, VPL1 to VPL
Set PL4 to L.

【0096】次いで、センス回路内のトランジスタTS
2におけるRest信号をHからLにすると、トランジ
スタTS2はON状態となり、ノードSN1及びSN2
はそれぞれH及びLになる。
Next, the transistor TS in the sense circuit
When the Rest signal in 2 is changed from H to L, the transistor TS2 is turned on, and the nodes SN1 and SN2 are turned on.
Becomes H and L respectively.

【0097】Rest信号をLにするとほぼ同時に、一
時記憶回路内のトランジスタT11〜T14のゲート端
子に入力するM1〜M4信号をすべてLからHになるの
で、トランジスタT11〜T14はON状態になる。
Almost at the same time when the Rest signal is set to L, all of the M1 to M4 signals input to the gate terminals of the transistors T11 to T14 in the temporary storage circuit change from L to H, so that the transistors T11 to T14 are turned on.

【0098】この時、VPL1〜VPL4はLなので、
情報記憶用キャパシタC1〜C4は放電し、リセットさ
れる。ここまでの状態は図13の時間(1)に相当す
る。次に、メモリセル内の一つの不揮発性メモリをロウ
デコーダ(図示せず)により、所定のワード線を選択す
る。
At this time, since VPL1 to VPL4 are L,
The information storage capacitors C1 to C4 are discharged and reset. The state so far corresponds to the time (1) in FIG. Next, a row decoder (not shown) selects a predetermined word line from one nonvolatile memory in the memory cell.

【0099】選択された不揮発性メモリの選択ゲートを
概略線形にLからHに上昇させる。その間、Sense
信号をLにする事によりトランジスタTS1をONに
し、M1〜M4を順次LからHに立ち上げ、トランジス
タT11〜T14を順次ON状態にする。この動作は図
13の時間(2)〜(5)の状態に相当する。
The select gate of the selected nonvolatile memory is raised from L to H in a substantially linear manner. Meanwhile, Sense
By setting the signal to L, the transistor TS1 is turned on, M1 to M4 are sequentially raised from L to H, and the transistors T11 to T14 are sequentially turned on. This operation corresponds to the state from time (2) to (5) in FIG.

【0100】センス回路内のトランジスタTS3のRE
ST信号は、読み込み動作の間は常にVcc、すなわち
Hの状態にあるので、トランジスタTS3は読み出し動
作中は常にON状態となる。
RE of the transistor TS3 in the sense circuit
Since the ST signal is always in the Vcc, that is, H state during the read operation, the transistor TS3 is always in the ON state during the read operation.

【0101】また、選択された不揮発性メモリセルにど
のようなデータが記憶されているかに応じて、不揮発性
メモリセルは、Hにプリチャージしたビット線の電位を
変化させる。一時記憶回路のトランジスタT11〜T1
4を順次ONさせ、このビット線の電位の変化に応じた
電位を情報記憶用キャパシタC1〜C4に順次記憶させ
る。
The nonvolatile memory cell changes the potential of the bit line precharged to H according to what data is stored in the selected nonvolatile memory cell. Transistors T11 to T1 of the temporary storage circuit
4 are sequentially turned on, and the potentials corresponding to the changes in the potential of the bit line are sequentially stored in the information storage capacitors C1 to C4.

【0102】次いで、CLS信号をLからHに立ち上
げ、一時記憶回路に含まれるトランジスタT11からT
14を順次ONさせる事により、入出力線I/O線にデ
ータを乗せ、当該不揮発性半導体記憶装置の外部の回路
にデータを転送する。この動作は図13の時間(6)の
相当する。以上の様にして、本実施形態の読み込み動作
が終了する。
Then, the CLS signal is raised from L to H, and the transistors T11 to T included in the temporary storage circuit are changed.
By sequentially turning on 14, the data is loaded on the input / output line I / O line, and the data is transferred to a circuit outside the nonvolatile semiconductor memory device. This operation corresponds to time (6) in FIG. As described above, the reading operation of this embodiment is completed.

【0103】次に、選択ワード線を上昇させる回路のつ
いて説明する。図14に読み込み時の選択ワード線駆動
回路を示した。また、そのタイミングチャートを図15
に示した。
Next, a circuit for raising the selected word line will be described. FIG. 14 shows a selected word line drive circuit at the time of reading. In addition, the timing chart is shown in FIG.
It was shown to.

【0104】図14に示した様に、トランジスタTr5
1〜Tr53、キャパシタC51、R51から構成され
ている。トランジスタTr51及びTr52はインバー
タを構成し、このインバータの入力にD、出力に抵抗R
51の一端が接続されている。また、抵抗R51の他端
と低電源電圧Vssとの間にトランジスタTr53及び
キャパシタC51が並列に接続されており、トランジス
タTr53のゲート端子は、トランジスタTr52のゲ
ート端子に接続されている。また、出力Vscgはロウ
デコーダを介して、ワード線に接続されている。
As shown in FIG. 14, the transistor Tr5
1 to Tr53, and capacitors C51 and R51. The transistors Tr51 and Tr52 form an inverter, and the inverter has an input D and an output R
One end of 51 is connected. The transistor Tr53 and the capacitor C51 are connected in parallel between the other end of the resistor R51 and the low power supply voltage Vss, and the gate terminal of the transistor Tr53 is connected to the gate terminal of the transistor Tr52. The output Vscg is connected to the word line via the row decoder.

【0105】図15に示した様に、入力Dの電位をHか
らLへ立ち下げると、出力端子Vscgの電位が概略線
形に上昇し、入力Dの電位をLからHへ立ち上げると、
出力端子Vscgの電位はLになる。
As shown in FIG. 15, when the potential of the input D is lowered from H to L, the potential of the output terminal Vscg rises substantially linearly, and when the potential of the input D is raised from L to H,
The potential of the output terminal Vscg becomes L.

【0106】このワード駆動回路は、入力Dの電位をH
からLにしても、初めにキャパシタが充電され、出力V
scgはすぐには立ち上がらず、キャパシタC51が充
電されると共に出力Vscgの電位が徐々に上昇する。
以上の様にして、概略線形に上昇する選択ゲート信号を
出力する。
This word drive circuit sets the potential of the input D to H level.
From L to L, the capacitor is charged first and the output V
scg does not rise immediately and the capacitor C51 is charged and the potential of the output Vscg gradually rises.
As described above, the select gate signal that rises in a substantially linear manner is output.

【0107】図16に読み込み時の選択ワード線駆動回
路を示した。また、そのタイミングチャートを図17に
示した。図16の回路は、図8における抵抗R51をデ
プレッション型トランジスタTr58に置き換えたもの
である。また、図17に示される出力Vscgの波形
は、図9の出力Vscgの波形よりより線形になる。
FIG. 16 shows a selected word line drive circuit at the time of reading. Moreover, the timing chart is shown in FIG. In the circuit of FIG. 16, the resistor R51 in FIG. 8 is replaced with a depletion type transistor Tr58. The waveform of the output Vscg shown in FIG. 17 is more linear than the waveform of the output Vscg of FIG.

【0108】データ読み込み時の選択ワード線Vscg
の波形が、より線形に事で一時記憶回路におけるトラン
ジスタT11〜T14(図2参照)を立ち上げるタイミ
ングを概略等間隔にする事が出来る(図13のM1〜M
4の波形参照)ので、選択ゲートとトランジスタT11
〜T14とのタイミングを合わせ易くなる。
Selected word line Vscg at the time of reading data
Is more linear so that the timings at which the transistors T11 to T14 (see FIG. 2) in the temporary storage circuit are activated can be set at substantially equal intervals (M1 to M in FIG. 13).
4 waveform), so the select gate and transistor T11
It becomes easy to match the timing with T14.

【0109】また、図18に別のワード駆動回路を示
し、その波形を図19に示した。図18の(1)に示す
ように、トランジスタTr61〜Tr64を並列に接続
し、それらのトランジスタの電流経路の一端を電源電圧
Vc1〜Vc3及びVccに、他端を抵抗R55とトラ
ンジスタTr65に接続する。また、抵抗Rの他端とな
る出力Vscgと低電源電圧Vssとの間にトランジス
タTr66とキャパシタC3とが並列に接続され、当該
ワード駆動回路から出力される信号はロウデコーダを介
してワード線に伝達される。
FIG. 18 shows another word drive circuit, and its waveform is shown in FIG. As shown in (1) of FIG. 18, the transistors Tr61 to Tr64 are connected in parallel, one end of the current path of these transistors is connected to the power supply voltages Vc1 to Vc3 and Vcc, and the other end is connected to the resistor R55 and the transistor Tr65. . Further, the transistor Tr66 and the capacitor C3 are connected in parallel between the output Vscg which is the other end of the resistor R and the low power supply voltage Vss, and the signal output from the word drive circuit is transferred to the word line through the row decoder. Transmitted.

【0110】また図18の(2)に別のワード駆動回路
を示した。図18(2)に示される様に、高電源電圧V
ccと低電源電圧Vssとの間に、抵抗R11〜R14
が直列に接続される。また、トランジスタTr71〜T
r73のゲート端子がそれぞれノードN11〜N13に
接続される。また、トランジスタTr71〜Tr73の
それぞれはドレイン端子は電源電圧Vccに接続され、
トランジスタTr71〜Tr73のそれぞれのソース端
子は、トランジスタトランジスタTr74〜Tr76を
介して出力端子Vscgに接続される。また、トランジ
スタTr77の電流経路は電源電圧Vccと出力端子V
scgに接続れる。
Another word drive circuit is shown in FIG. 18 (2). As shown in FIG. 18 (2), the high power supply voltage V
Between cc and the low power supply voltage Vss, resistors R11 to R14 are connected.
Are connected in series. Also, the transistors Tr71 to T
The gate terminals of r73 are connected to the nodes N11 to N13, respectively. The drain terminals of the transistors Tr71 to Tr73 are connected to the power supply voltage Vcc,
The source terminals of the transistors Tr71 to Tr73 are connected to the output terminal Vscg via the transistor transistors Tr74 to Tr76. The current path of the transistor Tr77 is the power supply voltage Vcc and the output terminal V
connected to scg.

【0111】また、図18の(1)及び(2)の回路の
動作波形は図19に示した。図19に示したように、駆
動信号D1〜D4を順次HからLにすると、出力信号V
scgの電位は概略線形に上昇する。
The operation waveforms of the circuits of (1) and (2) of FIG. 18 are shown in FIG. As shown in FIG. 19, when the drive signals D1 to D4 are sequentially changed from H to L, the output signal V
The potential of scg rises almost linearly.

【0112】次に、図20に別のワード駆動回路を示
し、その波形を図21に示した。図20に示される様
に、トランジスタTr71、Tr73、Tr75がそれ
ぞれ抵抗R61、R63、R65と直列に接続されたも
のが、高電源電圧Vccと端子N90との間に並列に接
続され、トランジスタTr72、Tr74、Tr76が
それぞれ抵抗R62、R64、R66と直列に接続され
たものが、低電源電圧Vccと端子N90との間に並列
に接続される。
Next, another word drive circuit is shown in FIG. 20, and its waveform is shown in FIG. As shown in FIG. 20, transistors Tr71, Tr73, and Tr75 connected in series with resistors R61, R63, and R65, respectively, are connected in parallel between the high power supply voltage Vcc and the terminal N90, and are connected to the transistor Tr72, Tr74 and Tr76 in which resistors R62, R64, and R66 are respectively connected in series are connected in parallel between the low power supply voltage Vcc and the terminal N90.

【0113】また、端子N90は演算増幅回路OP1の
+端子に、演算増幅回路OP2の−端子に接続されて、
演算増幅回路OP1の−端子と演算増幅回路OP2の+
端子が接続されている。
The terminal N90 is connected to the + terminal of the operational amplifier circuit OP1 and to the-terminal of the operational amplifier circuit OP2,
The-terminal of the operational amplifier OP1 and the + of the operational amplifier OP2
Terminal is connected.

【0114】また、演算増幅器OP1、OP2の出力端
子はそれぞれTr79、Tr80のゲート端子に接続さ
れており、Tr79のゲート端子と高電源電圧Vcc間
にトランジスタTr77が接続され、Tr80のゲート
端子と低電源電圧Vss間にTr78が接続される。
The output terminals of the operational amplifiers OP1 and OP2 are connected to the gate terminals of Tr79 and Tr80, respectively. The transistor Tr77 is connected between the gate terminal of Tr79 and the high power supply voltage Vcc, and the gate terminal of Tr80 and the low terminal are connected. The Tr 78 is connected between the power supply voltages Vss.

【0115】また、トランジスタTr77のゲート端子
は、入力がbD1〜bD3であるNANDゲート101
に、Tr80のゲート端子は、入力がD1〜D3である
NORゲート102に接続される。ここで、bD1〜b
D3は、それぞれD1〜D3の相補信号を意味する物と
する。
The gate terminal of the transistor Tr77 is the NAND gate 101 whose inputs are bD1 to bD3.
In addition, the gate terminal of Tr80 is connected to the NOR gate 102 whose inputs are D1 to D3. Where bD1 to bD
D3 means a complementary signal of D1 to D3, respectively.

【0116】また、ノード91と低電源電圧Vssとの
間に抵抗R67とR68が接続され、ノード92は演算
増幅回路OP1の−端子と、演算増幅回路OP2の+端
子に接続されている。
Further, the resistors R67 and R68 are connected between the node 91 and the low power supply voltage Vss, and the node 92 is connected to the-terminal of the operational amplifier circuit OP1 and the + terminal of the operational amplifier circuit OP2.

【0117】また、高電源電圧Vccとノード91の間
にトランジスタTr81が接続され、低電源電圧Vcc
とノード91の間にはTr82が接続され、抵抗R69
はノード91と出力Vscg間に、キャパシタC5は出
力Vscgと低電源電圧Vss間に接続される。
Transistor Tr81 is connected between high power supply voltage Vcc and node 91, and low power supply voltage Vcc
Tr82 is connected between the node
Is connected between the node 91 and the output Vscg, and the capacitor C5 is connected between the output Vscg and the low power supply voltage Vss.

【0118】また、演算増幅器OP1もしくはOP2の
詳細回路図は図20に(2)に示した。また、これらの
回路の出力Vscgの波形を図21に示した。図21に
示される様に、出力Vscgを概略線形に上昇させる事
が出来る。
The detailed circuit diagram of the operational amplifier OP1 or OP2 is shown in (2) of FIG. The waveform of the output Vscg of these circuits is shown in FIG. As shown in FIG. 21, the output Vscg can be increased substantially linearly.

【0119】また、図14、16、18、20に示され
たワード駆動回路によって出力Vscgの電位を上昇さ
せた場合、Vccまでしか上昇しない。しかし、Vcc
以上の電位を確保する必要がある場合、図22に示され
る昇圧回路(チャージポンプ回路)を用いてVccをV
DDに昇圧させて、図14、16、18、20に使用す
る。また、この昇圧回路の波形を図23に示した。
When the potential of the output Vscg is raised by the word drive circuit shown in FIGS. 14, 16, 18, and 20, it rises only to Vcc. However, Vcc
When it is necessary to secure the above potential, Vcc is set to V by using the booster circuit (charge pump circuit) shown in FIG.
It is boosted to DD and used in FIGS. 14, 16, 18, and 20. The waveform of this booster circuit is shown in FIG.

【0120】また、情報記憶用キャパシタに蓄積される
データは既に図5に示した。本実施形態も第一の実施形
態同様に、一時記憶回路に含まれる4個の情報記憶用キ
ャパシタにデータを記憶させ、そのデータに基づいて4
値データを判別する。
The data stored in the information storage capacitor has already been shown in FIG. In this embodiment as well, as in the first embodiment, data is stored in the four information storage capacitors included in the temporary storage circuit, and four data are stored based on the data.
Determine the value data.

【0121】また、以上は4値の場合を想定したが、3
以上のN値でも良い。但し、その場合には情報記憶用キ
ャパシタの数はN個となる。本実施形態では、選択ゲー
トの電位をVs01からVs34へ上昇させたが、Vs
34からVs01へ概略線形に減少させてもよい。
In the above, the case of 4 values is assumed, but 3
The above N values may be used. However, in that case, the number of information storage capacitors is N. In this embodiment, the potential of the select gate is raised from Vs01 to Vs34.
It may be reduced from 34 to Vs01 in a substantially linear manner.

【0122】また、図5を見れば分かるように、4値を
判別するだけなら情報用キャパシタの数は3個でもよ
い。すなわち、N値の判別を行う場合には情報記憶用キ
ャパシタの数は、N値に対応する数だけあればよく、必
ずしも情報記憶用キャパシタの数はN値と同じN個とは
限らない。
Further, as can be seen from FIG. 5, the number of information capacitors may be three if only four values are discriminated. That is, when the N value is determined, the number of information storage capacitors may be the number corresponding to the N value, and the number of information storage capacitors is not necessarily the same as the N value.

【0123】また、情報記憶用のキャパシタは、MOS
トランジスタのソースとどれ員を接続したMOSキャパ
シタが望ましい。MOSキャパシタの模式図及び等価回
路は既に図6に示した。この時、MOSキャパシタにし
きい電圧が存在する方が良い。つまり、キャパシタに蓄
えられたデータがLになっているときVpl1〜Vpl
4をプッシュしたときN1〜N4がHにならない様にす
る為である。
The capacitor for storing information is a MOS.
A MOS capacitor in which the source of the transistor is connected to the source is desirable. The schematic diagram and equivalent circuit of the MOS capacitor have already been shown in FIG. At this time, it is better that a threshold voltage exists in the MOS capacitor. That is, when the data stored in the capacitor is L, Vpl1 to Vpl
This is because N1 to N4 do not become H when 4 is pushed.

【0124】本実施形態はでは、ビット線毎にセンス回
路、一時記憶回路を設けているので、従来と異なり、一
本のワード線に接続された多値記憶可能な不揮発性メモ
リセルから一度の多値データを読み出す事が出来る。こ
の為、読み出し時間を短縮する事が出来る。
In this embodiment, since the sense circuit and the temporary storage circuit are provided for each bit line, unlike the prior art, the nonvolatile memory cells connected to one word line and capable of storing multi-value data are stored once. It is possible to read multi-valued data. Therefore, the read time can be shortened.

【0125】また、従来は多値記憶用回路にラッチ回路
を用いていたが、本発明の一時記憶回路はMOSトラン
ジスタ及びキャパシタにより形成されるので、大幅な占
有面積の増加を伴わない。
Conventionally, the latch circuit is used for the circuit for multilevel storage, but since the temporary storage circuit of the present invention is formed by the MOS transistor and the capacitor, the occupied area does not increase significantly.

【0126】また、情報記憶用キャパシタにMOSキャ
パシタを用いた場合、半導体基板上にキャパシタを積み
重ねるスタック型キャパシタや、半導体基板に溝を掘っ
て形成するトレンチ型キャパシタと異なり、MOSキャ
パシタは他のMOSトランジスタと同時に形成できるの
で、プロセス工程の増加も抑制出来る。
When a MOS capacitor is used as the information storage capacitor, unlike a stack type capacitor in which capacitors are stacked on a semiconductor substrate or a trench type capacitor formed by digging a groove in a semiconductor substrate, a MOS capacitor is different from other MOS capacitors. Since it can be formed at the same time as the transistor, an increase in process steps can be suppressed.

【0127】また、第一の実施形態では、一度ビット線
をプリチャージしフローティング状態とし、センスアン
プをリセットした後、選択ゲートにVs01の電位を印
加し、ビット線の電位の変化をセンスアンプでセンス増
幅する。次に、またビット線をプリチャージし、センス
回路をリセットした後、フローティング状態とし、選択
ゲートにVs12の電位を印加し、ビット線の電位の変
化をセンスアンプでセンス増幅する。以上の様に、ビッ
ト線の電位をVs01、Vs12、Vs23、Vs34
と変化させる度にビット線をプリチャージしたり、セン
スアンプをリセットしなければならない。
In the first embodiment, the bit line is precharged once to be in the floating state, the sense amplifier is reset, and then the potential of Vs01 is applied to the select gate to change the potential of the bit line by the sense amplifier. Sense amplification. Next, the bit line is precharged again, the sense circuit is reset, and then the floating state is set, the potential of Vs12 is applied to the selection gate, and the change in the potential of the bit line is sense-amplified by the sense amplifier. As described above, the potentials of the bit lines are set to Vs01, Vs12, Vs23, Vs34.
Each time it is changed, the bit line must be precharged and the sense amplifier must be reset.

【0128】しかし、本実施形態は、選択ゲートの電位
を概略線形に上昇させている。この選択ゲートと動作と
ワード線を駆動する間隔を取ったりする時間及びワード
線等をリセットする時間は1回で済み、ビット線をプリ
チャージしたり、センスアンプをリセットする時間を短
縮する事が出来る。
However, in the present embodiment, the potential of the select gate is raised substantially linearly. This select gate, operation and time for driving the word line and time for resetting the word line etc. are only once, and it is possible to shorten the time for precharging the bit line and resetting the sense amplifier. I can.

【0129】従って、N値のデータを読み出す為にN回
読み出し動作を繰り返さなければならない第一の実施形
態と異なり、本実施形態はN値のデータを読み出すのに
1回の読み出し動作で済むので、トータルの読み出し時
間を減らす事が出来る。
Therefore, unlike the first embodiment in which the read operation must be repeated N times in order to read N-value data, this embodiment requires only one read operation to read N-value data. , The total reading time can be reduced.

【0130】選択ワード線をステップ状に上昇させる為
には多数個の電源電圧が必要であったが、選択ワード線
を概略線形に上昇させるために、図14及び図16のR
C遅延を利用したワード駆動回路を用いれば電源電圧の
個数を減少(図14及び図16においては、電源電圧は
VccとVssの二種類)させる事が出来る。
A large number of power supply voltages were required to raise the selected word line in steps, but in order to raise the selected word line in a substantially linear manner, R in FIGS.
If a word drive circuit using C delay is used, the number of power supply voltages can be reduced (in FIG. 14 and FIG. 16, the power supply voltage is Vcc and Vss).

【0131】次に、図2に示される不揮発性半導体記憶
装置の書き込み動作を図を用いて詳細に説明する。図2
4は書き込み動作のタイミングチャートである。まず初
めに、全ての不揮発性メモリセルのデータを消去する。
次いで、CSL信号をLからHに立ち上げトランジスタ
T40をONさせ、M1、M2、M3、M4をLからH
に順次立ち上げ、トランジスタT11〜T14を順次O
Nさせる。また、外部回路から入出力信号線I/Oを介
して伝達されたデータが、情報記憶様キャパシタC1、
C2、C3、C4に順次記憶される。その後、CLS信
号をHからLに立ち下げる。ここまでの動作は、図24
の時間(1)に相当する。
Next, the write operation of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 2 will be described in detail with reference to the drawings. FIG.
4 is a timing chart of the write operation. First, the data in all nonvolatile memory cells are erased.
Next, the CSL signal is raised from L to H, the transistor T40 is turned on, and M1, M2, M3, and M4 are changed from L to H.
And turn on the transistors T11 to T14 sequentially.
Let N. Further, the data transmitted from the external circuit via the input / output signal line I / O is the information storage-like capacitor C1,
It is sequentially stored in C2, C3, and C4. Then, the CLS signal falls from H to L. The operation up to this point is shown in FIG.
Of time (1).

【0132】また、不揮発性メモリに書き込むデータに
応じて情報記憶様キャパシタC1〜C4にデータが記憶
され、記憶されるデータは既に図5に示した。次に、情
報記憶用回路C1〜C4の一方の端子VPL1〜VPL
4(図2参照)をそれぞれVmwl1〜Vmwl4に印
加し、電圧供給手段におけるPro信号をHにし、選択
ゲートを高電圧Vpp(例えば、20V)に、非選択ゲ
ートをHレベルにする。これらの動作は図24の時間
(2)に相当する。
Data is stored in the information storage-like capacitors C1 to C4 according to the data to be written in the non-volatile memory, and the stored data has already been shown in FIG. Next, one of the terminals VPL1 to VPL of the information storage circuits C1 to C4
4 (see FIG. 2) are applied to Vmwl1 to Vmwl4 respectively, the Pro signal in the voltage supply means is set to H, the selection gate is set to the high voltage Vpp (for example, 20 V), and the non-selection gate is set to the H level. These operations correspond to the time (2) in FIG.

【0133】時間(2)の時、信号M1〜M4はLの状
態なので、トランジスタT11〜T14はOFFとなっ
ている。この為、情報記憶用キャパシタC1〜C4の上
側電極D1〜D4に蓄積された電荷は逃げ場がなく、V
PL1〜VPL4の電位をそれぞれLからVPL1〜V
PL4に上昇させる(以下、プッシュすると言う)と、
ノードN1〜N4の電位も上昇する。
At time (2), since the signals M1 to M4 are in the L state, the transistors T11 to T14 are OFF. Therefore, the charges accumulated in the upper electrodes D1 to D4 of the information storage capacitors C1 to C4 have no escape and V
The potentials of PL1 to VPL4 are changed from L to VPL1 to VPL, respectively.
When it is raised to PL4 (hereinafter referred to as push),
The potentials of the nodes N1 to N4 also rise.

【0134】ノードN1〜N4の電位の上昇に伴い、ト
ランジスタT31〜T34がONするか、OFFするか
が決定される。この決定を受け、トランジスタT41〜
T44は時間(2)の間はONしているので、ビット線
に現れる電位が決定される。このビット線の電位によ
り、所定のデータ(“0”、“1”、“2”、“3”の
いずれか)が不揮発性メモリに書き込まれる。以上の様
にして、書き込み動作が終了する。
As the potentials of the nodes N1 to N4 rise, it is determined whether the transistors T31 to T34 are turned on or off. In response to this decision, the transistors T41 to
Since T44 is ON during the time (2), the potential appearing on the bit line is determined. Predetermined data (any one of "0", "1", "2", and "3") is written in the nonvolatile memory by the potential of the bit line. The write operation is completed as described above.

【0135】次に、上記のVPL1〜VPL4の電位の
決定方法について詳細に説明する。今、所定の不揮発性
メモリセルに“3”データを書き込む場合を説明する。
この場合、ノードN1〜N4の電位は、それぞれL、
L、L、Hとなる。すなわち、情報記憶用キャパシタC
1〜C4に、それぞれL、L、L、Hが記憶されている
(記憶されるデータに関しては図5参照)。
Next, the method of determining the potentials of VPL1 to VPL4 will be described in detail. Now, a case of writing "3" data in a predetermined nonvolatile memory cell will be described.
In this case, the potentials of the nodes N1 to N4 are L and L, respectively.
L, L, H. That is, the information storage capacitor C
L, L, L, and H are stored in 1 to C4, respectively (see FIG. 5 for stored data).

【0136】この場合、ノードN4の電位のみHなの
で、トランジスタT34のみがONとなる。この為、ビ
ット線はVm4に充電される。このビット線の電位によ
り、所定の不揮発性メモリセルに“3”データが書き込
まれる。
In this case, since only the potential of the node N4 is H, only the transistor T34 is turned on. Therefore, the bit line is charged to Vm4. By the potential of this bit line, "3" data is written in a predetermined nonvolatile memory cell.

【0137】次に、所定の不揮発性メモリセルに“2”
データを書き込む場合を説明する。この場合、ノードN
1〜N4の電位は、それぞれL、L、H、Hとなる(図
5参照)。
Then, "2" is added to a predetermined nonvolatile memory cell.
A case of writing data will be described. In this case, node N
The potentials 1 to N4 are L, L, H, and H, respectively (see FIG. 5).

【0138】この場合、ノードN3とN4の電位がHな
ので、トランジスタT33とT34がONとなる。ま
た、この時、ノードN4の電位がプッシュした後でも、
Vm4+Vth34(Vth34はトランジスタT34
のしきい電圧)を越えないように、プッシュ電圧VPL
4の値を決定する。
In this case, since the potentials of the nodes N3 and N4 are H, the transistors T33 and T34 are turned on. Also, at this time, even after the potential of the node N4 is pushed,
Vm4 + Vth34 (Vth34 is a transistor T34
Threshold voltage) and push voltage VPL
Determine the value of 4.

【0139】次に、所定の不揮発性メモリセルに“1”
データを書き込む場合を説明する。この場合、ノードN
1〜N4の電位は、それぞれL、H、H、Hとなる(図
5参照)。
Next, "1" is set in a predetermined nonvolatile memory cell.
A case of writing data will be described. In this case, node N
The potentials 1 to N4 are L, H, H, and H, respectively (see FIG. 5).

【0140】この場合、ノードN2〜N4の電位がHな
ので、トランジスタT32〜T34がONとなる。ま
た、この時、ノードN3の電位がプッシュした後でも、
Vm3+Vth33(Vth33はトランジスタT33
のしきい電圧)を越えないように、プッシュ電圧VPL
3の値を決定する。
In this case, since the potentials of the nodes N2 to N4 are H, the transistors T32 to T34 are turned on. Also, at this time, even after the potential of the node N3 is pushed,
Vm3 + Vth33 (Vth33 is a transistor T33
Threshold voltage) and push voltage VPL
Determine the value of 3.

【0141】次に、所定の不揮発性メモリセルに“0”
データを書き込む場合を説明する。この場合、ノードN
1〜N4の電位は、全てHとなる(図5参照)。この場
合、ノードN1〜N4の電位がHなので、トランジスタ
T31〜T34がONとなる。また、この時、ノードN
2の電位がプッシュした後でも、Vm2+Vth32
(Vth32はトランジスタT32のしきい電圧)を越
えないように、プッシュ電圧VPL2の電位を決定す
る。
Next, "0" is written in a predetermined nonvolatile memory cell.
A case of writing data will be described. In this case, node N
The potentials of 1 to N4 are all H (see FIG. 5). In this case, since the potentials of the nodes N1 to N4 are H, the transistors T31 to T34 are turned on. At this time, the node N
Even after the potential of 2 is pushed, Vm2 + Vth32
The potential of the push voltage VPL2 is determined so that (Vth32 is the threshold voltage of the transistor T32) is not exceeded.

【0142】以上の様にして、プッシュ電圧VPL1〜
VPL4を決定する。例えば、以下の様にプッシュ電圧
VPL1〜VPL4を決定する。 VPL1=Vm1−Vcc VPL2=Vm2−Vcc VPL3=Vm3−Vcc VPL4=Vss プッシュ電圧VPL1〜VPL4を以上の様に決定する
と、ビット線Vbitは以下の様に充電される。ただ
し、トランジスタT31〜T34のしきい電圧Vth3
1〜Vth34は全て等しく、Vthとする。 書き込むデータが“3”の時、Vbit=Vcc−2V
th 書き込むデータが“2”の時、Vbit=α×(Vm3
−Vss)+Vcc−2Vth 書き込むデータが“1”の時、Vbit=α×(Vm2
−Vss)+Vcc−2Vth 書き込むデータが“0”の時、Vbit=α×(Vm1
−Vss)+Vcc−2Vth ここで、αはカップリング係数である。
As described above, the push voltages VPL1 to
Determine VPL4. For example, the push voltages VPL1 to VPL4 are determined as follows. VPL1 = Vm1-Vcc VPL2 = Vm2-Vcc VPL3 = Vm3-Vcc VPL4 = Vss When the push voltages VPL1 to VPL4 are determined as described above, the bit line Vbit is charged as follows. However, the threshold voltage Vth3 of the transistors T31 to T34
1 to Vth34 are all equal and are set to Vth. When the data to be written is "3", Vbit = Vcc-2V
th When the data to be written is “2”, Vbit = α × (Vm3
−Vss) + Vcc−2Vth When the data to be written is “1”, Vbit = α × (Vm2
−Vss) + Vcc−2Vth When the data to be written is “0”, Vbit = α × (Vm1
-Vss) + Vcc-2Vth Here, (alpha) is a coupling coefficient.

【0143】例えば、カップリング係数を0.8、NM
OSトランジスタのしきい電圧が1Vとすると、Vcc
=3VとしてVm1=10V、Vm2=4V、Vm3=
3V、Vm4=2Vとして、C1、C2、C3、C4の
電位は2Vとなるから、Vpl4=0Vのままで、Vp
l3は0Vから1.25Vへ、Vpl2は0Vから2.
5Vへ、Vpl1は0Vから10Vへブートすると、C
1、C2、C3、C4がHのとき、その電位はそれぞれ
10V、4V、3V、2Vとなる。ビット線へは、それ
ぞれ9V、3V、2V、1Vが転送される。
For example, the coupling coefficient is 0.8, NM
Assuming that the threshold voltage of the OS transistor is 1V, Vcc
= 3V, Vm1 = 10V, Vm2 = 4V, Vm3 =
Since 3V and Vm4 = 2V, the potentials of C1, C2, C3, and C4 become 2V, so Vpl4 = 0V remains and Vp
13 is from 0V to 1.25V, and Vpl2 is from 0V to 2.V.
When booting to 5V and Vpl1 from 0V to 10V, C
When 1, C2, C3, and C4 are H, the potentials are 10V, 4V, 3V, and 2V, respectively. 9V, 3V, 2V, and 1V are transferred to the bit lines, respectively.

【0144】また、選択ワード線に21Vを加えれば、
ワード線と選択セルのチャネルに加わる電位差はそれぞ
れ12V、18V、19V、20Vとなり、書き込み時
間を20μs程度とすると、それぞれ負のまま、1V、
2V、3Vと書き込まれる また、メモリセルへの書き込み特性を図25に示した。
縦軸にしきい電圧Vth、横軸に時間をとり、書き込み
電圧Vppとセルのチャンネル電位との差をパラメータ
とする。
If 21V is applied to the selected word line,
The potential difference applied to the word line and the channel of the selected cell is 12 V, 18 V, 19 V, and 20 V, respectively, and if the write time is about 20 μs, they remain negative at 1 V,
Writing is performed at 2V and 3V. Moreover, the writing characteristics to the memory cell are shown in FIG.
The vertical axis shows the threshold voltage Vth and the horizontal axis shows time, and the difference between the write voltage Vpp and the cell channel potential is used as a parameter.

【0145】不揮発性半導体装置においては、データを
書き込む予定の不揮発性メモリセルにどの様なデータ
(“0”、“1”、“2”、“3”のいずれか)が書き
込まれるかは、選択ゲートの電位とビット線の電位に依
存する(図25参照)。
In the non-volatile semiconductor device, what data (any one of "0", "1", "2" and "3") is written in the non-volatile memory cell in which the data is to be written is It depends on the potential of the select gate and the potential of the bit line (see FIG. 25).

【0146】以上の様に、書き込むデータに応じてビッ
ト線の電位Vbitを変化させる事により、4値データ
の書き込みを行う。以上の様に、本発明にかかる不揮発
性半導体記憶装置の書き込み動作の際、一時的にデータ
を記憶するための一時記憶回路と、ビット線の充電電位
を制御する電圧供給手段と二つの装置が必要となる。し
かし、図2を見れば判るように、二つの装置とも、MO
Sプロセスで製造できるので、製造工程の複雑化を招か
ない。
As described above, the 4-level data is written by changing the potential Vbit of the bit line according to the data to be written. As described above, during the write operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, the temporary storage circuit for temporarily storing data, the voltage supply means for controlling the charging potential of the bit line, and the two devices are provided. Will be needed. However, as can be seen from FIG. 2, both devices have MO
Since it can be manufactured by the S process, the manufacturing process is not complicated.

【0147】また、図26に示すように、センス回路に
おける逆並列接続された二つのインバータIN1、IN
2をクロックドインバータCIN1、CIN2に替えて
もよい。
Further, as shown in FIG. 26, two inverters IN1 and IN1 connected in anti-parallel in the sense circuit are connected.
2 may be replaced with clocked inverters CIN1 and CIN2.

【0148】図27に、図26に示された不揮発性半導
体装置の読み込み動作時のタイミングチャートを示し
た。クロックドインバータを制御する為の信号Sens
e、bSense、Latch、bLatch信号の動
作以外は第一の実施形態と同様である。
FIG. 27 shows a timing chart at the time of reading operation of the nonvolatile semiconductor device shown in FIG. Signal Sens for controlling the clocked inverter
The operation is the same as that of the first embodiment except the operations of the e, bSense, Latch, and bLatch signals.

【0149】また、図28に、図26に示された不揮発
性半導体装置の読み込み動作時の別のタイミングチャー
トを示した。情報記憶用キャパシタのリセットする際、
信号CSLもLからHに立ち上げている(図28の時間
(1)に相当する)以外は図27のタイミングチャート
と同じである。
Further, FIG. 28 shows another timing chart at the time of reading operation of the nonvolatile semiconductor device shown in FIG. When resetting the information storage capacitor,
The signal CSL is the same as the timing chart of FIG. 27 except that the signal CSL is also raised from L to H (corresponding to time (1) in FIG. 28).

【0150】また、図26の不揮発性半導体記憶回路の
書き込み動作は第一の実施形態と同じである。また、以
上の実施形態はNAND型メモリセルについて説明した
が、NOR型、AND型、DINOR(Divided
NOR)型メモリセルの構成回路図を図29〜図31
に示した。
The write operation of the nonvolatile semiconductor memory circuit of FIG. 26 is the same as that of the first embodiment. Although the above embodiments have been described with respect to the NAND type memory cell, NOR type, AND type, DINOR (Divided).
29 to 31 are configuration circuit diagrams of the NOR) type memory cell.
It was shown to.

【0151】また、上記の実施形態では、選択ゲートの
電位をVs01からVs34へ上昇させたが、Vs34
からVs01へ、減少させてもよい。その場合に回路構
成を図32に示した。図32に示すように、図2と比べ
て、センス回路及びセルのPMOSとNMOSを入れか
えて、ビット線0Vにリセットした後、ソース線Vsを
Vccからドライブするようにすれば良い。
In the above embodiment, the potential of the select gate is raised from Vs01 to Vs34.
From Vs01 to Vs01. In that case, the circuit configuration is shown in FIG. As shown in FIG. 32, as compared with FIG. 2, the PMOS and NMOS of the sense circuit and the cell may be replaced with each other, and the source line Vs may be driven from Vcc after resetting to the bit line 0V.

【0152】また、図5を見れば分かるように、4値を
判別するだけなら情報用キャパシタの数は3個でもよ
い。すなわち、N値の判別を行う場合には情報記憶用キ
ャパシタの数は、N値に対応する数だけあればよく、必
ずしも情報記憶用キャパシタの数はN値と同じN個とは
限らない。
Further, as can be seen from FIG. 5, the number of information capacitors may be three if only four values are discriminated. That is, when the N value is determined, the number of information storage capacitors may be the number corresponding to the N value, and the number of information storage capacitors is not necessarily the same as the N value.

【0153】また、その場合の回路構成図を図33に示
した。図33に示したように、一時記憶回路には、トラ
ンジスタとキャパシタからなる記憶セルは3個しかない
が、この回路では4値を判別する事が出来る。
A circuit configuration diagram in that case is shown in FIG. As shown in FIG. 33, the temporary memory circuit has only three memory cells each including a transistor and a capacitor, but this circuit can discriminate four values.

【0154】次に、図33に示した回路の動作を説明す
る。一時記憶回路内のストレージノードN1、N2、N
3は、それぞれ電圧供給手段内の対応したトランジスタ
のゲート端子に接続されているのは、上記の回路と同様
である。しかし、ストレージノードN1、N2、N3は
NORゲートに入力され、そのNORゲートの出力は、
電圧供給手段内のトランジスタに接続される。
Next, the operation of the circuit shown in FIG. 33 will be described. Storage nodes N1, N2, N in the temporary storage circuit
3 is connected to the gate terminals of the corresponding transistors in the voltage supply means, as in the above circuit. However, the storage nodes N1, N2, N3 are input to the NOR gate, and the output of the NOR gate is
It is connected to the transistor in the voltage supply means.

【0155】図34(1)に、4値を記憶する場合のス
トレージノードN1、N2、N3の電位を示した。図3
4(1)に示す様に、メモリセルに“0”データを記憶
する場合、N1、N2、N3の電位はそれぞれH、H、
Hとなり、“1”データを記憶する場合、N1、N2、
N3の電位はそれぞれL、H、Hとなり、“2”データ
を記憶する場合、N1、N2、N3の電位はそれぞれ
L、L、Hとなり、“3”データを記憶する場合、N
1、N2、N3の電位はそれぞれL、L、Lとなる。
FIG. 34 (1) shows the potentials of the storage nodes N1, N2 and N3 when storing four values. FIG.
As shown in 4 (1), when "0" data is stored in the memory cell, the potentials of N1, N2, and N3 are H, H, and
When it becomes H and "1" data is stored, N1, N2,
The potentials of N3 are L, H, and H, respectively. When storing "2" data, the potentials of N1, N2, and N3 are L, L, and H, respectively, and when storing "3" data, N is stored.
The potentials of 1, N2 and N3 are L, L and L, respectively.

【0156】また、書き込みデータの応じたビット線の
電位は、前述と同様の原理により、図34(2)に示す
ようになる。図34(2)に示すように、書き込みデー
タが“3”データの時、ビット線の電位VbitはVs
sとなり、書き込みデータが“2”データの時、ビット
線の電位Vbitはα×(Vm3−Vss)+Vcc−
2Vthとなり、書き込みデータが“1”データの時、
ビット線の電位Vbitはα×(Vm2−Vss)+V
cc−2Vthとなり、書き込みデータが“0”データ
の時、ビット線の電位Vbitはα×(Vm1−Vs
s)+Vcc−2Vthとなる。
Further, the potential of the bit line corresponding to the write data is as shown in FIG. 34 (2) according to the same principle as described above. As shown in FIG. 34 (2), when the write data is "3" data, the potential Vbit of the bit line is Vs.
When the write data is “2” data, the potential Vbit of the bit line is α × (Vm3−Vss) + Vcc−.
When the write data is 2Vth and the write data is "1" data,
The potential Vbit of the bit line is α × (Vm2-Vss) + V
When the write data is “0” data, the potential Vbit of the bit line is α × (Vm1-Vs).
s) + Vcc-2Vth.

【0157】以上の様にして、3個のストレージノード
N1、N2、N3の電位は、それぞれ電圧供給手段内の
対応したトランジスタT32〜T34のON/OFFを
制御すると同時に、NORゲートを介して新たに信号を
形成しトランジスタT31のON/OFFも制御する事
が出来る。これにより、3個の記憶セルで4値記憶の不
揮発性半導体記憶装置を実現できる。
As described above, the potentials of the three storage nodes N1, N2, and N3 control ON / OFF of the corresponding transistors T32 to T34 in the voltage supply means, and at the same time, the potentials of the three storage nodes N1, N2, and N3 are newly changed via the NOR gate. It is also possible to control the ON / OFF state of the transistor T31 by forming a signal at. This makes it possible to realize a non-volatile semiconductor memory device having four-value storage with three storage cells.

【0158】[0158]

【発明の効果】本発明は、以上の様に構成されているの
で、同一ワード線に接続されたメモリセルに同時に読み
書きが出来るので、データの読み書きに要する時間を短
縮する事が可能となる。
Since the present invention is configured as described above, it is possible to read and write simultaneously to the memory cells connected to the same word line, so that it is possible to shorten the time required to read and write data.

【0159】また、従来は多値記憶用回路にラッチ回路
を用いていたが、本発明の一時記憶回路はMOSトラン
ジスタ及びキャパシタにより形成されるので、大幅な占
有面積の増加を伴わない。
Conventionally, the latch circuit is used for the circuit for multi-valued storage, but since the temporary storage circuit of the present invention is formed by the MOS transistor and the capacitor, the occupied area is not significantly increased.

【0160】また、情報記憶用キャパシタに平面型のM
OSキャパシタを用いた場合、半導体基板上にキャパシ
タを積み重ねるスタック型キャパシタや、半導体基板に
溝を掘って形成するトレンチ型キャパシタと異なり、平
面型のMOSキャパシタは他のMOSトランジスタと同
時に形成できるので、プロセス工程の大幅な増加を伴わ
ない。また、トレンチ型キャパシタやスタック型キャパ
シタを使用した場合は、3次元的にキャパシタを形成で
きるので占有面積の増加はほとんどない。
Further, a planar type M is used as the information storage capacitor.
When an OS capacitor is used, unlike a stack-type capacitor in which capacitors are stacked on a semiconductor substrate or a trench-type capacitor in which a groove is formed in a semiconductor substrate, a planar MOS capacitor can be formed simultaneously with other MOS transistors. No significant increase in process steps. Further, when the trench type capacitor or the stack type capacitor is used, the capacitor can be formed three-dimensionally, so that the occupied area hardly increases.

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

【図1】本発明にかかる不揮発性半導体記憶装置のブロ
ック図。
FIG. 1 is a block diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.

【図2】本発明にかかる不揮発性半導体記憶装置の第一
の詳細回路図。
FIG. 2 is a first detailed circuit diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.

【図3】第一の実施形態におけるデータ読み出し動作の
タイミングチャート。
FIG. 3 is a timing chart of a data read operation according to the first embodiment.

【図4】4値記憶の不揮発性メモリにおけるしきい値の
個数分布図。
FIG. 4 is a distribution chart of the number of threshold values in a nonvolatile memory of four-value storage.

【図5】記憶されるデータの一覧図。FIG. 5 is a list view of stored data.

【図6】MOSキャパシタの断面図及び等価回路図。6A and 6B are a sectional view and an equivalent circuit diagram of a MOS capacitor.

【図7】第二の実施形態におけるデータ読み出し動作の
タイミングチャート。
FIG. 7 is a timing chart of a data read operation according to the second embodiment.

【図8】本発明の読み出し動作を行う為のワード駆動回
路の第一の実施形態図。
FIG. 8 is a first embodiment diagram of a word drive circuit for performing a read operation of the present invention.

【図9】図8記載のワード駆動回路のタイミングチャー
ト。
9 is a timing chart of the word drive circuit shown in FIG.

【図10】本発明の読み出し動作を行う為のワード駆動
回路の第二の実施形態図。
FIG. 10 is a second embodiment diagram of a word drive circuit for performing a read operation of the present invention.

【図11】本発明の読み出し動作を行う為のワード駆動
回路の第三の実施形態図。
FIG. 11 is a third embodiment diagram of a word drive circuit for performing a read operation of the present invention.

【図12】図11記載のワード駆動回路のタイミングチ
ャート。
12 is a timing chart of the word drive circuit shown in FIG.

【図13】第三の実施形態におけるデータ読み出し動作
のタイミングチャート。
FIG. 13 is a timing chart of a data read operation according to the third embodiment.

【図14】第三の実施形態の読み出し動作を実現する為
のワード駆動回路の第一の実施形態図。
FIG. 14 is a first embodiment diagram of a word drive circuit for realizing the read operation of the third embodiment.

【図15】図14記載のワード駆動回路のタイミングチ
ャート。
15 is a timing chart of the word drive circuit shown in FIG.

【図16】第三の実施形態の読み出し動作を実現する為
のワード駆動回路の第二の実施形態図。
FIG. 16 is a second embodiment diagram of a word drive circuit for realizing the read operation of the third embodiment.

【図17】図16記載のワード駆動回路のタイミングチ
ャート。
FIG. 17 is a timing chart of the word drive circuit shown in FIG. 16.

【図18】第三の実施形態の読み出し動作を実現する為
のワード駆動回路の第三の実施形態図。
FIG. 18 is a third embodiment diagram of a word drive circuit for realizing the read operation of the third embodiment.

【図19】図18記載のワード駆動回路のタイミングチ
ャート。
FIG. 19 is a timing chart of the word drive circuit shown in FIG. 18.

【図20】第三の実施形態の読み出し動作を実現する為
のワード駆動回路の第四の実施形態。
FIG. 20 is a fourth embodiment of the word drive circuit for realizing the read operation of the third embodiment.

【図21】図20記載のワード駆動回路のタイミングチ
ャート。
FIG. 21 is a timing chart of the word drive circuit shown in FIG. 20.

【図22】昇圧回路及びパルス発生回路図。FIG. 22 is a booster circuit and pulse generator circuit diagram.

【図23】図22記載のパルス発生回路のタイミングチ
ャート。
23 is a timing chart of the pulse generation circuit shown in FIG. 22.

【図24】本発明にかかる不揮発性半導体記憶装置の書
き込み動作時のタイミングチャート。
FIG. 24 is a timing chart during a write operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.

【図25】不揮発性メモリセルの書き込み特性を示す
図。
FIG. 25 is a diagram showing write characteristics of a nonvolatile memory cell.

【図26】本発明にかかる不揮発性半導体記憶装置の第
二の詳細回路図。
FIG. 26 is a second detailed circuit diagram of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.

【図27】図26記載の不揮発性半導体記憶装置の読み
込み動作時のタイミングチャートの第一の実施形態。
27 is a first embodiment of a timing chart during a read operation of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 26. FIG.

【図28】図26記載の不揮発性半導体記憶装置の読み
込み動作時のタイミングチャートの第二の実施形態。
28 is a second embodiment of a timing chart during a read operation of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG.

【図29】NOR型不揮発性半導体記憶装置の構成回路
図。
FIG. 29 is a configuration circuit diagram of a NOR type nonvolatile semiconductor memory device.

【図30】AND型不揮発性半導体記憶装置の構成回路
図。
FIG. 30 is a configuration circuit diagram of an AND-type nonvolatile semiconductor memory device.

【図31】DINOR型不揮発性半導体記憶装置の構成
回路図。
FIG. 31 is a configuration circuit diagram of a DINOR type nonvolatile semiconductor memory device.

【図32】選択ゲートの電位を高電位から低電位へ減少
させる為の本発明にかかる不揮発性半導体記憶装置の回
路構成図。
FIG. 32 is a circuit configuration diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention for reducing the potential of a select gate from a high potential to a low potential.

【図33】情報記憶用のキャパシタが3個の場合の本発
明にかかる不揮発性半導体記憶装置の回路詳細図。
FIG. 33 is a detailed circuit diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention when there are three information storage capacitors.

【図34】図33に示す回路における書き込みデータに
応じたストレージノードの電位を示す図。
34 is a diagram showing the potential of the storage node according to write data in the circuit shown in FIG.

【図35】従来の不揮発性半導体記憶装置のブロック
図。
FIG. 35 is a block diagram of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図36】従来の不揮発性半導体記憶装置のメモリセル
アレー周辺の詳細回路図。
FIG. 36 is a detailed circuit diagram around a memory cell array of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

【図37】NAND型不揮発性半導体記憶装置の構成回
路図。
FIG. 37 is a configuration circuit diagram of a NAND-type nonvolatile semiconductor memory device.

【図38】NAND型メモリセルの集積回路上における
断面図。
FIG. 38 is a cross-sectional view of a NAND memory cell on an integrated circuit.

【図39】フローティングゲートに電子を注入し、デー
タを書き込んでいる様子を示した図。
FIG. 39 is a diagram showing a state where electrons are injected into a floating gate to write data.

【図40】従来の多値記憶可能な不揮発性半導体記憶装
置のセンスアンプブロックの詳細図。
FIG. 40 is a detailed diagram of a sense amplifier block of a conventional nonvolatile semiconductor memory device capable of multilevel storage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

T11〜T14、T31〜T34、T41〜T44、T
S1〜TS3 トランジスタ IN1、IN2 インバータ C1〜C2 情報記憶用キャパシタ VPL1〜VPL4 プッシュ電圧 Vcc 高電源電圧 Vss 低電源電圧 I/O 入出力線
T11-T14, T31-T34, T41-T44, T
S1 to TS3 transistors IN1 and IN2 inverters C1 to C2 information storage capacitors VPL1 to VPL4 push voltage Vcc high power supply voltage Vss low power supply voltage I / O input / output line

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電荷蓄積層を有し、N値(N>=3)の
データを記憶することができる複数の不揮発性メモリセ
ルを含むメモリセルアレーと、 前記不揮発性メモリセルに接続され、前記不揮発性メモ
リセルとデータの授受を行うビット線と、 前記ビット線に接続されたセンス回路と、 前記センス回路に接続され、N値データを一時記憶する
ための一時記憶回路と、 前記ビット線と前記一時記憶回路とに接続された電圧供
給回路とを備え、 前記不揮発性メモリにデータを書き込む時に、 前記電圧供給回路が、前記一時記憶回路に蓄えられたN
値書き込み用のデータに応じて前記ビット線に印加する
電圧を変化させ、 前記不揮発性メモリからデータを読み出す時に、 前記不揮発性メモリから読み出されたN値データをセン
ス回路でセンス増幅し、前記一時記憶回路に、センス増
幅したN値データを一時記憶する事を特徴とする不揮発
性半導体記憶装置。
1. A memory cell array including a plurality of nonvolatile memory cells having a charge storage layer and capable of storing N-valued data (N> = 3), and connected to the nonvolatile memory cells. A bit line for exchanging data with the nonvolatile memory cell; a sense circuit connected to the bit line; a temporary storage circuit connected to the sense circuit for temporarily storing N-value data; And a voltage supply circuit connected to the temporary storage circuit, wherein when the data is written in the nonvolatile memory, the voltage supply circuit stores N stored in the temporary storage circuit.
The voltage applied to the bit line is changed according to the value writing data, and when reading the data from the non-volatile memory, the N-value data read from the non-volatile memory is sense-amplified by a sense circuit, A non-volatile semiconductor memory device characterized by temporarily storing sense-amplified N-value data in a temporary memory circuit.
【請求項2】行列状に配置された複数の不揮発性メモリ
セルを有し、前記不揮発性メモリセルがN(N>=3)
値のデータを記憶する事が可能な不揮発性半導体記憶装
置において、 前記メモリセルアレーに接続され、前記不揮発性メモリ
セルとデータの授受を行う複数本のビット線と、 前記メモリセルアレーに接続され、前記不揮発性メモリ
セルのゲート電極に接続された複数本のワード線と、 前記複数本のビット線毎に接続され、前記不揮発性メモ
リセルから出力されたデータをセンス増幅する為のセン
ス回路と、 前記メモリセルアレーに書き込む為のN値データ、及び
前記メモリセルアレーから読み出されたN値データを一
時記憶するための一時記憶回路と、 前記ビット線と前記一時記憶回路とに接続され、前記一
時記憶回路に記憶されたデータに応じて前記ビット線に
N値書き込み用の電位を印加する為の電圧供給回路とを
具備する事により、同一の前記ワード線に接続されるN
(N>=3)値記憶可能な不揮発性メモリセルに同時に
N値データを書き込む事、若しくは同一の前記ワード線
に接続されたN(N>=3)値記憶可能な不揮発性メモ
リセルから同時にN値データを読み込む事を可能にした
不揮発性半導体記憶装置。
2. A plurality of non-volatile memory cells arranged in a matrix, wherein the non-volatile memory cells are N (N> = 3).
In a non-volatile semiconductor memory device capable of storing value data, a plurality of bit lines connected to the memory cell array for exchanging data with the non-volatile memory cells, and connected to the memory cell array. A plurality of word lines connected to the gate electrodes of the non-volatile memory cells, and a sense circuit connected to each of the plurality of bit lines and for sense-amplifying the data output from the non-volatile memory cells. A temporary storage circuit for temporarily storing N-value data to be written to the memory cell array and N-value data read from the memory cell array; connected to the bit line and the temporary storage circuit; A voltage supply circuit for applying an N-value writing potential to the bit line according to the data stored in the temporary storage circuit. N connected to the same said word line
N-value data can be simultaneously written into a non-volatile memory cell capable of storing (N> = 3) values, or simultaneously from non-volatile memory cells capable of storing N (N> = 3) values connected to the same word line. A nonvolatile semiconductor memory device capable of reading N-value data.
【請求項3】 前記メモリセルアレーは、前記複数の不
揮発性メモリセルの各電流経路が直列接続されたNAN
D型メモリセルを構成し、このNAND型メモリセルの
一端が前記ビット線に接続されている事を特徴とする請
求項1及び2記載の不揮発性半導体記憶装置。
3. The memory cell array includes a NAN in which current paths of the plurality of nonvolatile memory cells are connected in series.
3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a D-type memory cell is formed, and one end of the NAND-type memory cell is connected to the bit line.
【請求項4】 前記複数の不揮発性メモリセルが、AN
D型メモリセルを構成する事を特徴とする請求項1及び
2記載の不揮発性半導体記憶装置。
4. The plurality of non-volatile memory cells are AN
3. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1 or 2, which constitutes a D-type memory cell.
【請求項5】 前記複数の不揮発性メモリセルが、NO
R型メモリセルを構成する事を特徴とする請求項1及び
2記載の不揮発性半導体記憶装置。
5. The plurality of non-volatile memory cells are NO
3. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the non-volatile semiconductor memory device constitutes an R-type memory cell.
【請求項6】 前記複数の不揮発性メモリセルが、DI
NOR型メモリセルを構成する事を特徴とする請求項1
及び2記載の不揮発性半導体記憶装置。
6. The plurality of non-volatile memory cells are DI
2. A NOR type memory cell is constructed.
2. The non-volatile semiconductor memory device as described in 2 above.
【請求項7】 前記一時記憶回路が、MIS型トランジ
スタと情報記憶用キャパシタが直列に接続された記憶セ
ルがN個並列に接続されている事を特徴とする請求項1
及び2記載の不揮発性半導体記憶装置。
7. The temporary storage circuit has N storage cells in which a MIS transistor and an information storage capacitor are connected in series and are connected in parallel.
2. The non-volatile semiconductor memory device as described in 2 above.
【請求項8】 前記情報記憶用キャパシタがしきい電圧
を有したMOSキャパシタである事を特徴とする請求項
1及び2記載の不揮発性半導体記憶装置。
8. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the information storage capacitor is a MOS capacitor having a threshold voltage.
【請求項9】 請求項1及び2記載の不揮発性半導体記
憶装置において、前記不揮発性メモリセルにデータを書
き込む際、FNトンネル電流を利用する事を特徴とする
請求項1及び2記載の不揮発性半導体記憶装置。
9. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein an FN tunnel current is used when writing data to the nonvolatile memory cell. Semiconductor memory device.
【請求項10】 多値を記憶する事が出来る不揮発性メ
モリセルを有する不揮発性半導体記憶装置に多値データ
を書き込む際のビット線充電方法において、 書き込み用信号を、MIS型トランジスタと情報記憶用
キャパシタとが直列に接続されてなる信号記憶セルが、
多値に対応する数だけ並列に接続された一時記憶回路に
データを書き込む動作と、 前記情報記憶用キャパシタの両端子のうちMIS型トラ
ンジスタと接続されていない端子の電位をプッシュする
事によりビット線に多値に対応した電位を転送する動作
とを有する事とを特徴とするビット線充電方法。
10. A bit line charging method for writing multi-valued data to a non-volatile semiconductor memory device having a non-volatile memory cell capable of storing multi-valued data, wherein a write signal is supplied to a MIS transistor and an information memory. A signal storage cell in which a capacitor is connected in series,
An operation of writing data in a temporary storage circuit connected in parallel by a number corresponding to multiple values and a bit line by pushing a potential of a terminal which is not connected to a MIS type transistor of both terminals of the information storage capacitor. And an operation of transferring a potential corresponding to multiple values to the bit line charging method.
【請求項11】 情報記憶用キャパシタとMIS型トラ
ンジスタが直列接続された信号記憶セルがN個並列に接
続され構成された一時記憶回路に、N値書き込み用信号
を書き込む動作と、 前記書き込み信号を、前記情報記憶用キャパシタの両端
子のうちMIS型トランジスタと接続されていない端子
の電位をプッシュする事により、ビット線に充電電圧を
供給するための電圧供給回路に転送する動作と、 前記転送された書き込み用信号を受け、N値に対応した
電位をビット線に転送する動作とを有する事とを特徴と
するビット線充電方法。
11. An operation of writing an N-value writing signal to a temporary storage circuit configured by N signal storage cells in which an information storage capacitor and an MIS type transistor are connected in series are connected, and the write signal is applied to the temporary storage circuit. An operation of transferring a voltage to a voltage supply circuit for supplying a charging voltage to a bit line by pushing the potential of a terminal that is not connected to a MIS type transistor of both terminals of the information storage capacitor; Receiving a write signal and transferring an electric potential corresponding to the N value to the bit line.
【請求項12】 多値記憶可能なメモリセルを有する半
導体記憶装置から多値データを読み込む方法において、 前記多値記憶可能なメモリセルにデータが書き込まれて
いる時、前記データが書き込まれたメモリセルに接続さ
れたワード線の電位を低電位から高電位に上昇させる事
により、前記メモリセルに記憶されているデータをビッ
ト線に伝達する動作と、 前記ビット線に伝達されたデータをセンス増幅する動作
と、 前記センス増幅された信号を、多値信号に対応させ一時
記憶回路に記憶させる動作とを有する事を特徴とするデ
ータの読み出し方法。
12. A method of reading multi-valued data from a semiconductor memory device having a memory cell capable of storing multi-valued data, wherein when data is written in the memory cell capable of storing multi-valued data, the memory in which the data is written The operation of transmitting the data stored in the memory cell to the bit line by raising the potential of the word line connected to the cell from the low potential to the high potential, and the sense amplification of the data transmitted to the bit line. And an operation of storing the sense-amplified signal in a temporary storage circuit in association with a multi-valued signal.
【請求項13】 N(N>=3)値記憶可能な不揮発性
メモリセルにデータが書き込まれている時、前記データ
が書き込まれた不揮発性メモリセルに接続されたワード
線の電位を低電位から高電位に上昇させる事により、前
記不揮発性メモリセルに記憶されているN値データをビ
ット線に伝達する動作と、 前記ビット線に伝達されたN値データをセンス増幅さ
せ、このセンス増幅させた信号を一時記憶回路に記憶さ
せる動作とを有する事を特徴とする不揮発性半導体装置
におけるデータの読み出し方法。
13. When data is written in a nonvolatile memory cell capable of storing N (N> = 3) values, the potential of a word line connected to the nonvolatile memory cell in which the data is written is set to a low potential. To a high potential, the operation of transmitting the N-value data stored in the nonvolatile memory cell to the bit line, the sense-amplifying the N-value data transmitted to the bit line, and the sense amplification And a signal for storing the generated signal in a temporary storage circuit.
【請求項14】 ワード線の電位を高電位から低電位に
減少させる事を特徴とする請求項12及び請求項13記
載のデータの読みだし方法。
14. The data reading method according to claim 12, wherein the potential of the word line is reduced from a high potential to a low potential.
【請求項15】 前記ワード線の電位を高電位から低電
位へ、及び低電位から高電位への変化が概略線形である
事を特徴とする請求項12乃至14記載のデータの読み
出し方法。
15. The data reading method according to claim 12, wherein changes in the potential of the word line from a high potential to a low potential and changes from the low potential to the high potential are substantially linear.
【請求項16】 前記ワード線の電位を高電位から低電
位へ、及び低電位から高電位への変化が階段状に変化す
る事を特徴とする請求項12乃至14記載のデータの読
み出し方法。
16. The method of reading data according to claim 12, wherein the potential of the word line is changed from a high potential to a low potential and a change from the low potential to the high potential is changed stepwise.
JP8143798A 1996-06-06 1996-06-06 Nonvolatile semiconductor storage device and bit line charging method Pending JPH09326197A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8143798A JPH09326197A (en) 1996-06-06 1996-06-06 Nonvolatile semiconductor storage device and bit line charging method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8143798A JPH09326197A (en) 1996-06-06 1996-06-06 Nonvolatile semiconductor storage device and bit line charging method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09326197A true JPH09326197A (en) 1997-12-16

Family

ID=15347235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8143798A Pending JPH09326197A (en) 1996-06-06 1996-06-06 Nonvolatile semiconductor storage device and bit line charging method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09326197A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7177196B2 (en) 1999-09-28 2007-02-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory having plural data storage portions for a bit line connected to memory cells
JP2007157315A (en) * 2005-11-11 2007-06-21 Toshiba Corp Semiconductor memory device
JP2007280547A (en) * 2006-04-10 2007-10-25 Toshiba Corp Semiconductor integrated circuit device, semiconductor memory device, and refresh method for dynamic latch
US7813170B2 (en) 2005-11-11 2010-10-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device capable of memorizing multivalued data
US8154930B2 (en) 2004-01-30 2012-04-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device which stores plural data in a cell

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7342825B2 (en) 1999-09-28 2008-03-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory having plural data storage portions for a bit line connected to memory cells
US7196932B2 (en) 1999-09-28 2007-03-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory having plural data storage portions for a bit line connected to memory cells
US7969784B2 (en) 1999-09-28 2011-06-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory having plural data storage portions for a bit line connected to memory cells
US7177196B2 (en) 1999-09-28 2007-02-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory having plural data storage portions for a bit line connected to memory cells
US10431297B2 (en) 2004-01-30 2019-10-01 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device which stores plural data in a cell
US10878895B2 (en) 2004-01-30 2020-12-29 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device which stores plural data in a cell
US10699781B2 (en) 2004-01-30 2020-06-30 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device which stores plural data in a cell
US11309019B2 (en) 2004-01-30 2022-04-19 Kioxia Corporation Semiconductor memory device which stores plural data in a cell
US9627048B2 (en) 2004-01-30 2017-04-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device which stores plural data in a cell
US8154930B2 (en) 2004-01-30 2012-04-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device which stores plural data in a cell
US10096358B2 (en) 2004-01-30 2018-10-09 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device which stores plural data in a cell
US8385130B2 (en) 2004-01-30 2013-02-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device which stores plural data in a cell
US9858992B2 (en) 2004-01-30 2018-01-02 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device which stores plural data in a cell
US8542538B2 (en) 2004-01-30 2013-09-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device which stores plural data in a cell
US9142299B2 (en) 2004-01-30 2015-09-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device which stores plural data in a cell
US9390802B2 (en) 2004-01-30 2016-07-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device which stores plural data in a cell
US7813170B2 (en) 2005-11-11 2010-10-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device capable of memorizing multivalued data
US8432748B2 (en) 2005-11-11 2013-04-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device capable of memorizing multivalued data
US8264894B2 (en) 2005-11-11 2012-09-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device capable of memorizing multivalued data
US8077514B2 (en) 2005-11-11 2011-12-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device capable of memorizing multivalued data
JP4679490B2 (en) * 2005-11-11 2011-04-27 株式会社東芝 Semiconductor memory device
JP2007157315A (en) * 2005-11-11 2007-06-21 Toshiba Corp Semiconductor memory device
JP2007280547A (en) * 2006-04-10 2007-10-25 Toshiba Corp Semiconductor integrated circuit device, semiconductor memory device, and refresh method for dynamic latch

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101007776B1 (en) Nand architecture memory devices and operation
US5986933A (en) Semiconductor memory device having variable number of selected cell pages and subcell arrays
US7636255B2 (en) Non-volatile semiconductor memory
US8539144B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device with advanced multi-page program operation
US10249373B2 (en) Circuit and method for reading a memory cell of a non-volatile memory device
JP3425340B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US7663922B2 (en) Non-volatile semiconductor memory devices with lower and upper bit lines sharing a voltage control block, and memory cards and systems having the same
JPH08315586A (en) Nonvolatile semiconductor memory
US11715536B2 (en) Apparatus for mitigating program disturb
US8976593B2 (en) Nonvolatile semiconductor device
JPH1092186A (en) Semiconductor memory
KR20210070219A (en) Apparatus and methods for seeding operations concurrently with data line set operations
KR20110120467A (en) Semiconductor memory device and method thereof
JP3414587B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JPH09326197A (en) Nonvolatile semiconductor storage device and bit line charging method
US10714190B2 (en) Page buffer circuit and nonvolatile storage device
JP4128950B2 (en) Method and apparatus for boosting a bit line for low VCC reading
JPH09251790A (en) Non-volatile semiconductor storage device
US20240071507A1 (en) Apparatus and methods for programming data states of memory cells
JPH10269793A (en) Nonvolatile memory and method for management thereof
US20240013821A1 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JPH0877781A (en) Nonvolatile semiconductor storage device
JP2003141883A (en) Semiconductor memory

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080514

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514

Year of fee payment: 12

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees