KR20120058380A - Nonvolatile semiconductor memory device and control method thereof - Google Patents

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KR20120058380A
KR20120058380A KR1020110023747A KR20110023747A KR20120058380A KR 20120058380 A KR20120058380 A KR 20120058380A KR 1020110023747 A KR1020110023747 A KR 1020110023747A KR 20110023747 A KR20110023747 A KR 20110023747A KR 20120058380 A KR20120058380 A KR 20120058380A
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다까시 마에다
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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

PURPOSE: A nonvolatile semiconductor memory device and a controlling method thereof are provided to perform an erasing operation in a sub block by a potential difference between a body and a word line. CONSTITUTION: One end of a selection transistor in a drain side is connected to a first end of a memory string. One end of a selection transistor in a source side is connected to a second end of the memory string. A plurality of word lines(WL1-WL8) are commonly connected to a plurality of memory strings. A control circuit applies a first voltage to a bit line and a source line, applies a second voltage to a word line, and applies a third voltage to a selection gate line in the drain side and a selection gate line in the source side.

Description

불휘발성 반도체 기억 장치 및 그 제어 방법{NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE AND CONTROL METHOD THEREOF} Nonvolatile semiconductor memory device and control method thereof {NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 출원은 일본 특허 출원 제2010-264872호(2010년 11월 29일)에 기초한 것으로서, 그 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조로서 인용된다.This application is based on Japanese Patent Application No. 2010-264872 (November 29, 2010), which claims its priority, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

본 명세서에 기재된 실시 형태는, 불휘발성 반도체 기억 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.Embodiments described herein relate to a nonvolatile semiconductor memory device and a control method thereof.

종래, 실리콘 기판 상의 2차원 평면 내에 소자를 집적하여 LSI가 형성되어 왔다. 메모리의 기억 용량을 증가시키기 위해서는, 하나의 소자의 치수를 작게 하는(미세화하는) 것이 일반적이지만, 최근 그 미세화도 비용적, 기술적으로 곤란한 것이 되어 왔다. 미세화를 위해서는 포토리소그래피의 기술 향상이 필요하지만, 리소그래피 공정에 필요로 하는 비용은 증가의 일로를 걷고 있다. 또한, 가령 미세화가 달성되었다고 해도, 구동 전압 등이 스케일링되지 않는 한, 소자간의 내압 등 물리적인 한계점을 맞이하는 일이 예상된다. 또한, 미세화에 수반하여, 메모리 소자간의 거리가 가까워짐으로써, 동작시에 있어서의 각 메모리 소자간의 용량 결합에 의한 악영향이 커진다. 즉, 디바이스로서의 동작이 곤란해질 가능성이 높다. 따라서, 최근, 메모리의 집적도를 높이기 위해, 메모리 셀을 3차원적으로 배치한 불휘발성 반도체 기억 장치(적층형 불휘발성 반도체 기억 장치)가 다수 제안되어 있다.Conventionally, LSIs have been formed by integrating devices in a two-dimensional plane on a silicon substrate. In order to increase the memory capacity of a memory, it is common to reduce the size of one element (miniaturize), but in recent years, the miniaturization thereof has become difficult and technically difficult. In order to miniaturize, the technology of photolithography needs to be improved, but the cost of the lithography process is increasing. In addition, even if miniaturization is achieved, it is expected to meet physical limitations such as breakdown voltage between the elements as long as the driving voltage and the like are not scaled. In addition, with the miniaturization, the distance between the memory elements becomes closer, so that the adverse effect of the capacitive coupling between the memory elements in operation increases. That is, there is a high possibility that operation as a device becomes difficult. Therefore, in recent years, many nonvolatile semiconductor memory devices (layered nonvolatile semiconductor memory devices) in which memory cells are three-dimensionally disposed in order to increase the degree of integration of memory have been proposed.

메모리 셀을 3차원적으로 배치한 종래의 반도체 기억 장치의 하나로, 원기둥형 구조의 트랜지스터를 사용한 반도체 기억 장치가 있다. 원기둥형 구조의 트랜지스터를 사용한 반도체 기억 장치에 있어서는, 게이트 전극이 되는 다층의 폴리실리콘 및 필러 형상의 기둥 형상 반도체가 설치된다. 기둥 형상 반도체는, 폴리실리콘층을 관통하도록 배치되고, 그 교점 부분에 메모리 셀이 형성된다. 이 메모리 셀에 있어서, 기둥 형상 반도체는, 트랜지스터의 채널(보디)부로서 기능한다. 기둥 형상 반도체의 주위에는 터널 절연층을 개재하여 형성되고 또한 전하를 축적하는 복수의 전하 축적층이 형성되어 있다. 또한, 전하 축적층의 주위에는 블록 절연층이 형성되어 있다. 이와 같이 폴리실리콘, 기둥 형상 반도체, 터널 절연층, 전하 축적층 및 블록 절연층을 포함하는 구성은, 메모리 셀을 직렬 접속한 메모리 스트링을 형성한다.One conventional semiconductor memory device in which memory cells are three-dimensionally arranged is a semiconductor memory device using a transistor having a cylindrical structure. In a semiconductor memory device using a columnar transistor, a multi-layer polysilicon and a pillar-shaped pillar-shaped semiconductor serving as a gate electrode are provided. The columnar semiconductor is arranged to penetrate the polysilicon layer, and a memory cell is formed at the intersection thereof. In this memory cell, the columnar semiconductor functions as a channel (body) portion of the transistor. Around the columnar semiconductor, a plurality of charge accumulation layers are formed via a tunnel insulating layer and accumulate charges. In addition, a block insulating layer is formed around the charge storage layer. Thus, the structure containing polysilicon, a columnar semiconductor, a tunnel insulation layer, a charge accumulation layer, and a block insulation layer forms the memory string which connected the memory cells in series.

이러한 메모리 셀을 3차원적으로 배치한 종래의 반도체 기억 장치에 있어서의 소거 동작은, 워드선이 공통 접속된 메모리 스트링의 집합인 메모리 블록을 단위로 하여 행해진다. 종래의 적층형 반도체 기억 장치에서는, 적층수의 증가에 수반하여, 1 메모리 블록 중의 복수의 메모리 스트링에 공통으로 접속되는 워드선의 수가 증가하여, 1 메모리 블록에 포함되는 메모리 셀수가 커진다는 문제가 있다. 그로 인해, 메모리 블록 단위가 아니라, 메모리 블록 내의 일부의 메모리 셀만을 선택적으로 소거 동작이 가능한 적층형 반도체 기억 장치가 요망되고 있다.In a conventional semiconductor memory device in which such memory cells are three-dimensionally arranged, an erase operation is performed in units of memory blocks that are sets of memory strings in which word lines are commonly connected. In the conventional stacked semiconductor memory device, with the increase in the number of stacked layers, there is a problem that the number of word lines commonly connected to a plurality of memory strings in one memory block increases, and the number of memory cells included in one memory block increases. Therefore, there is a demand for a stacked semiconductor memory device capable of selectively erasing only a part of memory cells in a memory block, not in units of memory blocks.

본 발명의 실시 형태는, 메모리 블록 내에서 선택적으로 소거 동작을 실행하는 것이 가능한 적층형 불휘발성 반도체 기억 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a stacked nonvolatile semiconductor memory device capable of selectively performing an erase operation in a memory block, and a control method thereof.

이하에서 설명하는 실시 형태의 불휘발성 반도체 기억 장치는, 복수의 메모리 블록을 갖는 메모리 셀 어레이를 구비한다. 복수의 메모리 블록의 각각에는, 매트릭스 형상으로 배치되고 각각 전기적으로 재기입 가능한 복수의 메모리 트랜지스터를 직렬 접속하여 이루어지는 복수의 메모리 스트링이 배열된다. 상기 메모리 스트링의 제1 단부에는 드레인측 선택 트랜지스터의 일단이 접속되는 한편, 메모리 스트링의 제2 단부에는 소스측 선택 트랜지스터의 일단이 접속된다. 복수의 워드선이, 복수의 메모리 블록의 하나에 배치되는 복수의 메모리 스트링에 공통으로 접속되도록 배치된다. 또한, 복수의 비트선이, 각각 제1 방향으로 연장되어 복수의 메모리 블록에 존재하는 상기 드레인측 선택 트랜지스터의 타단에 공통으로 접속된다. 소스선은, 소스측 선택 트랜지스터의 타단에 접속된다. 드레인측 선택 게이트선은, 상기 제1 방향과는 직교하는 제2 방향으로 배열되는 상기 드레인측 선택 트랜지스터의 게이트를 공통으로 접속하도록 상기 제2 방향을 길이 방향으로 하여 배치된다. 소스측 선택 게이트선은, 상기 제2 방향으로 배열되는 상기 소스측 선택 트랜지스터의 게이트를 공통으로 접속하도록 상기 제2 방향을 길이 방향으로 하여 배치된다. 제어 회로는, 복수의 상기 메모리 블록에 대하여 인가하는 전압을 제어한다.The nonvolatile semiconductor memory device of the embodiment described below includes a memory cell array having a plurality of memory blocks. In each of the plurality of memory blocks, a plurality of memory strings formed by connecting a plurality of memory transistors arranged in a matrix and electrically rewritable in series are arranged. One end of the drain side select transistor is connected to the first end of the memory string, while one end of the source side select transistor is connected to the second end of the memory string. The plurality of word lines are arranged to be commonly connected to the plurality of memory strings arranged in one of the plurality of memory blocks. Further, a plurality of bit lines extend in the first direction, respectively, and are commonly connected to the other ends of the drain side selection transistors present in the plurality of memory blocks. The source line is connected to the other end of the source side select transistor. The drain side selection gate line is arranged with the second direction in the longitudinal direction so as to commonly connect the gates of the drain side selection transistors arranged in a second direction orthogonal to the first direction. The source side select gate line is disposed with the second direction in the longitudinal direction so as to commonly connect the gates of the source side select transistors arranged in the second direction. The control circuit controls voltages applied to the plurality of memory blocks.

복수의 상기 메모리 스트링의 각각은, 기판에 대하여 수직 방향으로 연장되는 기둥 형상부를 포함하고, 상기 메모리 트랜지스터의 보디로서 기능하는 기둥 형상 반도체층과, 상기 기둥 형상부의 측면을 둘러싸도록 형성되고 전하를 축적 가능하게 구성된 전하 축적층과, 상기 전하 축적층을 개재하여 상기 기둥 형상부의 측면을 둘러싸도록 형성되고, 상기 메모리 트랜지스터의 게이트 및 상기 워드선으로서 기능하는 워드선 도전층을 구비한다. 1개의 상기 드레인측 선택 게이트선 및 1개의 상기 소스측 선택 게이트선에 공통으로 접속되는 복수의 드레인측 선택 트랜지스터 및 복수의 소스측 선택 트랜지스터에 접속되는 복수의 상기 메모리 스트링은 서브 블록을 구성한다. 제어 회로는, 상기 메모리 블록 중 적어도 하나의 서브 블록을 선택적으로 소거하는 소거 동작을 실행할 때, 선택된 제1 서브 블록에 있어서는, 비트선 및 소스선에 제1 전압을 인가하는 한편, 워드선에는 제1 전압보다도 작은 제2 전압을 인가한다. 그리고, 드레인측 선택 게이트선 및 소스측 선택 게이트선에는 제1 전압보다도 소정의 값만큼 낮은 제3 전압을 인가하여 소거 동작을 행한다. 한편, 선택된 서브 블록과 동일한 메모리 블록 중에 존재하고 비선택으로 된 제2 서브 블록에 있어서는, 드레인측 선택 게이트선 및 소스측 선택 게이트선에는 제1 전압과 대략 동일한 제4 전압을 인가하여 소거 동작을 행하지 않는다.Each of the plurality of memory strings includes a columnar portion extending in a direction perpendicular to the substrate, and is formed to surround a columnar semiconductor layer functioning as a body of the memory transistor, and a side surface of the columnar portion, and accumulate charge. And a word line conductive layer formed so as to surround the side surface of the columnar portion via the charge accumulation layer, and functioning as a gate of the memory transistor and the word line. A plurality of drain side select transistors commonly connected to one of said drain side select gate lines and one said source side select gate line and a plurality of said memory strings connected to a plurality of source side select transistors constitute a sub block. When the control circuit performs an erase operation for selectively erasing at least one subblock of the memory blocks, in the selected first subblock, the control circuit applies a first voltage to the bit line and the source line, while applying a first voltage to the word line. A second voltage smaller than one voltage is applied. The erase operation is performed by applying a third voltage lower than the first voltage to the drain select gate line and the source select gate line by a predetermined value. On the other hand, in the second sub-block present in the same memory block as the selected sub-block and not selected, the erase operation is performed by applying a fourth voltage approximately equal to the first voltage to the drain-side select gate line and the source-side select gate line. Do not do it.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 메모리 블록 내에서 선택적으로 소거 동작을 실행하는 것이 가능한 적층형 불휘발성 반도체 기억 장치 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, a stacked nonvolatile semiconductor memory device capable of selectively performing an erase operation in a memory block and a control method thereof can be provided.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 전체 구성을 도시하는 회로도.
도 2는 도 1의 메모리 셀 어레이 AR1의 개략 사시도.
도 3a는 도 1의 메모리 셀 어레이 AR1의 회로 구성을 도시하는 등가 회로도.
도 3b는 도 1의 메모리 셀 어레이 AR1 중의 메모리 블록 MB의 개략 단면도.
도 3c는 다른 메모리 셀 어레이 중의 개략 단면도.
도 4는 하나의 메모리 블록 MB 중의 메모리 유닛 MU의 개략 단면도.
도 5는 하나의 메모리 블록 MB의 평면도.
도 6은 제1 실시 형태에 있어서의 소거 동작을 도시하는 도면.
도 7은 제1 실시 형태에 있어서의 소거 동작을 도시하는 도면.
도 8은 제1 실시 형태에 있어서의 소거 동작을 도시하는 도면.
도 9a는 제1 실시 형태의 각종 전압을 발생시키는 데 적합한 차지 펌프 회로 및 전압값 조정 회로의 일례.
도 9b는 제1 실시 형태에 사용되는 로우 디코더(2A)의 일례.
도 10은 제2 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 전체 구성의 회로도.
도 11은 도 10의 메모리 셀 어레이 AR1의 개략 사시도.
도 12는 도 10의 메모리 셀 어레이 AR1 중 하나의 메모리 블록 MB의 개략 단면도.
도 13은 하나의 메모리 블록 MB 중 하나의 메모리 유닛 MU의 개략 단면도.
도 14는 제2 실시 형태에 있어서의 소거 동작을 도시하는 도면.
도 15a는 제2 실시 형태에 있어서의 소거 동작을 도시하는 도면.
도 15b는 제2 실시 형태에 있어서의 소거 동작을 도시하는 도면.
도 16a는 제2 실시 형태의 변형예에 있어서의 소거 동작을 도시하는 도면.
도 16b는 제2 실시 형태의 변형예에 있어서의 소거 동작을 도시하는 도면.
도 17a는 제2 실시 형태의 각종 전압을 발생시키는 데 적합한 차지 펌프 회로 및 전압값 조정 회로의 일례.
도 17b는 제2 실시 형태에 사용되는 로우 디코더(2A)의 일례.
도 18a는 제3 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 전체 구성의 회로도.
도 18b는 제3 실시 형태에 사용되는 로우 디코더(2A)의 일례.
도 19a는 제4 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 전체 구성의 회로도.
도 19b는 제4 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 변형예의 전체 구성의 회로도.
도 20은 도 19의 메모리 셀 어레이 AR1의 개략 사시도.
도 21은 도 19의 메모리 셀 어레이 AR1 중 하나의 메모리 블록 MB의 개략 단면도.
도 22a는 제5 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 동작을 도시하는 도면.
도 22b는 제5 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 변형예의 동작을 도시하는 도면.
도 23은 제5 실시 형태의 각종 전압을 발생시키는 데 적합한 차지 펌프 회로의 일례.
도 24는 제6 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 전체 구성의 회로도.
도 25는 도 24의 메모리 셀 어레이 AR1의 개략 사시도.
도 26은 도 24의 메모리 셀 어레이 AR1 중의 메모리 블록 MB의 개략 단면도.
도 27은 제6 실시 형태에 있어서의 소거 동작을 도시하는 도면.
도 28은 제6 실시 형태에 있어서의 소거 동작을 도시하는 도면.
도 29는 제6 실시 형태의 각종 전압을 발생시키는 데 적합한 차지 펌프 회로 및 전압값 조정 회로의 일례.
도 30은 제7 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 전체 구성의 회로도.
도 31은 도 30의 메모리 셀 어레이 AR1의 개략 사시도.
도 32는 제7 실시 형태에 있어서의 소거 동작을 도시하는 도면.
도 33은 제7 실시 형태에 있어서의 소거 동작을 도시하는 도면.
1 is a circuit diagram showing an overall configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.
FIG. 2 is a schematic perspective view of the memory cell array AR1 of FIG. 1.
FIG. 3A is an equivalent circuit diagram showing a circuit configuration of the memory cell array AR1 of FIG. 1.
3B is a schematic cross-sectional view of the memory block MB in the memory cell array AR1 of FIG. 1.
3C is a schematic cross-sectional view of another memory cell array.
4 is a schematic cross-sectional view of the memory unit MU in one memory block MB.
5 is a plan view of one memory block MB;
6 is a diagram showing an erase operation in the first embodiment;
Fig. 7 is a diagram showing an erase operation in the first embodiment.
8 is a diagram showing an erase operation in the first embodiment;
9A is an example of a charge pump circuit and a voltage value adjustment circuit suitable for generating various voltages of the first embodiment.
9B is an example of the row decoder 2A used in the first embodiment.
Fig. 10 is a circuit diagram of the entire configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment.
FIG. 11 is a schematic perspective view of the memory cell array AR1 of FIG. 10.
12 is a schematic cross-sectional view of one memory block MB of the memory cell array AR1 of FIG. 10.
Fig. 13 is a schematic cross-sectional view of one memory unit MU of one memory block MB.
Fig. 14 is a diagram showing an erase operation in the second embodiment.
Fig. 15A is a diagram showing an erase operation in the second embodiment.
Fig. 15B is a diagram showing an erase operation in the second embodiment.
Fig. 16A is a diagram showing an erase operation in a modification of the second embodiment.
FIG. 16B is a diagram showing an erase operation in a modification of the second embodiment. FIG.
17A is an example of a charge pump circuit and a voltage value adjustment circuit suitable for generating various voltages of the second embodiment.
17B is an example of the row decoder 2A used in the second embodiment.
18A is a circuit diagram of the entire configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment.
18B is an example of the row decoder 2A used in the third embodiment.
Fig. 19A is a circuit diagram of the entire configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment.
Fig. 19B is a circuit diagram of the overall configuration of a modification of the nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment.
20 is a schematic perspective view of the memory cell array AR1 of FIG. 19.
21 is a schematic cross-sectional view of one memory block MB of memory cell array AR1 of FIG. 19;
Fig. 22A is a diagram showing the operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the fifth embodiment.
Fig. 22B is a view showing the operation of a modification of the nonvolatile semiconductor memory device according to the fifth embodiment.
Fig. 23 is an example of a charge pump circuit suitable for generating various voltages of the fifth embodiment.
24 is a circuit diagram of the entire configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the sixth embodiment.
25 is a schematic perspective view of the memory cell array AR1 of FIG. 24.
FIG. 26 is a schematic cross-sectional view of the memory block MB in the memory cell array AR1 of FIG. 24.
27 is a diagram showing an erase operation in the sixth embodiment;
Fig. 28 is a diagram showing an erase operation in the sixth embodiment.
29 is an example of a charge pump circuit and a voltage value adjustment circuit suitable for generating various voltages according to a sixth embodiment.
30 is a circuit diagram of the entire configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the seventh embodiment.
FIG. 31 is a schematic perspective view of the memory cell array AR1 of FIG. 30.
32 is a diagram showing an erase operation in the seventh embodiment;
33 is a diagram showing an erase operation in the seventh embodiment;

이하, 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치 및 그 제어 방법의 실시 형태에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to drawings, embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device which concerns on this invention, and its control method is demonstrated.

[제1 실시 형태][First Embodiment]

우선, 도 1을 참조하여, 제1 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 전체 구성에 대하여 설명한다. 도 1은, 제1 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 회로도이다.First, with reference to FIG. 1, the whole structure of the nonvolatile semiconductor memory device which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. 1 is a circuit diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.

도 1에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치는, 메모리 셀 어레이 AR1, 및 그 주변에 설치된 로우 디코더(2A, 2B), 감지 증폭기 회로(3), 칼럼 디코더(4) 및 제어 회로 AR2를 갖는다.As shown in FIG. 1, the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment includes the row decoders 2A and 2B, the sense amplifier circuit 3, and the column decoder 4 provided in the memory cell array AR1 and its periphery. ) And control circuit AR2.

메모리 셀 어레이 AR1은, 도 1에 도시한 바와 같이, 전기적으로 재기입 가능한 메모리 트랜지스터 MTr1 내지 8(메모리 셀)이 직렬 접속된 메모리 스트링 MS를 복수개 배열하여 구성된다. 제어 회로 AR2는, 메모리 트랜지스터 MTr(MTr1 내지 8)의 게이트 등에 공급하는 전압을 제어하는 각종 제어 회로로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the memory cell array AR1 is configured by arranging a plurality of memory strings MS in which electrically rewritable memory transistors MTr1 to 8 (memory cells) are connected in series. The control circuit AR2 is comprised of various control circuits which control the voltage supplied to the gates of the memory transistors MTr (MTr1 to 8) and the like.

로우 디코더(2A, 2B)는, 메모리 셀 어레이 AR1의 좌측, 우측에 각각 배치되고, 제어 회로 AR2로부터의 어드레스 신호에 따라서 워드선 WL, 선택 게이트선 SGD, SGS 및 백 게이트선 BG를 구동한다. 칼럼 디코더(4)는, 제어 회로 AR4로부터 공급되는 어드레스 신호에 따라서 기입 및 판독을 행하는 어드레스를 선택한다. 감지 증폭기 회로(3)는, 판독 동작시에 있어서, 메모리 셀에 기억되어 있는 데이터를 판정한다. 또한, 제어 회로 AR2로부터 칼럼 디코더를 통해 공급되는 어드레스 신호에 따라서 비트선 BL 및 소스선 SL을 구동한다.The row decoders 2A and 2B are disposed on the left and right sides of the memory cell array AR1, respectively, and drive the word line WL, the selection gate line SGD, SGS and the back gate line BG in accordance with the address signal from the control circuit AR2. The column decoder 4 selects an address for writing and reading in accordance with the address signal supplied from the control circuit AR4. The sense amplifier circuit 3 determines the data stored in the memory cell during the read operation. Further, the bit line BL and the source line SL are driven in accordance with the address signal supplied from the control circuit AR2 through the column decoder.

제어 회로 AR2는, 워드선 WL, 선택 게이트선 SGD, SGS 및 백 게이트선 BL을 구동하는 드라이버(201), 비트선 BL, 소스선 SL을 구동하는 드라이버(202), 전원 전압을 소정의 승압 전압까지 승압시키는 차지 펌프 회로(203) 및 어드레스 디코더(204)를 구비하고 있다.The control circuit AR2 includes a driver 201 for driving the word line WL, the selection gate line SGD, SGS, and the back gate line BL, a driver 202 for driving the bit line BL, the source line SL, and a power supply voltage. A charge pump circuit 203 and an address decoder 204 for boosting up are provided.

제어 회로 AR2는, 메모리 트랜지스터 MTr에 데이터를 기입하는 동작, 메모리 트랜지스터 MTr의 데이터를 소거하는 소거 동작, 및 메모리 트랜지스터 MTr로부터 데이터를 판독하는 동작을 실행한다. 기입 동작, 판독 동작시, 선택 메모리 스트링 MS에 인가되는 전압은, 종래의 적층형 플래시 메모리와 대략 마찬가지이다.The control circuit AR2 performs an operation of writing data to the memory transistor MTr, an erase operation of erasing data of the memory transistor MTr, and an operation of reading data from the memory transistor MTr. In the write operation and the read operation, the voltage applied to the selected memory string MS is substantially the same as that of the conventional stacked flash memory.

메모리 셀 어레이 AR1은, 도 1에 도시한 바와 같이 m열의 메모리 블록 MB를 갖는다. 각 메모리 블록 MB는, 예를 들어 n행 2열로 매트릭스 형상으로 배열된 메모리 유닛 MU를 갖는다. 메모리 유닛 MU는, 메모리 스트링 MS, 메모리 스트링 MS의 소스측에 접속된 소스측 선택 트랜지스터 SSTr2, 및 메모리 스트링 MS의 드레인측에 접속된 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr2, 및 백 게이트 트랜지스터 BTr을 구비한다. 또한, 도 1에 도시한 예에 있어서는, 메모리 유닛 MU의 1열째를 서브 블록 SB1이라고 표기하고, 그 2열째를 서브 블록 SB2라고 표기한다. 도 1에서는, 하나의 메모리 블록 MB 중에 2개의 서브 블록 SB1, SB2가 존재하는 경우를 설명하지만, 물론 이것에 한정되는 것은 아니고, 하나의 메모리 블록 MB 중에 3개 또는 그 이상의 서브 블록이 설치되어도 된다.The memory cell array AR1 has a memory block MB of m columns as shown in FIG. Each memory block MB has, for example, memory units MU arranged in a matrix form in n rows and 2 columns. The memory unit MU includes a memory string MS, a source side select transistor SSTr2 connected to the source side of the memory string MS, a drain side select transistor SDTr2 connected to the drain side of the memory string MS, and a back gate transistor BTr. In addition, in the example shown in FIG. 1, the 1st column of the memory unit MU is described as sub-block SB1, and the 2nd column is described as sub-block SB2. In FIG. 1, the case where two sub-blocks SB1 and SB2 exist in one memory block MB is explained, but it is not limited to this, Of course, three or more sub-blocks may be provided in one memory block MB. .

m개의 메모리 블록 MB는, 동일한 비트선 BL을 공유하고 있다. 즉, 비트선 BL은, 도 1에 도시한 칼럼 방향으로 연장되고, m개의 메모리 블록 MB 중에서 칼럼 방향으로 일렬로 배열되는 복수의 메모리 유닛 MU(드레인측 선택 트랜지스터 SDTr)에 접속되어 있다. 각 메모리 블록 MB 중에 있어서, 칼럼 방향으로 배열되는 2개의 메모리 유닛 MU는, 동일한 비트선 BL에 공통으로 접속되어 있다.The m memory blocks MB share the same bit line BL. That is, the bit line BL extends in the column direction shown in FIG. 1 and is connected to a plurality of memory units MUs (drain-side selection transistors SDTr) arranged in line in the column direction among the m memory blocks MB. In each memory block MB, two memory units MU arranged in the column direction are commonly connected to the same bit line BL.

또한, 각 메모리 블록 MB에 있어서, 2×n개의 메모리 유닛 MU는, 워드선 WL 및 백 게이트선 BG를 공유하고 있다. 또한, 로우 방향으로 배열되는 n개의 메모리 유닛 MU(즉, 하나의 서브 블록 중의 메모리 유닛 MU)는, 선택 게이트선 SGD, 선택 게이트선 SGS를 공유하고 있다. 즉, 1개의 드레인측 선택 게이트선 SGD 및 1개의 소스측 선택 게이트선 SGS에 공통으로 접속되는 복수의 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr 및 복수의 소스측 선택 트랜지스터 SSTr에 접속되는 복수의 메모리 스트링 MS는 하나의 서브 블록을 구성한다.In each memory block MB, 2 x n memory units MU share a word line WL and a back gate line BG. In addition, the n memory units MU (that is, the memory units MU in one sub-block) arranged in the row direction share the selection gate line SGD and the selection gate line SGS. That is, the plurality of drain side select transistors SDTr and the plurality of source side select transistors SSTr connected in common to one drain side select gate line SGD and one source side select gate line SGS are connected to one Configure the sub block.

메모리 셀 어레이 AR1은, 도 2의 개략 사시도에 도시한 바와 같이, 데이터를 전기적으로 기억하는 메모리 트랜지스터 MTr을 3차원 매트릭스 형상으로 배열하여 구성된다. 즉, 메모리 트랜지스터 MTr은, 수평 방향으로 매트릭스 형상으로 배열됨과 함께, 적층 방향(기판에 대하여 수직 방향)으로도 배열된다. 적층 방향으로 배열되는 복수개의 메모리 트랜지스터 MTr1 내지 8은 직렬 접속되고, 전술한 메모리 스트링 MS를 구성한다. 메모리 스트링 MS의 선택/비선택을 결정하기 위해, 메모리 스트링 MS의 일단에는 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr2가 접속되고, 타단에는 소스측 선택 트랜지스터 SSTr2가 접속된다. 이 메모리 스트링 MS는, 적층 방향을 길이 방향으로 하여 배열된다. 또한, 상세한 적층 구조는 나중에 설명한다.As shown in the schematic perspective view of FIG. 2, the memory cell array AR1 is configured by arranging memory transistors MTr for electrically storing data in a three-dimensional matrix shape. That is, the memory transistor MTr is arranged in a matrix shape in the horizontal direction and also in the stacking direction (the direction perpendicular to the substrate). The plurality of memory transistors MTr1 to 8 arranged in the stacking direction are connected in series and constitute the above-described memory string MS. To determine the selection / non-selection of the memory string MS, the drain side selection transistor SDTr2 is connected to one end of the memory string MS, and the source side selection transistor SSTr2 is connected to the other end. This memory string MS is arranged with the stacking direction in the longitudinal direction. In addition, the detailed laminated structure is demonstrated later.

다음에, 도 3a를 참조하여, 메모리 셀 어레이 AR1의 회로 구성에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 3a는, 메모리 셀 어레이 AR1의 등가 회로도이다.Next, the circuit configuration of the memory cell array AR1 will be described in detail with reference to FIG. 3A. 3A is an equivalent circuit diagram of the memory cell array AR1.

메모리 셀 어레이 AR1은, 도 3a에 도시한 바와 같이 복수의 비트선 BL 및 복수의 메모리 블록 MB를 갖는다. 비트선 BL은, 로우 방향으로 소정 피치를 갖고 배열되고 칼럼 방향을 길이 방향으로 하여 연장되는 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 메모리 블록 MB는, 소정 피치를 갖고 칼럼 방향으로 반복하여 설치되어 있다.The memory cell array AR1 has a plurality of bit lines BL and a plurality of memory blocks MB as shown in Fig. 3A. The bit lines BL are formed in a stripe shape arranged with a predetermined pitch in the row direction and extending in the column direction in the longitudinal direction. The memory block MB is provided repeatedly in the column direction with a predetermined pitch.

메모리 블록 MB는, 도 3a에 도시한 바와 같이 로우 방향 및 칼럼 방향으로 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 메모리 유닛 MU를 갖는다. 메모리 블록 MB에 있어서, 1개의 비트선 BL에는 공통 접속된 복수의 메모리 유닛 MU가 설치되어 있다. 메모리 유닛 MU는, 메모리 스트링 MS, 소스측 선택 트랜지스터 SSTr2 및 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr2를 갖는다. 메모리 유닛 MU는, 로우 방향 및 칼럼 방향으로 매트릭스 형상으로 배열되어 있다.The memory block MB has a plurality of memory units MUs arranged in a matrix in the row direction and the column direction as shown in Fig. 3A. In the memory block MB, a plurality of memory units MUs connected in common are provided in one bit line BL. The memory unit MU has a memory string MS, a source side select transistor SSTr2 and a drain side select transistor SDTr2. The memory units MU are arranged in a matrix in the row direction and the column direction.

메모리 스트링 MS는, 직렬 접속된 메모리 트랜지스터 MTr1 내지 8 및 백 게이트 트랜지스터 BTr로 구성되어 있다. 메모리 트랜지스터 MTr1 내지 4는, 적층 방향으로 직렬로 접속되어 있다. 메모리 트랜지스터 MTr5 내지 8도, 마찬가지로 적층 방향으로 직렬로 접속되어 있다. 메모리 트랜지스터 MTr1 내지 8은, 그 전하 축적층에 축적되는 전하의 양이 변화됨으로써, 그 임계값 전압이 변화된다. 임계값 전압이 변화됨으로써, 메모리 트랜지스터 MTr1 내지 8이 유지하는 데이터를 재기입할 수 있다. 백 게이트 트랜지스터 BTr은, 최하층의 메모리 트랜지스터 MTr4와 메모리 트랜지스터 MTr5 사이에 접속되어 있다. 따라서, 메모리 트랜지스터 MTr1 내지 MTr8 및 백 게이트 트랜지스터 BTr은, 칼럼 방향을 따른 단면에 있어서 U자 형상으로 접속되어 있다. 소스측 선택 트랜지스터 SSTr2의 드레인은, 메모리 스트링 MS의 일단(메모리 트랜지스터 MTr8의 소스)에 접속되어 있다. 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr2의 소스는, 메모리 스트링 MS의 타단(메모리 트랜지스터 MTr1의 드레인)에 접속되어 있다.The memory string MS is composed of memory transistors MTr1 to 8 and back gate transistor BTr connected in series. The memory transistors MTr1 to 4 are connected in series in the stacking direction. The memory transistors MTr5 to 8 are similarly connected in series in the stacking direction. The threshold voltages of the memory transistors MTr1 to 8 are changed by changing the amount of charge accumulated in the charge storage layer. By changing the threshold voltage, data held by the memory transistors MTr1 to 8 can be rewritten. The back gate transistor BTr is connected between the lowermost memory transistor MTr4 and the memory transistor MTr5. Therefore, the memory transistors MTr1 to MTr8 and the back gate transistor BTr are connected in a U shape in a cross section along the column direction. The drain of the source side select transistor SSTr2 is connected to one end of the memory string MS (the source of the memory transistor MTr8). The source of the drain side selection transistor SDTr2 is connected to the other end of the memory string MS (drain of the memory transistor MTr1).

하나의 메모리 블록 MB 중의 2×n개의 메모리 트랜지스터 MTr1의 게이트는, 로우 방향으로 연장되는 1개의 워드선 WL1에 공통 접속되어 있다. 마찬가지로, 2×n개의 메모리 트랜지스터 MTr2 내지 8의 게이트는, 각각 로우 방향으로 연장되는 1개의 워드선 WL2 내지 8에 공통 접속되어 있다. 또한, 로우 방향 및 칼럼 방향으로 매트릭스 형상으로 배열된 2×n개의 백 게이트 트랜지스터 BTr의 게이트는, 백 게이트선 BG에 공통 접속되어 있다.The gates of the 2xn memory transistors MTr1 in one memory block MB are commonly connected to one word line WL1 extending in the row direction. Similarly, the gates of the 2xn memory transistors MTr2 to 8 are commonly connected to one word line WL2 to 8 extending in the row direction, respectively. In addition, the gates of the 2xn back gate transistors BTr arranged in a matrix in the row direction and the column direction are commonly connected to the back gate line BG.

로우 방향으로 일렬로 배열된 n개의 소스측 선택 트랜지스터 SSTr2의 게이트는, 로우 방향으로 연장되는 1개의 소스측 선택 게이트선 SGS2에 공통 접속되어 있다. 또한, 소스측 선택 트랜지스터 SSTr2의 소스는, 로우 방향으로 연장되는 소스선 SL에 접속되어 있다.The gates of the n source side select transistors SSTr2 arranged in a row in the row direction are commonly connected to one source side select gate line SGS2 extending in the row direction. The source of the source side select transistor SSTr2 is connected to the source line SL extending in the row direction.

로우 방향으로 일렬로 배열된 n개의 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr2의 게이트는, 로우 방향으로 연장되는 1개의 드레인측 선택 게이트선 SGD2에 공통 접속되어 있다. 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr2의 드레인은, 칼럼 방향으로 연장되는 비트선 BL에 접속되어 있다.The gates of the n drain side select transistors SDTr2 arranged in a row in the row direction are commonly connected to one drain side select gate line SGD2 extending in the row direction. The drain of the drain side select transistor SDTr2 is connected to the bit line BL extending in the column direction.

다음에, 도 3b, 도 4 및 도 5를 참조하여, 제1 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 적층 구조에 대하여 설명한다. 도 3b는 메모리 블록 MB의 칼럼 방향의 개략의 단면도이다. 또한 도 4는, 하나의 메모리 유닛 MU의 개략의 단면도이고, 도 5는, 메모리 블록 MB의 평면도이다.Next, with reference to FIG. 3B, FIG. 4, and FIG. 5, the laminated structure of the nonvolatile semiconductor memory device which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. 3B is a schematic cross-sectional view of the column direction of the memory block MB. 4 is a schematic sectional view of one memory unit MU, and FIG. 5 is a plan view of the memory block MB.

메모리 셀 어레이 AR1은, 도 3b에 도시한 바와 같이, 기판(10) 상에 백 게이트 트랜지스터층(20), 메모리 트랜지스터층(30), 선택 트랜지스터층(40) 및 배선층(50)을 갖는다. 백 게이트 트랜지스터층(20)은, 백 게이트 트랜지스터 BTr로서 기능한다. 메모리 트랜지스터층(30)은, 메모리 트랜지스터 MTr1 내지 8(메모리 스트링 MS)로서 기능한다. 선택 트랜지스터층(40)은, 소스측 선택 트랜지스터 SSTr2, 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr2로서 기능한다. 배선층(50)은, 소스선 SL 및 비트선 BL로서 기능한다.As shown in FIG. 3B, the memory cell array AR1 includes a back gate transistor layer 20, a memory transistor layer 30, a selection transistor layer 40, and a wiring layer 50 on the substrate 10. The back gate transistor layer 20 functions as a back gate transistor BTr. The memory transistor layer 30 functions as memory transistors MTr1 to 8 (memory string MS). The select transistor layer 40 functions as a source side select transistor SSTr2 and a drain side select transistor SDTr2. The wiring layer 50 functions as a source line SL and a bit line BL.

백 게이트 트랜지스터층(20)은, 도 4에 도시한 바와 같이 백 게이트 도전층(21)을 갖는다. 백 게이트 도전층(21)은, 백 게이트선 BG로서 기능함과 함께, 백 게이트 트랜지스터 BTr의 게이트로서 기능한다.The back gate transistor layer 20 has a back gate conductive layer 21 as shown in FIG. 4. The back gate conductive layer 21 functions as a back gate line BG and functions as a gate of the back gate transistor BTr.

백 게이트 도전층(21)은, 기판(10)과 평행한 로우 방향 및 칼럼 방향으로 2차원적으로 확대되도록 형성되어 있다. 백 게이트 도전층(21)은, 메모리 블록 MB마다 분단되어 있다. 백 게이트 도전층(21)은, 폴리실리콘(poly-Si)으로 구성되어 있다.The back gate conductive layer 21 is formed to expand two-dimensionally in the row direction and the column direction parallel to the substrate 10. The back gate conductive layer 21 is divided for each memory block MB. The back gate conductive layer 21 is made of polysilicon (poly-Si).

백 게이트 도전층(20)은, 도 4에 도시한 바와 같이 백 게이트 홀(22)을 갖는다. 백 게이트 홀(22)은, 백 게이트 도전층(21)을 파 넣도록 형성되어 있다. 백 게이트 홀(22)은, 상면에서 보아 칼럼 방향을 길이 방향으로 하는 대략 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 백 게이트 홀(22)은, 로우 방향 및 칼럼 방향으로 매트릭스 형상으로 형성되어 있다.The back gate conductive layer 20 has a back gate hole 22 as shown in FIG. The back gate hole 22 is formed to dig the back gate conductive layer 21. The back gate hole 22 is formed in the substantially rectangular shape which makes a column direction the longitudinal direction seen from the upper surface. The back gate hole 22 is formed in matrix form in a row direction and a column direction.

메모리 트랜지스터층(30)은, 도 4에 도시한 바와 같이 백 게이트 도전층(20)의 상층에 형성되어 있다. 메모리 트랜지스터층(30)은, 워드선 도전층(31a 내지 31d)을 갖는다. 워드선 도전층(31a 내지 31d)은, 각각 워드선 WL1 내지 8로서 기능함과 함께, 및 메모리 트랜지스터 MTr1 내지 8의 게이트로서 기능한다.The memory transistor layer 30 is formed on the upper layer of the back gate conductive layer 20 as shown in FIG. 4. The memory transistor layer 30 has word line conductive layers 31a to 31d. The word line conductive layers 31a to 31d function as word lines WL1 to 8, respectively, and function as gates of the memory transistors MTr1 to 8, respectively.

워드선 도전층(31a 내지 31d)은, 층간 절연층(도시 생략)을 끼워 적층되어 있다. 워드선 도전층(31a 내지 31d)은, 칼럼 방향으로 소정 피치를 갖고 로우 방향을 길이 방향으로 하여 연장되도록 형성되어 있다. 워드선 도전층(31a 내지 31d)은, 폴리실리콘(poly-Si)으로 구성되어 있다.The word line conductive layers 31a to 31d are laminated with an interlayer insulating layer (not shown). The word line conductive layers 31a to 31d are formed to have a predetermined pitch in the column direction and extend in the row direction in the longitudinal direction. The word line conductive layers 31a to 31d are made of polysilicon (poly-Si).

메모리 트랜지스터층(30)은, 도 3b에 도시한 바와 같이 메모리 홀(32)을 갖는다. 메모리 홀(32)은, 워드선 도전층(31a 내지 31d), 및 도시하지 않은 층간 절연층을 관통하도록 형성되어 있다. 메모리 홀(32)은, 백 게이트 홀(22)의 칼럼 방향의 단부 근방에 정합하도록 형성되어 있다.The memory transistor layer 30 has a memory hole 32 as shown in FIG. 3B. The memory holes 32 are formed to penetrate through the word line conductive layers 31a to 31d and an interlayer insulating layer (not shown). The memory holes 32 are formed to match near the end portions of the back gate holes 22 in the column direction.

또한, 도 3b에서는, 비트선 BL 방향으로 배열되는 2개의 메모리 스트링 MS가 동일한 워드선 배선층(31a 내지 31d)에 공통 접속되는 예를 도시했지만, 도 3c에 도시한 바와 같이 비트선 BL 방향으로 배열되는 메모리 스트링 MS가, 메모리 스트링 MS마다 서로 분단된 워드선 배선층(31a 내지 31d)에 접속되는 구성도 채용 가능하다.3B shows an example in which two memory strings MS arranged in the bit line BL direction are commonly connected to the same word line wiring layers 31a to 31d, but are arranged in the bit line BL direction as shown in FIG. 3C. A configuration in which the memory string MS to be connected is connected to the word line wiring layers 31a to 31d separated from each other for each memory string MS can also be adopted.

또한, 백 게이트 트랜지스터층(20) 및 메모리 트랜지스터층(30)은, 도 4에 도시한 바와 같이 메모리 게이트 절연층(33) 및 메모리 반도체층(34)을 갖는다. 메모리 반도체층(34)은, 메모리 트랜지스터 MTr1 내지 MTr8(메모리 스트링 MS)의 보디로서 기능한다.In addition, the back gate transistor layer 20 and the memory transistor layer 30 have a memory gate insulating layer 33 and a memory semiconductor layer 34 as shown in FIG. The memory semiconductor layer 34 functions as a body of the memory transistors MTr1 to MTr8 (memory string MS).

메모리 게이트 절연층(33)은, 도 4에 도시한 바와 같이 백 게이트 홀(22) 및 메모리 홀(32)의 측면에 소정의 두께를 갖고 형성되어 있다. 메모리 게이트 절연층(33)은, 블록 절연층(33a), 전하 축적층(33b) 및 터널 절연층(33c)을 갖는다. 전하 축적층(33b)이 전하를 축적함으로써 메모리 트랜지스터 MTr1 내지 8의 임계값 전압이 변화되고, 이에 의해 메모리 트랜지스터 MTr이 유지하는 데이터를 재기입할 수 있다.As shown in FIG. 4, the memory gate insulating layer 33 is formed to have a predetermined thickness on the side surfaces of the back gate hole 22 and the memory hole 32. The memory gate insulating layer 33 has a block insulating layer 33a, a charge accumulation layer 33b, and a tunnel insulating layer 33c. As the charge storage layer 33b accumulates electric charges, the threshold voltages of the memory transistors MTr1 to 8 are changed, whereby data held by the memory transistor MTr can be rewritten.

블록 절연층(33a)은, 도 4에 도시한 바와 같이 백 게이트 홀(22) 및 메모리 홀(32)의 측면에 소정의 두께를 갖고 형성되어 있다. 전하 축적층(33b)은, 블록 절연층(33a)의 측면에 소정의 두께를 갖고 형성되어 있다. 터널 절연층(33c)은, 전하 축적층(33b)의 측면에 소정의 두께를 갖고 형성되어 있다. 블록 절연층(33a) 및 터널 절연층(33c)은, 산화실리콘(SiO2)으로 구성되어 있다. 전하 축적층(33b)은, 질화실리콘(SiN)으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 4, the block insulating layer 33a is formed on the side surfaces of the back gate hole 22 and the memory hole 32 with a predetermined thickness. The charge accumulation layer 33b is formed on the side surface of the block insulating layer 33a with a predetermined thickness. The tunnel insulating layer 33c is formed on the side surface of the charge storage layer 33b with a predetermined thickness. The block insulating layer 33a and the tunnel insulating layer 33c are made of silicon oxide (SiO 2 ). The charge accumulation layer 33b is made of silicon nitride (SiN).

메모리 반도체층(34)은, 터널 절연층(33c)의 측면에 접하도록 형성되어 있다. 메모리 반도체층(34)은, 백 게이트 홀(22) 및 메모리 홀(33)을 메우도록 형성되어 있다. 메모리 반도체층(34)은, 로우 방향에서 보아 U자 형상으로 형성되어 있다. 메모리 반도체층(34)은, 기판(10)에 대하여 수직 방향으로 연장되는 한 쌍의 기둥 형상부(34a) 및 한 쌍의 기둥 형상부(34a)의 하단을 연결하는 연결부(34b)를 갖는다. 메모리 반도체층(34)은, 폴리실리콘(poly-Si)으로 구성되어 있다.The memory semiconductor layer 34 is formed in contact with the side surface of the tunnel insulating layer 33c. The memory semiconductor layer 34 is formed to fill the back gate hole 22 and the memory hole 33. The memory semiconductor layer 34 is formed in a U shape when viewed in the row direction. The memory semiconductor layer 34 has a pair of columnar portions 34a extending in a direction perpendicular to the substrate 10 and a connection portion 34b connecting the lower ends of the pair of columnar portions 34a. The memory semiconductor layer 34 is made of polysilicon (poly-Si).

상기 백 게이트 트랜지스터층(20)의 구성을 바꾸어 말하면, 메모리 게이트 절연층(33)은 연결부(34b)를 둘러싸도록 형성되어 있다. 백 게이트 도전층(21)은, 메모리 게이트 절연층(33)을 개재하여 연결부(34b)를 둘러싸도록 형성되어 있다. 또한, 상기 메모리 트랜지스터층(30)의 구성을 바꾸어 말하면, 메모리 게이트 절연층(33)은 기둥 형상부(34a)를 둘러싸도록 형성되어 있다. 워드선 도전층(31a 내지 31d)은, 메모리 게이트 절연층(33)을 개재하여 기둥 형상부(34a)를 둘러싸도록 형성되어 있다.In other words, the configuration of the back gate transistor layer 20 is changed so that the memory gate insulating layer 33 is formed to surround the connection portion 34b. The back gate conductive layer 21 is formed to surround the connecting portion 34b via the memory gate insulating layer 33. In addition, in other words, the memory gate insulating layer 33 is formed so as to surround the columnar portion 34a. The word line conductive layers 31a to 31d are formed to surround the columnar portions 34a via the memory gate insulating layer 33.

선택 트랜지스터층(40)은 도 3b에 도시한 바와 같이 소스측 도전층(45a) 및 드레인측 도전층(45b)을 갖는다. 소스측 도전층(45a)은, 소스측 선택 게이트선 SGS2로서 기능함과 함께, 소스측 선택 트랜지스터 SSTr2의 게이트로서 기능한다. 드레인측 도전층(45b)은, 드레인측 선택 게이트선 SGD2로서 기능함과 함께, 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr2의 게이트로서 기능한다.The select transistor layer 40 has a source side conductive layer 45a and a drain side conductive layer 45b as shown in FIG. 3B. The source side conductive layer 45a functions as a source side selection gate line SGS2 and functions as a gate of the source side selection transistor SSTr2. The drain side conductive layer 45b functions as the drain side selection gate line SGD2 and functions as the gate of the drain side selection transistor SDTr2.

소스측 도전층(45a)은 반도체층(48a)의 주위에 형성되고, 드레인측 도전층(45b)은 소스측 도전층(45a)과 동일한 층이며, 마찬가지로 반도체층(48b)의 주위에 형성되어 있다. 소스측 도전층(45a) 및 드레인측 도전층(45b)은, 폴리실리콘(poly-Si)으로 구성되어 있다.The source side conductive layer 45a is formed around the semiconductor layer 48a, and the drain side conductive layer 45b is the same layer as the source side conductive layer 45a, and is similarly formed around the semiconductor layer 48b. have. The source side conductive layer 45a and the drain side conductive layer 45b are made of polysilicon (poly-Si).

선택 트랜지스터층(40)은, 도 4에 도시한 바와 같이 소스측 홀(46a), 드레인측 홀(46b)을 갖는다. 소스측 홀(46a)은, 소스측 도전층(45a)을 관통하도록 형성되어 있다. 드레인측 홀(46b)은, 드레인측 도전층(45b)을 관통하도록 형성되어 있다. 소스측 홀(46a) 및 드레인측 홀(46b)은, 각각 메모리 홀(32)과 정합하는 위치에 형성되어 있다.The select transistor layer 40 has a source side hole 46a and a drain side hole 46b as shown in FIG. The source side hole 46a is formed to penetrate the source side conductive layer 45a. The drain side hole 46b is formed to penetrate the drain side conductive layer 45b. The source-side hole 46a and the drain-side hole 46b are formed at positions where the memory holes 32 match with each other.

선택 트랜지스터층(40)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 소스측 게이트 절연층(47a), 소스측 기둥 형상 반도체층(48a), 드레인측 게이트 절연층(47b) 및 드레인측 기둥 형상 반도체층(48b)을 갖는다. 소스측 기둥 형상 반도체층(48a)은, 소스측 선택 트랜지스터 SSTr2의 보디로서 기능한다. 드레인측 기둥 형상 반도체층(48b)은, 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr2의 보디로서 기능한다.As shown in FIG. 4, the select transistor layer 40 includes a source side gate insulating layer 47a, a source side columnar semiconductor layer 48a, a drain side gate insulating layer 47b, and a drain side columnar semiconductor layer. Has (48b). The source side columnar semiconductor layer 48a functions as the body of the source side selection transistor SSTr2. The drain side columnar semiconductor layer 48b functions as the body of the drain side selection transistor SDTr2.

또한, 소스측 도전층(45a) 또는 드레인측 도전층(45b)과 워드선 도전층(31d) 사이의 거리 Dsm은, 워드선 도전층(31a 내지 d)간의 거리 Dmm에 비해, 예를 들어 2배 내지 3배 정도의 거리를 갖는다. 이것은, 오소거 동작을 방지하기 위해서이다. 즉, 소거 동작시에는, 후술하는 바와 같이, 소스측 도전층(45a) 또는 드레인측 도전층(45b)에 고전압이 공급되는 한편, 워드선 도전층(31a 내지 d)에는 접지 전압 Vss가 공급된다. 이 경우에, 소스측 도전층(45a) 또는 드레인측 도전층(45b)의 바로 아래의 기둥 형상부(34b)는, 용량 커플링에 의해 소거 전압 Vera 근방까지 상승하지만, 워드선 도전층(31d)의 바로 아래의 기둥 형상부(34b)의 전위는, 대략 0V인 상태이다. 이로 인해, 소스측 도전층(45a) 또는 드레인측 도전층(45b)과 워드선 도전층(31d) 사이의 거리가 짧으면, 소스측 도전층(45a) 또는 드레인측 도전층(45b)의 바로 아래의 기둥 형상부(48b)과 워드선 도전층(31d)의 바로 아래의 기둥 형상부(34a) 사이에 강한 전기장이 발생하고, 이에 의해 GIDL 전류가 발생하여, 비선택 메모리 블록에서 데이터의 오소거가 이루어지는 일이 있다. 따라서, 소스측 도전층(45a) 또는 드레인측 도전층(45b)과 워드선 도전층(31d) 사이의 거리 Dsm은, 워드선 도전층(31a 내지 d)간의 거리 Dmm에 비해 크게 취할 필요가 있다.Further, the distance Dsm between the source side conductive layer 45a or the drain side conductive layer 45b and the word line conductive layer 31d is, for example, 2 compared to the distance Dmm between the word line conductive layers 31a to d. It has a distance of about three to three times. This is to prevent the erase operation. That is, in the erase operation, as described later, a high voltage is supplied to the source side conductive layer 45a or the drain side conductive layer 45b, while the ground voltage Vss is supplied to the word line conductive layers 31a to d. . In this case, the columnar portion 34b immediately below the source-side conductive layer 45a or the drain-side conductive layer 45b rises to the vicinity of the erase voltage Vera by capacitive coupling, but it is a word line conductive layer 31d. The potential of the columnar portion 34b immediately below) is approximately 0V. For this reason, if the distance between the source side conductive layer 45a or the drain side conductive layer 45b and the word line conductive layer 31d is short, it is just below the source side conductive layer 45a or the drain side conductive layer 45b. A strong electric field is generated between the pillar-shaped portion 48b and the pillar-shaped portion 34a directly below the word line conductive layer 31d, thereby generating a GIDL current, thereby causing data to be erased in the non-selected memory block. There is work to be done. Therefore, the distance Dsm between the source side conductive layer 45a or the drain side conductive layer 45b and the word line conductive layer 31d needs to be larger than the distance Dmm between the word line conductive layers 31a to d. .

배선층(50)은, 도 4에 도시한 바와 같이 선택 트랜지스터층(40)의 상층에 형성되어 있다. 배선층(50)은, 소스선층(51) 및 비트선층(52)을 갖는다. 소스선층(51)은, 소스선 SL로서 기능한다. 비트선층(52)은, 비트선 BL로서 기능한다.As shown in FIG. 4, the wiring layer 50 is formed on the upper layer of the selection transistor layer 40. The wiring layer 50 has a source line layer 51 and a bit line layer 52. The source line layer 51 functions as a source line SL. The bit line layer 52 functions as a bit line BL.

소스선층(51)은, 로우 방향으로 연장되는 판 형상으로 형성되어 있다. 소스선층(51)은, 칼럼 방향에 인접하는 한 쌍의 소스측 기둥 형상 반도체층(48a)의 상면에 접하도록 형성되어 있다. 비트선층(52)은, 드레인측 기둥 형상 반도체층(48b)의 상면에 접하고, 로우 방향으로 소정 피치를 갖고 칼럼 방향으로 연장되는 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 소스선층(51) 및 비트선층(52)은, 텅스텐(W), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 금속으로 구성되어 있다.The source line layer 51 is formed in the plate shape extended in a row direction. The source line layer 51 is formed in contact with the top surface of the pair of source-side columnar semiconductor layers 48a adjacent to the column direction. The bit line layer 52 is formed in a stripe shape in contact with the upper surface of the drain-side columnar semiconductor layer 48b and having a predetermined pitch in the row direction and extending in the column direction. The source line layer 51 and the bit line layer 52 are comprised with metals, such as tungsten (W), copper (Cu), and aluminum (Al).

다음에, 도 5를 참조하여, 워드선 도전층(31a 내지 31d)의 형상에 대하여 상세하게 설명한다. 도 5는, 워드선 도전층(31a)의 형상을 도시하는 상면도이다. 워드선 도전층(31b 내지 31d)은, 워드선 도전층(31a)과 대략 동일한 형상을 갖고 있으므로, 도 5에서는, 워드선 도전층(31a)만을 대표적으로 도시하고 있다.Next, with reference to FIG. 5, the shape of word line conductive layers 31a-31d is demonstrated in detail. 5 is a top view illustrating the shape of the word line conductive layer 31a. Since the word line conductive layers 31b to 31d have substantially the same shape as the word line conductive layer 31a, only the word line conductive layer 31a is representatively shown in FIG.

워드선 도전층(31a)은, 도 5에 도시한 바와 같이 수직 방향에서 보아 빗살 형상으로 형성되어 있다. 워드선 도전층(31a)은, 로우 방향으로 배열되는 복수의 기둥 형상 반도체층(34a)을 둘러싸는 복수의 직선부(351a, 352a)와, 복수의 직선부(351a, 352a)의 단부를 연결하는 직선부(351b, 352b)를 구비한다. 이와 같이, 비트선 BL 방향으로 배열되는 메모리 스트링 MS에 접속되는 워드선은 메모리 블록마다 서로 공통 접속되어 있다. 이것은, 워드선 WL, 선택 게이트선 SGD, SGS 및 백 게이트선 BG의 신호를 로우 디코더 등의 주변 회로 부분에 접속하기 위한 금속 배선의 수를 줄일 필요가 있기 때문이다. 도 5에 있어서, 부호 34a'는, 메모리 스트링 MS로서 사용되지 않는 더미 기둥 형상 반도체층이다. 또한, 도 3c와 같은 구성의 경우, 더미 기둥 형상 반도체층(34a')은 불필요하다.As shown in Fig. 5, the word line conductive layer 31a is formed in the shape of a comb teeth in the vertical direction. The word line conductive layer 31a connects the plurality of straight portions 351a and 352a surrounding the plurality of columnar semiconductor layers 34a arranged in the row direction and the ends of the plurality of straight portions 351a and 352a. Straight portions 351b and 352b. In this manner, word lines connected to the memory strings MS arranged in the bit line BL direction are commonly connected to each memory block. This is because it is necessary to reduce the number of metal wirings for connecting the signals of the word line WL, the selection gate line SGD, SGS, and the back gate line BG to peripheral circuit portions such as the row decoder. In Fig. 5, reference numeral 34a 'denotes a dummy columnar semiconductor layer which is not used as the memory string MS. In addition, in the case of the structure like FIG. 3C, the dummy columnar semiconductor layer 34a 'is unnecessary.

다음에, 본 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치에 있어서의 소거 동작을, 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 도 6 및 도 7은, 메모리 셀 어레이 AR1의 등가 회로도와 함께, 각 부에 인가되는 전압을 도시하고 있다. 도 8은, 전압의 인가 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다. 여기에서는, 하나의 메모리 블록 MB 내의 2개의 서브 블록 중, 서브 블록 SB1을 선택적으로 소거 대상으로 하는, 서브 블록 단위로의 소거 동작을 실행하는 것으로 한다. 이때, 서브 블록 SB2는 소거 대상으로 하지 않고, 그 중의 메모리 셀의 데이터의 소거를 금지한다. 2개의 서브 블록 SB1, SB2는, 모두 동일한 비트선 BL, 소스선 SL, 워드선 WL에 접속되어 있는 한편, 드레인측 선택 게이트선 SGD2, 소스측 선택 게이트선 SGS2는 각각 개별로 갖고 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 서브 블록 SB1 중의 선택 게이트선 SGD2, SGS2는, SGD21, SGS21이라고 칭하고, 마찬가지로 서브 블록 SB2 중의 선택 게이트선 SGD2, SGS2는, SGD22, SGS22라고 칭한다.Next, the erase operation in the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 8. 6 and 7 show voltages applied to respective units together with equivalent circuit diagrams of the memory cell array AR1. 8 is a timing chart showing timing of application of voltage. Here, it is assumed that an erase operation is performed in units of sub-blocks in which sub-block SB1 is selectively erased among two sub-blocks in one memory block MB. At this time, the sub-block SB2 is not to be erased, and the erasure of data in the memory cells is prohibited. The two sub-blocks SB1 and SB2 are all connected to the same bit line BL, source line SL, and word line WL, while the drain side select gate line SGD2 and the source side select gate line SGS2 are each individually. In addition, in the following description, the selection gate lines SGD2 and SGS2 in sub-block SB1 are called SGD21 and SGS21, and similarly, the selection gate lines SGD2 and SGS2 in sub-block SB2 are called SGD22 and SGS22.

소거 대상으로서 선택된 서브 블록 SB1에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 시각 t1에 비트선 BL, 소스선 SL을 각각 소거 전압 Vera(20V 정도)로 설정한다. 한편, 워드선 WL에는 접지 전압 Vss(0V)를 공급한다. 그리고, 드레인측 선택 게이트선 SGD21, 소스측 선택 게이트선 SGS21에는, 시각 t3에 있어서, 각각 소거 전압 Vera보다도 전압 ΔV(예를 들어 5 내지 8V) 정도 낮은 전압 Vera-ΔV를 공급한다. 이에 의해, 서브 블록 SB1의 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr2의 비트선 BL측의 단부, 및 소스측 선택 트랜지스터 SSTr2의 소스선 SL측의 단부에서는 GIDL 전류(Gate Induced Drain Leakage Current)가 발생하고(도 7 참조), 비트선 BL, 소스선 SL에 공급된 소거 전압 Vera는, 서브 블록 SB1 중의 메모리 유닛 MU의 보디에 전송된다. 이에 의해, 보디의 전압 Vera와, 워드선 WL의 전압 Vss의 전위차에 의해 서브 블록 SB1에서의 소거 동작이 실행된다.In the sub-block SB1 selected as the erase target, as shown in Fig. 8, the bit line BL and the source line SL are set to the erase voltage Vera (around 20V) at time t1. On the other hand, the ground line Vss (0V) is supplied to the word line WL. The drain-side selection gate line SGD21 and the source-side selection gate line SGS21 are supplied with a voltage Vera-ΔV lower than the erase voltage Vera by a voltage ΔV (for example, 5 to 8V) at time t3, respectively. As a result, GIDL current (Gate Induced Drain Leakage Current) is generated at the end of the bit line BL side of the drain side selection transistor SDTr2 of the sub-block SB1 and the end of the source line SL side of the source side selection transistor SSTr2 (see FIG. 7). ), The erase voltage Vera supplied to the bit line BL and the source line SL is transferred to the body of the memory unit MU in the sub-block SB1. Thereby, the erase operation in the sub-block SB1 is performed by the potential difference between the voltage Vera of the body and the voltage Vss of the word line WL.

한편, 비선택으로 소거가 금지되는 서브 블록 SB2에서는, 비트선 BL, 소스선 SL은, 서브 블록 SB1과 공유하고 있기 때문에, 시각 t1에 있어서 소거 전압 Vera(20V 정도)로 설정된다. 그러나, 시각 t2에 있어서 드레인측 선택 게이트선 SGD22 및 소스측 선택 게이트선 SGS22는, 소거 전압 Vera와 대략 동일한 전압 Vera'가 인가되고, 이에 의해, 소스선 SL과 소스측 선택 게이트선 SGS 사이, 및 비트선 BL과 드레인측 선택 게이트선 SGD 사이에 높은 전압이 걸리지 않게 되어, GIDL 전류의 발생이 금지된다.On the other hand, in the sub-block SB2 in which erasing is prohibited by non-selection, since the bit line BL and the source line SL are shared with the sub-block SB1, the bit line BL and the source line SL are set to the erase voltage Vera (about 20 V) at time t1. However, at time t2, the drain side selection gate line SGD22 and the source side selection gate line SGS22 are applied with a voltage Vera 'approximately equal to the erase voltage Vera, thereby, between the source line SL and the source side selection gate line SGS, and The high voltage is not applied between the bit line BL and the drain side select gate line SGD, thereby preventing the generation of the GIDL current.

도 9a는, 본 실시 형태의 각종 전압을 발생시키는 데 적합한 차지 펌프 회로 및 전압값 조정 회로의 일례이다. 발진기(101)는 클록 신호를 발생시키고, 차지 펌프 회로(102)는, 이 클록 신호를 입력하여 전원 전압 Vdd를 소거 전압 Vera까지 승압시킨다. 전압 Vera', 및 Vera-ΔV의 전압값은, 다이오드 접속의 트랜지스터를 직렬 접속하여 이루어지는 전압값 조정 회로(103)에 의해 조정된다. 또한, 차동 증폭기(106) 및 분할 저항(107, 108)에 의해 구성되는 전압 판정 회로에 의해, 전압 Vera가 소정의 값까지 상승했는지 여부가 판단되고, 차동 증폭기(106)의 출력 신호에 기초하여 발진기(101)의 동작이 정지된다.9A is an example of a charge pump circuit and a voltage value adjustment circuit suitable for generating various voltages of the present embodiment. The oscillator 101 generates a clock signal, and the charge pump circuit 102 inputs the clock signal to boost the power supply voltage Vdd to the erase voltage Vera. The voltage values of the voltages Vera 'and Vera-ΔV are adjusted by the voltage value adjusting circuit 103 formed by serially connecting a transistor of a diode connection. In addition, the voltage determination circuit constituted by the differential amplifier 106 and the division resistors 107 and 108 determines whether or not the voltage Vera has risen to a predetermined value and is based on the output signal of the differential amplifier 106. The operation of the oscillator 101 is stopped.

또한, 선택된 메모리 블록에서는, 상술한 전압을 선택 게이트선 SGD2, SGS2에 공급하지만, 비선택의 메모리 블록에서는, 선택 게이트선 SGD2, SGS2를 플로팅 상태로 유지하는 것이 적합하다. 그러한 전압 제어를 행하기 위한 로우 디코더(2A)의 일례를, 도 9b에 도시한다(로우 디코더(2B)도 대략 마찬가지의 구성이므로, 로우 디코더(2A)만을 설명함). 이 로우 디코더(2A)는, 어드레스 판정 회로(111)와, 전송 트랜지스터군(112)을 갖는다. 어드레스 판정 회로(111)는, 블록 어드레스 신호(Block Adrs)에 기초하여, 선택 블록에 있어서는, 전압 Vera', 또는 Vera-ΔV의 공급을 전환하는 전송 트랜지스터(112a)를 도통시킨다. 한편, 비선택의 블록에 있어서는, 전원 전압 Vdd를 공급하는 전송 트랜지스터(112b)의 게이트에 전압 Vdd를 공급하고, 선택 게이트선 SGD2, SGS2를 전원 전압 Vdd-Vth까지 충전한다. 그 후, 비트선 BL과 소스선 SL이 전압 Vera까지 상승할 때에, 선택 게이트선 SGD2와 SGS2의 전압은, 용량 커플링에 의해 상승하기 때문에, 전송 트랜지스터(112b)는 비도통 상태가 된다. 그 결과, 선택 게이트선 SGD2와 SGS2는 플로팅 상태가 된다.In the selected memory block, the above-mentioned voltage is supplied to the selection gate lines SGD2 and SGS2. However, in the non-selection memory block, it is preferable to keep the selection gate lines SGD2 and SGS2 in a floating state. An example of the row decoder 2A for performing such voltage control is shown in Fig. 9B (the row decoder 2B also has a substantially similar configuration, so only the row decoder 2A will be described). This row decoder 2A has an address determination circuit 111 and a transfer transistor group 112. The address determination circuit 111 conducts the transfer transistor 112a for switching the supply of the voltage Vera 'or Vera-ΔV in the selection block based on the block address signal Block Adrs. On the other hand, in an unselected block, the voltage Vdd is supplied to the gate of the transfer transistor 112b which supplies the power supply voltage Vdd, and the selection gate lines SGD2 and SGS2 are charged to the power supply voltage Vdd-Vth. Subsequently, when the bit line BL and the source line SL rise to the voltage Vera, the voltages of the selection gate lines SGD2 and SGS2 rise due to capacitive coupling, so that the transfer transistor 112b is in a non-conductive state. As a result, the selection gate lines SGD2 and SGS2 are in a floating state.

[제2 실시 형태][Second Embodiment]

다음에, 제2 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 장치에 대하여 설명한다.Next, the nonvolatile semiconductor device according to the second embodiment will be described.

도 10은, 제2 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 전체 구성의 회로도이다. 도 11은, 제2 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 장치의 메모리 셀 어레이 AR1의 개략 사시도이다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 이하에서는 그 상세한 설명은 생략한다.10 is a circuit diagram of the entire configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment. 11 is a schematic perspective view of the memory cell array AR1 of the nonvolatile semiconductor device according to the second embodiment. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted below.

이 실시 형태에서는, 메모리 유닛 MU가, 비트선 BL, 소스선 SL에 접속되는 선택 트랜지스터 SDTr2, SSTr2에 부가하여, 이들과 직렬 접속된 다른 선택 트랜지스터 SDTr1, SSTr1을 구비하고 있다. 선택 트랜지스터 SDTr1, SSTr1은, 선택 트랜지스터 SDTr2, SSTr2와 메모리 스트링 MS 사이에 접속되어 있다. 이와 같이 직렬 접속된 2개의 선택 트랜지스터를 설치하는 것은, 상술한 바와 같이 선택 게이트선 SGD2, 또는 SGS2와 워드선 WL 사이의 전위차에 의해 비선택 블록에 있어서 GIDL 전류가 발생하는 것을 방지하기 위해서이다. 이하에서는, 선택 트랜지스터 SDTr2, SSTr2를 「제2 드레인측 선택 트랜지스터 SDTRr2」, 「제2 소스측 선택 트랜지스터 SSTr2」라고 칭하고, 선택 트랜지스터 SDTr1, SSTr1을 「제1 드레인측 선택 트랜지스터 SDTRr1」, 「제1 소스측 선택 트랜지스터 SSTr1」이라고 칭한다.In this embodiment, the memory unit MU includes other selection transistors SDTr1 and SSTr1 connected in series with the selection transistors SDTr2 and SSTr2 connected to the bit line BL and the source line SL. The selection transistors SDTr1 and SSTr1 are connected between the selection transistors SDTr2 and SSTr2 and the memory string MS. The two selection transistors connected in series as described above are provided to prevent the generation of the GIDL current in the unselected block due to the potential difference between the selection gate line SGD2 or the SGS2 and the word line WL as described above. Hereinafter, the selection transistors SDTr2 and SSTr2 are referred to as "second drain side selection transistor SDTRr2" and "second source selection transistor SSTr2", and the selection transistors SDTr1 and SSTr1 are referred to as "first drain side selection transistor SDTRr1" and "first Source side select transistor SSTr1 ".

도 12에 도시한 바와 같이, 제1 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr1, 제1 소스측 선택 트랜지스터 SSTr1은, 각각 소스측 도전층(41a) 및 드레인측 도전층(41b)을 갖는다. 소스측 도전층(41a)은, 제1 소스측 선택 트랜지스터 SSTr1의 소스측 선택 게이트선 SGS1로서 기능한다. 드레인측 도전층(41b)은, 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr1의 드레인측 선택 게이트선 SGD1로서 기능한다.As shown in Fig. 12, the first drain side selection transistor SDTr1 and the first source side selection transistor SSTr1 have a source side conductive layer 41a and a drain side conductive layer 41b, respectively. The source side conductive layer 41a functions as the source side selection gate line SGS1 of the first source side selection transistor SSTr1. The drain side conductive layer 41b functions as the drain side select gate line SGD1 of the drain side select transistor SDTr1.

도 13에 도시한 바와 같이, 소스측 도전층(41a)은, 게이트 절연막(43a)을 개재하여 반도체층(48a)의 주위에 형성되고, 드레인측 도전층(41b)은, 소스측 도전층(41a)과 동일한 층이며, 마찬가지로 게이트 절연막(43b)을 개재하여 반도체층(48b)의 주위에 형성되어 있다. 소스측 도전층(41a) 및 드레인측 도전층(41b)은, 폴리실리콘(poly-Si)으로 구성되어 있다.As shown in FIG. 13, the source side conductive layer 41a is formed around the semiconductor layer 48a via the gate insulating film 43a, and the drain side conductive layer 41b is the source side conductive layer ( It is the same layer as 41a), and is similarly formed around the semiconductor layer 48b via the gate insulating film 43b. The source side conductive layer 41a and the drain side conductive layer 41b are made of polysilicon (poly-Si).

다음에, 본 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치에 있어서의 소거 동작을, 도 14, 도 15a, 도 15b를 참조하여 설명한다. 도 14, 도 15a는, 메모리 셀 어레이 AR1의 등가 회로도와 함께, 각 부에 인가되는 전압을 도시하고 있다. 도 15b는, 전압의 인가 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다. 여기에서도, 하나의 메모리 블록 MB 내의 2개의 서브 블록 중, 서브 블록 SB1을 소거 대상으로 하는 한편, 서브 블록 SB2는 소거 금지로 한다. 또한, 이하의 설명에서는, 서브 블록 SB1 중의 선택 게이트선 SGD2, SGS2는, SGD21, SGS21이라고 칭하고, 서브 블록 SB1 중의 선택 게이트선 SGD1, SGS1은, SGD11, SGS11이라고 칭한다. 마찬가지로 서브 블록 SB2 중의 선택 게이트선 SGD2, SGS2는, SGD22, SGS22라고 칭하고, 서브 블록 SB2 중의 선택 게이트선 SGD1, SGS1은, SGD12, SGS12라고 칭한다.Next, the erase operation in the nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 14, 15A, and 15B. 14 and 15A show voltages applied to respective units together with equivalent circuit diagrams of the memory cell array AR1. 15B is a timing chart showing timing of application of voltage. Here, of the two subblocks in one memory block MB, the subblock SB1 is to be erased, while the subblock SB2 is forbidden to erase. In addition, in the following description, the selection gate lines SGD2 and SGS2 in sub-block SB1 are called SGD21 and SGS21, and the selection gate lines SGD1 and SGS1 in sub-block SB1 are called SGD11 and SGS11. Similarly, the selection gate lines SGD2 and SGS2 in the sub block SB2 are referred to as SGD22 and SGS22, and the selection gate lines SGD1 and SGS1 in the sub block SB2 are referred to as SGD12 and SGS12.

소거 대상으로서 선택된 서브 블록 SB1에서는, 시각 t1에 비트선 BL, 소스선 SL을 각각 소거 전압 Vera(20V 정도)로 설정한다. 한편, 워드선 WL에는 접지 전압 Vss(0V)를 공급한다. 그리고, 제2 드레인측 선택 게이트선 SGD21, 제2 소스측 선택 게이트선 SGS21에는, 시각 t3에 있어서, 각각 소거 전압 Vera보다도 전압 ΔV(예를 들어 5 내지 8V) 정도 낮은 전압 Vera-ΔV를 공급한다. 이에 의해, 서브 블록 SB1의 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr2의 비트선 BL측의 단부, 및 소스측 선택 트랜지스터 SSTr2의 소스선 SL측의 단부에서는 GIDL 전류(Gate Induced Drain Leakage Current)가 발생하고(도 15a 참조), 비트선 BL, 소스선 SL에 공급된 소거 전압 Vera는, 서브 블록 SB1 중의 메모리 유닛 MU의 보디에 전송된다. 이에 의해, 보디의 전압 Vera와, 워드선 WL의 전압 Vss의 전위차에 의해 서브 블록 SB1에서의 소거 동작이 실행된다. 한편, 드레인측 선택 게이트선 SGD11, 소스측 선택 게이트선 SGS11에는, 시각 t3에 있어서, 소거 전압 Vera'와 접지 전압 Vss의 대략 중간의 크기를 갖는 전압 Vmid(예를 들어 10V 정도)가 공급된다.In the sub-block SB1 selected as the erase target, the bit line BL and the source line SL are set to the erase voltage Vera (around 20V) at time t1. On the other hand, the ground line Vss (0V) is supplied to the word line WL. The second drain side selection gate line SGD21 and the second source side selection gate line SGS21 are supplied with a voltage Vera-ΔV lower than the erase voltage Vera by a voltage ΔV (for example, 5 to 8V) at time t3, respectively. . As a result, GIDL current (Gate Induced Drain Leakage Current) is generated at the end of the bit line BL side of the drain side selection transistor SDTr2 of the sub-block SB1 and the end of the source line SL side of the source side selection transistor SSTr2 (see Fig. 15A). ), The erase voltage Vera supplied to the bit line BL and the source line SL is transferred to the body of the memory unit MU in the sub-block SB1. Thereby, the erase operation in the sub-block SB1 is performed by the potential difference between the voltage Vera of the body and the voltage Vss of the word line WL. On the other hand, to the drain side selection gate line SGD11 and the source side selection gate line SGS11, a voltage Vmid (for example, about 10V) having a magnitude approximately halfway between the erase voltage Vera 'and the ground voltage Vss is supplied at time t3.

비선택으로 소거가 금지되는 서브 블록 SB2에서는, 시각 t2에 있어서 드레인측 선택 게이트선 SGD22 및 소스측 선택 게이트선 SGS22에는 소거 전압 Vera와 대략 동일한 전압 Vera'가 인가되고, 이에 의해 GIDL 전류의 발생이 금지된다. 부가하여, 드레인측 선택 게이트선 SGD12 및 소스측 선택 게이트선 SGS12에는, 시각 t2에 있어서, 소거 전압 Vera'와 접지 전압 Vss의 대략 중간의 크기를 갖는 전압 Vmid(예를 들어 10V 정도)를 인가한다. 이에 의해, 작은 배선 피치로 인접하는 복수의 배선간에 인가되는 전압의 차이가 작아지므로, GIDL 전류가 발생할 우려를 작게 할 수 있다. 즉, 비선택의 서브 블록 SB2에 있어서의 오소거의 발생의 우려를 작게 할 수 있다.In sub-block SB2 in which erasing is prohibited by non-selection, a voltage Vera 'approximately equal to the erase voltage Vera is applied to the drain-side selection gate line SGD22 and the source-side selection gate line SGS22 at time t2, whereby generation of the GIDL current is prevented. It is prohibited. In addition, a voltage Vmid (for example, about 10V) having a magnitude approximately halfway between the erase voltage Vera 'and the ground voltage Vss is applied to the drain side selection gate line SGD12 and the source side selection gate line SGS12 at time t2. . As a result, since the difference in voltages applied between the plurality of adjacent wirings at a small wiring pitch becomes small, the possibility of generating a GIDL current can be reduced. In other words, it is possible to reduce the risk of occurrence of the erase in the non-selective subblock SB2.

또한, 도 16a, 도 16b에 도시한 바와 같이, 선택 게이트선 SGD11, SGS11에 공급하는 전압을, 선택 게이트선 SGD21, SGS22와 마찬가지로 전압 Vera-ΔV로 해도 된다.16A and 16B, the voltages supplied to the selection gate lines SGD11 and SGS11 may be the voltage Vera-ΔV similarly to the selection gate lines SGD21 and SGS22.

도 17a는, 상술한 전압 Vmid를 발생시키기 위한 회로의 일례이다. 도 9a의 회로와의 차이는, 전압 Vmid를 생성하기 위해, 레벨 시프터(111), NMOS 트랜지스터(112), 분할 저항(113 및 114), 차동 증폭기(115)를 구비하고 있는 점이다. NMOS 트랜지스터(112)는 드레인에 전압 Vera'가 공급되고, 소스는, 분할 저항(113 및 114)의 일단에 접속되어 있다. 소스에 발생하는 전압이, 전압 Vmid이다. 분할 저항(113 및 114)의 타단은 접지되어 있고, 분할 저항(113 및 114)의 접속 노드가 차동 증폭기(115)의 1 입력 단자에 접속되어 있다. 차동 증폭기(115)의 출력 단자가 레벨 시프터(111)에 접속되고, 레벨 시프터(111)의 출력 단자는 NMOS 트랜지스터(112)의 게이트에 접속되어 있다.17A is an example of the circuit for generating the above-mentioned voltage Vmid. The difference from the circuit of FIG. 9A is that the level shifter 111, the NMOS transistor 112, the division resistors 113 and 114, and the differential amplifier 115 are provided to generate the voltage Vmid. The NMOS transistor 112 is supplied with the voltage Vera 'at the drain, and the source is connected to one end of the division resistors 113 and 114. The voltage generated at the source is the voltage Vmid. The other ends of the split resistors 113 and 114 are grounded, and a connection node of the split resistors 113 and 114 is connected to one input terminal of the differential amplifier 115. The output terminal of the differential amplifier 115 is connected to the level shifter 111, and the output terminal of the level shifter 111 is connected to the gate of the NMOS transistor 112.

이 회로 구성에 따르면, NMOS 트랜지스터(112)의 소스에 발생하는 전압 Vmid는, 전압 Vera'와 대략 동일한 타이밍에서 상승된다. 그리고, 이 전압 Vmid가 원하는 전압에 도달했는지 여부의 판정을 분할 저항(113, 114)과 차동 증폭기(115)로 행한다. 전압 Vmid가 원하는 전압에 도달하면, 차동 증폭기(115)는 출력 신호 bEN2를 "H"로 전환한다. 이에 의해, 레벨 시프터(111)의 출력 신호 Vout는 "L"로 되고, NMOS 트랜지스터(112)가 비도통 상태(OFF)로 전환된다. 반대로, 전압 Vmid가 원하는 전압 미만으로 저하되면, 레벨 시프터(111)의 출력 신호 Vout는 "H"로 되고, NMOS 트랜지스터(112)는 도통 상태(ON)로 전환된다. 이러한 동작이 반복됨으로써, 전압 Vmid가 일정값으로 유지된다.According to this circuit configuration, the voltage Vmid generated at the source of the NMOS transistor 112 is raised at approximately the same timing as the voltage Vera '. Then, the division resistors 113 and 114 and the differential amplifier 115 determine whether this voltage Vmid has reached the desired voltage. When the voltage Vmid reaches the desired voltage, the differential amplifier 115 switches the output signal bEN2 to "H". As a result, the output signal Vout of the level shifter 111 becomes "L", and the NMOS transistor 112 is switched to the non-conducting state (OFF). On the contrary, when the voltage Vmid falls below the desired voltage, the output signal Vout of the level shifter 111 becomes "H", and the NMOS transistor 112 is switched to the conduction state ON. By repeating this operation, the voltage Vmid is kept at a constant value.

 도 17b에, 본 실시 형태에서 이용되는 로우 디코더(2A)의 일례를 나타낸다. 도 9b와의 차이점은, 선택 게이트선 SGD11, SGD12에 전압 Vmid를 공급하기 위한 전송 트랜지스터(112c)가 설치되어 있는 것이다. 선택 게이트선 SGD11, SGD12는 메모리 스트링 MS의 선택/비선택을 제어할 필요가 없으므로, 비선택시에 필요하게 되는 전송 트랜지스터(112b)에 상당하는 풀 다운 트랜지스터를 설치할 필요는 없다.17B shows an example of the row decoder 2A used in the present embodiment. The difference from FIG. 9B is that the transfer transistor 112c for supplying the voltage Vmid to the selection gate lines SGD11 and SGD12 is provided. Since the selection gate lines SGD11 and SGD12 do not need to control the selection / non-selection of the memory string MS, it is not necessary to provide a pull-down transistor corresponding to the transfer transistor 112b required for non-selection.

[제3 실시 형태][Third embodiment]

다음에, 제3 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 장치에 대하여 설명한다.Next, a nonvolatile semiconductor device according to the third embodiment will be described.

도 18a는, 제3 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 전체 구성의 회로도이다. 이 제3 실시 형태는, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 메모리 유닛 MU가, 제2 선택 트랜지스터 SDTr2, SSTr2에 부가하여, 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr1, SSTr1을 구비하고 있다. 단, 이 제3 실시 형태에서는, 각 블록 내에서 제1 드레인측 선택 게이트선 SGD1 및 제1 소스측 선택 게이트선 SGS1이 모두 복수의 서브 블록 SB 사이에서 공통 접속되어 있고, 이 점에 있어서 제2 실시 형태와 상이하다. 그 밖의 구성이나, 각종 동작은 상기 실시 형태와 대략 마찬가지이다. 도 15a, 도 15b에 도시한 바와 같은 전압을 인가함으로써, 상기 다른 실시 형태와 마찬가지의 소거 동작을 행할 수 있다.18A is a circuit diagram of the entire configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the third embodiment. In the third embodiment, similarly to the second embodiment, the memory unit MU includes the drain side selection transistors SDTr1 and SSTr1 in addition to the second selection transistors SDTr2 and SSTr2. However, in this 3rd Embodiment, all the 1st drain side selection gate line SGD1 and the 1st source side selection gate line SGS1 are mutually connected between several sub-block SB in each block, and in this point, it is 2nd It is different from embodiment. Other configurations and various operations are substantially the same as in the above embodiment. By applying a voltage as shown in Figs. 15A and 15B, the erase operation similar to that of the other embodiment can be performed.

도 18b에, 본 실시 형태에서 이용되는 로우 디코더(2A)의 일례를 나타낸다. 도 17b와의 차이점은, 선택 게이트선 SGD11, SGD12에 전압 Vmid를 공급하기 위한 전송 트랜지스터(112c)가 하나만 설치되어 있는 것이다.18B shows an example of the row decoder 2A used in the present embodiment. The difference from FIG. 17B is that only one transfer transistor 112c for supplying the voltage Vmid to the selection gate lines SGD11 and SGD12 is provided.

[제4 실시 형태][Fourth Embodiment]

다음에, 제4 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 장치에 대하여 설명한다.Next, the nonvolatile semiconductor device according to the fourth embodiment will be described.

도 19a는, 제4 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 전체 구성의 회로도이고, 도 19b는 그 변형예이다. 또한, 도 20은 메모리 셀 어레이 AR1의 개략 사시도이다. 이 제4 실시 형태는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr, 소스측 선택 트랜지스터 SSTr은 하나의 메모리 유닛 MU에 있어서 각 1개씩 설치되어 있다. 단, 이 제4 실시 형태에서는, 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr 또는 소스측 선택 트랜지스터 SSTr과 메모리 트랜지스터 MTr 사이에 더미 메모리 트랜지스터 DMSS, DMDS가 설치되어 있는 점에서, 제1 실시 형태와 상이하다. 더미 트랜지스터 DMSS, DMDS는, 메모리 스트링 MS의 일부를 구성하고, 통상의 메모리 트랜지스터 MTr과 마찬가지의 구조를 갖고 있지만, 데이터 기억용으로는 사용되지 않고, 그 임계값 전압은 일정값(예를 들어 항상 소거 레벨)으로 유지되어 있다.19A is a circuit diagram of the entire configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth embodiment, and FIG. 19B is a modification thereof. 20 is a schematic perspective view of the memory cell array AR1. In the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, one drain side select transistor SDTr and one source side select transistor SSTr are provided in one memory unit MU. However, this fourth embodiment differs from the first embodiment in that dummy memory transistors DMSS and DMDS are provided between the drain side selection transistor SDTr or the source side selection transistor SSTr and the memory transistor MTr. Although the dummy transistors DMSS and DMDS constitute a part of the memory string MS and have a structure similar to that of the ordinary memory transistor MTr, they are not used for data storage, and the threshold voltage is a constant value (for example, always Erasing level).

도 21에 도시한 바와 같이, 더미 트랜지스터 DMSS는, 메모리 반도체층(34)의 기둥 형상부(34a)의 주위에 형성된, 메모리 트랜지스터 MTr과 마찬가지의 메모리 게이트 절연층(33)과 및 기둥 형상부(34a)의 주위에 메모리 게이트 절연층(33)을 끼워 형성된 더미 워드선 도전층(31e)을 구비하고 있다. 더미 워드선 도전층(31e)은, 예를 들어 폴리실리콘으로 형성되고, 더미 워드선 DWLS로서 기능한다.As shown in FIG. 21, the dummy transistor DMSS includes a memory gate insulating layer 33 and a columnar portion similar to the memory transistor MTr formed around the columnar portion 34a of the memory semiconductor layer 34. A dummy word line conductive layer 31e formed by sandwiching the memory gate insulating layer 33 around 34a is provided. The dummy word line conductive layer 31e is formed of polysilicon, for example, and functions as a dummy word line DWLS.

마찬가지로, 더미 트랜지스터 DMDS는, 메모리 반도체층(34)의 기둥 형상부(34a)의 주위에 형성된 메모리 게이트 절연층(33)과, 및 기둥 형상부(34a)의 주위에 메모리 게이트 절연층(33)을 끼워 형성된 더미 워드선 도전층(31e)을 구비하고 있다. 더미 워드선 도전층(31e)은, 더미 워드선 DWLD로서 기능한다.Similarly, the dummy transistor DMDS includes a memory gate insulating layer 33 formed around the columnar portion 34a of the memory semiconductor layer 34, and a memory gate insulating layer 33 around the columnar portion 34a. A dummy word line conductive layer 31e formed therebetween. The dummy word line conductive layer 31e functions as a dummy word line DWLD.

이 제4 실시 형태의 소거 동작은, 제2 실시 형태와 대략 마찬가지로 하여 실행할 수 있다. 즉, 제2 실시 형태에 있어서 제1 드레인측 선택 게이트선 SGD1 및 제1 소스측 선택 게이트선 SGS1에 인가되는 전압을, 그대로 더미 워드선 DWLD, DWLS에 인가하고, 다른 배선에의 인가 전압은, 제2 실시 형태와 마찬가지와 함으로써, 서브 블록 SB 단위로의 소거 동작을 실행할 수 있다.The erase operation of the fourth embodiment can be executed in substantially the same manner as in the second embodiment. That is, in the second embodiment, the voltages applied to the first drain side selection gate line SGD1 and the first source side selection gate line SGS1 are directly applied to the dummy word lines DWLD and DWLS, and the voltage applied to the other wiring is By the same procedure as in the second embodiment, the erase operation can be performed in the sub-block SB unit.

즉, 도 19a의 구성의 경우에는, 도 15a, 도 16a에 도시된 바와 같은 전압을 각 부에 인가하면 된다. 도 19b의 구성과 같이 더미 워드선 DWLD 및 DWLS가 복수의 서브 블록 SB 사이에서 공통 접속되어 있는 구성의 경우에는, 도 16a에 도시된 바와 같은 전압을 각 부에 인가하면 된다.That is, in the case of the configuration of Fig. 19A, a voltage as shown in Figs. 15A and 16A may be applied to each unit. In the case where the dummy word lines DWLD and DWLS are commonly connected between the plurality of sub-blocks SB as in the configuration of FIG. 19B, a voltage as shown in FIG. 16A may be applied to each unit.

[제5 실시 형태][Fifth Embodiment]

다음에, 제5 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 장치에 대하여 설명한다.Next, a nonvolatile semiconductor device according to the fifth embodiment will be described.

장치의 구성은 제2 실시 형태와 대략 마찬가지이므로, 설명은 생략한다.Since the structure of an apparatus is substantially the same as 2nd Embodiment, description is abbreviate | omitted.

소거 동작도, 각 부에 최종적으로 인가되는 전압은 제2 실시 형태와 마찬가지이다. 단, 이 실시 형태에서는, 도 22a에 도시한 바와 같이, 각 부의 전압을 예를 들어 전압 Vera, Vera-ΔV 등으로 상승시키기 전에 전압 Vmid로 상승시키고, 그 후 목표 전압 Vera, Vera-ΔV로 상승시키는 점에서, 제2 실시 형태와 상이하다.Also in the erasing operation, the voltage finally applied to each unit is the same as in the second embodiment. In this embodiment, however, as shown in Fig. 22A, the voltage of each part is raised to the voltage Vmid before the voltage is increased to, for example, the voltage Vera, Vera-ΔV, and the like, and then the target voltage Vera, Vera-ΔV. It differs from 2nd Embodiment in that it is made.

또한, 도 22b에 도시한 바와 같이, 선택 게이트선 SGD11, SGS11에 최종적으로 공급하는 전압은, 전압 Vera-ΔV 대신에 전압 Vmid로 해도 된다.In addition, as shown in FIG. 22B, the voltages finally supplied to the selection gate lines SGD11 and SGS11 may be the voltage Vmid instead of the voltage Vera-ΔV.

도 23은, 이 실시 형태에서 이용될 수 있는 차지 펌프 회로의 일례이다. 이 실시 형태에서는, 전압 Vmid의 발생 타이밍에는 임의성이 있기 때문에, 도 23에 도시한 바와 같이, 전압 Vmid는, 독립된 발진기(101') 및 차지 펌프 회로(102')를 사용하여 발생시킬 수 있다.23 is an example of a charge pump circuit that can be used in this embodiment. In this embodiment, since the generation timing of the voltage Vmid is arbitrary, as shown in FIG. 23, the voltage Vmid can be generated using the independent oscillator 101 'and the charge pump circuit 102'.

[제6 실시 형태][Sixth Embodiment]

다음에, 제6 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 장치에 대하여, 도 24 내지 도 25를 참조하여 설명한다. 도 24는, 제6 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 전체 구성의 회로도이다. 도 25, 도 26은, 각각 제6 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 장치의 메모리 셀 어레이 AR1의 개략 사시도 및 단면도이다. 또한, 제1, 제2 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 이하에서는 그 상세한 설명은 생략한다. 도 25, 도 26에서는, 메모리 셀 어레이의 구조를 일부 생략하여 도시하고 있지만, 메모리 셀 어레이의 구조는, 전술한 실시 형태와 마찬가지이다.Next, the nonvolatile semiconductor device according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 24 to 25. 24 is a circuit diagram of the entire configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the sixth embodiment. 25 and 26 are schematic perspective views and cross-sectional views of the memory cell array AR1 of the nonvolatile semiconductor device according to the sixth embodiment, respectively. In addition, about the structure similar to 1st, 2nd embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted below. 25 and 26 omit some of the structure of the memory cell array, but the structure of the memory cell array is the same as in the above-described embodiment.

이 실시 형태는, 제2 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr2 및 제2 소스측 선택 트랜지스터 SSTr2에 부가하여, 이들과 각각 직렬 접속된 복수(예를 들어 2개)의 제1 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr1, SDTr1', 및 복수(예를 들어 2개)의 제1 소스측 선택 트랜지스터 SSTr1, SSTr1'를 구비하고 있다. 선택 트랜지스터 SDTr1, SDTr1'는, 선택 트랜지스터 SDTr2와 메모리 스트링 MS 사이에 직렬 접속되어 있다. 선택 트랜지스터 SSTr1, SSTr1'는, 선택 트랜지스터 SSTr2와 메모리 스트링 MS 사이에 직렬 접속되어 있다. 그 밖의 부분의 구성은, 제2 실시 형태의 구성(도 11, 도 12, 도 13)과 대략 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.In this embodiment, in addition to the second drain side selection transistor SDTr2 and the second source side selection transistor SSTr2, a plurality of (for example, two) first drain side selection transistors SDTr1, SDTr1 ', And a plurality of (for example, two) first source side select transistors SSTr1 and SSTr1 '. The selection transistors SDTr1 and SDTr1 'are connected in series between the selection transistor SDTr2 and the memory string MS. The selection transistors SSTr1 and SSTr1 'are connected in series between the selection transistor SSTr2 and the memory string MS. Since the structure of other parts is substantially the same as the structure (FIGS. 11, 12, 13) of 2nd Embodiment, the overlapping description is abbreviate | omitted.

다음에, 이 제6 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치에 있어서의 소거 동작을, 도 27, 도 28을 참조하여 설명한다. 여기에서는, 제2 실시 형태에서의 설명과 마찬가지로, 하나의 메모리 블록 MB 내의 2개의 서브 블록 중, 서브 블록 SB1을 소거 대상으로 하는 한편, 서브 블록 SB2는 소거 금지하는 경우를 설명한다. 서브 블록 SB1 중의 선택 게이트선 SGD2, SGS2는, SGD21, SGS21이라고 칭하고, 서브 블록 SB1 중의 선택 게이트선 SGD1, SGS1, SGD1', SGS1'는, 각각 SGD11, SGS11, SGD11', SGS11'라고 칭한다. 마찬가지로 서브 블록 SB2 중의 선택 게이트선 SGD2, SGS2는, SGD22, SGS22라고 칭하고, 서브 블록 SB2 중의 선택 게이트선 SGD1, SGS1, SGD1', SGS1'는, 각각 SGD12, SGS12, SGD12', SGS12'라고 칭한다.Next, the erase operation in the nonvolatile semiconductor memory device according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 27 and 28. Here, similarly to the description in the second embodiment, the case where the sub-block SB1 is to be erased and the sub-block SB2 is prohibited to erase among the two sub-blocks in one memory block MB will be described. The selection gate lines SGD2 and SGS2 in the sub-block SB1 are referred to as SGD21 and SGS21, and the selection gate lines SGD1, SGS1, SGD1 'and SGS1' in the sub-block SB1 are referred to as SGD11, SGS11, SGD11 'and SGS11', respectively. Similarly, the selection gate lines SGD2 and SGS2 in the sub-block SB2 are referred to as SGD22 and SGS22, and the selection gate lines SGD1, SGS1, SGD1 'and SGS1' in the sub-block SB2 are referred to as SGD12, SGS12, SGD12 'and SGS12', respectively.

소거 동작을 위해 각 부에 최종적으로 인가되는 전압은 제2 실시 형태와 대략 마찬가지이다. 단, 이 실시 형태에서는, 제5 실시 형태와 마찬가지로, 각 부의 전압을 예를 들어 전압 Vera, Vera-ΔV, Vera'로 상승시키기 전에, 소거 전압 Vera'와 접지 전압 Vss의 대략 중간의 크기를 갖는 중간 전압 Vmid1로 상승시키고, 그 후 목표 전압 Vera, Vera-ΔV, Vera'로 상승시킨다. 또한, 제2 실시 형태와 같이, 중간 전압 Vmid1로 상승시키는 것을 생략하고, 접지 전압으로부터 직접 목표 전압 Vera, Vera-ΔV, Vera'로 상승시키는 제어를 행하는 것도 가능하다.The voltage finally applied to each part for the erase operation is substantially the same as in the second embodiment. In this embodiment, however, similarly to the fifth embodiment, before the voltage of each unit is increased to, for example, the voltages Vera, Vera-ΔV, and Vera ', the magnitude of the erase voltage Vera' and the ground voltage Vss are approximately equal. The voltage is raised to the intermediate voltage Vmid1, and then to the target voltages Vera, Vera-ΔV, and Vera '. As in the second embodiment, it is also possible to omit the raising to the intermediate voltage Vmid1 and to perform the control of raising the target voltages Vera, Vera-ΔV, and Vera 'directly from the ground voltage.

이 실시 형태의 하나의 메모리 스트링 MS는, 직렬 접속된 2개의 제1 드레인측 선택 트랜지스터 SGD1, SGD1'를 가짐과 함께, 직렬 접속된 2개의 제1 소스측 선택 트랜지스터 SGS1, SGS1'를 갖고 있다.One memory string MS of this embodiment has two first drain side select transistors SGD1 and SGD1 'connected in series, and has two first source side select transistors SGS1 and SGS1' connected in series.

선택 서브 블록 SB1, 비선택 서브 블록 SB2 중 어느 것에 있어서도, 제1 드레인측 선택 트랜지스터 SGD1(SGD11, SGD12), 제1 소스측 선택 트랜지스터 SGS1(SGS11, SGS12)에는 전압 Vmid1이 공급되는 한편, 제1 드레인측 선택 트랜지스터 SGD1'(SGD11', SGD12'), 제1 소스측 선택 트랜지스터 SGS1'(SGS11', SGS12')에는 이 전압 Vmid1보다도 작은 전압 Vmid2(<Vmid1)가 공급된다(도 28 참조). 이에 의해, 작은 배선 피치로 인접하는 복수의 배선간에 인가되는 전압의 차이가, 상술한 실시 형태와 비교해도 더 작아지므로, GIDL 전류가 발생할 우려를 작게 할 수 있다.In either of the selection sub-block SB1 and the non-selection sub-block SB2, the voltage Vmid1 is supplied to the first drain-side selection transistors SGD1 (SGD11, SGD12) and the first source-side selection transistors SGS1 (SGSS11, SGS12), The voltage Vmid2 (<Vmid1) smaller than this voltage Vmid1 is supplied to the drain side selection transistors SGD1 '(SGD11', SGD12 ') and the first source side selection transistors SGS1' (SGS11 ', SGS12') (see Fig. 28). Thereby, since the difference of the voltage applied between several wiring which adjoins by a small wiring pitch becomes smaller compared with embodiment mentioned above, the possibility of generating GIDL current can be made small.

도 29는, 이 실시 형태에서 이용될 수 있는 차지 펌프 회로의 일례이다. 도 29의 상방에 도시되어 있는, 전압 Vera, Vera' 및 Vera-ΔV를 발생시키는 회로는, 도 23과 마찬가지의 구성이다. 또한, 도 29의 하방에 도시되는 회로는, 전압 Vmid1, Vmid2를 발생시키기 위한 회로이다. 도 23의 하방의 회로와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있으므로, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 29의 하방의 회로에서는, 전압 Vmid2를 발생시키기 위해, 레벨 시프터 회로(111'), NMOS 트랜지스터(112'), 분할 저항(113', 114') 및 차동 증폭 회로(115')를 구비하고 있다. 이들은, 도 17a에 도시한 레벨 시프터 회로(111), NMOS 트랜지스터(112), 분할 저항(113, 114) 및 차동 증폭 회로(115)와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 생략한다.29 is an example of a charge pump circuit that can be used in this embodiment. The circuit which generates voltage Vera, Vera ', and Vera- (DELTA) V shown in the upper direction of FIG. 29 is the same structure as FIG. 29 is a circuit for generating voltages Vmid1 and Vmid2. Since the same code | symbol is attached | subjected about the component same as the circuit of FIG. 23 below, detailed description is abbreviate | omitted. In the circuit below in FIG. 29, the level shifter circuit 111 ′, the NMOS transistor 112 ′, the division resistors 113 ′, 114 ′ and the differential amplifier circuit 115 ′ are used to generate the voltage Vmid2. Equipped. These are the same as the level shifter circuit 111, the NMOS transistor 112, the division resistors 113 and 114, and the differential amplifier circuit 115 shown in Fig. 17A, and thus detailed description thereof will be omitted.

또한, 상기 설명에서는, 제1 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr1, 제1 소스측 선택 트랜지스터 SSTr1이 각각 2개(SDTr1과 SDTr1', SSTr1과 SSTr1') 존재하는 경우의 구성 및 동작을 구체적으로 설명했다. 그러나, 제1 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr1 및 제1 소스측 선택 트랜지스터 SSTr1의 개수는 2개일 필요는 없고, 3개 이상의 수이어도 된다. 비트선 BL에 가까운 쪽으로부터 n개의 제1 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr1(1), SDTr1(2), …, SDTr1(n)이 존재하는 경우, 선택 트랜지스터 SDTr1(1)의 게이트 SGD1(1)에 인가되는 전압 Vmid1에 인가되는 전압을 가장 큰 값으로 하고, 이후, 비트선 BL로부터 먼 선택 트랜지스터 SDTr일수록, 그 게이트에 인가되는 전압 Vmid를 작은 값으로 한다(Vmid1>Vmid2>…>Vmidi). 또한, 선택 서브 블록의 제1 드레인측 선택 트랜지스터 및 제1 소스측 선택 트랜지스터의 게이트에 인가하는 전압을, Vmid1, Vmid2, …Vmidn 대신에, 제2 실시 형태의 변형예(도 16a)와 같이 전압 Vera-ΔV로 설정해도 된다.In the above description, the configuration and operation when the first drain side selection transistor SDTr1 and the first source side selection transistor SSTr1 are each present (SDTr1 and SDTr1 ', SSTr1 and SSTr1') are described in detail. However, the number of the first drain side selection transistor SDTr1 and the first source side selection transistor SSTr1 need not be two, and may be three or more. N first drain side select transistors SDTr1 (1), SDTr1 (2),... When SDTr1 (n) is present, the voltage applied to the voltage Vmid1 applied to the gate SGD1 (1) of the selection transistor SDTr1 (1) is the largest value, and then the selection transistor SDTr farther from the bit line BL is The voltage Vmid applied to the gate is made small (Vmid1> Vmid2>…> Vmidi). The voltages applied to the gates of the first drain-side select transistor and the first source-side select transistor of the selection sub-block are supplied to Vmid1, Vmid2,... Instead of Vmidn, the voltage Vera-ΔV may be set as in the modification of the second embodiment (Fig. 16A).

[제7 실시 형태][Seventh Embodiment]

다음에, 제7 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 장치에 대하여, 도 30 내지 도 33을 참조하여 설명한다. 도 30은, 제7 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치의 전체 구성의 회로도이다. 도 31은, 제7 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 장치의 메모리 셀 어레이 AR1의 개략 사시도이다. 또한, 제1, 제2 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 이하에서는 그 상세한 설명은 생략한다.Next, a nonvolatile semiconductor device according to the seventh embodiment will be described with reference to FIGS. 30 to 33. 30 is a circuit diagram of the entire configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the seventh embodiment. 31 is a schematic perspective view of the memory cell array AR1 of the nonvolatile semiconductor device according to the seventh embodiment. In addition, about the structure similar to 1st, 2nd embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted below.

이 실시 형태는, 제4 실시 형태와 마찬가지로, 선택 트랜지스터 SDTr2, SSTr2와 메모리 트랜지스터 MTr1, MTr8 사이에 더미 트랜지스터를 갖는 점에 특징을 갖고 있다. 단, 제4 실시 형태와는 달리, 복수(예를 들어 2개)의 더미 트랜지스터가 하나의 선택 트랜지스터 SDTr2(또는 SSTr2)에 대하여 직렬 접속되어 있는 점에서, 제4 실시 형태와는 상이하다. 구체적으로는, 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr2에 대하여 직렬로 2개의 더미 트랜지스터 DMDS2, DMDS1이 접속되어 있다. 또한, 소스측 선택 트랜지스터 SSTr2에 대하여 직렬로 2개의 더미 트랜지스터 DMSS2, DMSS1이 접속되어 있다. 더미 트랜지스터 DMDS1은 메모리 트랜지스터 MTr8과 직렬로 접속된다. 더미 트랜지스터 DMDS2는 더미 트랜지스터 DMDS1과 직렬로 접속됨과 함께, 그 일단이 드레인측 선택 트랜지스터 SDTr2에 접속된다. 더미 트랜지스터 DMSS1은 메모리 트랜지스터 MTr1과 직렬로 접속되고, 더미 트랜지스터 DMSS2는 더미 트랜지스터 DMSS1과 직렬로 접속되고, 그 일단이 소스측 선택 트랜지스터 SSTr2에 접속된다. 그 밖의 부분의 구성은, 제4 실시 형태의 구성과 대략 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.This embodiment is characterized in that, like the fourth embodiment, a dummy transistor is provided between the selection transistors SDTr2 and SSTr2 and the memory transistors MTr1 and MTr8. However, unlike the fourth embodiment, the plurality of (for example, two) dummy transistors are different from the fourth embodiment in that they are connected in series with one selection transistor SDTr2 (or SSTr2). Specifically, two dummy transistors DMDS2 and DMDS1 are connected in series with the drain-side selection transistor SDTr2. In addition, two dummy transistors DMSS2 and DMSS1 are connected in series with the source-side selection transistor SSTr2. The dummy transistor DMDS1 is connected in series with the memory transistor MTr8. The dummy transistor DMDS2 is connected in series with the dummy transistor DMDS1, and one end thereof is connected to the drain side select transistor SDTr2. The dummy transistor DMSS1 is connected in series with the memory transistor MTr1, the dummy transistor DMSS2 is connected in series with the dummy transistor DMSS1, and one end thereof is connected to the source side selection transistor SSTr2. Since the structure of other parts is substantially the same as the structure of 4th Embodiment, the overlapping description is abbreviate | omitted.

다음에, 이 제7 실시 형태에 관한 불휘발성 반도체 기억 장치에 있어서의 소거 동작을, 도 32, 도 33을 참조하여 설명한다. 여기에서는, 제6 실시 형태에서의 설명과 마찬가지로, 하나의 메모리 블록 MB 내의 2개의 서브 블록 중, 서브 블록 SB1을 소거 대상으로 하는 한편, 서브 블록 SB2는 소거 금지하는 경우를 설명한다. 또한, 도 32에 있어서, 서브 블록 SB1 중의 더미 트랜지스터 DMDS2, DMDS1, DMSS2, DMSS1은, 각각 DMDS21, DMDS11, DMSS21, DMSS11이라고 칭한다. 서브 블록 SB2 중의 더미 트랜지스터 DMDS2, DMDS1, DMSS2, DMSS1은, 각각 DMDS22, DMDS12, DMSS22, DMSS12라고 칭한다.Next, the erase operation in the nonvolatile semiconductor memory device according to the seventh embodiment will be described with reference to FIGS. 32 and 33. Here, similarly to the description in the sixth embodiment, the case where the sub-block SB1 is to be erased and the sub-block SB2 is prohibited to erase among the two sub-blocks in one memory block MB will be described. 32, dummy transistors DMDS2, DMDS1, DMSS2, and DMSS1 in the sub-block SB1 are referred to as DMDS21, DMDS11, DMSS21, and DMSS11, respectively. The dummy transistors DMDS2, DMDS1, DMSS2, and DMSS1 in the sub-block SB2 are called DMDS22, DMDS12, DMSS22, and DMSS12, respectively.

소거 동작을 위해 비트선 BL, 소스선 SL, 선택 게이트선 SGD2, SGS2에 최종적으로 인가되는 전압은 제6 실시 형태와 대략 마찬가지이다. 또한, 더미 트랜지스터의 더미 워드선 DWLD21, DWLS21, DWLD11, DWLS11, DWLD22, DWLS22, DWLD12, DWLS12에 인가되는 전압은, 제6 실시 형태에 있어서 선택 게이트선 SGD11, SGS11, SGD11', SGS11', SGD12, SGS12, SGD12', SGS12'에 인가되는 전압과 동일하다. 이에 의해, 제6 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 선택되는 서브 블록 SB1에 있어서 더미 워드선 DWLD21, DWLS21에 인가하는 전압을, 전압 Vmid-1 대신에, 제2 실시 형태의 변형예(도 16a)와 같이 전압 Vera-ΔV로 설정해도 된다.The voltages finally applied to the bit lines BL, the source lines SL, the selection gate lines SGD2, and SGS2 for the erase operation are substantially the same as in the sixth embodiment. In addition, the voltages applied to the dummy word lines DWLD21, DWLS21, DWLD11, DWLS11, DWLD22, DWLS22, DWLD12, and DWLS12 of the dummy transistor are selected gate lines SGD11, SGS11, SGD11 ', SGS11', SGD12, It is equal to the voltage applied to SGS12, SGD12 ', SGS12'. Thereby, the effect similar to 6th Embodiment can be exhibited. In addition, the voltages applied to the dummy word lines DWLD21 and DWLS21 in the selected subblock SB1 may be set to the voltage Vera-ΔV instead of the voltage Vmid-1 as in the modification of the second embodiment (Fig. 16A).

또한, 더미 트랜지스터 DMDS, DMSS의 개수는 2개일 필요는 없고, 3개 이후의 수이어도 되는 것은, 제6 실시 형태에 있어서의 선택 트랜지스터 SDTr1, SSTr1과 마찬가지이다. 이때, 비트선 BL에 가까운 쪽의 더미 트랜지스터 DMDS, DMSS일수록, 그 게이트에 인가되는 전압 Vmid를 크게 하고, 멀수록 작게 하는 것은, 제6 실시 형태와 마찬가지이다. 또한, 이들의 소거 동작을 위해, 도 29에 도시한 차지 펌프 회로를 이용할 수 있다.The number of dummy transistors DMDS and DMSS need not be two, and the number of three or more dummy transistors may be the same as that of the selection transistors SDTr1 and SSTr1 in the sixth embodiment. At this time, as for the dummy transistors DMDS and DMSS closer to the bit line BL, the voltage Vmid applied to the gate is increased, and the distance is smaller as in the sixth embodiment. In addition, the charge pump circuit shown in FIG. 29 can be used for these erase operations.

본 발명의 소정 실시예를 설명하였지만, 이들 실시예는 단지 예로서 제시된 것으로 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 실제로, 본 명세서에 기재된 신규의 방법 및 시스템은 다양한 다른 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 사상으로부터 일탈하지 않는 범위 내에서, 본 명세서에 기재된 방법 및 시스템의 형태에 있어 각종의 생략, 치환 및 변경을 행할 수 있다. 첨부하는 청구범위 및 그 균등물은, 본 발명의 범위 및 사상 내에 들어가는 이러한 형태 또는 수정을 포함시키기 위한 것이다.While certain embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the inventions. Indeed, the novel methods and systems described herein may be embodied in a variety of other forms. In addition, various omissions, substitutions and changes in the form of the method and system described herein can be made without departing from the spirit of the present invention. The accompanying claims and their equivalents are intended to cover such forms or modifications as would fall within the scope and spirit of the invention.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 모두 U자형의 메모리 스트링 MS를 배열한 메모리 셀 어레이 AR1을 갖는 예를 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 모든 메모리 트랜지스터가 일직선 상에 배열된 메모리 스트링(I자형)을 사용해도 된다.For example, in the above embodiment, an example in which all have a memory cell array AR1 in which U-shaped memory strings MS are arranged is described. However, the present invention is not limited thereto, and for example, a memory string in which all memory transistors are arranged in a straight line. (I-shape) may be used.

또한, 상기 실시 형태에서는, 선택 트랜지스터 SDTr, SSTr은, 메모리 트랜지스터 MTr과는 달리, 전하 축적막(33b)을 갖지 않고, 예를 들어 실리콘 산화막의 1층 막으로 이루어지는 게이트 절연막을 갖는 트랜지스터로서 구성되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 선택 트랜지스터 SDTr, SSTr은, 메모리 트랜지스터와 마찬가지로, 블록 절연층(33a), 전하 축적층(33b) 및 터널 절연층(33c)의 3층 구조를 구비한 메모리 게이트 절연층(33)을 갖는 것으로 할 수도 있다.In addition, in the above embodiment, unlike the memory transistor MTr, the selection transistors SDTr and SSTr have no charge storage film 33b and are configured as transistors having a gate insulating film made of, for example, a single layer film of a silicon oxide film. However, the present invention is not limited to this. Like the memory transistor, the selection transistors SDTr and SSTr have a memory gate insulating layer 33 having a three-layer structure of a block insulating layer 33a, a charge storage layer 33b, and a tunnel insulating layer 33c. It may be.

Claims (20)

복수의 메모리 블록을 갖는 메모리 셀 어레이와,
상기 복수의 메모리 블록의 각각에 매트릭스 형상으로 배치되고 각각 전기적으로 재기입 가능한 복수의 메모리 트랜지스터를 직렬 접속하여 이루어지는 복수의 메모리 스트링과,
상기 메모리 스트링의 제1 단부에 일단이 접속되는 드레인측 선택 트랜지스터와,
상기 메모리 스트링의 제2 단부에 일단이 접속되는 소스측 선택 트랜지스터와,
상기 복수의 메모리 블록의 하나에 배치되는 복수의 상기 메모리 스트링에 공통으로 접속되도록 배치되는 복수의 워드선과,
각각 제1 방향으로 연장되어 상기 복수의 메모리 블록에 존재하는 상기 드레인측 선택 트랜지스터의 타단에 접속되는 복수의 비트선과,
상기 소스측 선택 트랜지스터의 타단에 접속되는 소스선과,
상기 제1 방향과는 직교하는 제2 방향으로 배열되는 상기 드레인측 선택 트랜지스터의 게이트를 공통으로 접속하도록 상기 제2 방향을 길이 방향으로 하여 배치되는 드레인측 선택 게이트선과,
상기 제2 방향으로 배열되는 상기 소스측 선택 트랜지스터의 게이트를 공통으로 접속하도록 상기 제2 방향을 길이 방향으로 하여 배치되는 소스측 선택 게이트선과,
복수의 상기 메모리 블록에 대하여 인가하는 전압을 제어하는 제어 회로를 구비하고,
복수의 상기 메모리 스트링의 각각은,
기판에 대하여 수직 방향으로 연장되는 기둥 형상부를 포함하고, 상기 메모리 트랜지스터의 보디로서 기능하는 기둥 형상 반도체층과,
상기 기둥 형상부의 측면을 둘러싸도록 형성되고 전하를 축적 가능하게 구성된 전하 축적층과,
상기 전하 축적층을 개재하여 상기 기둥 형상부의 측면을 둘러싸도록 형성되고, 상기 메모리 트랜지스터의 게이트 및 상기 워드선으로서 기능하는 워드선 도전층을 구비하고,
1개의 상기 드레인측 선택 게이트선 및 1개의 상기 소스측 선택 게이트선에 공통으로 접속되는 복수의 드레인측 선택 트랜지스터 및 복수의 소스측 선택 트랜지스터에 접속되는 복수의 상기 메모리 스트링은 하나의 서브 블록을 구성하고,
상기 제어 회로는, 상기 메모리 블록 중 적어도 하나의 서브 블록을 선택적으로 소거하는 소거 동작을 실행할 때,
선택된 제1 서브 블록에 있어서는,
상기 비트선 및 상기 소스선에 제1 전압을 인가하는 한편, 상기 워드선에는 상기 제1 전압보다도 작은 제2 전압을 인가하고,
상기 드레인측 선택 게이트선 및 상기 소스측 선택 게이트선에는 상기 제1 전압보다도 소정의 값만큼 낮은 제3 전압을 인가하여 소거 동작을 행하고,
선택된 서브 블록과 동일한 메모리 블록 중에 존재하고 비선택으로 된 제2 서브 블록에 있어서는,
상기 드레인측 선택 게이트선 및 상기 소스측 선택 게이트선에는 상기 제1 전압과 대략 동일한 제4 전압을 인가하여 소거 동작을 행하지 않는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치.
A memory cell array having a plurality of memory blocks;
A plurality of memory strings formed by serially connecting a plurality of memory transistors arranged in a matrix and electrically rewritable in each of the plurality of memory blocks;
A drain side selection transistor having one end connected to a first end of the memory string;
A source side select transistor having one end connected to a second end of the memory string;
A plurality of word lines arranged to be commonly connected to the plurality of memory strings arranged in one of the plurality of memory blocks;
A plurality of bit lines each extending in a first direction and connected to the other ends of the drain side selection transistors present in the plurality of memory blocks;
A source line connected to the other end of the source side select transistor,
A drain side select gate line arranged with the second direction in the longitudinal direction so as to commonly connect the gates of the drain side select transistors arranged in a second direction perpendicular to the first direction;
A source side select gate line arranged with the second direction in the longitudinal direction so as to commonly connect the gates of the source side select transistors arranged in the second direction;
A control circuit for controlling voltages applied to the plurality of memory blocks;
Each of the plurality of memory strings,
A columnar semiconductor layer including a columnar portion extending in a direction perpendicular to the substrate and functioning as a body of the memory transistor;
A charge accumulation layer formed to surround the side surface of the columnar portion and configured to accumulate charge;
A word line conductive layer formed to surround the side surface of the columnar portion via the charge storage layer, and functioning as a gate of the memory transistor and the word line;
A plurality of drain side select transistors commonly connected to one of the drain side select gate lines and one source side select gate line and a plurality of the memory strings connected to a plurality of source side select transistors constitute one sub block. and,
When the control circuit executes an erase operation for selectively erasing at least one sub block of the memory block,
In the selected first subblock,
A first voltage is applied to the bit line and the source line, while a second voltage smaller than the first voltage is applied to the word line.
An erase operation is applied to the drain side selection gate line and the source side selection gate line by applying a third voltage lower than the first voltage by a predetermined value;
In the second sub block existing in the same memory block as the selected sub block and deselected,
A nonvolatile semiconductor memory device, characterized in that the erase operation is not performed by applying a fourth voltage approximately equal to the first voltage to the drain side selection gate line and the source side selection gate line.
제1항에 있어서, 상기 제3 전압은, 상기 제1 전압과의 전위차에 의해 GIDL 전류(Gate Induced Drain Leakage Current)를 발생시키는 정도로 설정되고,
상기 제4 전압은, 상기 제1 전압과의 전위차에 의해 GIDL 전류의 발생이 금지되는 정도로 설정되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치.
The method of claim 1, wherein the third voltage is set to the extent to generate a GIDL current (Gate Induced Drain Leakage Current) by the potential difference with the first voltage,
And the fourth voltage is set to such an extent that generation of a GIDL current is prohibited by a potential difference with the first voltage.
제1항에 있어서, 상기 드레인측 선택 트랜지스터는, 제1 드레인측 선택 트랜지스터와, 상기 제1 드레인측 선택 트랜지스터와 직렬로 접속되고 그 일단이 상기 비트선에 접속된 제2 드레인측 선택 트랜지스터를 포함하고,
상기 소스측 선택 트랜지스터는, 제1 소스측 선택 트랜지스터와, 상기 제1 소스측 선택 트랜지스터와 직렬로 접속되고 그 일단이 상기 소스선에 접속된 제2 소스측 선택 트랜지스터를 포함하고,
상기 제어 회로는, 상기 메모리 블록 중 적어도 하나의 서브 블록을 선택적으로 소거하는 소거 동작을 실행할 때,
상기 제1 서브 블록에 있어서는, 상기 제2 드레인측 선택 트랜지스터의 게이트가 접속된 제2 드레인측 선택 게이트선 및 상기 제2 소스측 선택 트랜지스터의 게이트가 접속된 제2 소스측 선택 게이트선에 상기 제3 전압을 인가하는 한편, 상기 제1 드레인측 선택 트랜지스터의 게이트가 접속된 제1 드레인측 선택 게이트선 및 상기 제1 소스측 선택 트랜지스터의 게이트가 접속된 제1 소스측 선택 게이트선에는 상기 제4 전압과 상기 제2 전압의 대략 중간의 제5 전압을 인가하고,
상기 제2 서브 블록에 있어서는, 상기 제2 드레인측 선택 게이트선 및 상기 제2 소스측 선택 게이트선에는 상기 제4 전압을 인가하는 한편, 상기 제1 드레인측 선택 게이트선 및 상기 제1 소스측 선택 게이트선에는 상기 제5 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치.
The drain drain selection transistor of claim 1, wherein the drain side selection transistor includes a first drain side selection transistor and a second drain side selection transistor connected in series with the first drain side selection transistor and one end of which is connected to the bit line. and,
The source side select transistor includes a first source side select transistor and a second source side select transistor connected in series with the first source side select transistor and one end thereof connected to the source line,
When the control circuit executes an erase operation for selectively erasing at least one sub block of the memory block,
In the first sub-block, the second drain side select gate line to which the gate of the second drain side select transistor is connected and the second source side select gate line to which the gate of the second source side select transistor are connected are provided. The fourth voltage is applied to the first drain side selection gate line to which the gate of the first drain side selection transistor is connected and the first source side selection gate line to which the gate of the first source side selection transistor is connected. Applying a fifth voltage approximately midway between the voltage and the second voltage,
In the second sub-block, the fourth voltage is applied to the second drain side selection gate line and the second source side selection gate line, while the first drain side selection gate line and the first source side selection are applied. And a fifth voltage is applied to a gate line.
제3항에 있어서, 상기 제3 전압은, 상기 제1 전압과의 전위차에 의해 GIDL 전류(Gate Induced Drain Leakage Current)를 발생시키는 정도로 설정되고,
상기 제4 전압은, 상기 제1 전압과의 전위차에 의해 GIDL 전류의 발생이 금지되는 정도로 설정되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치.
The method of claim 3, wherein the third voltage is set to the extent to generate a GIDL current (Gate Induced Drain Leakage Current) by the potential difference with the first voltage,
And the fourth voltage is set to such an extent that generation of a GIDL current is prohibited by a potential difference with the first voltage.
제3항에 있어서, 복수의 서브 블록의 각각의 상기 제1 드레인측 선택 게이트선 및 상기 제1 소스측 선택 게이트선은, 다른 서브 블록 중의 상기 제1 드레인측 선택 게이트선 및 상기 제1 소스측 선택 게이트선에 공통 접속되어 있는 불휘발성 반도체 기억 장치.The said first drain side selection gate line and said 1st source side selection gate line of each of a plurality of sub-blocks are a said 1st drain side selection gate line and a said 1st source side in another sub block. A nonvolatile semiconductor memory device commonly connected to a selection gate line. 제5항에 있어서, 복수의 상기 제1 드레인측 선택 트랜지스터가 직렬로 하나의 상기 제2 드레인측 선택 트랜지스터에 접속됨과 함께, 복수의 상기 제1 소스측 선택 트랜지스터가 직렬로 하나의 상기 제2 소스측 선택 트랜지스터에 접속되고,
상기 제어 회로는, 상기 메모리 블록 중 적어도 하나의 서브 블록을 선택적으로 소거하는 소거 동작을 실행할 때,
상기 비트선에 가까운 쪽에 있는 상기 제1 드레인측 선택 트랜지스터일수록, 그것보다도 상기 비트선으로부터 먼 쪽에 있는 상기 제1 드레인측 선택 트랜지스터에 비해, 그 게이트에 인가되는 전압이 큰 값으로 설정되고,
상기 소스선에 가까운 쪽에 있는 상기 제1 소스측 선택 트랜지스터일수록, 그것보다도 상기 소스선으로부터 먼 쪽에 있는 상기 제1 소스측 선택 트랜지스터에 비해, 그 게이트에 인가되는 전압이 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치.
6. The method of claim 5, wherein a plurality of the first drain side select transistors are connected in series to one second drain side select transistor, and a plurality of the first source side select transistors are connected in series to the one second source. Connected to the side select transistor,
When the control circuit executes an erase operation for selectively erasing at least one sub block of the memory block,
As for the first drain side selection transistor closer to the bit line, the voltage applied to the gate is set to a larger value than that of the first drain side selection transistor farther from the bit line than that.
The voltage of the first source side select transistor closer to the source line is set to a higher value than that of the first source side select transistor farther from the source line than that of the first source side select transistor. Nonvolatile semiconductor memory device.
제1항에 있어서, 상기 드레인측 선택 트랜지스터는, 상기 메모리 스트링의 제1 단부에 접속되는 상기 제1 드레인측 선택 트랜지스터와, 상기 제1 드레인측 선택 트랜지스터와 직렬로 접속된 제2 드레인측 선택 트랜지스터를 포함하고,
상기 소스측 선택 트랜지스터는, 상기 메모리 스트링의 제2 단부에 접속되는 상기 제1 소스측 선택 트랜지스터와, 상기 제1 소스측 선택 트랜지스터와 직렬로 접속된 제2 소스측 선택 트랜지스터를 포함하고,
상기 제어 회로는, 상기 메모리 블록 중 적어도 하나의 서브 블록을 선택적으로 소거하는 소거 동작을 실행할 때,
상기 제1 서브 블록에 있어서는, 상기 제1 드레인측 선택 트랜지스터의 게이트가 접속된 제1 드레인측 선택 게이트선, 상기 제2 드레인측 선택 트랜지스터의 게이트가 접속된 제2 드레인측 선택 게이트선, 상기 제1 소스측 선택 트랜지스터의 게이트가 접속된 제1 소스측 선택 게이트선, 및 상기 제2 소스측 선택 트랜지스터의 게이트가 접속된 제2 소스측 선택 게이트선에 상기 제3 전압을 인가하고,
상기 제2 서브 블록에 있어서는, 상기 제2 드레인측 선택 게이트선 및 상기 제2 소스측 선택 게이트선에는 상기 제4 전압을 인가하는 한편, 상기 제1 드레인측 선택 게이트선 및 상기 제1 소스측 선택 게이트선에는 상기 제5 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치.
The drain drain select transistor of claim 1, wherein the drain drain select transistor is connected to a first end of the memory string and a second drain drain select transistor connected in series with the first drain select transistor. Including,
The source side select transistor includes the first source side select transistor connected to a second end of the memory string, and a second source side select transistor connected in series with the first source side select transistor,
When the control circuit executes an erase operation for selectively erasing at least one sub block of the memory block,
In the first sub-block, a first drain side selection gate line to which a gate of the first drain side selection transistor is connected, a second drain side selection gate line to which a gate of the second drain side selection transistor is connected, and the first sub block is connected. The third voltage is applied to a first source side select gate line to which a gate of the first source side select transistor is connected, and a second source side select gate line to which a gate of the second source side select transistor is connected;
In the second sub-block, the fourth voltage is applied to the second drain side selection gate line and the second source side selection gate line, while the first drain side selection gate line and the first source side selection are applied. And a fifth voltage is applied to a gate line.
제7항에 있어서, 상기 제3 전압은, 상기 제1 전압과의 전위차에 의해 GIDL 전류(Gate Induced Drain Leakage Current)를 발생시키는 정도로 설정되고,
상기 제4 전압은, 상기 제1 전압과의 전위차에 의해 GIDL 전류의 발생이 금지되는 정도로 설정되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치.
The method of claim 7, wherein the third voltage is set to generate a GIDL current (Gate Induced Drain Leakage Current) by a potential difference with the first voltage.
And the fourth voltage is set to such an extent that generation of a GIDL current is prohibited by a potential difference with the first voltage.
제7항에 있어서, 복수의 상기 제1 드레인측 선택 트랜지스터가 하나의 상기 제2 드레인측 선택 트랜지스터에 대하여 직렬 접속됨과 함께, 복수의 상기 제1 소스측 선택 트랜지스터가 하나의 상기 제2 소스측 선택 트랜지스터에 대하여 직렬 접속되고,
상기 제어 회로는, 상기 메모리 블록 중 적어도 하나의 서브 블록을 선택적으로 소거하는 소거 동작을 실행할 때,
상기 비트선에 가까운 쪽에 있는 상기 제1 드레인측 선택 트랜지스터일수록, 그것보다도 상기 비트선으로부터 먼 쪽에 있는 상기 제1 드레인측 선택 트랜지스터에 비해, 그 게이트에 인가되는 상기 제5 전압이 큰 값으로 설정되고,
상기 소스선에 가까운 쪽에 있는 상기 제1 소스측 선택 트랜지스터일수록, 그것보다도 상기 소스선으로부터 먼 쪽에 있는 상기 제1 소스측 선택 트랜지스터에 비해, 그 게이트에 인가되는 상기 제5 전압이 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치.
A plurality of said first drain side select transistors are connected in series with respect to one said second drain side select transistor, and a plurality of said first source side select transistors are selected by one said second source side select. Connected in series with the transistor,
When the control circuit executes an erase operation for selectively erasing at least one sub block of the memory block,
The fifth drain applied to the gate is set to a larger value than that of the first drain-side select transistor closer to the bit line than the first drain-side select transistor farther from the bit line. ,
The fifth source voltage applied to the gate is set to a larger value than that of the first source side selection transistor closer to the source line than that of the first source side selection transistor closer to the source line. A nonvolatile semiconductor memory device, characterized in that.
제1항에 있어서, 상기 메모리 스트링은, 상기 드레인측 선택 트랜지스터와 접속되고 데이터 기억에는 사용되지 않는 제1 더미 트랜지스터와, 상기 소스측 선택 트랜지스터와 접속되고 데이터 기억에는 사용되지 않는 제2 더미 트랜지스터를 구비하고,
상기 제어 회로는, 상기 메모리 블록 중 적어도 하나의 서브 블록을 선택적으로 소거하는 소거 동작을 실행할 때,
상기 제1 서브 블록에 있어서는, 상기 드레인측 선택 게이트선 및 상기 소스측 선택 게이트선에 상기 제3 전압을 인가하는 한편, 상기 제1 더미 트랜지스터의 게이트가 접속된 제1 더미 워드선 및 상기 제2 더미 트랜지스터의 게이트가 접속된 제2 더미 워드선에는 상기 제4 전압과 상기 제2 전압의 대략 중간의 제5 전압을 인가하고,
상기 제2 서브 블록에 있어서는, 상기 드레인측 선택 게이트선 및 상기 소스측 선택 게이트선에는 상기 제4 전압을 인가하는 한편, 상기 제1 더미 워드선 및 제2 더미 워드선에는 상기 제5 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치.
2. The memory string of claim 1, wherein the memory string includes a first dummy transistor connected to the drain side select transistor and not used for data storage, and a second dummy transistor connected to the source side select transistor and not used for data storage. Equipped,
When the control circuit executes an erase operation for selectively erasing at least one sub block of the memory block,
In the first sub-block, the third voltage is applied to the drain side select gate line and the source side select gate line, while the first dummy word line and the second connected gate of the first dummy transistor are connected. A fifth voltage that is approximately halfway between the fourth voltage and the second voltage is applied to the second dummy word line to which the gate of the dummy transistor is connected;
In the second sub block, the fourth voltage is applied to the drain side selection gate line and the source side selection gate line, while the fifth voltage is applied to the first dummy word line and the second dummy word line. A nonvolatile semiconductor memory device, characterized in that.
제10항에 있어서, 상기 제3 전압은, 상기 제1 전압과의 전위차에 의해 GIDL 전류(Gate Induced Drain Leakage Current)를 발생시키는 정도로 설정되고,
상기 제4 전압은, 상기 제1 전압과의 전위차에 의해 GIDL 전류의 발생이 금지되는 정도로 설정되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치.
The method of claim 10, wherein the third voltage is set to the extent to generate a GIDL current (Gate Induced Drain Leakage Current) by the potential difference with the first voltage,
And the fourth voltage is set to such an extent that generation of a GIDL current is prohibited by a potential difference with the first voltage.
제10항에 있어서, 상기 제1 더미 트랜지스터, 상기 제2 더미 트랜지스터는, 상기 기둥 형상 반도체층과, 상기 전하 축적층, 및 상기 제1 더미 워드선 또는 상기 제2 더미 워드선으로서 기능하는 더미 워드선 도전층을 구비한 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치.The dummy word of claim 10, wherein the first dummy transistor and the second dummy transistor function as the columnar semiconductor layer, the charge accumulation layer, and the first dummy word line or the second dummy word line. A nonvolatile semiconductor memory device comprising a line conductive layer. 제1항에 있어서, 상기 메모리 스트링은,
상기 메모리 트랜지스터와 직렬로 접속되고 데이터 기억에는 사용되지 않는 제3 더미 트랜지스터와,
상기 제3 더미 트랜지스터와 직렬로 접속됨과 함께, 그 일단이 상기 드레인측 선택 트랜지스터에 접속되고 데이터 기억에는 사용되지 않는 제4 더미 트랜지스터와,
상기 메모리 트랜지스터와 직렬로 접속되고 데이터 기억에는 사용되지 않는 제5 더미 트랜지스터와,
상기 제5 더미 트랜지스터와 직렬로 접속되고, 그 일단이 상기 소스측 선택 트랜지스터에 접속되고 데이터 기억에는 사용되지 않는 제6 더미 트랜지스터를 포함하고,
상기 제어 회로는, 상기 메모리 블록 중 적어도 하나의 서브 블록을 선택적으로 소거하는 소거 동작을 실행할 때,
상기 제1 서브 블록에 있어서는, 상기 제4 더미 트랜지스터의 게이트가 접속된 제4 더미 워드선 및 상기 제6 더미 트랜지스터의 게이트가 접속된 제6 더미 워드선에 상기 제3 전압을 인가하는 한편, 상기 제3 더미 트랜지스터의 게이트가 접속된 제3 더미 워드선 및 상기 제5 더미 트랜지스터의 게이트가 접속된 제5 더미 워드선에는 상기 제4 전압과 상기 제2 전압의 대략 중간의 제5 전압을 인가하고,
상기 제2 서브 블록에 있어서는, 상기 제4 더미 워드선 및 상기 제6 더미 워드선에는 상기 제4 전압을 인가하는 한편, 상기 제3 더미 워드선 및 상기 제5 더미 워드선에는 상기 제5 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치.
The method of claim 1, wherein the memory string,
A third dummy transistor connected in series with the memory transistor and not used for data storage;
A fourth dummy transistor connected in series with the third dummy transistor and connected at one end thereof to the drain side select transistor and not used for data storage;
A fifth dummy transistor connected in series with the memory transistor and not used for data storage;
A sixth dummy transistor connected in series with the fifth dummy transistor, one end of which is connected to the source-side selection transistor and not used for data storage;
When the control circuit executes an erase operation for selectively erasing at least one sub block of the memory block,
In the first sub-block, the third voltage is applied to the fourth dummy word line to which the gate of the fourth dummy transistor is connected and the sixth dummy word line to which the gate of the sixth dummy transistor is connected. Applying a fifth voltage approximately halfway between the fourth voltage and the second voltage to the third dummy word line to which the gate of the third dummy transistor is connected and the fifth dummy word line to which the gate of the fifth dummy transistor is connected; ,
In the second sub block, the fourth voltage is applied to the fourth dummy word line and the sixth dummy word line, while the fifth voltage is applied to the third dummy word line and the fifth dummy word line. A nonvolatile semiconductor memory device, characterized in that applied.
제13항에 있어서, 상기 제3 전압은, 상기 제1 전압과의 전위차에 의해 GIDL 전류(Gate Induced Drain Leakage Current)를 발생시키는 정도로 설정되고,
상기 제4 전압은, 상기 제1 전압과의 전위차에 의해 GIDL 전류의 발생이 금지되는 정도로 설정되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치.
15. The method of claim 13, wherein the third voltage is set to the extent to generate a GIDL current (Gate Induced Drain Leakage Current) by the potential difference with the first voltage,
And the fourth voltage is set to such an extent that generation of a GIDL current is prohibited by a potential difference with the first voltage.
제13항에 있어서, 복수의 상기 제3 더미 트랜지스터가 직렬로 하나의 상기 제4 더미 트랜지스터에 접속됨과 함께, 복수의 상기 제5 더미 트랜지스터가 직렬로 하나의 상기 제6 더미 트랜지스터에 접속되고,
상기 제어 회로는, 상기 메모리 블록 중 적어도 하나의 서브 블록을 선택적으로 소거하는 소거 동작을 실행할 때,
상기 비트선에 가까운 쪽에 있는 상기 제3 더미 트랜지스터일수록, 그것보다도 상기 비트선으로부터 먼 쪽에 있는 상기 제3 더미 트랜지스터에 비해, 그 게이트에 인가되는 전압이 큰 값으로 설정되고,
상기 소스선에 가까운 쪽에 있는 상기 제5 더미 트랜지스터일수록, 그것보다도 상기 소스선으로부터 먼 쪽에 있는 상기 제5 더미 트랜지스터에 비해, 그 게이트에 인가되는 전압이 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치.
The method of claim 13, wherein the plurality of third dummy transistors are connected in series to one fourth dummy transistor, and the plurality of fifth dummy transistors are connected in series to one sixth dummy transistor,
When the control circuit executes an erase operation for selectively erasing at least one sub block of the memory block,
As for the third dummy transistor located closer to the bit line, the voltage applied to the gate is set to a larger value than that of the third dummy transistor farther from the bit line than that.
Non-volatile semiconductor, characterized in that the fifth dummy transistor located closer to the source line, the voltage applied to the gate is set to a larger value than the fifth dummy transistor located farther from the source line than that. store.
제13항에 있어서, 복수의 서브 블록의 각각의 상기 제1 더미 워드선 및 상기 제2 더미 워드선은, 다른 서브 블록 중의 상기 제1 더미 워드선 및 상기 제2 더미 워드선에 공통 접속되어 있는 불휘발성 반도체 기억 장치.The second dummy word line of each of a plurality of sub blocks is commonly connected to the first dummy word line and the second dummy word line of another sub block. Nonvolatile Semiconductor Memory. 제1항에 있어서, 상기 드레인측 선택 게이트선 또는 상기 소스측 선택 게이트선과 상기 워드선 사이의 거리는, 상기 워드선간의 거리에 비해 크게 되어 있는 불휘발성 반도체 기억 장치.The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein a distance between said drain side selection gate line or said source side selection gate line and said word line is larger than a distance between said word lines. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로는, 상기 비트선, 상기 소스선, 상기 드레인측 선택 게이트선, 또는 상기 소스측 선택 게이트선을 목표 전압을 공급하기 전에, 상기 제4 전압과 상기 제2 전압의 대략 중간의 제5 전압을 공급하도록 구성된 불휘발성 반도체 기억 장치.The control circuit of claim 1, wherein the control circuit is further configured to supply the fourth voltage and the second voltage before supplying a target voltage to the bit line, the source line, the drain side select gate line, or the source side select gate line. A nonvolatile semiconductor memory device configured to supply a fifth voltage of approximately intermediate. 불휘발성 반도체 기억 장치의 제어 방법으로서,
상기 불휘발성 반도체 기억 장치는,
복수의 메모리 블록을 갖는 메모리 셀 어레이와,
상기 복수의 메모리 블록의 각각에 매트릭스 형상으로 배치되고 각각 전기적으로 재기입 가능한 복수의 메모리 트랜지스터를 직렬 접속하여 이루어지는 복수의 메모리 스트링과,
상기 메모리 스트링의 제1 단부에 일단이 접속되는 드레인측 선택 트랜지스터와,
상기 메모리 스트링의 제2 단부에 일단이 접속되는 소스측 선택 트랜지스터와,
상기 복수의 메모리 블록의 하나에 배치되는 복수의 상기 메모리 스트링에 공통으로 접속되도록 배치되는 복수의 워드선과,
각각 제1 방향으로 연장되어 상기 복수의 메모리 블록에 존재하는 상기 드레인측 선택 트랜지스터의 타단에 접속되는 복수의 비트선과,
상기 소스측 선택 트랜지스터의 타단에 접속되는 소스선과,
상기 제1 방향과는 직교하는 제2 방향으로 배열되는 상기 드레인측 선택 트랜지스터의 게이트를 공통으로 접속하도록 상기 제2 방향을 길이 방향으로 하여 배치되는 드레인측 선택 게이트선과,
상기 제2 방향으로 배열되는 상기 소스측 선택 트랜지스터의 게이트를 공통으로 접속하도록 상기 제2 방향을 길이 방향으로 하여 배치되는 소스측 선택 게이트선을 구비하고,
복수의 상기 메모리 스트링의 각각은,
기판에 대하여 수직 방향으로 연장되는 기둥 형상부를 포함하고, 상기 메모리 트랜지스터의 보디로서 기능하는 기둥 형상 반도체층과,
상기 기둥 형상부의 측면을 둘러싸도록 형성되고 전하를 축적 가능하게 구성된 전하 축적층과,
상기 전하 축적층을 개재하여 상기 기둥 형상부의 측면을 둘러싸도록 형성되고, 상기 메모리 트랜지스터의 게이트 및 상기 워드선으로서 기능하는 워드선 도전층을 구비하고,
1개의 상기 드레인측 선택 게이트선 및 1개의 상기 소스측 선택 게이트선에 공통으로 접속되는 복수의 드레인측 선택 트랜지스터 및 복수의 소스측 선택 트랜지스터에 접속되는 복수의 상기 메모리 스트링은 하나의 서브 블록을 구성하고,
상기 메모리 블록 중 적어도 하나의 서브 블록을 선택적으로 소거하는 소거 동작을 실행할 때,
선택된 제1 서브 블록에 있어서, 상기 비트선 및 상기 소스선에 제1 전압을 인가하는 한편, 상기 워드선에는 상기 제1 전압보다도 작은 제2 전압을 인가하고, 상기 드레인측 선택 게이트선 및 상기 소스측 선택 게이트선에는 상기 제1 전압보다도 소정의 값만큼 낮은 제3 전압을 인가하여 소거 동작을 행하고,
선택된 서브 블록과 동일한 메모리 블록 중에 존재하고 비선택으로 된 제2 서브 블록에 있어서는, 상기 드레인측 선택 게이트선 및 상기 소스측 선택 게이트선에는 상기 제1 전압과 대략 동일한 제4 전압을 인가하여 소거 동작을 행하지 않는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치의 제어 방법.
As a control method of a nonvolatile semiconductor memory device,
The nonvolatile semiconductor memory device,
A memory cell array having a plurality of memory blocks;
A plurality of memory strings formed by serially connecting a plurality of memory transistors arranged in a matrix and electrically rewritable in each of the plurality of memory blocks;
A drain side selection transistor having one end connected to a first end of the memory string;
A source side select transistor having one end connected to a second end of the memory string;
A plurality of word lines arranged to be commonly connected to the plurality of memory strings arranged in one of the plurality of memory blocks;
A plurality of bit lines each extending in a first direction and connected to the other ends of the drain side selection transistors present in the plurality of memory blocks;
A source line connected to the other end of the source side select transistor,
A drain side select gate line arranged with the second direction in the longitudinal direction so as to commonly connect the gates of the drain side select transistors arranged in a second direction perpendicular to the first direction;
A source side select gate line disposed with the second direction in a longitudinal direction so as to commonly connect the gates of the source side select transistors arranged in the second direction,
Each of the plurality of memory strings,
A columnar semiconductor layer including a columnar portion extending in a direction perpendicular to the substrate and functioning as a body of the memory transistor;
A charge accumulation layer formed to surround the side surface of the columnar portion and configured to accumulate charge;
A word line conductive layer formed to surround the side surface of the columnar portion via the charge storage layer, and functioning as a gate of the memory transistor and the word line;
A plurality of drain side select transistors commonly connected to one of the drain side select gate lines and one source side select gate line and a plurality of the memory strings connected to a plurality of source side select transistors constitute one sub block. and,
When performing an erase operation for selectively erasing at least one sub block of the memory blocks,
In the selected first sub block, a first voltage is applied to the bit line and the source line, while a second voltage smaller than the first voltage is applied to the word line, and the drain side selection gate line and the source are applied. An erase operation is applied to the side select gate line by applying a third voltage lower than the first voltage by a predetermined value.
In the second sub block existing in the same memory block as the selected sub block and non-selected, an erase operation is performed by applying a fourth voltage approximately equal to the first voltage to the drain side selection gate line and the source side selection gate line. The control method of the nonvolatile semiconductor memory device characterized by the above-mentioned.
제19항에 있어서, 상기 제3 전압은, 상기 제1 전압과의 전위차에 의해 GIDL 전류(Gate Induced Drain Leakage Current)를 발생시키는 정도로 설정되고,
상기 제4 전압은, 상기 제1 전압과의 전위차에 의해 GIDL 전류의 발생이 금지되는 정도로 설정되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 기억 장치의 제어 방법.
20. The method of claim 19, wherein the third voltage is set to the extent to generate a GIDL current (Gate Induced Drain Leakage Current) by the potential difference with the first voltage,
And the fourth voltage is set to such an extent that generation of a GIDL current is prohibited by a potential difference with the first voltage.
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