JPH1055687A - Non-volatile semiconductor memory - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory

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JPH1055687A
JPH1055687A JP21149396A JP21149396A JPH1055687A JP H1055687 A JPH1055687 A JP H1055687A JP 21149396 A JP21149396 A JP 21149396A JP 21149396 A JP21149396 A JP 21149396A JP H1055687 A JPH1055687 A JP H1055687A
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JP
Japan
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data
flag
threshold voltage
memory cell
write
Prior art date
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Application number
JP21149396A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiromi Nobukata
浩美 信方
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH1055687A publication Critical patent/JPH1055687A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a disturbance/retention characteristic by dividing writing data comprising one page into a plurality of parts, counting the number of MSB in a divided unit, and inversing data conforming to its counted value. SOLUTION: In a counter 16 in storing write data in a page buffer 15 in writing, the number in which bit data of a prescribed number being high threshold voltage Vth is zero are counted. When the number is 1/2 page or more, '0' is set to a flag bit, when it is lower, '1' is set to the flag bit, the flag bit is stored in a memory cell array 11c by a writing/reading control circuit 12c. At the same time, when a flag bit is '0', inversed data of write data is written in memory cell arrays 11a, 11b by control circuits 12a, 12b, when a flag bit is '1', writing bit is written in a normal state. At the read-out, a flag bit also is read out simultaneously, when a flag bit is '0', a logic level of read- out data is inversed, when a flag bit is '1', data is outputted as it is.

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憶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-level nonvolatile semiconductor memory device for storing at least three-level data 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、最近の半導体不揮発性記憶装置の大容量化の要望に
ともない、1個のメモリ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、多値型の半導体不
揮発性記憶装置が提案されている(たとえば、「A M
ulti−Level 32Mb Flash Mem
ory」’95 ISSCC p132〜 参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor nonvolatile memory device such as an EPROM or a flash memory, a binary memory cell in which data having two values of "0" and "1" is recorded in one memory transistor. The structure is normal. However, in response to a recent demand for increasing the capacity of a semiconductor nonvolatile memory device, a so-called multi-level semiconductor nonvolatile memory device that records at least three or more values of data in one memory transistor has been proposed. (For example, "A M
multi-Level 32Mb Flash Mem
ory "'95 ISSCC p132-).

【0003】図2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Vthレ
ベルとデータ内容との関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the threshold voltage Vth level and the data content when two-bit quaternary data is recorded in one memory transistor in a NOR type flash memory. .

【0004】図2において、横軸はメモリトランジスタ
のしきい値電圧Vthを、縦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、〔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。
In FIG. 2, the horizontal axis represents the threshold voltage Vth of the memory transistor, and the vertical 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 [D2, D1], and [D2, D1] =
[1,1], [1,0], [0,1], [0,0]
State exists. That is, there are four states: data “0”, data “1”, data “2”, and data “3”.

【0005】一般的なNOR型フラッシュメモリの場
合、消去状態(データ「0」)から第1のプログラム状
態(データ「1」)、第2のプログラム状態(データ
「2」)、第3のプログラム状態(データ「3」)にメ
モリトランジスタをプログラムするためには、まず書き
込みデータがデータ「1」〜データ「3」のメモリトラ
ンジスタに対してビット線の電圧(ドレイン電圧)、ワ
ード線電圧(ゲート電圧)を一定のプログラム電圧に設
定した状態で書き込みを行う。その後ワード線電圧を所
定の判定レベルに設定して読み出しを行い、書き込み不
十分なメモリトランジスタがあれば再書き込みを行う。
この操作を書き込み対象メモリトランジスタがすべて書
き込み十分と判定されるまで繰り返す。次に書き込みデ
ータ「2」、書き込みデータ「3」のメモリトランジス
タにたいして同様の操作を行い、最後に書き込みデータ
「3」のメモリトランジスタに対して同様の操作を行う
ことによってしきい値電圧Vthの制御を行う。
In the case of a general NOR type flash memory, an erased state (data "0"), a first program state (data "1"), a second program state (data "2"), a third program state In order to program the memory transistor to the state (data “3”), first, the write data is applied to the bit line voltage (drain voltage) and the word line voltage (gate) for the memory transistors of data “1” to data “3”. Voltage) is set to a constant program voltage. Thereafter, the word line voltage is set to a predetermined determination level to perform reading, and if there is a memory transistor with insufficient writing, rewriting is performed.
This operation is repeated until it is determined that all the memory transistors to be written are sufficiently written. Next, the same operation is performed on the memory transistor of the write data “2” and the write data “3”, and finally the same operation is performed on the memory transistor of the write data “3”, thereby controlling the threshold voltage Vth. I do.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の1ビ
ット/1セルのフラッシュメモリの場合、図3に示すよ
うに、高しきい値電圧Vth側のデータはディスターブ
(Disturb) /リテンション(Retention) によりしきい値
電圧Vthが図中破線で示すように多少低しきい値電圧
Vth側へ遷移してもワード線電圧より高ければ問題な
いためデータの保持に関しては比較的問題はなかった。
In the case of a conventional 1-bit / 1-cell flash memory, as shown in FIG. 3, data on the high threshold voltage Vth side is disturbed.
(Disturb) / Retention (Retention) causes the threshold voltage Vth to transition to the slightly lower threshold voltage Vth side as shown by the broken line in the figure, but if it is higher than the word line voltage, there is no problem. There was no problem.

【0007】ところが、多値型メモリの場合、図4に示
すように、データの判定の境界が狭く、また紫外線消去
状態(UV)のしきい値電圧Vthから離れたしきい値
電圧Vthの状態、すなわち高しきい値電圧Vthの状
態ほどディスターブ/リテンションを受けやすく、高し
きい値電圧Vth状態の書き込みデータが多い場合、デ
ータの保持が難しいという問題があった。
However, in the case of a multi-valued memory, as shown in FIG. 4, the boundary of data determination is narrow, and the state of the threshold voltage Vth is far from the threshold voltage Vth in the ultraviolet erasing state (UV). That is, there is a problem that the higher the threshold voltage Vth is, the more easily disturb / retention is received, and if there is a large amount of write data in the high threshold voltage Vth state, it is difficult to hold the data.

【0008】この問題について、図4を参照しながらさ
らに説明する。図4中で、実線は書き込み直後のしきい
値Vthの分布、点線は読み出しディスターブ/リテン
ションを受けた場合のしきい値電圧Vth分布、一点鎖
線は判定レベルを示している。
This problem will be further described with reference to FIG. In FIG. 4, the solid line shows the distribution of the threshold voltage Vth immediately after writing, the dotted line shows the distribution of the threshold voltage Vth in the case of receiving the read disturb / retention, and the dashed line shows the determination level.

【0009】多値化されていない場合は多少しきい値電
圧Vthが遷移してもデータは正しく読み出されるが、
図4からわかるように、多値化されている場合はしきい
値電圧Vthが高いデータほど読み出しが困難になる。
In the case where multi-valued data is not used, data is correctly read even if the threshold voltage Vth slightly changes.
As can be seen from FIG. 4, in the case of multi-valued data, reading becomes more difficult as the threshold voltage Vth is higher.

【0010】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、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。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of improving disturb / retention characteristics.

【0011】[0011]

【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、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
化するメモリセルを複数有し、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む不揮発性半導体記憶
装置であって、書き込み時に、1ページを構成する書き
込みデータを複数に分割し、1ページ全体において当該
分割単位内におけるしきい値電圧の高い方の分布を示す
ビットデータが分割数に基づき設定した値より多いか少
ないかを判別し、その結果を示すフラグデータを生成す
る判別回路と、上記フラグデータを記憶するためのフラ
グ用メモリセルと、上記フラグデータがしきい値電圧の
高い方の分布が多いことを示す場合には、書き込みデー
タの論理レベルを反転させてメモリセルに書き込みを行
い、しきい値電圧の高い方の分布が少ないことを示す場
合には、書き込みデータを入力論理レベルのままで書き
込みを行うとともに、上記フラグ用メモリセルに上記フ
ラグデータを格納する書込回路とを有する。
In order to achieve the above object, according to the present invention, the amount of charge stored in a charge storage portion changes according to an applied voltage, and the threshold voltage changes according to the change. A nonvolatile semiconductor memory device having a plurality of memory cells and writing multi-valued data of three or more values into a memory cell in page units, wherein at the time of writing, write data constituting one page is divided into a plurality of pieces, and the entire page is written. A determination circuit for determining whether bit data indicating a distribution of a higher threshold voltage in the division unit is larger or smaller than a value set based on the number of divisions, and generating flag data indicating the result; If the flag memory cell for storing the flag data and the flag data indicate that there is more distribution with the higher threshold voltage, the logic level of the write data is inverted. In the case where it is indicated that the distribution of the higher threshold voltage is small, the write data is written at the input logic level while the flag data is written in the flag memory cell. And a writing circuit for storing

【0012】また、読み出し時に、データと共に、上記
フラグ用メモリセルからフラグデータを読み出す読出回
路と、フラグビットがしきい値電圧の高い方の分布が多
いことを示す場合には、読み出しデータの論理レベルを
反転させて出力し、しきい値電圧の高い方の分布が少な
いことを示す場合には、読み出しデータの論理レベルを
読み出し論理レベルのままで出力する出力回路とを有す
る。
In addition, at the time of reading, a read circuit for reading flag data from the flag memory cell together with the data, and when the flag bits indicate that the distribution with the higher threshold voltage is higher, the logic of the read data is high. An output circuit for inverting the level and outputting the data so as to indicate that the distribution of the higher threshold voltage is less, and to output the logical level of the read data as it is at the logical level.

【0013】本発明の不揮発性半導体記憶装置によれ
ば、ページ書き込みデータ取り込み時に、1ページを構
成する書き込みデータを複数に分割し、分割単位内にお
けるたとえばMSB(上記側ビット)の個数をカウント
し、そのカウント値に従って紫外線消去状態(UV)よ
り離れたデータの分布が多ければデータの反転を行い、
UVに近いデータの分布を多くする。これにより、ディ
スターブ/リテンション特性が改善される。
According to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, at the time of fetching page write data, write data constituting one page is divided into a plurality of pieces, and the number of MSBs (side bits) in the division unit is counted. In accordance with the count value, if the distribution of data far from the ultraviolet erasing state (UV) is large, the data is inverted,
Increase the distribution of data close to UV. Thereby, the disturb / retention characteristics are improved.

【0014】[0014]

【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構成図であ
る。この不揮発性半導体記憶装置10は、通常のメモリ
セルアレイ11a,11b、フラグ用メモリセルアレイ
11c、通常のメモリセルアレイ用書込/読出制御回路
12a,12b、フラグ用のメモリセルアレイ用書込/
読出制御回路12c、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、カウンタ16、およひレベル選択回路17により
構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. The nonvolatile semiconductor memory device 10 includes ordinary memory cell arrays 11a and 11b, a flag memory cell array 11c, ordinary memory cell array write / read control circuits 12a and 12b, and a flag memory cell array write / read.
Read control circuit 12c, input buffers 13-0 to 13-
3, an output buffer 14-0 to 14-3, a page buffer 15, a counter 16, and a level selection circuit 17.

【0015】メモリセルアレイ11a,11bは、たと
えばフローティングゲート型の不揮発性のメモリセルト
ランジスタがNAND型あるいはDINOR(DIvided N
OR)型に少なくとも2列配列された構成を有する。メモ
リセルアレイ11aには、入力端子IO0,IO1から
入力された多値化データが記録され、メモリセルアレイ
11bには、入力端子IO2,IO3から入力された多
値化データが記録される。
In the memory cell arrays 11a and 11b, for example, a floating gate type nonvolatile memory cell transistor is a NAND type or a DINOR (DIvided N).
(OR) type. The multi-level data input from the input terminals IO0 and IO1 are recorded in the memory cell array 11a, and the multi-level data input from the input terminals IO2 and IO3 are recorded in the memory cell array 11b.

【0016】フラグ用メモリセルアレイ11cは、メモ
リセルアレイ11a,11bへの記録データが入力時の
論理レベル(正転状態)で記録されたか、反転された状
態で記録された否かを示すフラグビットデータが記録さ
れる。フラグビットデータは、正転状態でデータ書き込
みが行われた場合には、論理“1”、反転状態で書き込
みが行われた場合には論理“0”のデータが記録され
る。
The flag memory cell array 11c is a flag bit data indicating whether or not the recording data to the memory cell arrays 11a and 11b was recorded at the logical level (normal rotation state) at the time of input or was recorded in the inverted state. Is recorded. As the flag bit data, data of logic “1” is recorded when data is written in the normal state, and data of logic “0” is recorded when data is written in the inverted state.

【0017】書込/読出制御回路12aは、書き込み時
には、たとえばビット線毎またはビット線対毎に配置さ
れているデータラッチ回路を有し、一旦ページバッファ
15に格納され、レベル選択回路17の出力端子IO0
N,IO1Nから出力された正転状態のままの書き込み
データまたは反転データをデータラッチ回路に格納し、
メモリセルアレイ11aのアドレス指定されたメモリセ
ルに書き込む。また、読み出し時には、たとえばしきい
値電圧に応じて設定された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
に出力させ順次にデータバスIO01,IO02を介して出
力バッファ14−0,14−1に出力する。
Write / read control circuit 12a has a data latch circuit arranged at the time of writing, for example, for each bit line or for each bit line pair, and is temporarily stored in page buffer 15 and output from level selection circuit 17. Terminal IO0
N, the write data in the normal rotation state or the inverted data output from IO1N are stored in the data latch circuit,
The data is written to the addressed memory cell of the memory cell array 11a. At the time of reading, for example, the word line voltage set according to the threshold voltage is sequentially changed, and the write data to the selected memory cell is output to the bit line and sequentially output via the data buses IO01 and IO02. Output to the buffers 14-0 and 14-1.

【0018】書込/読出制御回路12bは、書き込み時
には、たとえばビット線毎またはビット線ペア毎に配置
されているデータラッチ回路を有し、一旦ページバッフ
ァ15に格納され、レベル選択回路17の出力端子IO
2N,IO3Nから出力された正転状態のままの書き込
みデータまたは反転データをデータラッチ回路に格納
し、メモリセルアレイ11bのアドレス指定されたメモ
リセルに書き込む。また、読み出し時には、たとえばし
きい値電圧に応じて設定された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
ト線に出力させ順次にデータバスIO03,IO04を介し
て出力バッファ14−2,14−3に出力する。
At the time of writing, the write / read control circuit 12b has a data latch circuit arranged, for example, for each bit line or each bit line pair, and is temporarily stored in the page buffer 15 and output from the level selection circuit 17. Terminal IO
The non-inverted write data or inverted data output from 2N and IO3N is stored in the data latch circuit, and written to the addressed memory cell of the memory cell array 11b. At the time of reading, for example, the word line voltage set in accordance with the threshold voltage is sequentially changed, and the write data to the selected memory cell is output to the bit line and sequentially output via the data buses IO03 and IO04. Output to the buffers 14-2 and 14-3.

【0019】書込/読出制御回路12cは、書き込み時
には、カウンタ16から出力されたフラグビットデータ
を受けてメモリセルアレイ11cの所定のメモリセルに
書き込む。読み出し時には、メモリセルアレイ11a,
11bからの読み出しデータに対応したフラグビットデ
ータを読み出して出力バッファ14−0,14−1、お
よび14−2,14−3に出力する。
At the time of writing, the write / read control circuit 12c receives the flag bit data output from the counter 16 and writes the data into predetermined memory cells of the memory cell array 11c. At the time of reading, the memory cell array 11a,
The flag bit data corresponding to the read data from 11b is read and output to output buffers 14-0 and 14-1 and 14-2 and 14-3.

【0020】入力バッファ13−0は、入出力端子IO
0から入力された書き込みビットデータをページバッフ
ァ15に入力させる。入力バッファ13−1は、入出力
端子IO1から入力された書き込みビットデータをペー
ジバッファ15およびカウンタ16に入力させる。入力
バッファ13−2は、入出力端子IO2から入力された
書き込みビットデータをページバッファ15に入力させ
る。入力バッファ13−3は、入出力端子IO3から入
力された書き込みビットデータをページバッファ15お
よびカウンタ16に入力させる。
The input buffer 13-0 has an input / output terminal IO.
The write bit data input from 0 is input to the page buffer 15. The input buffer 13-1 inputs the write bit data input from the input / output terminal IO1 to the page buffer 15 and the counter 16. The input buffer 13-2 causes the page buffer 15 to input the write bit data input from the input / output terminal IO2. The input buffer 13-3 inputs the write bit data input from the input / output terminal IO3 to the page buffer 15 and the counter 16.

【0021】出力バッファ14−0,14−1は、読み
出し時に、書込/読出制御回路12aからデータバスI
O01,IO02に読み出されたデータをそれぞれ保持し、
書込/読出制御回路12cから出力されたフラグビット
データの内容に応じて、保持データの論理レベルを正転
状態のまま、または反転させて出力端子IO0,IO1
にそれぞれ出力する。具体的には、フラグビットデータ
が論理“1”の場合には正転状態のままで出力し、フラ
グビットデータが論理“0”の場合にはレベル反転させ
て出力する。
Output buffers 14-0 and 14-1 output data bus I / O from write / read control circuit 12a at the time of reading.
O01 and IO02 hold the data read out, respectively,
According to the contents of the flag bit data output from write / read control circuit 12c, the logic levels of the held data are kept in the normal state or inverted and output terminals IO0, IO1
Respectively. Specifically, when the flag bit data is logic "1", the signal is output in the normal rotation state, and when the flag bit data is logic "0", the signal is inverted and output.

【0022】出力バッファ14−2,14−3は、読み
出し時に、書込/読出制御回路12bからデータバスI
O03,IO04に読み出されたデータをそれぞれ保持し、
書込/読出制御回路12cから出力されたフラグビット
データの内容に応じて、保持データの論理レベルを正転
状態のまま、または反転させて出力端子IO2,IO3
にそれぞれ出力する。具体的には、フラグビットデータ
が論理“1”の場合には正転状態のままで出力し、フラ
グビットデータが論理“0”の場合には論理レベルを反
転させて出力する。
Output buffers 14-2 and 14-3 output data bus I / O from write / read control circuit 12b at the time of reading.
Hold the data read to O03 and IO04 respectively,
According to the contents of the flag bit data output from write / read control circuit 12c, the logic levels of the held data are kept in the normal state or inverted and output terminals IO2, IO3
Respectively. Specifically, when the flag bit data is logic “1”, the output is performed in the normal rotation state, and when the flag bit data is logic “0”, the logic level is inverted and output.

【0023】ページバッファ15は、入力バッファを介
したnビット(本実施形態では4ビット)の書き込みデ
ータを格納する。
The page buffer 15 stores n-bit (4 bits in this embodiment) write data via the input buffer.

【0024】カウンタ16は、書き込み時に、書き込み
データをページバッファ15に格納する際に高しきい値
電圧、本例では入出力端子IO1とIO3に入力された
書き込みビットデータが“0”である個数をカウント
し、その個数が2分の1ページ以上(本実施形態では個
数「2」)場合には、たとえば論理“0”、その個数が
2分の1ページより少ない(本実施形態では個数「1」
または「0」)場合には論理“1”のフラグビットデー
タS16をレベル選択回路17およびバスIO05を介し
て書込/読出制御回路12cに出力する。
The counter 16 has a high threshold voltage when storing write data in the page buffer 15 at the time of writing. In this example, the number of write bit data input to the input / output terminals IO1 and IO3 is "0". Is counted, and when the number is equal to or more than a half page (the number is “2” in the present embodiment), for example, logic “0”, the number is smaller than a half page (the number “ 1 "
Or "0"), the flag bit data S16 of logic "1" is output to the write / read control circuit 12c via the level selection circuit 17 and the bus IO05.

【0025】レベル選択回路17は、フラグビットデー
タS16が“1”の場合にはページバッファ15に格納
されている書き込みデータの論理レベルを正転状態のま
まで、フラグビットデータS16が“0”の場合にはペ
ージバッファ15に格納されている書き込みデータの論
理レベルを反転させて出力端子IO0N,IO1N,I
O2N,IO3NからデータバスIO01,IO02,IO
03,IO04に出力する。
When the flag bit data S16 is "1", the level selection circuit 17 keeps the logic level of the write data stored in the page buffer 15 in the normal state and the flag bit data S16 becomes "0". In the case of, the logical level of the write data stored in the page buffer 15 is inverted and the output terminals IO0N, IO1N, I
Data buses IO01, IO02, IO from O2N, IO3N
03, output to IO04.

【0026】本実施形態の不揮発性半導体記憶装置で
は、書き込み時は、図2に示す低しきい値電圧側が安定
状態にあることに着目して、ページバッファ格納時に高
しきい値電圧Vthとなるデータ、本例ではIO1とI
O3が“0”である個数をカウントし、その個数が2分
の1ページより多ければ、たとえばフラグビットに
“0”を立てて、そのフラグビットを書込/読出制御回
路12cの書き込みデータラッチ回路に格納する。そし
て、書き込みデータの反転データを書込/読出制御回路
12a,12bのデータラッチ回路に格納して書き込み
を行う。これにより低しきい値電圧Vth側のデータが
多くなり、ディスターブ/リテンション特性を改善する
ようにしている。
In the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment, during writing, attention is paid to the fact that the low threshold voltage side shown in FIG. Data, in this example IO1 and I
If the number of O3 is "0" is counted, and if the number is more than 1/2 page, for example, "0" is set to the flag bit and the flag bit is written to the write data latch of the write / read control circuit 12c. Store in circuit. Then, writing is performed by storing the inverted data of the write data in the data latch circuits of the write / read control circuits 12a and 12b. As a result, the data on the low threshold voltage Vth side increases, and the disturb / retention characteristics are improved.

【0027】以下に、上記構成による具体的な動作につ
いて説明する。まず、書き込み動作について説明する。
入力端子IO0〜IO3から入力され、入力バッファ1
3−0〜13−3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る。また、入力バッファ13−
1,13−3に入力された書き込みビットデータはカウ
ンタ16に入力される。
The specific operation of the above configuration will be described below. First, the write operation will be described.
Input from input terminals IO0 to IO3, input buffer 1
The write data via 3-0 to 13-3 is temporarily stored in the page buffer. The input buffer 13-
The write bit data input to 1, 13-3 is input to the counter 16.

【0028】カウンタ16では、入出力端子IO1とI
O3に入力された書き込みビットデータが“0”である
個数がカウントされ、その個数が2分の1ページ以上で
ある「2」の場合には、たとえば論理“0”、その個数
が2分の1ページより少ない、「1」または「0」の場
合には論理“1”のフラグビットデータS16が生成さ
れてレベル選択回路17およびバスIO05を介して書込
/読出制御回路12cに出力される。
In the counter 16, input / output terminals IO1 and IO1
The number of write bit data input to O3 is "0" is counted, and when the number is "2" which is equal to or more than a half page, for example, logic "0", the number is half In the case of "1" or "0", which is less than one page, flag bit data S16 of logic "1" is generated and output to the write / read control circuit 12c via the level selection circuit 17 and the bus IO05. .

【0029】レベル選択回路17では、フラグビットデ
ータS16が“1”の場合にはページバッファ15に格
納されている書き込みデータが、その論理レベルを正転
状態のままで出力端子IO0N,IO1N,IO2N,
IO3NからデータバスIO01,IO02,IO03,IO
04に出力される。一方、フラグビットデータS16が
“0”の場合にはページバッファ15に格納されている
書き込みデータの論理レベルが反転され、その反転デー
タが出力端子IO0N,IO1N,IO2N,IO3N
からデータバスIO01,IO02,IO03,IO04に出力
される。そして、書き込みビットデータは、対応する書
込/読出制御回路12a,12bに入力される。
In the level selection circuit 17, when the flag bit data S16 is "1", the write data stored in the page buffer 15 is output to the output terminals IO0N, IO1N, IO2N while keeping its logical level in the normal state. ,
Data buses IO01, IO02, IO03, IO from IO3N
Output to 04. On the other hand, when the flag bit data S16 is "0", the logical level of the write data stored in the page buffer 15 is inverted, and the inverted data is output to the output terminals IO0N, IO1N, IO2N, IO3N.
Are output to the data buses IO01, IO02, IO03, IO04. Then, the write bit data is input to corresponding write / read control circuits 12a and 12b.

【0030】書込/読出制御回路12aでは、レベル選
択回路17の出力端子IO0N,IO1Nから出力され
た正転状態のままの書き込みデータまたは反転データが
データラッチ回路に格納され、メモリセルアレイ11a
のアドレス指定されたメモリセルに書き込まれる。同様
に、書込/読出制御回路12bでは、レベル選択回路1
7の出力端子IO2N,IO3Nから出力された正転状
態のままの書き込みデータまたは反転データがデータラ
ッチ回路に格納され、メモリセルアレイ11bのアドレ
ス指定されたメモリセルに書き込まれる。
In the write / read control circuit 12a, the write data or inverted data output from the output terminals IO0N and IO1N of the level selection circuit 17 in the non-inverted state is stored in the data latch circuit, and the memory cell array 11a
Is written to the addressed memory cell. Similarly, in the write / read control circuit 12b, the level selection circuit 1
The write data or inverted data in the normal rotation state output from the output terminals IO2N and IO3N of No. 7 are stored in the data latch circuit, and written into the addressed memory cells of the memory cell array 11b.

【0031】また、このとき、書込/読出制御回路12
cでは、カウンタ16からのフラグビットデータがラッ
チ回路に格納され、対応するリセルアレイ11cに、メ
モリセルアレイ11a,11bへの記録データが入力時
のレベル(正転状態)で記録されたか、反転された状態
で記録された否かを示すフラグビットデータが記録され
る。
At this time, the write / read control circuit 12
In c, the flag bit data from the counter 16 is stored in the latch circuit, and the recording data to the memory cell arrays 11a and 11b is recorded in the corresponding recell array 11c at the input level (normal rotation state) or inverted. Flag bit data indicating whether or not recording was performed in the state is recorded.

【0032】次に、読み出し動作について説明する。書
込/読出制御回路12a,12bにおいて、たとえばし
きい値電圧に応じて設定された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
ト線に出力させ順次に出力バッファ14−0,14−
1、および14−2,14−3に出力させる。このと
き、書込/読出制御回路12cにおいて、メモリセルア
レイ11a,11bからの読み出しデータに対応したフ
ラグビットデータが読み出されて出力バッファ14−
0,14−1、および14−2,14−3に出力され
る。
Next, the read operation will be described. In the write / read control circuits 12a and 12b, for example, the word line voltage set according to the threshold voltage is sequentially changed, and the write data to the selected memory cell is output to the bit line, and the output buffer 14 is sequentially output. −0,14−
1, and 14-2 and 14-3. At this time, in the write / read control circuit 12c, the flag bit data corresponding to the read data from the memory cell arrays 11a and 11b is read and the output buffer 14-
0, 14-1, and 14-2, 14-3.

【0033】出力バッファ14−0,14−1および1
4−2,14−3では、フラグビットデータが“0”の
場合、メモリセルに格納されているデータは反転データ
であると判断して、読み出しデータの論理レベルが反転
されて出力される。一方、フラグビットデータが“1”
の場合、読み出しデータは読み出し論理レベルのまま出
力される。
Output buffers 14-0, 14-1 and 1
In 4-2 and 14-3, when the flag bit data is "0", the data stored in the memory cell is determined to be inverted data, and the logical level of the read data is inverted and output. On the other hand, the flag bit data is “1”
In this case, the read data is output at the read logic level.

【0034】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、書き込み時は、書き込みデータのページバッファ1
5への格納時にカウンタ16において、高しきい値電圧
Vthとなる所定の複数のビットデータが“0”である
個数をカウントし、その個数が2分の1ページ以上の場
合は、フラグビットに“0”を立て、2分の1ページよ
り低い場合には“0”を立てて、そのフラグビットを書
込/読出制御回路12cによりメモリセルアレイ11c
に格納するとともに、フラグビットが“0”の場合は書
き込みデータの反転データを書込/読出制御回路12
a,12bによりメモリセルアレイ11a,11bに書
き込み、フラグビットが“1”の場合は書き込みデータ
を正転状態のままでそのまま書き込み、読み出し時には
フラグビットも同時に読み出し、フラグビットが“0”
の場合は読み出しデータの論理レベルを反転させて出力
し、フラグビットが“1”の場合は読み出しデータをそ
のまま出力するようにしたので、低しきい値電圧Vth
側のデータが多くなり、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。
As described above, according to the present embodiment, at the time of writing, the page buffer 1 of the write data is used.
5, the counter 16 counts the number of the predetermined plurality of bit data having the high threshold voltage Vth of "0", and if the number is equal to or more than 1/2 page, the counter 16 sets the flag bit. The flag bit is set to "0" and set to "0" when the value is lower than a half page, and the flag bit is set by the write / read control circuit 12c to the memory cell array 11c.
And when the flag bit is “0”, the inverted data of the write data is written to the write / read control circuit 12.
a, 12b, the data is written to the memory cell arrays 11a, 11b. If the flag bit is "1", the write data is written as it is in the normal rotation state. At the time of reading, the flag bit is read at the same time, and the flag bit is "0".
In this case, the logical level of the read data is inverted and output, and when the flag bit is "1", the read data is output as it is, so that the low threshold voltage Vth
The data on the side increases, and the disturb / retention characteristics can be improved.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
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実現できる。
As described above, according to the present invention,
A non-volatile semiconductor memory device capable of improving disturb / retention characteristics can be realized.

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

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

【図2】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. 2 is a diagram showing a relationship between a threshold voltage Vth level and data content when data of two bits and having four values is recorded in one memory transistor in a NAND flash memory.

【図3】2値型メモリのデイスターブやリテンションの
影響を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the influence of disturbance and retention of a binary memory.

【図4】4値型メモリのデイスターブやリテンションの
影響を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the influence of disturbance and retention of a four-valued memory.

【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、11c…フラグ用メモリセルアレイ、1
2a,12b…通常のメモリセルアレイ用書込/読出制
御回路、12c…フラグ用のメモリセルアレイ用書込/
読出制御回路、13−0〜13−3…入力バッファ、1
4−0〜14−3…出力バッファページ、15…バッフ
ァ、16…カウンタ、17…レベル選択回路。
Reference numeral 10: nonvolatile semiconductor memory device; 11a, 11b: memory cell array; 11c: flag memory cell array;
2a, 12b: normal memory cell array write / read control circuit, 12c: flag memory cell array write / read
Read control circuit, 13-0 to 13-3 ... input buffer, 1
4-0 to 14-3: output buffer page, 15: buffer, 16: counter, 17: level selection circuit.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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
化するメモリセルを複数有し、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む不揮発性半導体記憶
装置であって、 書き込み時に、1ページを構成する書き込みデータを複
数に分割し、1ページ全体において当該分割単位内にお
けるしきい値電圧の高い方の分布を示すビットデータが
分割数に基づき設定した値より多いか少ないかを判別
し、その結果を示すフラグデータを生成する判別回路
と、 上記フラグデータを記憶するためのフラグ用メモリセル
と、 上記フラグデータがしきい値電圧の高い方の分布が多い
ことを示す場合には、書き込みデータの論理レベルを反
転させてメモリセルに書き込みを行い、しきい値電圧の
高い方の分布が少ないことを示す場合には、書き込みデ
ータを入力論理レベルのままで書き込みを行うととも
に、上記フラグ用メモリセルに上記フラグデータを格納
する書込回路とを有する不揮発性半導体記憶装置。
A plurality of memory cells, each of which has a plurality of memory cells whose charge amount changes in accordance with an applied voltage and whose threshold voltage changes in accordance with the change, and which stores multi-valued data of three or more values. What is claimed is: 1. A non-volatile semiconductor memory device in which a page is written into a memory cell, wherein at the time of writing, write data constituting one page is divided into a plurality, and a distribution of a higher threshold voltage in the division unit in the entire page A determination circuit that determines whether the bit data indicating is larger or smaller than a set value based on the number of divisions and generates flag data indicating the result, a flag memory cell for storing the flag data, and the flag If the data indicates that the distribution with the higher threshold voltage is higher, the logic level of the write data is inverted and the data is written to the memory cell, and the threshold voltage is increased. A non-volatile semiconductor memory having a write circuit for writing the write data at the input logic level while storing the flag data in the flag memory cell. apparatus.
【請求項2】 読み出し時に、データと共に、上記フラ
グ用メモリセルからフラグデータを読み出す読出回路
と、 フラグビットがしきい値電圧の高い方の分布が多いこと
を示す場合には、読み出しデータの論理レベルを反転さ
せて出力し、しきい値電圧の高い方の分布が少ないこと
を示す場合には、読み出しデータの論理レベルを読み出
し論理レベルのままで出力する出力回路とを有する請求
項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
2. A read circuit for reading flag data from the flag memory cell together with data at the time of reading, and a logic of read data when a flag bit indicates that there is more distribution with a higher threshold voltage. 2. The output circuit according to claim 1, further comprising an output circuit for outputting the logic level of the read data as the read logic level when the level is inverted and the distribution of the higher threshold voltage is small. Non-volatile semiconductor storage device.
【請求項3】 上記判別回路の設定値は、1ページ全体
におけるしきい値電圧の高い方の分布を示すビットデー
タの総数の半数である請求項1記載の不揮発性半導体記
憶装置。
3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the set value of said discriminating circuit is a half of the total number of bit data indicating a higher distribution of the threshold voltage in one entire page.
【請求項4】 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
化するメモリセルを複数有し、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む不揮発性半導体記憶
装置であって、 書き込み時に、入力書き込みデータを格納するページバ
ッファと、 1ページを構成する書き込みデータを複数に分割し、1
ページ全体において当該分割単位内におけるしきい値電
圧の高い方の分布を示すビットデータ数を計数し、計数
値があらかじめ設定した値以上であるか否かを示すフラ
グデータを生成するカウンタと、 上記フラグデータを記憶するためのフラグ用メモリセル
と上記フラグデータがしきい値電圧の高い方の分布が多
いことを示す場合には、上記ページバッファに格納され
た書き込みデータの論理レベルを反転させてメモリセル
に書き込みを行い、しきい値電圧の高い方の分布が少な
いことを示す場合には、上記ページバッファに格納され
た書き込みデータを入力論理レベルままで書き込みを行
う書込回路と、 を有する不揮発性半導体記憶装置。
4. A plurality of memory cells in which the amount of charge stored in a charge storage unit changes according to an applied voltage and a threshold voltage changes according to the change, and multi-value data having three or more values are stored. A non-volatile semiconductor memory device that writes data to memory cells in page units, comprising: a page buffer for storing input write data at the time of writing;
A counter that counts the number of bit data indicating the distribution of the higher threshold voltage in the division unit in the entire page and generates flag data indicating whether or not the counted value is equal to or greater than a preset value; If the flag memory cell for storing the flag data and the flag data indicate that the distribution with the higher threshold voltage is higher, the logical level of the write data stored in the page buffer is inverted. A write circuit for writing data to the memory cell and writing the write data stored in the page buffer at the input logic level when the higher threshold voltage distribution is less. Non-volatile semiconductor storage device.
【請求項5】 読み出し時に、データと共に、上記フラ
グ用メモリセルからフラグデータを読み出す読出回路
と、 フラグビットがしきい値電圧の高い方の分布が多いこと
を示す場合には、読み出しデータの論理レベルを反転さ
せて出力し、しきい値電圧の高い方の分布が少ないこと
を示す場合には、読み出しデータの論理レベルを読み出
し論理レベルのままで出力する出力回路とを有する請求
項4記載の不揮発性半導体記憶装置。
5. A read circuit for reading flag data from said flag memory cell together with data at the time of reading, and a logic of read data when a flag bit indicates that there is more distribution with a higher threshold voltage. 5. The output circuit according to claim 4, further comprising an output circuit for inverting the level and outputting the logic level of the read data as the read logic level when the higher threshold voltage distribution is less. Non-volatile semiconductor storage device.
【請求項6】 上記カウンタの設定値は、1ページ全体
におけるしきい値電圧の高い方の分布を示すビットデー
タの総数の半数である請求項4記載の不揮発性半導体記
憶装置。
6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, wherein the set value of said counter is a half of the total number of bit data indicating the higher distribution of the threshold voltage in the entire page.
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