JPH1055691A - 不揮発性半導体メモリ - Google Patents

不揮発性半導体メモリ

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JPH1055691A
JPH1055691A JP20968796A JP20968796A JPH1055691A JP H1055691 A JPH1055691 A JP H1055691A JP 20968796 A JP20968796 A JP 20968796A JP 20968796 A JP20968796 A JP 20968796A JP H1055691 A JPH1055691 A JP H1055691A
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JP
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voltage
verify
data
writing
memory cell
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JP20968796A
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Hirohisa Abe
浩久 阿部
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速にデータの書き込みまたは消去を行う不
揮発性半導体メモリを提供する。 【解決手段】 書き込み/消去電圧またはベリファイ電
圧を調整する制御信号を出力するシークエンス制御回路
33と、ベリファイ電圧を発生するベリファイ電圧発生
回路37と、書き込み/消去電圧を発生するプログラム
/消去電圧発生回路39と、シークエンス制御回路33
からの制御信号によりベリファイ電圧発生回路37の発
生電圧を制御するベリファイ電圧制御回路35と、複数
のベリファイ電圧によりベリファイを行うデータコンパ
レータ31とからなり、ベリファイの結果が「不良」の
時に、データ書き込み/消去の深さを判定し、判定結果
に基づいて書き込み/消去電圧を好適な電圧に制御す
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、EPROM、EE
PEOM等のデータの書き込みおよび消去が可能な不揮
発性半導体メモリに関する。
【0002】
【従来の技術】データの書き込みおよび消去を電気的に
行うことができる不揮発性の半導体メモリでは、メモリ
セルに対するデータの書き込みは、メモリセルに対し所
定の電圧のパルスを印加し、メモリセルのしきい値電圧
Vthをシフトさせることにより行う。図10に、メモリ
セルのしきい値電圧Vthの分布を示す。V0はメモリセ
ルにデータ「0」が書き込まれている時の分布であり、
V1は、データ「1」が書き込まれている時の分布であ
る。以下、分布V0、分布V1のしきい値電圧をもそれぞ
れV0、V1で表す。以降、説明の簡単化のために、「デ
ータ書き込み」は、しきい値電圧をV1からV0へシフト
させることを意味し、「データ消去」は、しきい値電圧
をV0からV1へシフトさせることを意味するものとす
る。
【0003】通常、メモリセルに対してデータの書き込
み/消去が行われると、そのメモリセルに対してベリフ
ァイが行われ、データの書き込み/消去が正常に行われ
たか否かが検証される。このベリファイは、ワード線電
圧に所定のベリファイ電圧を印加することによりメモリ
セルのデータを読み出し、この読み出したデータと書き
込まれるべきデータ(または消去により設定される値)
とを比較することにより行われる。
【0004】従って、データ書き込み時のベリファイに
おいて、ベリファイ電圧よりも右側(高電圧側)にしき
い値電圧がシフトしていれば、ベリファイ電圧で読み出
された値が書き込んだ値と同一になるため、ベリファイ
結果が「良」となり、ベリファイ電圧よりも左側(低電
圧側)であれば、ベリファイ電圧で読み出された値が書
き込んだ値と一致しないため、ベリファイ結果が「不
良」となり、書き込みが不十分であると判断される。同
様にして、データ消去時は、しきい値電圧がV0からV1
にシフトされるため、消去後のベリファイにおいて、し
きい値電圧がベリファイ電圧よりも左側(低電圧側)に
シフトしていればベリファイ結果が「良」となり、右側
(高電圧側)にあれば、ベリファイ結果が「不良」とな
り、消去が不十分であると判断される。
【0005】図11に従来のメモリにおけるデータ書き
込みの手順を示す。まず、メモリセルに対し、一定時間
書き込みパルス電圧を印加することによりデータの書き
込みを行う(S301)。次に、データの書き込みが行
われたセルに対し、読み出し時のワード線電圧よりもや
や高い電圧でベリファイを行う(S302)。ベリファ
イ結果が「良」であれば処理を終了する。ベリファイ結
果が「不良」であればステップS301に戻り、ベリフ
ァイ結果が「良」となるまでデータの書き込みおよびベ
リファイを繰り返す。データ消去に関しても、同様にし
てベリファイ結果が「良」となるまでデータの消去とベ
リファイを繰り返す。この方法では、データの書き込み
が繰り返される場合、同じ電圧の書き込みパルスが、同
じ時間だけ印加される。
【0006】近年、EPROM(データの書き込みと消
去が可能な読み出し専用メモリ)、EEPROM(EP
ROMであって電気的にデータの消去が可能な読み出し
専用メモリ)等の不揮発性メモリの大容量化に伴い、デ
ータの書き込み時間および消去時間が増加している。
【0007】データの書き込み速度を改善する方法とし
て、データ書き込み時において、高い電圧の書き込みパ
ルスを印加することにより、高速に書き込みを行う方法
がある。しかし、高い電圧パルスによる書き込みにおい
ては、メモリセルのしきい値電圧の分布が広くなる。一
方、あまり高くない電圧の書き込みパルスを印加する
と、しきい値電圧分布は狭くなるが、書き込み速度が遅
くなる。この問題に対し、「A 3.3V 32Mb NAND Flash M
emory with Incremental Step Pulse Programming Sche
me(段階的増加パルスによる3.3V、32Mb、NA
NDフラッシュメモリへの書き込み方法)」(ISSCC' 9
5 PAPER TA7.5 pp.128-129)に示された方法では、書き
込みとベリファイの繰り返しサイクル毎に徐々に高い電
圧を印加することにより、メモリセルのしきい値電圧分
布を狭く保ちつつ、高速な書き込みを実現している。
【0008】また、データ書き込み時において、書き込
みとベリファイの繰り返し回数が増えるにしたがってパ
ルス電圧印加時間を長くすることにより、高速に書き込
みを行う方法がある。「High-Reliability Programming
Method Suitable for FlashMemories of More than 25
6Mb(256Mb以上のフラッシュメモリに適した高信
頼性書き込み方法)」(International Conference on
Solid State Devicesand Materials '95 pp.67-69)に
示された方法では、書き込み初期に低い電圧のパルスを
印加し、書き込みとベリファイの繰り返し回数が増える
にしたがってパルス電圧を上昇させていき、パルス電圧
がデバイスの耐圧まで高くなった後は、パルス印加時間
を長くすることにより、高速な書き込みを実現してい
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の書き込
み/消去方法においては、メモリセルの書き込み/消去
状態を考慮していないため、しきい値電圧がシフトし易
いメモリセルに対しても、しきい値電圧がシフトし難い
メモリセルに対しても、同様の条件で書き込み/消去と
ベリファイを行っている。このため、大容量化に伴いシ
フトし易いメモリセルとシフトし難いメモリセルとの差
が大きくなると、シフトし難いメモリセルに対して、書
き込み/消去とベリファイの繰り返し回数が増加し、デ
ータ書き込み/消去時間が増加する。
【0010】本発明は、このような問題を解決すべくな
されたものであり、その目的とするところは、対象とな
るメモリセルの書き込み/消去状態を考慮し、しきい値
電圧分布の広がりを抑さえつつ高速にデータの書き込み
または消去を行う不揮発性半導体メモリを提供すること
にある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第1不揮発
性半導体メモリは、データ書き込み時に、メモリセルの
しきい値電圧をシフトさせるためにメモリセルに対して
印加する所定の書き込み電圧を発生させる書き込み電圧
発生手段と、ベリファイ時に、データを読み出すために
メモリセルに印加するベリファイ電圧を発生させるベリ
ファイ電圧発生手段と、メモリセルから前記ベリファイ
電圧で読み出したデータとメモリセルに書き込まれるべ
きデータとを比較することによりベリファイを行いベリ
ファイ結果を出力する比較手段とを備えた不揮発性半導
体メモリであって、前記ベリファイ電圧発生手段を制御
して、前記しきい値電圧のシフト量を検出するために前
記ベリファイ電圧を複数種類発生させるベリファイ電圧
制御手段と、前記比較手段から出力されるベリファイ結
果に基づき、前記しきい値電圧のシフト量を検出し、該
シフト量に応じて、再度のデータ書き込みのために発生
させる書き込み電圧を調整する書き込み電圧調整手段と
を有する。
【0012】前記ベリファイ電圧制御手段は、前記ベリ
ファイ電圧発生手段を制御して、複数種類のベリファイ
電圧を発生させる。前記比較手段は、複数種類のベリフ
ァイ電圧でベリファイを行う。前記書き込み電圧調整手
段は、前記ベリファイの結果から前記しきい値電圧のシ
フト量を検出し、検出されたシフト量が十分でない時
は、書き込みによりシフト量が大きくなるように、シフ
ト量の不足分に応じて書き込み電圧を調整する。調整さ
れた書き込み電圧でメモリセルに対してデータの書き込
みが再度行われる。
【0013】好ましくは、前記第1不揮発性半導体メモ
リにおいて、前記書き込み電圧調整手段は、書き込みに
よりメモリセルのしきい値電圧を高くする場合は、前記
ベリファイ電圧発生手段により発生させられた複数のベ
リファイ電圧でベリファイを行い、複数のベリファイ電
圧のうちベリファイが「不良」となる最低のベリファイ
電圧により、しきい値電圧のシフト量を検出する。また
書き込みによりメモリセルのしきい値電圧を低くする場
合は、前記ベリファイ電圧発生手段により発生させられ
た複数のベリファイ電圧でベリファイを行い、前記複数
のベリファイ電圧のうちベリファイが「不良」となる最
高のベリファイ電圧により、しきい値電圧のシフト量を
検出する。
【0014】本発明に係る第2不揮発性半導体メモリ
は、データ消去時に、メモリセルのしきい値電圧をシフ
トさせるためにメモリセルに対して印加する所定の消去
電圧を発生させる消去電圧発生手段と、ベリファイ時
に、データを読み出すためにメモリセルに印加するベリ
ファイ電圧を発生させるベリファイ電圧発生手段と、メ
モリセルから前記ベリファイ電圧で読み出したデータと
所定データとを比較することによりベリファイを行いベ
リファイ結果を出力する比較手段とを備えた不揮発性半
導体メモリであって、前記ベリファイ電圧発生手段を制
御して、前記しきい値電圧のシフト量を検出するために
前記ベリファイ電圧を複数種類発生させるベリファイ電
圧制御手段と、前記比較手段から出力されるベリファイ
結果に基づき、前記しきい値電圧のシフト量を検出し、
該シフト量に応じて、再度のデータ消去のために発生さ
せる消去電圧を調整する消去電圧調整手段とを有する。
【0015】前記ベリファイ電圧制御手段は、前記ベリ
ファイ電圧発生手段を制御して、複数種類のベリファイ
電圧を発生させる。前記比較手段は、複数種類のベリフ
ァイ電圧でベリファイを行う。前記消去電圧調整手段
は、前記ベリファイの結果から前記しきい値電圧のシフ
ト量を検出し、検出されたシフト量が十分でない時は、
消去によりシフト量が大きくなるように、シフト量の不
足分に応じて消去電圧を調整する。調整された消去電圧
でメモリセルに対してデータの消去が再度行われる。
【0016】好ましくは、前記第2不揮発性半導体メモ
リにおいて、前記消去電圧調整手段は、消去によりメモ
リセルのしきい値電圧を高くする場合は、前記ベリファ
イ電圧発生手段により発生させられた複数のベリファイ
電圧でベリファイを行い、前記複数のベリファイ電圧の
うちベリファイが「不良」となる最低のベリファイ電圧
により、しきい値電圧のシフト量を検出する。また消去
によりメモリセルのしきい値電圧を低くする場合は、前
記ベリファイ電圧発生手段により発生させられた複数の
ベリファイ電圧でベリファイを行い、前記複数のベリフ
ァイ電圧のうちベリファイが「不良」となる最高のベリ
ファイ電圧により、しきい値電圧のシフト量を検出す
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を用いて本発明
の実施の形態を説明する。図1に、本実施形態の半導体
メモリのブロック構成図を示す。半導体メモリは、クロ
ック信号を発生するクロック発生回路11と、コマンド
を格納するコマンドレジスタ13と、半導体メモリと外
部回路との間でデータのやりとりを行う入出力バッファ
15と、データを保持する複数のメモリセルからなるメ
モリセルアレイ17と、データのアドレスを格納するア
ドレスレジスタ19と、メモリセルアレイ17のビット
ラインを指定するためにアドレスレジスタ19に格納さ
れたアドレスをデコードするYデコーダ21と、メモリ
セルアレイ17のワードラインを指定するためにアドレ
スレジスタ19に格納されたアドレスをデコードするX
デコーダ23と、ビットラインを選択するYゲート25
と、メモリセルアレイ17に保持されたデータを読みだ
すセンスアンプ27と、書き込みデータを格納するデー
タレジスタ29と、センスアンプ27の値とデータレジ
スタ29の値とを比較することによりベリファイを行
い、ベリファイ結果を出力するデータコンパレータ31
と、データコンパレータ31からのベリファイ結果に基
づき、書き込み電圧、消去電圧およびベリファイ電圧を
調整するための制御信号を出力するシークエンス制御回
路33と、シークエンス制御回路33からの制御信号に
基づきベリファイ電圧を制御するベリファイ電圧制御回
路35と、ベリファイ電圧制御回路35の制御に基づき
ベリファイ電圧を発生するベリファイ電圧発生回路37
と、シークエンス制御回路33からの制御信号に基づい
て書き込み/消去時の電圧を発生するプログラム/消去
電圧発生回路39とから構成される。
【0018】以下、図2のフローチャートを用いて、本
実施形態における半導体メモリのデータ書き込み時の動
作を説明する。
【0019】データ書き込み時においては、アドレスデ
ータがアドレスレジスタ19に格納され、データが入出
力バッファ15を介してデータレジスタ29に転送され
る。アドレスレジスタ19に格納されたアドレスデータ
がXデコーダ23およびYデコーダ21によりデコード
されることにより、メモリセルアレイ17内のメモリセ
ルが指定され、指定されたメモリセルにデータレジスタ
29のデータが書き込まれる(S101)。
【0020】データ書き込み後、シークエンス制御回路
33からベリファイ電圧制御回路35に対しベリファイ
電圧の制御信号が出力される。ベリファイ電圧制御回路
35は、この制御信号に基づきベリファイ電圧発生回路
37の出力電圧を制御し、通常のベリファイ時より低い
電圧を発生する。このベリファイ電圧でセンスアンプ2
7にデータが読み出される。この時、シークエンス制御
回路33からデータコンパレータ31に対し最初のベリ
ファイである第1ベリファイを可能とするイネーブル信
号EN1が出力され、これによりデータコンパレータ3
1は、センスアンプ27の値とデータレジスタ29の値
とを比較することにより第1ベリファイを行なう(S1
02)。データコンパレータ31は、第1ベリファイの
結果をシークエンス制御回路33に出力する。
【0021】第1ベリファイは、通常のベリファイの時
よりも低いワード線電圧で行なわれる。データ書き込み
時においては、しきい値電圧が低い方から高い方へシフ
トするため、通常のベリファイの時よりも低い電圧でベ
リファイすることにより、充分にシフトされてない場合
のしきい値電圧のシフト状態を検出できる。
【0022】次に、シークエンス制御回路33にて、第
1ベリファイの結果を判断する(S103)。ベリファ
イ結果が「良」の場合は、ステップS105に進む。結
果が「不良」の場合は、プログラム/消去電圧発生回路
39に対し、先の書き込み時の電圧よりも高い電圧(ま
たは長い時間)の書き込み電圧を発生するように制御信
号を出力する。プログラム/消去電圧発生回路39で
は、その制御信号に基づき、先の書き込み時の電圧より
も高い電圧(または長い時間)の印加パルスを発生し、
この印加パルスによりデータの書き込みを行う第1プロ
グラムが行われる(S104)。その後、第1ベリファ
イの結果が「良」となるまで、第1ベリファイおよび第
1プログラムが繰り返される。第1ベリファイの結果が
「良」になれば、通常のベリファイ電圧でベリファイを
行う第2ベリファイが行われる(S105)。
【0023】第2ベリファイにおいては、シークエンス
制御回路33がベリファイ電圧制御回路35に対し通常
のベリファイ電圧を発生するようにベリファイ電圧の制
御信号を出力する。ベリファイ電圧発生回路37は、ベ
リファイ電圧制御回路35の制御に基づき、通常のベリ
ファイ時と同じ電圧を出力する。センスアンプ27に、
このベリファイ電圧でメモリセルからデータが読み出さ
れる。この時シークエンス制御回路33は、データコン
パレータ31に対し第2ベリファイを行うためのイネー
ブル信号を出力し、データコンパレータ31はセンスア
ンプ27の値とデータレジスタ29の値とを比較するこ
とにより第2ベリファイを行い(S105)、第2ベリ
ファイの結果をシークエンス制御回路33に出力する。
【0024】シークエンス制御回路33は、第2ベリフ
ァイの結果を判断し(S106)、第2ベリファイの結
果が「不良」の時は、プログラム/消去電圧発生回路3
9に対し、第1プログラム時よりも低い電圧(または短
い時間の電圧)を発生するように制御信号を出力する。
プログラム/消去電圧発生回路39は、この制御信号に
基づき第1プログラム時よりも低い電圧(または短い時
間の電圧)の印加パルスを発生し、この印加パルスによ
り書き込みを行う第2プログラムが行われる(S10
7)。以降、第2ベリファイの結果が「良」になるま
で、第2プログラムおよび第2ベリファイが繰り返され
る。第2ベリファイの結果が「良」になれば処理を終了
する。
【0025】このようにして本実施形態では、データ書
き込み時において、通常のベリファイすなわち第2ベリ
ファイの前に、第1ベリファイを行いメモリセルのしき
い値電圧のシフト状態(書き込みの深さ)を検出し、そ
の検出結果に基づいて次の書き込み電圧を制御するた
め、メモリセルの状態に応じた書き込みが行える。これ
により、書き込み−ベリファイの繰り返し回数が低減さ
れ、結果としてデータ書き込み時間が短縮される。
【0026】図3に、上述のデータ書き込み時における
印加パルスの時間変化を示す。図3(a)は従来技術に
よる印加パルスを表し、同じ電圧、同じ印加時間で印加
パルスが印加されている状態を示す。図3(b)は、第
1および第2プログラムにおいて印加時間を変化させた
時の印加パルスを表している。図3(c)は第1および
第2プログラムにおける印加パルスの電圧の大きさを変
化させた時の様子を示している。
【0027】データ消去時においても、データ書き込み
時と同様に、第1ベリファイと第2ベリファイが行れる
が、通常、データ消去時においてはビット毎ではなく、
指定されたアドレス領域あるいはメモリセル全体におい
て一括消去が行われることが多いため、データ書き込み
時とは異なり、消去領域全体に対して第1ベリファイが
終了した後、第2ベリファイが行われる。また、データ
消去時においては、しきい値電圧のシフト方向が書き込
み時とは逆になる。このため、消去時の印加パルスの極
性は書き込み時とは逆になる。また、第1ベリファイの
電圧と第2ベリファイの電圧の大小関係も書き込み時と
は逆になる。データ書き込み時および消去時のメモリセ
ルのしきい値電圧とベリファイ電圧との関係を図5に示
す。
【0028】以下に図4のフローチャートを用いて消去
時の動作を説明する。アドレスレジスタ19に格納され
たアドレスデータがデコードされ、メモリセルアレイ1
7内のセルが指定されデータが消去される(S201)
と、シークエンス制御回路33がベリファイ電圧制御回
路35に対し、通常のベリファイ時より高いベリファイ
電圧を発生させるための制御信号を出力する。ベリファ
イ電圧制御回路35は、この制御信号に基づきベリファ
イ電圧発生回路37の出力電圧を制御し、通常のベリフ
ァイ時より高い電圧を発生する。
【0029】データ消去時においては、前述のようにデ
ータ書き込み時とはしきい値電圧のシフト方向が逆であ
るため、従来より高い電圧で最初のベリファイである第
1ベリファイが行われる。このベリファイ電圧でセンス
アンプ27にデータが読み出される。この時、シークエ
ンス制御回路33からデータコンパレータ31に対し第
1ベリファイを可能とするイネーブル信号が出力され、
これによりデータコンパレータ31は、センスアンプ2
7の値とデータレジスタ29の値とを比較することによ
り第1ベリファイを行ない(S202)、その第1ベリ
ファイの結果をシークエンス制御回路33に出力する。
ここで、消去時においては、データコンパレータ31に
おいて比較されるデータは確定しているため、データレ
ジスタ29には、固定値(本実施形態においては
「1」)が格納されているとする。
【0030】シークエンス制御回路33は第1ベリファ
イの結果を判断し(S203)、第1ベリファイ結果が
「良」であれば、ステップS205に進む。一方、第1
ベリファイの結果が「不良」であれば、プログラム/消
去電圧発生回路39に対し、先の消去時の電圧よりも高
い電圧(または長い時間の電圧)の消去電圧を発生させ
るように制御信号を出力する。プログラム/消去電圧発
生回路39では、消去電圧の制御信号に基づき、先の消
去時の電圧よりも高い電圧(または長い時間の電圧)の
印加パルスを発生し、その印加パルスによりデータを消
去する第1消去が行われる(S204)。その後、第1
ベリファイの結果が「良」となるまで、第1ベリファイ
および第1消去が繰り返される。第1ベリファイの結果
が「良」となれば、消去データ領域における最終アドレ
スか否かが判断され(S205)、最終アドレスであれ
ば、ステップS207に進む。最終アドレスでない場合
は、次のアドレスに進み(S206)、第1ベリファイ
が行われる。消去データ領域全てのデータに対して第1
ベリファイの結果が「良」となると、次に通常のベリフ
ァイ電圧で第2ベリファイが行われる(S207)。
【0031】第2ベリファイ時においては、シークエン
ス制御回路33からベリファイ電圧制御回路35に対し
通常のベリファイ電圧を発生するようにベリファイ電圧
の制御信号を出力する。ベリファイ電圧発生回路37
は、ベリファイ電圧制御回路35の制御に基づき、通常
のベリファイと同じ電圧を発生する。センスアンプ27
は、このベリファイ電圧でメモリセルからデータを読み
だす。この時シークエンス制御回路33は、データコン
パレータ31に対し第2ベリファイを可能とするイネー
ブル信号を出力し、データコンパレータ31はセンスア
ンプ27の値とデータレジスタ29の値(固定値)とを
比較することにより第2ベリファイを行い、第2ベリフ
ァイの結果をシークエンス制御回路33に出力する。
【0032】シークエンス制御回路33にてベリファイ
結果が判断され(S208)、第2ベリファイの結果が
「不良」の時は、プログラム/消去電圧発生回路39に
対し、第1消去時よりも低い電圧(または短い時間の電
圧)を発生するように制御信号を出力する。プログラム
/消去電圧発生回路39は、この制御信号に基づいた電
圧の印加パルスを発生し、この印加パルスにより消去
(第2消去)が行われる(S209)。
【0033】以降、第1ベリファイ時と同様にして、最
終アドレスまで全てのデータに対して第2ベリファイの
結果が「良」となるまで、第2消去および第2ベリファ
イが繰り返される。最終アドレスまで全てのデータにつ
いて第2ベリファイの結果が「良」となれば処理を終了
する。
【0034】このようにして、データ消去時において
は、最初に通常よりも高い電圧でベリファイを行い、デ
ータの消去状態(消去の深さ)を検出し、その検出結果
に基づいて次の消去電圧を制御するために、メモリセル
の消去状態に応じた消去が行える。これにより、消去/
ベリファイの繰り返し回数が低減され、結果としてデー
タ消去時間が短縮される。
【0035】図6に本実施形態の半導体メモリにおける
データコンパレータ31の回路の一例を示す。データコ
ンパレータ31は、データレジスタ29とセンスアンプ
27からの出力を入力とするENOR(対等)ゲート5
1と、第1ベリファイおよび第2ベリファイのイネーブ
ル信号EN1、EN2を入力とするORゲート53と、
ENORゲート51とORゲート53の出力を入力とす
るANDゲート55と、ANDゲート55の出力を入力
とし第1ベリファイのイネーブル信号EN1を入力とす
るANDゲート57と、ANDゲート55の出力を入力
とし第2ベリファイのイネーブル信号EN2を入力とす
るANDゲート59とからなる。
【0036】ENORゲート51は、データレジスタ2
9とセンスアンプ27のそれぞれの格納値を比較し、両
格納値が等しい時に「High(以下、「H」と称
す)」を出力する。ORゲート53は、第1ベリファイ
および第2ベリファイのイネーブル信号EN1、EN2
の論理和を計算することにより、どちらかのベリファイ
が行われている時に「H」を出力する。ANDゲート5
5では、ENORゲート51の出力とORゲート53の
出力との論理積を計算することにより、ベリファイ結果
を出力する。第1ベリファイが行われている時はAND
ゲート57からベリファイ結果としてPASS1信号が
シークエンス制御回路33に出力され、第2ベリファイ
が行われている時はANDゲート59からベリファイ結
果としてPASS2信号がシークエンス制御回路33に
出力される。シークエンス制御回路33において、PA
SS1信号が「H」の時、第1ベリファイを終了し、次
に第2ベリファイを実行する。PASS2信号が「H」
の時、第2ベリファイを終了し、データ書き込みまたは
消去を終了する。
【0037】図7は、データコンパレータ31の別の構
成例を示す回路図である。図7に示されるデータコンパ
レータは、図6に示されるデータコンパレータのAND
ゲート57の出力にベリファイのイネーブル信号EN1
によりオン/オフ制御されるスイッチ61とインバータ
63、64からなるラッチ回路70とが接続され、AN
Dゲート59の出力にベリファイのイネーブル信号EN
2によりオン/オフ制御されるスイッチ62とインバー
タ65、66からなるラッチ回路71とが接続され、A
NDゲート57、59のそれぞれの入力の一方に遅延回
路73、75を介してベリファイのイネーブル信号EN
1、EN2を入力するようにしたものである。
【0038】本データコンパレータにおいては、ラッチ
回路70、71によりANDゲート57、59からの出
力が保持される。図8に、図6および図7に示されるデ
ータコンパレータの入出力信号の波形を示す。図8
(a)は図6に示されるデータコンパレータに対する入
出力信号の波形を示し、図8(b)は図7に示されるデ
ータコンパレータに対する入出力信号の波形を示す。図
中、CMPはENORゲート51の出力を、EN1は第
1ベリファイのイネーブル信号を、EN2は第2ベリフ
ァイのイネーブル信号を、PASS1は第1ベリファイ
結果の出力信号を、PASS2は第2ベリファイ結果の
出力信号をそれぞれ示す。図8(b)に示されるよう
に、ベリファイ結果の出力信号PASS1とPASS2
が「H」で保持されるため、シークエンス制御回路にお
いて、図6に示されるデータコンパレータと比較して回
路設計がより容易になるという利点がある。
【0039】尚、図6および図7に示されたデータコン
パレータは、1ビットづつを比較する構成になっている
が、ANDゲート55入力に対してENORゲート51
を並列に複数設けることにより、同時に複数ビットのデ
ータに対する比較が可能となる。
【0040】上記説明においては、2つのレベルのベリ
ファイ電圧を設定し、書き込み/消去時のメモリセルの
しきい値電圧のシフト状態を検出したが、さらに多くの
ベリファイ電圧を設定し、しきい値電圧の変化を検出
し、書き込み/消去時の電圧を制御してもよい。図9
に、書き込み/消去に対するn個のベリファイ電圧を設
定した時のメモリセルのしきい値電圧とベリファイ電圧
との関係を示す。
【0041】図9において、データ書き込み後に、第1
ベリファイ電圧から順にベリファイを行い、第2ベリフ
ァイまでのベリファイ結果が「良」となり、第3ベリフ
ァイが「不良」となったとすると、この時のしきい値電
圧のシフト量は、第3ベリファイのベリファイ電圧から
検出できる。このように、書き込み時において、メモリ
セルのしきい値が低い方から高い方へシフトするとき
は、設定された複数のベリファイ電圧の中のベリファイ
が「不良」となる最低のベリファイ電圧により、そのメ
モリセルの書き込みによるしきい値のシフト量すなわち
書き込みの深さを判定できる。同様にして、消去の場合
においては、消去によりしきい値電圧が高い方から低い
方へシフトするため、設定された複数のベリファイ電圧
の中のベリファイが「不良」となる最高のベリファイ電
圧により、消去によるそのメモリセルのしきい値のシフ
ト量すなわち消去の深さを判定できる。
【0042】以上説明したように、本実施形態の半導体
メモリは、複数レベルのベリファイ電圧を設定し、それ
らのベリファイ電圧により、データの書き込み/消去の
深さを検出し、検出結果に基づいて書き込み/消去時の
印加パルスの電圧を変化させる。これにより、メモリセ
ルの書き込み/消去状態に応じたデータの書き込み/消
去が可能となり、メモリ全体として、書き込み/消去−
ベリファイの繰り返しの回数が低減され、書き込みまた
は消去時間が短縮される。
【0043】
【発明の効果】本発明の第1不揮発性半導体メモリによ
れば、データ書き込み時において、ベリファイ電圧を複
数設定し、書き込みによりメモリセルのしきい値電圧を
高くする場合は、前記ベリファイが「不良」となる最低
のワード線電圧によりデータ書き込みの深さを判定し、
一方書き込みによりメモリセルのしきい値電圧を低くす
る場合は、ベリファイが「不良」となる最高のワード線
電圧により、データ書き込みの深さを判定し、その判定
結果に基づいて書き込み時の印加電圧の高さあるいは印
加時間を制御する。これにより、データ書き込み−ベリ
ファイの繰り返しの回数が減少するため、書き込み時間
を短縮できる。
【0044】本発明の第2不揮発性半導体メモリによれ
ば、データ消去時において、ベリファイ電圧を複数設定
し、書き込みによりメモリセルのしきい値電圧を高くす
る場合は、前記ベリファイが「不良」となる最低のワー
ド線電圧によりデータ書き込みの深さを判定し、一方書
き込みによりメモリセルのしきい値電圧を低くする場合
は、ベリファイが「不良」となる最高のワード線電圧に
より、データ書き込みの深さを判定し、その判定結果に
基づいて消去時の印加電圧の高さあるいは印加時間を制
御する。これにより、データ消去−ベリファイの繰り返
しの回数が減少するため、消去時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の半導体メモリの構成を
示すブロック図。
【図2】 本発明の実施の形態の半導体メモリのデータ
書き込み時の動作を示すフローチャート。
【図3】 本発明の実施の形態の半導体メモリの書き込
みパルスの波形を示す図。
【図4】 本発明の実施の形態の半導体メモリのデータ
消去時の動作を示すフローチャート。
【図5】 メモリセルのしきい値電圧とベリファイ電圧
の関係を示す図。
【図6】 実施の形態におけるデータコンパレータの一
例を示す回路図。
【図7】 実施の形態におけるデータコンパレータの一
例を示す回路図。
【図8】 実施の形態におけるデータコンパレータに対
する入出力信号の波形を示す図。
【図9】 メモリセルのしきい値電圧と複数のベリファ
イ電圧の関係を示す図。
【図10】 メモリセルのしきい値電圧分布を示す図。
【図11】 従来の半導体メモリの書き込み時の動作を
示すフローチャート。
【符号の説明】
11 クロック発生回路、13 コマンドレジスタ、1
5 入出力バッファ、17 メモリセルアレイ、19
アドレスレジスタ、21 Yデコーダ、23 Xデコー
ダ、25 Yゲート、27 センスアンプ、29 デー
タレジスタ、31データコンパレータ、33 シークエ
ンス制御回路、35 ベリファイ電圧制御回路、37
ベリファイ電圧発生回路、39 プログラム/消去電圧
発生回路、51 ENORゲート、53 ORゲート、
55,57,59 ANDゲート、61,62 スイッ
チ、63〜66 インバータ、70,71 ラッチ回
路、73,75 遅延回路。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データ書き込み時に、メモリセルのしき
    い値電圧をシフトさせるためにメモリセルに対して印加
    する所定の書き込み電圧を発生させる書き込み電圧発生
    手段と、ベリファイ時に、データを読み出すためにメモ
    リセルに印加するベリファイ電圧を発生させるベリファ
    イ電圧発生手段と、メモリセルから前記ベリファイ電圧
    で読み出したデータとメモリセルに書き込まれるべきデ
    ータとを比較することによりベリファイを行いベリファ
    イ結果を出力する比較手段とを備えた不揮発性半導体メ
    モリであって、 前記ベリファイ電圧発生手段を制御して、前記しきい値
    電圧のシフト量を検出するために前記ベリファイ電圧を
    複数種類発生させるベリファイ電圧制御手段と、 前記比較手段から出力されるベリファイ結果に基づき、
    前記しきい値電圧のシフト量を検出し、該シフト量に応
    じて、再度のデータ書き込みのために発生させる書き込
    み電圧を調整する書き込み電圧調整手段とを有すること
    を特徴とする不揮発性半導体メモリ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の不揮発性半導体メモリ
    において、前記書き込み電圧調整手段は、書き込みによ
    りメモリセルのしきい値電圧を高くする場合は、前記ベ
    リファイ電圧発生手段により発生させられた複数のベリ
    ファイ電圧のうち前記ベリファイが「不良」となる最低
    のベリファイ電圧により、しきい値電圧のシフト量を検
    出し、書き込みによりメモリセルのしきい値電圧を低く
    する場合は、前記ベリファイ電圧発生手段により発生さ
    せられた複数のベリファイ電圧のうち前記ベリファイが
    「不良」となる最高のベリファイ電圧により、しきい値
    電圧のシフト量を検出することを特徴とする不揮発性半
    導体メモリ。
  3. 【請求項3】 データ消去時に、メモリセルのしきい値
    電圧をシフトさせるためにメモリセルに対して印加する
    所定の消去電圧を発生させる消去電圧発生手段と、ベリ
    ファイ時に、データを読み出すためにメモリセルに印加
    するベリファイ電圧を発生させるベリファイ電圧発生手
    段と、メモリセルから前記ベリファイ電圧で読み出した
    データと所定データとを比較することによりベリファイ
    を行いベリファイ結果を出力する比較手段とを備えた不
    揮発性半導体メモリであって、 前記ベリファイ電圧発生手段を制御して、前記しきい値
    電圧のシフト量を検出するために前記ベリファイ電圧を
    複数種類発生させるベリファイ電圧制御手段と、 前記比較手段から出力されるベリファイ結果に基づき、
    前記しきい値電圧のシフト量を検出し、該シフト量に応
    じて、再度のデータ消去のために発生させる消去電圧を
    調整する消去電圧調整手段とを有することを特徴とする
    不揮発性半導体メモリ。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の不揮発性半導体メモリ
    において、前記消去電圧調整手段は、消去によりメモリ
    セルのしきい値電圧を高くする場合は、前記ベリファイ
    電圧発生手段により発生させられた複数のベリファイ電
    圧のうち前記ベリファイが「不良」となる最低のベリフ
    ァイ電圧により、しきい値電圧のシフト量を検出し、消
    去によりメモリセルのしきい値電圧を低くする場合は、
    前記ベリファイ電圧発生手段により発生させられた複数
    のベリファイ電圧のうち前記ベリファイが「不良」とな
    る最高のベリファイ電圧により、しきい値電圧のシフト
    量を検出することを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001057090A (ja) * 1999-07-28 2001-02-27 Samsung Electronics Co Ltd フラッシュメモリ装置及びそれの消去方法
KR100496866B1 (ko) * 2002-12-05 2005-06-22 삼성전자주식회사 미프로그램된 셀들 및 과프로그램된 셀들 없이 균일한문턱 전압 분포를 갖는 플레쉬 메모리 장치 및 그프로그램 검증 방법
US6914827B2 (en) * 1999-07-28 2005-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Flash memory device capable of preventing an over-erase of flash memory cells and erase method thereof
KR100521364B1 (ko) * 2002-11-18 2005-10-12 삼성전자주식회사 플레쉬 메모리 셀들의 프로그램 오판을 방지하고 균일한문턱 전압 산포를 가질 수 있는 플레쉬 메모리 장치 및 그프로그램 검증 방법
KR100572302B1 (ko) * 1998-06-25 2006-07-12 삼성전자주식회사 플래시 메모리 장치와 그의 프로그램 방법
US7366020B2 (en) 1999-07-28 2008-04-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Flash memory device capable of preventing an overerase of flash memory cells and erase method thereof
KR100830580B1 (ko) 2006-10-20 2008-05-21 삼성전자주식회사 플래시 메모리 장치를 포함한 메모리 시스템의 데이터 복원방법
JP2009163782A (ja) * 2007-12-13 2009-07-23 Toshiba Corp 半導体記憶装置
KR20120102018A (ko) * 2011-03-07 2012-09-17 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 및 반도체 장치의 구동 방법
JP2012523646A (ja) * 2009-04-09 2012-10-04 サンディスク テクノロジーズ インコーポレイテッド 不揮発性記憶装置のためのツーパス消去
US8335114B2 (en) 2007-12-13 2012-12-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device capable of shortening erase time
JP2014053056A (ja) * 2012-09-06 2014-03-20 Toshiba Corp 半導体記憶装置
JP2015167062A (ja) * 2010-08-06 2015-09-24 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
CN108766497A (zh) * 2018-05-31 2018-11-06 郑州云海信息技术有限公司 数据的读取方法及相关设备
US10978165B2 (en) 2018-07-05 2021-04-13 Toshiba Memory Corporation Memory system and non-volatile semiconductor memory

Cited By (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100572302B1 (ko) * 1998-06-25 2006-07-12 삼성전자주식회사 플래시 메모리 장치와 그의 프로그램 방법
JP2001057090A (ja) * 1999-07-28 2001-02-27 Samsung Electronics Co Ltd フラッシュメモリ装置及びそれの消去方法
US6914827B2 (en) * 1999-07-28 2005-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Flash memory device capable of preventing an over-erase of flash memory cells and erase method thereof
US7190624B2 (en) 1999-07-28 2007-03-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Flash memory device capable of preventing an over-erase of flash memory cells and erase method thereof
US7366020B2 (en) 1999-07-28 2008-04-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Flash memory device capable of preventing an overerase of flash memory cells and erase method thereof
KR100521364B1 (ko) * 2002-11-18 2005-10-12 삼성전자주식회사 플레쉬 메모리 셀들의 프로그램 오판을 방지하고 균일한문턱 전압 산포를 가질 수 있는 플레쉬 메모리 장치 및 그프로그램 검증 방법
KR100496866B1 (ko) * 2002-12-05 2005-06-22 삼성전자주식회사 미프로그램된 셀들 및 과프로그램된 셀들 없이 균일한문턱 전압 분포를 갖는 플레쉬 메모리 장치 및 그프로그램 검증 방법
KR100830580B1 (ko) 2006-10-20 2008-05-21 삼성전자주식회사 플래시 메모리 장치를 포함한 메모리 시스템의 데이터 복원방법
US7542350B2 (en) 2006-10-20 2009-06-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of restoring data in flash memory devices and related flash memory device memory systems
US11056202B2 (en) 2007-12-13 2021-07-06 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device capable of shortening erase time
US8335114B2 (en) 2007-12-13 2012-12-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device capable of shortening erase time
US11830559B2 (en) 2007-12-13 2023-11-28 Kioxia Corporation Semiconductor memory device capable of shortening erase time
US10037812B2 (en) 2007-12-13 2018-07-31 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device capable of shortening erase time
US8971130B2 (en) 2007-12-13 2015-03-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device capable of shortening erase time
JP2009163782A (ja) * 2007-12-13 2009-07-23 Toshiba Corp 半導体記憶装置
US10446247B2 (en) 2007-12-13 2019-10-15 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device capable of shortening erase time
US9595344B2 (en) 2007-12-13 2017-03-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device capable of shortening erase time
JP2012523646A (ja) * 2009-04-09 2012-10-04 サンディスク テクノロジーズ インコーポレイテッド 不揮発性記憶装置のためのツーパス消去
JP2015167062A (ja) * 2010-08-06 2015-09-24 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
KR20120102018A (ko) * 2011-03-07 2012-09-17 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 및 반도체 장치의 구동 방법
JP2012198977A (ja) * 2011-03-07 2012-10-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置および半導体装置の駆動方法
US9147494B2 (en) 2012-09-06 2015-09-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device
US10672482B2 (en) 2012-09-06 2020-06-02 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device
US9928916B2 (en) 2012-09-06 2018-03-27 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device
US9627080B2 (en) 2012-09-06 2017-04-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device
JP2014053056A (ja) * 2012-09-06 2014-03-20 Toshiba Corp 半導体記憶装置
US10186319B2 (en) 2012-09-06 2019-01-22 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device
US10403370B2 (en) 2012-09-06 2019-09-03 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device
US9412458B2 (en) 2012-09-06 2016-08-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device
US10553287B2 (en) 2012-09-06 2020-02-04 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device
US9818487B2 (en) 2012-09-06 2017-11-14 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device
US10811100B2 (en) 2012-09-06 2020-10-20 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device
US11756627B2 (en) 2012-09-06 2023-09-12 Kioxia Corporation Semiconductor memory device
CN103680627A (zh) * 2012-09-06 2014-03-26 株式会社东芝 半导体存储装置
US11094380B2 (en) 2012-09-06 2021-08-17 Kioxia Corporation Semiconductor memory device
US11594282B2 (en) 2012-09-06 2023-02-28 Kioxia Corporation Semiconductor memory device
CN108766497A (zh) * 2018-05-31 2018-11-06 郑州云海信息技术有限公司 数据的读取方法及相关设备
US10978165B2 (en) 2018-07-05 2021-04-13 Toshiba Memory Corporation Memory system and non-volatile semiconductor memory

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