(57)【要約】【課題】多値フラッシュメモリでは２値フラッシュメモリに比べて、メモリセルの読み出しマージンが大幅に小さくなり、読み出し時のエラーが発生しやすくなる。フラッシュメモリ内で、読み出しマージンを拡大するために、閾値変動回路等を追加すると、フラッシュメモリの回路規模が大きくなり、コストアップし、また、それらの処理時間により、データ書き込み／読み出し時間が遅くなる。【解決手段】データ書き込み時において、多値メモリセルの閾値電圧分布のうち、２つの電圧分布（領域Ｌ０、Ｌ３）のみを使用する第１の制御方法と、全ての電圧分布（領域Ｌ０〜Ｌ３）を使用する第２の制御方法とを有しているメモリコントローラにより構成される不揮発性記憶装置とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行うメモリコントローラと、を具備し、
前記メモリコントローラは、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、２つの電圧分布のみを使用する制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有することを特徴とする不揮発性記憶装置。
【請求項２】
電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行うメモリコントローラと、を具備し、
前記メモリコントローラは、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、最上位電圧分布と最下位電圧分布のみを使用する制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有することを特徴とする不揮発性記憶装置。
【請求項３】
電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行うメモリコントローラと、を具備し、
前記メモリコントローラは、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、最上位電圧分布のみを使用する制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有することを特徴とする不揮発性記憶装置。
【請求項４】
電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行うメモリコントローラと、を具備し、
前記メモリコントローラは、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、少なくとも２つ以上の使用しない電圧分布を間にもつ電圧分布を使用する制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有することを特徴とする不揮発性記憶装置。
【請求項５】
電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行うメモリコントローラと、を具備し、
前記メモリコントローラは、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、隣り合う少なくとも２つ以上の電圧分布を同一電圧分布として取り扱う制御方法と、全ての電圧分布も使用する制御方法とを有することを特徴とする不揮発性記憶装置。
【請求項６】
前記全ての電圧分布を使用する制御方法以外の制御方法において取り扱う情報が、ファイルシステム情報、論物変換データや物理領域管理データなどを含むアドレス管理情報、及び、システム情報であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の不揮発性記憶装置。
【請求項７】
電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行い、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、２つの電圧分布のみを使用する制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有しているメモリコントローラと、を具備した不揮発性記憶装置と、
前記不揮発性記憶装置にアクセスを行うメモリアクセス装置とにより構成されることを特徴とする不揮発性記憶システム。
【請求項８】
電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行い、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、最上位電圧分布と最下位電圧分布のみを使用する制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有しているメモリコントローラと、を具備した不揮発性記憶装置と、
前記不揮発性記憶装置にアクセスを行うメモリアクセス装置とにより構成されることを特徴とする不揮発性記憶システム。
【請求項９】
電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行い、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、最上位電圧分布のみを使用する制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有しているメモリコントローラと、を具備した不揮発性記憶装置と、
前記不揮発性記憶装置にアクセスを行うメモリアクセス装置とにより構成されることを特徴とする不揮発性記憶システム。
【請求項１０】
電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行い、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、少なくとも２つ以上使用しない電圧分布を間にもつ電圧分布を使用する制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有しているメモリコントローラと、を具備した不揮発性記憶装置と、前記不揮発性記憶装置にアクセスを行うメモリアクセス装置とにより構成されることを特徴とする不揮発性記憶システム。
【請求項１１】
電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行い、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、隣り合う少なくとも２つ以上の電圧分布を同一電圧分布として取り扱う制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有しているメモリコントローラと、を具備した不揮発性記憶装置と、前記不揮発性記憶装置にアクセスを行うメモリアクセス装置とにより構成されることを特徴とする不揮発性記憶システム。
【請求項１２】
前記全ての電圧分布を使用する制御方法以外の制御方法において取り扱う情報が、ファイルシステム情報、論物変換データや物理領域管理データなどを含むアドレス管理情報、及び、システム情報であることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれかに記載の不揮発性記憶システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、読み出し動作および書き込み動作を確実に実行するための制御技術に係る不揮発性多値半導体メモリを用いる不揮発性記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音楽コンテンツや、映像データなどのデジタルデータを記録する記録媒体には、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクなど、様々な種類が存在する。これら記録媒体の更なる１種類である半導体メモリカードは、記録素子としてフラッシュメモリなどの不揮発性半導体メモリを使用しており、記録媒体が小型化できることから、デジタルスチルカメラや携帯電話端末など、小型の携帯機器を中心に急速に普及しつつある。
【０００３】
また、記録画質の向上により、より高速で記録することができる不揮発性半導体メモリが必要とされている。
【０００４】
また、フラッシュメモリに関して、より記録容量を高くするために、１つのメモリセルに複数ビットのデータを記憶するフラッシュメモリ（多値フラッシュメモリ）が開発されている。これによると、記録密度を高くでき、記録容量を高くすることができるだけではなく、同一記録容量におけるメモリセル数も少なくすることができ、低価格化も可能になる。
【０００５】
以下、多値フラッシュメモリの記録方法に関して説明する。
【０００６】
フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリは、メモリセルのフローティングゲート（またはトラップゲート）に電子を注入してメモリセルの閾値電圧を変えることで、データを記憶する。メモリセルの閾値電圧は、電子がフローティングゲート中に存在すると高くなり、電子がフローティングゲート中に存在しないと低くなる。
【０００７】
図５は、４値フラッシュメモリにおけるメモリセルの閾値電圧の分布を示している。各メモリセルの閾値電圧は、プログラムされたデータに応じて、領域L0、L1、L2、L3のいずれかに分布する。領域L0、L1、L2、L3は、２ビットデータの"11"、"10"、"00"、"01"にそれぞれ対応している。
【０００８】
データの書き込み（プログラム）は、各メモリセルについて、閾値電圧が検証電圧VV（VV1，VV2、VV3）を超えるまで行われる。例えば、メモリセルに論理"10"を書き込む場合、そのメモリセルの閾値電圧が検証電圧VV1を超えるまで、プログラム動作が繰り返される。そして、各メモリセルの閾値電圧は、領域L0-L3のいずれかに設定される。
【０００９】
データの読み出しは、メモリセルの閾値電圧を参照電圧VR（VR1、VR2、VR3）と比較することで行われる。メモリセルの閾値電圧が参照電圧VR1より低いとき、メモリセルに保持されているデータは、"11"と判定される。メモリセルの閾値電圧が参照電圧VR1、VR2の間にあるとき、メモリセルに保持されているデータは、"10"と判定される。メモリセルの閾値電圧が参照電圧VR2、VR3の間にあるとき、メモリセルに保持されているデータは、"00"と判定される。メモリセルの閾値電圧が参照電圧VR3より高いとき、メモリセルに保持されているデータは、"01"と判定される。
【００１０】
メモリセルの消去動作は、消去するメモリセルの制御ゲートに低電圧を供給し、メモリセルのウエル領域に高電圧を供給し、フローティングゲートに蓄積されている電子を放出することで行う。このとき、消去しないメモリセルの制御ゲートは、例えば、フローティング状態にされる。
【００１１】
一つの不揮発性メモリセルに多値データを記憶する場合、図５に示したように、複数の参照電圧VR（VR1-VR3）を閾値電圧の分布（L0-L3）の間にそれぞれ位置させる必要がある。このため、多値メモリセルの読み出しマージンは、参照電圧が一つの２値メモリセルに比べて大幅に小さくなる。したがって、半導体製造プロセスの変動によりメモリセルの書き込み特性が変化し、分布L1-L3がシフトした場合、読み出しマージンが不足し、不良を引き起こす可能性がある。
【００１２】
このような読み出し時のエラーを回避するための方法として、特許文献１に開示されている方法がある。即ち、読み出し時のエラーを回避することを目的とした不揮発性多値半導体メモリは、プログラム電圧生成回路、記録部、および、参照電圧生成回路を有しており、プログラム電圧生成回路は、書き込みデータの論理に応じて各メモリセルの閾値電圧を変更するために、複数のプログラム電圧を生成する。記憶部は、メモリセルの閾値電圧を判定するための複数の参照電圧にそれぞれ対応する複数の参照値を記憶する。記憶部に記憶された参照値の少なくとも一つは書き換え可能である。参照電圧生成回路は、メモリセルからのデータの読み出し時に、記憶部に記憶された参照値に応じて参照電圧をそれぞれ生成する。参照電圧を生成するための参照値が書き換えできるため、予め評価されたメモリセルの特性に応じて、参照値を変更できる。すなわち、参照電圧を半導体メモリの製造後に変更できる。その結果、製造プロセスの変動により変化するメモリセルの特性に応じて参照電圧を変更できるため、メモリセルからのデータの読み出しマージンを向上でき、製造歩留を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００３−２６３８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の方法には次のような問題点がある。即ち、新たにプログラム電圧生成回路、記録部、および、参照電圧生成回路が必要となり、メモリの回路規模が増大しコストアップする。
【００１４】
また、前記生成回路を用いることにより、メモリセルの読み出し精度は高くなるが、マージンそのものを広くすることはできず、読み出し時の誤りは完全には解消されない。
【００１５】
また、各電圧生成時間や記録書き換え時間などが必要になり、トータルとしてのデータ書き込み／読み出しが遅くなる。従って、昨今求められている高速記録、読み出し出来るメモリとはなり得ないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この課題を解決するために、本発明の請求項１に示す不揮発性記憶装置は、電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行うメモリコントローラと、を具備し、前記メモリコントローラは、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、２つの電圧分布のみを使用する制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項２に示す不揮発性記憶装置は、電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行うメモリコントローラと、を具備し、前記メモリコントローラは、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、最上位電圧分布と最下位電圧分布のみ使用する制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項３に示す不揮発性記憶装置は、電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行うメモリコントローラと、を具備し、前記メモリコントローラは、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、最上位電圧分布のみを使用する制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項４に示す不揮発性記憶装置は、電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行うメモリコントローラと、を具備し、前記メモリコントローラは、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、少なくとも２つ以上の使用しない電圧分布を間にもつ電圧分布を使用する制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項５に示す不揮発性記憶装置は、電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対するデータの書き込み及び読み出しの制御を行うメモリコントローラと、を具備し、前記メモリコントローラは、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、隣り合う少なくとも２つ以上の電圧分布を同一電圧分布として取り扱う制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項６に示す不揮発性記憶装置は、前記全ての電圧分布を使用する制御方法以外の制御方法において取り扱う情報が、ファイルシステム情報、論物変換データや物理領域管理データなどを含むアドレス管理情報、及び、システム情報であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項７に示す不揮発性記憶システムは、電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリのデータに対し書き込み及び読み出しの制御を行い、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、２つの電圧分布のみを使用する制御方法と全ての電圧分布を使用する制御方法とを有しているメモリコントローラと、を具備した不揮発性記憶装置と、前記不揮発性記憶装置にアクセスを行うメモリアクセス装置とにより構成されることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の請求項８に示す不揮発性記憶システムは、電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行い、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、最上位電圧分布と最下位電圧分布のみを使用する制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有しているメモリコントローラと、を具備した不揮発性記憶装置と、前記不揮発性記憶装置にアクセスを行うメモリアクセス装置とにより構成されることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項９に示す不揮発性記憶システムは、電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行い、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、最上位電圧分布のみを使用する制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有しているメモリコントローラと、を具備した不揮発性記憶装置と、前記不揮発性記憶装置にアクセスを行うメモリアクセス装置とにより構成されることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の請求項１０に示す不揮発性記憶システムは、電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行い、データ書き込み時において、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、少なくとも２つ以上の使用しない電圧分布を間にもつ電圧分布を使用する制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有しているメモリコントローラと、を具備した不揮発性記憶装置と、前記不揮発性記憶装置にアクセスを行うメモリアクセス装置とにより構成されることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の請求項１１に示す不揮発性記憶システムは、電気的に書き換え可能な不揮発性多値メモリと、前記不揮発性多値メモリに対しデータの書き込み及び読み出しの制御を行い、前記不揮発性多値メモリのセルの閾値電圧分布のうち、隣り合う少なくとも２つ以上の電圧分布を同一電圧分布として取り扱う制御方法と、全ての電圧分布を使用する制御方法とを有しているメモリコントローラと、を具備した不揮発性記憶装置と、前記不揮発性記憶装置にアクセスを行うメモリアクセス装置とにより構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の請求項１ないし３記載の不揮発性記憶装置によれば、多値フラッシュメモリを使用しながらも、２値同等に読み出しマージンを大きくすることができ、読み出し時の信頼性を向上させることができる。
【００２８】
特に、半導体メモリカードのシステム情報やアドレス管理データなど、システムを動作させる上で、必須かつ重要度の高いデータを請求項１記載の方法で記録／読み出しすることで、半導体メモリカードそのものの信頼性を高くすることができる。かつ、通常データに関しては、通常どおり多値メモリセルとして、全閾値電圧で取り扱うので、記録密度、すなわち、記録容量を減少させることがない。
【００２９】
また、請求項４、５記載の不揮発性記憶装置によれば、多値フラッシュメモリを使用しながらも、２値同等に読み出しマージンを大きくすることができ、読み出し時の信頼性を向上させることができるとともに、データ書き込み時、閾値電圧レベルと最上位電圧まで上げる必要がなく、書き込み／読み出し時間の短縮が可能になる。
【００３０】
また、請求項６ないし８記載の不揮発性記憶システムによれば、多値フラッシュメモリを使用しながらも、２値同等に読み出しマージンを大きくすることができる不揮発性記憶装置を使用できるので、メモリアクセス装置も含めて、信頼性の高い不揮発性記憶システムとして構成することが出来る。
【００３１】
また、請求項９、１０記載の不揮発性記憶システムによれば、多値フラッシュメモリを使用しながらも、２値同等に読み出しマージンを大きくすることができる不揮発性記憶装置を使用できるので、メモリアクセス装置も含めて、信頼性の高い不揮発性記憶システムとして構成することが出来ると共に、書き込み／読み出し時間の短縮が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の不揮発性記憶装置について、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
本実施の形態１における不揮発性記憶装置の構成を図３に示す。
【００３４】
図３において、不揮発性記憶装置３は、記録総容量が１Ｇバイトの半導体メモリカードであり、大別して、メモリコントローラ４と不揮発性メモリ５により構成させている。
【００３５】
メモリコントローラ４は、ホストインターフェイス部４１と、メモリ制御部４２により構成されている。ホストインターフェイス部４１は、本半導体メモリカードとホスト機器との間でコマンドやデータのやりとりを行う部分であり、また、メモリ制御部４２は、不揮発性メモリを制御する部分である。
【００３６】
不揮発性メモリ５は、ＡＮＤ型フラッシュメモリにより構成されている。不揮発性メモリ５は、データ消去の最小単位であり、且つサイズが４ｋＢである物理ブロックを約３万２千個有している。各物理ブロック内には、データ書き込みの最小単位であり、そのサイズが２ｋＢであるページを有しており、２ページ構成（ページ０、１）となっている。前記物理ブロックにより構成される不揮発性メモリには、大別して、管理データ格納領域５１とデータ格納領域５２が存在している。データ格納領域５２には、ユーザが取り扱うことができる、いわゆる通常データ、すなわち、メモリアクセス装置から本半導体メモリカードに書き込み、または、読み出しを行うデータが記録される。また、管理データ格納領域５１には、前記データ格納領域に納められている以外のデータ、本半導体メモリカードをメモリコントローラ４やメモリアクセス装置が制御する際に必須となるファイルシステム情報、アドレス管理情報、システム情報などが記録されている。すなわち、ユーザが直接改変できないデータを示す。
【００３７】
また、本実施の形態１における全メモリ容量に占める管理データ格納領域容量の割合は、約５％である。なお、本実施の形態１に限らず、一般的には５％以下になる場合が多いと思われる。
【００３８】
これらの情報の詳細について以下説明する。
【００３９】
実施の形態１で使用されているファイルシステムは、ＦＡＴ１６である。ＦＡＴ１６の規格に準拠したフォーマットでＦＡＴ情報が書き込まれている。
【００４０】
また、アドレス管理情報として、論物変換データや物理領域管理データなどが書き込まれている。論物変換データとは、ウエアレベリングを目的としたものであり、メモリアクセス装置からの論理アドレスアクセスに対して、論理アドレスに対応する物理アドレスの情報を記録したものである。この情報の読み出しエラーが発生した場合、実データを記録した物理アドレスを特定することができなくなり、データの読み出しが不可能になる。また、物理領域管理データとは、データの有効性を示す識別フラグであり、データの書き込みを行った際、エラーなく書き込みできた場合、フラグ作成を行い、有効データ、すなわち、ｖａｌｉｄデータとして扱われる。また、書き込み時にエラー発生した場合や電源断などの理由により書き込み中断した場合、フラグ作成は行われず、無効データ、すなわち、ｉｎｖａｌｉｄデータとして扱われることになる。すなわち、この情報が誤って読み出された場合、全く意味のないデータが読み出されることになる。
【００４１】
また、システム情報とは、半導体メモリカードの規格で定められたシステム情報、及び、製造メーカ（マニファクチャー）特有のシステム情報などのことを示し、メモリアクセス装置は、この情報を元にアクセスを行うので、読み出しエラーが発生した場合、半導体メモリカードそのものが使用できなくなるということになる。
【００４２】
以上のように、管理データ格納領域に書き込まれているデータは、半導体メモリカードを使用する上で、最重要データであり、特に高い信頼性が必要とされるものである。
【００４３】
次に、本実施の形態１における不揮発性メモリとして使用される多値フラッシュメモリのメモリセル閾値電圧の設定方法に関して図面を参照しながら説明する。
【００４４】
図１は、前記管理データ格納領域５１のデータを書き込み、読み出しする際の４値フラッシュメモリにおけるメモリセルの閾値電圧の分布を示しており、各メモリセルの閾値電圧は、プログラムされたデータに応じて、領域L0、L1、L2、L3のいずれかに分布する。領域L0、L1、L2、L3は、２ビットデータの"11"、"10"、"00"、"01"にそれぞれ対応している。
【００４５】
データの書き込み、読み出しと電圧設定の関係については、前述の背景技術で説明した方法と同様である。
【００４６】
但し、本実施の形態１において、プログラム時、つまり、書き込み時の閾値電圧設定は、基本的には、L0とL3のみに設定されるよう書き込まれる。
【００４７】
すなわち、本実施の形態１では、前記管理データ格納領域５１のデータに関して、データ書き込み時において、４値のうち、最下位電圧分布L0と最上位電圧分布L3のみを使用することになる。その電圧分布10はL0の分布、13はL3の分布を示している。
【００４８】
また、データ読み出し時は、参照電圧VR1, VR2, VR3, VR4とメモリセルの閾値電圧の比較を行うが、書き込み時の電圧設定の異常などにより、L1に電圧分布している場合はL0として、また、L2に電圧分布している場合は、L3として扱う。
【００４９】
このことにより、通常、L0の参照電圧は、VR1であるが、本実施の形態１では、VR2に拡大されたことになり、データの信頼性が２値同様に高められる。また、L3においても同様で、参照電圧VR2までをL3として扱うことになり、データの信頼性が高くなる。
【００５０】
これは、使用するお互いの電圧分布の間に少なくとも２つ以上使用しない電圧分布が存在しているためである。
【００５１】
次に、図２について説明する。図２は、前記データ格納領域５２のデータを書き込み、読み出しする際の４値フラッシュメモリにおけるメモリセルの閾値電圧の分布を示しており、基本動作については、前述の背景技術と同様である。
【００５２】
つまり、ユーザが扱う通常のデータに関しては、従来の多値同様の記録密度を保つことができる。
【００５３】
前記管理データ格納領域５１は、４値を２値的に使用するため、記録密度は低下するが、前述のように、全メモリ容量に占める割合は、５％以下になる場合がほとんどであり、その他圧倒的な容量を占めるデータ格納領域は、従来どおり４値で、記録密度は同じであるので、全容量に対しては、問題ないレベルである。
【００５４】
なお、本実施の形態１では、管理情報として、ファイルシステム情報、アドレス管理情報、システム情報について述べたが、記載以外のデータもあることは言うまでもないことである。
【００５５】
なお、本実施の形態１では、多値メモリとして４値を使用したが、４値以上であっても同様の効果が得られることは言うまでもないことである。
【００５６】
なお、本実施の形態１では、使用する閾値電圧分布を最下位電圧分布と最上位電圧分布としたが、最下位電圧分布のみを使用する場合においても、同様の効果、もしくはそれ以上の効果が得られることは言うまでもないことである。
【００５７】
なお、本実施の形態１では、使用する閾値電圧分布を最下位電圧分布と最上位電圧分布としたが、使用するお互いの電圧分布の間に少なくとも２つ以上使用しない電圧分布が存在している場合に、同様の効果、もしくはそれ以上の効果が得られることは言うまでもないことである。つまり、最下位電圧分布と最上位電圧分布でなくても良いということも言うまでもないことである。
【００５８】
また、この場合、最上位電圧まで電圧を高くする必要がなくなり、その結果閾値電圧の設定時間が短縮できるという効果も有することになる。
【００５９】
なお、本実施の形態１では、使用する閾値電圧分布を最下位電圧分布と最上位電圧分布としたが、隣隣り合う少なくとも２つ以上の電圧分布を同一電圧分布として取り扱う場合においても、読み出しマージンを大きくとることができることは言うまでもないことである。
【００６０】
また、この場合、最上位電圧まで電圧を高くする必要がなくなり、その結果閾値電圧の設定時間が短縮できるという効果も有することになる。
【００６１】
（実施の形態２）
本実施の形態２における不揮発性記憶システムの構成を図４に示す。
【００６２】
不揮発性記憶装置３は、実施の形態１に示す構成と同様であるので、その説明は割愛する。本実施の形態２では、メモリアクセス装置６が追加され、不揮発性記憶システムを構成している。
【００６３】
すなわち、メモリアクセス装置６は、不揮発性記憶装置３にデータ書き込み、読み出しなどを行うものであり、実施の形態１で示した多値フラッシュメモリを用いながらも信頼性が高い不揮発性記憶装置３を使用することにより、システムとして、信頼性の高い不揮発性記憶システムを構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に関わる不揮発性記憶装置は、多値フラッシュメモリを使用しながらも、２値同等に読み出しマージンを大きくすることができ、読み出し時の信頼性を向上させることができる。特に、不揮発性記憶装置のシステム情報やアドレス管理情報など、システムを動作させる上で、必須かつ重要度の高いデータを請求項１記載の方法で記録／読み出しすることで、不揮発性記憶装置そのものの信頼性を高くすることができる。
【００６５】
このような多値フラッシュメモリを使用した不揮発性記憶装置は、不揮発性記憶装置を記録媒体として使用するデジタルＡＶ機器や携帯電話端末、ＰＣ等に利用できる。また、記録密度を高くすることができる多値フラッシュメモリを使用しているので、低コストが求められる不揮発性記憶装置や、不揮発性記憶システムに使用する場合は特に好適に機能する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１による不揮発性記憶装置における管理データ格納領域のデータの閾値電圧とセル数の分布を示す図
【図２】同不揮発性記憶装置における通常データ格納領域のデータの閾値電圧とセル数の分布を示す図
【図３】同不揮発性記憶装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態２による不揮発性記憶システムの構成を示すブロック図
【図５】従来の不揮発性記憶装置における閾値電圧とセル数の分布を示す図
【符号の説明】
【００６７】
３    不揮発性記憶装置
４    メモリコントローラ
５    不揮発性メモリ
６    メモリアクセス装置
１０，１３    閾値分布
２０，２１，２２，２３    閾値分布
４１    ホストインターフェイス部
４２    メモリ制御部
５１    管理データ格納領域
５２    データ格納領域
【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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