JPWO2015037159A1 - 半導体記憶装置及びメモリシステム - Google Patents
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Abstract
実施形態に係る半導体記憶装置は、第1、第2メモリセルと、ワード線と、第1、第2ビット線とを備える。第1、第2ビット線はそれぞれ、第1、第2メモリセルの一端に電気的に接続される。リトライリード時に、ワード線に読み出し電圧を印加し、第1ビット線に第1電圧を印加し、第2ビット線に第2電圧を印加し、第2電圧は第1電圧と異なる。
Description
本発明の実施形態は、半導体記憶装置及びメモリシステムに関する。
メモリセルが三次元に配列されたNAND型フラッシュメモリが知られている。
動作信頼性を向上できる半導体記憶装置及びメモリシステムを提供する。
実施形態の半導体記憶装置は、半導体基板上方に設けられた第1メモリセルと、第1メモリセルの上方に積層された第2メモリセルと、第1メモリセル及び第2メモリセルのゲートに電気的に接続されたワード線と、第1メモリセルの一端に電気的に接続された第1ビット線と、第2メモリセルの一端に電気的に接続された第2ビット線と、備える。データの読み出し時に、ワード線に読み出し電圧を印加し、リトライリード時に、ワード線に読み出し電圧を印加し、第1ビット線に第1電圧を印加し、第2ビット線に第2電圧を印加する。第2電圧は前記第1電圧と異なる。
以下、実施形態につき図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。
1.第1実施形態
第1実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。以下では半導体記憶装置として、メモリセルが半導体基板上に積層された三次元積層型NAND型フラッシュメモリを例に挙げて説明する。
第1実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。以下では半導体記憶装置として、メモリセルが半導体基板上に積層された三次元積層型NAND型フラッシュメモリを例に挙げて説明する。
1.1 構成について
1.1.1 メモリシステムの構成について
まず、本実施形態に係る半導体記憶装置を含むメモリシステムの構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係るメモリシステムのブロック図である。
1.1.1 メモリシステムの構成について
まず、本実施形態に係る半導体記憶装置を含むメモリシステムの構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係るメモリシステムのブロック図である。
図示するようにメモリシステムは、NAND型フラッシュメモリ100及びコントローラ200を備えている。コントローラ200とNAND型フラッシュメモリ100は、例えばそれらの組み合わせにより一つの半導体装置を構成しても良く、その例としてはSDTMカードのようなメモリカードや、SSD(solid state drive)等が挙げられる。
NAND型フラッシュメモリ100は、複数のメモリセルを備え、データを不揮発に記憶する。NAND型フラッシュメモリ100の構成の詳細は後述する。
コントローラ200は、外部のホスト機器からの命令に応答して、NAND型フラッシュメモリ100に対して読み出し、書き込み、消去等を命令する。また、NAND型フラッシュメモリ100のメモリ空間を管理する。
コントローラ200は、ホストインターフェイス回路210、内蔵メモリ(RAM)220、プロセッサ(CPU)230、バッファメモリ240、NANDインターフェイス回路250、及びECC回路260を備えている。
ホストインターフェイス回路210は、コントローラバスを介してホスト機器と接続され、ホスト機器との通信を司る。そして、ホスト機器から受信した命令及びデータを、それぞれCPU230及びバッファメモリ240に転送する。またCPU230の命令に応答して、バッファメモリ240内のデータをホスト機器へ転送する。
NANDインターフェイス回路250は、NANDバスを介してNAND型フラッシュメモリ1と接続され、NAND型フラッシュメモリ100との通信を司る。そして、CPU230から受信した命令をNAND型フラッシュメモリ100に転送し、また書き込み時にはバッファメモリ240内の書き込みデータをNAND型フラッシュメモリ100へ転送する。更に読み出し時には、NAND型フラッシュメモリ100から読み出されたデータをバッファメモリ240へ転送する。
CPU230は、コントローラ200全体の動作を制御する。例えば、ホスト機器から書き込み読み出し命令を受信した際には、それに応答して、NANDインターフェイスに基づく書き込み命令を発行する。読み出し及び消去の際も同様である。またCPU230は、ウェアレベリング等、NAND型フラッシュメモリ100を管理するための様々な処理を実行する。更にCPU230は、各種の演算を実行する。例えば、データの暗号化処理やランダマイズ処理等を実行する。
ECC回路260は、データの誤り訂正(ECC:Error Checking and Correcting)処理を実行する。すなわちECC回路260は、データの書き込み時には書き込みデータに基づいてパリティを生成し、読み出し時にはパリティからシンドロームを生成して誤りを検出し、この誤りを訂正する。なお、CPU230がECC回路260の機能を有していても良い。
内蔵メモリ220は、例えばDRAM等の半導体メモリであり、CPU230の作業領域として使用される。そして内蔵メモリ220は、NAND型フラッシュメモリ1を管理するためのファームウェアや、各種の管理テーブル等を保持する。本実施形態に係る内蔵メモリ220は、シフトテーブルを保持する。シフトテーブルは、データの読み出し時に使用される読み出し電圧のオフセットを示すテーブルである。シフトテーブルについては、下記の1.1.3の項において詳細に説明する。
1.1.2 半導体記憶装置の構成について
次に、半導体記憶装置100の構成について説明する。
次に、半導体記憶装置100の構成について説明する。
1.1.2.1 半導体記憶装置の全体構成について
図2は、本実施形態に係るNAND型フラッシュメモリ100のブロック図である。図示するようにNAND型フラッシュメモリ100は、大まかにはコア部110及び周辺回路120を備えている。
図2は、本実施形態に係るNAND型フラッシュメモリ100のブロック図である。図示するようにNAND型フラッシュメモリ100は、大まかにはコア部110及び周辺回路120を備えている。
コア部110は、メモリセルアレイ111、ロウデコーダ112、及びセンスアンプ113を備えている。
メモリセルアレイ111は、それぞれがワード線及びビット線に関連付けられた複数の不揮発性メモリセルの集合である複数(図2の例では3個)のブロックBLK(BLK0〜BLK2)を備えている。ブロックBLKはデータの消去単位となり、同一ブロックBLK内のデータは一括して消去される。ブロックBLKの各々は、メモリセルが直列接続されたNANDストリング114の集合である複数のストリングユニットSU(SU0〜SU3)を備えている。もちろん、メモリセルアレイ111内のブロック数や、1ブロックBLK内のストリンググループ数は任意である。
ロウデコーダ112は、ブロックアドレスやページアドレスをデコードして、対応するブロックのいずれかのワード線を選択する。そしてロウデコーダ112は、選択ワード線及び非選択ワード線に、適切な電圧を印加する。
センスアンプ113は、データの読み出し時には、メモリセルからビット線に読み出されたデータをセンス・増幅する。またデータの書き込み時には、書き込みデータをメモリセルに転送する。メモリセルアレイ111へのデータの読み出し及び書き込みは、複数のメモリセル単位で行われ、この単位がページとなる。
周辺回路120は、シーケンサ121、チャージポンプ122、レジスタ123、及びドライバ124を備える。
ドライバ124は、データの書き込み、読み出し、及び消去に必要な電圧を、ロウデコーダ112、センスアンプ113、及び図示せぬソース線ドライバに供給する。この電圧が、ロウデコーダ112、センスアンプ113、及びソース線ドライバによってメモリセル(後述するワード線、セレクトゲート線、バックゲート線、ビット線、及びソース線)に印加される。
チャージポンプ122は、外部から与えられる電源電圧を昇圧して、必要な電圧をドライバ124に供給する。
レジスタ123は、種々の信号を保持する。例えば、データの書き込みや消去動作のステータスを保持し、これによってコントローラに動作が正常に完了したか否かを通知する。あるいは、レジスタ123は、種々のテーブルを保持することも可能である。
シーケンサ121は、NAND型フラッシュメモリ100全体の動作を制御する。
1.1.2.2 メモリセルアレイ111について
次に、上記メモリセルアレイ111の構成の詳細について説明する。図3は、ブロックBLK0の回路図である。他のブロックBLKも同様の構成を有している。
次に、上記メモリセルアレイ111の構成の詳細について説明する。図3は、ブロックBLK0の回路図である。他のブロックBLKも同様の構成を有している。
図示するように、ブロックBLK0は例えば4つのストリングユニットSUを含む。また各々のストリングユニットSUは、複数のNANDストリング114を含む。
NANDストリング114の各々は、例えば8個のメモリセルトランジスタMT(MT0〜MT7)と、選択トランジスタST1、ST2と、バックゲートトランジスタBTとを含んでいる。メモリセルトランジスタMTは、制御ゲートと電荷蓄積層とを含む積層ゲートを備え、データを不揮発に保持する。なお、メモリセルトランジスタMTの個数は8個に限られず、16個や32個、64個、128個等であってもよく、その数は限定されるものではない。バックゲートトランジスタBTもメモリセルトランジスタMTと同様に、制御ゲートと電荷蓄積層とを含む積層ゲートを備える。但しバックゲートトランジスタBTはデータを保持するためのものでは無く、データの書き込み、読み出し、及び消去時には単なる電流経路として機能する。メモリセルトランジスタMT及びバックゲートトランジスタBTは、選択トランジスタST1、ST2間に、その電流経路が直列接続されるようにして配置されている。なおバックゲートトランジスタBTは、メモリセルトランジスタMT3とMT4との間に設けられる。この直列接続の一端側のメモリセルトランジスタMT7の電流経路は選択トランジスタST1の電流経路の一端に接続され、他端側のメモリセルトランジスタMT0の電流経路は選択トランジスタST2の電流経路の一端に接続されている。
ストリングユニットSU0〜SU3の各々の選択トランジスタST1のゲートは、それぞれセレクトゲート線SGD0〜SGD3に共通接続され、選択トランジスタST2のゲートは、それぞれセレクトゲート線SGS0〜SGS3に共通接続される。これに対して同一のブロックBLK0内にあるメモリセルトランジスタMT0〜MT7の制御ゲートはそれぞれワード線WL0〜WL7に共通接続され、バックゲートトランジスタBTの制御ゲートはバックゲート線BG(ブロックBLK0〜BLK2では、それぞれBG0〜BG2)に共通接続される。
すなわち、ワード線WL0〜WL7及びバックゲート線BGは同一ブロックBLK0内の複数のストリングユニットSU0〜SU3間で共通に接続されているのに対し、セレクトゲート線SGD、SGSは、同一ブロックBLK0内であってもストリングユニットSU0〜SU3毎に独立している。
また、メモリセルアレイ111内でマトリクス状に配置されたNANDストリング114のうち、同一行にあるNANDストリング114の選択トランジスタST1の電流経路の他端は、いずれかのビット線BL(BL0〜BL(L−1)、(L−1)は1以上の自然数)に共通接続される。すなわち、ビット線BLは、複数のブロックBLK間で、NANDストリング114を共通に接続する。また、選択トランジスタST2の電流経路の他端は、ソース線SLに共通に接続されている。ソース線SLは、例えば複数のブロック間で、NANDストリング114を共通に接続する。
前述の通り、同一のブロックBLK内にあるメモリセルトランジスタMTのデータは、一括して消去される。これに対してデータの読み出し及び書き込みは、いずれかのブロックBLKのいずれかのストリングユニットSUにおける、いずれかのワード線WLに共通に接続された複数のメモリセルトランジスタMTにつき、一括して行われる。この単位を「ページ」と呼ぶ。
メモリセルアレイ111の構成については、例えば、“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という2009年3月19日に出願された米国特許出願12/407,403号に記載されている。また、“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という2009年3月18日に出願された米国特許出願12/406,524号、“不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法”という2010年3月25日に出願された米国特許出願12/679,991号“半導体メモリ及びその製造方法”という2009年3月23日に出願された米国特許出願12/532,030号に記載されている。これらの特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用されている。
メモリセルアレイ111の一構成例につき、図4を用いて簡単に説明する。図4はNANDストリング114の断面図である。図4に示す構造が、図4を記載した紙面の奥行き方向(D2)に複数配列され、且つそれらがワード線WL、セレクトゲート線SGD及びSGS、並びにバックゲート線BGを共有して、1つのメモリグループGPが形成される。
半導体基板上には、例えばセンスアンプ113等の周辺回路が形成され、この周辺回路上にメモリセルアレイ111が形成される。そして図示するように、半導体基板上方に、バックゲート線BGとして機能する導電層(例えば多結晶シリコン層)21が形成される。更に導電層21上には、ワード線WLとして機能する複数の導電層(例えば多結晶シリコン層)23a〜23dが形成される。更に導電層23d上には、セレクトゲート線SGD及びSGSとして機能する導電層(例えば多結晶シリコン層)27a及び27bが形成される。
そして、上記導電層27a、27b、及び23a〜23dを貫通するようにしてメモリホール22が形成される。このメモリホール22の側面には、ブロック絶縁膜25a、電荷蓄積層(絶縁膜)25b、及びゲート絶縁膜25cが順次形成され、更にメモリホール22内を導電膜26が埋め込んでいる。導電膜26は、NANDストリング114の電流経路として機能し、メモリセルトランジスタMTの動作時にチャネルが形成される領域である。
更に、導電膜26上には導電膜30a及び30bが形成され、導電膜30a上にはソース線層31が形成され、導電膜30b上には導電膜32を介してビット線層33が形成される。
1.1.2.3 メモリセルトランジスタの閾値分布について
図5は、本実施形態に係るメモリセルトランジスタMTの取りうる閾値分布を示す。図示するようにメモリセルトランジスタMTは、その閾値に応じて例えば2ビットのデータを保持可能である。この2ビットデータは、閾値の低いものから順番に、例えば“E”レベル、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベルである。
図5は、本実施形態に係るメモリセルトランジスタMTの取りうる閾値分布を示す。図示するようにメモリセルトランジスタMTは、その閾値に応じて例えば2ビットのデータを保持可能である。この2ビットデータは、閾値の低いものから順番に、例えば“E”レベル、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベルである。
“E”レベルは、データが消去された状態における閾値であり、例えば負の値を有し(正の値を有していても良い)、ベリファイ電圧EVよりも低い。“A”〜“C”レベルは、電荷蓄積層内に電荷が注入された状態の閾値であり、“A”レベルは読み出しレベル“AR”よりも高く、且つ読み出しレベル“BR”より低い閾値を有する。“B”レベルは、読み出しレベル“BR”よりも高く、且つ読み出しレベル“CR”より低い閾値を有する。“C”レベルは、読み出しレベル“CR”よりも高い閾値を有する。
このように、4つの閾値レベルを取り得ることにより、個々のメモリセルトランジスタMTは2ビットのデータ(4-level data)を記憶出来る。
1.1.3 シフトテーブルについて
次に、本実施形態に係るコントローラ200の保持するシフトテーブルについて説明する。図6はシフトテーブルの概念図である。
次に、本実施形態に係るコントローラ200の保持するシフトテーブルについて説明する。図6はシフトテーブルの概念図である。
本実施形態に係るNAND型フラッシュメモリ100は、コントローラ200の命令に従って、データの読み出し時において、通常の読み出し動作に加えて、リトライリード(retry read)動作を実行する。これは、ディスターブ等によりメモリセルトランジスタMTの閾値電圧が変動することに応じて、読み出し電圧をシフトさせつつデータの読み出しを繰り返すものである。詳細は、1.2の読み出し動作の項で説明する。
図6に示すようにシフトテーブルは、読み出しレベル“AR”、“BR”、及び“CR”につき、各リトライリードにおけるシフト量を保持している。このシフト量は、選択ワード線WLが、第何層目に位置する導電層で形成されているかにも依存する。
例えば図6の例であると、1回目のリトライリード時に、最上層のワード線WL0またはWL7が選択された場合、読み出しレベル“AR”、“BR”、及び“CR”は、それぞれVshift_a0_1、Vshift_b0_1、及びVshift_b0_1だけシフトされる(AR+Vshift_a0_1、BR+Vshift_b0_1、CR+Vshift_c0_1)。他方で、最下層のワード線WL3またはWL4が選択された場合、読み出しレベル“AR”、“BR”、及び“CR”は、それVshift_a3_1、Vshift_b3_1、及びVshift_c3_1だけシフトされる。
2回目以降のリトライリードについても同様に、読み出しレベル“AR”、“BR”、及び“CR”に関するシフト量が、シフトテーブルに保持されている。以下の説明において、各シフト量を区別しない場合には、単にVshiftと表記する。
1.1.4 センスアンプについて
次に、センスアンプ113の構成について説明する。センスアンプ113は、例えばビット線BLに対応付けて設けられた複数のセンス回路を備えている。センス回路は、半導体基板上に形成され、例えば上記説明したメモリセルアレイ111直下に設けられる。図7は、センス回路の回路図である。
次に、センスアンプ113の構成について説明する。センスアンプ113は、例えばビット線BLに対応付けて設けられた複数のセンス回路を備えている。センス回路は、半導体基板上に形成され、例えば上記説明したメモリセルアレイ111直下に設けられる。図7は、センス回路の回路図である。
図示するようにセンス回路50は、センスアンプ部51及びラッチ回路52を備えている。なお、個々のメモリセルトランジスタが2ビット以上のデータを保持する際等には、ラッチ回路は2つ以上設けられる。
センスアンプ部51は、ビット線BLに読み出されたデータをセンス・増幅し、またラッチ回路52の保持するデータに応じてビット線BLに電圧を印加する。すなわちセンスアンプ部51は、ビット線BLを直接的に制御するモジュールである。ラッチ回路52は、データを一時的に保持する。ラッチ回路52は、データの書き込み時には、コントローラ200から受信した書き込みデータを保持する。データの読み出し時には、センスアンプ部51でセンス・増幅されたデータを保持し、コントローラ200へ送信する。
センスアンプ部51は、nチャネルMOSトランジスタ60〜68、pチャネルMOSトランジスタ69、及び容量素子70を備えている。
トランジスタ60は、ゲートに信号BLSが印加され、電流経路の一端が、対応するビット線BLに接続される。トランジスタ61は、電流経路の一端がトランジスタ60の電流経路の他端に接続され、ゲートに信号BLCが印加され、電流経路の他端がノードSCOMに接続される。トランジスタ61は、対応するビット線BLを、信号BLCに応じた電位にクランプするためのものである
トランジスタ69は、ビット線BL及び容量素子70を充電するためのものであり、ゲートにノードINV_Sが接続され、ドレインがノードSSRCに接続され、ソースに電源電圧VDDが与えられる。トランジスタ62はビット線BLをプリチャージするためのものであり、ゲートに信号BLXが与えられ、ドレインがノードSSRCに接続され、ソースがノードSCOMに接続される。トランジスタ64は容量素子70を充電するためのものであり、ゲートに信号HLLが与えられ、ドレインがノードSSRCに接続され、ソースがノードSENに接続される。トランジスタ63は、データセンスの際にノードSENをディスチャージするためのものであり、ゲートに信号XXLが与えられ、ドレインがノードSENに接続され、ソースがノードSCOMに接続される。トランジスタ68は、ビット線BLを一定電位に固定するためのものであり、ゲートがノードINV_Sに接続され、ドレインがビット線BLに接続され、ソースがノードSRCGNDに接続される。
トランジスタ69は、ビット線BL及び容量素子70を充電するためのものであり、ゲートにノードINV_Sが接続され、ドレインがノードSSRCに接続され、ソースに電源電圧VDDが与えられる。トランジスタ62はビット線BLをプリチャージするためのものであり、ゲートに信号BLXが与えられ、ドレインがノードSSRCに接続され、ソースがノードSCOMに接続される。トランジスタ64は容量素子70を充電するためのものであり、ゲートに信号HLLが与えられ、ドレインがノードSSRCに接続され、ソースがノードSENに接続される。トランジスタ63は、データセンスの際にノードSENをディスチャージするためのものであり、ゲートに信号XXLが与えられ、ドレインがノードSENに接続され、ソースがノードSCOMに接続される。トランジスタ68は、ビット線BLを一定電位に固定するためのものであり、ゲートがノードINV_Sに接続され、ドレインがビット線BLに接続され、ソースがノードSRCGNDに接続される。
容量素子70は、ビット線BLのプリチャージの際に充電され、一方電極がノードSENに接続され、他方電極には信号CLKが与えられる。
トランジスタ65は、ゲートに信号BLQが与えられ、ソースがノードSENに接続され、ドレインがノードLBUSに接続される。ノードLBUSは、センスアンプ部51とデータラッチ52とを接続するための信号経路である。トランジスタ66は、読み出しデータをデータラッチ52に格納するためのものであり、ゲートに信号STBが与えられ、ドレインがノードLBUSに接続される。
トランジスタ67は、読み出しデータが“0”であるか“1”であるかをセンスするためのものであり、ゲートがノードSENに接続され、ドレインがトランジスタ66のソースに接続され、ソースが接地される。
ノードINVは、ラッチ回路52内のノードであり、ラッチ回路52の保持データに応じたレベルを取り得る。例えば、データの読み出し時に選択メモリセルがオン状態となり、ノードSENが十分に低下すれば、ノードINV_Sは“H”レベルとなる。他方、選択メモリセルがオフ状態であり、ノードSENが一定電位を保持していれば、ノードINV_Sは“L”レベルとなる。
以上の構成において、各種の制御信号は、例えばシーケンサ121によって与えられる。センス回路50の動作については、以下の1.2の章で詳細に説明する。
1.2 データの読み出し動作について
次に、本実施形態に係るメモリシステム1におけるデータの読み出し方法について説明する。
次に、本実施形態に係るメモリシステム1におけるデータの読み出し方法について説明する。
1.2.1 読み出し動作時における電圧関係について
まず、読み出し時におけるメモリセルアレイ111の各配線に印加される電圧について、図8を用いて説明する。図8は、選択ブロックBLKの選択ストリングユニットSU0における、データ読み出し動作時の各配線の電圧関係を示している。
まず、読み出し時におけるメモリセルアレイ111の各配線に印加される電圧について、図8を用いて説明する。図8は、選択ブロックBLKの選択ストリングユニットSU0における、データ読み出し動作時の各配線の電圧関係を示している。
図示するように、ロウデコーダ112はセレクトゲート線SGD0及びSGS0に“H”レベルを印加して、選択トランジスタST1及びST2をオンさせる。更にロウデコーダ112は、選択ワード線WL2に読み出し電圧VCGRVを印加する。電圧VCGRVは、読み出したいデータに応じた値である。すなわち、通常の読み出し動作であれば、読み出しレベル“AR”、“BR”、及び“CR”が電圧VCGRVとして選択ワード線WLに印加される。リトライリード時であれば、これらの値にシフトテーブルから読み出されたシフト量を加えた値が電圧VCGRVとして選択ワード線WLに印加される。
他方でロウデコーダ112は、非選択ワード線WL0、WL1、及びWL3〜WL7には電圧VREADを印加する。電圧VREADは、保持データに関わらずメモリセルトランジスタMTをオンさせる電圧である。
従って、選択ワード線WLに接続されたメモリセルトランジスタMTがオンすれば、対応するNANDストリング114においてビット線BLからソース線SLに電流が流れる。他方、メモリセルトランジスタMTがオフすれば、ビット線BLからソース線SLに電流は流れない。この電流をセンスアンプ113がセンス・増幅することにより、データを判別出来る。
1.2.2 読み出し動作の流れについて
図9は、通常の読み出し動作からリトライリードまでの一連の動作を示すフローチャートである。なお、図9において、NAND型フラッシュメモリ100の動作は例えばシーケンサ121の制御によって実行され、コントローラ200の動作は例えばCPU230の制御によって実行される。
図9は、通常の読み出し動作からリトライリードまでの一連の動作を示すフローチャートである。なお、図9において、NAND型フラッシュメモリ100の動作は例えばシーケンサ121の制御によって実行され、コントローラ200の動作は例えばCPU230の制御によって実行される。
まずコントローラ200のCPU230は、図示せぬホスト機器からの命令に応答して、リードコマンドを発行し、これをNAND型フラッシュメモリ100に送信する(ステップS10)。この際、CPU230は、ブロックアドレス及びページアドレスも共にNAND型フラッシュメモリ100に送信する。
リードコマンドは、NAND型フラッシュメモリ100の例えばレジスタ123に格納される。これに応答してシーケンサ121は、ノーマルリードを実行する(ステップS11)。すなわちシーケンサは、チャージポンプ122、ドライバ124、ロウデコーダ112、及びセンスアンプ113を制御して、図8に示す電圧をメモリセルアレイ111に印加する。前述の通り、ノーマルリードにおいては、VCGRV=“AR”、“BR”、または“CR”である。“AR”、“BR”、及び“CR”は、データの書き込み直後における理想的な閾値電圧であり、ノーマルリードは、これらの電圧を用いて行われる読み出し動作である。ノーマルリードに対して、書き込み後のディスターブの影響による閾値変動を考慮して、ノーマルリード後に行われる読み出し動作が、後述するリトライリードである。
ステップS11で読み出されたデータは、NANDインターフェイスを介してコントローラ200の例えばバッファメモリ250に保持される。そしてECC回路260が、読み出されたデータにおける誤りの有無をチェックし、誤りがあった場合にはそれを訂正する(ステップS12)。誤りが無いか、あるいは誤り数(不良ビット数)が規定数以下であり誤りの訂正が可能な場合には(ステップS12、Pass)、当該ページからのデータの読み出し動作は完了する。
他方で、誤り数(不良ビット数)が規定数を超えた場合には、ECC回路260は誤りを訂正出来ない(ステップS12、Fail)。従ってコントローラ200のCPU230は、リードレベルをシフトして再度読み出しを行うリトライリードを実行する。そのためCPU230は、内蔵メモリ220から、1回目のリトライリードに関するシフトテーブルT1を読み出す(ステップS13)。そしてCPU230は、読み出し対象となるワード線のレイヤに応じた、換言すればページアドレスに応じた電圧シフト量Vshiftと共にリトライリードコマンドを発行して、これをNAND型フラッシュメモリ100に送信する(ステップS14)。
NAND型フラッシュメモリ100のシーケンサ121は、受信したコマンドに応答して、1回目のリトライリードを実行する(ステップS15)。この際、ロウデコーダ112は、受信した電圧シフト量Vshiftに応じた電圧VCGRVを選択ワード線WLに印加する。例えば、選択ワード線WLが、最上層のワード線WL0またはWL7であった場合、ロウデコーダ112は、“A”レベル読み出しの際にはVCGRV=“AR”+Vshift_a0_1を印加し、“B”レベル読み出しの際にはVCGRV=“BR”+Vshift_b0_1を印加し、“C”レベル読み出しの際にはVCGRV=“CR”+Vshift_c0_1を印加する。また選択ワード線WLが、最下層のワード線WL3またはWL4であった場合、ロウデコーダ112は、“A”レベル読み出しの際にはVCGRV=“AR”+Vshift_a3_1を印加し、“B”レベル読み出しの際にはVCGRV=“BR”+Vshift_b3_1を印加し、“C”レベル読み出しの際にはVCGRV=“CR”+Vshift_c3_1を印加する。
ステップS15で読み出されたデータは、NANDインターフェイスを介してコントローラ200の例えばバッファメモリ250に保持される。そしてECC回路260が、読み出されたデータにおける誤りの有無をチェックし、誤りがあった場合にはそれを訂正する(ステップS16)。誤りが無いか、あるいは誤り数(不良ビット数)が規定数以下であり誤りの訂正が可能な場合には(ステップS16、Pass)、当該ページからのデータの読み出し動作は完了する。
他方で、誤り数(不良ビット数)が規定数を超えた場合には、CPU230は、2回目のリトライリードを実行する。すなわちCPU230は、内蔵メモリ220から、2回目のリトライリードに関するシフトテーブルT2を読み出す(ステップS17)。そしてCPU230は、読み出し対象となるワード線のレイヤに応じた、換言すればページアドレスに応じた電圧シフト量Vshiftと共にリトライリードコマンドを発行して、これをNAND型フラッシュメモリ100に送信する(ステップS18)。
NAND型フラッシュメモリ100のシーケンサ121は、受信したコマンドに応答して、2回目のリトライリードを実行する(ステップS19)。この際、ロウデコーダ112は、1回目のリトライリードと同様に、受信した電圧シフト量Vshiftに応じた電圧VCGRVを選択ワード線WLに印加する。例えば、選択ワード線WLが、最上層のワード線WL0またはWL7であった場合、ロウデコーダ112は、“A”レベル読み出しの際にはVCGRV=“AR”+Vshift_a0_2を印加し、“B”レベル読み出しの際にはVCGRV=“BR”+Vshift_b0_2を印加し、“C”レベル読み出しの際にはVCGRV=“CR”+Vshift_c0_2を印加する。その他のワード線の場合も同様である。
その後コントローラ200は、誤りが無いか誤り数が規定数以下になるまで、最大でn回(nは2以上の自然数)のリトライリードを繰り返す。n回目のリトライリードでも誤り数が規定数を超えていれば(ステップS24、Fail)、読み出し動作は失敗で終了する。
1.2.3 読み出し動作時におけるワード線電圧の変化について
図10は、ノーマルリードからn回目のリトライリードまでに選択ワード線WLに印加される電圧VCGRVの変化を示すタイミングチャートである。
図10は、ノーマルリードからn回目のリトライリードまでに選択ワード線WLに印加される電圧VCGRVの変化を示すタイミングチャートである。
図示するように、電圧VCGRVは、ノーマルリード時に比べて、リトライリードを繰り返す度にステップアップされる(Vshiftは正の値)。そして(n−1)回目のリトライリード時においてVCGRVは最大となる。最後のn回目のリトライリード時には、Vshiftは負の値とされ、ノーマルリード時における値よりも小さくされる。
そしてVshiftは、上層に位置するワード線程小さく、下層に位置するワード線程大きい。すなわち、例えば“A”レベルに関する1回目のリトライリードに着目すれば、電圧シフト量は、Vshift_a0_1<Vshift_a1_1<Vshift_a2_1<Vshift_a3_1なる関係がある。その他のシフト量についても同様である。
1.2.4 読み出し動作時におけるセンスアンプの動作について
次に、読み出し動作時におけるセンス回路50の動作につき、図11を用いて説明する。
次に、読み出し動作時におけるセンス回路50の動作につき、図11を用いて説明する。
図示するように、ロウデコーダ112によって、選択ワード線、非選択ワード線、及びセレクトゲート線SGD、SGSに所定の電位が印加される(時刻t0)。すなわちロウデコーダ112は、前述のように、ノーマルリードであるかリトライリードであるかによって、電圧VCGRVを制御する。更にロウデコーダ112は、リトライリードの場合には、それが何回目のリトライリードであるか、及び選択ワード線がいずれのレイヤに位置するかに応じて、電圧VCGRVを制御する。リトライリードの場合には、下層のレイヤほどVCGRVは高電圧に設定される。
またロウデコーダ112は、非選択ワード線に対して電圧VREADを印加する。電圧VREADは、保持データに関わらず非選択メモリセルをオンさせる電圧である。
更にロウデコーダ112は、セレクトゲート線SGD、SGSに電圧を印加する。すなわちロウデコーダ112は、選択ストリングユニットSUに対応するセレクトゲート線SGD及びSGSには、電圧VSGを印加して、選択トランジスタST1及びST2をオンさせる。他方でロウデコーダ112は、非選択ストリングユニットSUに対応するセレクトゲート線SGD及びSGSには、例えば負電圧VBBを印加して、選択トランジスタST1及びST2をオフさせる。
次にシーケンサ121は、信号BLSを“H”レベルとして、センス回路50を、対応するビット線BLに接続する。またノードINV_Sはリセットされ、“L”レベルとされる。
そしてセンス回路50は、ビット線BLをプリチャージする。すなわちシーケンサ121は、信号BLX及びBLCを“H”レベルとする(時刻t1)。これにより、トランジスタ60〜62、69の電流経路を介して、ビット線BLが電圧VDDによりプリチャージされる。なお、図中の電圧VHは、トランジスタが電圧VDDを転送可能とされる電圧である。また電圧VBLCはビット線電圧を決定する電圧であり、ビット線電圧は、電圧VBLCによりクランプされた電圧Vblとなる。
次にセンス回路50は、ノードSENを充電する。すなわちシーケンサ121は、信号HLLを“H”レベルとする(時刻t2)。これによりトランジスタ64がオン状態とされ、ノードSENが電圧VDDに充電される。ノードSENの充電は、時刻t3まで行われる。ノードSENの電位がVDDとなることで、トランジスタ67はオン状態となる。
次にセンス回路50は、ビット線BLをセンスする。すなわちシーケンサ121は、信号XXLを“H”レベルとする(時刻t4)。これにより、トランジスタ63がオン状態となり、ノードSENはビット線BLに電気的に接続される。すると、選択メモリセルがオン状態であれば、ノードSENからソース線SLに電流が流れ、ノードSENの電位は低下する。他方、選択メモリセルがオフ状態であれば、ノードSENからソース線SLに電流は流れず、ノードSENの電位はほぼVDDを維持する。
最後にセンス回路50は、データをストローブする。すなわちシーケンサ121は、信号STBを“H”レベルとする(時刻t6)。これにより、トランジスタ66がオン状態となる。トランジスタ67がオン状態であれば(つまりSEN=“H”)、ノードLBUSは略VSSまで放電され、ノードINV_Sには“L”レベルが格納される。トランジスタ67がオフ状態であれば(つまりSEN=“L”)、ノードLBUSの電位はVDDを維持し、ノードINV_Sには“H”レベルが格納される。
図11では、“A”〜“C”レベルのいずれかのデータの読み出し時の様子について説明したが、上記の動作が各レベルの読み出しの度に実行される。そしてその際の電圧VCGRVも、シフトテーブルに基づいて設定される。
1.3 本実施形態に係る効果
本実施形態に係る構成によれば、NAND型フラッシュメモリの動作信頼性を向上できる。本効果につき、以下説明する。
本実施形態に係る構成によれば、NAND型フラッシュメモリの動作信頼性を向上できる。本効果につき、以下説明する。
メモリセルトランジスタが半導体基板上に二次元的に配列されたNAND型フラッシュメモリでは、ノーマルリード時にECCによる救済が不可能な量の不良ビットが検出された場合、リードレベルをシフトして再度読み出しを行うシーケンスが実行される場合がある(リトライリード。またはダイナミックリードやシフトリードと呼ばれる)。リトライリードを行う理由は、読み出し対象セルが、リードディスターブやプログラムディスターブを原因として閾値分布が正側へシフトして、不良ビット数が増加した場合に、読み出し動作の成功確率を高めるためである。
しかしながら、図3及び図4で説明した三次元積層型のNAND型フラッシュメモリの場合、メモリセルが二次元に配列されたNAND型フラッシュメモリと同様の方法を適用しても、読み出し動作の成功確率の向上は期待出来ないと考えられる。これは、ワード線のレイヤ毎に、受けるディスターブ量が異なるからである。
図12は、NANDストリング114の断面構造の概略図である。図12では、ワード線WLの積層数が(m+1)であり、ワード線本数が(2m+1)本の例を示している。本構成は、次のような方法により製造される。すなわち、まずバックゲート線BGが形成される。そして、層間絶縁膜とワード線層とが交互に(m+1)層ずつ形成され、次に、(m+1)層の層間絶縁膜とワード線層を貫通するようにしてメモリホールMHが形成される。その後、メモリホール内に多結晶シリコン層が埋め込まれる。
三次元積層型NAND型フラッシュメモリでは、このワード線のレイヤ数を増やすことで、メモリセルの集積度を向上できる。しかしながら、レイヤ数が増えるほど、メモリホールMHはテーパ状の形状となり、メモリホールMHの直径dMHは、下層ほど小さく、上層ほど大きくなる。その結果、メモリセルが受けるディスターブは、レイヤ間で異なることになる。より具体的には、下層ほどディスターブが大きく、上層ほどディスターブが小さい。このディスターブの差異によって、閾値の変動量もレイヤ毎に異なる。この様子を、図13を用いて説明する。
図13は、メモリセルの閾値分布を示すグラフであり、書き込み直後の閾値分布、最上層のワード線WL0に対する多数回の読み出し後の閾値分布、及び最下層のワード線WLmに対する多数回の読み出し後の閾値分布を示している。
図示するように、多数回の読み出しによって受けるディスターブによって、ワード線WL0及びWLmに接続されたメモリセルの閾値は正側にシフトする。しかし、ワード線WL0とWLmとの間には、そのシフト量に違いがあり、下層に位置するワード線WLほどシフト量が大きい。また閾値分布は、ディスターブを受けるたびに平行移動するのみならず、その分布幅も拡大する。この際、主に閾値分布の上裾側が拡がりやすい。この分布幅拡大の程度は、特に“E”レベルで最大であり、“C”レベルで最小となる傾向がある(E>A>B>C)。その結果、“E”レベル、“A”レベル、及び“B”レベルを保持するメモリセルの一部の閾値電圧が、それぞれ“AR”、“BR”、及び“CR”レベルを超えてしまい、これが誤読み出しの原因となる。従って、全ワード線WLに対して単純に一律に電圧VCGRVをシフトさせるリトライリードでは、読み出し動作の成功確率の向上は十分ではないと考えられる。
その点、本実施形態によれば、ワード線WLの位置するレイヤに応じて、リトライリード時の電圧シフト量を設定している。すなわちコントローラ200は、“A”レベル読み出し、“B”レベル読み出し、及び“C”レベル読み出しの各々につき、ワード線毎のVCGRVシフト量を定義したシフトテーブルを保持する。そして、このテーブルに従って、VCGRVが設定される。シフト量は、例えば製品の出荷前テストにおける実験結果に基づき、リトライリードの成功確率が最大となるように設定される。例えば、リードディスターブを受けやすい下層のワード線WLは閾値分布が正側へシフトしやすいため、上層ワード線WLのVCGRV比べて高く設定される。そして、リトライリードを繰り返す度に、コントローラ200は繰り返し回数に応じたシフトテーブルを読み出し、最適なVCGRVを設定する。
この様子を図14に示す。図14は、メモリホール径とVCGRVとの関係を示すグラフである。図示するように、メモリホール径が小さくなるほど、換言すれば下層になるほどVCGRVも大きく設定される。なお図14の例では、ディスターブの影響が“A”レベルに対して最も大きく、“C”レベルに対して最も小さい場合について示している。従って、リトライリード時における電圧シフト量も、“A”レベル読み出し時が最も大きく、次に“B”レベル読み出し時が大きく、“C”レベル読み出し時が最も小さくされている。
これにより、メモリセル毎にVCGRVを最適な値に設定することが可能となり、読み出し動作の成功確率を向上できる。
なお本実施形態では、図10を用いて説明したように、最後のリトライリード時の電圧シフト量を負の値としている。この理由は、放置電界による捕獲電子の抜けにより閾値電圧が低下する場合があり、そのようなメモリセルに対応するためである。
なおシフトテーブルは、製品の出荷後も、コントローラ200のCPU230によってアップデートされても良い。すなわちCPU230は、メモリセルの読み出し回数や放置時間を例えば内蔵メモリ220に保持する。そして、これらの情報に基づいて、シフトテーブルにおけるシフト量を適宜更新することが出来る。これにより、より信頼性の高い読み出し動作が可能となる。
2.第2実施形態
次に、第2実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第1実施形態において、複数のワード線WLを1つのゾーンとして管理して、このゾーン単位でVCGRVのシフト量を制御するものである。以下では、第1実施形態と異なる点についてのみ説明する。
次に、第2実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第1実施形態において、複数のワード線WLを1つのゾーンとして管理して、このゾーン単位でVCGRVのシフト量を制御するものである。以下では、第1実施形態と異なる点についてのみ説明する。
2.1 ゾーン管理の概念について
まず、本実施形態に係るゾーン管理の概念について、図15を用いて説明する。図15はNANDストリング114の断面図であり、図12と同様にワード線レイヤ数が(m+1)層の場合を示している。
まず、本実施形態に係るゾーン管理の概念について、図15を用いて説明する。図15はNANDストリング114の断面図であり、図12と同様にワード線レイヤ数が(m+1)層の場合を示している。
図示するようにコントローラ200は、ワード線WLを、4層毎にまとめて管理する。すなわちコントローラ200は、最上層から4層目までのレイヤに形成されたワード線WL0〜WL3及びWL(2m−2)〜WL(2m+1)をゾーンZN1として取り扱う。またコントローラ200は、5層目から8層目までのレイヤに形成されたワード線WL4〜WL7及びWL(2m−6)〜WL(2m−3)をゾーンZN2として取り扱う。以下同様であり、最も下層に位置する4つのレイヤに形成されたワード線WL(m−3)〜WLm及びWL(m+1)〜WL(m+4)をゾーンZN((m+1)/4)として取り扱う。
そしてコントローラ200は、リトライリード時における電圧シフト量を、ゾーン単位で設定する。
2.2 シフトテーブルについて
図16は、本実施形態に係るシフトテーブルの概念図である。図示するようにシフトテーブルは、ゾーンZN毎に、1回目のリトライリードからn回目のリトライリードまでに使用する電圧シフト量を保持する。
図16は、本実施形態に係るシフトテーブルの概念図である。図示するようにシフトテーブルは、ゾーンZN毎に、1回目のリトライリードからn回目のリトライリードまでに使用する電圧シフト量を保持する。
例えば、ゾーンZN1に属する4本のワード線WLのいずれかが選択された場合には、1回目のリトライリード時の電圧シフト量は、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベル読み出しにつき、それぞれVshift_a0_1、Vshift_b0_1、及びVshift_c0_1である。2回目のリトライリード時の電圧シフト量は、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベル読み出しにつき、それぞれVshift_a0_2、Vshift_b0_2、及びVshift_c0_2である。
また、ゾーンZN2に属する4本のワード線WLのいずれかが選択された場合には、1回目のリトライリード時の電圧シフト量は、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベル読み出しにつき、それぞれVshift_a1_1、Vshift_b1_1、及びVshift_c1_1である。2回目のリトライリード時の電圧シフト量は、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベル読み出しにつき、それぞれVshift_a1_2、Vshift_b1_2、及びVshift_c1_2である。
以下同様であり、ゾーンZNが深くなるほど、換言すればワード線レイヤが深くなるほど、電圧シフト量は大きくなる。この様子を図17に示す。図17は、あるリトライリード時における、電圧VCGRVとメモリホール径との関係を示すグラフであり、第1実施形態で説明した図14に対応する。
図示するように、第1実施形態と同様に、メモリホール径が小さいほど、VCGRVは大きい値に設定される。但し、第1実施形態と異なる点は、ある一定のメモリホール径の範囲内では、VCGRVは一定の値を保持する点である。
2.3 読み出し動作について
図18は、本実施形態に係る、通常の読み出し動作からリトライリードまでの一連の動作を示すフローチャートであり、第1実施形態で説明した図9に対応する。
図18は、本実施形態に係る、通常の読み出し動作からリトライリードまでの一連の動作を示すフローチャートであり、第1実施形態で説明した図9に対応する。
図示するように、まず図9と同様にステップS10〜S11が実行されて、ノーマルリードが行われる。ノーマルリードにおいて、読み出しデータに誤りが無いか、あるいは誤り数(不良ビット数)が規定数以下である場合には(ステップS12、Pass)、当該ページからのデータの読み出し動作は完了する。
他方で、誤り数(不良ビット数)が規定数を超えた場合には、コントローラ200はリトライリードを実行する。リトライリードの実行にあたってコントローラ200のCPU230は、選択ワード線WLのWLアドレス(またはページアドレス)をチェックする(ステップS20)。言い換えれば、読み出し対象ページが、いずれのゾーンZNに該当するかを確認する。
選択ワード線WLがゾーンZN1に属する場合(すなわち、ワード線WL0〜WL3及びWL(2m−1)〜WL(2m+2)のいずれかが選択された場合)には、CPU230は、内蔵メモリ220から、ゾーンZN1に対応するシフトテーブルを読み出し、これを用いて第1リトライリードを実行する(ステップS21)。
選択ワード線WLがゾーンZN2に属する場合(すなわち、ワード線WL4〜WL7及びWL(2m−5)〜WL(2m−2)のいずれかが選択された場合)には、CPU230は、内蔵メモリ220から、ゾーンZN2に対応するシフトテーブルを読み出し、これを用いて第2リトライリードを実行する(ステップS21)。
以下同様であり、選択ワード線WLがゾーンZN((m+1)/4)に属する場合(すなわち、ワード線WL(m−3)〜WL(m+4)のいずれかが選択された場合)には、CPU230は、内蔵メモリ220から、ゾーンZN((m+1)/4)に対応するシフトテーブルを読み出し、これを用いて第((m+1)/4)リトライリードを実行する(ステップS21)。
ステップS21の処理は、第1実施形態で説明した図9におけるステップS13〜S24と同様である。第1実施形態と異なる点は、同一のゾーンZNに属するワード線WLに対しては、同一の電圧シフト量が適用される点である。
2.4 本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、第1実施形態に比べて簡易な制御により、動作信頼性を向上できる。
本実施形態によれば、第1実施形態に比べて簡易な制御により、動作信頼性を向上できる。
すなわち、第1実施形態では、VCGRVをワード線のレイヤ毎に設定していたのに対して、本実施形態では、ワード線WLにある程度のまとまり(ゾーン)で管理する。そして、ゾーン単位でリトライリード時のVCGRVシフト量を設定する。従って、VCGRVシフト量を設定する煩雑さを解消できる。
他方で、隣接するレイヤに形成されたメモリセルトランジスタの形状はほぼ同様であり、メモリホール径の差も小さい。従って、これらのメモリセルトランジスタが受けるディスターブ特性やデータリテンション特性も同等であると予想される。よって、ゾーン単位でVCGRVシフト量を設定する場合であっても、読み出し動作の成功確率を十分に向上できる。
3.第3実施形態
次に、第3実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第1及び第2実施形態において、シフトテーブルを半導体記憶装置が保持するものである。以下では、第1及び第2実施形態と異なる点についてのみ説明する。
次に、第3実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第1及び第2実施形態において、シフトテーブルを半導体記憶装置が保持するものである。以下では、第1及び第2実施形態と異なる点についてのみ説明する。
3.1 読み出し動作について
本実施形態に係る読み出し動作につき、図19を用いて説明する。図19は、本実施形態に係る、通常の読み出し動作からリトライリードまでの一連の動作を示すフローチャートである。図19では、第1実施形態において図6を用いて説明したシフトテーブルを、NAND型フラッシュメモリ100の例えばROMフューズが記憶している場合を例に挙げて説明する。
本実施形態に係る読み出し動作につき、図19を用いて説明する。図19は、本実施形態に係る、通常の読み出し動作からリトライリードまでの一連の動作を示すフローチャートである。図19では、第1実施形態において図6を用いて説明したシフトテーブルを、NAND型フラッシュメモリ100の例えばROMフューズが記憶している場合を例に挙げて説明する。
ROMフューズは、NAND型フラッシュメモリ100固有の情報を保持する領域であり、いずれかのブロックBLKがROMフューズブロックとして使用される。例えばROMフューズ領域には、使用禁止のバッドブロックを示す情報や、不良カラム(ビット線)を置き換えるカラムリダンダンシ情報や、トリミング情報等が保持される。本実施形態では、上記説明したシフトテーブルもROMフューズ領域に書き込まれる。
そして、NAND型フラッシュメモリ100に電源が投入されると、ROMフューズ内の情報は、コントローラ200の命令を受けることなく、シーケンサ121によって自発的に読み出される。この際、シフトテーブルもレジスタ123に読み出され、その後の動作においてシーケンサ121は、レジスタ123内のシフトテーブルを参照する。図19は、レジスタ123にシフトテーブルが読み出された後の動作である。
図示するように、まず図9と同様にステップS10〜S11が実行されて、ノーマルリードが行われる。ノーマルリードにおいて、読み出しデータに誤りが無いか、あるいは誤り数(不良ビット数)が規定数以下である場合には(ステップS12、Pass)、当該ページからのデータの読み出し動作は完了する。
他方で、誤り数(不良ビット数)が規定数を超えた場合には、コントローラ200はリトライリードを実行する。すなわち、コントローラ200のCPU230はリトライリードコマンドを発行し、ワード線アドレス(ページアドレス)と共にNAND型フラッシュメモリ100へ送信する(ステップS30)。この際、CPU230は、発行したリトライリードコマンドが何回目のリトライリードに対応するかの情報(ステップS30では1回目)もあわせて、NAND型フラッシュメモリ100へ送信する。
これらのコマンド、アドレス、及び情報は、例えばレジスタ123に保持される。するとシーケンサ121は、受信したコマンド、アドレス、及び情報に基づき、1回目のリトライリードに関するシフトテーブルT1を、レジスタ123から読み出す(ステップS31)。これは、第1実施形態の図9で説明したステップS13とほぼ同様である。
そしてシーケンサ121は、1回目のリトライリードを実行する(ステップS15)。すなわちロウデコーダ112は、シフトテーブルT1の情報に従って電圧VCGRVを設定し、これを選択ワード線WLに印加する。
その後、コントローラ200はステップS16の処理を実行し、必要に応じて最大でn回のリトライリードを実行する。
3.2 本実施形態に係る効果
本実施形態のように、シフトテーブルをNAND型フラッシュメモリ100が保持する場合であっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。また本実施形態によれば、コントローラ200の負荷を軽減出来る。
本実施形態のように、シフトテーブルをNAND型フラッシュメモリ100が保持する場合であっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。また本実施形態によれば、コントローラ200の負荷を軽減出来る。
なお、図19ではNAND型フラッシュメモリ100が第1実施形態で説明したシフトテーブルを保持する場合について説明したが、第2実施形態で説明したシフトテーブルを保持する場合でも良い。
4.第4実施形態
次に、第4実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、第1乃至第3実施形態において、メモリセルアレイ111の構成を変形したものである。以下では、第1乃至第3実施形態と異なる点についてのみ説明する。
次に、第4実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、第1乃至第3実施形態において、メモリセルアレイ111の構成を変形したものである。以下では、第1乃至第3実施形態と異なる点についてのみ説明する。
4.1 メモリセルアレイの構成について
図20は、本実施形態に係るメモリセルアレイ111の、ビット線方向に沿った断面図である。
図20は、本実施形態に係るメモリセルアレイ111の、ビット線方向に沿った断面図である。
図示するように半導体層26は、図4及び図12のようなU字型の形状ではなく、1本の柱状の形状であっても良い。この場合、図20に示すように、半導体基板の上方にソース線層31が形成され、このソース線層31上に複数の柱状の半導体層30及び26が形成される。そして、半導体層30及び26の周囲に、下から順に選択トランジスタST2、メモリセルトランジスタMT0〜MT7、及び選択トランジスタST1が形成され、更にビット線層33が形成される。本構成の場合には、バックゲートトランジスタBTは不要である。
4.2 シフトテーブルについて
図21は、本実施形態に係るシフトテーブルの概念図である。図示するように本例であると、ワード線WL0〜WL7毎に電圧シフト量が規定される。
図21は、本実施形態に係るシフトテーブルの概念図である。図示するように本例であると、ワード線WL0〜WL7毎に電圧シフト量が規定される。
本例においては、最下層に位置するワード線WL0に関する電圧シフト量が最も大きく、最上層に位置するワード線WL7に関する電圧シフト量が最も小さくされる。
4.3 本実施形態に係る効果
以上のように、上記第1乃至第3実施形態は、図20に示す構造を有するNAND型フラッシュメモリにも適用出来る。
以上のように、上記第1乃至第3実施形態は、図20に示す構造を有するNAND型フラッシュメモリにも適用出来る。
もちろん、第2実施形態と同様に、複数のワード線WLのセットをゾーンとして管理しても良い。
5.第5実施形態
次に、第5実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、第1乃至第4実施形態において、メモリセルアレイ111の構成を変形したものである。以下では、第1乃至第4実施形態と異なる点についてのみ説明する。
次に、第5実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、第1乃至第4実施形態において、メモリセルアレイ111の構成を変形したものである。以下では、第1乃至第4実施形態と異なる点についてのみ説明する。
5.1 メモリセルアレイの構成について
図22は本実施形態に係るメモリセルアレイ111の回路図であり、いずれか1つのブロックBLKの構成を示している。図示するように、ブロックBLKは複数のメモリユニットMU(MU1、MU2)を備えている。図22では2つのメモリユニットMUのみが図示されているが、3つ以上であっても良く、その数は限定されるものではない。
図22は本実施形態に係るメモリセルアレイ111の回路図であり、いずれか1つのブロックBLKの構成を示している。図示するように、ブロックBLKは複数のメモリユニットMU(MU1、MU2)を備えている。図22では2つのメモリユニットMUのみが図示されているが、3つ以上であっても良く、その数は限定されるものではない。
メモリユニットMUの各々は、例えば4つのストリングループGR(GR1〜GR4)を備えている。なお、メモリユニットMU1及びMU2間で区別する際には、メモリユニットMU1のストリンググループGRをそれぞれGR1−1〜GR4−1と呼び、メモリユニットMU2のストリンググループGRをそれぞれGR1−2〜GR4−2と呼ぶ。
ストリンググループGRの各々は、例えば3つのNANDストリングSR(SR1〜SR3)を備えている。もちろん、NANDストリングSRの数は3つに限らず、4つ以上であっても良い。NANDストリングSRの各々は、選択トランジスタST1及びST2、並びに4つのメモリセルトランジスタMT(MT1〜MT4)を備えている。メモリセルトランジスタMTの数は4つに限らず、5つ以上であっても良いし、3つ以下であっても良い。
ストリンググループGR内において、3つのNANDストリングSR1〜SR3は、半導体基板上に順次積層されており、NANDストリングSR1が最下層に形成され、NANDストリングSR3が最上層に形成される。すなわち、第1実施形態で説明した図4ではNANDストリング内のメモリセルトランジスタMTが半導体基板面の垂直方向に積層されていたのに対して、本実施形態ではNANDストリング内のメモリセルトランジスタMTが半導体基板面と平行方向に配列され、このNANDストリングが垂直方向に積層されている。そして、同一のストリンググループGRに含まれる選択トランジスタST1及びST2は、それぞれ同一のセレクトゲート線GSL1及びGSL2に接続され、同一列に位置するメモリセルトランジスタMTの制御ゲートは同一のワード線WLに接続される。更に、あるストリンググループGR内の3つの選択トランジスタST1のドレインは、互いに異なるビット線BLに接続され、選択トランジスタST2のソースは同一のソース線SLに接続される。
奇数番目のストリンググループGR1及びGR3と、偶数番目のストリンググループGR2及びGR4とでは、選択トランジスタST1及びST2は、その位置関係が逆になるように配置される。すなわち図22の例であると、ストリンググループGR1及びGR3の選択トランジスタST1はNANDストリングSRの左端に配置され、選択トランジスタST2はNANDストリングSRの右端に配置される。これに対して、ストリンググループGR2及びGR4の選択トランジスタST1はNANDストリングSRの右端に配置され、選択トランジスタST2はNANDストリングSRの左端に配置される。
そして、ストリンググループGR1及びGR3の選択トランジスタST1のゲートは、同一のセレクトゲート線GSL1に接続され、選択トランジスタST2のゲートは、同一のセレクトゲート線GSL2に接続される。他方、ストリンググループGR2及びGR4の選択トランジスタST1のゲートは、同一のセレクトゲート線GSL2に接続され、選択トランジスタST2のゲートは、同一のセレクトゲート線GSL1に接続される。
また、あるメモリユニットMUに含まれる4つのストリンググループGR1及びGR2は互いに同一のビット線BLに接続され、異なるメモリユニットMUは互いに異なるビット線BLに接続される。より具体的には、メモリユニットMU1において、ストリンググループGR1〜GR4におけるNANDストリングSR1〜SR3の選択トランジスタST1のドレインはそれぞれ、カラム選択ゲートCSG(CSG1〜CSG4)を介してビット線BL1〜BL3に接続される。カラム選択ゲートCSGは、例えばメモリセルトランジスタMTや選択トランジスタST1及びST2等と同様の構成を有しており、各メモリユニットMUにおいて、ビット線BLに選択する1つのストリンググループGRを選択する。従って、各ストリンググループGRに対応付けられたカラム選択ゲートCSG1〜CSG4のゲートは、それぞれ異なる制御信号線SSL1〜SSL4によって制御される。
以上説明した構成を有するメモリユニットMUが、図22を記載した紙面において上下方向に複数配列される。これらの複数のメモリユニットMUは、メモリユニットMU1とワード線WL及びセレクトゲート線GSL1及びGSL2を共有する。他方で、ビット線BLは独立しており、例えばメモリユニットMU2に対しては、メモリユニットMU1と異なる3本のビット線BL4〜BL6が対応付けられる。各メモリユニットMUに対応付けられるビット線BLの本数は、1つのストリンググループGRに含まれるNANDストリングSRの総数に対応する。従って、NANDストリングが4層あればビット線BLも4本設けられ、その他の数の場合も同様である。また、制御信号SSL1〜SSL4は、メモリユニットMU間で共通にされていても良いし、あるいは独立して制御されても良い。
上記構成において、各メモリユニットMUから1つずつ選択されたストリンググループGRにおける同一ワード線WLに接続された複数のメモリセルトランジスタMTの集合が、「ページ」となる。
図23及び図24はブロックBLKの斜視図及び平面図であり、図25は図24における25−25線に沿った断面図であり、図26は図24における26−26線に沿った断面図であり、図27は図24における27−27線に沿った断面図である。図23、図25、及び図27では1つのメモリユニットMUを図示しており、図24及び図26は2つのメモリユニットMU1及びMU2を図示している。
図示するように、半導体基板40上には絶縁膜41が形成され、絶縁膜41上にブロックBLKが形成される。
絶縁膜41上には、半導体基板40表面に対する垂直方向である第1方向に直交する第2方向に沿ったストライプ形状の、例えば4つのフィン型構造44(44−1〜44−4)が形成されることで、1つのメモリユニットMUが形成されている。フィン型構造44の各々は、第2方向に沿って設けられた絶縁膜42(42−1〜42−4)と半導体層43(43−1〜43−3)とを含む。そしてフィン型構造44の各々では、絶縁膜42−1〜42−4と半導体層4343−1〜43−3とが交互に積層されることで、半導体基板40の表面に対して垂直方向に延びる4本の積層構造が形成されている。このフィン型構造44の各々が、図22で説明したストリンググループGRに相当する。そして、最下層の半導体層43−1がNANDストリングSR1の電流経路(チャネルが形成される領域)に相当し、最上層の半導体層43−3がNANDストリングSR3の電流経路に相当し、その間に位置する半導体層43−2がNANDストリングSR2の電流経路に相当する。
フィン型構造44の上面及び側面には、ゲート絶縁膜45、電荷蓄積層46、ブロック絶縁膜47、及び制御ゲート48が順次形成されている(図25参照)。電荷蓄積層46は例えば絶縁膜により形成される。また制御ゲート48は導電膜で形成され、ワード線WLまたはセレクトゲート線GSL1及びGSL2として機能する。ワード線WL及びセレクトゲート線GSL1及びGSL2は、複数のメモリユニットMU間で、複数のフィン型構造44を跨ぐようにして形成される。他方で制御信号線SSL1〜SSL4は、個々のフィン型構造44毎に独立している。
フィン型構造44は、その一端部がブロックBLKの端部に引き出され、引き出された領域においてビット線BLと接続される。すなわち、一例としてメモリユニットMU1に着目すると、奇数番目のフィン型構造44−1及び44−3の一端部は、第2方向に沿ってある領域まで引き出されて共通に接続され、この領域にコンタクトプラグBC1〜BC3が形成される。この領域に形成されたコンタクトプラグBC1は、ストリンググループGR1及びGR3の半導体層43−1とビット線BL1とを接続し、半導体層43−2及び43−3とは絶縁されている。コンタクトプラグBC2は、ストリンググループGR1及びGR3の半導体層43−2とビット線BL2とを接続し、半導体層43−1及び43−3とは絶縁されている。コンタクトプラグBC3は、ストリンググループGR1及びGR3の半導体層43−3とビット線BL3とを接続し、半導体層43−1及び43−2とは絶縁されている。
他方で、偶数番目のフィン型構造44−2及び44−4の一端部は、フィン型構造44−1及び44−3の一端部と第2方向で対向する領域まで引き出されて共通に接続され、この領域にコンタクトプラグBC1〜BC3が形成される。この領域に形成されたコンタクトプラグBC1は、ストリンググループGR2及びGR4の半導体層43−1とビット線BL1とを接続し、半導体層43−2及び43−3とは絶縁されている。コンタクトプラグBC2は、ストリンググループGR2及びGR4の半導体層43−2とビット線BL2とを接続し、半導体層43−1及び43−3とは絶縁されている。コンタクトプラグBC3は、ストリンググループGR2及びGR4の半導体層43−3とビット線BL3とを接続し、半導体層43−1及び43−2とは絶縁されている。
もちろん、上記の説明はメモリユニットMU1の場合のものであり、例えばメモリユニットMU2の場合には、コンタクトプラグBC4〜BC6が形成され、これらが半導体層43−1〜43−3をそれぞれビット線BL4〜BL6に接続する(図26参照)。
また、フィン型構造44の他端上にはコンタクトプラグSCが形成される。コンタクトプラグSCは、半導体層43−1〜43−3をソース線SLに接続する。
上記構成において、NANDストリングSR1〜SR3に含まれるメモリセルトランジスタは、そのサイズが互いに異なる。より具体的には、図25に示すように各フィン型構造44において、半導体層43の第3方向に沿った幅は、低いレイヤに位置するもの程大きく、高いレイヤに位置するもの程小さい。すなわち、半導体層43−1の幅が最も広く、半導体層43−3の幅が最も狭く、半導体層43−2の幅はその中間である。つまり、製造ばらつきによって互いに特性の異なる複数のメモリセルトランジスタMTが1ページに含まれる。
5.2 センスアンプの構成について
次に、センスアンプ113について説明する。本実施形態に係るセンスアンプ113は、例えば電圧をセンスすることによってデータを判別する。もちろん、電流をセンスするタイプであっても良い。
次に、センスアンプ113について説明する。本実施形態に係るセンスアンプ113は、例えば電圧をセンスすることによってデータを判別する。もちろん、電流をセンスするタイプであっても良い。
電圧センス方式のセンスアンプでは、隣接するビット線をシールドしてセンス動作が行われる。すなわち、電圧センス方式では、ビット線の電圧変動をセンスする。ここで、一方のビット線がディスチャージされた場合、これに隣接するビット線は、カップリングにより、ディスチャージされたビット線の電位変動の影響を受ける。その結果、データの誤読み出しが発生するおそれがある。従って電圧センス方式では、偶数ビット線毎、及び奇数ビット線毎にデータを読み出す。そして、偶数ビット線からデータを読み出す際には奇数ビット線を一定電位に固定し(シールドする)、奇数ビット線からデータを読み出す際には偶数ビット線を一定電位に固定する。
この隣接するビット線をシールドする手法(以下、「ビット線シールド法」という。)においては、図28に示すとおり、センスアンプ113は複数のセンス回路(S/A&latch)を有し、1つのセンス回路(S/A&latch)が2本のビット線によって共有されている。つまり、隣接するビット線を偶数(EVEN)と奇数(ODD)とに分類し、隣接する偶数と奇数のビット線が1つのセンス回路を共有している構成を採用している。
このビット線シールド法の読み出し動作においては、偶数本目のビット線のデータを読み出す場合には、偶数ビット線用トランスファゲート(BLSe)をオンし、偶数ビット線をセンスアンプに接続する。この時、接地用トランジスタ(BIASo)をオンすることにより、奇数ビット線をBLCRLに接続し、所定の電位にする。この状態で、センスアンプ(S/A)が偶数ビット線をプリチャージすると、奇数ビット線の電位は所定の電位に保持されたままであるので、偶数ビット線が奇数ビット線から影響を受けることなく、適切にプリチャージが行われる。このプリチャージ電位は、信号BLCLAMPというゲート電圧によって決まり、例えば0.7Vである。
一方、奇数ビット線のデータを読み出す場合には、奇数ビット線用トランスファゲート(BLSo)をオンし、奇数ビット線をセンスアンプに接続する。この時、接地用トランジスタ(BIASe)をオンすることにより、偶数ビット線をBLCRLに接続する。この状態で、センスアンプ(S/A)が奇数ビット線をプリチャージすると、偶数ビット線の電位は一定に保持されたままであるので、奇数ビット線が偶数ビット線から影響を受けることなく、適切にプリチャージが行われる。このプリチャージ電位も、偶数ビット線をプリチャージする際と同様に、信号BLCLAMPによってクランプされる電圧である。
このように、ビット線シールド法においては、読出し動作時に隣接する非選択ビット線を接地状態にすることにより、隣接するビット線の信号の影響を受けることなく、正確な読み出し動作を行うことが可能となる。
図29は、図28に示す一組のビット線対BLo及びBLe(例えばBL1とBL2)に対応するセンス回路(S/A&latch)の回路図である。
図示するようにセンス回路は、プライマリ・データ・キャッシュ(Primary Data Cache: PDC)430、セカンダリ・データ・キャッシュ(Secondary Data Cache: SDC)431、3つのダイナミック・データ・キャッシュ(Dynamic Data Cache: DDC)433(433−1〜433−3)、及びテンポラリ・データ・キャッシュ(Temporary Data Cache: TDC)434を有している。なお、ダイナミック・データ・キャッシュ433及びテンポラリ・データ・キャッシュ434は、必要に応じて設けるようにすればよい。また、ダイナミック・データ・キャッシュ433は、プログラム時において、ビット線にVDD(高電位)とVSS(低電位)の中間電位(VQPW)を書き込むためのデータを保持するキャッシュとしても用いることができる。
プライマリ・データ・キャッシュ430は、クロックド・インバータCLI1及びCLI2並びにNチャネル型トランジスタNMOS5を有している。セカンダリ・データ・キャッシュ431は、クロックド・インバータCLI3及びCLI4並びにNチャネル型トランジスタNMOS6及びNMOS7を有している。ダイナミック・データ・キャッシュ433は、Nチャネル型トランジスタNMOS4及びNMOS9を有している。また、テンポラリ・データ・キャッシュ434は、容量C1を有している。なお、プライマリ・データ・キャッシュ430、セカンダリ・データ・キャッシュ431、ダイナミック・データ・キャッシュ433、及びテンポラリ・データ・キャッシュ434の回路構成は、図29に示すものに限定されるわけではなく、他の回路構成を採用することもできる。
また、図29の例ではデータ・キャッシュにおいてデータの入出力を制御するトランジスタとしてnチャネルMOSトランジスタを用いているが、pチャネルMOSトランジスタを用いても良い。
そしてセンス回路は、nチャネルMOSトランジスタHN2e及びHN2oによって、対応する偶数ビット線BLe及び奇数ビット線BLoにそれぞれ接続される。トランジスタHN2e及びHN2oのゲートには、それぞれ信号BLSe及びBLSoが入力される。また偶数ビット線BLe及び奇数ビット線BLoには、nチャネルMOSトランジスタHN1e及びHN1oのソースが接続される。トランジスタHN1e及びHN1oは、それぞれゲートに信号BIASe及びBIASoが入力され、ドレインに信号BLCRLが入力される。
5.3 シフトテーブルについて
図30は、本実施形態に係るシフトテーブルの概念図である。図示するように、第1乃至第3実施形態と異なり、本実施形態に係るシフトテーブルは、信号BLCLAMPに与える電圧シフト量を、ビット線毎に保持する。すなわち本実施形態では、ワード線電圧では無くビット線電圧にレイヤ依存性を持たせている。
図30は、本実施形態に係るシフトテーブルの概念図である。図示するように、第1乃至第3実施形態と異なり、本実施形態に係るシフトテーブルは、信号BLCLAMPに与える電圧シフト量を、ビット線毎に保持する。すなわち本実施形態では、ワード線電圧では無くビット線電圧にレイヤ依存性を持たせている。
例えば1回目のリトライリードにおいては、最下層のNANDストリングSR1に接続されたビット線BL1及びBL4に対しては、信号BLCLAMPの電位はVshift_bot_1だけシフトされる。また、最上層のNANDストリングSR3に接続されたビット線BL3及びBL6に対しては、信号BLCLAMPの電位はVshift_top_1だけシフトされる。そして、中間層のNANDストリングSR2に接続されたビット線BL2及びBL5に対しては、信号BLCLAMPの電位はVshift_mid_1だけシフトされる。2回目以降のリトライリードについても同様である。なお、Vshift_bot_i>Vshift_mid_i>Vshift_top_iの関係がある(iは1以上の自然数)。
NANDストリングSRの位置関係と、信号BLCLAMP(すなわちプリチャージ電位)との関係は図31の通りである。すなわち、NANDストリングSRが下層に位置するほど(すなわちセルサイズが大きいほど)、信号BLCLAMPは小さくされ、その結果ビット線のプリチャージレベルも小さくされる。逆に、NANDストリングSRが上層に位置するほど(すなわちセルサイズが小さいほど)、信号BLCLAMPは大きくされ、その結果ビット線のプリチャージレベルも大きくされる。
図32は、ノーマルリード及びリトライリード時における信号BLCLAMPの電位と、ビット線のプリチャージレベルを示すグラフである。
図示するように、ノーマルリードではBLCLAMP=Vclampとされ、ビット線電位はVprechargeとされる。
1回目のリトライリードにおいてセンス回路は、BLCLAMPをシフトテーブルに従って設定する。すなわち、最下層に位置するビット線BL1及びBL4については、(Vclamp−Vshift_bot_1)とする。中間層に位置するビット線BL2及びBL5については、(Vclamp−Vshift_mid_1)とする。最上層に位置するビット線BL3及びBL6については、(Vclamp−Vshift_top_1)とする。その結果、ビット線BL1〜BL6のうち、プリチャージレベルはBL3及びBL6が最も高く、次にBL2及びBL5が高く、BL1及びBL4が最低となる。
その後、図32に示すように、リトライリードを繰り返すたびに、BLCLAMP及びプリチャージレベルは低下され、最後のn回目のリトライリードでは、BLCLAMPはVclampよりも大きくされる。
5.4 読み出し動作について
図33は、本実施形態に係る読み出し動作時におけるメモリセルアレイ111の各配線の電圧関係を示す。図33は、あるブロックBLKの回路図であり、説明の簡単化のため、2つのメモリユニットMU1及びMU2のみがブロックBLKに含まれる場合を示し、また制御信号線SSL1及びSSL5が選択されることにより、メモリユニットMU1におけるストリンググループGR1−1とメモリユニットMU2におけるストリンググループGR1−2が選択された場合について示している。従って、ストリンググループGR1−1及びGR1−2において同一ワード線WLに接続される6つのメモリセルトランジスタMTによってページが形成される。なお、紙面の都合上、選択されたストリンググループGR1−1及びGR1−2のみを図示し、またカラム選択ゲートCSGの図示を省略している。以下でする説明は、その他のストリンググループの組み合わせが選択された場合も同様である。
図33は、本実施形態に係る読み出し動作時におけるメモリセルアレイ111の各配線の電圧関係を示す。図33は、あるブロックBLKの回路図であり、説明の簡単化のため、2つのメモリユニットMU1及びMU2のみがブロックBLKに含まれる場合を示し、また制御信号線SSL1及びSSL5が選択されることにより、メモリユニットMU1におけるストリンググループGR1−1とメモリユニットMU2におけるストリンググループGR1−2が選択された場合について示している。従って、ストリンググループGR1−1及びGR1−2において同一ワード線WLに接続される6つのメモリセルトランジスタMTによってページが形成される。なお、紙面の都合上、選択されたストリンググループGR1−1及びGR1−2のみを図示し、またカラム選択ゲートCSGの図示を省略している。以下でする説明は、その他のストリンググループの組み合わせが選択された場合も同様である。
ロウデコーダ112は、制御信号線GSL1及びGSL2に“H”レベルを印加することで、選択トランジスタST1をオンさせる。また選択ワード線WL1に読み出し電圧VCGRVを印加し、非選択ワード線WL2〜WL4に電圧VREADを印加する。更に、図示せぬソース線ドライバが、ソース線SL1に電圧VCSL(>0V)を印加する。
このように、ソース線SLに電圧VCSLを印加することで、ソース線SLからビット線BLに流れる電流をセンスアンプ113が検知し、これによって読み出しデータが判別される。
なお、前述の通り、あるストリンググループGRにおいて、最下層に位置するメモリセルトランジスタMT(NANDストリングSR1)は、その半導体層43の幅が最も大きい。従って、ディスターブの影響を受けにくい。他方、最上層に位置するメモリセルトランジスタMT(NANDストリングSR3)は、その半導体層43の幅が最も小さい。従って、ディスターブの影響を受けやすい。
次に、ノーマルリード時におけるセンス回路の動作につき、図34を用いて説明する。図34は、本実施形態に係るセンス回路の、データ読み出し時における各種信号のタイミングチャートを示す。図34では、奇数ビット線BLoが選択され、偶数ビット線BLeが非選択とされる場合について示している。各信号は、例えば図2で説明したシーケンサ121によって与えられる。
図示するように時刻t0において、まず選択ブロックのセレクトゲート線(GSL1)が“High”レベルとされる。また、ソース線SL1及び非選択の偶数ビット線BLeには電圧VCSLが印加される。更に信号BLCLAMPは電源電圧VDDとされる。更に、ロウデコーダ112が選択ワード線WLに電圧VCGRVを印加し、非選択ワード線WLに電圧VREADを印加する。
引き続き時刻t1において、信号BLPREが“High”レベルとされる。次に時刻t2において、センス回路において信号VPREが“high”レベルとされて、テンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)434がプリチャージされる。
更に時刻t2〜t3において、ビット線選択信号BLSe及びBLSo、並びにバイアス選択信号BIASe及びBIASoの設定が行われる。図34の例では奇数ビット線BLoが選択されるため、奇数ビット線選択信号BLSoが“High”レベルとされ、偶数ビット線BLeをBLCTRL(=VCSL)に固定するため、信号BIASeが“High”レベルとされる。
また、信号BLCLAMPには、ビット線プリチャージ用のクランプ電圧Vvlampが印加され、これにより奇数ビット線BLoは(Vclamp−Vtblc)(例えば0.7V)にプリチャージされる。Vtblcは、トランジスタNMOS10の閾値電圧である。
以上により、コア部では、奇数ビット線BLoが(Vclamp−Vtblc)に充電され、偶数ビット線BLoがVCSLに固定される。
次に時刻t4において、信号BLCLAMPが0Vとされ、引き続き時刻t5において、セレクトゲート線GSL2が“High”レベルとされる。その結果、ソース線SL1からビット線BLoに電流が流れ、ビット線BLoの電位は(VCGRV−Vth)となる。Vthは、メモリセルトランジスタの閾値電圧である。
引き続き時刻t7〜t8において、信号BLCLAMPにセンス用電圧Vsenが印加される。この時、選択ビット線BLoの電位が(Vsen−Vtblc)より高ければ、トランジスタNMOS10(BLCLAMPのトランジスタ)はカットオフのままであり、ノードTDCにはVDDが保持される。一方、選択ビット線BLoの電位が(Vsen−Vtblc)より低ければ、トランジスタNMOS10はオンするため、ノードTDCはほぼビット線BLoの電位と等しくなる。
次に時刻t9〜t10において、センスされたデータがセカンダリ・データ・キャッシュSDCに取り込まれる。
以上のようにして、奇数ビット線BLoからデータが読み出される。その後、時刻t10〜t11においてリカバリ動作が行われ、各ノード及び信号がリセットされる。
偶数ビット線BLeの読み出しも同様にして行われる。この場合には、図34の例とは逆に、信号BLeが“High”とされ信号BLSoが“Low”とされる。また、信号BIASoが“High”とされ、信号BIASeが“Low”とされる。
図35は、1回目のリトライリード時における主要な信号のタイミングチャートである。図示するように、ノーマルリード時と異なる点は、ビット線BLがいずれのレイヤのNANDストリングSRに対応するかに応じて、そのプリチャージ電位が異なる点である。
すなわち、ビット線BL1(最下層に位置するNANDストリングSR1に対応)、BL5(中間層に位置するNANDストリングSR2に対応)、及びBL3(最上層に位置するNANDストリングSR3に対応)についての信号BLCLAMPは、それぞれVpre1(=Vclamp−Vshift_bot_1)、Vpre2(=Vclamp−Vshift_mid_1)、及びVpre3(=Vclaimp−Vshift_top_1)とされる。但し、Vpre3>Vpre2>Vpre1の関係がある。
その結果、ビット線BL1、BL5、及びBL3のプリチャージ電位は、それぞれ(Vpre1−Vtblc)、(Vpre2−Vtblc)、及び(Vpre3−Vtblc)となる。
2回目以降のリトライリードも同様である。
5.5 本実施形態に係る効果
本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を得ることが出来る。すなわち、本実施形態に係る構成によれば、ディスターブの影響の度合いの異なる複数のメモリセルトランジスタMTが、同一のワード線WLに接続される。従って、閾値のばらつきを、ワード線電圧をシフトすることによって補償することは困難である。
本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果を得ることが出来る。すなわち、本実施形態に係る構成によれば、ディスターブの影響の度合いの異なる複数のメモリセルトランジスタMTが、同一のワード線WLに接続される。従って、閾値のばらつきを、ワード線電圧をシフトすることによって補償することは困難である。
そこで本実施形態では、ビット線BLの電位をレイヤ毎に制御することで、閾値のばらつきを補償する。すなわち、図35に示すように、プリチャージ電位を、下層に位置するNANDストリングSRのビット線ほど低く設定し、上層に位置するものほど高く設定する。下層に位置するメモリセルトランジスタは、ディスターブによる閾値変動が大きく、その閾値電圧が正側に移動しやすい。他方で、上層に位置するメモリセルトランジスタは閾値変動が小さい。従って、この閾値変動量の差を、プリチャージ電位によって補償する。その結果、データを読み出した後のビット線電圧(VCGRV−Vth)のビット線間におけるばらつきを縮小出来る。
なお前述の通り、データの判別は電圧Vsenを用いて行われる。すなわち、ビット線電圧VBLと(Vsen−Vtblc)との比較によってデータが判別される。従って、プリチャージ電位だけでなく、電圧Vsenに対してもレイヤ依存性を持たせても良い。あるいは、プリチャージ電位(上記のVpre1〜Vpre3)にはレイヤ依存性を持たせずに、電圧Vsenにレイヤ依存性を持たせる場合であっても良い。
また本実施形態は、第2及び第3実施形態にも適用出来る。すなわち、第2実施形態で説明したように、NANDストリングSRのレイヤ数が増加した際には、複数のビット線BLを1つのゾーンとして管理し、ゾーン単位で電圧シフト量を制御しても良い。更に第3実施形態で説明したように、図30に示すシフトテーブルをコントローラ200が保持する場合であっても良い。
6.第6実施形態
次に、第6実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第5実施形態と異なり、NANDストリングSR1〜SR3をソース線SLによって選択するものである。
次に、第6実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。本実施形態は、上記第5実施形態と異なり、NANDストリングSR1〜SR3をソース線SLによって選択するものである。
6.1 メモリセルアレイの構成について
図36は、本実施形態に係るブロックBLKの斜視図であり、いずれか1つのメモリユニットMUを示している。図37はメモリユニットMUの平面図であり、図38は図37における38−38線に沿った断面図であり、図39は図37における39−39線に沿った断面図である。
図36は、本実施形態に係るブロックBLKの斜視図であり、いずれか1つのメモリユニットMUを示している。図37はメモリユニットMUの平面図であり、図38は図37における38−38線に沿った断面図であり、図39は図37における39−39線に沿った断面図である。
図示するように本実施形態に係る構成は、第5実施形態で説明した構成において、複数のフィン型構造44の一端部がブロックBLKの端部に引き出され、引き出された領域においてビット線BLと接続され、他端部が共通に接続されて、且つソース線SLに接続されたものである。そしてビット線BLは、対応するフィン型構造44における各半導体層43−1〜43−3に共通に接続される(図39参照)。他方でソース線SLは、共通に接続されたフィン型構造44における各半導体層43−1〜43〜3の各々に対して独立に設けられる(図38参照)。また本例では、第5実施形態における制御信号線SSLが廃されている。
6.2 読み出し動作について
本実施形態に係る読み出し動作は、基本的には第5実施形態と同じである。但し、本例であると、ビット線BLは、1つのストリンググループGRに含まれる複数のNANDストリングSRで共通に接続されている。従って、ソース線SLの電位を制御することにより、各ストリンググループGRからいずれか1つのNANDストリングSRが選択される。
本実施形態に係る読み出し動作は、基本的には第5実施形態と同じである。但し、本例であると、ビット線BLは、1つのストリンググループGRに含まれる複数のNANDストリングSRで共通に接続されている。従って、ソース線SLの電位を制御することにより、各ストリンググループGRからいずれか1つのNANDストリングSRが選択される。
例えば、最下層のNANDストリングSR1が選択される際には、対応するソース線SL1が選択されて、選択ソース線SL1には例えば1Vが印加される。その他の非選択ソース線SL2及びSL3には、選択ソース線SL1よりも高い電圧(例えば1.5V)が印加される。
そして、信号BLCLAMPの電位(Vpre及び/またはVsen)は、第5実施形態で説明したように、選択されたNANDストリングSRがいずれのレイヤに位置するかに応じて制御される。
6.3 本実施形態に係る効果
以上のように、本実施形態に係る構成のメモリセルアレイを有する場合であっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。もちろん、第2乃至第3実施形態を適用することも可能である。
以上のように、本実施形態に係る構成のメモリセルアレイを有する場合であっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。もちろん、第2乃至第3実施形態を適用することも可能である。
6.変形例等
以上のように、上記実施形態に係る半導体記憶装置100は、半導体基板上方に設けられた第1メモリセルと、前記第1メモリセルの上方に積層された第2メモリセルと、第1メモリセル及び第2メモリセルのゲートに電気的に接続されたワード線と、第1メモリセルの一端に電気的に接続された第1ビット線と、第2メモリセルの一端に電気的に接続された第2ビット線とを備える。データの読み出し時に、ワード線に読み出し電圧を印加し、リトライリード時に、ワード線に読み出し電圧を印加し、第1ビット線に第1電圧を印加し、第2ビット線に第2電圧を印加し、第2電圧は第1電圧と異なる。
以上のように、上記実施形態に係る半導体記憶装置100は、半導体基板上方に設けられた第1メモリセルと、前記第1メモリセルの上方に積層された第2メモリセルと、第1メモリセル及び第2メモリセルのゲートに電気的に接続されたワード線と、第1メモリセルの一端に電気的に接続された第1ビット線と、第2メモリセルの一端に電気的に接続された第2ビット線とを備える。データの読み出し時に、ワード線に読み出し電圧を印加し、リトライリード時に、ワード線に読み出し電圧を印加し、第1ビット線に第1電圧を印加し、第2ビット線に第2電圧を印加し、第2電圧は第1電圧と異なる。
本構成により、レイヤ毎に異なるディスターブに応じた読み出し動作が可能となり、NAND型フラッシュメモリの動作信頼性を向上出来る。
但し、実施形態は上記説明した形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、リトライリード時において、ワード線電圧またはBLCLAMP(ビット線電圧)にレイヤ依存性を持たせる場合を例に説明したが、ノーマルリード時にもレイヤ依存性を持たせても良い。あるいは、メモリセルの特性によっては、ワード線電圧とBLCLAMP(ビット線電圧)のいずれかのみならず、両方にレイヤ依存性を持たせても良い。
また、上記第1乃至第4実施形態では、メモリホールMHの直径dMHが、下層ほど小さく、上層ほど小さくなる場合を例に説明した。しかし上記実施形態は、このような形状のメモリホールMHを有する場合に限定されるわけではない。例えば、最下層から第N層目までは順番に直径dHMが増大し、第(N+1)層目では直径dMHが狭くなり、そこから再び直径dMHが増大するような場合であっても良い。このような場合には、ワード線電圧VCGRVも、レイヤの深さに応じて制御するのでは無く、直径dMHそのものに応じて制御される。すなわち、メモリホールMHの直径dMHとレイヤとの関係は特に限定されるものでは無い。そして上記実施形態は、直径dMHに依存するディスターブの大小に応じて、ワード線電圧を変化させるものであれば良い。このことは第5及び第6実施形態でも同様である。すなわち、図25に説明したように、下層ほど半導体層43−1(メモリセルの電流経路)の幅が大きい場合に限定されるものでは無い。
従って、電圧シフト量Vshiftは、単純にレイヤによって決定するのでは無く、例えば出荷前テストにおいて各レイヤの閾値電圧がどれだけシフトするのかをテスタ等により実測し、この実測結果に基づいてシフトテーブルが作成されることが望ましい。
また、上記実施形態ではメモリセルトランジスタが2ビットデータを保持する場合を例に説明したが、1ビットデータを保持する場合や、3ビット以上のデータを保持する場合であっても良い。
更に、メモリセルアレイ111の構成は上記実施形態で説明した構成に限られない。すなわち、メモリセルトランジスタの特性ばらつきに位置依存性があるような構成であれば広く適用可能であり、その位置依存性を相殺するようにワード線電位あるいはビット線電位を制御すれば良い。従って、上記説明した実施形態は、NAND型フラッシュメモリに限らず、その他の記憶装置全般に適用出来る。また、各実施形態はそれぞれが単独で実施されても良いが、組み合わせ可能な複数の実施形態が組み合わされて実施されても良い。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
40…半導体基板、41、42−1〜42−4、45〜47…絶縁膜、43−1〜43−3、48…半導体層、44…フィン型積層構造、100…NAND型フラッシュメモリ、110…コア部、111…メモリセルアレイ、112…ロウデコーダ、113…センスアンプ、114…NANDストリング、120…周辺回路部、121…シーケンサ、122…チャージポンプ、123…レジスタ、124…ドライバ、200…コントローラ、210…ホストインターフェイス、220…内蔵メモリ、230…CPU、240…バッファメモリ、250…NANDインターフェイス
Claims (15)
- 半導体基板上方に設けられた第1メモリセルと、
前記第1メモリセルの上方に積層された第2メモリセルと、
前記第1メモリセル及び前記第2メモリセルのゲートに電気的に接続されたワード線と、
前記第1メモリセルの一端に電気的に接続された第1ビット線と、
前記第2メモリセルの一端に電気的に接続された第2ビット線と、
を備え、
データの読み出し時に、前記ワード線に読み出し電圧を印加し、
リトライリード時に、前記ワード線に前記読み出し電圧を印加し、前記第1ビット線に第1電圧を印加し、前記第2ビット線に第2電圧を印加し、
前記第2電圧は前記第1電圧と異なる
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記リトライリードは、第1リトライリードと、前記第1リトライリード後に実行される第2リトライリードとを含み、
前記第1リトライリード時における前記第1、第2電圧はそれぞれ、前記第2リトライリード時における前記第1、第2電圧よりも大きい
ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。 - 前記リトライリードは、前記第2リトライリード後に実行される第3リトライリードを更に含み、
前記第3リトライリード時における前記第1、第2電圧はそれぞれ、前記第1リトライリード時における前記第1、第2電圧よりも大きい
ことを特徴とする請求項2記載の半導体記憶装置。 - 前記第1ビット線及び前記第2ビット線に印加される電圧を制御する第1トランジスタ及び第2トランジスタを備え、
前記リトライリード時において、前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタのゲートには、それぞれ第1クランプ電圧及び第2クランプ電圧が印加され、前記第1クランプ電圧は、前記第2クランプ電圧よりも小さい
ことを特徴とする請求項2記載の半導体記憶装置。 - 前記第1メモリセルは、第1レイヤに形成され、
前記第2メモリセルは、前記第1レイヤよりも上層の第2レイヤに形成され、
前記第1電圧は、前記第2電圧よりも小さい
ことを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項記載の半導体記憶装置。 - 前記第1メモリセルは、前記半導体基板上方に沿って複数のメモリセルが積層された第1メモリセルセットを含み、
前記第2メモリセルは、前記半導体基板上方に沿って複数のメモリセルが積層された第2メモリセルセットを含み、
前記第1ビット線は、前記第1メモリセルセットに接続された第1ビット線セットを含み、
前記第1ビット線は、前記第1メモリセルセットに接続された複数のビット線を含む第1ビット線セットを含み、
前記第2ビット線は、前記第2メモリセルセットに接続された複数のビット線を含む第2ビット線セットを含み、
リトライリード時において、前記第1ビット線セット内の前記複数のビット線に前記第1電圧が印加され、前記第2ビット線セット内の前記複数のビット線に前記第2電圧が印加される
ことを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項記載の半導体記憶装置。 - 前記半導体基板上に、該半導体基板表面に対する垂直方向である第1方向に沿って絶縁層と第1半導体層とが交互に積層され、前記第1方向に直交する第2方向に沿ったストライプ形状を有する複数の積層構造と、
前記複数の積層構造の側面に形成され、各積層構造間で共通に接続された前記ワード線と、
前記複数の積層構造のうちの第1積層構造の一端側の側面に形成され、該第1積層構造を選択する第1選択制御線と、
前記複数の積層構造のうちの第2積層構造の他端側の側面に形成され、該第2積層構造を選択する第2選択制御線と
を更に備え、前記積層された前記第1半導体層が、前記第1メモリセル及び前記第2メモリセルの電流経路として機能する
ことを特徴とする請求項1乃至6いずれか1項記載の半導体記憶装置。 - 半導体基板上方に設けられた第1メモリセルと、
前記第1メモリセルの上方に積層された第2メモリセルと、
前記第1メモリセルのゲートに接続された第1ワード線と、
前記第2メモリセルのゲートに接続された第2ワード線と、
前記第1メモリセル及び前記第2メモリセルの一端に電気的に接続されたビット線と
を備え、リトライリード時に、前記第1ワード線に第1電圧が印加され、前記第2ワード線に第2電圧が印加され、
前記第2電圧は前記第1電圧と異なる
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記リトライリードは、第1リトライリードと、前記第1リトライリード後に実行される第2リトライリードとを含み、
前記第1リトライリード時における前記第1、第2電圧はそれぞれ、前記第2リトライリード時における前記第1、第2電圧よりも大きい
ことを特徴とする請求項8記載の半導体記憶装置。 - 前記リトライリードは、前記第2リトライリード後に実行される第3リトライリードを更に含み、
前記第3リトライリード時における前記第1、第2電圧はそれぞれ、前記第1リトライリード時における前記第1、第2電圧よりも大きい
ことを特徴とする請求項9記載の半導体記憶装置。 - 前記第1メモリセルは、第1レイヤに形成され、
前記第2メモリセルは、前記第1レイヤよりも上層の第2レイヤに形成され、
前記第1電圧は、前記第2電圧よりも大きい
ことを特徴とする請求項8乃至10いずれか1項記載の半導体記憶装置。 - 前記第1メモリセルは、前記半導体基板上方に沿って複数のメモリセルが積層された第1メモリセルセットを含み、
前記第2メモリセルは、前記半導体基板上方に沿って複数のメモリセルが積層された第2メモリセルセットを含み、
前記第1ワード線は、前記第1メモリセルセットに接続された複数のワード線を含む第1ワード線セットを含み、
前記第2ワード線は、前記第2メモリセルセットに接続された複数のワード線を含む第2ワード線セットを含み、
リトライリード時において、前記第1ワード線セット内の前記複数のワード線に前記第1電圧が印加され、前記第2ワード線セット内の前記複数のワード線に前記第2電圧が印加される
ことを特徴とする請求項8乃至11いずれか1項記載の半導体記憶装置。 - 前記第1メモリセル及び前記第2メモリセルは、第1選択トランジスタと第2選択トランジスタとの間に直列接続され、前記第1選択トランジスタの電流経路を介して同一のビット線に接続される
ことを特徴とする請求項8乃至12いずれか1項記載の半導体記憶装置。 - 請求項1または8記載の半導体記憶装置と、
前記半導体記憶装置を制御するコントローラと
を具備し、前記コントローラは、前記メモリセルが形成されるレイヤと、それに対応する前記第1電圧及び前記第2電圧との関係を示すテーブルを保持し、
前記データを前記半導体記憶装置から読み出す際、前記テーブルを参照して、必要な前記第1電圧及び前記第2電圧情報と共に読み出しコマンドを発行する
ことを特徴とするメモリシステム。 - 請求項1または8いずれか1項記載の半導体記憶装置と、
前記半導体記憶装置を制御するコントローラと
を具備し、前記半導体記憶装置は、前記メモリセルが形成されるレイヤと、それに対応する前記第1電圧及び前記第2電圧との関係を示すテーブルを保持し、
前記データを前記半導体記憶装置から読み出す際、前記前記半導体記憶装置は、前記コントローラから受信した読み出しコマンドに応答して、前記テーブルを参照することにより、前記第1電圧及び前記第2電圧を印加する
ことを特徴とするメモリシステム。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11574686B2 (en) | 2020-09-01 | 2023-02-07 | Kioxia Corporation | Memory system |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI497496B (zh) * | 2011-01-19 | 2015-08-21 | Macronix Int Co Ltd | 三維記憶體陣列架構 |
JP5814867B2 (ja) * | 2012-06-27 | 2015-11-17 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置 |
KR20160143371A (ko) * | 2015-06-05 | 2016-12-14 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 메모리 시스템 및 그 동작 방법 |
US10096356B2 (en) * | 2015-12-04 | 2018-10-09 | Toshiba Memory Corporation | Method of operation of non-volatile memory device |
KR102420588B1 (ko) * | 2015-12-04 | 2022-07-13 | 삼성전자주식회사 | 비휘발성 메모리 장치, 메모리 시스템, 비휘발성 메모리 장치의 동작 방법 및 메모리 시스템의 동작 방법 |
US9741734B2 (en) * | 2015-12-15 | 2017-08-22 | Intel Corporation | Memory devices and systems having reduced bit line to drain select gate shorting and associated methods |
JP6581019B2 (ja) * | 2016-03-02 | 2019-09-25 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP6659478B2 (ja) * | 2016-06-17 | 2020-03-04 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
US9904595B1 (en) | 2016-08-23 | 2018-02-27 | Texas Instruments Incorporated | Error correction hardware with fault detection |
CN107797821B (zh) * | 2016-09-05 | 2021-10-08 | 上海宝存信息科技有限公司 | 重试读取方法以及使用该方法的装置 |
WO2018055733A1 (ja) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | 東芝メモリ株式会社 | 記憶装置 |
JP2019036374A (ja) * | 2017-08-14 | 2019-03-07 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP6875236B2 (ja) * | 2017-09-14 | 2021-05-19 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
US10268407B1 (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-23 | Intel Corporation | Method and apparatus for specifying read voltage offsets for a read command |
KR102471276B1 (ko) * | 2018-01-08 | 2022-11-28 | 삼성전자주식회사 | 메모리 장치 |
JP2020013889A (ja) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
KR102585217B1 (ko) | 2018-12-12 | 2023-10-05 | 삼성전자주식회사 | 비휘발성 메모리 장치 및 상기 비휘발성 메모리 장치의 동작 방법 |
US11276472B2 (en) | 2018-12-12 | 2022-03-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Non-volatile memory device and method of operating the same |
US11594286B2 (en) | 2019-08-21 | 2023-02-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Non-volatile memory device and method of operating the same |
US10978160B2 (en) | 2018-12-31 | 2021-04-13 | Sandisk Technologies Llc | Mitigating grown bad blocks |
JP7102363B2 (ja) * | 2019-03-18 | 2022-07-19 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP2021044032A (ja) | 2019-09-06 | 2021-03-18 | キオクシア株式会社 | 半導体記憶装置 |
US10984877B1 (en) * | 2019-12-17 | 2021-04-20 | SanDiskTechnologies LLC | Multi BLCS for multi-state verify and multi-level QPW |
CN116434805A (zh) * | 2021-04-01 | 2023-07-14 | 长江存储科技有限责任公司 | 三维存储设备、包括其的存储系统及对其进行编程的方法 |
Family Cites Families (65)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3178909B2 (ja) | 1992-01-10 | 2001-06-25 | 株式会社東芝 | 半導体メモリ装置 |
JP3450456B2 (ja) | 1994-08-31 | 2003-09-22 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置 |
JPH10255487A (ja) | 1997-03-10 | 1998-09-25 | Fujitsu Ltd | 半導体メモリ装置 |
US6134140A (en) * | 1997-05-14 | 2000-10-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonvolatile semiconductor memory device with soft-programming to adjust erased state of memory cells |
JP3561640B2 (ja) | 1998-11-11 | 2004-09-02 | 三洋電機株式会社 | 1チップマイクロコンピュータ |
US7333364B2 (en) | 2000-01-06 | 2008-02-19 | Super Talent Electronics, Inc. | Cell-downgrading and reference-voltage adjustment for a multi-bit-cell flash memory |
US6662263B1 (en) | 2000-03-03 | 2003-12-09 | Multi Level Memory Technology | Sectorless flash memory architecture |
US6493269B1 (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-10 | Sandisk Corporation | Dual cell reading and writing technique |
CN100437829C (zh) * | 2003-04-03 | 2008-11-26 | 旺宏电子股份有限公司 | 非易失性存储单元阵列的操作方法 |
JP4256198B2 (ja) | 2003-04-22 | 2009-04-22 | 株式会社東芝 | データ記憶システム |
JP3913704B2 (ja) | 2003-04-22 | 2007-05-09 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置及びこれを用いた電子装置 |
US7023735B2 (en) | 2003-06-17 | 2006-04-04 | Ramot At Tel-Aviv University Ltd. | Methods of increasing the reliability of a flash memory |
US7012835B2 (en) | 2003-10-03 | 2006-03-14 | Sandisk Corporation | Flash memory data correction and scrub techniques |
US7372730B2 (en) * | 2004-01-26 | 2008-05-13 | Sandisk Corporation | Method of reading NAND memory to compensate for coupling between storage elements |
KR100626371B1 (ko) * | 2004-03-30 | 2006-09-20 | 삼성전자주식회사 | 캐쉬 읽기 동작을 수행하는 비휘발성 메모리 장치, 그것을포함한 메모리 시스템, 그리고 캐쉬 읽기 방법 |
JP4709525B2 (ja) * | 2004-10-14 | 2011-06-22 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置 |
JP5065594B2 (ja) * | 2005-12-23 | 2012-11-07 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置 |
US7495966B2 (en) | 2006-05-01 | 2009-02-24 | Micron Technology, Inc. | Memory voltage cycle adjustment |
JP2009536423A (ja) | 2006-05-05 | 2009-10-08 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 不揮発性メモリをリフレッシュする方法 |
US7447096B2 (en) | 2006-05-05 | 2008-11-04 | Honeywell International Inc. | Method for refreshing a non-volatile memory |
JP2008117471A (ja) | 2006-11-02 | 2008-05-22 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置及び不揮発性メモリシステム |
US7558109B2 (en) | 2006-11-03 | 2009-07-07 | Sandisk Corporation | Nonvolatile memory with variable read threshold |
JP4498370B2 (ja) * | 2007-02-14 | 2010-07-07 | 株式会社東芝 | データ書き込み方法 |
KR100865821B1 (ko) * | 2007-03-14 | 2008-10-28 | 주식회사 하이닉스반도체 | 불휘발성 메모리 장치의 독출 방법 |
JP2008269473A (ja) | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Toshiba Corp | データ残存期間管理装置及び方法 |
US8073648B2 (en) | 2007-05-14 | 2011-12-06 | Sandisk Il Ltd. | Measuring threshold voltage distribution in memory using an aggregate characteristic |
KR100891005B1 (ko) * | 2007-06-28 | 2009-03-31 | 삼성전자주식회사 | 고온 스트레스로 인한 읽기 마진의 감소를 보상하기 위한플래시 메모리 장치 및 그것의 읽기 전압 조정 방법 |
KR101411976B1 (ko) * | 2007-07-09 | 2014-06-27 | 삼성전자주식회사 | 플래시 메모리 시스템 및 그것의 에러 정정 방법 |
KR101301140B1 (ko) | 2007-07-13 | 2013-09-03 | 삼성전자주식회사 | 읽기 디스터브가 방지되는 불휘발성 반도체 메모리 장치 및그것의 읽기 방법 |
KR101397549B1 (ko) | 2007-08-16 | 2014-05-26 | 삼성전자주식회사 | 고속 프로그램이 가능한 불휘발성 반도체 메모리 시스템 및그것의 독출 방법 |
KR100859258B1 (ko) | 2007-09-10 | 2008-09-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | 플래시 메모리 장치 및 동작 방법 |
JP4510060B2 (ja) | 2007-09-14 | 2010-07-21 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置の読み出し/書き込み制御方法 |
KR101406279B1 (ko) | 2007-12-20 | 2014-06-13 | 삼성전자주식회사 | 반도체 메모리 장치 및 그것의 읽기 페일 분석 방법 |
JP4489127B2 (ja) | 2008-02-29 | 2010-06-23 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置 |
JP4886846B2 (ja) | 2008-03-07 | 2012-02-29 | 株式会社東芝 | 情報処理装置および不揮発性半導体メモリドライブ |
US20090228640A1 (en) | 2008-03-07 | 2009-09-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Information processing apparatus and non-volatile semiconductor memory drive |
JP5173706B2 (ja) * | 2008-09-26 | 2013-04-03 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置およびその読み出し方法 |
JP2010140521A (ja) * | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Powerchip Semiconductor Corp | 不揮発性半導体記憶装置とその読み出し方法 |
US8026544B2 (en) | 2009-03-30 | 2011-09-27 | Sandisk Technologies Inc. | Fabricating and operating a memory array having a multi-level cell region and a single-level cell region |
JP2010287283A (ja) * | 2009-06-11 | 2010-12-24 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体メモリ |
WO2010143306A1 (ja) * | 2009-06-12 | 2010-12-16 | 株式会社 東芝 | 不揮発性半導体記憶装置 |
KR101626528B1 (ko) * | 2009-06-19 | 2016-06-01 | 삼성전자주식회사 | 플래시 메모리 장치 및 이의 데이터 독출 방법 |
JP5297342B2 (ja) * | 2009-11-02 | 2013-09-25 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置 |
JP5349256B2 (ja) * | 2009-11-06 | 2013-11-20 | 株式会社東芝 | メモリシステム |
JP2011138569A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-14 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
KR101691088B1 (ko) * | 2010-02-17 | 2016-12-29 | 삼성전자주식회사 | 불휘발성 메모리 장치, 그것의 동작 방법, 그리고 그것을 포함하는 메모리 시스템 |
JP5054803B2 (ja) * | 2010-05-26 | 2012-10-24 | シャープ株式会社 | 半導体記憶装置 |
KR101727704B1 (ko) * | 2010-10-04 | 2017-04-18 | 삼성전자주식회사 | 리드 성능을 향상시킬 수 있는 리드 파라미터 변경 방법과 상기 방법을 수행할 수 있는 장치들 |
DE102011056141A1 (de) * | 2010-12-20 | 2012-06-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Negativspannungsgenerator, Dekoder, nicht-flüchtige Speichervorrichtung und Speichersystem, das eine negative Spannung verwendet |
US8693252B2 (en) * | 2011-07-12 | 2014-04-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and system for adjusting read voltage in flash memory device |
US9001587B2 (en) * | 2011-09-16 | 2015-04-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Flash memory and reading method of flash memory |
KR20130034522A (ko) * | 2011-09-28 | 2013-04-05 | 삼성전자주식회사 | 비휘발성 메모리 장치의 데이터 리드 방법, 및 이를 수행하는 장치 |
KR101775660B1 (ko) * | 2011-09-29 | 2017-09-07 | 삼성전자주식회사 | 워드 라인 전압의 변화없이 상이한 문턱 전압들을 갖는 메모리 셀들을 읽는 방법 및 그것을 이용한 불 휘발성 메모리 장치 |
KR20130045495A (ko) * | 2011-10-26 | 2013-05-06 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 불휘발성 메모리 장치 및 그것의 읽기 방법 |
JP2013122793A (ja) * | 2011-12-09 | 2013-06-20 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
JP2013161803A (ja) * | 2012-02-01 | 2013-08-19 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
KR20130089472A (ko) * | 2012-02-02 | 2013-08-12 | 삼성전자주식회사 | 비휘발성 메모리 장치 및 이를 포함하는 메모리 카드 |
KR20130127234A (ko) * | 2012-05-14 | 2013-11-22 | 삼성전자주식회사 | 메모리의 구동 방법 |
KR20130134186A (ko) * | 2012-05-30 | 2013-12-10 | 삼성전자주식회사 | 메모리 장치의 리라이트 방법 |
KR20140088384A (ko) * | 2013-01-02 | 2014-07-10 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 반도체 메모리 장치 |
KR102131802B1 (ko) * | 2013-03-15 | 2020-07-08 | 삼성전자주식회사 | 비휘발성 메모리 장치의 데이터 독출 방법, 비휘발성 메모리 장치, 및 메모리 시스템의 구동 방법 |
TWI489469B (zh) * | 2013-03-26 | 2015-06-21 | Phison Electronics Corp | 資料讀取方法、控制電路、記憶體模組與記憶體儲存裝置 |
TWI521513B (zh) * | 2013-06-28 | 2016-02-11 | 群聯電子股份有限公司 | 讀取電壓設定方法、控制電路與記憶體儲存裝置 |
KR20150091685A (ko) * | 2014-02-03 | 2015-08-12 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 반도체 시스템 및 이의 동작방법 |
KR102174030B1 (ko) * | 2014-05-13 | 2020-11-05 | 삼성전자주식회사 | 불휘발성 메모리 장치를 포함하는 저장 장치 및 그것의 읽기 방법 |
-
2013
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-
2016
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-
2017
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11574686B2 (en) | 2020-09-01 | 2023-02-07 | Kioxia Corporation | Memory system |
Also Published As
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US20170243654A1 (en) | 2017-08-24 |
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