JPH10112196A - Non-volatile semiconductor memory - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory

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JPH10112196A
JPH10112196A JP35779896A JP35779896A JPH10112196A JP H10112196 A JPH10112196 A JP H10112196A JP 35779896 A JP35779896 A JP 35779896A JP 35779896 A JP35779896 A JP 35779896A JP H10112196 A JPH10112196 A JP H10112196A
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JP
Japan
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data
write
writing
bit
page buffer
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Application number
JP35779896A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiromi Nobukata
浩美 信方
Takayuki Emori
孝之 江守
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor memory in which the number of times of verifying and the number of times of charge and discharge of a decoder can be reduced, and a total writing time can be shortened. SOLUTION: This device is provided with AND gates 16a, 16b in which, if writing data of (n) bits stored in a page buffer 15 has bit data of the prescribed logic '0', data is converted to a low level data, and if it has not bit data of logic '0', data is converted to a high level data, writing/reading control circuits 12a, 12b which has a latch, latches high or low data outputted from the gates 16a, 16b, outputs it to a selected bit line and performs writing when the latch data is a low level, and discriminating circuits 17a, 17b in which rear out data is compared with corresponding writing data stored in the page buffer 15, it is discriminated whether writing is sufficient or not, and if writing is sufficient, data is converted to a non-writing data, and rewritten in the page buffer 17a, 17b.

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、メモリセルに少な
くとも3値以上のデータを記録する多値型の不揮発性半
導体記憶装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-valued nonvolatile semiconductor memory device for recording data of at least three values in a memory cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、EPROM、フラッシュメモリ等
の半導体不揮発性記憶装置においては、1個のメモリセ
ルトランジスタに「0」、「1」の2つの値をとるデー
タを記録する2値型のメモリセル構造が通常である。し
かし、最近の不揮発性半導体記憶装置の大容量化の要望
に伴い、1個のメモリセルトランジスタに少なくとも3
値以上のデータを記録する、いわゆる、多値型の不揮発
性半導体記憶装置が提案されている(たとえば、「A
Multi−Level 32Mb Flash Me
mory」’95 ISSCC p132〜 参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor nonvolatile storage device such as an EPROM or a flash memory, a binary memory in which data having two values of "0" and "1" is recorded in one memory cell transistor. Cell structure is usual. However, with the recent demand for increasing the capacity of the nonvolatile semiconductor memory device, at least three memory cell transistors are required.
A so-called multilevel nonvolatile semiconductor memory device that records data equal to or larger than a value has been proposed (for example, “A
Multi-Level 32Mb Flash Me
molly "'95 ISSCC p132-).

【0003】図15はNAND型フラッシュメモリにお
いて、1個のメモリトランジスタに2ビットからなり4
値をとるデータを記録する場合の、しきい値電圧Vth
レベルとデータ内容との関係を示す図である。
FIG. 15 shows a NAND-type flash memory in which one memory transistor has two bits.
Threshold voltage Vth when recording data having a value
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a level and data content.

【0004】図15において、縦軸はメモリトランジス
タのしきい値電圧Vthを、横軸はメモリトランジスタ
の分布頻度をそれぞれ表している。また、1個のメモリ
トランジスタに記録するデータを構成する2ビットデー
タの内容は、〔IOn+1 ,IOn 〕で表され、〔IO
n+1 ,IOn 〕=〔1,1〕,〔1,0〕,〔0,
1〕,〔0,0〕の4状態が存在する。すなわち、デー
タ「0」、データ「1」、データ「2」、データ「3」
の4状態が存在する。
In FIG. 15, the vertical axis represents the threshold voltage Vth of the memory transistor, and the horizontal axis represents the distribution frequency of the memory transistor. The content of 2-bit data constituting data to be recorded in one memory transistor is represented by [IO n + 1 , IO n ], and [IO n + 1 , IO n ].
n + 1 , IO n ] = [1, 1], [1, 0], [0,
1] and [0, 0]. That is, data “0”, data “1”, data “2”, data “3”
There are four states:

【0005】そして、多値データの書き込みをページ単
位(ワード線単位)で行うNAND型フラッシュメモリ
が提案されている(たとえば、文献;1996 IEEE Intern
ational Solid-State Circuits Conference 、ISSCC96/
SESSION 2/FLASH MEMORY/PAPER TP 2.1:A 3.3V 128Mb M
ulti-Level NAND Flash Memory For Mass Storage Appl
ication.pp32-33 、参照)。
A NAND flash memory in which multi-level data is written in page units (word line units) has been proposed (for example, reference: 1996 IEEE Intern).
ational Solid-State Circuits Conference, ISSCC96 /
SESSION 2 / FLASH MEMORY / PAPER TP 2.1: A 3.3V 128Mb M
ulti-Level NAND Flash Memory For Mass Storage Appl
ication.pp32-33).

【0006】図16は、上記文献に開示されたページ単
位で書き込みを行うNAND型フラッシュメモリの要部
構成を示す回路図である。図16において、1はメモリ
セルアレイ、2は書込/読出制御回路、BLL,BLR
はビット線をそれぞれ示している。
FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of a main part of a NAND flash memory which performs writing in page units disclosed in the above document. In FIG. 16, 1 is a memory cell array, 2 is a write / read control circuit, and BLL and BLR.
Indicates bit lines.

【0007】メモリセルアレイ1は、それぞれメモリセ
ルが共通のワード線WL0〜WL15に接続されたメモ
リセルブロックA0,A1により構成されている。そし
て、メモリセルブロックA0はビット線BLRに接続さ
れ、メモリセルブロックA1はビット線BLLに接続さ
れている。メモリセルブロックA0は、フローティング
ゲートを有する不揮発性半導体記憶装置からなるメモリ
セルトランジスタMT0A〜MT15Aが直列に接続さ
れたNAND列を有しており、このNAND列のメモリ
セルトランジスタMT0Aのドレインが選択ゲートSG
1Aを介してビット線BLRに接続され、メモリセルト
ランジスタMT15Aのソースが選択ゲートSG2Aを
介して基準電位線VGLに接続されている。メモリセル
ブロックA1は、フローティングゲートを有する不揮発
性半導体記憶装置からなるメモリセルトランジスタMT
0B〜MT15Bが直列に接続されたNAND列を有し
ており、このNAND列のメモリセルトランジスタMT
0Bのドレインが選択ゲートSG1Bを介してビット線
BLLに接続され、メモリセルトランジスタMT15B
のソースが選択ゲートSG2Bを介して基準電位線VG
Lに接続されている。
The memory cell array 1 is composed of memory cell blocks A0 and A1 whose memory cells are connected to common word lines WL0 to WL15. The memory cell block A0 is connected to the bit line BLR, and the memory cell block A1 is connected to the bit line BLL. The memory cell block A0 has a NAND string in which memory cell transistors MT0A to MT15A each composed of a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate are connected in series, and the drain of the memory cell transistor MT0A in the NAND string is a selection gate. SG
The memory cell transistor MT15A is connected to the reference potential line VGL via the select gate SG2A. The memory cell block A1 includes a memory cell transistor MT formed of a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate.
0B to MT15B have a NAND string connected in series, and the memory cell transistors MT of this NAND string
0B is connected to the bit line BLL via the select gate SG1B, and the memory cell transistor MT15B
Is connected to the reference potential line VG via the selection gate SG2B.
L.

【0008】そして、選択ゲートSG1A,SG1Bの
ゲートが選択信号供給線SSLに共通に接続され、選択
ゲートSG2A,SG2Bのゲートが選択信号供給線G
SLに共通に接続されている。
Then, the gates of the selection gates SG1A and SG1B are commonly connected to the selection signal supply line SSL, and the gates of the selection gates SG2A and SG2B are connected to the selection signal supply line G.
It is commonly connected to SL.

【0009】書込/読出制御回路2は、nチャネルMO
S(NMOS)トランジスタNT1〜NT17、pチャ
ネルMOS(PMOS)トランジスタPT1、およびイ
ンバータの入出力同士を結合してなるラッチ回路Q1,
Q2により構成されている。
The write / read control circuit 2 has an n-channel MO
S (NMOS) transistors NT1 to NT17, p-channel MOS (PMOS) transistor PT1, and latch circuit Q1,
Q2.

【0010】NMOSトランジスタNT1は電源電圧V
CCの供給ラインとビット線BLRとの間に接続され、ゲ
ートが禁止信号IHB1の供給ラインに接続されてい
る。NMOSトランジスタNT2は電源電圧VCCの供給
ラインとビット線BLLとの間に接続され、ゲートが禁
止信号IHB2の供給ラインに接続されている。ビット
線BLRおよびNMOSトランジスタNT1の接続点と
メモリセルブロックA0およびビット線BLRとの接続
点との間にはデプレッション型のNMOSトランジスタ
NT18が接続され、ビット線BLLおよびNMOSト
ランジスタNT2の接続点とメモリセルブロックA1お
よびビット線BLLとの接続点との間にはデプレッショ
ン型のNMOSトランジスタNT19が接続されてい
る。そして、NMOSトランジスタNT18,19のゲ
ートはデカップル信号供給線DCPLに接続されてい
る。
The NMOS transistor NT1 has a power supply voltage V
The gate is connected between the supply line of CC and the bit line BLR, and the gate is connected to the supply line of the inhibit signal IHB1. The NMOS transistor NT2 is connected between the supply line of the power supply voltage V CC and the bit line BLL, and has a gate connected to the supply line of the inhibit signal IHB2. A depletion type NMOS transistor NT18 is connected between a connection point between the bit line BLR and the NMOS transistor NT1 and a connection point between the memory cell block A0 and the bit line BLR, and a connection point between the bit line BLL and the NMOS transistor NT2 and the memory. A depletion-type NMOS transistor NT19 is connected between the connection point between the cell block A1 and the bit line BLL. The gates of the NMOS transistors NT18 and NT19 are connected to a decouple signal supply line DCPL.

【0011】ビット線BLRおよびNMOSトランジス
タNT1の接続点とバスラインIOiとの間にNMOS
トランジスタNT3,NT5,NT16が直列に接続さ
れ、ビット線BLLおよびNMOSトランジスタNT2
の接続点とバスラインIOi+1 との間にNMOSトラ
ンジスタNT4,NT7,NT17が直列に接続されて
いる。また、NMOSトランジスタNT3とNT5の接
続点、NMOSトランジスタNT4とNT7の接続点が
NMOSトランジスタNT6を介して接地されるととも
に、PMOSトランジスタPT1のドレイン、並びにN
MOSトランジスタNT8,NT13のゲートに接続さ
れている。そして、NMOSトランジスタNT6のゲー
トがリセット信号RSTの供給ラインに接続され、PM
OSトランジスタPT1のソースが電源電圧VCCの供給
ラインに接続され、PMOSトランジスタPT1のゲー
トが信号Vref の供給ラインに接続されている。
An NMOS is provided between a connection point between the bit line BLR and the NMOS transistor NT1 and the bus line IOi.
Transistors NT3, NT5, and NT16 are connected in series, and bit line BLL and NMOS transistor NT2 are connected.
The NMOS transistors NT4, NT7, and NT17 are connected in series between the connection point (1) and the bus line IOi + 1. The connection point between the NMOS transistors NT3 and NT5 and the connection point between the NMOS transistors NT4 and NT7 are grounded via the NMOS transistor NT6, and the drain of the PMOS transistor PT1 and N
It is connected to the gates of MOS transistors NT8 and NT13. Then, the gate of the NMOS transistor NT6 is connected to the supply line of the reset signal RST,
The source of the OS transistor PT1 is connected to the supply line of the power supply voltage V CC, the gate of the PMOS transistor PT1 is connected to the supply line of the signal Vref.

【0012】ラッチ回路Q1の第1の記憶ノードN1a
がNMOSトランジスタNT5とNT16との接続点に
接続され、第2の記憶ノードN1bが直列に接続された
NMOSトランジスタNT8〜NT10を介して接地さ
れている。ラッチ回路Q2の第1の記憶ノードN2aが
NMOSトランジスタNT7とNT17との接続点に接
続され、第2の記憶ノードN2bが直列に接続されたN
MOSトランジスタNT13〜NT15を介して接地さ
れている。また、NMOSトランジスタNT8とNT9
の接続点が直列に接続されたNMOSトランジスタNT
11,NT12を介して接地されている。NMOSトラ
ンジスタNT9のゲートはラッチ回路Q2の第1の記憶
ノードN2aに接続され、NMOSトランジスタNT1
0のゲートはラッチ信号φLTC2の供給ラインに接続
され、NMOSトランジスタNT11のゲートが第2の
記憶ノードN2bに接続され、NMOSトランジスタN
T12のゲートがラッチ信号φLTC1の供給ラインに
接続され、NMOSトランジスタNT14,NT15の
ゲートがラッチ信号φLTC3の供給ラインに接続され
ている。そして、カラムゲートとしてのNMOSトラン
ジスタNT16のゲートが信号Yiの供給ラインに接続
され、NMOSトランジスタNT17のゲートが信号Y
i+1 の供給ラインに接続されている。
First storage node N1a of latch circuit Q1
Is connected to a connection point between the NMOS transistors NT5 and NT16, and the second storage node N1b is grounded via NMOS transistors NT8 to NT10 connected in series. The first storage node N2a of the latch circuit Q2 is connected to a connection point between the NMOS transistors NT7 and NT17, and the second storage node N2b is connected in series.
It is grounded via MOS transistors NT13 to NT15. Also, the NMOS transistors NT8 and NT9
NMOS transistor NT whose connection point is connected in series
11, grounded via NT12. The gate of the NMOS transistor NT9 is connected to the first storage node N2a of the latch circuit Q2.
0 is connected to the supply line of the latch signal φLTC2, the gate of the NMOS transistor NT11 is connected to the second storage node N2b, and the NMOS transistor N
The gate of T12 is connected to the supply line of the latch signal φLTC1, and the gates of the NMOS transistors NT14 and NT15 are connected to the supply line of the latch signal φLTC3. The gate of the NMOS transistor NT16 as a column gate is connected to the supply line of the signal Yi, and the gate of the NMOS transistor NT17 is connected to the signal Yi.
It is connected to the i + 1 supply line.

【0013】また、図17(a)は読み出し時のタイミ
ングチャートを示し、図17(b)は書き込み(プログ
ラム)時のタイミングチャートを示している。図17
(b)からわかるように、4値の書き込みは3ステップ
で行い、本来は各ステップでページ単位に書き込みを行
うすべてのセルが書き込み十分と判断された段階で次の
ステップに移行する。
FIG. 17A shows a timing chart at the time of reading, and FIG. 17B shows a timing chart at the time of writing (program). FIG.
As can be seen from (b), the quaternary writing is performed in three steps, and the process proceeds to the next step when it is determined that all cells to be written in page units in each step are sufficiently written.

【0014】読み出し動作について説明する。まず、リ
セット信号RSTと信号PGM1,2がハイレベルに設
定される。これにより、ラッチ回路Q1,Q2の第1の
記憶ノードN1a,N2aが接地レベルに引き込まれ
る。その結果、ラッチ回路Q1,Q2がクリアされる。
次に、ワード線電圧を2.4Vとして読み出しが行われ
る。しきい値電圧Vthがワード線電圧(2.4V)よ
り高ければセル電流が流れないことによりビット線電圧
はプリチャージ電圧を保持し、ハイがセンスされる。一
方、しきい値電圧Vthがワード線電圧(2.4V)よ
り低ければセル電流が流れることによりビット線電圧は
降下し、ローがセンスされる。そして、3回読み出しを
行って2ビットのデータとしたあとIOに出力する。次
に、ワード線電圧1.2Vで読み出しが行われ、最後に
ワード線電圧0Vで読み出しが行われる。
The read operation will be described. First, the reset signal RST and the signals PGM1 and PGM2 are set to a high level. As a result, the first storage nodes N1a and N2a of the latch circuits Q1 and Q2 are pulled to the ground level. As a result, the latch circuits Q1 and Q2 are cleared.
Next, reading is performed with the word line voltage set to 2.4V. If the threshold voltage Vth is higher than the word line voltage (2.4 V), the cell current does not flow, so that the bit line voltage holds the precharge voltage and high is sensed. On the other hand, if the threshold voltage Vth is lower than the word line voltage (2.4 V), the cell current flows to lower the bit line voltage and sense low. Then, the data is read out three times to generate 2-bit data and then output to the IO. Next, reading is performed at a word line voltage of 1.2 V, and finally reading is performed at a word line voltage of 0 V.

【0015】具体的にはセルデータが”00”の場合、
全てのワード線で電流が流れないため、バスIOi+1
IOi には(1,1)が出力される。まず、ワード線電
圧を2.4Vにして読むとき、ラッチ信号φLTC1を
ハイレベルに設定する。このとき、セル電流が流れない
ことによりビット線はハイレベルに保たれるためNMO
SトランジスタNT8が導通状態に保たれ、ラッチ回路
Q2がクリアされていることによりラッチ回路Q2の第
2の記憶ノードN2bがハイレベルに保たれるためNM
OSトランジスタNT11が導通状態に保たれる。した
がって、NMOSトランジスタNT8,NT11,NT
12が導通状態に保持され、ラッチ回路Q1の第2の記
憶ノードNb1が接地レベルに引き込まれ、ラッチ回路
Q1の第1の記憶ノードN1aはハイレベルに遷移す
る。次にワード線電圧を1.2Vにして読むとき、ラッ
チ信号φLTC3をハイベルに設定する。この時、セル
電流が流れないことによりビット線はハイレベルに保た
れるためNMOSトランジスタNT13が導通状態に保
たれ、ラッチ回路Q2の第2の記憶ノードN2bが接地
レベルに引き込まれ、ラッチ回路Q2の第1の記憶ノー
ドN2aはハイレベルに遷移する。最後にワ−ド線電圧
を0Vにして読むとき、ラッチ信号φLTC1をハイレ
ベルに設定する。この時、セル電流が流れないことによ
りビット線はハイレベルに保たれるためNMOSトラン
ジスタNT8が導通状態に保たれるが、ラッチ回路Q2
の第2の記憶ノードN2bがローレベルのためNMOS
トランジスタNT11が非導通状態となり、ラッチ回路
Q1の第1の記憶ノードN1aはハイレベルを保持す
る。
Specifically, when the cell data is "00",
Since no current flows in all word lines, the bus IO i + 1 ,
(1, 1) is output to IO i . First, when reading with the word line voltage set to 2.4 V, the latch signal φLTC1 is set to a high level. At this time, since the cell current does not flow, the bit line is kept at a high level,
Since the S transistor NT8 is kept conductive and the latch circuit Q2 is cleared, the second storage node N2b of the latch circuit Q2 is kept at a high level.
OS transistor NT11 is kept conductive. Therefore, the NMOS transistors NT8, NT11, NT
12 is kept conductive, the second storage node Nb1 of the latch circuit Q1 is pulled to the ground level, and the first storage node N1a of the latch circuit Q1 transitions to the high level. Next, when reading with the word line voltage set to 1.2 V, the latch signal φLTC3 is set to the high level. At this time, since the cell current does not flow, the bit line is kept at a high level, so that the NMOS transistor NT13 is kept conductive, the second storage node N2b of the latch circuit Q2 is pulled to the ground level, and the latch circuit Q2 Transitions to the high level. Finally, when reading with the word line voltage set to 0 V, the latch signal φLTC1 is set to a high level. At this time, since the cell current does not flow, the bit line is kept at a high level and the NMOS transistor NT8 is kept in a conductive state.
NMOS because the second storage node N2b is low level
The transistor NT11 is turned off, and the first storage node N1a of the latch circuit Q1 holds the high level.

【0016】セルデータが”01”の場合、ワード線V
WL00の場合のみ電流が流れ、バスIOi+1 ,IOi
には(1,0)が出力される。まず、ワード線電圧を
2.4Vにして読むとき、ラッチ信号φLTC1をハイ
レベルに設定する。このとき、セル電流が流れないこと
によりビット線はローレベルに保たれるためNMOSト
ランジスタNT8が非導通状態に保たれ、ラッチ回路Q
1の第1の記憶ノードN1aはローレベルを保持する。
次にワード線電圧を1.2Vにして読むとき、ラッチ信
号φLTC3をハイレベルに設定する。この時、セル電
流が流れないことによりビット線はハイレベルに保たれ
るためNMOSトランジスタNT13が導通状態に保た
れ、ラッチ回路Q2の第2の記憶ノードN2bが接地レ
ベルに引き込まれ、ラッチ回路Q2の第1の記憶ノード
N2aはハイレベルに遷移する。最後にワード線電圧を
0Vにして読むとき、ラッチ信号φLTC1をハイレベ
ルに設定する。この時、セル電流が流れないことにより
ビット線はハイレベルに保たれるためNMOSトランジ
スタNT8が導通状態に保たれるが、ラッチ回路Q2の
第2の記憶ノードN2bがローレベルのためNMOSト
ランジスタNT11が非導通状態となり、ラッチ回路Q
1の第1の記憶ノードN1aはローレベルを保持する。
セルデータが”10”,”11”の場合も同様にして各
々バスIOi+1 ,IOi には(0,1)、(0,0)が
読み出される。
When the cell data is "01", the word line V
Current flows only in the case of WL00, and buses IO i + 1 , IO i
Output (1, 0). First, when reading with the word line voltage set to 2.4 V, the latch signal φLTC1 is set to a high level. At this time, since the cell current does not flow, the bit line is kept at a low level, so that the NMOS transistor NT8 is kept off, and the latch circuit Q
One first storage node N1a holds the low level.
Next, when reading with the word line voltage set to 1.2 V, the latch signal φLTC3 is set to a high level. At this time, since the cell current does not flow, the bit line is kept at a high level, so that the NMOS transistor NT13 is kept conductive, the second storage node N2b of the latch circuit Q2 is pulled to the ground level, and the latch circuit Q2 Transitions to the high level. Finally, when reading with the word line voltage set to 0 V, the latch signal φLTC1 is set to a high level. At this time, since the cell current does not flow, the bit line is kept at a high level, so that the NMOS transistor NT8 is kept conductive. However, since the second storage node N2b of the latch circuit Q2 is at a low level, the NMOS transistor NT11 is kept at a low level. Becomes non-conductive, and the latch circuit Q
One first storage node N1a holds the low level.
Cell data is "10", "11" for each bus IO i + 1, IO i in the same manner in the case of (0,1), is read out (0,0).

【0017】次に、書き込み動作について説明する。図
16の回路においては、まず、ラッチ回路Q1に格納さ
れているデータによって書き込みが行われ、次にラッチ
回路Q2、最後に再びラッチ回路Q1のデータによって
書き込みが行われる。書き込みデータが(Q2,Q1)
=(1,0)の場合はラッチ回路Q1は書き込み十分と
なると“0”から“1”に反転するが、(Q2,Q1)
=(0,0)の場合はラッチ回路Q1は3ステップ目の
書き込みデータとしても使用する必要があるため第1ス
テップで書き込み十分となっても“0”から“1”に反
転しない(できない)。
Next, the write operation will be described. In the circuit of FIG. 16, first, writing is performed by the data stored in the latch circuit Q1, then writing is performed by the latch circuit Q2, and finally by the data of the latch circuit Q1 again. Write data is (Q2, Q1)
= (1, 0), the latch circuit Q1 inverts from "0" to "1" when writing is sufficient, but (Q2, Q1)
In the case of = (0,0), the latch circuit Q1 must be used as the write data in the third step, so that even if the write is sufficient in the first step, it is not inverted from "0" to "1" (cannot be performed). .

【0018】各ステップでの書き込み終了判定は、ラッ
チされているデータが全て“1”となった段階でそのス
テップの書き込み終了と判定する。書き込みデータ(Q
2,Q1)=(0,0)のセルは、第1ステップでのラ
ッチ回路Q1の反転は起こらないからワイヤードORに
よる終了判定は行われない。
In each step, the end of the write is determined when all the latched data becomes "1". Write data (Q
In the cell of (2, Q1) = (0, 0), the inversion of the latch circuit Q1 in the first step does not occur, so that the end determination by the wired OR is not performed.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の多値型の回路では、書き込みは、図18(a)に示す
ように複数ステップで行っている。すなわち、従来法で
は、たとえば4値の場合、3ステップの書き込みを行っ
ていた。すなわち、まずIOn+1,n=(1,0)の
書き込みを行い、ページ内の全書き込みセルが書き込み
十分と判定された後、IOn+1,n=(1,0)の書
き込み/判定を行い、最後にIOn+1,n=(0,
0)の書き込み/判定を行って多値書き込みを終了す
る。そして、各々のステップの最初に書き込み時間/書
き込み電圧を再設定する必要がある。このとき、ページ
内には書き込みの速いセルもあれば遅いセルもある。こ
のため、再設定時の書き込み時間/書き込み電圧は書き
込みの最も速いセルに律速される。そして、各ステップ
のトータルの書き込み時間およびベリファイ回数は書き
込みの最も遅いセルに依存する。
As described above, in a conventional multi-valued circuit, writing is performed in a plurality of steps as shown in FIG. That is, in the conventional method, for example, in the case of four values, writing in three steps is performed. That is, first, writing of IOn + 1, n = (1, 0) is performed, and after it is determined that all the written cells in the page are sufficiently written, writing / determination of IOn + 1, n = (1, 0) is performed. IOn + 1, n = (0,
0) is written / determined, and the multi-level writing ends. Then, it is necessary to reset the write time / write voltage at the beginning of each step. At this time, some pages have fast writing cells and some have slow writing cells in the page. For this reason, the write time / write voltage at the time of resetting is determined by the fastest cell to write. Then, the total write time and the number of times of verification in each step depend on the slowest cell to be written.

【0020】したがって、従来の回路の場合、ベリファ
イ回数が多くなり、トータルの書き込み時間が長くなっ
ていた。さらに、NAND型フラッシュでもDINOR
/AND型フラッシュでも書き込み時のワード線電圧に
は上昇電圧を用いているため、ベリファイの前後にデコ
ーダの放電およびデコーダの充電が必要であり、この時
間は1回のベリファイ毎に数μ秒かかっている。
Therefore, in the case of the conventional circuit, the number of times of verification increases, and the total writing time increases. Furthermore, DINOR can be used for NAND flash.
Since the rising voltage is used for the word line voltage at the time of writing even in the / AND type flash, it is necessary to discharge the decoder and charge the decoder before and after the verification, and this time takes several microseconds for each verification. ing.

【0021】また一般的に、フラッシュメモリの書き込
み時間としきい値電圧Vthとの関数は図19に示すよ
うに時間に対して対数で変化する(図19はDINOR
型の場合)。書き込み方式としては、図20(a)に示
すように、等パルスでの書き込みが行われていたが、書
き込み後半ではしきい値電圧Vthがあまり変化しない
にもかかわらずベリファイは定期的に行われ、ベリファ
イに要する時間が問題となっていた。このような状況か
ら、図20(b)示すようなベキ乗印加方式が提案され
た。ペキ乗印加方式は、書き込みパルス幅を書き込みの
度に定倍、たとえば1.2倍して書き込みを行う方法で
ある。これにより、書き込みの進行に従って書き込み時
間が長くなり、結果的にベリファイ回数およびベリファ
イに要する時間が短縮され、トータルの書き込み時間短
縮を実現している。同様な効果の得られる方法に、図2
0(c)に示すようなISPP法がある。この方法は書
き込みの進行に従って書き込み時のゲート電圧の絶対値
を上げていく方法である。
Generally, the function of the write time of the flash memory and the threshold voltage Vth changes logarithmically with time as shown in FIG. 19 (FIG. 19 shows DINOR
Type). As a writing method, as shown in FIG. 20A, writing was performed with equal pulses, but verification is performed periodically in the latter half of the writing even though the threshold voltage Vth does not change much. However, the time required for verification has been a problem. Under such circumstances, a power application method as shown in FIG. 20B has been proposed. The power application method is a method in which the writing pulse width is set to a constant value, for example, 1.2 times, for each writing operation, and writing is performed. As a result, the writing time becomes longer as the writing progresses. As a result, the number of times of the verification and the time required for the verification are reduced, and the total writing time is reduced. FIG. 2 shows a method for obtaining the same effect.
There is an ISPP method as shown in FIG. This method is to increase the absolute value of the gate voltage at the time of writing as the writing proceeds.

【0022】しかし、ベキ乗印加方式と、ISPP方式
であっても、上述したようにステップ書き込みを行う場
合、次のステップに移った場合の最初の書き込み時間/
書き込み電圧は書き込みの速いセルに律速され、そのス
テップの書き込み時間は書き込みの遅いセルに律速され
るため、ベリファイおよびベリファイ時のデコーダ回路
の充放電回数が多くなり、トータルの書き込み時間が長
くなるという問題がある。
However, even in the power application method and the ISPP method, when the step writing is performed as described above, the initial writing time / time when the next step is performed is calculated.
Since the write voltage is rate-determined by cells with fast write, and the write time of that step is rate-determined by cells with slow write, the number of times of verify and the number of charge / discharge of the decoder circuit at the time of verify increases, and the total write time increases. There's a problem.

【0023】また、上述した従来の回路では、ビット線
2本の間隔に2個のラッチ回路Q1,Q2と多値の書込
/読出制御回路を配置する必要があり、レイアウトは容
易ではなく、レイアウト面積も大きくなってしまう。さ
らに、8値、16値を開発する場合、その回路構成はさ
らに複雑となり、レイアウト面積の増大は著しくなるも
のと推定される。また、各ステップで書き込み終了判定
ができない。
In the conventional circuit described above, it is necessary to arrange two latch circuits Q1 and Q2 and a multi-valued write / read control circuit at an interval of two bit lines, and the layout is not easy. The layout area also increases. Further, in the case of developing 8-value and 16-value, it is presumed that the circuit configuration is further complicated and the layout area is significantly increased. Further, it is not possible to determine the end of writing in each step.

【0024】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、ベリファイ回数、デコーダの充
放電の回数を削減でき、トータルの書き込み時間を短縮
でき、また、レイアウトが容易で、レイアウト面積の縮
小を図れ、また、各ステップ毎に書き込み終了判定を行
うことができる不揮発性半導体記憶装置を提供すること
にある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to reduce the number of times of verification and the number of times of charging / discharging of a decoder, to shorten the total writing time, and to simplify the layout. It is an object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of reducing a layout area and performing a write end determination for each step.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ワード線およびビット線への印加電圧に
応じて電荷蓄積部に蓄積された電荷量が変化し、その変
化に応じてしきい値電圧が変化し、しきい値電圧に応じ
た値のデータを記憶するメモリセルを有し、3値以上の
多値データをページ単位でメモリセルに書き込み、書き
込み後に書き込みが十分か否かのベリファイを行い、不
十分の場合には再書き込みを行う不揮発性半導体記憶装
置であって、書き込み時に、nビットの書き込みデータ
にしきい値電圧を遷移させる必要のある所定論理レベル
のビットデータがある場合に書き込みを行い、ベリファ
イの結果、書き込み十分となったセル用データを順次上
記所定論理レベルが存在しない非書き込みデータに変換
して上記再書き込みを抑止する書き込み回路を有する。
In order to achieve the above object, according to the present invention, the amount of charge stored in a charge storage section changes in accordance with the voltage applied to a word line and a bit line. A memory cell that changes threshold voltage and stores data of a value corresponding to the threshold voltage, and writes multi-valued data of three or more values into the memory cell in page units, and whether or not writing is sufficient after writing; A non-volatile semiconductor memory device that performs verification of the above and rewrites data if insufficient, and when writing, bit data of a predetermined logic level that requires a threshold voltage transition to n-bit write data In some cases, writing is performed, and as a result of the verification, the data for the cell, for which writing is sufficient, is sequentially converted into non-writing data in which the predetermined logic level does not exist, and the rewriting is performed. Having a write circuit to suppress.

【0026】また、本発明は、ワード線およびビット線
への印加電圧に応じて電荷蓄積部に蓄積された電荷量が
変化し、その変化に応じてしきい値電圧が変化し、しき
い値電圧に応じた値のデータを記憶するメモリセルを有
し、3値以上の多値データをページ単位でメモリセルに
書き込み、書き込み後に書き込みが十分か否かのベリフ
ァイを行い、不十分の場合には再書き込みを行う不揮発
性半導体記憶装置であって、nビットの書き込みデータ
を格納するページバッファと、書き込み時に、上記ペー
ジバッファに格納されたnビットの書き込みデータにし
きい値電圧を遷移させる必要のある所定論理レベルのビ
ットデータがあれば第1のデータに変換し、当該所定論
理レベルのビットデータがなければ第2のデータに変換
する変換回路と、ラッチ回路を有し、上記変換回路から
出力された第1または第2のデータをラッチし、ラッチ
データが第1のデータである場合に選択されたビット線
に当該データを出力して書き込みを行う書込制御回路
と、ベリファイ時に、読み出されたデータと上記ページ
バッファに格納されている対応する書き込みデータとを
比較して書き込みが十分か否かの判別を行い、十分であ
る場合には当該書き込みデータを上記所定論理レベルが
存在しない非書き込みデータに変換して上記ページバッ
ファに書き戻す判別回路とを有する。
Further, according to the present invention, the amount of charge stored in the charge storage portion changes according to the voltage applied to the word line and the bit line, and the threshold voltage changes according to the change. A memory cell for storing data of a value corresponding to a voltage, writing multi-valued data of three or more values into the memory cell in page units, and verifying whether or not writing is sufficient after writing; Is a non-volatile semiconductor memory device that performs rewriting, and requires a page buffer for storing n-bit write data, and a need to transition a threshold voltage to the n-bit write data stored in the page buffer during writing. A conversion circuit for converting bit data of a certain logic level to first data if there is such bit data, and converting to bit data if there is no bit data of the certain logic level; A latch circuit, latches the first or second data output from the conversion circuit, and outputs the data to a selected bit line when the latched data is the first data to perform writing. The write control circuit to be executed compares the read data and the corresponding write data stored in the page buffer at the time of verification to determine whether or not the write is sufficient. A determination circuit for converting the write data into non-write data in which the predetermined logic level does not exist and writing it back to the page buffer;

【0027】本発明によれば、多値構成でページ書き込
み機能を有する不揮発性半導体記憶装置において、多重
のデータ毎に書き込みを行わないで、しきい値電圧Vt
hを遷移させる必要のあるセルのみ書き込みを行う。す
なわち、書き込みをステップ毎に行わず、多値化する書
き込みデータの中にたとえば論理“0”があれば書き込
みを行う。そして、1回の書き込み毎に2n −1回のベ
リファイを行い、それを書き込みデータと比較し、書き
込み充分と判定された多値化データを順次書き込まない
データに変換していく。以上のような書き込み方式を採
ることにより、ベリファイ回数を減らし、トータルの書
き込み時間の短縮を図れる。
According to the present invention, in a nonvolatile semiconductor memory device having a multi-valued configuration and having a page write function, the threshold voltage Vt is not written for each multiplexed data.
Write is performed only on the cells that need to change h. In other words, writing is not performed for each step, and writing is performed if, for example, logic “0” is included in the write data to be multi-valued. Then, 2 n -1 verify operations are performed for each write operation, the results are compared with the write data, and the multi-valued data determined to be sufficient for the write operation is sequentially converted into data that is not to be written. By employing the above-described writing method, the number of times of verification can be reduced, and the total writing time can be reduced.

【0028】また、本発明によれば、ページ単位で書き
込みを行った後、再度ベリファイ書き込みを行い、ま
た、低いしきい値レベルから高いしきい値レベルへ順に
書き込むことにより、書き込みベリファイしきい値に達
しないメモリセルが無くなり、書き込みしきい値分布の
バラツキが抑えられる。
Further, according to the present invention, after writing is performed in page units, verify writing is performed again, and writing is performed in order from a lower threshold level to a higher threshold level, thereby providing a write verify threshold. Memory cells which do not reach the threshold voltage are eliminated, and the variation in the distribution of the write threshold voltage is suppressed.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係る不揮発性半導
体記憶装置の一実施形態を示すブロック図、図2は図1
におけるメモリセルアレイおよび書込/読出制御回路の
具体的な構成例を示す回路図である。この不揮発性半導
体記憶装置10は、メモリセルアレイ11a,11b、
書込/読出制御回路12a,12b、入力バッファ13
−0〜13−3、出力バッファ14−0〜14−3、ペ
ージバッファ15、アンドゲート16a,16b、判別
回路17a,17b、加算回路18a,18bおよびN
MOSトランジスタ19a,19bにより構成されてい
る。そして、NMOSトランジスタ19a.19bのゲ
ートは信号WDの供給ラインに共通して接続されてい
る。なお、信号WDは書き込みデータをページバッファ
15から書き込み/読み出し制御回路12a,12bへ
転送するときにハイレベルをとるパルス信号として与え
られる。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, and FIG.
2 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a memory cell array and a write / read control circuit in FIG. The nonvolatile semiconductor memory device 10 includes memory cell arrays 11a and 11b,
Write / read control circuits 12a, 12b, input buffer 13
−0 to 13-3, output buffers 14-0 to 14-3, page buffer 15, AND gates 16a and 16b, determination circuits 17a and 17b, addition circuits 18a and 18b, and N
It is composed of MOS transistors 19a and 19b. The NMOS transistors 19a. The gate 19b is commonly connected to a signal WD supply line. Note that the signal WD is given as a pulse signal which takes a high level when transferring write data from the page buffer 15 to the write / read control circuits 12a and 12b.

【0030】メモリセルアレイ11a,11bは同様の
構成を有し、図2に示すように、それぞれメモリセルが
共通のワード線WL0〜WL15に接続されたメモリセ
ルブロックA0,A1により構成されている。そして、
メモリセルブロックA0はビット線BLRに接続され、
メモリセルブロックA1はビット線BLLに接続されて
いる。メモリセルブロックA0は、フローティングゲー
トを有する不揮発性半導体記憶装置からなるメモリセル
トランジスタMT0A〜MT15Aが直列に接続された
NAND列を有しており、このNAND列のメモリセル
トランジスタMT0Aのドレインが選択ゲートSG1A
を介してビット線BLRに接続され、メモリセルトラン
ジスタMT15Aのソースが選択ゲートSG2Aを介し
て基準電位線VGLに接続されている。メモリセルブロ
ックA1は、フローティングゲートを有する不揮発性半
導体記憶装置からなるメモリセルトランジスタMT0B
〜MT15Bが直列に接続されたNAND列を有してお
り、このNAND列のメモリセルトランジスタMT0B
のドレインが選択ゲートSG1Bを介してビット線BL
Lに接続され、メモリセルトランジスタMT15Bのソ
ースが選択ゲートSG2Bを介して基準電位線VGLに
接続されている。
The memory cell arrays 11a and 11b have the same configuration, and as shown in FIG. 2, each memory cell is composed of memory cell blocks A0 and A1 connected to common word lines WL0 to WL15. And
The memory cell block A0 is connected to the bit line BLR,
The memory cell block A1 is connected to the bit line BLL. The memory cell block A0 has a NAND string in which memory cell transistors MT0A to MT15A each composed of a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate are connected in series, and the drain of the memory cell transistor MT0A in the NAND string is a selection gate. SG1A
And the source of the memory cell transistor MT15A is connected to the reference potential line VGL via the selection gate SG2A. The memory cell block A1 includes a memory cell transistor MT0B formed of a nonvolatile semiconductor memory device having a floating gate.
To MT15B have a NAND string connected in series, and the memory cell transistors MT0B of this NAND string
Of the bit line BL via the select gate SG1B.
L, and the source of the memory cell transistor MT15B is connected to the reference potential line VGL via the selection gate SG2B.

【0031】そして、選択ゲートSG1A,SG1Bの
ゲートが選択信号供給線SSLに共通に接続され、選択
ゲートSG2A,SG2Bのゲートが選択信号供給線G
SLに共通に接続されている。
The gates of the selection gates SG1A and SG1B are commonly connected to the selection signal supply line SSL, and the gates of the selection gates SG2A and SG2B are connected to the selection signal supply line G.
It is commonly connected to SL.

【0032】書込/読出制御回路12a,12bは、N
MOSトランジスタNT21〜NT30、PMOSトラ
ンジスタPT21,PT22、およびインバータの入出
力同士を結合してなるラッチ回路Q21,Q22により
構成されている。
The write / read control circuits 12a and 12b
It is composed of MOS transistors NT21 to NT30, PMOS transistors PT21 and PT22, and latch circuits Q21 and Q22 which are formed by coupling inputs and outputs of an inverter.

【0033】ビット線BLRとバスラインIO01BU
Sとの間にNMOSトランジスタNT21,NT29が
直列に接続され、ビット線BLLとバスラインIO23
BUSとの間にNMOSトランジスタNT22,NT3
0が直列に接続されている。NMOSトランジスタNT
21のゲートは書き込み時に正の高電圧VPP(たとえば
+8V)レベルおよび接地レベルをとり、読み出し時に
は電源電圧Vccおよび接地レベルをとる信号PGM2
1の供給ラインに接続され、NMOSトランジスタNT
22のゲートは書き込み時に正の高電圧VPPレベルおよ
び接地レベルをとり、読み出し時には電源電圧Vccお
よび接地レベルをとる信号PGM22の供給ラインに接
続されている。
Bit line BLR and bus line IO01BU
NMOS transistors NT21 and NT29 are connected in series between the bit line BLL and the bus line IO23.
BUS and NMOS transistors NT22 and NT3
0 are connected in series. NMOS transistor NT
Signal PGM2 takes a positive high voltage V PP (for example, +8 V) level and a ground level at the time of writing, and a power supply voltage Vcc and a ground level at the time of reading.
1 supply line and the NMOS transistor NT
The gate 22 takes a positive high voltage V PP level and the ground level at the time of writing, are connected to the supply line of the signal PGM22 taking power supply voltage Vcc and the ground level at the time of reading.

【0034】また、NMOSトランジスタNT21とビ
ット線BLRとの接続点がNMOSトランジスタNT2
3を介して接地され、この接続点はPMOSトランジス
タPT21のドレインおよびNMOSトランジスタNT
25のゲートに接続されている。そして、NMOSトラ
ンジスタNT23のゲートがリセット信号RSTの供給
ラインに接続され、PMOSトランジスタPT21のソ
ースが電源電圧Vccの供給ラインに接続され、PMO
SトランジスタPT21のゲートが信号Vrefの供給ラ
インに接続されている。また、NMOSトランジスタN
T22とビット線BLLとの接続点がNMOSトランジ
スタNT24を介して接地され、この接続点はPMOS
トランジスタPT22のドレインおよびNMOSトラン
ジスタNT27のゲートに接続されている。そして、N
MOSトランジスタNT24のゲートがリセット信号R
STの供給ラインに接続され、PMOSトランジスタP
T22のソースが電源電圧Vccの供給ラインに接続さ
れ、PMOSトランジスタPT22のゲートが信号Vre
fの供給ラインに接続されている。
The node between the NMOS transistor NT21 and the bit line BLR is connected to the NMOS transistor NT2.
3 and is connected to the drain of the PMOS transistor PT21 and the NMOS transistor NT.
It is connected to 25 gates. Then, the gate of the NMOS transistor NT23 is connected to the supply line of the reset signal RST, the source of the PMOS transistor PT21 is connected to the supply line of the power supply voltage Vcc,
The gate of the S transistor PT21 is connected to the supply line of the signal Vref. Also, the NMOS transistor N
A connection point between T22 and the bit line BLL is grounded via an NMOS transistor NT24, and this connection point is connected to a PMOS
The drain of the transistor PT22 and the gate of the NMOS transistor NT27 are connected. And N
The gate of the MOS transistor NT24 outputs the reset signal R
ST, the PMOS transistor P
The source of T22 is connected to the supply line of the power supply voltage Vcc, and the gate of the PMOS transistor PT22 is connected to the signal Vre.
f is connected to the supply line.

【0035】ラッチ回路Q21の第1の記憶ノードN2
1aがNMOSトランジスタNT21とNT29との接
続点に接続され、第2の記憶ノードN21bが直列に接
続されたNMOSトランジスタNT25,NT26を介
して接地されている。ラッチ回路Q2の第1の記憶ノー
ドN22aがNMOSトランジスタNT22とNT30
との接続点に接続され、第2の記憶ノードN22bが直
列に接続されたNMOSトランジスタNT27,NT2
8を介して接地されている。なお、これらラッチ回路Q
21,Q22は書き込み時には高電圧VPP系で動作す
る。
First storage node N2 of latch circuit Q21
1a is connected to a connection point between the NMOS transistors NT21 and NT29, and the second storage node N21b is grounded via NMOS transistors NT25 and NT26 connected in series. The first storage node N22a of the latch circuit Q2 is connected to the NMOS transistors NT22 and NT30.
And the NMOS transistors NT27 and NT2 connected in series to the second storage node N22b.
8 is grounded. Note that these latch circuits Q
21 and Q22 operate on the high voltage VPP system at the time of writing.

【0036】また、NMOSトランジスタNT26,N
T28のゲートがラッチ信号φLTCの供給ラインに接
続され、カラムゲートとしてのNMOSトランジスタN
T29のゲートが信号Yiの供給ラインに接続され、N
MOSトランジスタNT30のゲートが信号Yi+1 の
供給ラインに接続されている。
The NMOS transistors NT26, N
The gate of T28 is connected to the supply line of the latch signal φLTC, and the NMOS transistor N as a column gate
The gate of T29 is connected to the supply line of the signal Yi,
The gate of the MOS transistor NT30 is connected to the supply line for the signal Yi + 1.

【0037】入力バッファ13−0は、入出力端子IO
0に入力された書き込みデータをページバッファ15に
入力させる。同様に、入力バッファ13−1は、入出力
端子IO1に入力された書き込みデータをページバッフ
ァ15に入力させ、入力バッファ13−2は、入出力端
子IO2に入力された書き込みデータをページバッファ
15に入力させ、入力バッファ13−3は、入出力端子
IO3に入力された書き込みデータをページバッファ1
5に入力させる。出力バッファ14−0は、ページバッ
ファ15に格納された所定の読み出しデータを入出力端
子IO0から出力する。同様に、出力バッファ14−1
は、ページバッファ15に格納された所定の読み出しデ
ータを入出力端子IO1から出力し、出力バッファ14
−2は、ページバッファ15に格納された所定の読み出
しデータを入出力端子IO2から出力し、出力バッファ
14−3は、ページバッファ15に格納された所定の読
み出しデータを入出力端子IO3から出力する。
The input buffer 13-0 has an input / output terminal IO
The write data input to 0 is input to the page buffer 15. Similarly, the input buffer 13-1 causes the write data input to the input / output terminal IO1 to be input to the page buffer 15, and the input buffer 13-2 stores the write data input to the input / output terminal IO2 to the page buffer 15. The input buffer 13-3 inputs the write data input to the input / output terminal IO3 to the page buffer 1
5 is input. The output buffer 14-0 outputs predetermined read data stored in the page buffer 15 from the input / output terminal IO0. Similarly, the output buffer 14-1
Outputs predetermined read data stored in the page buffer 15 from the input / output terminal IO1, and outputs
-2 outputs predetermined read data stored in the page buffer 15 from the input / output terminal IO2, and the output buffer 14-3 outputs predetermined read data stored in the page buffer 15 from the input / output terminal IO3. .

【0038】ページバッファ15は、書き込み時には、
入力バッファ13−0〜13−3を介して入力したnビ
ット(たとえば4ビット)の書き込みデータを格納する
とともに、入出力ラインIOn N,IOn+1 Nを介して
アンドゲート16a,16bにそれぞれ出力し、書き込
み後のベリファイ時には、格納データを入出力ラインI
On+1N(図1ではIO1N、IO3N)を介してア
ンドゲート16a,16bの一方の入力端子に供給す
る。また、書き込み後のベリファイ読み出しで読み出さ
れ判別回路17a,17bに入力されたデータが入出力
ラインIOnN,IOn+1Nを介して格納される。読
み出し時には、加算回路18a,18bで2n 値からn
ビットに変換される読み出しデータを入出力ラインIO
0N,IO1N、IO2N,IO3Nを介して格納し、
対応するデータを出力バッファ14−0〜14−3に出
力するとともに、加算回路18a,18bに対して格納
された前読み出しデータを加算用データとして入出力ラ
インIO0N,IO1N、IO2N,IO3Nを介して
供給する。
At the time of writing, the page buffer 15
The n-bit (for example, 4 bits) write data input via the input buffers 13-0 to 13-3 is stored, and the AND gates 16a and 16b are connected to the input / output lines IO n N and IO n + 1 N. Output each, and at the time of verification after writing, the stored data is
The signal is supplied to one input terminal of the AND gates 16a and 16b via On + 1N (IO1N and IO3N in FIG. 1). Further, data read by the verify read after writing and input to the discriminating circuits 17a and 17b is stored via the input / output lines IOnN and IOn + 1N. At the time of reading, the addition circuits 18a and 18b convert the 2 n value to n.
Read data converted to bits is input / output line IO
0N, IO1N, IO2N, and IO3N,
The corresponding data is output to the output buffers 14-0 to 14-3, and the pre-read data stored in the addition circuits 18a and 18b is used as addition data via the input / output lines IO0N, IO1N, IO2N and IO3N. Supply.

【0039】アンドゲート16a,16bは、書き込み
時にはページバッファ15に格納された書き込みデータ
を入出力ラインIOnN,IOn+1Nを介して受け
て、それれらの論理積をとり、その結果を書込/読出制
御回路12a,12bにそれぞれ出力し、書き込み後の
ベリファイ時には、入出力ラインIO1N,IO3Nを
介して受けたページバッファ15に格納されたnビット
の書き込みデータと、入出力ラインIO0N,IO2N
を介して受けた判別回路17a,17bの比較結果デー
タとの論理積をとり、その結果を書込/制御回路12
a,12bおよび判別回路17a,17bにそれぞれ出
力する。書き込み時に、書き込みデータが(0,0),
(0,1),(1,0)の場合アンドゲート16a,1
6bの出力はローレベルとなってデータの書き込みが行
われ、(1,1)の場合はハイレベルとなり、データの
書き込みは行われない。
At the time of writing, AND gates 16a and 16b receive write data stored in page buffer 15 via input / output lines IOnN and IOn + 1N, take a logical product of them, and write / read the result. The data is output to the control circuits 12a and 12b, respectively, and at the time of verification after writing, the n-bit write data stored in the page buffer 15 received via the input / output lines IO1N and IO3N and the input / output lines IO0N and IO2N.
Of the comparison result data of the discriminating circuits 17a and 17b received through the memory, and writes the result as a write / control circuit 12
a, 12b and discrimination circuits 17a, 17b, respectively. When writing, the write data is (0,0),
(0,1), (1,0) AND gate 16a, 1
The output of 6b goes low to write data. In the case of (1, 1), the output goes high and no data is written.

【0040】判別回路17a,17bは、同様の構成を
有し、書き込み後のベリファイ読み出しにより読み出さ
れたデータとページバッファに格納されている同一アド
レスのデータとを比較して書き込みが十分に行われたか
否かの判別を行い、その結果をアンドゲート16a,1
6bに出力する。そして、書き込みが十分に行われた場
合には論理“1”のビットデータがない(1,1)の非
書き込みデータに変換してページバッファ15に書き戻
し再書き込みを抑止する。
The discriminating circuits 17a and 17b have the same configuration, and compare the data read by the verify read after the write with the data of the same address stored in the page buffer to sufficiently write the data. It is determined whether or not it has been touched, and the result is output to the AND gate 16a, 1.
6b. Then, when the writing is sufficiently performed, the data is converted into non-writing data of (1, 1) having no bit data of logic “1”, and is written back to the page buffer 15 to prevent rewriting.

【0041】図3は、判別回路17a,17bの具体的
な構成例を示す回路図である。判別回路17a(17
b)は、図3に示すように、プリセット機能付きD型フ
リップフロップFF171 ,FF172 、2入力アンドゲー
トAN171 ,AN172 ,AN173 、2入力アンドゲート
ND171 およびNMOSトランジスタNT171 ,NT17
2 ,NT173 ,NT174 ,NT175 により構成されてい
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the discriminating circuits 17a and 17b. The determination circuit 17a (17
3B shows, as shown in FIG. 3, D-type flip-flops FF171 and FF172 with a preset function, two-input AND gates AN171, AN172 and AN173, two-input AND gate ND171 and NMOS transistors NT171 and NT17.
2, NT173, NT174 and NT175.

【0042】フリップフロップFF171 のD入力端子は
ページバッファ15の入出力ラインIOn+1Nに接続
され、クロック入力端子はクロック信号VFCKの入力
ラインに接続され、Q出力端子はアンドゲートAN173
の一方の入力端子に接続され、反転の/Q出力端子はア
ンドゲートAN171 ,AN172 の一方の入力端子に接続
されている。フリップフロップFF172 のD入力端子は
ページバッファ15の入出力ラインIOnNに接続さ
れ、クロック入力端子はクロック信号VFCKの入力ラ
インに接続され、Q出力端子はアンドゲートAN172 の
他方の入力端子に接続され、反転の/Q出力端子はアン
ドゲートAN171 ,AN173 の他方の入力端子に接続さ
れている。そして、フリップフロップFF171 ,FF17
2 のプリセット端子がナンドゲートND171 の出力端子
に共通に接続されている。アンドゲートAN171 の出力
端子はNMOSトランジスタNT171 を介して、アンド
ゲートAN172 の出力端子はNMOSトランジスタNT
172 を介して、アンドゲートAN173 の出力端子はNM
OSトランジスタNT173 を介して、ナンドゲートND
171 の他方の入力端子に接続されている。そして、NM
OSトランジスタNT171 のゲートが信号VF00の供
給ラインに接続され、NMOSトランジスタNT172 の
ゲートが信号VF01の供給ラインに接続され、NMO
SトランジスタNT173 のゲートが信号VF10の供給
ラインに接続されている。さらに、入出力端子IOn+
1NとフリップフロップFF171 のQ出力端子との間に
はNMOSトランジスタNT174 が接続され、入出力端
子IONとフリップフロップFF172 のQ出力端子との
間にはNMOSトランジスタNT175 が接続されてい
る。そして、NMOSトランジスタNT174 ,NT175
のゲートは信号STの供給ラインに共通に接続されてい
る。なお、信号STは書き込み後のベイファイ読み出し
時にカラムアドレスに応じてハイレベルをとるパルス信
号として与えられる。
The D input terminal of the flip-flop FF171 is connected to the input / output line IOn + 1N of the page buffer 15, the clock input terminal is connected to the input line of the clock signal VFCK, and the Q output terminal is the AND gate AN173.
And the inverted / Q output terminal is connected to one input terminal of AND gates AN171 and AN172. The D input terminal of the flip-flop FF172 is connected to the input / output line IOnN of the page buffer 15, the clock input terminal is connected to the input line of the clock signal VFCK, the Q output terminal is connected to the other input terminal of the AND gate AN172, The inverted / Q output terminal is connected to the other input terminals of the AND gates AN171 and AN173. Then, flip-flops FF171 and FF17
The second preset terminal is commonly connected to the output terminal of the NAND gate ND171. The output terminal of the AND gate AN171 is via the NMOS transistor NT171, and the output terminal of the AND gate AN172 is the NMOS transistor NT171.
Through 172, the output terminal of AND gate AN173 is NM
NAND gate ND via OS transistor NT173
171 is connected to the other input terminal. And NM
The gate of the OS transistor NT171 is connected to the supply line of the signal VF00, and the gate of the NMOS transistor NT172 is connected to the supply line of the signal VF01.
The gate of the S transistor NT173 is connected to the supply line of the signal VF10. Further, the input / output terminal IOn +
An NMOS transistor NT174 is connected between 1N and the Q output terminal of the flip-flop FF171, and an NMOS transistor NT175 is connected between the input / output terminal ION and the Q output terminal of the flip-flop FF172. Then, the NMOS transistors NT174 and NT175
Are commonly connected to a signal ST supply line. Note that the signal ST is given as a pulse signal that takes a high level in accordance with the column address at the time of Bay-Fiy reading after writing.

【0043】加算回路18a,18bは、同様の構成を
有し、書込/読出制御回路12a,12bで読み出され
た2n 値の読み出しデータをバスラインIOi、IOi
+1を介して入力し、入力した2n 値の読み出しデータ
とページバッファ15に格納されている前回の読み出し
データとを加算することにより、nビットのデータに変
換し、ページバッファ15に入出力ラインIO0N,I
O1Nを介して格納(書き戻し)する。
Each of the adders 18a and 18b has a similar configuration, and transfers the 2 n value read data read by the write / read control circuits 12a and 12b to the bus lines IOi and IOi.
The data is converted into n-bit data by adding the input 2 n value read data and the previous read data stored in the page buffer 15, and the input / output line is input to the page buffer 15. IO0N, I
Store (write back) via O1N.

【0044】図4は、加算回路18a,18bの具体的
な構成例を示す回路図である。加算回路18a(18
b)は、図4に示すように、NMOSトランジスタとP
MOSトランジスタのソース・ドレイン同士を接続して
なる転送ゲートTM181,TM182 ,TM183 ,TM184
、インバータIV181 ,IV182 、インバータの入出
力同士を交差結合してなるラッチ回路Q181 ,Q182 、
NMOSトランジスタNT181 ,NT182 、排他的論理
和ゲートEX181 、および2入力ナンドゲートNA181
,NA182 により構成されている。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the adders 18a and 18b. The adder circuit 18a (18
b) shows an NMOS transistor and P
Transfer gates TM181, TM182, TM183, TM184 connecting sources and drains of MOS transistors
, Inverters IV181 and IV182, and latch circuits Q181 and Q182 formed by cross-connecting the inputs and outputs of the inverters.
NMOS transistors NT181 and NT182, exclusive OR gate EX181, and two-input NAND gate NA181
, NA182.

【0045】転送ゲートTM181 ,TM182 の一方の入
出力端子は入出力ラインIOnNに接続され、転送ゲー
トTM183 ,TM184 の一方の入出力端子は入出力ライ
ンIOn+1 Nに接続されている。転送ゲートTM181 の
他方の入出力端子はラッチ回路Q181 の第1の記憶ノー
ドN181aに接続され、転送ゲートTM182 の他方の入出
力端子は排他的論理和ゲートEX181 の出力端子に接続
されている。転送ゲートTM183 の他方の入出力端子は
ラッチ回路Q182 の第1の記憶ノードN182aに接続さ
れ、転送ゲートTM184 の他方の入出力端子はナンドゲ
ートNA182 の出力端子に接続されている。転送ゲート
TM181 ,TM183 を構成するPMOSトランジスタの
ゲート、並びに転送ゲートTM182 ,TM184 を構成す
るNMOSトランジスタのゲートは信号Vstの供給ラ
インに接続されている。インバータIV181 の入力端子
は信号Vstの供給ラインに接続され、出力端子は転送
ゲートTM181 ,TM183 を構成するNMOSトランジ
スタのゲート、並びに転送ゲートTM182 ,TM184 を
構成するPMOSトランジスタのゲートに接続されてい
る。
One input / output terminal of each of transfer gates TM181 and TM182 is connected to input / output line IOnN, and one input / output terminal of transfer gates TM183 and TM184 is connected to input / output line IOn + 1N. The other input / output terminal of the transfer gate TM181 is connected to the first storage node N181a of the latch circuit Q181, and the other input / output terminal of the transfer gate TM182 is connected to the output terminal of the exclusive OR gate EX181. The other input / output terminal of transfer gate TM183 is connected to first storage node N182a of latch circuit Q182, and the other input / output terminal of transfer gate TM184 is connected to the output terminal of NAND gate NA182. The gates of the PMOS transistors forming the transfer gates TM181 and TM183, and the gates of the NMOS transistors forming the transfer gates TM182 and TM184 are connected to a supply line for the signal Vst. The input terminal of the inverter IV181 is connected to the supply line of the signal Vst, and the output terminal is connected to the gates of the NMOS transistors forming the transfer gates TM181 and TM183 and the gates of the PMOS transistors forming the transfer gates TM182 and TM184.

【0046】ラッチ回路Q181 の第1の記憶ノードN18
1aはNMOSトランジスタNT181を介して接地され、
ラッチ回路Q182 の第1の記憶ノードN182aはNMOS
トランジスタNT182 を介して接地されている。そし
て、NMOSトランジスタNT181 ,NT182 のゲート
は信号RD11の供給ラインに接続されている。ラッチ回
路Q181 の第2の記憶ノードN181bはインバータIV18
2 の入力端子に接続され、インバータ182 の出力端子は
排他的論理和ゲートEX181 の一方の入力端子およびナ
ンドゲートNA181 の一方の入力端子に接続されてい
る。ラッチ回路Q182 の第2の記憶ノードN182bはナン
ドゲートNA182 の一方の入力端子に接続されている。
排他的論理和ゲートEX181 およびナンドゲートNA18
1 の他方の入力端子はインバータIV11を介してバス
ラインIO01BUS,IO23BUSに接続されてい
る。そして、ナンドゲートNA181 の出力端子はナンド
ゲートNA182の他方の入力端子に接続されている。
First storage node N18 of latch circuit Q181
1a is grounded via the NMOS transistor NT181,
The first storage node N182a of the latch circuit Q182 is an NMOS
It is grounded via a transistor NT182. The gates of the NMOS transistors NT181 and NT182 are connected to a supply line for the signal RD11. The second storage node N181b of the latch circuit Q181 is connected to the inverter IV18.
The output terminal of the inverter 182 is connected to one input terminal of the exclusive OR gate EX181 and one input terminal of the NAND gate NA181. The second storage node N182b of the latch circuit Q182 is connected to one input terminal of the NAND gate NA182.
Exclusive OR gate EX181 and NAND gate NA18
The other input terminal of 1 is connected to bus lines IO01BUS and IO23BUS via an inverter IV11. The output terminal of the NAND gate NA181 is connected to the other input terminal of the NAND gate NA182.

【0047】この加算回路18aにおいては、最初のス
テップの読み出し時のみ信号RD11がハイレベルに設定
されることにより、ラッチ回路Q181 ,Q182 の第1の
記憶ノードN181a,N182aが強制的に接地レベルに保持
され、第2の記憶ノードN181b,N182bはハイレベルに
保持される。また、信号Vstは、各ステップの読み出
し時に、カラム選択信号Y0 〜Yn-1 がハイレベルに設
定されるタイミングに対応して所定時間ハイレベルに保
持するパルス信号として供給される。
In the adder circuit 18a, the signal RD11 is set to the high level only at the time of reading the first step, whereby the first storage nodes N181a and N182a of the latch circuits Q181 and Q182 are forcibly set to the ground level. And the second storage nodes N181b and N182b are held at a high level. Further, the signal Vst is supplied as a pulse signal which is held at a high level for a predetermined time in correspondence with the timing at which the column selection signals Y0 to Yn-1 are set to a high level at the time of reading of each step.

【0048】次に、上記構成による読み出しおよび書き
込み動作を、図5のタイミングチャートを参照しながら
説明する。なお、図5においては、(a)が読み出し動
作時のタイミングチャートであり、(b)が書き込み動
作時のベリファイ読み出し動作のタイミングチャートで
ある。
Next, the read and write operations of the above configuration will be described with reference to the timing chart of FIG. In FIG. 5, (a) is a timing chart during a read operation, and (b) is a timing chart during a verify read operation during a write operation.

【0049】まず、読み出し動作について説明する。ま
ず、リセット信号RSTと信号PGM21,22がハイ
レベルに設定される。これにより、NMOSトランジス
タNT21〜NT24が導通状態となり、ラッチ回路Q
21,Q22の第1の記憶ノードN21a,N22aが
接地レベルに引き込まれる。その結果、ラッチ回路Q2
1,Q22がクリアされる。次に、ワード線電圧を2.
4Vとして読み出しが行われる。しきい値電圧Vthが
ワード線電圧(2.4V)より高ければセル電流が流れ
ないことによりビット線電圧はプリチャージ電圧を保持
し、ハイがセンスされる。一方、しきい値電圧Vthが
ワード線電圧(2.4V)より低ければセル電流が流れ
ることによりビット線電圧は降下し、ローがセンスされ
る。そして、読み出しが確定した段階で、カラムアドレ
スが順次変更されてラッチ回路Q21,Q22の出力が
加算回路18a,18bを介してページバッファ15に
格納されていく。
First, the read operation will be described. First, the reset signal RST and the signals PGM21 and PGM22 are set to a high level. As a result, the NMOS transistors NT21 to NT24 become conductive, and the latch circuit Q
First storage nodes N21a and N22a of transistors 21 and Q22 are pulled to the ground level. As a result, the latch circuit Q2
1, Q22 are cleared. Next, the word line voltage is set to 2.
Reading is performed at 4V. If the threshold voltage Vth is higher than the word line voltage (2.4 V), the cell current does not flow, so that the bit line voltage holds the precharge voltage and high is sensed. On the other hand, if the threshold voltage Vth is lower than the word line voltage (2.4 V), the cell current flows to lower the bit line voltage and sense low. Then, when the reading is determined, the column addresses are sequentially changed, and the outputs of the latch circuits Q21 and Q22 are stored in the page buffer 15 via the adders 18a and 18b.

【0050】タイミング上ではカラム選択信号Yiがハ
イレベルの間、ラッチ回路Q21,Q22からは読み出
し結果がインバータIV11で反転された反転信号(N
ANDセルの場合は反転が必要)が、ページバッファ1
5からは前回までの読み出し結果が、信号Vstがロー
レベルときに各々加算回路18a,18bに入力され、
加算される。3ステップの読み出しの場合、第1回目の
読み出し時は信号RD11がハイレベルに設定されるこ
とにより、前回までの読み出し結果は“00”と見なさ
れて加算が行われる。そして、信号Vstがハイレベル
に設定されている間に加算結果がページバッファ15に
格納(書き戻し)される。
In terms of timing, while the column selection signal Yi is at the high level, the latch circuit Q21, Q22 outputs an inverted signal (N) obtained by inverting the read result by the inverter IV11.
In the case of an AND cell, inversion is necessary), but the page buffer 1
5, the read results up to the previous time are input to the adders 18a and 18b respectively when the signal Vst is at a low level.
Is added. In the case of three-step reading, at the time of the first reading, the signal RD11 is set to the high level, so that the reading result up to the previous time is regarded as "00" and the addition is performed. Then, the addition result is stored (written back) in the page buffer 15 while the signal Vst is set to the high level.

【0051】次に、ワード線電圧1.2Vで読み出しが
行われ、その結果がページバッファ15のデータと加算
され再びページバッファ15に格納される。最後にワー
ド線電圧0Vで読み出しが行われ、同様にページバッフ
ァ15のデータと加算されて再びページバッファ15に
格納される。
Next, reading is performed at a word line voltage of 1.2 V, and the result is added to the data of the page buffer 15 and stored in the page buffer 15 again. Finally, reading is performed at a word line voltage of 0 V, and the data is similarly added to the data in the page buffer 15 and stored in the page buffer 15 again.

【0052】セルデータが“00”の場合は3回ともラ
ッチ回路Q21,Q22にハイ(論理“1”)が読み出
され、加算回路18a,18bには反転信号(ローレベ
ル)が3回入力される。そして、加算結果からそのセル
のデータは“00”と判定される。セルデータが“0
1”の場合は初めの2回は最初だけハイレベル、最後の
1回はローレベルの反転信号が加算回路18a,18b
に入力され、加算結果からそのセルデータは“01”と
判定される。他の2つのセルデータ“10”、“11”
の場合についても同様である。
When the cell data is "00", high (logic "1") is read to the latch circuits Q21 and Q22 all three times, and inverted signals (low level) are input to the adders 18a and 18b three times. Is done. Then, the data of the cell is determined to be “00” from the addition result. Cell data is "0"
In the case of "1", the inverted signals of the high level only at the first two times and the low level at the last one are added to the adders 18a and 18b.
And the cell data is determined to be “01” from the addition result. The other two cell data “10”, “11”
The same applies to the case of.

【0053】以上の動作により2ビットのデータがペー
ジバッファに格納される。その後、カラムアドレスを順
次変化させることにより高速なシリアル読み出しが可能
となる。なお、以上の読み出し動作にあっては、図17
に示す従来の多値NANDの場合に比べて読み出しデー
タの加算回路を介してページバッファへの格納に時間を
要し、第1アクセスタイムが長くなるが、多値の場合、
シリアルアクセスがある程度高速であれば問題ない。
With the above operation, 2-bit data is stored in the page buffer. Thereafter, by sequentially changing the column address, high-speed serial reading can be performed. Note that in the above read operation, FIG.
The time required for storing the read data in the page buffer via the adder circuit is longer and the first access time is longer than in the case of the conventional multi-valued NAND shown in FIG.
There is no problem if the serial access speed is high to some extent.

【0054】次に、書き込み動作について説明する。な
お、ここでは書き込み後のベリファイ動作を主に説明す
る。
Next, the write operation will be described. Here, the verify operation after writing will be mainly described.

【0055】まず、入力端子IO0〜IO3から入力さ
れ、入力バッファ13−0〜13−3を介した書き込み
データは、一旦ページバッファに格納され、最初のデー
タが書込/読出制御回路12a,12bのラッチ回路Q
21,22に転送される。このとき、アンドゲート16
a,16bにより書き込みデータIOn+1,IOnに
“0”がある場合、すなわち書き込みデータがIOn+
1,IOn=(0,0),(0,1),(1,0)の場
合、ラッチ回路にロー(論理“0”)がセットされ、デ
ータの書き込みが行われる。書込データがIOn+1,
IOn=(1,1)の場合は、ラッチ回路にハイ(論理
“1”)がセットされ、データの書き込みは行われな
い。
First, the write data input from the input terminals IO0 to IO3 and passed through the input buffers 13-0 to 13-3 are temporarily stored in a page buffer, and the first data is stored in the write / read control circuits 12a and 12b. Latch circuit Q
21 and 22. At this time, the AND gate 16
a, 16b, when there is “0” in the write data IOn + 1, IOn, that is, when the write data is IOn +
When 1, IOn = (0, 0), (0, 1), (1, 0), a low (logic “0”) is set in the latch circuit, and data is written. The write data is IOn + 1,
When IOn = (1, 1), high (logic "1") is set in the latch circuit, and no data is written.

【0056】書き込み後、まず、ワード線電圧VWL0
0でベリファイが行われ、その読み出し結果が判別回路
17a,17bに転送されて、書き込みデータと比較さ
れる。ここで、セル電流が流れれば、ラッチ回路にはハ
イ(論理“1”)が現れる。判別回路17a,17bに
は、ページバッファ15より同一アドレスのデータが読
み出され、信号VF00がハイレベルに設定される。こ
れにより、NMOSトランジスタNT171 が導通状態と
なり、デコード値がナンドゲートND171 に入力され
る。ここで、書き込みデータがIOn+1,IOn=
(0,0)の場合、書き込みデータのデコード値“0
0”はハイ(論理“1”)となり、ナンドゲートND17
1 に入力される。
After writing, first, the word line voltage VWL0
A verify is performed at 0, and the read result is transferred to the discriminating circuits 17a and 17b, and compared with the write data. Here, if a cell current flows, a high (logic "1") appears in the latch circuit. Data of the same address is read from the page buffer 15 to the discriminating circuits 17a and 17b, and the signal VF00 is set to a high level. As a result, the NMOS transistor NT171 becomes conductive, and the decoded value is input to the NAND gate ND171. Here, the write data is IOn + 1, IOn =
In the case of (0,0), the decoded value of the write data “0”
"0" becomes high (logic "1") and the NAND gate ND17
Entered into 1.

【0057】書き込み十分な場合、ラッチ回路の出力は
ハイレベルであるため、ナンドゲートND171 の出力は
ローレベルとなり、その結果、判別回路17a(17
b)のフリップフロップFF171 ,FF172 はプリセッ
トされる。そして、このデータがページバッファに書き
戻される。そのため、再書き込み時には書き込みデータ
がIOn+1,IOn=(1,1)となる。その結果、
以後の再書き込み時、書込/読出制御回路12a,12
bのラッチ回路にはハイ(論理“1”)がセットされ、
書き込みはこれ以上行われない。
When the writing is sufficient, the output of the latch circuit is at the high level, and the output of the NAND gate ND171 is at the low level. As a result, the judgment circuit 17a (17)
The flip-flops FF171 and FF172 of b) are preset. Then, this data is written back to the page buffer. Therefore, at the time of rewriting, the write data becomes IOn + 1, IOn = (1, 1). as a result,
At the time of subsequent rewriting, the write / read control circuits 12a, 12
High (logic “1”) is set in the latch circuit b,
No further writing is done.

【0058】一方、書き込み不十分な場合には、ラッチ
回路の出力はローレベルであるため、ナンドゲートND
171 の出力はハイレベルとなり、判別回路17a(17
b)のフリップフロップFF171 ,FF172 はプリセッ
トされない。そして、このデータがページバッファ15
に書き戻される。そのため、再書き込み時の書き込みデ
ータはIOn+1,IOn=(0,0)となる。その結
果、再書き込み時に書き込みがなされる。
On the other hand, when the writing is insufficient, the output of the latch circuit is at the low level, and the NAND gate ND
The output of 171 becomes high level, and the discrimination circuit 17a (17
The flip-flops FF171 and FF172 of b) are not preset. Then, this data is stored in the page buffer 15.
Is written back to Therefore, the write data at the time of rewriting is IOn + 1, IOn = (0, 0). As a result, writing is performed at the time of rewriting.

【0059】ワード線電圧VWL00でのベリファイ
時、書き込みデータがIOn+1,IOn=(0,0)
以外の場合、書き込みデータのデコード値“00”はロ
ー(論理“0”)である。このため、ナンドゲートND
171 の出力は常にハイレベルとなり、書き込みデータの
プリセットは行われない。すなわち、書き込みデータに
変化は及ぼさない。
At the time of verifying with word line voltage VWL00, write data is IOn + 1, IOn = (0, 0)
In other cases, the decode value “00” of the write data is low (logic “0”). Therefore, the NAND gate ND
The output of 171 is always at the high level, and the write data is not preset. That is, there is no change in the write data.

【0060】同様にして、ワード線電圧VWL01,V
WL10でもベリファイが行われ、判別回路17a(1
7b)で比較後、再書き込みデータがページバッファ1
5に格納されていく。書き込みデータがIOn+1,I
On=(0,1)の場合、前回の書き込みでそのレベル
がIOn+1,IOn=(1,1)→IOn+1,IO
n=(1,0)になったとしてもIOn+1,IOn=
(0,1)のレベルには達しないため書き込みデータは
そのままで、再書き込み時には書き込みが行われる。書
き込みレベルがIOn+1,IOn=(0,1)になっ
たときはじめて、フリップフロップFF171 ,FF172
がプリセットされ、書き込みが終了する。このように、
各々のセルで書き込みデータに応じたレベルに達するま
で書き込みが継続されるため、その書き込みタイングに
ベキ乗印加方式やISPP書き込み方式が適用可能とな
る。以上のようにして書き込みが行われる。
Similarly, the word line voltages VWL01, VWL
The verification is also performed in WL10, and the determination circuit 17a (1
After the comparison in 7b), the rewrite data is stored in the page buffer 1
5 is stored. The write data is IOn + 1, I
When On = (0, 1), the level is IOn + 1, IOn = (1, 1) → IOn + 1, IO in the previous write.
Even if n = (1, 0), IOn + 1, IOn =
Since the level does not reach the level of (0, 1), the write data is left as it is, and writing is performed at the time of rewriting. Only when the write level becomes IOn + 1, IOn = (0, 1), flip-flops FF171 and FF172 become available.
Is preset, and the writing ends. in this way,
Since writing is continued in each cell until the level reaches the level corresponding to the write data, the power application method and the ISPP writing method can be applied to the writing timing. Writing is performed as described above.

【0061】以上説明したしたように、本実施形態によ
れば、多値(4値)のNANDフラッシュにおいて、ペ
ージバッファ15に格納されたnビットの書き込みデー
タに所定論理レベル(論理“0”)のビットデータがあ
ればローレベルのデータに変換し、論理“0”のビット
データがなければハイレベルのデータに変換するアンド
ゲート16a,16bと、ラッチ回路を有し、アンドゲ
ート16a,16bから出力されたハイまたはローのデ
ータをラッチし、ラッチデータがハイレベルである場合
に選択されたビット線に当該データを出力して書き込み
を行う書込/読出制御回路12a,12bと、ベリファ
イ時に、読み出されたデータとページバッファ15に格
納されている対応する書き込みデータとを比較して書き
込みが十分か否かの判別を行い、十分である場合には当
該書き込みデータを論理“0”が存在しない非書き込み
データに変換してページバッファ15に書き戻す判別回
路17a,17b、アンドゲート16a,16bとを設
けたので、ベリファイ回数、デコーダの充放電回数を削
減でき、トータルの書き込み時間を短縮できる。
As described above, according to the present embodiment, in a multi-level (four-level) NAND flash, the n-bit write data stored in the page buffer 15 has a predetermined logic level (logic "0"). And AND gates 16a and 16b, which convert low-level data if there is no bit data, and high-level data if there is no logical "0" bit data, and a latch circuit. The write / read control circuits 12a and 12b for latching the output high or low data and outputting the data to the selected bit line when the latch data is at a high level to perform writing, The read data is compared with the corresponding write data stored in the page buffer 15 to determine whether the write is sufficient. The determination circuit 17a, 17b which converts the write data into non-write data having no logic "0" and writes it back to the page buffer 15 when sufficient, and AND gates 16a, 16b are provided. , The number of verify operations and the number of charge / discharge operations of the decoder can be reduced, and the total write time can be reduced.

【0062】また、書込/読出制御回路12a,12b
は従来の2値(“0”と“1”)の回路構成と同様の構
成とし、その代わりにページバッファ15を設け、書き
込み時にはプライオリティデコーダ16a,16bによ
ってnビット→2n 値への変換を行って、1値ずつ書き
込みを行い、読み出し時には逆にワード線電圧を変化さ
せて1値づつの読み出しを行い、その読み出し結果を加
算回路(2n 値→nビットへの変換)18a,18bを
介してページバッファ15に格納していくようにしたの
で、ビット線毎またはビット線ペア毎に配置する書込/
読出制御回路は従来の構成で良く、データ変換の方式も
従来の方法が使える。従来の回路ではビット線ペア毎に
配置する必要のあったnビット←→2n 値の変換のため
の制御回路もページバッファ15の部分にIO分設けれ
ば良く、さらにこの変換回路のレイアウトに際してもレ
イアウトスペースの制約はない。ただし、4値の場合だ
とデータラッチとして“ページバッファ+書き込みラッ
チ”が必要となり図16の回路の1.5倍のラッチが必
要となってしまう。しかし、nビット←→2n 値の変換
回路をビット線毎に設ける必要がなくなる点を考慮すれ
ば従来回路と較べて面積の増大は小さい。また、ページ
バッファ←→書込/読出ラッチとのデータ転送第1アク
セスまでの時間が長くなってしまうが、多値フラッシュ
メモリに要求される性能としてはシリアル出力が早けれ
ば問題ない。
The write / read control circuits 12a, 12b
Has the same configuration as the conventional binary (“0” and “1”) circuit configuration, and instead has a page buffer 15. At the time of writing, the priority decoders 16 a and 16 b convert n bits → 2 n values. Then, writing is performed one value at a time, and at the time of reading, reading is performed one value at a time by changing the word line voltage, and the read results are added to adders (2 n value → n bit conversion) 18a and 18b. Since the data is stored in the page buffer 15 through the write / write operation, the write / write operation is performed for each bit line or each bit line pair.
The read control circuit may have a conventional configuration, and a conventional method can be used for the data conversion method. In the conventional circuit, a control circuit for converting n bits ← → 2 n , which had to be arranged for each bit line pair, may be provided for the IO in the page buffer 15 portion. There is no restriction on layout space. However, in the case of four values, "page buffer + write latch" is required as a data latch, and a latch 1.5 times as large as the circuit of FIG. 16 is required. However, considering that it is not necessary to provide an n-bit .fwdarw.2 n- value conversion circuit for each bit line, the increase in area is small compared to the conventional circuit. In addition, although the time until the first access of the data transfer from the page buffer to the write / read latch becomes long, there is no problem if the serial output is fast as the performance required for the multi-level flash memory.

【0063】また、従来回路(図16)と図2の回路と
のビット線対のピッチに配置するトランジスタ(Tr)
数(カラムデコーダ用およびデカップル用のトランジス
タは除く)を比較すると、従来例では23Tr/ビット
線対であるのに対し、本回路(図2)では18Tr/ビ
ット線対となる。この結果からわかるように、本発明に
よりレイアウトが容易になるという利点がある。
A transistor (Tr) arranged at the pitch of the bit line pair of the conventional circuit (FIG. 16) and the circuit of FIG.
Comparing the numbers (excluding the transistors for the column decoder and the decoupling transistor), the conventional circuit has 23 Tr / bit line pairs, whereas the present circuit (FIG. 2) has 18 Tr / bit line pairs. As can be seen from the results, the present invention has an advantage that the layout is facilitated.

【0064】また、上述した実施形態では、書込/読出
制御回路においてビット線毎にラッチ回路を設けた例を
説明したが、たとえば図6に示すように、ビット線対に
1個のラッチ回路Q21を設けるように構成することも
可能である。
In the above-described embodiment, an example has been described in which a latch circuit is provided for each bit line in the write / read control circuit. For example, as shown in FIG. 6, one latch circuit is provided for each bit line pair. It is also possible to configure so as to provide Q21.

【0065】この書込/読出制御回路12cは、NMO
SトランジスタNT31〜NT39、PMOSトランジ
スタPT31、およびインバータの入出力同士を結合し
てなるラッチ回路Q31により構成されている。
This write / read control circuit 12c has an NMO
It is composed of S transistors NT31 to NT39, a PMOS transistor PT31, and a latch circuit Q31 which connects inputs and outputs of the inverter.

【0066】NMOSトランジスタNT31は書き込み
時に高電圧VPP、読み出し時に電流電圧Vccとなる供
給ラインとビット線BLRとの間に接続され、ゲートが
書き込み時にはVPPレベルと接地レベルとをとり、読み
出し時には接地レベルをとる禁止信号IHB1の供給ラ
インに接続されている。NMOSトランジスタNT32
は書き込み時に高電圧VPP、読み出し時には電源電圧V
ccとなる供給ラインとビット線BLLとの間に接続さ
れ、ゲートが書き込み時には地レベルとをとり、読み出
し時には接地レベルをとる禁止信号IHB2の供給ライ
ンに接続されている。ビット線BLR,BLLはそれぞ
れNMOSトランジスタNT33,NT34が接続さ
れ、NMOSトランジスタNT33,NT34とバスラ
インIO01BUSとの間にNMOSトランジスタNT
35,NT39が直列に接続されている。NMOSトラ
ンジスタNT33のゲートは書き込み時にはVPPレベル
と接地レベルとをとり、読み出し時にはVccレベルと
接地レベルをとる信号Ajの供給ラインに接続され、N
MOSトランジスタNT34のゲートは信号Ajと相補
的に書き込み時にはVPPレベルと接地レベルとをとり、
読み出し時にはVccレベルと接地レベルをとる信号/
Ajの供給ラインに接続されている。
The NMOS transistor NT31 is connected between the supply line and the bit line BLR, which become the high voltage V PP at the time of writing and the current voltage Vcc at the time of reading. The gate takes the V PP level and the ground level at the time of writing, and at the time of reading. It is connected to the supply line of the inhibit signal IHB1 having the ground level. NMOS transistor NT32
Is the high voltage V PP during writing and the power supply voltage V during reading.
The gate is connected between the supply line of cc and the bit line BLL, and the gate is connected to the supply line of the inhibit signal IHB2 which takes the ground level at the time of writing and takes the ground level at the time of reading. The bit lines BLR and BLL are connected to NMOS transistors NT33 and NT34, respectively, and are connected between the NMOS transistors NT33 and NT34 and the bus line IO01BUS.
35 and NT39 are connected in series. The gate of the NMOS transistor NT33 is connected to a supply line for a signal Aj that takes the V PP level and the ground level during writing, and takes the Vcc level and the ground level during reading.
The gate of the MOS transistor NT34 takes the V PP level and the ground level at the time of writing complementarily with the signal Aj,
At the time of reading, a signal which takes Vcc level and ground level /
Aj is connected to the supply line.

【0067】NMOSトランジスタNT33,NT34
とNMOSトランジスタNT35との接続点はNMOS
トランジスタNT36を介して接地されるとともに、P
MOSトランジスタPT31のドレイン、並びにNMO
SトランジスタNT37のゲートに接続されている。そ
して、NMOSトランジスタNT36のゲートがリセッ
ト信号RSTの供給ラインに接続され、PMOSトラン
ジスタPT31のソースが電源電圧VCCの供給ラインに
接続され、PMOSトランジスタPT31のゲートが読
み出し時にはVCCレベルと接地レベルとをとり、書き込
み時にはVppレベルをとる信号Vref の供給ラインに接
続されている。
NMOS transistors NT33, NT34
Is connected to the NMOS transistor NT35 with the NMOS transistor NT35.
Grounded via transistor NT36 and P
Drain of MOS transistor PT31 and NMO
It is connected to the gate of S transistor NT37. The gate of the NMOS transistor NT36 is connected to the supply line of the reset signal RST, the source of the PMOS transistor PT31 is connected to the supply line of the power supply voltage V CC , and the gate of the PMOS transistor PT31 has the V CC level and the ground level at the time of reading. It was taken, which is connected to the supply line of the signal Vref taking V pp level at the time of writing.

【0068】ラッチ回路Q31の第1の記憶ノードN3
1aがNMOSトランジスタNT35とNT39との接
続点に接続され、第2の記憶ノードN31bが直列に接
続されたNMOSトランジスタNT37,NT38を介
して接地されている。そして、NMOSトランジスタN
T38のゲートはラッチ信号φLTCの供給ラインに接
続され、カラムゲートとしてのNMOSトランジスタN
T39のゲートが信号Yの供給ラインに接続されてい
る。
First storage node N3 of latch circuit Q31
1a is connected to a connection point between the NMOS transistors NT35 and NT39, and the second storage node N31b is grounded via NMOS transistors NT37 and NT38 connected in series. And the NMOS transistor N
The gate of T38 is connected to the supply line of the latch signal φLTC, and the NMOS transistor N as a column gate is connected.
The gate of T39 is connected to the signal Y supply line.

【0069】この書込/読出制御回路12cを有する不
揮発性半導体記憶装置における読み出し、書き込み動作
は、基本的には上述した動作と同様に行われる。異なる
のは、ラッチ回路Q31が一つであることから、ビット
線BLR,BLLとラッチ回路31との接続をNMOS
トランジスタNT33,NT34で選択的に行うように
制御されることにある。また、非選択のビット線側は禁
止信号IHB1またはIHB2をアクティブにして書き
込み時にVPPレベル、読み出し時にVccレベルに保持
される。
The read and write operations in the nonvolatile semiconductor memory device having the write / read control circuit 12c are basically performed in the same manner as the above-described operations. The difference is that there is only one latch circuit Q31, so that the connection between the bit lines BLR and BLL and the latch circuit 31 is
The control is performed so as to be selectively performed by the transistors NT33 and NT34. The bit line side of the non-selection is holding the inhibit signal IHB1 or IHB2 V PP level when writing is activated, the Vcc level at the time of reading.

【0070】このように、ビット線対に1個のラッチ回
路Q31を設けるように構成することにより、トランジ
スタ数は13Tr/ビット線対となり、図2の回路に較
べてさらにトランジスタ数を削減でき8値、16値等へ
の展開がさらに容易になるという利点がある。
As described above, by providing one latch circuit Q31 for each bit line pair, the number of transistors becomes 13 Tr / bit line pairs, and the number of transistors can be further reduced as compared with the circuit of FIG. There is an advantage that development into values, 16 values, and the like is further facilitated.

【0071】なお、本実施形態では、NAND型フラッ
シュメモリを例に説明したが、本発明はビット線を階層
化したDINOR型フラッシュメモリにも適用できるこ
とはいうまでもない。この場合、バスラインと加算回路
18a,18bとの接続は、図4に示すインバータIV
11の代わりにバッファが用いられる。すなわち、バス
ラインに出力された読み出しデータを反転させずに正転
のままで加算回路に入力させる構成となる。その他の構
成、および作用効果は、上述したNAND型の場合と同
様である。
In this embodiment, the NAND flash memory has been described as an example. However, it goes without saying that the present invention can be applied to a DINOR flash memory in which bit lines are hierarchized. In this case, the connection between the bus line and the adder circuits 18a and 18b is established by the inverter IV shown in FIG.
A buffer is used instead of 11. That is, a configuration is adopted in which the read data output to the bus line is input to the adder circuit without inversion without being inverted. The other configuration and operation and effect are the same as those of the above-described NAND type.

【0072】次に、多値型の不揮発性半導体記憶装置に
おいて、書き込みベリファイしきい値(Vth)に達し
ないメモリセルが無くなり書き込みVth分布のバラツ
キを抑えることができる4つのページプログラム形態に
ついて、図面を参照しつつ説明する。
Next, in the multi-valued nonvolatile semiconductor memory device, there are no memory cells that reach the write verify threshold value (Vth), and four page program forms capable of suppressing variations in the write Vth distribution will be described. This will be described with reference to FIG.

【0073】第1のページプログラム形態 まず、低い書き込みVthレベルから高い書き込みVt
hレベルの方へと順番に書き込むページプログラム形態
について図7および図8を参照して説明する。この形態
では、一番低いVthレベルの”11”を消去状態と
し、一旦ページプログラムにて”10”、”01”、”
00”の順に書き込む(1st "10" Program, 1st "01" P
rogram, 1st "00" Program) 。そして、1回目のプログ
ラムでベリファイVthを下回った書き込みVthレベ
ルに対して、低い書き込みVthレベルから高い書き込
みVthレベルの方へと順番に書き込む。具体的には”
10”、”01”の順に書き込む(2nd "10" Program,
2nd "01"Program) 。この2回目の”10”、”01”
書き込みによって”00”のVth分布の一部がベリフ
ァイVthを下回るので、最後に”00”の書き込みも
追加する(2nd "00" Program) 。
First page program form First, from a low write Vth level to a high write Vt level
A page program form written in order toward the h level will be described with reference to FIGS. In this mode, the lowest Vth level “11” is set to the erased state, and once “10”, “01”, “
00 ”(1st“ 10 ”Program, 1st“ 01 ”P
rogram, 1st "00" Program). Then, with respect to the write Vth level lower than the verify Vth in the first program, writing is performed in order from a lower write Vth level to a higher write Vth level. In particular"
Write in the order of “10”, “01” (2nd “10” Program,
2nd "01" Program). The second "10", "01"
Since part of the Vth distribution of “00” is lower than the verify Vth by writing, writing of “00” is also added at the end (2nd “00” Program).

【0074】以上の第1のプログラムの後、第2のプロ
グラムを行うことにより、図8に示すように、書き込み
ベリファイVthに達しないメモリセルが無くなり書き
込みVth分布のバラツキを抑えることができる。
By performing the second program after the above-described first program, as shown in FIG. 8, there are no memory cells that have not reached the write verify Vth, and the variation in the write Vth distribution can be suppressed.

【0075】第2のページプログラム形態 次に、第2のページプログラム形態について図9および
図10を参照して説明する。この形態では、一番低いV
thレベルの”11”を消去状態とし、一旦ページプロ
グラムにて”00”、”01”、”10”の順に書き込
む(1st "00" Program, 1st "01" Program, 1st "10" P
rogram) 。1回目のプログラムでベリファイVthを下
回った書き込みVthレベルに対して、低い書き込みV
thレベルから高い書き込みVthレベルの方へと順番
に書き込む。具体的には”01”、”00”の順に書き
込む(2nd "01" Program, 2nd "00"Program) 。
Second Page Program Form Next, a second page program form will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. In this embodiment, the lowest V
The "11" of the th level is set to the erased state, and is temporarily written in the page program in the order of "00", "01", "10" (1st "00" Program, 1st "01" Program, 1st "10" P
rogram). For the write Vth level lower than the verify Vth in the first program, a lower write V
Writing is performed in order from the th level to the higher write Vth level. Specifically, writing is performed in the order of “01” and “00” (2nd “01” Program, 2nd “00” Program).

【0076】この第2の形態の場合も、図10に示すよ
うに、書き込みベリファイVthに達しないメモリセル
が無くなり書き込みVth分布のバラツキを抑えること
ができる。
Also in the case of the second embodiment, as shown in FIG. 10, there is no memory cell which does not reach the write verify Vth, and the variation of the write Vth distribution can be suppressed.

【0077】第3のページプログラム形態 次に、第3のページプログラム形態について図11およ
び図12を参照して説明する。この形態では、一番高い
Vthレベルの”00”を消去状態とし、1回のページ
プログラムにて低い書き込みVthレベルから高い書き
込みVthレベルの方へと順番に書き込む。具体的に
は”11”、”10”、”01”の順に書き込む("11"
Program, "10" Program, "01" Program) 。
Third Page Program Form Next, a third page program form will be described with reference to FIG. 11 and FIG. In this embodiment, the highest Vth level “00” is set to the erased state, and writing is performed in order from the lower write Vth level to the higher write Vth level in one page program. Specifically, writing is performed in the order of “11”, “10”, “01” (“11”
Program, "10" Program, "01" Program).

【0078】この第3の形態の場合も、図12に示すよ
うに、書き込みベリファイVthに達しないメモリセル
が無くなり書き込みVth分布のバラツキを抑えること
ができる。
Also in the case of the third embodiment, as shown in FIG. 12, there is no memory cell which does not reach the write verify Vth, and the variation of the write Vth distribution can be suppressed.

【0079】第4のページプログラム形態 次に、第3のページプログラム形態について図13およ
び図14を参照して説明する。この形態では、一番高い
Vthレベルの”00”を消去状態とし、1回のページ
プログラムにて高い書き込みVthレベルから低い書き
込みVthレベルの方へと順番に書き込む。具体的に
は”01”、”10”、”11”の順に書き込む("01"
Program, "10" Program, "11" Program) 。1回目のプ
ログラムでベリファイVthを下回った書き込みVth
レベルに対して、低い書き込みVthレベルから高い書
き込みVthレベルの方へと順番に書き込む。具体的に
は”01”、”10”の順に書き込む(2nd "01" Progr
am, 2nd "10"Program) 。
Fourth Page Program Form Next, a third page program form will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the highest Vth level “00” is set to the erased state, and writing is performed in order from the higher write Vth level to the lower write Vth level in one page program. Specifically, writing is performed in the order of “01”, “10”, “11” (“01”
Program, "10" Program, "11" Program). Write Vth lower than verify Vth in the first program
With respect to the level, writing is performed in order from a lower write Vth level to a higher write Vth level. Specifically, write in the order of “01” and “10” (2nd “01” Progr
am, 2nd "10" Program).

【0080】この第4の形態の場合も、図14中に破線
で示すように、書き込みベリファイVthに達しないメ
モリセルが無くなり書き込みVth分布のバラツキを抑
えることができる。
Also in the case of the fourth embodiment, as shown by the broken line in FIG. 14, there is no memory cell that does not reach the write verify Vth, and the variation in the write Vth distribution can be suppressed.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ベリファイ回数およびデコーダの充放電の回数を削減で
き、トータルの書き込み時間を短縮することができる。
また、ビット線毎またはビット線ペア毎に1ビット分の
ラッチ回路を含む書込/読出制御回路のみを配置すれば
良いため、レイアウトが容易であり、8値、16値等へ
の展開が容易である。また、データ変換の方式は従来の
2値の方式がそのまま使え、nビット←→2nへの変換
回路はIOの個数分で良い。
As described above, according to the present invention,
The number of times of verification and the number of times of charging and discharging of the decoder can be reduced, and the total writing time can be shortened.
Further, since only a write / read control circuit including a latch circuit for one bit needs to be arranged for each bit line or each bit line pair, the layout is easy, and development into eight values, sixteen values, and the like is easy. It is. Further, the conventional binary method can be used as it is as the data conversion method, and the number of conversion circuits for converting n bits ← → 2n may be the number of IOs.

【0082】また、ページ単位の書き込みを行った後、
再度ベリファイ書き込みを行い、また、低いしきい値レ
ベルから高いしきい値レベルへ順に書き込むことによ
り、書き込みベリファイしきい値に達しないメモリセル
が無くなり書き込みしきい値分布のバラツキを抑えるこ
とができる。
After writing in page units,
By performing the verify write again and writing the data in order from the lower threshold level to the higher threshold level, memory cells that do not reach the write verify threshold are eliminated, and the variation in the write threshold distribution can be suppressed.

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

【図1】本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の一実施
形態を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.

【図2】図1におけるメモリセルアレイおよび書込/読
出制御回路の具体的な一構成を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration of a memory cell array and a write / read control circuit in FIG. 1;

【図3】本発明に係る判別回路の具体的な構成例を示す
回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a determination circuit according to the present invention.

【図4】本発明に係る加算回路の具体的な構成例を示す
回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific configuration example of an addition circuit according to the present invention.

【図5】本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の動作を
説明するためのタイミングチャートで、(a)が読み出
し動作を説明するためのタイミングチャート、(b)が
書き込み動作のベリファイ読み出し動作を説明するため
のタイミングチャートである。
FIGS. 5A and 5B are timing charts for explaining the operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, wherein FIG. 5A is a timing chart for explaining a read operation, and FIG. It is a timing chart for performing.

【図6】本発明に係る書込/読出制御回路の他の構成例
を示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing another configuration example of the write / read control circuit according to the present invention.

【図7】第1のデータプログラム形態の説明するための
フローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart for explaining a first data program mode;

【図8】第1のデータプログラム形態でのしきい値電圧
Vthレベルとデータの分布との関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a threshold voltage Vth level and data distribution in a first data programming mode.

【図9】第2のデータプログラム形態の説明するための
フローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart for explaining a second data program mode;

【図10】第2のデータプログラム形態でのしきい値電
圧Vthレベルとデータの分布との関係を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a threshold voltage Vth level and data distribution in a second data programming mode.

【図11】第3のデータプログラム形態の説明するため
のフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart for explaining a third data program mode;

【図12】第3のデータプログラム形態でのしきい値電
圧Vthレベルとデータの分布との関係を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a threshold voltage Vth level and data distribution in a third data programming mode.

【図13】第4のデータプログラム形態の説明するため
のフローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart for explaining a fourth data program mode;

【図14】第4のデータプログラム形態でのしきい値電
圧Vthレベルとデータの分布との関係を示す図であ
る。
FIG. 14 is a diagram showing a relationship between a threshold voltage Vth level and data distribution in a fourth data programming mode.

【図15】NAND型記憶装置において、1個のメモリ
トランジスタに2ビットからなり4値をとるデータを記
録する場合のしきい値電圧Vthレベルとデータの分布
との関係を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the threshold voltage Vth level and the distribution of data in the case where 4-bit data composed of 2 bits is recorded in one memory transistor in a NAND storage device.

【図16】従来の書込/読出制御回路を説明するための
回路図である。
FIG. 16 is a circuit diagram for describing a conventional write / read control circuit.

【図17】図16の回路の動作を説明するためのタイミ
ングチャートで、(a)が読み出し動作を説明するため
のタイミングチャート、(b)が書き込み動作を説明す
るためのタイミングチャートである。
17A and 17B are timing charts for explaining the operation of the circuit of FIG. 16, wherein FIG. 17A is a timing chart for explaining a read operation, and FIG. 17B is a timing chart for explaining a write operation;

【図18】従来装置と本発明に係る装置での書き込み法
の概念を説明するための図で、(a)が従来装置の書き
込み法の概念、(b)本発明に係る装置での書き込み法
の概念を示す図である。
18A and 18B are diagrams for explaining the concept of the writing method in the conventional device and the device according to the present invention, wherein FIG. 18A is the concept of the writing method in the conventional device, and FIG. It is a figure showing the concept of.

【図19】DINOR型フラッシュメモリの書き込み時
間としきい値電圧との関係を説明するための図である。
FIG. 19 is a diagram for explaining a relationship between a writing time and a threshold voltage of a DINOR type flash memory.

【図20】書き込み方式を説明するための図である。FIG. 20 is a diagram for explaining a writing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…不揮発性半導体記憶装置、11a,11b…メモ
リセルアレイ、12a,12b,12c…書込/読出制
御回路、13−0〜13−3…入力バッファ、14−0
〜14−3…出力バッファ、15…ページバッファ、1
6a,16b…アナンドゲート、17a,17b…判別
回路、18a,18b…加算回路、19a,19b…N
MOSトランジスタ。
10 nonvolatile semiconductor memory device, 11a, 11b memory cell array, 12a, 12b, 12c write / read control circuit, 13-0 to 13-3 input buffer, 14-0
~ 14-3 ... output buffer, 15 ... page buffer, 1
6a, 16b: anand gate, 17a, 17b: discriminating circuit, 18a, 18b: adding circuit, 19a, 19b ... N
MOS transistor.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ワード線およびビット線への印加電圧に
応じて電荷蓄積部に蓄積された電荷量が変化し、その変
化に応じてしきい値電圧が変化し、しきい値電圧に応じ
た値のデータを記憶するメモリセルを有し、3値以上の
多値データをページ単位でメモリセルに書き込み、書き
込み後に書き込みが十分か否かのベリファイを行い、不
十分の場合には再書き込みを行う不揮発性半導体記憶装
置であって、 書き込み時に、nビットの書き込みデータにしきい値電
圧を遷移させる必要のある所定論理レベルのビットデー
タがある場合に書き込みを行い、ベリファイの結果、書
き込み十分となったセル用データを順次上記所定論理レ
ベルが存在しない非書き込みデータに変換して上記再書
き込みを抑止する書き込み回路を有する不揮発性半導体
記憶装置。
An amount of charge stored in a charge storage unit changes according to a voltage applied to a word line and a bit line, and a threshold voltage changes according to the change. It has a memory cell for storing value data, and writes multi-valued data of three or more values into the memory cell in page units, performs verification after programming to determine whether the programming is sufficient, and rewrites if insufficient. A non-volatile semiconductor memory device that performs writing when there is bit data of a predetermined logic level that requires a threshold voltage transition in n-bit write data at the time of writing, and as a result of verification, the write becomes sufficient. Non-volatile semiconductor memory having a write circuit for sequentially converting data for a cell into non-write data having no predetermined logic level to inhibit the rewrite Location.
【請求項2】 ワード線およびビット線への印加電圧に
応じて電荷蓄積部に蓄積された電荷量が変化し、その変
化に応じてしきい値電圧が変化し、しきい値電圧に応じ
た値のデータを記憶するメモリセルを有し、3値以上の
多値データをページ単位でメモリセルに書き込み、書き
込み後に書き込みが十分か否かのベリファイを行い、不
十分の場合には再書き込みを行う不揮発性半導体記憶装
置であって、 nビットの書き込みデータを格納するページバッファ
と、 書き込み時に、上記ページバッファに格納されたnビッ
トの書き込みデータにしきい値電圧を遷移させる必要の
ある所定論理レベルのビットデータがあれば第1のデー
タに変換し、当該所定論理レベルのビットデータがなけ
れば第2のデータに変換する変換回路と、 ラッチ回路を有し、上記変換回路から出力された第1ま
たは第2のデータをラッチし、ラッチデータが第1のデ
ータである場合に選択されたビット線に当該データを出
力して書き込みを行う書込制御回路と、 ベリファイ時に、読み出されたデータと上記ページバッ
ファに格納されている対応する書き込みデータとを比較
して書き込みが十分か否かの判別を行い、十分である場
合には当該書き込みデータを上記所定論理レベルが存在
しない非書き込みデータに変換して上記ページバッファ
に書き戻す判別回路とを有する不揮発性半導体記憶装
置。
2. The method according to claim 1, wherein the amount of charge stored in the charge storage unit changes according to the voltage applied to the word line and the bit line, and the threshold voltage changes according to the change. It has a memory cell for storing value data, and writes multi-valued data of three or more values into the memory cell in page units, performs verification after programming to determine whether the programming is sufficient, and rewrites if insufficient. A page buffer for storing n-bit write data; and a predetermined logic level at which a threshold voltage must be shifted to the n-bit write data stored in the page buffer during writing. A conversion circuit that converts the bit data into the first data if the bit data of the predetermined logic level exists, and converts the data into the second data if there is no bit data of the predetermined logic level. A write control circuit for latching the first or second data output from the conversion circuit and outputting the data to a selected bit line to write when the latched data is the first data At the time of verification, the read data is compared with the corresponding write data stored in the page buffer to determine whether or not the write is sufficient. A nonvolatile semiconductor memory device having a determination circuit for converting the data into non-write data having no predetermined logic level and writing the converted data back into the page buffer;
【請求項3】 上記書込制御回路は、ビット線毎に対応
して1ビット分の上記ラッチ回路が設けられている請求
項2記載の不揮発性半導体記憶装置。
3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein said write control circuit is provided with one bit of said latch circuit corresponding to each bit line.
【請求項4】 上記書込制御回路は、ビット線対毎に対
応して1ビット分の上記ラッチ回路が設けられている請
求項2記載の不揮発性半導体記憶装置。
4. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein said write control circuit includes one bit of said latch circuit corresponding to each bit line pair.
【請求項5】 ワード線およびビット線への印加電圧に
応じて電荷蓄積部に蓄積された電荷量が変化し、その変
化に応じてしきい値電圧が変化し、しきい値電圧に応じ
た値のデータを記憶し、読み出し時にはワード線電圧と
蓄積電荷量に基づくデータをビット線に出力するメモリ
セルを有し、書き込み時には、3値以上の多値データを
ページ単位でメモリセルに書き込み、書き込み後に書き
込みが十分か否かのベリファイを行い、不十分の場合に
は再書き込みを行う不揮発性半導体記憶装置であって、 書き込み時にはnビットの書き込みデータを格納し、読
み出し時には格納されたデータを読み出しデータとして
出力するページバッファと、 書き込み時に、上記ページバッファに格納されたnビッ
トの書き込みデータにしきい値電圧を遷移させる必要の
ある所定論理レベルのビットデータがあれば第1のデー
タに変換し、当該所定論理レベルのビットデータがなけ
れば第2のデータに変換する第1の変換回路と、 ラッチ回路を有し、上記第1の変換回路から出力された
第1または第2のデータをラッチし、ラッチデータが第
1のデータである場合に選択されたビット線に当該デー
タを出力して書き込みを行い、読み出し時にはワード線
電圧を順次変化させて選択されたメモリセルへの書き込
みデータをビット線に出力させ、1値ずつ順次に出力す
る書込/読出制御回路と、 ベリファイ時に、読み出されたデータと上記ページバッ
ファに格納されている対応する書き込みデータとを比較
して書き込みが十分か否かの判別を行い、十分である場
合には当該書き込みデータを上記所定論理レベルが存在
しない非書き込みデータに変換して上記ページバッファ
に書き戻す判別回路と、 読み出し時に、上記書込/読出制御回路から出力された
n 値の読み出しデータを順次に受けてnビットデータ
に変換して上記ページバッファに格納する第2の変換回
路とを有する不揮発性半導体記憶装置。
5. The amount of charge stored in a charge storage unit changes according to a voltage applied to a word line and a bit line, and the threshold voltage changes according to the change. It has a memory cell that stores value data and outputs data based on a word line voltage and a stored charge amount to a bit line at the time of reading. A non-volatile semiconductor memory device that verifies whether or not writing is sufficient after writing, and performs rewriting if insufficient, stores n-bit write data at the time of writing, and stores the stored data at the time of reading. The threshold voltage is shifted to the page buffer that outputs as read data and the n-bit write data stored in the page buffer during writing. A first conversion circuit that converts bit data of a predetermined logic level that needs to be converted into first data if there is bit data of the predetermined logic level, and converts the bit data into second data if there is no bit data of the predetermined logic level; Latching the first or second data output from the first conversion circuit, and when the latched data is the first data, outputting the data to a selected bit line to perform writing and reading. Sometimes, the word line voltage is sequentially changed, and the write data to the selected memory cell is output to the bit line, and the write / read control circuit sequentially outputs one value at a time. It is determined whether the writing is sufficient by comparing with the corresponding write data stored in the page buffer. A discrimination circuit that converts the data into non-write data having no level and writes the data back into the page buffer; and, upon reading, sequentially receives 2 n -value read data output from the write / read control circuit and converts the data into n-bit data. And a second conversion circuit for converting the data and storing the converted data in the page buffer.
【請求項6】 上記書込/読出制御回路は、ビット線毎
に対応して1ビット分の上記ラッチ回路が設けられてい
る請求項5記載の不揮発性半導体記憶装置。
6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein said write / read control circuit is provided with one bit of said latch circuit corresponding to each bit line.
【請求項7】 上記書込/読出制御回路は、ビット線対
毎に対応して1ビット分の上記ラッチ回路が設けられて
いる請求項5記載の不揮発性半導体記憶装置。
7. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein said write / read control circuit includes one bit of said latch circuit corresponding to each bit line pair.
【請求項8】 上記第2の変換回路は、第1回目の読み
出しデータの入力時には、あらかじめ設定した初期デー
タと入力された読み出しデータを加算して上記ページバ
ッファに格納し、第2回目以降の読み出しデータの入力
時にはページバッファに格納されている前読み出しデー
タと入力された読み出しデータを加算して上記ページバ
ッファに格納する請求項5記載の不揮発性半導体記憶装
置。
8. The second conversion circuit, when inputting the first read data, adds the preset initial data and the input read data and stores the sum in the page buffer. 6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein at the time of inputting the read data, the previous read data stored in the page buffer and the input read data are added and stored in the page buffer.
【請求項9】 上記書込/読出制御回路は、ワード線電
圧を順次変化させてデータの読み出しを行い、各々の読
み出しでデータが確定した段階でカラムアドレスに従っ
て順次上記第2の変換回路にデータを出力し、 上記第2の変換回路は、第1回目の読み出しデータの入
力時には、あらかじめ設定した初期データと入力された
読み出しデータを加算して上記ページバッファに格納
し、第2回目以降の読み出しデータの入力時にはページ
バッファに格納されている前読み出しデータと入力され
た読み出しデータを加算して上記ページバッファに格納
し、 上記ページバッファは、ページ内全てのデータが確定し
た段階で格納されたデータをカラムアドレスの変化に応
じて読み出しデータとして順次出力する請求項5記載の
不揮発性半導体記憶装置。
9. The write / read control circuit reads data by sequentially changing a word line voltage, and sequentially transfers data to the second conversion circuit in accordance with a column address when data is determined in each read. When the first read data is input, the second conversion circuit adds the preset initial data and the input read data, stores the sum in the page buffer, and reads the second and subsequent read data. At the time of data input, the previous read data stored in the page buffer and the input read data are added and stored in the page buffer. The page buffer stores the data stored when all the data in the page is determined. 6. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein data is sequentially output as read data according to a change in a column address.
【請求項10】 ページ単位の書き込みを行った後、再
度ベリファイ書き込みを行う請求項1記載の不揮発性半
導体記憶装置。
10. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein verify writing is performed again after writing in page units.
【請求項11】 低いしきい値レベルから高いしきい値
レベルへ順に書き込みを行う請求項10記載の不揮発性
半導体記憶装置。
11. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 10, wherein writing is performed in order from a lower threshold level to a higher threshold level.
【請求項12】 最も低いしきい値レベルを消去状態と
する請求項11記載の不揮発性半導体記憶装置。
12. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 11, wherein the lowest threshold level is set to an erased state.
【請求項13】 最も高いしきい値レベルを消去状態と
し、低いしきい値レベルから高いしきい値レベルへ順に
書き込みを行う請求項11記載の不揮発性半導体記憶装
置。
13. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 11, wherein the highest threshold level is set to an erased state, and writing is performed in order from a lower threshold level to a higher threshold level.
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JP21289396 1996-08-12
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6320791B1 (en) 1998-10-26 2001-11-20 Nec Corporation Writing apparatus for a non-volatile semiconductor memory device
JP2007087563A (en) * 2005-09-22 2007-04-05 Hynix Semiconductor Inc Page buffer of flash memory device, and programming method using the same
JP2007207415A (en) * 2006-02-01 2007-08-16 Samsung Electronics Co Ltd Three-level nonvolatile semiconductor memory device and its drive method
US7764542B2 (en) 2007-04-03 2010-07-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for programming a semiconductor memory device
JP2013069408A (en) * 2007-12-24 2013-04-18 Sk Hynix Inc Multilevel cell program method for volatile memory device

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