JP2011222085A - Nonvolatile semiconductor memory and method for testing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不揮発性半導体記憶装置及びその試験方法に関する。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device and a test method thereof.
従来、不揮発性半導体メモリとして、複数のメモリセルトランジスタをそれらのソース、ドレインを共有する形で直列接続したNAND型フラッシュメモリが知られている。NAND型フラッシュメモリは、メモリセルトランジスタを構成する浮遊ゲートに電子を注入し、または浮遊ゲートの電子を放出することにより閾値電圧が変動することを利用して、データ“1”、“0”の記憶を行う。従って、NAND型フラッシュメモリの書き込み特性の評価には、個々のメモリセルトランジスタの閾値分布を測定することが重要である。 Conventionally, a NAND flash memory in which a plurality of memory cell transistors are connected in series so as to share their sources and drains is known as a nonvolatile semiconductor memory. The NAND type flash memory utilizes the fact that the threshold voltage fluctuates by injecting electrons into the floating gates constituting the memory cell transistors or releasing the electrons from the floating gates. Memorize. Therefore, it is important to measure the threshold distribution of each memory cell transistor in evaluating the write characteristics of the NAND flash memory.
NAND型フラッシュメモリに代表される不揮発性半導体メモリにおいて、個々のメモリセルトランジスタの閾値分布を評価する手法として、例えば、ビット線の電流変化を検出する閾値検出回路ユニットを備えたテスト回路を用いて、閾値の最小値検出を行い、あるいは最大値検出を行う手法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 In a nonvolatile semiconductor memory typified by a NAND flash memory, as a technique for evaluating the threshold distribution of individual memory cell transistors, for example, a test circuit including a threshold detection circuit unit that detects a current change in a bit line is used. A method for detecting the minimum value of the threshold or detecting the maximum value is disclosed (for example, see Patent Document 1).
また、NAND型フラッシュメモリに代表される不揮発性半導体メモリにおいて、個々のメモリセルトランジスタの書き込み特性のばらつきによって発生する現象として、過書き込み(オーバープログラム)不良が知られている。NANDストリング内に過書き込み状態のメモリセルトランジスタが存在すると、当該メモリセルトランジスタが非選択の場合でも常にオフ状態となるため、選択されたメモリセルトランジスタのデータを正しく読み出すことができない場合がある(例えば、特許文献2参照。)。 Further, in a nonvolatile semiconductor memory typified by a NAND flash memory, an overwriting failure is known as a phenomenon that occurs due to variations in writing characteristics of individual memory cell transistors. If there is an overwritten memory cell transistor in the NAND string, the memory cell transistor is always in an off state even when the memory cell transistor is not selected, and therefore data of the selected memory cell transistor may not be read correctly ( For example, see Patent Document 2.)
本発明は、過書き込み状態のメモリセルを容易に特定することが可能な不揮発性半導体記憶装置及びその試験方法を提供する。 The present invention provides a nonvolatile semiconductor memory device and a test method thereof that can easily specify an overwritten memory cell.
本発明の実施例に係る不揮発性半導体記憶装置は、
ソース及びドレインを共有して直列接続された複数のメモリセルトランジスタと、
前記メモリセルトランジスタの制御ゲートに接続された複数のワード線と、
読み出し動作時に非選択ワード線に印加される第1の非選択ワード線電圧を生成する第1の
非選択用電源と、前記第1の非選択ワード線電圧以上の第2の非選択ワード線電圧を生成することが可能な第2の非選択用電源と、前記複数のワード線のうちの1つに前記第2の非選択ワード線電圧を印加し、それ以外のワード線に前記第1の非選択ワード線電圧を印加する制御回路と、を具備することを特徴とする。
A nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention includes:
A plurality of memory cell transistors connected in series sharing a source and drain; and
A plurality of word lines connected to a control gate of the memory cell transistor;
A first unselected power supply for generating a first unselected word line voltage applied to the unselected word line during a read operation; and a second unselected word line voltage equal to or higher than the first unselected word line voltage A second non-selection power source capable of generating the second non-selection power supply, applying the second non-selection word line voltage to one of the plurality of word lines, and applying the first non-selection word line to the other word lines And a control circuit for applying a non-selected word line voltage.
本発明の実施例に係る不揮発性半導体記憶装置の試験方法は、ソース及びドレインを共有して直列接続された複数のメモリセルトランジスタと、前記メモリセルトランジスタの制御ゲートに接続された複数のワード線と、読み出し動作時に非選択ワード線に印加される第1の非選択ワード線電圧を生成する第1の非選択用電源と、前記第1の非選択ワード線電圧以上の第2の非選択ワード線電圧を生成することが可能な第2の非選択用電源と、を具備する不揮発性半導体記憶装置の試験方法であって、検査対象メモリセルに接続されたワード線に前記第2の非選択ワード線電圧を印加し、それ以外のメモリセルに接続されたワード線に前記第1の非選択ワード線電圧を印加するステップと、
前記検査対象メモリセルトランジスタの閾値が所定値以上であるか否かを判断するステップと、前記検査対象メモリセルトランジスタの閾値が所定値以上と判断された場合に、前記検査対象メモリセルを過書き込み状態と判定するステップと、を備えることを特徴とする。
A test method for a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of memory cell transistors connected in series sharing a source and a drain, and a plurality of word lines connected to a control gate of the memory cell transistor A first unselected power supply for generating a first unselected word line voltage applied to the unselected word line during a read operation, and a second unselected word greater than or equal to the first unselected word line voltage And a second non-selection power source capable of generating a line voltage, wherein the second non-selection is applied to a word line connected to a memory cell to be inspected. Applying a word line voltage and applying the first unselected word line voltage to word lines connected to other memory cells;
Determining whether a threshold value of the test target memory cell transistor is equal to or greater than a predetermined value; and overwriting the test target memory cell when the threshold value of the test target memory cell transistor is determined to be equal to or greater than a predetermined value. And determining the state.
本発明の実施例に係る不揮発性半導体記憶装置の試験方法は、ソース及びドレインを共有して直列接続された複数のメモリセルトランジスタと、前記メモリセルトランジスタの制御ゲートに接続された複数のワード線と、読み出し動作時に非選択ワード線に印加される第1の非選択ワード線電圧を生成する第1の非選択用電源と、前記第1の非選択ワード線電圧以上の第2の非選択ワード線電圧を生成することが可能な第2の非選択用電源と、を具備する不揮発性半導体記憶装置の試験方法であって、検査対象メモリセルに接続されたワード線に前記第2の非選択ワード線電圧を印加し、この前記第2の非選択ワード線電圧を上昇させ、それ以外のメモリセルに接続されたワード線に前記第1の非選択ワード線電圧を印加するステップと、前記検査対象メモリセルトランジスタの閾値を測定するステップと、を備えることを特徴とする。 A test method for a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of memory cell transistors connected in series sharing a source and a drain, and a plurality of word lines connected to a control gate of the memory cell transistor A first unselected power supply for generating a first unselected word line voltage applied to the unselected word line during a read operation, and a second unselected word greater than or equal to the first unselected word line voltage And a second non-selection power source capable of generating a line voltage, wherein the second non-selection is applied to a word line connected to a memory cell to be inspected. Applying a word line voltage, raising the second unselected word line voltage, and applying the first unselected word line voltage to word lines connected to other memory cells; Measuring the threshold of the inspection target memory cell transistors, characterized in that it comprises a.
本発明によれば、過書き込み状態のメモリセルを容易に特定することが可能な不揮発性半導体記憶装置及びその試験方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the non-volatile semiconductor memory device which can identify the memory cell of an overwriting state easily, and its test method can be provided.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。本実施例に係る不揮発性半導体記憶装置として、例えば、NAND型フラッシュメモリを挙げて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As a nonvolatile semiconductor memory device according to this embodiment, for example, a NAND flash memory will be described.
図1は、NAND型フラッシュメモリ100の機能構成を示すブロック図である。NAND型フラッシュメモリ100は、入出力コントロール回路10、動作ロジックコントロール回路11、レディ/ビジー制御回路12、ステータスレジスタ13、アドレスレジスタ14、コマンドレジスタ15、高電圧発生回路16、ロウアドレスバッファ17、ロウアドレスデコーダ18、カラムアドレスバッファ19、カラムアドレスデコーダ20、データレジスタ21、センスアンプ22、メモリセルアレイ23、制御回路24、ロムフューズ25を有する。
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of the
入出力コントロール回路10は、8個の入出力端子I/O1〜I/O8を介して入力されるコマンド及びアドレスの転送を制御する。また、入出力コントロール回路10は、8個の入出力端子I/O1〜I/O8を介したデータ入出力を制御する。入力されるコマンドは、例えば、書き込みコマンド、読み出しコマンド、消去コマンド、ステータスリードコマンドなどである。
The input /
動作ロジックコントロール回路11は、外部から入力される各種制御信号、例えば、チップイネーブル信号/CE、アドレスラッチイネーブル信号ALE、コマンドラッチイネーブル信号CLE、ライトイネーブル信号/WE、リードイネーブル信号/RE、ライトプロテクト信号/WPを受けて、これら各信号の組み合わせに基づき、入出力コントロール回路10、制御回路24を制御する。
The operation
レディ/ビジー制御回路12は、制御回路24の動作状態(書き込み、読み出し、消去などの各動作状態)に基づき、レディ/ビジー端子から、レディ/ビジー信号を出力する。例えば、NAND型フラッシュメモリ100が書き込み、読み出し、消去などの内部動作を行っている期間は、レディ/ビジー端子の信号レベルは“ロウ”であり、内部動作が終了すると、レディ/ビジー端子の信号レベルは“ハイ”となる。
The ready /
ステータスレジスタ13は、制御回路24によって制御され、NAND型フラッシュメモリ100が書き込み、読み出し、消去などの内部動作を実行した結果、この内部動作が正常に終了した(Pass)か、または、正常に終了しなかったか(Fail)に対応する情報を取り込み、一時的に保持する。
The
アドレスレジスタ14は、入出力コントロール回路10を介して入力されるアドレスを一時的に保持し、ロウアドレスをロウアドレスバッファ17に、カラムアドレスをカラムアドレスバッファ19に転送する。
The address register 14 temporarily holds an address input via the input /
コマンドレジスタ15は、入出力コントロール回路10を介して入力されるコマンド(書き込みコマンド、読み出しコマンド、消去コマンド、ステータスリードコマンドなど)を一時的に保持し、制御回路24に転送する。
The
高電圧生成回路16は、制御回路24の状態に基づき、書き込み、読み出し、消去などの各動作において必要となる高電圧を生成し、ロウアドレスデコーダ18、センスアンプ22、及びメモリセルアレイ23に転送する。
The high
ロウアドレスバッファ17は、アドレスレジスタ14を介して入力されるロウアドレスを一時的に保持し、ロウアドレスデコーダ18に転送する。
The
ロウアドレスデコーダ18は、ロウアドレスバッファ17を介して入力されるロウアドレスに基づきワード線を制御し、書き込み、読み出し動作において、ワード線に対して選択的に電圧を印加する。
The
カラムアドレスバッファ19は、アドレスレジスタ14を介して入力されるカラムアドレスを一時的に保持し、カラムアドレスデコーダ20に転送する。
The
カラムアドレスデコーダ20は、カラムアドレスバッファ19を介して入力されるカラムアドレスに基づきビット線を制御し、書き込み、読み出し動作において、ビット線に対して選択的に電圧を印加する。
The
データレジスタ21は、入出力コントロール回路10を介して入力された一定量の書き込みデータ、または、センスアンプ22により判定された一定量の読み出しデータを一時的に保持する。
The data register 21 temporarily holds a certain amount of write data input via the input /
センスアンプ22は、メモリセルアレイ23から読み出したデータを判定・増幅する。センスアンプ22は、例えば、ビット線毎に対応するセンスアンプ回路を有している。
The
メモリセルアレイ23は、複数のブロックから構成されており、複数のメモリセルトランジスタ(以下、メモリセルと称する)が行列上に配置された構造を有している。それぞれのブロックは、データ消去の最小単位である。メモリセルは、例えば、浮遊ゲートに蓄えられた電荷量に応じて定まるトランジスタの閾値電圧の差によって2値データまたは多値データを保持する。尚、メモリセルは、電荷蓄積層としての窒化膜に電荷を捕獲するMONOS構造を有するものであっても良い。
The
図2は、メモリセルアレイ23内の一つのブロックの構成例を示している。各ブロックは、X方向に沿って順に配列された(p+1)個のNANDストリングを備えている(pは、0以上の整数)。(p+1)個のNANDストリングにそれぞれ含まれる選択トランジスタST1は、ドレインがビット線BL0〜BLpに接続され、ゲートが選択ゲート線SGDに共通接続されている。選択トランジスタST2は、ソースがソース線SLに共通接続され、ゲートが選択ゲート線SGSに共通接続されている。
FIG. 2 shows a configuration example of one block in the
各メモリセルMTは、半導体基板上に形成された積層ゲート構造を備えたMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)から構成される。積層ゲート構造は、半導体基板上にゲート絶縁膜を介在して形成された電荷蓄積層(浮遊ゲート)、及び電荷蓄積層上にゲート間絶縁膜を介在して形成された制御ゲートを含んでいる。メモリセルMTは、浮遊ゲート電極に蓄えられる電子の数に応じて閾値電圧が変化し、この閾値電圧の違いに応じてデータを記憶する。 Each memory cell MT is composed of a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) having a stacked gate structure formed on a semiconductor substrate. The stacked gate structure includes a charge storage layer (floating gate) formed on a semiconductor substrate with a gate insulating film interposed therebetween, and a control gate formed on the charge storage layer with an inter-gate insulating film interposed therebetween. . In the memory cell MT, the threshold voltage changes according to the number of electrons stored in the floating gate electrode, and data is stored according to the difference in the threshold voltage.
各NANDストリングにおいて、(q+1)個のメモリセルMTは、選択トランジスタST1のソースと選択トランジスタST2のドレインとの間に、それぞれの電流経路が直列接続されるように配置されている。即ち、複数のメモリセルMTは、隣接するもの同士で拡散領域(ソース領域若しくはドレイン領域)を共有するような形でY方向に直列接続される。 In each NAND string, (q + 1) memory cells MT are arranged such that respective current paths are connected in series between the source of the selection transistor ST1 and the drain of the selection transistor ST2. That is, the plurality of memory cells MT are connected in series in the Y direction such that adjacent memory cells share a diffusion region (source region or drain region).
最もドレイン側に位置するメモリセルMTから順に、制御ゲート電極がワード線WL0〜WLqにそれぞれ接続されている。従って、ワード線WL0に接続されたメモリセルトランジスタMTのドレインは選択トランジスタST1のソースに接続され、ワード線WLqに接続されたメモリセルMTのソースは選択トランジスタST2のドレインに接続されている。 In order from the memory cell MT located closest to the drain, the control gate electrodes are connected to the word lines WL0 to WLq, respectively. Therefore, the drain of the memory cell transistor MT connected to the word line WL0 is connected to the source of the selection transistor ST1, and the source of the memory cell MT connected to the word line WLq is connected to the drain of the selection transistor ST2.
ワード線WL0〜WLqは、ブロック内のNANDストリング間で、メモリセルMTの制御ゲート電極を共通に接続している。つまり、ブロック内において同一行にあるメモリセルMTの制御ゲート電極は、同一のワード線WLに接続される。この同一のワード線WLに接続される(p+1)個のメモリセルMTはページとして取り扱われ、このページごとに読み出し/書き込みが行われる。 The word lines WL0 to WLq connect the control gate electrodes of the memory cells MT in common between the NAND strings in the block. That is, the control gate electrodes of the memory cells MT in the same row in the block are connected to the same word line WL. The (p + 1) memory cells MT connected to the same word line WL are handled as a page, and reading / writing is performed for each page.
ビット線BL0〜BLpは、ブロック間で、選択トランジスタST1のドレインを共通に接続している。つまり、複数のブロック間内において同一列にあるNANDストリングは、同一のビット線BLに接続される。 The bit lines BL0 to BLp connect the drains of the selection transistors ST1 in common between the blocks. That is, NAND strings in the same column within a plurality of blocks are connected to the same bit line BL.
図3は、2値データを記憶可能なメモリセルの閾値分布の設定例を示している。メモリセルMTに書き込むデータは、閾値電圧が0Vよりも小さい値であるか、0Vよりも大きい値であるかをそれぞれデータの“1”、“0”に対応させて定義している。“1”データは、初期レベルの消去状態のメモリセルに対応する。“0”データの設定は、外部から入力された書き込みコマンド、書き込みアドレス、および書き込みデータをもとに、“0”データに対応するアドレスのメモリセルの浮遊ゲートに電子を注入させることにより閾値電圧を上げることで行われる。 FIG. 3 shows an example of setting the threshold distribution of memory cells capable of storing binary data. The data written to the memory cell MT defines whether the threshold voltage is a value smaller than 0V or larger than 0V, corresponding to data “1” and “0”, respectively. “1” data corresponds to an erased memory cell at the initial level. The “0” data is set by injecting electrons into the floating gate of the memory cell at the address corresponding to the “0” data based on the externally input write command, write address, and write data. It is done by raising.
ここで、データ読み出し時に、外部から入力された読み出しコマンド、読み出しアドレスによって指定される選択ワード線に印加される選択ワード線電圧VSELは、例えば、0Vであり、選択ワード線以外の非選択ワード線に印加される非選択ワード線電圧VUSELは、例えば、5Vに設定される。“0”データの閾値定義には上限があり、非選択電圧VUSELを超えないように書き込みが行われる必要がある。 Here, at the time of data reading, the selected word line voltage VSEL applied to the selected word line specified by the read command and the read address input from the outside is, for example, 0 V, and the non-selected word lines other than the selected word line The unselected word line voltage VUSEL applied to is set to 5V, for example. The threshold definition of “0” data has an upper limit, and writing must be performed so as not to exceed the non-selection voltage VUSEL.
図4は、データ読み出し時の電圧設定を1つのNANDストリングについて示している。ソース線SLに印加される電圧SRCは、例えば0V固定である。選択トランジスタST1、ST2は、外部入力アドレスによって選択されたNANDストリングの電流経路を開閉するスイッチとして機能する。選択されたNANDストリングの選択ゲート線SGD、SGSに印加される電圧VSGは、例えば3V程度である。メモリセルMT0〜MT3は、それぞれが、図3の閾値定義の“1”、“0”どちらかの範囲内に設定されることで情報を記憶している。 FIG. 4 shows the voltage setting at the time of data reading for one NAND string. The voltage SRC applied to the source line SL is fixed at 0V, for example. The selection transistors ST1 and ST2 function as switches that open and close the current path of the NAND string selected by the external input address. The voltage VSG applied to the selection gate lines SGD, SGS of the selected NAND string is, for example, about 3V. Each of the memory cells MT0 to MT3 stores information by being set within either “1” or “0” of the threshold definition in FIG.
各メモリセルMT0〜MT3の制御ゲートに接続されたワード線WL0〜WL3は、メモリセルアレイ23内で共通の、各ワード線に対応する制御ゲート駆動回路(CGドライバ)で駆動されている。CGドライバは、例えば、ロウアドレスデコーダ18に含まれる。CGドライバがワード線WL0〜WL3に印加する電圧を、それぞれCG0〜CG3と表記する。CGドライバは、選択ワード線に対応する場合はVSEL(0V)、非選択ワード線に対応する場合はVUSEL(5V)を印加する。
The word lines WL0 to WL3 connected to the control gates of the memory cells MT0 to MT3 are driven by a control gate driving circuit (CG driver) corresponding to each word line, which is common in the
ここで図4は、メモリセルMT2を選択して読み出しを行う場合の動作原理を示している。メモリセルMT0〜3の閾値電圧は全て非選択ワード線電圧VUSEL(5V)未満であるから、メモリセルMT0、MT1、MT3はオンする。一方、メモリセルMT2は、閾値電圧が選択ワード線電圧VSEL(0V)より小さい場合はオン、VSEL(0V)より大きい場合はオフとなり、このメモリセルMT2の閾値電圧のみでNANDストリングを流れるセル電流Icellが定まる。セル電流Icellを各ビット線に接続されたセンスアンプ22で判定することにより、読み出しが行われている。例えば、センスアンプ22は、Icell≒0の場合は“0”データ、Icell>0の場合は“1”データと判定する。
Here, FIG. 4 shows an operation principle when the memory cell MT2 is selected and read. Since all the threshold voltages of the memory cells MT0 to MT3 are less than the unselected word line voltage VUSEL (5V), the memory cells MT0, MT1, and MT3 are turned on. On the other hand, the memory cell MT2 is turned on when the threshold voltage is smaller than the selected word line voltage VSEL (0 V), and turned off when larger than VSEL (0 V), and the cell current flowing through the NAND string with only the threshold voltage of the memory cell MT2 Icell is determined. Reading is performed by determining the cell current Icell with the
図5は、メモリセルの書き込みにおいて生じる過書き込み現象を説明するものである。ここでは、メモリセルMT1の閾値がVUSEL(5V)を超え、6Vになってしまった状態を示している。このように、読み出し時の非選択ワード線電圧VUSELを超えた閾値電圧を有するメモリセルが存在する状態を過書き込み状態と定義する。通常はこのようなメモリセルが発生しないよう、各種条件(読み出し時の非選択ワード線電圧、書き込み時のワード線電圧、パルス幅設定、ワード線電圧ステップアップ幅等)が、読み出し速度、書き込み速度、消費電力、信頼性、チップ面積等の観点と共に最適条件に設定されている。しかしながら、数10億個以上もあるメモリセルアレイ23内のメモリセルには、書き込みが速い特異セル、または他のメモリセルの書き込みや自身も含めた読み出し時に弱い書き込みが生じることにより電子が少しずつ注入され、過書き込み状態になる場合がある。
FIG. 5 illustrates an overwriting phenomenon that occurs in writing to a memory cell. Here, a state is shown in which the threshold value of the memory cell MT1 exceeds VUSEL (5V) and becomes 6V. As described above, a state where there is a memory cell having a threshold voltage exceeding the unselected word line voltage VUSEL at the time of reading is defined as an overwriting state. Normally, various conditions (unselected word line voltage during reading, word line voltage during writing, pulse width setting, word line voltage step-up width, etc.) are used to prevent such memory cells from being generated. The optimum conditions are set together with viewpoints such as power consumption, reliability, and chip area. However, electrons are injected little by little into memory cells in the
図6は、図5に示すように、メモリセルMT1が“0”データの閾値定義の上限である非選択ワード線電圧VUSEL(5V)を超え、6Vになってしまった場合の読み出し不具合を説明するものである。この場合、メモリセルMT0〜MT3の何れを読み出す場合であっても、メモリセルMT1が常にオフになるため、セル電流Icell≒0となり、読み出し結果は常に“0”となってしまう。従って、メモリセルMT0、MT2、MT3が“1”データを保持している場合に、読み出し不良が生じる。 FIG. 6 illustrates a read defect when the memory cell MT1 exceeds the unselected word line voltage VUSEL (5V), which is the upper limit of the threshold definition of “0” data, and becomes 6V as shown in FIG. To do. In this case, the memory cell MT1 is always turned off regardless of which of the memory cells MT0 to MT3 is read, so that the cell current Icell≈0, and the read result is always “0”. Accordingly, when the memory cells MT0, MT2, and MT3 hold “1” data, a read failure occurs.
図7は、比較例における、1つのワード線に印加する電圧を生成するためのCGドライバと呼ばれる回路の構成を示す。高電圧発生回路16は、例えば、図7に示す3種類の電源、すなわち、選択用電源(VCGRV)30、非選択用電源(VREAD)31、リセット用電源(VRST)32を有している。図7では1つのワード線に対応するCGドライバのみ図示しているが、電源は複数のCGドライバに対して共通である。比較例に係る電源構成では、非選択用電源は1つしか用意されていない。
FIG. 7 shows a configuration of a circuit called a CG driver for generating a voltage to be applied to one word line in the comparative example. The high
選択用電源30は選択ワード線駆動用電源であり、2値記憶を行う場合は例えば0V、多値記憶を行う場合は例えば0〜4V程度の可変幅がある。メモリセルの閾値電圧には温度特性があり、その温度特性分を補正したり、ワード線依存のわずかな閾値分布のズレを補正したりするためにも複雑な電源回路となっており、通常は非選択ワード線駆動用電源よりもその電圧可変幅は狭いが、刻み間隔は細かくなっているという特徴がある。例えば、選択用電源30は、50mV刻みに電圧設定が可能である。本比較例では、選択用電源30は、選択ワード線電圧VSELとして、例えば0Vを発生させる。
The
一方、非選択用電源31は非選択ワード線駆動用電源であり、2値記憶を行う場合は例えば3〜8V、多値記憶を行う場合は例えば3〜10Vの可変幅である。非選択用電源31は、選択用電源30よりも高い電圧を出力することが可能な電源回路となっているが、選択用電源30ほどの電圧精度は必要でないため、刻み間隔は粗くなっているという特徴がある。例えば、非選択用電源31は、200mV刻みに電圧設定が可能である。本比較例では、非選択用電源31は、非選択ワード線電圧VUSELとして、例えば5Vを発生させる。
On the other hand, the
リセット用電源32は、ワード線電圧を接地電位VSSにリセットするための電源である。制御回路24は、転送スイッチS1、S2、S3のゲートにそれぞれ印加するゲート信号G_VSEL、ゲート信号G_VUSEL、ゲート信号G_VSSを制御することによって、ワード線WLnに印加する電圧CGnを決定する。転送スイッチS1、S2、S3は、例えば、CGドライバに含まれる。
The
図8は、例えば、ロウアドレスデコーダ18が含む、転送スイッチS1、S2、S3のゲート信号G_VSEL、G_VUSEL、G_VSSを制御するための比較例に係る論理回路であり、CGドライバ単位で設けられている。比較例に係る論理回路は、NAND回路200−1、200−2、200−3、NOT回路300−1、300−2、300−3、300−4、レベルシフタ(L/S)400−1、400−2、OR回路500−1を含む。NAND回路200−1には、ロウアドレス信号A0、A1が入力される。
FIG. 8 is a logic circuit according to a comparative example for controlling the gate signals G_VSEL, G_VUSEL, and G_VSS of the transfer switches S1, S2, and S3 included in the
ここで、ロウアドレス信号A0、A1は、CGドライバの各々に組み合わせて入力される。すなわち、WL0に対して設けられたCGドライバでは/A0、/A1が、WL1に対して設けられたCGドライバではA0、/A1が、WL2に対して設けられたCGドライバでは/A0、A1が、WL3に対して設けられたCGドライバではA0、A1が、NAND回路200−1の第1の入力端及び第2の入力端にそれぞれ入力され、外部から入力されたロウアドレスに対応するCGドライバでのみNAND回路200−1の出力は“L”となる。 Here, the row address signals A0 and A1 are input in combination to each of the CG drivers. That is, / A0 and / A1 are provided for the CG driver provided for WL0, A0 and / A1 are provided for the CG driver provided for WL1, and / A0 and A1 are provided for the CG driver provided for WL2. In the CG driver provided for WL3, A0 and A1 are respectively input to the first input terminal and the second input terminal of the NAND circuit 200-1, and correspond to the row address input from the outside. Only in this case, the output of the NAND circuit 200-1 becomes "L".
NAND回路200−2の第1の入力端には、活性化信号ACT_VSELが、第2の入力端には、NOT回路300−1を介して、NAND回路200−1の出力信号が入力される。NAND回路200−3の第1の入力端には、NAND回路200−1の出力信号が、第2の入力端には、活性化信号ACT_VUSELが入力される。OR回路500−1の第1の入力端には、活性化信号ACT_VUSELが、第2の入力端には、活性化信号ACT_VSELが入力される。 The activation signal ACT_VSEL is input to the first input terminal of the NAND circuit 200-2, and the output signal of the NAND circuit 200-1 is input to the second input terminal via the NOT circuit 300-1. An output signal of the NAND circuit 200-1 is input to the first input terminal of the NAND circuit 200-3, and an activation signal ACT_VUSEL is input to the second input terminal. The activation signal ACT_VUSEL is input to the first input terminal of the OR circuit 500-1, and the activation signal ACT_VSEL is input to the second input terminal.
活性化信号ACT_VSEL、ACT_VUSELは複数のCGドライバに対して共通であり、それぞれ、ゲート電圧G_VSEL、G_VUSELを活性化する信号であり、例えば、制御回路24から入力される。NOT回路300−4は、OR回路500−1の出力信号を反転してゲート信号G_VSSを出力する。活性化信号ACT_VSEL、ACT_VUSELがどちらも“L”の場合は、ゲート信号G_VSS=“H”となり、転送スイッチS3がオンし、CGドライバは、リセット用電源32から供給される接地電位VSSを電圧CGnとして転送し、ワード線WLnをリセットする。
The activation signals ACT_VSEL and ACT_VUSEL are common to a plurality of CG drivers, and are signals for activating the gate voltages G_VSEL and G_VUSEL, respectively, and are input from the
レベルシフタ400−1には、NOT回路300−2を介して、NAND回路200−2の出力信号が入力される。レベルシフタ400−1は、ゲート信号G_VSELを出力する。レベルシフタ400−2には、NOT回路300−3を介して、NAND回路200−3の出力信号が入力される。レベルシフタ400−2は、ゲート信号G_VUSELを出力する。レベルシフタ400−1、400−2は、転送スイッチS1、S2のゲート電圧を、選択ワード線電圧VSELまたは非選択ワード線電圧VUSELを十分転送できるだけの高電圧とするための回路である。 The output signal of the NAND circuit 200-2 is input to the level shifter 400-1 via the NOT circuit 300-2. The level shifter 400-1 outputs a gate signal G_VSEL. The output signal of the NAND circuit 200-3 is input to the level shifter 400-2 via the NOT circuit 300-3. The level shifter 400-2 outputs a gate signal G_VUSEL. The level shifters 400-1 and 400-2 are circuits for setting the gate voltages of the transfer switches S1 and S2 to a high voltage that can sufficiently transfer the selected word line voltage VSEL or the unselected word line voltage VUSEL.
図9は、読み出し時の各信号のレベルを示す波形図である。ここでは、ワード線WL1が選択され、ワード線WL0、WL2、WL3が非選択の場合を示している。ワード線WL1のCGドライバを活性化するため、ロウアドレス信号A0=“H”、A1=“L”が入力される。活性化信号ACT_VSEL=“H”、活性化信号ACT_VUSEL=“H”であるため、ワード線WL1に対応するCGドライバは選択電圧VSEL(0V)を出力し、ワード線WL0、WL2、WL3に対応するCGドライバは非選択電圧VUSEL(5V)を出力する。ロウアドレスで選択された選択ワード線WL1にのみ選択電圧VSELが印加され、それ以外のワード線WL0、WL2、WL3には非選択電圧VUSELが印加されることで、ワード線WL1に接続されたメモリセルMT1の保持するデータを読み出すことが可能となる。 FIG. 9 is a waveform diagram showing the level of each signal at the time of reading. Here, the word line WL1 is selected and the word lines WL0, WL2, and WL3 are not selected. In order to activate the CG driver of the word line WL1, row address signals A0 = “H” and A1 = “L” are input. Since the activation signal ACT_VSEL = “H” and the activation signal ACT_VUSEL = “H”, the CG driver corresponding to the word line WL1 outputs the selection voltage VSEL (0V) and corresponds to the word lines WL0, WL2, WL3. The CG driver outputs a non-selection voltage VUSEL (5V). The selection voltage VSEL is applied only to the selected word line WL1 selected by the row address, and the non-selection voltage VUSEL is applied to the other word lines WL0, WL2, WL3, so that the memory connected to the word line WL1. It is possible to read data held in the cell MT1.
図10は、過書き込み状態のメモリセルを検出する場合の比較例に係る解析方法を示す。比較例に係る解析方法によれば、全ワード線を非選択ワード線電圧VUSELとして同時に昇圧していくことで、メモリセルMT0〜MT3の最大の閾値を調べることができる。しかしながら、比較例に係る解析方法では、どのメモリセルが最大の閾値になっているのかを調べることができない。非選択ワード線電圧VUSELを昇圧させていくとある電圧で全てのメモリセルがオンしてセル電流Icell>0となるが、どのメモリセルが最後にオンしたかを検知できないからである。また、図8に示す比較例に係る論理回路においては、ロウアドレスで選択されたワード線には選択ワード線電圧VSELが、その他のワード線には非選択ワード線電圧VUSELが印加されるので、図10のように、全ワード線に対して非選択ワード線電圧VUSELを印加すること自体が困難であった。 FIG. 10 shows an analysis method according to a comparative example when detecting an overwritten memory cell. According to the analysis method according to the comparative example, the maximum threshold value of the memory cells MT0 to MT3 can be checked by simultaneously boosting all the word lines as the unselected word line voltage VUSEL. However, the analysis method according to the comparative example cannot check which memory cell has the maximum threshold value. This is because as the unselected word line voltage VUSEL is raised, all the memory cells are turned on at a certain voltage and the cell current Icell> 0, but it is impossible to detect which memory cell is turned on last. In the logic circuit according to the comparative example shown in FIG. 8, the selected word line voltage VSEL is applied to the word line selected by the row address, and the unselected word line voltage VUSEL is applied to the other word lines. As shown in FIG. 10, it is difficult to apply the unselected word line voltage VUSEL to all the word lines.
以下、図面を参照しながら、過書き込み状態のメモリセルを特定するための本実施例に係る電源構成及び解析方法について具体的に説明する。 Hereinafter, a power supply configuration and an analysis method according to the present embodiment for specifying a memory cell in an overwritten state will be specifically described with reference to the drawings.
図11は、2値データを記憶可能なメモリセルの閾値分布の設定例を示している。ここで、データ読み出し時に選択ワード線に印加される選択ワード線電圧VSELは、例えば、0Vであり、データ読み出し時に非選択ワード線に印加される第1の非選択ワード線電圧VUSELは、例えば、5Vに設定される。更に、本実施例では、過書き込み状態のメモリセルを特定するため、第1の非選択ワード線電圧VUSELに加えて、第2の非選択ワード線電圧VUSELHが、例えば、7Vに設定されている。第2の非選択ワード線電圧VUSELHは、想定され得る最悪の過書き込みセルの閾値に対して余裕を持った電圧を設定する。 FIG. 11 shows an example of setting the threshold distribution of memory cells capable of storing binary data. Here, the selected word line voltage VSEL applied to the selected word line at the time of data reading is 0 V, for example, and the first unselected word line voltage VUSEL applied to the unselected word line at the time of data reading is, for example, Set to 5V. Further, in this embodiment, in order to specify the overwritten memory cell, in addition to the first unselected word line voltage VUSEL, the second unselected word line voltage VUSELH is set to 7V, for example. . The second unselected word line voltage VUSELH sets a voltage having a margin with respect to the worst overwritten cell threshold that can be assumed.
図12は、本実施例における、1つのワード線に印加する電圧を生成するためのCGドライバと呼ばれる回路の構成を示す。高電圧発生回路16は、例えば、図7で示した比較例に係る回路構成と同様に、3種類の電源、すなわち、選択用電源(VCGRV)40、非選択用電源(VREAD)42、リセット用電源(VRST)43を有している。選択用電源40、非選択用電源42、リセット用電源43は、比較例における選択用電源30、非選択用電源31、リセット用電源32と同様である。ただし図12では、非選択用電源(VREAD)42と同様の電源回路である、非選択用電源(VREADK)41を新たに設け、この電圧でもワード線を駆動できるようにしている。
FIG. 12 shows a configuration of a circuit called a CG driver for generating a voltage to be applied to one word line in the present embodiment. The high
制御回路24は、転送スイッチS10、S20、S30、S40のゲートにそれぞれ印加するゲート信号G_VSEL、ゲート信号G_VUSELH、ゲート信号G_VUSEL、ゲート信号G_VSSを制御することによって、ワード線WLnに印加する電圧CGnを決定する。転送スイッチS10、S20、S30、S40は、例えば、CGドライバに含まれる。
The
図13は、例えば、ロウアドレスデコーダ18が含む、転送スイッチのゲート信号G_VSEL、G_VUSEL、G_VUSELH、G_VSSを制御するための本実施例に係る論理回路であり、CGドライバ単位で設けられている。本実施例では、比較例に対して、ゲート信号G_VUSELHと、活性化信号ACT_VUSELHを追加し、活性化信号ACT_VSEL、ACT_VUSELH、ACT_VUSELの全てが“L”の場合は、ゲート信号G_VSS=“H”となり、CGドライバにて、ワード線を接地電位VSSにリセットする。
FIG. 13 shows a logic circuit according to this embodiment for controlling the gate signals G_VSEL, G_VUSEL, G_VUSELH, G_VSS of the transfer switch included in the
本実施例に係る論理回路は、NAND回路600−1、600−2、600−3、600−4、NOT回路700−1、700−2、700−3、700−4、700−5、レベルシフタ(L/S)800−1、800−2、800−3、OR回路900−1を含む。NAND回路600−1には、ロウアドレス信号A0、A1が入力される。ロウアドレス信号A0、A1は、比較例と同様に、CGドライバの各々に組み合わせて入力される。 The logic circuit according to this embodiment includes NAND circuits 600-1, 600-2, 600-3, 600-4, NOT circuits 700-1, 700-2, 700-3, 700-4, 700-5, and a level shifter. (L / S) 800-1, 800-2, 800-3, and OR circuit 900-1. Row address signals A0 and A1 are input to the NAND circuit 600-1. The row address signals A0 and A1 are input in combination to each of the CG drivers, as in the comparative example.
NAND回路600−2の第1の入力端には、活性化信号ACT_VSELが、第2の入力端には、NOT回路700−1を介して、NAND回路600−1の出力信号が入力される。NAND回路600−3の第1の入力端には、NOT回路700−1を介して、NAND回路600−1の出力信号が、第2の入力端には、活性化信号ACT_VUSELHが入力される。NAND回路600−4の第1の入力端には、NAND回路600−1の出力信号が、第2の入力端には、活性化信号ACT_VUSELが入力される。OR回路900−1の第1の入力端には、活性化信号ACT_VUSELが、第2の入力端には、活性化信号ACT_VUSELHが、第3の入力端には、活性化信号ACT_VSELが入力される。 The activation signal ACT_VSEL is input to the first input terminal of the NAND circuit 600-2, and the output signal of the NAND circuit 600-1 is input to the second input terminal via the NOT circuit 700-1. The output signal of the NAND circuit 600-1 is input to the first input terminal of the NAND circuit 600-3 via the NOT circuit 700-1, and the activation signal ACT_VUSELH is input to the second input terminal. The output signal of the NAND circuit 600-1 is input to the first input terminal of the NAND circuit 600-4, and the activation signal ACT_VUSEL is input to the second input terminal. The activation signal ACT_VUSEL is input to the first input terminal of the OR circuit 900-1, the activation signal ACT_VUSEL is input to the second input terminal, and the activation signal ACT_VSEL is input to the third input terminal. .
活性化信号ACT_VSEL、ACT_VUSEL、ACT_VUSELHは複数のCGドライバに対して共通であり、それぞれ、ゲート電圧G_VSEL、G_VUSEL、G_VUSELHを活性化する信号であり、例えば、制御回路24から入力される。NOT回路700−5は、OR回路900−1の出力信号を反転してゲート信号G_VSSを出力する。活性化信号ACT_VSEL、ACT_VUSEL、ACT_VUSELHが全て“L”の場合は、ゲート信号G_VSS=“H”となり、転送スイッチS40がオンする。CGドライバは、リセット用電源43から供給される接地電位VSSをCGnとして転送し、ワード線WLnをリセットする。
The activation signals ACT_VSEL, ACT_VUSEL, and ACT_VUSELH are common to a plurality of CG drivers, and are signals that activate the gate voltages G_VSEL, G_VUSEL, and G_VUSELH, and are input from the
レベルシフタ800−1には、NOT回路700−2を介して、NAND回路600−2の出力信号が入力される。レベルシフタ800−1は、ゲート信号G_VSELを出力する。レベルシフタ800−2には、NOT回路700−3を介して、NAND回路600−3の出力信号が入力される。レベルシフタ800−2は、ゲート信号G_VUSELHを出力する。レベルシフタ800−3には、NOT回路700−4を介して、NAND回路600−4の出力信号が入力される。レベルシフタ800−3は、ゲート信号G_VUSELを出力する。レベルシフタ800−1、800−2、800−3は、転送スイッチS10、S20、S30のゲート電圧を、選択ワード線電圧VSEL、第1の非選択ワード線電圧VUSEL、または第2の非選択ワード線電圧VUSELHを十分転送できるだけの高電圧とするための回路である。 The output signal of the NAND circuit 600-2 is input to the level shifter 800-1 via the NOT circuit 700-2. The level shifter 800-1 outputs a gate signal G_VSEL. The output signal of the NAND circuit 600-3 is input to the level shifter 800-2 via the NOT circuit 700-3. The level shifter 800-2 outputs a gate signal G_VUSELH. The output signal of the NAND circuit 600-4 is input to the level shifter 800-3 via the NOT circuit 700-4. The level shifter 800-3 outputs a gate signal G_VUSEL. The level shifters 800-1, 800-2, and 800-3 use the gate voltages of the transfer switches S10, S20, and S30 as the selected word line voltage VSEL, the first unselected word line voltage VUSEL, or the second unselected word line. This is a circuit for setting the voltage VUSELH to a high voltage that can be sufficiently transferred.
上記論理回路によれば、活性化信号ACT_VSEL、ACT_VUSEL、ACT_VUSELHを制御することで、ロウアドレスによって選択されたワード線に対して第2の非選択ワード線電圧VUSELHを、それ以外のワード線に対して第1の非選択ワード線電圧VUSELを印加するように、CGドライバを制御することが可能となる。 According to the logic circuit, by controlling the activation signals ACT_VSEL, ACT_VUSEL, and ACT_VUSELH, the second unselected word line voltage VUSEH is applied to the word line selected by the row address, and the other word lines are applied. Thus, the CG driver can be controlled to apply the first unselected word line voltage VUSEL.
(第1の過書き込み状態解析方法)
図14乃至図16は、本実施例に係る第1の過書き込み状態解析方法を説明するためのものである。
(First overwriting state analysis method)
14 to 16 are for explaining a first overwriting state analyzing method according to the present embodiment.
図14は、第1の過書き込み状態解析方法を実施する場合における各ワード線の電圧関係を示すものである。第1の過書き込み状態解析方法では、過書き込み状態のメモリセルを特定するため、例えば、解析対象として着目するメモリセル(検査対象メモリセル)MT0に接続されたワード線(検査対象ワード線)WL0に第2の非選択ワード線電圧VUSELHとして7Vを印加し、それ以外のワード線WL1、WL2、WL3に第1の非選択ワード線電圧VUSELとして5Vを印加する。
FIG. 14 shows the voltage relationship of each word line when the first overwriting state analysis method is carried out. In the first overwrite state analysis method, for example, in order to identify a memory cell in an overwrite state, for example, a word line (inspection target word line) WL0 connected to a memory cell (inspection target memory cell) MT0 of interest as an
更に、検査対象メモリセルをMT0から、MT1、MT2、MT3の順に変える、すなわち第2の非選択ワード線電圧VUSELHを印加する検査対象ワード線をWL0から、WL1、WL2、WL3の順に変える。このように、第2の非選択ワード線電圧VUSELHを印加するワード線を変化させながら、それ以外のワード線には第1の非選択ワード線電圧VUSELを印加することで、セル電流がIcell≒0からIcell>0に変化した時に選択していた検査対象ワード線に接続されるメモリセルが過書き込み状態であることを知ることができる。 Further, the memory cell to be inspected is changed from MT0 to MT1, MT2, and MT3 in this order, that is, the inspection target word line to which the second unselected word line voltage VUSELH is applied is changed from WL0 to WL1, WL2, and WL3 in this order. In this way, by changing the word line to which the second unselected word line voltage VUSELH is applied and applying the first unselected word line voltage VUSEL to the other word lines, the cell current becomes Icell≈ It can be known that the memory cell connected to the inspection target word line selected when 0 changes to Icell> 0 is in the overwrite state.
図15は、第1の過書き込み状態解析方法を実施する場合における各信号のレベルを示す波形図である。ここでは、ワード線WL0を検査対象とするため、ロウアドレスとしてA0=“L”、A1=“L”が入力される。また、選択電圧VSEL=3V、第1の非選択ワード線電圧VUSEL=5V、第2の非選択ワード線電圧VUSELH=7Vに設定する。選択電圧VSELは不使用であるため、活性化信号ACT_VSEL=“L”とする。選択用電源40は不使用であるため、発生させる電圧は任意であるが、例えば3Vとする。
FIG. 15 is a waveform diagram showing the level of each signal when the first overwriting state analysis method is performed. In this case, since the word line WL0 is an inspection target, A0 = “L” and A1 = “L” are input as row addresses. Further, the selection voltage VSEL = 3V, the first unselected word line voltage VUSEL = 5V, and the second unselected word line voltage VUSELH = 7V are set. Since the selection voltage VSEL is not used, the activation signal ACT_VSEL = “L”. Since the
活性化信号ACT_VUSEL=“H”、活性化信号ACT_VUSELH=“H”であるため、ロウアドレスで選択された検査対象ワード線WL0には、非選択用電源41から、第2の非選択電圧VUSELHとして7Vが印加され、それ以外のワード線WL1、WL2、WL3には、非選択用電源42から、第1の非選択用電源VUSELとして5Vが印加される。
Since the activation signal ACT_VUSEL = “H” and the activation signal ACT_VUSEL = “H”, the inspection target word line WL0 selected by the row address is supplied from the
図16は、第1の過書き込み状態解析方法を示すフローチャートである。図16に示す各ステップは、NAND型フラッシュメモリ100に接続された外部テスタからテストコマンド及びアドレスを入力することで実施しても良いし、NAND型フラッシュメモリ100に備えられた図示せぬBIST(Built In Self Test)回路の指示に従い、制御回路24が実施しても良い。ここでは仮に、制御回路24が第1の過書き込み状態解析方法を実施するとして説明する。
FIG. 16 is a flowchart showing the first overwriting state analysis method. Each step shown in FIG. 16 may be performed by inputting a test command and an address from an external tester connected to the
制御回路24は、検査対象メモリセルの番号nをn=0に初期化する。(ステップS100)。
The
制御回路24は、検査対象メモリセルをMTnに設定する。(ステップS101)。
The
制御回路24は、CGドライバを制御し、検査対象メモリセルMTnに第2の非選択ワード線電圧VUSELHを印加し、それ以外のメモリセルに第1の非選択ワード線電圧VUSELを印加する(ステップS102)。
The
制御回路24は、センスアンプ22によって、ビット線BLに流れるセル電流Icell>0であるか否かを判定する(ステップS103)。
The
制御回路24は、ステップS103でセル電流Icell>0と判定された場合は、現在選択されている検査対象メモリセルMTnが過書き込み状態のメモリセルであると特定し、解析を終了する(ステップS104)。
When it is determined in step S103 that the cell current Icell> 0, the
一方、ステップS103でセル電流Icell>0でないと判定された場合は、制御回路24は、検査対象メモリセルMTnがNANDストリング内の最後のメモリセルMTqであるか否か、すなわち、n=qであるか否かを判定する(ステップS105)。
On the other hand, if it is determined in step S103 that the cell current Icell> 0 is not satisfied, the
ステップS105で最後のメモリセルではないと判定された場合は、制御回路24は、n=n+1とし、検査対象メモリセルを次のメモリセルに変える(ステップS106)。
If it is determined in step S105 that it is not the last memory cell, the
一方、ステップS105で最後のメモリセルであると判定された場合は、制御回路24は、NANDストリング内に過書き込み状態のメモリセルが特定できないと判断し、解析を終了する。なおこの場合、図示しないが、第1の非選択ワード線電圧VUSEL、第2の非選択ワード線電圧VUSELHの設定をより高い電圧として、同様のステップを再試行しても良い。
On the other hand, if it is determined in step S105 that it is the last memory cell, the
以上述べたように、第1の過書き込み状態解析方法によれば、非選択のワード線に印加する電圧を生成するための電源が複数設けられることにより、過書き込み状態のメモリセルトランジスタを容易に特定することが可能である。 As described above, according to the first overwriting state analysis method, a plurality of power supplies for generating a voltage to be applied to the non-selected word lines are provided, so that an overwritten state memory cell transistor can be easily formed. It is possible to specify.
(第2の過書き込み状態解析方法)
図17乃至図19は、本実施例に係る第2の過書き込み状態解析方法を説明するためのものである。第1の過書き込み測定方法では、NANDストリング中に、過書き込み状態のメモリセルが1つまでの場合にのみ適用可能であるが、第2の過書き込み状態解析方法では、その様な制限がないことを特徴とする。
(Second overwriting state analysis method)
FIGS. 17 to 19 are for explaining a second overwriting state analyzing method according to the present embodiment. The first overwriting measurement method can be applied only when the number of overwritten memory cells is one in the NAND string, but the second overwriting state analysis method has no such limitation. It is characterized by that.
図17は、第2の過書き込み状態解析方法を実施する場合における各ワード線の電圧関係を示すものである。第2の過書き込み状態解析方法は、第1の過書き込み状態解析方法を改良したもので、例えば、解析対象として着目するメモリセル(検査対象メモリセル)MT0に接続されたワード線(検査対象ワード線)WL0の電圧を第2の非選択ワード線電圧VUSELHとして徐々に昇圧し、それ以外のワード線WL1、WL2、WL3に第1の非選択ワード線電圧VUSELとして7Vを印加する。 FIG. 17 shows the voltage relationship of each word line when the second overwrite state analysis method is performed. The second overwrite state analysis method is an improvement of the first overwrite state analysis method. For example, a word line (inspection target word) connected to a memory cell (inspection target memory cell) MT0 of interest as an analysis target. Line) The voltage of WL0 is gradually raised as the second unselected word line voltage VUSELH, and 7V is applied as the first unselected word line voltage VUSEL to the other word lines WL1, WL2, WL3.
ここで、第2の過書き込み状態解析方法を実施する場合には、第1の非選択ワード線電圧VUSELを、想定され得る最悪の過書き込みセルの閾値に対して余裕を持った電圧に設定する。このように検査対象ワード線以外のワード線に印加する電圧を高く設定することで、過書き込み状態のメモリセルが複数あっても、その閾値が第1の非選択ワード線電圧VUSEL以下であれば良く、必要に応じて、第1の非選択ワード線電圧VUSELを上げることもできる。 Here, when the second overwriting state analysis method is performed, the first unselected word line voltage VUSEL is set to a voltage having a margin with respect to the worst possible overwriting cell threshold. . In this way, by setting the voltage applied to the word lines other than the inspection target word line high, even if there are a plurality of overwritten memory cells, if the threshold is equal to or lower than the first unselected word line voltage VUSEL. The first unselected word line voltage VUSEL can be raised as required.
図18は、第2の過書き込み状態解析方法を実施する場合における各信号のレベルを示す波形図である。ここでは、ワード線WL0を検査対象とするため、ロウアドレスとしてA0=“L”、A1=“L”が入力される。また、選択電圧VSEL=3V、第1の非選択ワード線電圧VUSEL=7V、第2の非選択ワード線電圧VUSELH=7Vに設定する。選択電圧VSELは不使用であるため、活性化信号ACT_VSEL=“L”とする。選択用電源40は不使用であるため、発生させる電圧は任意であるが、例えば3Vとする。
FIG. 18 is a waveform diagram showing the level of each signal when the second overwriting state analysis method is performed. In this case, since the word line WL0 is an inspection target, A0 = “L” and A1 = “L” are input as row addresses. Further, the selection voltage VSEL = 3V, the first unselected word line voltage VUSEL = 7V, and the second unselected word line voltage VUSEL = 7V are set. Since the selection voltage VSEL is not used, the activation signal ACT_VSEL = “L”. Since the
活性化信号ACT_VUSEL=“H”、活性化信号ACT_VUSELH=“H”であるため、ロウアドレスで選択された検査対象ワード線WL0には、非選択用電源41から、第2の非選択電圧VUSELHが印加され、それ以外のワード線WL1、WL2、WL3には、非選択用電源42から、第1の非選択用電源VUSELとして7Vが印加される。非選択用電源41は、例えば、3〜8V程度の電圧を発生させることが可能であるため、制御回路24は、この設定範囲内で、第2の非選択電圧VUSELHを例えば0〜7Vまで、可変刻み間隔毎に昇圧させる。
Since the activation signal ACT_VUSEL = “H” and the activation signal ACT_VUSEL = “H”, the second non-selection voltage VUSEH is supplied from the
図19は、第2の過書き込み状態解析方法を示すフローチャートである。 FIG. 19 is a flowchart showing the second overwriting state analysis method.
制御回路24は、検査対象メモリセルの番号nをn=0に初期化する。(ステップS200)。
The
制御回路24は、検査対象メモリセルをMTnに設定する。(ステップS201)。
The
制御回路24は、CGドライバを制御し、検査対象メモリセルMTnに第2の非選択ワード線電圧VUSELHを印加し、これを0Vから7Vまで上昇させる。それ以外のメモリセルに第1の非選択ワード線電圧VUSELとして7Vを印加する(ステップS202)。
The
制御回路24は、センスアンプ22によって、ビット線BLに流れるセル電流Icell>0を検知する。(ステップS203)。
The
制御回路24は、ステップS203でセル電流Icell>0と検知したとき、現在選択されている検査対象メモリセルMTnの閾値を、その時点のVUSELHの設定値として所定の記憶領域に格納する。または、検査対象メモリセルMTnの閾値を、外部テスタに出力する(ステップS204)。
When the
ステップS203でセル電流Icell>0にならない場合、または、ステップS204で、メモリセルMTnの閾値の登録が終了した場合、制御回路24は、検査対象メモリセルMTnがNANDストリング内の最後のメモリセルMTqであるか否か、すなわち、n=qであるか否かを判定する(ステップS205)。
When the cell current Icell> 0 is not satisfied in step S203, or when the threshold value registration of the memory cell MTn is completed in step S204, the
ステップS205で最後のメモリセルではないと判定された場合は、制御回路24は、n=n+1とし、検査対象メモリセルを次のメモリセルに変える(ステップS206)。一方、ステップS205で最後のメモリセルであると判定された場合は、制御回路24は解析を終了する。
If it is determined in step S205 that it is not the last memory cell, the
以上述べたように、第2の過書き込み状態解析方法によれば、非選択のワード線に印加する電圧を生成するための電源が複数設けられることにより、各メモリセルの過書き込み有無の状態に関わらず、各メモリセルトランジスタの閾値を測定することができるため、過書き込み状態のメモリセルトランジスタを容易に特定することが可能である。また、NANDストリング中に過書き込み状態のメモリセルが2つ以上存在する場合であっても特定が可能である。 As described above, according to the second overwriting state analysis method, by providing a plurality of power supplies for generating a voltage to be applied to the non-selected word line, each memory cell is brought into an overwriting state. Regardless, since the threshold value of each memory cell transistor can be measured, it is possible to easily identify an overwritten memory cell transistor. Further, even when there are two or more overwritten memory cells in the NAND string, the identification can be made.
なお、本実施例では、非選択のワード線に印加する電圧を生成するための電源を新たに設けるとしたが、NAND型フラッシュメモリ内部に予め複数の非選択ワード線用電源が設けられている場合は、これを利用しても良い。この場合、CGドライバに含まれる転送スイッチのゲート信号を制御するための論理回路を修正することで本実施例に係る第1及び第2の過書き込み状態解析方法を実施することが可能である。 In this embodiment, a power supply for generating a voltage to be applied to unselected word lines is newly provided. However, a plurality of power supplies for unselected word lines are provided in advance in the NAND flash memory. If so, you may use this. In this case, it is possible to implement the first and second overwriting state analysis methods according to the present embodiment by modifying the logic circuit for controlling the gate signal of the transfer switch included in the CG driver.
以上、本願発明の説明を行ったが、本願発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、適宜変形例と組み合わせても良いし、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形する事が可能である。また、本実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、本実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも1つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも1つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 Although the invention of the present application has been described above, the invention of the present application is not limited to the above-described embodiments, and may be appropriately combined with modifications, and various modifications may be made without departing from the scope of the invention at the implementation stage. Is possible. Further, the present embodiment includes inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the present embodiment, at least one of the problems described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and described in the column of the effect of the invention. In a case where at least one of the obtained effects can be obtained, a configuration in which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
100 NAND型フラッシュメモリ
10 入出力コントロール回路
11 動作ロジックコントロール回路
12 レディ/ビジー制御回路
13 ステータスレジスタ
14 アドレスレジスタ
15 コマンドレジスタ
16 高電圧発生回路
17 ロウアドレスバッファ
18 ロウアドレスデコーダ
19 カラムアドレスバッファ
20 カラムアドレスデコーダ
21 データレジスタ
22 センスアンプ
23 メモリセルアレイ
24 制御回路
WL ワード線
BL ビット線
SGS、SGD 選択ゲート線
SL ソース線
30、40 選択用電源
31、41、42 非選択用電源
32、43 リセット用電源
S1、S2、S3、S10、S20、S30、S40 転送スイッチ
200−1、2、3、600−1、2、3、4 NAND回路
300−1、2、3、4、700−1、2、3、4、5 NOT回路
400−1、2、800−1、2、3 レベルシフタ
500−1、900−1 OR回路
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記メモリセルトランジスタの制御ゲートに接続された複数のワード線と、
読み出し動作時に非選択ワード線に印加される第1の非選択ワード線電圧を生成する第1の非選択用電源と、
前記第1の非選択ワード線電圧以上の第2の非選択ワード線電圧を生成することが可能な第2の非選択用電源と、
前記複数のワード線のうちの1つに前記第2の非選択ワード線電圧を印加し、それ以外のワード線に前記第1の非選択ワード線電圧を印加する制御回路と、
を具備することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A plurality of memory cell transistors connected in series with a common source and drain; and
A plurality of word lines connected to a control gate of the memory cell transistor;
A first non-selection power supply for generating a first non-selection word line voltage applied to the non-selection word line during a read operation;
A second non-selection power supply capable of generating a second non-selection word line voltage equal to or higher than the first non-selection word line voltage;
A control circuit for applying the second unselected word line voltage to one of the plurality of word lines and applying the first unselected word line voltage to the other word lines;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
前記第1及び第2の非選択ワード線用電源は、前記選択ワード線用電源よりも高い電圧を発生させることが可能であることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。 A power supply for a selected word line that generates a selected word line voltage applied to the selected word line during a read operation;
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first and second unselected word line power supplies can generate a higher voltage than the selected word line power supply. 3.
検査対象メモリセルに接続されたワード線に前記第2の非選択ワード線電圧を印加し、それ以外のメモリセルに接続されたワード線に前記第1の非選択ワード線電圧を印加するステップと、
前記検査対象メモリセルトランジスタの閾値が所定値以上であるか否かを判断するステップと、
前記検査対象メモリセルトランジスタの閾値が所定値以上と判断された場合に、前記検査対象メモリセルを過書き込み状態と判定するステップと、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の試験方法。 A plurality of memory cell transistors connected in series sharing a source and a drain, a plurality of word lines connected to the control gate of the memory cell transistor, and a first non-selected word line applied to a non-selected word line during a read operation A first non-selection power source for generating a selected word line voltage; and a second non-selection power source capable of generating a second non-selection word line voltage equal to or higher than the first non-selection word line voltage; A test method for a nonvolatile semiconductor memory device comprising:
Applying the second unselected word line voltage to a word line connected to a memory cell to be tested, and applying the first unselected word line voltage to word lines connected to other memory cells; ,
Determining whether a threshold value of the memory cell transistor to be inspected is a predetermined value or more;
When the threshold value of the memory cell transistor to be inspected is determined to be a predetermined value or more, determining the memory cell to be inspected as being overwritten;
A test method for a nonvolatile semiconductor memory device, comprising:
検査対象メモリセルに接続されたワード線に前記第2の非選択ワード線電圧を印加し、この前記第2の非選択ワード線電圧を上昇させ、それ以外のメモリセルに接続されたワード線に前記第1の非選択ワード線電圧を印加するステップと、
前記検査対象メモリセルトランジスタの閾値を測定するステップと、
を備えることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の試験方法。 A plurality of memory cell transistors connected in series sharing a source and a drain, a plurality of word lines connected to the control gate of the memory cell transistor, and a first non-selected word line applied to a non-selected word line during a read operation A first non-selection power source for generating a selected word line voltage; and a second non-selection power source capable of generating a second non-selection word line voltage equal to or higher than the first non-selection word line voltage; A test method for a nonvolatile semiconductor memory device comprising:
The second non-selected word line voltage is applied to the word line connected to the memory cell to be inspected, the second non-selected word line voltage is raised, and the word line connected to the other memory cells Applying the first unselected word line voltage;
Measuring a threshold value of the memory cell transistor to be inspected;
A test method for a nonvolatile semiconductor memory device, comprising:
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2010
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