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JP2009283136A - Nonvolatile memory device - Google Patents

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JP2009283136A
JP2009283136A JP2009204781A JP2009204781A JP2009283136A JP 2009283136 A JP2009283136 A JP 2009283136A JP 2009204781 A JP2009204781 A JP 2009204781A JP 2009204781 A JP2009204781 A JP 2009204781A JP 2009283136 A JP2009283136 A JP 2009283136A
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JP
Japan
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voltage
data
transistor
line
control signal
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Pending
Application number
JP2009204781A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taku Ogura
卓 小倉
Tadaaki Yamauchi
忠昭 山内
Takashi Kubo
貴志 久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
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Publication date
Application filed by Renesas Technology Corp filed Critical Renesas Technology Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile memory device capable of stably operating by reducing the mutual noises existing among signal lines. <P>SOLUTION: A data line BDE is formed on a metal wiring layer 202 of a first layer (1M) and electrically connected to a sense amplifier group SAG via a contact hole 213. A ground line to which a grounding voltage GND to be used in a sub-column decoder 125a is supplied, is formed on a metal wiring layer 204 of a second layer (2M). A ground line to which the grounding voltage GND to be used in the sense amplifier group SAG is supplied, is formed on a metal wiring layer 209 of a second layer of upper layer of a metal wiring layer 202. The device has a configuration such that a ground line is formed for supplying the grounding voltage GND to a metal wiring layer 206 of a third layer (3M) of the upper layer of metal wiring layers 207, 208 so as to be electrically connected to the metal wiring layers 204, 209 of the second layer (2M), respectively via contact holes 215 and 216. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、不揮発性記憶装置に関し、より特定的には、低電圧動作が可能な不揮発性記憶装置に関する。   The present invention relates to a nonvolatile memory device, and more particularly to a nonvolatile memory device capable of low voltage operation.

近年の微細化加工技術の進展に伴い、チップのサイズを縮小するためメモリのセルサイズの縮小とともにトランジスタのサイズ(酸化膜の膜厚等)も縮小されてきている。しかしながら、メモリデバイスにおいては、種々の動作を実行する際に用いる動作電圧が異なるため、全ての回路領域を酸化膜の膜厚の薄い、サイズの小さなトランジスタ(以下、薄膜トランジスタとも称する)で構成することは難しい。特に、フラッシュメモリ等においては、各種動作シーケンスにおいて、様々な動作電圧が用いられるため、高電圧等が印加されるメモリにおいては膜厚の厚い、比較的サイズの大きなトランジスタ(以下、厚膜トランジスタとも称する)が用いられる構成が一般的である。一方、高速性が要求されるセンスアンプ等においては低動作電圧で高速動作が可能な比較的サイズの小さな膜厚の薄いトランジスタが用いられる。これに伴い、全体としてチップとしてのサイズを縮小することが可能である。従来においても、このチップとしてのサイズを縮小するためにトランジスタサイズを縮小する方式がさまざま提案されており、特開平8−329690号公報においては、メモリセルのウェル構造を改良することによって、メモリセルの動作電圧を低減し、それによって周辺回路のトランジスタの膜厚を薄く形成することが可能な不揮発性記憶装置が開示されている。   Along with the recent progress in miniaturization processing technology, the size of a transistor (such as the thickness of an oxide film) has been reduced along with the reduction in the memory cell size in order to reduce the chip size. However, in a memory device, since the operating voltage used when performing various operations is different, all circuit regions should be composed of transistors with small oxide film thickness (hereinafter also referred to as thin film transistors). Is difficult. In particular, since various operating voltages are used in various operation sequences in a flash memory or the like, a thick and relatively large transistor (hereinafter referred to as a thick film transistor) is used in a memory to which a high voltage or the like is applied. Is generally used. On the other hand, in a sense amplifier or the like that requires high speed, a thin transistor having a relatively small size and capable of high speed operation at a low operating voltage is used. Accordingly, it is possible to reduce the size of the chip as a whole. Conventionally, various methods for reducing the transistor size in order to reduce the size of the chip have been proposed. In Japanese Patent Laid-Open No. 8-329690, a memory cell is improved by improving the well structure of the memory cell. A nonvolatile memory device that can reduce the operating voltage of the peripheral circuit and thereby reduce the film thickness of the transistor in the peripheral circuit is disclosed.

特開平8−329690号公報JP-A-8-329690

しかしながら、上述のようにチップ内に2種類のトランジスタが存在する場合、すなわち薄膜トランジスタと厚膜トランジスタとで構成されている場合には、高電圧が薄膜トランジスタに印加されないように制御することが必要である。   However, when there are two types of transistors in the chip as described above, that is, when a thin film transistor and a thick film transistor are used, it is necessary to control so that a high voltage is not applied to the thin film transistor. .

特にフラッシュメモリにおいては各種動作シーケンスによってメモリセルおよびその周辺回路に種々の電圧レベルが供給されるため、高電圧を動作電圧とする場合には膜厚の薄い薄膜トランジスタが破壊されないようにしなければならない。   In particular, in a flash memory, various voltage levels are supplied to the memory cell and its peripheral circuits by various operation sequences. Therefore, when a high voltage is used as an operating voltage, a thin film transistor having a thin film thickness must not be destroyed.

本発明の目的は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、薄膜トランジスタで構成される回路が破壊されないようにする不揮発性記憶装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a nonvolatile memory device which is made to solve the above-described problem and prevents a circuit formed of a thin film transistor from being destroyed.

また、近年のトランジスタサイズの縮小により動作電圧が比較的低くなるに伴い、ドライバ回路を構成するトランジスタの閾値電圧と動作電圧の電圧レベルとの差も小さくなってきている。このためトランジスタの閾値電圧の影響により、所望の動作電圧をドライバ回路から供給することが難しくなってきている。   In addition, as the operating voltage becomes relatively low due to the recent reduction in transistor size, the difference between the threshold voltage of the transistors constituting the driver circuit and the voltage level of the operating voltage is also getting smaller. For this reason, it has become difficult to supply a desired operating voltage from the driver circuit due to the influence of the threshold voltage of the transistor.

本発明の別の目的は、このような問題を解決するためになされたものであって、低動作電圧でも確実に所望の動作電圧を供給可能なドライバ回路を有する不揮発性記憶装置を提供することである。   Another object of the present invention is to solve such a problem, and provides a nonvolatile memory device having a driver circuit capable of reliably supplying a desired operating voltage even at a low operating voltage. It is.

また、本発明のさらに別の目的は、種々のドライバ回路の駆動能力を向上させることにより高速かつ安定的な動作が可能な不揮発性記憶装置を提供することである。   Still another object of the present invention is to provide a nonvolatile memory device capable of high-speed and stable operation by improving the driving capability of various driver circuits.

また、本発明のさらに別の目的は、信号線同士のノイズを低減することにより安定的な動作が可能な不揮発性記憶装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a nonvolatile memory device capable of stable operation by reducing noise between signal lines.

本発明のある局面に従う不揮発性記憶装置は、行列状に配置された複数のメモリセルを有するメモリアレイと、各々が、メモリアレイの所定個のメモリセル行毎に対応して設けられる複数のソース線と、複数のソース線の一端側に対応して設けられ、各々が制御信号に応答して固定電圧と対応するソース線とを電気的に結合する複数のドライバトランジスタとを備える。行方向に沿って、メモリアレイは、第1および第2のメモリブロックに分割される。第1のメモリブロックのメモリセルと電気的に結合される複数のソース線のうちの第1のグループの本数と、第2のメモリブロックのメモリセルと電気的に結合される複数のソース線のうちの第2のグループの本数とは異なる。   A nonvolatile memory device according to an aspect of the present invention includes a memory array having a plurality of memory cells arranged in a matrix, and a plurality of sources each provided corresponding to each predetermined number of memory cell rows in the memory array And a plurality of driver transistors provided corresponding to one end sides of the plurality of source lines, each electrically coupling a fixed voltage and the corresponding source line in response to a control signal. Along the row direction, the memory array is divided into first and second memory blocks. Of the plurality of source lines electrically coupled to the memory cells of the first memory block, the number of the first group and the plurality of source lines electrically coupled to the memory cells of the second memory block It is different from the number of the second group.

本発明の別の局面に従う不揮発性記憶装置は、行列状に配置された複数のメモリセルを有するメモリアレイと、メモリアレイに対する書込データおよび読出データを伝達するデータ線と、外部からのアドレス指示に応答してメモリアレイの列選択動作を実行する列デコーダと、メモリアレイの選択されたメモリセルと、データ線とを電気的に結合する列選択ゲートと、列デコーダからの指示に応答して列選択ゲートを駆動するゲートドライバとを備える。ゲートドライバは、データ読出時において列デコーダからの指示に応答してデータ読出時にメモリセルに与えられる昇圧電圧以下の所定電圧を動作電圧として列選択ゲートを駆動する。   A non-volatile memory device according to another aspect of the present invention includes a memory array having a plurality of memory cells arranged in a matrix, a data line for transmitting write data and read data to the memory array, and an external address instruction In response to a column decoder for performing a column selection operation of the memory array, a column selection gate for electrically coupling the selected memory cell of the memory array and the data line, and in response to an instruction from the column decoder And a gate driver for driving the column selection gate. The gate driver drives the column selection gate in response to an instruction from the column decoder at the time of data reading, using a predetermined voltage equal to or lower than the boosted voltage applied to the memory cell at the time of data reading as an operating voltage.

好ましくは、ゲートドライバの動作電圧は、データ書込時に昇圧電圧よりも高い電圧に設定される。データ書込後、ゲートドライバの動作電圧を昇圧電圧以下に設定するための電圧調整回路をさらに備える。   Preferably, the operating voltage of the gate driver is set to a voltage higher than the boost voltage during data writing. A voltage adjustment circuit is further provided for setting the operating voltage of the gate driver to the boosted voltage or less after data writing.

特に、データ書込後、電圧調整回路は、昇圧電圧からトランジスタのしきい値電圧分降下した電圧レベルに設定する。   In particular, after the data is written, the voltage adjustment circuit sets the voltage level so as to drop from the boosted voltage by the threshold voltage of the transistor.

本発明の別の局面に従う不揮発性記憶装置は、行列状に配置された複数のメモリセルを有するメモリアレイと、メモリアレイに対する読出データを伝達する複数の第1のデータ線と、複数の第1のデータ線に伝達される読出データを増幅するセンスアンプと、複数の第1のデータ線と同一方向に沿って配置され、センスアンプを制御する制御信号を伝達する制御信号線と、複数の第1のデータ線と同一方向に沿って配置され、センスアンプの動作のために用いられる固定電圧を供給する第1の電源線と、複数の第1のデータ線と同一方向に沿って配置され、周辺回路の動作のために用いられる固定電圧を供給する第2の電源線とを備える。複数の第1のデータ線は、第1および第2の電源線と同一の配線層に形成されるとともに、第1および第2の電源線の間に配置される。複数の第1のデータ線と隣接する制御信号線は、配線層と異なる配線層に形成される。第1の電源線および第2の電源線は、異なる配線層を用いて複数の第1のデータ線を覆うようにコンタクトホールを用いて電気的に結合される。   A non-volatile memory device according to another aspect of the present invention includes a memory array having a plurality of memory cells arranged in a matrix, a plurality of first data lines for transmitting read data to the memory array, and a plurality of first data A sense amplifier that amplifies read data transmitted to the data line, a control signal line that is disposed along the same direction as the plurality of first data lines, and that transmits a control signal for controlling the sense amplifier; A first power line that is arranged along the same direction as one data line and supplies a fixed voltage used for the operation of the sense amplifier; and a plurality of first data lines arranged along the same direction; And a second power supply line for supplying a fixed voltage used for the operation of the peripheral circuit. The plurality of first data lines are formed in the same wiring layer as the first and second power supply lines, and are arranged between the first and second power supply lines. The control signal lines adjacent to the plurality of first data lines are formed in a wiring layer different from the wiring layer. The first power supply line and the second power supply line are electrically coupled using contact holes so as to cover the plurality of first data lines using different wiring layers.

好ましくは、複数の第1のデータ線にそれぞれ対応して設けられ、各々が対応する第1のデータ線と電気的に結合されて読出データをセンスアンプに伝達する複数の第2のデータ線をさらに備える。複数の第1のデータ線と複数の第2のデータ線は互いに直交する。複数の第2のデータ線のうちの第1の領域に位置する第1のグループと電気的に結合される第1のデータ線と、複数の第2のデータ線のうちの第2の領域に位置する第2のグループと電気的に結合される第1のデータ線とを互いに交互に配置する。   Preferably, a plurality of second data lines provided corresponding to the plurality of first data lines, each of which is electrically coupled to the corresponding first data line and transmits read data to the sense amplifier. Further prepare. The plurality of first data lines and the plurality of second data lines are orthogonal to each other. A first data line electrically coupled to a first group located in a first region of the plurality of second data lines; and a second region of the plurality of second data lines. The second group located and the first data line electrically coupled are alternately arranged.

本発明のさらに別の局面に従う不揮発性記憶装置は、複数のメモリセルを有するメモリアレイを備える。メモリアレイは、複数の不良のメモリセルと置換される冗長情報および所定の固定情報を記憶するために設けられるスペアメモリ領域を含む。スペアメモリ領域は、冗長情報を伝達するために設けられる複数の冗長ビット線と、所定の固定情報を伝達するために設けられる固定ビット線とを含む。複数の冗長ビット線は、固定ビット線により分割されて、第1および第2のグループに分割され、データ読出時において、第1および第2のグループのうちの一本ずつが選択され、固定ビット線は、固定電圧と電気的に結合される。   A nonvolatile memory device according to still another aspect of the present invention includes a memory array having a plurality of memory cells. The memory array includes a spare memory area provided for storing redundant information to be replaced with a plurality of defective memory cells and predetermined fixed information. The spare memory area includes a plurality of redundant bit lines provided for transmitting redundant information and a fixed bit line provided for transmitting predetermined fixed information. The plurality of redundant bit lines are divided by fixed bit lines into first and second groups, and one of the first and second groups is selected at the time of data reading, and fixed bits are selected. The line is electrically coupled with a fixed voltage.

好ましくは、データ読出時において、第1および第2のグループのうちの選択された冗長ビット線以外の冗長ビット線は、固定電圧と電気的に結合される。   Preferably, at the time of data reading, redundant bit lines other than the selected redundant bit line in the first and second groups are electrically coupled to a fixed voltage.

本発明の一実施例によれば、第1および第2のメモリブロックにメモリアレイが分割された場合に、各メモリブロックに設けられるソース線の本数が異なる。メモリブロックがソース線に与える負荷に応じて本数を変えることにより、ソース線の負荷を軽減することができ、ソース線の電圧レベルの変動を抑制することができドライバトランジスタの駆動能力を向上させることができる。   According to one embodiment of the present invention, when the memory array is divided into the first and second memory blocks, the number of source lines provided in each memory block is different. By changing the number of memory blocks according to the load applied to the source line, the load on the source line can be reduced, fluctuations in the voltage level of the source line can be suppressed, and the driving capability of the driver transistor can be improved. Can do.

本発明の別の実施例によれば、データ読出時に列デコーダがゲートドライバに与える動作電圧をデバイス電圧よりも高くワード線昇圧電圧以下の所定電圧に設定する。これにより、ゲートドライバにデバイス電圧よりも高い動作電圧を供給することによりゲートドライバの駆動能力を向上させることができる。   According to another embodiment of the present invention, the operation voltage applied to the gate driver by the column decoder during data reading is set to a predetermined voltage higher than the device voltage and lower than the word line boost voltage. Thereby, the driving capability of the gate driver can be improved by supplying an operating voltage higher than the device voltage to the gate driver.

本発明の別の実施例によれば、複数の第1のデータ線は、第1および第2の電源線との間に配置される。また、複数の第1のデータ線を覆うようにコンタクトホールを介して異なる配線層を用いて第1および第2の電源線とが互いに電気的に結合される。これにより、第1のデータ線を跨るようにして配線層が設けられるため隣接する制御信号線からのノイズを低減することができる。   According to another embodiment of the present invention, the plurality of first data lines are disposed between the first and second power supply lines. In addition, the first and second power supply lines are electrically coupled to each other using different wiring layers via contact holes so as to cover the plurality of first data lines. Accordingly, since the wiring layer is provided so as to straddle the first data line, noise from the adjacent control signal line can be reduced.

本発明のさらに別の実施例によれば、冗長情報と固定情報を記憶するスペアメモリ領域において、固定情報を伝達する固定ビット線を冗長情報を伝達する第1および第2のグループの冗長ビット線の間に設ける。これにより、固定ビット線がシールド線として働き、カップリングノイズの影響を抑制することができる。   According to still another embodiment of the present invention, in a spare memory area for storing redundant information and fixed information, first and second groups of redundant bit lines for transmitting redundant information to fixed bit lines for transmitting fixed information Provide between. Thereby, the fixed bit line functions as a shield line, and the influence of coupling noise can be suppressed.

本発明の実施の形態に従うメモリデバイス1の概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram of a memory device 1 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1に従う読出/書込系回路を説明する概念図である。1 is a conceptual diagram illustrating a read / write system circuit according to a first embodiment of the present invention. 各種シーケンスにおける本発明の実施の形態1に従う読出/書込系回路に与えられる電圧レベルを説明する図である。It is a diagram illustrating voltage levels applied to the read / write system circuit according to the first embodiment of the present invention in various sequences. リード時におけるセンスアンプの動作について説明するタイミングチャート図である。FIG. 5 is a timing chart illustrating the operation of the sense amplifier during reading. ライト時における動作について説明するタイミングチャート図である。It is a timing chart explaining operation | movement at the time of writing. 本発明の実施の形態2に従う行選択系回路の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the row selection type | system | group circuit according to Embodiment 2 of this invention. VP生成回路15cおよびVPWL分配回路20aの概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of VP generation circuit 15c and VPWL distribution circuit 20a. 本発明の実施の形態2に従う行選択系回路に与えれられる各動作シーケンス時の電圧レベルを説明する図である。It is a figure explaining the voltage level at the time of each operation | movement sequence given to the row selection type | system | group circuit according to Embodiment 2 of this invention. 過消去状態のメモリセルの閾値分布を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the threshold distribution of the memory cell of an overerased state. 過消去問題に対する対策を施した消去シーケンスのフローチャート図である。It is a flowchart figure of the erasure | elimination sequence which gave the countermeasure with respect to the over-erasure problem. 従来の列選択系回路の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the conventional column selection system circuit. ドライバ回路を構成するトランジスタの断面構造図である。It is a cross-sectional structure diagram of a transistor constituting a driver circuit. 本発明の実施の形態3に従う列選択系回路の構成図である。It is a block diagram of the column selection type | system | group circuit according to Embodiment 3 of this invention. 各種シーケンスにおける本発明の実施の形態3に従う列選択系回路に与えられる電圧レベルを説明する図である。It is a figure explaining the voltage level given to the column selection system circuit according to Embodiment 3 of this invention in various sequences. 書込時における列選択系回路の動作に伴う、VPY電圧生成回路20hの生成する電圧VPYを説明するタイミングチャート図である。FIG. 10 is a timing chart illustrating a voltage VPY generated by a VPY voltage generation circuit 20h accompanying the operation of a column selection system circuit at the time of writing. ソース線ドライバの駆動能力を補強する方式を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the system which reinforces the drive capability of a source line driver. 本発明の実施の形態に従うメモリアレイ70およびその周辺回路を詳細に説明する構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating in detail memory array 70 and its peripheral circuits according to the embodiment of the present invention. メモリアレイ70のスペア領域SBLKの詳細を説明する概念図である。3 is a conceptual diagram illustrating details of a spare area SBLK of a memory array 70. FIG. Z−Z#間におけるセンスアンプ帯と電気的に結合されるデータ線BDEの配線構造を説明する断面構造図である。FIG. 11 is a cross-sectional structure diagram illustrating a wiring structure of data line BDE electrically coupled to a sense amplifier band between ZZ #. ブロックBLK<0>とブロックBLK<1>に対応して設けられるデータ線BDEを共有するために用いられる本発明の接続配線の配置方式について説明する図である。It is a figure explaining the arrangement | positioning method of the connection wiring of this invention used in order to share the data line BDE provided corresponding to block BLK <0> and block BLK <1>.

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお図中における同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol in a figure shall show the same or an equivalent part.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態に従うメモリデバイス1の概略ブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic block diagram of a memory device 1 according to an embodiment of the present invention.

図1を参照して、本発明の実施の形態に従うメモリデバイス1は、外部アドレスADDの入力を受けて内部アドレスIADを出力するアドレスバッファ5と、内部アドレスIADの入力を受けてメモリデバイス1における種々の動作制御を実行する制御回路10と、メモリデバイス1内で用いられる電圧を生成する電圧生成回路15と、電圧生成回路15から生成された電圧を受けてその電圧レベルを調整して分配する電圧分配回路20とを備える。なお、本発明の実施の形態においては、メモリデバイスの電源電圧として1つの電源電圧VCC(デバイス電圧とも称する)(1.8V)が与えられる。この与えられた電源電圧VCCを用いて電圧生成回路15において各種動作シーケンスで用いられるワード線昇圧電圧もしくは降圧電圧等が生成される。   Referring to FIG. 1, memory device 1 according to the embodiment of the present invention includes an address buffer 5 that receives an input of external address ADD and outputs an internal address IAD, and a memory device 1 that receives an input of internal address IAD. A control circuit 10 that executes various operation controls, a voltage generation circuit 15 that generates a voltage used in the memory device 1, and a voltage generated from the voltage generation circuit 15 is received and adjusted and distributed. And a voltage distribution circuit 20. In the embodiment of the present invention, one power supply voltage VCC (also referred to as device voltage) (1.8 V) is applied as the power supply voltage of the memory device. Using the supplied power supply voltage VCC, the voltage generation circuit 15 generates a word line boosted voltage or a step-down voltage used in various operation sequences.

また、メモリデバイス1は、アドレスバッファ5から出力される内部アドレスIADの入力を受けてプリデコード信号を生成するプリデコーダ30と、プリデコーダ30から出力されるプリデコード信号の入力を受けてメモリアレイ70の行および列の選択動作を実行する選択回路25と、行列状に集積配置されたメモリセルを含むメモリアレイ70と、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられた複数のワード線およびソース線をそれぞれ駆動するワード線/ソース線ドライバ帯65と、選択回路25の選択動作に従いメモリアレイにおける列を選択するゲート制御部60と、データ読出時およびデータ書込時それぞれにおける読出データおよび書込データをそれぞれ増幅して出力する読出/書込制御回路55と、データ読出時にデータを出力するデータ出力回路50と、データ出力回路50から受けた読出データをバッファ処理して外部端子46に出力するとともに、外部端子46から入力された書込データを読出/書込制御回路55の書込ドライバに伝達する入出力バッファ45と、読出/書込制御回路55におけるセンスアンプを制御するセンスアンプ制御回路35とを備える。メモリアレイ70およびゲート制御部60の詳細な構成については後に詳述する。   The memory device 1 also receives a predecoder 30 that receives an internal address IAD output from the address buffer 5 and generates a predecode signal, and a memory array that receives a predecode signal output from the predecoder 30. A selection circuit 25 that performs a selection operation of 70 rows and columns, a memory array 70 including memory cells integrated and arranged in a matrix, and a plurality of word lines and source lines respectively provided corresponding to the memory cell rows Each of the word line / source line driver band 65 for driving the gate, the gate control unit 60 for selecting a column in the memory array according to the selection operation of the selection circuit 25, and read data and write data at the time of data reading and data writing, respectively. Read / write control circuit 55 for amplifying and outputting the data, and data at the time of data reading The data output circuit 50 to be input and the read data received from the data output circuit 50 are buffered and output to the external terminal 46, and the write data input from the external terminal 46 is written to the read / write control circuit 55. And an input / output buffer 45 for transmitting to the write driver, and a sense amplifier control circuit 35 for controlling a sense amplifier in the read / write control circuit 55. Detailed configurations of the memory array 70 and the gate controller 60 will be described later.

選択回路25は、プリデコーダ30からのプリデコード信号に基づいてメモリセル行に対応して設けられたワード線を選択するロウデコーダ25aと、プリデコーダ30からのプリデコード信号に基づいてメモリセル列に対応して設けられたビット線を選択するコラムデコーダ25bとを含む。   The selection circuit 25 selects a word line provided corresponding to the memory cell row based on the predecode signal from the predecoder 30 and a memory cell column based on the predecode signal from the predecoder 30. And a column decoder 25b for selecting a bit line provided corresponding to the above.

制御回路10は、アドレスバッファ5から入力される内部アドレスIADに基づいて、メモリデバイス1における種々の動作シーケンスを指示するためのコマンドを生成するコマンド制御回路10aと、電圧生成回路15における各回路の動作電圧を制御するための電圧制御回路10bと、通常動作モードのリード、書込、消去と異なるデータ読出時およびデータ書込時のベリファイ動作を制御するためのベリファイ制御回路10cと、各回路への制御信号を生成する制御信号生成回路10dとを含む。   The control circuit 10 includes a command control circuit 10 a that generates commands for instructing various operation sequences in the memory device 1 based on the internal address IAD input from the address buffer 5, and each circuit in the voltage generation circuit 15. To each circuit, a voltage control circuit 10b for controlling the operation voltage, a verify control circuit 10c for controlling a verify operation at the time of data reading and data writing different from reading, writing, and erasing in the normal operation mode, And a control signal generation circuit 10d for generating the control signal.

また、電圧生成回路15は、電圧VPSを生成するVPS生成回路15aと、ワード線を駆動するために用いられる電圧VNと電圧VPをそれぞれ生成するVN生成回路15bおよびVP生成回路15cと、ソース線ドライバの動作電圧VPSWおよびVNSWをそれぞれ生成するVPSW生成回路15dおよびVNSW生成回路15eと、メモリアレイのメモリセル等に対するウェル電圧PWを生成するPW生成回路15fと、ワード線WLを活性化する際等に用いられるワード線昇圧電圧VBOOSTを生成するVBOOST生成回路15gと、データ書込時において、書込ドライバに対して供給する高電圧の電圧VPLを生成するVPL生成回路15hとを含む。   The voltage generation circuit 15 includes a VPS generation circuit 15a that generates a voltage VPS, a VN generation circuit 15b and a VP generation circuit 15c that generate a voltage VN and a voltage VP, respectively, used to drive a word line, and a source line When activating a word line WL, a VPSW generation circuit 15d and a VNSW generation circuit 15e for generating driver operating voltages VPSW and VNSW, a PW generation circuit 15f for generating a well voltage PW for the memory cells of the memory array, etc. Includes a VBOOST generation circuit 15g for generating a word line boosted voltage VBOOST used for the above and a VPL generation circuit 15h for generating a high voltage VPL to be supplied to the write driver during data writing.

電圧分配回路20は、電圧VPを受けて電圧VPWL1,VPWL2としてそれぞれ分配するVPWL分配回路20aと、電圧VNを受けて電圧VNWL1,VNWL2としてそれぞれ分配するVNWL分配回路20bと、電圧VPSおよびワード線昇圧電圧VBOOSTを受けて電圧VPYとして出力するVPY生成回路20hとを含む。   Voltage distribution circuit 20 receives voltage VP and distributes it as voltages VPWL1 and VPWL2, respectively, VPWL distribution circuit 20a that receives voltage VN and distributes it as voltages VNWL1 and VNWL2, respectively, voltage VPS and word line boosting A VPY generation circuit 20h that receives the voltage VBOOST and outputs it as the voltage VPY.

本実施の形態1においては、薄膜トランジスタで構成されているセンスアンプ帯と、厚膜トランジスタで構成されているメモリアレイ70およびゲート制御部60等(以下、読出/書込系回路とも称する)において、薄膜トランジスタで構成されるセンスアンプ帯のトランジスタに高電圧が印加されないようにする方式について説明する。   In the first embodiment, in a sense amplifier band formed of thin film transistors, a memory array 70 formed of thick film transistors, a gate control unit 60, and the like (hereinafter also referred to as read / write circuit), A method for preventing a high voltage from being applied to a transistor in a sense amplifier band composed of thin film transistors will be described.

図2は、本発明の実施の形態1に従う読出/書込系回路を説明する概念図である。
図2を参照して、本発明の実施の形態1に従う読出/書込系回路は、読出/書込制御回路55に含まれるセンスアンプSAと書込ドライバWDRVと、ゲート制御部60と、行列状に配置された複数のメモリセルを備えるメモリアレイ70とを含む。ここで、センスアンプSAは、薄膜トランジスタで構成され、書込ドライバWDRVと、ゲート制御部60と、メモリアレイ70は、厚膜トランジスタで構成されている。本例においては、一例としてメモリアレイ70において1つのメモリセルMCが示されている。このメモリセルMCは、いわゆるメモリセルトランジスタであり、ゲートがワード線WLと電気的に結合される。ソース側である一端側をビット線BLと電気的に結合し、ドレイン側である他端側をソース線SLと電気的に結合する。他のメモリセルMCについても同様である。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a read / write system circuit according to the first embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 2, the read / write system circuit according to the first embodiment of the present invention includes a sense amplifier SA and a write driver WDRV included in read / write control circuit 55, a gate control unit 60, a matrix. And a memory array 70 having a plurality of memory cells arranged in a shape. Here, the sense amplifier SA is formed of a thin film transistor, and the write driver WDRV, the gate control unit 60, and the memory array 70 are formed of thick film transistors. In this example, one memory cell MC is shown in the memory array 70 as an example. Memory cell MC is a so-called memory cell transistor, and its gate is electrically coupled to word line WL. One end side which is the source side is electrically coupled to the bit line BL, and the other end side which is the drain side is electrically coupled to the source line SL. The same applies to the other memory cells MC.

センスアンプSAは、定電流生成部71と、インバータ74,81と、トランジスタ75〜80と、プリチャージ用のトランジスタ82とを含む。なお、本例においては、一例としてトランジスタ75,76,82は、PチャネルMOSトランジスタとする。また、トランジスタ77〜80は、NチャネルMOSトランジスタとする。   The sense amplifier SA includes a constant current generation unit 71, inverters 74 and 81, transistors 75 to 80, and a precharge transistor 82. In this example, transistors 75, 76, and 82 are P-channel MOS transistors as an example. Transistors 77 to 80 are N-channel MOS transistors.

定電流生成部71は、ゲートレベル調整回路73と、トランジスタ72(PチャネルMOSトランジスタ)とを含む。   Constant current generating unit 71 includes a gate level adjusting circuit 73 and a transistor 72 (P channel MOS transistor).

トランジスタ72は、電源電圧VCCと出力ノードNbとの間に配置され、そのゲートはゲートレベル調整回路73からの制御電圧VRSAの入力を受ける。   Transistor 72 is arranged between power supply voltage VCC and output node Nb, and has a gate receiving control voltage VRSA from gate level adjustment circuit 73.

ゲートレベル調整回路73は、トランジスタ72のゲート−ソース間電圧を一定となるように制御電圧VRSAの電圧レベルを調整し、トランジスタ72を流れる電流量を一定にする。なお、本実施の形態において、電源電圧VCCは、1.8Vに設定されている。   The gate level adjustment circuit 73 adjusts the voltage level of the control voltage VRSA so that the gate-source voltage of the transistor 72 becomes constant, and makes the amount of current flowing through the transistor 72 constant. In the present embodiment, the power supply voltage VCC is set to 1.8V.

トランジスタ75〜77は、電源電圧VCCと接地電圧GNDの間に直列にそれぞれ接続され、トランジスタ75のゲートは、インバータ74を介する制御信号SAEの反転信号の入力を受ける。トランジスタ76および77のゲートはともにノードNcと電気的に結合される。トランジスタ78は、ノードNbとノードNcとの間に配置され、そのゲートはトランジスタ76および77の接続ノードNaと電気的に結合される。トランジスタ79は、ノードNaと接地電圧GNDとの間に配置され、そのゲートはインバータ74を介する制御信号SAEの反転信号の入力を受ける。トランジスタ80は、ノードNcと接地電圧GNDとの間に配置され、そのゲートは制御信号RSTBDの入力を受ける。   Transistors 75 to 77 are connected in series between power supply voltage VCC and ground voltage GND, respectively, and the gate of transistor 75 receives an input of an inverted signal of control signal SAE via inverter 74. Transistors 76 and 77 have their gates electrically coupled to node Nc. Transistor 78 is arranged between nodes Nb and Nc, and has its gate electrically coupled to connection node Na of transistors 76 and 77. Transistor 79 is arranged between node Na and ground voltage GND, and has its gate receiving an inverted signal of control signal SAE via inverter 74. Transistor 80 is arranged between node Nc and ground voltage GND, and has a gate receiving control signal RSTBD.

センスアンプSAは、データ読出時に、ノードNcと電気的に結合されるデータ線BDEを介して選択されたメモリセルMCに流れる電流量に基づいて、メモリセルMCの記憶データをセンスし、増幅して読出データSAOUTとして出力する。   Sense amplifier SA senses and amplifies data stored in memory cell MC based on the amount of current flowing through memory cell MC selected via data line BDE electrically coupled to node Nc during data reading. And output as read data SAOUT.

具体的には、選択されたメモリセルを流れる通過電流に基づいて設定されるノードNcの電圧レベルに基づいてノードNbの電圧レベルが設定され、読出データSAOUTが出力される。たとえば、通過電流が大きくノードNcが比較的低い電圧レベルである場合には、トランジスタ76がオンして、ノードNaの電圧レベルは上がり、トランジスタ78はノードNbの電圧レベルをさらに下げる。すなわち、ノードNbの電圧レベルが「L」レベルに増幅される。   Specifically, the voltage level of node Nb is set based on the voltage level of node Nc set based on the passing current flowing through the selected memory cell, and read data SAOUT is output. For example, when the passing current is large and the node Nc is at a relatively low voltage level, the transistor 76 is turned on, the voltage level of the node Na increases, and the transistor 78 further decreases the voltage level of the node Nb. That is, the voltage level of node Nb is amplified to “L” level.

一方、通過電流が小さくノードNcが比較的高い電圧レベルに設定された場合には、トランジスタ77がオンしてノードNaの電圧レベルは下がり、トランジスタ78はノードNbの電圧レベルを上げる。すなわち、ノードNbの電圧レベルが「H」レベルに増幅される。この増幅動作に基づきインバータ81は、ノードNbに与えられる電圧レベル信号を反転して読出データSAOUTとして出力する。   On the other hand, when the passing current is small and node Nc is set to a relatively high voltage level, transistor 77 is turned on, the voltage level at node Na is lowered, and transistor 78 is raised at the voltage level at node Nb. That is, the voltage level of node Nb is amplified to “H” level. Based on this amplification operation, inverter 81 inverts the voltage level signal applied to node Nb and outputs it as read data SAOUT.

次に、ゲート制御部60について説明する。後に詳細に説明するがここでは、簡略的に説明する。   Next, the gate control unit 60 will be described. Although described in detail later, a brief description will be given here.

ゲート制御部60は、トランジスタ61,62と、コラム選択回路CASGと、ゲートトランジスタSGと、データ線BDEとを含む。トランジスタ61,62,SGは、一例としてNチャネルMOSトランジスタとする。   The gate control unit 60 includes transistors 61 and 62, a column selection circuit CASG, a gate transistor SG, and a data line BDE. Transistors 61, 62, and SG are N-channel MOS transistors as an example.

トランジスタ61は、センスアンプSAのノードNcとデータ線BDEとの間に配置され、そのゲートは制御信号SELの入力を受ける。トランジスタ62は、データ線BDEと接地電圧GNDとの間に配され、そのゲートは制御信号ISELの入力を受ける。制御信号SELおよびISELは、制御信号生成回路10dから出力される。ここで、トランジスタ61は、センスアンプSAとデータ線BDEとを電気的に分離する分離回路として機能する。また、トランジスタ62は、リード前にデータ線BDEと接地電圧GNDとを電気的に結合するためのリセット回路として機能する。   Transistor 61 is arranged between node Nc of sense amplifier SA and data line BDE, and its gate receives input of control signal SEL. Transistor 62 is arranged between data line BDE and ground voltage GND, and has a gate receiving control signal ISEL. The control signals SEL and ISEL are output from the control signal generation circuit 10d. Here, the transistor 61 functions as a separation circuit that electrically separates the sense amplifier SA and the data line BDE. Transistor 62 functions as a reset circuit for electrically coupling data line BDE and ground voltage GND before reading.

コラム選択回路CASGは、列を選択する選択回路のコラムデコーダ25bからの制御信号CAUおよびCALの入力を受けて、メインビット線MBLとデータ線BDEとを電気的に結合する。ゲートトランジスタSGは、制御信号SGLに応答してビット線BLと選択されたメモリセルMCとを電気的に結合する。   Column selection circuit CASG receives control signals CAU and CAL from column decoder 25b of the selection circuit for selecting a column, and electrically couples main bit line MBL and data line BDE. Gate transistor SG electrically couples bit line BL and selected memory cell MC in response to control signal SGL.

コラム選択回路CASGは、トランジスタCAGaとCAGbとを含む。本例においては、一例としてトランジスタCAGaおよびCAGbは、NチャネルMOSトランジスタとする。   Column selection circuit CASG includes transistors CAGa and CAGb. In this example, transistors CAGa and CAGb are N-channel MOS transistors as an example.

トランジスタCAGaおよびCAGbは、データ線BDEとメインビット線MBLとの間に配置され、それぞれ制御信号CAUおよびCALの入力を受ける。たとえば、ともに制御信号CAUおよびCALが「H」である場合に、データ線BDEとメインビット線MBLとが電気的に結合する。   Transistors CAGa and CAGb are arranged between data line BDE and main bit line MBL, and receive control signals CAU and CAL, respectively. For example, when control signals CAU and CAL are both “H”, data line BDE and main bit line MBL are electrically coupled.

図3は、各種シーケンスにおける本発明の実施の形態1に従う読出/書込系回路に与えられる電圧レベルを説明する図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating voltage levels applied to the read / write system circuit according to the first embodiment of the present invention in various sequences.

まず、リード時の動作について説明する。
ゲート制御部60は、制御信号SELを5V(「H」レベル)に設定することにより、センスアンプSAのノードNcとデータ線BDEとを電気的に結合する。また、コラム選択回路CASGにおいて、入力される所定の制御信号CAUおよびCAL(5V−Vth=「H」レベル)に応答して、選択されたメインビット線MBLとデータ線BDとが電気的に結合される。また、制御信号SGL(5V=「H」レベル)に応答して、選択されたメモリセルMCと電気的に結合されるビット線BLと、メインビット線MBLとが電気的に結合される。次に、センスアンプSAが活性化される。すなわち制御信号SAEが1.8V(「H」レベル)に設定されることにより、センスアンプSAから選択されたメモリセルMCへの電流経路が形成される。本例においては、制御信号TXLATD(「L」レベル)を入力することによりトランジスタ82をオンして、データ線BDの電圧レベルを0.7Vにプリチャージする。この状態において、選択されたメモリセルMCと電気的に結合されるワード線WLを活性化することにより、メモリセルに通過電流が流れ、通過電流に基づくデータ読出動作が実行される。制御信号VRSAは、1.8V−αに設定されるが、このαは所望の定電流を供給するための所定電圧である。
First, the operation during reading will be described.
Gate control unit 60 sets control signal SEL to 5 V (“H” level) to electrically couple node Nc of sense amplifier SA and data line BDE. In column selection circuit CASG, selected main bit line MBL and data line BD are electrically coupled in response to input predetermined control signals CAU and CAL (5V−Vth = “H” level). Is done. In response to control signal SGL (5V = “H” level), bit line BL electrically coupled to selected memory cell MC and main bit line MBL are electrically coupled. Next, the sense amplifier SA is activated. That is, by setting control signal SAE to 1.8 V (“H” level), a current path from sense amplifier SA to selected memory cell MC is formed. In this example, the control signal TXLATD (“L” level) is input to turn on the transistor 82 and precharge the voltage level of the data line BD to 0.7V. In this state, by activating word line WL electrically coupled to selected memory cell MC, a passing current flows through the memory cell, and a data read operation based on the passing current is performed. The control signal VRSA is set to 1.8V-α, where α is a predetermined voltage for supplying a desired constant current.

図4のタイミングチャートを用いてリード時におけるセンスアンプの動作について説明する。   The operation of the sense amplifier at the time of reading will be described using the timing chart of FIG.

図4を参照して、時刻T3aにおいて、制御信号SAEの「H」レベルの立上がりに伴いリードが実行される。また、同様のタイミングで、トランジスタ82に制御信号TXLATD(「L」レベル)が入力される。これに伴い、トランジスタ82がオンし、データ線BDEが所定電圧(0.7V)にプリチャージされる。ここで、本発明の実施の形態1に従うセンスアンプSAは、ノードNcの電圧レベルをトランジスタ78のゲート電極にフィードバックするトランジスタ76とトランジスタ77とを有する。従来では、トランジスタ77のみが設けられた構成であり、従来ではトランジスタ75を用いてノードNaの電圧レベルを上げて微調整していた。しかしながら、ゲインが小さかったためノードNaの電圧レベルの微調整が十分になされておらず、ノードNcの電圧レベルの設定に比較的時間を要していた。   Referring to FIG. 4, at time T <b> 3 a, read is executed as control signal SAE rises to “H” level. Further, at the same timing, the control signal TXLATD (“L” level) is input to the transistor 82. Along with this, the transistor 82 is turned on, and the data line BDE is precharged to a predetermined voltage (0.7 V). Here, the sense amplifier SA according to the first embodiment of the present invention includes a transistor 76 and a transistor 77 that feed back the voltage level of the node Nc to the gate electrode of the transistor 78. Conventionally, only the transistor 77 is provided. Conventionally, the transistor 75 is used to increase the voltage level of the node Na and finely adjust. However, since the gain is small, the voltage level of the node Na is not sufficiently finely adjusted, and it takes a relatively long time to set the voltage level of the node Nc.

本構成とすることにより、ノードNaの電圧レベルの微調整をトランジスタ77および76を用いて実行することができるためノードNcの電圧レベルすなわちデータ線BDEの電圧レベルを所望の電圧レベルすなわち0.7Vに設定する期間が短くなる(時刻t3b)。すなわち、トランジスタ78のゲート電圧を調整する調整機構を設けることにより、ノードNcに設定される電圧レベルの時間(プリチャージ期間)が短縮され、高速なデータ読出動作を実行することができる。本例においては、トランジスタ76を設けたことにより時刻t3に読出データSAOUTが確定する。一方、トランジスタ76を設けない場合には、点線で示されるように時刻t4に読出データSAOUTが確定する。   With this configuration, fine adjustment of the voltage level of the node Na can be performed using the transistors 77 and 76, so that the voltage level of the node Nc, that is, the voltage level of the data line BDE is set to a desired voltage level, that is, 0.7V. The period to be set is shortened (time t3b). That is, by providing an adjustment mechanism for adjusting the gate voltage of the transistor 78, the time of the voltage level set at the node Nc (precharge period) is shortened, and a high-speed data read operation can be executed. In this example, by providing the transistor 76, the read data SAOUT is determined at time t3. On the other hand, when transistor 76 is not provided, read data SAOUT is determined at time t4 as shown by the dotted line.

次に、書込時の動作について説明する。
図3を参照して、コラム選択回路CASGは、制御信号CAUおよびCAL(10V=「H」レベル)に応答して、選択されたメインビット線MBLとデータ線BDEとを電気的に結合する。また、制御信号SGL(10V=「H」レベル)に応答して、選択されたメモリセルMCと電気的に結合されるビット線BLと、メインビット線MBLとが電気的に結合される。これに伴い、書込ドライバWDRVと選択されたメモリセルMCとが電気的に結合される。書込ドライバWDRVは、制御信号DVE(1.8V=「H」レベル)を受けて活性化され、入力される書込データWDのデータレベルに基づいて、VPL生成回路10hから5V/0Vの電圧がデータ線BDEに供給される。この状態において、選択されたメモリセルMCと電気的に結合されるワード線WLを活性化することにより、メモリセルに書込データに応じた電圧が供給されCHE(チャネルホットエレクトロン)により、所望の書込データに基づくデータ書込動作が実行される。なお、制御信号DVEは、制御信号生成回路10dから出力される。
Next, the operation during writing will be described.
Referring to FIG. 3, column select circuit CASG electrically couples selected main bit line MBL and data line BDE in response to control signals CAU and CAL (10V = “H” level). In response to control signal SGL (10V = “H” level), bit line BL electrically coupled to selected memory cell MC and main bit line MBL are electrically coupled. Accordingly, write driver WDRV is electrically coupled to selected memory cell MC. Write driver WDRV is activated in response to control signal DVE (1.8V = “H” level), and receives a voltage of 5V / 0V from VPL generation circuit 10h based on the data level of input write data WD. Is supplied to the data line BDE. In this state, by activating the word line WL that is electrically coupled to the selected memory cell MC, a voltage corresponding to the write data is supplied to the memory cell, and the desired data is supplied by CHE (channel hot electrons). A data write operation based on the write data is executed. The control signal DVE is output from the control signal generation circuit 10d.

この場合、データ線BDEには高電圧(5V)が印加される。ここで、トランジスタ61のゲートに制御信号SEL(0V=「L」レベル)が与えられる。すなわち、トランジスタ61はオフとされる。これにより、書込時においてはデータ線BDEに高電圧が印加されるがトランジスタ61によりデータ線BDEとセンスアンプSAとを電気的に分離する。本構成により薄膜トランジスタで構成されたセンスアンプSAに高電圧が印加されることを防止することができ、トランジスタの膜厚が薄いすなわち薄膜トランジスタを保護することができる。   In this case, a high voltage (5 V) is applied to the data line BDE. Here, the control signal SEL (0V = “L” level) is applied to the gate of the transistor 61. That is, the transistor 61 is turned off. As a result, a high voltage is applied to the data line BDE during writing, but the data line BDE and the sense amplifier SA are electrically separated by the transistor 61. With this configuration, it is possible to prevent a high voltage from being applied to the sense amplifier SA including the thin film transistor, and the thickness of the transistor can be reduced, that is, the thin film transistor can be protected.

図5のタイミングチャートを用いてライト時における動作について説明する。
図5を参照して、時刻t1までの期間において、データ書込を実行する書込パルスが印加される。ここでは、制御信号SELおよびISELは「L」レベルに設定されている。したがって、トランジスタ61はオフしており、データ線BDEとセンスアンプSAとは電気的に分離されている。時刻t1において、書込パルスの印加が終了する。これに伴い、制御信号DVEを「L」レベルに設定し、書込ドライバWDRVを非活性化する。さらに、制御信号ISELを「H」レベルに設定する。これに伴い、トランジスタ62がオンする。このトランジスタ62のオンに伴い、接地電圧GNDとデータ線BDEとが電気的に結合されて、接地電圧レベルすなわち0Vに設定されてデータ線BDEがリセットされる。十分にリセットした時刻t2において、制御信号ISELを「L」レベルに設定するとともに、制御信号SELを「H」レベルに設定する。これに伴い、データ線BDEは、接地電圧GNDとの電気的な結合を終了するとともに、センスアンプSAと電気的に結合し、以降、所望のデータ書込動作が実行されたか否かを判定するいわゆるベリファイリードが実行される。
The operation during writing will be described with reference to the timing chart of FIG.
Referring to FIG. 5, a write pulse for executing data writing is applied in a period up to time t1. Here, control signals SEL and ISEL are set to the “L” level. Therefore, the transistor 61 is off, and the data line BDE and the sense amplifier SA are electrically separated. At time t1, application of the write pulse is completed. Accordingly, control signal DVE is set to “L” level to inactivate write driver WDRV. Further, the control signal ISEL is set to the “H” level. Accordingly, the transistor 62 is turned on. As transistor 62 is turned on, ground voltage GND and data line BDE are electrically coupled to each other and set to the ground voltage level, that is, 0 V, and data line BDE is reset. At time t2 when fully reset, control signal ISEL is set to “L” level and control signal SEL is set to “H” level. Accordingly, data line BDE ends electrical coupling with ground voltage GND and is electrically coupled with sense amplifier SA, and thereafter determines whether or not a desired data write operation has been executed. A so-called verify read is performed.

次に、消去時の動作について説明する。
再び図3を参照して、消去時においては、メモリアレイ70におけるワード線WLおよびソース線SLの電圧レベルが変化する。一方、読出/書込制御回路55は非活性化状態である。具体的には、センスアンプSAを活性化させる制御信号SAEは0Vに設定される。また、書込ドライバWDRVを活性化させる制御信号DVEは0Vに設定される。また、制御信号CAU,CALおよびSGLはともに0Vに設定され、列選択動作は実行されない。尚、制御信号SELは5V(「H」レベル)に設定されて、データ線BDEとセンスアンプSAとは電気的に結合されている。また、制御信号RSTBDは、1.8V(「H」レベル)に設定されるためデータ線BDEと接地電圧GNDとが電気的に結合されて、データ線BDEはリセットされている。ワード線WLおよびソース線SLおよびメモリセルのウェル電圧PWについては、−10V,10V,10Vに設定される。これにより、メモリセルMCのフローティングゲートに注入されている電子をソース領域に引き抜く消去動作が実行される。
Next, the operation at the time of erasing will be described.
Referring again to FIG. 3, at the time of erasing, the voltage levels of word line WL and source line SL in memory array 70 change. On the other hand, read / write control circuit 55 is inactive. Specifically, the control signal SAE for activating the sense amplifier SA is set to 0V. Further, the control signal DVE for activating the write driver WDRV is set to 0V. Control signals CAU, CAL and SGL are all set to 0V, and the column selection operation is not executed. The control signal SEL is set to 5V (“H” level), and the data line BDE and the sense amplifier SA are electrically coupled. Since control signal RSTBD is set to 1.8 V (“H” level), data line BDE and ground voltage GND are electrically coupled, and data line BDE is reset. Word line WL, source line SL, and memory cell well voltage PW are set to −10V, 10V, and 10V. As a result, an erasing operation for extracting electrons injected into the floating gate of the memory cell MC into the source region is executed.

上述したように本実施の形態1においては、特に書込時に、高電圧がセンスアンプSAに印加されないようにセンスアンプSAとデータ線BDEとを電気的に分離するトランジスタ61を設けることにより薄膜トランジスタで構成されるセンスアンプSAを保護することができる。   As described above, in the first embodiment, a thin film transistor is provided by providing the transistor 61 that electrically separates the sense amplifier SA and the data line BDE so that a high voltage is not applied to the sense amplifier SA, particularly at the time of writing. The configured sense amplifier SA can be protected.

(実施の形態2)
本実施の形態2においては、行選択動作を実行するロウデコーダを構成するデコーダユニットと、ワード線/ソース線ドライバ帯65を構成するワード線ドライバの回路構成(以下、行選択系回路とも称する)について説明する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, a circuit configuration (hereinafter also referred to as a row selection system circuit) of a decoder unit constituting a row decoder for executing a row selection operation and a word line driver constituting a word line / source line driver band 65. Will be described.

図6は、本発明の実施の形態2に従う行選択系回路の回路構成図である。
図6を参照して、本発明の実施の形態2に従う行選択系回路は、デコーダユニットDCU0,DCU1と、グローバルワード線GWL<0>およびGWL<1>をそれぞれ駆動するワード線ドライバGDV0,GDV1と、ローカルワード線LWLを駆動するワード線ドライバLDV0とを含む。本例においては、ワード線は、所定のメモリセル行の一群毎に設けられるグローバルワード線GWLと、グローバルワード線GWLと電気的に結合されて階層構造となっているローカルワード線LWLとを含む。なお、本明細書においては、グローバルワード線およびローカルワード線を総称して単にワード線WLとも称する。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a row selection system circuit according to the second embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 6, the row selection circuit according to the second embodiment of the present invention includes decoder units DCU0 and DCU1 and word line drivers GDV0 and GDV1 for driving global word lines GWL <0> and GWL <1>, respectively. And a word line driver LDV0 for driving the local word line LWL. In this example, the word line includes a global word line GWL provided for each group of a predetermined memory cell row and a local word line LWL which is electrically coupled to the global word line GWL and has a hierarchical structure. . In this specification, global word lines and local word lines are collectively referred to as word lines WL.

デコーダユニットDCU0,DCU1は、ロウデコーダ25aから出力されるブロック選択信号BAおよびワード線を選択する制御信号RAU、制御信号RAL<0>,RAL<1>の入力を受けて、グローバルワード線GWLを選択する。なお、メモリアレイの詳細な構成については後述する。   The decoder units DCU0 and DCU1 receive the block selection signal BA output from the row decoder 25a, the control signal RAU for selecting the word line, and the control signals RAL <0> and RAL <1>, and receive the global word line GWL. select. The detailed configuration of the memory array will be described later.

ワード線ドライバGDV0,GDV1は、それぞれデコーダユニットDCU0,DCU1からの制御信号に基づいて、グローバルワード線GWL<0>,GWL<1>を選択的に駆動する。ワード線ドライバLDV0は、グローバルワード線GWL<0>と電気的に結合されて、制御信号HALの入力に基づいて対応するローカルワード線LWLを選択的に駆動する。なお、本例においては、グローバルワード線GWL<0>に対応する一本のローカルワード線LWLが代表的に示されている。他のグローバルワード線GWL<1>についても同様の構成である。   The word line drivers GDV0 and GDV1 selectively drive the global word lines GWL <0> and GWL <1> based on control signals from the decoder units DCU0 and DCU1, respectively. Word line driver LDV0 is electrically coupled to global word line GWL <0>, and selectively drives corresponding local word line LWL based on the input of control signal HAL. In this example, one local word line LWL corresponding to global word line GWL <0> is representatively shown. The other global word lines GWL <1> have the same configuration.

デコーダユニットDCU0は、トランジスタNT1〜NT3と、PT1〜PT3とを含む。トランジスタNT1〜NT3は、ノードNd1と電圧VNWL1との間に直列にそれぞれ接続されて、それぞれのゲートは制御信号RAL<0>、制御信号RAU、ブロック選択信号BAの入力を受ける。トランジスタPT1〜PT3は電圧VPWL1とノードNd1との間に並列にそれぞれ接続されて、それぞれのゲートは制御信号RAL<1>、制御信号RAUおよびブロック選択信号BAの入力を受ける。デコーダユニットDCU0は、3入力NAND回路を構成し、たとえば、制御信号RAL<0>、制御信号RAU、ブロック選択信号BAがすべて「H」レベルである場合には、トランジスタNT1〜NT3がすべてオンし、ノードNd1の電圧レベルは電圧VNWL1に設定される。一方、制御信号RAL<0>、制御信号RAU、ブロック選択信号BAのいずれか1つが「L」である場合には、ノードNd1の電圧レベルは、トランジスタPT1〜PT3のいずれか1つがオンするために電圧VPWL1に設定される。   Decoder unit DCU0 includes transistors NT1-NT3 and PT1-PT3. Transistors NT1-NT3 are respectively connected in series between node Nd1 and voltage VNWL1, and each gate receives input of control signal RAL <0>, control signal RAU, and block selection signal BA. Transistors PT1 to PT3 are connected in parallel between voltage VPWL1 and node Nd1, and each gate receives control signal RAL <1>, control signal RAU, and block selection signal BA. Decoder unit DCU0 constitutes a three-input NAND circuit. For example, when control signal RAL <0>, control signal RAU, and block selection signal BA are all at "H" level, all of transistors NT1-NT3 are turned on. The voltage level of the node Nd1 is set to the voltage VNWL1. On the other hand, when any one of the control signal RAL <0>, the control signal RAU, and the block selection signal BA is “L”, the voltage level of the node Nd1 is because any one of the transistors PT1 to PT3 is turned on. Is set to the voltage VPWL1.

ワード線ドライバGDV0は、トランジスタP0,N0とを含む。トランジスタP0は、電圧VPWL2とグローバルワード線GWL<0>との間に配置され、そのゲートはノードNd1と電気的に結合される。トランジスタN0は、電圧VNWL2とグローバルワード線GWL<0>との間に配置され、そのゲートはノードNd1と電気的に結合される。たとえば、ノードNd1の電圧レベルが「H」レベルである場合には、トランジスタN0がオンして、グローバルワード線GWL<0>の電圧レベルは、電圧VNWL2に設定される。一方、ノードNd1の電圧レベルが「L」レベルに設定される場合には、トランジスタP0がオンして、グローバルワード線GWL<0>の電圧レベルが電圧VPWL2に設定される。   Word line driver GDV0 includes transistors P0 and N0. Transistor P0 is arranged between voltage VPWL2 and global word line GWL <0>, and has its gate electrically coupled to node Nd1. Transistor N0 is arranged between voltage VNWL2 and global word line GWL <0>, and has its gate electrically coupled to node Nd1. For example, when the voltage level of node Nd1 is “H” level, transistor N0 is turned on, and the voltage level of global word line GWL <0> is set to voltage VNWL2. On the other hand, when the voltage level of node Nd1 is set to “L” level, transistor P0 is turned on, and the voltage level of global word line GWL <0> is set to voltage VPWL2.

ワード線ドライバLDV0は、トランジスタNT5,NT6,PT7と、インバータIV0とを含む。トランジスタPT7は、ローカルワード線LWLとグローバルワード線GWL<0>との間に配置され、そのゲートは制御信号HALの入力を受ける。トランジスタNT6は、ローカルワード線LWLと、グローバルワード線GWL<0>との間にトランジスタPT7と並列に接続され、そのゲートはインバータIV0を介する制御信号HALの反転信号の入力を受ける。トランジスタNT5は、ローカルワード線LWLと電圧VNWL2との間に配置され、そのゲートは制御信号HALの入力を受ける。たとえば、一例として制御信号HALが「H」レベルである場合には、トランジスタNT5がオンし、電圧VNWL2とローカルワード線LWLとが電気的に結合される。一方、制御信号HALが「L」レベルである場合には、トランジスタPT7およびトランジスタNT6がオンし、ローカルワード線LWLとグローバルワード線GWL<0>とが電気的に結合される。   Word line driver LDV0 includes transistors NT5, NT6 and PT7 and an inverter IV0. Transistor PT7 is arranged between local word line LWL and global word line GWL <0>, and has a gate receiving control signal HAL. Transistor NT6 is connected in parallel with transistor PT7 between local word line LWL and global word line GWL <0>, and its gate receives an input of an inverted signal of control signal HAL via inverter IV0. Transistor NT5 is arranged between local word line LWL and voltage VNWL2, and its gate receives control signal HAL. For example, when control signal HAL is at “H” level as an example, transistor NT5 is turned on, and voltage VNWL2 and local word line LWL are electrically coupled. On the other hand, when control signal HAL is at "L" level, transistor PT7 and transistor NT6 are turned on, and local word line LWL and global word line GWL <0> are electrically coupled.

デコーダユニットDCU1は、トランジスタPT4〜PT6と、トランジスタNT4とを含む。   Decoder unit DCU1 includes transistors PT4 to PT6 and transistor NT4.

このデコーダユニットDCU1において、トランジスタNT4は、デコードユニットDCU0のトランジスタNT2およびNT3と直列に電気的に結合されている。すなわち、制御信号RAUおよびブロック選択信号BAは、デコーダユニットDCU0およびDCU1ともに入力される信号であるためトランジスタを共用して用いることにより回路の部品点数を低減した構成となっている。また、トランジスタPT4〜PT6の構成については、デコーダユニットDCU0のトランジスタPT1〜PT3にそれぞれ説明した構成と同様であり、それぞれのゲートは制御信号RAL1<1>、制御信号RAU、ブロック選択信号BAの入力を受ける。このデコーダユニットDCU1も、3入力NAND回路を構成し、たとえば、制御信号RAL<1>、制御信号RAU、ブロック選択信号BAがすべて「H」レベルである場合には、トランジスタNT2〜NT4がすべてオンし、ノードNd2の電圧レベルは電圧VNWL1に設定される。一方、制御信号RAL<1>、制御信号RAU、ブロック選択信号BAのいずれか1つが「L」である場合には、ノードNd2の電圧レベルは、トランジスタPT4〜PT6のいずれか1つがオンするために電圧VPWL1に設定される。   In decoder unit DCU1, transistor NT4 is electrically coupled in series with transistors NT2 and NT3 of decode unit DCU0. That is, since the control signal RAU and the block selection signal BA are signals input to both the decoder units DCU0 and DCU1, the number of circuit components is reduced by using the transistors in common. Further, the configurations of the transistors PT4 to PT6 are the same as those described for the transistors PT1 to PT3 of the decoder unit DCU0, and the respective gates receive the control signal RAL1 <1>, the control signal RAU, and the block selection signal BA. Receive. This decoder unit DCU1 also constitutes a three-input NAND circuit. For example, when control signal RAL <1>, control signal RAU, and block selection signal BA are all at "H" level, transistors NT2-NT4 are all turned on. Then, the voltage level of the node Nd2 is set to the voltage VNWL1. On the other hand, when any one of the control signal RAL <1>, the control signal RAU, and the block selection signal BA is “L”, the voltage level of the node Nd2 is set so that any one of the transistors PT4 to PT6 is turned on. Is set to the voltage VPWL1.

ワード線ドライバGDV1は、トランジスタP1とN1とを含む。トランジスタの接続関係についてはグローバルワード線ドライバGDV0について説明したのと同様であり、ノードNd2の電圧レベルに基づいて、グローバルワード線GWL<1>が所定の電圧レベルに設定される。なお、本例においては、一例としてトランジスタNT1〜NT6,N0,N1は、NチャネルMOSトランジスタとする。また、トランジスタPT0〜PT7,P0,P1は、PチャネルMOSトランジスタとする。   Word line driver GDV1 includes transistors P1 and N1. The connection relation of the transistors is the same as that described for the global word line driver GDV0, and the global word line GWL <1> is set to a predetermined voltage level based on the voltage level of the node Nd2. In this example, transistors NT1-NT6, N0, and N1 are N-channel MOS transistors as an example. Transistors PT0 to PT7, P0, and P1 are P-channel MOS transistors.

図7は、VP生成回路15c内の構成およびVPWL分配回路20aの概略ブロック図である。   FIG. 7 is a schematic block diagram of the configuration in the VP generation circuit 15c and the VPWL distribution circuit 20a.

図7を参照して、VP生成回路15cは、電圧VPを生成するVPポンプ300を含む。VPWL分配回路20aは、電圧VPを受けて電圧VPWL1およびVPWL2を出力する。また、VPWL分配回路20aは、電圧調整回路301を含み、制御信号VPCTの入力に基づいて、VPポンプ300から出力される電圧VPの電圧レベルを調整して電圧VPWL2として出力する。VPポンプ300は、電源電圧VCC(1.8V)の電圧レベルを受けて、各種動作シーケンスに基づいて所望の電圧レベルに昇圧して電圧VPとして出力する。   Referring to FIG. 7, VP generation circuit 15c includes a VP pump 300 that generates voltage VP. VPWL distribution circuit 20a receives voltage VP and outputs voltages VPWL1 and VPWL2. The VPWL distribution circuit 20a includes a voltage adjustment circuit 301, adjusts the voltage level of the voltage VP output from the VP pump 300 based on the input of the control signal VPCT, and outputs the voltage VPWL2. The VP pump 300 receives the voltage level of the power supply voltage VCC (1.8 V), boosts it to a desired voltage level based on various operation sequences, and outputs it as a voltage VP.

VPWL分配回路20aは、通常時においては、入力される電圧VPを電圧VPWL1およびVPWL2として各回路に分配するが、所定条件においてすなわち制御信号VPCTが入力される場合には、電圧VPWL2の電圧レベルを調整して出力する。制御信号VPCTは、各種動作シーケンス時において制御信号生成回路10dから出力されるものとする。   The VPWL distribution circuit 20a distributes the input voltage VP to each circuit as voltages VPWL1 and VPWL2 under normal conditions. However, when the control signal VPCT is input under a predetermined condition, the voltage level of the voltage VPWL2 is set. Adjust and output. The control signal VPCT is output from the control signal generation circuit 10d during various operation sequences.

電圧VNWL1およびVNWL2を出力するVN生成回路15bおよびVNWL分配回路20bについても同様である。   The same applies to the VN generation circuit 15b and the VNWL distribution circuit 20b that output the voltages VNWL1 and VNWL2.

図8は、本発明の実施の形態2に従う行選択系回路に与えれられる各動作シーケンス時の電圧レベルを説明する図である。   FIG. 8 is a diagram illustrating voltage levels at the time of each operation sequence applied to the row selection circuit according to the second embodiment of the present invention.

図6,図8を参照して、スタンバイ時においては、電圧VPWL1は5Vに設定され、電圧VPWL2は5V−Vthに設定される。また、電圧VNWL1,VNWL2はそれぞれ0Vに設定される。なお、Vthは、本例においては、トランジスタの閾値電圧を示すものとする。   Referring to FIGS. 6 and 8, voltage VPWL1 is set to 5V and voltage VPWL2 is set to 5V-Vth during standby. The voltages VNWL1 and VNWL2 are set to 0V, respectively. Note that Vth represents the threshold voltage of the transistor in this example.

スタンバイ時においては、ワード線は非選択状態であるため、ノードNd1の電圧レベルは「H」レベルに設定される。すなわちスタンバイ時においては制御信号RAL<1>、制御信号RAU、およびブロック選択信号BAの少なくとも1つが「L」レベルであるため、トランジスタPT1〜PT3の少なくとも1つがオンする。これに伴い、ノードNd1は電圧VPWL1の電圧レベル(5V)に設定される。ここで、トランジスタP0のソース側すなわち電圧VBWL2は、5V−Vthに設定されている。したがって、このスタンバイ時において、最終段のドライバ回路のトランジスタP0のソース側電圧VPWL2を5Vから所定電圧降下した値に設定する。すなわち、トランジスタP0のゲートに印加されるゲート電位よりもソース電位を低くする。これによりトランジスタP0のチャネルリーク電流を十分にカットしてリーク電流を低減することができる。本制御方式により、本発明の実施の形態2に従う行選択系回路におけるスタンバイ時におけるPチャネルMOSトランジスタのリーク電流を抑制することにより消費電力を低減することができる。なお、ここでは、デコードユニットDCU0と、ワード線ドライバGDV0について主に説明したが、デコードユニットDCU1と、ワード線ドライバGDV1についても同様である。   In standby, since the word line is not selected, the voltage level of node Nd1 is set to the “H” level. That is, at least one of control signal RAL <1>, control signal RAU, and block selection signal BA is at “L” level during standby, so that at least one of transistors PT1 to PT3 is turned on. Accordingly, node Nd1 is set to the voltage level (5 V) of voltage VPWL1. Here, the source side of the transistor P0, that is, the voltage VBWL2, is set to 5V-Vth. Therefore, at the time of standby, the source side voltage VPWL2 of the transistor P0 of the final stage driver circuit is set to a value obtained by dropping a predetermined voltage from 5V. That is, the source potential is set lower than the gate potential applied to the gate of the transistor P0. As a result, the channel leakage current of the transistor P0 can be sufficiently cut to reduce the leakage current. This control method can reduce power consumption by suppressing the leakage current of the P-channel MOS transistor during standby in the row selection circuit according to the second embodiment of the present invention. Here, the decoding unit DCU0 and the word line driver GDV0 have been mainly described, but the same applies to the decoding unit DCU1 and the word line driver GDV1.

リード時においては、電圧VPWL1,VPWL2はそれぞれ5Vに設定される。また、電圧VNWL1,VNWL2はそれぞれ0Vに設定される。したがって、たとえばデコーダユニットDCU0が選択された場合、すなわち制御信号RAL<0>、制御信号RAUおよびブロック選択信号BAがともに「H」レベルである場合には、トランジスタNT1〜NT3がともにオンし、ノードNd1の電圧レベルは0Vに設定される。これに伴い、ワード線ドライバGDV0のトランジスタP0がオンし、選択された選択グローバルワード線GWL<0>の電圧レベルは5Vに設定される。このグローバルワード線GWL<0>の選択動作に伴い、階層ワード線構成であるローカルワード線LWLの1本が制御信号HALに基づき選択されてローカルワード線LWLと電気的に結合されたメモリセルのデータ読出動作が実行される。   At the time of reading, voltages VPWL1 and VPWL2 are each set to 5V. The voltages VNWL1 and VNWL2 are set to 0V, respectively. Therefore, for example, when decoder unit DCU0 is selected, that is, when control signal RAL <0>, control signal RAU and block selection signal BA are all at "H" level, transistors NT1-NT3 are both turned on, and node The voltage level of Nd1 is set to 0V. Accordingly, transistor P0 of word line driver GDV0 is turned on, and the voltage level of selected global word line GWL <0> is set to 5V. Along with the selection operation of the global word line GWL <0>, one of the local word lines LWL having a hierarchical word line configuration is selected based on the control signal HAL and is electrically coupled to the local word line LWL. A data read operation is performed.

書込時においては、電圧VPWL1,VPWL2はそれぞれ10Vに設定される。また、電圧VNWL1,VNWL2はそれぞれ0Vに設定される。たとえば、上述したのと同様の選択動作により、トランジスタNT1〜NT3がともにオンし、ノードNd1の電圧レベルは0Vに設定される。これに伴い、ワード線ドライバGDV0のトランジスタP0がオンし、選択されたグローバルワード線GWL<0>の電圧レベルが10Vに設定される。このグローバルワード線GWL<0>の選択動作に伴い、階層ワード線構成であるローカルワード線LWLの1本が制御信号HALに基づき選択されてローカルワード線LWLと電気的に結合されたメモリセルのデータ書込動作が実行される。   At the time of writing, voltages VPWL1 and VPWL2 are each set to 10V. The voltages VNWL1 and VNWL2 are set to 0V, respectively. For example, the transistors NT1 to NT3 are all turned on by the same selection operation as described above, and the voltage level of the node Nd1 is set to 0V. Accordingly, transistor P0 of word line driver GDV0 is turned on, and the voltage level of selected global word line GWL <0> is set to 10V. Along with the selection operation of the global word line GWL <0>, one of the local word lines LWL having a hierarchical word line configuration is selected based on the control signal HAL and is electrically coupled to the local word line LWL. A data write operation is performed.

消去時においては、電圧VPWL1,VPWL2はそれぞれ0Vに設定される。また、電圧VNWL1,VNWL2はそれぞれ−10Vに設定される。消去時においては、ワード線ドライバLDV0のトランジスタNT5がオンする。制御信号RAL<0>、制御信号RAU、ブロック選択信号のいずれか1つは「L」レベルに設定されている。これに伴い、ノードNd1の電圧レベルは−10Vに設定される。ワード線ドライバGDV0のトランジスタP0がオンし、グローバルワード線GWL<0>の電圧レベルは0Vに設定される。一方、ワード線ドライバLDV0において、制御信号HAL(0V)が入力される。これに伴い、トランジスタNT5がオンする。階層ワード線構成であるローカルワード線LWLが制御信号HALに基づき選択されて、電圧VNWL2(−10V)とローカルワード線LWLとが電気的に結合され、メモリセルのデータ消去動作が実行される。   At the time of erasing, voltages VPWL1 and VPWL2 are each set to 0V. The voltages VNWL1 and VNWL2 are set to −10V, respectively. At the time of erasing, the transistor NT5 of the word line driver LDV0 is turned on. Any one of the control signal RAL <0>, the control signal RAU, and the block selection signal is set to the “L” level. Accordingly, the voltage level of node Nd1 is set to −10V. Transistor P0 of word line driver GDV0 is turned on, and the voltage level of global word line GWL <0> is set to 0V. On the other hand, the control signal HAL (0 V) is input to the word line driver LDV0. Accordingly, transistor NT5 is turned on. The local word line LWL having the hierarchical word line configuration is selected based on the control signal HAL, and the voltage VNWL2 (−10 V) and the local word line LWL are electrically coupled to execute the data erasing operation of the memory cell.

次に、本発明の実施の形態に従う過消去ベリファイ動作について説明する。
図9は、過消去状態のメモリセルの閾値分布を説明する概念図である。
Next, an over-erase verify operation according to the embodiment of the present invention will be described.
FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating the threshold distribution of memory cells in an overerased state.

図9を参照して、実線に示されるように理想的にはデータ「0」,「1」の状態で、閾値Mth1,閾値Mth2のそれぞれの状態に収束して分布した状態が望まれる。本例においては、閾値Mth1がプログラム状態、閾値Mth2が消去状態に対応している。過消去状態においては図9の点線に示されるように、閾値分布の状態図がデータ「1」の閾値Mth2よりもさらに低い閾値で分布した状態となっている。この場合には、閾値が低くなりばらつきが生じている。すなわち閾値電圧の分布幅が広くなる。このような過消去のメモリセルと正常な消去状態のメモリセルとを比較すると、過消去状態のメモリセルがデプレッショントランジスタとなってゲート電圧が0Vの場合、つまりメモリトランジスタが非選択状態にある場合にも、リーク電流が多く流れる。このような過消去状態のメモリセルが存在すると、ベリファイおよびリードを行なうときに、同一ビット線上に非選択の過消去状態のメモリセルによるリーク電流が多く流れてしまい、このリーク電流の総和で選択されたメモリセルの電流値が検知不能になってしまう。つまり読出不能になってしまうため、正確なベリファイおよびリード動作が実行できなくなるという問題が発生する。   Referring to FIG. 9, ideally, a state where data is “0” and “1” and converged and distributed to each of threshold values Mth1 and Mth2 in the state of data “0” and “1” is desired. In this example, the threshold value Mth1 corresponds to the programmed state, and the threshold value Mth2 corresponds to the erased state. In the over-erased state, as shown by the dotted line in FIG. 9, the state diagram of the threshold distribution is in a state of being distributed with a threshold value lower than the threshold value Mth2 of data “1”. In this case, the threshold value becomes low and variation occurs. That is, the distribution width of the threshold voltage becomes wide. When comparing such over-erased memory cells with normal erased memory cells, the over-erased memory cell is a depletion transistor and the gate voltage is 0 V, that is, the memory transistor is in a non-selected state. In addition, a large amount of leakage current flows. If such an overerased memory cell exists, when verify and read are performed, a large amount of leak current flows from the non-selected overerased memory cell on the same bit line, and the sum of the leak currents is selected. The detected current value of the memory cell becomes undetectable. That is, since reading becomes impossible, there arises a problem that accurate verify and read operations cannot be executed.

図10は、図9の点線で示した過消去問題に対する対策を施した消去シーケンスのフローチャート図である。   FIG. 10 is a flowchart of an erasing sequence in which measures against the overerasing problem indicated by the dotted line in FIG. 9 are taken.

図10を参照して、ステップS0で消去コマンドが入力されるとステップS1で消去パルスが印加され、FNトンネル電流による閾値電圧の変更が行なわれる。続いてステップS2で消去ベリファイが実行される。この消去ベリファイにおいて選択されたすべてのメモリセルの消去が確認されるまでステップS1とステップS2とが繰返される。ステップS2においてすべてのメモリセルの消去が確認されるとステップS3に進む。ステップS3ではメモリセルが過消去状態になっていないかを確認する過消去ベリファイ1が実行される。すなわち消去ベリファイが完了した後に、閾値電圧がある値以下になっているメモリセルを検出する。過消去状態にあるメモリセルを検出するとステップS4に進み、オーバーイレースリカバーが行なわれる。   Referring to FIG. 10, when an erase command is input in step S0, an erase pulse is applied in step S1, and the threshold voltage is changed by the FN tunnel current. Subsequently, erase verification is executed in step S2. Steps S1 and S2 are repeated until erasure of all the memory cells selected in the erase verify is confirmed. If erasure of all the memory cells is confirmed in step S2, the process proceeds to step S3. In step S3, overerase verify 1 is executed to check whether the memory cell is in an overerase state. That is, after the erase verify is completed, a memory cell having a threshold voltage equal to or lower than a certain value is detected. When a memory cell in an overerased state is detected, the process proceeds to step S4, where overerase recovery is performed.

オーバーイレースリカバーとは、チャネルホットエレクトロン(CHE)を用いて過消去状態にあるメモリセルにデータを書戻す機能、つまりメモリセルごとに閾値電圧を正方向に大きくする機能である。そして、ステップS3に進み、再び過消去状態にあるメモリセルであるかどうかが判定される。この過消去ベリファイ1の過消去状態の確認により過消去でないと判定された場合には、次のステップS5に進み再び過消去ベリファイ2が実行される。過消去ベリファイ2においては、通常のデータ読出時と同様の電圧条件でベリファイ動作が実行され、正常動作が行なわれるかどうかの確認動作として行なわれるものである。この過消去ベリファイ2において正常でないと判定された場合には、ステップS7のオーバーイレースリカバーに進み、再びステップS5の判定を繰返す。この過消去ベリファイ2において、過消去状態でないと判定された場合に消去完了となる(ステップS6)。   The over-erase recovery is a function of writing data back to an over-erased memory cell using channel hot electrons (CHE), that is, a function of increasing a threshold voltage in the positive direction for each memory cell. Then, the process proceeds to step S3, and it is determined again whether the memory cell is in an overerased state. If it is determined that the over-erasure state of the over-erase verify 1 is not over-erased, the process proceeds to the next step S5 where over-erase verify 2 is executed again. In the over-erase verify 2, a verify operation is performed under the same voltage condition as in normal data reading, and it is performed as a check operation to check whether normal operation is performed. If it is determined that the overerasure verify 2 is not normal, the process proceeds to the over-erase recovery in step S7, and the determination in step S5 is repeated again. In this overerase verify 2, when it is determined that the overerase state is not established, the erase is completed (step S6).

再び図8を参照して、行選択系回路に与えれられる過消去ベリファイ動作時の電圧レベルが示されている。   Referring again to FIG. 8, the voltage level at the time of over-erase verification applied to the row selection system circuit is shown.

過消去ベリファイ1においては、電圧VPWL1は5Vに設定され、電圧VPWL2は1.5Vに設定される。また、電圧VNWL1,VNWL2はともに−2Vに設定される。たとえば本例においてはグローバルワード線GWL<0>が選択されるものとする。具体的には、制御信号RAL<0>、制御信号RAUおよびブロック選択信号BAはともに「H」レベルに設定される。これに伴い、ノードNd1の電圧レベルは−2Vに設定され、トランジスタP0がオンして、グローバルワード線GWL<0>は1.5Vに設定される。一方、非選択のグローバルワード線GWL<1>は、−2Vに設定される。これに伴い、ベリファイ動作すなわちデータ読出動作が実行され、過消去ベリファイ1が行なわれる。この場合、非選択のグローバルワード線GWL<1>は−2Vに設定され、グローバルワード線GWL<1>と電気的に結合される図示しないローカルワード線LWLの電圧レベルも−2Vに設定される。この電圧レベルに伴い、非選択のメモリセルのリーク電流を確実にカットして安定的なベリファイ動作を実行することができる。   In overerase verify 1, voltage VPWL1 is set to 5V and voltage VPWL2 is set to 1.5V. Further, both voltages VNWL1 and VNWL2 are set to -2V. For example, in this example, it is assumed that global word line GWL <0> is selected. Specifically, control signal RAL <0>, control signal RAU, and block selection signal BA are all set to the “H” level. Accordingly, the voltage level of node Nd1 is set to -2V, transistor P0 is turned on, and global word line GWL <0> is set to 1.5V. On the other hand, unselected global word line GWL <1> is set to −2V. Along with this, a verify operation, that is, a data read operation is executed, and overerase verify 1 is performed. In this case, unselected global word line GWL <1> is set to −2V, and the voltage level of local word line LWL (not shown) that is electrically coupled to global word line GWL <1> is also set to −2V. . Along with this voltage level, the leak current of the non-selected memory cell can be cut reliably and a stable verify operation can be executed.

過消去ベリファイ2においては、電圧VNWL2が−2Vから0Vに変更される点が異なり他の電圧レベルおよび動作については同様である。すなわち、非選択のグローバルワード線GWL<1>の電圧レベルは−2Vから0Vに設定される。この場合は、通常のデータ読出時と同様の状況においてベリファイ動作が実行される。すなわち、リード時と同様の条件下において、ベリファイ動作を実行することにより、過消去状態のメモリセルをより確実になくす方式が採用されている。   The overerase verify 2 differs in that the voltage VNWL2 is changed from −2V to 0V, and the other voltage levels and operations are the same. That is, the voltage level of the unselected global word line GWL <1> is set from −2V to 0V. In this case, the verify operation is executed in the same situation as in normal data reading. In other words, a method is employed in which a verify operation is executed under the same conditions as at the time of reading to more reliably eliminate over-erased memory cells.

このベリファイ動作時においては、スタンバイ時、リード時および書込時とは異なり、動作電圧の低い1.5Vの電圧をトランジスタP0を用いて選択されたグローバルワード線GWL<0>に供給する。この場合、基板降下の影響によりトランジスタP0の閾値電圧が上昇し、所望の動作電圧1.5Vをグローバルワード線GWL<0>に供給することが難しくなる可能性があった。そこで、本例においては、駆動力を確保するために電圧VNWL1を−2Vに設定することによりノードNd1を−2Vに設定し、トランジスタP0の駆動力を上げて、低い動作電圧であっても確実にグローバルワード線に供給する方式が採用されている。   In the verify operation, unlike the standby, read, and write operations, a low operating voltage of 1.5 V is supplied to the global word line GWL <0> selected using the transistor P0. In this case, the threshold voltage of the transistor P0 increases due to the substrate drop, and it may be difficult to supply a desired operating voltage of 1.5 V to the global word line GWL <0>. Therefore, in this example, the voltage VNWL1 is set to -2V in order to ensure the driving power, thereby setting the node Nd1 to -2V and increasing the driving power of the transistor P0, so that even with a low operating voltage, it is ensured. A system for supplying to global word lines is adopted.

図11は、従来の列選択系回路の回路構成図である。
図11を参照して、本例においては、制御信号RAL<0>、制御信号RAU、ブロック選択信号BAに基づいてグローバルワード線GWLを駆動するワード線ドライバGDV0#が示されている。なお、デコーダユニットDCU0については、図6で説明したのと同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。
FIG. 11 is a circuit configuration diagram of a conventional column selection circuit.
Referring to FIG. 11, in this example, word line driver GDV0 # that drives global word line GWL based on control signal RAL <0>, control signal RAU, and block selection signal BA is shown. Since decoder unit DCU0 is similar to that described in FIG. 6, detailed description thereof will not be repeated.

図11に示される構成のごとく、動作電圧の低い電源電圧VPWLをグローバルワード線GWLに供給する場合には、PチャネルMOSトランジスタP0だけでなく、ノードNd1の電圧レベルを受けて、反転信号を出力するインバータIV♯とインバータIV#の出力信号をゲートに受けるNチャネルMOSトランジスタN0♯とをさらに設けた構成が採用されていた。したがって、本構成のようにノードNd1に供給するゲート電圧を低く設定することにより、PチャネルMOSトランジスタの駆動能力を上げて、動作電圧の低い場合においても所望の電圧レベルをグローバルワード線GWLに供給することができる。すなわち本実施の形態の構成により、従来の如くインバータIV♯,NチャネルMOSトランジスタN0♯とを用いる必要がないため回路面積を低減し、回路の部品点数を削減することによるレイアウト効率を高めることができる。   When supplying the power supply voltage VPWL having a low operating voltage to the global word line GWL as in the configuration shown in FIG. 11, not only the P channel MOS transistor P0 but also the voltage level of the node Nd1 is output and an inverted signal is output. In this configuration, inverter IV # and N channel MOS transistor N0 # receiving the output signal of inverter IV # at the gate are further provided. Therefore, by setting the gate voltage supplied to node Nd1 low as in this configuration, the drive capability of the P-channel MOS transistor is increased, and a desired voltage level is supplied to global word line GWL even when the operating voltage is low. can do. In other words, the configuration of the present embodiment eliminates the need to use inverter IV # and N-channel MOS transistor N0 # as in the prior art, thereby reducing the circuit area and increasing the layout efficiency by reducing the number of circuit components. it can.

次に、列選択系回路に用いられるトランジスタの断面構造について説明する。
図12は、ドライバ回路を構成するトランジスタの断面構造図である。
Next, a cross-sectional structure of a transistor used in the column selection circuit will be described.
FIG. 12 is a cross-sectional structure diagram of a transistor constituting the driver circuit.

図12を参照して、本例においてはトランジスタN0と、トランジスタP0とが示されている。   Referring to FIG. 12, in this example, a transistor N0 and a transistor P0 are shown.

P型Si基板100の上層にボトムNウェル101が形成される。このボトムNウェル101に積層されるようにしてNウェル110およびPウェル111が形成される。このNウェル110内にPチャネルMOSトランジスタ(P型電界効果型トランジスタ)P0が形成される(PMOS領域)。具体的には、トランジスタP0のソースおよびドレインとしてそれぞれP型(P+)の不純物領域102,103が設けられる。このトランジスタP0のソース側は電圧VPWL2と電気的に結合され、ドレイン側はグローバルワード線GWL<0>と電気的に結合される。また、ゲート電極104はノードNd1と電気的に結合されている。さらに、このNウェル110にN型(N+)の不純物領域105が形成され、電圧VPWL1と電気的に結合されている。   Bottom N well 101 is formed in the upper layer of P-type Si substrate 100. An N well 110 and a P well 111 are formed so as to be stacked on the bottom N well 101. In this N well 110, a P channel MOS transistor (P type field effect transistor) P0 is formed (PMOS region). Specifically, P-type (P +) impurity regions 102 and 103 are provided as a source and a drain of the transistor P0, respectively. Transistor P0 has a source side electrically coupled to voltage VPWL2, and a drain side electrically coupled to global word line GWL <0>. Gate electrode 104 is electrically coupled to node Nd1. Further, N type (N +) impurity region 105 is formed in N well 110 and is electrically coupled to voltage VPWL1.

一方、トランジスタN0については、Pウェル111にNチャネルMOSトランジスタ(N型電界効果型トランジスタ)N0が形成される(NMOS領域)。具体的には、このPウェル内に不純物領域106〜108がそれぞれ設けられ、Pウェルのウェル電圧を与えるP型(P+)の不純物領域106と電圧VNWL1とが電気的に結合されている。またNチャネルMOSトランジスタN0のソース側のN型の不純物領域107は、電圧VNWL2と電気的に結合され、ドレイン側の不純物領域108はグローバルワード線GWL<0>と電気的に結合されている。ゲート電極109はノードNd1と電気的に結合されている。   On the other hand, for the transistor N0, an N-channel MOS transistor (N-type field effect transistor) N0 is formed in the P well 111 (NMOS region). Specifically, impurity regions 106 to 108 are respectively provided in the P well, and a P-type (P +) impurity region 106 that applies a well voltage of the P well and the voltage VNWL1 are electrically coupled. N-type impurity region 107 on the source side of N-channel MOS transistor N0 is electrically coupled to voltage VNWL2, and impurity region 108 on the drain side is electrically coupled to global word line GWL <0>. Gate electrode 109 is electrically coupled to node Nd1.

本実施の形態の構成は、NウェルをNMOS領域およびPMOS領域でマージした構成である。すなわちNMOS領域およびPMOS領域を共通のボトムNウェル上に形成することにより、レイアウト的に面積削減を行なうことができる。   The configuration of this embodiment is a configuration in which the N well is merged with the NMOS region and the PMOS region. That is, by forming the NMOS region and the PMOS region on the common bottom N well, the area can be reduced in terms of layout.

また、本構成により消去時においてNMOS領域のPウェルとボトムNウェル間の電位差を抑制することができ、電圧緩和することができる。   Also, with this configuration, the potential difference between the P well and the bottom N well in the NMOS region can be suppressed during erasing, and the voltage can be relaxed.

(実施の形態3)
本発明の実施の形態3においては、列選択動作を実行するコラム選択回路CASGおよびゲート選択回路を制御するコラムデコーダ(以下、列選択系回路とも称する)のドライバ構成について説明する。
(Embodiment 3)
In the third embodiment of the present invention, a driver configuration of a column selection circuit CASG that performs a column selection operation and a column decoder (hereinafter also referred to as a column selection system circuit) that controls a gate selection circuit will be described.

図13は、本発明の実施の形態3に従う列選択系回路の構成図である。
図13を参照して、本実施の形態3に従う列選択系回路は、コラム選択回路CASGと、制御信号CAU,CALを出力するコラムデコーダ25と、コラムデコーダ25の最終段のドライバの電源を供給するVPY電圧生成回路20hとを含む。
FIG. 13 is a configuration diagram of a column selection circuit according to the third embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 13, the column selection circuit according to the third embodiment supplies power to column selection circuit CASG, column decoder 25 that outputs control signals CAU and CAL, and the final stage driver of column decoder 25. VPY voltage generation circuit 20h.

コラムデコーダ25は、コラム選択回路CASGに伝達する制御信号CAU,CALを伝達する最終段に設けられたドライバ回路84,85を含む。ドライバ回路84,85は、電圧VPYを動作電圧として駆動する。   Column decoder 25 includes driver circuits 84 and 85 provided at the final stage for transmitting control signals CAU and CAL transmitted to column selection circuit CASG. Driver circuits 84 and 85 drive voltage VPY as an operating voltage.

VPY電圧生成回路20hは、トランジスタ81〜83を含む。トランジスタ81は、電圧VPYを供給する電源線と電圧VPSとの間に配置され、そのゲートは制御信号ICONVPSの入力を受ける。トランジスタ82は、電圧VBOOSTと電圧VPYを供給する電源線との間に配置され、そのゲートは制御信号CONVBの入力を受ける。トランジスタ83はダイオード接続され、ソースおよびゲートが電圧VBOOSTと電気的に結合され、ドレインが電圧VPYを供給する電源線と電気的に結合される。なお、トランジスタ81は、PチャネルMOSトランジスタとする。また、トランジスタ82,83は、NチャネルMOSトランジスタとする。ここで、電圧VBOOSTは、データ読出時にメモリセルのゲートと電気的に結合されるワード線WLに与えられるワード線昇圧電圧に相当する。   VPY voltage generation circuit 20h includes transistors 81-83. Transistor 81 is arranged between a power supply line supplying voltage VPY and voltage VPS, and its gate receives input of control signal ICONVPS. Transistor 82 is arranged between voltage VBOOST and a power supply line that supplies voltage VPY, and has a gate receiving control signal CONVB. Transistor 83 is diode-connected, its source and gate are electrically coupled to voltage VBOOST, and its drain is electrically coupled to a power supply line supplying voltage VPY. Transistor 81 is a P-channel MOS transistor. Transistors 82 and 83 are N-channel MOS transistors. Here, voltage VBOOST corresponds to a word line boosted voltage applied to word line WL electrically coupled to the gate of the memory cell at the time of data reading.

図14は、各種シーケンスにおける本発明の実施の形態3に従う列選択系回路に与えられる電圧レベルを説明する図である。   FIG. 14 is a diagram illustrating voltage levels applied to the column selection system circuit according to the third embodiment of the present invention in various sequences.

リード時においては、VPY電圧生成回路20hにおいて、電圧VPSおよび電圧VBOOSTはともに5Vに設定されている。制御信号ICONVPSは5Vに設定され、制御信号CONVBは0Vに設定されている。したがって、トランジスタ81,82は、ともにオフ状態であり、電圧VPYは、電圧VBOOST(5V)からトランジスタ83の閾値電圧分降下した5V−Vthに設定される。コラムデコーダ25のドライバ回路84,85は、この電圧VPYを動作電圧として制御信号CAUおよびCALをコラム選択回路CASGに出力する。データ線BDEは、上述したようにセンスアンプSAのプリチャージ動作に基づき0.7Vに設定される。また、上述したように制御信号CAU,CALおよびSGLが5Vに設定されることに伴い、ビット線BLおよびメインビット線MBLを介してメモリセルMCとデータ線BDEとが電気的に結合される。なお、メモリセルMCは、0Vに設定されたソース線SLと電気的に結合されている。これに伴い、ワード線WL(5V)に応答して電流経路が形成されデータ読出動作が実行される。   At the time of reading, in the VPY voltage generation circuit 20h, both the voltage VPS and the voltage VBOOST are set to 5V. The control signal ICONVPS is set to 5V, and the control signal CONVB is set to 0V. Accordingly, the transistors 81 and 82 are both in the off state, and the voltage VPY is set to 5V-Vth, which is a drop of the threshold voltage of the transistor 83 from the voltage VBOOST (5V). Driver circuits 84 and 85 of column decoder 25 output control signals CAU and CAL to column selection circuit CASG using voltage VPY as an operating voltage. The data line BDE is set to 0.7 V based on the precharge operation of the sense amplifier SA as described above. As described above, as control signals CAU, CAL and SGL are set to 5V, memory cell MC and data line BDE are electrically coupled via bit line BL and main bit line MBL. Memory cell MC is electrically coupled to source line SL set to 0V. Accordingly, a current path is formed in response to word line WL (5 V), and a data read operation is executed.

本方式においては、コラム選択回路CASGのトランジスタCAGa,CAGbのゲートに通常の電源電圧VCC(1.8V)よりも高い高電圧を与えることよりトランジスタの駆動能力を向上させて確実にメインビット線MBLおよびビット線BLに電圧を供給することが可能である。さらに、電圧VPYはトランジスタ83によるダイオード接続によって閾値電圧分降下した5V−Vthに設定している。ここで、電圧VPYの電圧レベルは、デバイス電源電圧VCC(1.8V)よりは高いが、高電圧VBOOST(5V)よりは低くなるように閾値電圧分低下した値に設定している。なお、ここでは、トランジスタ83を設けて、電圧レベルを調整しているが、それ以外の方式たとえば、抵抗等を用いて、電圧レベルを調整することも可能である。   In this system, the driving capability of the transistor is improved by applying a high voltage higher than the normal power supply voltage VCC (1.8 V) to the gates of the transistors CAGa and CAGb of the column selection circuit CASG, thereby reliably ensuring the main bit line MBL. A voltage can be supplied to the bit line BL. Further, the voltage VPY is set to 5 V−Vth which is lowered by the threshold voltage due to the diode connection by the transistor 83. Here, the voltage level of the voltage VPY is set to a value that is higher than the device power supply voltage VCC (1.8 V) but lower by the threshold voltage so as to be lower than the high voltage VBOOST (5 V). Here, the transistor 83 is provided to adjust the voltage level. However, the voltage level can be adjusted using other methods such as a resistor.

書込時においては、電圧VPSは10Vに設定される。また、制御信号ICONVPSは0Vに設定される。これに伴い、VPY電圧生成回路20hはトランジスタ81をオンし、電圧VPYは10Vに設定される。コラムデコーダ25のドライバ回路84,85は、この電圧VPYを動作電圧としてコラム選択回路CASGに制御信号CAUおよびCALを出力する。データ線BDEは、上述した書込ドライバWDRVにより書込データに応じて5Vに設定される場合があり、この場合においても、コラム選択回路CASGに高電圧を与えるため確実に5Vの高電圧をメインビット線MBLおよびビット線BLに供給することが可能である。   At the time of writing, voltage VPS is set to 10V. The control signal ICONVPS is set to 0V. Accordingly, the VPY voltage generation circuit 20h turns on the transistor 81, and the voltage VPY is set to 10V. Driver circuits 84 and 85 of column decoder 25 output control signals CAU and CAL to column selection circuit CASG using voltage VPY as an operating voltage. The data line BDE may be set to 5V in accordance with the write data by the write driver WDRV described above. In this case as well, the high voltage of 5V is reliably supplied to the column selection circuit CASG. The bit line MBL and the bit line BL can be supplied.

図15は、書込時における列選択系回路の動作に伴う、VPY電圧生成回路20hの生成する電圧VPYを説明するタイミングチャート図である。   FIG. 15 is a timing chart illustrating the voltage VPY generated by the VPY voltage generation circuit 20h accompanying the operation of the column selection system circuit at the time of writing.

図15を参照して、時刻T5前のベリファイ動作時においては、電圧VPYは、5V−Vthに設定されている。時刻T5において、書込パルス印加時において、制御信号ICONVPSは0Vに設定される。これに伴い、上述したようにトランジスタ81がオンして、電圧VPSの電圧レベルすなわち10Vが電圧VPYとしてコラムデコーダ25のドライバ回路に動作電圧として与えられる。この場合、制御信号CONVBは0Vに設定されている。時刻T6において、書込パルス印加が終了した場合、制御信号ICONVPSは10Vに設定されトランジスタ81はオフする。また、制御信号CONVBは5Vに設定されトランジスタ82がオンする。これに伴い、電圧VPYは5Vに設定される。次に、時刻T7において、制御信号CONVBが0Vに設定される。これに伴い、トランジスタ82はオフし、電圧VPYは、徐々に下がりダイオード接続されたトランジスタ83の閾値電圧分降下した値すなわち5V−Vthに維持される。   Referring to FIG. 15, in the verify operation before time T5, voltage VPY is set to 5V-Vth. At time T5, the control signal ICONVPS is set to 0V when the write pulse is applied. Accordingly, transistor 81 is turned on as described above, and the voltage level of voltage VPS, that is, 10 V, is applied as the operating voltage to the driver circuit of column decoder 25 as voltage VPY. In this case, the control signal CONVB is set to 0V. When application of the write pulse is completed at time T6, the control signal ICONVPS is set to 10V and the transistor 81 is turned off. Further, the control signal CONVB is set to 5V and the transistor 82 is turned on. Accordingly, voltage VPY is set to 5V. Next, at time T7, the control signal CONVB is set to 0V. Along with this, the transistor 82 is turned off, and the voltage VPY is gradually lowered and maintained at a value lowered by the threshold voltage of the diode-connected transistor 83, that is, 5 V-Vth.

本方式においてはリセット期間において電圧VPYの電圧レベルを10Vから5Vに設定して、さらに5Vから5V−Vthにリセットする2段階リセット方式を採用している。   This method employs a two-stage reset method in which the voltage level of the voltage VPY is set from 10 V to 5 V and further reset from 5 V to 5 V-Vth during the reset period.

消去時においては、メモリアレイ70におけるワード線WLおよびソース線SLの電圧レベルが変化する。具体的には、上述したようにワード線WLに−10Vの電圧が与えられ、ソース線SLは10Vに設定され、ウェル電圧PWは10Vに設定される。一方、列選択系回路は非活性化状態である。具体的には、上述したように制御信号CAUおよびCALは0V(「L」レベル)に設定されており、データ線BDEとメインビット線MBLとは電気的に切離している。   At the time of erasing, the voltage levels of word line WL and source line SL in memory array 70 change. Specifically, as described above, a voltage of −10 V is applied to the word line WL, the source line SL is set to 10 V, and the well voltage PW is set to 10 V. On the other hand, the column selection system circuit is in an inactive state. Specifically, as described above, control signals CAU and CAL are set to 0 V (“L” level), and data line BDE and main bit line MBL are electrically disconnected.

本実施の形態3においては、上述したようにコラム選択回路CASGのトランジスタCAGa,CAGbのゲートに対して高電圧を与えることよりトランジスタの駆動能力を向上させて確実にメインビット線MBLおよびビット線BLに所望の電圧を供給することが可能である。   In the third embodiment, as described above, a high voltage is applied to the gates of the transistors CAGa and CAGb of the column selection circuit CASG, thereby improving the driving capability of the transistors and ensuring the main bit line MBL and the bit line BL. It is possible to supply a desired voltage.

(実施の形態4)
本実施の形態4においてはソース線ドライバの能力を十分に確保するとともに、その駆動能力を補強する方式について説明する。
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, a method for sufficiently securing the capability of the source line driver and reinforcing the driving capability will be described.

図16は、ソース線ドライバの駆動能力を補強する方式を説明する概念図である。
図16を参照して、本例においてはソース線ドライバ帯SLDRVと、メモリアレイを分割した2つのブロックBU0,BU1とが示されている。
FIG. 16 is a conceptual diagram illustrating a method for reinforcing the drive capability of the source line driver.
Referring to FIG. 16, in this example, source line driver band SLDRV and two blocks BU0 and BU1 obtained by dividing the memory array are shown.

ソース線ドライバ帯SLDRVは、メモリアレイを分割するブロックBU0,BU1にそれぞれ対応して設けられるソース線ドライバSLDV0,SLDV1と、ドライバトランジスタSLG0,SLG1とを含む。   Source line driver band SLDRV includes source line drivers SLDV0 and SLDV1 provided corresponding to blocks BU0 and BU1 that divide the memory array, and driver transistors SLG0 and SLG1, respectively.

ソース線ドライバSLDV0は、トランジスタ90と91とを含む。トランジスタ90は電圧VPSWとノードNdとの間に配置され、そのゲートは制御信号ESL0の入力を受ける。トランジスタ91は、ノードNdと電圧VNSWとの間に配置され、そのゲートは制御信号ESL0の入力を受ける。なお、トランジスタ90,91は、一例としてPチャネルMOSトランジスタおよびNチャネルMOSトランジスタとする。トランジスタ90および91のいずれか一方は、制御信号ESL0の入力に伴い、オンして対応する電圧VPSWおよびVNSWのいずれか一方を制御信号VG0としてドライバトランジスタSLG0に供給する。ドライバトランジスタSLG0は、ソース線SL0と接地電圧GNDとの間に配置され、そのゲートは制御信号VG0の入力を受ける。   Source line driver SLDV 0 includes transistors 90 and 91. Transistor 90 is arranged between voltage VPSW and node Nd, and has a gate receiving control signal ESL0. Transistor 91 is arranged between node Nd and voltage VNSW, and has a gate receiving control signal ESL0. Transistors 90 and 91 are, for example, a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor. One of the transistors 90 and 91 is turned on in response to the input of the control signal ESL0, and supplies one of the corresponding voltages VPSW and VNSW as the control signal VG0 to the driver transistor SLG0. Driver transistor SLG0 is arranged between source line SL0 and ground voltage GND, and has a gate receiving control signal VG0.

ソース線ドライバSLDV1は、トランジスタ92,93とを含み、その接続関係についてはソース線ドライバSLDV0と同様である。具体的には、制御信号ESL1の入力に伴いトランジスタ92,93のいずれか一方がオンして対応する電圧VPSW,VNSWのいずれか一方が制御信号VG1としてドライバトランジスタSLG1に供給される。ドライバトランジスタSLG1は、ソース線SL1と接地電圧GNDとの間に配置され、そのゲートは制御信号VG1の入力を受ける。なお、トランジスタ92,93は、それぞれPチャネルMOSトランジスタおよびNチャネルMOSトランジスタとする。本方式においては、電圧VPSW(5V)が与えられる。すなわち、制御信号VG0およびVG1は、5Vの高電圧が与えられてソース線ドライバを駆動するためソース線SL0を駆動する十分な駆動能力を確保することができる。ここで、電圧VPSWは、データ読出時にメモリセルのゲートと電気的に結合されるワード線WLに与えられるワード線昇圧電圧と同じ電圧レベルに相当する。   The source line driver SLDV1 includes transistors 92 and 93, and the connection relationship is the same as that of the source line driver SLDV0. Specifically, one of the transistors 92 and 93 is turned on in response to the input of the control signal ESL1, and one of the corresponding voltages VPSW and VNSW is supplied to the driver transistor SLG1 as the control signal VG1. Driver transistor SLG1 is arranged between source line SL1 and ground voltage GND, and has a gate receiving control signal VG1. Transistors 92 and 93 are a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor, respectively. In this method, a voltage VPSW (5 V) is applied. That is, since the control signals VG0 and VG1 are supplied with a high voltage of 5V and drive the source line driver, it is possible to ensure sufficient driving capability to drive the source line SL0. Here, voltage VPSW corresponds to the same voltage level as the word line boosted voltage applied to word line WL electrically coupled to the gate of the memory cell at the time of data reading.

さらに、実施の形態4の構成においてはブロックBU0,ブロックBU1に対してそれぞれ配置するソース線SLの本数を変更する。具体的には、図16に示されるようにソース線ドライバ帯SLDRVから遠方に位置するブロックBU1に対しては6本のソース線SL0を設け、ソース線ドライバ帯SLDRVの近傍に位置するブロックBU0に対しては3本のソース線SL1を設ける。なお、ここで、ソース線SL0およびSL1は、後に詳述するが所定個のメモリセル行にそれぞれ対応して行方向に沿って配置された、たとえば9本のソース線のうちの6本および3本のソース線SLをそれぞれ総称したものである。   Further, in the configuration of the fourth embodiment, the number of source lines SL arranged for each of the blocks BU0 and BU1 is changed. Specifically, as shown in FIG. 16, six source lines SL0 are provided for the block BU1 located far from the source line driver band SLDRV, and the block BU0 located in the vicinity of the source line driver band SLDRV is provided. For this, three source lines SL1 are provided. Here, source lines SL0 and SL1 will be described in detail later, for example, six and three of nine source lines arranged along the row direction corresponding to a predetermined number of memory cell rows, respectively. Each of the source lines SL is a generic name.

本構成とすることにより、近傍に位置するブロックBU0と遠方に位置するブロックBU1とのソース線の本数を変えることにより、ブロックBU1に対して設けるソース線の線長が延びる場合においても、本数を増やすことにより配線抵抗を抑制しソース線SL0を駆動する十分な駆動能力を確保することができる。   By adopting this configuration, by changing the number of source lines of the block BU0 located in the vicinity and the block BU1 located far away, the number of the source lines provided for the block BU1 can be increased even when the line length of the source line is increased. By increasing the wiring resistance, it is possible to suppress the wiring resistance and secure a sufficient driving capability to drive the source line SL0.

なお、遠方に位置するブロックBU1に設けるソース線の太さをブロックBU0よりも太くすることによりさらに効率的にソース電圧を供給することができる。具体的にはソース線の長さに応じてそのソース線の幅を拡大することができる。   The source voltage can be supplied more efficiently by making the thickness of the source line provided in the block BU1 located farther thicker than that of the block BU0. Specifically, the width of the source line can be increased according to the length of the source line.

(実施の形態5)
本発明の実施の形態5においては、センスアンプ帯と電気的に結合されるデータ線へのノイズを抑制する方式について説明する。
(Embodiment 5)
In the fifth embodiment of the present invention, a method for suppressing noise to a data line electrically coupled to a sense amplifier band will be described.

図17は、本発明の実施の形態に従うメモリアレイ70およびその周辺回路を詳細に説明する構成図である。   FIG. 17 is a configuration diagram illustrating in detail memory array 70 and its peripheral circuits according to the embodiment of the present invention.

図17を参照して、本発明の実施の形態5に従うメモリアレイ70は2つのブロックBU,BU#を有し、ブロックBU,BU#は、それぞれメモリ領域BLK<0>、メモリ領域BLK<1>および冗長用のスペア領域SBLKをそれぞれ有している。なお、ブロックBUおよびBU#は同様の構成であるので、主にブロックBUの構成について説明する。   Referring to FIG. 17, memory array 70 according to the fifth embodiment of the present invention has two blocks BU and BU #, and blocks BU and BU # have memory area BLK <0> and memory area BLK <1, respectively. > And redundant spare area SBLK. Since the blocks BU and BU # have the same configuration, the configuration of the block BU will be mainly described.

メモリ領域BLK<0>は、メインビット線MBL0〜MBL255を有する。また、メモリ領域BLK<1>は、メインビット線MBL256〜MBL511を有する。また、スペア領域SBLKは、スペアメインビット線SMBLa0,SMBLa1,SMBLb0,SMBLb1と、メインビット線MBLcとを有する。   The memory region BLK <0> has main bit lines MBL0 to MBL255. The memory region BLK <1> has main bit lines MBL256 to MBL511. Spare region SBLK has spare main bit lines SMBLa0, SMBLa1, SMBLb0, SMBLb1, and main bit line MBLc.

図18は、メモリアレイ70のスペア領域SBLKの詳細を説明する概念図である。
図18を参照して、スペア領域SBLKは、行列状に配置された複数のメモリセルMCと、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられた複数のワード線WLと、所定個ずつのメモリセル行にそれぞれ対応して設けられた複数のソース線SLと、メモリセル列にそれぞれ対応して設けられた複数のビット線SBと、4列ずつのメモリセル列にそれぞれ対応して設けられる複数のメインビット線MBLとを有する。本例においては、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられたワード線WL0〜WL9が一例として示されている。また、上記においては、ビット線BLとして標記して説明したが、本構成においては、ビット線SB00〜SB03,SB10〜SB13,SB20〜SB23,SB30〜SB33,SB40〜SB43が同様のビット線として標記されて示されている。また、本構成においては、一例として2個ずつのメモリセル行にそれぞれ対応して設けられるソース線SLも設けられている。また、スペア領域SBLKであるため、冗長用のビット線として用いられるメインビット線MBLは、スペアメインビット線SMBLa0,SMBLa1,SMBLb0,SMBLb1として示されている。メインビット線MBLcは、ロックビット用のメインビット線であり、特殊な情報を記憶するメモリセルに対応して設けられている。
FIG. 18 is a conceptual diagram illustrating details of the spare area SBLK of the memory array 70.
Referring to FIG. 18, spare region SBLK includes a plurality of memory cells MC arranged in a matrix, a plurality of word lines WL provided corresponding to each memory cell row, and a predetermined number of memory cell rows. A plurality of source lines SL provided corresponding to the memory cells, a plurality of bit lines SB provided corresponding to the memory cell columns, and a plurality of main lines provided corresponding to the four memory cell columns, respectively. A bit line MBL. In this example, word lines WL0 to WL9 provided corresponding to the memory cell rows are shown as an example. In the above description, the bit lines BL are described, but in this configuration, the bit lines SB00 to SB03, SB10 to SB13, SB20 to SB23, SB30 to SB33, and SB40 to SB43 are labeled as similar bit lines. Has been shown. In this configuration, as an example, source lines SL provided corresponding to two memory cell rows are also provided. Since the spare area SBLK is used, the main bit line MBL used as a redundant bit line is shown as spare main bit lines SMBLa0, SMBLa1, SMBLb0, and SMBLb1. The main bit line MBLc is a main bit line for a lock bit, and is provided corresponding to a memory cell that stores special information.

このスペア領域SBLKの両側にスペアメインビット線SMBLもしくはMBLとの接続を制御する複数のゲートトランジスタSGを有するゲートトランジスタ領域SGA0およびSGA1が設けられている。   Gate transistor regions SGA0 and SGA1 having a plurality of gate transistors SG for controlling connection to spare main bit line SMBL or MBL are provided on both sides of spare region SBLK.

ゲートトランジスタ領域SGA0およびSGA1は、ゲートトランジスタSG00〜SG43を含む。具体的には、たとえば、4本ずつのビット線SB00〜SB03に対応して設けられたスペアメインビット線SMBLa0について説明する。   Gate transistor regions SGA0 and SGA1 include gate transistors SG00 to SG43. Specifically, for example, spare main bit line SMBLa0 provided corresponding to each of four bit lines SB00 to SB03 will be described.

ゲートトランジスタ領域SGA0およびSGA1は、各ビット線SBに対応して設けられるゲートトランジスタSGを含む。ここでは、ビット線SB00に対応してゲートトランジスタSG00が設けられ、ビット線SB01に対応してゲートトランジスタSG01が設けられ、ビット線SB02に対応してゲートトランジスタSG02が設けられ、ビット線SB03に対応してゲートトランジスタSG03が設けられる。各ゲートトランジスタSG00〜03は、制御信号SGL0〜SGL3(総称して制御信号SGL)の入力をそれぞれゲートに受ける。本構成においては、メモリセル列毎に交互にゲートトランジスタ領域SGA0およびSGA1にゲートトランジスタが配置される。他のビット線SBおよびスペアメインビット線SMBLの構成についても同様である。これにより、ゲートトランジスタの配置間隔を十分に確保することができ、レイアウトマージンを高めることができる。スペアメインビット線SMBLおよびメインビット線MBLは、このゲートトランジスタSGを介してサブゲート制御部160cと電気的に結合される。   Gate transistor regions SGA0 and SGA1 include gate transistors SG provided corresponding to each bit line SB. Here, a gate transistor SG00 is provided corresponding to the bit line SB00, a gate transistor SG01 is provided corresponding to the bit line SB01, a gate transistor SG02 is provided corresponding to the bit line SB02, and corresponding to the bit line SB03. Thus, a gate transistor SG03 is provided. Each of gate transistors SG00 to SG03 receives control signals SGL0 to SGL3 (collectively, control signal SGL) at their gates. In this configuration, gate transistors are alternately arranged in the gate transistor regions SGA0 and SGA1 for each memory cell column. The same applies to the configurations of other bit lines SB and spare main bit lines SMBL. Thereby, it is possible to sufficiently secure the arrangement interval of the gate transistors, and to increase the layout margin. Spare main bit line SMBL and main bit line MBL are electrically coupled to sub-gate control unit 160c through gate transistor SG.

なお、本構成においては、スペアメインビット線SMBLa0,SMBLa1,SMBLb0,SMBLb1と、メインビット線MBLcとを有するスペア領域SBLKが示されているがメモリ領域BLK<0>およびBLK<1>についても、メインビット線の本数が異なるものの同様のアレイ構成となっている。   In this configuration, a spare area SBLK having spare main bit lines SMBLa0, SMBLa1, SMBLb0, SMBLb1 and a main bit line MBLc is shown, but the memory areas BLK <0> and BLK <1> Although the number of main bit lines is different, the array configuration is the same.

再び、図17を参照して、メモリ領域BLK<0>は、メモリセル列にそれぞれ対応して設けられたメインビット線MBL0〜MBL255を有し、4本ずつのメインビット線毎に1つの組が形成されている。またデータ線BDEは4本ずつの組を構成するビット線組にそれぞれ対応して設けられ、データ線BDE0〜BDE63がそれぞれ設けられている。   Referring again to FIG. 17, memory region BLK <0> has main bit lines MBL0-MBL255 provided corresponding to the memory cell columns, respectively, and one set is provided for every four main bit lines. Is formed. Further, the data lines BDE are provided corresponding to the bit line groups constituting the group of four, and the data lines BDE0 to BDE63 are respectively provided.

ゲート制御部60は、上述した、ゲートトランジスタ領域SGA0およびSGA1に配置されるゲートトランジスタSGに加えて、ブロックBUのメモリ領域BLK<0>,BLK<1>およびスペアメモリ領域SBLKにそれぞれ対応して、センスアンプ帯SAGとの電気的な接続を制御するサブゲート制御部160a,160bと、160cとを含む。また、ゲート制御部60は、ブロックBU#のメモリ領域BLK<0>,BLK<1>およびスペアメモリ領域SBLKにそれぞれ対応して設けられるサブゲート制御部161a,161b,161cとを含む。   The gate control unit 60 corresponds to the memory regions BLK <0>, BLK <1> and the spare memory region SBLK of the block BU in addition to the gate transistors SG arranged in the gate transistor regions SGA0 and SGA1, respectively. Sub-gate control units 160a, 160b and 160c for controlling the electrical connection with the sense amplifier band SAG. Gate control unit 60 includes sub-gate control units 161a, 161b, 161c provided corresponding to memory regions BLK <0>, BLK <1> and spare memory region SBLK of block BU #, respectively.

サブゲート制御部160aは、16個のゲート制御ユニットIO0〜IO15を含む。具体的には、16本ずつのメインビット線に対応してゲート制御ユニットIOが設けられる。1つのゲート制御ユニットIOは4つのサブ制御ユニットSIOで構成されており、4本ずつのビット線の組に対応して1つのサブ制御ユニットSIOが設けられる。   The sub gate control unit 160a includes 16 gate control units IO0 to IO15. Specifically, gate control units IO are provided corresponding to 16 main bit lines. One gate control unit IO is composed of four sub control units SIO, and one sub control unit SIO is provided corresponding to a set of four bit lines.

サブ制御ユニットSIOは、リセットユニットBRSTG0と、コラム選択回路CASG0とを含む。   The sub control unit SIO includes a reset unit BRSTG0 and a column selection circuit CASG0.

リセットユニットBRSTG0は、入力される制御信号BRSTa<0>〜BRSTa<3>(「H」レベル)の入力にそれぞれ応答して、対応するビット線MBL0〜MBL3を接地電圧GNDと電気的に結合することにより0Vにリセットする。   Reset unit BRSTG0 electrically couples corresponding bit lines MBL0-MBL3 to ground voltage GND in response to the input of control signals BRSTA <0> -BRSTa <3> ("H" level), respectively. To reset to 0V.

コラム選択回路CASG0は、制御信号CALa<0>〜CALa<3>およびCAU0の入力に応答してメインビット線MBL0〜MBL3のうちの1本と対応するBDE線とを電気的に結合する。なお、上記において説明した制御信号CALおよびCAUは、これらの制御信号CALa<0>〜CALa<3>およびCAU0を総称して、簡略的に説明したものである。   Column selection circuit CASG0 electrically couples one of main bit lines MBL0 to MBL3 and the corresponding BDE line in response to inputs of control signals CALa <0> to CALa <3> and CAU0. Note that the control signals CAL and CAU described above are simply described by collectively referring to the control signals CALa <0> to CALa <3> and CAU0.

ここで、ゲート制御ユニットIO0は、制御信号CALおよびCAUの入力に基づいて4ビットのデータ信号をデータ線BDE0〜BDE3に伝達する。したがって、サブゲート制御部160a全体で考えると64ビットのデータ信号がデータ線BDE0〜BDE63を介してセンスアンプ帯に伝達される。   Here, the gate control unit IO0 transmits a 4-bit data signal to the data lines BDE0 to BDE3 based on the inputs of the control signals CAL and CAU. Therefore, considering the entire sub-gate control unit 160a, a 64-bit data signal is transmitted to the sense amplifier band via the data lines BDE0 to BDE63.

次に、メモリ領域BLK<1>側のサブゲート制御部160bについて考える。サブゲート制御部160bは、サブゲート制御部160aと同様の構成であり、メモリ領域BLK<1>側のサブコラムデコーダ126aから出力される制御信号CALa<3:0>およびBRSTa<3:0>の代わりにサブコラムデコーダ126bから制御信号CALb<3:0>およびBRSTb<3:0>が出力されて上述と同様の列選択動作が実行される。   Next, consider the sub-gate control unit 160b on the memory region BLK <1> side. Sub-gate controller 160b has the same configuration as sub-gate controller 160a, and instead of control signals CALa <3: 0> and BRSTA <3: 0> output from sub-column decoder 126a on the memory area BLK <1> side. In addition, the control signals CALb <3: 0> and BRSTb <3: 0> are output from the sub column decoder 126b, and the same column selection operation as described above is performed.

具体的には、サブゲート制御部160bのゲート制御ユニットIO0〜IO15から64ビットのデータ信号がデータ線BDE0〜BDE63に伝達される。   Specifically, 64-bit data signals are transmitted to the data lines BDE0 to BDE63 from the gate control units IO0 to IO15 of the sub-gate control unit 160b.

本構成においては、メモリ領域BLK<0>およびBLK<1>は、センスアンプ帯SAGに設けられたセンスアンプSAを共有し、各メモリ領域BLKにおけるサブゲート制御ユニットSIOでデータ線BDEを共有する。   In this configuration, the memory regions BLK <0> and BLK <1> share the sense amplifier SA provided in the sense amplifier band SAG, and share the data line BDE with the sub-gate control unit SIO in each memory region BLK.

センスアンプ帯SAGに伝達されたデータ信号は、読出データSAOUT<63:0>として増幅されてデータ出力回路50に伝達される。   The data signal transmitted to sense amplifier band SAG is amplified as read data SAOUT <63: 0> and transmitted to data output circuit 50.

一方、スペア領域SBLKに関しては、スペア領域SBLKに対応してサブゲート制御部160cが設けられる。スペア領域SBLKは、上述したようにスペアメインビット線SMBLa0,SMBLa1,SMBLb0,SMBLb1と、メインビット線MBLcとを有し、サブゲート制御部160cは、制御信号CALspおよび制御信号CAU0に応答してスペアビット線SMBLもしくはメインビット線MBLを選択する。なお、制御信号CALspは、各スペアビット線SMBLおよびメインビット線MBLを選択する信号を総称して用いている。ここで、メインビット線MBLcは、上述したようにいわゆるロックビット用のメインビット線であり、通常の冗長動作においては用いられず、所定コマンドの時に所定のデータ信号を伝達する。本例においては、メインビット線MBLcがスペアビット線SMBLaとSMBLbとの間に配置されている。また、本例においてはスペアコラムデコーダ125cは、2本のスペアビット線SMBLaと2本のスペアビット線SMBLbとのうちの一本ずつを並列に選択して冗長置換動作を実行するものとする。   On the other hand, for spare area SBLK, sub-gate control unit 160c is provided corresponding to spare area SBLK. Spare region SBLK has spare main bit lines SMBLa0, SMBLa1, SMBLb0, and SMBLb1 and main bit line MBLc as described above, and sub-gate control unit 160c responds to control signal CALsp and control signal CAU0 in spare bits. The line SMBL or the main bit line MBL is selected. The control signal CALsp is a generic term for signals for selecting each spare bit line SMBL and main bit line MBL. Here, the main bit line MBLc is a so-called main bit line for a lock bit, as described above, and is not used in a normal redundant operation, and transmits a predetermined data signal at a predetermined command. In this example, the main bit line MBLc is arranged between the spare bit lines SMBLa and SMBLb. In this example, it is assumed that spare column decoder 125c selects one of two spare bit lines SMBLa and two spare bit lines SMBLb in parallel and performs a redundant replacement operation.

このスペアビット線SMBLa0,SMBLa1と、メインビット線MBLcと、スペアビット線SMBLb0,SMBLb1およびは、データ線BDEsp0〜BDEsp4とそれぞれ電気的に結合される。   Spare bit lines SMBLa0 and SMBLa1, main bit line MBLc, and spare bit lines SMBLb0 and SMBLb1 are electrically coupled to data lines BDEsp0 to BDEsp4, respectively.

また、スペアコラムデコーダ125cは、内部アドレスIADに基づいてスペアブロックSBLKの4本のスペアビット線SMBLa0,SMBLa1,SMBLb0,SMBLb1のうち2本ずつのスペアビット線を選択して、スペアセンスアンプ帯SSAGにデータ信号を伝達する。   Spare column decoder 125c selects two spare bit lines out of four spare bit lines SMBLa0, SMBLa1, SMBLb0, and SMBLb1 of spare block SBLK based on internal address IAD to provide spare sense amplifier band SSAG. The data signal is transmitted to.

本構成においては、スペアセンスアンプ帯SSAGは、2個のセンスアンプSAを有し、スペアセンスアンプ帯SSAGから読出データSAOUT#<1:0>がデータ出力回路50に出力される。   In this configuration, spare sense amplifier band SSAG has two sense amplifiers SA, and read data SAOUT # <1: 0> is output to data output circuit 50 from spare sense amplifier band SSAG.

データ出力回路50は、メモリ領域BLKから読み出した通常の読出データSAOUT<63:0>の一部ビットについて、内部アドレスIADに基づいてスペア領域SBLKから読み出した読出データSAOUT#<1:0>と入れかえるデータスワップ回路51を含む。   The data output circuit 50 uses the read data SAOUT # <1: 0> read from the spare area SBLK based on the internal address IAD for some bits of the normal read data SAOUT <63: 0> read from the memory area BLK. A data swap circuit 51 to be replaced is included.

本構成のロックビット用のビット線MBLcは、特殊なコマンドにおいて特殊データを伝達するビット線であり通常時には選択されないため、ロックビット情報などの特殊なデータを読出す場合には他のスペアビット線SMBLは制御信号BRSTspaおよびBRSTspb(「H」レベル)の入力に伴いスペアビット線SMBLは、リセットされる。したがって、カップリングノイズの影響が抑制される。逆に通常のアクセス時にはビット線MBLcはリセットされる。したがってこれに伴い、スペアビット線SMBLa1とSMBLb0が同時選択されても中央に配置されたビット線MBLCがシールド配線として働いてカップリングノイズが抑制される。   The lock bit bit line MBLc of this configuration is a bit line that transmits special data in a special command and is not normally selected. Therefore, when reading special data such as lock bit information, other spare bit lines are read. SMBL resets spare bit line SMBL in response to the input of control signals BRSTspa and BRSTspb ("H" level). Therefore, the influence of coupling noise is suppressed. Conversely, the bit line MBLc is reset during normal access. Accordingly, along with this, even if spare bit lines SMBLa1 and SMBLb0 are simultaneously selected, the bit line MBLC arranged in the center works as a shield wiring and coupling noise is suppressed.

図19は、図17のZ−Z#間におけるセンスアンプ帯と電気的に結合されるデータ線BDEの配線構造を説明する断面構造図である。   FIG. 19 is a cross-sectional structure diagram illustrating a wiring structure of data line BDE electrically coupled to the sense amplifier band between ZZ # of FIG.

本例においてはデータ線BDEのカップリングノイズを抑制する構成について説明する。ここでは、サブコラムデコーダ125a側と、サブコラムデコーダ126a側が示されているが同様の構成であるので、サブコラムデコーダ125a側について代表的に説明する。   In this example, a configuration for suppressing coupling noise of the data line BDE will be described. Although the sub-column decoder 125a side and the sub-column decoder 126a side are shown here, since they have the same configuration, the sub-column decoder 125a side will be described representatively.

図19に示されるように、基板上201に設けられたサブコラムデコーダ125aの上層の第1層(1M)の金属配線層202にメモリ領域BLK<0>からのデータ線BDEが形成され、センスアンプ帯SAGとコンタクトホール213を介して電気的に結合される。また、この第1層(1M)の上層の第2層(2M)の金属配線層203にサブコラムデコーダ125aで用いる電圧VCCが供給される電源線が形成される。また、同様の第2層(2M)の金属配線層204にサブコラムデコーダ125aで用いる接地電圧GNDが供給される接地線が形成される。また、この第2層(2M)の上層の第3層(3M)の金属配線層205にサブコラムデコーダ125aで用いる制御信号CTLが伝達される制御線が形成される。   As shown in FIG. 19, the data line BDE from the memory region BLK <0> is formed on the first (1M) metal wiring layer 202 of the upper layer of the sub column decoder 125a provided on the substrate 201, and the sense The amplifier band SAG and the contact hole 213 are electrically coupled. Further, a power supply line to which the voltage VCC used in the sub-column decoder 125a is supplied is formed on the metal wiring layer 203 of the second layer (2M) which is an upper layer of the first layer (1M). Further, a ground line to which the ground voltage GND used in the sub column decoder 125a is supplied is formed in the same second layer (2M) metal wiring layer 204. In addition, a control line for transmitting a control signal CTL used in the sub-column decoder 125a is formed in the metal wiring layer 205 of the third layer (3M), which is an upper layer of the second layer (2M).

一方、センスアンプ帯SAG側については、金属配線層202の上層の第2層の金属配線層209にセンスアンプ帯SAGで用いる接地電圧GNDが供給される接地線が形成される。また、金属配線層202の上層の第2層の金属配線層212にセンスアンプ帯SAGで用いる電圧VCCが供給される電源線が形成される。また、この第2層(2M)の上層の第3層(3M)の金属配線層210にセンスアンプ帯SAGで用いる制御信号CTLが伝達される制御線と、センスアンプ帯SAGのセンス動作で用いる所定電圧が供給されるセンス電源線211が形成される。   On the other hand, on the sense amplifier band SAG side, a ground line to which the ground voltage GND used in the sense amplifier band SAG is supplied is formed in the second metal wiring layer 209 which is the upper layer of the metal wiring layer 202. In addition, a power supply line to which the voltage VCC used in the sense amplifier band SAG is supplied is formed in the second metal wiring layer 212 which is the upper layer of the metal wiring layer 202. Also, a control line for transmitting a control signal CTL used in the sense amplifier band SAG to the metal wiring layer 210 of the third layer (3M) above the second layer (2M), and a sense operation of the sense amplifier band SAG. A sense power supply line 211 to which a predetermined voltage is supplied is formed.

本構成においては、メモリ領域BLK<0>とBLK<1>とでデータ線BDEを共有した構成であるため第2層(2M)の金属配線層207,208を用いてメモリ領域BLK<1>のデータ信号を伝達してコンタクトホール214を介して第1層(1M)の金属配線層202のデータ線BDEと電気的に結合している。   In this configuration, since the memory region BLK <0> and BLK <1> share the data line BDE, the memory region BLK <1> is formed using the second (2M) metal wiring layers 207 and 208. The data signal is transmitted and is electrically coupled to the data line BDE of the metal wiring layer 202 of the first layer (1M) through the contact hole 214.

また、この金属配線層207,208の上層の第3層(3M)の金属配線層206に接地電圧GNDを供給する接地線を形成し、コンタクトホール215および216をそれぞれ介して第2層(2M)の金属配線層204,209と電気的に結合した構造となっている。すなわち、本構造は、第2層(2M)を走るデータ線BDEの上層の第3層(3M)に接地線が形成された構造である。   In addition, a ground line for supplying the ground voltage GND is formed on the third (3M) metal wiring layer 206, which is an upper layer of the metal wiring layers 207 and 208, and the second layer (2M) is connected via the contact holes 215 and 216, respectively. And the metal wiring layers 204 and 209 of FIG. That is, this structure is a structure in which the ground line is formed in the third layer (3M), which is the upper layer of the data line BDE running through the second layer (2M).

本構造により、第2層(2M)を走るデータ線BDEに対してコラムデコーダ125aやセンスアンプ帯SAGに用いられる制御信号CTLが伝達される金属配線層205,210からのカップリングノイズからの影響を抑制することができる。   With this structure, the influence from the coupling noise from the metal wiring layers 205 and 210 to which the control signal CTL used for the column decoder 125a and the sense amplifier band SAG is transmitted to the data line BDE running on the second layer (2M). Can be suppressed.

図20は、共有として用いられるセンスアンプと電気的に結合されるデータ線BDEにおいてメモリ領域BLK<0>とメモリ領域BLK<1>に対応して設けられるデータ線BDEを共有するために用いられる本発明の接続配線の配置方式について説明する図である。   FIG. 20 is used to share data line BDE provided corresponding to memory region BLK <0> and memory region BLK <1> in data line BDE electrically coupled to a sense amplifier used as a share. It is a figure explaining the arrangement | positioning system of the connection wiring of this invention.

図20に示されるように、本構成においては、メモリ領域BLK<0>のデータ線と、メモリ領域BLK<1>のデータ線とにおいて、メモリ領域BLK<0>のデータ線のうちの第1の領域に位置する第1のグループのデータ線と電気的に結合されるメモリ領域BLK<1>のデータ線と、メモリ領域BLK<0>のデータ線のうちの第2の領域に位置する第2のグループのデータ線と電気的に結合されるメモリ領域BLK<1>とを互いに交互に配置する。本構成とすることにより隣接する接続配線の線間容量を軽減することができ、よりカップリングノイズを低減することができる。   As shown in FIG. 20, in this configuration, the data line of the memory region BLK <0> and the data line of the memory region BLK <1> are the first of the data lines of the memory region BLK <0>. The data line of the memory region BLK <1> electrically coupled to the data line of the first group located in the first region and the second region among the data lines of the memory region BLK <0>. Memory regions BLK <1> electrically coupled to the two groups of data lines are alternately arranged. By adopting this configuration, it is possible to reduce the capacitance between adjacent connection wirings, and to further reduce coupling noise.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 メモリデバイス、5 アドレスバッファ、10 制御回路、15 電圧生成回路、20 電圧分配回路、25 選択回路、30 プリデコーダ、35 センスアンプ制御回路、45 入出力バッファ、50 データ出力回路、55 読出/書込制御回路、60 ゲート制御部、65 ワード線/ソース線ドライバ帯、70 メモリアレイ。   1 memory device, 5 address buffer, 10 control circuit, 15 voltage generation circuit, 20 voltage distribution circuit, 25 selection circuit, 30 predecoder, 35 sense amplifier control circuit, 45 input / output buffer, 50 data output circuit, 55 read / write Control circuit, 60 gate control unit, 65 word line / source line driver band, 70 memory array.

Claims (2)

行列状に配置された複数のメモリセルを有するメモリアレイと、
前記メモリアレイに対する読出データを伝達する複数の第1のデータ線と、
前記複数の第1のデータ線に伝達される前記読出データを増幅するセンスアンプと、
前記複数の第1のデータ線と同一方向に沿って配置され、前記センスアンプを制御する制御信号を伝達する制御信号線と、
前記複数の第1のデータ線と同一方向に沿って配置され、前記センスアンプの動作のために用いられる固定電圧を供給する第1の電源線と、
前記複数の第1のデータ線と同一方向に沿って配置され、周辺回路の動作のために用いられる前記固定電圧を供給する第2の電源線とを備え、
前記複数の第1のデータ線は、前記第1および第2の電源線と同一の配線層に形成されるとともに、前記第1および第2の電源線の間に配置され、
前記複数の第1のデータ線と隣接する前記制御信号線は、前記配線層と異なる配線層に形成され、
前記第1の電源線および第2の電源線は、前記異なる配線層を用いて前記複数の第1のデータ線を覆うようにコンタクトホールを用いて電気的に結合される、不揮発性記憶装置。
A memory array having a plurality of memory cells arranged in a matrix;
A plurality of first data lines for transmitting read data to the memory array;
A sense amplifier for amplifying the read data transmitted to the plurality of first data lines;
A control signal line that is disposed along the same direction as the plurality of first data lines and that transmits a control signal for controlling the sense amplifier;
A first power supply line arranged along the same direction as the plurality of first data lines and supplying a fixed voltage used for the operation of the sense amplifier;
A second power supply line that is arranged along the same direction as the plurality of first data lines and that supplies the fixed voltage used for the operation of a peripheral circuit;
The plurality of first data lines are formed in the same wiring layer as the first and second power supply lines, and are disposed between the first and second power supply lines,
The control signal lines adjacent to the plurality of first data lines are formed in a wiring layer different from the wiring layer,
The non-volatile memory device, wherein the first power line and the second power line are electrically coupled using a contact hole so as to cover the plurality of first data lines using the different wiring layers.
前記複数の第1のデータ線にそれぞれ対応して設けられ、各々が対応する第1のデータ線と電気的に結合されて前記読出データを前記センスアンプに伝達する複数の第2のデータ線をさらに備え、
前記複数の第1のデータ線と前記複数の第2のデータ線は互いに直交し、
前記複数の第2のデータ線のうちの第1の領域に位置する第1のグループと電気的に結合される前記第1のデータ線と、前記複数の第2のデータ線のうちの第2の領域に位置する前記第2のグループと電気的に結合される前記第1のデータ線とを互いに交互に配置する、請求項1記載の不揮発性記憶装置。
A plurality of second data lines provided corresponding to the plurality of first data lines, each of which is electrically coupled to the corresponding first data line and transmits the read data to the sense amplifier; In addition,
The plurality of first data lines and the plurality of second data lines are orthogonal to each other,
A first data line electrically coupled to a first group located in a first region of the plurality of second data lines; and a second of the plurality of second data lines. 2. The nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the first data lines electrically coupled to the second group located in the region are alternately arranged.
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