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JP2006134558A - Nonvolatile semiconductor memory device and its operating method - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device and its operating method Download PDF

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JP2006134558A
JP2006134558A JP2005292864A JP2005292864A JP2006134558A JP 2006134558 A JP2006134558 A JP 2006134558A JP 2005292864 A JP2005292864 A JP 2005292864A JP 2005292864 A JP2005292864 A JP 2005292864A JP 2006134558 A JP2006134558 A JP 2006134558A
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JP
Japan
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data
data cache
bit line
circuit
memory device
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Pending
Application number
JP2005292864A
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Inventor
Hiroyuki Nagashima
宏行 永嶋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize high speed writing in a NAND flash memory. <P>SOLUTION: The nonvolatile semiconductor memory device has a memory cell array in which electrically rewritable nonvolatile memory cells are arranged, and a sense amplifier having 1st, 2nd, 3rd circuits to hold the written data. The 1st circuit receives data from the outside to transfer them to the 2nd and 3rd circuits. The 2nd and 3rd circuits transfer the data to the adjacent two bit lines respectively. At the same time, the data is written in the memory cell selected from the nonvolatile memory cells connected to the adjacent two bit lines. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は電気的に書き換え可能な不揮発性半導体記憶装置に関する。不揮発性半導体記憶装置の中でも、特に、NAND型フラッシュメモリに関する。 The present invention relates to an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device. Among nonvolatile semiconductor memory devices, in particular, it relates to a NAND flash memory.

近年、小型で大容量な不揮発性半導体記憶装置の需要が急増し、中でも従来のNOR型フラッシュメモリと比較して、高集積化、大容量化が期待できるNAND型フラッシュメモリが注目されてきている。 In recent years, the demand for small-sized and large-capacity nonvolatile semiconductor memory devices has increased rapidly. In particular, NAND-type flash memory, which can be expected to have higher integration and larger capacity than conventional NOR-type flash memory, has attracted attention. .

NAND型フラッシュメモリの大容量化に向けて、高集積化のためのチップシュリンクを進めることになるが、チップシュリンクが進むにつれ、ビット線間隔が縮まり、ビット線の隣接容量が大きくなってきている。最近では、隣接ビット線容量はビット線全容量の80%にも及んでいる。今後もフラッシュメモリの大容量化に伴い、益々チップシュリンクが進み、隣接ビット線容量が大きくなって行くと考えられる。 Chip shrinking for higher integration will be promoted to increase the capacity of NAND flash memory, but as chip shrinking progresses, the bit line spacing is shrinking and the adjacent capacity of bit lines is increasing. . Recently, the adjacent bit line capacity has reached 80% of the total bit line capacity. In the future, with the increase in capacity of flash memory, chip shrinking will progress further and the adjacent bit line capacity will increase.

また、NAND型フラッシュメモリにおいては、センスアンプ(S/A)の消費電流を小さくするため、ビット線の電荷を検知する「電圧センス方式」が採用されている。従来の電圧センス方式のNAND型フラッシュメモリにおけるデータのセンス動作は次のとおりである。(1)ビット線にあらかじめ電荷を蓄えておく(プリチャージ)。(2)NANDメモリセルがオンすれば、プリチャージされた電荷がNANDメモリセルを通して抜けるため、ビット線の電位はVSSになる(ディスチャージ)。(3)NANDメモリセルがオンしなければ、プリチャージされた電荷は引き抜かれないため、ビット線の電位はプリチャージした電位が保たれる。この場合、ビット線はフローティングになっている。(4)ディスチャージが終了したタイミングで、ビット線の電圧レベルをセンスアンプで検出することによって、データの読み取りを行う。 In the NAND flash memory, a “voltage sense method” for detecting the charge on the bit line is adopted in order to reduce the current consumption of the sense amplifier (S / A). The data sensing operation in a conventional voltage sensing NAND flash memory is as follows. (1) Charge is prestored in the bit line (precharge). (2) When the NAND memory cell is turned on, the precharged charge is discharged through the NAND memory cell, so that the potential of the bit line becomes VSS (discharge). (3) Since the precharged charge is not extracted unless the NAND memory cell is turned on, the potential of the bit line is kept at the precharged potential. In this case, the bit line is floating. (4) Data is read by detecting the voltage level of the bit line with a sense amplifier at the timing when the discharge is completed.

近年、チップシュリンクが進み、隣接ビット線容量が大きくなったことにより、上述の(3)の状態(NANDメモリセルがオンしていない状態)にあるフローティング状態のビット線に隣接するビット線において、上述の(2)のビット線のディスチャージがおこなわれた場合、ビット線の隣接容量の影響を受け、フローティングのビット線の電位も下がってしまう、所謂「カップリング」現象が生じる。本来、上述の(3)の状態では、ビット線の電位がプリチャージしたレベルに保たれるはずが、カップリングの影響でビット線の電位が下がってしまい、誤センスを引き起こしてしまうことになる。よって、正確な読み出し動作を行うことができなくなる場合がある。このカップリングの影響による誤センスを回避するために、例えば、以下の特許文献1に開示されているような、最近では隣接するビット線をシールドする手法が採用されている。 In recent years, chip shrink has progressed, and the bit line capacity adjacent to the floating bit line adjacent to the floating bit line in the state (3) (state where the NAND memory cell is not turned on) is increased. When the above-described (2) bit line discharge is performed, a so-called “coupling” phenomenon occurs in which the potential of the floating bit line decreases due to the influence of the adjacent capacitance of the bit line. Originally, in the state (3) described above, the potential of the bit line should be kept at the precharged level, but the potential of the bit line is lowered due to the coupling, which causes a false sense. . Therefore, there are cases where an accurate read operation cannot be performed. In order to avoid erroneous sensing due to the influence of this coupling, for example, a technique of shielding adjacent bit lines as recently disclosed in Patent Document 1 below has been adopted.

この隣接するビット線をシールドする手法(以下、「ビット線シールド法」という。)においては、図14に示すとおり、1つのセンスアンプ回路(S/A & latch)が2本のビット線によって共有されている。つまり、隣接するビット線を偶数(Even)と奇数(Odd)とに分類し、隣接する偶数と奇数のビット線が1つのセンスアンプを共有している構成を採用している。 In this method of shielding adjacent bit lines (hereinafter referred to as “bit line shielding method”), as shown in FIG. 14, one sense amplifier circuit (S / A & latch) is shared by two bit lines. Has been. In other words, adjacent bit lines are classified into even (Even) and odd (Odd), and a configuration is adopted in which adjacent even and odd bit lines share one sense amplifier.

このビット線シールド法の読み出し動作においては、偶数本目のビット線のデータを読み出す場合(偶数ページを読み出す場合)には、偶数ビット線用トランスファゲート(BLSe)をオンし、偶数ビット線をセンスアンプに接続する。この時、接地用トランジスタ(BIASo)をオンすることにより、奇数ビット線をBLCRLに接続し接地電位(VSS)にする。この状態で、偶数ビット線にセンスアンプ(S/A)から電位(VDD)をプリチャージすると、奇数ビット線の電位はVSSに保持されたままであるので、偶数ビット線が奇数ビット線から影響を受けることなく、適切にプリチャージが行われる。 In the read operation of the bit line shield method, when reading even bit line data (when reading even pages), the even bit line transfer gate (BLSe) is turned on and the even bit lines are sense amplifiers. Connect to. At this time, by turning on the grounding transistor (BIASo), the odd-numbered bit line is connected to BLCRL and is set to the ground potential (VSS). In this state, if the potential (VDD) is precharged to the even bit line from the sense amplifier (S / A), the odd bit line potential remains held at VSS, so the even bit line is affected by the odd bit line. Precharge is performed appropriately without receiving it.

一方、奇数ビット線のデータを読み出す場合には、奇数ビット線用トランスファゲート(BLSo)をオンし、奇数ビット線をセンスアンプに接続する。この時、接地用トランジスタ(BIASe)をオンすることにより、偶数ビット線をBLCRLに接続し接地電位(VSS)にする。この状態で、奇数ビット線にセンスアンプ(S/A)から電位(VDD)をプリチャージすると、偶数ビット線の電位はVSSに保持されたままであるので、奇数ビット線が偶数ビット線から影響を受けることなく、適切にプリチャージが行われる。 On the other hand, when reading the data of the odd bit line, the odd bit line transfer gate (BLSo) is turned on, and the odd bit line is connected to the sense amplifier. At this time, by turning on the grounding transistor (BIASe), the even-numbered bit line is connected to BLCRL and is set to the ground potential (VSS). In this state, if the potential (VDD) is precharged from the sense amplifier (S / A) to the odd-numbered bit line, the even-numbered bit line remains at VSS, so the odd-numbered bit line is affected by the even-numbered bit line. Precharge is performed appropriately without receiving it.

このように、ビット線シールド法においては、読出し動作時に隣接する非選択ビット線を接地状態にすることにより、隣接するビット線の信号の影響を受けることなく、正確な読み出し動作を行うことが可能となる。 Thus, in the bit line shield method, it is possible to perform an accurate read operation without being affected by the signal of the adjacent bit line by setting the adjacent unselected bit line to the ground state during the read operation. It becomes.

また、データの書き込み動作時(プログラム動作時)においては、書き込みスピードの高速化を図るため、互いに隣接するビット線の影響を受けることが無いため、偶数ビット線及び奇数ビット線を同時に書き込むことが望ましい。
特開平4−276393号公報
In addition, during data write operation (program operation), even bit lines and odd bit lines can be simultaneously written because the bit lines adjacent to each other are not affected in order to increase the write speed. desirable.
JP-A-4-276393

しかし、図14に示すビット線シールド法を用いた従来のNAND型フラッシュメモリにおいては、その回路構成上、偶数ビット線及び奇数ビット線を同時に書き込むことは不可能である。そのため、データの書き込み時においても、偶数ビット線と奇数ビット線とに交互にデータを書き込む必要がある。一方、市場におけるNAND型フラッシュメモリの高速化の要求は高まってきており、偶数ビット線及び奇数ビット線を同時に書き込み、NAND型フラッシュメモリのシステム全体の高速化を実現することが求められている。 However, in the conventional NAND flash memory using the bit line shield method shown in FIG. 14, it is impossible to simultaneously write even bit lines and odd bit lines because of its circuit configuration. Therefore, even when data is written, it is necessary to alternately write data to even bit lines and odd bit lines. On the other hand, the demand for speeding up NAND flash memory in the market is increasing, and it is required to simultaneously write even-numbered bit lines and odd-numbered bit lines to realize speed-up of the entire NAND-type flash memory system.

そこで、本発明は、上述の問題を鑑みてなされたものであり、書き込み動作時に、偶数ビット線及び奇数ビット線に対してデータを同時に書き込むことができ、システム全体の高速化を実現できる不揮発性半導体記憶装置であるNAND型フラッシュメモリ及びその動作方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and is a non-volatile device that can simultaneously write data to even-numbered bit lines and odd-numbered bit lines at the time of a write operation, thereby realizing high-speed operation of the entire system. An object of the present invention is to provide a NAND flash memory which is a semiconductor memory device and an operation method thereof.

本発明の不揮発性半導体記憶装置及びその動作方法においては、センスアンプにおいて、外部からデータを受信し保持する回路と、その回路から転送されたデータを受信し保持する2つの回路を有している。これらの回路は、2本のビット線に前記データを転送し、隣り合う2本のビット線に接続された不揮発性メモリセルのうち選択されたメモリセルには、同時に、前記データが書き込まれる。よって、本発明の不揮発性半導体記憶装置及びその動作方法においては、偶数ビット線及び奇数ビット線において同時にデータの書き込みを行うことができる。 In the nonvolatile semiconductor memory device and the operating method thereof according to the present invention, the sense amplifier has a circuit that receives and holds data from the outside and two circuits that receive and hold data transferred from the circuit. . These circuits transfer the data to two bit lines, and the data is simultaneously written into selected memory cells among the nonvolatile memory cells connected to two adjacent bit lines. Therefore, in the nonvolatile semiconductor memory device and the operation method thereof according to the present invention, data can be written simultaneously on the even bit lines and the odd bit lines.

本発明によると、
電気的に書き換え可能な複数の不揮発性メモリセルが配列されたメモリセルアレイと、
書き込みデータを保持する第1、第2及び第3の回路を有するセンスアンプと、
を有する不揮発性半導体記憶装置であって、
前記第1の回路は、外部からデータを受信し、前記データを前記第2の回路及び前記第3の回路へ転送し、
前記第2の回路及び前記第3の回路は、それぞれ、隣り合う2本のビット線に前記データを転送し、
前記隣り合う2本のビット線に接続された前記不揮発性メモリセルのうち選択されたメモリセルには、同時に、前記データが書き込まれることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置が提供される。
According to the present invention,
A memory cell array in which a plurality of electrically rewritable nonvolatile memory cells are arranged;
A sense amplifier having first, second and third circuits for holding write data;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
The first circuit receives data from the outside, transfers the data to the second circuit and the third circuit,
The second circuit and the third circuit respectively transfer the data to two adjacent bit lines,
A nonvolatile semiconductor memory device is provided, in which the data is simultaneously written into selected memory cells among the nonvolatile memory cells connected to the two adjacent bit lines.

本発明の不揮発性半導体記憶装置は、偶数ビット線及び奇数ビット線において同時にデータの書き込みを行うことができる。また、偶数ビット線及び奇数ビット線において同時にデータの書き込みを行った後、偶数ページのベリファイ動作と奇数ページのベリファイ動作とを連続して行うことが可能である。本発明の不揮発性半導体記憶装置は、追加回路による占有面積の増加を極力抑えつつ、不揮発性半導体記憶装置の実効的な書き込み速度を向上させることができる。 The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention can simultaneously write data on even bit lines and odd bit lines. In addition, after the data is simultaneously written on the even bit lines and the odd bit lines, the even page verify operation and the odd page verify operation can be continuously performed. The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention can improve the effective writing speed of the nonvolatile semiconductor memory device while suppressing an increase in the occupied area by the additional circuit as much as possible.

図1に、本実施形態に係る本発明の不揮発性半導体記憶装置10の概略構成図を示す。本実施形態に係る本発明の不揮発性半導体記憶装置10は、メモリセルアレイ11、カラム制御回路(カラムデコーダ)12、ロウ制御回路(ロウデコーダ)13、ソース線制御回路14、Pウェル制御回路15、データ入出力バッファ16、コマンド・インターフェイス17、ステートマシン18、センスアンプ19、選択回路20を有している。本実施形態に係る本発明の不揮発性半導体記憶装置10は、外部I/Oパッド21とデータ及び制御信号(コマンド)の送受信を行う。 FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a nonvolatile semiconductor memory device 10 according to the present embodiment of the present invention. A nonvolatile semiconductor memory device 10 according to the present embodiment includes a memory cell array 11, a column control circuit (column decoder) 12, a row control circuit (row decoder) 13, a source line control circuit 14, a P well control circuit 15, It has a data input / output buffer 16, a command interface 17, a state machine 18, a sense amplifier 19, and a selection circuit 20. The nonvolatile semiconductor memory device 10 according to the present embodiment transmits and receives data and control signals (commands) to and from the external I / O pad 21.

本実施形態に係る本発明の不揮発性半導体記憶装置10においては、外部I/Oパッド21から、データ及び制御信号がデータ入出力バッファ16を通してコマンド・インターフェイス17及びカラム制御回路12に入力される。ステートマシン18は、制御信号及びデータに基づき、カラム制御回路12、ロウ制御回路13、ソース線制御回路14及びPウェル制御回路15を制御する。ステートマシン18は、カラム制御回路12及びロウ制御回路13に対してメモリセルアレイ11のメモリセルに対するアクセス情報を出力する。カラム制御回路12及びロウ制御回路13は、当該アクセス情報及びデータに基づき、センスアンプ19及び選択回路20を制御し、メモリセルをアクティブにし、データの読み出し、書き込み、又は消去を行う。メモリセルアレイ11の各ビット線に接続されたセンスアンプ19は、ビット線へデータをロードし、またビット線の電位を検出しデータ・キャッシュで保持する。また、カラム制御回路12によって制御されたセンスアンプ19によりメモリセルから読み出したデータは、データ入出力バッファ16を通して外部I/Oパッド21へ出力される。選択回路20は、センスアンプを構成する複数のデータ・キャッシュのうち、ビット線に接続するデータ・キャッシュの選択を行う。 In the nonvolatile semiconductor memory device 10 of the present invention according to this embodiment, data and control signals are input from the external I / O pad 21 to the command interface 17 and the column control circuit 12 through the data input / output buffer 16. The state machine 18 controls the column control circuit 12, the row control circuit 13, the source line control circuit 14, and the P well control circuit 15 based on the control signal and data. The state machine 18 outputs access information for the memory cells of the memory cell array 11 to the column control circuit 12 and the row control circuit 13. The column control circuit 12 and the row control circuit 13 control the sense amplifier 19 and the selection circuit 20 based on the access information and data, activate the memory cell, and read, write, or erase data. The sense amplifier 19 connected to each bit line of the memory cell array 11 loads data to the bit line, detects the potential of the bit line, and holds it in the data cache. Data read from the memory cell by the sense amplifier 19 controlled by the column control circuit 12 is output to the external I / O pad 21 through the data input / output buffer 16. The selection circuit 20 selects a data cache connected to the bit line among a plurality of data caches constituting the sense amplifier.

次に図2を参照する。図2には、本実施形態に係る本発明の不揮発性半導体記憶装置10のメモリセルアレイ11、センスアンプ19及び選択回路20の概略構成図が示されている。本実施形態においては、メモリセルアレイ11は、2n個のメモリセル23(Memory Cell)を有するメモリブロックをm個有している。図2においては、メモリブロックiとメモリブロック(i+1)とが代表的に示されている。メモリセル23は、それぞれ、ビット線BLe0、BLo0、BLe1、BLo1、BLe2、BLo2、・・・、BLe(n-1)、BLo(n-1)に接続されている。また、センスアンプ19は、n個のセンスアンプ(S/A0〜S/A(n-1))を有している。選択回路20は、n個の選択回路(SC0、SC1、・・・、SC(n-1))を有している。1本の偶数ビット線と1本の奇数ビット線とが対になり、1つのセンスアンプ(S/A)及び1つの選択回路(SC)を共有している。また、本発明の不揮発性半導体記憶装置10においては、メモリセルアレイ11の各ビット線の一端はフローティングとなっている。なお、メモリセル23は、図4(A)に示すとおり、ソース/ドレイン23c及び23d、チャネル形成領域23eを有し、電荷蓄積層23aと制御ゲート23bが積層された構造を含んでいる。 Reference is now made to FIG. FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of the memory cell array 11, the sense amplifier 19, and the selection circuit 20 of the nonvolatile semiconductor memory device 10 according to the present embodiment. In the present embodiment, the memory cell array 11 has m memory blocks each having 2n memory cells 23 (Memory Cells). In FIG. 2, a memory block i and a memory block (i + 1) are representatively shown. The memory cells 23 are connected to bit lines BLe0, BLo0, BLe1, BLo1, BLe2, BLo2,..., BLe (n−1), BLo (n−1), respectively. The sense amplifier 19 has n sense amplifiers (S / A0 to S / A (n-1)). The selection circuit 20 has n selection circuits (SC0, SC1,..., SC (n−1)). One even bit line and one odd bit line are paired and share one sense amplifier (S / A) and one selection circuit (SC). In the nonvolatile semiconductor memory device 10 of the present invention, one end of each bit line of the memory cell array 11 is floating. As shown in FIG. 4A, the memory cell 23 includes source / drains 23c and 23d, a channel formation region 23e, and a structure in which a charge storage layer 23a and a control gate 23b are stacked.

図3には、メモリセルアレイ11のメモリセル23の回路構成が示されている。ここでは、メモリセルアレイを構成するメモリセルブロックのうち、メモリブロックiとメモリブロック(i+1)が示されているが、他のメモリブロックの回路構成も同様である。 FIG. 3 shows a circuit configuration of the memory cell 23 of the memory cell array 11. Here, the memory block i and the memory block (i + 1) are shown among the memory cell blocks constituting the memory cell array, but the circuit configurations of the other memory blocks are the same.

メモリセル23は、それぞれ、3つのメモリトランジスタMTr並びに2つの選択ゲートトランジスタSTr1及びSTr2を有している。また、メモリブロックiを構成するメモリセル23とメモリブロック(i+1)を構成するメモリセル23とは、ソース線(C-source)を共通にしている。なお、本実施形態においては、NANDメモリセルのストリング長を4(WL0〜WL3)としているが、ストリング長は16、32等でも構わない。また、ページ長(ビット線数2n)は、偶数ビット線及び奇数ビット線合わせて2kByteとした。また、メモリブロック数(m)は1024とした。なお、本実施形態に係る本発明の不揮発性半導体記憶装置10のメモリブロック数、NANDメモリセルのストリング長及びページ長は、本実施形態の数に限定されるわけではなく、所望の記憶容量に応じて適時変更すればよい。また、選択ゲートトランジスタの数も、これに限定されるわけではない。 Each memory cell 23 has three memory transistors MTr and two select gate transistors STr1 and STr2. Further, the memory cell 23 constituting the memory block i and the memory cell 23 constituting the memory block (i + 1) share a source line (C-source). In the present embodiment, the string length of the NAND memory cell is 4 (WL0 to WL3), but the string length may be 16, 32, or the like. Further, the page length (number of bit lines 2n) is set to 2 kByte including the even bit lines and the odd bit lines. The number of memory blocks (m) was 1024. Note that the number of memory blocks, the string length of the NAND memory cell, and the page length of the nonvolatile semiconductor memory device 10 of the present invention according to the present embodiment are not limited to the number of the present embodiment, but have a desired storage capacity. It may be changed in a timely manner accordingly. Further, the number of select gate transistors is not limited to this.

次に図4(B)を参照する。図4(B)には、本実施形態に係るセンスアンプ19のセンスアンプS/A0の概略構成図が示されている。なお、センスアンプ19のセンスアンプSA1〜SA(n-1)についても、センスアンプS/A0と同様の構成を有している。図4(B)に示すとおり、センスアンプS/A0は、プライマリ・データ・キャッシュ(Primary Data Cache:PDC)30、セカンダリ・データ・キャッシュ(Secondary Data Cache:SDC)31、ABLデータ・キャッシュ(ABL Data Cache:ADC)32、ダイナミック・データ・キャッシュ(Dynamic Data Cache:DDC)33及びテンポラリ・データ・キャッシュ(Temporary Data Cache:TDC)34を有している。なお、ダイナミック・データ・キャッシュ33及びテンポラリ・データ・キャッシュ34は、必要に応じて設けるようにすればよい。また、ダイナミック・データ・キャッシュ33は、ビット線にVDD(高電位)とVSS(低電位)の中間電位(VQPW)を書き込むためのデータを保持するキャッシュとしても用いることができる。 Reference is now made to FIG. FIG. 4B is a schematic configuration diagram of the sense amplifier S / A0 of the sense amplifier 19 according to the present embodiment. Note that the sense amplifiers SA1 to SA (n-1) of the sense amplifier 19 have the same configuration as the sense amplifier S / A0. As shown in FIG. 4B, the sense amplifier S / A0 includes a primary data cache (PDC) 30, a secondary data cache (SDC) 31, an ABL data cache (ABL). A data cache (ADC) 32, a dynamic data cache (DDC) 33, and a temporary data cache (TDC) 34 are provided. Note that the dynamic data cache 33 and the temporary data cache 34 may be provided as necessary. The dynamic data cache 33 can also be used as a cache for holding data for writing an intermediate potential (VQPW) between VDD (high potential) and VSS (low potential) to the bit line.

次に図5を参照する。図5には、本実施形態のセンスアンプ19及び選択回路20の回路構成が示されている。なお、図5には、図面の都合上、偶数ビット線BLe0及び奇数ビット線BLo0に接続されているセンスアンプSA0及び選択回路SC0が代表的に示されているが、他のセンスアンプSA1〜SA(n-1)及び選択回路SC1〜SC(n-1)についても同様の回路構成である。 Reference is now made to FIG. FIG. 5 shows circuit configurations of the sense amplifier 19 and the selection circuit 20 of the present embodiment. Note that FIG. 5 representatively shows the sense amplifier SA0 and the selection circuit SC0 connected to the even-numbered bit line BLe0 and the odd-numbered bit line BLo0 for convenience of drawing, but other sense amplifiers SA1 to SA are shown. (n-1) and the selection circuits SC1 to SC (n-1) have the same circuit configuration.

センスアンプS/A0が、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30、セカンダリ・データ・キャッシュ(SDC)31、ABLデータ・キャッシュ(ADC)32、ダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33及びテンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)34を有しているのは前述のとおりである。本実施形態においては、プライマリ・データ・キャッシュ30は、クロックド・インバータCLI1及びCLI2並びにNチャネル型トランジスタNMOS5を有している。セカンダリ・データ・キャッシュ31は、クロックド・インバータCLI3及びCLI4並びにNチャネル型トランジスタNMOS6及びNMOS7を有している。ABLデータ・キャッシュ32は、クロックド・インバータCLI5及びCLI6並びにNチャネル型トランジスタNMOS8を有している。ダイナミック・データ・キャッシュ33は、Nチャネル型トランジスタNMOS4及びNMOS9を有している。また、テンポラリ・データ・キャッシュ34は、容量Cを有している。なお、プライマリ・データ・キャッシュ30、セカンダリ・データ・キャッシュ31、ABLデータ・キャッシュ32、ダイナミック・データ・キャッシュ33及びテンポラリ・データ・キャッシュ34の回路構成は、図5に示すものに限定されるわけではなく、他の回路構成を採用することもできる。 The sense amplifier S / A0 includes a primary data cache (PDC) 30, a secondary data cache (SDC) 31, an ABL data cache (ADC) 32, a dynamic data cache (DDC) 33, and a temporary data cache. As described above, the cache (TDC) 34 is provided. In the present embodiment, the primary data cache 30 includes clocked inverters CLI1 and CLI2 and an N-channel transistor NMOS5. The secondary data cache 31 includes clocked inverters CLI3 and CLI4 and N-channel transistors NMOS6 and NMOS7. The ABL data cache 32 includes clocked inverters CLI5 and CLI6 and an N-channel transistor NMOS8. The dynamic data cache 33 includes N-channel transistors NMOS4 and NMOS9. The temporary data cache 34 has a capacity C. The circuit configurations of the primary data cache 30, the secondary data cache 31, the ABL data cache 32, the dynamic data cache 33, and the temporary data cache 34 are limited to those shown in FIG. Instead, other circuit configurations may be employed.

また、センスアンプS/A0は、これらのデータ・キャッシュにおけるデータの入出力を制御するためのNチャネル型トランジスタNMOS11〜NMOS20を有している。なお、本実施形態においては、Nチャネル型トランジスタNMOS5〜NMOS20を用いたが、Pチャネルトランジスタを用いてこれらのデータ・キャッシュにおけるデータの入出力を制御するようにしてもよい。 The sense amplifier S / A0 includes N-channel transistors NMOS11 to NMOS20 for controlling the input / output of data in these data caches. In this embodiment, the N-channel transistors NMOS5 to NMOS20 are used. However, the input / output of data in these data caches may be controlled using P-channel transistors.

本発明の不揮発性半導体記憶装置10は、センスアンプS/A0にABLデータ・キャッシュ32を備えていることを特徴の一つとしている。なお、ABLデータ・キャッシュ32は、データを一時的にラッチしておくものであり、プライマリ・データ・キャッシュ30、セカンダリ・データ・キャッシュ31と比較して、サイズが小さなものでも良い。そのため、従来のセンスアンプにABLデータ・キャッシュ32を追加しても、占有面積の増加はほとんどない。 The nonvolatile semiconductor memory device 10 of the present invention is characterized in that the sense amplifier S / A0 includes an ABL data cache 32. The ABL data cache 32 temporarily latches data, and may be smaller in size than the primary data cache 30 and the secondary data cache 31. Therefore, even if the ABL data cache 32 is added to the conventional sense amplifier, the occupation area is hardly increased.

また、選択回路SC0は、AND回路AND1〜AND4並びにNチャネル型トランジスタNMOS0〜NMOS3、NMOS22及びNMOS23を有している。なお、選択回路SC0は、センスアンプS/A0からのデータをビット線BLe0及びBLo0へ転送する機能を有しているものであれば、図5に示す回路以外のものを用いても良い。 The selection circuit SC0 includes AND circuits AND1 to AND4 and N-channel transistors NMOS0 to NMOS3, NMOS22, and NMOS23. As the selection circuit SC0, a circuit other than the circuit shown in FIG. 5 may be used as long as it has a function of transferring data from the sense amplifier S / A0 to the bit lines BLe0 and BLo0.

次に、本実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置10のデータの書き込み動作(プログラム動作)について説明する。まず、書き込みデータはデータ線IO及びIOnによってセカンダリ・データ・キャッシュ(SDC)31へ転送される。データはシリアルに転送されてくるので、カラム制御回路12によって偶数ページ(Even page)のデータであるのか奇数ページ(Odd page)のデータであるのかを判断し、偶数ページ(Even page)のデータである場合は、BLC1に“High”を入力しNMOS13をオンし、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30及びダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33へデータを転送し、奇数ページ(Odd page)のデータである場合は、ABLデータ・キャッシュ(ADC)32へデータを転送する。次に、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30又はABLデータ・キャッシュ(ADC)32に保持されているデータをビット線BLe0又はBLo0へ転送する。このとき、データが“0(Low)”であれば、VSSを転送し、データが“1(High)”であればVDDを転送する(プリチャージ)。ここでは、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30に保持されているデータをBLe0へ、ABLデータ・キャッシュ(ADC)32に保持されているデータをBLo0へ転送することになる。 Next, a data write operation (program operation) of the nonvolatile semiconductor memory device 10 according to the present embodiment will be described. First, write data is transferred to the secondary data cache (SDC) 31 by the data lines IO and IOn. Since the data is transferred serially, the column control circuit 12 determines whether the data is even page (Oven page) data or odd page (Odd page) data, and uses even page (Even page) data. If there is, input “High” to BLC1, turn on NMOS13, transfer data to primary data cache (PDC) 30 and dynamic data cache (DDC) 33, and data of odd page (Odd page) If it is, the data is transferred to the ABL data cache (ADC) 32. Next, the data held in the primary data cache (PDC) 30 or the ABL data cache (ADC) 32 is transferred to the bit line BLe0 or BLo0. At this time, if the data is “0 (Low)”, VSS is transferred, and if the data is “1 (High)”, VDD is transferred (precharge). Here, data held in the primary data cache (PDC) 30 is transferred to BLe0, and data held in the ABL data cache (ADC) 32 is transferred to BLo0.

ここで、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30又はABLデータ・キャッシュ(ADC)32に保持されているデータをビット線BLe0又はBLo0へ転送する動作について詳述する。最初に、BLSe、BLSo、BIASe、BIASoを全て”High”にし、BLCRLをVDDにする。このとき、(1)プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のノードN1が“Low”の場合は、ノードN1nが“High”となり、NMOS0がオフし且つNMOS2がオンする。ここで、BLC1とBLCLAMPに“High”を入力しNMOS10及びNMOS13をオンすることにより、偶数ビット線BLe0に“Low(本実施形態においてはVSS)”が転送される。一方、(2)プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のノードN1が“High”の場合は、ノードN1nが“Low”となり、NMOS0がオンし且つNMOS2がオフする。このとき、BLCRLの電位はVDDであるので、偶数ビット線BLe0にVDDが入力され、プリチャージされる。 Here, the operation of transferring the data held in the primary data cache (PDC) 30 or the ABL data cache (ADC) 32 to the bit line BLe0 or BLo0 will be described in detail. First, BLSe, BLSo, BIASe and BIASo are all set to “High” and BLCRL is set to VDD. At this time, (1) when the node N1 of the primary data cache (PDC) 30 is “Low”, the node N1n becomes “High”, the NMOS0 is turned off, and the NMOS2 is turned on. Here, by inputting “High” to BLC1 and BLCLAMP and turning on NMOS10 and NMOS13, “Low (VSS in this embodiment)” is transferred to the even bit line BLe0. On the other hand, (2) when the node N1 of the primary data cache (PDC) 30 is “High”, the node N1n becomes “Low”, NMOS0 is turned on and NMOS2 is turned off. At this time, since the potential of BLCRL is VDD, VDD is input to the even bit line BLe0 and precharged.

また、(3)ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3が“Low”の場合、ノードN3nは”High“となり、NMOS1がオフし且つNMOS3がオンする。ここでEVENに”High“を入力しNMOS23をオンすることにより、奇数ビット線BLo0にABLデータ・キャッシュ(ADC)32から直接”Low(VSS)“を転送する。一方、(4)ノードN3が”High“の場合は、ノードN3nは”Low“となり、NMOS1がオンし、NMOS3はオフする。このとき、BLCRLの電位はVDDであるので、奇数ビット線BLo0にVDDが入力され、プリチャージされる。 (3) When the node N3 of the ABL data cache (ADC) 32 is “Low”, the node N3n becomes “High”, the NMOS 1 is turned off, and the NMOS 3 is turned on. Here, “High” is input to EVEN and NMOS 23 is turned on to transfer “Low (VSS)” directly from the ABL data cache (ADC) 32 to the odd bit line BLo0. On the other hand, (4) when the node N3 is “High”, the node N3n is “Low”, the NMOS1 is turned on, and the NMOS3 is turned off. At this time, since the potential of BLCRL is VDD, VDD is input to the odd bit line BLo0 and precharged.

以上の動作が、偶数及び奇数の全てのビット線について行われることになる。その後、データを書き込むメモリセルが接続されたワード線WLに書き込み電圧(Vpgm)を印加することによって、全ての偶数ビット線及び奇数ビット線に接続された1ページ上の全てのメモリセルに対して同時にデータの書き込みを行うことができ、書き込みスピードを向上させることができる。 The above operation is performed for all even and odd bit lines. After that, by applying a write voltage (Vpgm) to the word line WL to which the memory cell to which data is written is connected, all the memory cells on one page connected to all even bit lines and odd bit lines. Data can be written at the same time, and the writing speed can be improved.

次に、データの書き込みを行ったときのベリファイ動作(Verify動作)について図6〜図10を参照しながら説明する。本実施形態に係る本発明の不揮発性半導体記憶装置10は、電圧センス方式を採用しているので、互いに隣接するビット線同士のカップリングによる影響が大きく、全ビット線を同時に読み出すことができないため、偶数ページ、奇数ページ毎に連続してベリファイ動作を行う。なお、プログラム動作直後には、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30及びABLデータ・キャッシュ(ADC)32には書き込みデータが保持されている。また、セカンダリ・データ・キャッシュ(SDC)31は、キャッシュ動作(次回の書き込みデータを保持する動作)のために、データを開放しておく必要がある。 Next, a verify operation when data is written will be described with reference to FIGS. Since the nonvolatile semiconductor memory device 10 of the present invention according to the present embodiment employs a voltage sensing method, the influence of coupling between adjacent bit lines is large, and all bit lines cannot be read simultaneously. The verify operation is continuously performed every even page and odd page. Immediately after the program operation, write data is held in the primary data cache (PDC) 30 and the ABL data cache (ADC) 32. Further, the secondary data cache (SDC) 31 needs to release the data for the cache operation (operation for holding the next write data).

最初に、偶数ページのベリファイ動作を行う。この偶数ページのベリファイ動作のタイミングチャートを図6に示す。なお、図6には、偶数ビット線BLe0及び奇数ビット線BLo0並びにそれらに接続された選択回路SC0及びセンスアンプS/A0におけるタイミングチャートを示したが、他のビット線におけるベリファイ動作のタイミングチャートも図6に示すものと同様である。 First, an even page verify operation is performed. FIG. 6 shows a timing chart of the even page verify operation. FIG. 6 shows a timing chart of the even-numbered bit line BLe0 and odd-numbered bit line BLo0, and the selection circuit SC0 and sense amplifier S / A0 connected to them, but the timing chart of the verify operation on other bit lines is also shown. This is the same as that shown in FIG.

図6における期間RCLKを参照する。偶数ページのベリファイ動作時には、全ての奇数ビット線BLo0〜BLo(n-1)をビット線シールドのためにVSSへ接地しておく必要がある。そのため、BLCRLを0V(VSS)にする。ここで、BIASo、BLSo及びEVENに“High”を入力することにより、(1)ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3が“Low”の場合は、ノードN3nが“High”となり、NMOS1がオフし且つNMOS3がオンすることにより、ノードN3のデータ“Low”が奇数ビット線BLo0へ転送される。一方、(2)ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3が“High”の場合は、ノードN3nが“Low”となり、NMOS1がオンし且つNMOS3がオフすることにより、BLCRLからBLo0へVSSが転送される。この結果、ABLデータ・キャッシュ(ADC)32に保持されているデータに関わらず、奇数ビット線BLo0にVSSを転送し、ビット線シールドを実現することができる。 Reference is made to the period RCLK in FIG. During an even page verify operation, all odd bit lines BLo0 to BLo (n-1) must be grounded to VSS for bit line shielding. Therefore, BLCRL is set to 0V (VSS). Here, by inputting “High” to BIASo, BLSo, and EVEN, (1) When the node N3 of the ABL data cache (ADC) 32 is “Low”, the node N3n becomes “High” and the NMOS1 By turning off and turning on NMOS3, the data “Low” of the node N3 is transferred to the odd bit line BLo0. On the other hand, (2) when the node N3 of the ABL data cache (ADC) 32 is “High”, the node N3n becomes “Low”, the NMOS1 is turned on and the NMOS3 is turned off, so that VSS is transferred from BLCRL to BLo0. Transferred. As a result, regardless of the data held in the ABL data cache (ADC) 32, VSS can be transferred to the odd-numbered bit line BLo0 and a bit line shield can be realized.

次に、偶数ビット線BLe0には、プリチャージを行う必要がある。また、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30には書き込みデータが保持されている。ここでBIASe及びBLSeを“High”にする。このとき、(1)プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のノードN1が“High”の場合は、非書き込みに該当し、NMOS0がオンし且つNMOS2がオフする。そのため、偶数ビット線BLe0にはVSSがチャージされる。この場合、非書き込みに該当するので、ビット線BLe0の電位をセンスする必要はなく、プリチャージを必要としないので問題はない。一方、(2)プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のノードN1が“Low”の場合は、NMOS0がオフし、NMOS2がオンする。このとき、VPREをVDDに、且つBLPRE及びBLCLAMPに“High”を入力しNMOS10及びNMOS11をオンすることによって、偶数ビット線BLe0をVDDにプリチャージすることができる。その後、該当するメモリセル23のセレクトゲート(SGS)を“High”にしたときの偶数ビット線BLe0の電位の変化をセンスすることによって、メモリセルのデータを判別することができる。 Next, it is necessary to precharge the even bit line BLe0. Further, write data is held in the primary data cache (PDC) 30. Here, BIASe and BLSe are set to “High”. At this time, (1) when the node N1 of the primary data cache (PDC) 30 is “High”, this corresponds to non-write, and NMOS0 is turned on and NMOS2 is turned off. As a result, the even bit line BLe0 is charged with VSS. In this case, since it corresponds to non-write, there is no problem because it is not necessary to sense the potential of the bit line BLe0 and precharge is not required. On the other hand, (2) when the node N1 of the primary data cache (PDC) 30 is “Low”, NMOS0 is turned off and NMOS2 is turned on. At this time, the even bit line BLe0 can be precharged to VDD by inputting VPRE to VDD and inputting “High” to BLPRE and BLCLAMP to turn on NMOS10 and NMOS11. Thereafter, the data of the memory cell can be determined by sensing the change in the potential of the even bit line BLe0 when the select gate (SGS) of the corresponding memory cell 23 is set to “High”.

次に、図6における期間SCLKの動作いついて説明する。図6における期間EXCLK1のタイミングにおいて、図7に示す動作を行うことによって、順次、ダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33に保持されているデータをテンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)34へ転送し、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30に保持されているノードN1のデータをダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33へ転送し、テンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)34に保持されているデータをプライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のノードN1へ転送する。 Next, the operation during the period SCLK in FIG. 6 will be described. By performing the operation shown in FIG. 7 at the timing of the period EXCLK1 in FIG. 6, the data held in the dynamic data cache (DDC) 33 is sequentially transferred to the temporary data cache (TDC) 34, The data of the node N1 held in the primary data cache (PDC) 30 is transferred to the dynamic data cache (DDC) 33, and the data held in the temporary data cache (TDC) 34 is transferred to the primary data cache (DDC) 33. Transfer to the node N1 of the data cache (PDC) 30.

その後、VPREにVDDを印加し、BLPREに“High(Vsg)”を入力しNMOS11をオンすることによって、テンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)34をVDDでプリチャージする。続いて、BLCLAMPに“High”を入力しNMOS10をオンすることによって偶数ビット線BLe0のセンスを行う。この瞬間の偶数ビット線BLe0の電位によって、テンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)34はディスチャージされるか、又はVDDにチャージされた状態を保持する。 Thereafter, VDD is applied to VPRE, “High (Vsg)” is input to BLPRE, and NMOS 11 is turned on to precharge temporary data cache (TDC) 34 with VDD. Subsequently, “High” is input to BLCLAMP and NMOS 10 is turned on to sense even bit line BLe0. Depending on the potential of the even bit line BLe0 at this moment, the temporary data cache (TDC) 34 is discharged or held in VDD.

続いて、図6における期間EXCLK2のタイミングにおいて、図7に示す動作を再度行う。書き込みを行ったメモリセル(プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のノードN1が“Low”)に関しては、ダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33に“Low”が保持されているので、NMOS4はオンせず、テンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)34に保持されているデータをプライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のノードN1に取り込むことになる。この結果、(1)テンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)34が“Low”を保持しているときは、データの書き込みが不十分であるので、次のプログラム動作で再びデータ書き込みを行う。一方、(2)テンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)34が“High”を保持しているときは、データの書き込みが完了しているので、次のプログラム動作ではデータの書き込みを行わない。なお、既にデータが書き込まれた、又は非書き込みのメモリセル(プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のノードN1が“High”)においては、ダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33に“High”が保持されているので、NMOS4がオンし、またVREGにVDDが印加されており、REGに“High”が入力されてNMOS12がオンしているので、テンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)34が自動的にVDDにチャージされる。これにより、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のノードN1に再び“High”が入力され、次回のプログラムにおいても、該当するメモリセルは非書き込みとなる。なお、期間SCLK後の期間は、ビット線に中間電位(QPW)を書き込む必要がある場合、必要となってくる。 Subsequently, the operation shown in FIG. 7 is performed again at the timing of the period EXCLK2 in FIG. With respect to the memory cell to which data has been written (node N1 of the primary data cache (PDC) 30 is “Low”), the dynamic data cache (DDC) 33 holds “Low”. Instead, the data held in the temporary data cache (TDC) 34 is taken into the node N1 of the primary data cache (PDC) 30. As a result, (1) when the temporary data cache (TDC) 34 holds “Low”, data writing is insufficient, so data writing is performed again in the next program operation. On the other hand, (2) when the temporary data cache (TDC) 34 holds “High”, the data writing is completed, so that the data is not written in the next program operation. Note that in a memory cell in which data has already been written or not written (the node N1 of the primary data cache (PDC) 30 is “High”), the dynamic data cache (DDC) 33 is set to “High”. Since it is held, NMOS4 is turned on, VDD is applied to VREG, “High” is input to REG, and NMOS12 is turned on, so the temporary data cache (TDC) 34 is automatically Is charged to VDD. As a result, “High” is again input to the node N1 of the primary data cache (PDC) 30, and the corresponding memory cell is not written in the next program. Note that a period after the period SCLK is necessary when an intermediate potential (QPW) needs to be written to the bit line.

引き続き奇数ページのベリファイ動作を行う。このときのタイミングチャートを図8に示す。なお、図8には、偶数ビット線BLe0及び奇数ビット線BLo0並びにそれらに接続された選択回路SC0及びセンスアンプS/A0におけるタイミングチャートを示したが、他のビット線におけるベリファイ動作のタイミングチャートも図8に示すものと同様である。 Subsequently, the verify operation for odd pages is performed. A timing chart at this time is shown in FIG. FIG. 8 shows a timing chart of the even-numbered bit line BLe0 and odd-numbered bit line BLo0 and the selection circuit SC0 and sense amplifier S / A0 connected to them, but the timing chart of the verify operation on other bit lines is also shown. This is the same as that shown in FIG.

図8における期間RCLKを参照する。まず、奇数ビット線BLo0のプリチャージを行う。BLCRLは0V(VSS)としておく。最初にODD、BIASo及びBLSoに“High”を入力する。(1)ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3が“Low”の場合は、ノードN3nが“High”となり、NMOS3がオンする。このとき、VPREをVDDに、且つBLPRE及びBLCLAMPに“High”を入力しNMOS10及びNMOS11をオンすることによって、奇数ビット線BLo0をVDDにプリチャージすることができる。一方、(2)ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3が“High”の場合は、ノードN3nが“Low”となり、NMOS1がオンし、BLCRLから奇数ビット線BLo0へVSSが転送される。このとき、メモリセルは非書き込みに該当するので、センスをする必要がないのでプリチャージをしなくても問題はない。 Reference is made to the period RCLK in FIG. First, the odd bit line BLo0 is precharged. BLCRL is set to 0 V (VSS). First, input “High” to ODD, BIASo and BLSo. (1) When the node N3 of the ABL data cache (ADC) 32 is “Low”, the node N3n becomes “High” and the NMOS 3 is turned on. At this time, the odd bit line BLo0 can be precharged to VDD by inputting VPRE to VDD and inputting “High” to BLPRE and BLCLAMP to turn on NMOS10 and NMOS11. On the other hand, (2) when the node N3 of the ABL data cache (ADC) 32 is “High”, the node N3n becomes “Low”, the NMOS1 is turned on, and VSS is transferred from the BLCRL to the odd bit line BLo0. At this time, since the memory cell corresponds to non-write, there is no problem even if precharging is not performed because it is not necessary to sense.

また、奇数ビット線BLo0のベリファイ動作についても、偶数ビット線BLe0と同様に、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30を用いて行うようにするため、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30とABLデータ・キャッシュ(ADC)32のデータを入れ替える必要がある。そこで、図8における期間EXCLK1において、図9に示す動作を行うことによって、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30とABLデータ・キャッシュ(ADC)32のデータを入れ替える。 In addition, the verify operation of the odd bit line BLo0 is performed using the primary data cache (PDC) 30 as in the case of the even bit line BLe0. It is necessary to replace the data in the cache (ADC) 32. Therefore, in the period EXCLK1 in FIG. 8, the data in the primary data cache (PDC) 30 and the ABL data cache (ADC) 32 are exchanged by performing the operation shown in FIG.

まず、DTGに“High”を入力しNMOS9をオンし、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のノードN1のデータをダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33へ転送する。次に、BLC1及びBLC3に“High”を入力しNMOS13及びNMOS14をオンすることにより、ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3のデータをプライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のノードN1へ転送する。最後に、ダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33のデータをABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3へ転送し、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30とABLデータ・キャッシュ(ADC)32のデータの入れ替えが完了する。 First, “High” is input to the DTG, the NMOS 9 is turned on, and the data of the node N 1 of the primary data cache (PDC) 30 is transferred to the dynamic data cache (DDC) 33. Next, "High" is input to BLC1 and BLC3, and NMOS13 and NMOS14 are turned on to transfer the data of node N3 of ABL data cache (ADC) 32 to node N1 of primary data cache (PDC) 30 To do. Finally, the data of the dynamic data cache (DDC) 33 is transferred to the node N3 of the ABL data cache (ADC) 32, and the data of the primary data cache (PDC) 30 and the ABL data cache (ADC) 32 are transferred. The replacement is complete.

また、ビット線シールドを行うために、偶数ビット線BLe0をVSSへ接地しておく必要がある。しかし、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のデータはABLデータ・キャッシュ(ADC)32の書き込みデータとなっているので、上述の偶数ビット線のベリファイ動作時における奇数ビット線BLo0のシールドのときと同様の方法を行うことができない。そこで、ODDに“High”を入力しておき、NMOS0をオンすることにより、BLCRLからVSSを転送する。その後、該当するメモリセルのセレクトゲート(SGS)を“High”にしたときの奇数ビット線BLo0の電位の変化をセンスすることによって、メモリセルのデータを判別することができる。但し、このときABLデータ・キャッシュ(ADC)32には偶数ページのデータが保持されているので、そのデータ次第で、データを書き込んでいる奇数ビット線BLo0に接続されたNMOS3がオンしない場合もあり、奇数ビット線BLo0のセンスができない場合もある。 In order to perform bit line shielding, it is necessary to ground the even bit line BLe0 to VSS. However, since the data of the primary data cache (PDC) 30 is the write data of the ABL data cache (ADC) 32, the odd bit line BLo0 is shielded during the above-described verify operation of the even bit line. A similar method cannot be performed. Therefore, by inputting “High” to ODD and turning on NMOS0, VSS is transferred from BLCRL. Thereafter, the data of the memory cell can be determined by sensing the change in the potential of the odd bit line BLo0 when the select gate (SGS) of the corresponding memory cell is set to “High”. However, since the even-numbered page data is held in the ABL data cache (ADC) 32 at this time, depending on the data, the NMOS 3 connected to the odd-numbered bit line BLo0 in which the data is written may not be turned on. In some cases, the odd bit line BLo0 cannot be sensed.

そこで、上記を考慮した奇数ページのセンスについて説明する。図8における期間EXCLK1の終了後、VPREにVSSを印加し、BLPREに“High”を入力しNMOS11をオンすることによってテンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)34をディスチャージする。次に、期間SCLKの期間EXCLK2において、再度図9に示す動作を行うことにより、順次、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30に保持されているデータをダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33へ転送し、ABLデータ・キャッシュ(ADC)32に保持されているノードN3のデータをプライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30へ転送し、ダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33に保持されているデータをABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3へ転送する。こうすることにより、偶数ページのデータがプライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30に戻り、奇数ページのデータがABLデータ・キャッシュ(ADC)32に戻ることになる。奇数ページのデータがABLデータ・キャッシュ(ADC)32に戻ることにより、センスしたい奇数ビット線BLo0に接続されたNMOS3がオンする。 Therefore, odd page sensing in consideration of the above will be described. After the period EXCLK1 in FIG. 8 ends, VSS is applied to VPRE, "High" is input to BLPRE, and NMOS 11 is turned on to discharge temporary data cache (TDC) 34. Next, in the period EXCLK2 of the period SCLK, the operation shown in FIG. 9 is performed again to sequentially transfer the data held in the primary data cache (PDC) 30 to the dynamic data cache (DDC) 33. The node N3 data held in the ABL data cache (ADC) 32 is transferred to the primary data cache (PDC) 30, and the data held in the dynamic data cache (DDC) 33 is transferred to the ABL. Transfer to node N3 of data cache (ADC) 32. As a result, even page data returns to the primary data cache (PDC) 30 and odd page data returns to the ABL data cache (ADC) 32. When the odd page data returns to the ABL data cache (ADC) 32, the NMOS 3 connected to the odd bit line BLo0 to be sensed is turned on.

その後、VPREにVDDを印加し、BLPREに“High”を入力しNMOS11をオンすることにより、テンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)34をVDDでプリチャージする。そして、BLCLAMPに“High”を入力しNMOS10をオンすることによって奇数ビット線BLo0のセンスを行う。このときの奇数ビット線BLo0の電位により、テンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)34がディスチャージされるか、又はVDDにチャージされた状態を保持する。続いて、図8における期間EXCLK3において、図10の動作を行う。書き込みを行ったメモリセル(ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3が“Low”)に関しては、ダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33に“Low”が保持されているので、NMOS4はオンせず、テンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)34に保持されているデータをABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3に取り込むことになる。この結果、(1)ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3が“Low”を保持しているときは、データの書き込みが不十分であるので、次のプログラム動作で再びデータの書き込みを行う。一方、(2)ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3が“High”のときは、データの書き込みが完了しているので、次のプログラム動作ではデータお書き込みを行わない。なお、もともと非書き込みのメモリセル(ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3が“High”)においては、ダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33に“High”が保持されているので、NMOS4がオンし、またVREGにはVDDが印加され、REGに“High”が入力されNMOS12がオンするので、テンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)34が自動的にVDDにチャージされる。これにより、ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3に、再び“High”が入力され、次回のプログラムにおいても、該当するメモリセルは非書き込みとなる。 Thereafter, VDD is applied to VPRE, “High” is input to BLPRE, and NMOS 11 is turned on to precharge temporary data cache (TDC) 34 with VDD. The odd bit line BLo0 is sensed by inputting “High” to BLCLAMP and turning on NMOS10. The temporary data cache (TDC) 34 is discharged by the potential of the odd bit line BLo0 at this time, or is kept charged to VDD. Subsequently, the operation of FIG. 10 is performed in the period EXCLK3 in FIG. For the memory cell that has written data (node N3 of the ABL data cache (ADC) 32 is “Low”), “Low” is held in the dynamic data cache (DDC) 33. Instead, the data held in the temporary data cache (TDC) 34 is taken into the node N3 of the ABL data cache (ADC) 32. As a result, (1) when the node N3 of the ABL data cache (ADC) 32 holds “Low”, the data writing is insufficient, so the data is written again in the next program operation. . On the other hand, (2) when the node N3 of the ABL data cache (ADC) 32 is “High”, the data writing is completed, so the data is not written in the next program operation. Note that in the originally non-written memory cell (the node N3 of the ABL data cache (ADC) 32 is “High”), the dynamic data cache (DDC) 33 holds “High”. On, VDD is applied to VREG, "High" is input to REG, and NMOS 12 is turned on, so that temporary data cache (TDC) 34 is automatically charged to VDD. As a result, “High” is again input to the node N3 of the ABL data cache (ADC) 32, and the corresponding memory cell is not written in the next program.

なお、本実施形態においては、ダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33は、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30に接続するようにしたが、ダイナミック・データ・キャッシュ(DC)33をABLデータ・キャッシュ(ADC)32に接続するようにしても構わない。また、ダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33をプライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30、ABLデータ・キャッシュ(ADC)32の双方に1つずつ持っても構わない。これにより、QPWなどの動作も可能となる。 In the present embodiment, the dynamic data cache (DDC) 33 is connected to the primary data cache (PDC) 30, but the dynamic data cache (DC) 33 is connected to the ABL data cache. (ADC) 32 may be connected. One dynamic data cache (DDC) 33 may be provided in each of the primary data cache (PDC) 30 and the ABL data cache (ADC) 32. As a result, operations such as QPW are also possible.

上述したとおり、本実施形態に係る本発明の不揮発性半導体記憶装置10においては、偶数ビット線及び奇数ビット線において同時にデータの書き込みを行った後、偶数ページのベリファイ動作と奇数ページのベリファイ動作とを連続して行うことが可能である。本実施形態に係る本発明の不揮発性半導体記憶装置10は、追加回路による占有面積の増加を極力抑えつつ、不揮発性半導体記憶装置の実効的な書き込み速度を向上させることができる。 As described above, in the nonvolatile semiconductor memory device 10 of the present invention according to this embodiment, after data is written simultaneously on the even bit lines and the odd bit lines, the even page verify operation and the odd page verify operation are performed. Can be performed continuously. The nonvolatile semiconductor memory device 10 of the present invention according to this embodiment can improve the effective writing speed of the nonvolatile semiconductor memory device while suppressing an increase in the occupied area by the additional circuit as much as possible.

次に、本発明の不揮発性半導体記憶装置の別の例について説明する。本実施例に係る本発明の不揮発性半導体記憶装置は、上述の実施形態で説明した不揮発性半導体記憶装置10において、センスアンプ19及び選択回路20の回路構成を変更したものである。 Next, another example of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention will be described. The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention according to this example is obtained by changing the circuit configurations of the sense amplifier 19 and the selection circuit 20 in the nonvolatile semiconductor memory device 10 described in the above embodiment.

図11に本実施例に係る本発明の不揮発性半導体記憶装置10のセンスアンプ19及び選択回路20の回路構成が示されている。なお、図11には、図面の都合上、偶数ビット線BLe0及び奇数ビット線BLo0に接続されているセンスアンプSA0及び選択回路SC0が代表的に示されているが、他のセンスアンプSA1〜SA(n-1)及び選択回路SC1〜SC(n-1)についても同様の回路構成である。また、不揮発性半導体記憶装置10を構成する他の回路は、上述の実施形態で説明したものと同様であるので、ここでは改めて説明しない。 FIG. 11 shows a circuit configuration of the sense amplifier 19 and the selection circuit 20 of the nonvolatile semiconductor memory device 10 according to the present embodiment. Note that FIG. 11 representatively shows the sense amplifier SA0 and the selection circuit SC0 connected to the even-numbered bit line BLe0 and the odd-numbered bit line BLo0 for convenience of drawing, but other sense amplifiers SA1 to SA are shown. (n-1) and the selection circuits SC1 to SC (n-1) have the same circuit configuration. Further, other circuits constituting the nonvolatile semiconductor memory device 10 are the same as those described in the above-described embodiment, and thus will not be described again here.

本実施例の選択回路SC0は、上述の実施形態で説明した図5に示す選択回路SC0において、一部のNチャネル型トランジスタをPチャネル型トランジスタに変更し、全体の素子数を減少させている。本実施例の選択回路SC0は、Nチャネル型トランジスタ(NMOS0〜NMOS3、NMOS22〜NMOS25)、Pチャネル型トランジスタ(PMOS0、PMOS1)、並びに容量C2を有している。なお、センスアンプS/A0の回路構成については、図5で説明したものと同様であるので、ここでは改めて説明しない。 In the selection circuit SC0 of this example, in the selection circuit SC0 shown in FIG. 5 described in the above embodiment, some of the N-channel transistors are changed to P-channel transistors to reduce the total number of elements. . The selection circuit SC0 of this embodiment includes N-channel transistors (NMOS0 to NMOS3, NMOS22 to NMOS25), P-channel transistors (PMOS0 and PMOS1), and a capacitor C2. The circuit configuration of the sense amplifier S / A0 is the same as that described with reference to FIG. 5, and therefore will not be described again here.

ここで、本実施例に係る本発明の不揮発性半導体記憶装置10のデータの書き込み動作(プログラム動作)について説明する。まず、書き込みデータをプライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30及びABLデータ・キャッシュ(ADC)32へ転送する。次に、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30及びABLデータ・キャッシュ(ADC)32に保持されえいるデータをビット線BLe0又はBLo0へ転送する。このとき、データ“0(Low)”を書き込む場合はVSSを転送し、データ“1(High)”を書き込む場合はVDDを転送し、プリチャージを行う。ここでも、上述の実施形態と同様、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のデータを偶数ビット線BLe0へ、ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のデータを奇数ビット線BLo0へ転送することになる。 Here, a data write operation (program operation) of the nonvolatile semiconductor memory device 10 according to the present embodiment will be described. First, write data is transferred to a primary data cache (PDC) 30 and an ABL data cache (ADC) 32. Next, the data held in the primary data cache (PDC) 30 and the ABL data cache (ADC) 32 is transferred to the bit line BLe0 or BLo0. At this time, when data “0 (Low)” is written, VSS is transferred, and when data “1 (High)” is written, VDD is transferred and precharge is performed. Here, as in the above-described embodiment, data in the primary data cache (PDC) 30 is transferred to the even bit line BLe0, and data in the ABL data cache (ADC) 32 is transferred to the odd bit line BLo0.

ここで、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30又はABLデータ・キャッシュ(ADC)32に保持されているデータをビット線BLe0又はBLo0へ転送する動作について詳述する。最初に、BLSe及びBLSoを“High”にする。また、BLCRLをVDDにする。このとき、(1)プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のノードN1が“Low”の場合は、ノードN1nが“High”となり、NMOS0がオンし、PMOS0がオフする。ここで、VPREにVSSを印加し、BLPREに“High”を入力してNMOS11をオンすることによって、偶数ビット線BLe0に“Low(本実施例においてはVSS)”を転送することができる。一方、(2)プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のノードN1が“High”の場合は、ノードN1nが“Low”となり、PMOS0がオンする。このとき、BLCRLの電位はVDDとなっているので、偶数ビット線BLe0にVDDが入力され、プリチャージされる。 Here, the operation of transferring the data held in the primary data cache (PDC) 30 or the ABL data cache (ADC) 32 to the bit line BLe0 or BLo0 will be described in detail. First, BLSe and BLSo are set to “High”. Also, set BLCRL to VDD. At this time, (1) when the node N1 of the primary data cache (PDC) 30 is “Low”, the node N1n becomes “High”, the NMOS0 is turned on, and the PMOS0 is turned off. Here, by applying VSS to VPRE and inputting "High" to BLPRE to turn on NMOS 11, "Low (VSS in this embodiment)" can be transferred to even bit line BLe0. On the other hand, (2) when the node N1 of the primary data cache (PDC) 30 is “High”, the node N1n becomes “Low” and the PMOS0 is turned on. At this time, since the potential of BLCRL is VDD, VDD is input to the even bit line BLe0 and precharged.

また、(3)ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3が“Low”の場合、ノードN3nが“High”となり、NMOS1がオンし且つPMOS1がオフする。このとき、VPREにVSSを印加し、BLPREに“High”を入力してNMOS11をオンすることによって、奇数ビット線BLo0にVSSを転送できる。一方、(4)ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3が“High”の場合、ノードN3nが“Low”となり、PMOS1がオンする。このとき、BLCRLの電位はVDDとなっているので、奇数ビット線BLo0にVDDが入力され、プリチャージされる。 (3) When the node N3 of the ABL data cache (ADC) 32 is “Low”, the node N3n becomes “High”, the NMOS1 is turned on, and the PMOS1 is turned off. At this time, VSS can be transferred to the odd bit line BLo0 by applying VSS to VPRE, inputting "High" to BLPRE, and turning on NMOS11. On the other hand, (4) when the node N3 of the ABL data cache (ADC) 32 is “High”, the node N3n becomes “Low” and the PMOS1 is turned on. At this time, since the potential of BLCRL is VDD, VDD is input to the odd bit line BLo0 and precharged.

以上の動作が、偶数及び奇数の全てのビット線について行われることになる。その後、データを書き込むメモリセルが接続されたワード線WLに書き込み電圧(Vpgm)を印加することによって、全ての偶数ビット線及び奇数ビット線に接続された1ページ上の全てのメモリセルに対して同時に書き込みを行うことができ、書き込みスピードを向上させることができる。 The above operation is performed for all even and odd bit lines. After that, by applying a write voltage (Vpgm) to the word line WL to which the memory cell to which data is written is connected, all the memory cells on one page connected to all even bit lines and odd bit lines. Writing can be performed simultaneously, and writing speed can be improved.

次に、データの書き込みを行ったときのベリファイ動作について説明する。既に述べたとおり、本実施例に係る本発明の不揮発性半導体記憶装置10は、電圧センス方式を採用しているので、互いに隣接するビット線同士のカップリングによる影響が大きく、全ビット線を同時に読み出すことができないため、偶数ページ、奇数ページ毎に連続してベリファイ動作を行う。なお、プログラム動作直後には、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30及びABLデータ・キャッシュ(ADC)32には書き込みデータが保持されている。また、セカンダリ・データ・キャッシュ(SDC)31は、キャッシュ動作(次回の書き込みデータを保持する動作)のために、データを開放しておく必要がある。 Next, a verify operation when data is written will be described. As already described, since the nonvolatile semiconductor memory device 10 according to the present embodiment employs a voltage sensing method, the influence of coupling between adjacent bit lines is large, and all bit lines are simultaneously connected. Since the data cannot be read out, the verify operation is continuously performed for every even page and every odd page. Immediately after the program operation, write data is held in the primary data cache (PDC) 30 and the ABL data cache (ADC) 32. Further, the secondary data cache (SDC) 31 needs to release the data for the cache operation (operation for holding the next write data).

最初に、偶数ページのベリファイ動作を行う。この偶数ページのベリファイ動作のタイミングチャートを図12に示す。なお、図12には、偶数ビット線BLe0及び奇数ビット線BLo0並びにそれらに接続された選択回路SC0及びセンスアンプS/A0におけるタイミングチャートを示したが、他のビット線におけるベリファイ動作のタイミングチャートも図12に示すものと同様である。 First, an even page verify operation is performed. FIG. 12 shows a timing chart of the even page verify operation. FIG. 12 shows a timing chart of the even-numbered bit line BLe0 and odd-numbered bit line BLo0 and the selection circuit SC0 and sense amplifier S / A0 connected to them, but the timing chart of the verify operation on other bit lines is also shown. This is the same as that shown in FIG.

図12における期間RCLKを参照する。偶数ページのベリファイを行うときには、奇数ビット線BLo0〜BLo(n-1)をビット線シールドのためにVSSへ接地しておく必要がある。そのため、BLCRLを0V(VSS)にし、BIASoをオンする。これにより、PMOS1がオンし、奇数ビット線BLo0がVSSとなり、ビット線シールドを実現することができる。 Reference is made to the period RCLK in FIG. When verifying even pages, odd bit lines BLo0 to BLo (n-1) need to be grounded to VSS for bit line shielding. Therefore, BLCRL is set to 0V (VSS) and BIASo is turned on. As a result, PMOS1 is turned on and the odd-numbered bit line BLo0 becomes VSS, so that a bit line shield can be realized.

次に、偶数ビット線BLe0には、プリチャージを行う必要がある。また、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30には書き込みデータが保持されている。ここで、BLSeを“High”にする。このとき、(1)プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のノードN1が“High”の場合は、非書き込みに該当し、ノードN1nが“Low”となり、PMOS0がオンし且つNMOS0がオフする。そのため、偶数ビット線BLe0にはVSSがチャージされる。この場合、非書き込みに該当するので、偶数ビット線BLe0の電位をセンスする必要はなく、プリチャージを必要としないので問題はない。一方、(2)プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のノードN1が“Low”の場合は、ノードN1nが“High”となり、PMOS0がオフし且つNMOS0がオンする。このとき、VPREにVDDを印加し、且つBLPRE及びBLCLAMPに“High”を入力しNMOS10及びMOS11をオンすることによって、偶数ビット線BLe0をVDDにプリチャージすることができる。その後、該当するメモリセル23のセレクトゲート(SGS)を“High”にしたときの偶数ビット線BLe0の電位の変化をセンスすることによって、メモリセルのデータを判別することができる。なお、センスの方法は上述の実施形態で説明した方法と同様であるので、ここでは省略する。 Next, it is necessary to precharge the even bit line BLe0. Further, write data is held in the primary data cache (PDC) 30. Here, BLSe is set to “High”. At this time, (1) when the node N1 of the primary data cache (PDC) 30 is “High”, this corresponds to non-write, the node N1n becomes “Low”, the PMOS0 is turned on, and the NMOS0 is turned off. As a result, the even bit line BLe0 is charged with VSS. In this case, since it corresponds to non-writing, it is not necessary to sense the potential of the even-numbered bit line BLe0, and there is no problem because precharge is not required. On the other hand, (2) when the node N1 of the primary data cache (PDC) 30 is “Low”, the node N1n becomes “High”, the PMOS0 is turned off, and the NMOS0 is turned on. At this time, the even bit line BLe0 can be precharged to VDD by applying VDD to VPRE and inputting "High" to BLPRE and BLCLAMP to turn on NMOS10 and MOS11. Thereafter, the data of the memory cell can be determined by sensing the change in the potential of the even bit line BLe0 when the select gate (SGS) of the corresponding memory cell 23 is set to “High”. Note that the sensing method is the same as the method described in the above embodiment, and is omitted here.

引き続き奇数ページのベリファイ動作を行う。このときのタイミングチャートを図13に示す。なお、図13には、偶数ビット線BLe0及び奇数ビット線BLo0並びにそれらに接続された選択回路SC0及びセンスアンプS/A0におけるタイミングチャートを示したが、他のビット線におけるベリファイ動作のタイミングチャートも図13に示すものと同様である。 Subsequently, the verify operation for odd pages is performed. A timing chart at this time is shown in FIG. FIG. 13 shows a timing chart of the even-numbered bit line BLe0 and odd-numbered bit line BLo0 and the selection circuit SC0 and sense amplifier S / A0 connected to them, but the timing chart of the verify operation on other bit lines is also shown. It is the same as that shown in FIG.

図8における期間RCLKを参照する。まず、BLCRLを0V(VSS)にし、BIASeに“High”を入力する。これにより、PMOS0がオンし、偶数ビット線BLe0がVSSになり、ビット線シールドを実現することができる。次に、奇数ビット線BLo0のプリチャージを行う。最初に、BLSoに“High”を入力する。このとき、(1)ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3が“Low”の場合、ノードN3nが“High”1となり、NMOS1がオンする。このとき、VPREにVDDを印加し、且つBLPRE、BLCLAMP及びODDに“High”を入力しNMOS10、NMOS11及びNMOS22をオンすることによって、奇数ビット線BLo0をVDDにプリチャージすることができる。一方、(2)ABLデータ・キャッシュ(ADC)32のノードN3が“High”の場合、ノードN3nが“Low”となり、PMOS1がオンし、BLCRLから奇数ビット線BLo0へVSSが転送される。このとき、セルは非書き込みに該当するので、プリチャージをしなくても問題はない。また、BLSoを“Low”としてNMOS3をオフし、C2のようなキャパシター等によってPMOS1とNMOS1のゲート電圧を保持しておく。さらに、奇数ビット線BLo0のベリファイ動作についても、偶数ビット線BLe0と同様に、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30を用いて行うようにするため、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30のデータとABLデータ・キャッシュ(ADC)32のデータを入れ替える必要がある。このデータの入れ替えの方法は、上述の実施形態で説明した方法と同様であるので、ここでは改めて説明しない。 Reference is made to the period RCLK in FIG. First, set BLCRL to 0 V (VSS) and input “High” to BIASe. As a result, PMOS0 is turned on and even bit line BLe0 becomes VSS, so that a bit line shield can be realized. Next, the odd bit line BLo0 is precharged. First, input “High” to BLSo. At this time, (1) when the node N3 of the ABL data cache (ADC) 32 is “Low”, the node N3n becomes “High” 1 and the NMOS1 is turned on. At this time, the odd bit line BLo0 can be precharged to VDD by applying VDD to VPRE and inputting "High" to BLPRE, BLCLAMP and ODD to turn on NMOS10, NMOS11 and NMOS22. On the other hand, (2) when the node N3 of the ABL data cache (ADC) 32 is “High”, the node N3n becomes “Low”, the PMOS1 is turned on, and VSS is transferred from the BLCRL to the odd bit line BLo0. At this time, since the cell corresponds to non-writing, there is no problem even if precharging is not performed. Further, BLSo is set to “Low” to turn off NMOS3, and the gate voltages of PMOS1 and NMOS1 are held by a capacitor such as C2. Further, since the verify operation of the odd bit line BLo0 is performed using the primary data cache (PDC) 30 as in the case of the even bit line BLe0, the data of the primary data cache (PDC) 30 It is necessary to replace the data in the ABL data cache (ADC) 32. The method of exchanging data is the same as the method described in the above embodiment, and will not be described here again.

その後、該当するメモリセル23のセレクトゲート(SGS)を“High”にしたときの奇数ビット線BLo0の電位の変化をセンスすることによって、メモリセルのデータを判別することができる。なお、センスの方法は上述の実施形態で説明した方法と同様であるので、ここでは省略する。 Thereafter, the data of the memory cell can be determined by sensing the change in the potential of the odd bit line BLo0 when the select gate (SGS) of the corresponding memory cell 23 is set to “High”. Note that the sensing method is the same as the method described in the above embodiment, and is omitted here.

なお、本実施例においては、ダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33は、プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30に接続するようにしたが、ダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33をABLデータ・キャッシュ(ADC)32に接続するようにしても構わない。また、ダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)33をプライマリ・データ・キャッシュ(PDC)30、ABLデータ・キャッシュ(ADC)32の双方に1つずつ持っても構わない。これにより、QPWなどの動作も可能となる。 In this embodiment, the dynamic data cache (DDC) 33 is connected to the primary data cache (PDC) 30, but the dynamic data cache (DDC) 33 is connected to the ABL data cache. (ADC) 32 may be connected. One dynamic data cache (DDC) 33 may be provided in each of the primary data cache (PDC) 30 and the ABL data cache (ADC) 32. As a result, operations such as QPW are also possible.

上述したとおり、本実施例に係る本発明の不揮発性半導体記憶装置10においては、偶数ビット線及び奇数ビット線において同時にデータの書き込みを行った後、偶数ページのベリファイ動作と奇数ページのベリファイ動作とを連続して行うことが可能である。本実施例に係る本発明の不揮発性半導体記憶装置10は、追加回路による占有面積の増加を極力抑えつつ、不揮発性半導体記憶装置の実効的な書き込み速度を向上させることができる。さらに、本実施例の不揮発性半導体記憶装置においては、ビット線の充放電をデータ・キャッシュから行わずに、全てVPRE、BLCRL、BIASから充放電させて動作させることができるので、それぞれのデータ・キャッシュのサイズを従来より小さくすることができる。 As described above, in the nonvolatile semiconductor memory device 10 of the present invention according to the present embodiment, after the data is simultaneously written on the even bit lines and the odd bit lines, the even page verify operation and the odd page verify operation are performed. Can be performed continuously. The nonvolatile semiconductor memory device 10 according to this embodiment of the present invention can improve the effective writing speed of the nonvolatile semiconductor memory device while suppressing an increase in the occupied area by the additional circuit as much as possible. Furthermore, in the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment, it is possible to operate by charging / discharging all from VPRE, BLCRL, BIAS without charging / discharging bit lines from the data cache. The cache size can be made smaller than before.

上述の実施形態及び実施例1で説明した本発明の不揮発性半導体記憶装置10は、図5及び図11に示すとおり、ABLデータ・キャッシュ(ADC)32からデータの書き込みを行う際、非書き込みセルに対するビット線の昇圧電圧のプリチャージをBLCRLから直接行うことができる。これにより、BLCRLを外部電源又は昇圧回路と接続することにより、VDDよりも高い電圧を入れることができる。その結果、非書き込みメモリセルへのチャネルに対してより高い電圧を転送することができ、誤書き込みを抑えることができる。また、図11に示す例においては、Pチャネル型トランジスタを用いることにより、Nチャネル型トランジスタを用いた場合のように、しきい値分の降圧を避けて電圧を転送することができる。 The nonvolatile semiconductor memory device 10 of the present invention described in the above embodiment and Example 1 is a non-write cell when data is written from the ABL data cache (ADC) 32 as shown in FIGS. Can be precharged directly from BLCRL. Thus, a voltage higher than VDD can be input by connecting BLCRL to an external power supply or a booster circuit. As a result, a higher voltage can be transferred to the channel to the non-write memory cell, and erroneous writing can be suppressed. In the example shown in FIG. 11, by using a P-channel transistor, it is possible to transfer a voltage while avoiding step-down by a threshold value as in the case of using an N-channel transistor.

また、本発明においては、ダイナミック・データ・キャッシュ回路を更に有するようにしてもよい。 The present invention may further include a dynamic data cache circuit.

また、本発明においては、前記ダイナミック・データ・キャッシュ回路は、前記ビット線に高電位と低電位との中間電位を書き込むためのデータを保持するようにしてもよい。 In the present invention, the dynamic data cache circuit may hold data for writing an intermediate potential between a high potential and a low potential to the bit line.

本発明においては、前記データ・キャッシュ回路を用いて前記データの書き込みを行う際には、直接前記ビット線に昇圧電圧のプリチャージを行うようにしてもよい。 In the present invention, when the data is written using the data cache circuit, the bit line may be precharged directly.

また、本発明においては、容量からなるテンポラリ・データ・キャッシュ回路を更に有するようにしてもよい。 The present invention may further include a temporary data cache circuit having a capacity.

また、本発明においては、前記メモリセルアレイは、2つの選択ゲート間に前記複数のメモリセルが接続された構造を有している。 In the present invention, the memory cell array has a structure in which the plurality of memory cells are connected between two selection gates.

また、本発明においては、前記メモリセルは、電荷蓄積層と制御ゲートが積層された構造を有している。 In the present invention, the memory cell has a structure in which a charge storage layer and a control gate are stacked.

また、本発明においては、
電気的に書き換え可能な複数の不揮発性メモリセルが配列されたメモリセルアレイと、
書き込みデータを保持する第1、第2及び第3のラッチ回路を有するセンスアンプと、
前記第2のラッチ回路及び前記第3のラッチ回路から、隣り合う2本のビット線への前記データの転送を制御する選択回路と、
を有する不揮発性半導体記憶装置であって、
前記第1のラッチ回路は、外部からデータを受信し、前記データを前記第2のラッチ回路及び前記第3のラッチ回路へ転送し、
前記第2のラッチ回路及び前記第3のラッチ回路は、それぞれ、前記選択回路を介して前記隣り合う2本のビット線に前記データを転送し、
前記隣り合う2本のビット線に接続された前記不揮発性メモリセルのうち選択されたメモリセルには、同時に、前記データが書き込まれることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置が提供される。
In the present invention,
A memory cell array in which a plurality of electrically rewritable nonvolatile memory cells are arranged;
A sense amplifier having first, second and third latch circuits for holding write data;
A selection circuit for controlling transfer of the data from the second latch circuit and the third latch circuit to two adjacent bit lines;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
The first latch circuit receives data from the outside, transfers the data to the second latch circuit and the third latch circuit,
The second latch circuit and the third latch circuit each transfer the data to the two adjacent bit lines via the selection circuit,
A nonvolatile semiconductor memory device is provided, in which the data is simultaneously written into selected memory cells among the nonvolatile memory cells connected to the two adjacent bit lines.

また、本発明においては、ダイナミック・データ・キャッシュ回路を更に有するようにしてもよい。 The present invention may further include a dynamic data cache circuit.

また、本発明においては、
電気的に書き換え可能な複数の不揮発性メモリセルが配列されたメモリセルアレイと、
書き込みデータを保持する第1、第2及び第3の回路を有するセンスアンプと、
を有する不揮発性半導体記憶装置の動作方法であって、
前記第1の回路は、外部からデータを受信し、前記データを前記第2の回路及び前記第3の回路へ転送し、
前記第2の回路及び前記第3の回路は、それぞれ、隣り合う2本のビット線に前記データを転送し、
前記隣り合う2本のビット線に接続された前記不揮発性メモリセルのうち選択されたメモリセルには、同時に、前記データが書き込まれることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の動作方法が提供される。
In the present invention,
A memory cell array in which a plurality of electrically rewritable nonvolatile memory cells are arranged;
A sense amplifier having first, second and third circuits for holding write data;
A method for operating a nonvolatile semiconductor memory device comprising:
The first circuit receives data from the outside, transfers the data to the second circuit and the third circuit,
The second circuit and the third circuit respectively transfer the data to two adjacent bit lines,
There is provided a method for operating a nonvolatile semiconductor memory device, wherein the data is simultaneously written into selected memory cells among the nonvolatile memory cells connected to the two adjacent bit lines. The

また、本発明においては、前記第1の回路、第2及び第3の回路は、それぞれ、第1、第2及び第3のデータ・キャッシュ回路であるようにしてもよい。 In the present invention, the first circuit, the second circuit, and the third circuit may be first, second, and third data cache circuits, respectively.

また、本発明においては、前記第1、第2及び第3のデータ・キャッシュ回路は、それぞれ、ラッチ回路であるようにしてもよい。 In the present invention, each of the first, second, and third data cache circuits may be a latch circuit.

また、本発明においては、前記第2、第3のデータ・キャッシュ回路は、それぞれ、2つのクロックド・インバータ及び1つのトランジスタを有するようにしてもよい。 In the present invention, each of the second and third data cache circuits may include two clocked inverters and one transistor.

また、本発明においては、前記選択回路は、複数のトランジスタと前記複数のトランジスタのゲート電極を制御する複数のロジック回路を有し、前記第2、第3のデータ・キャッシュ回路は、それぞれ、前記複数のロジック回路を制御するようにしてもよい。 In the present invention, the selection circuit includes a plurality of logic circuits that control a plurality of transistors and gate electrodes of the plurality of transistors, and the second and third data cache circuits each include A plurality of logic circuits may be controlled.

また、本発明においては、ダイナミック・データ・キャッシュ回路を更に有するようにしてもよい。 The present invention may further include a dynamic data cache circuit.

また、本発明においては、前記データ・キャッシュ回路を用いて前記データの書き込みを行う際には、直接前記ビット線に昇圧電圧のプリチャージを行うようにしてもよい。 In the present invention, when the data is written using the data cache circuit, the bit line may be precharged directly.

本発明の不揮発性半導体記憶装置は、チップ面積を殆ど増大させることなく、書き込み動作の高速化を実現でき、NAND型フラッシュメモリのシステム全体の高速化を実現できる。よって、本発明によると、より安価で、小型、高速且つ大容量の不揮発性半導体記憶装置が実現できる。本発明の不揮発性半導体記憶装置は、コンピュータを始めとし、ディジタルカメラ、携帯電話、家電製品等の電子機器の記憶装置として用いることができる。 The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention can realize a high-speed write operation without substantially increasing the chip area, and can realize a high-speed NAND flash memory system as a whole. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a non-volatile semiconductor memory device that is cheaper, smaller, faster, and has a larger capacity. The nonvolatile semiconductor memory device of the present invention can be used as a memory device for electronic devices such as computers, digital cameras, mobile phones, and home appliances.

本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施形態の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. 本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施形態に係るメモリセルアレイ、センスアンプ及び選択回路の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a memory cell array, a sense amplifier, and a selection circuit according to an embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. 本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施形態に係るメモリセルアレイのメモリセルの回路構成図である。1 is a circuit configuration diagram of a memory cell of a memory cell array according to an embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. (A)は、本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施形態に係るメモリセルの断面図であり、(b)は、本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施形態に係るセンスアンプの概略構成図である。(A) is sectional drawing of the memory cell which concerns on one Embodiment of the non-volatile semiconductor memory device of this invention, (b) is the outline of the sense amplifier which concerns on one Embodiment of the non-volatile semiconductor memory device of this invention. It is a block diagram. 本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施形態に係るセンスアンプ及び選択回路の回路構成が示されている。1 shows a circuit configuration of a sense amplifier and a selection circuit according to an embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. 本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施形態における偶数ページのベリファイ動作のタイミングチャートである。5 is a timing chart of an even page verify operation in the embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. 本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施形態における偶数ページのベリファイ動作のタイミングチャートである。5 is a timing chart of an even page verify operation in the embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. 本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施形態における奇数ページのベリファイ動作のタイミングチャートである。5 is a timing chart of an odd-page verify operation in an embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. 本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施形態における奇数ページのベリファイ動作のタイミングチャートである。5 is a timing chart of an odd-page verify operation in an embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. 本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施形態における奇数ページのベリファイ動作のタイミングチャートである。5 is a timing chart of an odd-page verify operation in an embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. 本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施例に係るセンスアンプ及び選択回路の回路構成が示されている。1 shows a circuit configuration of a sense amplifier and a selection circuit according to an embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. 本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施例における偶数ページのベリファイ動作のタイミングチャートである。3 is a timing chart of the verify operation for even pages in one embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention. 本発明の不揮発性半導体記憶装置の一実施例における奇数ページのベリファイ動作のタイミングチャートである。3 is a timing chart of an odd page verify operation in one embodiment of the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention; 従来のNAND型フラッシュメモリのメモリセルアレイ及びセンスアンプの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a memory cell array and a sense amplifier of a conventional NAND flash memory.

符号の説明Explanation of symbols

10 不揮発性半導体記憶装置
11 メモリセルアレイ
12 カラム制御回路
13 ロウ制御回路
14 ソース線制御回路
15 Pウェル制御回路
16 データ入出力バッファ
17 コマンド・インターフェイス
18 ステートマシン
19 センスアンプ
20 選択回路
21 外部I/Oパッド
30 プライマリ・データ・キャッシュ(PDC)
31 セカンダリ・データ・キャッシュ(SDC)
33 ダイナミック・データ・キャッシュ(DDC)
34 テンポラリ・データ・キャッシュ(TDC)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Nonvolatile semiconductor memory device 11 Memory cell array 12 Column control circuit 13 Row control circuit 14 Source line control circuit 15 P well control circuit 16 Data input / output buffer 17 Command interface 18 State machine 19 Sense amplifier 20 Selection circuit 21 External I / O Pad 30 primary data cache (PDC)
31 Secondary data cache (SDC)
33 Dynamic Data Cache (DDC)
34 Temporary Data Cache (TDC)

Claims (5)

電気的に書き換え可能な複数の不揮発性メモリセルが配列されたメモリセルアレイと、
書き込みデータを保持する第1、第2及び第3の回路を有するセンスアンプと、
を有する不揮発性半導体記憶装置であって、
前記第1の回路は、外部からデータを受信し、前記データを前記第2の回路及び前記第3の回路へ転送し、
前記第2の回路及び前記第3の回路は、それぞれ、隣り合う2本のビット線に前記データを転送し、
前記隣り合う2本のビット線に接続された前記不揮発性メモリセルのうち選択されたメモリセルには、同時に、前記データが書き込まれることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A memory cell array in which a plurality of electrically rewritable nonvolatile memory cells are arranged;
A sense amplifier having first, second and third circuits for holding write data;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
The first circuit receives data from the outside, transfers the data to the second circuit and the third circuit,
The second circuit and the third circuit respectively transfer the data to two adjacent bit lines,
The nonvolatile semiconductor memory device, wherein the data is simultaneously written into selected memory cells among the nonvolatile memory cells connected to the two adjacent bit lines.
前記第1の回路、第2及び第3の回路は、それぞれ、第1、第2及び第3のデータ・キャッシュ回路であることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。 The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first circuit, the second circuit, and the third circuit are first, second, and third data cache circuits, respectively. 前記第1、第2及び第3のデータ・キャッシュ回路は、それぞれ、ラッチ回路であることを特徴とする請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装置。 3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein each of the first, second, and third data cache circuits is a latch circuit. 前記第2、第3のデータ・キャッシュ回路は、それぞれ、2つのクロックド・インバータ及び1つのトランジスタを有することを特徴とする請求項3に記載の不揮発性半導体記憶装置。 4. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein each of the second and third data cache circuits has two clocked inverters and one transistor. 前記選択回路は、複数のトランジスタと前記複数のトランジスタのゲート電極を制御する複数のロジック回路を有し、前記第2、第3のデータ・キャッシュ回路は、それぞれ、前記複数のロジック回路を制御することを特徴とする請求項4に記載の不揮発性半導体記憶装置。
The selection circuit includes a plurality of logic circuits that control a plurality of transistors and gate electrodes of the plurality of transistors, and the second and third data cache circuits each control the plurality of logic circuits. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4.
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