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JP3472271B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
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JP3472271B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device

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JP3472271B2
JP3472271B2 JP2001036024A JP2001036024A JP3472271B2 JP 3472271 B2 JP3472271 B2 JP 3472271B2 JP 2001036024 A JP2001036024 A JP 2001036024A JP 2001036024 A JP2001036024 A JP 2001036024A JP 3472271 B2 JP3472271 B2 JP 3472271B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、電気的書替え可能
な不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)に係わり、
特に1つのメモリセルに1ビットより多い情報を記憶さ
せる多値記憶を行うEEPROMに関する。 【0002】 【従来の技術】EEPROMの1つとして、高集積化が
可能なNAND型EEPROMが知られている。これ
は、複数のメモリセルをそれらのソース,ドレインを隣
接するもの同士で共用する形で直列接続し1単位として
ビット線に接続するものである。メモリセルは通常、電
荷蓄積層と制御ゲートが積層されたFETMOS構造を
有する。メモリセルアレイは、p型基板又はn型基板に
形成されたp型ウェル内に集積形成される。NANDセ
ルのドレイン側は選択ゲートを介してビット線に接続さ
れ、ソース側はやはり選択ゲートを介して共通ソース線
に接続される。メモリセルの制御ゲートは、行方向に連
続的に配設されてワード線となる。 【0003】このNANDセル型EEPROMの動作
は、次の通りである。データ書き込みは、ビット線から
最も離れた位置のメモリセルから順に行う。選択された
メモリセルの制御ゲートには高電圧Vpp(=20V程
度)を印加し、それよりビット線側にあるメモリセルの
制御ゲート及び選択ゲートには中間電圧Vppm(=1
0V程度)を印加し、ビット線にはデータに応じて0V
又は中間電圧Vm(=8V程度)を与える。ビット線に
0Vが与えられた時、その電位は選択メモリセルのドレ
インまで転送されて、電荷畜積層に電子注入が生じる。
これにより、選択されたメモリセルのしきい値は正方向
にシフトする。この状態を例えば“1”とする。ビット
線にVmが与えられた時は電子注入が実効的に起こら
ず、従ってしきい値は変化せず、負に止まる。この状態
は消去状態で“0”とする。データ書き込みは制御ゲー
トを共有するメモリセルに対して同時に行われる。 【0004】データ消去は、NANDセル内の全てのメ
モリセルに対して同時に行われる。即ち全ての制御ゲー
トを0Vとし、p型ウェルを20Vとする。このとき選
択ゲート,ビット線,ソース線も20Vにされる。これ
により、全てのメモリセルで電荷蓄積層の電子がp型ウ
ェルに放出され、しきい値は負方向にシフトする。 【0005】データ読み出しは、選択されたメモリセル
の制御ゲートを0Vとし、それ以外のメモリセルの制御
ゲート及び選択ゲートを電源電位Vcc(例えば5V)
として、選択メモリセルで電流が流れるか否かを検出す
ることにより行われる。 【0006】読み出し動作の制約から、“1”書き込み
後のしきい値は0VからVccの間に制御しなければな
らない。このため書き込みベリファイが行われ、“1”
書き込み不足のメモリセルのみを検出し、“1”書き込
み不足のメモリセルに対してのみ再書き込みが行われる
よう再書き込みデータを設定する(ビット毎ベリファ
イ)。“1”書き込み不足のメモリセルは、選択された
制御ゲートを例えば0.5V(ベリファイ電圧)にして
読み出すこと(ベリファイ読み出し)で検出される。 【0007】つまり、メモリセルのしきい値が0Vに対
してマージンを持って、0.5V以上になっていない
と、選択メモリセルで電流が流れ、“1”書き込み不足
と検出される。“0”書き込み状態にするメモリセルで
は当然電流が流れるため、このメモリセルが“1”書き
込み不足と誤認されないよう、メモリセルを流れる電流
を補償するベリファイ回路と呼ばれる回路が設けられ
る。このベリファイ回路によって高速に書き込みベリフ
ァイは実行される。 【0008】書き込み動作と書き込みベリファイを繰り
返しながらデータ書き込みをすることで、個々のメモリ
セルに対して書き込み時間が最適化され、“1”書き込
み後のしきい値は0VからVccの間に制御される。 【0009】このNANDセル型EEPROMで、多値
記憶を実現するため、例えば書き込み後の状態を
“0”,“1”,“2”の3つにすることを考える。
“0”書き込み状態はしきい値が負、“1”書き込み状
態はしきい値が例えば0Vから1/2Vcc、“2”書
き込み状態はしきい値が1/2VccからVccまでと
する。従来のベリファイ回路では、“0”書き込み状態
にするメモリセルを、“1”又は“2”書き込み不足の
メモリセルと誤認されることを防ぐことはできる。 【0010】しかしながら、従来のベリファイ回路は多
値記憶用でないため、“2”書き込み状態にするメモリ
セルで、そのしきい値が、“1”書き込み不足か否かを
検出するためのベリファイ電圧以上で1/2Vcc以下
の書き込み不足状態である場合、“1”書き込み不足か
否かを検出する時にメモリセルで電流が流れず書き込み
十分と誤認されてしまうという難点があった。 【0011】また、書き込み不足の誤認を防止して多値
の書き込みベリファイを行うには、“1”書き込み十分
となったメモリセルに対し、“2”書き込み状態にする
メモリセルには再書き込みを行い、“2”書き込み不足
で状態であるか否かを検出してベリファイ書き込みを行
うようにすればよい。しかしこの場合、“2”書き込み
状態にするメモリセルに対しても“1”書き込みの後に
“2”書き込み状態にするので、書き込みに時間がかか
り書き込み速度が遅くなる。 【0012】 【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のN
ANDセル型EEPROMに多値記憶させ、従来のベリ
ファイ回路でビット毎ベリファイを行おうとすると、誤
ベリファイが生じるという問題があった。また、3値の
メモリセルを用いた場合、2値の入力データを3値のメ
モリセルに書き込むために複雑な処理が必要となった
り、メモリセルの有効利用ができない等の問題があっ
た。 【0013】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、3値のメモリセルを用
いながら、2値の入力データに対して複雑な処理を要す
ることなくデータ書き込みを行うことができ、かつメモ
リセルの有効利用をはかり得るEEPROMを提供する
ことにある。 【0014】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、次のような構成を採用している。 【0015】即ち本発明は、不揮発性半導体記憶装置に
おいて、電気的書き換えを可能とし第1、第2、第3の
記憶状態を持つことが可能な22個のメモリセルが11
対を成し、前記11対のうちの10対のそれぞれは3ビ
ットのデータを記憶し、残りの1対は2ビットを記憶
し、前記11対で32ビットのデータを記憶することを
特徴とする。 【0016】 【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。 【0017】(第1の実施形態)図1は、本発明の第1
の実施形態に係わるNANDセル型EEPROMの概略
構成を示すブロック図である。 【0018】メモリセルアレイ1に対して、読み出し/
書き込み時のビット線を制御するためのビット線制御回
路2と、ワード線電位を制御するためのワード線駆動回
路7が設けられる。ビット線制御回路2,ワード線駆動
回路7は、それぞれカラム・デコーダ3,ロウ・デコー
ダ8によって選択される。ビット線制御回路2は、デー
タ入出力線(IO線)を介して入出力データ変換回路5
と読み出しデータ/書き込みデータのやり取りを行う。
入出力データ変換回路5は、読み出されたメモリセルの
多値情報を外部に出力するため2値情報に変換し、外部
から入力された書き込みデータの2値情報をメモリセル
の多値情報に変換する。入出力データ変換回路5は、外
部とのデータ入出力を制御するデータ入出力バッファ6
に接続される。データ書き込み終了検知回路4はデータ
書き込みが終了したか否かを検知する。 【0019】図2,図3は、メモリセルアレイ1とビッ
ト線制御回路2の具体的な構成を示している。メモリセ
ルM1 〜M8 と選択トランジスタS1 ,S2 で、NAN
D型セルを構成する。NAND型セルの一端はビット線
BLに接続され、他端は共通ソース線Vsと接続され
る。選択ゲートSG1 ,SG2 、制御ゲートCG1 〜C
G8 は、複数個のNAND型セルで共有され、1本の制
御ゲートを共有するメモリセルはページを構成する。メ
モリセルはそのしきい値Vtでデータを記憶し、Vtが
0V以下である場合“0”データ、Vtが0V以上1.
5V以下の場合“1”データ、Vtが1.5V以上電源
電圧以下の場合“2”データとして記憶する。1つのメ
モリセルで3つの状態を持たせ、2つのメモリセルで9
通りの組み合わせができる。この内、8通りの組み合わ
せを用いて、2つのメモリセルで3ビット分のデータを
記憶する。この実施形態では、制御ゲートを共有する隣
合う2つのメモリセルの組で3ビット分のデータを記憶
する。また、メモリセルアレイ1は専用のpウェル上に
形成されている。 【0020】クロック同期式インバータCI1 ,CI2
とCI3 ,CI4 でそれぞれフリップ・フロップを構成
し、書き込み/読み出しデータをラッチする。また、こ
れらはセンス・アンプとしても動作する。クロック同期
式インバータCI1 ,CI2で構成されるフリップ・フ
ロップは、「“0”書き込みをするか、“1”又は
“2”書き込みをするか」、を書き込みデータ情報とし
てラッチし、メモリセルが「“0”の情報を保持してい
るか、“1”又は“2”の情報を保持しているか」、を
読み出しデータ情報としてラッチする。クロック同期式
インバータCI3 ,CI4 で構成されるフリップ・フロ
ップは、「“1”書き込みをするか、“2”書き込みを
するか」、を書き込みデータ情報としてラッチし、メモ
リセルが「“2”の情報を保持しているか、“0”又は
“1”の情報を保持しているか」、を読み出しデータ情
報としてラッチする。 【0021】nチャネルMOSトランジスタの内で、Q
n1 は、プリチャージ信号PREが“H”となると電圧
VPRをビット線に転送する。Qn2 は、ビット線接続信
号BLCが“H”となってビット線と主要なビット線制
御回路を接続する。Qn3 〜Qn6 ,Qn9 〜Qn12
は、上述のフリップ・フロップにラッチされているデー
タに応じて、電圧VBLH ,VBLM ,VBLL を選択的にビ
ット線に転送する。Qn7 ,Qn8 はそれぞれ信号SA
C2 ,SAC1 が“H”となることでフリップ・フロッ
プとビット線を接続する。Qn13は、フリップ・フロッ
プにラッチされている1ページ分のデータが全て同じか
否かを検出するために設けられる。Qn14,Qn15とQ
n16,Qn17はそれぞれカラム選択信号CSL1 ,CS
L2 が“H”となって、対応するフリップ・フロップと
データ入出力線IOA,IOBを選択的に接続する。 【0022】なお、図3においてインバータ部分を図1
9(a)に示すように省略して示しているが、これは図
19(b)に示す回路構成となっている。 【0023】次に、このように構成されたEEPROM
の動作を図4〜図6に従って説明する。図4は読み出し
動作のタイミング、図5は書き込み動作のタイミング、
図6はベリファイ読み出し動作のタイミングを示してい
る。いずれも制御ゲートCG4が選択された場合を例に
示してある。 【0024】読み出し動作は、2つの基本サイクルで実
行される。読み出し第1サイクルは、まず電圧VPRが電
源電圧Vccとなってビット線はプリチャージされ、プリ
チャージ信号PREが“L”となってビット線はフロー
ティングにされる。続いて、選択ゲートSG1 ,SG2
、制御ゲートCG1 〜CG3 、CG5 〜CG8 はVcc
とされる。同時に制御ゲートCG4 は1.5Vにされ
る。選択されたメモリセルのVtが1.5V以上の場合
のみ、つまりデータ“2”が書き込まれている場合の
み、そのビット線は“H”レベルのまま保持される。 【0025】この後、センス活性化信号SEN2 ,SE
N2Bがそれぞれ“L”,“H”、ラッチ活性化信号LA
T2 ,LAT2Bがそれぞれ“L”,“H”となって、ク
ロック同期式インバータCI3 ,CI4 で構成されるフ
リップ・フロップはリセットされる。信号SAC2 が
“H”となってクロック同期式インバータCI3 ,CI
4 で構成されるフリップ・フロップとビット線は接続さ
れ、まずセンス活性化信号SEN2 ,SEN2Bがそれぞ
れ“H”,“L”となってビット線電位がセンスされた
後、ラッチ活性化信号LAT2 ,LAT2Bがそれぞれ
“H”,“L”となり、クロック同期式インバータCI
3 ,CI4 で構成されるフリップ・フロップに、
「“2”データか、1”又は“0”データか」の情報が
ラッチされる。 【0026】読み出し第2サイクルは読み出し第1サイ
クルと、選択制御ゲートCG4 の電圧が1.5Vでなく
0Vであること、信号SEN2 ,SEN2B,LAT2 ,
LAT2B,SAC2 の代わりに信号SEN1 ,SEN1
B,LAT1 ,LAT1B,SAC1 が出力されることが
違う。よって、読み出し第2サイクルでは、クロック同
期式インバータCI1 ,CI2 で構成されるフリップ・
フロップに、「“0”データか、“1”又は“2”デー
タか」の情報がラッチされる。 【0027】以上説明した2つの読み出しサイクルによ
って、メモリセルに書き込まれたデータが読み出され
る。 【0028】データ書き込みに先だってメモリセルのデ
ータは消去され、メモリセルのしきい値Vtは0V以下
となっている。消去はpウェル、共通ソース線Vs、選
択ゲートSG1 ,SG2 を20Vにし、制御ゲートCG
1 〜CG8 を0Vとして行われる。 【0029】書き込み動作では、まずプリチャージ信号
PREが“L”となってビット線がフローティングにさ
れる。選択ゲートSG1 がVcc、制御ゲートCG1 〜C
G8がVccとされる。選択ゲートSG2 は書き込み動作
中0Vである。同時に、信号VRFY1 ,VRFY2 ,
FIM,FIHがVccとなる。“0”書き込みの場合
は、クロック同期式インバータCI1 ,CI2 で構成さ
れるフリップ・フロップに、クロック同期式インバータ
CI1 の出力が“H”になるようにデータがラッチされ
ているため、ビット線はVccにより充電される。“1”
又は“2”書き込みの場合は、ビット線は0Vである。 【0030】続いて、選択ゲートSG1 、制御ゲートC
G1 〜CG8 、信号BLC、信号VRFY1 と電圧VS
Aが10V、電圧VBLH が8V、電圧VBLM が1Vとな
る。“1”書き込みの場合は、クロック同期式インバー
タCI3 ,CI4 で構成されるフリップ・フロップに、
クロック同期式インバータCI3 の出力が“H”になる
ようにデータがラッチされているため、ビット線BLに
は1Vが印加される。“2”書き込みの場合はビット線
は0V、“0”書き込みの場合は8Vとなる。この後、
選択された制御ゲートCG4 が20Vとされる。 【0031】“1”又は“2”書き込みの場合は、ビッ
ト線BLと制御ゲートCG4 の電位差によって電子がメ
モリセルの電荷蓄積層に注入され、メモリセルのしきい
値は上昇する。“1”書き込みの場合は、“2”書き込
みに比較してメモリセルの電荷蓄積層に注入すべき電荷
量を少なくしなければならないため、ビット線BLを1
Vにして制御ゲートCG4 との電位差を19Vに緩和し
ている。但し、この電位差の緩和はなくとも実施可能で
ある。“0”書き込み時は、ビット線電圧8Vによって
メモリセルのしきい値は実効的には変わらない。 【0032】書き込み動作の終了時は、まず選択ゲート
SG1 、制御ゲートCG1 〜CG8を0Vとし、”0”
書き込み時のビット線BLの電圧8Vは遅れて0Vにリ
セットされる。この順序が反転すると一時的に“2”又
は“1”書き込み動作の状態ができて、“0”書き込み
時に間違ったデータを書いてしまうからである。 【0033】書き込み動作後に、メモリセルの書き込み
状態を確認し書き込み不足のメモリセルにのみ追加書き
込みを行うため、ベリファイ読み出しが行われる。ベリ
ファイ読み出し中は、電圧VBLH はVcc、VBLL は0
V、FIMは0Vである。 【0034】ベリファイ読み出しは、2つの基本サイク
ルから実行される。この基本サイクルは読み出し第2サ
イクルに似ている。違うのは、選択された制御ゲートC
G4の電圧と、信号VRFY1 ,VRFY2 ,FIHが
出力されることである(ベリファイ読み出し第1サイク
ルではVRFY1 のみ)。信号VRFY1 ,VRFY2
,FIHは、選択ゲートSG1 ,SG2 、制御ゲート
CG1 〜CG8 が0Vにリセットされた後で信号SEN
1 ,SEN1B,LAT1 ,LAT1Bがそれぞれ“L”,
“H”,“L”,“H”になる前に出力される。言い替
えると、ビット線の電位がメモリセルのしきい値によっ
て決定した後で、クロック同期式インバータCI1 ,C
I2 で構成されるフリップ・フロップがリセットされる
前である。選択された制御ゲートCG4 の電圧は、読み
出し時の1.5V(第1サイクル)、0V(第2サイク
ル)に対応して、2V(第1サイクル)、0.5V(第
2サイクル)と、0.5Vのしきい値マージンを確保す
るために高くしてある。 【0035】ここでは、クロック同期式インバータCI
1 ,CI2 で構成されるフリップ・フロップにラッチさ
れているデータ(data1)、クロック同期式インバ
ータCI3 ,CI4 で構成されるフリップ・フロップに
ラッチされているデータ(data2)と選択されたメ
モリセルのしきい値によって決まるビット線BLの電圧
を説明する。data1は「“0”書き込みか、“1”
又は“2”書き込みか」を制御し、“0”書き込みの場
合はQn3は“ON”状態、“1”又は“2”書き込み
の場合はQn6が“ON”状態である。data2は
「“1”書き込みか、“2”書き込みか」を制御し、
“1”書き込みの場合はQn10は“ON”状態、“2”
書き込みの場合はQn11が“ON”状態である。 【0036】“0”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“0”)のベリファイ読み出し第1サイクルで
は、メモリセルのデータが“0”であるから、制御ゲー
トCG4 が2Vになるとメモリセルによってビット線電
位は“L”となる。その後信号VRFY1 が“H”とな
ることでビット線BLは“H”となる。 【0037】“1”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“1”)のベリファイ読み出し第1サイクルで
は、メモリセルのデータが“1”となるはずであるから
メモリセルのしきい値は1.5V以下で、制御ゲートC
G4 が2Vになるとメモリセルによってビット線電位は
“L”となる。その後信号VRFY1 が“H”となるこ
とで、既に“1”書き込み十分でdata1が“0”書
き込みを示している場合ビット線BLは“H”(図6の
(1) )、さもなくばビット線BLは“L”(図6の(2)
)となる。 【0038】“2”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“2”)のベリファイ読み出し第1サイクルで
は、選択メモリセルのデータが“2”となっていない
(“2”書き込み不十分)場合、制御ゲートCG4 が2
Vになるとメモリセルによってビット線電位は“L”と
なる(図6の(5) )。選択メモリセルが“2”書き込み
十分になっている場合、制御ゲートCG4 が2Vになっ
てもビット線電位は“H”のままである(図6の(3)
(4))。図6の(3) は既に“2”書き込み十分でdat
a1が“0”書き込みを示している場合である。この場
合、信号VRFY1 が“H”となることで、電圧VBHに
よってビット線BLは再充電される。 【0039】“0”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“0”)のベリファイ読み出し第2サイクルで
は、メモリセルのデータが“0”であるから、制御ゲー
トCG4 が0.5Vになるとメモリセルによってビット
線電位は“L”となる。その後、信号VRFY1 が
“H”となることでビット線BLは“H”となる。 【0040】“1”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“1”)のベリファイ読み出し第2サイクルで
は、選択メモリセルのデータが“1”となっていない
(“1”書き込み不十分)場合、制御ゲートCG4 が
0.5Vになるとメモリセルによってビット線電位は
“L”となる(図6の(8) )。選択メモリセルが“1”
書き込み十分になっている場合、制御ゲートCG4 が
0.5Vになってもビット線電位は“H”のままである
(図6の(6)(7))。図6の(6) は既に“1”書き込み十
分でdata1が“0”書き込みを示している場合であ
る。この場合信号VRFY1 が“H”となることで、電
圧VBHによってビット線BLは再充電される。 【0041】“2”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“2”)のベリファイ読み出し第2サイクルで
は、メモリセルのデータが“2”となるはずであるから
メモリセルのしきい値が0.5V以上であれば“2”書
き込み十分でも不十分でも、制御ゲートCG4 が0.5
Vになってもビット線電位は“H”のままである(図6
の(9)(10) )。“2”書き込み不十分でメモリセルのし
きい値が0.5V以下の場合、ビット線は“L”になる
(図6の(11))。 【0042】その後、信号VRFY1 ,VRFY2 ,F
IHが“H”となることで、既に“2”書き込み十分で
data1が“0”書き込みを示している場合ビット線
BLは“H”(図6の(9) )、さもなくばビット線BL
は“L”(図6の(10)(11))となる。 【0043】このベリファイ読み出し動作によって、書
き込みデータとメモリセルの書き込み状態から再書き込
みデータが下記の(表1)のように設定される。 【0044】 【表1】 【0045】(表1)から分かるように、“1”書き込
み不足のメモリセルのみ再度“1”書き込みが行われ、
“2”書き込み不足のメモリセルにのみ再度“2”書き
込みが行われるようになっている。また、全てのメモリ
セルでデータ書き込みが十分になると、全てのカラムの
Qn13が“OFF”となり、信号PENDBによって
データ書き込み終了情報が出力される。 【0046】図7はデータの入出力動作タイミングを示
しており、(a)はデータ入力タイミング、(b)はデ
ータ出力タイミングである。外部からのデータ入力3サ
イクルの後、入出力データ変換回路5によって、ビット
線制御回路2に入力するデータが発生され入力される。
外部からの3ビット分のデータ(X1 ,X2 ,X3 )
は、2つのメモリセルのデータ(Y1 ,Y2 )に変換さ
れ、実効的にはビット線制御回路2のクロック同期式イ
ンバータCI1 ,CI2 で構成されるレジスタR1 とC
I3 ,CI4 で構成されるレジスタR2 に、データ入出
力線IOA,IOBを介して変換データが設定される。
レジスタR1 ,R2 にラッチされている読み出しデータ
は、データ入出力線IOA,IOBを介して入出力デー
タ変換回路5に転送され変換されて出力される。図3に
見られるカラム選択信号CSL1iとCSL2iを同一信号
にして、そのかわりIOA,IOBを2系統に分けて同
一カラムの2つのレジスタを同時にアクセスすることも
容易に可能で、アクセス時間を短くするためには効果的
である。 【0047】下記の(表2)はデータ入力時の、外部か
らの3ビット分のデータ(X1 ,X2 ,X3 )、メモリ
セルの2つのデータ(Y1 ,Y2 )とY1 ,Y2 それぞ
れに対応するレジスタR1 ,R2 のデータの関係を示し
ている。 【0048】 【表2】【0049】レジスタのデータはデータ転送時の入出力
線IOAの電圧レベルで表現してある。データ入出力線
IOBはIOAの反転信号であるため省略してある。下
記の(表3)は、データ出力時のそれである。 【0050】 【表3】 【0051】この実施形態では同じデータに対して、入
力時のIOAのレベルと出力時のIOAのレベルが反転
するようになっている。 【0052】メモリセルの2つデータ(Y1 ,Y2 )の
9つの組み合わせのうち1つは余るため、これを例えば
ポインタ情報などファイル管理情報に利用することは可
能である。ここではポインタ情報をセルデータ(Y1 ,
Y2 )=(2,2)に対応させている。 【0053】図8は、EEPROMをコントロールする
マイクロプロセッサなどから見たときの、データ書き込
みの単位であるページの概念を示している。ここでは1
ページをNバイトとしていて、マイクロプロセッサなど
から見たときのアドレス(論理アドレス)を表示してい
る。例えば、領域1(論理アドレス0〜n)だけしか書
き込みデータが入力されないとき、n=3m+2(m=
0,1,2,…)であれば常に(X1 ,X2 ,X3 )が
揃うので問題ない。n=3mの場合はX1 しか入力され
ないので、EEPROM内部でX2 =0,X3 =0を発
生して(X1 ,X2 ,X3 )を入出力データ変換回路5
に入力する。n=3m+1の場合はX3=0を内部で発
生する。このnがNと等しいときも同様である。 【0054】領域1にデータ書き込みを行った(領域2
の書き込みデータは全て“0”)後、追加的に領域2に
データ書き込みを行う場合、領域1の部分を読み出して
そのデータに領域2の部分の書き込みデータを追加して
入力すればよい。或いは、領域1の部分を読み出して、
領域2の先頭アドレスn+1=3mの場合は領域1のデ
ータを全て“0”、n+1=3m+2の場合アドレスn
−1、nのデータをX1 ,X2 としてアドレスn+1の
データX3 に追加し領域1のアドレスn−2までのデー
タを全て“0”、n+1=3m+1の場合アドレスnの
データをX1 としてアドレスn+1、n+2のデータX
2 ,X3 に追加し領域1のアドレスn−1までのデータ
を全て“0”、としてもよい。これらの動作は、EEP
ROM内部で自動的に行うことも容易である。この追加
データ書き込みが可能となるよう、(表2)及び(表
3)に示してあるように(X1 ,X2 ,X3 )と(Y1
,Y2 )の関係は組まれている。(表2)及び(表
3)に示してある(X1 ,X2 ,X3 )と(Y1 ,Y2
)の関係は1つの例であってこれに限るものではな
い。また、領域は3以上でも同様に追加データ書き込み
は行える。 【0055】図9(a)は、データ書き込みアルゴリズ
ムを示している。データロード後、書き込み、ベリファ
イ読み出しと書き込み終了検出動作が繰り返し行われ
る。点線の中はEEPROM内で自動的に行われる。 【0056】図9(b)は、追加データ書き込みアルゴ
リズムを示している。読み出しとデータロード後、ベリ
ファイ読み出し、書き込み終了検出と書き込み動作が繰
り返し行われる。点線の中はEEPROM内で自動的に
行われる。データロード後にベリファイ読み出しが行わ
れるのは、既に“1”或いは“2”が書き込まれている
ところに書き込みが行われないようにするためである。
そうないと過剰書き込みされる場合が生じる。 【0057】図10は、このように構成されたEEPR
OMでの、メモリセルのしきい値の書き込み特性を示し
ている。“1”データが書き込まれるメモリセルと
“2”データが書き込まれるメモリセルは同時に書き込
みが行われ、それぞれ独立に書き込み時間が制御され
る。 【0058】下記の(表4)に、消去、書き込み、読み
出し、ベリファイ読み出し時のメモリセルアレイ各部の
電位を示す。 【0059】 【表4】 【0060】(第2の実施形態)図11は、本発明の第
2の実施形態におけるNORセル型EEPROMの、メ
モリセルアレイ1とビット線制御回路2の具体的な構成
を示している。メモリセルM10のみで、NOR型セルを
構成する。NOR型セルの一端はビット線BLに接続さ
れ、他端は共通接地線と接続される。1本の制御ゲート
WLを共有するメモリセルMはページを構成する。メモ
リセルMはそのしきい値Vtでデータを記憶し、Vtが
Vcc以上である場合“0”データ、VtがVcc以下2.
5V以上の場合“1”データ、Vtが2.5V以下0V
以上の場合“2”データとして記憶する。1つのメモリ
セルで3つの状態を持たせ、2つのメモリセルで9通り
の組み合わせができる。この内、8通りの組み合わせを
用いて、2つのメモリセルで3ビット分のデータを記憶
する。この実施形態では、制御ゲートを共有する隣合う
2つのメモリセルの組で3ビット分のデータを記憶す
る。 【0061】クロック同期式インバータCI5 ,CI6
とCI7 ,CI8 でそれぞれフリップ・フロップを構成
し、書き込み/読み出しデータをラッチする。また、セ
ンス・アンプとしても動作する。クロック同期式インバ
ータCI5 ,CI6 で構成されるフリップ・フロップ
は、「“0”書き込みをするか、“1”又は“2”書き
込みをするか」、を書き込みデータ情報としてラッチ
し、メモリセルが「“0”の情報を保持しているか、
“1”又は“2”の情報を保持しているか」、を読み出
しデータ情報としてラッチする。クロック同期式インバ
ータCI7 ,CI8 で構成されるフリップ・フロップ
は、「“1”書き込みをするか、“2”書き込みをする
か」、を書き込みデータ情報としてラッチし、メモリセ
ルが「“2”の情報を保持しているか、“0”又は
“1”の情報を保持しているか」、を読み出しデータ情
報としてラッチする。 【0062】nチャネルMOSトランジスタの内、Qn
18は、プリチャージ信号PREが“H”となると電圧V
PRをビット線に転送する。Qn19は、ビット線接続信号
BLCが“H”となってビット線と主要なビット線制御
回路を接続する。Qn20〜Qn23,Qn25〜Qn28は、
上述のフリップ・フロップにラッチされているデータに
応じて、電圧VBLH ,VBLM ,0Vを選択的にビット線
に転送する。Qn24,Q29はそれぞれ信号SAC2 ,S
AC1 が“H”となることでフリップ・フロップとビッ
ト線を接続する。Qn30は、フリップ・フロップにラッ
チされている1ページ分のデータが全て同じか否かを検
出するために設けられる。Qn31,Qn32とQn33,Q
n34はそれぞれカラム選択信号CSL1 ,CSL2 が
“H”となって、対応するフリップ・フロップとデータ
入出力線IOA,IOBを選択的に接続する。 【0063】次に、このように構成されたEEPROM
の動作を図12〜14に従って説明する。図12は読み
出し動作のタイミング、図13は書き込み動作のタイミ
ング、図14はベリファイ読み出し動作のタイミングを
示している。 【0064】読み出し動作は、2つの基本サイクルで実
行される。読み出し第1サイクルは、まず電圧VPRが電
源電圧Vccとなってビット線はプリチャージされ、プリ
チャージ信号PREが“L”となってビット線はフロー
ティングにされる。続いて、制御ゲートWLは2.5V
にされる。選択されたメモリセルのVtが2.5V以下
の場合のみ、つまりデータ“2”が書き込まれている場
合のみ、そのビット線は“L”レベルになる。 【0065】この後、センス活性化信号SEN2 ,SE
N2Bがそれぞれ“L”,“H”、ラッチ活性化信号LA
T2 ,LAT2Bがそれぞれ“L”,“H”となって、ク
ロック同期式インバータCI7 ,CI8 で構成されるフ
リップ・フロップはリセットされる。信号SAC2 が
“H”となってクロック同期式インバータCI7 ,CI
8 で構成されるフリップ・フロップとビット線は接続さ
れ、まずセンス活性化信号SEN2 ,SEN2Bがそれぞ
れ“H”,“L”となってビット線電位がセンスされた
後、ラッチ活性化信号LAT2 ,LAT2Bがそれぞれ
“H”,“L”となり、クロック同期式インバータCI
7 ,CI8 で構成されるフリップ・フロップに、
「“2”データか、“1”又は“0”データか」の情報
がラッチされる。 【0066】読み出し第2サイクルは読み出し第1サイ
クルと、選択制御ゲートWLの電圧が2.5VでなくV
ccであること、信号SEN2 ,SEN2B,LAT2 ,L
AT2B,SAC2 の代わりに信号SEN1 ,SEN1B,
LAT1 ,LAT1B,SAC1 が出力されることが違
う。よって、読み出し第2サイクルでは、クロック同期
式インバータCI5 ,CI6 で構成されるフリップ・フ
ロップに、「“0”データか、“1”又は“2”データ
か」の情報がラッチされる。 【0067】以上説明した2つの読み出しサイクルによ
って、メモリセルに書き込まれたデータが読み出され
る。 【0068】データ書き込みに先だってメモリセルのデ
ータは消去され、メモリセルのしきい値VtはVcc以上
となっている。消去は、制御ゲートWLを20Vとしビ
ット線を0Vにして行われる。 【0069】書き込み動作では、まずプリチャージ信号
PREが“L”となってビット線がフローティングにさ
れる。信号VRFY1 ,VRFY2 ,FIM,FILが
Vccとなる。“2”書き込みの場合は、クロック同期式
インバータCI5 ,CI6 で構成されるフリップ・フロ
ップに、クロック同期式インバータCI5 の出力が
“H”になるようにデータがラッチされているため、ビ
ット線は0Vである。“1”又は“2”書き込みの場合
は、ビット線はVccに充電される。 【0070】続いて、信号BLC,VRFY2 ,FI
M,FILと電圧VSAが10V、電圧VBLH が8V、電
圧VBLM が7Vとなる。“1”書き込みの場合は、クロ
ック同期式インバータCI7 ,CI8 で構成されるフリ
ップ・フロップに、クロック同期式インバータCI7 の
出力が“H”になるようにデータがラッチされているた
め、ビット線BLには7Vが印加される。“2”書き込
みの場合はビット線は8V、“0”書き込みの場合は0
Vとなる。この後、選択された制御ゲートWLが−12
Vとされる。 【0071】“1”又は“2”書き込みの場合は、ビッ
ト線BLと制御ゲートWLの電位差によって電子がメモ
リセルの電荷蓄積層から放出され、メモリセルのしきい
値は下降する。“1”書き込みの場合は、“2”書き込
みに比較してメモリセルの電荷蓄積層から放出すべき電
荷量を少なくしなければならないため、ビット線BLを
7Vにして制御ゲートWLとの電位差を19Vに緩和し
ている。“0”書き込み時は、ビット線電圧0Vによっ
てメモリセルのしきい値は実効的には変わらない。 【0072】書き込み動作後に、メモリセルの書き込み
状態を確認し書き込み不足のメモリセルにのみ追加書き
込みを行うため、ベリファイ読み出しが行われる。ベリ
ファイ読み出し中は、電圧VBLH はVcc、FIMは0V
である。 【0073】ベリファイ読み出しは、2つの基本サイク
ルから実行される。この基本サイクルは読み出し第1サ
イクルに似ている。違うのは、選択された制御ゲートW
Lの電圧と、信号VRFY1 ,VRFY2 ,FIHが出
力されることである(ベリファイ読み出し第1サイクル
ではVRFY1 のみ)。信号VRFY1 ,VRFY2,
FIHは、制御ゲートWLが0Vにリセットされた後で
信号SEN1 ,SEN1B,LAT1 ,LAT1Bがそれぞ
れ“L”,“H”,“L”,“H”になる前に出力され
る。言い替えると、ビット線の電位がメモリセルのしき
い値によって決定した後で、クロック同期式インバータ
CI5 ,CI6 で構成されるフリップ・フロップがリセ
ットされる前である。選択された制御ゲートWLの電圧
は、読み出し時の2.5V(第1サイクル)、Vcc(第
2サイクル)に対応して、2V(第1サイクル)、4V
(第2サイクル)と、しきい値マージンを確保するため
に低くしてある。 【0074】ここでは、クロック同期式インバータCI
5 ,CI6 で構成されるフリップ・フロップにラッチさ
れているデータ(data1)、クロック同期式インバ
ータCI7 ,CI8 で構成されるフリップ・フロップに
ラッチされているデータ(data2)と選択されたメ
モリセルのしきい値によって決まるビット線BLの電圧
を説明する。data1は「“0”書き込みか、“1”
又は“2”書き込みか」を制御し、“0”書き込みの場
合はQn20は“ON”状態、“1”又は“2”書き込み
の場合はQn23が“ON”状態である。data2は
「“1”書き込みか、“2”書き込みか」を制御し、
“1”書き込みの場合はQn26は“ON”状態、“2”
書き込みの場合はQn27が“ON”状態である。 【0075】“0”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“0”)のベリファイ読み出し第1サイクルで
は、メモリセルのデータが“0”であるから、制御ゲー
トWLが2Vになってもビット線電位は“H”のままで
ある。その後信号VRFY1 が“H”となることでビッ
ト線BLは“L”となる。 【0076】“1”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“1”)のベリファイ読み出し第1サイクルで
は、メモリセルのデータが“1”となるはずであるから
メモリセルのしきい値は2.5V以上で、制御ゲートW
Lが2Vになってもビット線電位は“H”のままであ
る。その後信号VRFY1 が“H”となることで、既に
“1”書き込み十分でdata1が“0”書き込みを示
している場合ビット線BLは“L”(図14の(2) )、
さもなくばビット線BLは“H”(図14の(1) )とな
る。 【0077】“2”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“2”)のベリファイ読み出し第1サイクルで
は、選択メモリセルのデータが“2”となっていない
(“2”書き込み不十分)場合、制御ゲートWLが2V
になってもビット線電位は“H”である(図14の(3)
)。選択メモリセルが“2”書き込み十分になってい
る場合、制御ゲートWLが2Vになるとビット線電位は
メモリセルによって“L”となる(図14の(4)(5))。
図14の(5) は既に“2”書き込み十分でdata1が
“0”書き込みを示している場合である。この場合、信
号VRFY1 が“H”となることで、ビット線BLは接
地される。 【0078】“0”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“0”)のベリファイ読み出し第2サイクルで
は、メモリセルのデータが“0”であるから、制御ゲー
トCG4 が4Vになってもビット線電位は“H”であ
る。その後、信号VRFY1 が“H”となることでビッ
ト線BLは“L”となる。 【0079】“1”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“1”)のベリファイ読み出し第2サイクルで
は、選択メモリセルのデータが“1”となっていない
(“1”書き込み不十分)場合、制御ゲートWLが4V
になってもビット線電位は“H”である(図14の(6)
)。選択メモリセルが“1”書き込み十分になってい
る場合、制御ゲートWLが4Vになるとメモリセルによ
りビット線電位は“L”となる(図14の(7)(8))。図
14の(8) は既に“1”書き込み十分でdata1が
“0”書き込みを示している場合である。この場合、信
号VRFY1 が“H”となることで、ビット線BLは接
地される。 【0080】“2”データ書き込み時(初期書き込みデ
ータが“2”)のベリファイ読み出し第2サイクルで
は、メモリセルのデータが“2”となるはずであるから
メモリセルのしきい値が4V以下であれば“2”書き込
み十分でも不十分でも、制御ゲートWLが4Vになると
ビット線電位は“L”となる(図14の(10)(11))。
“2”書き込み不十分でメモリセルのしきい値が4V以
上の場合、ビット線は“H”になる(図14の(9) )。 【0081】その後、信号VRFY1 ,VRFY2 ,F
IHが“H”となることで、既に“2”書き込み十分で
data1が“0”書き込みを示している場合ビット線
BLは“L”(図14の(11))、さもなくばビット線B
Lは“H”(図14の(9)(10) )となる。 【0082】このベリファイ読み出し動作によって、書
き込みデータとメモリセルの書き込み状態から再書き込
みデータが、第1の実施形態と同様に表1のように設定
される。また、全てのメモリセルでデータ書き込みが十
分になると、全てのカラムのQn30が“OFF”とな
り、信号PENDBによってデータ書き込み終了情報が
出力される。 【0083】データの入出力動作タイミング、データ書
き込みアルゴリズム、追加データ書き込みアルゴリズム
などは、図7〜9、(表2〜3)に見られるように第1
の実施形態と同様である。 【0084】図15は、このように構成されたEEPR
OMでの、メモリセルのしきい値の書き込み特性を示し
ている。“1”データが書き込まれるメモリセルと
“2”データが書き込まれるメモリセルは同時に書き込
みが行われ、それぞれ独立に書き込み時間が制御され
る。 【0085】下記の(表5)は、消去、書き込み、読み
出し、ベリファイ読み出し時のメモリセルアレイ各部の
電位を示している。 【0086】 【表5】 【0087】図3,11に示した回路は、例えばそれぞ
れ図16,17のように変形できる。図16は、図2に
見られるQn3 ,Qn4 をpチャネルのMOSトランジ
スタQp1 ,Qp2 に置き換えてある。図17は、図1
1に見られるQn22,Qn23,Qn25〜Qn28をpチャ
ネルのMOSトランジスタQp3 〜Qp8 に置き換えて
ある。このようにすることで、nチャネルMOSトラン
ジスタのしきい値による転送できる電圧の降下を防ぐこ
とができ、この例では、電圧VSAを書き込み時に8Vま
で上げればよく回路を構成するトランジスタの耐圧を下
げることができる。図16のVRFY1Bは図2,3のV
RFY1 の反転信号、図17のVRFY2B,FILB,
FIMBは図11のVRFY2 ,FIL,FIMのそれ
ぞれ反転信号である。 【0088】図8で、追加データ書き込みについて説明
したが、例えば図18のように追加データ書き込みを容
易にするため、1ページを分割しておくことも1つの有
効な方法である。この例では論理アドレス32番地毎に
メモリセル22個で1つの領域を構成する。これによっ
て領域単位での追加データ書き込みは容易となる。つま
り領域2に追加データ書き込みをする場合、領域2以外
の領域の書き込みデータを全て“0”として、図9
(a)に見られるデータ書き込みアルゴリズムに従って
行えばよい。 【0089】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
値のメモリセルを用いながら、2値の入力データに対し
て複雑な処理を要することなくデータ書き込みを行うこ
とができ、かつメモリセルを有効利用できるEEPRO
Mを得ることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
Nonvolatile semiconductor memory device (EEPROM),
In particular, more than one bit of information is stored in one memory cell.
The present invention relates to an EEPROM for performing multi-value storage. [0002] 2. Description of the Related Art As one of EEPROMs, high integration is required.
Possible NAND EEPROMs are known. this
Has multiple memory cells next to their source and drain
Connected in series so that they are in common with each other
It is connected to a bit line. Memory cells are usually
FETMOS structure with load storage layer and control gate stacked
Have. The memory cell array is on a p-type substrate or n-type substrate
It is integrated and formed in the formed p-type well. NAND cell
The drain side of the device is connected to the bit line through the select gate.
The source side is also connected to the common source line via the select gate.
Connected to. The control gates of the memory cells are connected in the row direction.
They are arranged successively to form word lines. Operation of this NAND cell type EEPROM
Is as follows. Write data from the bit line
This is performed in order from the memory cell at the farthest position. chosen
The high voltage Vpp (= about 20 V) is applied to the control gate of the memory cell.
Degrees), and the memory cells on the bit line side
The intermediate voltage Vppm (= 1) is applied to the control gate and the selection gate.
0V) and apply 0V to the bit line according to the data.
Alternatively, an intermediate voltage Vm (= about 8 V) is applied. Bit line
When 0 V is applied, the potential is changed to the drain of the selected memory cell.
, And electron injection occurs in the charge storage layer.
As a result, the threshold value of the selected memory cell becomes positive.
Shift to This state is, for example, “1”. bit
When Vm is applied to the line, electron injection occurs effectively.
Therefore, the threshold value does not change and remains negative. This state
Is "0" in the erased state. Data writing is performed by the control
This is performed simultaneously for memory cells sharing the same data. [0004] Data erasing is performed on all the memories in the NAND cell.
This is done simultaneously for the molycelles. That is, all control games
And the p-type well is set to 20V. At this time
The selection gate, bit line and source line are also set to 20V. this
As a result, the electrons in the charge storage layer are p-type
And the threshold shifts in the negative direction. [0005] Data is read from a selected memory cell.
Control gate of 0V, and control of other memory cells
The gate and the selection gate are connected to the power supply potential Vcc (for example, 5 V)
To detect whether a current flows in the selected memory cell.
It is done by doing. Due to the restriction of the read operation, "1" write
The later threshold value must be controlled between 0 V and Vcc.
No. Therefore, the write verify is performed, and "1"
Detects only memory cells with insufficient writing and writes "1"
Rewrite is performed only for memory cells that are insufficient
Set the rewrite data (bit-by-bit
I). The memory cell for which “1” write is insufficient is selected
Set the control gate to, for example, 0.5 V (verify voltage)
It is detected by reading (verify reading). That is, when the threshold voltage of the memory cell is
With margin and not more than 0.5V
Current flows in the selected memory cell and "1" writing is insufficient
Is detected. A memory cell to be set to “0” write state
Since the current naturally flows, this memory cell
Current through the memory cell so that it is not mistaken for
A circuit called a verify circuit is provided to compensate for
You. This verify circuit enables fast write verify
The run is executed. The write operation and the write verify are repeated.
By writing data while returning, individual memory
Optimized write time for cell, write "1"
The threshold value is controlled between 0 V and Vcc. In this NAND cell type EEPROM, multi-valued
To realize storage, for example,
It is considered that there are three, "0", "1", and "2".
In the “0” write state, the threshold is negative, and the “1” write state
The state is such that the threshold value is, for example, 0 V to 1/2 Vcc, and "2" is written.
The threshold voltage is from 1/2 Vcc to Vcc.
I do. In the conventional verify circuit, the "0" write state
Memory cells to be written with “1” or “2”
It can be prevented from being mistaken as a memory cell. However, the conventional verify circuit has many
Memory for writing "2" because it is not for value storage
Check whether the threshold value of the cell is insufficient for writing “1”.
ベ リ Vcc or more but higher than the verify voltage for detection
If the status is insufficient writing, "1" is insufficient writing
No current flows in the memory cell when writing is detected
There was a drawback that it was mistaken as sufficient. Further, it is possible to prevent a mistake
"1" write enough to perform write verify
Put "2" write state in the memory cell
Rewrite is performed on the memory cell, and “2” write is insufficient.
And verify verify write
What should I do? However, in this case, writing "2"
After writing "1" to the memory cell to be set,
It takes time to write because "2" is written.
The writing speed becomes slower. [0012] As described above, the conventional N
Multi-value storage in an AND cell type EEPROM
Attempting to perform bit-by-bit verification with a phi circuit
There is a problem that verification occurs.In addition, ternary
When a memory cell is used, binary input data is converted to ternary input data.
Complicated processing was required to write to the molycell
Memory cells cannot be used effectively.
Was. The present invention has been made in view of the above circumstances.
So, the purpose is,Uses ternary memory cells
Requires complex processing for binary input data
Data can be written without
Effective use of resellProvide a measurable EEPROM
It is in. [0014] [MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS]
The present invention employs the following configuration. That is, the present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device.
The first, second, and third
22 memory cells capable of having a storage state are 11
Pairs, each of 10 pairs of the 11 pairs being 3
And the other pair stores 2 bits
And storing 32-bit data in the 11 pairs.
Features. [0016] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
This will be described according to the form. (First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
Of NAND cell type EEPROM according to the first embodiment
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration. A read / write operation is performed on the memory cell array 1.
Bit line control circuit for controlling bit lines during writing
Path 2 and a word line driving circuit for controlling the word line potential.
A road 7 is provided. Bit line control circuit 2, word line drive
The circuit 7 has a column decoder 3 and a row decoder 3, respectively.
Selected by the user 8. The bit line control circuit 2
Input / output data conversion circuit 5 via data input / output line (IO line)
And read data / write data are exchanged.
The input / output data conversion circuit 5 converts the read memory cell
Convert multi-valued information to binary information for output to the outside,
The binary information of the write data input from the memory cell
Is converted to multi-valued information. The input / output data conversion circuit 5 is
Data input / output buffer 6 for controlling data input / output with the unit
Connected to. The data write end detection circuit 4
It detects whether the writing is completed. FIGS. 2 and 3 show the memory cell array 1 and the bit.
3 shows a specific configuration of the line control circuit 2. Memory cell
M1 to M8 and select transistors S1 and S2, NAN
Construct a D-type cell. One end of the NAND cell is a bit line
BL, and the other end is connected to a common source line Vs.
You. Select gates SG1 and SG2, control gates CG1 to CG
G8 is shared by a plurality of NAND cells, and one control
The memory cells sharing the control gate form a page. Me
The memory cell stores data at the threshold value Vt,
When the voltage is 0 V or less, "0" data, and when Vt is 0 V or more.
"1" data when 5V or less, Vt is 1.5V or more
If the voltage is lower than the voltage, the data is stored as "2" data. One method
A memory cell has three states and two memory cells have nine states.
There are different combinations. Of these, 8 combinations
Data of 3 bits with two memory cells
Remember. In this embodiment, the neighbors sharing the control gate
Stores 3-bit data in a set of two matching memory cells
I do. The memory cell array 1 is placed on a dedicated p-well.
Is formed. Clock synchronous inverters CI1 and CI2
, CI3 and CI4 form flip-flops respectively
Then, the write / read data is latched. Also,
They also operate as sense amplifiers. Clock synchronization
Flip-flop composed of inverters CI1 and CI2
Rops, "write" 0 "," 1 "or
“Do you want to write 2”?
And the memory cell holds "0" information.
Or holds the information of “1” or “2” ”
Latch as read data information. Clock synchronous
Flip flow composed of inverters CI3 and CI4
The tip is “Write“ 1 ”or Write“ 2 ”.
Do you want to
The resell indicates whether "2" is held, "0" or
"Does the information of" 1 "hold?"
Latch as information. Among the n-channel MOS transistors, Q
n1 is a voltage when the precharge signal PRE becomes "H".
Transfer VPR to the bit line. Qn2 is the bit line connection signal
Signal BLC goes to "H" and bit line and main bit line control
Connect control circuit. Qn3 to Qn6, Qn9 to Qn12
Is the data latched on the flip-flop
Voltage VBLH, VBLM, VBLL are selectively selected according to the
Transfer to the transmission line. Qn7 and Qn8 are signals SA, respectively.
When C2 and SAC1 become "H", flip-flop
And the bit line. Qn13 is flip-flop
Whether all the data for one page latched in the
It is provided in order to detect whether or not it is. Qn14, Qn15 and Q
n16 and Qn17 are column selection signals CSL1 and CS, respectively.
L2 becomes "H", and the corresponding flip-flop
Data input / output lines IOA and IOB are selectively connected. In FIG. 3, the inverter part is shown in FIG.
It is abbreviated as shown in FIG. 9 (a).
The circuit configuration is as shown in FIG. Next, the EEPROM constructed as described above will be described.
Will be described with reference to FIGS. Figure 4 is a read
Operation timing, FIG. 5 shows a write operation timing,
FIG. 6 shows the timing of the verify read operation.
You. In each case, the case where the control gate CG4 is selected is taken as an example.
Is shown. The read operation is performed in two basic cycles.
Is performed. In the first read cycle, first, the voltage VPR is applied.
When the source voltage becomes Vcc, the bit line is precharged and precharged.
The charge signal PRE becomes “L” and the bit line flows.
It is made to be Subsequently, select gates SG1, SG2
 , Control gates CG1 to CG3, CG5 to CG8 are Vcc
It is said. At the same time, the control gate CG4 is set to 1.5V.
You. When the Vt of the selected memory cell is 1.5 V or more
Only when data “2” is written
Only, the bit line is kept at "H" level. Thereafter, sense activation signals SEN2, SE
N2B is "L" and "H" respectively, and the latch activation signal LA
T2 and LAT2B become "L" and "H", respectively.
A lock synchronous inverter CI3 and CI4
The lip flop is reset. The signal SAC2 is
It becomes "H" and the clock synchronous inverters CI3 and CI
The flip-flop consisting of 4 and the bit line are connected.
First, the sense activation signals SEN2 and SEN2B
To “H” and “L”, and the bit line potential is sensed.
Thereafter, the latch activation signals LAT2 and LAT2B are
"H" and "L", and the clock synchronous inverter CI
3 and CI4 flip flop,
The information of “whether“ 2 ”data, 1” or “0” data is
Latched. The second read cycle is the first read cycle.
And the voltage of the selection control gate CG4 is not 1.5V
0 V, the signals SEN2, SEN2B, LAT2,
Instead of LAT2B and SAC2, signals SEN1 and SEN1
B, LAT1, LAT1B, SAC1 may be output
Wrong. Therefore, in the second read cycle, the clock is synchronized.
Flip-flop composed of the inverters CI1 and CI2
In the flop, “0” data, “1” or “2” data
Information is latched. According to the two read cycles described above,
Therefore, the data written in the memory cell is read out.
You. Prior to data writing, the memory cell data
Data is erased, and the threshold value Vt of the memory cell is 0 V or less.
It has become. Erase is performed on the p-well, common source line Vs,
The selection gates SG1 and SG2 are set to 20V and the control gate CG
1 to CG8 are set to 0V. In a write operation, first, a precharge signal
PRE goes to “L” and the bit line floats.
It is. The selection gate SG1 is at Vcc and the control gates CG1 to CG
G8 is set to Vcc. Select gate SG2 is write operation
Medium 0V. At the same time, the signals VRFY1, VRFY2,
FIM and FIH become Vcc. When writing "0"
Is composed of clock synchronous inverters CI1 and CI2.
Clock flip-flop
The data is latched so that the output of CI1 becomes "H".
Therefore, the bit line is charged by Vcc. “1”
Alternatively, in the case of "2" write, the bit line is at 0V. Subsequently, the selection gate SG1 and the control gate C
G1 to CG8, signal BLC, signal VRFY1 and voltage VS
A is 10V, voltage VBLH is 8V, and voltage VBLM is 1V.
You. In case of “1” writing, clock synchronous
Flip-flop composed of data CI3 and CI4
The output of the clock synchronous inverter CI3 becomes "H".
Data is latched as shown in FIG.
Is applied with 1V. Bit line for "2" write
Is 0V, and 8V in the case of "0" writing. After this,
The selected control gate CG4 is set to 20V. In the case of "1" or "2" write,
Electrons are generated due to the potential difference between the scanning line BL and the control gate CG4.
Injected into the charge storage layer of the memory cell, the threshold of the memory cell
The value rises. If "1" is written, write "2"
Charge to be injected into the charge storage layer of the memory cell
Since the amount must be reduced, the bit line BL is set to 1
V to reduce the potential difference with the control gate CG4 to 19V.
ing. However, it is possible to implement without easing the potential difference.
is there. At the time of writing “0”, the bit line voltage 8V
The threshold of the memory cell does not change effectively. At the end of the write operation, first, select gate
SG1, the control gates CG1 to CG8 are set to 0V, and "0"
The voltage 8V of the bit line BL at the time of writing is reset to 0V with a delay.
Set. When this order is reversed, it temporarily becomes “2” or
Is ready for "1" write operation, and "0" write
This is because sometimes wrong data is written. After the write operation, writing of the memory cells
Check the status and additionally write only to memory cells with insufficient writing
Verify read is performed to perform the write operation. Beli
During the file read, the voltage VBLH is Vcc and VBLL is 0.
V and FIM are 0V. The verify read is performed in two basic cycles.
Run from the This basic cycle is the second read
Similar to Icle. The difference is that the selected control gate C
The voltage of G4 and the signals VRFY1, VRFY2 and FIH are
(Verify read first cycle)
Only VRFY1). Signals VRFY1, VRFY2
 , FIH are select gates SG1, SG2, control gates
After CG1 to CG8 are reset to 0V, the signal SEN
1, SEN1B, LAT1, LAT1B are “L”,
It is output before it becomes “H”, “L”, or “H”. Paraphrase
The bit line potential depends on the threshold voltage of the memory cell.
After the determination, the clock synchronous inverters CI1 and C1
The flip-flop composed of I2 is reset
Before. The voltage of the selected control gate CG4 is read
1.5V (first cycle), 0V (second cycle)
2V (first cycle), 0.5V (first cycle)
2 cycles) and a threshold margin of 0.5 V
It is raised to be high. Here, the clock synchronous inverter CI
1 and CI2.
Data (data1), clock synchronous type
Flip-flop composed of data CI3 and CI4
The latched data (data2) and the selected
Voltage of bit line BL determined by threshold of memory cell
Will be described. data1 is “0” write or “1”
Or “2” write ”, and write“ 0 ”
Qn3 is in "ON" state, "1" or "2" is written
In this case, Qn6 is in the "ON" state. data2 is
"Whether" 1 "write or" 2 "write"
In the case of "1" write, Qn10 is in "ON" state, "2"
In the case of writing, Qn11 is in the "ON" state. When writing "0" data (initial write data)
Data is “0”) in the first cycle of verify read
Since the data of the memory cell is "0",
When CG4 becomes 2V, the bit line power is turned on by the memory cell.
The order becomes “L”. Thereafter, the signal VRFY1 becomes "H".
As a result, the bit line BL becomes “H”. When writing "1" data (initial write data)
Data is “1”) in the first cycle of verify read
Is because the data in the memory cell should be "1"
The threshold value of the memory cell is 1.5 V or less, and the control gate C
When G4 becomes 2V, the bit line potential is changed depending on the memory cell.
It becomes “L”. After that, the signal VRFY1 becomes "H".
Then, "1" is already written enough and data1 is written "0".
Bit line BL is "H" (see FIG. 6).
(1)), otherwise, the bit line BL is "L" ((2) in FIG. 6).
 ). When writing "2" data (initial write data)
Data is “2”) in the first cycle of verify read
Indicates that the data of the selected memory cell is not "2"
(“2” write insufficient), the control gate CG4
When the potential becomes V, the bit line potential becomes “L” depending on the memory cell.
((5) in FIG. 6). Selected memory cell is "2" written
If it is, the control gate CG4 becomes 2V.
However, the bit line potential remains "H" ((3) in FIG. 6).
(Four)). (3) of FIG.
This is the case where a1 indicates “0” writing. This place
In this case, the signal VRFY1 changes to "H",
Therefore, the bit line BL is recharged. When writing "0" data (initial write data)
Data is “0”) in the second verify read cycle.
Since the data of the memory cell is "0",
When CG4 becomes 0.5V, a bit
The line potential becomes "L". Then, the signal VRFY1 is
When the bit line BL becomes “H”, the bit line BL becomes “H”. When writing "1" data (initial write data)
Data is “1”) in the second cycle of verify read
Indicates that the data of the selected memory cell is not "1"
(“1” write insufficient), the control gate CG4
When the voltage reaches 0.5 V, the bit line potential varies depending on the memory cell.
It becomes "L" ((8) in FIG. 6). Selected memory cell is "1"
When writing is sufficient, the control gate CG4
Even if the voltage reaches 0.5 V, the bit line potential remains at "H"
((6) (7) in FIG. 6). FIG. 6 (6) shows that “1” has already been written.
Minutes when data1 indicates “0” write.
You. In this case, when the signal VRFY1 becomes "H",
The bit line BL is recharged by the voltage VBH. When writing "2" data (initial write data)
Data is “2”) in the verify read second cycle
Is because the data in the memory cell should be "2"
If the threshold value of the memory cell is 0.5 V or more, write "2".
Control gate CG4 is 0.5
V, the bit line potential remains "H" (FIG. 6).
(9) (10)). "2" Insufficient writing and memory cell
When the threshold value is 0.5 V or less, the bit line becomes "L".
((11) in FIG. 6). Thereafter, the signals VRFY1, VRFY2, F
Since IH becomes “H”, “2” is already sufficiently written.
Bit line when data1 indicates "0" write
BL is "H" ((9) in FIG. 6), otherwise the bit line BL
Becomes "L" ((10) (11) in FIG. 6). By this verify read operation, the write
Rewrite from write data and write state of memory cell
Data is set as shown in (Table 1) below. [0044] [Table 1] As can be seen from (Table 1), "1" is written.
"1" is written again only for the memory cells that are insufficient,
"2" is written again only to the memory cell where "2" is insufficiently written.
Is included. Also, all memory
When the cell has enough data to write,
Qn13 is turned "OFF" and the signal PENDB
Data write end information is output. FIG. 7 shows the data input / output operation timing.
(A) is a data input timing, (b) is a data input timing.
Data output timing. External data input 3
After the cycle, the input / output data conversion circuit 5
Data to be input to the line control circuit 2 is generated and input.
3-bit data from outside (X1, X2, X3)
Is converted into data (Y1, Y2) of two memory cells.
In effect, the clock synchronous type of the bit line control circuit 2 is
Registers R1 and C composed of inverters CI1 and CI2
Data input / output to / from register R2 composed of I3 and CI4
Conversion data is set via the force lines IOA and IOB.
Read data latched in registers R1 and R2
Is input / output data via data input / output lines IOA and IOB.
The data is transferred to the data conversion circuit 5, converted, and output. In FIG.
The same column selection signals CSL1i and CSL2i
Instead, split IOA and IOB into two systems
You can access two registers in one column at the same time
Easily possible and effective for reducing access time
It is. The following (Table 2) shows whether data is input externally.
These three bits of data (X1, X2, X3), memory
Two cell data (Y1, Y2) and Y1, Y2
The relationship between the data in the registers R1 and R2 corresponding to
ing. [0048] [Table 2]Register data is input / output during data transfer.
It is represented by the voltage level of the line IOA. Data input / output line
IOB is omitted because it is an inverted signal of IOA. under
The above (Table 3) is that at the time of data output. [0050] [Table 3] In this embodiment, the same data is input
The IOA level at the time of output and the IOA level at the time of output are inverted
It is supposed to. The two data (Y1, Y2) of the memory cell
Since one of the nine combinations is left over,
Can be used for file management information such as pointer information
Noh. Here, the pointer information is stored in the cell data (Y1,
Y2) = (2,2). FIG. 8 controls the EEPROM.
Write data as seen from microprocessor etc.
It shows the concept of a page, which is the only unit. Here 1
Page is N bytes, microprocessor, etc.
Displays the address (logical address) as viewed from
You. For example, only area 1 (logical addresses 0 to n) is written.
When no writing data is input, n = 3m + 2 (m = 3m + 2)
0, 1, 2, ...), (X1, X2, X3) is always
There is no problem because they are aligned. If n = 3m, only X1 is input
X2 = 0, X3 = 0 inside EEPROM
And (X1, X2, X3) are converted into an input / output data conversion circuit 5.
To enter. When n = 3m + 1, X3 = 0 is issued internally
Live. The same applies when n is equal to N. Data was written to area 1 (area 2
All the write data of “0”) is added to the area 2 after
When writing data, read the area 1
Add the write data of area 2 to that data
Just enter it. Alternatively, read the portion of area 1 and
If the start address of the area 2 is n + 1 = 3 m, the data of the area 1
Data is all "0", n + 1 = 3m + 2, address n
-1 and n are defined as X1 and X2,
In addition to data X3, the data up to address n-2 in area 1
Data are all "0", and n + 1 = 3m + 1.
Assuming that the data is X1, the data X at addresses n + 1 and n + 2
2, data up to address n-1 of area 1 in addition to X3
May be all set to “0”. These operations are based on the EEP
It is also easy to perform this automatically inside the ROM. This addition
(Table 2) and (Table 2) so that data can be written.
As shown in (3), (X1, X2, X3) and (Y1
 , Y2) are established. (Table 2) and (Table
(X1, X2, X3) and (Y1, Y2) shown in FIG.
 ) Is an example and is not limited to this.
No. Similarly, additional data is written even if the area is 3 or more.
Can be done. FIG. 9A shows a data write algorithm.
Is shown. After loading data, write and verify
B) The read and write completion detection operations are repeated
You. The operation within the dotted line is performed automatically in the EEPROM. FIG. 9B shows an additional data writing algorithm.
Shows rhythm. After reading and loading data, verify
File read / write completion detection and write operation are repeated.
It is done repeatedly. Automatically in the EEPROM inside the dotted line
Done. Verify read after data load
Is that "1" or "2" has already been written
However, this is to prevent writing.
Otherwise, overwriting may occur. FIG. 10 shows the EEPR constructed as described above.
OM shows the write characteristics of the threshold value of the memory cell.
ing. A memory cell to which "1" data is written
Memory cells to which "2" data is written are written simultaneously
And write time is controlled independently.
You. The following (Table 4) shows erasing, writing, and reading.
Read and verify read operations of each part of the memory cell array.
Indicates potential. [0059] [Table 4] (Second Embodiment) FIG. 11 shows a second embodiment of the present invention.
Of the NOR cell type EEPROM in the second embodiment.
Specific configuration of memory cell array 1 and bit line control circuit 2
Is shown. A NOR type cell is formed only by the memory cell M10.
Constitute. One end of the NOR type cell is connected to the bit line BL.
And the other end is connected to a common ground line. One control gate
The memory cells M sharing the WL constitute a page. Note
Recell M stores data at its threshold Vt,
1. When the voltage is equal to or higher than Vcc, "0" data;
"1" data when 5 V or more, Vt is 2.5 V or less 0 V
In the above case, it is stored as "2" data. One memory
Cell has 3 states, 2 memory cells have 9 states
Can be combined. Of these, eight combinations
Uses two memory cells to store 3-bit data
I do. In this embodiment, neighboring control gates share
3-bit data is stored in a set of two memory cells
You. Clock synchronous inverters CI5 and CI6
, CI7 and CI8 form flip-flops respectively
Then, the write / read data is latched. Also,
Also works as a sense amplifier. Clock synchronous invar
Flop composed of data CI5 and CI6
Is “write“ 0 ”or write“ 1 ”or“ 2 ”
Or write as the write data information
And whether the memory cell holds the information “0”
"Does information" 1 "or" 2 "hold?"
And latch it as data information. Clock synchronous invar
Flop composed of data CI7 and CI8
Is "write" 1 "or write" 2 "
Is latched as write data information.
Is "2", "0" or
"Does the information of" 1 "hold?"
Latch as information. Of the n-channel MOS transistors, Qn
18 is a voltage V when the precharge signal PRE becomes “H”.
Transfer PR to bit line. Qn19 is a bit line connection signal
BLC becomes "H" and bit line and main bit line control
Connect the circuit. Qn20 to Qn23 and Qn25 to Qn28 are
The data latched in the flip-flop described above
In response, the voltages VBLH, VBLM, and 0 V are selectively applied to the bit lines.
Transfer to Qn24 and Q29 are signals SAC2 and SAC, respectively.
When AC1 becomes “H”, flip-flop and bit
Connect the cable. Qn30 is a flip flop
Check whether all the data of one touched page is the same.
Provided to get out. Qn31, Qn32 and Qn33, Q
n34 is a column selection signal CSL1 or CSL2, respectively.
"H", corresponding flip-flop and data
The input / output lines IOA and IOB are selectively connected. Next, the EEPROM constructed as described above will be described.
Will be described with reference to FIGS. Figure 12 shows the reading
FIG. 13 shows the timing of the write operation.
FIG. 14 shows the timing of the verify read operation.
Is shown. The read operation is performed in two basic cycles.
Is performed. In the first read cycle, first, the voltage VPR is applied.
When the source voltage becomes Vcc, the bit line is precharged and precharged.
The charge signal PRE becomes “L” and the bit line flows.
It is made to be Subsequently, the control gate WL is set to 2.5 V
To be. Vt of selected memory cell is 2.5V or less
Only when the data “2” is written
Only in this case, the bit line goes to "L" level. Thereafter, sense activation signals SEN2, SE
N2B is "L" and "H" respectively, and the latch activation signal LA
T2 and LAT2B become "L" and "H", respectively.
Lock synchronous inverters CI7 and CI8
The lip flop is reset. The signal SAC2 is
Becomes "H" and the clock synchronous inverters CI7 and CI
The flip-flop consisting of 8 and the bit line are connected.
First, the sense activation signals SEN2 and SEN2B
To “H” and “L”, and the bit line potential is sensed.
Thereafter, the latch activation signals LAT2 and LAT2B are
"H" and "L", and the clock synchronous inverter CI
7 and CI8 flip-flop,
Information of "whether it is" 2 "data," 1 "or" 0 "data"
Is latched. The second read cycle is the first read cycle.
And the voltage of the selection control gate WL is V instead of 2.5 V
cc, the signals SEN2, SEN2B, LAT2, L
Instead of AT2B and SAC2, signals SEN1, SEN1B,
It is incorrect that LAT1, LAT1B, and SAC1 are output.
U. Therefore, in the second read cycle, the clock synchronization
Flip-flop composed of inverters CI5 and CI6
"0" data, "1" or "2" data
Is latched. According to the two read cycles described above,
Therefore, the data written in the memory cell is read out.
You. Before writing data, the data in the memory cell
Data is erased, and the threshold value Vt of the memory cell is higher than Vcc.
It has become. For erasing, the control gate WL is set to 20 V and
This is performed by setting the cut line to 0V. In the write operation, first, the precharge signal
PRE goes to “L” and the bit line floats.
It is. The signals VRFY1, VRFY2, FIM and FIL are
Vcc. In case of “2” write, clock synchronous type
Flip flow composed of inverters CI5 and CI6
Output of the clock synchronous inverter CI5
Since data is latched so as to become “H”,
The cut line is at 0V. When writing "1" or "2"
The bit line is charged to Vcc. Subsequently, the signals BLC, VRFY2, FI
M, FIL and voltage VSA are 10V, voltage VBLH is 8V,
The pressure VBLM becomes 7V. When writing “1”,
Of the clock synchronous inverters CI7 and CI8.
In the flip-flop, the clock synchronous inverter CI7
Data is latched so that the output becomes "H".
Therefore, 7 V is applied to the bit line BL. Write "2"
The bit line is 8 V in the case of only writing and 0 in the case of "0" writing.
V. After this, the selected control gate WL becomes -12
V. In the case of "1" or "2" write,
The electrons are recorded by the potential difference between the scanning line BL and the control gate WL.
Emitted from the charge storage layer of the recell and the threshold of the memory cell
Values fall. If "1" is written, write "2"
Charge to be discharged from the charge storage layer of the memory cell
Since the load must be reduced, the bit line BL
7V to reduce the potential difference with the control gate WL to 19V
ing. When writing “0”, the bit line voltage is 0V.
Therefore, the threshold value of the memory cell does not change effectively. After the write operation, the write operation of the memory cell is performed.
Check the status and additionally write only to memory cells with insufficient writing
Verify read is performed to perform the write operation. Beli
During the file read, the voltage VBLH is Vcc and FIM is 0V
It is. Verify reading is performed in two basic cycles.
Run from the This basic cycle is the first read cycle.
Similar to Icle. The difference is that the selected control gate W
L voltage and signals VRFY1, VRFY2 and FIH are output.
(Verify read first cycle
Then only VRFY1). The signals VRFY1, VRFY2,
FIH occurs after the control gate WL is reset to 0V.
The signals SEN1, SEN1B, LAT1, LAT1B are respectively
Output before it becomes “L”, “H”, “L”, “H”.
You. In other words, the potential of the bit line is
After the value is determined by the clock synchronous inverter
The flip-flop composed of CI5 and CI6 is reset.
Before it is set. The voltage of the selected control gate WL
Are 2.5V (first cycle) and Vcc (second
2V (first cycle), 4V
(Second cycle) and to secure the threshold margin
Lower. Here, the clock synchronous inverter CI
5 and CI6
Data (data1), clock synchronous type
Flip-flop composed of data CI7 and CI8
The latched data (data2) and the selected
Voltage of bit line BL determined by threshold of memory cell
Will be described. data1 is “0” write or “1”
Or “2” write ”, and write“ 0 ”
Qn20 is "ON" state, "1" or "2" is written
In this case, Qn23 is in the "ON" state. data2 is
"Whether" 1 "write or" 2 "write"
In the case of "1" write, Qn26 is in "ON" state, "2"
In the case of writing, Qn27 is in the "ON" state. When writing "0" data (initial write data)
Data is “0”) in the first cycle of verify read
Since the data of the memory cell is "0",
The bit line potential remains at “H” even when the WL becomes 2V.
is there. After that, when the signal VRFY1 becomes “H”, the bit
The gate line BL becomes "L". When writing "1" data (initial write data)
Data is “1”) in the first cycle of verify read
Is because the data in the memory cell should be "1"
The threshold value of the memory cell is 2.5 V or more and the control gate W
Even if L becomes 2V, the bit line potential remains "H".
You. After that, when the signal VRFY1 becomes “H”,
“1” write is sufficient and data1 indicates “0” write
In this case, the bit line BL goes low ((2) in FIG. 14),
Otherwise, the bit line BL becomes "H" ((1) in FIG. 14).
You. When writing "2" data (initial write data)
Data is “2”) in the first cycle of verify read
Indicates that the data of the selected memory cell is not "2"
(“2” write insufficient), the control gate WL is set to 2V
, The bit line potential is still "H" ((3) in FIG. 14).
 ). The selected memory cell is sufficient to write "2"
When the control gate WL becomes 2V, the bit line potential becomes
It becomes "L" by the memory cell ((4) (5) in FIG. 14).
FIG. 14 (5) shows that “2” has already been sufficiently written and data1 is
This is a case where "0" writing is indicated. In this case,
When the signal VRFY1 becomes “H”, the bit line BL is connected.
Ground. When writing "0" data (initial write data)
Data is “0”) in the second verify read cycle.
Since the data of the memory cell is "0",
The bit line potential is still "H" even when CG4 goes to 4V.
You. Thereafter, when the signal VRFY1 becomes “H”, the bit
The gate line BL becomes "L". When "1" data is written (initial write data
Data is “1”) in the second cycle of verify read
Indicates that the data of the selected memory cell is not "1"
(“1” write insufficient), the control gate WL is set to 4V
, The bit line potential is still "H" ((6) in FIG. 14).
 ). The selected memory cell is sufficient to write "1"
Memory cell when the control gate WL becomes 4V.
The bit line potential becomes "L" ((7) and (8) in FIG. 14). Figure
In (8) of 14, already writing "1" is enough and data1 is
This is a case where "0" writing is indicated. In this case,
When the signal VRFY1 becomes “H”, the bit line BL is connected.
Ground. When "2" data is written (initial write data
Data is “2”) in the verify read second cycle
Is because the data in the memory cell should be "2"
Write "2" if the threshold of the memory cell is 4V or less
When the control gate WL becomes 4 V, whether it is enough or not enough
The bit line potential becomes “L” ((10) and (11) in FIG. 14).
"2" Insufficient write and threshold of memory cell is 4V or less
In the above case, the bit line becomes "H" ((9) in FIG. 14). Thereafter, the signals VRFY1, VRFY2, F
Since IH becomes “H”, “2” is already sufficiently written.
Bit line when data1 indicates "0" write
BL is “L” ((11) in FIG. 14), otherwise bit line B
L becomes "H" ((9) (10) in FIG. 14). This verify read operation allows writing to be performed.
Rewrite from write data and write state of memory cell
Data is set as shown in Table 1 as in the first embodiment.
Is done. In addition, data writing is sufficient for all memory cells.
Minutes, Qn30 of all columns is turned off.
The signal PENDB indicates that the data write end information is
Is output. Data input / output operation timing, data writing
Writing algorithm, additional data writing algorithm
Are the first as shown in FIGS. 7 to 9 and (Tables 2 to 3).
This is the same as the embodiment. FIG. 15 shows the EEPR constructed as described above.
OM shows the write characteristics of the threshold value of the memory cell.
ing. A memory cell to which "1" data is written
Memory cells to which "2" data is written are written simultaneously
And write time is controlled independently.
You. The following (Table 5) shows erasing, writing, and reading.
Read and verify read operations of each part of the memory cell array.
The potential is shown. [0086] [Table 5] The circuits shown in FIG. 3 and FIG.
It can be deformed as shown in FIGS. FIG. 16 shows FIG.
The observed Qn3 and Qn4 are connected to p-channel MOS transistors.
Stars Qp1 and Qp2 have been replaced. FIG.
Qn22, Qn23, Qn25 to Qn28 found in
Np MOS transistors Qp3 to Qp8
is there. By doing so, the n-channel MOS transistor
It is necessary to prevent the transferable voltage from dropping due to the transistor threshold.
In this example, the voltage VSA is increased to 8 V during writing.
The breakdown voltage of the transistors that make up the circuit can be lowered.
I can do it. VRFY1B in FIG. 16 is VRFY in FIGS.
The inverted signal of RFY1, VRFY2B, FILB,
FIMB is that of VRFY2, FIL, FIM in FIG.
Each is an inverted signal. FIG. 8 explains additional data writing.
However, for example, as shown in FIG.
One page may be divided for ease of use.
This is an effective method. In this example, every 32 logical addresses
One region is constituted by 22 memory cells. By this
This makes it easy to write additional data in area units. Toes
When writing additional data to area 2
Assuming that all the write data in the area of FIG.
According to the data writing algorithm found in (a)
Just do it. [0089] As described above, according to the present invention,3
For binary input data, using a memory cell of value
Data can be written without complicated processing.
And memory cells can be used effectivelyEEPRO
M can be obtained.

【図面の簡単な説明】 【図1】第1及び第2の実施形態に係わるEEPROM
の概略構成を示すブロック図。 【図2】第1の実施形態におけるメモリセルアレイの具
体的構成を示す図。 【図3】第1の実施形態におけるビット線制御回路の具
体的構成を示す図。 【図4】第1の実施形態における読み出し動作を示すタ
イミング図。 【図5】第1の実施形態における書き込み動作を示すタ
イミング図。 【図6】第1の実施形態におけるベリファイ読み出し動
作を示すタイミング図。 【図7】第1及び第2の実施形態におけるデータの入出
力動作を示すタイミング図。 【図8】第1及び第2の実施形態における書き込み/読
み出し単位のページの概念を示す図。 【図9】第1,第2の実施形態におけるデータ書き込み
及び追加データ書き込みアルゴリズムを示す図。 【図10】第1の実施形態におけるメモリセルの書き込
み特性を示す図。 【図11】第2の実施形態におけるメモリセルアレイと
ビット線制御回路の構成を示す図。 【図12】第2の実施形態における読み出し動作を示す
タイミング図。 【図13】第2の実施形態における書き込み動作を示す
タイミング図。 【図14】第2の実施形態におけるベリファイ読み出し
動作を示すタイミング図。 【図15】第2の実施形態におけるメモリセルの書き込
み特性を示す図。 【図16】第1の実施形態におけるビット線制御回路の
変形例を示す図。 【図17】第2の実施形態におけるビット線制御回路の
変形例を示す図。 【図18】第1及び第2の実施形態における追加データ
書き込みの単位を示す図。 【図19】図3に示すインバータ部分の具体的構成例を
示す図。 【符号の説明】 1…メモリセルアレイ 2…ビット線制御回路 3…カラム・デコーダ 4…データ書き込み終了検知回路 5…入出力データ変換回路 6…データ入出力バッファ 7…ワード線駆動回路 8…ロウ・デコーダ
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an EEPROM according to first and second embodiments.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of FIG. FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration of a memory cell array according to the first embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a specific configuration of a bit line control circuit according to the first embodiment. FIG. 4 is a timing chart showing a read operation in the first embodiment. FIG. 5 is a timing chart showing a write operation in the first embodiment. FIG. 6 is a timing chart showing a verify read operation according to the first embodiment; FIG. 7 is a timing chart showing a data input / output operation in the first and second embodiments. FIG. 8 is a view showing the concept of a page of a write / read unit in the first and second embodiments. FIG. 9 is a diagram showing a data write and additional data write algorithm in the first and second embodiments. FIG. 10 is a diagram showing write characteristics of a memory cell in the first embodiment. FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a memory cell array and a bit line control circuit according to the second embodiment. FIG. 12 is a timing chart showing a read operation in the second embodiment. FIG. 13 is a timing chart showing a write operation in the second embodiment. FIG. 14 is a timing chart showing a verify read operation in the second embodiment. FIG. 15 is a diagram showing write characteristics of a memory cell according to the second embodiment. FIG. 16 is a diagram showing a modification of the bit line control circuit according to the first embodiment. FIG. 17 is a diagram showing a modification of the bit line control circuit according to the second embodiment. FIG. 18 is a diagram showing a unit of additional data writing in the first and second embodiments. FIG. 19 is a diagram showing a specific configuration example of an inverter section shown in FIG. 3; [Description of Signs] 1 ... memory cell array 2 ... bit line control circuit 3 ... column decoder 4 ... data write end detection circuit 5 ... input / output data conversion circuit 6 ... data input / output buffer 7 ... word line drive circuit 8 ... row decoder

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】電気的書き換えを可能とし第1、第2、第
3の記憶状態を持つことが可能な22個のメモリセルが
2個を1組として11対を成し、前記11対のうちの1
0対のそれぞれは3ビットのデータを記憶し、残りの1
対は2ビットを記憶し、前記11対で32ビットのデー
タを記憶する、ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装
置。
(57) Claims 1. Twenty-two memory cells which can be electrically rewritten and have first, second, and third storage states are provided.
Two pairs constitute one pair to form 11 pairs, and one of the 11 pairs
Each of the 0 pairs stores 3 bits of data, and the remaining 1
A nonvolatile semiconductor memory device, wherein a pair stores 2 bits and the 11 pairs store 32-bit data.
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