JPH1011981A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置

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JPH1011981A
JPH1011981A JP15854896A JP15854896A JPH1011981A JP H1011981 A JPH1011981 A JP H1011981A JP 15854896 A JP15854896 A JP 15854896A JP 15854896 A JP15854896 A JP 15854896A JP H1011981 A JPH1011981 A JP H1011981A
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transistor
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memory cell
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Hiromi Nobukata
浩美 信方
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】多値データのしきい値電圧の分布幅および分布
間の幅を広くとることができ、書き込み制御を容易に
し、ディスターブ/リテンション特性を改善することが
できる不揮発性半導体記憶装置を提供する。 【解決手段】NAND構造のメモリアレイを有する不揮
発性半導体記憶装置100において、読み出し時に設定
されるワード線電圧VWL00,VWL01,VWL10のうちのV
WL10を負電圧に設定する。これにより、メモリトランジ
スタのしきい値電圧分布幅、およびデータとデータの間
隔を広く設定することが可能となる。その結果、書き込
み制御が容易となり、ディスターブ/リテンション特性
を改善することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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)。
【0003】図13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(分布)との関係を示す図である。
【0004】図13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
のしきい値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、〔D2,D1〕で表され、〔D
2,D1〕=〔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。そして、しきい値電圧の分布(多値
データの分布)は4値の場合、図13に示すように、正
側に3個、負側に1個となっている。
【0005】また、図14はNOR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V
thレベルとデータ内容(分布)との関係を示す図であ
る。
【0006】図14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
のしきい値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、上述したNAND型と同様に〔D
2,D1〕で表され、〔D2,D1〕=〔0,0〕,
〔0,1〕,〔1,0〕,〔1,1〕の4状態が存在す
る。そして、このNOR型では、しきい値電圧の分布
(多値データの分布)は、図14に示すように、正側に
4個となっている。
【0007】NAND型やDINOR(DIvided NOR) 型
等のフラッシュメモリにおいては、データの書き換えお
よび読み出しはページ単位で行われる。一般的なNAN
D型フラッシュメモリの場合、消去状態(データ
「3」)から第1のプログラム状態(データ「2」)、
第2のプログラム状態(データ「1」)、第3のプログ
ラム状態(データ「0」)にメモリセルトランジスタを
プログラムするためには、ワード線の電圧(ゲート電圧
G )を一定の電圧、たとえば−10Vに設定した状態
で、書込データが〔1,0〕,〔0,1〕,〔0,0〕
のセルに対して書き込み、具体的にはたとえばビット線
電圧(ドレイン電圧VD)を6V(ゲート電圧VG =−
10V)に設定して書き込みを行い、しきい値電圧Vt
hを分布10に遷移させる。このとき書き込みデータが
〔1,1〕のセルには、ドレイン電圧VD =0V(ゲー
ト電圧VG =−10V)が加わるが、電界が不十分なた
め、しきい値電圧Vthは遷移しない(分布11のま
ま)。次に、書き込みデータが〔0,1〕,〔0,0〕
のセルに対して書き込みを行う。そして、最後に、書き
込みデータが〔0,0〕のセルに対して書き込みを行
い、多値書き込みを終了する。なお、書き込み動作は、
書き込みベリファイで行われる。
【0008】読み出し時は、NAND型の場合、たとえ
ば選択された被選択ワード線の電圧をVWL00に設定して
読み出しを行い、次にVWL01に設定して読み出しを行
い、最後に0Vに設定して読み出しを行う。この場合、
非選択のワード線の電圧は正側のVpass(たとえば5
V)に設定される。DINOR型の場合、被選択のワー
ド線の電圧をVWL00に設定して読み出しを行い、次にV
WL01に設定して読み出しを行い、最後にVWL10に設定し
て読み出しを行う。この場合、非選択のワード線の電圧
は0Vに設定される。そして、3回行った読み出しデー
タにおけるハイレベルの個数をカウントし、そのカウン
ト値(2進数)をIOn+1(D2)、IOn(D1)
のデータとする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、NAND型
のフラッシュメモリの場合、読み出し時の最も低いワー
ド線電圧は0Vであることから、上述した多値構成を実
現する場合、分布の上限から0Vの間に2n −1個の分
布を割り当てる必要がある。そのため、分布1個の当た
りの分布幅および分布間の間隔は狭く、書き込み制御に
高精度が要求されるとともに、ディスターブ(Disturb)/
リテンション(Retention) に弱いという問題がある。
【0010】この問題について、さらに具体的に説明す
る。たとえば4値の場合には、多値データとしきい値分
布の対応は図13に示すように、分布「10」のデータ
は下限を0.4Vに設定して0Vで判定している(たと
えば、1996 IEEE International Solid-State Circuits
Conference 、ISSCC96/SESSION 2/FLASH MEMORY/PAPER
TP 2.1:A 3.3V 128Mb Multi-Level NAND Flash Memory
For Mass Storage Applications.pp32-33、参照)。ま
た、NAND型フラッシュメモリの制約からしきい値電
圧Vthの上限はセル電流をより多くするため、非選択
のワード線電圧よりかなり低目に設定する必要がある。
さらに、読み出しディスターブからの制約により、非選
択のワード線電圧は、あまり高く設定できない。このた
め、0Vから3.2Vの間に3値の分布を配置する必要
があり、極めて精度の高いしきい値電圧Vthの制御が
必要となる。また、ディスターブ/リテンションもきび
しきなってきている。
【0011】また、DINOR型フラッシュメモリの場
合にも、しきい値電圧Vthの分布は、図14に示すよ
うに、正側に4個となっており、非選択のワード線電圧
が0Vであることから、分布1個の当たりの分布幅およ
び分布間の間隔は狭く、書き込み制御に高精度が要求さ
れるとともに、ディスターブ/リテンションに弱いとい
う問題がある。
【0012】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、多値データのしきい値電圧の分
布幅および分布間の幅を広くとることができ、書き込み
制御を容易にし、ディスターブ/リテンション特性を改
善する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。
【0013】
【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、接続された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するメモリ
トランジスタを有し、上記メモリトランジスタのしきい
値電圧に応じて1個のメモリトランジスタに3値以上の
多値データを記録し、読み出し時には、しきい値電圧に
応じて設定される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NAND構造の不揮発性半導
体記憶装置であって、読み出し時に設定されるワード線
電圧のうちの少なくとも一つが負電圧である。
【0014】また、上記不揮発性半導体記憶装置では、
しきい値電圧に基づく多値データの分布のうち、最も低
い電位領域に分布する多値データ分布と、次に低い電位
領域に分布する多値データ分布の少なくとも一部とが負
の領域に分布している。
【0015】また、本発明は、接続されたワード線およ
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
化するメモリトランジスタを有し、上記メモリトランジ
スタのしきい値電圧に応じて1個のメモリトランジスタ
に3値以上の多値データを記録し、読み出し時には、し
きい値電圧に応じて設定される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NOR構造のメ
モリアレイを有する不揮発性半導体記憶装置であって、
読み出し時に、非選択のワード線に負電圧を印加する手
段を有する。
【0016】また、上記不揮発性半導体記憶装置では、
しきい値電圧に基づく多値データの分布のうち、最も低
い電位領域に分布する多値データ分布の少なくとも一部
が負の領域に分布している。
【0017】本発明によれば、NAND構造の不揮発性
半導体記憶装置では、読み出し時に設定されるワード線
電圧のうちの少なくとも一つが負電圧に設定され、ま
た、NOR構造のメモリアレイを有する不揮発性半導体
記憶装置では、読み出し時に設定されるワード線電圧の
うち非選択のワード線電圧が負電圧に設定される。これ
により、メモリトランジスタのしきい値電圧分布幅、お
よびデータとデータの間隔を広く設定することが可能と
なる。その結果、書き込み制御が容易となり、ディスタ
ーブ/リテンション特性が改善される。
【0018】
【発明の実施の形態】第1実施形態 図1は、本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の第1の
実施形態を示す回路図である。図1は、NAND型フラ
ッシュメモリの具体的な実施形態を示している。
【0019】このNAND型フラッシュメモリ100
は、メモリセルアレイ101、センスアンプ102,1
03、NANDデコーダ104、バッファ群105,1
06、デコーダ107〜114、およびpウェル制御回
路(p-well control)115により構成されている。
【0020】メモリセルアレイ101は、それぞれメモ
リセルが共通のワード線に接続された2つのメモリセル
ブロックA0,A1により構成されている。メモリセル
ブロックA0は、直列に接続された、たとえばフローテ
ィングゲートでの電荷の蓄積、放出によりデータの書き
込み・消去が可能なn型のメモリセルトランジスタMT
000 〜MT030 、MT001 〜MT031 が2列に配列さ
れ、同一行の、メモリセルトランジスタMT000 とMT
001 、MT010 とMT011 、MT020 とMT021 、MT
030 とMT031 のゲート電極が共通のワード線WL0
0,WL01,WL02,WL03にそれぞれ接続され
ている。メモリセルトランジスタMT000 のドレインは
ゲート電極が選択信号供給線DSG0に接続されたnチ
ャネルMOS(NMOS)トランジスタからなる選択ゲ
ートDST000 を介してビット線BL0に接続され、メ
モリセルトランジスタMT030 のソースはゲート電極が
選択信号供給線SSG0に接続されたNMOSトランジ
スタからなる選択ゲートSST000 を介して接地されて
いる。メモリセルトランジスタMT001 のドレインはゲ
ート電極が選択信号供給線DSG0に接続されたNMO
Sトランジスタからなる選択ゲートDST001 を介して
ビット線BL1に接続され、メモリセルトランジスタM
T031 のソースはゲート電極が選択信号供給線SSG0
に接続されたNMOSトランジスタからなる選択ゲート
SST001 を介して接地されている。
【0021】メモリセルブロックA1は、直列に接続さ
れた、たとえばフローティングゲートでの電荷の蓄積、
放出によりデータの書き込み・消去が可能なn型のメモ
リセルトランジスタMT100 〜MT130 、MT101 〜M
T131 が2列に配列され、同一行のメモリセルトランジ
スタMT100 とMT101 、MT110 とMT111 、MT12
0 とMT121 、MT130 とMT131 のゲート電極が共通
のワード線WL10,WL11,WL12,WL13に
それぞれ接続されている。メモリセルトランジスタMT
100 のドレインはゲート電極が選択信号供給線DSG1
に接続されたNMOSトランジスタからなる選択ゲート
DST100 を介してビット線BL0に接続され、メモリ
セルトランジスタMT130 のソースはゲート電極が選択
信号供給線SSG1に接続されたNMOSトランジスタ
からなる選択ゲートSST100 を介して接地されてい
る。メモリセルトランジスタMT101 のドレインはゲー
ト電極が選択信号供給線DSG1に接続されたNMOS
トランジスタからなる選択ゲートDST101 を介してビ
ット線BL1に接続され、メモリセルトランジスタMT
131 のソースはゲート電極が選択信号供給線SSG1に
接続されたNMOSトランジスタからなる選択ゲートS
ST101 を介して接地されている。
【0022】そして、メモリセルブロックA0,A1の
各メモリセルトランジスタMT000〜MT030 、MT001
〜MT031 、MT100 〜MT130 、MT101 〜MT131
、選択ゲートDST000 ,DST001 ,SST000 ,
SST001 ,DST100 ,DST101 ,SST100 ,S
ST101 はpウェル内に形成されており、このpウェル
はpウェル制御回路115に接続されている。
【0023】各メモリセルトランジスタMT000 〜MT
030 、MT001 〜MT031 、MT100 〜MT130 、MT
101 〜MT131 には、nビットの多値データが格納され
る。本実施形態では、2ビットからなり4値をとる多値
データが格納される。
【0024】図2は本発明に係る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。
【0025】図2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
しきい値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、〔D2,D1〕で表され、〔D2,
D1〕=〔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。そして、しきい値電圧Vthの分布(多値デー
タの分布)は4値の場合、図2に示すように、正側に2
個、負側に2個となっている。ただし、分布「10」は
0Vを挟んで正側から負側に跨がった状態となっている
(一部が負側に存在する)。
【0026】センスアンプ102は、ラッチ型のものか
ら構成され、ビット線BL0が接続されている。同様
に、センスアンプ103は、ラッチ型のものから構成さ
れ、ビット線BL1が接続されている。
【0027】NANDデコーダ104は、反転回路10
5,106を介してワード線WL00〜WL03、WL
10〜WL13に接続される4つの出力ノードND0〜
ND3を有し、読み出し(READ)、書き込み(Wr
ite)、消去(Erase)の各動作モードに応じ
て、選択、非選択のワード線電圧が図3に示すように設
定されるように、各ノードNDn(n=0,1,2,
3)からの出力電圧を設定する。
【0028】図3に示すように、読み出し時のワード線
電圧は、選択されたワード線電圧をVth(VWL00,V
WL01,VWL10)に設定し、選択されたメモリセルブロッ
クA0またはA1の非選択のワード線電圧を5V、非選
択のブロックの全ワード線(非選択ワード線)電圧を0
Vに設定する。書き込み時のワード線電圧は、選択され
たワード線電圧を20V、選択されたメモリセルブロッ
クA0またはA1の非選択のワード線電圧を10V、非
選択のブロックの全ワード線(非選択ワード線)電圧を
0Vに設定する。消去時のワード線電圧は、選択された
ワード線電圧を0V、選択されたメモリセルブロックA
0またはA1の非選択のワード線電圧を0V、非選択の
ブロックの全ワード線(非選択ワード線)電圧を20V
に設定する。このとき、メモリアレイのpウェルはpウ
ェル制御回路115により20Vに充電されている。
【0029】そして、読み出し時のノードNDnの電圧
は、図4に示すように、選択されたワード線電圧に接続
されるノード電圧を5V、選択されたメモリセルブロッ
クA0またはA1の非選択のワード線電圧をVM (V
WL10)、非選択のブロックの選択ワード線に接続される
ノード電圧を5V、非選択ワード線に接続されるノード
電圧をVM に設定する。書き込み時のノードNDnの電
圧は、図5に示すように、選択されたワード線電圧に接
続されるノード電圧を0V、選択されたメモリセルブロ
ックA0またはA1の非選択のワード線電圧を20V、
非選択のブロックの選択ワード線に接続されるノード電
圧を0V、非選択ワード線に接続されるノード電圧を2
0Vに設定する。消去時のノードNDnの電圧は、図6
に示すように、選択されたワード線電圧に接続されるノ
ード電圧を20V、非選択のブロック側へのノード電圧
を0Vに設定する。
【0030】反転回路群105は、CMOSインバータ
からなる反転回路105a,105b,105c,10
5dにより構成されている。反転回路105aの入力端
子(NMOSトランジスタとPMOSトランジスタのゲ
ート)はNANDデコーダ104の出力ノードND0に
接続され、出力端子(NMOSトランジスタとPMOS
トランジスタのドレイン同士の接続点)はワード線WL
00に接続されている。反転回路105bの入力端子
(NMOSトランジスタとPMOSトランジスタのゲー
ト)はNANDデコーダ104の出力ノードND1に接
続され、出力端子(NMOSトランジスタとPMOSト
ランジスタのドレイン同士の接続点)はワード線WL0
1に接続されている。反転回路105cの入力端子(N
MOSトランジスタとPMOSトランジスタのゲート)
はNANDデコーダ104の出力ノードND2に接続さ
れ、出力端子(NMOSトランジスタとPMOSトラン
ジスタのドレイン同士の接続点)はワード線WL02に
接続されている。反転回路105dの入力端子(NMO
SトランジスタとPMOSトランジスタのゲート)はN
ANDデコーダ104の出力ノードND3に接続され、
出力端子(NMOSトランジスタとPMOSトランジス
タのドレイン同士の接続点)はワード線WL03に接続
されている。そして、反転回路105a〜105dを構
成する各PMOSトランジスタのソースはデコーダ10
8の出力信号線BDP0に共通に接続され、各NMOS
トランジスタのソースはデコーダ109の出力信号線B
DN0に共通に接続されている。
【0031】反転回路群106は、CMOSインバータ
からなる反転回路106a,106b,106c,10
6dにより構成されている。反転回路106aの入力端
子(NMOSトランジスタとPMOSトランジスタのゲ
ート)はNANDデコーダ104の出力ノードND0に
接続され、出力端子(NMOSトランジスタとPMOS
トランジスタのドレイン同士の接続点)はワード線WL
10に接続されている。反転回路106bの入力端子
(NMOSトランジスタとPMOSトランジスタのゲー
ト)はNANDデコーダ104の出力ノードND1に接
続され、出力端子(NMOSトランジスタとPMOSト
ランジスタのドレイン同士の接続点)はワード線WL1
1に接続されている。反転回路106cの入力端子(N
MOSトランジスタとPMOSトランジスタのゲート)
はNANDデコーダ104の出力ノードND2に接続さ
れ、出力端子(NMOSトランジスタとPMOSトラン
ジスタのドレイン同士の接続点)はワード線WL12に
接続されている。反転回路106dの入力端子(NMO
SトランジスタとPMOSトランジスタのゲート)はN
ANDデコーダ104の出力ノードND3に接続され、
出力端子(NMOSトランジスタとPMOSトランジス
タのドレイン同士の接続点)はワード線WL13に接続
されている。そして、反転回路106a〜106dを構
成する各PMOSトランジスタのソースはデコーダ11
2の出力信号線BDP1に共通に接続され、各NMOS
トランジスタのソースはデコーダ113の出力信号線B
DN1に共通に接続されている。
【0032】デコーダ(SSGD0)107は、読み出
し(READ)、書き込み(Write)、消去(Er
ase)の各動作モードに応じて、選択信号供給線SS
G0を所定電位に設定する。具体的には、読み出し時に
は、ブロックA0が選択されている場合には5V、選択
されていな場合には0Vに設定する。書き込み時および
消去時には、ブロックA0が選択されているか非選択で
あるかにかかわらず0Vに設定する。
【0033】デコーダ(BDPD0)108は、読み出
し、書き込み、消去の各動作モードに応じて、反転回路
105に接続された信号線BDP0を所定電位に設定す
る。具体的には、読み出し時には、ブロックA0が選択
されている場合には5V、選択されていない場合には0
Vに設定する。書き込み時には、ブロックA0が選択さ
れている場合には20V、選択されていない場合には0
Vに設定する。消去時には、ブロックA0が選択されて
いる場合には0V、選択されていない場合には20Vに
設定する。
【0034】デコーダ(BDND0)109は、読み出
し、書き込み、消去の各動作モードに応じて、反転回路
105に接続された信号線BDN0を所定電位に設定す
る。具体的には、読み出し時には、ブロックA0が選択
されている場合にはVth(VWL00,VWL01
WL10)、選択されていない場合には0Vに設定する。
書き込み時には、ブロックA0が選択されている場合に
は10V、選択されていない場合には0Vに設定する。
消去時には、ブロックA0が選択されているか非選択で
あるかにかかわらず0Vに設定する。
【0035】デコーダ(DSGD0)110は、読み出
し、書き込み、消去の各動作モードに応じて、選択信号
供給線DSG0を所定電位に設定する。具体的には、読
み出し時には、ブロックA0が選択されている場合には
5V、選択されていな場合には0Vに設定する。書き込
み時には、ブロックA0が選択されている場合には10
V、選択されていない場合には0Vに設定する。消去時
には、ブロックA0が選択されているか非選択であるか
にかかわらず0Vに設定する。
【0036】デコーダ(DSGD1)111は、読み出
し、書き込み、消去の各動作モードに応じて、選択信号
供給線DSG1を所定電位に設定する。具体的には、読
み出し時には、ブロックA1が選択されている場合には
5V、選択されていな場合には0Vに設定する。書き込
み時には、ブロックA1が選択されている場合には10
V、選択されていない場合には0Vに設定する。消去時
には、ブロックA1が選択されているか非選択であるか
にかかわらず0Vに設定する。
【0037】デコーダ(BDPD1)112は、読み出
し、書き込み、消去の各動作モードに応じて、反転回路
106に接続された信号線BDP1を所定電位に設定す
る。具体的には、読み出し時には、ブロックA1が選択
されている場合には5V、選択されていない場合には0
Vに設定する。書き込み時には、ブロックA1が選択さ
れている場合には20V、選択されていない場合には0
Vに設定する。消去時には、ブロックA1が選択されて
いる場合には0V、選択されていない場合には20Vに
設定する。
【0038】デコーダ(BDND1)113は、読み出
し、書き込み、消去の各動作モードに応じて、反転回路
106に接続された信号線BDN1を所定電位に設定す
る。具体的には、読み出し時には、ブロックA1が選択
されている場合にはVth(VWL00,VWL01
WL10)、選択されていない場合には0Vに設定する。
書き込み時には、ブロックA1が選択されている場合に
は10V、選択されていない場合には0Vに設定する。
消去時には、ブロックA1が選択されているか非選択で
あるかにかかわらず0Vに設定する。
【0039】デコーダ(SSGD1)114は、読み出
し、書き込み、消去の各動作モードに応じて、選択信号
供給線SSG1を所定電位に設定する。具体的には、読
み出し時には、ブロックA1が選択されている場合には
5V、選択されていな場合には0Vに設定する。書き込
み時および消去時には、ブロックA1が選択されている
か非選択であるかにかかわらず0Vに設定する。
【0040】pウェル制御回路115は、読み出し(R
EAD)、書き込み(Write)、消去(Eras
e)の各動作モードに応じて、メモリセルアレイ101
の基板pウェルの電位を所定電位に設定する。具体的に
は、読み出しおよび書き込み時には0V、消去時には2
0Vに設定する。
【0041】次に、上記構成による動作について説明す
る。まず、メモリセルブロックA1に属するメモリセル
トランジスタMT110 に格納されているデータを読み出
す場合を例に説明する。
【0042】この場合、デコーダ107,110により
選択信号供給線SSG0,DSG0が0Vに設定され、
デコーダ111,114により選択信号供給線DSG
1,SSG1が5Vに設定される。これにより、メモリ
セルブロックA0の選択ゲートSST000 ,SST001
、DST000 ,DST001 が非導通状態に保持され、
メモリセルブロックA1の選択ゲートDST100 ,DS
T101 、SST100 ,SST101 が導通状態に保持され
る。
【0043】また、NANDデコーダ104の4つの出
力ノードのうち選択されるワード線WL11が接続された
反転回路106bに接続するノードND1のレベルが5
Vに設定され、残りのノードND0,ND2,ND3の
レベルがVM 、すなわち、図2に示す最低値の負のワー
ド線電圧VWL10に設定される。そしてこのとき、信号線
BDP1にはデコーダ112により5Vが供給され、信
号線BDN1にデコーダ113により記録データのしき
い値電圧に応じたVth、具体的には、図2に示すワー
ド線電圧VWL00,VWL01,VWL10のうちの対応する電圧
が供給される。また、メモリセルアレイ101のpウェ
ルの電位は、pウェル制御回路115により0Vに設定
される。
【0044】このとき、反転回路群106の反転回路1
06bの入力にのみ5Vが供給され、他の反転回路10
6a,106c,106dの入力には負の電圧VWL10
供給されていることから、反転回路106bのみがNM
OSトランジスタ側が導通状態となり、他の反転回路1
06a,106c,106dでは、PMOSトランジス
タ側が導通状態になる。その結果、メモリセルブロック
A1の選択されたワード線WL11にデコーダ113によ
るしきい値電圧Vthが供給され、メモリセルブロック
A1における他のワード線WL10,WL12,WL13には
デコーダ112による5Vが供給される。これにより、
メモリセルM110 に格納されているデータが選択ゲート
DST100 を介してビット線BL0に読み出され、セン
スアンプ102で増幅される。
【0045】次に、ワード線WL11に接続されたメモリ
セルトランジスタにページ単位でデータを書き込む場合
について説明する。
【0046】この場合、デコーダ107,110により
選択信号供給線SSG0,DSG0が0Vに設定され、
デコーダ111により選択信号供給線DSG1が10V
に設定され、デコーダ114により選択信号供給線SS
G1が0Vに設定される。これにより、メモリセルブロ
ックA0の選択ゲートSST000 ,SST001 、DST
000 ,DST001 およびメモリセルブロックA1の選択
ゲートSST100 ,SST101 が非導通状態に保持さ
れ、メモリセルブロックA1の選択ゲートDST100 ,
DST101 が導通状態に保持される。
【0047】また、NANDデコーダ104の4つの出
力ノードのうち選択されるワード線WL11が接続された
反転回路106bに接続するノードND1のレベルが0
Vに設定され、残りのノードND0,ND2,ND3の
レベルが20Vに設定される。そしてこのとき、信号線
BDP1にはデコーダ112により20Vが供給され、
信号BDN1にデコーダ113により10Vが供給され
る。また、メモリセルアレイ101のpウェルの電位
は、pウェル制御回路115により0Vに設定される。
【0048】このとき、反転回路群106の反転回路1
06bの入力にのみ0Vが供給され、他の反転回路10
6a,106c,106dの入力には20Vが供給され
ていることから、反転回路106bのみがPMOSトラ
ンジスタ側が導通状態となり、他の反転回路106a,
106c,106dでは、NMOSトランジスタ側が導
通状態になる。その結果、メモリセルブロックA1の選
択されたワード線WL11にデコーダ112による20V
が供給され、メモリセルブロックA1における他のワー
ド線WL10,WL12,WL13にはデコーダ113による
10Vが供給される。この状態で、所定電位としてビッ
ト線に伝搬された書き込みデータがメモリセルトランジ
スタに書き込まれる。
【0049】次に、メモリセルブロックA1のメモリセ
ルトランジスタに記録されているデータを消去する場合
について説明する。
【0050】この場合、デコーダ107,110により
選択信号供給線SSG0,DSG0、デコーダ111,
114により選択信号供給線DSG1,SSG1が0V
に設定される。これにより、ブロックA0,A1の全選
択ゲートSST000 ,SST001 、DST000 ,DST
001 およびDST100 ,DST101 、SST100 ,SS
T101 が非導通状態に保持される。
【0051】また、NANDデコーダ104の4つの出
力ノードND0,ND1,ND2,ND3のレベルが0
Vに設定される。そしてこのとき、信号線BDP1には
デコーダ112により0Vが供給され、信号線BDN1
にデコーダ113により0Vが供給される。同様に、信
号線BDP0にはデコーダ108により20Vが供給さ
れ、信号線BDN0にはデコーダ109により0Vが供
給される。また、メモリセルアレイ101のpウェルの
電位は、pウェル制御回路115により20Vに設定さ
れる。
【0052】このとき、反転回路群106の全反転回路
106a〜106dの入力には0Vが供給されているこ
とから、反転回路106a〜106dではPMOSトラ
ンジスタ側が導通状態となる。また、反転回路群105
の全反転回路105a〜105dの入力には0Vが供給
されていることから、反転回路105a〜105dでは
PMOSトランジスタ側が導通状態となる。その結果、
メモリセルブロックA1のワード線WL10〜WL13にデ
コーダ112による0Vが供給され、メモリセルブロッ
クA0のワード線WL00〜WL03にはデコーダ108に
よる20Vが供給される。これにより、メモリセルブロ
ックA1のデータが一括的に消去される。
【0053】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、NAND構造のメモリアレイを有する不揮発性半導
体記憶装置100において、読み出し時に設定されるワ
ード線電圧VWL00,VWL01,VWL10のうちのVWL10を負
電圧に設定したので、メモリトセルランジスタのしきい
値電圧分布幅、およびデータとデータの間隔を広く設定
することが可能となる。その結果、書き込み制御が容易
となり、ディスターブ/リテンション特性を改善するこ
とができる。
【0054】第2実施形態 図7は、本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の第2の
実施形態を示す回路図である。図7は、DINOR型フ
ラッシュメモリの具体的な実施形態を示している。
【0055】このDINOR型フラッシュメモリ200
は、センスアンプ202,203、メモリセルアレイ2
01、DINORデコーダ204、反転回路群205,
206、デコーダ207〜212、およびpウェル制御
回路(p-well control)213により構成されている。
【0056】メモリセルアレイ201は、それぞれメモ
リセルが共通のワード線に接続された2つのメモリセル
ブロックB0,B1により構成されている。メモリセル
ブロックB0は、並列にかつ副ビット線SBL00、S
BL01、ソース線SLに接続された、たとえばフロー
ティングゲートでの電荷の蓄積、放出によりデータの書
き込み・消去が可能なn型のメモリセルトランジスタM
000〜M030 、M001 〜M031 が2列に配列され、同一
行のメモリセルトランジスタM000 とM001 、M010 と
M011 、M020 とM021 、M030 とM031 のゲート電極
が共通のワード線WL00,WL01,WL02,WL
03にそれぞれ接続されている。メモリセルトランジス
タM000 のドレインはゲート電極が選択信号供給線DS
G0に接続されたNMOSトランジスタからなる選択ゲ
ートDST000 を介してビット線BL0に接続されてい
る。メモリセルトランジスタM001 のドレインはゲート
電極が選択信号供給線DSG0に接続されたNMOSト
ランジスタからなる選択ゲートDST001 を介してビッ
ト線BL1に接続されている。
【0057】メモリセルブロックB1は、並列にかつ副
ビット線SBL10、SBL11、ソース線SLに接続
された、たとえばフローティングゲートでの電荷の蓄
積、放出によりデータの書き込み・消去が可能なn型の
メモリセルトランジスタM100〜M130 、M101 〜M131
が2列に配列され、同一行のメモリセルトランジスタ
M100 とM101 、M110 とM111 、M120 とM121 、M
130 とM131 のゲート電極が共通のワード線WL10,
WL11,WL12,WL13にそれぞれ接続されてい
る。メモリセルトランジスタM100 のドレインはゲート
電極が選択信号供給線DSG1に接続されたNMOSト
ランジスタからなる選択ゲートDST100 を介してビッ
ト線BL0に接続されている。メモリセルトランジスタ
M101 のドレインはゲート電極が選択信号供給線DSG
1に接続されたNMOSトランジスタからなる選択ゲー
トDST101 を介してビット線BL1に接続されてい
る。
【0058】そして、メモリセルブロックB0,B1の
各メモリセルトランジスタM000 〜M030 、M001 〜M
031 、M100 〜M130 、M101 〜M131 、選択ゲートD
ST000 ,DST001 ,DST100 ,DST101 はpウ
ェル内に形成されており、このpウェルはpウェル制御
回路213に接続されている。
【0059】各メモリセルトランジスタM000 〜M030
、M001 〜M031 、M100 〜M130、M101 〜M131 に
は、nビットの多値データが格納される。本実施形態で
は、2ビットからなり4値をとる多値データが格納され
る。
【0060】図8は本発明に係るDINOR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(分布)との関係を示
す図である。
【0061】図8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
しきい値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、〔D2,D1〕で表され、〔D2,
D1〕=〔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。そして、しきい値電圧Vthの分布(多値デー
タ分布)は4値の場合、図8に示すように、正側に3
個、負側に1個となっている。そして、非選択のワード
線電圧として負電圧VM が与えられる。
【0062】センスアンプ202,203は、ラッチ型
のものから構成され、それぞれビット線BL0,BL1
が接続されている。
【0063】DINORデコーダ204は、反転回路2
05,206を介してワード線WL00〜WL03、W
L10〜WL13に接続される4つの出力ノードND0
〜ND3を有し、読み出し(READ)、書き込み(W
rite)、消去(Erase)の各動作モードに応じ
て、選択、非選択のワード線電圧が図9に示すように設
定されるように、各ノードNDn(n=0,1,2,
3)からの出力電圧を設定する。
【0064】図9に示すように、読み出し時のワード線
電圧は、選択されたワード線電圧をVth(VWL00,V
WL01,VWL10)に設定し、選択されたメモリセルブロッ
クB0またはB1の非選択のワード線電圧を負電位
M 、非選択のブロックの全ワード線(非選択ワード
線)電圧を0Vに設定する。書き込み時のワード線電圧
は、選択されたワード線電圧を−9V、選択、非選択の
メモリセルブロックB0およびB1の非選択ワード線電
圧を0Vに設定する。消去時のワード線電圧は、選択さ
れたメモリセルブロックB0またはB1のうち、選択さ
れたブロックの選択および非選択のワード線電圧を15
V、非選択のブロックの全ワード線(非選択ワード線)
電圧を0Vに設定する。
【0065】そして、読み出し時のノードNDnの電圧
は、図10に示すように、選択されたワード線電圧に接
続されるノード電圧をVM 、選択されたメモリセルブロ
ックB0またはB1の非選択のワード線電圧を5V、非
選択のブロックの選択ワード線に接続されるノード電圧
をVM 、非選択ワード線に接続されるノード電圧を5V
に設定する。書き込み時のノードNDnの電圧は、図1
1に示すように、選択されたワード線電圧に接続される
ノード電圧を0V、選択されたメモリセルブロックB0
またはB1の非選択のワード線に接続されるノード電圧
を−9V、非選択のブロックの選択されたワード線に接
続されるノード電圧を0V、非選択ブロックの非選択の
ワード線に接続されるノード電圧を−9Vに設定する。
消去時のノードNDnの電圧は、図12に示すように、
選択されたワード線電圧に接続されるノード電圧を0
V、非選択のブロック側へのノード電圧を15Vに設定
する。
【0066】反転回路群205は、CMOSインバータ
からなる反転回路205a,205b,205c,20
5dにより構成されている。反転回路205aの入力端
子(NMOSトランジスタとPMOSトランジスタのゲ
ート)はDINORデコーダ204の出力ノードND0
に接続され、出力端子(NMOSトランジスタとPMO
Sトランジスタのドレイン同士の接続点)はワード線W
L00に接続されている。反転回路205bの入力端子
(NMOSトランジスタとPMOSトランジスタのゲー
ト)はDINORデコーダ204の出力ノードND1に
接続され、出力端子(NMOSトランジスタとPMOS
トランジスタのドレイン同士の接続点)はワード線WL
01に接続されている。反転回路205cの入力端子
(NMOSトランジスタとPMOSトランジスタのゲー
ト)はDINORデコーダ204の出力ノードND2に
接続され、出力端子(NMOSトランジスタとPMOS
トランジスタのドレイン同士の接続点)はワード線WL
02に接続されている。反転回路205dの入力端子
(NMOSトランジスタとPMOSトランジスタのゲー
ト)はDINORデコーダ204の出力ノードND3に
接続され、出力端子(NMOSトランジスタとPMOS
トランジスタのドレイン同士の接続点)はワード線WL
03に接続されている。そして、反転回路205a〜2
05dを構成する各PMOSトランジスタのソースはデ
コーダ207の出力信号線BDP0に共通に接続され、
各NMOSトランジスタのソースはデコーダ208の出
力信号線BDN0に共通に接続されている。
【0067】反転回路群206は、CMOSインバータ
からなる反転回路206a,206b,206c,20
6dにより構成されている。反転回路206aの入力端
子(NMOSトランジスタとPMOSトランジスタのゲ
ート)はDINORデコーダ204の出力ノードND0
に接続され、出力端子(NMOSトランジスタとPMO
Sトランジスタのドレイン同士の接続点)はワード線W
L10に接続されている。反転回路206bの入力端子
(NMOSトランジスタとPMOSトランジスタのゲー
ト)はDINORデコーダ204の出力ノードND1に
接続され、出力端子(NMOSトランジスタとPMOS
トランジスタのドレイン同士の接続点)はワード線WL
11に接続されている。反転回路206cの入力端子
(NMOSトランジスタとPMOSトランジスタのゲー
ト)はDINORデコーダ204の出力ノードND2に
接続され、出力端子(NMOSトランジスタとPMOS
トランジスタのドレイン同士の接続点)はワード線WL
12に接続されている。反転回路206dの入力端子
(NMOSトランジスタとPMOSトランジスタのゲー
ト)はDINORデコーダ204の出力ノードND3に
接続され、出力端子(NMOSトランジスタとPMOS
トランジスタのドレイン同士の接続点)はワード線WL
13に接続されている。そして、反転回路206a〜2
06dを構成する各PMOSトランジスタのソースはデ
コーダ211の出力信号線BDP1に共通に接続され、
各NMOSトランジスタのソースはデコーダ212の出
力信号線BDN1に共通に接続されている。
【0068】デコーダ(BDPD0)207は、読み出
し(READ)、書き込み(Write)、消去(Er
ase)の各動作モードに応じて、反転回路205に接
続された信号線BDP0を所定電位に設定する。具体的
には、読み出し時には、ブロックB0が選択されている
場合にはVth(VWL00,VWL01,VWL10)、選択され
ていない場合には0Vに設定する。書き込み時には、ブ
ロックA0が選択されているか非選択であるかにかかわ
らず0Vに設定する。消去時には、ブロックA0が選択
されている場合には15V、選択されていない場合には
0Vに設定する。
【0069】デコーダ(BDND0)208は、読み出
し、書き込み、消去の各動作モードに応じて、反転回路
205に接続された信号線BDN0を所定電位に設定す
る。具体的には、読み出し時には、ブロックA0が選択
されている場合にはVM 、選択されていない場合には0
Vに設定する。書き込み時には、ブロックA0が選択さ
れている場合には−9V、選択されていない場合には0
Vに設定する。消去時には、ブロックA0が選択されて
いるか非選択であるかにかかわらず0Vに設定する。
【0070】デコーダ(DSGD0)209は、読み出
し、書き込み、消去の各動作モードに応じて、選択信号
供給線DSG0を所定電位に設定する。具体的には、読
み出し時には、ブロックA0が選択されている場合には
5V、選択されていな場合には0Vに設定する。書き込
み時には、ブロックA0が選択されている場合には8
V、選択されていない場合には0Vに設定する。消去時
には、ブロックA0が選択されているか非選択であるか
にかかわらず0Vに設定する。
【0071】デコーダ(DSGD1)210は、読み出
し、書き込み、消去の各動作モードに応じて、選択信号
供給線DSG1を所定電位に設定する。具体的には、読
み出し時には、ブロックA1が選択されている場合には
5V、選択されていな場合には0Vに設定する。書き込
み時には、ブロックA1が選択されている場合には8
V、選択されていない場合には0Vに設定する。消去時
には、ブロックA1が選択されているか非選択であるか
にかかわらず0Vに設定する。
【0072】デコーダ(BDPD1)211は、読み出
し、書き込み、消去の各動作モードに応じて、反転回路
206に接続された信号線BDP1を所定電位に設定す
る。具体的には、読み出し時には、ブロックA1が選択
されている場合にはVth(VWL00,VWL01
WL10)、選択されていない場合には0Vに設定する。
書き込み時には、ブロックA1が選択されているか非選
択であるかにかかわらず0Vに設定する。消去時には、
ブロックA1が選択されている場合には15V、選択さ
れていない場合には0Vに設定する。
【0073】デコーダ(BDND1)212は、読み出
し、書き込み、消去の各動作モードに応じて、反転回路
206に接続された信号線BDN1を所定電位に設定す
る。具体的には、読み出し時には、ブロックA1が選択
されている場合にはVM 、選択されていない場合には0
Vに設定する。書き込み時には、ブロックA1が選択さ
れている場合には−9V、選択されていない場合には0
Vに設定する。消去時には、ブロックA1が選択されて
いるか非選択であるかにかかわらず0Vに設定する。
【0074】pウェル制御回路213は、読み出し(R
EAD)、書き込み(Write)、消去(Eras
e)の各動作モードに応じて、メモリセルアレイ201
の基板pウェルの電位を所定電位に設定する。具体的に
は、読み出しおよび書き込み時には0V、消去時には−
6Vに設定する。
【0075】次に、上記構成による動作について説明す
る。まず、メモリセルブロックA1に属するメモリセル
トランジスタM110 に格納されているデータを読み出す
場合を例に説明する。
【0076】この場合、デコーダ209により選択信号
供給線DSG0が0Vに設定され、デコーダ210によ
り選択信号供給線DSG1が5Vに設定される。これに
より、メモリセルブロックA0の選択ゲートDST000
,DST001 が非導通状態に保持され、メモリセルブ
ロックA1の選択ゲートDST100 ,DST101 が導通
状態に保持される。
【0077】また、DINORデコーダ204の4つの
出力ノードのうち選択されるワード線WL11が接続され
た反転回路206bに接続するノードND1のレベルが
負の電圧VM に設定され、残りのノードND0,ND
2,ND3のレベルが5Vに設定される。そしてこのと
き、信号線BDP1にはデコーダ211により記録デー
タのしきい値電圧に応じたVth、具体的には、図8に
示すワード線電圧VWL00,VWL01,VWL10のうちの対応
する電圧が供給される。また、信号線BDN1にはデコ
ーダ212により負電圧VM が供給される。また、メモ
リセルアレイ201のpウェルの電位は、pウェル制御
回路213により0Vに設定される。
【0078】このとき、反転回路群206の反転回路2
06bの入力にのみ負電圧VM が供給され、他の反転回
路206a,206c,206dの入力には5Vが供給
されていることから、反転回路206bのみがPMOS
トランジスタ側が導通状態となり、他の反転回路206
a,206c,206dでは、NMOSトランジスタ側
が導通状態になる。その結果、メモリセルブロックA1
の選択されたワード線WL11にデコーダ211によるし
きい値電圧Vthが供給され、メモリセルブロックA1
における他の非ワード線WL10,WL12,WL13にはデ
コーダ212による負電圧VM が供給される。これによ
り、メモリセルM110 に格納されているデータが選択ゲ
ートDST100 を介してビット線BL0に読み出され、
センスアンプ202で増幅される。
【0079】次に、ワード線WL11に接続されたメモリ
セルトランジスタにページ単位でデータを書き込む場合
について説明する。
【0080】この場合、デコーダ209により選択信号
供給線DSG0が0Vに設定され、デコーダ210によ
り選択信号供給線DSG1が8Vに設定される。これに
より、メモリセルブロックA0の選択ゲートDST000
,DST001 が非導通状態に保持され、メモリセルブ
ロックA1の選択ゲートDST100 ,DST101 が導通
状態に保持される。
【0081】また、DINORデコーダ204の4つの
出力ノードのうち選択されるワード線WL11が接続され
た反転回路206bに接続するノードND1のレベルが
0Vに設定され、残りのノードND0,ND2,ND3
のレベルが−9Vに設定される。そしてこのとき、信号
線BDP1にはデコーダ211により0Vが供給され、
信号BDN1にデコーダ212により−9Vが供給され
る。また、メモリセルアレイ201のpウェルの電位
は、pウェル制御回路213により0Vに設定される。
【0082】このとき、反転回路群206の反転回路2
06bの入力にのみ0Vが供給され、他の反転回路20
6a,206c,206dの入力には−9Vが供給され
ていることから、反転回路206bのみがNMOSトラ
ンジスタ側が導通状態となり、他の反転回路206a,
206c,206dでは、PMOSトランジスタ側が導
通状態になる。その結果、メモリセルブロックA1の選
択されたワード線WL11にデコーダ212による−9V
が供給され、メモリセルブロックA1における他のワー
ド線WL10,WL12,WL13にはデコーダ211による
0Vが供給される。この状態で、所定電位としてビット
線に伝搬された書き込みデータがメモリセルトランジス
タに書き込まれる。
【0083】次に、メモリセルブロックA1のメモリセ
ルトランジスタに記録されているデータを消去する場合
について説明する。
【0084】この場合、デコーダ209,210により
選択信号供給線DSG0,DSG1が0Vに設定され
る。これにより、ブロックA0,A1の全選択ゲートD
ST000 ,DST001 およびDST100 ,DST101 が
非導通状態に保持される。
【0085】また、DINORデコーダ204の4つの
出力ノードND0,ND1,ND2,ND3のレベルが
0Vに設定される。そしてこのとき、信号線BDP1に
はデコーダ211により15Vが供給され、信号線BD
N1にデコーダ212により0Vが供給される。同様
に、信号線BDP0にはデコーダ207により0Vが供
給され、信号線BDN0にはデコーダ208により0V
が供給される。また、メモリセルアレイ201のpウェ
ルの電位は、pウェル制御回路213により−6Vに設
定される。
【0086】このとき、反転回路群206の全反転回路
206a〜206dの入力には0Vが供給されているこ
とから、反転回路206a〜206dではPMOSトラ
ンジスタ側が導通状態となる。また、反転回路群205
の全反転回路205a〜205dの入力には0Vが供給
されていることから、反転回路205a〜205dでは
PMOSトランジスタ側が導通状態となる。その結果、
メモリセルブロックA1のワード線WL10〜WL13にデ
コーダ211による15Vが供給され、メモリセルブロ
ックA0のワード線WL00〜WL03にはデコーダ207
による0Vが供給される。これにより、メモリセルブロ
ックA1のデータが一括的に消去される。
【0087】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、DINOR構造のメモリアレイを有する不揮発性半
導体記憶装置200において、読み出し時に,非選択の
ワード線電圧を負電圧VM に設定したので、上述したN
AND型の場合と同様に、メモリトランジスタのしきい
値電圧分布幅、およびデータとデータの間隔を広く設定
することが可能となる。その結果、書き込み制御が容易
となり、ディスターブ/リテンション特性を改善するこ
とができる。
【0088】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
メモリトランジスタのしきい値電圧分布幅、およびデー
タとデータの間隔を広く設定することが可能となる。そ
の結果、書き込み制御が容易となり、ディスターブ/リ
テンション特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の第1の
実施形態を示す回路図である。
【図2】本発明に係る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
レベルとデータの分布との関係を示す図である。
【図3】図1の回路において、読み出し、書き込み、消
去動作時の要部のバイアス条件を示す図である。
【図4】図1の回路において、読み出し動作時の具体的
なバイアス条件を示す図である。
【図5】図1の回路において、書き込み動作時の具体的
なバイアス条件を示す図である。
【図6】図1の回路において、消去動作時の具体的なバ
イアス条件を示す図である。
【図7】本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の第2の
実施形態を示す回路図である。
【図8】本発明に係るDINOR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Vt
hレベルとデータの分布との関係を示す図である。
【図9】図7の回路において、読み出し、書き込み、消
去動作時の要部のバイアス条件を示す図である。
【図10】図7の回路において、読み出し動作時の具体
的なバイアス条件を示す図である。
【図11】図7の回路において、書き込み動作時の具体
的なバイアス条件を示す図である。
【図12】図7の回路において、消去動作時の具体的な
バイアス条件を示す図である。
【図13】従来の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。
【図14】従来のDINOR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。
【符号の説明】
100…NAND型メモリセルアレイ、102,103
…センスアンプ、104…NANDデコーダ、105,
106…反転回路群、107〜114…デコーダ、11
5…pウェル制御回路、200…DINOR型メモリセ
ルアレイ、202,203…センスアンプ、204…D
INORデコーダ、205,206…反転回路群、20
7〜212…デコーダ、213…pウェル制御回路。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接続された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するメモリト
    ランジスタを有し、上記メモリトランジスタのしきい値
    電圧に応じて1個のメモリトランジスタに3値以上の多
    値データを記録し、読み出し時には、しきい値電圧に応
    じて設定される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NAND構造の不揮発性半導体
    記憶装置であって、 読み出し時に設定されるワード線電圧のうちの少なくと
    も一つが負電圧である不揮発性半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 しきい値電圧に基づく多値データの分布
    のうち、最も低い電位領域に分布する多値データ分布
    と、次に低い電位領域に分布する多値データ分布の少な
    くとも一部とが負の領域に分布している請求項1記載の
    不揮発性半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 接続された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するメモリト
    ランジスタを有し、上記メモリトランジスタのしきい値
    電圧に応じて1個のメモリトランジスタに3値以上の多
    値データを記録し、読み出し時には、しきい値電圧に応
    じて設定される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NOR構造のメモリアレイを有
    する不揮発性半導体記憶装置であって、 読み出し時に、非選択のワード線に負電圧を印加する手
    段を有する不揮発性半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 しきい値電圧に基づく多値データの分布
    のうち、最も低い電位領域に分布する多値データ分布の
    少なくとも一部が負の領域に分布している請求項3記載
    の不揮発性半導体記憶装置。
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