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JP3946849B2 - Nonvolatile semiconductor memory device and erase method thereof - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device and erase method thereof Download PDF

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JP3946849B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気的に書き込み及び消去が可能な不揮発性半導体記憶装置及びその消去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、フローティングゲート構造を有するセルトランジスタを用いた各種のフラッシュメモリが提案されている。この種のフラッシュメモリでは、基板とフローティングゲートとの間に10nm程度の薄い絶縁膜を介在させ、この絶縁膜を介してフローティングゲートに電子を注入したり引き抜いたりすることにより書き込みと消去を行う。フラッシュメモリとしては、NOR型とNAND型が既に開発されている。NAND型フラッシュメモリは、NOR型に比べてメモリセルのサイズを小さくすることができ、コストが安くなるという利点を有している。また、NAND型フラッシュメモリは、書き込み時の書き込み電流が少ないため、数kビットのメモリセルを同時に書き込むことが可能であり、書き込みスピードが速いという特徴がある。上記NAND型フラッシュメモリに関しては種々の文献が知られているが、例えば本出願人によるU.S.P.5,297,029には、読み出し、書き込み、及び消去等の基本動作が記載されている。
【0003】
図10は、上述したNAND型フラッシュメモリにおけるメモリセルとその周辺の読み出し動作に関係する回路部を概略的に示す回路図である。
NAND型フラッシュメモリでは、複数個のメモリセルMC1〜MCnの電流通路が直列に接続され、この直列接続された電流通路のソース端とドレイン端にそれぞれソースセレクトゲート(選択トランジスタ)ST1とドレインセレクトゲート(選択トランジスタ)ST2が接続されてそれぞれが構成された複数のNAND束11を有している。このNAND束11における電流通路のソース端は電源Vssに、ドレイン端はビット線BLにそれぞれ接続される。このビット線BLと電圧供給源VPRとの間には、信号SAでオン/オフ制御されるプリチャージトランジスタPTの電流通路が接続されている。また、上記ビット線BLには、信号SBでオン/オフ制御されるトランジスタDTの電流通路の一端が接続され、このトランジスタDTの電流通路の他端はインバータINV1とINV2とで構成されたセンスアンプレジスタ回路12に接続されている。
【0004】
また、図示しないが、上記ビット線BLには複数のNAND束が行方向に接続され、また列方向には複数本のビット線が配置され、これら各々のビット線に複数のNAND束が行方向に接続されている。そして、各ビット線には図10と同様にプリチャージトランジスタPT、トランジスタDT及びセンスアンプレジスタ回路12がそれぞれ接続されている。
【0005】
NAND束11内の各メモリセルMC1〜MCnのコントロールゲートには、ビット線BLと直交する方向に配置されたワード線WL1〜WLnが行毎に接続されており、各選択トランジスタST1,ST2のゲートには、選択線SGS,SGDが行毎に接続されている。これら選択線SGS,SGDに電源電圧Vccが印加されることにより、選択トランジスタST1,ST2がオン状態となり、列方向に配置されたNAND束の一群が選択される。また、選択されたワード線WLm(mは1〜nのどれか)には0V、NAND束の中の非選択のワード線には電源電圧Vcc、換言すれば選択されたメモリセルのコントロールゲートに0V、非選択のメモリセルのコントロールゲートに電源電圧Vccがそれぞれ印加される。これによって、選択されたメモリセルのしきい値電圧が正の場合にはメモリセルが導通状態となり、負の場合にはメモリセルが非導通状態となる。一方、非選択のNAND束のメモリセルのコントロールゲート、並びに非選択の選択トランジスタのゲートにはそれぞれ0Vが供給される。
【0006】
上記のような構成において、読み出し動作は図11のタイミングチャートに示すように行われる。
まず、読み出し開始時(時刻t0)に信号SAが“H”レベルとなり(このとき信号SBは“L”レベル)、プリチャージトランジスタPTがオン状態、トランジスタDTはオフ状態となり、ビット線BLが電圧供給源VPRでプリチャージされる。その後、時刻t1に信号SAが“L”レベルとなってプリチャージトランジスタPTがオフしてから、時刻t2に信号SBが“H”レベルとなってトランジスタDTがオンするまでの期間に、選択されたメモリセルのしきい値電圧に応じて(選択されたメモリセルが書き込み状態か消去状態かに応じて)ビット線BLの電位が変化する。時刻t2に信号SBが“H”レベルとなると、トランジスタDTがオンしてビット線BLとセンスアンプレジスタ回路12が接続され、ビット線BLの電位が増幅されてセンスアンプレジスタ回路12にラッチされる。
【0007】
選択されたメモリセルMCmのフローティングゲートに電子が注入されていたとき(書き込み状態)には、このメモリセルMCmのしきい値電圧が高くなっており、メモリセルMCmはオフ状態を維持する。従って、ビット線BLから選択されたNAND束を介して電源Vssには電流が流れず、ビット線BLの電位は低下しない。これに対し、フローティングゲートから電子が引き抜かれていたとき(消去状態)には、選択されたメモリセルMCmのしきい値電圧が低くなっているのでMCmはオン状態となる(このとき非選択のメモリセルもオンしている)。従って、ビット線BLから選択されたNAND束を介して電源Vssに電流が流れ、ビット線BLの電位が低下する。上記ビット線BLの時刻t2における電位は、センスアンプレジスタ回路12に供給され、選択されたメモリセルMCmの記憶データとしてラッチされる。
ここでは、上述したセンスアンプレジスタ回路12にメモリセルMCmの記憶データがラッチされるまでの動作をページ読み出し動作と定義する。
【0008】
通常、各ビット線BLにはそれぞれセンスアンプレジスタ回路12が接続され、16MビットのNAND型EEPROMの場合には、約2000個のセンスアンプレジスタ回路12が配置される。このセンスアンプレジスタ回路12に記憶されたメモリセルのデータを外部に読み出す動作はシリアル読み出し動作と呼ばれており、センスアンプレジスタ回路12に接続されたカラムゲートトランジスタ(図示せず)を選択的にオンすることにより、所定の番地のセンスアンプレジスタ回路12の内容を外部に読み出すことができるようになっている。
【0009】
ところで、上述したようなNAND型フラッシュメモリにおいては、書き込みと消去動作を繰り返すと、フローティングゲート下の絶縁膜中に電子がトラップされ、消去後のメモリセルのしきい値電圧が浅くなってくる(0Vに近付いてくる)ことが知られている。図12は、書き込み及び消去回数に対するメモリセルの消去後におけるしきい値電圧の依存性を調べたものである。図12によれば、書き込み及び消去回数が10万回程度から消去動作後のメモリセルのしきい値電圧が上昇して十分深く消去できなくなり、100万回程度になるとその傾向が顕著になってくる。従って、もし、100万回の書き込み及び消去後に10万回以下と同じレベルのしきい値電圧まで消去しようとすると消去時間を長くする必要がある。このため、従来のNAND型フラッシュメモリでは、メモリセルの酸化膜の摩耗領域まで書き込みと消去を繰り返すと消去時間が大幅に長くなり、実際には100万回まで使用できないという問題があった。
【0010】
図13は、メモリセルの消去後のしきい値電圧とページ読み出し時間との関係を示している。
通常、ビット線は数pF程度の容量を持っており、この容量に蓄えられた電荷を放電するスピードで読み出し時間は決定される。この放電スピードは消去状態のメモリセルのしきい値電圧に依存する。よって、読み出しスピードを遅く設定すれば、少ないセル電流でも数pFのビット線容量を放電することが可能であり、浅いしきい値電圧のメモリセルでも消去状態と判定される。逆に読み出しスピードを速く設定すると、ビット線容量の放電に大きなセル電流が必要になり、消去状態とみなされるためには、深いしきい値電圧が必要となる。
【0011】
前述のように100万回の書き込みと消去後であっても消去時間が長くならないようにするためには、浅いしきい値電圧のメモリセルでも消去状態とみなされるように、読み出し時間を長く設定すれば良い。しかしながら、予め100万回の書き込みと消去後の浅いしきい値電圧に合わせて読み出しスピードを遅くすると、メモリチップに対するアクセス時間が長くなり、NAND型フラッシュメモリのパフォーマンスが悪くなるという問題があった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の不揮発性半導体記憶装置及びその消去方法は、書き込みと消去動作を繰り返すと消去後のメモリセルのしきい値電圧が浅くなり、消去時間が大幅に長くなるという問題があった。
【0013】
本発明の目的は、書き込みと消去動作の回数に応じた最適な消去が行え、消去回数の増加に伴って消去時間が長くなるのを抑制できる不揮発性半導体記憶装置及びその消去方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を講じた。
本発明の第1局面に係る不揮発性半導体記憶装置は、電気的に書き込み及び消去が可能な複数の不揮発性メモリセルの電流通路が直列接続された複数のNAND型セルからなるブロックを複数備えたメモリセルアレイと、前記複数のブロックに含まれる前記複数の不揮発性メモリセルをブロック毎に同時に消去するブロック消去回路と、1つのブロックに含まれる前記不揮発性メモリセルの消去回数であって、前記ブロック消去回路により同時に消去される前記不揮発性メモリセルの消去回数を記憶する消去回数記憶部と、前記不揮発性メモリセルの記憶データの読み出し時に、前記消去回数記憶部に記憶された消去回数の増加に伴って読み出し時間を延長する読み出し時間設定回路とを具備することを特徴とする。本第1局面によれば、不揮発性半導体記憶装置が過去に行った消去動作の回数を消去回数記憶部に記憶し、この消去回数にしたがって読み出し時間設定回路で読み出し時間を制御するので、不揮発性半導体記憶装置の書き込み及び消去回数に応じて読み出し時間を設定でき、消去時間が長くなるのを抑制できる。
【0015】
上記の第1局面に係る不揮発性半導体記憶装置において、好ましい実施態様は以下の通りである。
(1)前記消去回数記憶部は、消去回数に応じてインクリメントされる消去回数カウンタを備えること。
(2)前記消去回数記憶部は、前記複数のブロックの一部のブロックに割り当てられており、前記一部のブロックに他のブロックの消去回数が記憶されること。
【0016】
本発明の第2局面に係る不揮発性半導体記憶装置は、電気的に書き込み及び消去が可能な複数の不揮発性メモリセルの電流通路が直列接続された複数のNAND型セルからなるブロックを複数備えたメモリセルアレイと、前記複数のブロックに含まれる前記複数の不揮発性メモリセルをブロック毎に同時に消去するブロック消去回路と、消去ベリファイ読み出しにおいて、前記消去ブロックに含まれる全ての不揮発性メモリセルが十分消去されたと判断されるまで繰り返される消去動作及びベリファイ動作の回数を記憶する消去ベリファイ回数記憶部と、前記不揮発性メモリセルの記憶データの読み出し時に、前記消去ベリファイ回数記憶部に記憶された消去回数の増加に伴って、ページ読み出しの際に読み出し時間を延長する読み出し時間設定回路とを具備することを特徴とする。本構成によれば、不揮発性メモリセルが十分消去されたと判断されるまで繰り返される消去動作とベリファイ動作の回数を消去ベリファイ回数記憶部に記憶し、この消去ベリファイ回数記憶部に記憶された消去動作とベリファイ動作の回数に基づいて読み出し時間設定回路で読み出し時間を設定するので、消去に要する時間に応じて読み出し時間を設定でき、消去時間が長くなるのを抑制できる。
【0018】
本発明の第3局面に係る不揮発性半導体記憶装置は、電気的に書き込み及び消去が可能な複数の不揮発性メモリセルの電流通路が直列接続された複数のNAND型セルからなるブロックを複数備えたメモリセルアレイと、前記複数のブロック毎の消去回数を記憶する消去回数記憶部と、前記メモリセルのデータをビット線を介してセンスし、増幅するセンスアンプ回路と、前記センスアンプ回路に接続され、前記消去回数記憶部に記憶された消去回数の増加に伴って、ページ読み出しの際に前記ビット線を充電する時間を長くする電流供給回路とを備えたことを特徴とする。
【0019】
本発明の第3局面に係る不揮発性半導体記憶装置において、好ましい実施態様は、以下の通りである。
(1)前記不揮発性メモリセルの記憶データの読み出し時に、前記消去回数記憶部に記憶された消去回数に基づいて読み出し時間を設定する読み出し時間設定回路を更に備えたこと。
(2)前記不揮発性メモリセルの記憶データの読み出し時に、前記消去回数記憶部に記憶された消去回数に基づいて読み出し時間を設定する読み出し時間設定回路を更に備えたこと。
(3)前記読み出し時間設定回路は、前記消去回数記憶部に記憶されている消去回数の増加に伴ってページ読み出し時間を延長すること。
【0020】
上記の第1から第3局面に係る不揮発性半導体記憶装置において、好ましい実施態様は以下の通りである。
(1)前記不揮発性メモリセルを行列状に配置してメモリセルアレイが構成され、前記メモリセルアレイは通常のデータを記憶するデータ記憶領域とメモリセルが過去に消去された回数に関係する所定の数値を記憶する消去回数記憶領域とを備えること。メモリセルアレイの一部に消去回数記憶領域を設けて消去回数を記憶しているので、回路規模の増大を抑制できる。
(2)各ブロック内の前記メモリセルが過去に消去された回数に関係する所定の数値を各ブロック毎に記憶すること。ブロック毎に消去回数を記憶するようにしたので、消去回数の多いブロックと少ないブロックとに合わせて、読み出し時間をブロック毎にきめ細かに制御できる。
(3)前記読み出し時間設定回路が、所定の時間の基本パルスを発生するパルス発生回路と、このパルスの発生回数をカウントするカウンタ回路と、このカウンタ回路の出力と過去の消去回数に対応した所定の数とを比較し、その比較結果が一致すれば読み出し終了信号を出力し、一致しなければ、パルス発生回路から次の基本パルスを発生させるための信号を出力する比較回路を備えること。
)前記読み出し時間設定回路が、前記消去回数記憶部に記憶されている消去回数の増加に伴ってページ読み出し時間を延長すること。不揮発性メモリセルが劣化し始め、消去回数が多くなったときに、ページ読み出し時間を延長しているので、消去時間が長くなるのを抑制できる。
【0021】
発明の第4局面に係る不揮発性半導体記憶装置は、電気的に書き込み及び消去が可能な複数の不揮発性メモリセルの電流通路が直列接続された複数のNAND型セルが行列状に配置され、通常のデータを記憶するデータ記憶領域と過去に何回消去されたかを記憶する消去回数記憶領域とを有するメモリセルアレイと、ロウアドレス信号が供給されるロウアドレスバッファと、このロウアドレスバッファの出力信号をデコードして上記メモリセルアレイにおける不揮発性メモリセルをページ毎に選択するロウデコーダと、上記行デコーダによって選択された不揮発性メモリセルからのページ読み出しデータを増幅してラッチするセンスアンプレジスタ回路と、カラムアドレス信号が供給されるカラムアドレスバッファと、このカラムアドレスバッファの出力信号をデコードして上記センスアンプレジスタ回路を制御するカラムデコーダと、外部から入力された制御信号に基づいて上記ロウデコーダ、カラムデコーダ、及びセンスアンプレジスタ回路を制御する制御回路と、前記消去回数記憶領域に記憶された消去回数の増加に伴って上記センスアンプレジスタ回路のページ読み出し動作を延長する消去動作制御回路とを具備することを特徴とする。不揮発性半導体記憶装置が過去に行った消去動作の回数をメモリセルアレイの一部に設けた消去回数記憶領域に記憶し、この消去回数に従って消去動作制御回路でセンスアンプレジスタ回路のページ読み出し時間を長くしているので、不揮発性メモリセルが劣化し始め、消去回数が多くなっても消去時間が長くなるのを抑制できる。
【0022】
また、上記の不揮発性半導体記憶装置において、電源電圧を昇圧して高電圧、中間電圧、及び書き込み禁止ドレイン電圧を生成し、前記メモリセルアレイに供給する電圧生成回路を更に具備することが好ましい。電圧生成回路を設けているので、チップ内部で種々の動作に必要な電圧を生成できる。
【0024】
不揮発性半導体記憶装置が過去に行った消去動作の回数に対応した所定の値を記憶し、この所定値に従って読み出し時間を制御するので、不揮発性半導体記憶装置が所定の回数以上の書き込み及び消去動作を行った場合に、読み出し時間を延長して消去時間が長くなるのを防止できる。
【0025】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。図1には、メモリセルアレイ13と、ロウデコーダ14と、ロウアドレスバッファ15と、センスアンプレジスタ回路16と、カラムデコーダ17と、カラムアドレスバッファ18と、入出力回路19と、制御回路20と、消去動作制御回路21と、コマンドレジスタ22と、コマンドデコーダ23と、電圧生成回路24とが示されている。
【0026】
メモリセルアレイ13は、例えば電流通路が直列に接続されたn個のメモリセルと、これら直列接続された電流通路のソース端とドレイン端にそれぞれ設けられたソースセレクトゲート,ドレインセレクトゲート(選択トランジスタ)で1つのNAND束が形成され、このNAND束が行列状に配置されて構成されている。
【0027】
ロウアドレスバッファ15には、上記入出力回路19からロウアドレス信号(ページアドレス)RAddが供給される。このロウアドレスバッファ15に取り込まれたロウアドレス信号RAddはロウデコーダ14でデコードされ、このデコード信号がワード線及び選択線を介してメモリセルアレイ13に供給される。これによって、メモリセルアレイ13中の1つのNAND束、及びこれらNAND束中の1行(1ページ)のメモリセルが選択される。
【0028】
カラムアドレスバッファ18には、上記入出力回路19からカラムアドレス信号CAddが供給される。このカラムアドレスバッファ18に取り込まれたカラムアドレス信号CAddはカラムデコーダ17でデコードされ、このデコード信号でセンスアンプレジスタ回路16が駆動される。メモリセルアレイ13からビット線を介してセンスアンプレジスタ回路16に読み出されたデータは、入出力回路19を介してページ単位で出力される。
【0029】
コマンドレジスタ22には入出力回路19を介して外部から種々のコマンドが入力され、このコマンドレジスタ22に取り込まれたコマンドがコマンドデコーダ23でデコードされて制御回路20に供給される。この制御回路20には外部から種々の制御信号が入力されており、これら制御信号と上記コマンドデコーダ23から供給されたコマンドとに基づいて、上記センスアンプレジスタ回路16、ロウデコーダ14、カラムデコーダ17、電圧生成回路24等が制御される。
【0030】
電圧生成回路24は、電源電圧を昇圧して高電圧VPP(約20V)、中間電圧VPI(約10V)、及び書き込み禁止ドレイン電圧VDPI (約10V)を生成し、チップ内部に供給する。
【0031】
本発明では、制御回路20に消去動作制御回路21が設けられている。この消去動作制御回路21は、消去回数カウンタで計数した消去回数に応じてセンスアンプレジスタ回路16を制御することによりページ読み出し時間を制御し、所定の回数以上の書き込み及び消去動作を行うと、ページ読み出し時間を延長する。
【0032】
図2は、図1に示したメモリセルアレイ13の構成例を示すブロック図である。
メモリセルアレイ13は、データ記憶領域と消去回数記憶領域とを備えている。データ記憶領域は、通常のデータを記憶する領域でありN個のブロックに分割されている。消去回数記憶領域は、上記データ記憶領域の対応する各ブロックが過去に何回消去されたかを記憶する。
【0033】
図3は、図2における1つのブロックに着目して詳細な構成例を示す回路図である。
データ記憶領域と消去回数記憶領域の基本的なメモリセル構成は通常のNAND型フラッシュメモリと同じであり、記憶するデータが異なるだけである。すなわち、データ記憶領域の各ビット線BL1,BL2,…にはそれぞれ、選択トランジスタST1、メモリセルMC1〜MCn及び選択トランジスタST2の電流通路が直列接続されて構成されたNAND束26−1,26−2,…が接続されている。また、消去回数記憶領域のビット線BLa,BLbにも同様にそれぞれ、選択トランジスタST1、メモリセルMC1〜MCn及び選択トランジスタST2の電流通路が直列接続されて構成されたNAND束26a,26bが接続されている。同一行に配置された上記各選択トランジスタST1のゲートには選択線SGSが接続され、同一行に配置された上記各メモリセルMC1〜MCnのコントロールゲートにはワード線WL1〜WLnが接続され、同一行に配置された上記各選択トランジスタST2には選択線SGDが接続されている。そして、上記選択線SGS、ワード線WL1〜WLn及び選択線SGDはそれぞれ、ロウデコーダ14によって駆動される。
【0034】
上記各ビット線BL1,BL2,…、BLa,BLbにはそれぞれ、インバータINV1とINV2とからなるセンスアンプレジスタ回路16−1,16−2,…、16a,16bが接続されている。上記消去回数記憶領域のセンスアンプレジスタ回路16a,16bの出力は消去動作制御回路21に供給される。この消去動作制御回路21は、一時記憶部27、データ入力制御回路28及びフラグデータ変換回路29から構成されている。一時記憶部27には、センスアンプレジスタ回路16a,16bの出力が供給される。この一時記憶部27の出力信号は、上記データ入力制御回路28に供給される。データ入力制御回路28は、状態フラグのフラグデータを変換するフラグデータ変換回路29の出力信号と、上記一時記憶部27の出力信号とに基づいてセンスアンプレジスタ回路16を制御するもので、所定の回数以上の書き込み及び消去動作を行うとページ読み出し時間を延長するようになっている。
【0035】
上記の第1の実施の形態では、メモリセルアレイ13の1つのブロック内の消去回数記憶領域に2つのNAND束を割り当てている。1つのNAND束が16ビットのメモリセルにより構成されているとすると、2NAND束の32ビットのうちの2ビットを読み出し時間制御データ記憶用として割り当て、残りのうち20ビットを消去回数記憶用に割り当てる。消去回数記憶用の20ビットは消去する度に書き換えられ、この中には消去回数が2進情報として記憶される。また読み出し時間制御データ記憶用の2ビット(読み出し用2ビット)には、上記消去回数から算出される読み出し時間を規定するためのフラグが記憶される。例えば図3に示した例では、読み出し用の2ビットにメモリセルMCaとMCbを使用して4つの情報を記憶している。ブロック消去回数が10万回までを状態1、10万回から30万回までを状態2、30万回から100万回までを状態3、100万回以上を状態4に割り当て、この状態1から4までをメモリセルMCaとMCbのデータの状態に対応づけることにより、消去回数を記憶している。
【0036】
次に、このように構成された不揮発性半導体記憶装置を使用して、消去回数を記憶する方法と読み出し時の制御方法について説明する。
図4は、ブロック消去を行う場合の内部動作のシーケンスを示すフローチャートである。
通常、NAND型フラッシュメモリでは外部から入出力回路19を介して入力されたコマンドをコマンドレジスタ22で受け付け、コマンドデコーダ23でデコードして制御回路20に供給し(ステップA1)、外部から入出力回路19を介して消去アドレスを入力してそのロウアドレスをロウアドレスバッファ15にラッチすることにより消去ブロックを選択する(ステップA2)。
選択されたブロックに記憶されている消去回数の情報を読み出すため、まずページ読み出し動作を行い、センスアンプレジスタ回路16a,16bに読み出しデータをラッチする。この動作を繰り返して1ページ目からNページ目までの計32ビットデータを読み出す。ページ読み出し情報は、この情報を一時的に記憶しておくための一時記憶部27に毎回転送され、消去動作が終了するまでこの一次記憶部27に保持される。この動作を消去ブロック分繰り返すことにより、各消去ブロックの消去回数記憶領域のデータは、一時記憶部27に全て転送される(ステップA3)。
次に、NAND型フラッシュの場合、高電圧パルスを5msec程度メモリセルに印加して消去を行う(ステップA4)。消去動作後、選択されたブロック内の全てのメモリセルのしきい値電圧が所定の負のしきい値電圧まで消去されたか否かベリファイモード動作でチェックする(ステップA5)。もし、ベリファイの結果全てのメモリセルが所定のしきい値電圧まで消去されていればフラグ信号が出力され、ベリファイ動作は終了する。これに対し、消去不十分のメモリセルがある場合には、ステップA4に戻って再度消去動作が行われ、ベリファイを行って十分な消去状態となるまで消去とベリファイが繰り返される。ベリファイの結果十分な消去状態になったことが検知されると、一時記憶部27に保持されている選択ブロックの消去回数を1つインクリメントし(ステップA6)、消去されたブロックの消去回数記憶領域に書き戻す消去回数記憶動作が行われる(ステップA7)。この場合、消去回数記憶用の20ビットには、1つインクリメントされた消去回数情報が書き込まれ、読み出し用の2ビット(メモリセルMCa,MCb)には消去回数に応じた状態フラグが記憶される。
図3に示すフラグデータ変換回路は、この1つインクリメントされた消去回数記憶情報に基づきフラグデータを生成する回路で、フラグデータ変換回路29の出力データと、1つインクリメントされた消去回数情報がデータ入力制御回路28に入力される。データ入力制御回路28の出力データに基づき、消去回数記憶領域のセンスアンプレジスタのデータがセットされ、消去回数及び読み出し時間制御データが消去回数記憶領域に記憶される。
【0037】
次に、読み出しシーケンスを図5のフローチャートを参照して説明する。
読み出しコマンドの入力後(ステップB1)、読み出しを行いたいページアドレスが外部から入力される(ステップB2)。まず始めに、このページアドレスが含まれるブロックのNページに記憶されている状態フラグのデータを読み出す(ステップB3)。
このメモリセルMCaとMCbに記憶されている状態フラグの値に基づきページ読み出し時間が決定される(ステップB4)。たとえば状態フラグが“1”の場合には消去回数は10万回以下であるため、消去セルは所定のしきい値電圧Vthまで十分消去されており、ページ読み出し時間はTrに設定する。状態フラグが2の場合には消去回数は30万回以下であるからページ読み出し時間を2倍の2Trに設定することにより、浅いしきい値電圧のメモリセルでも“1”データとみなされるようにする。また状態フラグが3,4の場合にはそれぞれ、ページ読み出し時間を5Tr,10Trに設定することにより、より浅いしきい値電圧のメモリセルでも“1”データとみなせるようになる。
その後、ステップB4で設定されたページ読み出し時間に基づいてページ読み出し動作(ステップB5)、シリアル読み出し動作(ステップB6)が行われる。
【0038】
図6は上述した状態フラグの値に応じてページ読み出し時間を設定する回路の一つの構成例を示しており、図7は図6に示した回路における各信号のタイミングチャートである。
この回路は、各ブロックから読み出された状態フラグが入力される時間制御回路31、ページ読み出し開始信号Aが入力されるディレイ回路32、このディレイ回路32による遅延信号がカウンタインクリメント信号Bとして供給されるカウンタ回路33、及び上記時間制御回路31と上記カウンタ回路33の出力信号とを比較し、上記ディレイ回路32のトリガ信号Cまたはページ読み出し終了信号Dを出力する比較回路34から構成されている。
【0039】
ディレイ回路32は、ページ読み出し開始信号Aによりトリガされて内部信号が高レベルとなり、所定の時間Tr後にこの内部信号が低レベルになるように構成されている。この内部信号が低レベルとなるのを受けて、ディレイ回路32からカウンタインクリメント信号(パルス信号)Bが出力される。この信号Bによりカウンタ回路33の計数値がインクリメントされる。カウンタ回路33からカウント回数が出力される。
時間制御回路31は、ステップB3で読み出され一時記憶部27に記憶された状態フラグの値によってページ読み出し時間Trを制御するための数値を出力する回路であり、状態フラグが“1”の場合は“1”を、状態フラグが“2”の場合は“2”を、また状態フラグが3,4の場合にはそれぞれ5,10を出力する。カウンタ回路33のカウント出力とこの時間制御回路31の値とが比較回路34により比較され、一致していなければ再度ディレイ回路32を起動させるためのトリガ信号Cが出力される。また、一致していればこの比較回路34からトリガ信号Cの代わりにページ読み出し終了信号Dが出力されてビット線のデータ読み出しが終了し、ビット線BLのレベルがセンスアンプレジスタ回路16にラッチされる。例えば、図6に示すように、状態フラグNが4回の場合には、カウンタ回路33の出力Mが10になった段階でページ読み出し終了信号Dが出力される。
【0040】
図8は、本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置及びその消去方法について説明するためのもので、消去シーケンスを示すフローチャートである。本実施形態の構成は、第1の実施形態と同様であるので、図示及び説明を省略する。
【0041】
第1の実施の形態では消去回数記憶領域に過去に行った消去回数を記憶してページ読み出し時間を設定したのに対し、本第2の実施の形態では消去に要した時間(ブロック内の全てのメモリセルが完全消去になるまでの時間)をモニタすることでページ読み出し時間を設定している。すなわち、コマンド入力後(ステップC1)、消去回数を一時的に記憶する内部カウンタに計数値Nとして“1”をセットする(ステップC2)。その後、消去ブロックのアドレスを入力して消去ブロックを選択する(ステップC3)。
所定の時間消去動作が行われ(ステップC4)、その後全てのメモリセルが消去されたかベリファイが行われる(ステップC5)。このベリファイ動作で、消去不十分のメモリセルが検知されると、内部カウンタが1つインクリメントされ(ステップC6)、再消去が行われる。この消去及びベリファイ動作は、全てのメモリセルが消去されるまで行われる。ベリファイ動作で全てのメモリセルが消去されたと判断されると、内部カウンタの計数値Nに基づく所定の値が不揮発性の記憶部に記憶される(ステップC7)。
この不揮発性の記憶部としては、通常のデータ記憶領域に隣接したメモリセルを使用しても良いし、またデータ記憶領域以外の周辺回路内に不揮発性のメモリを配置して実現しても良い。この所定の値は例えば以下のように設定される。
書き込みと消去回数が10万回よりも少なければ、1回の消去でメモリセルのしきい値電圧は十分深くなるので、1回目のベリファイによって十分な消去状態が検知され、内部カウンタの計数値Nは“1”を示す。また書き込み及び消去の回数が10万回以上で30万回より少なければ消去回数は2回必要となり、内部カウンタの計数値Nは2を示す。さらに書き込み及び消去の回数が30万回以上で100万回より少なければ、消去回数は3回から5回程度必要となり、100万回以上では消去回数は6回以上必要となる。このため計数値Nが“1”の場合は、不揮発性の記憶部に“1”を記憶し、“2”の場合は“2”を記憶する。またNが3から5の場合は5を記憶し、6以上の場合は10を記憶する。読み出し時にこの不揮発性の記憶部のデータを読み出し、図6に示した時間制御回路31の出力信号の代わりにこの読み出しデータを与えることにより、ページ読み出し時間をブロック毎の消去の回数に応じて設定できる。
【0042】
このような構成並びに消去方法では、消去が行われた合計の回数は計数していないが、ブロック内の全てのメモリセルが完全な消去状態になるまでに一定の時間で何回の消去動作が行われたかを計数することによって、消去が行われた合計回数を予想できるので前述した第1の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
【0043】
図9に上記の第1及び第2の実施形態において、センス方式として電流検出型のセンス方式を採用した場合の第3の実施形態に係る概略構成を示す。なお、図9において、図10と同じ部分には、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0044】
図9ではビット線とセンスノードAの間にはゲートに所定の定電圧CVが供給されたnチャネルトランジスタNTが挿入されている。このトランジスタNTは、ノードAの増幅用トランジスタとして機能する。また、ノードAにはnチャネルトランジスタPTがメモリセルに流れる電流を制御する負荷トランジスタとして接続される。また、ノードAとセンスアンプレジスタ回路12との間には、図10と同様にトランジスタDTが接続されている。
【0045】
従来ではプリチャージトランジスタPTのオン・オフのみを制御していたが、本発明では、バイアス電圧設定回路17によって負荷トランジスタPTのゲートに印加する電圧を変化させることによって、負荷トランジスタPTに流れる電流を制御している。負荷トランジスタPTに流れる電流とメモリセルに流れる電流のバランスによりノードAの電位が決定されるので、負荷トランジスタPTに流れる電流を変化させてメモリセルMCのしきい値の変化に対応することができる。
【0046】
例えば、負荷トランジスタPTのゲート電圧を制御して負荷トランジスタPTに流れる電流をI2に制御した場合、消去状態のメモリセルMCに流れる電流I1がI2より多ければノードAの電位は低レベルとなる。また逆にメモリセルMCにデータが書き込まれてメモリセルMCに流れる電流I1がI2より小さくなればノードAの電位は高レベルとなる。この場合、負荷トランジスタPTに流れる電流をできるだけ小さくすればメモリセルMCに流れる電流が小さくとも消去状態と判定することが可能となる。ただし負荷トランジスタPTの電流I2を小さく設定するとビット線BLの容量を充電する時間も長くなるため、ぺ一ジ読み出し時間も長くなる問題がある。
【0047】
この問題を解決するため、本実施形態では負荷トランジスタPTのゲート電圧を制御するバイアス電圧設定回路17によるバイアス電圧を、書き込み/消去回数の結果により制御している。バイアス電圧設定回路17には、第1及び第2の実施形態に示す状態フラグのデータが入力され、バイアス電圧設定回路17はその状態フラグのデータに基づいて負荷トランジスタPTのゲート電圧を変化させることによって、負荷トランジスタPTの電流値I2を制御する。書き込み/消去回数が少ないうちは負荷トランジスタPTの電流値I2は大きめに設定されるが、書き込み/消去回数が所定の値以上になると、負荷トランジスタPTの電流値I2は小さめに設定される。すなわち、バイアス電圧設定回路17によって、書き込み/消去回数が少ないうちは負荷トランジスタPTの電流値I2が大きめに設定されるようにゲート電圧が設定されるが、書き込み/消去回数が所定の値以上になると、負荷トランジスタPTの電流値I2が小さくなるようにゲート電圧が設定される。また、同時に、ページ読み出し時間も第1、第2の実施形態と同様に長く設定される。この結果書き込み/消去回数が増えても消去時間が延びる問題が解決される。
【0048】
なお、上記の実施形態では、書き込み及び消去の回数が30万回以下ではページ読み出し時間Trを2倍、また100万回以下では5倍、更に100万回以上で10倍に設定した例について説明したが、実際にはこの値はメモリセルの酸化膜厚、酸化膜質等により変化するため、それぞれのデバイスで最適化することが好ましい。
【0049】
上述したように、本発明によれば、不揮発性メモリセルが劣化して十分消去できなくなっても消去時間を短く抑えることが可能であり、不揮発性半導体記憶装置の寿命を延ばすことができる。
本発明は、上記の発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変形して実施できるのは勿論である。
【0050】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、書き込みと消去動作の回数に応じた最適な消去が行え、消去回数の増加に伴って消去時間が長くなるのを抑制できる不揮発性半導体記憶装置及びその消去方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図。
【図2】 図1に示したメモリセルアレイの構成例を示すブロック図。
【図3】 図2における1つのブロックに着目して詳細な構成例を示す回路図。
【図4】 ブロック消去を行う場合の内部動作のシーケンスを示すフローチャート。
【図5】 読み出しシーケンスを示すフローチャート。
【図6】 状態フラグの値によりページ読み出し時間を設定する回路の構成例を示す回路図。
【図7】 図6に示した回路における各信号のタイミングチャート。
【図8】 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置及びその消去方法について説明するためのもので、消去シーケンスを示すフローチャート。
【図9】 本発明の第1及び第2の実施形態において、センス方式として電流検出型のセンス方式を採用した場合の第3の実施形態の概略構成を示す図。
【図10】 NAND型フラッシュメモリにおけるメモリセルとその周辺の読み出し動作に関係する回路部を概略的に示す回路図。
【図11】 図10に示した回路における読み出し動作を説明するためのタイミングチャート。
【図12】 書き込み及び消去回数に対するメモリセルの消去後におけるしきい値電圧の依存性を示す図。
【図13】 メモリセルの消去後のしきい値電圧とページ読み出し時間との関係を示す図。
【符号の説明】
13…メモリセルアレイ
14…ロウデコーダ
15…ロウアドレスバッファ
16…センスアンプレジスタ回路
16−1,16−2,16a,16b…センスアンプレジスタ
17…カラムデコーダ
18…カラムアドレスバッファ
19…入出力回路
20…制御回路
21…消去動作制御回路
22…コマンドレジスタ
23…コマンドデコーダ
24…電圧生成回路
26−1,26−2,26a,26b…NAND束
27…一時記憶回路
28…データ入出力回路
29…フラグデータ変換回路
31…時間制御回路
32…ディレイ回路
33…カウンタ回路
34…比較回路
MC1〜MCn…メモリセル
ST1,ST2…選択トランジスタ(セレクトゲートトランジスタ)
WL1〜WLn…ワード線
SGS,SGD…選択線
BL1,BL2,BLa,BLb…ビット線
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device and an erasing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various flash memories using cell transistors having a floating gate structure have been proposed. In this type of flash memory, a thin insulating film of about 10 nm is interposed between the substrate and the floating gate, and writing and erasing are performed by injecting and extracting electrons through the insulating film. As the flash memory, a NOR type and a NAND type have already been developed. The NAND flash memory has an advantage that the size of the memory cell can be reduced as compared with the NOR type, and the cost is reduced. Further, the NAND flash memory has a feature that since a write current at the time of writing is small, a memory cell of several k bits can be simultaneously written and the writing speed is high. Various documents relating to the NAND flash memory are known. For example, U.S. Pat. S. P. 5,297,029 describe basic operations such as reading, writing, and erasing.
[0003]
FIG. 10 is a circuit diagram schematically showing a circuit portion related to a read operation of the memory cell and its periphery in the NAND flash memory described above.
In the NAND flash memory, current paths of a plurality of memory cells MC1 to MCn are connected in series, and a source select gate (select transistor) ST1 and a drain select gate are connected to the source end and drain end of the series connected current paths, respectively. (Selection transistor) ST2 is connected to each other to have a plurality of NAND bundles 11. The source end of the current path in the NAND bundle 11 is connected to the power supply Vss, and the drain end is connected to the bit line BL. Between the bit line BL and the voltage supply source VPR, a current path of a precharge transistor PT that is on / off controlled by a signal SA is connected. The bit line BL is connected to one end of a current path of a transistor DT that is on / off controlled by a signal SB, and the other end of the current path of the transistor DT is a sense amplifier constituted by inverters INV1 and INV2. It is connected to the register circuit 12.
[0004]
Although not shown, a plurality of NAND bundles are connected to the bit line BL in the row direction, a plurality of bit lines are arranged in the column direction, and a plurality of NAND bundles are arranged in the row direction on each of these bit lines. It is connected to the. Each bit line is connected to a precharge transistor PT, a transistor DT, and a sense amplifier register circuit 12 as in FIG.
[0005]
Word lines WL1 to WLn arranged in a direction orthogonal to the bit lines BL are connected to the control gates of the memory cells MC1 to MCn in the NAND bundle 11 for each row, and the gates of the selection transistors ST1 and ST2 are connected. The selection lines SGS and SGD are connected to each row. When the power supply voltage Vcc is applied to the selection lines SGS and SGD, the selection transistors ST1 and ST2 are turned on, and a group of NAND bundles arranged in the column direction is selected. The selected word line WLm (m is one of 1 to n) is 0 V, the unselected word line in the NAND bundle is the power supply voltage Vcc, in other words, the control gate of the selected memory cell. The power supply voltage Vcc is applied to the control gates of 0V and unselected memory cells. As a result, when the threshold voltage of the selected memory cell is positive, the memory cell is turned on, and when it is negative, the memory cell is turned off. On the other hand, 0V is supplied to the control gates of the memory cells of the non-selected NAND bundle and the gates of the non-selected selection transistors, respectively.
[0006]
In the above configuration, the read operation is performed as shown in the timing chart of FIG.
First, at the start of reading (time t0), the signal SA becomes “H” level (the signal SB is “L” level at this time), the precharge transistor PT is turned on, the transistor DT is turned off, and the bit line BL is turned on. Precharged with supply source VPR. After that, the signal SA becomes “L” level at time t1 and the precharge transistor PT is turned off, and the signal SB becomes “H” level and turns on the transistor DT at time t2. Depending on the threshold voltage of the memory cell (depending on whether the selected memory cell is in the write state or the erase state), the potential of the bit line BL changes. When the signal SB becomes “H” level at time t2, the transistor DT is turned on to connect the bit line BL and the sense amplifier register circuit 12, and the potential of the bit line BL is amplified and latched in the sense amplifier register circuit 12. .
[0007]
When electrons are injected into the floating gate of the selected memory cell MCm (write state), the threshold voltage of the memory cell MCm is high, and the memory cell MCm maintains the off state. Therefore, no current flows to the power source Vss through the NAND bundle selected from the bit line BL, and the potential of the bit line BL does not decrease. On the other hand, when electrons are extracted from the floating gate (erased state), the threshold voltage of the selected memory cell MCm is low, so that MCm is turned on (at this time, the non-selected state). The memory cell is also on). Therefore, a current flows from the bit line BL to the power supply Vss through the selected NAND bundle, and the potential of the bit line BL is lowered. The potential of the bit line BL at time t2 is supplied to the sense amplifier register circuit 12, and is latched as storage data of the selected memory cell MCm.
Here, the operation until the data stored in the memory cell MCm is latched in the sense amplifier register circuit 12 is defined as a page read operation.
[0008]
Normally, a sense amplifier register circuit 12 is connected to each bit line BL. In the case of a 16 Mbit NAND type EEPROM, about 2000 sense amplifier register circuits 12 are arranged. The operation of reading the memory cell data stored in the sense amplifier register circuit 12 to the outside is called a serial read operation, and a column gate transistor (not shown) connected to the sense amplifier register circuit 12 is selectively selected. By turning on, the contents of the sense amplifier register circuit 12 at a predetermined address can be read out to the outside.
[0009]
By the way, in the NAND flash memory as described above, when writing and erasing operations are repeated, electrons are trapped in the insulating film under the floating gate, and the threshold voltage of the memory cell after erasing becomes shallow ( Is approaching 0V). FIG. 12 shows the dependence of the threshold voltage on the number of writing and erasing after erasing the memory cell. According to FIG. 12, the threshold voltage of the memory cell after the erasing operation increases from the number of times of writing and erasing to about 100,000 times, and it becomes impossible to erase sufficiently deeply. come. Therefore, if an attempt is made to erase to a threshold voltage of the same level as 100,000 or less after 1 million times of writing and erasing, it is necessary to lengthen the erasing time. For this reason, in the conventional NAND flash memory, there is a problem that when writing and erasing are repeated up to the wear region of the oxide film of the memory cell, the erasing time is significantly increased and cannot be used up to 1 million times in practice.
[0010]
FIG. 13 shows the relationship between the threshold voltage after erasing the memory cell and the page read time.
Normally, the bit line has a capacity of about several pF, and the read time is determined by the speed at which the charge stored in this capacity is discharged. The discharge speed depends on the threshold voltage of the erased memory cell. Therefore, if the read speed is set to be slow, a bit line capacitance of several pF can be discharged even with a small cell current, and even a memory cell with a shallow threshold voltage is determined to be in the erased state. Conversely, if the read speed is set high, a large cell current is required for discharging the bit line capacitance, and a deep threshold voltage is required to be regarded as an erased state.
[0011]
As described above, in order to prevent the erasing time from becoming long even after one million times of writing and erasing, the reading time is set to be long so that even a memory cell having a shallow threshold voltage is regarded as an erasing state. Just do it. However, if the reading speed is slowed down in advance in accordance with the shallow threshold voltage after 1 million times of writing and erasing, the access time to the memory chip becomes long and the performance of the NAND flash memory is deteriorated.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional nonvolatile semiconductor memory device and the erasing method thereof have a problem that the threshold voltage of the memory cell after erasing becomes shallow when the writing and erasing operations are repeated, and the erasing time is significantly increased. .
[0013]
An object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device and an erasing method thereof that can perform optimum erasing according to the number of times of writing and erasing, and can suppress an increase in erasing time as the number of erasing times increases. It is in.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has taken the following measures.
A nonvolatile semiconductor memory device according to a first aspect of the present invention includes a plurality of blocks each including a plurality of NAND cells in which current paths of a plurality of nonvolatile memory cells that can be electrically written and erased are connected in series. A memory cell array, and a block erase circuit for simultaneously erasing the plurality of nonvolatile memory cells included in the plurality of blocks for each block; The number of erasures of the nonvolatile memory cell included in one block, By the block erase circuit The nonvolatile memory cell erased at the same time An erasure count storage section for storing the erasure count, and a read time setting circuit for extending the read time with an increase in the erasure count stored in the erasure count storage section when reading data stored in the nonvolatile memory cell, It is characterized by comprising. According to the first aspect, the nonvolatile semiconductor memory device stores the number of erase operations performed in the past in the erase number storage unit, and the readout time is controlled by the readout time setting circuit according to the number of erases. The read time can be set according to the number of times of writing and erasing of the semiconductor memory device, and an increase in the erasing time can be suppressed.
[0015]
In the nonvolatile semiconductor memory device according to the first aspect described above, preferred embodiments are as follows.
(1) The erase count storage unit includes an erase count counter that is incremented according to the erase count.
(2) The erasure count storage unit is assigned to a part of the plurality of blocks, and the erasure count of other blocks is stored in the partial block. thing.
[0016]
A nonvolatile semiconductor memory device according to a second aspect of the present invention includes a plurality of blocks including a plurality of NAND cells in which current paths of a plurality of nonvolatile memory cells that can be electrically written and erased are connected in series. In a memory cell array, a block erase circuit for simultaneously erasing the plurality of nonvolatile memory cells included in the plurality of blocks for each block, and in erase verify read, all nonvolatile memory cells included in the erase block are sufficiently erased An erase verify number storage unit that stores the number of erase operations and verify operations that are repeated until it is determined that the data has been erased, and the number of erase times stored in the erase verify number storage unit when reading the data stored in the nonvolatile memory cell. With increase When reading a page And a readout time setting circuit for extending the readout time. According to this configuration, the number of erase operations and verify operations that are repeated until it is determined that the nonvolatile memory cell has been sufficiently erased is stored in the erase verify number storage unit, and the erase operation stored in the erase verify number storage unit Since the read time is set by the read time setting circuit based on the number of verify operations, the read time can be set according to the time required for erasing, and an increase in the erasing time can be suppressed.
[0018]
A nonvolatile semiconductor memory device according to a third aspect of the present invention includes a plurality of blocks including a plurality of NAND cells in which current paths of a plurality of nonvolatile memory cells that can be electrically written and erased are connected in series. A memory cell array; an erase count storage unit for storing the erase count for each of the plurality of blocks; a sense amplifier circuit that senses and amplifies data of the memory cell via a bit line; and the sense amplifier circuit; Along with an increase in the number of erases stored in the erase number storage unit When reading a page And a current supply circuit for lengthening the time for charging the bit line.
[0019]
In the nonvolatile semiconductor memory device according to the third aspect of the present invention, preferred embodiments are as follows.
(1) A read time setting circuit for setting a read time based on the number of erases stored in the erase number storage unit when reading data stored in the nonvolatile memory cell is further provided.
(2) A read time setting circuit for setting a read time based on the number of erases stored in the erase number storage unit when reading data stored in the nonvolatile memory cell is further provided.
(3) The read time setting circuit extends a page read time as the number of erases stored in the erase number storage unit increases.
[0020]
In the nonvolatile semiconductor memory device according to the first to third aspects described above, preferred embodiments are as follows.
(1) A memory cell array is configured by arranging the nonvolatile memory cells in a matrix, and the memory cell array has a predetermined value related to a data storage area for storing normal data and the number of times the memory cell has been erased in the past. And an erasure count storage area. Since the erase count storage area is provided in a part of the memory cell array to store the erase count, an increase in circuit scale can be suppressed.
(2) A predetermined numerical value related to the number of times the memory cells in each block have been erased in the past is stored for each block. Since the number of times of erasure is stored for each block, the read time can be finely controlled for each block according to the blocks with a large number of erases and the blocks with a small number of erases.
(3) The read time setting circuit includes a pulse generation circuit that generates a basic pulse of a predetermined time, a counter circuit that counts the number of occurrences of the pulse, an output of the counter circuit, and a predetermined number corresponding to the past number of erasures And a comparison circuit that outputs a read end signal if the comparison results match, and outputs a signal for generating the next basic pulse from the pulse generation circuit if they do not match.
( 4 ) The read time setting circuit extends the page read time as the number of erases stored in the erase number storage unit increases. Since the page read time is extended when the nonvolatile memory cell starts to deteriorate and the number of times of erasure increases, it is possible to prevent the erasure time from becoming long.
[0021]
The nonvolatile semiconductor memory device according to the fourth aspect of the invention is electrically writable and erasable A plurality of NAND type cells in which current paths of a plurality of nonvolatile memory cells are connected in series Are arranged in a matrix, a memory cell array having a data storage area for storing normal data and an erase count storage area for storing how many times it has been erased in the past, a row address buffer to which a row address signal is supplied, A row decoder that decodes an output signal of the row address buffer to select a nonvolatile memory cell in the memory cell array for each page, and amplifies and latches page read data from the nonvolatile memory cell selected by the row decoder A sense amplifier register circuit, a column address buffer to which a column address signal is supplied, a column decoder for decoding the output signal of the column address buffer to control the sense amplifier register circuit, and a control signal input from the outside Based on the above row decoder, column decoder Over Da, and the control circuit and the erase count stored in the erase count storage region for controlling the sense amplifier register circuit With the increase of Page read operation of the sense amplifier register circuit Extension And an erasing operation control circuit. The number of erase operations performed in the past by the nonvolatile semiconductor memory device is stored in an erase count storage area provided in a part of the memory cell array, and the page read time of the sense amplifier register circuit is lengthened by the erase operation control circuit according to the erase count. Therefore, it is possible to suppress the erasure time from becoming longer even if the nonvolatile memory cell starts to deteriorate and the number of times of erasure increases.
[0022]
The nonvolatile semiconductor memory device preferably further includes a voltage generation circuit that boosts a power supply voltage to generate a high voltage, an intermediate voltage, and a write-protect drain voltage, and supplies the generated voltage to the memory cell array. Since the voltage generation circuit is provided, voltages necessary for various operations can be generated inside the chip.
[0024]
Since the nonvolatile semiconductor memory device stores a predetermined value corresponding to the number of erase operations performed in the past and controls the read time according to the predetermined value, the nonvolatile semiconductor memory device performs a write and erase operation more than the predetermined number of times. In the case of performing the above, it is possible to prevent the erasing time from being extended by extending the reading time.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. 1 includes a memory cell array 13, a row decoder 14, a row address buffer 15, a sense amplifier register circuit 16, a column decoder 17, a column address buffer 18, an input / output circuit 19, a control circuit 20, An erase operation control circuit 21, a command register 22, a command decoder 23, and a voltage generation circuit 24 are shown.
[0026]
The memory cell array 13 includes, for example, n memory cells in which current paths are connected in series, and source select gates and drain select gates (select transistors) provided at the source end and drain end of the series connected current paths, respectively. Thus, one NAND bundle is formed, and this NAND bundle is arranged in a matrix.
[0027]
A row address signal (page address) RAdd is supplied from the input / output circuit 19 to the row address buffer 15. The row address signal RAdd fetched into the row address buffer 15 is decoded by the row decoder 14, and this decoded signal is supplied to the memory cell array 13 via the word line and the selection line. As a result, one NAND bundle in the memory cell array 13 and one row (one page) of memory cells in the NAND bundle are selected.
[0028]
A column address signal CAdd is supplied from the input / output circuit 19 to the column address buffer 18. The column address signal CAdd taken into the column address buffer 18 is decoded by the column decoder 17, and the sense amplifier register circuit 16 is driven by this decoded signal. Data read from the memory cell array 13 to the sense amplifier register circuit 16 via the bit line is output on a page basis via the input / output circuit 19.
[0029]
Various commands are input to the command register 22 from the outside via the input / output circuit 19, and the command fetched into the command register 22 is decoded by the command decoder 23 and supplied to the control circuit 20. Various control signals are input to the control circuit 20 from the outside, and the sense amplifier register circuit 16, the row decoder 14, and the column decoder 17 are based on these control signals and the command supplied from the command decoder 23. The voltage generation circuit 24 and the like are controlled.
[0030]
The voltage generation circuit 24 boosts the power supply voltage to generate a high voltage VPP (about 20 V), an intermediate voltage VPI (about 10 V), and a write inhibit drain voltage VDPI (about 10 V), and supplies them inside the chip.
[0031]
In the present invention, the control circuit 20 is provided with an erase operation control circuit 21. The erase operation control circuit 21 controls the page read time by controlling the sense amplifier register circuit 16 in accordance with the erase count counted by the erase count counter. When the write and erase operations are performed more than a predetermined number of times, the page read time is controlled. Extend the readout time.
[0032]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the memory cell array 13 shown in FIG.
The memory cell array 13 includes a data storage area and an erase count storage area. The data storage area is an area for storing normal data and is divided into N blocks. The erase count storage area stores how many times each corresponding block of the data storage area has been erased in the past.
[0033]
FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration example focusing on one block in FIG.
The basic memory cell configuration of the data storage area and the erase count storage area is the same as that of a normal NAND flash memory, and only the stored data is different. That is, each of the bit lines BL1, BL2,... In the data storage area has NAND bundles 26-1, 26 each configured by connecting the current paths of the selection transistor ST1, the memory cells MC1 to MCn, and the selection transistor ST2 in series. 2, ... are connected. Similarly, NAND bundles 26a and 26b configured by connecting current paths of the selection transistor ST1, the memory cells MC1 to MCn, and the selection transistor ST2 in series are also connected to the bit lines BLa and BLb in the erase count storage area. ing. A selection line SGS is connected to the gates of the selection transistors ST1 arranged in the same row, and word lines WL1 to WLn are connected to the control gates of the memory cells MC1 to MCn arranged in the same row. A selection line SGD is connected to each of the selection transistors ST2 arranged in the row. The selection line SGS, the word lines WL1 to WLn, and the selection line SGD are driven by the row decoder 14, respectively.
[0034]
Sense amplifier register circuits 16-1, 16-2,..., 16a, 16b comprising inverters INV1 and INV2 are connected to the bit lines BL1, BL2,. The outputs of the sense amplifier register circuits 16a and 16b in the erase count storage area are supplied to the erase operation control circuit 21. The erase operation control circuit 21 includes a temporary storage unit 27, a data input control circuit 28, and a flag data conversion circuit 29. The outputs of the sense amplifier register circuits 16a and 16b are supplied to the temporary storage unit 27. The output signal of the temporary storage unit 27 is supplied to the data input control circuit 28. The data input control circuit 28 controls the sense amplifier register circuit 16 based on the output signal of the flag data conversion circuit 29 for converting the flag data of the status flag and the output signal of the temporary storage unit 27. When the write and erase operations are performed more than the number of times, the page read time is extended.
[0035]
In the first embodiment, two NAND bundles are assigned to the erase count storage area in one block of the memory cell array 13. Assuming that one NAND bundle is composed of 16-bit memory cells, 2 bits out of 32 bits of 2 NAND bundles are allocated for reading time control data storage, and the remaining 20 bits are allocated for erasure count storage. . The 20 bits for storing the number of times of erasure are rewritten every time the data is erased. Also, a flag for defining a read time calculated from the number of erasures is stored in 2 bits for reading time control data storage (2 bits for reading). For example, in the example shown in FIG. 3, four pieces of information are stored using memory cells MCa and MCb in two bits for reading. Block erase counts up to 100,000 times are assigned to state 1, 100,000 times to 300,000 times are assigned to state 2, 300,000 to 1,000,000 times are assigned to state 3, and 1 million times or more are assigned to state 4. The number of erasures is stored by associating up to 4 with the data states of the memory cells MCa and MCb.
[0036]
Next, a method for storing the number of erasures and a control method at the time of reading using the nonvolatile semiconductor memory device configured as described above will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing a sequence of internal operations when performing block erase.
Normally, in a NAND flash memory, a command input from the outside via the input / output circuit 19 is received by the command register 22, decoded by the command decoder 23 and supplied to the control circuit 20 (step A1), and the input / output circuit from the outside An erase address is input via 19 and the row address is latched in the row address buffer 15 to select an erase block (step A2).
In order to read information on the number of times of erasure stored in the selected block, first, a page read operation is performed, and read data is latched in the sense amplifier register circuits 16a and 16b. This operation is repeated to read a total of 32-bit data from the first page to the Nth page. The page read information is transferred to the temporary storage unit 27 for temporarily storing this information every time and is held in the primary storage unit 27 until the erasing operation is completed. By repeating this operation for the erase block, all the data in the erase count storage area of each erase block is transferred to the temporary storage unit 27 (step A3).
Next, in the case of NAND flash, erasing is performed by applying a high voltage pulse to the memory cell for about 5 msec (step A4). After the erase operation, it is checked in the verify mode operation whether or not the threshold voltage of all the memory cells in the selected block has been erased to a predetermined negative threshold voltage (step A5). If all the memory cells are erased to a predetermined threshold voltage as a result of the verification, a flag signal is output and the verification operation ends. On the other hand, if there is a memory cell that is not sufficiently erased, the process returns to step A4 and the erase operation is performed again, and the erase and verify are repeated until the verify is performed and a sufficient erase state is achieved. When it is detected that the erased state is sufficient as a result of the verification, the erase count of the selected block held in the temporary storage unit 27 is incremented by one (step A6), and the erase count storage area of the erased block is incremented. The erase count storage operation for writing back to (1) is performed (step A7). In this case, the erase count information incremented by 1 is written in the 20 bits for storing the erase count, and a status flag corresponding to the erase count is stored in the read 2 bits (memory cells MCa, MCb). .
The flag data conversion circuit shown in FIG. 3 is a circuit that generates flag data based on this incremented erase count storage information. The output data of the flag data conversion circuit 29 and the erase count information incremented by one are data. Input to the input control circuit 28. Based on the output data of the data input control circuit 28, the data of the sense amplifier register in the erase count storage area is set, and the erase count and read time control data are stored in the erase count storage area.
[0037]
Next, the reading sequence will be described with reference to the flowchart of FIG.
After inputting the read command (step B1), a page address to be read is input from the outside (step B2). First, the status flag data stored in page N of the block including this page address is read (step B3).
The page read time is determined based on the value of the status flag stored in the memory cells MCa and MCb (step B4). For example, when the status flag is “1”, the number of erases is 100,000 or less, so the erase cell is sufficiently erased to a predetermined threshold voltage Vth, and the page read time is set to Tr. When the status flag is 2, the number of erases is 300,000 or less. Therefore, by setting the page read time to 2Tr, which is twice as long, even a memory cell with a shallow threshold voltage is regarded as “1” data. To do. When the status flag is 3 or 4, the page read time is set to 5Tr or 10Tr, so that even a memory cell with a shallower threshold voltage can be regarded as “1” data.
Thereafter, a page read operation (step B5) and a serial read operation (step B6) are performed based on the page read time set in step B4.
[0038]
FIG. 6 shows one configuration example of a circuit for setting the page read time in accordance with the value of the state flag described above, and FIG. 7 is a timing chart of each signal in the circuit shown in FIG.
This circuit is supplied with a time control circuit 31 to which a status flag read from each block is input, a delay circuit 32 to which a page read start signal A is input, and a delay signal from the delay circuit 32 is supplied as a counter increment signal B. The counter circuit 33 and the time control circuit 31 are compared with the output signal of the counter circuit 33, and the trigger signal C of the delay circuit 32 or the page read end signal D is output.
[0039]
The delay circuit 32 is configured such that the internal signal becomes high level when triggered by the page read start signal A, and the internal signal becomes low level after a predetermined time Tr. In response to the low level of the internal signal, the delay circuit 32 outputs a counter increment signal (pulse signal) B. With this signal B, the count value of the counter circuit 33 is incremented. The counter circuit 33 outputs the number of counts.
The time control circuit 31 is a circuit that outputs a numerical value for controlling the page read time Tr based on the value of the state flag read in step B3 and stored in the temporary storage unit 27, and when the state flag is “1”. Outputs “1”, “2” when the status flag is “2”, and 5 and 10 when the status flag is 3 and 4, respectively. The count output of the counter circuit 33 and the value of the time control circuit 31 are compared by the comparison circuit 34, and if they do not match, the trigger signal C for starting the delay circuit 32 is output again. If they match, a page read end signal D is output from the comparison circuit 34 instead of the trigger signal C, the bit line data read ends, and the level of the bit line BL is latched in the sense amplifier register circuit 16. The For example, as shown in FIG. 6, when the status flag N is four times, the page read end signal D is output when the output M of the counter circuit 33 reaches 10.
[0040]
FIG. 8 is a flowchart showing an erase sequence for explaining the nonvolatile semiconductor memory device and the erase method thereof according to the second embodiment of the present invention. Since the configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.
[0041]
In the first embodiment, the number of erasures performed in the past is stored in the erasure count storage area and the page read time is set. In the second embodiment, the time required for erasure (all the times in the block) The page read time is set by monitoring the time until the memory cell is completely erased. That is, after the command is input (step C1), “1” is set as the count value N to the internal counter that temporarily stores the number of times of erasure (step C2). Thereafter, the erase block address is input to select the erase block (step C3).
An erase operation is performed for a predetermined time (step C4), and then verification is performed to determine whether all memory cells have been erased (step C5). In this verify operation, when an insufficiently erased memory cell is detected, the internal counter is incremented by 1 (step C6), and re-erasure is performed. This erase and verify operation is performed until all memory cells are erased. When it is determined that all memory cells have been erased by the verify operation, a predetermined value based on the count value N of the internal counter is stored in the nonvolatile storage unit (step C7).
As this nonvolatile storage unit, a memory cell adjacent to a normal data storage area may be used, or a nonvolatile memory may be arranged in a peripheral circuit other than the data storage area. . This predetermined value is set as follows, for example.
If the number of times of writing and erasing is less than 100,000 times, the threshold voltage of the memory cell becomes sufficiently deep by one erasing. Therefore, a sufficient erasing state is detected by the first verification, and the count value N of the internal counter Indicates “1”. If the number of times of writing and erasing is 100,000 times or more and less than 300,000 times, the number of times of erasing is required twice, and the count value N of the internal counter indicates 2. Further, if the number of times of writing and erasing is 300,000 times or more and less than 1 million times, the number of times of erasing is required 3 to 5 times, and if it is 1 million times or more, the number of erasing times is 6 times or more. Therefore, when the count value N is “1”, “1” is stored in the nonvolatile storage unit, and when the count value N is “2”, “2” is stored. When N is 3 to 5, 5 is stored, and when N is 6 or more, 10 is stored. The data in the nonvolatile storage unit is read at the time of reading, and this read data is given in place of the output signal of the time control circuit 31 shown in FIG. 6, so that the page read time is set according to the number of erasures for each block. it can.
[0042]
In such a configuration and erasing method, the total number of times of erasing is not counted, but how many erasing operations are performed in a certain time until all the memory cells in the block are completely erased. By counting whether it has been performed, the total number of times of erasure can be predicted, so that the same effect as the first embodiment can be obtained.
[0043]
FIG. 9 shows a schematic configuration according to the third embodiment when a current detection type sensing method is adopted as the sensing method in the first and second embodiments. 9, the same parts as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0044]
In FIG. 9, an n-channel transistor NT with a predetermined constant voltage CV supplied to the gate is inserted between the bit line and the sense node A. The transistor NT functions as an amplifying transistor at the node A. Further, the n-channel transistor PT is connected to the node A as a load transistor for controlling the current flowing through the memory cell. Further, a transistor DT is connected between the node A and the sense amplifier register circuit 12 as in FIG.
[0045]
Conventionally, only on / off of the precharge transistor PT has been controlled. In the present invention, the bias voltage setting circuit 17 changes the voltage applied to the gate of the load transistor PT to thereby change the current flowing through the load transistor PT. I have control. Since the potential of the node A is determined by the balance between the current flowing through the load transistor PT and the current flowing through the memory cell, the current flowing through the load transistor PT can be changed to cope with the change in the threshold value of the memory cell MC. .
[0046]
For example, when the gate voltage of the load transistor PT is controlled to control the current flowing through the load transistor PT to I2, if the current I1 flowing through the memory cell MC in the erased state is larger than I2, the potential at the node A becomes low. Conversely, if data is written into the memory cell MC and the current I1 flowing through the memory cell MC becomes smaller than I2, the potential at the node A becomes high. In this case, if the current flowing through the load transistor PT is made as small as possible, the erase state can be determined even if the current flowing through the memory cell MC is small. However, if the current I2 of the load transistor PT is set to a small value, the time for charging the capacity of the bit line BL becomes long, so that the page read time becomes long.
[0047]
In order to solve this problem, in the present embodiment, the bias voltage by the bias voltage setting circuit 17 that controls the gate voltage of the load transistor PT is controlled by the result of the number of times of writing / erasing. The bias voltage setting circuit 17 receives the status flag data shown in the first and second embodiments, and the bias voltage setting circuit 17 changes the gate voltage of the load transistor PT based on the status flag data. Thus, the current value I2 of the load transistor PT is controlled. While the number of times of writing / erasing is small, the current value I2 of the load transistor PT is set to be larger. However, when the number of times of writing / erasing exceeds a predetermined value, the current value I2 of the load transistor PT is set to be smaller. That is, the bias voltage setting circuit 17 sets the gate voltage so that the current value I2 of the load transistor PT is set to a larger value while the number of times of writing / erasing is small, but the number of times of writing / erasing exceeds a predetermined value. Then, the gate voltage is set so that the current value I2 of the load transistor PT becomes small. At the same time, the page read time is set longer as in the first and second embodiments. As a result, the problem that the erasing time is extended even if the number of times of writing / erasing increases is solved.
[0048]
In the above embodiment, an example is described in which the page read time Tr is set to double when the number of times of writing and erasing is 300,000 times or less, 5 times when the number is 1,000,000 times or less, and further 10 times when the number of times is 1 million times or more. However, since this value actually changes depending on the oxide film thickness, oxide film quality, etc. of the memory cell, it is preferably optimized for each device.
[0049]
As described above, according to the present invention, even if the nonvolatile memory cell deteriorates and cannot be erased sufficiently, the erasing time can be shortened, and the lifetime of the nonvolatile semiconductor memory device can be extended.
The present invention is not limited to the embodiment of the invention described above, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a nonvolatile semiconductor memory device that can perform optimum erasure according to the number of times of writing and erasing, and can suppress an increase in erasing time as the number of times of erasing increases, and erasing the same A method is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the invention.
2 is a block diagram illustrating a configuration example of a memory cell array illustrated in FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration example focusing on one block in FIG. 2;
FIG. 4 is a flowchart showing a sequence of internal operations when performing block erasure.
FIG. 5 is a flowchart showing a read sequence.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of a circuit for setting a page read time based on a value of a status flag.
7 is a timing chart of each signal in the circuit shown in FIG.
FIG. 8 is a flowchart showing an erase sequence for explaining a nonvolatile semiconductor memory device and an erase method thereof according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a third embodiment when a current detection type sensing method is adopted as a sensing method in the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 10 is a circuit diagram schematically showing a circuit portion related to a memory cell and its peripheral read operation in a NAND flash memory.
11 is a timing chart for explaining a reading operation in the circuit shown in FIG. 10;
FIG. 12 is a graph showing the dependence of the threshold voltage after erasing a memory cell on the number of writing and erasing.
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between a threshold voltage after erasure of a memory cell and a page read time.
[Explanation of symbols]
13 ... Memory cell array
14 ... Row decoder
15 ... Row address buffer
16 Sense amplifier register circuit
16-1, 16-2, 16a, 16b... Sense amplifier register
17 ... Column decoder
18 ... Column address buffer
19 ... I / O circuit
20 ... Control circuit
21 ... Erase operation control circuit
22 ... Command register
23 ... Command decoder
24 ... Voltage generation circuit
26-1, 26-2, 26a, 26b ... NAND bundle
27 ... Temporary memory circuit
28: Data input / output circuit
29. Flag data conversion circuit
31. Time control circuit
32 ... Delay circuit
33 ... Counter circuit
34. Comparison circuit
MC1 to MCn ... memory cells
ST1, ST2 ... selection transistor (select gate transistor)
WL1 to WLn ... Word line
SGS, SGD ... selection line
BL1, BL2, BLa, BLb ... bit lines

Claims (11)

電気的に書き込み及び消去が可能な複数の不揮発性メモリセルの電流通路が直列接続された複数のNAND型セルからなるブロックを複数備えたメモリセルアレイと、
前記複数のブロックに含まれる前記複数の不揮発性メモリセルをブロック毎に同時に消去するブロック消去回路と、
1つのブロックに含まれる前記不揮発性メモリセルの消去回数であって、前記ブロック消去回路により同時に消去される前記不揮発性メモリセルの消去回数を記憶する消去回数記憶部と、
前記不揮発性メモリセルの記憶データの読み出し時に、前記消去回数記憶部に記憶された消去回数の増加に伴って読み出し時間を延長する読み出し時間設定回路と、
を具備することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A memory cell array including a plurality of blocks each including a plurality of NAND-type cells in which current paths of a plurality of nonvolatile memory cells that can be electrically written and erased are connected in series;
A block erasing circuit for simultaneously erasing the plurality of nonvolatile memory cells included in the plurality of blocks for each block;
An erase count storage unit for storing the erase count of the nonvolatile memory cells included in one block, the number of erases of the nonvolatile memory cells simultaneously erased by the block erase circuit;
A read time setting circuit for extending a read time with an increase in the number of erases stored in the erase number storage unit when reading the data stored in the nonvolatile memory cell;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記消去回数記憶部は、消去回数に応じてインクリメントされる消去回数カウンタを備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。  2. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the erase count storage section includes an erase count counter that is incremented in accordance with the erase count. 請求項1又は請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記消去回数記憶部は、前記複数のブロックの一部のブロックに割り当てられており、前記一部のブロックに他のブロックの消去回数が記憶されることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the erasure count storage unit is assigned to a part of the plurality of blocks, and erasure of another block is performed on the part of the blocks. A non-volatile semiconductor memory device, wherein the number of times is stored . 電気的に書き込み及び消去が可能な複数の不揮発性メモリセルの電流通路が直列接続された複数のNAND型セルからなるブロックを複数備えたメモリセルアレイと、
前記複数のブロックに含まれる前記複数の不揮発性メモリセルをブロック毎に同時に消去するブロック消去回路と、
消去ベリファイ読み出しにおいて、前記消去ブロックに含まれる全ての不揮発性メモリセルが十分消去されたと判断されるまで繰り返される消去動作及びベリファイ動作の回数を記憶する消去ベリファイ回数記憶部と、
前記不揮発性メモリセルの記憶データの読み出し時に、前記消去ベリファイ回数記憶部に記憶された消去回数の増加に伴って読み出し時間を延長する読み出し時間設定回路と、
を具備することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A memory cell array including a plurality of blocks each including a plurality of NAND-type cells in which current paths of a plurality of nonvolatile memory cells that can be electrically written and erased are connected in series;
A block erasing circuit for simultaneously erasing the plurality of nonvolatile memory cells included in the plurality of blocks for each block;
In erase verify read, an erase verify number storage unit that stores the number of erase operations and verify operations that are repeated until it is determined that all the nonvolatile memory cells included in the erase block are sufficiently erased;
A read time setting circuit for extending a read time with an increase in the number of erases stored in the erase verify number storage unit when reading the stored data of the nonvolatile memory cell;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
電気的に書き込み及び消去が可能な複数の不揮発性メモリセルの電流通路が直列接続された複数のNAND型セルからなるブロックを複数備えたメモリセルアレイと、
前記複数のブロック毎の消去回数を記憶する消去回数記憶部と、
前記メモリセルのデータをビット線を介してセンスし、増幅するセンスアンプ回路と、
前記センスアンプ回路に接続され、前記消去回数記憶部に記憶された消去回数の増加に伴って、ページ読み出しの際に前記ビット線を充電する時間を長くする電流供給回路と、
を備えたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A memory cell array including a plurality of blocks each including a plurality of NAND-type cells in which current paths of a plurality of nonvolatile memory cells that can be electrically written and erased are connected in series;
An erase count storage unit for storing the erase count for each of the plurality of blocks;
A sense amplifier circuit that senses and amplifies data of the memory cell via a bit line;
A current supply circuit that is connected to the sense amplifier circuit and increases the time to charge the bit line at the time of page reading with an increase in the number of erases stored in the erase number storage unit;
A nonvolatile semiconductor memory device comprising:
請求項5に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記不揮発性メモリセルの記憶データの読み出し時に、前記消去回数記憶部に記憶された消去回数に基づいて読み出し時間を設定する読み出し時間設定回路を更に備えたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。  6. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 5, further comprising a read time setting circuit that sets a read time based on the erase count stored in the erase count storage section when reading data stored in the nonvolatile memory cell. A non-volatile semiconductor memory device comprising: 請求項6に記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記読み出し時間設定回路は、前記消去回数記憶部に記憶されている消去回数の増加に伴ってページ読み出し時間を延長することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。  7. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 6, wherein the read time setting circuit extends a page read time with an increase in the number of erases stored in the erase number storage unit. Semiconductor memory device. 請求項5から請求項7のいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記不揮発性メモリセルを行列状に配置してメモリセルアレイが構成され、前記メモリセルアレイは通常のデータを記憶するデータ記憶領域とメモリセルが過去に消去された回数に関係する所定の数値を記憶する消去回数記憶領域とを備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。8. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 5 , wherein a memory cell array is configured by arranging the non-volatile memory cells in a matrix, and the memory cell array stores data normally. A non-volatile semiconductor memory device comprising: an area and an erase count storage area for storing a predetermined numerical value related to the number of times the memory cell has been erased in the past. 請求項8に記載の不揮発性半導体記憶装置において、各ブロック内の前記メモリセルが過去に消去された回数に関係する所定の数値を各ブロック毎に記憶することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。  9. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 8, wherein a predetermined numerical value related to the number of times the memory cells in each block are erased in the past is stored for each block. . 請求項1から請求項4又は請求項6から請求項9のいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置において、前記読み出し時間設定回路は、所定の時間の基本パルスを発生するパルス発生回路と、このパルスの発生回数をカウントするカウンタ回路と、このカウンタ回路の出力と過去の消去回数に対応した所定の数とを比較し、その比較結果が一致すれば読み出し終了信号を出力し、一致しなければ、パルス発生回路から次の基本パルスを発生させるための信号を出力する比較回路を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。  10. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the read time setting circuit includes a pulse generation circuit that generates a basic pulse for a predetermined time, The counter circuit that counts the number of pulse generations is compared with the output of this counter circuit and a predetermined number corresponding to the past number of erasures. If the comparison results match, a read end signal is output. A non-volatile semiconductor memory device comprising a comparison circuit that outputs a signal for generating a next basic pulse from a pulse generation circuit. 電気的に書き込み及び消去が可能な複数の不揮発性メモリセルの電流通路が直列接続された複数のNAND型セルが行列状に配置され、通常のデータを記憶するデータ記憶領域と過去に何回消去されたかを記憶する消去回数記憶領域とを有するメモリセルアレイと、
ロウアドレス信号が供給されるロウアドレスバッファと、
このロウアドレスバッファの出力信号をデコードして上記メモリセルアレイにおける不揮発性メモリセルをページ毎に選択するロウデコーダと、
上記行デコーダによって選択された不揮発性メモリセルからのページ読み出しデータを増幅してラッチするセンスアンプレジスタ回路と、
カラムアドレス信号が供給されるカラムアドレスバッファと、
このカラムアドレスバッファの出力信号をデコードして上記センスアンプレジスタ回路を制御するカラムデコーダと、外部から入力された制御信号に基づいて上記ロウデコーダ、カラムデコーダ、及びセンスアンプレジスタ回路を制御する制御回路と、
前記消去回数記憶領域に記憶された消去回数の増加に伴って上記センスアンプレジスタ回路のページ読み出し動作を延長する消去動作制御回路と、
を具備することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A plurality of NAND-type cells in which current paths of a plurality of nonvolatile memory cells that can be electrically written and erased are connected in series are arranged in a matrix, and a data storage area for storing normal data and how many times in the past are erased A memory cell array having an erase count storage area for storing
A row address buffer to which a row address signal is supplied;
A row decoder that decodes an output signal of the row address buffer and selects a nonvolatile memory cell in the memory cell array for each page;
A sense amplifier register circuit that amplifies and latches page read data from the nonvolatile memory cell selected by the row decoder;
A column address buffer to which a column address signal is supplied;
A column decoder for controlling the sense amplifier register circuit by decoding the output signal of the column address buffer, and a control circuit for controlling the row decoder, the column decoder, and the sense amplifier register circuit based on a control signal input from the outside When,
An erase operation control circuit for extending the page read operation of the sense amplifier register circuit with an increase in the erase count stored in the erase count storage area;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
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