JP2010020814A - 不揮発性半導体記憶装置およびその消去検証方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】周辺回路は、ソース線CSLに所定の高電圧を印加し選択ゲートトランジスタSGS側のワード線WL0に印加する電圧を選択ゲートトランジスタSGD側のワード線WL63に印加する電圧に比較して大きくした状態でビット線BLの電圧を1回検出し、当該検出電圧に基づいて複数のメモリセルトランジスタのデータ消去状態を検証する。
【選択図】図6
Description
尚、図1(a)に示すように、メモリセルアレイArは単一の構成である実施形態を示すが、図1(b)に示すように複数のプレーンPlane0、Plane1のように分割構成されていても良い。
図2に示すように、メモリセル領域M内のメモリセルアレイArは、セルユニットUC(NANDセルユニット)が多数配設されることによって構成されている。セルユニットUCは、列方向に延出するビット線BL(BL0…BLn+1…)にそれぞれ接続された選択ゲートトランジスタSTDと、ソース線CSLに接続された選択ゲートトランジスタSTSと、当該2個(複数)の選択ゲートトランジスタSTS−STD間に複数個(例えばm=2のk乗=64個)直列接続されたメモリセルトランジスタMT(MT0…MTm−1)とからなる。
図4に示すように、p型のシリコン基板2には、その表層にnウェル領域2aが構成されていると共に、そのさらに表層にpウェル領域2bが構成されている。このpウェル領域2bには、上述の選択ゲートトランジスタSTD、STS、メモリセルトランジスタMT(MT0〜MTm−1)が構成されている。このようなウェル構造を採用することにより、pウェル領域2bに消去用の高電圧を印加することができる。
図5は、周辺回路が行う消去検証処理のフローチャートを示している。この図5に示すように、周辺回路PCは、消去動作をブロック単位で行うが、消去選択ブロックBjの消去を行った(S1)後、当該ブロックBjの消去検証を行い(S2)、消去検証がOKではないことを条件として再度ステップS1に戻り、ブロックBjの消去処理から繰り返す。そして、消去検証が正常に行われた(OK)ことを条件として消去検証処理を終了する。
この図9に示すように、消去検証が開始されると、周辺回路PCは、選択ゲート線SGS、SGDおよびワード線WL、ソース線CSLに低電圧(0V)を印加して所定の安定時間で安定化させる(図9の(1)参照)。次に、周辺回路PCは、ソース線CSLに高電位(3V)を印加すると共に、ビット線BLの電位Vblを低電圧(0V)にプレチャージする(図9の(2)参照)。
周辺回路PCがソース線CSLに所定の高電位(3V)を印加すると共に、ビット線BLの電位Vblを低電位(0V)にプレチャージすると、各メモリセルトランジスタMTにはバックバイアスが印加されるようになりビット線BLの電位が上昇する。全メモリセルのしきい値電圧Vtが負の所定値(例えば−3V)以下の場合には、NANDセルユニットUC中の全メモリセルトランジスタMTがオンするため、ソース線CSLから多くの電荷がビット線BL側に転送され、ビット線BLの検出電位は高くなる。このビット線BLの電位上昇はセルユニットUC内で最もしきい値電圧Vtの高いメモリセルトランジスタMTがオフ状態になるまで続き、やがて一定値となる。
本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
メモリセルゲート電極MGに電子を蓄積する層として、窒化膜層を電荷トラップ層として適用した所謂MONOS構造、SONOS構造を適用しても良く、多結晶シリコン層を浮遊ゲート電極として適用したスタックゲート構造を適用しても良い。
Claims (5)
- ビット線に電気的に接続された第1の選択ゲートトランジスタと、ソース線に電気的に接続された第2の選択ゲートトランジスタと、当該第1および第2の選択ゲートトランジスタ間に直列に連結された複数のメモリセルトランジスタであって対応するワード線にそれぞれ連結されたメモリセルトランジスタを備えたNANDセルユニットと、
前記NANDセルユニットに消去用電圧が印加された後に行われるNANDセルユニットの消去検証動作時において、前記第1および第2の選択ゲートトランジスタを共にオン状態とすると共に、ソース線に所定電圧を印加し前記第1の選択ゲートトランジスタ側のメモリセルトランジスタに連結されたワード線に印加する電圧を第2の選択ゲートトランジスタ側のメモリセルトランジスタに連結されたワード線に印加する電圧に比較して大きくした状態でビット線電圧を1回検出し、当該検出電圧に基づいて前記複数のメモリセルトランジスタのデータ消去状態を検証する周辺回路とを備えたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 - 前記複数のメモリセルトランジスタは、2以上ワード線数以下の複数のグループに分けられ、
前記周辺回路は、各グループ毎に同一電圧で他のグループとは異なる電圧を各グループのワード線に印加して検証することを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。 - 前記周辺回路は、消去検証時に、前記ソース線、前記メモリセルトランジスタの拡散層およびウェルなどに印加された電圧に基づいて前記メモリセルトランジスタの閾値電圧が変動することを予め考慮した電圧を前記各ワード線に調整して印加するように構成されていることを特徴とする請求項1または2記載の不揮発性半導体記憶装置。
- ビット線に電気的に接続された第1の選択ゲートトランジスタとソース線に電気的に接続された第2の選択ゲートトランジスタとの間に直列に連結された複数のメモリセルトランジスタであって対応するワード線にそれぞれ連結されたメモリセルトランジスタを備えたNANDセルユニットについて各メモリセルトランジスタの消去状態を検証するための不揮発性半導体記憶装置の消去検証方法であって、
前記複数のメモリセルトランジスタに記憶されたデータを同時に消去する過程と、
前記第1および第2の選択ゲートトランジスタを共にオン状態とすると共に、ソース線に所定電圧を印加して前記第1の選択ゲートトランジスタ側のメモリセルトランジスタに連結されたワード線に印加する電圧を第2の選択ゲートトランジスタ側のメモリセルトランジスタに連結されたワード線に印加する電圧に比較して大きくした状態でビット線電圧を1回検出し、当該検出電圧に基づいて前記複数のメモリセルトランジスタのデータ消去状態を検証する過程とを備えたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の消去検証方法。 - 前記複数のメモリセルトランジスタは、2以上ワード線数以下の複数のグループに分けられ、
各グループ毎に同一電圧で他のグループとは異なる電圧を各グループのワード線に印加して検証することを特徴とする請求項4記載の不揮発性半導体記憶装置の消去検証方法。
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