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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Speichersystem bestehend aus
einer elektrisch löschbaren
und programmierbaren nicht-flüchtigen
Datenspeicher-Halbleiterspeichereinrichtung mit mehreren Ebenen
(EEPROM).
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In
den zurückliegenden
Jahren wurde ein NAND-Zellen-EEEPROM als eine von den elektrisch löschbaren
und programmierbaren nicht-flüchtigen Halbleiterspeichereinrichtungen
vorgeschlagen.
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Ein
NAND-Zellen-EEPROM ist so ausgebildet, dass eine Vielzahl von Speicherzellen
jeweils enthaltend eine n-Kanal FETMOS Struktur vom Typ mit gestapeltem
Gatter mit einem floatenden Gate und einem Steuergate in Serie verbunden
sind. Die seriell verbundenenen Speicherzellen bilden eine Einheit,
und sie sind mit einer Bitleitung verbunden.
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Die 17A zeigt eine Draufmusteransicht zum Darstellen
einer NAND-Zelle in einem Speicherzellenfeld, die 17B zeigt ein Schaltungsdiagramm der NAND-Zelle.
Die 18A zeigt eine Querschnittsansicht
entlang der in 17A gezeigten Linie XXXIXA-XXXIXA,
und die 18B zeigt eine Querschnittsansicht,
herangezogen entlang der in 17A gezeigten
Linie XXXIXB-XXXIXB.
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Ein
Siliziumsubstrat von p-Typ (oder eine p-Typ Wanne) 11 hat
eine Oberfläche
mit einem Einrichtungsgebiet umgeben von einem Einrichtungsisolieroxidfilm 12.
Es wird eine NAND-Zelle in jedem Einrichtungsgebiet gebildet. Eine
Vielzahl von NAND-Zellen
bilden ein Speicherzellenfeld.
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Unter
Bezug auf die 17A, 17B, 18A und 18B wird
eine der NAND-Zellen nun beschrieben.
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Ein
in den 17A, 17B gezeigtes Halbleitergerät hat acht
Speicherzellen M1 bis M8, seriell verbunden zum Bilden einer NAND-Zelle. Jede
Speicherzelle hat ein floatendes Gate 14 (14-1, 14-2,
..., 14-8), gebildet auf einem Substrat 11 über einen
Gate-Isolierfilm 13. Ein Steuergate 16 (16-1, 16-2,
..., 16-8) wird auf dem floatenden Gate 14 über einen
zweiten Gate-Isolierfilm 15 gebildet.
Eine Diffusionsschicht von n-Typ 19, die die Source/das
Drain der Speicherzelle ist, wird durch angrenzende Speicherzellen
geteilt. Demnach sind acht Speicherzellen in Serie verbunden.
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Die
NAND-Zelle hat, in dem Drain-Abschnitt, erste Auswahl-Gates 14-9 und 16-9 und,
in dem Source-Abschnitt 2, die Auswahl-Gates 14-10 und 16-10,
gleichzeitig mit den floatenden Gates 14-1 bis 14-8 und
den Steuer-Gates 16-1 bis 16-8 gebildet. Das Substrat 11 mit
den Einrichtungen, beispielsweise den Speicherzellen, wird durch
einen CVC Oxidfilm 17 abgedeckt. Eine Bitleitung 18 ist über dem CVD
Oxidfilm angeordnet. Die Steuergates 16 der NAND-Zelle
sind so gebildet, dass sie sich entlang der Zeilenrichtung erstrecken,
für eine
Ausbildung gemeinsam mit den Steuergates der entsprechenden Speicherzellen
der NAND, angrenzend in Richtung der Zeile, für eine Funktion als Wortleitungen
(Steuergates CG1, CG2,..., CG8). Die Auswahlgates 14-9 und 16-9 und
die Auswahlgate s 14-10 und 16-10 sind so gebildet,
dass sie sich in Richtung der Zeile erstrecken, in einer Weise ähnlich zu
den Steuergates 16-1 bis 16-8, damit sie gemeinsam
mit den entsprechenden Auswahlgates einer NAND-Zelle ausgebildet
sind, die in Richtung der Zeile angrenzt, für eine Funktion als Auswahlgates
SG1 und SG2.
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Die 19 zeigt
ein Schaltbild zum Darstellen eines Speicherzellenfelds mit den
NAND-Zellen, die in einer Matrixkonfiguration angeordnet sind.
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Wie
in 19 gezeigt, ist die Source-Leitung über einen
Kontakt mit einer Referenzpotentialleitung verbunden, die aus Aluminium
oder leitendem Polysilizium ausgebildet ist. Der Kontakt zwischen
der Source-Leitung und der Referenzpotential- Leitung wird für jede der 64 Bitleitungen
bereitgestellt. Die Referenzpotential-Leitung ist mit einer Peripherie-Schaltung
(nicht gezeigt) verbunden, die beispielsweise das Potential steuert,
das an der Source-Leitung in Entsprechung zu dem Betriebsmodus anzulegen
ist.
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Die
ersten und zweiten Steuergates SG1 und SG2 der Steuergates CG1,
CG2, ..., CG8 werden so gebildet, dass sie sich in Richtung der
Zeile erstrecken. Eine Gruppe von Speicherzellen, verbunden mit
einem Steuergate, wird allgemein als eine Seite (eine einzelne Seite)
bezeichnet, und eine Gruppe der Seiten, die zwischen einer Gruppe
der Drain-seitigen (des ersten Auswahlgates) und der Source-seitigen
(des zweiten Auswahlgates) Auswahlgates gehalten ist, wird als ein
NAND-Block (ein
einzelner NAND-Block) oder als ein Block (ein einzelner Block) bezeichnet.
Eine Seite besteht beispielsweise aus 256 Byte (256 × 8) Speicherzellen.
Das Schreiben von Daten wird im wesentlichen gleichzeitig für die Speicherzellen
bei einer Seite ausgeführt.
Ein Block besteht beispielsweise aus 2048 Byte (2048 × 8) Speicherzellen.
Daten werden im wesentlichen gleichzeitig von den Speicherzellen
für einen
Block gelöscht.
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Der
Betrieb des NAND EEPROM wird wie folgt ausgeführt.
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Das
Schreiben von Daten wird sequentiell ausgeführt, während einem Starten der am
weitesten von der Bitleitung entfernten Speicherzelle.
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Eine
angehobene Schreibspannung Vpp (= ungefähr 20 V) liegt an dem Steuergate
der ausgewählten
Speicherzelle an, und ein Zwischenpotential (= ungefähr 10 V)
liegt an den Steuergates der nicht ausgewählten Speicherzellen und den
ersten Auswahlgates an, und 0 V (Schreiben von "0")
oder ein Zwischenpotential (Schreiben von "1")
liegt an der Bitleitung in Übereinstimmung
mit Daten an. Zu dieser Zeit wird das Potential der Bitleitung zu
der ausgewählten
Speicherzelle übertragen.
Ist das Datum "0", so liegt eine hohe
Spannung zwischen dem floatenden Gate der ausgewählten Speicherzelle und dem
Substrat an, so dass Elektronen von dem Substrat in das floatende
Gate so tunnel-implantiert werden, dass die Schwellenwertspannung
in positiver Richtung verschoben wird. Ist das Datum "1", wird die Schwellenwertspannung nicht
geändert.
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Das
Löschen
von Daten wird im wesentlichen gleichzeitig in Blockeinheiten ausgeführt.
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D.
h., bei Löschen
von Daten werden sämtliche
Steuergates und Auswahlgates, die in Blöcken enthalten sind, von denen
Daten zu löschen
sind, so ausgebildet, dass sie bei 0 V liegen, und dann liegt ein
angehobenes Potential VppE (ungefähr 20 V) an dem Siliziumsubstrat
vom p-Typ an) oder der p-Typwanne, die in dem Substrat vom n-Typ
gebildet ist). Das angehobene Potential VppE liegt an den Steuergates
und Auswahlgates an, die in den Blöcken enthalten sind, von denen
Daten nicht zu löschen
sind. Im Ergebnis werden in den Speicherzellen in den Blöcken, von
denen Daten zu löschen
sind, Elektronen, die in den floatenden Gate gespeichert sind, in
das Siliziumsubstrat vom p-Typ) oder die p-Typwanne) entladen, so
dass die Schwellwertspannung in die negative Richtung verschoben
ist.
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Der
Betrieb zum Lesen von Daten wird so ausgeführt, dass die Bitleitung vorgeladen
ist, und dann wird die Bitleitung in den floatenden Zustand versetzt.
Dann wird das Steuergate der ausgewählten Zelle so ausgebildet,
dass es bei 0 V liegt, und die Steuergates der anderen Speicherzellen
und die Auswahlgates werden so ausgewählt, dass sie bei der Energieversorgungsspannung
Vcc (beispielsweise 3 V) liegen, und die Source-Leitung wird so
ausgebildet, dass sie bei 0 V liegt. Im Ergebnis wird detektiert,
ob eine elektronischer Strom in die ausgewählte Speicherzelle fließt oder
nicht, in Übereinstimmung mit
der Änderung
des Potentials auf der Bitleitung. D. h., ist das in der Speicherzelle
geschriebene Datum "0" (erfüllt der
Schwellenwert der Speicherzelle Vth > 0), so wird die Speicherzelle ausgeschaltet,
so dass die Bitleitung das Vorladepotential beibehält. Ist
das Datum "1", erfüllt der
Schwellenwert der Speicherzelle Vth < 0, so wird die Speicherzelle angeschaltet,
so dass ein elektronischer Strom fließt, um zu bewirken, dass das
Potential der Bitleitung durch *1 V von dem Vorladepotential abgesenkt
wird. Das Potential der Bitleitung wird durch einen Leseverstärker detektiert, so
dass Daten in der Speicherzelle gelesen werden.
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In
den zurückliegenden
Jahren wurde eine Mehrpegeldaten-Speicherzelle
bekannt, die so strukturiert ist, dass Information von drei oder
mehr Pegeln in einer Zelle gespeichert wird, im Zusammenhang mit
einem Verfahren mit der Fähigkeit
zum Realisieren mit einem EEPROM mit einer großen Kapazität (beispielsweise sei Bezug
genommen auf die japanische Patent-Offenlegung Nr. 7-93979 und die
japanische Patent-Offenlegung Nr. 7-161852).
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Die 20 zeigt
einen Graphen zum Darstellen der Beziehung zwischen den Schwellwertspannungen
einer Speicherzelle und vier geschriebenen Zuständen (vier Werte von Daten "0", "1", "2" und "3").
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Der
Zustand für
das Datum "0" ist ähnlich zu dem
Zustand, nach dem ein Datum gelöscht
wurde, und hat beispielsweise einen negativen Schwellenwert. Der
Zustand für
ein Datum "1" hat eine Schwellenwertspannung
in einem Bereich von beispielsweise 0.5 V bis 0.8 V. Der Zustand
für ein
Datum "2" hat ein Schwellenwertspannung
in einem Bereich von beispielsweise 1.5 V bis 1.8 V. Der Zustand
für ein Datum "3" hat eine Schwellenwertspannung in einem Bereich
von beispielsweise 2.5 V bis 2.8 V.
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Demnach
liegt eine Lesespannung VCG2 R an dem Steuergate CG an, zum Detektieren,
ob die Speicherzelle angeschaltet ist oder abgeschaltet, damit detektiert
wird, ob das Datum in den Speicherzelle "0" oder "1" ist, oder ob dasselbe "2" oder "3" ist.
In Übereinstimmung
mit einem Ergebnis der vorangehenden Detektion liegt eine Lesespannung
VCG3 R oder VCG1 R so an, dass ein Datum in der Speicherzelle detektiert
wird. Die Lesespannungen VCG1 R, VCG2 R und VCG3 R sind beispielsweise
jeweils 0 V, 1 V und 2 V.
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Die
Spannungen VCG1 V, VCG2 V und VCG3 V werden als Verifizierungsspannungen
bezeichnet. Werden Daten geschrieben, so liegen die Verifizierungsspannungen
an dem Steuergate an, zum Detektieren des Datenschreibzustands bei
einer Speicherzelle M, d. h., ob. Daten erfolgreich geschrieben
wurden oder nicht. Die Verifizierungsspannungen VCG1 V, VCG2 V und
VCG3 V sind beispielsweise jeweils 0.5 V, 1.5 V und 2.5 V.
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Ein
Flash-Speicher betrifft eine begrenzte Zahl für Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge, so
dass beispielsweise die Zahl der Wiederholungen für eine Schreib-Lösch-Folge
für eine
Zweipegel-Speicherzelle auf eine Wiederholungszahl von 1,000,000
begrenzt ist. Die Begrenzung der Zahl von Wiederholungen führt eine
Schreib-Lösch-Folgeschritt
auf, wenn Elektronen in dem floatenden Gate von dem floatenden Gate
der Speicherzelle in dem Schreibzustand zu dem Substrat lecken,
wenn eine weitere Schreib-Lösch-Folge
ausgeführt
wird. Lecken Elektronen von der Speicherzelle in dem Zustand des
Datums "1", gezeigt in 20,
und wird somit die Speicherzelle in den Zustand eines Datums "0" gebracht, so wird das Schreiben von
Daten unterbrochen.
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Wird
ein Mehrpegeldatum in die Speicherzelle geschrieben, so ist die
Differenz zwischen dem Mehrpegeldatum reduziert (beispielsweise
die Differenz der Spannung zwischen dem Zustand "3" und dem
Zustand "2", gezeigt in 20).
Im Ergebnis werden dann, wenn Elektronen in geringem Umfang zu dem
Substrat lecken, Daten in dem Zustand "3" ohne
Absicht zu dem Zustand "2" geändert. Wird
die Speicherzelle in den Mehrpegel-Datenmodus gebracht, so ist der
Schwellenwert der höchsten Schwellenwertspannung
(der Zustand "3" in einem in 20 gezeigten
Zustand) zu erweitern. Demnach ist das elektrische Feld zwischen
dem floatenden Gate und dem Substrat erweitert, was zu einer Erhöhung des
Umfangs an Elektronen führt,
die von dem floatenden Gate lecken.
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Unter
diesen Umständen
verschlechtert sich, je mehr die Zahl von Datenpegel in der Speicherzelle wird,
umso mehr die Zuverlässigkeit
für die
Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge.
Demnach wird die Zahl für
die zugelassenen Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge zu beispielsweise
einer Wiederholungszahl von 500,000 reduziert. Im Ergebnis verschlechtert
sich die Beständigkeit
(die Lebensdauer) der Halbleiter-Einrichtung.
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Eine übliche Speicherkarte
(beispielsweise sei Bezug genommen auf Niijima; IBM J. RES. DEVELOP.
Bd. 39, Nr. 5, September 1995) eine Struktur so, dass die Zahl der
Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
für jeden
Block aufgezeichnet ist, und ein Block, der mit einer Wiederholungszahl von
1,000,000 oder mehr Betriebsschritten einer Schreib-Lösch-Folge
unterzogen wurde, wird nicht verwendet. Jedoch führt auch das vorangehende Verfahren
zu einer Reduzierung der Zahl der Wiederholungen, für die die
zu verwendende Speicherkarte zugelassen ist, im Vergleich mit dem
2-Pegel-Datenspeichermodus, wenn die Zahl der Datenpegel erhöht ist.
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In
WO95/22146, einem Familienmitglied von US-A-5,784,018, ist ein Halbleiterspeichersystem
beschrieben, wie es in dem Oberbegriff von Anspruch 1 angezeigt
ist.
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Im
Hinblick auf die vorangehenden Ausführungen besteht ein technisches
Problem der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Speichersystems
mit einer Mehrpegel-Datenspeicherzelle und
unter Aufweisung einer verbesserten Beständigkeit gegenüber Schreib-Lösch-Folge-Betriebsschritten.
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Ein
anderes technisches Problem der vorliegenden Erfindung besteht in
der Schaffung eines Speichersystems einschließlich einer Vielzahl neuer Systemelemente,
die für
das Speichersystem erforderlich sind, mit der Fähigkeit zum Erzielen des vorangehenden
technischen Problems.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Speichersystem geschaffen,
enthaltend einen Speicherabschnitt mit einer Speicherzelle, enthaltend
eine Mehrpegel-Datenspeicherzelle
mit der Betriebsfähigkeit
bei unterschiedlichen Pegeln, dadurch gekennzeichnet, dass: die
Speicherzelle als eine n-Pegel-Datenspeicherzelle betrieben wird,
wobei n eine ganze Zahl gleich zu oder größer als 3 ist, und zwar solange,
bis die Zahl der Wiederholungen für das Ausführen einer Schreib-Lösch-Folge
eine vorgegebene Wiederholungszahl erreicht, und die Speicherzelle
als eine m-Pegel-Datenspeicherzelle betrieben
wird, mit m als einer ganzen Zahl kleiner als n, wenn die Zahl für das Ausführen der
Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
die vorgegebene Wiederholungszahl überstiegen hat.
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Die
Speicherzelle kann als eine 2-Pegel-Datenspeicherzelle dann betrieben
werden, wenn die Zahl der Wiederholungen für das Ausführen der Schreib-Lösch-Folge
die vorgegebene Zahl der Wiederholungen überstiegen hat.
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Die
Speicherzelle kann als die n-Pegel-Datenablage-Speicherzelle solange betrieben werden,
bis die Zahl der Wiederholungen für das Ausführen der Schreib-Lösch-Folge
eine n-te Zahl der Wiederholungen enthaltend die vorgegebene Zahl
von Wiederholungen erreicht, und die Speicherzelle wird als eine
(n – 1)-Pegel-Datenablage-Speicherzelle
nach der n-ten Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
betrieben, bis die Zahl der Wiederholungen für das Ausführen der Schreib-Lösch-Folge eine (n – 1)-te
Zahl von Wiederholungen erreicht, und die Speicherzelle kann als i-Pegel-Datenablage-Speicherzelle
betrieben werden, mit i als einer ganzen Zahl gleich zu oder größer als
2, nach einer (i + 1)-ten Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge,
bis die Zahl der Wiederholungen für das Ausführen der Schreib-Lösch-Folge die
i-te Zahl von Wiederholungen erreicht hat.
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Eine Änderung
von einem n-Pegel-Datenspeichermodus zu einem m-Pegel-Datenspeichermodus kann in einer
Speicher-Chip-Einheit mit dem Speicherabschnitt ausgeführt werden,
oder eine Änderung
von einem n-Pegel-Datenspeichermodus zu einem (n – 1)-Pegel-Datenspeichermodus
oder eine Änderung
von einem (i + 1)-Pegel-Datenspeichermodus
zu einem i-Pegel-Datenspeichermodus kann in einer Speicher-Chip-Einheit
mit dem Speicherabschnitt ausgeführt
werden.
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Der
Speicherabschnitt kann einen Speicherzellblock enthalten, enthaltend
eine vorgegebene Zahl von Speicherzellen, und mit der Funktion als eine
Einheit zum kollektiven Schreiben oder Löschen von Daten, und eine Änderung
von einem n-Pegel-Datenspeichermodus
zu einem m-Pegel-Datenspeichermodus kann in der Speicherzellen-Blockeinheit
ausgeführt
werden, oder der Speicherabschnitt kann eine Speicherzellenblock
enthalten, enthaltend eine vorgegebene Zahl von Speicherzellen und
mit der Funktion als Einheit zum kollektiven Schreiben oder Löschen von
Daten, und eine Änderung
von einem n-Pegel-Datenspeichermodus
zu einem (n – 1)-Pegel-Datenspeichermodus
oder eine Änderung von
einem (i + 1)-Pegel-Datenspeichermodus zu einem i-Pegel-Datenspeichermodus
kann in der Speicherzellen-Blockeinheit
ausgeführt
werden.
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Daten
können
weder in die Speicherzelle geschrieben noch von der Speicherzelle
gelöscht
werden, nachdem die Zahl von Wiederholungen für das Ausführen der Schreib-Lösch-Folge
eine begrenzte Zahl in einem m-Pegel-Datenspeichermodus erreicht,
nachdem eine Änderung
von einem n-Pegel-Datenspeichermodus zu dem m-Pegel-Datenspeichermodus
ausgeführt
wurde, oder Daten können
weder in die Speicherzelle geschrieben noch von der Speicherzelle
gelöscht
werden, nachdem die Zahl von Wiederholungen für das Ausführen der Schreib-Lösch-Folge
eine begrenzte Zahl in einem (n – 1)-Pegel-Datenspeichermodus
erreicht, nachdem ein Ändern
von einem n-Pegel-Datenspeichermodus zu
dem (n – 1)-Pegel-Datenspeichermodus
ausgeführt
wurde, oder nachdem die Zahl von Wiederholungen für das Ausführen der
Schreib-Lösch-Folge eine
begrenzte Zahl in einem i-Pegel-Datenspeichermodus erreicht, nachdem
ein Ändern
von einem (i + 1)-Pegel-Datenspeichermodus zu dem i-Pegel-Datenspeichermodus
ausgeführt
wurde.
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Die
Speicherzelle kann nicht verwendet werden, nachdem die Zahl von
Wiederholungen für
das Ausführen
der Schreib-Lösch-Folge eine begrenzte Zahl
in einem m-Pegel-Datenspeichermodus erreicht, nachdem ein Ändern von
einem n-Pegel-Datenspeichermodus
zu dem m-Pegel-Datenspeichermodus ausgeführt wurde, oder die Speicherzelle kann
nicht verwendet werden, nachdem die Zahl von Wiederholungen für das Ausführen der Schreib-Lösch-Folge
eine begrenzte Zahl in einem (n – 1)-Pegel-Datenspeichermodus erreicht, nachdem ein Ändern von
einem n-Pegel-Datenspeichermodus zu dem (n – 1)-Pegel-Datenspeichermodus ausgeführt wurde,
oder nachdem die Zahl von Wiederholungen für das Ausführen der Schreib-Lösch-Folge eine
begrenzte Zahl in einem i-Pegel-Datenspeichermodus erreicht, nachdem
ein Ändern
von einem (i + 1)-Pegel-Datenspeichermodus zu dem i-Pegel-Datenspeichermodus
ausgeführt
wurde.
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Zyklen
können
wiederholt werden, von denen jeder einen Datenschreib- oder Löschbetrieb
in oder von der Speicherzelle enthält, sowie einen Verifizier-Lesebetrieb
zum Detektieren eines Zustands der Speicherzelle; die Zahl der wiederholten
Zyklen des Datenschreib- oder Lesebetriebs und des Verifizier-Lesebetriebs können überwacht
werden, und eine Änderung
von einem n-Pegel-Datenspeichermodus zu einem m-Pegel-Datenspeichermodus kann
ausgeführt
werden, nachdem die Zahl der wiederholten Zyklen eine vorgegebene
Zahl von Wiederholungen erreicht hat.
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Alternativ
können
Zyklen wiederholt werden, von denen jeder einen Datenschreib- oder
Löschbetrieb
in oder aus der Speicherzelle enthält, sowie einen Verifizier-Lesebetrieb
zum Detektieren eines Zustands der Speicherzelle; und die Zahl der
wiederholten Zyklen des Datenschreib- oder Lesebetriebs und des
Verifizier-Lesebetriebs kann überwacht
werden; und eine Änderung
von einem n-Pegel-Datenspeichermodus zu einem 2-Pegel-Datenspeichermodus kann ausgeführt werden,
nachdem die Zahl der wiederholten Zyklen eine vorgegebene Zahl von
Wiederholungen erreicht hat.
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Alternativ
können
Zyklen wiederholt werden, von denen jeder einen Datenschreib- oder
Löschbetrieb
in oder aus der Speicherzelle enthält, sowie einen Verifizier-Lesebetrieb
zum Detektieren eines Zustands der Speicherzelle; die Zahl der wiederholten Zyklen
für den
Datenschreib- oder Löschbetrieb
und den Verifizier-Lesebetrieb kann überwacht werden; und eine Änderung
von einem n-Pegel-Datenspeichermodus zu deinem (n – 1)-Pegel-Datenspeichermodus
oder eine Änderung
von einem (i + 1)-Pegel-Datenspeichermodus
zu einem i-Pegel-Datenspeichermodus kann ausgeführt werden, nachdem die Zahl
der wiederholten Zyklen eine vorgegebene Zahl von Wiederholungen
erreicht hat.
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Eine
Datenschreibspannung in die Speicherzelle in einem Datenschreibmodus
oder eine Löschspannung
zu der Speicherzelle in einem Datenlöschmodus kann dann erhöht sein,
wenn die Speicherzelle als eine m-Pegel-Datenspeicherzelle betrieben
wird, nachdem die Zahl von Wiederholungen für das Ausführen der Schreib-Lösch-Folge
die vorgegebene Zahl von Wiederholungen überstiegen hat, oder eine Datenschreibspannung
zu der Speicherzelle in einem Datenschreibmodus oder eine Datenlöschspannung
in einem Datenlöschmodus
kann dann erhöht
sein, wenn die Speicherzelle als eine (n – 1)-Pegel-Speicherzelle betrieben wird, nachdem die
Zahl von Wiederholungen für
das Ausführen
der Schreib-Lösch-Folge
die n-te Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge überstiegen hat, oder wenn die
Speicherzelle als eine i-Pegel-Datenspeicherzelle
betrieben wird, nachdem die Zahl von Wiederholungen für das Ausführen der Schreib-Lösch-Folge
die (i + 1)-te Zahl von Wiederholungen für die Schreib-Lösch-Folge überstiegen hat.
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Eine
Breite eines Datenschreibpuls zu der Speicherzelle in einem Datenschreibmodus
oder eine Breite eines Datenlöschpuls
zu der Speicherzelle in einem Datenlöschmodus kann dann erhöht sein, wenn
die Speicherzelle als eine m-Pegel-Datenspeicherzelle betrieben wird, nachdem
die Zahl von Wiederholungen für
das Ausführen
der Schreib-Lösch-Folge
die vorgegebene Zahl von Wiederholungen für die Schreib-Lösch-Folge überstiegen
hat, oder eine Breite eines Datenschreibpulses zu der Speicherzelle
in einem Datenschreibmodus oder eine Breite eines Datenlöschpulses
zu der Speicherzelle in einem Datenlöschmodus kann dann erhöht sein,
wenn die Speicherzelle als eine (n – 1) Pegel- Datenspeicherzelle betrieben wird, nachdem
die Zahl von Wiederholungen für
das Ausführen
der Schreib-Lösch-Folge
die n-te Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge überstiegen hat, oder wenn die
Speicherzelle als eine i-Pegel-Datenspeicherzelle
betrieben wird, nachdem die Zahl von Wiederholungen für das Ausführen der Schreib-Lösch-Folge
die (i + 1)-te Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge überstiegen
hat.
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Ein
vollständigeres
Verständnis
dieser Erfindung ergibt sich anhand der folgenden detaillierten Beschreibung
im Zusammenhang mit der beigefügten
Zeichnung; es zeigen:
-
1 eine
Graphen zum Darstellen der Beziehung zwischen den Schwellwertspannungen
für 4-Pegeldaten
in einem Mehrfachpegel-Daten-NAND-Flash-Speicher gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2A, 2B und 2C Graphen
jeweils zum Darstellen der Beziehung zwischen den Schwellwertspannungen
und 3-Pegeldaten
in einem Mehrfachpegel-Daten-NAND-Flash-Speicher gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
3A und 3B Graphen
jeweils zum Darstellen der Beziehung zwischen den Schwellwertspannungen
und einem 2-Pegeldatum
in einem Mehrfachpegel-Daten-NAND-Flash-Speicher gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
4 ein
Blockschaltbild zum Darstellen eines Flash-Speichers gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
5 eine
Struktur eines Chips des in 4 gezeigten
Flash-Speichers;
-
6 ein
Blockschaltbild zum Darstellen eines Speichersystems gemäß einer
Modifikation der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
7 ein
Flussdiagramm für
den Betrieb eines ersten Speichersystems gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
8 ein
Flussdiagramm für
den Betrieb eines zweiten Speichersystems gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
9 ein
Flussdiagramm für
den Betrieb eines dritten Speichersystems gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
10 ein
Flussdiagramm für
den Betrieb eines siebten Speichersystems gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
11 ein
Flussdiagramm für
den Betrieb eines achten Speichersystems gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
12 ein
Flussdiagramm für
den Betrieb eines neunten Speichersystems gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
13 ein
Flussdiagramm für
den Betrieb eines zehnten Speichersystems gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
14 ein
Flussdiagramm für
den Betrieb eines elften Speichersystems gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
15 ein
Flussdiagramm für
den Betrieb eines zwölften
Speichersystems gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
16 ein
Flussdiagramm für
den Betrieb eines dreizehnten Speichersystems gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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17A ein Diagramm zum Darstellen eines Draufsichtmusters
eines NAND-Trennabschnitts in dem Speicherzellenfeld;
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17B ein Schaltdiagramm des NAND-Trennabschnitts;
-
18A einen Querschnitt, herangezogen entlang der
in 17A gezeigten Linie XXXIX-XXXIX;
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18B eine Querschnittsansicht, herangezogen entlang
der in 17A gezeigten Linie XXXIXB-XXXIXB;
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19 ein
Schaltbild zum Darstellen eines Speicherzellenfelds mit NAND-Zellen,
angeordnet in einer Matrixkonfiguration; und
-
20 einen
Graphen zum Darstellen der Beziehung zwischen Schwellwertspannungen
und 4-Pegeldaten in der Speicherzelle.
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Nun
werden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung so beschrieben, dass ein Mehrfachpegel-Daten-NAND-Flash-Speicher
als ein Beispiel herangezogen wird.
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Die 1, 2A–2C und 3A–3B zeigen
Graphen zum Darstellen der Beziehung zwischen Schwellwertspannungen
und Mehrpegeldaten in jedem Speichermodus des Mehrfachpegel-Daten-NAND-Flash-Speichers gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die 1 zeigt
ein Beispiel der Beziehung zwischen Schwellwertspannungen und 4-Pegeldaten.
Die 2A bis 2C zeigen
drei Beispiele der Beziehung zwischen den Schwellwertspannungen und
der 3-Pegeldaten in dem 3-Pegel-Betriebsmodus.
Die 3A und 3B zeigen
zwei Beispiele der Beziehung zwischen den Schwellwertspannungen
und 2-Pegeldaten in einem 2-Pegel-Betriebsmodus.
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Unter
Bezug auf die 1, 2A bis 2C, 3A und 3B,
ist der Zustand "0" ein Löschzustand,
und "1", "2", und "3" sind
Schreibzustände.
Der Betrieb (Schreiben, Lesen und Löschen) in dem Chip des Mehrfachpegel-Daten-NAND-Flash-Speichers
wird so ausgeführt
wie offenbart in der japanischen Patent-Offenlegung Nr. 7-93979,
der japanischen Patent-Offenlegung Nr. 7-161852, der japanischen
Patentanmeldung Nr. 7-295137, der japanischen Patentanmeldung Nr. 8-61443
und der japanischen Patentanmeldung Nr. 8-61445.
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In
dem EEPROM verringert sich die Zahl der Wiederholungen für das Ausführen der Schreib-Lösch-Folge
mit der Zunahme der Zahl der Datenpegel. Beispielsweise ist eine
4-Pegel-Datenspeicherzelle
mit dem 4-Pegel-Datenspeicherzustand, wie in 1 gezeigt,
auf 500,000 Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
begrenzt, und eine 3-Pegel-Datenspeicherzelle mit dem 3-Pegel-Datenspeicherzustand,
wie in 2A bis 2C gezeigt, ist
auf 800,000 Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge begrenzt, und eine 2-Pegel-Datenspeicherzelle
mit dem 2-Pegel-Datenspeicherzustand,
wie in den 3A und 3B gezeigt,
ist auf 1,000,000 Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge begrenzt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Speicherzelle als eine 4-Pegel-Datenspeicherzelle mit
einem Speicherzustand verwendet, wie er in 1 gezeigt
ist. Nach 500,000 Wiederholungen für das Ausführen der Schreib-Lösch-Folge
wird die Speicherzelle als eine 3-Pegel-Datenspeicherzelle verwendet,
wie in 2A bis 2C gezeigt.
Nach dem Ausführen
von 800,000 Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge wird die Speicherzelle
als eine 2-Pegel-Datenspeicherzelle verwendet, wie in den 3A und 3B gezeigt.
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Zum
Vereinfachen des Betriebsverfahrens der Halbleitereinrichtung kann
die Struktur so ausgebildet sein, dass die Speicherzelle als die
4-Pegel-Speicherzelle solange verwendet wird, bis 500,000 Wiederholungen
der Schreib-Lösch-Folge ausgeführt sind,
und sie wird als die 2-Pegel-Datenspeicherzelle
nach dem Ausführen
von 500,000 Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge verwendet, ohne dass
sie als die 3-Pegel-Datenspeicherzelle verwendet wird.
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Übersteigt
die Zahl der Wiederholungen für das
Ausführen
der Schreib-Lösch-Folge
für die
4-Pegel-Datenspeicherzelle, die begrenzte Zahl von Wiederholungen,
so wird die Speicherzelle sequentiell verwendet als die 3-Pegel-Datenspeicherzelle
und die 2-Pegel-Datenspeicherzelle oder als die 2-Pegel-Datenspeicherzelle.
Demnach lässt
sich die Zahl der zugelassenen Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
für den
Flash-Speicher erhöhen.
Demnach hat der Mehrfachpegel-Daten-NAND-Flash-Speicher gemäß der vorliegenden Erfindung
die Fähigkeit
zum Verbessern der Beständigkeit
gegenüber
einer Schreib-Lösch-Folge,
im Vergleich zu dem üblichen
Mehrfachpegel-Daten-NAND-Flash-Speicher.
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Die
vorliegende Erfindung verbessert die Beständigkeit eines einzelnen Flash-Speichers,
d. h. die Beständigkeit
eines Halbleiter-Chips und diejenige einer Speichereinrichtung,
die den Flash-Speicher enthält,
bei einer Vielzahl von Speichereinrichtungen (beispielsweise einer
Speicherkarte).
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Die
Frage, ob die Speicherzelle als die 4-Pegel-Datenspeicherzelle oder eine 3-Pegel-Datenspeicherzelle
oder eine 2-Pegel-Datenspeicherzelle betrieben wird, lässt sich
durch Eingabe eines Befehls zu dem Flash-Speicher von der Außenseite
des Chips steuern. D. h., der Flash-Speicher ist versehen mit den
folgenden Betriebsmodi bestehend aus einem Schreibbetriebsmodus,
oder einem Schreibverfahren (/einem Lesebetriebsmodus oder einem
Betriebsverfahren) für
4-Pegeldaten, einem
Schreibbetriebsmodus, oder einem Betriebsverfahren (/Lesebetriebsmodus
oder eine Betriebsverfahren) für 3-Pegeldaten
und einem Schreibbetriebsmodus, oder einem Betriebsverfahren (/Lesebetriebsmodus oder
Betriebsverfahren) für
2-Pegeldaten.
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Irgendeiner
der Betriebsmodi (oder der Betriebsverfahren) kann durch Eingabe
eines Befehls ausgewählt
werden.
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Die
Frage, ob die Speicherzelle als die 4-Pegel-Datenspeicherzelle oder die 3-Pegel-Datenspeicherzelle
oder die 2-Pegel-Datenspeicherzelle betrieben wird, lässt sich
in Übereinstimmung
mit Schreibdaten steuern, die von einem Controller zum Steuern des
Flash-Speichers zugeführt
werden. D. h., es kann eine Struktur eingesetzt werden, bei der der
interne Betrieb des Flash-Speichers nicht geändert ist, jedoch die Speicherzelle
sequentiell betrieben wird als die 4-Pegel-Datenspeicherzelle, die 3-Pegel-Datenspeicherzelle
und die 4-Pegel-Datenspeicherzelle
oder als die 2-Pegel-Datenspeicherzelle,
nachdem sie als die 4-Pegel-Speicherzelle betrieben wurde, in Übereinstimmung
mit den Inhalten der von der Außenseite
zugeführten
Schreibdaten. Wird die Speicherzelle als die 4-Pegel-Datenspeicherzelle betrieben,
so werden 4-Pegeldaten "0", "1", "2", und "3" zugeführt. Wird die Speicherzelle
als die 3-Pegel-Datenspeicherzelle betrieben, so werden 3-Pegeldaten "0", "1" und "2" zugeführt. Wird die Speicherzelle
als 2-Pegel-Datenspeicherzelle betrieben, so werden 2-Pegeldaten "0", "1" zugeführt. Wie
oben beschrieben, kann der Wert der Eingangsdaten in Übereinstimmung
mit dem Betriebsmodus der Speicherzelle gesteuert werden.
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Übersteigt
die Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge für die 2-Pegel-Datenspeicherzelle
die begrenzte Zahl von Wiederholungen, so kann die Anwendung der
Speicherzelle gesperrt sein.
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Übersteigt
die Zahl von Wiederholungen für die
Schreib-Lösch-Folge für die 2-Pegel-Datenspeicherzelle
die begrenzte Zahl von Wiederholungen, so kann das Schreiben von
Daten in die Speicherzelle oder das Löschen von Daten aus der Speicherzelle gesperrt
sein. Da in einem solchen Fall eine Schreib-Lösch-Folge für Daten zu der Speicherzelle gesperrt
ist, kann die Speicherzelle als ein ROM verwendet werden. Wird die
Speicherzelle als ein ROM verwendet, so bestimmt insbesondere der
Umfang der Verschlechterung des Tunneloxidfilms die Zeitperiode,
in der sich Daten speichern lassen. Selbst wenn die Zahl von Wiederholungen
der Schreib-Lösch-Folge
die begrenzte Zahl der Wiederholungen erreicht, hat die Speicherzelle
allgemein eine Zuverlässigkeit,
um als der ROM zu dienen. Der Grund hierfür besteht darin, dass die begrenzte
Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge so festgelegt ist,
dass ein gewisser Randabstand zu dem Moment besteht, zu dem der
Tunneloxidfilm nicht mehr länger
verwendet werden kann.
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Es
wird nun ein Speichersystem gemäß einer
zweiten Ausführungsform
beschrieben.
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Die 4 zeigt
ein Blockschaltbild zum Darstellen eins Flash-Speichers gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 4 gezeigt, steuert ein Controller 10k (mit
k als ganzer Zahl) Chips 101-1 bis 101-k eines
Mehrfachpegel-Daten-NAND-Flash-Speichers.
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Die 5 zeigt
ein Blockschaltbild zum Darstellen eines Chips, beispielsweise des
Chips 101-1, des in 4 gezeigten
Mehrfachpegel-Daten-NAND-Flash-Speichers. Jeder in 4 gezeigte Chip
enthält
eine Vielzahl von Speicherzellen, von denen jede eine Schwellwertspannungsverteilung entsprechend
dem Mehrfachpegel-Datenspeicherpegel hat, wie diejenigen gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Schwellwertspannungsverteilung ist ähnlich zu
der in den 1, 2A bis 2C, 3A und 3B gezeigten,
so dass "0" der Löschzustand
ist, und "1", "2" und "3" sind
Schreibzustände,
wie in den 1, 2A bis 2C, 3A und 3B gezeigt.
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Der
Betrieb (Schreiben, Lesen und Löschen) in
dem Chip des Mehrfachpegel-Daten-NAND-Flash-Speichers wird ausgeführt wie
offenbart in der japanischen Patent-Offenlegung Nr. 7-93979, der
japanischen Patent-Offenlegung Nr. 7-161852, der japanischen Patentanmeldung
Nr. 7-295137, der japanischen Patentanmeldung Nr. 8-61443 und der
japanischen Patentanmeldung Nr. 8-61445.
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Eine
Seite, die eine Einheit ist, gemäß der Daten
gleichzeitig geschrieben werden, besteht aus 528-Byte-Stücken der
Speicherzellen. Von 528-Byte-Stücken
der Speicherzellen bilden 512-Byte-Stücke einer Speicherzelle ein
Datengebiet, während
die verbleibenden 16-Byte-Stücke
einer Speicherzelle eine Adressumsetztabelle speichern, zum Aufzeigen
der Zuordnung zwischen den logischen Adressen und den physikalischen
Adressen, sowie von Fehlerkorrekturcodes (Fehlerkorrekturcode: ECC).
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Unter
Bezug auf die 5 besteht ein Chip aus 512 Blöcken, von
dem Block 0 bis zu dem Block 511. Ein Block, als eine Einheit, für die Daten
gleichzeitig gelöscht
werden, besteht aus 16 Seiten, ausgehend von der Seite 0 zu der
Seite 15. Beispielsweise wird der vorangehende Endblock Block 0
als Systemgebiet verwendet. D. h., der Block 0 ist erforderlich, um
die Zahl der Wiederholungen für
die Schreib-Lösch-Folge
in jedem Block zu speichern, sowie die Information über einen
gebrochenen Block, oder eine Blockfolgenummer S. Die Blockfolgenummer
S und dergleichen sind offenbart in Niijima; IBM J. RES. DEVELOP.
Bd. 39, Nr. 5, September 1995. In diesem Fall erfolgt immer dann,
wenn ein Schreiben oder Löschen
wiederholt wird, ein Überschreiben
der Zahl der Schreib-Lösch-Folge in dem voraneilenden Endblock,
der die Zahl der Schreib-Lösch-Folge
speichert. Da die Schreib-Lösch-Folge,
wie oben beschrieben, oft in dem Systemblock ausgeführt wird, ist
die Lebensdauer der Speicherzelle in dem Systemgebiet manchmal im
Vergleich zu der Lebensdauer der Speicherzelle in dem anderen Datengebiet verkürzt.
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Die 6 zeigt
ein Blockschaltbild zum Darstellen der Modifikation des Speichersystems
gemäß der zweiten
Ausführungsform.
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Ist
die Lebensdauer des Systemgebiets kürzer als diejenige der Speicherzellen
in den anderen Gebieten, so kann ein DRAM 102 zum Speichern
des Systemgebiets vorgesehen sein, beispielsweise ein Gebiet zum
Aufzeichnen der Zahl der Schreib-Lösch-Folge, wie in 6 gezeigt.
Wird die Energieversorgung angeschaltet (d. h., bei Betrieb), werden
Daten im Systemgebiet des Flash-Speichers in dem DRAM gelesen und
gespeichert. Hiernach wird die Schreib-Lösch-Folge in dem Systemgebiet im
Hinblick auf eine Datenschreib-, eine Datenlösch- oder eine Datenschreiblöschfolge
ausgeführt.
Zu dieser Zeit unterliegt das in dem DRAM gespeicherte Systemgebiet
der Schreib-Lösch-Folge.
In Übereinstimmung
mit Daten in dem Systemgebiet in dem DRAM unterliegen Daten in dem
Systemgebiet in dem Flash-Speicher der Datenschreib-Löschfolge dann,
wenn die Energiequelle bzw. Versorgung ausgeschaltet ist oder nach
jeder vorgegebenen Zeitperiode.
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Wie
oben beschrieben, wird die Schreib-Lösch-Folge des Systemgebiets
während dem
Betrieb ausgeführt,
wie beispielsweise demjenigen, bei dem Daten in dem DRAM der Datenschreib-Lösch-Folge
unterliegen. Demnach lässt
sich eine häufige
Schreib-Lösch-Folge
des Systemgebiets in dem Flash-Speicher
vermeiden.
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Eine
Adressumsetztabelle muss dann überschrieben
werden, wenn Daten geschrieben, gelöscht oder überschrieben werden, und die
Inhalte der Adressumsetztabelle können in dem DRAM gespeichert
sein, und ebenso kann die Schreib-Lösch-Folge in dem DRAM ausgeführt werden.
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Für diese
Ausführungsform
wird ein 4-Pegel-Daten-Flash-Speicher
als ein Beispiel beschrieben. Beispielsweise kann eine 4-Pegel-Datenspeicherzelle,
die so strukturiert ist, wie in 1 gezeigt, mit
einer Wiederholungszahl von 500,000 beschrieben werden, während eine
2-Pegel-Datenspeicherzelle, die so strukturiert ist, wie in 3A und 3B gezeigt,
mit einer Wiederholungszahl von 1,000,000 geschrieben werden kann.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
wird die Speicherzelle in einem 4-Pegeldatenmodus verwendet, um
als 4-Pegel-Datenspeicherzelle zu dienen, wie in 1 gezeigt,
bis die Schreib-Lösch-Folge 500,000
mal ausgeführt
ist. Die Zahl der Wiederholungen für die Schreib-Lösch-Folge
für jeden
Block wird in einem Gebiet zum Speichern der Zahl der Schreib-Lösch-Folge
in dem Systemgebiet des Flash-Speichers dann gespeichert, wenn die
Energieversorgung ausgeschaltet ist. Ist die Energieversorgung angeschaltet,
d. h. in Betrieb, wird sie in dem Gebiet zum Aufzeichnen der Zahl
der Schreib-Lösch-Folge
in dem DRAM gespeichert.
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Nachdem
die Schreib-Lösch-Folge
mit einer Wiederholung von 500,000 ausgeführt ist, wird die Speicherzelle
in dem 2-Pegeldatenmodus
verwendet, um als 2-Pegel-Datenspeicherzelle zu dienen. Eine Änderung
zwischen dem 4-Pegelmodus kann für
die Seiteneinheit oder eine Blockeinheit ausgeführt werden, oder in einer Einheit
mehrerer Blöcke oder
einer Chip-Einheit. Eine Pegelhaltevorrichtung zum Speichern von
Information dahingehend, ob jede Seite, jeder Block oder jeder Chip
in dem 2-Pegeldatenmodus oder dem 4-Pegeldatenmodus vorliegt, speichert
Information über
den Betriebsmodus in dem Systemgebiet des Flash-Speichers, wenn
die Energieversorgung ausgeschaltet ist. Ist die Energieversorgung
angeschaltet (d. h., bei dem Betrieb), wird die Information in dem
DRAM gespeichert. Wird elektrische Energie zugeführt, so wird die Pegelhaltevorrichtung
gelesen, um den Pegel zu bestimmen, bei dem die Speicherzelle betrieben
wird.
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Wie
oben beschrieben, wird die Speicherzelle als die 2-Pegel-Datenspeicherzelle
dann verwendet, wenn die Zahl von Wiederholungen für das Ausführen der
Schreib-Lösch-Folge
die begrenzte Zahl der Wiederholungen für die 4-Pegel-Datenspeicherzelle übersteigt.
Demnach lässt
sich die zulässige Zahl
von Wiederholungen für
die Schreib-Lösch-Folge
für den
Flash-Speicher erhöhen.
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Die
Frage, ob die Speicherzelle als 4-Pegel-Datenspeicherzelle oder
als 2-Pegel-Datenspeicherzelle betrieben wird, kann durch Eingabe
eines Befehls an den Flash-Speicher von dem Controller 100 gesteuert
werden. D. h., der Flash-Speicher ist versehen mit den folgenden
Betriebsmodi, bestehend aus Schreib-Betriebsmodus, oder einem Betriebsverfahren
(/Lesebetriebsmodus oder einem Betriebsverfahren) für 4-Pegeldaten und einem Schreibbetriebsmodus
oder einem Betriebsverfahren (/Lesebetriebsmodus oder einem Betriebsverfahren) für 2-Pegeldaten.
Jeder vorgesehene Betriebsmodus (oder jedes vorgesehen Betriebsverfahren)
kann durch Eingabe eines Befehls ausgewählt werden.
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Die
Frage, ob sie Speicherzelle als die 4-Pegel-Datenspeicherzelle oder die 2-Pegel-Datenspeicherzelle
betrieben wird, kann in Übereinstimmung mit
Schreibdaten gespeichert werden, die von einem Controller 100 zum
Steuern des Flash-Speichers zugeführt werden. D. h., es kann
eine Struktur eingesetzt werden, bei der der interne Betrieb des Flash-Speichers
nicht geändert
ist, jedoch die Speicherzelle sequentiell betrieben wird als die
4-Pegel-Datenspeicherzelle oder die 2-Pegel-Datenspeicherzelle,
in Übereinstimmung
mit den Inhalten der von der Außenseite
zugeführten
Schreibdaten. Wird die Speicherzelle als die 4-Pegel-Datenspeicherzelle betrieben,
so werden 4-Pegeldaten "0", "1", "2" und "3" zugeführt. Wird die Speicherzelle
als 2-Pegel-Datenspeicherzelle
betrieben, so werden 2-Pegeldaten "0",
und "1" zugeführt.
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Die
Zahl der Speicherzellen in dem Datengebiet einer Seite kann unterschiedlich
zwischen den 4-Pegelmodus und dem 2-Pegelmodus ausgebildet sein. In jedem
Fall des 4-Pegelmodus oder des 2-Pegelmodus können beispielsweise 512-Byte-Stücke der
Speicherzellen der 528-Byte-Stücke
der Speicherzellen das Datengebiet bilden, und 15-Byte-Speicherzellen,
die die verbleibenden Speicherzellen sind, können die Adressumsetztabelle zum
Aufzeigen der Zuordnung zwischen der Logikadresse und der physikalischen
Adresse und des Fehlerkorrekturcodes (ECC) speichern. Als Alternative hierzu
können
die Gebiete für
die Adressumsetztabelle und das ECC-Gebiet für jeden von dem 4-Pegelmodus
und dem 2-Pegelmodus optimiert sein. Es kann eine Struktur eingesetzt
werden, bei der der 4-Pegelmodus so ausgebildet ist, dass Gebiete
für die Adressumsetztabelle
und den ECC 16-Byte-Stücke
der Speicherzellen verwenden, und bei der der 2-Pegeldatenmodus
24-Byte-Stücke
der Speicherzellen oder 8-Byte-Stücke der Speicherzellen verwendet.
In jedem Fall können
Gebiete mit Ausnahme der Adressumsetztabelle und dem ECC als das
Datengebiet verwendet werden.
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Da
Daten in dem Gebiet zum Aufzeichnen der Zahl der Schreib-Lösch-Folge immer dann aktualisiert
werden, wenn die Schreib-Lösch-Folge
in jedem Block ausgeführt
wird, ermöglicht
ein Überwachen
des Gebiets zum Speichern der Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
ein Bestimmen des Pegels, mit dem die Speicherzelle betrieben wird.
D. h., das Gebiet zum Aufzeichnen der Zahl von Wiederholungen der
ausgeführten Schreib-Lösch-Folge
in dem DRAM wird vor dem Ausführen
der Schreib-Lösch-Folge
gelesen. Beträgt die
Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge in dem Block, in
den Daten geschrieben werden, 500,000 oder weniger, so wird das
Schreiben ausgeführt,
indem der Block als 4-Pegel-Datenspeicherzelle
ausgebildet ist. Ist die Zahl der Schreib-Lösch-Folge
größer als
eine Wiederholungszahl von 500,000, so werden die Inhalte der Pegelhaltevorrichtung
in dem DRAM von der 4-Pegel-Datenspeicherzelle zu der 2-Pegel-Datenspeicherzelle
geändert,
und Daten werden in den Block als 2-Pegel-Datenspeicherzelle geschrieben. Übersteigt
die Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge 1,000,000 Wiederholungen,
so kann die Anwendung des Blocks gesperrt sein, oder das Schreiben
und Löschen
von Daten im Hinblick auf den Block kann gesperrt sein.
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Die
zweite Ausführungsform
hat die Struktur derart, dass die Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
für jeden
Block aufgezeichnet ist, und der Pegel, bei dem jeder Block betrieben wird,
wird bestimmt. Die Einheit, für
die der Pegel bestimmt wird, ist nicht auf den Block beschränkt. Beispielsweise
kann ein Gebiet zum Aufzeichnen der Zahl der Wiederholungen der
Schreib-Lösch-Folge für die Vielzahl
der Blöcke
vorgesehen sein, und der Pegel, mit dem eine Einheit mehrerer Blöcke betrieben
wird, kann bestimmt werden. Als Alternative hierzu kann ein Gebiet
zum Aufzeichnen der Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
für jeden Chip
des Flash-Speichers vorgesehen sein, und der Pegel, bei dem eine
Einheit des Chips betrieben wird, kann bestimmt werden. Es kann
eine andere Struktur eingesetzt werden, bei der die Zahl der Wiederholungen
der Schreib-Lösch-Folge
für jedes
Seiteneinheit überwacht
werden kann, und der Pegel, bei dem jede Seiteneinheit betrieben
wird, kann bestimmt werden.
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Obgleich
die zweite Ausführungsform
die Struktur so hat, dass die Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge überwacht
wird, und trotz der Tatsache, dass der Pegel, bei dem die Speicherzelle
betrieben wird, bestimmt wird, kann als Alternative hierzu beispielsweise
die Zeit ab dem Versand überwacht
werden, um den Pegel zu bestimmen, bei dem die Speicherzelle betrieben
wird.
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Ein
Speichersystem gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezug auf die 7 bis 16 beschrieben.
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Eine
Vielzahl von Speichersystemen gemäß der vorliegenden Erfindung
werden nun als Speichersystemen gemäß der dritten Ausführungsform
beschrieben.
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Die 7 zeigt
ein Flussdiagramm zum Darstellen des Betriebs eines ersten Speichersystems gemäß der dritten
Ausführungsform.
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Das
erste Speichersystem enthält
eine Speicherzelle zum Speichern von n-Pegeldaten (n als ganze Zahl
gleich zu oder größer als
3, und sie beträgt
beispielsweise 3 oder 4 oder 8 oder 16). Das erste Speichersystem
ist so strukturiert, dass die Speicherzelle als ein n-Pegel-Datenspeicher
solange betrieben wird, bis die Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge nicht mehr ist als
eine vorgegebene Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
(beispielsweise 500,000 Wiederholungen) wie in 7 gezeigt.
Ist die Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge größer als 500,000,
so wird die Speicherzelle als m-Speicherzelle betrieben (m als ganze
Zahl kleiner als n).
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Wie
bei der zweiten Ausführungsform
beschrieben, kann die Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
in dem Gebiet zum Speichern der Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
für jeden
Block oder jeden Chip aufgezeichnet werden, und das Gebiet zum Speichern
der Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
wird überwacht,
um den Pegel zu bestimmen, bei dem die Speicherzelle betrieben wird.
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Die 8 zeigt
ein Flussdiagramm zum Darstellen des Betriebs für ein zweites Speichersystem gemäß der dritten
Ausführungsform.
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Das
zweite Speichersystem enthält
eine Speicherzelle zum Speichern von n-Pegeldaten (n als ganzer
Zahl gleich zu oder größer als
3, und sie beträgt
beispielsweise 3 oder 4 oder 8 oder 16). Das zweite Speichersystem
ist so strukturiert, dass die Speicherzelle als ein n-Pegel-Datenspeicher
solange betrieben wird, bis die Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge nicht mehr ist als
eine vorgegebene Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge,
wie in 8 gezeigt. Ist die Zahl von Wiederholungen der
Schreib-Lösch-Folge größer als
die vorgegebene Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge, so wird die
Speicherzelle als eine 2-Pegel-Datenspeicherzelle
betrieben.
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Die 9 zeigt
ein Flussdiagramm zum Darstellen des Betriebs eines vierten Speichersystems gemäß der dritten
Ausführungsform.
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Das
dritte Speichersystem enthält
eine Speicherzelle zum Speichern von n-Pegeldaten (mit n als ganzer
Zahl gleich zu oder größer als
3, und sie beträgt
beispielsweise 3 oder 4 oder 8 oder 16). Wie in 9 gezeigt,
ist das dritte Speichersystem so strukturiert, dass die Speicherzelle
als ein n-Pegel-Datenspeicher solange betrieben wird, bis die Zahl
von Wiederholungen der ausgeführten Schreib-Lösch-Folge
eine n-te Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge erreicht. Nach dem Ausführen der
n-ten Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge,
bis die Zahl der Wiederholungen der ausgeführten Schreib-Lösch-Folge
eine (n – 1)-te
Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge erreicht, wird die
Speicherzelle als eine (n – 1)-Pegel-Datenspeicherzelle
betrieben. Nach dem Ausführen
einer (i + 1)-ten Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge (i ist eine
ganze Zahl größer als
2), solange, bis die Zahl von ausgeführten Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge eine
i-te Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge erreicht, wird die
Speicherzelle als eine i-Pegel-Datenspeicherzelle
betrieben.
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Es
ist zu erwähnen,
dass die vorgegebene Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge, die
jeweils für
die n-Pegel-Datenspeicherzelle,
die (n – 1)
Pegel-Datenspeicherzelle und die i-Pegel-Datenspeicherzelle festgelegt
sind, definiert sind als n-te Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge,
als (n – 1)-te
Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge und als i-te Zahl von
Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge,
und sie werden hier ähnlich
nachfolgend angewandt.
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Ein
viertes Speichersystem ist eine Halbleitereinrichtung mit einer
Speicherzelle zum Speichern von n-Pegeldaten (n als ganzer Zahl
gleich zu oder größer als
3, und sie beträgt
beispielsweise 3 oder 4 oder 8 oder 16). Das vierte Speichersystem
enthält eine
Pegelhaltevorrichtung zum Speichern des Pegels, der durch die Speicherzelle
gespeicherten Daten.
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Die
Pegelhaltevorrichtung muss so strukturiert sein, dass die Inhalte
des Speichers beispielsweise in dem ersten Block des Flash-Speicherchips gespeichert
sind, beispielsweise als Block 0, gezeigt in 5.
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Als
Alternative hierzu kann eine Struktur angewandt werden, bei der
die Pegelhaltevorrichtung dann gelesen wird, wenn elektrische Energie
zugeführt
wird, und die gespeicherten Inhalte werden in dem in 6 gezeigten
DRAM 102 gespeichert. Wird das Gebiet zum Speichern der
Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge gelesen, und erfolgte
eine Bestimmung dahingehend, dass die Zahl von Wiederholungen der
Schreib-Lösch-Folge
eine Wiederholung von 500,000 erreicht hat, so werden die Inhalte
der Pegelhaltevorrichtung so geändert,
dass bewirkt wird, dass die Speicherzelle als eine 2-Pegel-Speicherzelle
arbeitet. Dann wird die Pegelhaltevorrichtung gelesen, um zu bewirken,
dass die Speicherzelle als die 2-Pegel-Datenspeicherzelle arbeitet,
und das Schreiben wird ausgeführt.
D. h., diese Ausführungsform
hat eine Struktur dahingehend, dass die Pegelhaltevorrichtung beispielsweise
dann gelesen wird, wenn elektrische Energie so zugeführt wird,
dass der Pegel, bei dem die Speicherzelle betrieben wird, bestimmt
wird.
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Ein
fünftes
Speichersystem ist eine Halbleiterschalteinrichtung mit einer Speicherzelle
zum Speichern von n-Pegeldaten (n als ganzer Zahl gleich zu oder
größer als
3, und sie beträgt
beispielsweise 3 oder 4 oder 8 oder 16). Eine vorgegebene Zahl von
Speicherzellen bilden einen Speicherzellenblock so, dass das Schreiben
und Löschen
in Einheiten der Speicherzellenblöcke ausgeführt wird. Bei dem fünften Speichersystem
werden Speicherzellen in dem Speicherzellenblock als n-Pegel-Speicherzellen
solange betrieben, bis die Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge eine vorgegebene
Zahl von Wiederholungen erreicht. Übersteigt die Zahl der Wiederholungen
für das
Ausführen
der Schreib-Lösch-Folge
die vorgegebene Zahl an Wiederholungen, so werden sämtliche
der Speicherzellen in dem Speicherzellenblock als m-Pegel-Speicherzellen
betrieben (m als ganzer Zahl kleiner als n).
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Das
fünfte
Speichersystem hat ein Gebiet zum Speichern der Zahl der Wiederholungen
der Schreib-Lösch-Folge
in dem Speicherzellenblock, bereitgestellt für jeden Speicherzellenblock.
Der Pegel, bei dem der Speicherzellenblock betrieben wird, kann
in Übereinstimmung
mit der Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge bestimmt werden, die
in dem Gebiet zum Speichern der Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
gespeichert ist.
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Der
Speicherzellenblock ist nicht auf einen sogenannten "Block" begrenzt, der als
eine Vielzahl von Seiten festgelegt ist, zwischeneingefügt zwischen
einem drain-seitigen Auswahlgate und einem source-seitigen Auswahlgate.
Der Speicherzellenblock ist eine Speicherzellengruppe, bei der gleichzeitig
eine Schreib-Lösch-Folge
oder ein Löschen
für Daten
ausgeführt
wird. Da der NAND-EEPROM allgemein so strukturiert ist, dass das
Schreiben ein Seiteneinheiten und das Löschen in Blockeinheiten ausgeführt wird,
entsprechen Seiten und Blöcke
den Speicherzellenblöcken.
-
Ein
sechstes Speichersystem einer Halbleiterspeichereinrichtung enthält eine
Speicherzelle zum Speichern von n-Pegeldaten (mit n als ganzer Zahl
gleich zu oder größer als
3, und sie ist beispielsweise 3 oder 4 oder 8 oder 16). Die Speicherzellen
in dem sechsten System werden als n-Pegelzellen solange betrieben,
bis die Zahl der Wiederholungen für das Ausführen der Schreib-Lösch-Folge
eine vorgegebene Wiederholungszahl der Schreib-Lösch-Folge übersteigt. Übersteigt die Zahl der Wiederholungen der
ausgeführten
Schreib-Lösch-Folge
die vorgegebene Zahl von Wiederholungen, so werden alle Speicherzellen
in dem Chip einschließlich
der Speicherzelle als m-Pegel-Speicherzellen (mit m als ganzer Zahl
kleiner als n) betrieben.
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Das
sechste Speichersystem hat ein Gebiet auf dem Chip zum Speichern
der Zahl der Wiederholungen der ausgeführten Schreib-Lösch-Folge.
Das Gebiet zum Speichern der Zahl von Wiederholungen für die ausgeführte Schreib-Lösch-Folge
ist für
jeden Chip vorgesehen. Der Pegel, bei dem der Chip betrieben wird,
kann in Übereinstimmung
mit der Zahl der Wiederholungen der ausgeführten Schreib-Lösch-Folge
bestimmt werden, gespeichert in dem Gebiet zum Speichern der Zahl
der Wiederholungen der ausgeführten
Schreib-Lösch-Folge.
-
Die 10 zeigt
ein Flussdiagramm zum Darstellen des Betriebs eines siebten Speichersystems
gemäß der dritten
Ausführungsform.
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Das
siebte Speichersystem enthält
eine Speicherzelle zum Speichern von n-Pegeldaten (mit n als ganzer
Zahl nicht kleiner als 3, beispielsweise 3 oder 4 oder 8 oder 16),
wie in 10 gezeigt. Das siebte Speichersystem
ist so ausgebildet, dass die Speicherzellen als n-Pegel-Speicherzellen
solange betrieben werden, bis die Zahl der Wiederholungen für das Ausführen der
Schreib-Lösch-Folge
zu der Speicherzelle eine n-te
Zahl von Wiederholungen erreicht. Nach dem Ausführen der n-ten Zahl von Wiederholungen einer Schreib-Lösch-Folge,
solange, bis die Zahl der Wiederholungen zum Ausführen der Schreib-Lösch-Folge
eine m-te Zahl von Wiederholungen einer Schreib-Lösch-Folge
erreicht, werden die Speicherzellen als m-Pegel-Speicherzellen (mit m als ganzer
Zahl kleiner als n) betrieben. Übersteigt die
Zahl der Wiederholungen der ausgeführten Schreib-Lösch-Folge
die m-te Zahl von Wiederholungen einer Schreib-Lösch-Folge, so werden die Speicherzellen
nicht verwendet.
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Die 11 zeigt
ein Flussdiagramm für
den Betrieb eines achten Speichersystems gemäß der dritten Ausführungsform.
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Das
achte Speichersystem enthält
eine Speicherzelle zum Speichern von n-Pegeldaten (n als einer ganzen
Zahl gleich zu oder kleiner als 3, und sie ist beispielsweise 3
oder 4 oder 8 oder 16). Das achte Speichersystem ist so strukturiert,
dass die Speicherzellen als n-Pegel-Speicherzellen solange betrieben werden,
bis die Zahl der ausgeführten Schreib-Lösch-Folge die n-te Zahl
von Wiederholungen erreicht, wie in 11 gezeigt.
Nach dem Ausführen
der n-ten Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge, solange, bis die
Zahl der Wiederholungen zum Ausführen
der Schreib-Lösch-Folge
eine zweit Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge erreicht, werden
die Speicherzellen als 2-Pegel-Speicherzellen betrieben. Übersteigt
die Zahl der Wiederholungen der ausgeführten Schreib-Lösch-Folge
die zweite Zahl der Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge, so werden die Speicherzellen
nicht verwendet.
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Die 12 zeigt
ein Flussdiagramm für
den Betrieb eines neunten Speichersystems gemäß einer dritten Ausführungsform.
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Das
neunte Speichersystem enthält
eine Speicherzelle zum Speichern von n-Pegeldaten (mit n als ganzer
Zahl gleich zu oder größer als
3, und sie ist beispielsweise 3 oder 4 oder 8 oder 16). Wie in 12 gezeigt,
hat das neunte Speichersystem eines Struktur derart, dass die Speicherzellen
als ein n-Pegel-Speicherzellen dann betrieben werden, wenn die Zahl
der Wiederholungen zum Ausführen der
Schreib-Lösch-Folge
die n-te Zahl der Schreib-Lösch-Folge
erreicht. Nach dem Ausführen der
n-ten Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge, solange, bis die Zahl von Wiederholungen
zum Ausführen
der Schreib-Lösch-Folge
eine (n – 1)-te
Zahl von Wiederholungen einer Schreib-Lösch-Folge erreicht, werden
die Speicherzellen als (n – 1)-Pegel-Speicherzellen
betrieben, wie in 12 gezeigt. Nach dem Ausführen einer
(i + 1)-ten Zahl von Wiederholungen einer Schreib-Lösch-Folge,
solange, bis die Zahl von Wiederholungen zum Ausführen der
Schreib-Lösch-Folge
eine i-te Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge erreicht (mit i als
ganzer Zahl größer als
2), werden die Speicherzellen als i-Pegel-Speicherzellen betrieben.
Hiernach werden dann, wenn die Zahl der Wiederholungen zum Ausführen der
Schreib-Lösch-Folge
eine zweite Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge übersteigt, die
Speicherzellen nicht verwendet.
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Die 13 zeigt
ein Flussdiagramm für
den Betrieb eines zehnten Speichersystems gemäß der dritten Ausführungsform.
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Das
zehnte Speichersystem enthält
Speicherzellen zum Speichern von n-Pegeldaten (mit n als ganzer
Zahl gleich zu oder größer als
3, und sie ist beispielsweise 3 oder 4 oder 8 oder 16). Wie in 13 gezeigt,
hat das zehnte Speichersystem die Speicherzellen, die als n-Pegel-Speicherzellen
solange betrieben werden, bis die Zahl von Wiederholungen zum Ausführen der
Schreib-Lösch-Folge
zu der Speicherzelle eine n-te
Zahl von Wiederholungen erreicht. Nach dem Ausführen der n-ten Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge,
solange, bis die Zahl von Wiederholungen zum Ausführen der Schreib-Lösch-Folge die m-te Zahl von
Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
erreicht, werden die Speicherzellen als m-Pegel-Speicherzellen betrieben (mit m als
einer ganzen Zahl kleiner als n). Übersteigt die Zahl der Wiederholungen
zum Ausführen
der Schreib-Lösch-Folge
die m-te Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge, werden Daten nicht
zu oder von den Speicherzellen geschrieben oder gelöscht.
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Die 14 zeigt
ein Flussdiagramm für
den Betrieb eines elften Speichersystems gemäß der dritten Ausführungsform.
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Das
elfte Speichersystem enthält
Speicherzellen zum Speichern von n-Pegeldaten (mit n als ganzer
Zahl gleich zu oder größer als
3, und sie ist beispielsweise 3 oder 4 oder 8 oder 16). Das elfte Speichersystem
hat eine Struktur derart, dass die Speicherzellen als n-Pegel-Speicherzellen
solange betrieben werden, bis die Zahl zum Ausführen der Schreib-Lösch-Folge
die n-te Zahl von Wiederholungen erreicht, wie in 11 gezeigt.
Nach dem Ausführen
der n-ten Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge, solange, bis die
Zahl von Wiederholungen zum Ausführen
der Schreib-Lösch-Folge
eine zweite Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
erreicht, werden die Speicherzellen als 2-Pegel-Speicherzellen betrieben. Übersteigt
die Zahl der Wiederholungen zum Ausführen der Schreib-Lösch-Folge
eine zweite Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge,
so werden Daten in den Speicherzellen ausgangs-gelöscht, und Daten
werden nicht in die Speicherzellen geschrieben.
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Die 15 zeigt
ein Flussdiagramm für
den Betrieb eines zwölften
Speichersystems gemäß der dritten
Ausführungsform.
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Das
zwölfte
Speichersystem enthält
eine Speicherzelle zum Speichern von n-Pegeldaten (mit n als ganzer
Zahl gleich zu oder größer als
3, und sie ist beispielsweise 3 oder 4 oder 8 oder 16). Wie in 15 gezeigt,
hat das neunte Speichersystem die Struktur derart, dass die Speicherzellen
als n-Pegel-Speicherzellen dann betrieben werden, wenn die Zahl
von Wiederholungen zum Ausführen
der Schreib-Lösch-Folge
die n-te Zahl von der Schreib-Lösch-Folge
erreicht. Nach dem Ausführen der
n-ten Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge, solange, bis die Zahl von Wiederholungen
zum Ausführen
der Schreib-Lösch-Folge
eine (n – 1)-te
Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge erreicht, werden
die Speicherzellen als (n – 1)-Pegel-Speicherzellen
betrieben, wie in 15 gezeigt. Nach dem Ausführen einer
(i + 1)-ten Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge,
solange, bis die Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
eine i-te Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge erreicht (mit i als
ganzer Zahl größer als
2), werden die Speicherzellen als i-Pegel-Speicherzellen betrieben. Hiernach
werden dann, wenn die Zahl von Wiederholungen zum Ausführen der
Schreib-Lösch-Folge
eine zweite Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge übersteigt,
dann die Daten in den Speicherzellen nicht gelöscht, oder Daten werden nicht
in dieselben geschrieben.
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Die 16 zeigt
ein Flussdiagramm für
den Betrieb eines dreizehnten Speichersystems gemäß der dritten
Ausführungsform.
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Das
dreizehnte Speichersystem enthält
eine Speicherzelle zum Speichern von n-Pegeldaten (mit n als ganzer
Zahl gleich zu oder größer als
3, und sie ist beispielsweise 3 oder 4 oder 8 oder 16). Wie in 16 gezeigt,
hat das neunte Speichersystem die Struktur derart, dass die Speicherzellen
als n-Pegel-Speicherzellen dann betrieben werden, wenn die Zahl
der Wiederholungen zum Ausführen
der Schreib-Lösch-Folge
die n-te Zahl der Schreib-Lösch-Folge
erreicht. Nach dem Ausführen der
n-ten Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge, solange, bis die Zahl von Wiederholungen
zum Ausführen
der Schreib-Lösch-Folge
eine (n – 1)-te
Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge erreicht, werden
die Speicherzellen als (n – 1)-Pegel-Speicherzellen
betrieben, wie in 16 gezeigt. Nach dem Ausführen einer
(i + 1)-ten Zahl von Wiederholungen einer Schreib-Lösch-Folge,
solange, bis die Zahl von Wiederholungen zum Ausführen der
Schreib-Lösch-Folge
eine i-te Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge erreicht (mit i als
ganzer Zahl größer als
2), werden die Speicherzellen als i-Pegel-Speicherzellen betrieben.
Hiernach werden solange, bis die Zahl von Wiederholungen zum Ausführen der
Schreib-Lösch-Folge
eine dritte Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge
erreicht, die Speicherzellen als 3-Pegel-Speicherzellen betrieben. Hiernach
werden solange, bis die Zahl der Wiederholungen zum Ausführen der
Schreib-Lösch-Folge eine zweite
Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge erreicht, die Speicherzellen als 2-Pegel-Speicherzellen
betrieben. Nachdem die Zahl von Wiederholungen der ausgeführten Schreib-Lösch-Folge
die zweite Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge überstiegen hat, kann das Löschen und
Schreiben von Daten zu und von den Speicherzellen gesperrt werden,
oder die Anwendung der Speicherzellen kann gesperrt werden.
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Die
erste bis dritte Ausführungsform
hat eine Struktur derart, dass die Mehrfachpegel-Daten-Halbleiterspeichereinrichtung
zum Reduzieren der Zahl von Informationspunkten (Werten) ausgebildet
ist, die in einer Speicherzelle gespeichert werden, gemäß einer
Zunahme der Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge.
Beispielsweise wird eine 4-Pegel-Speicherzellen
als 4-Pegel-Speicherzelle dann betrieben, wenn die Zahl von Wiederholungen der
Schreib-Lösch-Folge
kleiner ist als 500,000 Wiederholungen. Dann wird die Speicherzelle
als eine 2-Pegel-Speicherzelle betrieben. Als Ergebnis lässt sich
die Zahl von Wiederholungen der Schreib-Lösch-Folge des Speichersystems
im Vergleich zu derjenigen des üblichen
Speichersystems vergrößern.
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Zusätzlich zu
dem NAND-EEPROM und einem NOR-Flash-Speicher kann die vorliegenden
Erfindung angewandt werden auf ein AND (K. Kume et al.; IEDM Tech.
Dig., Dez. 1992, Seiten 991–993),
ein DINOR (S. Kobayashi et al.; ISSCC Tech. Dig., 1995, Seite 122)
und ein Virtuell-Massefeld (R. Cema et al.; ISSCC Tech. Dig., 1995,
Seite 126).
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Als
Selbstverständlichkeit
kann die vorliegende Erfindung auf ein Mehrpegel-Daten-DRAM oder
ein Mehrpegel-Daten-Masken-ROM oder ein Mehrpegel-Daten-SRAM angewandt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung kann selbstverständlich auf eine 5-Pegel-Speicherzelle,
eine 8-Pegel-Speicherzelle oder eine 16-Pegel-Speicherzelle angewandt werden,
ebenso wie auf die 3-Pegel-Speicherzelle
oder die 4-Pegel-Speicherzelle.
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Wie
oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Speichersystem mit Mehrpegel-Datenspeicher-Speicherzellen
geschaffen, und sie erzielt eine zufriedenstellende Beständigkeit
gegenüber
einem Schreib-Lösch-Folge-Betrieb.