(57)【要約】【課題】ワード線間のリークを検出する。【解決手段】一実施形態の半導体記憶装置は、互いに隣り合う第１ワード線及び第２ワード線と、クロック信号の入力に応じて第１電圧を出力する昇圧回路と、上記第１ワード線への上記第１電圧の転送の開始又は停止を切替える転送トランジスタと、第１ループ数におけるベリファイ動作の際に、上記クロック信号の第１及び第２クロック数を計測するカウンタと、上記第１及び第２クロック数の差を閾値と比較する判定回路と、を備える。上記第１クロック数は、上記転送を停止した状態で第１期間内に計測され、上記第２クロック数は、上記転送を開始した状態でかつ上記第２ワード線へ上記第１電圧より小さい第２電圧が転送される第２期間内に計測される。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隣り合う第１ワード線及び第２ワード線と、
クロック信号の入力に応じて第１電圧を出力する昇圧回路と、
前記第１ワード線への前記第１電圧の転送の開始又は停止を切替える転送トランジスタと、
第１ループ数におけるベリファイ動作の際に、前記クロック信号の第１クロック数及び第２クロック数を計測するカウンタと、
前記第１クロック数及び前記第２クロック数の差を閾値と比較する判定回路と、
を備え、
前記第１クロック数は、前記転送トランジスタによる前記転送を停止した状態で第１期間内に計測され、
前記第２クロック数は、前記転送トランジスタによる前記転送を開始した状態でかつ前記第２ワード線へ前記第１電圧より小さい第２電圧が転送される第２期間内に計測される、
半導体記憶装置。
【請求項２】
前記第２電圧は、前記第１ループ数より前の第２ループ数におけるベリファイ動作でパスしたベリファイ電圧を含む、請求項１記載の半導体記憶装置。
【請求項３】
前記第１ループ数におけるベリファイ動作の際の前記第１期間及び前記第２期間の和は、前記第１ループ数より前の第２ループ数におけるベリファイ動作の際の前記第１期間及び前記第２期間の和よりも長い、請求項１記載の半導体記憶装置。
【請求項４】
前記カウンタは、前記第１ループ数、及び前記第１ループ数より後の第３ループ数におけるベリファイ動作の際に、前記第１クロック数及び前記第２クロック数を計測する、
請求項１記載の半導体記憶装置。
【請求項５】
前記カウンタは、前記第１ループ数におけるベリファイ動作において、前記第１電圧が前記第１ワード線へ転送された後に、前記第１クロック数を計測する、請求項１記載の半導体記憶装置。
【請求項６】
前記カウンタは、前記第２クロック数を計測した後に前記第１クロック数を計測する、請求項５記載の半導体記憶装置。
【請求項７】
前記カウンタは、前記第１ループ数におけるベリファイ動作において、前記第１電圧が前記第１ワード線へ転送される前に、前記第１クロック数を計測する、請求項１記載の半導体記憶装置。
【請求項８】
前記カウンタは、前記第１クロック数を計測した後に前記第２クロック数を計測する、請求項７記載の半導体記憶装置。
【請求項９】
互いに隣り合う第１ワード線及び第２ワード線と、
クロック信号の入力に応じて第１電圧を出力する昇圧回路と、
前記第１ワード線への前記第１電圧の転送の開始又は停止を切替える転送トランジスタと、
外部のコントローラから第１命令を受信した後の読出し動作の際には、前記クロック信号の第１クロック数及び第２クロック数を計測するカウンタと、
前記第１クロック数及び前記第２クロック数の差を閾値と比較する判定回路と、
を備え、
前記第１クロック数は、前記転送トランジスタによる前記転送を停止した状態で第１期間内に計測され、
前記第２クロック数は、前記転送トランジスタによる前記転送を開始した状態でかつ前記第２ワード線へ前記第１電圧より小さい第２電圧が転送される第２期間内に計測される、
半導体記憶装置。
【請求項１０】
前記第２電圧は、読出し電圧を含む、請求項９記載の半導体記憶装置。
【請求項１１】
前記第１命令を受信した後の読出し動作の際の前記第１期間及び前記第２期間の和は、前記第１命令を受信する前の読出し動作の際の前記第１期間及び前記第２期間の和よりも長い、請求項９記載の半導体記憶装置。
【請求項１２】
前記カウンタは、前記第１命令を受信した後の読出し動作において、前記第１電圧が前記第１ワード線へ転送された後に、前記第１クロック数を計測する、請求項９記載の半導体記憶装置。
【請求項１３】
前記カウンタは、前記第２クロック数を計測した後に前記第１クロック数を計測する、請求項１２記載の半導体記憶装置。
【請求項１４】
前記カウンタは、前記第１命令を受信した後の読出し動作において、前記第１電圧が前記第１ワード線へ転送される前に、前記第１クロック数を計測する、請求項９記載の半導体記憶装置。
【請求項１５】
前記カウンタは、前記第１クロック数を計測した後に前記第２クロック数を計測する、請求項１４記載の半導体記憶装置。
【請求項１６】
請求項９記載の半導体記憶装置と、
前記第１命令を出力可能なコントローラと、
を備えることを特徴とするメモリシステム。
【請求項１７】
前記第２電圧は、接地電圧を含む、請求項１又は９記載の半導体記憶装置。
【請求項１８】
前記第１クロック数及び前記第２クロック数は、単位時間当たりの数を含む、請求項１又は９記載の半導体記憶装置。
【請求項１９】
前記第２期間は、前記第２ワード線に接続されたメモリセルトランジスタに保持されるデータをセンスアンプに読み出す第３期間と重複する、請求項１又は９記載の半導体記憶装置。
【請求項２０】
前記比較によりリークが検出されたか否かを示すステータスを外部のコントローラに出力可能な入出力回路を更に備える、請求項１又は請求項９記載の半導体記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、半導体記憶装置及びメモリシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体記憶装置としてのＮＡＮＤ型フラッシュメモリと、当該ＮＡＮＤ型フラッシュメモリを制御するコントローラと、を備えるメモリシステムが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０４９００号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５７０５０号公報
【特許文献３】特許第３６２１３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワード線間のリークを検出する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の半導体記憶装置は、互いに隣り合う第１ワード線及び第２ワード線と、クロック信号の入力に応じて第１電圧を出力するチャージポンプと、上記第１ワード線への上記第１電圧の転送の開始又は停止を切替える転送トランジスタと、第１ループ数におけるベリファイ動作の際に、上記クロック信号の第１クロック数及び第２クロック数を計測するカウンタと、上記第１クロック数及び上記第２クロック数の差を閾値と比較する判定回路と、を備える。上記第１クロック数は、上記転送トランジスタによる上記転送を停止した状態で第１期間内に計測される。上記第２クロック数は、上記転送トランジスタによる上記転送を開始した状態でかつ上記第２ワード線へ上記第１電圧より小さい第２電圧が転送される第２期間内に計測される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係るメモリシステムの構成を説明するためのブロック図。
【図２】第１実施形態に係る半導体記憶装置の構成を説明するためのブロック図。
【図３】第１実施形態に係る半導体記憶装置のメモリセルアレイの構成を説明するための回路図。
【図４】第１実施形態に係る半導体記憶装置のメモリセルアレイの構成を説明するための断面図。
【図５】第１実施形態に係る半導体記憶装置のメモリセルトランジスタの閾値電圧の分布を説明するためのダイアグラム。
【図６】第１実施形態に係る半導体記憶装置のロウデコーダ及びドライバセットの構成を説明するための回路図。
【図７】第１実施形態に係る半導体記憶装置の電圧生成回路及びリーク検出回路の構成を説明するためのブロック図。
【図８】第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出ステータスを説明するためのテーブル。
【図９】第１実施形態に係る半導体記憶装置の電圧生成回路の動作を説明するためのタイミングチャート。
【図１０】第１実施形態に係る半導体記憶装置のデータの書込み動作を説明するためのコマンドシーケンス。
【図１１】第１実施形態に係る半導体記憶装置のデータの書込み動作を説明するためのフローチャート。
【図１２】第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含まないベリファイ動作を説明するためのテーブル。
【図１３】第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含まないベリファイ動作を説明するためのタイミングチャート。
【図１４】第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのテーブル。
【図１５】第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのタイミングチャート。
【図１６】第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのフローチャート。
【図１７】第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのタイミングチャート。
【図１８】第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を説明するためのコマンドシーケンス。
【図１９】第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を説明するためのタイミングチャート。
【図２０】第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を説明するためのタイミングチャート。
【図２１】第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を説明するためのタイミングチャート。
【図２２】第２実施形態に係る半導体記憶装置のデータの書込み動作を説明するためのフローチャート。
【図２３】第２実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのテーブル。
【図２４】第２実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのタイミングチャート。
【図２５】第２実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのフローチャート。
【図２６】第２実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのタイミングチャート。
【図２７】第２実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を説明するためのタイミングチャート。
【図２８】第２実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を説明するためのタイミングチャート。
【図２９】第２実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を説明するためのタイミングチャート。
【図３０】第３実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのテーブル。
【図３１】第３実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのタイミングチャート。
【図３２】第３実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのタイミングチャート。
【図３３】第３実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を説明するためのタイミングチャート。
【図３４】第３実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を説明するためのタイミングチャート。
【図３５】第３実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を説明するためのタイミングチャート。
【図３６】第４実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのタイミングチャート。
【図３７】第４実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのタイミングチャート。
【図３８】第４実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を説明するためのタイミングチャート。
【図３９】第４実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を説明するためのタイミングチャート。
【図４０】第４実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を説明するためのタイミングチャート。
【図４１】第５実施形態に係る半導体記憶装置のデータの書込み動作を説明するためのフローチャート。
【図４２】第５実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのテーブル。
【図４３】第５実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのタイミングチャート。
【図４４】第６実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を説明するためのコマンドシーケンス。
【図４５】第６実施形態に係る半導体記憶装置のセットフィーチャ動作においてリーク検出動作を設定するデータを説明するためのテーブル。
【図４６】第１変形例に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのテーブル。
【図４７】第１変形例に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作を説明するためのタイミングチャート。
【図４８】第２変形例に係る半導体記憶装置のリーク検出ステータス更新のシーケンスを説明するためのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する構成要素については、共通する参照符号を付す。また、共通する参照符号を有する複数の構成要素を区別する場合、当該共通する参照符号に添え字を付して区別する。なお、複数の構成要素について特に区別を要さない場合、当該複数の構成要素には、共通する参照符号のみが付され、添え字は付さない。
【０００８】
また、以下の説明において、期間［Ｐ、Ｑ］は、時刻Ｐから時刻Ｑまでの期間を示すものとする。
【０００９】
１．第１実施形態
第１実施形態に係る半導体記憶装置及びメモリシステムについて説明する。以下では、半導体記憶装置として、メモリセルが半導体基板の上方に三次元に積層された三次元積層型ＮＡＮＤ型フラッシュメモリを例に挙げて説明する。
【００１０】
１．１  構成について
１．１．１  メモリシステムの全体構成について
第１実施形態に係るメモリシステムの構成例について、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係るメモリシステムの構成の一例を示すブロック図である。メモリシステム１は、例えば、外部の図示しないホスト機器と通信する。メモリシステム１は、ホスト機器（図示せず）からのデータを保持し、また、データをホスト機器に読み出す。
【００１１】
図１に示すように、メモリシステム１は、コントローラ１０及び半導体記憶装置（ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ）２０を備えている。コントローラ１０は、ホスト機器から命令を受取り、受け取られた命令に基づいて半導体記憶装置２０を制御する。具体的には、コントローラ１０は、ホスト機器から書込みを指示されたデータを半導体記憶装置２０に書込み、ホスト機器から読出しを指示されたデータを半導体記憶装置２０から読み出してホスト機器に送信する。コントローラ１０は、ＮＡＮＤバスによって半導体記憶装置２０に接続される。半導体記憶装置２０は、複数のメモリセルを備え、データを不揮発に記憶する。
【００１２】
ＮＡＮＤバスは、ＮＡＮＤインタフェースに従った信号／ＣＥ、ＣＬＥ、ＡＬＥ、／ＷＥ、／ＲＥ、／ＷＰ、／ＲＢ、及びＩ／Ｏの送受信を行う。信号／ＣＥは、半導体記憶装置２０をイネーブルにするための信号である。信号ＣＬＥ及びＡＬＥは、信号ＣＬＥ及びＡＬＥと並行して半導体記憶装置２０に流れる信号Ｉ／ＯがそれぞれコマンドＣＭＤ及びアドレスＡＤＤであることを半導体記憶装置２０に通知する。信号／ＷＥは、信号／ＷＥと並行して半導体記憶装置２０に流れる信号Ｉ／Ｏを半導体記憶装置２０に取り込むことを指示する。信号／ＲＥは、半導体記憶装置２０に信号Ｉ／Ｏを出力することを指示する。信号／ＷＰは、データ書込み及び消去の禁止を半導体記憶装置２０に指示する。信号／ＲＢは、半導体記憶装置２０がレディ状態（外部からの命令を受け付ける状態）であるか、ビジー状態（外部からの命令を受け付けない状態）であるかを示す。信号Ｉ／Ｏは、例えば８ビットの信号である。信号Ｉ／Ｏは、半導体記憶装置２０とコントローラ１０との間で送受信されるデータの実体であり、コマンドＣＭＤ、アドレスＡＤＤ、データＤＡＴ、並びにステータスＳＴＳを含む。データＤＡＴは、書込みデータ及び読出しデータを含む。
【００１３】
１．１．２  コントローラの構成について
引き続き図１を用いて、第１実施形態に係るメモリシステムのコントローラについて説明する。コントローラ１０は、プロセッサ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）１１、内蔵メモリ（ＲＡＭ：Random Access Memory）１２、ＮＡＮＤインタフェース回路１３、バッファメモリ１４、及びホストインタフェース回路１５を備えている。
【００１４】
プロセッサ１１は、コントローラ１０全体の動作を制御する。プロセッサ１１は、例えば、ホスト機器から受信したデータの書込み命令に応答して、ＮＡＮＤインタフェースに基づく書込み命令を半導体記憶装置２０に対して発行する。この動作は、読出し及び消去の場合についても同様である。
【００１５】
内蔵メモリ１２は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic RAM）等の半導体メモリであり、プロセッサ１１の作業領域として使用される。内蔵メモリ１２は、半導体記憶装置２０を管理するためのファームウェア、及び各種の管理テーブル等を保持する。
【００１６】
ＮＡＮＤインタフェース回路１３は、ＮＡＮＤバスを介して半導体記憶装置２０と接続され、半導体記憶装置２０との通信を司る。ＮＡＮＤインタフェース回路１３は、プロセッサ１１の指示により、コマンドＣＭＤ、アドレスＡＤＤ、及び書込みデータを半導体記憶装置２０に送信する。また、ＮＡＮＤインタフェース回路１３は、半導体記憶装置２０からステータスＳＴＳ、及び読出しデータを受信する。
【００１７】
バッファメモリ１４は、コントローラ１０が半導体記憶装置２０及びホスト機器から受信したデータ等を一時的に保持する。バッファメモリ１４に保持されたデータは、例えば、半導体記憶装置２０に書込まれたデータが半導体記憶装置２０内から消失した場合に、当該消失したデータを回復させるために使用される。
【００１８】
ホストインタフェース回路１５は、ホスト機器と接続され、ホスト機器との通信を司る。ホストインタフェース回路１５は、例えば、ホスト機器から受信した命令及びデータを、それぞれプロセッサ１１及びバッファメモリ１４に転送する。
【００１９】
１．１．３  半導体記憶装置の構成について
次に、第１実施形態に係る半導体記憶装置の構成例について、図２を用いて説明する。図２は、第１実施形態に係る半導体記憶装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００２０】
半導体記憶装置２０は、メモリセルアレイ２１、入出力回路２２、ロジック制御回路２３、レジスタ２４、シーケンサ２５、電圧生成回路２６、リーク検出回路２７、ドライバセット２８、ロウデコーダ２９、及びセンスアンプ３０を備えている。
【００２１】
メモリセルアレイ２１は、複数のブロックＢＬＫ（ＢＬＫ０、ＢＬＫ１、…）を備えている。ブロックＢＬＫは、ワード線及びビット線に関連付けられた複数の不揮発性メモリセルトランジスタ（図示せず）を含む。ブロックＢＬＫは、例えばデータの消去単位となり、同一ブロックＢＬＫ内のデータは、一括して消去される。各ブロックＢＬＫは、複数のストリングユニットＳＵ（ＳＵ０、ＳＵ１、ＳＵ２、…）を備えている。各ストリングユニットＳＵは、ＮＡＮＤストリングＮＳの集合である。ＮＡＮＤストリングＮＳは、複数のメモリセルトランジスタを含む。なお、メモリセルアレイ２１内のブロック数、１ブロックＢＬＫ内のストリングユニット数、及び１ストリングユニットＳＵ内のＮＡＮＤストリング数は、任意の数に設定出来る。
【００２２】
入出力回路２２は、コントローラ１０と信号Ｉ／Ｏ（Ｉ／Ｏ１〜Ｉ／Ｏ８）を送受信する。入出力回路２２は、信号Ｉ／Ｏ内のコマンドＣＭＤ及びアドレスＡＤＤをレジスタ２４に転送する。入出力回路２２は、書き込みデータ及び読み出しデータをセンスアンプ３０と送受信する。入出力回路２２は、ステータスＳＴＳをレジスタ２４から受信する。
【００２３】
ロジック制御回路２３は、コントローラ１０から信号／ＣＥ、ＣＬＥ、ＡＬＥ、／ＷＥ、／ＲＥ、及び／ＷＰを受信する。また、ロジック制御回路２３は、信号／ＲＢをコントローラ１０に転送して半導体記憶装置２０の状態を外部に通知する。
【００２４】
レジスタ２４は、コマンドＣＭＤ及びアドレスＡＤＤを保持する。レジスタ２４は、アドレスＡＤＤをロウデコーダ２９及びセンスアンプ３０に転送すると共に、コマンドＣＭＤをシーケンサ２５に転送する。また、レジスタ２４は、ステータスＳＴＳをリーク検出回路２７から受け取る。
【００２５】
シーケンサ２５は、コマンドＣＭＤを受け取り、受け取ったコマンドＣＭＤに基づくシーケンスに従って半導体記憶装置２０の全体を制御する。
【００２６】
電圧生成回路２６は、シーケンサ２５からの指示に基づき、データの書込み、読出し、及び消去等の動作に必要な電圧を生成する。電圧生成回路２６は、生成した電圧をドライバセット２８に供給する。また、電圧生成回路２６は、電圧の生成に用いるクロック信号をリーク検出回路２７に送出する。
【００２７】
リーク検出回路２７は、電圧生成回路２６から受け取ったクロック信号に基づき、メモリセルアレイ２１内のワード線間に発生したリークを検出する。リーク検出回路２７は、リークの検出結果のステータスＳＴＳをリーク検出ステータスとしてレジスタ２４に送出する。
【００２８】
ドライバセット２８は、電圧生成回路２６から種々の電圧を受け取り、ロウデコーダ２９及びセンスアンプ３０に転送する。
【００２９】
ロウデコーダ２９は、レジスタ２４からアドレスＡＤＤ中のロウアドレスを受取り、当該ロウアドレスに基づいてブロックＢＬＫを選択する。そして、選択されたブロックＢＬＫには、ロウデコーダ２９を介して電圧生成回路２６からの電圧が転送される。
【００３０】
センスアンプ３０は、データの読出し時には、メモリセルトランジスタからビット線に読み出された読出しデータをセンスし、センスした読出しデータを入出力回路２２に転送する。センスアンプ３０は、データの書込み時には、ビット線を介して書込まれる書込みデータをメモリセルトランジスタに転送する。また、センスアンプ３０は、レジスタ２４からアドレスＡＤＤ中のカラムアドレスを受取り、当該カラムアドレスに基づくカラムのデータを出力する。
【００３１】
１．１．４  メモリセルアレイの構成について
次に、第１実施形態に係る半導体記憶装置のメモリセルアレイの構成について、図３を用いて説明する。図３は、第１実施形態に係る半導体記憶装置のメモリセルアレイの構成を説明するための回路図の一例である。
【００３２】
図３に示すように、ＮＡＮＤストリングＮＳの各々は、例えば８個のメモリセルトランジスタＭＴ（ＭＴ０〜ＭＴ７）と、選択トランジスタＳＴ１と、選択トランジスタＳＴ２とを備える。なお、メモリセルトランジスタＭＴの個数は８個に限られず、１６個や３２個、６４個、１２８個等であってもよく、その数は限定されるものではない。メモリセルトランジスタＭＴは、制御ゲートと電荷蓄積層とを含む積層ゲートを備える。各メモリセルトランジスタＭＴは、選択トランジスタＳＴ１及びＳＴ２の間に、直列接続される。なお、以下の説明では『接続』とは、間に別の導電可能な要素が介在することも含む。
【００３３】
或るブロックＢＬＫ内において、ストリングユニットＳＵ０〜ＳＵ３の選択トランジスタＳＴ１のゲートは、それぞれ選択ゲート線ＳＧＤ０〜ＳＧＤ３に接続される。また、ブロックＢＬＫ内の全てのストリングユニットＳＵの選択トランジスタＳＴ２のゲートは、選択ゲート線ＳＧＳに共通接続される。同一のブロックＢＬＫ内のメモリセルトランジスタＭＴ０〜ＭＴ７の制御ゲートは、それぞれワード線ＷＬ０〜ＷＬ７に接続される。すなわち、同じアドレスのワード線ＷＬは、同一ブロックＢＬＫ内の全てのストリングユニットＳＵに共通接続されており、選択ゲート線ＳＧＳは、同一ブロックＢＬＫ内の全てのストリングユニットＳＵに共通接続されている。一方、選択ゲート線ＳＧＤは、同一ブロックＢＬＫ内のストリングユニットＳＵの１つのみに接続される。
【００３４】
また、メモリセルアレイ２１内でマトリクス状に配置されたＮＡＮＤストリングＮＳのうち、同一行にあるＮＡＮＤストリングＮＳの選択トランジスタＳＴ１の他端は、ｍ本のビット線ＢＬ（ＢＬ０〜ＢＬ（ｍ−１）（ｍは自然数））のいずれかに接続される。また、ビット線ＢＬは、複数のブロックＢＬＫにわたって、同一列のＮＡＮＤストリングＮＳに共通接続される。
【００３５】
また、選択トランジスタＳＴ２の他端は、ソース線ＣＥＬＳＲＣに接続される。ソース線ＣＥＬＳＲＣは、複数のブロックＢＬＫにわたって、複数のＮＡＮＤストリングＮＳに共通接続される。
【００３６】
前述のとおり、データの消去は、例えば、同一のブロックＢＬＫ内にあるメモリセルトランジスタＭＴに対して一括して行われる。これに対して、データの読出し及び書込みは、いずれかのブロックＢＬＫのいずれかのストリングユニットＳＵにおける、いずれかのワード線ＷＬに共通接続された複数のメモリセルトランジスタＭＴにつき、一括して行われる。このように一括して書込まれる単位を「ページ」と言う。
【００３７】
次に、メモリセルアレイ２１の断面構造について図４を用いて説明する。図４は、第１実施形態に係る半導体記憶装置のメモリセルアレイの一部の断面構造の一例を示している。特に、図４は、１つのブロックＢＬＫ内の２つのストリングユニットＳＵに関する部分を示している。具体的には、図４は、２つのストリングユニットＳＵのそれぞれの２つのＮＡＮＤストリングＮＳと、その周辺の部分と、を示している。そして、図４に示される構成が、Ｘ方向に複数配列されており、例えばＸ方向に並ぶ複数のＮＡＮＤストリングＮＳの集合が１つのストリングユニットＳＵに相当する。
【００３８】
半導体記憶装置２０は、半導体基板４０上に設けられている。以下の説明では、半導体基板４０の表面と平行な面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ方向とする。また、Ｘ方向とＹ方向は、互いに直交するものとする。
【００３９】
半導体基板４０の上面内には、ｐ型ウェル領域４０ｐが設けられる。ｐ型ウェル領域４０ｐ上に、複数のＮＡＮＤストリングＮＳが設けられる。すなわち、ｐ型ウェル領域４０ｐ上には、例えば、選択ゲート線ＳＧＳとして機能する配線層４１、ワード線ＷＬ０〜ＷＬ７として機能する８層の配線層４２（ＷＬ０〜ＷＬ７）、及び選択ゲート線ＳＧＤとして機能する配線層４３が、順次積層される。配線層４１及び４３は、複数層積層されていてもよい。積層された配線層４１〜４３間には、図示せぬ絶縁膜が設けられる。
【００４０】
配線層４１は、例えば、１つのブロックＢＬＫ内の複数のＮＡＮＤストリングＮＳの各々の選択トランジスタＳＴ２のゲートに共通接続される。配線層４２は、各層毎に、１つのブロックＢＬＫ内の複数のＮＡＮＤストリングＮＳの各々のメモリセルトランジスタＭＴの制御ゲートに共通接続される。配線層４３は、１つのストリングユニットＳＵ内の複数のＮＡＮＤストリングＮＳの各々の選択トランジスタＳＴ１のゲートに共通接続される。
【００４１】
メモリホールＭＨは、配線層４３、４２、４１を通過してｐ型ウェル領域４０ｐに達するように設けられる。メモリホールＭＨの側面上には、ブロック絶縁膜４４、電荷蓄積層（絶縁膜）４５、及びトンネル酸化膜４６が順に設けられる。メモリホールＭＨ内には、半導体ピラー（導電膜）４７が埋め込まれる。半導体ピラー４７は、例えばノンドープのポリシリコンであり、ＮＡＮＤストリングＮＳの電流経路として機能する。半導体ピラー４７の上端上には、ビット線ＢＬとして機能する配線層４８が設けられる。
【００４２】
以上のように、ｐ型ウェル領域４０ｐの上方には、選択トランジスタＳＴ２、複数のメモリセルトランジスタＭＴ、及び選択トランジスタＳＴ１が順に積層されており、１つのメモリホールＭＨが、１つのＮＡＮＤストリングＮＳに対応している。
【００４３】
ｐ型ウェル領域４０ｐの表面内には、ｎ＋型不純物拡散領域４９及びｐ＋型不純物拡散領域５０が設けられる。ｎ＋型不純物拡散領域４９の上面上には、コンタクトプラグ５１が設けられる。コンタクトプラグ５１の上面上には、ソース線ＣＥＬＳＲＣとして機能する配線層５２が設けられる。ｐ＋型不純物拡散領域５０の上面上にはコンタクトプラグ５３が設けられる。コンタクトプラグ５３の上面上には、ウェル線ＣＰＷＥＬＬとして機能する配線層５４が設けられる。
【００４４】
なお、メモリセルアレイ２１の構成については、その他の構成であってもよい。メモリセルアレイ２１の構成については、例えば“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という２００９年３月１９日に出願された米国特許出願１２／４０７，４０３号に記載されている。また、“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という２００９年３月１８日に出願された米国特許出願１２／４０６，５２４号、“不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法”という２０１０年３月２５日に出願された米国特許出願１２／６７９，９９１号、“半導体メモリ及びその製造方法”という２００９年３月２３日に出願された米国特許出願１２／５３２，０３０号に記載されている。これらの特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用されている。
【００４５】
１．１．５  メモリセルトランジスタの閾値分布について
次に、メモリセルトランジスタＭＴの取り得る閾値電圧の分布について、図５を用いて説明する。図５は、第１実施形態に係る半導体記憶装置のメモリセルトランジスタの閾値電圧の分布の一例を示すダイアグラムである。
【００４６】
図５に示すように、メモリセルトランジスタＭＴの閾値電圧は、上位（Ｕｐｐｅｒ）ビット（上位データ）、中位（Ｍｉｄｄｌｅ）ビット（中位データ）、及び下位（Ｌｏｗｅｒ）ビット（下位データ）による３ビットデータ、すなわち“１１１”、“１１０”、“１００”、“０００”、“０１０”、“０１１”、“００１”、及び“１０１”データを保持可能である。
【００４７】
“１１１”データの閾値電圧は、“Ｅｒ”レベルであり、例えば、データの消去状態に相当する。そして、“Ｅｒ”レベルに含まれる閾値電圧は、電圧ＡＲより小さく、正又は負の値を有する。
【００４８】
“１１０”、“１００”、“０００”、“０１０”、“０１１”、“００１”、及び“１０１”データの閾値電圧は、それぞれ“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”、“Ｄ”、“Ｅ”、“Ｆ”、及び“Ｇ”レベルである。“Ａ”レベル〜“Ｇ”レベルは、電荷蓄積層４５に電荷が注入されてメモリセルトランジスタＭＴにデータが書込まれた状態に相当し、各分布に含まれる閾値電圧は、例えば正の値を有する。“Ａ”レベルに含まれる閾値電圧は、読出し電圧ＡＲより大きいベリファイ電圧ＶＡより大きく、かつ読出し電圧ＢＲより小さい。“Ｂ”レベルに含まれる閾値電圧は、読出し電圧ＢＲより大きいベリファイ電圧ＶＢより大きく、かつ読出し電圧ＣＲより小さい。“Ｃ”レベルに含まれる閾値電圧は、読出し電圧ＣＲより大きいベリファイ電圧ＶＣより大きく、かつ読出し電圧ＤＲより小さい。“Ｄ”レベルに含まれる閾値電圧は、読出し電圧ＤＲより大きいベリファイ電圧ＶＤより大きく、かつ読出し電圧ＥＲより小さい。“Ｅ”レベルに含まれる閾値電圧は、読出し電圧ＥＲより大きいベリファイ電圧ＶＥより大きく、かつ読出し電圧ＦＲより小さい。“Ｆ”レベルに含まれる閾値電圧は、読出し電圧ＦＲより大きいベリファイ電圧ＶＦより大きく、かつ読出し電圧ＧＲより小さい。そして、“Ｇ”レベルに含まれる閾値電圧は、読出し電圧ＧＲより大きいベリファイ電圧ＶＧより大きく、電圧ＶＲＥＡＤより小さい。電圧ＶＲＥＡＤは、或るブロックＢＬＫ内へのデータの読出しの際に、読出しの対象ではないワード線ＷＬに印加される電圧である。
【００４９】
以上のように、各メモリセルトランジスタＭＴは、８個の閾値電圧の分布のいずれかを有することで、８種類の状態を取ることができる。なお、各データと閾値レベルとの関係は上記に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００５０】
また、上述の通り、データの書込み及び読出しは、ページ単位で行われる。この際、データは下位ビット毎、中位ビット毎、又は上位ビット毎に書込まれ、読み出される。したがって、メモリセルトランジスタＭＴが３ビットデータを保持している場合には、１つのページに、上位ビット、中位ビット、及び下位ビットの各々に対応するデータが割当てられる。以下の説明では、上位ビット、中位ビット、及び下位ビットについて一括して書込み又は読み出されるページは、それぞれ、上位ページ、中位ページ、及び下位ページと言う。
【００５１】
１．１．６  ロウデコーダ及びドライバセットの構成について
次に、第１実施形態に係る半導体記憶装置のメモリセルアレイへ電圧を転送するための回路構成について図６を用いて説明する。図６は、第１実施形態に係る半導体記憶装置のロウデコーダ及びドライバセットの構成の一例を示す回路図である。図６に示すように、ロウデコーダ２９は、複数のブロックデコーダ２９１（２９１ａ、２９１ｂ、…）及び複数の転送トランジスタ群２９２（２９２ａ、２９２ｂ、…）を含む。１つのブロックデコーダ２９１及び１つの転送トランジスタ群２９２の組は、１つのブロックＢＬＫに対応する。例えば、図６の例では、ブロックデコーダ２９１ａ及び転送トランジスタ群２９２ａの組はブロックＢＬＫ０に対応し、ブロックデコーダ２９１ｂ及び転送トランジスタ群２９２ｂの組はブロックＢＬＫ１に対応している。
【００５２】
各ブロックデコーダ２９１は、レジスタ２４からロウアドレス信号を受け取る。ロウアドレス信号がヒットするブロックデコーダ２９１においては、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬが出力される。ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬは、対応する転送トランジスタ群２９２内の複数の転送トランジスタの各々のゲートに転送される。
【００５３】
各転送トランジスタ群２９２は、複数の転送トランジスタＴＴｒ（ＴＴｒ０〜ＴＴｒ１２）を含む。各転送トランジスタＴＴｒは、例えば、ゲートにブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬが転送された場合にオン状態となり、転送されない場合にオフ状態となる。
【００５４】
各ブロックＢＬＫのワード線ＷＬ０〜ＷＬ７はそれぞれ、各ブロックＢＬＫに対応する転送トランジスタ群２９２内の転送トランジスタＴＴｒ０〜ＴＴｒ７を介して、配線ＣＧ０〜ＣＧ７に共通接続される。各ブロックＢＬＫの選択ゲート線ＳＧＤ０〜ＳＧＤ３はそれぞれ、各ブロックＢＬＫに対応する転送トランジスタ群２９２内の転送トランジスタＴＴｒ８〜ＴＴｒ１１を介して、配線ＳＧＤＬ０〜ＳＧＤＬ３に共通接続される。各ブロックＢＬＫの選択ゲート線ＳＧＳはそれぞれ、各ブロックＢＬＫに対応する転送トランジスタ群２９２内の転送トランジスタＴＴｒ１２を介して、配線ＳＧＳＬに共通接続される。
【００５５】
ドライバセット２８は、ドライバＣＧｄｒｖ（ＣＧｄｒｖ０〜ＣＧｄｒｖ７）、ＳＧＤｄｒｖ（ＳＧＤｄｒｖ０〜ＳＧＤｄｒｖ３）、及びＳＧＳｄｒｖを含む。ドライバＣＧｄｒｖ、ＳＧＤｄｒｖ、及びＳＧＳｄｒｖの各々は、電圧生成回路２６から転送された電圧を、独立に出力することができる。ドライバＣＧｄｒｖ０〜ＣＧｄｒｖ７は、それぞれ配線ＣＧ０〜ＣＧ７を駆動する。ドライバＳＧＤｄｒｖ０〜ＳＧＤｄｒｖ３は、それぞれ配線ＳＧＤＬ０〜ＳＧＤＬ３を駆動する。ドライバＳＧＳｄｒｖは、配線ＳＧＳＬを駆動する。
【００５６】
電圧生成回路２６は、種々の電圧（例えば電圧Ｖｓｅｌ及びＶｕｓｅｌ）をドライバセット２８に転送する。電圧Ｖｓｅｌは、データの書込み又は読出し対象のブロックＢＬＫ内の、データの書込み又は読出し対象のワード線ＷＬに転送される電圧である。電圧Ｖｕｓｅｌは、データの書込み又は読出し対象のブロックＢＬＫ内の、データの書込み又は読出しの対象でないワード線ＷＬに転送される電圧である。
【００５７】
なお、以下の説明では、ブロックＢＬＫ、ワード線ＷＬ、及びメモリセルトランジスタＭＴがデータの書込み又は読出し対象である場合、各々の名称に「選択」を付す。また、データの書込み又は読出し対象でない場合、各々の名称に「非選択」を付す。
【００５８】
以上の構成により、電圧Ｖｓｅｌ及びＶｕｓｅｌはそれぞれ、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬによって、選択ＢＬＫの選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬに、特定の期間で転送されることができる。
【００５９】
１．１．７  電圧生成回路及びリーク検出回路の構成について
次に、第１実施形態に係る半導体記憶装置の電圧生成回路及びリーク検出回路の構成について説明する。図７は、第１実施形態に係る半導体記憶装置の電圧生成回路及びリーク検出回路の構成の一例を示すブロック図である。
【００６０】
まず、電圧生成回路２６の構成について説明する。図７に示すように、電圧生成回路２６は、クロック生成回路２６１、及び複数のポンプユニット２６２（２６２Ａ、２６２Ｂ、…）を含む。
【００６１】
クロック生成回路２６１は、基準クロック信号ＰＭＰＣＬＫを生成し、ポンプユニット２６２の各々に転送する。基準クロック信号ＰＭＰＣＬＫは、例えば、“Ｈ(High)”レベルへの立ち上がり、及び“Ｌ(Low)”レベルへの立下りを周期的に繰り返す信号であり、各ポンプユニット２６２が動作する際の基準クロックとして機能する。
【００６２】
ポンプユニット２６２Ａは、例えば、非選択ワード線ＷＬに転送されるための電圧Ｖｕｓｅｌをドライバセット２８に出力する。ポンプユニット２６２Ａは、クロックドライバ２６２１Ａ、チャージポンプ２６２２Ａ、及びリミッタ回路２６２３Ａを含む。電圧Ｖｕｓｅｌは、例えば、電圧ＶＰＡＳＳ及びＶＲＥＡＤを含む。電圧ＶＰＡＳＳは、電子を注入される選択メモリセルトランジスタＭＴを含むＮＡＮＤストリングＮＳでは、非選択メモリセルトランジスタＭＴへのプログラムを制御しつつ、電子を注入されない選択メモリセルトランジスタＭＴを含むＮＡＮＤストリングＮＳでは、選択メモリセルトランジスタＭＴでの閾値上昇を抑制できる程度にカップリングによりチャネルを上昇させることができる大きさを有する。電圧ＶＲＥＡＤは、メモリセルトランジスタＭＴが保持するデータに関わらず、当該メモリセルトランジスタＭＴをオンさせる大きさを有する。
【００６３】
ポンプユニット２６２Ｂは、例えば、選択ワード線ＷＬに転送されるための電圧Ｖｓｅｌをドライバセット２８に出力する。電圧Ｖｓｅｌは、例えば、電圧ＶＰＧＭ、ＶＡ〜ＶＧ、及びＡＲ〜ＧＲを含む。電圧ＶＰＧＭは、電荷をメモリセルトランジスタＭＴの電荷蓄積層４５に注入するための電圧であり、電圧ＶＰＡＳＳより大きい。ポンプユニット２６２Ｂは、クロックドライバ２６２１Ｂ、チャージポンプ２６２２Ｂ、及びリミッタ回路２６２３Ｂを含む。ポンプユニット２６２の各々は、同様の構成を備えており、クロック生成回路２６１から受け取る基準クロック信号ＰＭＰＣＬＫに基づいて同様に動作する。以下の説明では、ポンプユニット２６２Ａの構成について説明するものとし、その他のポンプユニット２６２の構成については、その説明を省略する。
【００６４】
クロックドライバ２６２１Ａは、クロック生成回路２６１から基準クロック信号ＰＭＰＣＬＫを受け取り、リミッタ回路２６２３Ａからフラグ信号ＦＬＧを受け取る。クロックドライバ２６２１Ａは、基準クロック信号ＰＭＰＣＬＫ及びフラグ信号ＦＬＧに基づいてクロック信号ＣＬＫを生成する。クロックドライバ２６２１Ａは、生成したクロック信号ＣＬＫをチャージポンプ２６２２Ａに出力する。また、クロック信号ＣＬＫは、リーク検出回路２７にも併せて出力される。
【００６５】
クロック信号ＣＬＫは、アクティブなクロック信号ＣＬＫ（アクティブ信号）、及びインアクティブなクロック信号ＣＬＫ（インアクティブ信号）を含む。インアクティブ信号は、チャージポンプ２６２２Ａによる昇圧を停止させる信号であり、例えば、“Ｌ”レベルが継続して出力される。アクティブ信号は、チャージポンプ２６２２Ａによる昇圧を開始させる信号であり、例えば、“Ｈ”レベルへの立ち上がり、及び“Ｌ”レベルへの立下りを或る一定の周期で繰り返す。以下の説明において、アクティブ信号内における１回の“Ｈ”レベルへの立ち上がり及び１回の“Ｌ”レベルへの立下りの組を、１回の「クロック周期」と言う。また、或る期間内においてクロック周期が繰り返される回数を、「クロック数」と言う。クロック信号ＣＬＫのクロック周期は、例えば、基準クロック信号ＰＭＰＣＬＫのクロック周期に基づいて決定される。なお、クロック数は、上述の例に限らず、種々の定義が可能である。例えば、クロック数は、“Ｈ”レベルへの立ち上がり及び１回の“Ｌ”レベルへの立下りの総数でもよい。
【００６６】
フラグ信号ＦＬＧは、アクティブ信号が出力されるか、又はインアクティブ信号が出力されるかを切替えるための信号として機能する。例えば、クロックドライバ２６２１Ａは、フラグ信号ＦＬＧとして“Ｈ”レベルが入力されている場合、アクティブ信号を出力し、フラグ信号ＦＬＧとして“Ｌ”レベルが入力されている場合、インアクティブ信号を出力する。なお、フラグ信号ＦＬＧの立ち上がり及び立下り、並びにクロック信号ＣＬＫのアクティブ及びインアクティブの切替えの関係は、上述の例と反転した関係であってもよい。すなわち、クロックドライバ２６２１Ａは、フラグ信号ＦＬＧとして“Ｈ”レベルが入力されている場合、インアクティブ信号を出力し、フラグ信号ＦＬＧとして“Ｌ”レベルが入力されている場合、アクティブ信号を出力してもよい。
【００６７】
チャージポンプ２６２２Ａは、クロックドライバ２６２１Ａから受け取ったクロック信号ＣＬＫがアクティブであるかインアクティブであるかに応じて昇圧を開始又は停止し、電圧Ｖｕｓｅｌを生成する。生成された電圧Ｖｕｓｅｌは、リミッタ回路２６２３Ａ及びドライバセット２８に転送される。
【００６８】
リミッタ回路２６２３Ａは、チャージポンプ２６２２Ａから電圧Ｖｕｓｅｌを受け取ると、当該電圧Ｖｕｓｅｌの値に応じて、フラグ信号ＦＬＧを生成する。具体的には、リミッタ回路２６２３Ａは、受け取った電圧Ｖｕｓｅｌの電圧値が目標電圧より或る値ΔＶだけ高い電圧値に達すると、“Ｌ”レベルのフラグ信号ＦＬＧを生成する。リミッタ回路２６２３Ａは、受け取った電圧Ｖｕｓｅｌの電圧値が目標電圧を下回ると、“Ｈ”レベルのフラグ信号ＦＬＧを生成する。そして、リミッタ回路２６２３Ａは、生成したフラグ信号ＦＬＧをクロックドライバ２６２１Ａに転送する。
【００６９】
以上の構成により、チャージポンプ２６２２Ａには、昇圧を実行する期間に応じてクロック信号ＣＬＫが入力される。そして、チャージポンプ２６２２Ａは、設定された目標電圧を維持しつつ、電圧Ｖｕｓｅｌ及びＶｓｅｌをドライバセット２８に転送することができる。
【００７０】
引き続き図７を用いて、リーク検出回路２７の構成について説明する。リーク検出回路２７は、カウンタ２７１、レジスタ２７２、レジスタ２７３、及び判定回路２７４を含む。
【００７１】
カウンタ２７１は、クロックドライバ２６２１Ａから出力されたクロック信号ＣＬＫを受け取る。カウンタ２７１は、予め定められた計測期間において受け取ったクロック信号ＣＬＫのクロック数を計測する機能を有する。ここで、計測期間は、参照クロック数計測期間及び評価クロック数計測期間を含む。評価クロック数計測期間及び参照クロック数計測期間は、等しい長さを有していてもよいが、これに限らず、互いに異なる長さの期間を有していてもよい。カウンタ２７１は、参照クロック数計測期間における単位時間当たりのクロック数を計測し、その計測結果を参照クロック数Ｃ１としてレジスタ２７２に転送する。また、カウンタ２７１は、評価クロック数計測期間における単位時間当たりのクロック数を計測し、その計測結果を評価クロック数Ｃ２としてレジスタ２７３に転送する。
【００７２】
レジスタ２７２は、カウンタ２７１から受け取った参照クロック数Ｃ１を保持する。レジスタ２７３は、カウンタ２７１から受け取った評価クロック数Ｃ２を保持する。レジスタ２７２及びレジスタ２７３はそれぞれ、保持した参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２を判定回路２７４に転送する。
【００７３】
判定回路２７４は、レジスタ２７２及び２７３からそれぞれ参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２を受け取ると、評価クロック数Ｃ２に対する参照クロック数Ｃ１の差の値（Ｃ２−Ｃ１）を算出する。判定回路２７４は、算出した評価クロック数Ｃ２に対する参照クロック数Ｃ１の差の値が或る閾値（例えば、“１０”）以上の（Ｃ２−Ｃ１≧１０）場合、リークが検出されたと判定する。また、判定回路２７４は、評価クロック数Ｃ２に対する参照クロック数Ｃ１の差の値が或る閾値より小さい（Ｃ２−Ｃ１＜１０）場合、リークが検出されなかったと判定する。判定回路２７４は、判定の結果に基づき、リークの検出有無を示すステータスＳＴＳであるリーク検出ステータスを生成し、レジスタ２４に送信する。
【００７４】
図８は、第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出ステータスの一例を示すテーブルである。図８に示すように、リーク検出ステータスは、例えば８ビットのデータであり、ワード線リーク検出情報を含む。つまり、８ビットデータのうち６ビット目には、ワード線リーク検出情報が保持される。ワード線リーク検出情報は、メモリセルアレイ２１内のワード線ＷＬにおいて、リークが検出されなかった（パスした）場合“０”となり、リークが検出された（フェイルした）場合“１”となる。
【００７５】
リーク検出ステータスは、最上位ビットから順に信号Ｉ／Ｏ０〜Ｉ／Ｏ７に対応付けられ、これらの信号を用いてコントローラ１０に出力される。なお、図８の例では、１ビット目〜５ビット目、及び７ビット並びに８ビット目が未使用とされているが、これらのビットに他の情報が含まれていてもよい。
【００７６】
１．２  動作について
次に、第１実施形態に係る半導体記憶装置の動作について説明する。
【００７７】
１．２．１  チャージポンプの昇圧動作について
第１実施形態に係る半導体記憶装置のチャージポンプの昇圧動作について説明する。図９は、第１実施形態に係る半導体記憶装置のチャージポンプの昇圧動作を説明するためのタイミングチャートである。図９の例では、チャージポンプ２６２２Ａの出力電圧Ｖｕｓｅｌが目標電圧として電圧ＶＲＥＡＤへ昇圧される動作が示される。しかしながら、図９に示されるタイミングチャートは、チャージポンプ２６２２Ａの出力電圧Ｖｕｓｅｌに限らず、その他のチャージポンプ２６２２の出力電圧（例えばチャージポンプ２６２２Ｂの出力電圧Ｖｓｅｌ）の昇圧動作にも適用可能である。
【００７８】
図９に示すように、時刻Ｔ０より前から、クロック生成回路２６１において生成された基準クロック信号ＰＭＰＣＬＫは、各ポンプユニット２６２内のクロックドライバ２６２１に転送される。時刻Ｔ０において、ポンプユニット２６２Ａに目標電圧ＶＲＥＡＤが設定される。時刻Ｔ０では、チャージポンプ２６２２Ａは、電圧ＶＳＳを出力している。電圧ＶＳＳは、目標電圧ＶＲＥＡＤよりも低く、例えば接地電圧（０Ｖ）である。リミッタ回路２６２３Ａは、チャージポンプ２６２２Ａが目標電圧ＶＲＥＡＤよりも低い電圧ＶＳＳを出力していることを検知し、“Ｈ”レベルのフラグ信号ＦＬＧを出力する。出力されたフラグ信号ＦＬＧは、クロックドライバ２６２１Ａに転送される。クロックドライバ２６２１Ａは、“Ｈ”レベルのフラグ信号ＦＬＧが入力されると、基準クロック信号ＰＭＰＣＬＫに対応するアクティブ信号を生成し、チャージポンプ２６２２Ａに転送する。チャージポンプ２６２２Ａは、アクティブ信号の入力に伴い昇圧を開始し、出力電圧の値を上昇させる。
【００７９】
時刻Ｔ１において、リミッタ回路２６２３Ａは、チャージポンプ２６２２Ａの出力電圧Ｖｕｓｅｌが目標電圧ＶＲＥＡＤから或る値ΔＶだけ高い電圧値（ＶＲＥＡＤ＋ΔＶ）を出力していることを検知し、“Ｌ”レベルのフラグ信号ＦＬＧを出力する。出力されたフラグ信号ＦＬＧは、クロックドライバ２６２１Ａに転送される。クロックドライバ２６２１Ａは、“Ｌ”レベルのフラグ信号ＦＬＧが入力されると、インアクティブ信号を生成し、チャージポンプ２６２２Ａに転送する。チャージポンプ２６２２Ａは、インアクティブ信号の入力に伴い、昇圧を停止する。出力電圧Ｖｕｓｅｌの値は、昇圧が停止されたことによって徐々に減衰していく。
【００８０】
時刻Ｔ２において、リミッタ回路２６２３Ａは、チャージポンプ２６２２Ａの出力電圧Ｖｕｓｅｌが目標電圧ＶＲＥＡＤを下回って知ることを検知し、“Ｈ”レベルのフラグ信号ＦＬＧを出力する。出力されたフラグ信号ＦＬＧは、クロックドライバ２６２１Ａに転送される。クロックドライバ２６２１Ａは、“Ｈ”レベルのフラグ信号ＦＬＧが入力されると、基準クロック信号ＰＭＰＣＬＫに対応するアクティブ信号を生成し、チャージポンプ２６２２Ａに転送する。チャージポンプ２６２２Ａは、アクティブ信号の入力に伴い昇圧を再開し、出力電圧Ｖｕｓｅｌの値を上昇させる。
【００８１】
以降、時刻Ｔ３において、チャージポンプ２６２２Ａの出力電圧Ｖｕｓｅｌが電圧（ＶＲＥＡＤ＋ΔＶ）に達すると、時刻Ｔ１と同様の動作によって昇圧が停止される。このような時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２までの昇圧が停止される期間は、時刻Ｔ３〜時刻Ｔ４、時刻Ｔ５〜時刻Ｔ６、時刻Ｔ７〜時刻Ｔ８で繰り返される。また、時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３までの昇圧が再開される期間は、時刻Ｔ４〜時刻Ｔ５、時刻Ｔ６〜時刻Ｔ７、時刻Ｔ８〜時刻Ｔ９で繰り返される。以上により、ポンプユニット２６２Ａは、時刻Ｔ１以降、出力電圧Ｖｕｓｅｌの値を目標電圧ＶＲＥＡＤ以上に維持する。
【００８２】
１．２．２  書込み動作について
次に、第１実施形態の半導体記憶装置に係るデータの書込み動作について説明する。
【００８３】
１．２．２．１  書込み動作のコマンドシーケンスについて
まず、第１実施形態に係る書込み動作のコマンドシーケンスについて説明する。
【００８４】
図１０は、第１実施形態に係る半導体記憶装置のデータの書込み動作を示すコマンドシーケンスの一例である。
【００８５】
図１０に示すように、コントローラ１０は、書込みコマンド“８０ｈ”を発行し、半導体記憶装置２０に送信する。コマンド“８０ｈ”は、半導体記憶装置２０へのリーク検出を伴うデータの書込みを命令するコマンドである。
【００８６】
コントローラ１０は、例えば５サイクルにわたってアドレスＡＤＤを発行し、半導体記憶装置２０に送信する。このアドレスＡＤＤは、例えば、選択ブロックＢＬＫ内の或る領域のアドレスを指定するものである。続いてコントローラ１０は、書込みデータＤＡＴ（Ｄｉｎとして図示されている）を半導体記憶装置２０に送信する。コントローラ１０は、コマンド“１０ｈ”を発行し、半導体記憶装置２０に送信する。コマンド“１０ｈ”は、直前に送信されたアドレスＡＤＤ及び書込みデータＤＡＴに基づいて半導体記憶装置２０にリーク検出を伴うデータの書込みを実行させるためのコマンドである。コマンド“１０ｈ”がレジスタ２４に格納されると、シーケンサ２５は、電圧生成回路２６、リーク検出回路２７、ドライバセット２８、及びロウデコーダ２９等を制御して、書込み動作を開始する。このときロジック制御回路２３は、信号／ＲＢを“Ｌ”レベルにして、半導体記憶装置２０がビジー状態であることをコントローラ１０に知らせる。半導体記憶装置２０がビジー状態である期間ｔＰｒｏｇは、書込み動作が行われている書込み動作期間を示している。期間ｔＰｒｏｇにおいてリークが検出された場合、レジスタ２４内のリーク検出ステータスが更新される。
【００８７】
リーク検出を伴うデータの書込みが完了した後、ロジック制御回路２３は、信号／ＲＢを“Ｈ”レベルにして、半導体記憶装置２０がレディ状態であることをコントローラ１０に知らせる。その後、コントローラ１０は、コマンド“７５ｈ”を発行し、半導体記憶装置２０に送信する。コマンド“７５ｈ”は、リーク検出ステータスの出力を実行させるためのコマンドである。コマンド“７５ｈ”がレジスタ２４に格納されると、入出力回路２２は、レジスタ２４に格納されたリーク検出ステータスを含むデータＳＴＳｏｕｔをコントローラ１０に出力する。
【００８８】
以上の動作により、期間ｔＰｒｏｇにおいて、リーク検出動作によるリークの検出、及びリーク検出ステータスの更新が実行される。そして、リーク検出ステータスは、書込み動作後、コントローラ１０の指示によって、コントローラ１０に出力される。
【００８９】
１．２．２．２  書込み動作の概要について
次に、第１実施形態に係る書込み動作の概要について簡単に説明する。
【００９０】
期間ｔＰｒｏｇにおいて実行される書込み動作は、プログラム動作、及びベリファイ動作を含む。プログラム動作は、電子を選択メモリセルトランジスタＭＴの電荷蓄積層４５に注入することで閾値電圧を上昇させる、又は電子の注入を禁止することで閾値電圧を維持させる動作のことである。ベリファイ動作は、プログラム動作の後、データを読み出すことで、選択メモリセルトランジスタＭＴの閾値電圧がベリファイ電圧まで達したか否かを判定する動作である。ベリファイ電圧まで達した選択メモリセルトランジスタＭＴは、その後、プログラム動作の際の電子の注入が禁止される。プログラム動作及びベリファイ動作の組み合わせを複数回繰り返すことで、選択メモリセルトランジスタＭＴの閾値電圧がベリファイ電圧まで上昇される。このプログラム動作及びベリファイ動作の繰り返し動作を「ループ」と言う。
【００９１】
また、或るループにおけるベリファイ動作は、リーク検出動作を含んでもよく、含まなくてもよい。リーク検出動作を含むベリファイ動作、及びリーク検出動作を含まないベリファイ動作は、それぞれ「広義のベリファイ動作」、及び「狭義のベリファイ動作」とも言える。以下の説明では、「広義のベリファイ動作」は、「リーク検出動作を含むベリファイ動作」と言い、「狭義のベリファイ動作」は、「リーク検出動作を含まないベリファイ動作」又は単に「ベリファイ動作」と言う。
【００９２】
リーク検出動作は、選択ワード線ＷＬと非選択ワード線ＷＬとの間に電位差を生じさせることで、ワード線ＷＬ間において発生しているリークを検出する動作である。リーク検出動作においてワード線ＷＬ間に印加される電圧は、種々の電圧が印加可能であり、一例として、ベリファイ動作と同一の電圧レベルの電圧が印加される。また、リーク検出動作は、予め定められたループ数において、例えば、ベリファイ動作の直後に挿入される。或るループにおいて、プログラム動作、及びリーク検出動作を含むベリファイ動作を組み合わせることで、ワード線ＷＬ間に発生しているリークを検出することができる。
【００９３】
図１１は、第１実施形態に係る半導体記憶装置のデータの書込み動作の一例を示すフローチャートである。図１１に示すように、シーケンサ２５は、書込みコマンドを受け取ると、所定のシーケンスに基づき、データの書込み動作を実行する。
【００９４】
ステップＳＴ１０において、書込みデータのロードが実行される。具体的には、センスアンプ３０には、書込みデータが転送される。更にセンスアンプ３０は、書込みデータに応じて各ビット線ＢＬを充電する。
【００９５】
ステップＳＴ１１において、書込みデータに応じてプログラム動作が実行される。
【００９６】
ステップＳＴ１２において、シーケンサ２５は、ループ数がＮ回目（Ｎは整数）であるか否かを判定する。判定の結果、現在のループがＮ回目である場合（ステップＳＴ１２；ｙｅｓ）、ステップＳＴ１３に進む。そして、ステップＳＴ１３において、リーク検出動作を含むベリファイ動作が実行される。
【００９７】
一方、ステップＳＴ１２における判定の結果、現在のループがＮ回目でない場合、（ステップＳＴ１２；ｎｏ）、ステップＳＴ１４に進む。そして、ステップＳＴ１４において、リーク検出動作を含まないベリファイ動作が実行される。ステップＳＴ１３又はステップＳＴ１４が完了した後、ステップＳＴ１５に進む。
【００９８】
なお、設定値Ｎは、例えば、ロムフューズ（図示せず）に予め設定される値であり、データの書込み動作の最大ループ数の範囲内で任意の値が設定可能である。設定値Ｎは、例えば、データ書込み動作に要するループの総数の平均的な値（例えば、２１）よりも大きな値（例えば、２３）が設定されてもよい。以下の説明では、設定値Ｎとして、“２３”が設定されているものとして、説明する。
【００９９】
ステップＳＴ１５において、シーケンサ２５によるベリファイチェックが実行される。シーケンサ２５は、選択メモリセルトランジスタＭＴの閾値電圧の上昇が十分ではない場合（ステップＳＴ１５；ｎｏ）、いまだデータの書込みが完了していない（ベリファイ動作にフェイルした）と判定し、ステップＳＴ１６に進む。ステップＳＴ１６において、シーケンサ２５は、ループ数をインクリメントする。その後、ステップＳＴ１１に戻り、再びプログラム動作が実行される。一方、シーケンサ２５は、プログラム動作を繰り返すことにより全ての選択メモリセルトランジスタＭＴの閾値電圧が十分に上昇した場合（ステップＳＴ１５；ｙｅｓ）、所望のデータが書込まれた（ベリファイ動作にパスした）と判定し、データ書込み動作は終了する。
【０１００】
１．２．２．３  リーク検出動作を含まない場合の書込み動作について
次に、第１実施形態に係る半導体記憶装置の書込み動作のうち、ベリファイ動作がリーク検出動作を含まない場合の動作について図１２及び図１３を用いて説明する。
【０１０１】
図１２及び図１３はそれぞれ、第１実施形態に係る半導体記憶装置の書込み動作のうち、リーク検出動作を含まない場合（図１１のステップＳＴ１４に対応）のテーブル及びタイミングチャートである。図１２及び図１３は、１つのベリファイレベルのベリファイ動作が完了するまでに、７回のループを要する場合の例が示される。図１２は、各ループのベリファイ動作の際に、選択ワード線ＷＬに印加される電圧レベルの一例である。図１３は、各ループのプログラム動作及びベリファイ動作の際に、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬに印加される電圧レベルの一例である。
【０１０２】
図１２に示すように、１回目及び２回目のループでは、ベリファイ動作は、“Ａ”レベルのみを対象にして行われる。つまり、ベリファイ動作の際に選択ワード線ＷＬには電圧ＶＡが印加され、電圧ＶＢ〜ＶＧは印加されない。３回目及び４回目のループでは、ベリファイ動作は、“Ａ”レベル及び“Ｂ”レベルを対象にして行われる。つまり、ベリファイ動作の際に選択ワード線ＷＬには電圧ＶＡ及びＶＢが順次印加され、電圧ＶＣ〜ＶＧは印加されない。５回目〜７回目のループでは、ベリファイ動作は、“Ａ”レベル、“Ｂ”レベル、及び“Ｃ”レベルを対象にして行われる。つまり、ベリファイ動作の際に選択ワード線ＷＬには電圧ＶＡ、ＶＢ、及びＶＣが順次印加され、電圧ＶＤ〜ＶＧは印加されない。このように、１回のループ中で同時にベリファイ動作が行われる電圧レベルは、例えば、最大で３レベルと設定される。
【０１０３】
そして、“Ａ”レベルを対象としたベリファイ動作は、７回目のループで完了する。これは、“Ａ”レベルへのプログラム動作が、７回のループでほぼ完了したことを示している。或るレベルを対象としたベリファイ動作の完了までに要するループ数は、当該或るレベルへのプログラム動作がほぼ完了するまでに要するループ数に依存して変化し得る。
【０１０４】
８回目及び９回目のループでは、ベリファイ動作は、“Ｂ”レベル、“Ｃ”レベル、及び“Ｄ”レベルの３つの電圧レベルを対象にして行われる。つまり、ベリファイ動作の際に選択ワード線ＷＬには電圧ＶＢ、ＶＣ、及びＶＤが順次印加され、電圧ＶＡ、及びＶＥ〜ＶＧは印加されない。そして、“Ｂ”レベルへのプログラム動作が、２回目〜９回目の合計７回のループでほぼ完了したことに伴い、“Ｂ”レベルを対象としたベリファイ動作は、９回目のループで完了する。
【０１０５】
１０回目及び１１回目のループでは、ベリファイ動作は、“Ｃ”レベル、“Ｄ”レベル、及び“Ｅ”レベルの３つの電圧レベルを対象にして行われる。そして、１１回目のループで“Ｃ”レベルを対象としたベリファイ動作が完了した後、１２回目のループで“Ｄ”レベルを対象としたベリファイ動作が開始する。
【０１０６】
以降、同様にして、先にベリファイ動作が開始している電圧レベルのベリファイ動作が完了次第、後続のより高い電圧レベルのベリファイ動作が順次実行される。最終的に、“Ｇ”レベルを対象としたベリファイ動作は、２１回目のループで完了する。したがって、図１２の例では、図１１におけるステップＳＴ１３に進むことなく、データの書込み動作が終了する。
【０１０７】
また、図１３に示すように、各ループが実行される期間は、プログラム動作期間、及び当該プログラム動作期間の後に設定されたベリファイ動作期間を含む。プログラム動作期間では、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＰＡＳＳが印加される。選択ワード線ＷＬには、非選択ワード線ＷＬと同時に電圧ＶＰＡＳＳが印加された後に電圧ＶＰＧＭが印加され、選択メモリセルトランジスタＭＴの電荷蓄積層４５へ電子が注入される。その後、選択ワード線ＷＬには電圧ＶＰＡＳＳが印加される。続いて、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬには、同時に電圧ＶＳＳが印加され、プログラム動作期間が終了する。なお、電圧ＶＰＧＭは、ループ数が大きくなるにつれて、徐々にステップアップされる。
【０１０８】
ベリファイ動作期間では、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬには、それぞれベリファイ電圧及び電圧ＶＲＥＡＤが同時に印加された後、電圧ＶＳＳが同時に印加される。ベリファイ電圧は、図１２に示したように、ループ数に応じて異なるベリファイ電圧ＶＡ〜ＶＧが印加される。図１３の例では、１回目及び２回目のループでは、“Ａ”レベルを対象としたベリファイ動作として、電圧ＶＡが印加される。３回目のループでは、“Ａ”レベル及び“Ｂ”レベルを対象としたベリファイ動作として、電圧ＶＡが印加された後、更に電圧ＶＢが印加される。そして、電圧レベルの小さいベリファイレベルから順にベリファイ動作が完了していき、最終的にループ数“２１”では、“Ｇ”レベルを対象としたベリファイ動作として電圧ＶＧが印加される。
【０１０９】
１．２．２．４  リーク検出動作を含む場合の書込み動作について
次に、第１実施形態に係る半導体記憶装置の書込み動作のうち、ベリファイ動作がリーク検出動作を含む場合の動作について説明する。
【０１１０】
上述の通り、ベリファイ動作が完了するか否かは、プログラム動作が完了したか否かに依存する。このため、１回のプログラム動作による閾値電圧の上昇量が減少すると、或るレベルへのプログラム動作の完了までに要するループ数が増加し、ひいては、当該或るレベルを対象としたベリファイ動作の完了までに要するループ数が増加し得る。また、上述の通り、１回のループ中で同時にベリファイ動作が行われる電圧レベルの数は、予め定められている。このため、或るレベルを対象としたベリファイ動作の完了までに要するループ数が増加すると、後続の電圧レベルを対象としたベリファイ動作の開始が遅れ、ひいては、データの書込み動作に要するループの総数が増加し得る。このような、ループの総数が増加し得る例としては、例えば、ワード線ＷＬ間のリークの発生が挙げられる。したがって、プログラム動作が完了するまでに要するループ数が、通常時に要するループ数を超える場合、リーク検出動作を含むベリファイ動作が実行される。
【０１１１】
図１４及び図１５はそれぞれ、第１実施形態に係る半導体記憶装置の書込み動作のうち、リーク検出動作を含む場合（図１１のステップＳＴ１３に対応）のテーブル及びタイミングチャートである。図１４及び図１５は、１つのベリファイレベルのベリファイ動作が完了するまでに、８回のループを要する場合の例が示される。図１４は、各ループのベリファイ動作及びリーク検出動作の際に、選択ワード線ＷＬに印加される電圧レベルの一例である。図１５では、各ループのプログラム動作、ベリファイ動作、及びリーク検出動作の際に、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬに印加される電圧レベルの一例である。
【０１１２】
図１４に示すように、１回目〜７回目のループでは、ベリファイ動作は、図１２の場合と同様に実行される。しかしながら、図１４では、７回目のループにおいて、“Ａ”レベルを対象としたプログラム動作は、完了しない。このため、８回目のループでは、７回目のループと同様、ベリファイ動作は、“Ａ”レベル、“Ｂ”レベル、及び“Ｃ”レベルの３つの電圧レベルを対象にして行われる。そして、“Ａ”レベルを対象としたプログラム動作が８回目のループでほぼ完了したことに伴い、ベリファイ動作は、８回目のループで完了する。
【０１１３】
９回目及び１０回目のループでは、ベリファイ動作は、“Ｂ”レベル、“Ｃ”レベル、及び“Ｄ”レベルの３つの電圧レベルを対象にして行われる。そして、“Ｂ”レベルへのプログラム動作が、８回のループでほぼ完了したことに伴い、“Ｂ”レベルを対象としたベリファイ動作は、１０回目のループで完了する。
【０１１４】
１１回目及び１２回目のループでは、ベリファイ動作は、“Ｃ”レベル、“Ｄ”レベル、及び“Ｅ”レベルの３つの電圧レベルを対象にして行われる。そして、１２回目のループで“Ｃ”レベルを対象としたベリファイ動作が完了した後、１３回目のループで“Ｄ”レベルを対象としたベリファイ動作が開始する。
【０１１５】
以降、同様にして、先に開始している電圧レベルのベリファイ動作が完了次第、後続のより高い電圧レベルのベリファイ動作が順次実行される。最終的に、“Ｇ”レベルを対象としたベリファイ動作は、２４回目のループで完了する。
【０１１６】
なお、２３回目のループでは、“Ｇ”レベルを対象としたベリファイ動作が行われた後、リーク検出動作が行われる。リーク検出動作の際に選択ワード線ＷＬに印加される電圧レベルは、例えば、“Ａ”レベルを対象としたベリファイ動作で用いられる電圧レベルが適用される。
【０１１７】
また、図１５に示すように、２３回目のループが実行される期間は、プログラム動作期間、ベリファイ動作期間、及びリーク検出期間を含む。リーク検出動作期間は、ベリファイ動作期間の後に設定される。
【０１１８】
２３回目のループのベリファイ動作期間では、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＧが印加され、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＲＥＡＤが印加される。リーク検出動作期間では、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＡが印加された後、フローティング状態とされる。非選択ワード線ＷＬには、引き続き電圧ＶＲＥＡＤが印加された後、選択ワード線ＷＬと同様のタイミングでフローティング状態とされる。
【０１１９】
なお、図１５におけるその他のループが実行される期間、及び２３回目のループのプログラム動作期間は、図１３の例と同様の動作であるため、その説明を省略する。
【０１２０】
１．２．２．５  リーク検出動作の詳細について
次に、第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作の詳細について説明する。
【０１２１】
図１６は、第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作の一例を示すフローチャートである。図１６は、図１１に示すステップＳＴ１３の動作の詳細を示すものであり、例えば、図１５の２３回目のループにおけるプログラム動作以降の期間に相当する。図１６に示される動作は、主にシーケンサ２５の指示に従って実行される。
【０１２２】
図１６に示すように、ステップＳＴ１３１において、ベリファイ動作が実行される。
【０１２３】
ステップＳＴ１３２以降において、リーク検出動作が実行される。具体的には、ステップＳＴ１３２において、カウンタ２７１は、評価クロック数計測期間においてクロックドライバ２６２１Ａから出力されたクロック信号ＣＬＫを受け取り、評価クロック数Ｃ２を計測する。レジスタ２７３は、計測された評価クロック数Ｃ２を保持する。
【０１２４】
ステップＳＴ１３３において、カウンタ２７１は、参照クロック数計測期間においてクロックドライバ２６２１Ａから出力されたクロック信号ＣＬＫを受け取り、参照クロック数Ｃ１を計測する。レジスタ２７２は、計測された参照クロック数Ｃ１を保持する。
【０１２５】
ステップＳＴ１３４において、判定回路２７４は、レジスタ２７２及びレジスタ２７３からそれぞれ参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２を読出し、評価クロック数Ｃ２に対する参照クロック数Ｃ１の差の値（Ｃ２−Ｃ１）を算出する。
【０１２６】
ステップＳＴ１３５において、判定回路２７４は、算出された値（Ｃ２−Ｃ１）に基づき、選択ワード線ＷＬ、及び当該選択ワード線ＷＬに隣り合う非選択ワード線ＷＬの間にリークが発生しているか否かを検出する。具体的には、判定回路２７４は、値（Ｃ２−Ｃ１）が閾値以上の場合（ＳＴ１３５；ｙｅｓ）、リークを検出したと判定し、ステップＳＴ１３６に進む。一方、判定回路２７４は、値（Ｃ２−Ｃ１）が閾値未満の場合（ＳＴ１３５；ｎｏ）、リークが検出されなかったと判定し、リーク検出動作を終了する。
【０１２７】
ステップＳＴ１３６において、判定回路２７４は、リークが検出された旨を示す値に更新されたリーク検出ステータスを生成し、レジスタ２４に送信する。レジスタ２４は、当該更新されたリーク検出ステータスを保持する。
【０１２８】
図１７は、第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作の一例を示すタイミングチャートである。図１７に示すように、期間［Ｔ１１、Ｔ１２］は、ベリファイ動作期間を含み、図１６におけるステップＳＴ１３１に対応する。また、期間［Ｔ１２、Ｔ１４］は、リーク検出動作期間を含み、図１６におけるステップＳＴ１３２〜ＳＴ１３３に対応する。期間［Ｔ１２、Ｔ１３］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含み、期間［Ｔ１３、Ｔ１４］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含む。なお、説明の簡単のため、以下では、ブロックＢＬＫ０が選択されているものとして説明する。
【０１２９】
時刻Ｔ１１において、チャージポンプ２６２２Ａは、出力電圧Ｖｕｓｅｌとして電圧ＶＲＥＡＤを出力する。チャージポンプ２６２２Ｂは、出力電圧Ｖｓｅｌとして電圧ＶＧを出力する。また、選択ブロックＢＬＫ０に対応するブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＲＥＡＤが転送され、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＧが転送される。
【０１３０】
時刻Ｔ１２において、チャージポンプ２６２２Ｂは、電圧ＶＡを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＡが転送される。
【０１３１】
時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。時刻Ｔａｓは、例えば、時刻Ｔ１２から或る時刻だけ経過した後の時刻として予め設定される。また、時刻Ｔａｅは、例えば、時刻Ｔ１３から或る時刻だけ経過する前の時刻として予め設定される。評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］は、チャージポンプ２６２２Ａ及び２６２２Ｂが、それぞれ出力電圧Ｖｕｓｅｌ及びＶｓｅｌを安定して出力している期間である。時刻Ｔａｓ及び時刻Ｔａｅは、互いに独立していてもよく、依存関係を有していてもよい。
【０１３２】
時刻Ｔ１３において、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。
【０１３３】
時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。時刻Ｔｂｓは、例えば、時刻Ｔ１３から或る時刻だけ経過した後の時刻として予め設定される。時刻Ｔｂｅは、例えば、時刻Ｔ１４から或る時刻だけ経過する前の時刻として予め設定される。参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］は、チャージポンプ２６２２Ａが、出力電圧Ｖｕｓｅｌを安定して出力している期間である。時刻Ｔｂｓ及び時刻Ｔｂｅは、互いに独立していてもよく、依存関係を有していてもよい。
【０１３４】
時刻Ｔ１４において、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオン状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が再開される。続いて、チャージポンプ２６２２ａ及び２６２２ｂはそれぞれ、出力電圧Ｖｕｓｅｌ及びＶｓｅｌとして電圧ＶＳＳを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。
【０１３５】
以上で、リーク検出動作を含むベリファイ動作が終了する。
【０１３６】
１．２．３  読出し動作について
次に、第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。ベリファイ動作と同様、読出し動作は、リーク検出動作を含み得る。なお、リーク検出動作を含む読出し動作、及びリーク検出動作を含まない読出し動作は、それぞれ「広義の読出し動作」、及び「狭義の読出し動作」とも言える。以下の説明では、「広義の読出し動作」は、「リーク検出動作を含む読出し動作」と言い、「狭義の読出し動作」は、「リーク検出動作を含まない読出し動作」又は単に「読出し動作」と言う。
【０１３７】
１．２．３．１  読出し動作のコマンドシーケンスについて
図１８は、第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を示すコマンドシーケンスの一例である。
【０１３８】
図１８に示すように、コントローラ１０は、コマンド“ｘｘｈ”を発行し、半導体記憶装置２０に送信する。コマンド“ｘｘｈ”は、例えば、半導体記憶装置２０に対して、リーク検出動作の実行を命令するコマンドである。続いて、コントローラ１０は、読出しコマンド“００ｈ”を発行し、半導体記憶装置２０に送信する。コマンド“００ｈ”は、半導体記憶装置２０に通常のデータの読出しを命令するコマンドである。半導体記憶装置２０は、連続するコマンド“ｘｘｈ”及びコマンド“００ｈ”を受け取ると、リーク検出動作を含む読出し動作が指示されたことを認識する。
【０１３９】
コントローラ１０は、例えば５サイクルにわたってアドレスＡＤＤを発行し、半導体記憶装置２０に送信する。このアドレスＡＤＤは、例えば、選択ブロックＢＬＫ内の或る領域のアドレスを指定するものである。コントローラ１０は、コマンド“３０ｈ”を発行し、半導体記憶装置２０に送信する。コマンド“３０ｈ”は、直前に送信されたアドレスＡＤＤに基づいて半導体記憶装置２０にデータの読出しを実行させるためのコマンドである。コマンド“３０ｈ”がレジスタ２４に格納されると、シーケンサ２５は、電圧生成回路２６、リーク検出回路２７、ドライバセット２８、及びロウデコーダ２９等を制御して、リーク検出動作を含む読出し動作を開始する。このときロジック制御回路２３は、信号／ＲＢを“Ｌ”レベルにして、半導体記憶装置２０がビジー状態であることをコントローラ１０に知らせる。半導体記憶装置２０がビジー状態である期間ｔＲは、リーク検出動作を含む読出し動作が行われている期間を示している。期間ｔＲにおいてリークが検出された場合、レジスタ２４内のリーク検出ステータスが更新される。
【０１４０】
リーク検出動作を含む読出し動作が完了した後、ロジック制御回路２３は、信号／ＲＢを“Ｈ”レベルにして、半導体記憶装置２０がレディ状態であることをコントローラ１０に知らせる。続いて、入出力回路２２は、センスアンプ３０によって読み出されたデータＤｏｕｔをコントローラ１０に出力する。
【０１４１】
以上の動作により、半導体記憶装置２０が読出し動作を実行している期間ｔＲにおいてリーク検出動作が実行される。リーク検出動作によってリークが検出された場合、リーク検出ステータスが更新される。
【０１４２】
その後、コントローラ１０は、コマンド“７５ｈ”を発行し、半導体記憶装置２０に送信する。コマンド“７５ｈ”がレジスタ２４に格納されると、入出力回路２２は、レジスタ２４に格納されたリーク検出ステータスを含むデータＤｏｕｔをコントローラ１０に出力する。
【０１４３】
１．２．３．２  リーク検出動作を含む場合の読出し動作について
次に、第１実施形態に係る半導体記憶装置の読出し動作がリーク検出動作を含む場合の動作について説明する。
【０１４４】
図１９〜図２１は、第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を示すタイミングチャートの一例である。図１９〜図２１はそれぞれ、下位ページ、中位ページ、及び上位ページのデータについての読出し動作を示す。図１９〜図２１に示される期間は、図１８に示される期間ｔＲに含まれる。
【０１４５】
まず、下位ページのデータについてのリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。図１９に示すように、期間［Ｔ２１ａ、Ｔ２３ａ］は、読出し動作期間を含み、期間［Ｔ２３ａ、Ｔ２５ａ］は、リーク検出動作期間を含む。また、期間［Ｔ２３ａ、Ｔ２４ａ］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含み、期間［Ｔ２４ａ、Ｔ２５ａ］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含む。
【０１４６】
時刻Ｔ２１ａにおいて、チャージポンプ２６２２Ａは、出力電圧Ｖｕｓｅｌとして電圧ＶＲＥＡＤを出力する。チャージポンプ２６２２Ｂは、出力電圧Ｖｓｅｌとして電圧ＡＲを出力する。また、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＲＥＡＤが転送され、選択ワード線ＷＬには、電圧ＡＲが転送される。
【０１４７】
時刻Ｔ２２ａにおいて、チャージポンプ２６２２Ｂは、電圧ＥＲを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＥＲが転送される。これにより、下位ページの読出し動作が終了する。
【０１４８】
時刻Ｔ２３ａにおいて、チャージポンプ２６２２Ｂは、電圧ＡＲを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＡＲが転送される。時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。
【０１４９】
時刻Ｔ２４ａにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。
【０１５０】
時刻Ｔ２５ａにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオン状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が再開される。続いて、チャージポンプ２６２２ａ及び２６２２ｂはそれぞれ、出力電圧Ｖｕｓｅｌ及びＶｓｅｌとして電圧ＶＳＳを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。
【０１５１】
以上により、下位ページについてのリーク検出動作を含む読出し動作が終了する。
【０１５２】
次に、中位ページのデータについてのリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。図２０に示すように、期間［Ｔ２１ｂ、Ｔ２４ｂ］は、読出し動作期間を含み、期間［Ｔ２４ｂ、Ｔ２６ｂ］は、リーク検出動作期間を含む。また、期間［Ｔ２４ｂ、Ｔ２５ａ］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含み、期間［Ｔ２５ｂ、Ｔ２６ｂ］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含む。
【０１５３】
時刻Ｔ２１ｂにおいて、チャージポンプ２６２２Ａは、出力電圧Ｖｕｓｅｌとして電圧ＶＲＥＡＤを出力する。チャージポンプ２６２２Ｂは、出力電圧Ｖｓｅｌとして電圧ＢＲを出力する。また、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＲＥＡＤが転送され、選択ワード線ＷＬには、電圧ＢＲが転送される。
【０１５４】
時刻Ｔ２２ｂにおいて、チャージポンプ２６２２Ｂは、電圧ＤＲを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＤＲが転送される。時刻Ｔ２３ｂにおいて、チャージポンプ２６２２Ｂは、電圧ＦＲを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＦＲが転送される。
【０１５５】
時刻Ｔ２４ｂにおいて、チャージポンプ２６２２Ｂは、電圧ＡＲを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＡＲが転送される。時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。
【０１５６】
時刻Ｔ２５ｂにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。
【０１５７】
時刻Ｔ２６ｂにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオン状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が再開される。続いて、チャージポンプ２６２２ａ及び２６２２ｂはそれぞれ、出力電圧Ｖｕｓｅｌ及びＶｓｅｌとして電圧ＶＳＳを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。
【０１５８】
以上により、中位ページについてのリーク検出動作を含む読出し動作が終了する。
【０１５９】
次に、上位ページのデータについてのリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。図２１に示すように、期間［Ｔ２１ｃ、Ｔ２３ｃ］は、読出し動作期間を含み、期間［Ｔ２３ｃ、Ｔ２５ｃ］は、リーク検出動作期間を含む。また、期間［Ｔ２３ｃ、Ｔ２４ｃ］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含み、期間［Ｔ２４ｃ、Ｔ２５ｃ］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含む。
【０１６０】
時刻Ｔ２１ｃにおいて、チャージポンプ２６２２Ａは、出力電圧Ｖｕｓｅｌとして電圧ＶＲＥＡＤを出力する。チャージポンプ２６２２Ｂは、出力電圧Ｖｓｅｌとして電圧ＣＲを出力する。また、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＲＥＡＤが転送され、選択ワード線ＷＬには、電圧ＣＲが転送される。
【０１６１】
時刻Ｔ２２ｃにおいて、チャージポンプ２６２２Ｂは、電圧ＧＲを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＧＲが転送される。これにより、下位ページの読出し動作が終了する。
【０１６２】
時刻Ｔ２３ｃにおいて、チャージポンプ２６２２Ｂは、電圧ＡＲを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＡＲが転送される。時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。
【０１６３】
時刻Ｔ２４ｃにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。
【０１６４】
時刻Ｔ２５ｃにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオン状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が再開される。続いて、チャージポンプ２６２２ａ及び２６２２ｂはそれぞれ、出力電圧Ｖｕｓｅｌ及びＶｓｅｌとして電圧ＶＳＳを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。
【０１６５】
以上により、上位ページについてのリーク検出動作を含む読出し動作が終了する。
【０１６６】
１．３  本実施形態に係る効果
第１実施形態によれば、ワード線間のリークを検出することができる。本効果につき、以下に説明する。
【０１６７】
半導体記憶装置の隣り合うワード線間にショートが発生すると、当該ショートしたワード線間で電流のリークが発生し、ワード線間に異なる電圧を印加することが困難となる。このため、ワード線間に異なる電圧が印加されるように昇圧回路を駆動し、ワード線に印加された電圧の変化又は昇圧回路の駆動状況をモニタすることによって、ワード線間のリークを検出する手法が提案されている。
【０１６８】
しかしながら、従来の手法は、リークの検出に長い時間を要する。このため、従来の手法は、半導体記憶装置を出荷する前のテストモードにおいて実行する必要があった。テストモードにおいて実行されるリーク検出動作では、半導体記憶装置の出荷前に先天的に発生するリークは検出できるが、出荷後のユーザモードにおいて後天的に発生するリークは検出できない。すなわち、従来の手法は、ユーザモードにおいてリークを検出できない、と言う点について検討の余地がある。
【０１６９】
第１実施形態に係る半導体記憶装置のカウンタ２７１は、設定値Ｎ回目のループ数におけるベリファイ動作の際に参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２を計測する。
【０１７０】
評価クロック数Ｃ２は、評価クロック数計測期間におけるクロック数に基づいて計測される。そして、評価クロック数計測期間は、非選択ワード線ＷＬがチャージポンプ２６２２Ａと接続され、かつ選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬに、それぞれ電圧ＶＲＥＡＤ及びＶＡが印加される期間である。よって、非選択ワード線ＷＬ及び隣の選択ワード線ＷＬの間にショートが発生している場合、評価クロック計測期間において、非選択ワード線ＷＬ及び隣の選択ワード線ＷＬの間に形成された電位差によって、リーク電流が流れる状態が形成される。非選択ワード線ＷＬが隣の選択ワード線ＷＬとショートしていると、非選択ワード線ＷＬの電圧は、目的の電圧に達しないか、目的の電圧を維持しづらい。このため、チャージポンプ２６２２Ａの出力がショートしている非選択ワード線ＷＬと接続されていると、チャージポンプ２６２２Ａが目的の電圧を超えた電圧を出力する時間は短く、よって、チャージポンプ２６２２Ａの作動頻度は高い。このような、非選択ワード線ＷＬに接続され、かつリーク電流が流れ得る状態におけるチャージポンプ２６２２Ａの作動頻度が、評価クロック数Ｃ２を計測することによって計測できる。なお、選択ワード線ＷＬに全ベリファイ電圧のうちの最小のものが印加されるのは、非選択ワード線ＷＬの電圧ＶＲＥＡＤ、及び隣の選択ワード線ＷＬの電圧ＶＡの間に大きな電位差を形成してリーク電流を流しやすくし、リーク検出の精度を向上させるためである。
【０１７１】
一方、参照クロック数Ｃ１は、参照クロック数計測期間におけるクロック数に基づいて計測される。そして、参照クロック数計測期間は、チャージポンプ２６２２Ａが非選択ワード線ＷＬに接続されていない状態の期間である。チャージポンプ２６２２Ａの出力がショートしている非選択ワード線ＷＬと接続されていないと、チャージポンプ２６２２Ａが目的の電圧を超えた電圧を出力する時間は長く、よって、チャージポンプ２６２２Ａの作動頻度は低い。このような非選択ワード線ＷＬと接続されていない状態におけるチャージポンプ２６２２Ａの作動頻度が、参照クロック数Ｃ１を計測することによって計測できる。
【０１７２】
そして、判定回路２７４は、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２の差に基づいてリークを検出する。評価クロック数Ｃ２は、非選択ワード線ＷＬ及び隣の選択ワード線ＷＬの間でリークが発生していると、リークが発生していない場合と比較して増加する。一方、参照クロック数Ｃ１は、非選択ワード線ＷＬ及び隣の選択ワード線ＷＬの間でリークが発生しても、リークが発生していない場合と比較して有意に変化しない。このため、評価クロック数Ｃ２及び参照クロック数Ｃ１の差は、非選択ワード線ＷＬ及び隣の選択ワード線ＷＬの間にリークが発生している場合、リークが発生していない場合より増加する。したがって、判定回路２７４は、評価クロック数Ｃ２及び参照クロック数Ｃ１の差を閾値と比較することにより、ユーザモードにおいて、ワード線ＷＬ間のリークを検出することができる。
【０１７３】
なお、ワード線ＷＬ間のリークは、例えば、プログラム動作のように、ワード線ＷＬに高い電圧が印加される際に発生する可能性がある。また、プログラム動作の際に発生するリークは、例えば、プログラム動作は完了するものの、プログラム動作の完了までに要するループ数が増加する程度の弱いリークを含む。弱いリークは、プログラム動作の回数が累積することで、プログラム動作が完了できない程度の強いリークに進展し得る。このように、ユーザモードにおいて、弱いリークの段階でワード線ＷＬ間のリークを検出することについて、更に検討の余地がある。第１実施形態に係る半導体記憶装置では、リーク検出動作は、ユーザモードの特にベリファイ動作に含まれるようにしている。このため、リーク検出動作を、ベリファイ動作と共にプログラム動作の直後に実行することができる。これにより、プログラム動作によって弱いリークが発生した場合、その直後のベリファイ動作の段階で当該弱いリークを検出することができる。したがって、ユーザモードにおいて、弱いリークの段階でワード線ＷＬ間のリークを検出することができる。
【０１７４】
また、ベリファイ動作は、プログラム動作の如き直接データの書込みが実行される動作と比較して、データに与える影響が少ない。このため、ベリファイ動作に含まれるリーク検出動作は、プログラム動作に含まれるリーク検出動作よりも、データに与える影響を低減することができる。
【０１７５】
なお、ベリファイ動作に含まれるリーク検出動作は、参照クロック数計測期間及び評価クロック数計測期間を含む。参照クロック数計測期間は、選択ブロックＢＬＫへ電圧を転送する転送トランジスタ群２９２がオフ状態の場合に、チャージポンプ２６２２Ａが電圧ＶＲＥＡＤを昇圧する期間を含む。評価クロック数計測期間は、転送トランジスタ群２９２がオン状態の場合に、チャージポンプ２６２２Ａ及び２６２２Ｂがそれぞれ電圧ＶＲＥＡＤ及びＶＡを昇圧する期間を含む。このような参照クロック数計測期間及び評価クロック数計測期間のうち特に参照クロック数計測期間は、リーク検出動作を含まないベリファイ動作においては、含まれないか、又は非常に短い。つまり、リーク検出動作を含むベリファイ動作は、リーク検出動作を含まないベリファイ動作よりも、動作に要する時間が増加する可能性がある。このため、リーク検出動作に要する時間の増加を抑制することについて、更に検討の余地がある。第１実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作は、ベリファイ動作のループ数が設定値Ｎ回目の場合に、ベリファイ動作に含まれるようにしている。このため、複数のループの全てにおいてリーク検出動作を実行することを回避することができる。したがって、リーク検出動作に要する時間を低減することができ、ひいては、ユーザモードの動作速度の悪化を抑制することができる。
【０１７６】
また、設定値Ｎは、ワード線ＷＬ間にリークが発生していない場合に全てのレベルを対象としたベリファイ動作がパスするループ数より大きい値が設定されるようにしている。このため、ワード線ＷＬ間にリークが発生していない場合、各ループにおけるベリファイ動作は、リーク検出動作を含まない。そして、リークが発生し、総ループ数が増加した場合にのみ、リーク検出動作を含むベリファイ動作が実行される。したがって、リーク検出動作に要する時間を低減することができ、ひいては、ユーザモードの動作速度の悪化を抑制することができる。
【０１７７】
なお、上述の通り、設定値Ｎは大きい値が設定される。このため、設定値Ｎ回目のループ数におけるベリファイ動作では、選択ワード線ＷＬに高いレベルのベリファイ電圧が転送される可能性が高い。第１実施形態では、評価クロック数計測期間における選択ワード線ＷＬに電圧ＶＡが転送されるようにしている。この電圧ＶＡは、設定値Ｎ回目のループ数より前のループ数におけるベリファイ動作でパスしたベリファイ電圧である。このため、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬ間に、より大きな電位差を設定することができる。これにより、ワード線ＷＬ間のリークの検出精度を向上させることができる。
【０１７８】
また、参照クロック数Ｃ１は、リークが検出されるループ数のベリファイ動作において、非選択ワード線ＷＬに電圧ＶＲＥＡＤが印加された後に計測される。また、参照クロック数Ｃ１は、評価クロック数Ｃ２を計測した後に計測されるようにしている。これにより、プログラム動作の後に転送トランジスタ群２９２をオフ状態にすることなく、ベリファイ動作を実行し、更に評価クロック数Ｃ２を計測することができる。したがって、リーク検出に係る制御動作を簡潔にすることができ、ひいてはワード線ＷＬの充放電に要する時間が不要に増大することを抑制できる。
【０１７９】
また、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２は、同一のループ内で連続的に計測されるようにしている。このため、チャージポンプ２６２２Ａの昇圧特性は、参照クロック数Ｃ１の計測時及び評価クロック数Ｃ２の計測時の間でほとんど変化しない。これにより、メモリセルアレイ２１が継続的に使用された結果、チャージポンプ２６２２Ａの昇圧特性が出荷時から変化した場合においても、判定回路２７４は、リークの有無を適切に判定することができる。
【０１８０】
また、レジスタ２７２及び２７３は、それぞれ参照クロック数計測期間及び評価クロック数計測期間において計測されたクロック数の単位時間当たりの値を保持するようにしている。これにより、参照クロック数計測期間の長さが評価クロック数計測期間の長さと異なる場合においても、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２は、同じ条件で計測された値とすることができる。このため、リークの検出精度を向上させると共に、リーク検出動作に係る制約を低減することができる。
【０１８１】
また、第１実施形態に係る半導体記憶装置２０は、コントローラ１０からコマンド“ｘｘｈ”を受信することで、読出し動作の際にもリーク検出動作を含むようにしている。これにより、プログラム動作を伴うベリファイ動作においてリーク検出動作を実行するだけでなく、プログラム動作を伴わない読出し動作においても、リーク検出動作を実行することができる。この場合においても、評価クロック数計測期間において、選択ワード線ＷＬに低い読出し電圧ＡＲを転送することにより、リーク検出の精度を向上させることができる。
【０１８２】
また、第１実施形態に係る半導体記憶装置２０は、判定回路２７４によるリークの検出結果をリーク検出ステータスとしてコントローラ１０に出力できるようにしている。具体的には、コントローラ１０は、読出し又は書込み動作の後にリーク検出ステータスを出力させるコマンド“７５ｈ”を発行するようにしている。これにより、コントローラ１０は、書込まれたデータ又は読み出されたデータを保持するブロックＢＬＫ内のワード線ＷＬ間に、リークが発生しているか否かを把握することができる。
【０１８３】
なお、コントローラ１０は、書込みの途中でデータが消失する場合を想定し、データの書込みが完了するまで、書込まれるデータをバッファメモリ１４に保持しておく必要がある。バッファメモリ１４に保持されるデータのサイズが増加すると、コントローラ１０側の負荷が増大する可能性がある。第１実施形態では、書込みコマンドの直後にリーク検出ステータス用のコマンド“７５ｈ”を発行するようにしている。これにより、コントローラ１０は、バッファメモリ１４に保持するデータのサイズを１つの書込みコマンドで送信されるデータのサイズに抑えることができる。したがって、データの書込みの際のコントローラ１０側の負荷を低減することができる。
【０１８４】
２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。第２実施形態に係る半導体記憶装置は、非選択ワード線ＷＬに電圧ＶＲＥＡＤが印加される前に参照クロック数Ｃ１を計測するものである。第２実施形態に係る半導体記憶装置は、第１実施形態に係る半導体記憶装置と同様の構成を備える。以下の説明では、第１実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０１８５】
２．１  書込み動作について
第２実施形態の半導体記憶装置に係るデータの書込み動作について説明する。
【０１８６】
２．１．１  書込み動作の概要について
図２２は、第２実施形態に係る半導体記憶装置のデータの書込み動作の一例を示すフローチャートである。図２２は、第１実施形態に係る図１１に対応する。図２２に示すように、シーケンサ２５は、書込みコマンドを受け取ると、所定のシーケンスに基づき、データの書込み動作を実行する。
【０１８７】
ステップＳＴ２０及びＳＴ２１において、図１１に示されるステップＳＴ１０及びＳＴ１１と同様に、書込みデータのロード及びプログラム動作が実行される。
【０１８８】
ステップＳＴ２２において、シーケンサ２５は、ループ数がＭ回目（Ｍは整数）であり、かつ或るレベルを対象としたベリファイ動作が完了しているか否かを判定する。判定の結果、現在のループがＭ回目であり、かつ或るレベルを対象としたベリファイ動作が完了していない場合（ステップＳＴ２２；ｙｅｓ）、ステップＳＴ２３に進む。そして、ステップＳＴ２３において、リーク検出動作を含むベリファイ動作が実行される。
【０１８９】
一方、ステップＳＴ２２における判定の結果、現在のループがＭ回目でない、又は或るレベルのベリファイが完了している場合、（ステップＳＴ２２；ｎｏ）、ステップＳＴ２４に進む。そして、ステップＳＴ２４において、図１１に示されるステップＳＴ１４と同様に、リーク検出動作を含まないベリファイ動作が実行される。この場合、リーク検出動作は実行されない。ステップＳＴ２３又はステップＳＴ２４が完了した後、ステップＳＴ２５に進む。
【０１９０】
ステップＳＴ２５において、図１１に示されるステップＳＴ１５と同様、シーケンサ２５によるベリファイチェックが実行される。また、ベリファイ動作にフェイルした場合（ステップＳＴ２５；ｎｏ）、ステップＳＴ２６に進み、シーケンサ２５は、図１１に示されるステップＳＴ１５と同様、ループ数をインクリメントする。その後、ステップＳＴ２１に戻り、再びプログラム動作が実行される。一方、シーケンサ２５は、ベリファイ動作にパスした場合（ステップＳＴ２５；ｙｅｓ）、データ書込み動作は終了する。
【０１９１】
なお、設定値Ｍは、例えば、或るレベルを対象とするベリファイ動作の完了に要するループの総数の平均的な値（例えば、７）よりも大きな値（例えば、８）が設定されてもよい。以下の説明では、設定値Ｍとして、“８”が設定されているものとして、説明する。
【０１９２】
また、或るレベルは、任意のレベルが適用可能であり、第２実施形態では、例えば“Ａ”レベルが適用されているものとして説明する。
【０１９３】
２．１．２  リーク検出動作を含む場合の書込み動作について
次に、第２実施形態に係る半導体記憶装置の書込み動作のうち、ベリファイ動作がリーク検出動作を含む場合の動作について説明する。
【０１９４】
図２３及び図２４はそれぞれ、第２実施形態に係る半導体記憶装置の書込み動作のうち、データの書込み動作の際にリーク検出動作を含む場合（図２２のステップＳＴ２３に対応）のテーブル及びタイミングチャートである。図２３は、各ループのベリファイ動作及びリーク検出動作の際に、選択ワード線ＷＬに印加される電圧レベルの一例である。図２４は、各ループのプログラム動作、ベリファイ動作、及びリーク検出動作の際に、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬに印加される電圧レベルの一例である。図２３及び図２４は、１つのベリファイレベルのベリファイ動作が完了するまでに、８回のループを要する場合の例が示される。図２３及び図２４は、それぞれ第１実施形態に係る図１４及び図１５に対応する。
【０１９５】
図２３に示すように、１回目〜８回目のループでは、ベリファイ動作は、図１４に示される１回目〜８回目のループと同様に実行される。しかしながら、８回目のループは、“Ａ”レベル、“Ｂ”レベル、及び“Ｃ”レベルの３つの電圧レベルを対象にしたベリファイ動作に加えて、“Ａ”レベルを用いて実行されるリーク検出動作を含む。そして、“Ａ”レベルを対象としたベリファイ動作は、８回目のループで完了する。
【０１９６】
９回目以降のループでは、図１４に示される９回目以降のループの場合と同様にして、ベリファイ動作が順次実行される。最終的に、“Ｇ”レベルを対象としたベリファイ動作は、２４回目のループで完了する。
【０１９７】
図２４に示すように、８回目のループが実行される期間は、プログラム動作期間、及びベリファイ動作期間、及びリーク検出期間を含む。リーク検出動作期間は、ベリファイ動作期間の前に開始され、ベリファイ動作期間の一部と重複する。
【０１９８】
８回目のループのプログラム動作期間が終了した後、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが印加される。その後、リーク検出動作期間において、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態とされる。続いて、リーク検出動作期間及びベリファイ動作期間が重複する期間では、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬにはそれぞれ、電圧ＶＡ及び電圧ＶＲＥＡＤが印加される。リーク検出動作期間が終了した後、ベリファイ動作期間では、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＢ及びＶＣが順次印加され、非選択ワード線ＷＬには、引き続き電圧ＶＲＥＡＤが印加される。その後、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが印加される。
【０１９９】
なお、図２４におけるその他のループが実行される期間、及び８回目のループのプログラム動作期間の各動作は、図１５に示される各々の期間の動作と同様であるため、その説明を省略する。
【０２００】
２．１．３  リーク検出動作の詳細について
次に、第２実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作の詳細について説明する。
【０２０１】
図２５は、第２実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作の一例を示すフローチャートである。図２５は、図２２に示されるステップＳＴ２３の動作の詳細を示すものであり、例えば、図２４に示される８回目のループにおけるプログラム動作以降の期間に相当する。図２５は、第１実施形態に係る図１６に対応する。
【０２０２】
図２５に示すように、ステップＳＴ２３１〜ＳＴ２３５において、リーク検出動作が実行される。具体的には、ステップＳＴ２３１において、カウンタ２７１は、参照クロック数計測期間においてクロックドライバ２６２１Ａから出力されたクロック信号ＣＬＫを受け取り、参照クロック数Ｃ１を計測する。レジスタ２７２は、計測された参照クロック数Ｃ１を保持する。
【０２０３】
ステップＳＴ２３２において、カウンタ２７１は、評価クロック数計測期間においてクロックドライバ２６２１Ａから出力されたクロック信号ＣＬＫを受け取り、評価クロック数Ｃ２を計測する。レジスタ２７３は、計測された評価クロック数Ｃ２を保持する。
【０２０４】
ステップＳＴ２３３において、判定回路２７４は、レジスタ２７２及びレジスタ２７３からそれぞれ参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２を読出し、評価クロック数Ｃ２に対する参照クロック数Ｃ１の差の値（Ｃ２−Ｃ１）を算出する。
【０２０５】
ステップＳＴ２３４において、判定回路２７４は、算出された値（Ｃ２−Ｃ１）に基づき、選択ワード線ＷＬ、及び当該選択ワード線ＷＬに隣り合う非選択ワード線ＷＬの間にリークが発生しているか否かを検出する。具体的には、判定回路２７４は、値（Ｃ２−Ｃ１）が閾値以上の場合（ＳＴ２３４；ｙｅｓ）、リークを検出したと判定し、ステップＳＴ２３５に進む。一方、判定回路２７４は、値（Ｃ２−Ｃ１）が閾値未満の場合（ＳＴ２３４；ｎｏ）、リークが検出されなかったと判定してリーク検出動作を終了し、ステップＳＴ２３６に進む。
【０２０６】
ステップＳＴ２３５において、判定回路２７４は、リークが検出された旨を示す値に更新されたリーク検出ステータスを生成し、レジスタ２４に送信する。レジスタ２４は、当該更新されたリーク検出ステータスを保持する。
【０２０７】
ステップＳＴ２３６において、ベリファイ動作が実行される。以上で、リーク検出動作を含むベリファイ動作が完了する。
【０２０８】
図２６は、第２実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作の一例を示すタイミングチャートである。図２６は、第１実施形態に係る図１７に対応する。
【０２０９】
図２６に示すように、期間［Ｔ３１、Ｔ３３］は、リーク検出動作期間を含み、図２５におけるステップＳＴ２３１〜ＳＴ２３２に対応する。また、期間［Ｔ３２、Ｔ３５］は、ベリファイ動作期間を含み、図２５におけるステップＳＴ２３６に対応する。期間［Ｔ３１、Ｔ３２］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含み、期間［Ｔ３２、Ｔ３３］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含む。なお、説明の簡単のため、以下では、ブロックＢＬＫ０が選択されているものとして説明する。
【０２１０】
時刻Ｔ３１において、選択ブロックＢＬＫ０に対応するブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。また、チャージポンプ２６２２Ａは、出力電圧Ｖｕｓｅｌとして電圧ＶＲＥＡＤを出力する。チャージポンプ２６２２Ｂは、出力電圧Ｖｓｅｌとして電圧ＶＡを出力する。
【０２１１】
時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。
【０２１２】
時刻Ｔ３２において、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオン状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が再開される。これに伴い、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬにはそれぞれ、電圧ＶＡ及びＶＲＥＡＤが転送される。
【０２１３】
時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。
【０２１４】
時刻Ｔ３３において、チャージポンプ２６２２Ｂは、出力電圧Ｖｓｅｌとして電圧ＶＢを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＢが転送される。時刻Ｔ３４において、チャージポンプ２６２２Ｂは、出力電圧Ｖｓｅｌとして電圧ＶＣを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＣが転送される。
【０２１５】
時刻Ｔ３５において、チャージポンプ２６２２ａ及び２６２２ｂはそれぞれ、出力電圧Ｖｕｓｅｌ及びＶｓｅｌとして電圧ＶＳＳを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。
【０２１６】
以上で、ベリファイ動作を含むリーク検出動作が終了する。
【０２１７】
２．２  リーク検出動作を含む場合の読出し動作について
次に、第２実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。
【０２１８】
図２７〜図２９は、第２実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を示すタイミングチャートの一例である。図２７〜図２９はそれぞれ、下位ページ、中位ページ、及び上位ページのデータについての読出し動作を示す。図２７〜２９はそれぞれ、第１実施形態に係る図１９〜図２１に対応する。
【０２１９】
まず、下位ページのデータについてのリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。図２７に示すように、期間［Ｔ４１ａ、Ｔ４３ａ］は、リーク検出動作期間を含み、期間［Ｔ４２ａ、Ｔ４４ａ］は、読出し動作期間を含む。つまり、リーク検出動作期間及び読出し動作期間は、重複する。また、期間［Ｔ４１ａ、Ｔ４２ａ］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含み、期間［Ｔ４２ａ、Ｔ４３ａ］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含む。
【０２２０】
時刻Ｔ４１ａにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。続いて、チャージポンプ２６２２Ａは、出力電圧Ｖｕｓｅｌとして電圧ＶＲＥＡＤを出力する。チャージポンプ２６２２Ｂは、出力電圧Ｖｓｅｌとして電圧ＡＲを出力する。時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。
【０２２１】
時刻Ｔ４２ａにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＲＥＡＤが転送され、選択ワード線ＷＬには、電圧ＡＲが転送される。時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。
【０２２２】
時刻Ｔ４３ａにおいて、チャージポンプ２６２２Ｂは、電圧ＥＲを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＥＲが転送される。
【０２２３】
時刻Ｔ４４ａにおいて、チャージポンプ２６２２Ａ及び２６２２Ｂは、電圧ＶＳＳを出力する。これに伴い、非選択ワード線ＷＬ及び選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。
【０２２４】
以上により、下位ページのデータを対象としたリーク検出動作を含む読出し動作が終了する。
【０２２５】
次に、中位ページのデータについてのリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。図２８に示すように、期間［Ｔ４１ｂ、Ｔ４３ｂ］は、リーク検出動作期間を含み、期間［Ｔ４３ｂ、Ｔ４６ｂ］は、読出し動作期間を含む。また、期間［Ｔ４１ｂ、Ｔ４２ｂ］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含み、期間［Ｔ４２ｂ、Ｔ４３ｂ］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含む。
【０２２６】
時刻Ｔ４１ｂにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。続いて、チャージポンプ２６２２Ａは、出力電圧Ｖｕｓｅｌとして電圧ＶＲＥＡＤを出力する。チャージポンプ２６２２Ｂは、出力電圧Ｖｓｅｌとして電圧ＡＲを出力する。時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。
【０２２７】
時刻Ｔ４２ｂにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＲＥＡＤが転送され、選択ワード線ＷＬには、電圧ＡＲが転送される。時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。
【０２２８】
期間［Ｔ４３ｂ、Ｔ４６ｂ］の動作は、図２０に示される期間［Ｔ２１ｂ、Ｔ２４ｂ］の動作と同様であるため、その説明を省略する。
【０２２９】
以上により、中位ページのデータを対象としたリーク検出動作を含む読出し動作が終了する。
【０２３０】
次に、上位ページのデータについてのリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。図２９に示すように、期間［Ｔ４１ｃ、Ｔ４３ｃ］は、リーク検出動作期間を含み、期間［Ｔ４３ｃ、Ｔ４５ｃ］は、読出し動作期間を含む。また、期間［Ｔ４１ｃ、Ｔ４２ｃ］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含み、期間［Ｔ４２ｃ、Ｔ４３ｃ］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含む。
【０２３１】
時刻Ｔ４１ｃにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。続いて、チャージポンプ２６２２Ａは、出力電圧Ｖｕｓｅｌとして電圧ＶＲＥＡＤを出力する。チャージポンプ２６２２Ｂは、出力電圧Ｖｓｅｌとして電圧ＡＲを出力する。時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。
【０２３２】
時刻Ｔ４２ｃにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＲＥＡＤが転送され、選択ワード線ＷＬには、電圧ＡＲが転送される。時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。
【０２３３】
期間［Ｔ４３ｃ、Ｔ４５ｃ］の動作は、図２１に示される期間［Ｔ２１ｃ、Ｔ２３ｃ］の動作と同様であるため、その説明を省略する。
【０２３４】
以上により、上位ページのデータを対象としたリーク検出動作を含む読出し動作が終了する。
【０２３５】
２．３  本実施形態に係る効果
第２実施形態に係る半導体記憶装置は、第１実施形態と同じく、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２を計測し、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２の差に基づいて非選択ワード線ＷＬ及び隣の選択ワード線の間のリークを検出する。このため、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２の差の使用により、第１実施形態で得られる効果と同じ効果を得られる。
【０２３６】
また、第２実施形態に係る半導体記憶装置は、リークが検出されるループ数のベリファイ動作において、非選択ワード線ＷＬに電圧ＶＲＥＡＤが印加される前に参照クロック数Ｃ１が計測される。また、参照クロック数Ｃ１は、評価クロック数Ｃ２を計測する前に計測されるようにしている。これにより、プログラム動作及びベリファイ動作期間（例えばビット線ＢＬの充電期間等）を利用して参照クロック数Ｃ１を計測することができる。このため、リーク検出動作を含むベリファイ動作に要する時間を低減することができる。
【０２３７】
また、評価クロック数Ｃ２の計測の際に、選択ワード線ＷＬには“Ａ”レベルのベリファイ電圧ＶＡが転送されるようにしている。このため、“Ａ”レベルを対象としたベリファイ動作期間、及び評価クロック数計測期間を重複させることができる。したがって、リーク検出動作を含むベリファイ動作に要する時間を更に低減することができる。
【０２３８】
また、第２実施形態に係る半導体記憶装置は、コマンド“ｘｘｈ”を受信した後の読出し動作において、非選択ワード線ＷＬに電圧ＶＲＥＡＤが印加される前に参照クロック数Ｃ１が計測される。また、参照クロック数Ｃ１は、評価クロック数Ｃ２を計測する前に計測されるようにしている。これにより、読出し動作前の期間（例えばビット線ＢＬの充電期間等）を利用して参照クロック数Ｃ１を計測することができる。このため、リーク検出動作を含む読出し動作に要する時間を低減することができる。
【０２３９】
また、評価クロック数Ｃ２の計測の際に、選択ワード線ＷＬには“Ａ”レベルの読出し電圧ＡＲが転送されるようにしている。このため、特に下位ページの読出しの際に、読出し動作期間と評価クロック数計測期間を重複させることができる。したがって、リーク検出動作を含む読出し動作に要する時間を更に低減することができる。
【０２４０】
３．第３実施形態
次に、第３実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。第３実施形態に係る半導体記憶装置は、リーク検出動作の評価クロック数計測期間において、ベリファイ電圧と異なる電圧が印加される。なお、第３実施形態に係る半導体記憶装置は、第１実施形態に係る半導体記憶装置と同様の構成を備える。以下の説明では、第１実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０２４１】
３．１  書込み動作について
第３実施形態に係る半導体記憶装置の書込み動作について説明する。
【０２４２】
３．１．１  リーク検出動作を含む場合の書込み動作について
第３実施形態に係る半導体記憶装置の書込み動作のうち、ベリファイ動作がリーク検出動作を含む場合の動作について説明する。
【０２４３】
図３０及び図３１はそれぞれ、第３実施形態に係る半導体記憶装置の書込み動作のうち、データの書込み動作の際にリーク検出動作を含む場合のテーブル及びタイミングチャートである。図３０及び図３１は、それぞれ第１実施形態に係る図１４及び図１５に対応する。図３０は、各ループのベリファイ動作及びリーク検出動作の際に、選択ワード線ＷＬに印加される電圧レベルの一例である。図３１は、各ループのプログラム動作、ベリファイ動作、及びリーク検出動作の際に、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬに印加される電圧レベルの一例である。
【０２４４】
図３０に示すように、１回目〜２２回目及び２４回目のループでは、ベリファイ動作は、図１４に示される１回目〜２２回目及び２４回目のループと同様に実行される。そして、２３回目のループでは、リーク検出動作を含むベリファイ動作が実行される。図３０の例では、リーク検出動作は、“Ａ”レベルを対象とせず、ベリファイレベルと異なるリーク検出レベルを対象として実行される。リーク検出レベルは、例えば、電圧ＶＳＳが適用可能であるが、電圧ＶＳＳに限らず、電圧ＶＲＥＡＤより小さい任意の電圧レベルが適用可能である。第３実施形態では、リーク検出レベルとして電圧ＶＳＳが適用された場合について説明する。
【０２４５】
図３１に示すように、２３回目のループが実行される期間は、プログラム動作期間、及びリーク検出動作期間を含むベリファイ動作期間を含む。リーク検出動作期間は、ベリファイ動作期間の後に設定される。
【０２４６】
２３回目のループにおけるベリファイ動作期間では、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＧが印加され、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＲＥＡＤが印加される。リーク検出動作期間では、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが印加された後、フローティング状態とされる。非選択ワード線ＷＬには、引き続き電圧ＶＲＥＡＤが印加された後、選択ワード線ＷＬと同様のタイミングでフローティング状態とされる。
【０２４７】
なお、図３１におけるその他のループが実行される期間、及び２３回目のループのプログラム動作期間の各々の動作は、図１５に示される各期間の動作と同様であるため、その説明を省略する。
【０２４８】
３．１．２  リーク検出動作の詳細について
次に、第３実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作の詳細について説明する。
【０２４９】
図３２は、第３実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作の一例を示すタイミングチャートである。図３２は、第１実施形態に係る図１７に対応する。
【０２５０】
図３２に示すように、期間［Ｔ５１、Ｔ５２］は、ベリファイ動作期間を含む。また、期間［Ｔ５２、Ｔ５４］は、リーク検出動作期間を含む。期間［Ｔ５２、Ｔ５３］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含み、期間［Ｔ５３、Ｔ５４］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含む。なお、説明の簡単のため、以下では、ブロックＢＬＫ０が選択されているものとして説明する。
【０２５１】
期間［Ｔ５１、Ｔ５２］の動作は、図１７に示される期間［Ｔ１１、Ｔ１２］の動作と同様であるため、説明を省略する。
【０２５２】
時刻Ｔ５２において、チャージポンプ２６２２Ｂは、電圧ＶＳＳを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。
【０２５３】
時刻Ｔ５３において、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。
【０２５４】
時刻Ｔ５４において、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオン状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が再開される。
【０２５５】
以上で、リーク検出動作を含むベリファイ動作が終了する。
【０２５６】
３．１．３  リーク検出動作を含む場合の読出し動作について
次に、第３実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。
【０２５７】
図３３〜図３５は、第３実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を示すタイミングチャートの一例である。図３３〜図３５はそれぞれ、下位ページ、中位ページ、及び上位ページのデータについての読出し動作を示す。図３３〜図３５はそれぞれ、第１実施形態に係る図１９〜図２１に対応する。
【０２５８】
まず、下位ページのデータについてのリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。図３３に示すように、期間［Ｔ６１ａ、Ｔ６３ａ］は、読出し動作期間を含み、期間［Ｔ６３ａ、Ｔ６５ａ］は、リーク検出動作期間を含む。また、期間［Ｔ６３ａ、Ｔ６４ａ］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含み、期間［Ｔ６４ａ、Ｔ６５ａ］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含む。
【０２５９】
期間［Ｔ６１ａ、Ｔ６３ａ］の動作は、図１９に示される期間［Ｔ２１ａ、Ｔ２３ａ］の動作と同様であるため、説明を省略する。
【０２６０】
時刻Ｔ６３ａにおいて、チャージポンプ２６２２Ｂは、電圧ＶＳＳを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。
【０２６１】
時刻Ｔ６４ａにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。
【０２６２】
時刻Ｔ６５ａにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオン状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が再開される。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。続いて、チャージポンプ２６２２ａは、出力電圧Ｖｕｓｅｌとして電圧ＶＳＳを出力する。これに伴い、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。
【０２６３】
以上により、下位ページについてのリーク検出動作を含む読出し動作が終了する。
【０２６４】
次に、中位ページのデータについてのリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。図３４に示すように、期間［Ｔ６１ｂ、Ｔ６４ｂ］は、読出し動作期間を含み、期間［Ｔ６４ｂ、Ｔ６６ｂ］は、リーク検出動作期間を含む。また、期間［Ｔ６４ｂ、Ｔ６５ａ］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含み、期間［Ｔ６５ｂ、Ｔ６６ｂ］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含む。
【０２６５】
期間［Ｔ６１ｂ、Ｔ６４ｂ］の動作は、図２０に示される期間［Ｔ２１ｂ、Ｔ２４ｂ］の動作と同様であるため、説明を省略する。
【０２６６】
時刻Ｔ６４ｂにおいて、チャージポンプ２６２２Ｂは、電圧ＶＳＳを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。
【０２６７】
時刻Ｔ６５ｂにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。
【０２６８】
時刻Ｔ６６ｂにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオン状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が再開される。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。続いて、チャージポンプ２６２２ａは、出力電圧Ｖｕｓｅｌとして電圧ＶＳＳを出力する。これに伴い、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。
【０２６９】
以上により、中位ページについてのリーク検出動作を含む読出し動作が終了する。
【０２７０】
次に、上位ページのデータについての読出し動作について説明する。図３５に示すように、期間［Ｔ６１ｃ、Ｔ６３ｃ］は、読出し動作期間を含み、期間［Ｔ６３ｃ、Ｔ６５ｃ］は、リーク検出動作期間を含む。また、期間［Ｔ６３ｃ、Ｔ６４ｃ］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含み、期間［Ｔ６４ｃ、Ｔ６５ｃ］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含む。
【０２７１】
期間［Ｔ６１ｃ、Ｔ６３ｃ］の動作は、図２１に示す期間［Ｔ２１ｃ、Ｔ２３ｃ］の動作と同様であるため、説明を省略する。
【０２７２】
時刻Ｔ６３ｃにおいて、チャージポンプ２６２２Ｂは、電圧ＶＳＳを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。
【０２７３】
時刻Ｔ６４ｃにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。
【０２７４】
時刻Ｔ６５ｃにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオン状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が再開される。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。続いて、チャージポンプ２６２２ａは、出力電圧Ｖｕｓｅｌとして電圧ＶＳＳを出力する。これに伴い、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。
【０２７５】
以上により、上位ページについてのリーク検出動作を含む読出し動作が終了する。
【０２７６】
３．３  本実施形態に係る効果
第３実施形態に係る半導体記憶装置は、第１実施形態と同じく、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２を計測し、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２の差に基づいて非選択ワード線ＷＬ及び隣の選択ワード線の間のリークを検出する。このため、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２の差の使用により、第１実施形態で得られる効果と同じ効果を得られる。
【０２７７】
また、第３実施形態に係る半導体記憶装置は、リーク検出動作において、ベリファイレベルと異なるリーク検出レベルとして、電圧ＶＳＳを選択ワード線ＷＬに転送するようにしている。これにより、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬ間の電位差は、ベリファイ電圧が転送される場合と比較して、更に大きく設定される。このため、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２の差の値の感度を向上させることができる。したがって、ワード線ＷＬ間のリークを検出する精度を向上させることができる。
【０２７８】
また、第３実施形態に係る半導体記憶装置は、コマンド“ｘｘｈ”を受信した後の読出し動作において、電圧ＶＳＳを選択ワード線ＷＬに転送するようにしている。これにより、ベリファイ動作の際と同様に読出し動作においても、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２の差の値の感度を向上させることができる。したがって、ワード線ＷＬ間のリークを検出する精度を向上させることができる。
【０２７９】
４．第４実施形態
次に、第４実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。第４実施形態に係る半導体記憶装置は、第３実施形態に係る半導体記憶装置と同様、リーク検出動作の評価クロック数計測期間において、ベリファイ電圧と異なる電圧が印加される。そして、第４実施形態に係る半導体記憶装置は、第２実施形態に係る半導体記憶装置と同様、リーク検出動作をベリファイ動作より前に実行する。なお、以下の説明では、第３実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０２８０】
４．１  書込み動作について
第４実施形態の半導体記憶装置に係るデータの書込み動作について説明する。
【０２８１】
４．１．１  リーク検出動作を含む場合の書込み動作について
次に、第４実施形態に係る半導体記憶装置の書込み動作のうち、ベリファイ動作がリーク検出動作を含む場合の動作について説明する。
【０２８２】
図３６は、第４実施形態に係る半導体記憶装置の書込み動作のうち、データの書込み動作の際にリーク検出動作を含む場合のタイミングチャートである。図３６は、第３実施形態に係る図３１に対応する。図３６は、各ループのプログラム動作、ベリファイ動作、及びリーク検出動作の際に、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬに印加される電圧レベルの一例である。
【０２８３】
図３６に示すように、２３回目のループが実行される期間は、プログラム動作期間、リーク検出期間を含むベリファイ動作期間を含む。リーク検出動作期間は、ベリファイ動作期間の前に開始される。
【０２８４】
２３回目のループのプログラム動作期間が終了した後、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが印加される。その後、リーク検出動作期間において、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態とされる。続いて、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬにはそれぞれ、電圧ＶＳＳ及び電圧ＶＲＥＡＤが印加される。その後、ベリファイ動作期間では、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＧが印加され、非選択ワード線ＷＬには、引き続き電圧ＶＲＥＡＤが印加される。
【０２８５】
なお、図３６におけるその他のループが実行される期間、及び２３回目のループのプログラム期間の各々の動作は、図３１に示される各期間の動作と同様であるため、その説明を省略する。
【０２８６】
４．１．２  リーク検出動作の詳細について
次に、第４実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作の詳細について説明する。
【０２８７】
図３７は、第４実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作の一例を示すタイミングチャートである。図３７は、第３実施形態に係る図３２に対応する。
【０２８８】
図３７に示すように、期間［Ｔ７１、Ｔ７３］は、リーク検出動作期間を含み、期間［Ｔ７３、Ｔ７４］は、ベリファイ動作期間を含む。期間［Ｔ７１、Ｔ７２］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含み、期間［Ｔ７２、Ｔ７３］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含む。なお、以下の説明では、ブロックＢＬＫ０が選択されているものとして説明する。
【０２８９】
時刻Ｔ７１において、選択ブロックＢＬＫ０に対応するブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。また、チャージポンプ２６２２Ａは、出力電圧Ｖｕｓｅｌとして電圧ＶＲＥＡＤを出力する。チャージポンプ２６２２Ｂは、出力電圧Ｖｓｅｌとして電圧ＶＳＳを出力する。時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。
【０２９０】
時刻Ｔ７２において、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオン状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が再開される。これに伴い、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬにはそれぞれ、電圧ＶＳＳ及びＶＲＥＡＤが転送される。時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。
【０２９１】
時刻Ｔ７３において、チャージポンプ２６２２Ｂは、出力電圧Ｖｓｅｌとして電圧ＶＧを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＧが転送される。
【０２９２】
時刻Ｔ７４において、チャージポンプ２６２２ａ及び２６２２ｂはそれぞれ、出力電圧Ｖｕｓｅｌ及びＶｓｅｌとして電圧ＶＳＳを出力する。これに伴い、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。
【０２９３】
以上により、リーク検出動作を含むベリファイ動作が終了する。
【０２９４】
４．２  リーク検出動作を含む場合の読出し動作について
次に、第４実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。
【０２９５】
図３８〜図４０は、第４実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を示すタイミングチャートの一例である。図３８〜図４０はそれぞれ、下位ページ、中位ページ、及び上位ページのデータについての読出し動作を示す。図３８〜図４０は、それぞれ第３実施形態に係る図３３〜図３５に対応する。
【０２９６】
まず、下位ページのデータについてのリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。図３８に示すように、期間［Ｔ８１ａ、Ｔ８３ａ］は、リーク検出動作期間を含み、期間［Ｔ８３ａ、Ｔ８５ａ］は、読出し動作期間を含む。また、期間［Ｔ８１ａ、Ｔ８２ａ］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含み、期間［Ｔ８２ａ、Ｔ８３ａ］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含む。
【０２９７】
時刻Ｔ８１ａにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。続いて、チャージポンプ２６２２Ａは、出力電圧Ｖｕｓｅｌとして電圧ＶＲＥＡＤを出力する。チャージポンプ２６２２Ｂは、出力電圧Ｖｓｅｌとして電圧ＶＳＳを出力する。時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。
【０２９８】
時刻Ｔ８２ａにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＲＥＡＤが転送され、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。
【０２９９】
期間［Ｔ８３ａ、Ｔ８５ａ］の動作は、図３３に示される期間［Ｔ６１ａ、Ｔ６３ａ］の動作と同様であるため、説明を省略する。
【０３００】
以上により、下位ページのデータを対象としたリーク検出動作を含む読出し動作が終了する。
【０３０１】
次に、中位ページのデータについてのリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。図３９に示すように、期間［Ｔ８１ｂ、Ｔ８３ｂ］は、リーク検出動作期間を含み、期間［Ｔ８３ｂ、Ｔ８６ｂ］は、読出し動作期間を含む。また、期間［Ｔ８１ｂ、Ｔ８２ｂ］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含み、期間［Ｔ８２ｂ、Ｔ８３ｂ］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含む。
【０３０２】
時刻Ｔ８１ｂにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。続いて、チャージポンプ２６２２Ａは、出力電圧Ｖｕｓｅｌとして電圧ＶＲＥＡＤを出力する。チャージポンプ２６２２Ｂは、出力電圧Ｖｓｅｌとして電圧ＶＳＳを出力する。時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。
【０３０３】
時刻Ｔ８２ｂにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＲＥＡＤが転送され、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。
【０３０４】
期間［Ｔ８３ｂ、Ｔ８６ｂ］の動作は、図３４に示される期間［Ｔ６１ｂ、Ｔ６４ｂ］の動作と同様であるため、説明を省略する。
【０３０５】
以上により、中位ページのデータを対象としたリーク検出動作を含む読出し動作が終了する。
【０３０６】
次に、上位ページのデータについてのリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。図４０に示すように、期間［Ｔ８１ｃ、Ｔ８３ｃ］は、リーク検出動作期間を含み、期間［Ｔ８３ｃ、Ｔ８５ｃ］は、読出し動作期間を含む。また、期間［Ｔ８１ｃ、Ｔ８２ｃ］は、参照クロック数計測期間［Ｔｂｓ、Ｔｂｅ］を含み、期間［Ｔ８２ｃ、Ｔ８３ｃ］は、評価クロック数計測期間［Ｔａｓ、Ｔａｅ］を含む。
【０３０７】
時刻Ｔ８１ｃにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｌ”レベルを転送する。これに伴い、転送トランジスタ群２９２ａはオフ状態となり、チャージポンプ２６２２から選択ブロックＢＬＫ０への各種電圧の転送が切断される。つまり、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬは、フローティング状態となる。続いて、チャージポンプ２６２２Ａは、出力電圧Ｖｕｓｅｌとして電圧ＶＲＥＡＤを出力する。チャージポンプ２６２２Ｂは、出力電圧Ｖｓｅｌとして電圧ＶＳＳを出力する。時刻Ｔｂｓにおいて、カウンタ２７１は、参照クロック数Ｃ１の計測を開始し、時刻Ｔｂｅにおいて、参照クロック数Ｃ１の計測を終了する。
【０３０８】
時刻Ｔ８２ｃにおいて、ブロックデコーダ２９１ａは、転送トランジスタ群２９２ａに、ブロック選択信号ＢＬＫＳＥＬとして“Ｈ”レベルを転送する。これに伴い、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＲＥＡＤが転送され、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送される。時刻Ｔａｓにおいて、カウンタ２７１は、評価クロック数Ｃ２の計測を開始し、時刻Ｔａｅにおいて、評価クロック数Ｃ２の計測を終了する。
【０３０９】
期間［Ｔ８３ｃ、Ｔ８５ｃ］の動作は、図３５に示す期間［Ｔ６１ｃ、Ｔ６３ｃ］の動作と同様であるため、説明を省略する。
【０３１０】
以上により、上位ページのデータを対象としたリーク検出動作を含む読出し動作が終了する。
【０３１１】
４．３  本実施形態に係る効果
第４実施形態に係る半導体記憶装置は、第１実施形態と同じく、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２を計測し、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２の差に基づいて非選択ワード線ＷＬ及び隣の選択ワード線の間のリークを検出する。このため、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２の差の使用により、第１実施形態で得られる効果と同じ効果を得られる。
【０３１２】
また、第４実施形態に係る半導体記憶装置は、リーク検出動作をベリファイ動作の前に行うようにしている。また、第４実施形態に係る半導体記憶装置は、コマンド“ｘｘｈ”を受信した後の読出し動作において、リーク検出動作を読出し動作の前に行うようにしている。これにより、第２実施形態と同様、プログラム動作及びベリファイ動作期間、並びにプログラム動作及び読出し動作期間を利用して参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２を計測することができる。このため、リーク検出動作に要する時間を低減することができる。
【０３１３】
また、評価クロック数計測期間において、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＳＳが転送されるようにしている。これにより、第３実施形態と同様、評価クロック数計測期間において、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬ間の電位差をより大きな値に設定することができる。このため、リーク検出の精度を向上させることができる。
【０３１４】
５．第５実施形態
次に、第５実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。第５実施形態に係る半導体記憶装置は、第１実施形態に係る半導体記憶装置の書込み動作において、設定値Ｎ回目のループ数以降の複数のループ数において、リーク検出動作を含むベリファイ動作を行うものである。第５実施形態に係る半導体記憶装置は、第１実施形態に係る半導体記憶装置と同様の構成を備える。以下の説明では、第１実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０３１５】
５．１  リーク検出回路の構成について
第５実施形態の半導体記憶装置に係るリーク検出回路の構成について説明する。
【０３１６】
カウンタ２７１は、リーク検出動作が実行される複数のループについて、参照クロック数計測期間におけるクロック数の合計を計測する。カウンタ２７１は、当該クロック数の合計値を、複数のループ内の参照クロック数計測期間の合計値で除した値（単位時間当たりのクロック数）を参照クロック数Ｃ１としてレジスタ２７２に保持させる。
【０３１７】
また、カウンタ２７１は、リーク検出動作が実行される複数のループについて、評価クロック数計測期間におけるクロック数の合計を計測する。カウンタ２７１は、当該クロック数の合計値を、複数のループ内の評価クロック数計測期間の合計値で除した値（単位時間当たりのクロック数）を評価クロック数Ｃ２としてレジスタ２７３に保持させる。
【０３１８】
５．２  書込み動作について
第５実施形態の半導体記憶装置に係るデータの書込み動作について説明する。
【０３１９】
５．２．１  書込み動作の概要について
まず、第５実施形態に係る書込み動作の概要について簡単に説明する。
【０３２０】
図４１は、第５実施形態に係る半導体記憶装置のデータの書込み動作の一例を示すフローチャートである。図４１は、第１実施形態に係る図１１に対応する。図４１に示すように、シーケンサ２５は、書込みコマンドを受け取ると、所定のシーケンスに基づき、データの書込み動作を実行する。
【０３２１】
ステップＳＴ３０及びＳＴ３１において、図１１に示されるステップＳＴ１０及びＳＴ１１と同様に、書込みデータのロード及びプログラム動作が実行される。
【０３２２】
ステップＳＴ３２において、シーケンサ２５は、ループ数が設定値Ｎ回目以上であるか否かを判定する。判定の結果、現在のループがＮ回目以上である場合（ステップＳＴ３２；ｙｅｓ）、ステップＳＴ３３に進む。そして、ステップＳＴ３３において、図１１に示されるステップＳＴ１３と同様に、リーク検出動作を含むベリファイ動作が実行される。
【０３２３】
一方、ステップＳＴ３２における判定の結果、現在のループがＮ回目未満である場合、（ステップＳＴ３２；ｎｏ）、ステップＳＴ３４に進む。そして、ステップＳＴ３４において、図１１に示されるステップＳＴ１４と同様に、リーク検出動作を含まないベリファイ動作が実行される。ステップＳＴ３３又はステップＳＴ３４が完了した後、ステップＳＴ３５に進む。
【０３２４】
ステップＳＴ３５において、図１１に示されるステップＳＴ３５と同様、シーケンサ２５によるベリファイチェックが実行される。また、ベリファイ動作にフェイルした場合（ステップＳＴ３５；ｎｏ）、ステップＳＴ３６に進み、シーケンサ２５は、図１１に示されるステップＳＴ３５と同様、ループ数をインクリメントする。その後、ステップＳＴ３１に戻り、再びプログラム動作が実行される。一方、シーケンサ２５は、ベリファイ動作にパスした場合（ステップＳＴ３５；ｙｅｓ）、データ書込み動作は終了する。
【０３２５】
なお、以下の説明では、設定値Ｎとして、“２３”が設定されているものとして、説明する。
【０３２６】
５．２．２  リーク検出動作を含む場合の書込み動作について
次に、第１実施形態に係る半導体記憶装置の書込み動作のうち、ベリファイ動作がリーク検出動作を含む場合の動作について説明する。
【０３２７】
図４２及び図４３はそれぞれ、第５実施形態に係る半導体記憶装置の書込み動作のうち、データの書込み動作の際にリーク検出動作を含む場合（図４１のステップＳＴ４３に対応）のテーブル及びタイミングチャートである。図４２は、各ループのベリファイ動作及びリーク検出動作の際に、選択ワード線ＷＬに印加される電圧レベルの一例である。図４３は、各ループのプログラム動作、ベリファイ動作、及びリーク検出動作の際に、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬに印加される電圧レベルの一例である。図４２及び図４３は、１つのベリファイレベルのベリファイ動作が完了するまでに、８回のループを要する場合の例が示される。図４２及び図４３は、それぞれ第１実施形態に係る図１４及び図１５に対応する。
【０３２８】
図４２に示すように、１回目〜２２回目のループでは、図１４に示される場合と同様に、ベリファイ動作が実行される。また、２３回目のループでは、図１４に示される場合と同様に、リーク検出動作を含むベリファイ動作が実行される。
【０３２９】
第５実施形態では、２４回目のループ以降のループにおいても、２３回目のループと同様に、リーク検出動作を含むベリファイ動作が実行される。図４２の例では、２４回目のループにおいて“Ｇ”レベルを対象としたベリファイ動作が完了し、最終的に、書込み動作が終了する。このため、２３回目及び２４回目のループにおいて、リーク検出動作を含むベリファイ動作が実行される。
【０３３０】
図４３に示すように、２３回目及び２４回目のループが実行される期間は、プログラム動作期間、ベリファイ動作期間、及びリーク検出期間を含む。リーク検出動作期間は、例えば、ベリファイ動作期間の後に設定されるが、ベリファイ動作期間の前に設定されてもよい。
【０３３１】
２３回目及び２４回目のループのベリファイ動作期間では、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＧが印加され、非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＲＥＡＤが印加される。リーク検出動作期間では、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＡが印加された後、フローティング状態とされる。非選択ワード線ＷＬには、引き続き電圧ＶＲＥＡＤが印加された後、選択ワード線ＷＬと同様にフローティング状態とされる。
【０３３２】
なお、図４３におけるその他のループが実行される期間、及び２３回目並びに２４回目のループのプログラム期間の各々の動作は、図１５に示される各期間の動作と同様であるため、その説明を省略する。
【０３３３】
５．３  本実施形態に係る効果について
第５実施形態に係る半導体記憶装置は、第１実施形態と同じく、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２を計測し、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２の差に基づいて非選択ワード線ＷＬ及び隣の選択ワード線の間のリークを検出する。このため、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２の差の使用により、第１実施形態で得られる効果と同じ効果を得られる。
【０３３４】
また、第５実施形態に係る半導体記憶装置は、設定値Ｎ回目のループ数以降のループ数において、リーク検出動作を含むベリファイ動作を実行する。これに伴い、カウンタ２７１は、複数のループのリーク検出動作期間において計測されたクロック数に基づき、参照クロック数Ｃ１及び評価クロック数Ｃ２を計測するようにしている。これにより、参照クロック数計測期間及び評価クロック数計測期間は、複数のループにわたって計測される。このため、１回のループ内の計測期間が十分に確保できなかった場合においても、複数のループ内の計測期間を合計することにより、計測期間を確保することができる。したがって、リーク検出の精度を向上させることができる。
【０３３５】
６．第６実施形態
次に、第６実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。第６実施形態に係る半導体記憶装置は、事前にセットフィーチャコマンドを受信することにより、通常の読出しコマンドを受信した際にリーク検出動作を含む読出し動作を実行するものである。第６実施形態に係る半導体記憶装置は、第１実施形態に係る半導体記憶装置と同様の構成を備える。以下の説明では、第１実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０３３６】
６．１  読出し動作について
第６実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作について説明する。図４４は、第６実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含む読出し動作を示すコマンドシーケンスの一例である。
【０３３７】
図４４に示すように、コントローラ１０は、コマンド“ＥＦｈ”を発行し、半導体記憶装置２０に送信する。コマンド“ＥＦｈ”は、例えば、半導体記憶装置２０に対して、セットフィーチャの実行を命令するコマンドである。セットフィーチャは、例えば、半導体記憶装置２０の各種動作を規定するパラメタを変更する動作である。続いて、コントローラ１０は、コマンド“ｙｙｈ”を発行し、半導体記憶装置２０に送信する。コマンド“ｙｙｈ”は、半導体記憶装置２０の読出し動作を、リーク検出動作を含むものとするか否かの設定を命令するためのコマンドである。
【０３３８】
コントローラ１０は、例えば４サイクルにわたってデータＢ０〜Ｂ３を発行し、半導体記憶装置２０に送信する。このデータＢ０〜Ｂ３は、例えば、読出し動作がリーク検出動作を含むものとするか否かを設定するものである。続いて、ロジック制御回路２３は、信号／ＲＢを“Ｌ”レベルにして、半導体記憶装置２０がビジー状態であることをコントローラ１０に知らせる。半導体記憶装置２０がビジー状態である期間ｔＦＥＡＴは、セットフィーチャ動作が行われている期間を示している。期間ｔＦＥＡＴにおいて読出し動作にリーク検出動作が含まれるか否かの設定が更新される。以下の説明では、当該セットフィーチャ動作により、リーク検出動作を含む読出し動作が実行される設定がなされたものとして説明する。
【０３３９】
続いて、コントローラ１０は、読出しコマンド“００ｈ”を発行し、半導体記憶装置２０に送信する。コントローラ１０は、例えば５サイクルにわたってアドレスＡＤＤを発行し、半導体記憶装置２０に送信する。コントローラ１０は、コマンド“３０ｈ”を発行し、半導体記憶装置２０に送信する。
【０３４０】
その後、第１実施形態と同様にリーク検出動作を含む読出し動作が実行される。以上の動作により、半導体記憶装置２０が読出し動作を実行している期間ｔＲにおいてリーク検出動作が実行される。リーク検出動作によってリークが検出された場合、リーク検出ステータスが更新される。続いて、コントローラ１０は、コマンド“７５ｈ”を発行することにより、更新されたリーク検出ステータスを半導体記憶装置２０から取得し、データが読み出されたブロックＢＬＫ内のリークの有無を把握する。
【０３４１】
図４５は、第６実施形態に係る半導体記憶装置のセットフィーチャ動作においてリーク検出動作の有無を設定するデータの一例を示すテーブルである。図４５に示すように、データＢ０〜Ｂ３は、例えば各々が８ビットのデータであり、読出し動作がリーク検出動作を含むか否かを設定するリーク検出動作設定情報を含む。つまり、データＢ０のうち最下位ビットには、リーク検出動作の設定情報が保持される。リーク検出動作設定情報は、例えば、読出し動作がリーク検出動作を含まない場合“０”となり、含む場合“１”となる。
【０３４２】
リーク検出動作設定情報は、最上位ビットから順に信号Ｉ／Ｏ０〜Ｉ／Ｏ７に対応付けられ、これらの信号を用いて半導体記憶装置２０に出力される。なお、図４５の例では、データＢ０の１ビット目から７ビット目、及びデータＢ１〜Ｂ３が未使用とされているが、これらのビットに他の情報が含まれていてもよい。
【０３４３】
６．２  本実施形態に係る効果について
第６実施形態に係る半導体記憶装置は、セットフィーチャコマンドを受信し、読出し動作がリーク検出動作を含むか否かを設定するようにしている。これにより、事前に当該設定を行うことにより、通常の読出しコマンドを受信した場合においてもリーク検出動作を含む読出し動作を実行することができる。このため、リーク検出動作を含む読出し動作を実行する際のコマンドシーケンスを簡略化することができる。したがって、コントローラ１０側の負担を軽減することができる。
【０３４４】
７．変形例等
実施形態は、上述の第１実施形態〜第６実施形態で述べた形態に限らず、種々の変形が可能である。上述の第１実施形態〜第６実施形態に係る半導体記憶装置のリーク検出動作を含むベリファイ動作は、低いレベルから昇順にベリファイを完了する書込みシーケンスに適用される例について説明したが、これに限られない。例えば、第１変形例として、リーク検出動作を含むベリファイ動作は、高いレベルから降順にベリファイを完了する書込みシーケンスに適用されてもよい。
【０３４５】
上述の第１変形例について、図４６及び図４７を用いて説明する。図４６及び図４７はそれぞれ、変形例に係る半導体記憶装置の書込み動作のうち、リーク検出動作を含む場合のテーブル及びタイミングチャートである。図４６及び図４７は、ワード線ＷＬ間に弱いリークが発生している場合の動作の一例である。このため、図４６及び図４７は、１つのベリファイレベルのベリファイ動作が完了するまでに、８回のループを要する場合の例が示される。図４６は、各ループのベリファイ動作及びリーク検出動作の際に、選択ワード線ＷＬに印加される電圧レベルの一例である。図４７は、各ループのプログラム動作、ベリファイ動作、及びリーク検出動作の際に、選択ワード線ＷＬ及び非選択ワード線ＷＬに印加される電圧レベルの一例である。図４６及び図４７は、第１実施形態に係る図１４及び図１５に対応する。以下の説明では、設定値Ｎは、“２３”が設定されているものとして説明する。
【０３４６】
図４６に示すように、１回目及び２回目のループでは、ベリファイ動作は、“Ｇ”レベルのみを対象にして行われる。つまり、ベリファイ動作の際に選択ワード線ＷＬには電圧ＶＧが印加され、電圧ＶＡ〜ＶＦは印加されない。３回目及び４回目のループでは、ベリファイ動作は、“Ｇ”レベル及び“Ｆ”レベルを対象にして行われる。つまり、ベリファイ動作の際に選択ワード線ＷＬには電圧ＶＧ及びＶＦが順次印加され、電圧ＶＡ〜ＶＥは印加されない。５回目〜７回目のループでは、ベリファイ動作は、“Ｇ”レベル、“Ｆ”レベル、及び“Ｅ”レベルを対象にして行われる。つまり、ベリファイ動作の際に選択ワード線ＷＬには電圧ＶＧ、ＶＦ、及びＶＥが順次印加され、電圧ＶＡ〜ＶＤは印加されない。このように、１回のループ中で同時にベリファイ動作が行われる電圧レベルは、例えば、最大で３レベルと設定される。そして、“Ｇ”レベルを対象としたベリファイ動作は、８回目のループで完了する。
【０３４７】
９回目及び１０回目のループでは、ベリファイ動作は、“Ｆ”レベル、“Ｅ”レベル、及び“Ｄ”レベルの３つの電圧レベルを対象にして行われる。つまり、ベリファイ動作の際に選択ワード線ＷＬには電圧ＶＦ、ＶＥ、及びＶＤが順次印加され、電圧ＶＡ〜ＶＣ及びＶＧは印加されない。そして、“Ｆ”レベルへのプログラム動作が、３回目〜１０回目の合計８回のループでほぼ完了したことに伴い、“Ｆ”レベルを対象としたベリファイ動作は、１０回目のループで完了する。
【０３４８】
１１回目及び１２回目のループでは、ベリファイ動作は、“Ｅ”レベル、“Ｄ”レベル、及び“Ｃ”レベルの３つの電圧レベルを対象にして行われる。そして、１２回目のループで“Ｅ”レベルを対象としたベリファイ動作が完了した後、１３回目のループで“Ｂ”レベルを対象としたベリファイ動作が開始する。
【０３４９】
以降、同様にして、先にベリファイ動作が開始している電圧レベルのベリファイ動作が完了次第、後続のより低い電圧レベルのベリファイ動作が順次実行される。最終的に、“Ａ”レベルを対象としたベリファイ動作は、２４回目のループで完了する。
【０３５０】
なお、２３回目のループでは、“Ａ”レベルを対象としたベリファイ動作が行われた後、リーク検出動作が行われる。リーク検出動作の際に選択ワード線ＷＬに印加される電圧レベルは、例えば、“Ａ”レベルを対象としたベリファイ動作で用いられる電圧レベルがそのまま適用される。
【０３５１】
また、図４７に示すように、各ループが実行される期間は、プログラム動作期間、及び当該プログラム動作期間の後に設定されたベリファイ動作期間を含む。電圧ＶＰＧＭは、ループ数が大きくなるにつれて、徐々にステップダウンされる。ベリファイ電圧は、１回目のループでは、“Ｇ”レベルを対象としたベリファイ動作として、電圧ＶＧが印加される。そして、電圧レベルの大きいベリファイレベルから順にベリファイ動作が完了していき、最終的に２２〜２４回目のループでは、“Ａ”レベルを対象としたベリファイ動作として電圧ＶＡが印加される。
【０３５２】
また、２３回目のループが実行される期間は、プログラム動作期間、ベリファイ動作期間、及びリーク検出期間を含む。リーク検出動作期間は、ベリファイ動作期間と重複する。リーク検出動作期間では、選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＡが印加された後、フローティング状態とされる。非選択ワード線ＷＬには、電圧ＶＲＥＡＤが印加された後、選択ワード線ＷＬと同様のタイミングでフローティング状態とされる。
【０３５３】
第１変形例によれば、リーク検出動作を含むベリファイ動作は、高いレベルから降順にベリファイを完了する書込みシーケンスに適用されるようにしている。これにより、リークの発生によってループ数が増加した場合、通常の書込み時には達しないループ数（例えば２３回目のループ）では、低いレベルを対象としたベリファイ動作が実行される可能性が高い。このため、当該通常の書込み時には達しないループ数においてリーク検出動作を含むベリファイ動作を行うことにより、ベリファイ動作及び評価クロック数計測期間を重複させることができる。したがって、リーク検出動作に要する時間の増加を抑制することができる。また、新たなリーク検出レベルを設定する必要もないため、リーク検出に係る制御動作を簡潔にすることができる。
【０３５４】
また、上述の第１実施形態〜第６実施形態及び第１変形例に係る半導体記憶装置は、シングルプレーンの場合について説明したが、これに限られない。例えば、第２変形例として、半導体記憶装置２０は、１回の書込み動作で２つのメモリセルアレイ２１に同時に書込みを実行するマルチプレーンの構成であってもよい。マルチプレーンの構成を有する半導体記憶装置は、例えば、１つのチャージポンプ２６２２から２つのメモリセルアレイ２１に同時に電圧を転送可能である。この場合、マルチプレーンを対象としてリーク検出動作を伴う書込み動作又は読出し動作を実行した場合、仮にリークが検出されたとしても、どちらのメモリセルアレイ２１においてリークが発生したかを判定することができない可能性がある。
【０３５５】
上述の第２変形例について、図４８を用いて説明する。図４８は、第２変形例に係る半導体記憶装置のリーク検出ステータス更新のシーケンスを説明するためのフローチャートである。
【０３５６】
図４８に示すように、ステップＳＴ４０において、マルチプレーンを対象とする書込み動作が実行される。ステップＳＴ４０に係る書込み動作は、例えば、第１実施形態に係る図１５に示される書込み動作と同様に、リーク検出動作を含む。
【０３５７】
ステップＳＴ４１において、書込み動作によってリークが検出されたか否かを判定する。判定の結果、いずれかのプレーンにおいてリークが検出されたと判定された場合（ステップＳＴ４１；ｙｅｓ）、ステップＳＴ４２に進む。リークが検出されなかったと判定された場合（ステップＳＴ４１；ｎｏ）、リーク検出ステータスの更新が終了する。
【０３５８】
ステップＳＴ４２において、いずれか一方のプレーンを対象として、読出し動作が実行される。ステップＳＴ４２に係る読出し動作は、例えば、第１実施形態に係る図１９〜図２１に示す読出し動作と同様に、リーク検出動作を含む。
【０３５９】
ステップＳＴ４３において、読出し動作によってリークが検出されたか否かを判定する。判定の結果、リークが検出されたと判定された場合（ステップＳＴ４３；ｙｅｓ）、読出し動作が実行されたプレーンにおいてリークが検出されたと判定し、リーク検出ステータスを更新する。リークが検出されなかったと判定された場合（ステップＳＴ４３；ｎｏ）、読出し動作が実行されなかったプレーンにおいてリークが検出されたと判定し、リーク検出ステータスを更新する。以上により、リーク検出ステータス更新のシーケンスが終了する。
【０３６０】
第２変形例によれば、マルチプレーンの構成を有する半導体記憶装置において、マルチプレーンを対象とした書込み動作でリークが検出された場合、いずれか一方のプレーンを対象としてリーク検出動作を含む読出し動作を実行するようにしている。これにより、書込み動作でいずれか一方のプレーンにおいてリークが検出され、その後の読出し動作でどちらのプレーンでリークが検出されたかを特定することができる。このため、リーク検出動作がデータに与える影響を抑制すると共に、リーク検出までに要する時間の増加を抑制することができる。
【０３６１】
また、上述の第１実施形態〜第６実施形態及び第１変形例並びに第２変形例は、各メモリセルトランジスタＭＴが３ビットのデータを記憶できるトリプルレベルセル（ＴＬＣ：Triple-Level Cell）について説明したが、これに限られない。例えば、メモリセルトランジスタＭＴは、２ビットのデータを記憶できるマルチレベルセル（ＭＬＣ：Multi-Level Cell）でもよく、１ビットのデータを記憶するシングルレベルセル（ＳＬＣ：Single-Level Cell）でもよい。また、メモリセルトランジスタＭＴは、３ビットを超えるデータを記憶できるセルでもよい。
【０３６２】
この場合、各々のセルにおいて、通常の書込み動作が完了するループ数に応じて適切な設定値Ｎ又はＭ（例えば、通常の書込み動作が完了するループ数よりも大きいループ数の値）を設定することにより、上述の各実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０３６３】
その他、各実施形態において、以下の事項が適用されることが可能である。
【０３６４】
多値レベルの読み出し動作（リード）において、Ａレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば０Ｖ〜０．５５Ｖの間である。これに限定されることなく、０．１Ｖ〜０．２４Ｖ、０．２１Ｖ〜０．３１Ｖ、０．３１Ｖ〜０．４Ｖ、０．４Ｖ〜０．５Ｖ、及び０．５Ｖ〜０．５５Ｖのいずれかの間にしてもよい。
【０３６５】
Ｂレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば１．５Ｖ〜２．３Ｖの間である。これに限定されることなく、１．７５Ｖ〜１．８Ｖ、１．８Ｖ〜１．９５Ｖ、１．９５Ｖ〜２．１Ｖ、及び２．１Ｖ〜２．３Ｖのいずれかの間にしてもよい。
【０３６６】
Ｃレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば３．０Ｖ〜４．０Ｖの間である。これに限定されることなく、３．０Ｖ〜３．２Ｖ、３．２Ｖ〜３．４Ｖ、３．４Ｖ〜３．５Ｖ、３．５Ｖ〜３．７Ｖ、及び３．７Ｖ〜４．０Ｖのいずれかの間にしてもよい。
【０３６７】
読み出し動作の時間（ｔＲ）としては、例えば２５μｓ〜３８μｓ、３８μｓ〜７０μｓ、及び７０μｓ〜８０μｓのいずれかの間にしてもよい。
【０３６８】
書き込み動作は、プログラム動作及びベリファイ動作を含む。書き込み動作では、プログラム動作時に選択されたワード線に最初に印加される電圧は、例えば１３．７Ｖ〜１４．３Ｖの間である。これに限定されることなく、例えば１３．７Ｖ〜１４．０Ｖ、及び１４．０Ｖ〜１４．７Ｖのいずれかの間としてもよい。
【０３６９】
奇数番目のワード線を書き込む際の、選択されたワード線に最初に印加される電圧と、偶数番目のワード線を書き込む際の、選択されたワード線に最初に印加される電圧とを変えてもよい。
【０３７０】
プログラム動作をＩＳＰＰ（Incremental Step Pulse Program）方式としたとき、ステップアップの電圧として、例えば０．５Ｖ程度が挙げられる。
【０３７１】
非選択のワード線に印加される電圧としては、例えば７．０Ｖ〜７．３Ｖの間としてもよい。この場合に限定されることなく、例えば７．３Ｖ〜８．４Ｖの間としてもよく、７．０Ｖ以下としてもよい。
【０３７２】
非選択のワード線が奇数番目のワード線であるか、又は偶数番目のワード線であるかによって印加するパス電圧を変えてもよい。
【０３７３】
書き込み動作の時間（tProg）としては、例えば１７００μｓ〜１８００μｓ、１８００μｓ〜１９００μｓ、及び１９００μｓ〜２０００μｓのいずれかの間にしてもよい。
【０３７４】
消去動作では、半導体基板上部に形成され、かつ、メモリセルが上方に配置されたウェルに最初に印加する電圧は、例えば１２Ｖ〜１３．７Ｖの間である。この場合に限定されることなく、例えば１３．７Ｖ〜１４．８Ｖ、１４．８Ｖ〜１９．０Ｖ, １９．０〜１９．８Ｖ、及び１９．８Ｖ〜２１Ｖのいずれかの間であってもよい。
【０３７５】
消去動作の時間（tErase）としては、例えば３０００μｓ〜４０００μｓ、４０００μｓ〜５０００μｓ、及び４０００μｓ〜９０００μｓのいずれかの間にしてもよい。
【０３７６】
メモリセルは、半導体基板（シリコン基板）上に膜厚が４〜１０ｎｍのトンネル絶縁膜を介して配置された電荷蓄積層を有する。この電荷蓄積層は、膜厚が２〜３ｎｍのＳｉＮ、又はＳｉＯＮなどの絶縁膜と膜厚が３〜８ｎｍのポリシリコンとの積層構造であってもよい。また、ポリシリコンにはＲｕなどの金属が添加されていてもよい。電荷蓄積層上には、絶縁膜が形成される。この絶縁膜は、例えば、膜厚が３〜１０ｎｍの下層Ｈｉｇｈ−ｋ膜と膜厚が３〜１０ｎｍの上層Ｈｉｇｈ−ｋ膜とに挟まれた膜厚が４〜１０ｎｍのシリコン酸化膜を有する。Ｈｉｇｈ−ｋ膜としては、ＨｆＯなどが挙げられる。また、シリコン酸化膜の膜厚は、Ｈｉｇｈ−ｋ膜の膜厚よりも厚くしてもよい。絶縁膜上には膜厚が３〜１０ｎｍの仕事関数調整用の材料を介して膜厚が３０ｎｍ〜７０ｎｍの制御電極が形成される。ここで、仕事関数調整用の材料は、ＴａＯなどの金属酸化膜、又はＴａＮなどの金属窒化膜である。制御電極としては、Ｗなどを用いてもよい。
【０３７７】
また、メモリセル間にはエアギャップを形成することができる。
【０３７８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０３７９】
１…メモリシステム、１０…コントローラ、１１…プロセッサ、１２…内蔵メモリ、１３…ＮＡＮＤインタフェース回路、１４…バッファメモリ、１５…ホストインタフェース回路、２０…半導体記憶装置、２１…メモリセルアレイ、２２…入出力回路、２３…ロジック制御回路、２４…レジスタ、２５…シーケンサ、２６…電圧生成回路、２７…リーク検出回路、２８…ドライバセット、２９…ロウデコーダ、３０…センスアンプ、４０…半導体基板、４１〜４３、４８、５２、５４…配線層、４４…ブロック絶縁膜、４５…電荷蓄積層、４６…トンネル酸化膜、４７…半導体ピラー、４９…ｎ＋型不純物拡散領域、５０…ｐ＋型不純物拡散領域、５１、５３…コンタクトプラグ、２６１…クロック生成回路、２６２…ポンプユニット、２７１…カウンタ、２７２、２７３…レジスタ、２７４…判定回路、２９１…ブロックデコーダ、２９２…転送トランジスタ群、２６２１…クロックドライバ、２６２２…チャージポンプ、２６２３…リミッタ回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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