JP2011134416A - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気的に書換可能なメモリセルを備えた不揮発性半導体記憶装置に関する。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device including electrically rewritable memory cells.
不揮発性半導体記憶装置(NAND型フラッシュメモリなど)は、例えば携帯機器用途で動画などの大容量データを扱うために応用されつつある。大容量データを扱うためには素子の微細化、設計ルールの縮小化する必要があり、さらにはデータ書込みの高速化が不可欠な技術となる。 Non-volatile semiconductor memory devices (NAND flash memory, etc.) are being applied to handle large-capacity data such as moving images in portable device applications, for example. In order to handle a large amount of data, it is necessary to miniaturize elements and reduce design rules, and further, it is an indispensable technique to increase the speed of data writing.
この種の課題を解決するため、例えば特許文献1の技術思想が供されている。この特許文献1記載の技術思想によれば、書き込み速度ベリファイを行い、メモリセルを第1のセル群と当該第1のセル群よりも書き込み速度の遅い第2のセル群とに分類する識別データを取得し、第1のセル群と第2のセル群とに異なる書込条件で交互に電気的書込みしている。この技術思想を適用するとデータ書込みを高速化できる。
In order to solve this type of problem, for example, the technical idea of
ところで、素子を微細化すると、メモリセルの素子特性は、イオンインプランテーション工程時における不純物注入量の多少、ゲート長やゲート幅およびその他素子構成要素の膜厚のばらつき、エッチング処理量の大小などの要因で大きく変化する。 By the way, when the element is miniaturized, the element characteristics of the memory cell include, for example, the amount of impurity implantation during the ion implantation process, the variation in gate length and gate width and the film thickness of other element components, and the amount of etching processing. It varies greatly depending on factors.
このため、各メモリセル間の素子特性のばらつきを生じ、多数のメモリセルによる閾値分布幅の拡大が避けられない。閾値分布幅が拡大すると、動作速度が低下し、メモリセル選択/非選択比が低下し、自己電界ばらつき、近接効果ばらつきが引き起こされる。したがって、特許文献1の技術思想を適用したとしても、記憶データの信頼性に劣ってしまう。
For this reason, variations in element characteristics among the memory cells occur, and an increase in the threshold distribution width due to a large number of memory cells is inevitable. When the threshold distribution width is enlarged, the operation speed is reduced, the memory cell selection / non-selection ratio is lowered, and self-field variation and proximity effect variation are caused. Therefore, even if the technical idea of
本発明の目的は、閾値電圧分布幅が拡大したとしてもデータの信頼性を保持できる不揮発性半導体記憶装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device that can maintain data reliability even when the threshold voltage distribution width is expanded.
本発明の一態様は、電気的書換可能な不揮発性のメモリセルが複数配列されたメモリセルアレイと、前記メモリセルアレイ内の複数のメモリセルの閾値電圧を調整することでデータを書込、消去する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記メモリセルの書込み速度を判別し、当該速度判別結果に基づき分別された複数のメモリセル群に対応した複数の閾値電圧領域内においてそれぞれ前記メモリセルの閾値電圧を書込みデータに応じて調整することでデータを書込むことを特徴としている。 According to one embodiment of the present invention, data is written and erased by adjusting a memory cell array in which a plurality of electrically rewritable nonvolatile memory cells are arrayed and a threshold voltage of the plurality of memory cells in the memory cell array A control circuit, wherein the control circuit determines a write speed of the memory cell, and each of the memory cells in a plurality of threshold voltage regions corresponding to a plurality of memory cell groups sorted based on the speed determination result. Data is written by adjusting a threshold voltage according to write data.
本発明の一態様によれば、閾値電圧分布幅が拡大したとしてもデータの信頼性を保持できる。 According to one embodiment of the present invention, data reliability can be maintained even when the threshold voltage distribution width is increased.
(第1実施形態)
本発明の不揮発性半導体記憶装置をNAND型のフラッシュメモリ装置に適用した第1実施形態について図1ないし図8を参照しながら説明する。尚、以下に参照する図面内の記載において、同一または類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。
(First embodiment)
A first embodiment in which a nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is applied to a NAND flash memory device will be described with reference to FIGS. In the following description in the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
図1は、NAND型のフラッシュメモリ装置の電気的構成を概略的なブロック図により示している。この図1に示すように、フラッシュメモリ装置1は、データを記憶するメモリセルMCを多数(複数)マトリックス状に具備したメモリセルアレイArを具備している。メモリセルMCに記憶されたデータは消去/書込/読出可能に構成されている。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an electrical configuration of a NAND flash memory device. As shown in FIG. 1, the
このメモリセルアレイAr内には複数のビット線BLと、複数のワード線WLと、共通ソース線CSLとが構成されており、各メモリセルMCは平面的にはビット線BLとワード線WLとの交差領域に位置して構成されている。このメモリセルアレイArの周辺には、キャッシュメモリCM、センスアンプ回路SA/PBが構成されており、これらはメモリセルアレイAr内のメモリセルMCに対する書込/読出時に用いられる。 In the memory cell array Ar, a plurality of bit lines BL, a plurality of word lines WL, and a common source line CSL are configured, and each memory cell MC is planarly connected to the bit lines BL and the word lines WL. It is located in the intersection area. A cache memory CM and a sense amplifier circuit SA / PB are formed around the memory cell array Ar, and these are used for writing / reading the memory cells MC in the memory cell array Ar.
その他、フラッシュメモリ装置1内には、制御回路2、アドレスレジスタ3、ワード線制御回路4、ビット線制御回路5、入出力バッファ6などが構成されている。その他、ワード線WLに高電圧を印加するための電圧発生回路や、読出し対象とされたブロックが不良ブロックであるか否かを判定するための不良ブロック判定回路が設けられている。制御回路2は制御端子CONTに接続されており、各ブロック3〜6の動作を主体的に制御するブロックとして設けられている。
In addition, the
入出力バッファ6は、入出力端子I/Oに接続されており、制御回路2からの制御に応じて入出力信号ピンI/Oを介してデータを入出力する。この入出力バッファ6は、このデータ入出力時に一時記憶するバッファとして設けられている。
The input /
アドレスレジスタ3は、制御回路2からの制御信号に応じて入出力バッファ6にアドレスデータが入力されたことが検出されると当該アドレスデータを記憶する。ワード線制御回路4はロウデコーダ4aによりワード線WLを選択し、ビット線制御回路5がカラムデコーダ5によりビット線BLを選択する。これにより、メモリセルアレイAr内のメモリセルMCを指定可能になっている。ワード線制御回路4はワード線WLの印加電圧を制御する回路であり、ビット線制御回路5はビット線BLの電圧を制御、検出するための回路として設けられている。
The
図2は、メモリセルアレイの一部とその周辺ブロックの電気的構成を示している。
図2に示すように、メモリセルアレイArは、複数のブロックB(B0〜Bj-1)から構成されている。これら複数のブロックBは列方向(Y方向)に併設されており、各ブロックBは行方向(X方向)に併設された複数のNANDセルユニットUC(UC0〜UCn-1)により構成されている。NANDセルユニットUC(UC0〜UCn-1)に対応してそれぞれビット線BL(BL0〜BLn-1)が設けられており、ビット線BL(BL0〜BLn-1)はそれぞれ列方向に延伸している。
FIG. 2 shows an electrical configuration of a part of the memory cell array and its peripheral blocks.
As shown in FIG. 2, the memory cell array Ar includes a plurality of blocks B (B 0 to B j-1 ). The plurality of blocks B are arranged in the column direction (Y direction), and each block B is configured by a plurality of NAND cell units UC (UC 0 to UC n-1 ) arranged in the row direction (X direction). ing. Bit lines BL (BL 0 to BL n-1 ) are provided corresponding to the NAND cell units UC (UC 0 to UC n-1 ), and the bit lines BL (BL 0 to BL n-1 ) are respectively provided. Stretched in the row direction.
1つのNANDセルユニットUCは、2個の選択ゲートトランジスタSTD、STSと、これらの選択ゲートトランジスタSTD、STS間に位置して隣接するもの同士でソース/ドレイン領域を共用して直列接続された複数個(例えば32個)のメモリセルMC(メモリセルトランジスタ)とを備えている。選択ゲートトランジスタSTDは、そのドレインがビット線BLに接続されており、選択ゲートトランジスタSTSは、そのソースがソース線CSLに接続されている。 One NAND cell unit UC includes two select gate transistors STD and STS, and a plurality of transistors connected in series by sharing adjacent source / drain regions between these select gate transistors STD and STS. (For example, 32) memory cells MC (memory cell transistors). The selection gate transistor STD has its drain connected to the bit line BL, and the selection gate transistor STS has its source connected to the source line CSL.
メモリセルMCは、その制御ゲート電極CG(後述の図3参照)がワード線WL(WL0〜WLm-1)で連結して共通接続されている。また、選択ゲートトランジスタSTDは、そのゲート電極SGD(後述の図3参照)が選択ゲート線SGLDで連結して共通接続されている。さらに、選択ゲートトランジスタSTSは、そのゲート電極SGS(後述の図3参照)が選択ゲート線SGLSで連結して共通接続されている。これらの選択ゲート線SGLD、SGLSは、ブロックB毎に設けられている。 The memory cells MC are commonly connected by connecting their control gate electrodes CG (see FIG. 3 to be described later) with word lines WL (WL 0 to WL m−1 ). The select gate transistors STD are connected in common by connecting their gate electrodes SGD (see FIG. 3 to be described later) with a select gate line SGLD. Further, the select gate transistors STS are connected in common by connecting their gate electrodes SGS (see FIG. 3 described later) with a select gate line SGLS. These selection gate lines SGLD and SGLS are provided for each block B.
図3は、セルユニットの構造を模式的に示している。この図3に示すように、半導体基板7の表層にはnウェル7aおよびpウェル7bが順に構成されている。pウェル7b上には、ゲート絶縁膜8を介して選択ゲートトランジスタSTDの選択ゲート電極SGDが形成されている。また、この選択ゲート電極SGDの形成領域から平面的に離間して、選択ゲートトランジスタSTSの選択ゲートSGSがpウェル領域7b上にゲート絶縁膜8を介して形成されている。選択ゲート電極SGD−SGS間の半導体基板7b上には、ゲート絶縁膜8を介してメモリセルMCのゲート電極MGが複数構成されている。このゲート電極MGは、浮遊ゲート電極FGと制御ゲート電極CG(ワード線WL)との間にゲート間絶縁膜9を挟んで積層された構造をなしている。
FIG. 3 schematically shows the structure of the cell unit. As shown in FIG. 3, an n well 7 a and
各ゲート電極MG−MG間、ゲート電極MGと選択ゲート電極SGDとの間、ゲート電極MGと選択ゲート電極SGSとの間の半導体基板7の表層には、ソース/ドレイン領域となる不純物拡散層7cが形成されている。
選択ゲート電極SGSの片脇の半導体基板7の表層にはソース線コンタクト用の不純物拡散層7dが形成されている。この不純物拡散層7d上にはソース線CSLが電気的に接続されている。選択ゲート電極SGDの片脇の半導体基板7の表層にはビット線コンタクト用の不純物拡散層7dが形成されている。
An
各メモリセルMCは、それぞれ浮遊ゲート電極FGを具備しており、浮遊ゲート電極FGの電子注入量に応じた4値以上のデータ(多値:例えば2ビットデータ)を記憶する。本実施形態では、1本のワード線WLにより行方向に接続されたメモリセルMCが1ページを構成する。尚、この単位となる1ページは、偶数番のピット線BLに対応するメモリセルMCと奇数番のビット線BLに対応するメモリセルMCがそれぞれ1ページを構成するように設けても良い。データはこのページ毎に書込/読出できるように構成されている。 Each memory cell MC includes a floating gate electrode FG, and stores data of four or more values (multi-value: for example, 2-bit data) corresponding to the electron injection amount of the floating gate electrode FG. In this embodiment, the memory cells MC connected in the row direction by one word line WL constitute one page. One page as a unit may be provided such that the memory cells MC corresponding to the even-numbered pit lines BL and the memory cells MC corresponding to the odd-numbered bit lines BL each constitute one page. Data is configured to be writable / readable for each page.
また、図1に示すキャッシュメモリCMは、メモリセルアレイArと同様の構造を具備し、メモリセルアレイArの1メモリセル当たりの記憶ビット数よりも少ないビット数を記憶するように構成されている。これは、キャッシュメモリCMが書込/読出速度を重視するためである。本実施形態では、キャッシュメモリCMは例えば2値のデータ(1ビットデータ)を記憶する。このキャッシュメモリCMは、セルユニットUCの構造が複数ブロックB分用意され入出力バッファ6を介して外部から一旦データ入力され、その後、センスアンプ回路SA/PBがメモリセルアレイArに書込む。
The cache memory CM shown in FIG. 1 has a structure similar to that of the memory cell array Ar, and is configured to store a smaller number of bits than the number of bits stored per memory cell in the memory cell array Ar. This is because the cache memory CM places importance on the writing / reading speed. In the present embodiment, the cache memory CM stores, for example, binary data (1-bit data). In the cache memory CM, the structure of the cell unit UC is prepared for a plurality of blocks B, and data is temporarily input from the outside via the input /
図2に示すように、メモリセルアレイAr内のビット線BLにはセンスアンプ回路SA/PBが接続されている。このセンスアンプ回路SA/PBは、ビット線BLの電圧センシング回路SAを備えると共にデータ記憶回路PBを備えている。図示しないが、電圧センシング回路SAおよびデータ記憶回路PBはそれぞれ行方向に1ページ分配列されている。各データ記憶回路PBは、メモリセルMCから読出されるデータを保持する機能を有すると共に、メモリセルMCの書込データを保持する機能を備えている。 As shown in FIG. 2, a sense amplifier circuit SA / PB is connected to the bit line BL in the memory cell array Ar. The sense amplifier circuit SA / PB includes a voltage sensing circuit SA for the bit line BL and a data storage circuit PB. Although not shown, the voltage sensing circuit SA and the data storage circuit PB are arranged for one page in the row direction. Each data storage circuit PB has a function of holding data read from the memory cell MC and a function of holding write data of the memory cell MC.
ここで、2値記憶方式のNAND型フラッシュメモリ装置1の書込方式を概略的に説明する。2値NAND型フラッシュメモリ装置1は、1つのメモリセルMCの閾値電圧が2通りの電圧分布の何れかの分布内に調整されることにより、1つのメモリセルMCが4値データ(”1”、”0”)を記憶する。
Here, a writing method of the NAND
図4は、メモリセルMCの閾値電圧分布とメモリセルアレイAr内のメモリセルMCの数の関係を示している。
この図4において、A分布〜B分布は、それぞれ2値データ(”1”、”0”)に対応した閾値電圧分布を示している。また、E分布は、2値データがブロック消去された後の閾値電圧分布を示しており、本実施形態ではデータは割り当てられない。
FIG. 4 shows the relationship between the threshold voltage distribution of the memory cells MC and the number of memory cells MC in the memory cell array Ar.
In FIG. 4, A distribution to B distribution indicate threshold voltage distributions corresponding to binary data (“1”, “0”), respectively. The E distribution indicates a threshold voltage distribution after binary data is erased from a block, and no data is assigned in this embodiment.
これらのA分布〜B分布は互いに異なる分布に予め設定されており、E分布、A分布、B分布は、予めこの順に高い閾値電圧分布になるように互いに離間して設定されている。
具体的には、E分布の上限値Vehは、A分布の下限値Valよりも低い電圧値に設定されている。B分布の下限値VblはA分布の上限値Vahよりも高い電圧値に設定されている。これらのA分布〜B分布の電圧分布は、所定のマージン電圧を見込んで互いに離間するように設定されている。
These A distribution to B distribution are set in advance different from each other, and the E distribution, the A distribution, and the B distribution are set apart from each other so as to obtain a high threshold voltage distribution in this order in advance.
Specifically, the upper limit value Veh of the E distribution is set to a voltage value lower than the lower limit value Val of the A distribution. The lower limit value Vbl of the B distribution is set to a voltage value higher than the upper limit value Vah of the A distribution. The voltage distributions of these A distribution to B distribution are set so as to be separated from each other in anticipation of a predetermined margin voltage.
図4中において、Vaは、2値データを読み出すために選択ワード線WLに与えられる電圧を示しており、Vreadはデータを読出すときにNANDセルユニットUC中の非選択ワード線WLに与えられる電圧を示しており、メモリセルMCが記憶するデータ値に関わらずメモリセルMCを導通させる電圧を示している。 In FIG. 4, Va indicates a voltage applied to the selected word line WL for reading binary data, and Vread is applied to an unselected word line WL in the NAND cell unit UC when reading data. The voltage indicates the voltage that makes the memory cell MC conductive regardless of the data value stored in the memory cell MC.
メモリセルMCのデータが消去状態から多値の最終書込状態に至るまでの全メモリセルMCの閾値電圧分布について説明する。
図5に示すように、全てのメモリセルMCが1閾値電圧分布(E分布)内に調整された消去状態を考慮する。消去状態においても全てのメモリセルMCの消去閾値電圧分布は所定の閾値電圧幅を有している。
A threshold voltage distribution of all the memory cells MC from when the data in the memory cell MC reaches the multi-value final write state will be described.
As shown in FIG. 5, an erased state in which all memory cells MC are adjusted within one threshold voltage distribution (E distribution) is considered. Even in the erased state, the erase threshold voltage distribution of all the memory cells MC has a predetermined threshold voltage width.
図6は、消去状態から最終書込状態に至るまでの書込処理の流れを概略的なフローチャートにより示している。制御回路2、4、5(以下制御回路2等と称す)は、各メモリセルMCに対してページ毎に図6に示す書込処理を行う。書込処理は、書込速度判別用の仮書込処理(S1〜S2)、当該書込速度に応じた閾値電圧分別処理(S3〜S5)、書込みデータに応じて大小調整する閾値電圧調整処理(最終書込処理:S6〜S9)に大きく分けられる。
FIG. 6 is a schematic flowchart showing the flow of the writing process from the erased state to the final written state.
まず、制御回路2等は、書き込速度判別用の仮書込処理を行うため、メモリセルMC(ワード線WL)に所定の仮書込電圧を例えば所定時間印加することでプログラム(S1)することで全メモリセルMCの閾値電圧Vthを上昇調整した後、速度判別用の読出電圧V0を印加して読出すことで書込速度を判別する(S2)。このように、仮書込処理を行う理由は、メモリセルMCの閾値電圧Vthの上昇速度が多数のメモリセルMCに応じて異なるためである。
First, the
図7(a)は、このときの多数のメモリセルMCによる閾値電圧分布を概略的に示している。この図7(a)に示すように、仮書込処理後の多数のメモリセルMCの閾値電圧Vthの分布X0は消去分布Eよりも狭くすることはできるものの大きく拡がる傾向がある。これは、メモリセルMCの素子特性がイオンインプランテーション工程時における不純物注入量の多少、ゲート長やゲート幅およびその他素子構成要素の膜厚のばらつき、エッチング処理量の大小などの要因で大きく変化するためであり、これにより、多数のメモリセルMCの書込速度がそれぞれ異なってしまうためである。 FIG. 7A schematically shows a threshold voltage distribution by a large number of memory cells MC at this time. As shown in FIG. 7A, the distribution X 0 of the threshold voltage Vth of the large number of memory cells MC after the temporary writing process tends to be greatly widened although it can be made narrower than the erase distribution E. This is because the device characteristics of the memory cell MC vary greatly due to factors such as the amount of impurity implantation during the ion implantation process, variations in the gate length, gate width, film thickness of other device components, and the amount of etching processing. This is because the write speeds of the large number of memory cells MC differ from each other.
速度判別用の読出電圧V0は、ステップS1の書込電圧および印加時間に応じて予め設定される電圧であり、2種類(所定速度未満、所定速度以上)の書込速度に分別するときには、閾値電圧分布X0の最大電圧と最小電圧の中間電圧(例えば平均値)となるように予め設定されている。閾値電圧Vthが読出電圧V0よりも低いときには書込速度が所定速度未満と分別し、読出電圧V0以上のときには書込速度が所定速度以上と分別する。尚、多数のメモリセルMCの書込速度を3種類以上に分別しても良い。 The read voltage V 0 for speed determination is a voltage set in advance according to the write voltage and the application time in step S1, and when sorting into two types (less than a predetermined speed and above a predetermined speed), The threshold voltage distribution X 0 is set in advance to be an intermediate voltage (for example, an average value) between the maximum voltage and the minimum voltage. When the threshold voltage Vth is lower than the read voltage V 0 , the writing speed is classified as less than a predetermined speed, and when the threshold voltage Vth is equal to or higher than the read voltage V 0 , the writing speed is classified as a predetermined speed or higher. Note that the writing speed of a large number of memory cells MC may be classified into three or more types.
図6に戻って、制御回路2等は、書込速度を判別した(S1、S2)後、書込速度に応じた閾値電圧分別処理を行う(S3〜S5)。具体的には、制御回路2等は、ワード線WLに書込速度に応じた所定の書込電圧を所定時間印加することでプログラム(S3)した後、書込速度に応じたベリファイ電圧を印加し(S4)、ベリファイ処理がOKとなる(S5:YES)までステップS3から繰り返す。
Returning to FIG. 6, after determining the writing speed (S1, S2), the
図7(b)は、このときの多数のメモリセルMCによる閾値電圧分布を概略的に示している。前述のように多数のメモリセルMCを高速、低速の2種類の書込速度に分別したときには、この図7(b)に示すように、制御回路2等は、書込速度が低速のメモリセルMCに対しては、書込時間を短くしたり、ワード線WLの印加電圧を低下して印加したりすることで、閾値電圧Vthを比較的低い分布A1に振り分けて調整する。 FIG. 7B schematically shows the threshold voltage distribution by the large number of memory cells MC at this time. As described above, when a large number of memory cells MC are separated into two types of high-speed and low-speed write speeds, as shown in FIG. For MC, the threshold voltage Vth is distributed and adjusted to a relatively low distribution A 1 by shortening the writing time or applying the word line WL with a reduced voltage.
逆に、制御回路2等は、書込速度が高速のメモリセルMCに対しては、書込時間を長くしたりワード線WLの印加電圧を上昇して印加したりすることで、閾値電圧Vthを比較的高い分布B1に振り分けて調整する。これらの分布A1およびB1は、互いに離間した電圧分布となるように設定されているが、両分布A1およびB1は共に閾値電圧分布X0に比較して狭い分布となっている。
On the other hand, the
図6に戻って、制御回路2等は、センスアンプ回路SA/PBを構成するデータ記憶回路PBにキャッシュメモリCMからデータをロード(S6)した後、ワード線WLに所定の書込電圧を印加することでプログラムし(S7)、書込速度及びデータに応じたベリファイ電圧を印加し(S8)、ベリファイ処理がOKとなるまでステップS7から繰り返す(S9)。
Returning to FIG. 6, the
図7(c)は、このときの多数のメモリセルMCによる閾値電圧分布を概略的に示している。この図7(c)に示すように、制御回路2等は、ステップS3〜S5にて分布A1内に閾値電圧Vthが調整されたメモリセルMCの閾値電圧Vthを上昇調整することでステップS7において閾値電圧分布A11、A12内の何れかに調整する。すなわち、制御回路2等は、書込速度が比較的遅いメモリセルMCの閾値電圧Vthを閾値電圧分布A11、A12内の何れかに調整する。
FIG. 7C schematically shows the threshold voltage distribution by the large number of memory cells MC at this time. As shown in FIG. 7 (c), the the
逆に、制御回路2等は、ステップS3〜S5にて分布B1内に閾値電圧Vthが調整されたメモリセルMCの閾値電圧Vthを上昇調整することで、ステップS7において閾値電圧分布B11、B12内の何れかに調整する。すなわち、制御回路2等は、書込速度が比較的速いメモリセルMCの閾値電圧Vthを閾値電圧分布B11、B12内の何れかに調整する。
Conversely, such a
図7(c)に示すように、これらの閾値電圧分布A11、A12、B11、B12は、互いに離間してこの順に高くなる分布となっている。このようにして、各メモリセルMCは、その閾値電圧Vthが4つの閾値電圧分布A11、A12、B11、B12内の何れかの分布内に調整されることによって1ビット(2値)を記憶する。 As shown in FIG. 7C, these threshold voltage distributions A 11 , A 12 , B 11 , B 12 are separated from each other and become higher in this order. In this way, each memory cell MC has its threshold voltage Vth adjusted to any one of the four threshold voltage distributions A 11 , A 12 , B 11 , and B 12 , thereby allowing one bit (binary). ) Is memorized.
図8は、メモリセルMCの記憶データを読み出すときの流れを示すフローチャートを示している。前述したように、各メモリセルMCの閾値電圧Vthが4つの閾値電圧分布A11、A12、B11、B12内の何れかの分布内に調整されている。図8に示すように、データの読出時には、書込速度判別用の読出処理を行った(T1)後に、データに応じた読出処理を行う(T2)。 FIG. 8 is a flowchart showing a flow when reading the stored data of the memory cell MC. As described above, the threshold voltage Vth of each memory cell MC is adjusted within any one of the four threshold voltage distributions A 11 , A 12 , B 11 , B 12 . As shown in FIG. 8, at the time of data reading, a reading process for determining the writing speed is performed (T1), and then a reading process corresponding to the data is performed (T2).
具体的には、制御回路2等は、分布A12の上限値よりも高く分布B11の下限値よりも低い電圧を読出電圧Vrefとして設定し、この読出電圧Vrefを印加することで閾値電圧Vthが当該読出電圧Vrefよりも低いか、読出電圧Vref以上かを判定する。
Specifically, like the
そして、制御回路2等は、読出電圧Vrefよりも低いと判定されたときには分布A11又はA12の何れかの分布内に属していると判定し、分布A11の上限値よりも高く分布A12の下限値よりも低く設定された電圧を読出電圧Vaとして設定して読み出す。これにより、制御回路2等は、閾値電圧Vthが分布A11、分布A12内の何れの電圧であるかを判定することで記憶データを読み出すことができる。
When it is determined that the
逆に、制御回路2等は、読出電圧Vref以上と判定されたときには分布B11又はB12の何れかの分布内に属していると判定し、分布B11の上限値よりも高く分布B12の下限値よりも低く設定された電圧を読出電圧Vbとして設定し読出す。これにより、制御回路2等は、閾値電圧Vthが分布B11、B12内の何れの分布内の電圧であるかを判定することで記憶データを読み出すことができる。
Conversely, like the
本実施形態によれば、制御回路2等は、各メモリセルMCの書込速度を判別し、当該速度判別結果に基づいて分別された複数のメモリセルMC群に対応した複数の閾値電圧領域(Vrefよりも低い閾値電圧領域Vd1、Vref以上の閾値電圧領域Vd2)内においてそれぞれメモリセルMCの閾値電圧Vthを書込みデータに応じて調整することでデータを書込んでいる。
According to the present embodiment, the
具体的には、制御回路2等は、2値データをメモリセルMCに記憶させるときに、書込速度の遅いメモリセルMCについては、閾値電圧領域Vd1内でデータに応じて2つの閾値電圧分布A11、A12内に調整している。逆に、制御回路2等は、書込速度の速いメモリセルMCについては、閾値電圧領域Vd2内でデータに応じて2つの閾値電圧分布B11、B12内に調整している。したがって、たとえ多数のメモリセルMCの閾値分布幅が拡大したとしても、閾値電圧Vthを合計4つの電圧分布A11、A12、B11、B12内の何れかに調整することで2値データを書込むことができ、データの信頼性を保持できる。
また、自身のメモリセルMCが書込速度に応じたフラグを記憶しているため、別途記憶領域を設ける必要なく構成できる。
Specifically, when the
In addition, since the memory cell MC of its own stores a flag corresponding to the writing speed, it can be configured without providing a separate storage area.
制御回路2等は、メモリセルMCのデータを読出すときには、複数の閾値電圧領域Vd1、Vd2の境界電圧を読出電圧Vrefとして設定し、何れの閾値電圧領域Vd1、Vd2の何れの領域内の閾値電圧Vthであるか判定した後、判定された閾値電圧領域Vd1、Vd2内に読出電圧Va、Vbをそれぞれ設定してデータを読み出すため、書込速度の速遅に関わらず読出すことができる。
When reading data from the memory cell MC, the
制御回路2等は、2つ(複数)の閾値電圧領域Vd1、Vd2内でそれぞれメモリセルMCの閾値電圧Vthを調整する前に、メモリセルMCの書込速度に応じて2つ(前記閾値電圧領域Vd1、Vd2の数と同じ数)の電圧分布A1、B1に振り分けて調整しているため、個々のメモリセル特性のバラツキに応じて閾値電圧Vthを調整できる。
Before adjusting the threshold voltage Vth of the memory cell MC in each of the two (plurality) threshold voltage regions Vd1 and Vd2, the
制御回路2等は、メモリセルMCに所定の仮書込電圧を印加した後の閾値電圧Vthが所定の読出電圧V0よりも低いメモリセルMCについて書込速度が所定速度未満であるメモリセルMCと分別し所定電圧Vx又はVref以下の閾値電圧領域に振り分けて調整し、前記メモリセルMCに所定の仮書込電圧を印加した後の閾値電圧Vthが所定の読出電圧V0以上となるメモリセルMCについて書込速度が所定速度以上であるメモリセルMCと分別し所定電圧Vx又はVrefよりも高い閾値電圧領域に振り分けて調整しているため、個々のメモリセルMCの特性のバラツキに応じて閾値電圧Vthを調整できる。
The
(第2実施形態)
図9は、本発明の第2実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、データを消去処理するときに当該メモリセルの書込速度に応じて各メモリセルの閾値電圧を振り分けて調整しているところにある。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分について説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention. The difference from the previous embodiment is that the threshold voltage of each memory cell is distributed according to the writing speed of the memory cell when data is erased. It is in the place of adjustment. The same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, and different parts will be described below.
図9は、消去処理の流れをフローチャートにより示している。NAND型フラッシュメモリ装置1ではブロックB毎に消去処理が行われる(U2)。本実施形態では、当該ステップU2の処理を行う前に、前述のステップT1に示した書込速度判別用の読出処理を行う(U1)。
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the erasing process. In the NAND
具体的には、制御回路2等は、分布A12の上限値よりも高く分布B11の下限値よりも低い電圧を読出電圧Vrefとして設定し、メモリセルMCの閾値電圧Vthが当該読出電圧Vrefよりも低いか読出電圧Vref以上か判定する。これにより、対象となるメモリセルMCの書込速度が速いか遅いか判別できる。
Specifically, the
そして、制御回路2等は、ステップU2にてブロック消去処理を行った後、書込速度に応じた閾値電圧分別処理を行う(U3〜U5)。具体的には、制御回路2等は、ワード線WLに書込速度に応じた所定の書込電圧を所定時間印加することでプログラム(U3)した後、書込速度に応じたベリファイ電圧を印加し(U4)、ベリファイ処理がOKとなる(U5:YES)までステップU3から繰り返す。これらのステップU3〜U5の処理を全ページに渡って繰り返す(U6)ことで、消去処理を完了する。すなわち、本実施形態では、消去処理を行うときに、書込速度に応じた閾値電圧分別処理を行っている。
Then, the
すると、制御回路2等は、データの書込処理を行うときには、前述実施形態で説明した閾値電圧調整処理(S6〜S9)を行うだけでデータを書込むことができるため、書込処理を素早く行うことができる。
Then, when the data writing process is performed, the
以上説明したように、本実施形態によれば、メモリセルMCのデータを消去するときに各メモリセルMCの閾値電圧Vthを予め振り分けて調整しているため、前述実施形態とほぼ同様の作用効果を奏すると共に、書込処理を行うときには素早く処理することができる。 As described above, according to the present embodiment, the threshold voltage Vth of each memory cell MC is allocated and adjusted in advance when erasing the data of the memory cell MC. When performing the writing process, the process can be performed quickly.
(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形または拡張が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications or expansions are possible.
前述実施形態では2値の書込みについて示したが、3値または4値またはそれ以上の書込みに適用できる。この場合、2つの閾値電圧領域Vd1、Vd2内において3値、4値データに応じてそれぞれメモリセルMCの閾値電圧Vthを調整するようにしても良いし、3つ以上の閾値電圧領域を設定し、当該設定領域内で3値、4値データに応じてメモリセルMCの閾値電圧Vthを調整するようにしても良い。 In the above-described embodiment, binary writing has been described. However, the present invention can be applied to writing of three values, four values, or more. In this case, the threshold voltage Vth of the memory cell MC may be adjusted in accordance with the ternary and quaternary data in the two threshold voltage regions Vd1 and Vd2, or three or more threshold voltage regions may be set. The threshold voltage Vth of the memory cell MC may be adjusted in accordance with the ternary or quaternary data in the setting area.
NAND型フラッシュメモリ装置1に適用したが、その他の不揮発性半導体記憶装置に適用できる。E分布にデータを割り当てない実施形態を示したが、E分布にデータを割り当てた実施形態にも適用できる。また、E分布とA分布が互いにオーバーラップしている実施形態に適用できる。
Although applied to the NAND
前記した実施形態中に記載された条件範囲内において、適宜条件選択を行うことで同等の効果を奏する。上記実施形態には、種々の実施形態が含まれており、上記実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されたとしても発明が解決しようとする課題の欄で述べられた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成要件を発明として適用可能である。 Within the range of conditions described in the above-described embodiment, an equivalent effect can be achieved by appropriately selecting conditions. The above embodiment includes various embodiments, and is described in the column of the problem to be solved by the invention even if some of the constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the above embodiment. In the case where the problem can be solved and the effects described in the column of the effect of the invention can be obtained, the configuration requirements from which the configuration requirements are deleted can be applied as the invention.
図面中、1はフラッシュメモリ装置(不揮発性半導体記憶装置)、2は制御回路、4はワード線制御回路(制御回路)、5はビット線制御回路(制御回路)、MCはメモリセル、Arはメモリセルアレイを示す。 In the drawings, 1 is a flash memory device (nonvolatile semiconductor memory device), 2 is a control circuit, 4 is a word line control circuit (control circuit), 5 is a bit line control circuit (control circuit), MC is a memory cell, Ar is 1 shows a memory cell array.
Claims (5)
前記メモリセルアレイ内の複数のメモリセルの閾値電圧を調整することでデータを書込、消去する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記メモリセルの書込み速度を判別し、当該速度判別結果に基づき分別された複数のメモリセル群に対応した複数の閾値電圧領域内においてそれぞれ前記メモリセルの閾値電圧を書込みデータに応じて調整することでデータを書込む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 control circuit for writing and erasing data by adjusting threshold voltages of a plurality of memory cells in the memory cell array;
The control circuit determines the write speed of the memory cell, and sets the threshold voltage of the memory cell as write data in a plurality of threshold voltage regions corresponding to a plurality of memory cell groups sorted based on the speed determination result, respectively. A nonvolatile semiconductor memory device, wherein data is written by adjusting accordingly.
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Cited By (4)
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JP2013200924A (en) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Toshiba Corp | Nonvolatile semiconductor memory device |
US10366769B2 (en) | 2017-01-26 | 2019-07-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Nonvolatile memory device and programming method for fast and slow cells thereof |
CN113362874A (en) * | 2020-03-05 | 2021-09-07 | 铠侠股份有限公司 | Semiconductor memory device with a plurality of memory cells |
US11849580B2 (en) | 2021-02-02 | 2023-12-19 | Kioxia Corporation | Memory device and method of controlling memory device |
-
2009
- 2009-12-25 JP JP2009294821A patent/JP2011134416A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013200924A (en) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Toshiba Corp | Nonvolatile semiconductor memory device |
US10366769B2 (en) | 2017-01-26 | 2019-07-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Nonvolatile memory device and programming method for fast and slow cells thereof |
CN113362874A (en) * | 2020-03-05 | 2021-09-07 | 铠侠股份有限公司 | Semiconductor memory device with a plurality of memory cells |
CN113362874B (en) * | 2020-03-05 | 2024-03-01 | 铠侠股份有限公司 | Semiconductor memory device with a memory cell having a memory cell with a memory cell having a memory cell |
US11849580B2 (en) | 2021-02-02 | 2023-12-19 | Kioxia Corporation | Memory device and method of controlling memory device |
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