JP2006018863A - Semiconductor device, memory card, and storage - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、4値のような多値による情報記憶と2値による情報記憶が可能な半導体装置などに関し、例えば不揮発性のメモリカードに適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device capable of storing multi-value information such as four values and binary information, and relates to a technique effective when applied to, for example, a nonvolatile memory card.
特許文献1には、4値による記憶情報記憶と2値による情報記憶とを行うことができるフラッシュメモリについて記載される。これによれば、コマンドによって2値読出し動作(ダイレクトフラッシュアクセス)が指定されると、1個のメモリセルに記憶されている記憶情報を1ビットの記憶情報として読出す。即ち、ダイレクトフラッシュアクセス対象のメモリセルに対する情報記憶は、読出しの動作マージンを大きく採ることを考慮して、消去状態(最も低い閾値電圧分布の状態)又は閾値電圧分布の最も高い第3の書込み状態の2通りの状態から選択する。読出し動作では消去状態と第3の書込み状態との間の電圧を読出しワード線電圧とし、それによって読み出された記憶情報を2値の記憶情報に対する読出しデータとしてそのまま用いる。これにより、メモリセルから読出した記憶情報を多値から2値へ変換する動作が省略され、データを外部に読出すまでの時間を短縮することができる。例えば前記ダイレクトフラッシュアクセスの対象をファイルのセクタデータに対する管理領域のデータとすれば、セクタデータの有効性や代替の有無等を速く判定することができるので、ファイルアクセスを高速化することができる。 Patent Document 1 describes a flash memory that can perform storage information storage using four values and information storage using binary values. According to this, when a binary read operation (direct flash access) is designated by a command, the storage information stored in one memory cell is read as 1-bit storage information. That is, the information storage for the memory cell subject to direct flash access is performed in the erased state (the lowest threshold voltage distribution state) or the third write state with the highest threshold voltage distribution in consideration of a large read operation margin. Select from the following two states. In the read operation, the voltage between the erased state and the third written state is used as a read word line voltage, and the storage information read out as it is used as read data for binary storage information. As a result, the operation of converting the storage information read from the memory cell from multi-value to binary is omitted, and the time until data is read out can be shortened. For example, if the direct flash access target is data in the management area for the sector data of the file, the validity of the sector data, the presence / absence of substitution, and the like can be determined quickly, so that the file access can be speeded up.
本発明者は4値による情報記憶と2値による情報記憶が可能なフラッシュメモリについて検討した。特に、情報記憶に高い信頼性を必要とするデータ若しくはセキュリティを要するデータの格納に2値記憶を用いて4値記憶よりも短時間で行うことについて検討した。 The present inventor has studied a flash memory capable of storing information with four values and storing information with two values. In particular, studies were made on using binary storage to store data that requires high reliability for information storage or data that requires security, and that it takes less time than quaternary storage.
第1の検討事項は短時間でデータの格納を行うことである。上記特許文献に記載されるように、2値で情報記憶を行うとき閾値電圧を高く制御した不揮発性メモリセルに対する読出し判定レベルを、多値の情報記憶における最も高い閾値電圧分布と最も低い閾値電圧分布との間のレベルにすると、記憶情報の書き換えに際して、メモリセルを最も高い閾値電圧分布の状態から最も低い閾値電圧分布の状態に消去するとき、4値による情報記憶を行う場合と同じ処理時間が必要になる。最も低い閾値電圧分布の幅は多値の情報記憶の場合と同じように狭い幅にしなければならず、そのためには、過消去のメモリセルに対してビット単位で書き戻しを行う処理が必要になってくるからである。セキュリティが必要な記憶領域に対する書き換えはその性質上短時間で完了することが望ましく、そのような要求を満足させるには処理時間が長くなって不充分であることが本発明者によって見出された。 The first consideration is to store data in a short time. As described in the above-mentioned patent document, the read threshold level for a nonvolatile memory cell whose threshold voltage is controlled to be high when information is stored in binary, the highest threshold voltage distribution and the lowest threshold voltage in multi-value information storage When the storage information is rewritten, when the memory cell is erased from the highest threshold voltage distribution state to the lowest threshold voltage distribution state, the same processing time as when performing four-level information storage is performed. Is required. The width of the lowest threshold voltage distribution must be as narrow as in the case of multi-value information storage. For this purpose, it is necessary to perform a process of writing back to the over-erased memory cells in units of bits. Because it becomes. It has been found by the present inventor that rewriting to a storage area requiring security is desirably completed in a short time due to its nature, and that the processing time is long and insufficient to satisfy such a requirement. .
第2の検討事項は過消去対策である。消去状態の最も低い閾値電圧分布の幅を狭くする程、消去過程において書き戻し対象にされる過消去のメモリセルの数が多くなる。書き戻し前に電源が遮断されると過消去状態のメモリセルがそのまま残ってしまい、メモリセルアレイの構造によっては、当該消去対象であったアドレスから読み出す情報だけでなく、他のアドレスからの読み出し動作に於いても適切にデータを読み出すことができなくなる虞がある。特に情報記憶に高い信頼性が必要なデータの格納には過消去によるそのような不良を生じ難いことが望ましい。電源が遮断されたとき消去中のメモリセルを不使用にするなどの過消去対策を別途施せばよいのであるが、そのような過消去対策による救済が行われればそれに時間がかかり、前記記憶情報の書き換え処理時間の短縮という要請に反する結果となる。結局、過消去対策を施しても、高信頼性データの格納には4値記憶よりも読出しマージンの大きな2値記憶を用いるような場合には、消去過程においても極力過消去状態を生じないことが必要であるということが本発明者によって見出された。そのような電源遮断は例えばメモリカードの書き換え中に当該メモリカードをカードスロットから取り出すことによって生ずる。 The second consideration is over-erasure measures. As the width of the lowest threshold voltage distribution in the erased state is narrowed, the number of overerased memory cells to be written back in the erase process increases. If the power is cut off before writing back, the over-erased memory cells will remain, and depending on the structure of the memory cell array, not only the information read from the address to be erased but also the read operation from other addresses In this case, there is a possibility that data cannot be read properly. In particular, it is desirable that such defects due to over-erasure are unlikely to occur when storing data that requires high reliability for information storage. It is sufficient to take another over-erase countermeasure such as disabling the memory cell being erased when the power is cut off. However, if such an over-erase countermeasure is taken, it takes time, and the stored information This is contrary to the request for shortening the rewrite processing time. Eventually, even if measures against over-erasure are taken, over-erasure will not occur in the erasure process as much as possible when binary storage with a larger read margin than 4-value storage is used for storing highly reliable data. Has been found by the present inventor. Such power interruption occurs, for example, when the memory card is removed from the card slot during rewriting of the memory card.
本発明の目的は、半導体装置、メモリカード若しくは記憶装置において多値による情報記憶に代えて2値による情報記憶を行うときは記憶情報の消去若しくは書き換え処理に要する時間を短縮することである。 It is an object of the present invention to shorten the time required for erasing or rewriting stored information when performing binary information storage instead of multi-value information storage in a semiconductor device, memory card or storage device.
本発明の別の目的は、半導体装置、メモリカード若しくは記憶装置において多値による情報記憶に代えて2値による情報記憶を行うときは消去過程で過消去状態を生じ難くすることである。 Another object of the present invention is to make it difficult to cause an over-erased state in the erasing process when performing binary information storage instead of multi-value information storage in a semiconductor device, memory card or storage device.
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。 The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
〔1〕半導体装置は、閾値電圧の相違によって情報を記憶する複数の不揮発性メモリセルから成るメモリアレイと、前記不揮発性メモリセルの閾値電圧を低くする制御と高くする制御とを行って前記不揮発性メモリセルに2値の情報記憶又は4値以上の多値の情報記憶を行う制御回路とを有する。前記制御回路は2値で情報記憶を行うとき閾値電圧を高くする不揮発性メモリセルに対する読出し判定レベルが多値の情報記憶における最も高い閾値電圧分布とその次に高い閾値電圧分布との間のレベルになるように制御する。 [1] The semiconductor device performs a control of lowering and increasing a threshold voltage of the nonvolatile memory cell by performing a memory array including a plurality of nonvolatile memory cells storing information according to a difference in threshold voltage. And a control circuit for storing binary information or multi-value information of four or more values in the memory cell. The control circuit is a level between the highest threshold voltage distribution and the next highest threshold voltage distribution in the information storage having a multi-level read determination level for the nonvolatile memory cell that increases the threshold voltage when storing information in binary. Control to become.
上記より、多値の情報記憶における最も高い閾値電圧分布とその次に高い閾値電圧分布との間の前記読出し判定レベルを境に、上側に閾値電圧の高い方の分布が存在し、下側に閾値電圧の低い方の分布が存在するから、閾値電圧の低い方の分布の幅は閾値電圧分布全体の大凡3/4以上になる。記憶情報の書き換えに際して、高い方の閾値電圧分布を低い方の閾値電圧分布に初期化するとき、低い方の閾値電圧分布の許容幅は前記全体の大凡3/4以上になり、消去処理過程でその閾値電圧が低い方の閾値電圧分布よりも低くなるような過消去状態になることはなく、或いはあってもその割合は極めて小さくなる。さらに、消去処理過程で過消去状態になる不揮発性メモリセルの数が少なくなればメモリセル単位に書き戻し処理に要する時間も格段に短縮され、メモリセル単位で閾値電圧を高くする書込み処理時間も短くなり、結果として、記憶情報の書き換えに要する時間が短縮可能になる。 From the above, there is a higher threshold voltage distribution on the upper side, with the read determination level between the highest threshold voltage distribution and the next higher threshold voltage distribution in multi-value information storage as the boundary, and on the lower side Since the distribution with the lower threshold voltage exists, the width of the distribution with the lower threshold voltage is approximately 3/4 or more of the entire threshold voltage distribution. When rewriting the stored information, when the higher threshold voltage distribution is initialized to the lower threshold voltage distribution, the allowable width of the lower threshold voltage distribution is approximately 3/4 or more of the whole, and during the erasing process, The over-erased state in which the threshold voltage is lower than the lower threshold voltage distribution is not entered, or even if it is, the ratio becomes extremely small. Furthermore, if the number of non-volatile memory cells that are over-erased during the erasing process decreases, the time required for the write-back process for each memory cell is significantly shortened, and the write process time for increasing the threshold voltage for each memory cell is also increased. As a result, the time required for rewriting stored information can be shortened.
本発明の具体的な形態では、前記制御回路は2値で情報記憶を行うとき閾値電圧を低くする不揮発性メモリセルに対するベリファイレベルを前記その次に高い閾値電圧分布の上裾レベルとするのがよい。また、前記閾値電圧を低くする処理は不揮発性メモリセルが保持する電子を少なくする消去処理であり、前記閾値電圧を高くする処理は不揮発性メモリセルが保持する電子を多くする書込み処理である。 In a specific form of the invention, the control circuit sets the verify level for the non-volatile memory cell that lowers the threshold voltage when information is stored in binary as the upper base level of the next highest threshold voltage distribution. Good. The process for decreasing the threshold voltage is an erasing process for reducing the number of electrons held in the nonvolatile memory cell, and the process for increasing the threshold voltage is a writing process for increasing the number of electrons held in the nonvolatile memory cell.
上記半導体装置を用いるメモリカードは、前記半導体装置、前記半導体装置に接続されるメモリコントローラ、前記メモリコントローラに接続される外部インタフェース端子とをカード基板に備える。 A memory card using the semiconductor device includes a card substrate including the semiconductor device, a memory controller connected to the semiconductor device, and an external interface terminal connected to the memory controller.
例えば前記メモリコントローラは、外部から前記メモリアレイの第1の記憶領域に対するアクセス指示に応答して多値による情報記憶又は多値による情報読出しを前記半導体装置に指示し、外部から前記メモリアレイの第2の記憶領域に対するアクセス指示に応答して2値による情報記憶又は2値による情報読出しを前記半導体装置に指示する。前記第1の記憶領域はデータの格納に利用され、前記第2の記憶領域は前記第1の記憶領域のデータに対する管理情報の格納に利用される。管理情報は例えば復号キー又はセクタ管理情報などである。 For example, the memory controller instructs the semiconductor device to store information in multiple values or read information in multiple values in response to an access instruction to the first storage area of the memory array from the outside. In response to an access instruction to two storage areas, the semiconductor device is instructed to store information in binary or read information in binary. The first storage area is used for storing data, and the second storage area is used for storing management information for the data in the first storage area. The management information is, for example, a decryption key or sector management information.
〔2〕記憶装置は不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに接続されたメモリコントローラとを有する。前記メモリコントローラは、前記不揮発性メモリに対する多値による情報記憶若しくは多値による情報読出し、又は2値による情報記憶若しくは2値による情報読出しを制御する。前記不揮発性メモリは、閾値電圧の相違によって情報を記憶する不揮発性メモリセルを有し、前記不揮発性メモリセルに2値で情報記憶を行うとき閾値電圧を高くする不揮発性メモリセルに対する読出し判定レベルが多値の情報記憶における最も高い閾値電圧分布とその次に高い閾値電圧分布との間のレベルになるように制御する。 [2] The storage device includes a nonvolatile memory and a memory controller connected to the nonvolatile memory. The memory controller controls multi-value information storage or multi-value information read, or binary information storage or binary information read from the nonvolatile memory. The non-volatile memory has a non-volatile memory cell that stores information according to a difference in threshold voltage, and a read determination level for the non-volatile memory cell that increases the threshold voltage when information is stored in binary in the non-volatile memory cell Is controlled to a level between the highest threshold voltage distribution and the next highest threshold voltage distribution in the multi-value information storage.
これにより、閾値電圧の低い方の分布の幅は閾値電圧分布全体の半分より大きくなるから、記憶情報の書き換えに際して、高い方の閾値電圧分布を低い方の閾値電圧分布に初期化するとき、その閾値電圧が低い方の閾値電圧分布よりも低くなるような過消去状態となる割合は小さい。さらに、書き戻し処理に要する時間も格段に短縮され、メモリセル単位で閾値電圧を高くする書込み処理時間も短くなり、結果として、記憶情報の書き換えに要する時間を短縮することが可能になる。 As a result, the width of the lower threshold voltage distribution is larger than half of the entire threshold voltage distribution, so when rewriting stored information, when initializing the higher threshold voltage distribution to the lower threshold voltage distribution, The ratio of the overerased state in which the threshold voltage is lower than the lower threshold voltage distribution is small. Furthermore, the time required for the write-back process is significantly shortened, the write process time for increasing the threshold voltage in units of memory cells is shortened, and as a result, the time required for rewriting the stored information can be shortened.
本発明の具体的な形態では、前記不揮発性メモリは2値で情報記憶を行うとき閾値電圧を低く制御した不揮発性メモリセルに対する読出し判定レベルを、前記その次に高い閾値電圧分布の上裾レベルとする。 In a specific form of the present invention, the non-volatile memory has a read determination level for a non-volatile memory cell whose threshold voltage is controlled to be low when information is stored in binary, and the upper threshold level of the next higher threshold voltage distribution. And
〔3〕記憶装置は不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに接続されたメモリコントローラとを有する。前記メモリコントローラは、前記不揮発性メモリに対する多値による情報記憶若しくは多値による情報読出し、又は2値による情報記憶若しくは2値による情報読出しを制御する。前記不揮発性メモリは、閾値電圧の相違によって情報を記憶する不揮発性メモリセルを有し、前記不揮発性メモリセルに2値で情報記憶を行うとき閾値電圧を高くする不揮発性メモリセルに対する読出し判定レベルが多値の情報記憶における複数の閾値電圧分布のうち半分よりも高い方に位置する複数の閾値電圧分布の間のレベルになるように制御する。 [3] The storage device includes a nonvolatile memory and a memory controller connected to the nonvolatile memory. The memory controller controls multi-value information storage or multi-value information read, or binary information storage or binary information read from the nonvolatile memory. The non-volatile memory has a non-volatile memory cell that stores information according to a difference in threshold voltage, and a read determination level for the non-volatile memory cell that increases the threshold voltage when information is stored in binary in the non-volatile memory cell Is controlled to a level between a plurality of threshold voltage distributions located higher than half of the plurality of threshold voltage distributions in the multi-value information storage.
これにより、閾値電圧の低い方の分布の幅は閾値電圧分布全体の半分より大きくなるから、記憶情報の書き換えに際して、高い方の閾値電圧分布を低い方の閾値電圧分布に初期化するとき、その閾値電圧が低い方の閾値電圧分布よりも低くなるような過消去状態となる割合は小さい。さらに、書き戻し処理に要する時間も格段に短縮され、メモリセル単位で閾値電圧を高くする書込み処理時間も短くなり、結果として、記憶情報の書き換えに要する時間を短縮することが可能になる。 As a result, the width of the lower threshold voltage distribution is larger than half of the entire threshold voltage distribution, so when rewriting stored information, when initializing the higher threshold voltage distribution to the lower threshold voltage distribution, The ratio of the overerased state in which the threshold voltage is lower than the lower threshold voltage distribution is small. Furthermore, the time required for the write-back process is significantly shortened, the write process time for increasing the threshold voltage in units of memory cells is shortened, and as a result, the time required for rewriting the stored information can be shortened.
本発明の具体的な形態では、前記不揮発性メモリは2値で情報記憶を行うとき閾値電圧を低く制御した不揮発性メモリセルに対するベリファイレベルを、前記読出し判定レベルの直下の閾値電圧分布の上裾レベルとする。 In a specific form of the present invention, the non-volatile memory has a verify level for a non-volatile memory cell whose threshold voltage is controlled to be low when information is stored in binary, and the upper end of the threshold voltage distribution immediately below the read determination level. Level.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。 The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、半導体装置、メモリカード若しくは記憶装置において多値による情報記憶に代えて2値による情報記憶を行うときは記憶情報の消去若しくは書き換え処理に要する時間を短縮することができる。
また、半導体装置、メモリカード若しくは記憶装置において多値による情報記憶に代えて2値による情報記憶を行うときは消去過程で過消去状態を生じ難い。
That is, when performing binary information storage instead of multi-value information storage in a semiconductor device, memory card, or storage device, the time required for erasing or rewriting stored information can be shortened.
In addition, when performing binary information storage instead of multilevel information storage in a semiconductor device, memory card, or storage device, an overerased state is unlikely to occur during the erasure process.
《フラッシュメモリ》
図1には半導体装置としてフラッシュメモリが例示される。フラッシュメモリ1は単結晶シリコンなどの1個の半導体基板に形成される。
<Flash memory>
FIG. 1 illustrates a flash memory as a semiconductor device. The flash memory 1 is formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon.
3で示されるものはメモリアレイ(MRY)であり、メモリマット及びセンスラッチ回路を有する。メモリマット3は電気的に消去及び書込み可能な不揮発性メモリセルを多数有し、不揮発性メモリセルのデータ端子がビット線に並列に接続される、AND或いはNOR型などのアレイ形態を形成する。 What is indicated by 3 is a memory array (MRY) having a memory mat and a sense latch circuit. The memory mat 3 has a large number of electrically erasable and writable nonvolatile memory cells, and forms an array form such as an AND or NOR type in which data terminals of the nonvolatile memory cells are connected in parallel to the bit lines.
外部入出力端子I/O1〜I/O16は、アドレス入力端子、データ入力端子、データ出力端子、コマンド入力端子に兼用され、マルチプレクサ4に接続される。外部入出力端子I/O1〜I/O16に入力されたセクタアドレスはマルチプレクサ(MPX)4からセクタアドレスバッファ(SABUF)5に入力され、Yアドレス(カラムアドレス)はマルチプレクサ4からYアドレスカウンタ(YACUNT)6にプリセットされる。外部入出力端子I/O1〜I/O16に入力された書込みデータはマルチプレクサ4からデータ入力バッファ7(DIBUF)に供給され、データ出力バッファ(DOBUF)8から出力されるリードデータはマルチプレクサ4を介して外部入出力端子I/O1〜I/O16から出力される。
The external input / output terminals I / O 1 to I /
外部入出力端子I/O1〜I/O16に供給されたコマンドコードとアドレス信号の一部はマルチプレクサ4から内部制御回路(IPCNT)10に供給される。
A part of the command code and the address signal supplied to the external input / output terminals I / O 1 to I /
セクタアドレスバッファ5に供給されたセクタアドレスはXデコーダ(XDEC)9でデコードされ、そのデコード結果にしたがってメモリアレイ3からワード線を選択する。YアドレスがプリセットされるYアドレスカウンタ6は、特に制限されないが、11ビットのカウンタとされ、プリセット値を起点にアドレスカウントを行なって、Yデコーダ(YDEC)11にYゲート(YGAT)12の選択信号を順次出力させる。Yゲート12は2048バイトのデータレジスタ(DREG)13の入力ノードをバイト単位で入力データコントローラ(IDCNT)15のバイト出力に同通させ、またはデータ出力バッファ8のバイト入力に導通させる。例えばセクタの途中のアドレスがYアドレスカウンタ6にプリセットされた場合、データ出力動作では、データレジスタ13に読み出されたセクタデータがその先頭アドレスを起点に順次バイト単位でYゲート12からデータ出力バッファ8に供給され、また、データ入力動作では入力データバッファ7から入力データコントローラ15に与えられるデータがその先頭アドレスを起点にYゲート12からバイト単位でデータレジスタ13にラッチされる。
The sector address supplied to the sector address buffer 5 is decoded by an X decoder (XDEC) 9 and a word line is selected from the memory array 3 according to the decoding result. The Y address counter 6 to which the Y address is preset is not particularly limited, but is an 11-bit counter, performs address counting from the preset value, and selects the Y decoder (YDEC) 11 and the Y gate (YGAT) 12 The signals are output sequentially. The
制御信号バッファ(CSBUF)18には、外部からのアクセス制御信号としてチップイネーブル信号/CE、コマンドラッチイネーブル信号CLE、アドレスラッチイネーブル信号ALE、ライトイネーブル信号/WE、リードイネーブル信号/RE、ライトプロテクト信号/WP、パワー・オン・リードイネーブル信号PRE、及びリセット信号/RESが供給される。信号の先頭に付された記号“/”はその信号がローイネーブルであることを意味する。 The control signal buffer (CSBUF) 18 includes a chip enable signal / CE, a command latch enable signal CLE, an address latch enable signal ALE, a write enable signal / WE, a read enable signal / RE, and a write protect signal as external access control signals. / WP, power on read enable signal PRE, and reset signal / RES are supplied. The symbol “/” attached to the head of a signal means that the signal is low enable.
チップイネーブル信号/CEはフラッシュメモリチップ1の選択を行なう信号であり、ローレベルでフラッシュメモリチップ(デバイス)1をアクティブに、ハイレベルでフラッシュメモリチップ1をスタンバイ状態にする。リードイネーブル信号/REは外部入出力端子I/O1〜I/O16からのデータ出力タイミングを制御し、当該信号のクロック変化に同期してデータが読み出される。ライトイネーブル信号/WEはその立ち上がりエッジで、コマンド、アドレス、及びデータをフラッシュメモリチップ1に取込み指示する。コマンドラッチイネーブル信号CLEは外部入出力端子I/O1〜I/O16に外部から供給されるデータをコマンドとして指定する信号であり、出力端子I/O1〜I/O16のデータがCLE=“H”(ハイレベル)の状態時に/WEの立ち上がりエッジに同期して採りこまれ、コマンドとして認識される。アドレスラッチイネーブル信号ALEは外部入出力端子I/O1〜I/O16に外部から供給されるデータがアドレスであることを指示する信号であり、出力端子I/O1〜I/O16のデータがALE=“H”(ハイレベル)の状態時に/WEの立ち上がりエッジに同期して採りこまれ、アドレスとして認識される。ライトプロテクト信号/WPはローレベルによりフラッシュメモリチップ1は消去及び書込み禁止とされる。パワー・オン・リードイネーブル信号PREは電源投入後にコマンド及びアドレスを入力すること無く所定セクタのデータを読出すパワーオンリード機能を使用するときイネーブルにされる。リセット信号/RESは電源投入後ローレベルからハイレベルに遷移されることによりフラッシュメモリチップ1に初期化動作を指示する。 The chip enable signal / CE is a signal for selecting the flash memory chip 1 and activates the flash memory chip (device) 1 at a low level and puts the flash memory chip 1 in a standby state at a high level. The read enable signal / RE controls the data output timing from the external input / output terminals I / O1 to I / O16, and data is read in synchronization with the clock change of the signal. The write enable signal / WE instructs the flash memory chip 1 to fetch a command, an address, and data at the rising edge. The command latch enable signal CLE is a signal for designating data supplied from the outside to the external input / output terminals I / O1 to I / O16 as a command, and the data of the output terminals I / O1 to I / O16 is CLE = "H". In the (high level) state, it is taken in synchronization with the rising edge of / WE and recognized as a command. The address latch enable signal ALE is a signal for instructing that the data supplied from the outside to the external input / output terminals I / O1 to I / O16 is an address, and the data of the output terminals I / O1 to I / O16 is ALE = In the "H" (high level) state, it is taken in synchronization with the rising edge of / WE and is recognized as an address. When the write protect signal / WP is at a low level, the flash memory chip 1 is prohibited from being erased and written. The power-on-read enable signal PRE is enabled when the power-on read function for reading data of a predetermined sector without inputting a command and an address after power-on is used. The reset signal / RES instructs the flash memory chip 1 to perform an initialization operation by transitioning from a low level to a high level after power-on.
内部制御回路10は前記アクセス制御信号などに従ったインタフェース制御を行なうと共に、入力されたコマンドに従った消去、書込み及び読出しなどの内部動作を制御する。また、内部制御回路10はレディー・ビジー信号R/B、マスタリセット信号/MRESを出力する。レディー・ビジー信号R/Bはフラッシュメモリチップ1の動作中にそのローレベルによりビジー状態を外部に通知する。
The
図2にはメモリマット3における不揮発性メモリセルのアレイ構成が例示される。同図には代表的に4個の揮発性メモリセル20が示される。不揮発性メモリセル20は、特に図示はしないが、フローティングゲートに絶縁膜を介してコントロールゲートを重ねたスタックドゲート構造、或いは選択トランジスタとシリコン窒化膜を有する記憶トランジスタとを直列配置したスプリットゲート構造など適宜のメモリセル構造を採用可能である。例えばスタックドゲート構造の不揮発性メモリセルの場合、コントロールゲートはワード線WLi,WLjに、ドレインはビット線BLn、BLmに、ソースはソース線SLi,SLjに接続される。スタックドゲート構造の不揮発性メモリセルに対する消去処理は、特に制限されないが、消去バイアスとしてコントロールゲートに正の高電圧を印加しフローティングゲートの電子を放出させることで閾値電圧を低くする処理とされる。スタックドゲート構造の不揮発性メモリセルに対する書込み処理は、特に制限されないが、書込みバイアスとしてドレインに負の高電圧を印加しフローティングゲートに電子を注入することで閾値電圧を高くする処理とされる。読出し処理は、所定の読出し判定レベルをワード線選択レベルとしてメモリセルトランジスタを選択してビット線に流れる電流変化若しくはビット線に現れるレベル変化によって記憶情報を検出可能にする処理とされる。
FIG. 2 illustrates an array configuration of nonvolatile memory cells in the memory mat 3. In the figure, typically four
図3には4値の情報記憶による閾値電圧分分布が例示される。図4には2値の情報記憶による閾値電圧分分布が例示される。前記内部制御回路10は不揮発性メモリセル20に対して4値の情報記憶と2値の情報記憶の双方を可能にする。4値の情報記憶と2値の情報記憶に対しては各々に個別化された消去コマンド、書込みコマンド、及び読み出しコマンドが用意されている。
FIG. 3 illustrates a threshold voltage distribution by quaternary information storage. FIG. 4 illustrates a threshold voltage distribution by binary information storage. The
図3において閾値電圧分布Drngは消去状態(記憶情報“00”)、閾値電圧分布Crngは第1書込み状態(記憶情報“01”)、閾値電圧分布Brngは第2書込み状態(記憶情報“10”)、閾値電圧分布Arngは第3書込み状態(記憶情報“11”)とされる。RL1〜RL3は不揮発性メモリセルに対する読出し判定レベルであり、記憶情報を判定するとき不揮発性メモリセルにワード線選択レベルとして与えられる。例えば、読出し判定レベルRL1によって不揮発性メモリセルのオン状態又はオフ状態を判定し、オン状態のときは更に読出し判定レベルRL0によって不揮発性メモリセルのオン状態又はオフ状態を判定し、オン状態であれば閾値電圧分布Drngの消去状態(記憶情報“00”)であることが判別され、オフ状態であれば閾値電圧分布Crngの第1書込み状態(記憶情報“01”)であることが判別される。これに対し読出し判定レベルRL1により不揮発性メモリセルがオフ状態であると判定されたときは更に読出し判定レベルRL2によって不揮発性メモリセルのオン状態又はオフ状態を判定し、オン状態であれば閾値電圧分布Brngの第2書き込み状態(記憶情報“10”)であることが判別され、オフ状態であれば閾値電圧分布Arngの第3書込み状態(記憶情報“11”)であることが判別される。 In FIG. 3, the threshold voltage distribution Drng is an erased state (memory information “00”), the threshold voltage distribution Crng is a first write state (memory information “01”), and the threshold voltage distribution Brng is a second write state (memory information “10”). ), The threshold voltage distribution Arng is in the third write state (stored information “11”). RL1 to RL3 are read determination levels for the nonvolatile memory cells, and are given to the nonvolatile memory cells as word line selection levels when determining stored information. For example, the read determination level RL1 determines whether the nonvolatile memory cell is in an on state or an off state. When the nonvolatile memory cell is in an on state, the read determination level RL0 determines whether the nonvolatile memory cell is in an on state or an off state. For example, it is determined that the threshold voltage distribution Drng is in the erased state (stored information “00”), and if it is in the off state, it is determined that the threshold voltage distribution Crng is in the first write state (stored information “01”). . On the other hand, when the read determination level RL1 determines that the nonvolatile memory cell is in the off state, the read determination level RL2 further determines whether the nonvolatile memory cell is in the on state or the off state. It is determined that the distribution Brng is in the second writing state (memory information “10”), and if it is in the off state, it is determined that the threshold voltage distribution Arng is in the third writing state (memory information “11”).
図4において閾値電圧分布B_Drngは消去状態(記憶情報“0”)、閾値電圧分布Arngは書込み状態(記憶情報“1”)とされる。図4の閾値電圧分布Arngは図3の第3書込み状態の閾値電圧分布Arngと同じである。閾値電圧分布B_Drngは図3の消去状態の閾値電圧分布Drngの下限から第2書込み状態の閾値電圧分布Brngの上限に至る範囲とされる。2値読出しの読出し判定レベルはRL2とされる。 In FIG. 4, the threshold voltage distribution B_Drng is in the erased state (memory information “0”), and the threshold voltage distribution Arng is in the written state (memory information “1”). The threshold voltage distribution Arng in FIG. 4 is the same as the threshold voltage distribution Arng in the third write state in FIG. The threshold voltage distribution B_Drng ranges from the lower limit of the threshold voltage distribution Drng in the erased state in FIG. 3 to the upper limit of the threshold voltage distribution Brng in the second written state. The read determination level for binary reading is RL2.
図5には4値消去処理フローが例示される。不揮発性メモリセルに所定電圧の消去バイアスを所定時間印加して(S1)、過剰消去(過消去とも称する)チェックを行う(S2)。ここでの過剰消去チェックは不揮発性メモリセルの閾値電圧がベリファイレベルVL0以上であるかを判定することである。過剰消去でなければ消去チェックを行う(S3)。ここでの消去チェックは不揮発性メモリセルの閾値電圧がベリファイレベルVL1以下であるかを判定することである。ベリファイレベルVL1以下でなければ再度消去バイアスを印加し(S1)、過剰消去であれば書込みバイアスを印加して書き戻しを行い(S4)、最終的に、消去処理対象の全ての不揮発性メモリセルの閾値電圧が消去状態の閾値電圧分布Drngの中に入るまで上記S1〜S4の処理を繰り返す。消去バイアスの印加はワード線単位で行われ、書き戻しのための書込みバイアスの印加はビット単位で制御される。 FIG. 5 illustrates a quaternary erase process flow. An erasing bias of a predetermined voltage is applied to the nonvolatile memory cell for a predetermined time (S1), and an over-erasing (also referred to as over-erasing) check is performed (S2). The over-erase check here is to determine whether the threshold voltage of the nonvolatile memory cell is equal to or higher than the verify level VL0. If it is not excessive erasure, an erasure check is performed (S3). Here, the erase check is to determine whether the threshold voltage of the nonvolatile memory cell is equal to or lower than the verify level VL1. If the verify level is not lower than VL1, the erase bias is applied again (S1). If the erase is excessive, the write bias is applied and the write back is performed (S4). Finally, all the nonvolatile memory cells to be erased are written. The above-described processing of S1 to S4 is repeated until the threshold voltage falls within the erased threshold voltage distribution Drng. The application of the erase bias is performed in units of word lines, and the application of the write bias for writing back is controlled in units of bits.
図6には4値書込み処理フローが示される。書込み処理は上記消去処理の後に行われる。書込み処理では、閾値電圧分布Arngの第3書込み状態(記憶情報“11”)にすべき不揮発性メモリセルのための書込みバイアス印加(S11)とベリファイレベルVL6によるベリファイチェック(S12)を繰り返し、次に、閾値電圧分布Brngの第2書き込み状態(記憶情報“10”)にすべき不揮発性メモリセルのための書込みバイアス印加(S13)とベリファイレベルVL4によるベリファイチェック(S14)を繰り返し、最後に閾値電圧分布Crngの第1書込み状態(記憶情報“01”)にすべき不揮発性メモリセルのための書込みバイアス印加(S15)とベリファイレベルVL2によるベリファイチェック(S16)を繰り返す。前記ステップS11,S13,S15において実際に書込みバイアスを印加するか否かは、書き込みデータの2ビット毎の値によって制御される。単位2ビットが“11”の不揮発性メモリセルにはS11で書き込みバイアスを印加し、単位2ビットが“10”の不揮発性メモリセルにはS13で書き込みバイアスを印加し、単位2ビットが“01”の不揮発性メモリセルにはS15で書き込みバイアスを印加し、単位2ビットが“00”の不揮発性メモリセルには書き込みバイアスの印加を抑止する。最後に、上裾チェック(S17)を行う。すなわち、閾値電圧分布Brngの第2書込み状態(記憶情報“10”)にすべき不揮発性メモリセルに対してはその閾値電圧がベリファイレベルVL5以下であること、閾値電圧分布Crngの第1書込み状態(記憶情報“01”)にすべき不揮発性メモリセルに対してはその閾値電圧がベリファイレベルVL3以下であること、閾値電圧分布Drngの消去状態(記憶情報“00”)にすべき不揮発性メモリセルに対してはその閾値電圧がベリファイレベルVL1以下であることをチェックする。閾値電圧が目的の閾値電圧分布の上裾以下であれば、書込みは正常終了(PASS)、1ビットでも上裾を越えていれば異常終了(FAIL)とされ、消去処理からやり直しとされる。
FIG. 6 shows a quaternary write processing flow. The writing process is performed after the erasing process. In the write process, the write bias application (S11) for the nonvolatile memory cell to be brought into the third write state (stored information “11”) of the threshold voltage distribution Arng and the verify check (S12) by the verify level VL6 are repeated. Then, the write bias application (S13) for the nonvolatile memory cell to be brought into the second write state (memory information “10”) of the threshold voltage distribution Brng and the verify check (S14) by the verify level VL4 are repeated, and finally the threshold value The write bias application (S15) for the nonvolatile memory cell to be brought into the first write state (memory information “01”) of the voltage distribution Crng and the verify check (S16) by the verify level VL2 are repeated. Whether or not the write bias is actually applied in steps S11, S13, and S15 is controlled by the value of every two bits of the write data. A write bias is applied in S11 to the nonvolatile memory cell whose
図7には2値消去処理フローが例示される。不揮発性メモリセルに所定電圧の消去バイアスを所定時間印加して(S1)、過剰消去(過消去とも称する)チェックを行う(S2)。ここでの過剰消去チェックは不揮発性メモリセルの閾値電圧がベリファイレベルVL0以上であるかを判定することである。過剰消去でなければ消去チェックを行う(S5)。ここでの消去チェックは不揮発性メモリセルの閾値電圧がベリファイレベルVL5以下であるかを判定することである。ベリファイレベルVL5以下でなければ再度消去バイアスを印加し(S1)、過剰消去であれば書込みバイアスを印加して書き戻しを行い(S4)、最終的に、消去処理対象の全ての不揮発性メモリセルの閾値電圧が消去状態の閾値電圧分布B_Drngの中に入るまで上記S1、S2,S4,S5の処理を繰り返す。 FIG. 7 illustrates a binary erase processing flow. An erasing bias of a predetermined voltage is applied to the nonvolatile memory cell for a predetermined time (S1), and an over-erasing (also referred to as over-erasing) check is performed (S2). The over-erase check here is to determine whether the threshold voltage of the nonvolatile memory cell is equal to or higher than the verify level VL0. If it is not excessive erasure, an erasure check is performed (S5). Here, the erase check is to determine whether the threshold voltage of the nonvolatile memory cell is equal to or lower than the verify level VL5. If the verify level is not lower than VL5, an erase bias is applied again (S1), and if it is excessive erase, a write bias is applied to perform write back (S4), and finally all nonvolatile memory cells to be erased are processed. The processes of S1, S2, S4, and S5 are repeated until the threshold voltage of the current value falls within the erased threshold voltage distribution B_Drng.
図5の4値消去処理と比べると、2値記憶の消去状態における閾値電圧分布B_Drngは4値記憶の消去状態における閾値電圧分布Drngの約3倍の幅を持っている。これにより、消去処理過程でその閾値電圧が目的の閾値電圧分布以下になるような過消去状態になることはなく、或いはあってもその割合はき極めて小さくなる。さらに、消去処理過程で過消去状態になる不揮発性メモリセルの数が少なくなればメモリセル単位の書き戻し処理に要する時間も格段に短縮される。したがって、4値記憶に比べて2値記憶における消去処理時間は格段に短くなる。この処理時間短縮効果は単に2値記憶だから得られるものではない。2値で情報記憶を行うとき閾値電圧の高い書込み状態にされる不揮発性メモリセルに対する読出し判定レベルが4値の情報記憶における最も高い閾値電圧分布Arnとその次に高い閾値電圧分布Brnとの間のレベルRL2になるように制御されているからである。2値で情報記憶を行う場合に、図9の比較例に示すように、閾値電圧の高い書込み状態にされる不揮発性メモリセルに対する読出し判定レベルが4値の情報記憶における最も高い閾値電圧分布Arnと最も低い閾値電圧分布Drnとの間のレベルRL1になるように制御する場合には、消去状態の閾値電圧分布は4値記憶の場合と同じように狭くなるから消去時間の短縮を期待することはできない。 Compared with the quaternary erase process of FIG. 5, the threshold voltage distribution B_Drng in the erased state of the binary storage has a width about three times the threshold voltage distribution Drng in the erased state of the quaternary storage. As a result, an over-erased state in which the threshold voltage does not become the target threshold voltage distribution or less during the erasing process is not performed, or the ratio is extremely small. Furthermore, if the number of non-volatile memory cells that are over-erased during the erasure process is reduced, the time required for the write-back process for each memory cell can be significantly shortened. Therefore, the erasure processing time in the binary storage is remarkably shortened compared to the 4-level storage. This processing time shortening effect cannot be obtained because it is simply a binary storage. Between the highest threshold voltage distribution Arn and the next highest threshold voltage distribution Brn in information storage with four-level read determination level for a nonvolatile memory cell that is in a write state with a high threshold voltage when storing information in binary This is because the level RL2 is controlled. When information is stored in binary, as shown in the comparative example of FIG. 9, the highest threshold voltage distribution Arn in information storage in which the read determination level for a nonvolatile memory cell in a write state with a high threshold voltage is four values. When the control is performed so that the level RL1 is between the threshold voltage distribution Drn and the lowest threshold voltage distribution Drn, the threshold voltage distribution in the erased state is narrowed in the same manner as in the case of quaternary storage, so that the erase time can be expected to be shortened. I can't.
図8には2値書込み処理フローが示される。書込み処理は上記消去処理の後に行われる。書込み処理では、閾値電圧分布Arngの第3書込み状態(記憶情報“1”)にすべき不揮発性メモリセルのための書込みバイアス印加(S11)とベリファイレベルVL6によるベリファイチェック(S12)を繰り返す。前記ステップS11において実際に書込みバイアスを印加するか否かは、書き込みデータの1ビット毎の値によって制御される。単位1ビットが“1”の不揮発性メモリセルにはS11で書き込みバイアスを印加し、単位1ビットが“0”の不揮発性メモリセルには書き込みバイアスの印加を抑止する。最後に、上裾チェック(S18)を行う。ここでは、閾値電圧分布B_Drngの消去状態(記憶情報“0”)にすべき不揮発性メモリセルに対してその閾値電圧がベリファイレベルVL5以下であることをチェックする。閾値電圧が目的の閾値電圧分布の上裾以下であれば、書込みは正常終了(PASS)、1ビットでも上裾を越えていれば異常終了(FAIL)とされ、消去処理からやり直しとされる。 FIG. 8 shows a binary write processing flow. The writing process is performed after the erasing process. In the write process, the write bias application (S11) for the nonvolatile memory cell to be brought into the third write state (stored information “1”) of the threshold voltage distribution Arng and the verify check (S12) with the verify level VL6 are repeated. Whether or not the write bias is actually applied in step S11 is controlled by the value of each bit of the write data. In step S11, a write bias is applied to a nonvolatile memory cell whose unit 1 bit is “1”, and application of a write bias is suppressed to a nonvolatile memory cell whose unit 1 bit is “0”. Finally, an upper skirt check (S18) is performed. Here, it is checked that the threshold voltage of the threshold voltage distribution B_Drng to be erased (stored information “0”) is equal to or lower than the verify level VL5. If the threshold voltage is less than or equal to the upper skirt of the target threshold voltage distribution, writing is terminated normally (PASS), and if even one bit exceeds the upper skirt, it is abnormally terminated (FAIL), and the erasing process is repeated.
図6の4値書込み処理に比べると、設定すべき書込み閾値電圧分布はArngの一種類だけであり、上裾チェックも一種類の閾値電圧分布B_Drngに対して行うだけでよく、2値記憶の書込み処理時間も4値記憶に比べて短くなる。 Compared with the four-value write processing of FIG. 6, the write threshold voltage distribution to be set is only one type of Arng, and the upper skirt check only needs to be performed on one type of threshold voltage distribution B_Drng. The write processing time is also shorter than the 4-value storage.
結果として、図4の閾値電圧分布による2値記憶を用いることにより、図3の4値記憶、図9の比較例に係る2値記憶に比べて、記憶情報の書き換えに要する消去処理及び書き込み処理の時間を短縮することができる。更に、消去処理過程において過消去状態になる不揮発性メモリセルの数も格段に少ないから不所望な電源遮断によって過消去状態の不揮発性メモリセルが残る確立も小さくすることができる。別途過消去対策が施されている場合には、いずれにしても過消去状態の不揮発性メモリセルが残ることはないが、図4の2値記憶を行う場合には過消去対策が実施される割合が少なくなり、この点においても情報記憶の信頼性が向上される。 As a result, by using the binary storage based on the threshold voltage distribution of FIG. 4, the erasure process and the write process required for rewriting the stored information, compared to the 4-value storage of FIG. 3 and the binary storage of the comparative example of FIG. Can be shortened. Furthermore, since the number of non-volatile memory cells that are over-erased during the erasing process is remarkably small, the probability that an over-erased non-volatile memory cell remains due to undesired power interruption can be reduced. When a measure against over-erasure is separately taken, any over-erased nonvolatile memory cell will not remain anyway, but when performing binary storage of FIG. 4, a measure against over-erasure is implemented. The ratio is reduced, and the reliability of information storage is also improved in this respect.
《メモリカード》
図10には図1のフラッシュメモリを適用したメモリカードが示される。メモリカード31は消去及び書き込み可能な前記フラッシュメモリ(FLASH)1と、メモリ制御及び外部インタフェース制御を行うカードコントローラ(CCNT)35とを、実装基板に備えて成る。
"Memory card"
FIG. 10 shows a memory card to which the flash memory of FIG. 1 is applied. The memory card 31 includes the erasable and writable flash memory (FLASH) 1 and a card controller (CCNT) 35 that performs memory control and external interface control on a mounting board.
前記フラッシュメモリ1はカードコントローラ35のアクセス制御を受ける。図1において、前記カードコントローラ35は、例えばホストコンピュータ(ホスト装置)との間で外部インタフェース制御を行う。カードコントローラ35は、ホストコンピュータからの指示に従って、フラッシュメモリ1をアクセスするアクセス制御機能を有する。このアクセス制御機能はハードディスク互換の制御機能であり、例えばホストコンピュータがセクタデータの集合をファイルデータとして管理するとき、カードコントローラ35は論理アドレスとしてのセクタアドレスと物理メモリアドレスとを対応させてフラッシュメモリ1のアクセス制御を行う。図1に従えば、前記カードコントローラ35は、ホストインタフェース回路(HIF)40、演算制御手段としてのマイクロプロセッサ(MPU)41、フラッシュコントローラ(FCNT)42、バッファコントローラ(BCNT)43、及びバッファメモリ(BUFM)44から成る。前記フラッシュコントローラ42は図示を省略するECC回路を備える。バッファメモリ44はDRAM(Dynamic Random Access memory)又はSRAM(Static Random Access Memory)等から成る。
The flash memory 1 is subjected to access control by the
前記MPU41は、CPU(Central Processing Unit)45、プログラムメモリ(PGM)46及びワークRAM(WRAM)47などを有し、カードコントローラ35を全体的に制御する。プログラムメモリ46はCPU45の動作プログラムなどを保有する。
The
前記ホストインタフェース回路40は、ATA(ATAttachment)、IDE(Integrated Device Electronics)、SCSI(Small Computer System Interface)、MMC(MultiMediaCard)、PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association)等の所定のプロトコルに従って、パーソナルコンピュータ又はワークステーションなどのホストコンピュータとインタフェースを行う回路である。ホストインタフェース動作の制御はMPU41が行う。
The
前記バッファコントローラ43はMPU41から与えられるアクセス指示に従って、バッファメモリ44のメモリアクセス動作を制御する。バッファメモリ44にはホストインタフェース40に入力されたデータ、又はホストインタフェース40から出力するデータが一時的に保持される。また、バッファメモリ44には、フラッシュメモリ1から読み出されたデータ又はフラッシュッメモリ1に書き込まれるデータが一時的に保持される。
The
フラッシュコントローラ42はMPU41から与えられるアクセス指示に従って、フラッシュメモリ1に対する、読み出し動作、消去動作及び書き込み動作を制御する。フラッシュコントローラ42は、読み出し動作において読み出しコマンドや読み出しアドレス情報等の読み出し制御情報を出力し、書き込み動作において書き込みコマンドコード及び書き込みアドレス情報などの書き込み制御情報を出力し、消去動作において消去コマンド等の消去制御情報を出力する。図示を省略するECC回路は、MPU41から与えられる指示に従って、フラッシュメモリ1に書き込むデータに対してエラー訂正符号(エラー訂正コード)を生成して、書込みデータに付加する。また、フラッシュメモリ1から読み出された読み出しデータを当該読み出しデータに付加されているエラー訂正符号を用いてエラー検出・訂正処理を行い、そのエラー訂正能力範囲のエラーに対して訂正を行う。
The flash controller 42 controls a read operation, an erase operation, and a write operation for the flash memory 1 in accordance with an access instruction given from the
フラッシュメモリ1はその不揮発性メモリアレイ(ARY)3に、4値記憶の対象とされる第1の記憶領域ARYf)3Aと、2値記憶の対象とされる第2の記憶領域(ARYs)3Bとを有する。前記第1の記憶領域3Aはデータの格納に利用され、前記第2の記憶領域3Bは前記第1の記憶領域3Aのデータに対する管理情報の格納に利用される。例えば管理情報は、第1の記憶領域3Aをアクセスするために必要な鍵データ、セキュリティーを要するID情報、或いはセクタ毎の論理アドレス情報又はセクタの有効性を示すフラグ情報などとされる。
The flash memory 1 includes, in its nonvolatile memory array (ARY) 3, a first storage area ARYf) 3A that is a target of quaternary storage and a second storage area (ARYs) 3B that is a target of binary storage. And have. The
フラッシュコントローラ42は、ホスト装置から前記メモリアレイの第1の記憶領域3Aに対するアクセス指示があると、これに応答して4値による情報記憶又は多値による情報読出しを前記フラッシュメモリ1に指示し、ホスト装置から前記メモリアレイの第2の記憶領域3Bに対するアクセス指示があると、これに応答して2値による情報記憶又は2値による情報読出しを前記フラッシュメモリに指示する。ホスト装置はメモリカードのアクセスに際して2値記憶と4値記憶の区別を認識することを要しない。フラッシュコントローラ42は第1の記憶領域3Aに割り当てられる論理アドレスと第2の記憶領域3Bに割り当てられる論理アドレスの情報を保持する。
In response to an access instruction from the host device to the
2値記憶の対象とされる第2の記憶領域3Bは、記憶情報の書き換えを短時間で行うことができ、情報機記憶の信頼性も高くなっているので、前記鍵データやID情報の記憶領域に用いるのに好適である。
Since the
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.
例えば、フラッシュメモリは複数のメモリバンクを備える構成であってもよい。各メモリバンクは前記MRY、DREG、YGAT、YDEC、及びXDECを備える。不揮発性メモリはフラッシュメモリに限定されない。EEPROM、或いは高誘電体メモリ等であってもよい。メモリカードにおいてコントローラとフラッシュを1チップで構成してもよい。そのようなチップはメモリカード用の記憶装置として位置付けることが可能である。4値書込み手順などは図6に限定されず適宜変更可能である。また、4値記憶における閾値電圧状態と対応する記憶情報の値、2値記憶における閾値電圧状態と対応する記憶情報の値との関係は上記の例に限定される適宜変更可能である。 For example, the flash memory may be configured to include a plurality of memory banks. Each memory bank includes the MRY, DREG, YGAT, YDEC, and XDEC. Nonvolatile memory is not limited to flash memory. It may be an EEPROM or a high dielectric memory. In the memory card, the controller and the flash may be configured by one chip. Such a chip can be positioned as a storage device for a memory card. The quaternary writing procedure is not limited to that shown in FIG. Further, the relationship between the threshold voltage state in quaternary storage and the value of the stored information corresponding to the threshold voltage state in binary storage, and the value of the stored information corresponding to the threshold voltage state in the binary storage can be appropriately changed as limited to the above example.
過消去防止という観点に照らせば本発明はNOR型に代表されるようにメモリセルが並列配置されたメモリアレイ構成を備えるものに適用される。 From the viewpoint of preventing over-erasure, the present invention is applied to a device having a memory array configuration in which memory cells are arranged in parallel as represented by a NOR type.
1 フラッシュメモリ
3 メモリアレイ
5 セクタアドレスバッファ
9 Xでコーダ
10 内部制御回路
11 Yでコーダ
12 Yゲート
13 データレジスタ
20 不揮発性メモリセル
Arng 第3書込み状態(記憶情報“11”)の閾値電圧分布
Brng 第2書込み状態(記憶情報“10”)の閾値電圧分布
Crng 第1書込み状態(記憶情報“01”)の閾値電圧分布
Drng 消去状態(記憶情報“00”)の閾値電圧分布
VL0〜VL6 ベリファイレベル
VL5 2値記憶における消去状態の上裾判定レベル
RL0〜RL2 読出し判定レベル
RL2 2値記憶における読出し判定レベル
31 メモリカード
35 カードコントローラ
40 ホストインタフェース回路
41 プロセッサ
42 フラッシュコントローラ
45 CPU
46 プログラムメモリ
47 ワークRAM
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flash memory 3 Memory array 5
46 Program memory 47 Work RAM
Claims (10)
前記不揮発性メモリセルの閾値電圧を低くする制御と高くする制御とを行って前記不揮発性メモリセルに2値の情報記憶又は4値以上の多値の情報記憶を行う制御回路とを有し、
前記制御回路は2値で情報記憶を行うとき閾値電圧を高くする不揮発性メモリセルに対する読出し判定レベルが多値の情報記憶における最も高い閾値電圧分布とその次に高い閾値電圧分布との間のレベルになるように制御する半導体装置。 A memory array composed of a plurality of nonvolatile memory cells for storing information according to a difference in threshold voltage;
A control circuit that performs control for lowering and increasing the threshold voltage of the nonvolatile memory cell to perform binary information storage or multilevel information storage of four or more values in the nonvolatile memory cell,
The control circuit is a level between the highest threshold voltage distribution and the next highest threshold voltage distribution in the information storage having a multi-level read determination level for the nonvolatile memory cell that increases the threshold voltage when storing information in binary. A semiconductor device that is controlled to be
前記メモリコントローラは、前記不揮発性メモリに対する多値による情報記憶若しくは多値による情報読出し、又は2値による情報記憶若しくは2値による情報読出しを制御し、
前記不揮発性メモリは、閾値電圧の相違によって情報を記憶する不揮発性メモリセルを有し、前記不揮発性メモリセルに2値で情報記憶を行うとき閾値電圧を高くする不揮発性メモリセルに対する読出し判定レベルが多値の情報記憶における最も高い閾値電圧分布とその次に高い閾値電圧分布との間のレベルになるように制御する記憶装置。 A storage device having a nonvolatile memory and a memory controller connected to the nonvolatile memory,
The memory controller controls multi-value information storage or multi-value information read, or binary information storage or binary information read from the nonvolatile memory,
The non-volatile memory has a non-volatile memory cell that stores information according to a difference in threshold voltage, and a read determination level for the non-volatile memory cell that increases the threshold voltage when information is stored in binary in the non-volatile memory cell Is controlled so as to be at a level between the highest threshold voltage distribution and the next highest threshold voltage distribution in multi-value information storage.
前記メモリコントローラは、前記不揮発性メモリに対する多値による情報記憶若しくは多値による情報読出し、又は2値による情報記憶若しくは2値による情報読出しを制御し、
前記不揮発性メモリは、閾値電圧の相違によって情報を記憶する不揮発性メモリセルを有し、前記不揮発性メモリセルに2値で情報記憶を行うとき閾値電圧を高くする不揮発性メモリセルに対する読出し判定レベルが多値の情報記憶における複数の閾値電圧分布のうち半分よりも高い方に位置する複数の閾値電圧分布の間のレベルになるように制御する記憶装置。 A storage device having a nonvolatile memory and a memory controller connected to the nonvolatile memory,
The memory controller controls multi-value information storage or multi-value information read, or binary information storage or binary information read from the nonvolatile memory,
The non-volatile memory has a non-volatile memory cell that stores information according to a difference in threshold voltage, and a read determination level for the non-volatile memory cell that increases the threshold voltage when information is stored in binary in the non-volatile memory cell Is a storage device that controls to be at a level between a plurality of threshold voltage distributions located higher than half of a plurality of threshold voltage distributions in multi-value information storage.
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|---|---|---|---|---|
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| KR20140008705A (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-22 | 삼성전자주식회사 | Non_volatile memory device and memory system having the same and memory management, erase and programming methods thereof |
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2004
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011129192A (en) * | 2009-12-16 | 2011-06-30 | Samsung Electronics Co Ltd | Semiconductor memory device |
| KR20140008705A (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-22 | 삼성전자주식회사 | Non_volatile memory device and memory system having the same and memory management, erase and programming methods thereof |
| CN103544993A (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-29 | 三星电子株式会社 | Nonvolatle memory device and memory system, and related memory management, erase and programming method |
| JP2014022031A (en) * | 2012-07-11 | 2014-02-03 | Samsung Electronics Co Ltd | Nonvolatile memory device, memory system including the same, memory block managing, deleting, and programming method for them |
| US9818485B2 (en) | 2012-07-11 | 2017-11-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Nonvolatle memory device and memory system having the same, and related memory management, erase and programming methods |
| KR101975406B1 (en) | 2012-07-11 | 2019-05-07 | 삼성전자주식회사 | Non_volatile memory device and memory system having the same and memory management, erase and programming methods thereof |
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