JPH1186571A - Nonvolatile semiconductor storage device and its data writing method - Google Patents

Nonvolatile semiconductor storage device and its data writing method

Info

Publication number
JPH1186571A
JPH1186571A JP24396097A JP24396097A JPH1186571A JP H1186571 A JPH1186571 A JP H1186571A JP 24396097 A JP24396097 A JP 24396097A JP 24396097 A JP24396097 A JP 24396097A JP H1186571 A JPH1186571 A JP H1186571A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
threshold voltage
memory device
semiconductor memory
memory cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP24396097A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Ogishi
毅 大岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP24396097A priority Critical patent/JPH1186571A/en
Publication of JPH1186571A publication Critical patent/JPH1186571A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/56Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
    • G11C11/5621Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency using charge storage in a floating gate
    • G11C11/5628Programming or writing circuits; Data input circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/04Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
    • G11C16/0483Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells having several storage transistors connected in series

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve writing inhibiting operation controllability and characteristic into a memory cell by providing a memory cell transistor wherein a stored electric charge quantity in an electric charge storage part is varied in accordance with an applied voltage to connected word lines and bit lines and a threshold voltage is varied in accordance with it. SOLUTION: (n) type memory cell transistors MT10-MT17 capable of writing and erasing data by the storage and discharge of electric charges in a floating gate are connected in series with a memory string MSTR, and its control gate CG is connected to word lines WL10-WL17. A drain of the memory cell transistor MT10 is connected to the bit line via a selection transistor DST10 wherein a gate electrode is connected to a selection signal feeding line DSG10. The selection transistor DST10 is composed of a stack gate type transistor whose threshold Vths10 is variable, and the threshold Vths10 is varied to the value of e.g. nearly 0-1 V. Whereby, the applying voltage to the selection signal feeding line DSG10 is controlled so as to take a required threshold in accordance with operation.

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、電気的に書き換え
可能な不揮発性メモリ、たとえばフラッシュEEPRO
M(Electrically Erasable Programmable Read Only Me
mory) 等の不揮発性半導体記憶装置およびそのデータ書
き込み方法に関するものである。
The present invention relates to an electrically rewritable nonvolatile memory, for example, a flash EEPROM.
M (Electrically Erasable Programmable Read Only Me
mory) and a data writing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は、NAND型フラッシュEEPR
OMのメモリアレイ構造を示す図である。図8のNAN
D型フラッシュEEPROMは、便宜上、1本のビット
線BLに接続されたNANDストリング1本に8個のメ
モリセルトランジスタMT0〜MT7が接続された場合
のメモリアレイを示している。また、図8(a)には書
き込み時の選択されたストリングに対する書き込みバイ
アスを示し、図8(b)には書き込み時の非選択ストリ
ングに対する書き込みバイアスを示している。
2. Description of the Related Art FIG. 8 shows a NAND flash EEPROM.
FIG. 3 is a diagram illustrating a memory array structure of an OM. NAN of FIG. 8
The D-type flash EEPROM shows a memory array in which eight memory cell transistors MT0 to MT7 are connected to one NAND string connected to one bit line BL for convenience. FIG. 8A shows a write bias for a selected string at the time of writing, and FIG. 8B shows a write bias for an unselected string at the time of writing.

【0003】メモリストリングにおいて、各メモリセル
トランジスタMT0〜MT7のコントロールゲートCG
がそれぞれワード線WL0〜WL7に接続されている。
メモリセルトランジスタMT0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トランジスタDST1を介してビッ
ト線BLに接続され、メモリセルトランジスタMT7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トランジスタS
ST1を介してソース線SRLに接続されている。
In a memory string, the control gate CG of each of the memory cell transistors MT0 to MT7 is
Are connected to word lines WL0 to WL7, respectively.
The drain of the memory cell transistor MT0 is connected to the bit line BL via a selection transistor DST1 composed of an NMOS transistor whose gate electrode is connected to the selection signal supply line DSG1, and the source of the memory cell transistor MT7 has a gate electrode connected to the selection signal supply line DSG1. Select transistor S composed of NMOS transistor connected to SSG1
It is connected to the source line SRL via ST1.

【0004】なお、NAND型フラッシュEEPROM
の場合、一般的に、n型半導体基板にセルアレイ領域用
の第1のpウェルおよび周辺回路領域用の第2のpウェ
ルが形成され、第1のpウェルにはゲート絶縁膜、フロ
ーティングゲート、層間絶縁膜、およびコントロールゲ
ートを積層したメモリセルが構成され、第2のpウェル
には周辺回路のNMOSトランジスタが形成されるとと
もに、この第2のpウェルにPMOSトランジスタ用の
nウェルが形成される。
Incidentally, a NAND flash EEPROM is used.
In general, a first p-well for a cell array region and a second p-well for a peripheral circuit region are formed in an n-type semiconductor substrate, and a gate insulating film, a floating gate, A memory cell is formed by laminating an interlayer insulating film and a control gate. An NMOS transistor of a peripheral circuit is formed in a second p-well, and an n-well for a PMOS transistor is formed in the second p-well. You.

【0005】このような構造を有するNAND型フラッ
シュEEPROMにおいて、消去動作を行う場合には、
n型基板とpウェルにたとえば20V程度の高電圧を印
加し、コントロールゲートに0Vを印加すると、フロー
ティングゲートから基板へトンネル電流が流れ、電子が
抜ける。これにより、メモリセルのしきい値電圧Vthが
正から負へシフトする。
In the NAND flash EEPROM having such a structure, when performing an erasing operation,
When a high voltage of, for example, about 20 V is applied to the n-type substrate and the p well and 0 V is applied to the control gate, a tunnel current flows from the floating gate to the substrate, and electrons escape. As a result, the threshold voltage Vth of the memory cell shifts from positive to negative.

【0006】書き込み動作を行う場合、たとえば図8
(a)に示すように、メモリセルトランジスタMT3に
データを書き込む場合には、選択ワード線WL3に20
V、非非選択ワード線WL0〜WL2、WL4〜WL7
に中間電圧10Vを印加し、選択信号供給線DSG1に
3V、選択信号供給線SSG1に0Vを印加し、ビット
線BLに0〜3Vを印加することにより行う。これによ
り、メモリセルトランジスタMT3にトンネル電流が流
れ、フローティングゲートに電子が注入される。これに
より、たとえばメモリセルのしきい値電圧Vthがそのま
まに保持されるか、負から正へシフトする。
When a write operation is performed, for example, FIG.
As shown in (a), when writing data to the memory cell transistor MT3, 20 bits are applied to the selected word line WL3.
V, unselected word lines WL0-WL2, WL4-WL7
By applying an intermediate voltage of 10 V, 3 V to the selection signal supply line DSG1, 0 V to the selection signal supply line SSG1, and 0 to 3 V to the bit line BL. As a result, a tunnel current flows through the memory cell transistor MT3, and electrons are injected into the floating gate. As a result, for example, the threshold voltage Vth of the memory cell is maintained as it is or shifts from negative to positive.

【0007】読み出し動作を行う場合には、ビット線B
Lに3V、ソース線SRLに0Vを印加し、選択された
メモリトランジスタのコントロールゲートに0Vを、非
選択メモリトランジスタのコントロールゲートに5Vを
与える。非選択メモリトランジスタは、データのいかん
にかかわらずオン状態である必要がある。このため、メ
モリセルのしきい値電圧Vthは所定の電圧、たとえば
3.5V以下に制御される。選択されたメモリトランジ
スタのコントロールゲートに0Vが印加されることによ
り、データが「1」であればしきい値電圧Vthが負であ
るため、オン状態(デプレッション状態)になりセル電
流が流れる。一方、データが「0」であれば、しきい値
電圧Vthは正であるため、オフ状態(エンハンスメント
状態)となりセル電流が流れない。このように、データ
が「1」であるか「0」であるかはビット線からソース
線に複数個のセルを通してセル電流が流れるか否かで決
まる。
When performing a read operation, the bit line B
Apply 3 V to L and 0 V to the source line SRL, and apply 0 V to the control gate of the selected memory transistor and 5 V to the control gate of the unselected memory transistor. Unselected memory transistors need to be on regardless of data. Therefore, the threshold voltage Vth of the memory cell is controlled to a predetermined voltage, for example, 3.5 V or less. When 0 V is applied to the control gate of the selected memory transistor, if the data is "1", the threshold voltage Vth is negative, so that the cell is turned on (depletion state) and a cell current flows. On the other hand, if the data is "0", the threshold voltage Vth is positive, so that the cell is turned off (enhancement state) and no cell current flows. As described above, whether data is "1" or "0" is determined by whether a cell current flows from a bit line to a source line through a plurality of cells.

【0008】上述したように、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。ところが、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 Fla
sh Memory」’95 ISSCC p132〜
参照)。
As described above, in a semiconductor non-volatile memory device such as an EPROM or a flash memory, a binary type data recording two-valued data "0" and "1" in one memory cell transistor. The memory cell structure is usual. However, with the recent demand for large capacity nonvolatile semiconductor memory devices, a so-called multi-level nonvolatile semiconductor memory device that records at least three or more values of data in one memory cell transistor has been proposed. (For example, “A Multi-Level 32Mb Fla
sh Memory "'95 ISSCC p132 ~
reference).

【0009】図9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。
FIG. 9 shows the relationship between the threshold voltage Vth level and the data content (distribution) when two-bit quaternary data is recorded in one memory transistor in a NAND flash memory. FIG.

【0010】図9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、しきい値電圧の分布(多値データの分
布)は4値の場合、図9に示すように、正側に3個、負
側に1個となっている。
In FIG. 9, the vertical axis represents the threshold voltage Vth of the memory transistor, and the horizontal axis represents the threshold distribution frequency of the memory transistor. The contents of 2-bit data constituting data to be recorded in one memory transistor are represented by [D2, D1] and [D2, D1].
D1] = [1,1], [1,0], [0,1], [0,
0]. That is, there are four states: data “0”, data “1”, data “2”, and data “3”. When the threshold voltage distribution (multi-value data distribution) is quaternary, as shown in FIG. 9, three distributions are provided on the positive side and one distribution is provided on the negative side.

【0011】たとえば図10に示すように、メモリセル
トランジスタMT3にデータを書き込む場合には、選択
ワード線WL3に20V、非選択ワード線WL0〜WL
2、WL4〜WL7に中間電圧10Vを印加し、選択信
号供給線DSG1に3V、選択信号供給線SSG1に0
Vを印加し、データ「00」を書き込む場合にはビット
線BLに0Vを印加する。データ「01」を書き込む場
合にはビット線BLに0.7Vを印加し、データ「0
2」を書き込む場合には1.4Vを印加し、データ「1
1」を書き込む場合にはビット線BLに3Vを印加す
る。
For example, as shown in FIG. 10, when writing data to memory cell transistor MT3, 20 V is applied to selected word line WL3 and unselected word lines WL0 to WL
2. Apply an intermediate voltage of 10 V to WL4 to WL7, 3 V to the selection signal supply line DSG1, and 0 to the selection signal supply line SSG1.
When V is applied and data “00” is written, 0 V is applied to the bit line BL. When writing data “01”, 0.7 V is applied to the bit line BL, and data “0” is applied.
To write “2”, apply 1.4 V and set the data “1”.
When writing "1", 3 V is applied to the bit line BL.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
NAND型フラッシュメモリでは、メモリセルへの書き
込み動作は、ビット線BLに0〜3V程度の電圧、およ
び選択されたストリングの選択トランジスタDST1の
ゲート電極に3V程度の電圧Vsgを加えることによって
行う。ここで、ビット線BLに加える電圧は、選択トラ
ンジスタDST1を介してメモリセルトランジスタのチ
ャネル電圧を制御し、ワード線に加えられる電圧ととも
に、メモリセルへのデータ書き込みを制御する手段とし
て重要な値となる。
As described above, in the conventional NAND flash memory, a write operation to a memory cell is performed by applying a voltage of about 0 to 3 V to the bit line BL and applying a voltage to the select transistor DST1 of the selected string. This is performed by applying a voltage Vsg of about 3 V to the gate electrode. Here, the voltage applied to the bit line BL controls the channel voltage of the memory cell transistor via the selection transistor DST1, and together with the voltage applied to the word line, an important value as means for controlling data writing to the memory cell. Become.

【0013】ところが、ビット線BLに0〜3Vの電圧
を加えた場合であっても、選択されたストリングの選択
トランジスタDST1のゲート電圧Vsgとそのしきい値
電圧Vthsgによって制限され、ビット線BLの最大電圧
が(Vsg−Vthsg)よりも高い場合には、メモリセルの
チャネル電圧として制御できる範囲は0〜(Vsg−Vth
sg)Vに制限される。これにより、メモリセルへの書き
込み禁止動作の制御性および特性を制限するため、しき
い値電圧Vthsgを低くすることが望まれる。
However, even when a voltage of 0 to 3 V is applied to the bit line BL, it is limited by the gate voltage Vsg of the selection transistor DST1 of the selected string and its threshold voltage Vthsg, When the maximum voltage is higher than (Vsg-Vthsg), the range that can be controlled as the channel voltage of the memory cell is 0 to (Vsg-Vthsg).
sg) Limited to V. Thus, it is desired to lower the threshold voltage Vthsg in order to limit the controllability and characteristics of the write-inhibit operation to the memory cell.

【0014】また、多値書き込み方式を採用したフラッ
シュメモリにおいては、誤書き込みの防止のため、書き
込みデータに応じたメモリセルのチャネル電圧は、十分
な電圧間隔をおいて設定する必要があるが、そのために
もチャネル電圧の制御範囲を広げるようにしきい値電圧
Vthsgを低くすることが望まれる。
In a flash memory employing a multi-level write method, the channel voltage of a memory cell corresponding to write data must be set at a sufficient voltage interval in order to prevent erroneous writing. Therefore, it is desired to lower the threshold voltage Vthsg so as to widen the control range of the channel voltage.

【0015】一方、上記書き込み動作などで、非選択状
態にあるストリングの選択トランジスタのゲート電極に
は、0Vなる電圧Vsgを加え、ビット線BLに加えられ
た〜3Vの電圧により非選択ストリングを介したリーク
電流が流れることを防止する必要がある。すなわち、非
選択ストリングのリーク電流を防止するには、選択トラ
ンジスタのしきい値電圧Vthsgを高くすることが望まれ
る。
On the other hand, a voltage Vsg of 0 V is applied to the gate electrode of the selection transistor of the string in the non-selected state by the above-described write operation or the like, and the voltage of ~ 3 V applied to the bit line BL causes the non-selected string to pass through the unselected string. It is necessary to prevent the leaked current from flowing. That is, in order to prevent a leak current of an unselected string, it is desired to increase the threshold voltage Vthsg of the selection transistor.

【0016】上記のように、ストリングの選択トランジ
スタのしきい値電圧の設定においては、いくつかの特性
を両立させるための相反する条件を満たす必要があり、
全体的には低い特性しか実現できないという不利益があ
る。
As described above, in setting the threshold voltage of the select transistor in the string, it is necessary to satisfy conflicting conditions for satisfying some characteristics.
There is a disadvantage that only low characteristics can be realized as a whole.

【0017】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、メモリセルへの書き込み禁止動
作の制御性および特性を改善でき、またチャネル電圧の
設定間隔を広くすることができる不揮発性半導体記憶装
置およびそのデータ書き込み方法を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to improve the controllability and characteristics of a write-inhibit operation to a memory cell and to widen a set interval of a channel voltage. An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device and a data writing method thereof.

【0018】[0018]

【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するメモリセ
ルトランジスタを有し、上記ビット線の電位に応じたデ
ータの書き込みを行う不揮発性半導体記憶装置であっ
て、上記メモリセルトランジスタと上記ビット線との間
に接続され、ゲート電極への選択信号の入力レベルに応
じてしきい値電圧が可変な選択トランジスタを有する。
In order to achieve the above object, according to the present invention, the amount of electric charge accumulated in a charge accumulating portion changes according to a voltage applied to a connected word line and bit line, and the change is A non-volatile semiconductor memory device having a memory cell transistor whose threshold voltage changes according to the potential of the bit line, and writing data according to the potential of the bit line. And a selection transistor whose threshold voltage is variable according to the input level of the selection signal to the gate electrode.

【0019】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
化するメモリセルトランジスタを有し、消去動作を行っ
た後に上記ビット線の電位に応じたデータの書き込みを
行う不揮発性半導体記憶装置であって、上記メモリセル
トランジスタと上記ビット線との間に接続され、ゲート
電極への選択信号の入力レベルに応じてしきい値電圧が
可変な選択トランジスタと、上記書き込み前消去動作時
に、上記選択トランジスタのしきい値電圧を低く設定し
て書き込みを行い、書き込み終了したならば上記選択ト
ランジスタのしきい値電圧を書き込み時の設定しきい値
電圧より高く設定する手段とを有する。
Further, according to the present invention, there is provided a memory in which the amount of charge stored in a charge storage portion changes according to the voltage applied to the connected word line and bit line, and the threshold voltage changes according to the change. A non-volatile semiconductor memory device having a cell transistor and writing data according to the potential of the bit line after performing an erasing operation, comprising a gate connected between the memory cell transistor and the bit line, If the threshold voltage of the selection transistor is variable according to the input level of the selection signal to the electrode, and the threshold voltage of the selection transistor is set low during the erase operation before writing, and the writing is completed, Means for setting the threshold voltage of the selection transistor higher than the threshold voltage set at the time of writing.

【0020】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、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、上記メモリセルトラ
ンジスタと上記ビット線との間に接続され、ゲート電極
への選択信号の入力レベルに応じてしきい値電圧が可変
な選択トランジスタを有する。
Further, according to the present invention, there is provided a memory in which the amount of charge stored in a charge storage section changes according to the voltage applied to the connected word line and bit line, and the threshold voltage changes according to the change. What is claimed is: 1. A nonvolatile semiconductor memory device having a NAND structure, comprising: a transistor; and, at the time of reading, outputting a word line voltage set according to a threshold voltage and data based on an accumulated charge amount to a bit line. And a selection transistor connected between the bit line and the bit line, the threshold voltage of which is variable according to the input level of the selection signal to the gate electrode.

【0021】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NAND構造の
不揮発性半導体記憶装置であって、上記メモリセルトラ
ンジスタと上記ビット線との間に接続され、ゲート電極
への選択信号の入力レベルに応じてしきい値電圧が可変
な選択トランジスタを有する。
Further, according to the present invention, there is provided a memory in which the amount of charge stored in a charge storage portion changes according to the voltage applied to the connected word line and bit line, and the threshold voltage changes according to the change. A multi-level data having three or more values recorded in one memory transistor according to the threshold voltage of the memory transistor, and a word line voltage set according to the threshold voltage at the time of reading. What is claimed is: 1. A non-volatile semiconductor memory device having a NAND structure for outputting data based on an accumulated charge amount to a bit line, wherein the nonvolatile semiconductor memory device is connected between the memory cell transistor and the bit line, and responds to an input level of a selection signal to a gate electrode. And a selection transistor having a variable threshold voltage.

【0022】また、本発明では、書き込み動作を行う際
に、上記選択トランジスタのしきい値電圧を低く設定す
る手段を有する。また、本発明では、書き込み動作終了
後、上記選択トランジスタのしきい値電圧を書き込み時
の設定しきい値電圧より高く設定する手段を有する。
Further, in the present invention, there is provided a means for setting the threshold voltage of the selection transistor low when performing a write operation. Further, the present invention has means for setting the threshold voltage of the selection transistor to be higher than the threshold voltage set at the time of writing after the end of the writing operation.

【0023】また、本発明では、上記選択トランジスタ
は、上記メモリセルトランジスタと構造が等価なトラン
ジスタにより構成されている。
In the present invention, the selection transistor is constituted by a transistor having a structure equivalent to that of the memory cell transistor.

【0024】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
化するメモリセルトランジスタを有し、消去動作を行っ
た後に上記ビット線の電位に応じたデータの書き込みを
しきい値電圧可変な選択トランジスタを介して行う不揮
発性半導体記憶装置のデータ書き込み方法であって、書
き込み前消去動作時に、上記選択トランジスタのしきい
値電圧を低く設定し、選択トランジスタのしきい値電圧
が低い状態でデータの書き込みを行い、書き込み終了
後、上記選択トランジスタのしきい値電圧を書き込み時
の設定しきい値電圧より高く設定する。
Further, according to the present invention, there is provided a memory in which the amount of charge stored in a charge storage section changes according to the voltage applied to the connected word line and bit line, and the threshold voltage changes according to the change. A data writing method for a nonvolatile semiconductor memory device having a cell transistor and performing data writing according to a potential of the bit line via a selection transistor having a variable threshold voltage after performing an erasing operation. At the time of the pre-erase operation, the threshold voltage of the selection transistor is set low, data is written in a state where the threshold voltage of the selection transistor is low. Is set higher than the set threshold voltage.

【0025】本発明によれば、たとえば所定のメモリセ
ルトランジスタに書き込みを行う場合に、そのメモリセ
ルトランジスタが接続された選択トランジスタのしきい
値電圧が低く設定される。そして、この選択トランジス
タのしきい値電圧が低い状態でデータの書き込みが行わ
れる。書き込みが終了すると、選択トランジスタのしき
い値電圧が書き込み時の設定しきい値電圧より高く設定
される。すなわち、書き込み動作(書き込み前消去動
作)開始前のしきい値電圧に戻される。なお、選択され
ていないメモリセルトランジスタが接続されている選択
トランジスタのしきい値電圧は、高い値のままに保持さ
れ、リーク電流の発生が防止される。
According to the present invention, for example, when writing to a predetermined memory cell transistor, the threshold voltage of the selection transistor to which the memory cell transistor is connected is set low. Then, data is written while the threshold voltage of the selection transistor is low. When the writing is completed, the threshold voltage of the selection transistor is set higher than the threshold voltage set at the time of writing. That is, the threshold voltage is returned to the value before the start of the write operation (the erase operation before write). Note that the threshold voltage of the selection transistor to which the unselected memory cell transistor is connected is kept at a high value, thereby preventing generation of a leak current.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る不揮発性半
導体記憶装置が適用されるフラッシュメモリのシステム
構成図である。このフラッシュメモリは、メモリアレイ
MA、ロー回路(Row Circuit) RC、カラム回路(Colum
n Circuit)CC、およびウェル電圧制御回路WVCによ
り構成されている。
FIG. 1 is a system configuration diagram of a flash memory to which a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is applied. This flash memory includes a memory array MA, a row circuit (Row Circuit) RC, and a column circuit (Colum Circuit).
n Circuit) CC and a well voltage control circuit WVC.

【0027】メモリセルアレイMAは、n本のワード線
WLとm本のビット線BLで結線された、n×m個のセ
ル(図示せず)を有し、NAND型メモリストリングに
対応したワード線毎のkブロックBLK1〜BLKkを
有している。各ワード線WLおよびビット線BLは、セ
ルへのデータ書き込み/読み出し/消去を制御するロー
回路RCおよびカラム回路CCに接続され、所望のアド
レスのセルへのアクセスが制御される。
The memory cell array MA has n × m cells (not shown) connected by n word lines WL and m bit lines BL, and has word lines corresponding to NAND type memory strings. Each block has k blocks BLK1 to BLKk. Each word line WL and bit line BL are connected to a row circuit RC and a column circuit CC for controlling data writing / reading / erasing to a cell, and access to a cell at a desired address is controlled.

【0028】図2は、本発明に係るフラッシュメモリの
メモリセルアレイ構造を示す図である。図2は、便宜
上、1本のビット線BLに接続されたNANDストリン
グ1本に8個のメモリセルトランジスタMT10〜MT
17が接続された場合のNAND型フラッシュメモリア
レイを示している。
FIG. 2 is a diagram showing a memory cell array structure of a flash memory according to the present invention. FIG. 2 shows, for convenience, eight memory cell transistors MT10 to MT10 in one NAND string connected to one bit line BL.
17 shows a NAND-type flash memory array when connected.

【0029】メモリストリングMSTRにおいては、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MT10〜MT17が直列に接続され、各メ
モリセルトランジスタMT10〜MT17のコントロー
ルゲートCGがそれぞれワード線WL10〜WL17に
接続されている。メモリセルトランジスタMT10のド
レインはゲート電極が選択信号供給線DSG10に接続
された選択トランジスタDST10を介してビット線B
Lに接続され、メモリセルトランジスタMT17のソー
スはゲート電極が選択信号供給線SSG10に接続され
たNMOSトランジスタからなる選択トランジスタSS
T10を介してソース線SRLに接続されている。
In the memory string MSTR, for example, n-type memory cell transistors MT10 to MT17 capable of writing and erasing data by accumulating and releasing charges at a floating gate are connected in series, and the respective memory cell transistors MT10 to MT17 are connected. Are connected to the word lines WL10 to WL17, respectively. The drain of the memory cell transistor MT10 is connected to a bit line B via a selection transistor DST10 whose gate electrode is connected to a selection signal supply line DSG10.
L, and the source of the memory cell transistor MT17 is a selection transistor SS composed of an NMOS transistor whose gate electrode is connected to the selection signal supply line SSG10.
It is connected to the source line SRL via T10.

【0030】そして、本実施形態に係るメモリストリン
グMSTRにおける選択トランジスタDST10は、し
きい値Vths10 が可変なトランジスタ、たとえばメモリ
セルトランジスタと同様なスタックゲート型のトランジ
スタにより構成されている。選択トランジスタDST1
0のしきい値電圧ths10 は、たとえば0V〜1V程度の
値に可変とすることができ、後述するように、動作(特
に書き込み動作)に応じて必要なしきい値をとるよう
に、選択信号供給線DSG10への印加電圧が制御され
る。
The selection transistor DST10 in the memory string MSTR according to the present embodiment is constituted by a transistor having a variable threshold value Vths10, for example, a stack gate type transistor similar to a memory cell transistor. Select transistor DST1
The threshold voltage ths10 of 0 can be varied to a value of, for example, about 0 V to 1 V. As will be described later, the selection signal supply is performed so as to take a necessary threshold value according to an operation (particularly, a write operation). The voltage applied to the line DSG10 is controlled.

【0031】そして、メモリストリングMSTRの各メ
モリセルトランジスタMT10〜MT17、選択トラン
ジスタDST10,SST10はpウェルに形成されて
おり、このpウェルがウェル電圧制御回路WVCに接続
されている。また、選択信号供給線DSG10は駆動電
圧VDSGの供給ライン(図示せず)に接続され、選択
信号供給線SSG10は駆動電圧VSSGの供給ライン
(図示せず)に接続されいる。なお、選択信号供給線D
SG10、SSG10は、たとえば図示しない高耐圧N
MOSトランジスタを介して駆動電圧VDSG,VSS
Gの供給ラインに接続さる。
The memory cell transistors MT10 to MT17 and the select transistors DST10 and SST10 of the memory string MSTR are formed in a p-well, and the p-well is connected to a well voltage control circuit WVC. The selection signal supply line DSG10 is connected to a supply line (not shown) for the drive voltage VDSG, and the selection signal supply line SSG10 is connected to a supply line (not shown) for the drive voltage VSSG. The selection signal supply line D
SG10 and SSG10 are, for example, a high withstand voltage N (not shown).
Drive voltages VDSG, VSS via MOS transistors
Connect to G supply line.

【0032】次に、上記構成による消去動作を伴う書き
込み動作について、図3、図4、図5および図6に関連
付けて説明する。ここでは、書き込み動作は図2におけ
るメモリセルトランジスタMT13に対して行う場合を
例に説明する。なお、図3は書き込み動作を説明するた
めのフローチャート、図4は書き込み前の消去動作時の
選択ストリングと非選択ストリングのバイアス条件を示
す図、図5は書き込み時の選択ストリングと非選択スト
リングのバイアス条件を示す図、図6は書き込み動作後
に選択トランジスタのしきい値電圧を高しきい値化する
場合の選択ストリングと非選択ストリングのバイアス条
件を示す図である。
Next, a write operation with an erase operation according to the above configuration will be described with reference to FIGS. 3, 4, 5 and 6. FIG. Here, a case where the write operation is performed on the memory cell transistor MT13 in FIG. 2 will be described as an example. FIG. 3 is a flowchart for explaining a write operation, FIG. 4 is a diagram showing bias conditions of a selected string and an unselected string during an erase operation before writing, and FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a bias condition, and FIG. 6 is a diagram illustrating a bias condition of a selected string and a non-selected string when the threshold voltage of a selection transistor is increased after a write operation.

【0033】まず、データの書き込み動作に先立って、
書き込み対象の選択ブロックに対する消去動作および選
択ストリングの選択トランジスタのしきい値電圧Vths1
0 の低しきい値電圧化が行われる(S1,S2)。具体
的には、ウェル電圧制御回路WVCによりn型基板とp
ウェルにたとえば20V程度の高電圧が印加される。そ
して、図4(a)に示すように、ロー回路RCにより選
択されたストリングのメモリセルトランジスタMT10
〜WL17のコントロールゲートが接続されたワード線
WL10〜WL17に0Vが印加されるとともに、選択
トランジスタDST10のゲート電極(コントロールゲ
ートに相当)が接続された選択信号供給線DSG10に
0V、ソース線SRL側の選択トランジスタSST10
のゲート電極が接続された選択信号供給線SSG10に
20Vが印加される。このとき、カラム回路CC等によ
りビット線BLおよびソース線SRLはフローティング
状態に保持される。これにより、メモリセルトランジス
タMT10〜WL17のフローティングゲートから基板
へトンネル電流が流れ、電子が抜ける。すなわち、デー
タが消去され、メモリセルのしきい値電圧Vthが正から
負へシフトする。また、このとき、ビット線BL側の選
択トランジスタDST10のしきい値電圧Vths10 が1
Vから0Vに遷移する。すなわち低しきい値電圧化され
る。
First, prior to the data write operation,
Erase operation for the selected block to be written and threshold voltage Vths1 of the select transistor in the selected string
The threshold voltage of 0 is lowered (S1, S2). Specifically, the n-type substrate and the p-type substrate are controlled by the well voltage control circuit WVC.
A high voltage of, for example, about 20 V is applied to the well. Then, as shown in FIG. 4A, the memory cell transistor MT10 of the string selected by the row circuit RC
0V is applied to the word lines WL10 to WL17 to which the control gates of the control transistor DST10 to WL17 are connected, the selection signal supply line DSG10 to which the gate electrode (corresponding to the control gate) of the selection transistor DST10 is connected, and the source line SRL side. Selection transistor SST10
20V is applied to the selection signal supply line SSG10 to which the gate electrode is connected. At this time, the bit line BL and the source line SRL are held in a floating state by the column circuit CC and the like. As a result, a tunnel current flows from the floating gates of the memory cell transistors MT10 to WL17 to the substrate, and electrons escape. That is, data is erased, and the threshold voltage Vth of the memory cell shifts from positive to negative. At this time, the threshold voltage Vths10 of the select transistor DST10 on the bit line BL side becomes 1
Transition from V to 0V. That is, the threshold voltage is lowered.

【0034】また、この消去動作時には、非選択ストリ
ングに対しては、図4(b)に示すように、メモリセル
トランジスタMT10〜WL17のコントロールゲート
が接続されたワード線WL10〜WL17、選択トラン
ジスタDST10,SST10のゲート電極が接続され
た選択信号供給線DSG10,SSG10に20Vが印
加される。これにより、非選択ストリングのデータの消
去が抑止されるとともに、ビット線BL側の選択トラン
ジスタDST10のしきい値電圧Vths10 が1Vのまま
に保持される。すなわち低しきい値電圧化が抑止され
る。
In the erase operation, as shown in FIG. 4B, for the unselected strings, the word lines WL10 to WL17 to which the control gates of the memory cell transistors MT10 to WL17 are connected, and the select transistor DST10 , SST10 are connected to the selection signal supply lines DSG10, SSG10 to which 20V is applied. As a result, erasure of data in the unselected string is suppressed, and the threshold voltage Vths10 of the selection transistor DST10 on the bit line BL side is maintained at 1V. That is, lowering of the threshold voltage is suppressed.

【0035】以上の消去動作が終了すると、書き込み動
作が行われる(S3,S4)。具体的には、たとえば図
5(a)に示すように、メモリセルトランジスタMT1
3にデータを書き込む場合には、選択ワード線WL13
に20V、非選択ワード線WL10〜WL12、WL1
4〜WL17に中間電圧10Vが印加され、選択信号供
給線DSG1に3V、選択信号供給線SSG1に0Vが
印加され、ビット線BLに書き込みデータに応じて0V
または3Vが印加される。このとき、ソース線SRLは
接地レベル(0V)に保持され、ウェル電圧制御回路2
0によりpウェル12に対して0Vが印加され、基板も
0Vに保持される。これにより、メモリセルトランジス
タMT13に所望のデータが書き込まれ、他のメモリセ
ルトランジスタMT10〜MT12,MT14〜MT1
7への書き込みは行われない。これにより、たとえばメ
モリセルのしきい値電圧Vthがそのままに保持される
か、負から正へシフトする。
When the above erasing operation is completed, a writing operation is performed (S3, S4). More specifically, for example, as shown in FIG.
3 when writing data to the selected word line WL13
20V, unselected word lines WL10 to WL12, WL1
4 to WL17, an intermediate voltage of 10V is applied, a selection signal supply line DSG1 is applied with 3V, a selection signal supply line SSG1 is applied with 0V, and a bit line BL is supplied with 0V according to write data.
Alternatively, 3 V is applied. At this time, the source line SRL is held at the ground level (0 V), and the well voltage control circuit 2
With 0, 0V is applied to the p-well 12, and the substrate is also maintained at 0V. As a result, desired data is written to the memory cell transistor MT13, and the other memory cell transistors MT10 to MT12 and MT14 to MT1 are written.
No writing to 7 is performed. As a result, for example, the threshold voltage Vth of the memory cell is maintained as it is or shifts from negative to positive.

【0036】また、この書き込み動作時には、非選択ス
トリングに対しては、図5(b)に示すように、メモリ
セルトランジスタMT10〜WL17のコントロールゲ
ートが接続されたワード線WL0〜WL7、選択トラン
ジスタDST10,SST10のゲート電極が接続され
た選択信号供給線DSG10,SSG10に0Vが印加
される。そして、カラム回路CC等によりビット線BL
およびソース線SRLに0Vが印加される。したがっ
て、ビット線BL側の選択トランジスタDST10のし
きい値電圧Vths10 が1Vのままに保持されることか
ら、非選択ストリングを介するリーク電流の発生が防止
される。一方、選択ストリングのチャネル電圧は、選択
トランジスタDST10のしきい値電圧Vths10 が0V
となっていることから、0〜3Vの範囲で制御可能であ
り、メモリセルへの書き込み禁止動作の制御性および特
性改善が可能である。
In the write operation, as shown in FIG. 5B, for the unselected strings, the word lines WL0 to WL7 to which the control gates of the memory cell transistors MT10 to WL17 are connected, and the select transistor DST10 , SST10 are connected to the selection signal supply lines DSG10, SSG10 to which 0V is applied. Then, the bit line BL is supplied by the column circuit CC or the like.
And 0V is applied to the source line SRL. Therefore, since the threshold voltage Vths10 of the select transistor DST10 on the bit line BL side is kept at 1 V, the occurrence of a leak current through the unselected string is prevented. On the other hand, the channel voltage of the selected string is such that the threshold voltage Vths10 of the selection transistor DST10 is 0V.
Therefore, control can be performed in the range of 0 to 3 V, and controllability and characteristics of the write-inhibiting operation for the memory cell can be improved.

【0037】書き込み動作が終了すると、低しきい値電
圧化されている、選択ストリングのビット線BL側の選
択トランジスタDST10のしきい値電圧Vths10 を0
Vから1Vに戻す高しきい値電圧化が行われる(S
5)。具体的には、図6(a)に示すように、ワード線
WL0〜WL7に0Vが印加されるとともに、選択トラ
ンジスタDST10のゲート電極(コントロールゲート
に相当)が接続された選択信号供給線DSG10に20
V、ソース線SRL側の選択トランジスタSST10の
ゲート電極が接続された選択信号供給線SSG10に0
Vが印加される。このとき、カラム回路CC等によりビ
ット線BLおよびソース線SRLは0Vに保持される。
これにより、ビット線BL側の選択トランジスタDST
10のしきい値電圧Vths10 が0Vから1Vに遷移す
る。
When the write operation is completed, the threshold voltage Vths10 of the select transistor DST10 on the bit line BL side of the selected string, which has been lowered in threshold voltage, is set to 0.
The threshold voltage is raised from V to 1 V (S
5). Specifically, as shown in FIG. 6A, 0 V is applied to the word lines WL0 to WL7, and the select signal supply line DSG10 to which the gate electrode (corresponding to a control gate) of the select transistor DST10 is connected. 20
V, 0 is applied to the selection signal supply line SSG10 connected to the gate electrode of the selection transistor SST10 on the source line SRL side.
V is applied. At this time, the bit line BL and the source line SRL are held at 0 V by the column circuit CC and the like.
Thereby, the select transistor DST on the bit line BL side
The threshold voltage Vths10 of 10 changes from 0V to 1V.

【0038】このとき、非選択ストリングに対しては、
図6(b)に示すように、メモリセルトランジスタMT
10〜WL17のコントロールゲートが接続されたワー
ド線WL0〜WL7、選択トランジスタDST10,S
ST10のゲート電極が接続された選択信号供給線DS
G10,SSG10に0Vが印加される。また、カラム
回路CC等によりビット線BLおよびソース線SRLに
0Vが印加される。
At this time, for an unselected string,
As shown in FIG. 6B, the memory cell transistor MT
Word lines WL0 to WL7 to which control gates of 10 to WL17 are connected, and select transistors DST10 and S
Select signal supply line DS to which gate electrode of ST10 is connected
0 V is applied to G10 and SSG10. Further, 0 V is applied to the bit line BL and the source line SRL by the column circuit CC or the like.

【0039】そして、ビット線BL側の選択トランジス
タDST10のしきい値電圧Vths10 を0Vから1Vに
戻すことにより、書き込み動作が終了する(S6)。
Then, by returning the threshold voltage Vths10 of the select transistor DST10 on the bit line BL side from 0V to 1V, the write operation is completed (S6).

【0040】以上のように、本実施形態によれば、NA
ND型フラッシュEEPROMにおいて、各ストリング
をビット線BLに接続する選択トランジスタDST10
をしきい値可変なトランジスタで構成し、書き込み時に
書き込み対象のストリングの選択トランジスタのしきい
値を低しきい値電圧化(1Vから0Vへ遷移させ)し、
非選択ブロックにおけるストリングの選択トランジスタ
DST10のしきい値電圧は高いしきい値のまま(1
V)に保持し、書き込み終了後、低しきい値電圧化した
選択されたストリングの選択トランジスタのしきい値を
高いしきい値電圧(1V)に戻すようにしたので、非選
択ストリングを介するリーク電流の発生を防止でき、ま
た、選択ストリングのチャネル電圧は、選択トランジス
タDST10のしきい値電圧Vths10 が0Vとなってい
ることから、0〜3Vの範囲で制御可能であり、メモリ
セルへの書き込み禁止動作の制御性および特性改善が可
能となるという利点がある。
As described above, according to the present embodiment, the NA
In an ND type flash EEPROM, a selection transistor DST10 for connecting each string to a bit line BL
Is constituted by a transistor whose threshold value is variable, and the threshold value of the selection transistor of the string to be written is lowered (change from 1 V to 0 V) at the time of writing,
The threshold voltage of the select transistor DST10 of the string in the unselected block remains high (1
V), and after the writing is completed, the threshold value of the selection transistor of the selected string whose threshold voltage has been lowered is returned to the high threshold voltage (1 V). The generation of current can be prevented, and the channel voltage of the selected string can be controlled in the range of 0 to 3 V because the threshold voltage Vths10 of the selection transistor DST10 is 0 V. There is an advantage that controllability and characteristics of the prohibited operation can be improved.

【0041】なお、上述の説明では、2値のデータを記
憶するメモリセルトランジスタを例に説明したが、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
装置にも本発明が適用できることはいうまでもない。
In the above description, a memory cell transistor that stores binary data has been described as an example. However, a so-called multi-valued type in which at least three or more values of data are recorded in one memory cell transistor. Needless to say, the present invention can be applied to a nonvolatile semiconductor memory device.

【0042】たとえば図7に示すように、メモリセルト
ランジスタMT13にデータを書き込む場合には、選択
ワード線WL13に20V、非選択ワード線WL10〜
WL12、WL14〜WL17に中間電圧10Vが印加
され、しきい値電圧が1Vが0Vに低電圧化された選択
トランジスタDST10のゲート電極が接続された選択
信号供給線DSG1に3V、選択信号供給線SSG1に
0Vが印加され、データ「00」を書き込む場合にはビ
ット線BLに0Vを印加される。データ「01」を書き
込む場合にはビット線BLに1V(従来は0.7V)が
印加され、データ「02」を書き込む場合には2V(従
来は1.4V)が印加され、データ「11」を書き込む
場合にはビット線BLに3Vが印加される。
For example, as shown in FIG. 7, when data is written to memory cell transistor MT13, 20 V is applied to selected word line WL13 and unselected word lines WL10 to WL10.
An intermediate voltage of 10 V is applied to WL12 and WL14 to WL17, and a threshold voltage of 3V is applied to the selection signal supply line DSG1 connected to the gate electrode of the selection transistor DST10 whose 1V is reduced to 0V, and the selection signal supply line SSG1 0V is applied to the bit line BL when writing data "00". When writing data "01", 1 V (conventionally 0.7 V) is applied to the bit line BL, and when writing data "02", 2 V (conventionally 1.4 V) is applied and data "11" is applied. Is written, 3 V is applied to the bit line BL.

【0043】このように、選択トランジスタDST10
をしきい値可変なトランジスタで構成した多値書き込み
方式を採用したフラッシュメモリにおいては、書き込み
データに応じたメモリセルのチャネル電圧を十分な電圧
間隔をおいて設定することができ、誤書き込みを防止で
きる利点がある。
As described above, the selection transistor DST10
Memory using a multi-level programming method with transistors with variable threshold values, the memory cell channel voltage can be set at sufficient voltage intervals according to the programming data, preventing erroneous programming. There are advantages that can be done.

【0044】なお、上述した実施形態では、NAND型
ストリングを例に説明したが、本発明が選択トランジス
タを介してビット線BLとメモリストリングとのデータ
の授受を行う他のフラッシュEEPROM、たとえばD
INOR型、AND型等のフラッシュEEPROMに適
用できることはいうまでもない。
In the above-described embodiment, a NAND type string has been described as an example. However, the present invention uses another flash EEPROM, such as a D-type flash memory, for exchanging data between a bit line BL and a memory string via a selection transistor.
Needless to say, the present invention can be applied to a flash EEPROM of an INOR type, an AND type, and the like.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非選択ストリングを介するリーク電流の発生を防止で
き、また、選択ストリングのチャネル電圧は、選択トラ
ンジスタのしきい値電圧が低電圧に制御されていること
から、広い範囲で制御可能であり、メモリセルへの書き
込み禁止動作の制御性および特性改善が可能となるとい
う利点がある。
As described above, according to the present invention,
It is possible to prevent the occurrence of a leak current through the non-selected string, and the channel voltage of the selected string can be controlled in a wide range because the threshold voltage of the selection transistor is controlled to a low voltage. There is an advantage that controllability and characteristics of the write prohibition operation to the memory can be improved.

【0046】また、多値書き込み方式を採用したフラッ
シュメモリにおいては、書き込みデータに応じたメモリ
セルのチャネル電圧を十分な電圧間隔をおいて設定する
ことができ、誤書き込みを防止できる利点がある。
Further, in a flash memory employing a multi-level write method, the channel voltage of a memory cell corresponding to write data can be set at a sufficient voltage interval, and there is an advantage that erroneous writing can be prevented.

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

【図1】本発明に係るフラッシュメモリのシステム構成
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of a flash memory according to the present invention.

【図2】本発明に係るNAND型フラッシュメモリのメ
モリセルアレイ構造を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a memory cell array structure of a NAND flash memory according to the present invention.

【図3】本発明に係るNAND型フラッシュメモリの書
き込み動作を説明するためのフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart for explaining a write operation of the NAND flash memory according to the present invention.

【図4】本発明に係るNAND型フラッシュメモリにお
ける書き込み前の消去動作時の選択ストリングと非選択
ストリングのバイアス条件を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing bias conditions of a selected string and an unselected string during an erase operation before writing in a NAND flash memory according to the present invention.

【図5】本発明に係るNAND型フラッシュメモリにお
ける書き込み時の選択ストリングと非選択ストリングの
バイアス条件を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing bias conditions of a selected string and a non-selected string at the time of writing in the NAND flash memory according to the present invention.

【図6】本発明に係るNAND型フラッシュメモリにお
ける書き込み動作後に選択トランジスタのしきい値電圧
を高しきい値化する場合の選択ストリングと非選択スト
リングのバイアス条件を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing bias conditions of a selected string and a non-selected string when the threshold voltage of a selection transistor is increased after a write operation in a NAND flash memory according to the present invention.

【図7】本発明に係る多値書き込み方式を採用したフラ
ッシュメモリにおける書き込み動作を説明するための図
である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a write operation in a flash memory employing a multi-level write method according to the present invention.

【図8】NAND型フラッシュEEPROMのメモリア
レイ構造を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a memory array structure of a NAND flash EEPROM.

【図9】本発明に係るNAND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。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the threshold voltage Vth level and the distribution of data in the case where 2-bit data having four values is recorded in one memory transistor in the NAND flash memory according to the present invention. It is.

【図10】従来の多値書き込み方式を採用したフラッシ
ュメモリにおける書き込み動作を説明するための図であ
る。
FIG. 10 is a diagram for explaining a write operation in a flash memory employing a conventional multi-level write method.

【符号の説明】 MT10〜MT17…メモリセルトランジスタ、DST
10,SST10…選択トランジスタ、WL0〜WL7
…ワード線、BL…ビット線、DSG10,SSG10
…選択信号供給線、RC…ロー回路、CC…カラム回
路、WVC…ウェル電圧制御回路。
[Explanation of Signs] MT10 to MT17: Memory cell transistor, DST
10, SST10 ... selection transistor, WL0 to WL7
... word line, BL ... bit line, DSG10, SSG10
... selection signal supply line, RC ... row circuit, CC ... column circuit, WVC ... well voltage control circuit.

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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セ
ルトランジスタを有し、上記ビット線の電位に応じたデ
ータの書き込みを行う不揮発性半導体記憶装置であっ
て、 上記メモリセルトランジスタと上記ビット線との間に接
続され、ゲート電極への選択信号の入力レベルに応じて
しきい値電圧が可変な選択トランジスタを有する不揮発
性半導体記憶装置。
1. A memory cell transistor in which the amount of charge stored in a charge storage unit changes according to the voltage applied to a connected word line and bit line, and the threshold voltage changes according to the change. A nonvolatile semiconductor memory device for writing data in accordance with the potential of the bit line, wherein the nonvolatile semiconductor memory device is connected between the memory cell transistor and the bit line, and responds to an input level of a selection signal to a gate electrode. Semiconductor memory device having a select transistor whose threshold voltage is variable.
【請求項2】 書き込み動作を行う際に、上記選択トラ
ンジスタのしきい値電圧を低く設定する手段を有する請
求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
2. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising means for setting a threshold voltage of said select transistor low when performing a write operation.
【請求項3】 書き込み動作終了後、上記選択トランジ
スタのしきい値電圧を書き込み時の設定しきい値電圧よ
り高く設定する手段を有する請求項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, further comprising means for setting a threshold voltage of said select transistor to be higher than a set threshold voltage at the time of writing after a write operation is completed.
【請求項4】 上記書き込み動作終了後、上記選択トラ
ンジスタのしきい値電圧を上記書き込み時の設定しきい
値電圧より高く設定する手段を有する請求項2記載の不
揮発性半導体記憶装置。
4. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 2, further comprising means for setting a threshold voltage of said select transistor higher than a threshold voltage set at the time of said writing after completion of said writing operation.
【請求項5】 上記選択トランジスタは、上記メモリセ
ルトランジスタと構造が等価なトランジスタにより構成
されている請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
5. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said select transistor is constituted by a transistor having a structure equivalent to said memory cell transistor.
【請求項6】 上記選択トランジスタは、上記メモリセ
ルトランジスタと構造が等価なトランジスタにより構成
されている請求項2記載の不揮発性半導体記憶装置。
6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein said select transistor is constituted by a transistor having a structure equivalent to said memory cell transistor.
【請求項7】 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セ
ルトランジスタを有し、消去動作を行った後に上記ビッ
ト線の電位に応じたデータの書き込みを行う不揮発性半
導体記憶装置であって、 上記メモリセルトランジスタと上記ビット線との間に接
続され、ゲート電極への選択信号の入力レベルに応じて
しきい値電圧が可変な選択トランジスタと、 上記書き込み前消去動作時に、上記選択トランジスタの
しきい値電圧を低く設定して書き込みを行い、書き込み
終了したならば上記選択トランジスタのしきい値電圧を
書き込み時の設定しきい値電圧より高く設定する手段と
を有する不揮発性半導体記憶装置。
7. A memory cell transistor in which the amount of charge stored in a charge storage portion changes according to the voltage applied to the connected word line and bit line, and the threshold voltage changes according to the change. A non-volatile semiconductor memory device that performs data writing according to the potential of the bit line after performing an erasing operation, wherein the non-volatile semiconductor memory device is connected between the memory cell transistor and the bit line to select a gate electrode. A selection transistor whose threshold voltage is variable in accordance with a signal input level; and during the pre-erase operation, writing is performed by setting the threshold voltage of the selection transistor to a low value. Means for setting the threshold voltage of the memory cell higher than the set threshold voltage at the time of writing.
【請求項8】 上記選択トランジスタは、上記メモリセ
ルトランジスタと構造が等価なトランジスタにより構成
されている請求項7記載の不揮発性半導体記憶装置。
8. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 7, wherein said select transistor is constituted by a transistor having a structure equivalent to that of said memory cell transistor.
【請求項9】 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、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、 上記メモリセルトランジスタと上記ビット線との間に接
続され、ゲート電極への選択信号の入力レベルに応じて
しきい値電圧が可変な選択トランジスタを有する不揮発
性半導体記憶装置。
9. A memory transistor in which the amount of charge stored in the charge storage unit changes according to the voltage applied to the connected word line and bit line, and the threshold voltage changes according to the change. A nonvolatile semiconductor memory device having a NAND structure that outputs data based on a word line voltage and an accumulated charge amount set according to a threshold voltage to a bit line during reading, wherein the memory cell transistor and the bit line And a selection transistor connected between the gate electrode and a selection transistor whose threshold voltage is variable according to the input level of the selection signal to the gate electrode.
【請求項10】 書き込み動作を行う際に、上記選択ト
ランジスタのしきい値電圧を低く設定する手段を有する
請求項9記載の不揮発性半導体記憶装置。
10. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 9, further comprising: means for setting a threshold voltage of said select transistor low when performing a write operation.
【請求項11】 書き込み動作終了後、上記選択トラン
ジスタのしきい値電圧を書き込み時の設定しきい値電圧
より高く設定する手段を有する請求項9記載の不揮発性
半導体記憶装置。
11. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 9, further comprising means for setting a threshold voltage of said select transistor to be higher than a threshold voltage set at the time of writing after a write operation is completed.
【請求項12】 上記書き込み動作終了後、上記選択ト
ランジスタのしきい値電圧を上記書き込み時の設定しき
い値電圧より高く設定する手段を有する請求項10記載
の不揮発性半導体記憶装置。
12. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 10, further comprising means for setting a threshold voltage of said select transistor to be higher than a set threshold voltage at the time of said write after said write operation is completed.
【請求項13】 上記選択トランジスタは、上記メモリ
セルトランジスタと構造が等価なトランジスタにより構
成されている請求項9記載の不揮発性半導体記憶装置。
13. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 9, wherein said selection transistor is constituted by a transistor having a structure equivalent to said memory cell transistor.
【請求項14】 上記選択トランジスタは、上記メモリ
セルトランジスタと構造が等価なトランジスタにより構
成されている請求項10記載の不揮発性半導体記憶装
置。
14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 10, wherein said select transistor is constituted by a transistor having a structure equivalent to said memory cell transistor.
【請求項15】 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、 上記メモリセルトランジスタと上記ビット線との間に接
続され、ゲート電極への選択信号の入力レベルに応じて
しきい値電圧が可変な選択トランジスタを有する不揮発
性半導体記憶装置。
15. A memory transistor in which the amount of charge stored in a charge storage unit changes according to a voltage applied to a connected word line and bit line, and a threshold voltage changes according to the change. The multi-value data of three or more values is recorded in one memory transistor according to the threshold voltage of the memory transistor, and at the time of reading, the word line voltage and the accumulated charge amount set according to the threshold voltage are stored. A non-volatile semiconductor memory device having a NAND structure for outputting data based on a bit line, wherein the threshold value is connected between the memory cell transistor and the bit line, and the threshold value is determined according to an input level of a selection signal to a gate electrode. A nonvolatile semiconductor memory device having a selection transistor whose voltage is variable.
【請求項16】 書き込み動作を行う際に、上記選択ト
ランジスタのしきい値電圧を低く設定する手段を有する
請求項15記載の不揮発性半導体記憶装置。
16. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 15, further comprising means for setting a threshold voltage of said select transistor low when performing a write operation.
【請求項17】 書き込み動作終了後、上記選択トラン
ジスタのしきい値電圧を書き込み時の設定しきい値電圧
より高く設定する手段を有する請求項15記載の不揮発
性半導体記憶装置。
17. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 15, further comprising means for setting a threshold voltage of said select transistor higher than a set threshold voltage at the time of writing after completion of the writing operation.
【請求項18】 上記書き込み動作終了後、上記選択ト
ランジスタのしきい値電圧を上記書き込み時の設定しき
い値電圧より高く設定する手段を有する請求項16記載
の不揮発性半導体記憶装置。
18. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 16, further comprising means for setting a threshold voltage of said select transistor to be higher than a threshold voltage set at the time of said writing after completion of said writing operation.
【請求項19】 上記選択トランジスタは、上記メモリ
セルトランジスタと構造が等価なトランジスタにより構
成されている請求項15記載の不揮発性半導体記憶装
置。
19. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 15, wherein said select transistor is constituted by a transistor having a structure equivalent to that of said memory cell transistor.
【請求項20】 上記選択トランジスタは、上記メモリ
セルトランジスタと構造が等価なトランジスタにより構
成されている請求項16記載の不揮発性半導体記憶装
置。
20. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 16, wherein said select transistor is constituted by a transistor having a structure equivalent to said memory cell transistor.
【請求項21】 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
セルトランジスタを有し、消去動作を行った後に上記ビ
ット線の電位に応じたデータの書き込みをしきい値電圧
可変な選択トランジスタを介して行う不揮発性半導体記
憶装置のデータ書き込み方法であって、 書き込み前消去動作時に、上記選択トランジスタのしき
い値電圧を低く設定し、 選択トランジスタのしきい値電圧が低い状態でデータの
書き込みを行い、 書き込み終了後、上記選択トランジスタのしきい値電圧
を書き込み時の設定しきい値電圧より高く設定する不揮
発性半導体記憶装置のデータ書き込み方法。
21. A memory cell transistor in which the amount of charge stored in a charge storage unit changes according to the voltage applied to the connected word line and bit line, and the threshold voltage changes according to the change. A data writing method for a nonvolatile semiconductor memory device, in which data writing according to the potential of the bit line is performed via a selection transistor whose threshold voltage is variable after performing an erasing operation, The threshold voltage of the selection transistor is set low, data is written in a state where the threshold voltage of the selection transistor is low, and after the writing is completed, the threshold voltage of the selection transistor is set at the time of writing. A data writing method for a nonvolatile semiconductor memory device which is set higher than a value voltage.
JP24396097A 1997-09-09 1997-09-09 Nonvolatile semiconductor storage device and its data writing method Pending JPH1186571A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24396097A JPH1186571A (en) 1997-09-09 1997-09-09 Nonvolatile semiconductor storage device and its data writing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24396097A JPH1186571A (en) 1997-09-09 1997-09-09 Nonvolatile semiconductor storage device and its data writing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1186571A true JPH1186571A (en) 1999-03-30

Family

ID=17111609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24396097A Pending JPH1186571A (en) 1997-09-09 1997-09-09 Nonvolatile semiconductor storage device and its data writing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1186571A (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100331563B1 (en) * 1999-12-10 2002-04-06 윤종용 NAND-type flash memory device and method for operating the same
KR100536536B1 (en) * 2001-03-06 2005-12-16 가부시끼가이샤 도시바 Nonvolatile semiconductor memory device
WO2006059374A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-08 Spansion Llc Semiconductor device and semiconductor device control method
WO2006059375A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-08 Spansion Llc Semiconductor device and semiconductor device control method
US7079437B2 (en) 2002-09-30 2006-07-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device having configuration of NAND strings with dummy memory cells adjacent to select transistors
JP2008091011A (en) * 2006-09-29 2008-04-17 Hynix Semiconductor Inc Flash memory element and program method thereof
JP2009026458A (en) * 2008-10-20 2009-02-05 Toshiba Corp Semiconductor storage device
WO2009089197A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-16 Spansion Llc Non-volatile memory device and methods of using it
JP2011028845A (en) * 2010-11-08 2011-02-10 Spansion Llc Semiconductor device and method of controlling semiconductor device
JP2011198435A (en) * 2010-03-23 2011-10-06 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory device
US9589640B2 (en) 2015-01-09 2017-03-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Data storage device including nonvolatile memory device and operating method thereof
US10593691B2 (en) 2017-12-25 2020-03-17 Toshiba Memory Corporation Three-dimensional non-volatile memory device with cut off time control

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100331563B1 (en) * 1999-12-10 2002-04-06 윤종용 NAND-type flash memory device and method for operating the same
KR100536536B1 (en) * 2001-03-06 2005-12-16 가부시끼가이샤 도시바 Nonvolatile semiconductor memory device
US7692969B2 (en) 2002-09-30 2010-04-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device including plural memory cells and a dummy cell coupled to an end of a memory cell
US8879326B2 (en) 2002-09-30 2014-11-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device including plural memory cells and a dummy cell coupled to an end of a memory cell
US8482984B2 (en) 2002-09-30 2013-07-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device including plural memory cells and a dummy cell coupled to an end of a memory cell
US7079437B2 (en) 2002-09-30 2006-07-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device having configuration of NAND strings with dummy memory cells adjacent to select transistors
US8274834B2 (en) 2002-09-30 2012-09-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device including plural memory cells and a dummy cell coupled to an end of a memory cell
US7263000B2 (en) 2002-09-30 2007-08-28 Kabushiki Kaisha Toshiba NAND type memory with dummy cells adjacent to select transistors being biased at different voltage during data erase
US7898867B2 (en) 2002-09-30 2011-03-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory device including plural memory cells and a dummy cell coupled to an end of a memory cell
JP4672673B2 (en) * 2004-11-30 2011-04-20 スパンション エルエルシー Semiconductor device and method for controlling semiconductor device
GB2434676A (en) * 2004-11-30 2007-08-01 Spansion Llc Semiconductor device and semiconductor device control method
JPWO2006059375A1 (en) * 2004-11-30 2008-06-05 スパンション エルエルシー Semiconductor device and method for controlling semiconductor device
WO2006059374A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-08 Spansion Llc Semiconductor device and semiconductor device control method
WO2006059375A1 (en) * 2004-11-30 2006-06-08 Spansion Llc Semiconductor device and semiconductor device control method
GB2434676B (en) * 2004-11-30 2009-11-18 Spansion Llc Semiconductor device and method of controlling said semiconductor device
US7251161B2 (en) 2004-11-30 2007-07-31 Spansion Llc Semiconductor device and method of controlling said semiconductor device
JP4698605B2 (en) * 2004-11-30 2011-06-08 スパンション エルエルシー Semiconductor device and method for controlling semiconductor device
US7286398B2 (en) 2004-11-30 2007-10-23 Spansion Llc Semiconductor device and method of controlling said semiconductor device
JPWO2006059374A1 (en) * 2004-11-30 2008-06-05 スパンション エルエルシー Semiconductor device and method for controlling semiconductor device
JP2008091011A (en) * 2006-09-29 2008-04-17 Hynix Semiconductor Inc Flash memory element and program method thereof
WO2009089197A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-16 Spansion Llc Non-volatile memory device and methods of using it
JP2009026458A (en) * 2008-10-20 2009-02-05 Toshiba Corp Semiconductor storage device
JP2011198435A (en) * 2010-03-23 2011-10-06 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory device
JP2011028845A (en) * 2010-11-08 2011-02-10 Spansion Llc Semiconductor device and method of controlling semiconductor device
US9589640B2 (en) 2015-01-09 2017-03-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Data storage device including nonvolatile memory device and operating method thereof
US10593691B2 (en) 2017-12-25 2020-03-17 Toshiba Memory Corporation Three-dimensional non-volatile memory device with cut off time control

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3810985B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory
KR100909968B1 (en) Three-dimensional flash memory device with improved driving method and driving method
US7480177B2 (en) Page buffer and multi-state nonvolatile memory device including the same
JP3631463B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP4856138B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US7095657B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device capable of realizing optimized erasing operation in a memory array
KR100366741B1 (en) Nonvolatile semiconductor memory
US8472259B2 (en) Non-volatile semiconductor memory device
JP3977799B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2009158061A (en) Semiconductor memory device
US7522452B2 (en) Non-volatile semiconductor storage device
JP2004014043A (en) Nonvolatile semiconductor memory
US7286398B2 (en) Semiconductor device and method of controlling said semiconductor device
JP3662725B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device capable of simultaneously performing single bit cell and large bit cell operations
JPH1011981A (en) Non-volatile semiconductor storage device
TWI812031B (en) semiconductor memory device
JP2007305204A (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP2000236031A (en) Nonvolatile semiconductor memory
JPH1145986A (en) Non-volatile semiconductor storage device
JPH1186571A (en) Nonvolatile semiconductor storage device and its data writing method
JPWO2006059375A1 (en) Semiconductor device and method for controlling semiconductor device
JP2002279788A (en) Non-volatile semiconductor memory
KR100629193B1 (en) Nonvolatile semiconductor storage device
JPH1186574A (en) Non-volatile semiconductor memory
JPH07320487A (en) Non-volatile semiconductor memory