JPH1055688A - 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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JPH1055688A
JPH1055688A JP8212894A JP21289496A JPH1055688A JP H1055688 A JPH1055688 A JP H1055688A JP 8212894 A JP8212894 A JP 8212894A JP 21289496 A JP21289496 A JP 21289496A JP H1055688 A JPH1055688 A JP H1055688A
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JP8212894A
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Hiromi Nobukata
浩美 信方
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】レイアウトが容易で、レイアウト面積の縮小を
図れ、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実現する。 【解決手段】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、多
値(4値)のNANDフラッシュにおいて書込/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値づつ書き込みを行い、読み出し時には逆に
ワード線電圧を変化させて1値ず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)17a,17bを介してページバッファ15に格納
していくようにする。

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7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。
【0004】図7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、〔I
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。
【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)。
【0006】図8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8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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0013】また、図9(a)は読み出し時のタイミン
グチャートを示し、図9(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9(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。
【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。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。
【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φLTH1が
ハイレベルに設定される。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NM
OS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はハイレベルに保たれるためN
MOS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,N
T12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N1b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φLTH3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φLTH1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Q
2の第2の記憶ノードN2bがローレベルのためNMO
SトランジスタNT11が非導通状態にとなり、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。
【0016】セルデータが“01”の場合、ワード線電
圧VWL00の場合のみ電流が流れ、バスIOi+1 ,
IOiには(0,1)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φLTH1が
ハイレベルに設定する。このとき、セル電流が流れるこ
とによりビット線はローレベルとなるためNMOSトラ
ンジスタNT8が非導通状態に保たれ、ラッチ回路Q1
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
φLTH3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φLTH1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IOi+1,IOiには(0,1)、(0,0)が読
み出される。
【0017】次に、書き込み動作について説明する。図
8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)。
【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。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した回
路では、以下の問題がある。すなわち、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。
【0020】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、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。
【0021】
【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む不揮発
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書き込みデータをnビットから
n 値に変換し1値ずつ出力するプライオリティデコー
ダと、ラッチ回路を有し、上記プライオリティデコーダ
から出力された書き込みデータをラッチし、ラッチデー
タを選択されたビット線に出力して書き込みを行う書込
制御回路とを有する。
【0022】また、本発明は、3値以上の多値データが
ページ単位で書き込まれ、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、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からデータの読み出しを行
う不揮発性発性半導体記憶装置であって、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、読み出し時に、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読出制御回路と、上記読
出制御回路から出力された2n 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
ァに格納する変換回路とを有する。
【0023】本発明の不揮発性半導体記憶装置によれ
ば、書込、読出制御回路は従来の2値(“0”と
“1”)の回路構成と同様して、その代わりにページバ
ッファを設け、書き込み時にはプライオリティデコーダ
によってnビット→2n 値への変換が行われて、1値ず
つ書き込みが行われる。読み出し時には逆にワード線電
圧を変化させて1値づつの読み出しが行われ、その読み
出し結果が変換回路で2n 値からnビットへ変換され、
ページバッファに格納されていく。
【0024】
【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、プライオリティデコーダ16a,1
6b、および加算回路17a,17bにより構成されて
いる。
【0025】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。
【0026】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。
【0027】書込/読出制御回路2は、NMOSトラン
ジスタNT21〜NT30、PMOSトランジスタPT
21,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。
【0028】ビット線BLRとバスラインIOi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IOi+1 との間
にNMOSトランジスタNT22,NT30が直列に接
続されている。NMOSトランジスタNT21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V
ccおよび接地レベルをとる信号PGM21の供給ライ
ンに接続され、NMOSトランジスタNT22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。
【0029】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。
【0030】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。
【0031】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。
【0032】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。
【0033】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、格納データを入出力ラインIO0N,IO0
N及びIO2N,IO3Nを介してプライオリティデコ
ーダ16a,16bに供給する。読み出し時には、加算
回路17a,17b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IO0N,IO1N及び
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17a,17b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,I
O1N及びIO2N,IO3Nを介して供給する。
【0034】プライオリティデコーダ16a,16b
は、同様の構成を有し、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を受けて、2n 値に変換
し、1値ずつ接続されたバスラインIO01BUS、I
O23BUSを介して書込/読出制御回路12a,12
bに出力する。
【0035】加算回路17a,17b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IO01BU
S,IO23BUS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,IO1N及びIO2N,IO3Nを介して
格納(書き戻し)する。
【0036】図3は、プライオリティデコーダ16a,
16bおよび加算回路17a,17bの具体的な構成例
を示す回路図である。また、図4はプライオリティデコ
ーダの真理値表を示す図である。
【0037】プライオリティデコーダ16a(16b)
は、図3に示すように、インバータIV161 ,IV162
、2入力ナンドゲートNA161 ,NA162 ,NA163
、バッファBF161 、2入力アンドゲートAN161 、
3入力アンドゲートAN162 、およびNMOSトランジ
スタNT161 ,NT162 ,NT163 により構成されてい
る。
【0038】インバータIV161 の入力端子は入出力ラ
インIOn+1 Nに接続され、出力端子はナンドゲートN
A161 ,NA162 の一方の入力端子に接続されている。
インバータIV162 の入力端子は入出力ラインIOn N
に接続され、出力端子はナンドゲートNA161 の他方の
入力端子、ナンドゲートNA163 の一方の入力端子にそ
れぞれ接続されている。ナンドゲートNA163 の一方の
入力端子は入出力ラインIOn+1 Nに接続され、ナンド
ゲートNA162 の他方の入力端子は入出力ラインIOn
Nに接続されている。ナンドゲートNA161 の出力端子
はバッファBF161 の入力端子、アンドゲートAN161
の一方の入力端子、およびアンドゲートAN162 の第1
の入力端子に接続されている。ナンドゲートNA162 の
出力端子はアンドゲートAN161 の他方の入力端子、お
よびアンドゲートAN162 の第2の入力端子に接続され
ている。そして、ナンドゲートNA163 の出力端子はア
ンドゲートAN162 の第3の入力端子に接続されてい
る。バッファBF161 の出力端子はNMOSトランジス
タNT161 を介して、アンドゲートAN161 の出力端子
はNMOSトランジスタNT162 を介して、アンドゲー
トAN162 の出力端子はNMOSトランジスタNT163
を介して、バスラインIO01BUS、IO23BUS
に接続されている。そして、NMOSトランジスタNT
161 のゲートが信号WRT00の供給ラインに接続さ
れ、NMOSトランジスタNT162 のゲートが信号WR
T01の供給ラインに接続され、NMOSトランジスタ
NT163 のゲートが信号WRT10の供給ラインに接続
されている。
【0039】プライオリティデコーダ16は、書き込み
時に、最初に第1の書込ステップの書き込みデータを書
込/読出制御回路12のラッチ回路に転送するために、
信号WRT10を所定時間だけハイレベルに設定する。
次に、第1の書込ステップの書き込みデータを転送する
ために、信号WRT01を所定時間だけハイレベルに設
定する。そして最後に、第1の書込ステップの書き込み
データを転送するために、信号 WRT00を所定時間
だけハイレベルに設定する。なお、第1の書込ステップ
では書き込みデータが“10”、“01”、“00”の
場合、ラッチ回路には“0”が格納され、書き込みが行
われる。書き込みデータ“11”の場合のみラッチ回路
に“1”が格納され、書き込みは行われない。
【0040】加算回路17a(17b)は、図3に示す
ように、NMOSトランジスタとPMOS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TM
171,TM172 ,TM173 ,TM174 、インバータIV1
71 ,IV172 、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Q171 ,Q172 、NMOSトランジス
タNT171 ,NT172 、排他的論理和ゲートEX171 、
および2入力ナンドゲートNA171 ,NA172 により構
成されている。
【0041】転送ゲートTM171 ,TM172 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TM173 ,TM174 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TM171 の
他方の入出力端子はラッチ回路Q171 の第1の記憶ノー
ドN171aに接続され、転送ゲートTM172 の他方の入出
力端子は排他的論理和ゲートEX171 の出力端子に接続
されている。転送ゲートTM173 の他方の入出力端子は
ラッチ回路Q172 の第1の記憶ノードN172aに接続さ
れ、転送ゲートTM174 の他方の入出力端子はナンドゲ
ートNA172 の出力端子に接続されている。転送ゲート
TM171 ,TM173 を構成するPMOSトランジスタの
ゲート、並びに転送ゲートTM172 ,TM174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IV171 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TM171 ,TM173 を構成するNMOSトランジ
スタのゲート、並びに転送ゲートTM172 ,TM174を
構成するPMOSトランジスタのゲートに接続されてい
る。
【0042】ラッチ回路Q171 の第1の記憶ノードN17
1aはNMOSトランジスタNT171を介して接地され、
ラッチ回路Q172 の第1の記憶ノードN172aはNMOS
トランジスタNT172 を介して接地されている。そし
て、NMOSトランジスタNT171 ,NT172 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Q171 の第2の記憶ノードN171bはインバータIV17
2 の入力端子に接続され、インバータ172 の出力端子は
排他的論理和ゲートEX171 の一方の入力端子およびナ
ンドゲートNA171 の一方の入力端子に接続されてい
る。ラッチ回路Q172 の第2の記憶ノードN172bはナン
ドゲートNA172 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EX171 およびナンドゲートNA17
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NA171 の出力端子はナンド
ゲートNA172の他方の入力端子に接続されている。
【0043】この加算回路17a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Q171 ,Q172 の第1の
記憶ノードN171a,N172aが強制的に接地レベルに保持
され、第2の記憶ノードN171b,N172b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。
【0044】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
作時のタイミングチャートである。
【0045】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17a,17bを介してページバッファに格納
されていく。
【0046】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17a,17b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
読み出し後は信号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。
【0047】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。
【0048】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17a,17b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”の場合は最初だけハイレベル、後の2回はローレベ
ルの反転信号が加算回路17a,17b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。
【0049】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9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。
【0050】次に、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15に格納される。その後、カラムアドレスが
変更されてページバッファ15から2ビットデータが読
み出されてプライオリティデコーダ16a,16bでデ
コーダされてラッチ回路Q21,Q22に格納されてい
く。
【0051】具体的には、まず、第1のステップの書き
込みが行われる。このとき、プライオリティデコーダ1
6a,16bには、信号WRT10がハイレベルで供給
され、書き込みデータが“10”、“01”、“00”
の場合、ラッチ回路Q21,Q22に“0”が格納さ
れ、書き込みが行われる。書き込みデータ“11”の場
合のみラッチに“1”が格納され、書き込みは行われな
い。そして、書き込み/ベリファイが繰り返され、書き
込むセルすべてが書き込み十分となった段階でラッチ回
路Q21,Q22は全て“1”となり次の書き込みステ
ップに移行する。
【0052】次に、第2のステップの書き込みが行われ
る。このとき、書き込みデータが“01”、“00”の
場合のみ書き込みラッチ回路Q21,Q22に“0”が
格納され書き込みが行われる。そして、最後にプライオ
リティデコーダ16a,16bによって書き込みデータ
“00”のセルのみ書き込みラッチ回路に“0”が格納
されて書き込みが行われ、ラッチ回路21,Q22のラ
ッチデータが全て“1”となってセルの書き込み十分と
なった段階で書き込みを終了する。以上のようにして書
き込みが行われる。
【0053】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)17a,17bを介してページバッファ1
5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8
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。
【0054】また、従来回路(図8)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ある。
【0055】また、従来回路では実現不可能な各ステッ
プでのワイヤードORによる終了判定も本発明では実現
できる。具体的には、図5のタイミングチャートにおい
て各ステップのベリファイ読出し後の所で書き込み対象
セルがすべて書込み十分であればセンスデータが全て
“1”になっていることからワイヤードORによる終了
判定を実現できる。
【0056】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。
【0057】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。
【0058】NMOSトランジスタNT31は書込時に
高電圧VPPとなり読出時には電源電圧Vccとなる供給ラ
インとビット線BLRとの間に接続され、ゲートが書込
時にVPPレベルと接地レベルとをとり、読出時には接地
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は書込時に高電
圧VPPとなり、読出時には電源電圧Vccとなる供給ライ
ンとビット線BLLとの間に接続され、ゲートが書込時
にVPPレベルと接地レベルとをとり、読出時には接地レ
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IOBUSと
の間にNMOSトランジスタNT35,NT39が直列
に接続されている。NMOSトランジスタNT33のゲ
ートは書込時にはVPPレベルと接地レベルとをとり、読
出時には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、NMOSトランジスタNT34のゲ
ートは信号Ajと相補的に書込時にはVPPレベルと接地
レベルとをとり、読出時には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。
【0059】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
出時にはVCCレベルと接地レベルとをとり、書込時には
PPレベルをとる信号Vref の供給ラインに接続されて
いる。
【0060】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。
【0061】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込
時にVPPレベルに保持され、読出時には両信号線共接地
レベルに保持される。
【0062】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。
【0063】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
17a,17bとの接続は、図3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。
【0064】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
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。
【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一実施
形態を示すブロック図である。
【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。
【図3】本発明に係るプライオリティデコーダおよび加
算回路の具体的な構成例を示す回路図である。
【図4】本発明に係るプライオリティデコーダのデータ
に応じた真理値を示す図である。
【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
書き込み動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。
【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。
【図7】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8】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。
【図9】図8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。
【符号の説明】
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…プライオリティデコーダ、17a,17
b…加算回路。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年9月20日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【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
ハイレベルに設定される。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NM
OS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はハイレベルに保たれるためN
MOS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,N
T12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N1b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Q
2の第2の記憶ノードN2bがローレベルのためNMO
SトランジスタNT11が非導通状態にとなり、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。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】セルデータが“01”の場合、ワード線電
圧VWL00の場合のみ電流が流れ、バスIOi+1 ,
IOiには(0,1)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
ハイレベルに設定する。このとき、セル電流が流れるこ
とによりビット線はローレベルとなるためNMOSトラ
ンジスタNT8が非導通状態に保たれ、ラッチ回路Q1
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IOi+1,IOiには(0,1)、(0,0)が読
み出される。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0027
【補正方法】変更
【補正内容】
【0027】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。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】ビット線BLRとバスラインIO01BU
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。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0033
【補正方法】変更
【補正内容】
【0033】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、格納データを入出力ラインIO0N,IO1
及びIO2N,IO3Nを介してプライオリティデコ
ーダ16a,16bに供給する。読み出し時には、加算
回路17a,17b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IO0N,IO1N及び
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17a,17b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,I
O1N及びIO2N,IO3Nを介して供給する。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0046
【補正方法】変更
【補正内容】
【0046】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17a,17b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。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0048
【補正方法】変更
【補正内容】
【0048】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17a,17b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回はハイレベル、最後の1回は
ーレベルの反転信号が加算回路17a,17b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。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0051
【補正方法】変更
【補正内容】
【0051】具体的には、まず、第1のステップの書き
込みが行われる。このとき、プライオリティデコーダ1
6a,16bには、信号WRT10がハイレベルで供給
され、書き込みデータが“10”、“01”、“00”
の場合、ラッチ回路Q21またはQ22、或いはQ21
およびQ22に“0”が格納され、書き込みが行われ
る。書き込みデータ“11”の場合のみラッチに“1”
が格納され、書き込みは行われない。そして、書き込み
/ベリファイが繰り返され、書き込むセルすべてが書き
込み十分となった段階でラッチ回路Q21,Q22は全
て“1”となり次の書き込みステップに移行する。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0052
【補正方法】変更
【補正内容】
【0052】次に、第2のステップの書き込みが行われ
る。このとき、書き込みデータが“01”、“00”の
場合のみ書き込みラッチ回路Q21またはQ22、或い
はQ21およびQ22に“0”が格納され書き込みが行
われる。そして、最後にプライオリティデコーダ16
a,16bによって書き込みデータ“00”のセルのみ
書き込みラッチ回路に“0”が格納されて書き込みが行
われ、ラッチ回路21,Q22のラッチデータが全て
“1”となってセルの書き込み十分となった段階で書き
込みを終了する。以上のようにして書き込みが行われ
る。
【手続補正10】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図9
【補正方法】変更
【補正内容】
【図9】

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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む不揮発
    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書き込
    みデータをnビットから2n 値に変換し1値ずつ出力す
    るプライオリティデコーダと、 ラッチ回路を有し、上記プライオリティデコーダから出
    力された書き込みデータをラッチし、ラッチデータを選
    択されたビット線に出力して書き込みを行う書込制御回
    路とを有する不揮発性半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 上記プライオリティデコーダは、しきい
    値電圧を順次上記書込制御回路に転送し、当該書込制御
    回路は転送されたデータをラッチ回路に格納して書き込
    みを行う 請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
  3. 【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1記載の不揮発性半導体記憶装置。
  4. 【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1記載の不揮発性半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 3値以上の多値データがページ単位で書
    き込まれ、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、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
    るメモリセルからデータの読み出しを行う不揮発性発性
    半導体記憶装置であって、 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、 読み出し時に、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読出制御回路と、 上記読出制御回路から出力された2n 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変換回路とを有する不揮発性半導体
    記憶装置。
  6. 【請求項6】 上記変換回路は、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。
  7. 【請求項7】 上記読出制御回路は、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
    上記変換回路にデータを出力し、 上記変換回路は、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。
  8. 【請求項8】 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、書き込み時にはしき
    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、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書き込
    みデータをnビットから2n 値に変換し1値ずつ出力す
    るプライオリティデコーダと、 ラッチ回路を有し、書き込み時には上記プライオリティ
    デコーダから出力された書き込みデータをラッチし、ラ
    ッチデータを選択されたビット線に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、 上記書込/読出制御回路から出力された2n 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変換回路とを有する不揮発性
    半導体記憶装置。
  9. 【請求項9】 上記プライオリティデコーダは、しきい
    値電圧を順次上記書込/読出制御回路に転送し、当該書
    込/読出制御回路は転送されたデータをラッチ回路に格
    納して書き込みを行う請求項8記載の不揮発性半導体記
    憶装置。
  10. 【請求項10】 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8記載の不揮発性半導体記憶装置。
  11. 【請求項11】 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8記載の不揮発性半導体記憶装置。
  12. 【請求項12】 上記変換回路は、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8記載の不揮発性半導体記憶装置。
  13. 【請求項13】 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
    って順次上記変換回路にデータを出力し、 上記変換回路は、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8記載の
    不揮発性半導体記憶装置。
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