KR100938044B1 - Non volatile memory device and multi level cell programming method thereof - Google Patents

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Abstract

본원 발명의 불휘발성 메모리 장치의 멀티 레벨 셀 프로그램 방법은 복수의 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 서로 다른 문턱 전압이 설정되도록 각 셀 별로 상이한 데이터를 인가시키는 단계와, 상기 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 프로그램 동작을 하는 단계와, 상기 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 제1 검증전압을 기준으로 제1 검증동작을 수행하는 단계와, 상기 인디케이터 셀들 중 상기 제1 셀의 문턱전압이 상기 제1 검증전압보다 커질때까지 상기 프로그램 동작과 제1 검증동작을 순차적으로 반복 수행하는 단계와, 상기 제1 셀의 문턱전압이 상기 제1 검증전압보다 커지면 상기 메인 셀에 대하여 제2 검증전압을 기준으로 제2 검증 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A multi-level cell program method of a nonvolatile memory device of the present invention includes applying different data for each cell so that different threshold voltages are set for a plurality of main cells and indicator cells, and programming the main cells and indicator cells. Performing an operation, performing a first verify operation on the main cell and the indicator cell based on a first verify voltage, and a threshold voltage of the first cell among the indicator cells is greater than the first verify voltage. Sequentially repeating the program operation and the first verify operation until the threshold voltage of the first cell is greater than the first verify voltage, and a second verify operation based on a second verify voltage for the main cell. Characterized in that it comprises the step of performing.

인디케이터 셀, MLC Indicator Cell, MLC

Description

불휘발성 메모리 장치 및 그 멀티 레벨 셀 프로그램 방법{Non volatile memory device and multi level cell programming method thereof}Non-volatile memory device and multi level cell programming method

본 발명은 불휘발성 메모리 장치 및 불휘발성 메모리 장치의 멀티 레벨 셀 프로그램 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정 셀에 대한 상위비트 프로그램을 더욱 효율적으로 수행하기 위한 멀티레벨 셀 불휘발성 메모리 장치 및 그 프로그램 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a non-volatile memory device and a multi-level cell program method of a non-volatile memory device, and more particularly, to a multi-level cell nonvolatile memory device and a program for more efficiently executing a higher bit program for a specific cell. It is about a method.

최근 들어 전기적으로 프로그램(program)과 소거(erase)가 가능하고, 일정 주기로 데이터를 재작성해야하는 리프레시(refresh) 기능이 필요 없는 불휘발성 메모리 소자에 대한 수요가 증가하고 있다.Recently, there is an increasing demand for a nonvolatile memory device that can be electrically programmed and erased and that does not require a refresh function to rewrite data at regular intervals.

상기 불휘발성 메모리 장치는 통상적으로 데이터가 저장되는 셀들이 매트릭스 형태로 구성된 메모리 셀 어레이, 상기 메모리 셀 어레이의 특정 셀들에 대하여 메모리를 기입하거나 특정 셀에 저장되었던 메모리를 독출하는 페이지 버퍼를 포함한다. 상기 페이지 버퍼는 특정 메모리 셀과 접속된 비트라인 쌍, 메모리 셀 어레이에 기록할 데이터를 임시저장하거나, 메모리 셀 어레이로부터 특정 셀의 데이터를 독출하여 임시 저장하는 레지스터, 특정 비트라인 또는 특정 레지스터의 전압 레벨을 감지하는 감지노드, 상기 특정 비트라인과 감지노드의 접속여부를 제어하는 비트라인 선택부를 포함한다.The nonvolatile memory device typically includes a memory cell array having cells in which data is stored in a matrix form, and a page buffer for writing a memory to a specific cell of the memory cell array or reading a memory stored in a specific cell. . The page buffer may include a pair of bit lines connected to a specific memory cell, a register for temporarily storing data to be written to the memory cell array, or a register for reading and temporarily storing data of a specific cell from the memory cell array, a voltage of a specific bit line or a specific register. It includes a sensing node for sensing a level, a bit line selection unit for controlling the connection of the specific bit line and the sensing node.

이러한 불휘발성 메모리 장치의 집적도를 높이기 위한 방법으로 하나의 셀에 1 비트 이상의 데이터를 저장하고자 하는 시도가 계속 진행중이다. 이와 같이 다수비트의 데이터를 저장할 수 있도록 불휘발성 메모리 장치를 프로그램하는 것을 멀티레벨 셀(Multi-level cell, MLC) 프로그램 방법이라고 한다. 예를 들어 2 비트를 저장하도록 프로그램하는 경우 하나의 셀에 '11, 10, 01, 00' 과 같이 총 네 개의 데이터를 저장할 수 있어 그 집적도를 논리적인 측면에서 증가시킬수 있다. Attempts have been made to store more than one bit of data in one cell in order to increase the density of such nonvolatile memory devices. Programming a nonvolatile memory device to store a plurality of bits of data as described above is called a multi-level cell (MLC) programming method. For example, when programming to store 2 bits, a total of four data can be stored in one cell such as '11, 10, 01, 00 ', and the density can be logically increased.

상기 멀티레벨 셀 프로그램 방법은 통상적으로, 선택된 셀의 워드라인에 프로그램 전압을 인가하여 해당 셀을 프로그램하는 동작과, 해당 셀의 프로그램 상태를 판단하는 프로그램 검증 동작을 포함한다. 싱글 레벨 셀과는 달리 하위비트 프로그램 동작과 상위비트 프로그램 동작이 별도로 구분되어 진행되며, 상기 상위비트 프로그램 동작의 경우 서로 다른 검증 전압을 기준으로 두 번 이상의 프로그램 검증 동작을 수행하게 된다.The multilevel cell program method typically includes programming a corresponding cell by applying a program voltage to a word line of a selected cell, and a program verifying operation of determining a program state of the corresponding cell. Unlike a single level cell, a lower bit program operation and an upper bit program operation are separately divided, and in the case of the upper bit program operation, two or more program verify operations are performed based on different verify voltages.

이때, 제1 검증 전압을 기준으로 프로그램 검증(제1 검증)을 수행한 후 검증의 완료여부와 무관하게 제1 검증 전압보다 높은 제2 검증 전압을 기준으로 프로그램 검증(제2 검증)을 수행하게 된다. 그러나, 페이지 단위로 프로그램 전압이 인가되는 구성에 의하면, 제1 검증 전압이상으로 프로그램이 되지 않은 상황에서 제2 검증 전압 이상으로 프로그램되기는 힘들므로, 상기 제1 검증이 완료되지 않은 상황에서 제2 검증을 수행하는 것은 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.In this case, the program verification (first verification) is performed based on the first verification voltage and the program verification (second verification) is performed based on the second verification voltage higher than the first verification voltage regardless of whether the verification is completed. do. However, according to the configuration in which the program voltage is applied in units of pages, since the program voltage is not programmed to be greater than or equal to the second verification voltage in a situation where the programming voltage is not greater than or equal to the first verification voltage, the second verification is performed in a situation where the first verification is not completed. There is a problem that the efficiency is low.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본원 발명이 해결하고자 하는 과제는 인디케이터 셀을 구비한 불휘발성 메모리 장치를 제공하는 것이다. In order to solve the above problems, the problem to be solved by the present invention is to provide a nonvolatile memory device having an indicator cell.

또한, 본원 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 인디케이터 셀을 이용하여 일부 검증 동작을 생략할 수 있는 불휘발성 메모리 장치의 멀티 레벨 셀 프로그램 방법을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to provide a multi-level cell program method of a nonvolatile memory device capable of omitting some verification operations using the indicator cell.

전술한 과제를 해결하기 위한 본원 발명의 불휘발성 메모리 장치의 멀티 레벨 셀 프로그램 방법은 복수의 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 서로 다른 문턱 전압이 설정되도록 각 셀 별로 상이한 데이터를 인가시키는 단계와, 상기 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 프로그램 동작을 하는 단계와, 상기 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 제1 검증전압을 기준으로 제1 검증동작을 수행하는 단계와, 상기 인디케이터 셀들 중 상기 제1 셀의 문턱전압이 상기 제1 검증전압보다 커질때까지 상기 프로그램 동작과 제1 검증동작을 순차적으로 반복 수행하는 단계와, 상기 제1 셀의 문턱전압이 상기 제1 검증전압보다 커지면 상기 메인 셀에 대하여 제2 검증전압을 기준으로 제2 검증 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The multi-level cell program method of the nonvolatile memory device of the present invention for solving the above problems is the step of applying different data for each cell to set different threshold voltages for a plurality of main cells and indicator cells, and the main Performing a program operation on a cell and an indicator cell, performing a first verify operation on the main cell and the indicator cell based on a first verify voltage, and a threshold voltage of the first cell among the indicator cells Sequentially repeating the program operation and the first verifying operation until the first verifying voltage is greater than the first verifying voltage; and a second verifying voltage for the main cell when the threshold voltage of the first cell is greater than the first verifying voltage. And performing a second verification operation based on the reference.

또한, 본원 발명의 불휘발성 메모리 장치의 멀티 레벨 셀 프로그램 방법은 복수의 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 서로 다른 문턱 전압이 설정되도록 각 셀 별로 상이한 데이터를 인가시키는 단계와, 상기 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 프로그램 동작을 하는 단계와, 상기 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 제1 검증전압을 기준으로 제1 검증동작을 수행하는 단계와, 상기 인디케이터 셀들 중 제1 셀의 문턱전압이 상기 제1 검증전압보다 커질때까지 상기 프로그램 동작과 제1 검증동작을 순차적으로 반복 수행하는 단계와, 상기 제1 셀의 문턱전압이 상기 제1 검증전압보다 커지면 상기 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 제2 검증전압을 기준으로 제2 검증동작을 수행하는 단계와, 상기 인디케이터 셀들 중 제2 셀의 문턱전압이 상기 제2 검증전압보다 커질때까지 상기 프로그램 동작, 상기 제1 검증동작 및 제2 검증 동작을 순차적으로 반복 수행하는 단계와, 상기 제2 셀의 문턱전압이 상기 제2 검증전압보다 커지면 상기 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 제3 검증전압을 기준으로 제3 검증동작을 수행하는 단계와, 상기 인디케이터 셀들 중 제3 셀의 문턱전압이 상기 제3 검증전압보다 커질때까지 상기 프로그램 동작, 상기 제1 검증동작, 제2 검증 동작 및 제3 검증 동작을 순차적으로 반복 수행하는 단계와, 상기 제3 셀의 문턱전압이 상기 제3 검증전압보다 커지면 상기 메인 셀에 대하여 제4 검증전압을 기준으로 제4 검증동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the multi-level cell program method of the nonvolatile memory device of the present invention includes applying different data for each cell so that different threshold voltages are set for a plurality of main cells and indicator cells, and for the main cell and the indicator cells. Performing a program operation, performing a first verify operation on the main cell and the indicator cell based on a first verify voltage, and wherein a threshold voltage of a first cell of the indicator cells is greater than the first verify voltage. Sequentially repeating the program operation and the first verify operation until they become large; and when the threshold voltage of the first cell is greater than the first verify voltage, the second verify voltage for the main cell and the indicator cell based on the second verify voltage. Performing a second verify operation, wherein a threshold voltage of a second one of the indicator cells Sequentially repeating the program operation, the first verifying operation, and the second verifying operation until it is greater than the voltage; and if the threshold voltage of the second cell is greater than the second verifying voltage, the main cell and the indicator cell Performing a third verify operation with respect to a third verify voltage, and perform the program operation, the first verify operation, and the second until the threshold voltage of a third cell of the indicator cells is greater than the third verify voltage. Repeatedly performing a verify operation and a third verify operation; and performing a fourth verify operation on the main cell based on a fourth verify voltage when the threshold voltage of the third cell is greater than the third verify voltage. Characterized in that it comprises a step.

또한, 본원 발명의 불휘발성 메모리 장치는 메인 셀의 프로그램 여부 검증시 검증의 대상이 되는 복수의 인디케이터 셀과, 상기 인디케이터 셀의 프로그램 여부에 따라 검증 완료 신호를 출력하는 인디케이터 셀 페이지 버퍼와, 상기 검증 완료 신호에 따라 고전압 발생기를 제어하여 검증 전압 공급 조건을 변경시키는 제어 로직 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the nonvolatile memory device of the present invention includes a plurality of indicator cells that are subject to verification when verifying whether the main cell is programmed, an indicator cell page buffer that outputs a verification completion signal according to whether the indicator cell is programmed, and the verification And a control logic circuit for changing the verify voltage supply condition by controlling the high voltage generator in accordance with the completion signal.

상술한 본원 발명의 구성에 따라, MLC 프로그램의 검증과정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다. 즉, 문턱전압의 상승여부와 무관하게 제1 내지 제N 검증전압을 기준으로 순차적으로 검증 동작을 실시하였던 종래 방법과는 달리, 인디케이터 셀의 문턱 전압 상승에 따라 다음 단계의 검증 동작을 실시할 것인지 여부를 판단하여, 일부 검증 동작을 생략할 수 있는 프로그램 방법을 제공한다.According to the configuration of the present invention described above, it is possible to shorten the time required for the verification process of the MLC program. That is, unlike the conventional method in which the verification operation is sequentially performed based on the first to Nth verification voltages regardless of whether the threshold voltage is increased, whether to perform the verification operation of the next step according to the increase of the threshold voltage of the indicator cell. The present invention provides a program method capable of determining whether or not to verify some verification operations.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본원 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only these embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like numbers refer to like elements in the figures.

도 1a 내지 1d는 멀티 레벨 셀 프로그램에 의한 문턱 전압 분포를 나타내는 도면이다.1A to 1D are diagrams illustrating threshold voltage distribution by a multi-level cell program.

도 1a의 경우 하위 비트 프로그램 동작에 따른 문턱전압 분포를 나타낸다.1A shows a threshold voltage distribution according to a lower bit program operation.

프로그램 동작에 따라 검증전압(PV1)이상의 문턱전압을 갖는 셀들이 프로그램 셀이 된다.According to the program operation, cells having threshold voltages greater than or equal to the verification voltage PV1 become program cells.

도 1b의 경우 2 비트 MLC 프로그램 동작에 따른 문턱 전압 분포를 나타낸다.1B illustrates a threshold voltage distribution according to a 2-bit MLC program operation.

하위비트 프로그램 동작 및 상위비트 프로그램 동작에 따라 서로 다른 네 개의 문턱전압 분포가 형성되며, 각각에 대한 검증 전압도 상이하게 된다.Four different threshold voltage distributions are formed according to the low bit program operation and the high bit program operation, and the verification voltages for the respective bits are also different.

이때, 하위비트 프로그램에 대한 검증은 제2 전압(PV2)을 기준으로 수행하고, 상위비트 프로그램에 대한 검증은 제1 전압(PV1) 또는 제3 전압(PV3)을 기준으로 수행한다.In this case, the verification of the lower bit program is performed based on the second voltage PV2, and the verification of the upper bit program is performed based on the first voltage PV1 or the third voltage PV3.

도 1c의 경우 3 비트 MLC 프로그램 동작에 따른 문턱 전압 분포를 나타낸다.1C illustrates a threshold voltage distribution according to a 3-bit MLC program operation.

하위비트 프로그램 동작, 제1 상위비트 프로그램 동작, 제2 상위비트 프로그램 동작에 따라 서로 다른 여덟 개의 문턱전압 분포가 형성되며, 각각에 대한 검증 전압도 상이하게 된다.Eight different threshold voltage distributions are formed according to the low bit program operation, the first high bit program operation, and the second high bit program operation, and the verification voltages for each of them are also different.

이때, 하위비트 프로그램에 대한 검증은 제4 전압(PV4)을 기준으로 수행하고, 제1 상위비트 프로그램에 대한 검증은 제2 전압(PV2) 또는 제6 전압(PV6)을 기준으로 수행하며, 제2 상위비트 프로그램에 대한 검증은 제1 전압(PV1), 제3 전압(PV3), 제5 전압(PV5) 또는 제7 전압(PV7)을 기준으로 수행한다.At this time, the verification of the lower bit program is performed based on the fourth voltage PV4, and the verification of the first higher bit program is performed based on the second voltage PV2 or the sixth voltage PV6. The verification of the higher order bit program is performed based on the first voltage PV1, the third voltage PV3, the fifth voltage PV5, or the seventh voltage PV7.

도 1d의 경우 4 비트 MLC 프로그램 동작에 따른 문턱 전압 분포를 나타낸다.1D illustrates a threshold voltage distribution according to a 4-bit MLC program operation.

하위비트 프로그램 동작, 제1 상위비트 프로그램 동작, 제2 상위비트 프로그램 동작, 제3 상위비트 프로그램 동작에 따라 서로 다른 열여섯 개의 문턱전압 분포가 형성되며, 각각에 대한 검증 전압도 상이하게 된다.Sixteen different threshold voltage distributions are formed according to the low bit program operation, the first high bit program operation, the second high bit program operation, and the third high bit program operation, and the verification voltages for each of them are also different.

이때, 하위비트 프로그램에 대한 검증은 제8 전압(PV8)을 기준으로 수행하고, 제1 상위비트 프로그램에 대한 검증은 제4 전압(PV4) 또는 제12 전압(PV12)을 기준으로 수행하고, 제2 상위비트 프로그램에 대한 검증은 제2 전압(PV2), 제6 전 압(PV6), 제10 전압(PV10) 또는 제14 전압(PV14)을 기준으로 수행하며, 제3 상위비트 프로그램에 대한 검증은 제1 전압(PV1), 제3 전압(PV3), 제5 전압(PV5), 제7 전압(PV7), 제9 전압(PV9), 제11 전압(PV11), 제13 전압(PV13) 또는 제15 전압(PV15)을 기준으로 수행한다.In this case, the verification for the lower bit program is performed based on the eighth voltage PV8, and the verification for the first upper bit program is performed based on the fourth voltage PV4 or the twelfth voltage PV12. 2 The verification for the upper bit program is performed based on the second voltage PV2, the sixth voltage PV6, the tenth voltage PV10, or the fourteenth voltage PV14, and the verification for the third higher bit program. Is the first voltage PV1, the third voltage PV3, the fifth voltage PV5, the seventh voltage PV7, the ninth voltage PV9, the eleventh voltage PV11, the thirteenth voltage PV13, or The operation is performed based on the fifteenth voltage PV15.

도 2a는 3 비트 멀티 레벨 셀 프로그램에 의한 문턱전압의 분포를 도시한 도면이고, 도 2b는 상기 3비트 멀티 레벨 셀 프로그램을 위한 통상적인 검증 동작을 도시한 순서도이며, 도 2c는 상기 3비트 멀티 레벨 셀 프로그램시 통상적으로 인가되는 프로그램 전압과 검증전압을 도시한 파형도이다.FIG. 2A is a diagram illustrating a distribution of threshold voltages by a 3-bit multi-level cell program, FIG. 2B is a flowchart illustrating a typical verify operation for the 3-bit multi-level cell program, and FIG. This is a waveform diagram showing a program voltage and a verification voltage which are commonly applied when programming a level cell.

먼저, 프로그램하고자 하는 특정 셀과 접속된 페이지 버퍼에 프로그램하고자 하는 데이터를 입력시킨다(단계 210).First, data to be programmed is input to a page buffer connected to a specific cell to be programmed (step 210).

메모리 셀 어레이의 각 셀들은 비트라인을 통하여 페이지 버퍼에 접속되는데, 특정 셀에 대하여 프로그램하고자 하는 데이터를 페이지 버퍼에 포함된 각 레지스터에 입력시켜 저장한다.Each cell of the memory cell array is connected to a page buffer through a bit line. The data to be programmed for a specific cell is input to and stored in each register included in the page buffer.

다음으로, 상기 페이지 버퍼에 입력된 데이터를 비트라인에 인가시키고 프로그램 동작을 실시한다(단계 220).Next, data input to the page buffer is applied to a bit line and a program operation is performed (step 220).

상기 페이지 버퍼에 저장된 데이터는 각 비트라인에 인가되는데, 저장된 데이터에 따라 비트라인의 전압 레벨이 하이 레벨이 되거나 로우 레벨이 된다. 상기 비트라인과 수직으로 접속된 워드라인에 대해서 프로그램 전압을 인가하는데, 프로그램 하고자 하는 셀과 접속된 워드라인에 대해서만 프로그램 전압을 인가하고 그 밖의 워드라인에 대해서는 그보다 낮은 레벨의 패스 전압을 인가한다. 따라서, 특정 셀의 비트라인이 로우 레벨인 상태에서, 워드 라인에 프로그램 전압이 인가되면 해당 셀은 프로그램이 되고 그 밖의 셀들은 소거 상태로 유지된다.Data stored in the page buffer is applied to each bit line, and the voltage level of the bit line becomes high level or low level according to the stored data. A program voltage is applied to a word line vertically connected to the bit line. The program voltage is applied only to a word line connected to a cell to be programmed, and a pass voltage of a lower level is applied to other word lines. Therefore, when the bit line of a particular cell is at a low level, when a program voltage is applied to the word line, the cell is programmed and other cells remain in the erased state.

한편, 상기 프로그램 전압은 ISPP(Incremental Step Pulse Programming) 방식에 따라, 프로그램 전압이 일정양 만큼 증가되면서 수차례 반복하여 인가된다. 이와 같은 과정에 따라, 프로그램 대상 셀들의 문턱전압이 특정 전압이상으로 상승하면 프로그램 동작을 중단한다. 이와 같이 해당 셀들의 문턱전압이 특정 전압이상으로 상승하였는지 여부를 판단하는 단계를 검증 동작이라고 한다. 이를 좀더 구체적으로 살펴보기로 한다.On the other hand, the program voltage is repeatedly applied several times as the program voltage is increased by a certain amount according to the ISPP (Incremental Step Pulse Programming) method. According to this process, when the threshold voltage of the program target cells rises above a certain voltage, the program operation is stopped. As such, the step of determining whether the threshold voltages of the corresponding cells has risen above a specific voltage is referred to as a verify operation. Let's look at this more specifically.

먼저, 제1 검증 전압(PV(i))을 기준으로 검증동작을 실시한다(단계 230).First, a verification operation is performed based on the first verification voltage PV (i) (step 230).

검증하고자 하는 셀의 비트라인을 하이레벨로 프리차지 시킨상태에서 워드라인에 대해서는 검증 전압(PV(i))을, 그 밖에 워드라인에 대해서는 패스 전압을 인가한다.In the state where the bit line of the cell to be verified is precharged to a high level, a verify voltage PV (i) is applied to the word line and a pass voltage is applied to the word line.

해당 셀이 프로그램된 경우라면, 즉 해당 셀의 문턱전압이 검증 전압(PV(i))보다 크다면 해당 셀이 턴온되지 않게 되므로 해당 셀이 포함된 셀 스트링에 전류 경로가 형성되지 않고 비트라인의 전압 레벨이 하이레벨로 유지된다.If the cell is programmed, that is, if the threshold voltage of the cell is greater than the verify voltage PV (i), the cell is not turned on, so that no current path is formed in the cell string containing the cell, The voltage level is kept high.

그러나 해당 셀이 프로그램되지 않은 경우라면(소거대상이거나 프로그램 대상이면서 프로그램되지 않은 경우), 즉 해당 셀의 문턱전압이 검증 전압(PV(i))보다 작다면 해당 셀이 턴온되어 해당 셀이 포함된 셀 스트링에 전류 경로가 형성되 고 그에 따라 하이레벨로 프리차지 되었던 비트라인의 전압 레벨이 로우 레벨로 천이된다. 상기와 같이 프로그램되었는지 여부에 따라 비트라인의 전압레벨이 상이해지므로, 이를 감지노드에 인가시켜 페이지 버퍼의 레지스터에 저장한다. However, if the cell is not programmed (either erased or programmed and not programmed), that is, if the threshold voltage of the cell is less than the verify voltage PV (i), the cell is turned on to include the cell. A current path is formed in the cell string, so that the voltage level of the bit line, which was precharged to the high level, transitions to the low level. Since the voltage level of the bit line is different depending on whether it is programmed as above, it is applied to the sensing node and stored in the register of the page buffer.

다음으로, 제2 검증 전압(PV(i+1))을 기준으로 검증동작을 실시한다(단계 240).Next, a verification operation is performed based on the second verification voltage PV (i + 1) (step 240).

상기 단계(230)의 검증 동작과 거의 동일한 원리를 이용하여 수행된다. 다만, 상기 검증하고자 하는 워드라인에 대해서는 제2 검증 전압(PV(i+1))을 인가한다는 점에서 상이하다. The same operation as in the verification operation of step 230 is performed. However, the word line to be verified is different in that a second verification voltage PV (i + 1) is applied.

다음으로, 제3 검증 전압(PV(i+2))을 기준으로 검증동작을 실시한다(단계 250).Next, a verification operation is performed based on the third verification voltage PV (i + 2) (step 250).

상기 단계(230)의 검증 동작과 거의 동일한 원리를 이용하여 수행된다. 다만, 상기 검증하고자 하는 워드라인에 대해서는 제3 검증 전압(PV(i+2))을 인가한다는 점에서 상이하다. The same operation as in the verification operation of step 230 is performed. However, the word line to be verified is different in that a third verification voltage PV (i + 2) is applied.

다음으로, 제4 검증 전압(PV(i+3))을 기준으로 검증동작을 실시한다(단계 260).Next, a verification operation is performed based on the fourth verification voltage PV (i + 3) (step 260).

상기 단계(230)의 검증 동작과 거의 동일한 원리를 이용하여 수행된다. 다만, 상기 검증하고자 하는 워드라인에 대해서는 제4 검증 전압(PV(i+3))을 인가한다는 점에서 상이하다. The same operation as in the verification operation of step 230 is performed. However, the word line to be verified is different in that a fourth verification voltage PV (i + 3) is applied.

상기와 같이 한번의 프로그램 펄스 인가 후에 제1 검증 전압 내지 제4 검증 전압을 연속적으로 인가하여 검증 동작을 실시한다. As described above, after one program pulse is applied, the verify operation is performed by continuously applying the first verify voltage to the fourth verify voltage.

그러나, 제1 검증 전압 이상으로 프로그램하려는 셀이 있다고 가정하면, 해당 셀이 제1 검증 전압이상으로 프로그램이 되지 않은 상황에서 제2 내지 제4 검증 전압 이상으로 프로그램되기는 힘들므로, 상기 제1 검증이 완료되지 않은 상황에서 제2 내지 제4 검증을 수행하는 것은 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.However, assuming that there is a cell to be programmed above the first verify voltage, since the cell is not programmed above the first verify voltage, it is difficult to be programmed above the second to fourth verify voltages. Performing the second to fourth verifications in an incomplete situation has a problem of low efficiency.

도 2c를 참조하면, 상기 내용을 좀 더 명확하게 이해할 수 있다.Referring to FIG. 2C, the above contents can be more clearly understood.

도시된 바와 같이, 프로그램 전압이 인가된 후 각 상태별로 프로그램이 완료되었는지 여부를 확인하기 위해 서로 다른 검증전압이 네 번 인가된다.As shown, different verification voltages are applied four times to check whether the program is completed for each state after the program voltage is applied.

즉, 한번의 프로그램 동작이 있은 후에는 제1 검증의 완료여부와 관계없이 제1 내지 제4 검증동작이 순차적으로 수행되고 있다.That is, after one program operation, the first to fourth verification operations are sequentially performed regardless of whether the first verification is completed.

도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 불휘발성 메모리 장치를 도시한 회로도이다.3 is a circuit diagram illustrating a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

상기 불휘발성 메모리 장치는 프로그램 동작을 통해 외부에서 입력되는 데이터가 저장되는 메인 셀 어레이(310)와, 메인 셀에 저장시킬 데이터를 임시저장하거나 메인 셀에 저장된 데이터를 독출하여 임시저장하는 메인 셀 페이지 버퍼(312), 검증 동작을 위해 구비된 인디케이터 셀 어레이(320), 상기 인디케이터 셀 어레이에 저장시킬 데이터를 임시저장하거나 인디케이터 설에 저장된 데이터를 독출하여 임시저장하는 인디케이터 셀 페이지 버퍼(322)를 포함한다.The nonvolatile memory device may include a main cell array 310 in which externally input data is stored through a program operation, and a main cell page configured to temporarily store data to be stored in the main cell or to read and temporarily store data stored in the main cell. A buffer 312, an indicator cell array 320 provided for the verify operation, and an indicator cell page buffer 322 for temporarily storing data to be stored in the indicator cell array or reading and temporarily storing data stored in an indicator setting. do.

또한, 상기 인디케이터 셀 페이지 버퍼에서 출력되는 검증 완료 신호에 따라 고전압 발생기의 동작 여부를 제어하는 제어 로직 회로(330), 상기 제어 로직 회로(330)에 의해 프로그램 전압, 각종 검증전압, 독출 전압 또는 소거 전압 등을 출력하는 고전압 발생기(340), 상기 발생된 고전압들을 상기 셀의 각 워드라인에 선택적으로 인가시키는 스위치 블록(350)을 포함한다. In addition, a control logic circuit 330 for controlling the operation of a high voltage generator according to the verification completion signal output from the indicator cell page buffer, and a program voltage, various verification voltages, read voltages or erased by the control logic circuit 330. A high voltage generator 340 for outputting a voltage or the like, and a switch block 350 for selectively applying the generated high voltage to each word line of the cell.

상기 메인 셀 어레이(310)는 데이타를 저장하는 메모리 셀들과, 상기 메모리 셀들을 선택하여 활성화하는 워드 라인들(WL0, WL1, ..., WLn)과, 상기 메모리 셀의 데이타를 입출력할 수 있는 비트 라인들(BL0, BL1, ..., BLm)을 포함하며, 상기 복수 개의 워드 라인들 및 복수 개의 비트 라인들이 메트릭스 형태로 배열된 구조이다. 상기 메인 셀 어레이는 상기 메모리 셀들이 직렬 접속된 다수의 스트링들을 포함하며, 특정 메모리 셀과 비트라인을 선택적으로 접속시키는 드레인 선택 트랜지스터(DSL)들과, 특정 메모리 셀과 공통 소스라인을 선택적으로 접속시키는 소스 선택 트랜지스터(SSL)들을 포함한다. The main cell array 310 may input and output memory cells for storing data, word lines WL0, WL1,..., WLn for selecting and activating the memory cells, and data of the memory cells. It includes bit lines BL0, BL1, ..., BLm, and the plurality of word lines and the plurality of bit lines are arranged in a matrix form. The main cell array includes a plurality of strings in which the memory cells are connected in series, drain select transistors (DSLs) for selectively connecting a specific memory cell and a bit line, and selectively connecting a specific memory cell and a common source line. Source select transistors (SSL).

상기 메모리 셀들의 게이트는 워드 라인들에 연결되며, 동일한 워드 라인에 공통으로 연결된 메모리 셀들의 집합을 페이지(page)라 한다. 각각의 비트 라인에 연결된 복수개의 스트링들이 공통 소스 라인에 병렬로 연결되어 블록(block)을 구성한다.Gates of the memory cells are connected to word lines, and a set of memory cells commonly connected to the same word line is called a page. A plurality of strings connected to each bit line are connected in parallel to a common source line to form a block.

상기 메인 셀의 페이지 버퍼(312)는 도면을 통해 살펴보기로 한다.The page buffer 312 of the main cell will be described with reference to the drawings.

도 4는 본원 발명의 일실시예에 따른 불휘발성 메모리 장치에 사용되는 페이지 버퍼를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a page buffer used in a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

상기 불휘발성 메모리 장치는 데이터가 저장되는 메모리 셀 어레이와 페이지 버퍼를 포함한다.The nonvolatile memory device includes a memory cell array and a page buffer in which data is stored.

상기 페이지 버퍼는 특정 비트라인(BLe 또는 BLo)과 감지노드(SO)를 선택적으로 접속시키는 비트라인 선택부(400), 특정 데이터를 저장하는 제1 레지스터(410) 및 제2 레지스터(420), 상기 제1 레지스터(410)에 저장된 데이터와 제2 레지스터(420)에 저장된 데이터를 비교하여 상기 감지노드(SO)로 전달하는 데이터 비교부(430), 데이터 입력부(440)를 포함한다.The page buffer may include a bit line selector 400 for selectively connecting a specific bit line BLe or BLo and a sensing node SO, a first register 410 and a second register 420 for storing specific data, And a data comparator 430 and a data input unit 440 for comparing the data stored in the first register 410 with the data stored in the second register 420 and transferring the data stored in the second register 420 to the sensing node SO.

상기 비트라인 선택부(400)는 제1 비트라인 선택신호(BSLe)에 응답하여 상기 이븐 비트라인(BLe)과 감지노드(SO)를 접속시키는 NMOS 트랜지스터(N406)와, 오드 비트라인 선택신호(BSLo)에 응답하여 상기 오드 비트라인(BLo)과 감지노드(SO)를 접속시키는 NMOS 트랜지스터(N408)를 포함한다.The bit line selector 400 may include an NMOS transistor N406 connecting the even bit line BLe and the sensing node SO in response to a first bit line select signal BSLe, and an odd bit line select signal. And an NMOS transistor N408 connecting the odd bit line BLo and the sensing node SO in response to BSLo.

따라서, 특정 비트라인 선택신호(BSLe 또는 BSLo)의 전압 레벨에 따라, 특정 비트라인과 감지노드를 선택적으로 접속시키게 된다.Therefore, according to the voltage level of the specific bit line selection signal BSLe or BSLo, the specific bit line and the sensing node are selectively connected.

또한, 상기 비트라인 선택부(400)는 특정 레벨의 제어신호(VIRPWR)를 인가하는 제어신호 입력단, 이븐 디스차지 신호(DISCHe)에 응답하여 상기 이븐 비트라인(BLe)과 제어신호 입력단을 접속시키는 NMOS 트랜지스터(N102), 오드 디스차지 신호(DISCHo)에 응답하여 상기 오드 비트라인(BLo)과 제어신호 입력단을 접속시키는 NMOS 트랜지스터(N404)를 포함한다. In addition, the bit line selector 400 connects the even bit line BLe and the control signal input terminal in response to a control signal input terminal for applying a control signal VIRPWR of a specific level and an even discharge signal DISCHe. An NMOS transistor N102 and an NMOS transistor N404 connecting the odd bit line BLo and a control signal input terminal in response to the odd discharge signal DISCHo.

따라서, 특정 비트라인을 제어신호의 전압레벨에 따라 하이레벨로 프리차지 시키거나 로우레벨로 디스차지 시키게 된다.Therefore, the specific bit line is precharged to a high level or discharged to a low level according to the voltage level of the control signal.

상기 제1 레지스터(410)는 두 개의 인버터(IV414, IV416)로 구성된 래치(412), 상기 래치의 제1 노드(MSB)와 접속된 NMOS 트랜지스터(N412), 상기 래치의 제2 노드(MSB_N)와 접속된 NMOS 트랜지스터(N414) 및 인버터(IV412), 상기 제2 노드의 전압레벨의 따라 턴온되어 하이레벨 전압(Vdd)을 MSB 검증신호(MSBVER_N)로 출력하는 PMOS 트랜지스터(P412)를 포함한다. 또한 상기 NMOS 트랜지스터(N412, N414)의 접속노드(N4)와 접지사이에 접속된 NMOS 트랜지스터(N416)를 포함한다. The first register 410 includes a latch 412 including two inverters IV414 and IV416, an NMOS transistor N412 connected to the first node MSB of the latch, and a second node MSB_N of the latch. And an NMOS transistor N414 and an inverter IV412 connected to each other, and a PMOS transistor P412 that is turned on according to the voltage level of the second node and outputs a high level voltage Vdd as the MSB verification signal MSBVER_N. It also includes an NMOS transistor N416 connected between the connection node N4 of the NMOS transistors N412 and N414 and ground.

상기 NMOS 트랜지스터(N412)는 상기 제1 노드(MSB)와 접속노드(N4)사이에 접속되어 MSB 리셋신호(MSBRST)에 응답하여 턴온되며, NMOS 트랜지스터(N414)는 상기 제2 노드(MSB_N)와 접속노드(N4)사이에 접속되어 MSB 셋신호(MSBSET)에 응답하여 턴온된다.The NMOS transistor N412 is connected between the first node MSB and a connection node N4 and turned on in response to an MSB reset signal MSBRST, and the NMOS transistor N414 is connected to the second node MSB_N. It is connected between the connection nodes N4 and turned on in response to the MSB set signal MSBSET.

상기 NMOS 트랜지스터(N416)는 접속노드(N4)와 접지사이에 접속되며, 감지 노드(SO)의 전압레벨에 따라 턴온되어 상기 접속노드(N4)에 접지전압을 공급한다.The NMOS transistor N416 is connected between the connection node N4 and ground, and is turned on according to the voltage level of the sensing node SO to supply a ground voltage to the connection node N4.

상기 제2 레지스터(420)는 두 개의 인버터(IV424, IV426)로 구성된 래치(422), 상기 래치의 제1 노드(LSB)와 접속된 NMOS 트랜지스터(N422), 상기 래치의 제2 노드(LSB_N)와 접속된 NMOS 트랜지스터(N424) 및 인버터(IV422), 상기 제2 노드의 전압레벨에 따라 턴온되어 하이레벨 전압(Vdd)을 검증신호(LSBVER_N)로 출력하는 PMOS 트랜지스터(P422)를 포함한다. 또한 상기 NMOS 트랜지스터(N422, N424)의 접속노드(N9)와 접지사이에 접속된 NMOS 트랜지스터(N426)를 포함한다. The second register 420 includes a latch 422 composed of two inverters IV424 and IV426, an NMOS transistor N422 connected to the first node LSB of the latch, and a second node LSB_N of the latch. And an NMOS transistor N424 and an inverter IV422 connected to each other, and a PMOS transistor P422 that is turned on according to the voltage level of the second node and outputs a high level voltage Vdd as a verification signal LSBVER_N. It also includes an NMOS transistor N426 connected between the connection node N9 of the NMOS transistors N422 and N424 and ground.

상기 NMOS 트랜지스터(N422)는 상기 제1 노드(LSB)와 접속노드(N9)사이에 접속되어 LSB 리셋신호(LSBRST)에 응답하여 턴온되며, NMOS 트랜지스터(N424)는 상기 제2 노드(LSB_N)와 접속노드(N9)사이에 접속되어 하위비트 셋신호(LSBSET)에 응답하여 턴온된다.The NMOS transistor N422 is connected between the first node LSB and a connection node N9 to be turned on in response to an LSB reset signal LSBRST, and the NMOS transistor N424 is connected to the second node LSB_N. It is connected between the connection nodes N9 and turned on in response to the lower bit set signal LSBSET.

상기 NMOS 트랜지스터(N426)는 접속노드(N9)와 접지사이에 접속되며, 감지 노드(SO)의 전압레벨에 따라 턴온되어 상기 접속노드(N9)에 접지전압을 공급한다.The NMOS transistor N426 is connected between the connection node N9 and ground, and is turned on according to the voltage level of the sensing node SO to supply a ground voltage to the connection node N9.

상기 데이터 비교부(430)는 상위비트 프로그램 신호(MSBPROG)에 응답하여 상기 제1 레지스터(410)에 저장된 데이터와 제2 레지스터(420)에 저장된 데이터의 논리곱 데이터를 상기 감지노드(SO)로 전달한다.The data comparison unit 430 converts the logical product data of the data stored in the first register 410 and the data stored in the second register 420 to the sensing node SO in response to the higher bit program signal MSBPROG. To pass.

상기 데이터 비교부(430)는 제1 비교 회로(432)와 제2 비교 회로(434)를 포함한다. 상기 제1 비교 회로(432)는 NMOS 트랜지스터(N432, N436)를 포함한다. 상기 NMOS 트랜지스터(N432, N436)는 상기 감지 노드(SO)와 노드(N7)사이에 직렬 연결된다. NMOS 트랜지스터(N432)는 상위비트 프로그램 신호(MSBPROG)에 응답하여 턴온되고, NMOS 트랜지스터(N436)는 노드(N12)의 전위에 응답하여 턴온되어 상기 감지 노드(SO)와 상기 노드(N7)를 연결하거나 분리한다. The data comparison unit 430 includes a first comparison circuit 432 and a second comparison circuit 434. The first comparison circuit 432 includes NMOS transistors N432 and N436. The NMOS transistors N432 and N436 are connected in series between the sensing node SO and the node N7. The NMOS transistor N432 is turned on in response to the higher bit program signal MSBPROG, and the NMOS transistor N436 is turned on in response to the potential of the node N12 to connect the sensing node SO and the node N7. Or disconnect.

상기 제2 비교 회로(434)는 NMOS 트랜지스터(N434, N438)를 포함한다. 상기 NMOS 트랜지스터(N434, N438)는 상기 감지 노드(SO)와 상기 노드(N12) 사이에 직렬 연결된다. NMOS 트랜지스터(N434)는 상기 상위비트 프로그램 신호(MSBPROG)에 응답 하여 턴온되고, NMOS 트랜지스터(N438)는 상기 노드(N7)의 전위에 응답하여 턴온되어 상기 감지 노드(SO)와 상기 노드(N12)를 연결하거나 분리한다.The second comparison circuit 434 includes NMOS transistors N434 and N438. The NMOS transistors N434 and N438 are connected in series between the sensing node SO and the node N12. An NMOS transistor N434 is turned on in response to the higher bit program signal MSBPROG, and an NMOS transistor N438 is turned on in response to a potential of the node N7 so that the sensing node SO and the node N12 are turned on. Connect or disconnect.

상기 데이터 비교부(430)의 동작시에는 프리차지용 트랜지스터(P450)를 일정기간 턴온시켜 감지 노드(SO)를 하이 레벨로 프리차지 시킨 상태에서, 하이레벨의 상위비트 프로그램 신호(MSBPROG)를 인가하게 된다. 이때, 제1 비교 회로(432)의 노드(N7)와 제2 비교 회로(434)의 노드(N12)의 전압 레벨에 따라, 감지 노드(SO)의 전압 레벨이 달라지는데, 그 상태는 다음 표와 같다.In the operation of the data comparator 430, the high-level upper bit program signal MSBPROG is applied while the precharge transistor P450 is turned on for a predetermined time and the sensing node SO is precharged to a high level. Done. At this time, the voltage level of the sensing node SO varies according to the voltage levels of the node N7 of the first comparison circuit 432 and the node N12 of the second comparison circuit 434. same.

비교회로 동작여부Comparison circuit operation N7 노드 전위N7 node potential N12 노드 전위N12 node potential 감지 노드(SO) 전위Sense Node (SO) Potential N436,N438 TR 턴온N436, N438 TR Turn-on HighHigh HighHigh HighHigh N438 TR 턴온N438 TR Turn On HighHigh LowLow LowLow N436 TR 턴온N436 TR Turn On LowLow HighHigh LowLow N436,N438 TR 턴오프N436, N438 TR Turn Off LowLow LowLow 프리차지 레벨유지Precharge Level Maintenance

표와 같이 제1 비교 회로(432)의 노드(N7)와 제2 비교 회로(434)의 노드(N12)의 전압 레벨에 따라 NMOS 트랜지스터(N436, N438)의 턴온 여부가 결정되며, 그에 따라 각 노드의 전위가 감지 노드(SO)에 영향을 주게 되는지 결정된다. 다만, 두 노드의 전위가 모두 로우 레벨인 경우에는 두 트랜지스터 모두가 턴오프되어 상기 논리곱 데이터 전송을 중단하며, 이때는 감지 노드(SO)의 전위는 프리차지된 레벨에 따라 결정된다.As shown in the table, whether the NMOS transistors N436 and N438 are turned on is determined according to the voltage levels of the node N7 of the first comparison circuit 432 and the node N12 of the second comparison circuit 434. It is determined whether the potential of the node affects the sensing node SO. However, when the potentials of both nodes are at the low level, both transistors are turned off to stop the AND-transmission of data. In this case, the potential of the sensing node SO is determined according to the precharged level.

상기 데이터 입력 회로(440)는 NMOS 트랜지스터(N442, N444)를 포함한다. NMOS 트랜지스터(N442)는 상기 제1 노드(MSB)와 입출력 단자(YA) 사이에 연결되고, 데이터 입력 신호(DATALOAD)에 응답하여 턴온된다. 상기 NMOS 트랜지스터(N442)가 턴온될때 상기 입출력 단자(YA)의 데이터를 상기 제1 레지스터(410)의 제1 노드(MSB)에 전달한다. NMOS 트랜지스터(N444)는 상기 제2 노드(MSB_N)와 상기 입출 력 단자(YA) 사이에 연결되고, 반전 데이터 입력 신호(DATALOAD_N)에 응답하여 턴온된다. 상기 NMOS 트랜지스터(N444)가 턴온될때 상기 입출력 단자(YA)의 데이터를 상기 제2 노드(MSB_N)에 전달한다.The data input circuit 440 includes NMOS transistors N442 and N444. The NMOS transistor N442 is connected between the first node MSB and the input / output terminal YA and is turned on in response to the data input signal DATALOAD. When the NMOS transistor N442 is turned on, the data of the input / output terminal YA is transferred to the first node MSB of the first register 410. The NMOS transistor N444 is connected between the second node MSB_N and the input / output terminal YA and is turned on in response to an inverted data input signal DATALOAD_N. When the NMOS transistor N444 is turned on, the data of the input / output terminal YA is transferred to the second node MSB_N.

따라서, 상기 입출력 단자(YA)를 접지시킨 상태에서 하이레벨의 입력 신호(DATALOAD)가 인가되면, NMOS 트랜지스터(N442)가 턴온되어 제1 노드(MSB)가 로우레벨이 되고, 이와 반대로 하이레벨의 입력 신호(DATALOAD_N)가 인가되면, NMOS 트랜지스터(N444)가 턴온되어 제2 노드(MSB_N)가 로우레벨이 되면서 데이터가 입력된다.Therefore, when the high level input signal DATALOAD is applied while the input / output terminal YA is grounded, the NMOS transistor N442 is turned on so that the first node MSB becomes a low level. When the input signal DATALOAD_N is applied, the NMOS transistor N444 is turned on so that the second node MSB_N goes low and data is input.

한편, 각 비트 레지스터의 노드(N7, N12)와 감지 노드(SO) 사이에는 데이터 전송용 트랜지스터(N456, N458)가 연결되어 있다. 상기 NMOS 트랜지스터(N456)는 상기 감지 노드(SO)와 상기 노드(N4) 사이에 연결되고, 데이터 전송 신호(DATTRAN)에 응답하여 턴온된다. 따라서, 상기 NMOS 트랜지스터(N456)의 턴온시에는 상기 노드(N7)의 데이터를 상기 감지 노드(SO)에 전달한다.On the other hand, data transfer transistors N456 and N458 are connected between the nodes N7 and N12 and the sensing node SO of each bit register. The NMOS transistor N456 is connected between the sensing node SO and the node N4 and is turned on in response to a data transmission signal DATTRAN. Therefore, when the NMOS transistor N456 is turned on, the data of the node N7 is transferred to the sensing node SO.

상기 NMOS 트랜지스터(N458)는 상기 감지 노드(SO)와 상기 노드(N7) 사이에 연결되고, 하위비트 프로그램 신호(LSBPROG)에 응답하여 턴온된다. 따라서, 상기 NMOS 트랜지스터(N458)의 턴온시에는 상기 노드(N12)의 데이터를 상기 감지 노드(SO)에 전달한다.The NMOS transistor N458 is connected between the sensing node SO and the node N7 and is turned on in response to a low bit program signal LSBPROG. Therefore, when the NMOS transistor N458 is turned on, the data of the node N12 is transferred to the sensing node SO.

또한, 전원 전압(VDD)과 상기 감지 노드(SO) 사이에 접속된 프리차지용 PMOS 트랜지스터(P450)는 로우레벨의 프리차지 신호(PRECH_N)에 응답하여 턴온된다. 상 기 PMOS 트랜지스터(450)가 턴온될때 상기 전원 전압(VDD)이 상기 감지 노드(SO)에 인가되어 상기 감지 노드(SO)가 상기 전원 전압(VDD) 레벨로 프리차지된다. In addition, the precharge PMOS transistor P450 connected between the power supply voltage VDD and the sensing node SO is turned on in response to the low level precharge signal PRECH_N. When the PMOS transistor 450 is turned on, the power supply voltage VDD is applied to the sensing node SO, and the sensing node SO is precharged to the power supply voltage VDD level.

또한, 상기 노드(N7, N12)에 인가되는 데이터를 외부 단자로 전달하는 데이터 패스용 트랜지스터들(N450, N452, N454)을 포함한다.In addition, data pass transistors N450, N452, and N454 for transferring data applied to the nodes N7 and N12 to an external terminal are included.

MSB 패스소자(N452)는 NMOS 트랜지스터로 구현되고, 노드(N7) 및 노드(N8) 간에 연결되어 MSB 패스신호(MSBPASS)에 응답하여 동작한다. LSB 패스소자(N454)는 NMOS 트랜지스터로 구현되고, 노드(N12) 및 노드(N8) 간에 연결되어 LSB 패스신호(LSBPASS)에 응답하여 동작한다. 데이터 패스소자(N450)는 NMOS 트랜지스터로 구현되고 패스신호(PASS)에 응답하여 노드(N8)에 인가된 전압을 인버터(IV450)로 전달한다. The MSB pass element N452 is implemented as an NMOS transistor and is connected between the node N7 and the node N8 to operate in response to the MSB pass signal MSBPASS. The LSB pass element N454 is implemented as an NMOS transistor, and is connected between the node N12 and the node N8 to operate in response to the LSB pass signal LSBPASS. The data pass device N450 is implemented as an NMOS transistor and transfers the voltage applied to the node N8 to the inverter IV450 in response to the pass signal PASS.

다만, 상기와 같은 페이지 버퍼는 하나의 실시예에 불과하며 발명의 내용에 따라 다른 형태의 페이지 버퍼를 사용할 수 있다. 즉, 3 비트 MLC 동작을 원활히 하기위해 3개의 래치를 포함하는 페이지 버퍼를 사용할 수 도 있다.However, the page buffer as described above is just one embodiment, and other types of page buffers may be used according to the present invention. In other words, a page buffer including three latches may be used to facilitate 3-bit MLC operation.

다음으로, 상기 인디케이터 셀 어레이(320)를 살펴보기로 한다. 상기 인디케이터 셀은 본원 발명의 특징적 구성요소로서 메인 셀의 프로그램 여부를 검증시 메인 셀을 대신하여 상기 검증의 대상이 되며, 특정 검증전압을 기준으로 해서 검증동작이 완료되었는지 여부를 판단하는데 사용된다. 즉, 상기 인디케이터 셀에 대하여 특정 검증 전압을 기준으로 검증동작을 수행해서 해당 검증 동작이 완료되면 그 보다 높은 검증 전압을 기준으로 하는 검증 동작을 수행한다. 따라서, 메인 셀에 포함된 메모리 셀과 동일한 특성을 갖는 메모리 셀을 포함하며, 인디케이터 셀 블럭의 구성도 메인 셀 블럭과 동일하게 구성한다.Next, the indicator cell array 320 will be described. The indicator cell is a characteristic component of the present invention and is used as a target of the verification in place of the main cell when verifying whether the main cell is programmed, and is used to determine whether the verification operation is completed based on a specific verification voltage. That is, the verification operation is performed on the indicator cell based on a specific verification voltage, and when the verification operation is completed, the verification operation based on the higher verification voltage is performed. Therefore, it includes a memory cell having the same characteristics as the memory cell included in the main cell, the configuration of the indicator cell block is configured in the same way as the main cell block.

즉, 도 3의 점선안에 도시된 바와 같이 인디케이터 셀들이 직렬 접속된 다수의 스트링들을 포함하며, 특정 인디케이터 셀과 비트라인을 선택적으로 접속시키는 드레인 선택 트랜지스터(DSL)들과, 특정 메모리 셀과 공통 소스라인을 선택적으로 접속시키는 소스 선택 트랜지스터(SSL)들을 포함한다. That is, as shown in the dotted line of FIG. 3, the indicator cells include a plurality of strings connected in series, drain select transistors (DSLs) for selectively connecting a specific indicator cell and a bit line, and a common memory cell and a common source. Source select transistors SSL for selectively connecting a line.

다음으로, 인디케이터 셀 페이지 버퍼(322)를 살펴보기로 한다.Next, the indicator cell page buffer 322 will be described.

상기 인디케이터 셀 페이지 버퍼(322)는 상기 인디케이터 셀에 저장시킬 데이터를 임시저장하거나 인디케이터 설에 저장된 데이터를 독출하여 임시저장한다. 따라서, 앞서 설명한 메인 셀 페이지 버퍼(312)와 동일하게 구성한다.The indicator cell page buffer 322 temporarily stores data to be stored in the indicator cell or reads and temporarily stores data stored in an indicator setting. Therefore, the configuration is the same as the main cell page buffer 312 described above.

한편, 상기 인디케이터 셀 페이지 버퍼(322)는 특정 검증 전압을 기준으로 하여 검증 동작을 수행한 후 해당 검증 동작이 완료되면 검증 완료 신호를 출력하여 제어 로직 회로(330)에 입력시킨다.Meanwhile, the indicator cell page buffer 322 performs a verification operation based on a specific verification voltage and outputs a verification completion signal to the control logic circuit 330 when the verification operation is completed.

상기 검증 완료 신호에 대하여 보다 상세히 살펴보기 위하여 도 4를 다시 참조한다.In order to look at the verification completion signal in more detail, refer to FIG. 4 again.

외부에서 입력되는 데이터에 따라 제1 레지스터(410)의 제2 노드(MSB_N)에 '0' 또는 '1' 데이터가 저장된다. 상기 제2 노드(MSB_N)에 '0' 데이터가 저장된 경우는 프로그램 대상이고 '1' 데이터가 저장된 경우는 소거 대상이라고 가정한다.'0' or '1' data is stored in the second node MSB_N of the first register 410 according to externally input data. When '0' data is stored in the second node MSB_N, it is assumed to be a program object, and when '1' data is stored, it is an erase object.

상기 제2 노드(MSB_N)에 저장된 데이터가 감지노드를 거쳐 비트라인에 인가되고 각 데이터에 따라, 비트라인에 인가되는 전압이 로우레벨 또는 하이레벨 값을 갖게되며, 비트라인에 인가된 전압에 따라 프로그램 동작이 진행된다.Data stored in the second node MSB_N is applied to the bit line via the sensing node, and according to each data, the voltage applied to the bit line has a low level or a high level value, and according to the voltage applied to the bit line. The program operation proceeds.

한편 검증 동작을 수행하면, 프로그램 여부에 따라 비트라인의 전압 레벨이 달라지는데, 해당 셀이 검증전압 이상으로 프로그램된 경우에는 하이레벨 전압을 유지하고 그렇지 않은 경우에는 로우 레벨 전압을 갖게 된다. 비트라인의 전압은 감지노드에 인가되고 감지노드에 인가되는 전압에 따라 제1 레지스터의 NMOS 트랜지스터(N416)의 턴온 여부가 결정된다.On the other hand, when the verify operation is performed, the voltage level of the bit line varies depending on whether the program is programmed. If the cell is programmed above the verify voltage, the high level voltage is maintained. Otherwise, the bit line has a low level voltage. The voltage of the bit line is applied to the sensing node and it is determined whether the NMOS transistor N416 of the first resistor is turned on according to the voltage applied to the sensing node.

해당 셀이 검증 전압 이상으로 프로그램된 경우에는 상기 감지노드에 하이레벨 전압이 인가되어 제1 레지스터의 NMOS 트랜지스터(N416)가 턴온 된다. 그러나, 그렇지 못한 경우에는 상기 감지노드에 로우레벨 전압이 인가되어 제1 레지스터의 NMOS 트랜지스터(N416)는 턴 오프된다.When the cell is programmed above the verify voltage, a high level voltage is applied to the sensing node to turn on the NMOS transistor N416 of the first resistor. Otherwise, a low level voltage is applied to the sensing node, and the NMOS transistor N416 of the first resistor is turned off.

한편, 상기 검증 동작 동안에는 제1 레지스터의 NMOS 트랜지스터(N412)에 하이레벨의 MSBRST 신호가 인가된다. 따라서, 해당 셀이 검증 전압 이상으로 프로그램된 경우에는 상기 NMOS 트랜지스터(N412, N416)가 모두 턴온되어 제2 노드에 하이 레벨 데이터, 즉 '1' 데이터가 저장된다. Meanwhile, during the verify operation, a high level MSBRST signal is applied to the NMOS transistor N412 of the first register. Therefore, when the corresponding cell is programmed above the verify voltage, both of the NMOS transistors N412 and N416 are turned on and high level data, that is, '1' data is stored in the second node.

한편, 해당 셀이 프로그램 대상이었던 셀로서 제2 노드에 '0' 데이터가 저장되었던 경우에, 해당 셀이 검증전압 이상으로 프로그램되지 않으면 감지노드가 로우레벨 값을 갖게된다. 따라서, 상기 NMOS 트랜지스터(N416)가 턴온되지 않게 되어 '0' 데이터가 그대로 유지된다.Meanwhile, when '0' data is stored in the second node as a cell to which the corresponding cell is programmed, the sensing node has a low level value when the corresponding cell is not programmed above the verify voltage. Therefore, the NMOS transistor N416 is not turned on, so that '0' data is maintained as it is.

한편, 해당 셀이 소거 대상이었던 셀로서 제2 노드에 '1' 데이터가 저장되었던 경우에는, 해당 셀이 프로그램되지 않았을 것이므로 감지노드가 로우레벨 값을 갖게된다. 따라서, 상기 NMOS 트랜지스터(N416)가 턴온되지 않게 되어 '1' 데이터가 그대로 유지된다.Meanwhile, when '1' data is stored in the second node as a cell to be erased, the sensing node may have a low level value because the cell may not be programmed. Therefore, the NMOS transistor N416 is not turned on, so that '1' data is maintained as it is.

결국, 프로그램 대상이었으나 검증 전압 이상으로 프로그램되지 않은 경우에 한하여 제2 노드에 '0' 데이터가 저장된다.As a result, '0' data is stored in the second node only when the program is programmed but not programmed above the verify voltage.

프로그램 펄스를 반복적으로 인가하여 프로그램 대상인 셀이 모두 검증 전압 이상으로 프로그램된 경우에는 각 페이지 버퍼의 제2 노드(MSB_N)에 '1' 데이터가 저장되며, 이는 PMOS 트랜지스터(P412)의 게이트에 인가되어 해당 트랜지스터를 턴오프 시키는바 MSB 검증신호(MSBVER_N)를 플로팅 상태로 만들게 된다. 이 신호는 상기 제어 로직 회로(330)에 인가된다.In the case where all of the cells to be programmed are programmed above the verify voltage by repeatedly applying the program pulse, '1' data is stored in the second node MSB_N of each page buffer, which is applied to the gate of the PMOS transistor P412. Turning off the transistor causes the MSB verification signal MSBVER_N to float. This signal is applied to the control logic circuit 330.

한편, 상기와 같은 검증동작은 제2 레지스터에서도 동일하게 수행될 수 있으며, 검증결과 LSB 검증신호(MSBVER_N)가 출력되는 과정도 동일하다.Meanwhile, the verification operation as described above may be performed in the second register in the same manner, and the process of outputting the verification result LSB verification signal MSBVER_N is the same.

이제 본원 발명의 검증 동작을 살펴보기로 한다.Now, the verification operation of the present invention will be described.

도 5는 본원 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레벨 셀 프로그램 검증 동작을 도시한 순서도이며, 도 6은 본원 발명의 일 실시예에 따른 인디케이터 셀과 인디케이터 셀 페이지 버퍼를 도시한 회로도이다.5 is a flowchart illustrating a multi-level cell program verification operation according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an indicator cell and an indicator cell page buffer according to an embodiment of the present invention.

먼저 프로그램 동작에 앞서, 메인 셀 어레이(310)에 대하여 프로그램하고자 하는 데이터를 메인 셀 페이지 버퍼(312)에 입력시킨다(단계 510).First, prior to the program operation, data to be programmed for the main cell array 310 is input to the main cell page buffer 312 (step 510).

각 셀들은 비트라인을 통하여 페이지 버퍼에 접속되는데, 특정 셀에 대하여 프로그램하고자 하는 데이터를 페이지 버퍼에 포함된 각 레지스터에 입력시켜 저장한다.Each cell is connected to the page buffer through a bit line. The data to be programmed for a particular cell is input to and stored in each register included in the page buffer.

다음으로, 인디케이터 셀 어레이(320)에 대하여 프로그램하고자 하는 데이터를 인디케이터 셀 페이지 버퍼(322)에 입력시킨다(단계 520).Next, the data to be programmed for the indicator cell array 320 is input to the indicator cell page buffer 322 (step 520).

도 6을 참조하여 좀 더 상세히 살펴보면, 상기 인디케이터 셀 블럭(320)은 제1 검증전압(PV(i))을 기준으로 하는 제1 검증동작을 실시할 제1 셀(610), 제2 검증전압(PV(i+1))을 기준으로 하는 제2 검증동작을 실시할 제2 셀(620), 제3 검증전압(PV(i+2))을 기준으로 하는 제3 검증동작을 실시할 제3 셀(630), 제4 검증전압(PV(i+3))을 기준으로 하는 제4 검증동작을 실시할 제4 셀(640)을 포함한다. Referring to FIG. 6, the indicator cell block 320 includes a first cell 610 and a second verify voltage to perform a first verify operation based on a first verify voltage PV (i). A second cell 620 to perform a second verification operation based on (PV (i + 1)) and a third verification operation based on a third verification voltage PV (i + 2); The third cell 630 includes a fourth cell 640 to perform a fourth verification operation based on the fourth verification voltage PV (i + 3).

이때, 실시예에 따라 각 셀은 복수의 셀로 구성될 수 있다. 즉, 각 검증동작이 실시되는 셀이 복수개가 될 수 있으며, 복수개의 셀중 하나의 셀이 검증전압 이상으로 프로그램된 경우 다음 검증전압을 기준으로 하는 검증동작을 실시하도록 구성할 수 있다. 즉, 제1 검증동작을 실시할 복수의 셀들을 포함하는 제1 셀그룹, 제2 검증동작을 실시할 복수의 셀들을 포함하는 제2 셀그룹, 제3 검증동작을 실시할 복수의 셀들을 포함하는 제3 셀그룹, 제4 검증동작을 실시할 복수의 셀들을 포함하는 제4 셀그룹등이 포함되도록 구성한다.In this case, each cell may be configured of a plurality of cells. That is, a plurality of cells to which each verification operation is performed may be plural, and when one cell of the plurality of cells is programmed above the verification voltage, the verification operation based on the next verification voltage may be configured. That is, a first cell group includes a plurality of cells to perform a first verify operation, a second cell group includes a plurality of cells to perform a second verify operation, and a plurality of cells to perform a third verify operation. And a third cell group including a third cell group, a fourth cell group including a plurality of cells to perform a fourth verification operation, and the like.

또한, 인디케이터 셀 페이지 버퍼(322)는 상기 제1 셀(610)에 입력할 데이터를 임시저장하는 제1 페이지 버퍼(612), 상기 제2 셀(620)에 입력할 데이터를 임시 저장하는 제2 페이지 버퍼(622), 상기 제3 셀(630)에 입력할 데이터를 임시저장하는 제3 페이지 버퍼(632), 상기 제4 셀(640)에 입력할 데이터를 임시저장하는 제4 페이지 버퍼(642)를 포함한다. In addition, the indicator cell page buffer 322 may include a first page buffer 612 for temporarily storing data to be input to the first cell 610 and a second temporarily storing data to be input to the second cell 620. A page buffer 622, a third page buffer 632 for temporarily storing data to be input to the third cell 630, and a fourth page buffer 642 for temporarily storing data to be input to the fourth cell 640 ).

따라서, 제1 페이지 버퍼에는 도 2a에서 인디케이터 셀의 문턱전압이 제1 검증 전압보다 높고 제2 검증전압보다 낮도록 설정하는 데이터가 저장되고, 제2 페이지 버퍼에는 인디케이터 셀의 문턱전압이 제2 검증 전압보다 높고 제3 검증전압보다 낮도록 설정하는 데이터가 저장된다.Therefore, the first page buffer stores data for setting the threshold voltage of the indicator cell higher than the first verify voltage and lower than the second verify voltage in FIG. 2A, and the threshold voltage of the indicator cell is second verified in the second page buffer. Data for setting higher than the voltage and lower than the third verify voltage is stored.

또한, 제3 페이지 버퍼에는 인디케이터 셀의 문턱전압이 제3 검증 전압보다 높고 제4 검증전압보다 낮도록 설정하는 데이터가 저장되고, 제4 페이지 버퍼에는 인디케이터 셀의 문턱전압이 제4 검증 전압보다 높도록 설정하는 데이터가 저장된다. 그리고 상기 각 페이지 버퍼는 해당 셀이 검증전압이상으로 프로그램된 경우 앞서 언급한 검증 완료신호를 출력한다.The third page buffer stores data for setting the threshold voltage of the indicator cell higher than the third verify voltage and lower than the fourth verify voltage, and the fourth page buffer stores the threshold voltage of the indicator cell higher than the fourth verify voltage. The data that you set up is stored. Each page buffer outputs the above-mentioned verification completion signal when the corresponding cell is programmed above the verification voltage.

한편, 상기 각 셀이 복수로 구성된 경우에는 각 셀그룹과 접속되는 복수의 페이지 버퍼 그룹이 포함되도록 구성한다. 즉, 상기 제1 셀그룹과 접속되는 제1 페이지 버퍼 그룹, 상기 제2 셀그룹과 접속되는 제2 페이지 버퍼 그룹, 상기 제3 셀그룹과 접속되는 제3 페이지 버퍼 그룹, 상기 제4 셀그룹과 접속되는 제4 페이지 버퍼 그룹등이 포함된다.On the other hand, when each cell is configured in plural, a plurality of page buffer groups connected to each cell group are included. That is, a first page buffer group connected to the first cell group, a second page buffer group connected to the second cell group, a third page buffer group connected to the third cell group, and the fourth cell group; Fourth page buffer group to be connected is included.

한편, 상기 도시된 예는 3 비트 멀티 레벨 셀 프로그램 방식을 기준으로 도시한 것이며, 2비트 멀티 레벨 셀 프로그램 방식에는 더 적은 수의 인디케이터 셀 만으로도 검증 동작이 가능하다. 바람직하게는 n 비트 멀티 레벨 셀 프로그램을 하고자 하는 경우 2^(n-1)개의 인디케이터 셀 및 인디케이터 페이지 버퍼가 필요하게 된다.Meanwhile, the illustrated example is based on a 3-bit multi-level cell program method, and the 2-bit multi-level cell program method is capable of verifying operations using only a few indicator cells. Preferably, when n-bit multi-level cell programs are desired, 2 ^ (n-1) indicator cells and an indicator page buffer are required.

한편, 실시예에 따라 상기 제4 검증동작을 실시하는 제4 셀을 포함하지 않도록 구성할 수 있다. 왜냐하면, 제4 검증동작은 최후에 일어나는 동작이기 때문에, 즉 제4 검증 동작의 완료여부에 따라 진행될 제5 검증동작이 없기 때문에, 제4 셀에 의한 검증동작의 완료여부는 사용되지 않기 때문이다.Meanwhile, according to an exemplary embodiment, the fourth cell performing the fourth verification operation may not be included. This is because the fourth verify operation is the last operation, that is, since there is no fifth verify operation to proceed according to whether the fourth verify operation is completed, the completion of the verify operation by the fourth cell is not used.

도 7은 본원 발명의 또 다른 실시예에 따른 인디케이터 셀과 인디케이터 셀 페이지 버퍼를 도시한 회로도이다.7 is a circuit diagram illustrating an indicator cell and an indicator cell page buffer according to another embodiment of the present invention.

상기 인디케이터 셀 블럭(320)은 제1 검증전압(PV(i))을 기준으로 하는 제1 검증동작을 실시할 제1 셀(710), 제2 검증전압(PV(i+1))을 기준으로 하는 제2 검증동작을 실시할 제2 셀(720), 제3 검증전압(PV(i+2))을 기준으로 하는 제3 검증동작을 실시할 제3 셀(730)을 포함한다.The indicator cell block 320 refers to the first cell 710 and the second verify voltage PV (i + 1) to perform the first verify operation based on the first verify voltage PV (i). And a second cell 720 to perform a second verify operation, and a third cell 730 to perform a third verify operation based on the third verify voltage PV (i + 2).

또한, 인디케이터 셀 페이지 버퍼(322)는 상기 제1 셀(610)에 입력할 데이터를 임시저장하는 제1 페이지 버퍼(712), 상기 제2 셀(620)에 입력할 데이터를 임시저장하는 제2 페이지 버퍼(722), 상기 제3 셀(630)에 입력할 데이터를 임시저장하는 제3 페이지 버퍼(732)를 포함한다. In addition, the indicator cell page buffer 322 may include a first page buffer 712 for temporarily storing data to be input to the first cell 610 and a second to temporarily store data to be input to the second cell 620. The page buffer 722 includes a third page buffer 732 that temporarily stores data to be input to the third cell 630.

따라서, 제1 페이지 버퍼에는 도 2a에서 인디케이터 셀의 문턱전압이 제1 검증 전압보다 높고 제2 검증전압보다 낮도록 설정하는 데이터가 저장되고, 제2 페이 지 버퍼에는 인디케이터 셀의 문턱전압이 제2 검증 전압보다 높고 제3 검증전압보다 낮도록 설정하는 데이터가 저장된다.Accordingly, data for setting the threshold voltage of the indicator cell to be higher than the first verify voltage and lower than the second verify voltage in FIG. 2A is stored in the first page buffer, and the threshold voltage of the indicator cell is stored in the second page buffer. Data that is set higher than the verify voltage and lower than the third verify voltage is stored.

또한, 제3 페이지 버퍼에는 인디케이터 셀의 문턱전압이 제3 검증 전압보다 높고 제4 검증전압보다 낮도록 설정하는 데이터가 저장된다.The third page buffer also stores data for setting the threshold voltage of the indicator cell to be higher than the third verify voltage and lower than the fourth verify voltage.

또한, 앞서 언급한 바와 같이 최후의 검증동작을 수행하는 셀과 페이지 버퍼를 포함하지 않도록 구성하는 경우에는 2^(n-1)-1개의 인디케이터 셀 및 인디케이터 페이지 버퍼가 필요하게 된다.In addition, as described above, when the cell and the page buffer which perform the last verification operation are not included, 2 ^ (n-1) -1 indicator cells and the indicator page buffer are required.

다음으로, 다시 도 5를 참조하면, 상기 각 페이지 버퍼에 입력된 데이터를 비트라인에 인가시키고 프로그램 동작을 실시한다(단계 530). Next, referring again to FIG. 5, data input to each page buffer is applied to a bit line and a program operation is performed (step 530).

메인 셀 뿐만 아니라 인디케이터 셀에 대해서도 각 페이지 버퍼에 입력된 데이터를 비트라인에 인가시키고 프로그램 동작을 실시한다. 메인 셀과 인디케이터 셀은 동일한 워드라인에 의해 접속되므로 동일하게 프로그램 전압이 인가된다.Not only the main cell but also the indicator cell, data input to each page buffer is applied to the bit line, and a program operation is performed. Since the main cell and the indicator cell are connected by the same word line, the same program voltage is applied.

상기 페이지 버퍼에 저장된 데이터는 각 비트라인에 인가되는데, 저장된 데이터에 따라 비트라인의 전압 레벨이 하이 레벨이 되거나 로우 레벨이 된다. 상기 비트라인과 수직으로 접속된 워드라인에 대해서 프로그램 전압을 인가하는데, 프로그램 하고자 하는 셀과 접속된 워드라인에 대해서만 프로그램 전압을 인가하고 그 밖의 워드라인에 대해서는 그보다 낮은 레벨의 패스 전압을 인가한다. 따라서, 특정 셀의 비트라인이 로우 레벨인 상태에서, 워드 라인에 프로그램 전압이 인가되면 해당 셀은 프로그램이 되고 그 밖의 셀들은 소거 상태로 유지된다.Data stored in the page buffer is applied to each bit line, and the voltage level of the bit line becomes high level or low level according to the stored data. A program voltage is applied to a word line vertically connected to the bit line. The program voltage is applied only to a word line connected to a cell to be programmed, and a pass voltage of a lower level is applied to other word lines. Therefore, when the bit line of a particular cell is at a low level, when a program voltage is applied to the word line, the cell is programmed and other cells remain in the erased state.

한편, 상기 프로그램 전압은 ISPP(Incremental Step Pulse Programming) 방식에 따라, 프로그램 전압이 일정양 만큼 증가되면서 수차례 반복하여 인가된다. On the other hand, the program voltage is repeatedly applied several times as the program voltage is increased by a certain amount according to the ISPP (Incremental Step Pulse Programming) method.

이제 검증 동작에 대해서 살펴보기로 한다.Now let's look at the verification operation.

먼저, 제1 검증 전압(PV(i))을 기준으로 검증동작을 실시한다(단계 540).First, a verification operation is performed based on the first verification voltage PV (i) (step 540).

이때, 상기 검증동작은 제1 셀(610)의 문턱전압이 제1 검증 전압(PV(i))보다 큰지 여부를 판단하는 과정이다. 이를 위해, 검증하고자 하는 셀의 비트라인을 하이레벨로 프리차지 시킨상태에서 워드라인에 대해서는 검증 전압(PV(i))을, 그 밖에 워드라인에 대해서는 패스 전압을 인가한다.In this case, the verifying operation is a process of determining whether the threshold voltage of the first cell 610 is greater than the first verifying voltage PV (i). To this end, while the bit line of the cell to be verified is precharged to a high level, the verify voltage PV (i) is applied to the word line and the pass voltage is applied to the word line.

한편, 이와 같은 검증동작은 인디케이터 셀 뿐만 아니라 동일한 페이지에 포함된 메인 셀에 대해서도 수행된다. 즉, 메인 셀에 대해서도 제1 검증 전압을 기준으로 검증동작이 수행되는 것이다.Meanwhile, the verification operation is performed not only on the indicator cell but also on the main cell included in the same page. That is, the verify operation is performed on the main cell based on the first verify voltage.

해당 셀이 프로그램된 경우라면, 즉 해당 셀의 문턱전압이 검증 전압(PV(i))보다 크다면 해당 셀이 턴온되지 않게 되므로 해당 셀이 포함된 셀 스트링에 전류 경로가 형성되지 않고 비트라인의 전압 레벨이 하이레벨로 유지된다.If the cell is programmed, that is, if the threshold voltage of the cell is greater than the verify voltage PV (i), the cell is not turned on, so that no current path is formed in the cell string containing the cell, The voltage level is kept high.

그러나 해당 셀이 프로그램되지 않은 경우라면(소거대상이거나 프로그램 대상이면서 프로그램되지 않은 경우), 즉 해당 셀의 문턱전압이 검증 전압(PV(i))보다 작다면 해당 셀이 턴온되어 해당 셀이 포함된 셀 스트링에 전류 경로가 형성되고 그에 따라 하이레벨로 프리차지 되었던 비트라인의 전압 레벨이 로우 레벨로 천이된다. 상기와 같이 프로그램되었는지 여부에 따라 비트라인의 전압레벨이 상이해 지므로, 이를 감지노드에 인가시켜 페이지 버퍼의 레지스터에 저장한다.However, if the cell is not programmed (either erased or programmed and not programmed), that is, if the threshold voltage of the cell is less than the verify voltage PV (i), the cell is turned on to include the cell. A current path is formed in the cell string, so that the voltage level of the bit line, which has been precharged to the high level, is transitioned to the low level. Since the voltage level of the bit line is different depending on whether it is programmed as described above, it is applied to the sensing node and stored in the register of the page buffer.

이와 같은 검증 동작에 따라 제1 검증 전압 이상으로 문턱전압이 상승한 경우에 한하여 제2 검증 전압을 기준으로 하는 검증동작 단계로 넘어가며 그렇지 않은 경우에는 다시 프로그램 동작(단계 530) 및 제1 검증동작을 순차적으로 반복 실시한다(단계 542).When the threshold voltage rises above the first verify voltage according to the verify operation, the process proceeds to the verify operation step based on the second verify voltage. Otherwise, the program operation (step 530) and the first verify operation are performed again. The operation is repeated sequentially (step 542).

한편, 제1 셀(610)의 문턱전압이 제1 검증 전압 이상으로 상승하지 못한 경우에는 제1 페이지 버퍼(612)에서 하이레벨의 신호(MSBVER_N) 신호가 출력되며 이는 제어 로직 회로(330)로 입력된다. 그리고, 상기 제어 로직 회로(330)는 워드라인에 제1 검증전압이 계속 인가되도록 고전압 발생기(340)를 제어한다. On the other hand, when the threshold voltage of the first cell 610 does not rise above the first verification voltage, the high level signal MSBVER_N signal is output from the first page buffer 612, which is transmitted to the control logic circuit 330. Is entered. The control logic circuit 330 controls the high voltage generator 340 so that the first verification voltage is continuously applied to the word line.

그러나, 제1 셀(610)의 문턱전압이 제1 검증 전압 이상으로 상승한 경우에는 제1 페이지 버퍼(612)에서 플로팅 상태의 검증 완료 신호(MSBVER_N) 신호가 출력되며 이는 제어 로직 회로(330)로 입력된다. 그리고, 상기 제어 로직 회로(330)는 워드라인에 제2 검증전압이 인가되도록 고전압 발생기(340)를 제어한다. 즉, 제2 검증전압을 기준으로 하는 검증동작을 실시한다. However, when the threshold voltage of the first cell 610 rises above the first verify voltage, the verify completion signal MSBVER_N signal in the floating state is output from the first page buffer 612, which is transmitted to the control logic circuit 330. Is entered. The control logic circuit 330 controls the high voltage generator 340 to apply the second verification voltage to the word line. That is, the verify operation based on the second verify voltage is performed.

즉, 통상의 경우와 달리 인디케이터 셀인 제1 셀이 제1 검증전압 이상으로 프로그램된 것이 확인된 후에 제2 검증 전압을 기준으로 하는 검증동작을 실시한다.That is, unlike the usual case, after verifying that the first cell, which is the indicator cell, is programmed to be greater than or equal to the first verification voltage, the verification operation based on the second verification voltage is performed.

다음으로, 제2 검증 전압(PV(i+1))을 기준으로 검증동작을 실시한다(단계 550).Next, a verification operation is performed based on the second verification voltage PV (i + 1) (step 550).

이때, 상기 검증동작은 제2 셀(620)의 문턱전압이 제2 검증 전압(PV(i+1))보다 큰지 여부를 판단하는 과정이다. 이를 위해, 검증하고자 하는 셀의 비트라인을 하이레벨로 프리차지 시킨상태에서 워드라인에 대해서는 검증 전압(PV(i+1))을, 그 밖에 워드라인에 대해서는 패스 전압을 인가한다.In this case, the verifying operation is a process of determining whether the threshold voltage of the second cell 620 is greater than the second verifying voltage PV (i + 1). To this end, while the bit line of the cell to be verified is precharged to a high level, a verification voltage PV (i + 1) is applied to the word line and a pass voltage is applied to the word line.

한편, 이와 같은 검증동작은 인디케이터 셀 뿐만 아니라 동일한 페이지에 포함된 메인 셀에 대해서도 수행된다. 즉, 메인 셀에 대해서도 제2 검증 전압을 기준으로 검증동작이 수행되는 것이다.Meanwhile, the verification operation is performed not only on the indicator cell but also on the main cell included in the same page. That is, the verify operation is performed on the main cell based on the second verify voltage.

해당 셀이 프로그램된 경우라면, 즉 해당 셀의 문턱전압이 검증 전압(PV(i+1))보다 크다면 해당 셀이 턴온되지 않게 되므로 해당 셀이 포함된 셀 스트링에 전류 경로가 형성되지 않고 비트라인의 전압 레벨이 하이레벨로 유지된다.If the cell is programmed, that is, if the threshold voltage of the cell is greater than the verify voltage PV (i + 1), the cell is not turned on, so no current path is formed in the cell string that contains the cell. The voltage level of the line is kept high.

그러나 해당 셀이 프로그램되지 않은 경우라면(소거대상이거나 프로그램 대상이면서 프로그램되지 않은 경우), 즉 해당 셀의 문턱전압이 검증 전압(PV(i+1))보다 작다면 해당 셀이 턴온되어 해당 셀이 포함된 셀 스트링에 전류 경로가 형성되고 그에 따라 하이레벨로 프리차지 되었던 비트라인의 전압 레벨이 로우 레벨로 천이된다. 상기와 같이 프로그램되었는지 여부에 따라 비트라인의 전압레벨이 상이해지므로, 이를 감지노드에 인가시켜 페이지 버퍼의 레지스터에 저장한다.However, if the cell is not programmed (either erased or programmed and not programmed), that is, if the threshold voltage of the cell is less than the verify voltage PV (i + 1), the cell is turned on and A current path is formed in the included cell string, and accordingly, the voltage level of the bit line which has been precharged to the high level is shifted to the low level. Since the voltage level of the bit line is different depending on whether it is programmed as above, it is applied to the sensing node and stored in the register of the page buffer.

이와 같은 검증 동작에 따라 제2 검증 전압 이상으로 문턱전압이 상승한 경우에 한하여 제3 검증 전압을 기준으로 하는 검증동작 단계로 넘어가며 그렇지 않은 경우에는 다시 프로그램 동작(530), 상기 제1 검증 동작 및 제2 검증동작을 순 차적으로 반복 실시한다(단계 552).When the threshold voltage rises above the second verification voltage according to the verification operation, the process proceeds to the verification operation based on the third verification voltage. Otherwise, the program operation 530, the first verification operation and The second verification operation is repeatedly performed sequentially (step 552).

한편, 제2 셀(620)의 문턱전압이 제2 검증 전압 이상으로 상승하지 못한 경우에는 제2 페이지 버퍼(622)에서 하이레벨의 신호(MSBVER_N) 신호가 출력되며 이는 제어 로직 회로(330)로 입력된다. 그리고, 상기 제어 로직 회로(330)는 워드라인에 제2 검증전압이 계속 인가되도록 고전압 발생기(340)를 제어한다. On the other hand, when the threshold voltage of the second cell 620 does not rise above the second verification voltage, the high level signal MSBVER_N signal is output from the second page buffer 622, which is sent to the control logic circuit 330. Is entered. The control logic circuit 330 controls the high voltage generator 340 so that the second verification voltage is continuously applied to the word line.

그러나, 제2 셀(620)의 문턱전압이 제2 검증 전압 이상으로 상승한 경우에는 제2 페이지 버퍼(622)에서 플로팅 상태의 검증 완료 신호(MSBVER_N) 신호가 출력되며 이는 제어 로직 회로(330)로 입력된다. 그리고, 상기 제어 로직 회로(330)는 워드라인에 제3 검증전압이 인가되도록 고전압 발생기(340)를 제어한다. 즉, 제3 검증전압을 기준으로 하는 검증동작을 실시한다.However, when the threshold voltage of the second cell 620 rises above the second verify voltage, the verify completion signal MSBVER_N signal in the floating state is output from the second page buffer 622 to the control logic circuit 330. Is entered. The control logic circuit 330 controls the high voltage generator 340 to apply the third verification voltage to the word line. That is, the verify operation based on the third verify voltage is performed.

다음으로, 제3 검증 전압(PV(i+2))을 기준으로 검증동작을 실시한다(단계 560).Next, a verification operation is performed based on the third verification voltage PV (i + 2) (step 560).

이때, 상기 검증동작은 제3 셀(630)의 문턱전압이 제3 검증 전압(PV(i+2))보다 큰지 여부를 판단하는 과정이다. 이를 위해, 검증하고자 하는 셀의 비트라인을 하이레벨로 프리차지 시킨상태에서 워드라인에 대해서는 검증 전압(PV(i+2))을, 그 밖에 워드라인에 대해서는 패스 전압을 인가한다.In this case, the verifying operation is a process of determining whether the threshold voltage of the third cell 630 is greater than the third verifying voltage PV (i + 2). To this end, while the bit line of the cell to be verified is precharged to a high level, a verify voltage PV (i + 2) is applied to the word line and a pass voltage is applied to the word line.

한편, 이와 같은 검증동작은 인디케이터 셀 뿐만 아니라 동일한 페이지에 포함된 메인 셀에 대해서도 수행된다. 즉, 메인 셀에 대해서도 제3 검증 전압을 기준으로 검증동작이 수행되는 것이다.Meanwhile, the verification operation is performed not only on the indicator cell but also on the main cell included in the same page. That is, the verify operation is performed on the main cell based on the third verify voltage.

해당 셀이 프로그램된 경우라면, 즉 해당 셀의 문턱전압이 검증 전압(PV(i+2))보다 크다면 해당 셀이 턴온되지 않게 되므로 해당 셀이 포함된 셀 스트링에 전류 경로가 형성되지 않고 비트라인의 전압 레벨이 하이레벨로 유지된다.If the cell is programmed, that is, if the threshold voltage of the cell is greater than the verify voltage PV (i + 2), the cell is not turned on, so that no current path is formed in the cell string that contains the cell. The voltage level of the line is kept high.

그러나 해당 셀이 프로그램되지 않은 경우라면(소거대상이거나 프로그램 대상이면서 프로그램되지 않은 경우), 즉 해당 셀의 문턱전압이 검증 전압(PV(i+2))보다 작다면 해당 셀이 턴온되어 해당 셀이 포함된 셀 스트링에 전류 경로가 형성되고 그에 따라 하이레벨로 프리차지 되었던 비트라인의 전압 레벨이 로우 레벨로 천이된다. 상기와 같이 프로그램되었는지 여부에 따라 비트라인의 전압레벨이 상이해지므로, 이를 감지노드에 인가시켜 페이지 버퍼의 레지스터에 저장한다.However, if the cell is not programmed (either erased or programmed and not programmed), that is, if the threshold voltage of the cell is less than the verify voltage PV (i + 2), the cell is turned on and A current path is formed in the included cell string, and accordingly, the voltage level of the bit line which has been precharged to the high level is shifted to the low level. Since the voltage level of the bit line is different depending on whether it is programmed as above, it is applied to the sensing node and stored in the register of the page buffer.

이와 같은 검증 동작에 따라 제3 검증 전압 이상으로 문턱전압이 상승한 경우에 한하여 제4 검증 전압을 기준으로 하는 검증동작 단계로 넘어가며 그렇지 않은 경우에는 다시 프로그램 동작(530), 상기 제1 검증 동작, 제2 검증 동작 및 제3 검증 동작을 순차적으로 반복 실시한다(단계 562).When the threshold voltage rises above the third verify voltage according to the verify operation, the process proceeds to the verify operation based on the fourth verify voltage. Otherwise, the program operation 530, the first verify operation, The second verify operation and the third verify operation are sequentially repeated (step 562).

한편, 제3 셀(630)의 문턱전압이 제3 검증 전압 이상으로 상승하지 못한 경우에는 제3 페이지 버퍼(632)에서 하이레벨의 신호(MSBVER_N) 신호가 출력되며 이는 제어 로직 회로(330)로 입력된다. 그리고, 상기 제어 로직 회로(330)는 워드라인에 제3 검증전압이 계속 인가되도록 고전압 발생기(340)를 제어한다. On the other hand, when the threshold voltage of the third cell 630 does not rise above the third verification voltage, the high level signal MSBVER_N signal is output from the third page buffer 632, which is transmitted to the control logic circuit 330. Is entered. The control logic circuit 330 controls the high voltage generator 340 so that the third verification voltage is continuously applied to the word line.

그러나, 제3 셀(630)의 문턱전압이 제3 검증 전압 이상으로 상승한 경우에는 제3 페이지 버퍼(632)에서 플로팅 상태의 검증 완료 신호(MSBVER_N) 신호가 출력되며 이는 제어 로직 회로(330)로 입력된다. 그리고, 상기 제어 로직 회로(330)는 워 드라인에 제4 검증전압이 인가되도록 고전압 발생기(340)를 제어한다. 즉, 제4 검증전압을 기준으로 하는 검증동작을 실시한다.However, when the threshold voltage of the third cell 630 rises above the third verify voltage, the verify completion signal MSBVER_N signal in the floating state is output from the third page buffer 632, which is transmitted to the control logic circuit 330. Is entered. The control logic circuit 330 controls the high voltage generator 340 to apply the fourth verification voltage to the word line. That is, the verification operation based on the fourth verification voltage is performed.

다음으로, 제4 검증 전압(PV(i+3))을 기준으로 검증동작을 실시한다(단계 570).Next, a verification operation is performed based on the fourth verification voltage PV (i + 3) (step 570).

이때, 상기 검증동작은 제4 셀(640)의 문턱전압이 제4 검증 전압(PV(i+3))보다 큰지 여부를 판단하는 과정이다. 이를 위해, 검증하고자 하는 셀의 비트라인을 하이레벨로 프리차지 시킨상태에서 워드라인에 대해서는 검증 전압(PV(i+3))을, 그 밖에 워드라인에 대해서는 패스 전압을 인가한다.In this case, the verifying operation is a process of determining whether the threshold voltage of the fourth cell 640 is greater than the fourth verifying voltage PV (i + 3). To this end, while the bit line of the cell to be verified is precharged to a high level, a verify voltage PV (i + 3) is applied to the word line and a pass voltage is applied to the word line.

한편, 이와 같은 검증동작은 인디케이터 셀 뿐만 아니라 동일한 페이지에 포함된 메인 셀에 대해서도 수행된다. 즉, 메인 셀에 대해서도 제4 검증 전압을 기준으로 검증동작이 수행되는 것이다.Meanwhile, the verification operation is performed not only on the indicator cell but also on the main cell included in the same page. That is, the verify operation is performed on the main cell based on the fourth verify voltage.

해당 셀이 프로그램된 경우라면, 즉 해당 셀의 문턱전압이 검증 전압(PV(i+3))보다 크다면 해당 셀이 턴온되지 않게 되므로 해당 셀이 포함된 셀 스트링에 전류 경로가 형성되지 않고 비트라인의 전압 레벨이 하이레벨로 유지된다.If the cell is programmed, that is, if the threshold voltage of the cell is greater than the verification voltage PV (i + 3), the cell is not turned on, so that no current path is formed in the cell string that contains the cell. The voltage level of the line is kept high.

그러나 해당 셀이 프로그램되지 않은 경우라면(소거대상이거나 프로그램 대상이면서 프로그램되지 않은 경우), 즉 해당 셀의 문턱전압이 검증 전압(PV(i+3))보다 작다면 해당 셀이 턴온되어 해당 셀이 포함된 셀 스트링에 전류 경로가 형성되고 그에 따라 하이레벨로 프리차지 되었던 비트라인의 전압 레벨이 로우 레벨로 천이된다. 상기와 같이 프로그램되었는지 여부에 따라 비트라인의 전압레벨이 상이 해지므로, 이를 감지노드에 인가시켜 페이지 버퍼의 레지스터에 저장한다.However, if the cell is not programmed (either erased or programmed and not programmed), that is, if the threshold voltage of the cell is less than the verify voltage PV (i + 3), the cell is turned on and A current path is formed in the included cell string, and accordingly, the voltage level of the bit line which has been precharged to the high level is shifted to the low level. Since the voltage level of the bit line is different depending on whether it is programmed as described above, it is applied to the sensing node and stored in the register of the page buffer.

이와 같은 검증 동작에 따라 제4 검증 전압 이상으로 문턱전압이 상승한 경우에 한하여 프로그램 동작을 완료하며(574), 그렇지 않은 경우에는 다시 프로그램 동작(530), 상기 제1 검증 동작, 제2 검증 동작, 제3 검증 동작 및 제4 검증 동작을 순차적으로 반복 실시한다(단계 572).The program operation is completed only when the threshold voltage rises above the fourth verify voltage according to the verify operation (574). Otherwise, the program operation is performed again (530), the first verify operation, the second verify operation, The third verify operation and the fourth verify operation are sequentially repeated (step 572).

한편, 제4 셀(640)의 문턱전압이 제4 검증 전압 이상으로 상승하지 못한 경우에는 제4 페이지 버퍼(642)에서 하이레벨의 신호(MSBVER_N) 신호가 출력되며 이는 제어 로직 회로(330)로 입력된다. 그리고, 상기 제어 로직 회로(330)는 워드라인에 제4 검증전압이 계속 인가되도록 고전압 발생기(340)를 제어한다. On the other hand, when the threshold voltage of the fourth cell 640 does not rise above the fourth verification voltage, the high level signal MSBVER_N signal is output from the fourth page buffer 642, which is sent to the control logic circuit 330. Is entered. The control logic circuit 330 controls the high voltage generator 340 so that the fourth verification voltage is continuously applied to the word line.

그러나, 제4 셀(630)의 문턱전압이 제4 검증 전압 이상으로 상승한 경우에는 제4 페이지 버퍼(642)에서 플로팅 상태의 검증 완료 신호(MSBVER_N) 신호가 출력되며 이는 제어 로직 회로(330)로 입력된다. 그리고, 상기 제어 로직 회로(330)는 프로그램 전압의 인가를 중단하도록 고전압 발생기(340)를 제어한다. However, when the threshold voltage of the fourth cell 630 rises above the fourth verify voltage, the verify completion signal MSBVER_N signal in the floating state is output from the fourth page buffer 642 to the control logic circuit 330. Is entered. The control logic circuit 330 controls the high voltage generator 340 to stop the application of the program voltage.

한편, 도 7의 실시예와 같이 최후의 검증동작을 수행하는 인디케이터 셀과 인디케이터 셀 페이지버퍼를 포함하지 않는 경우에는 인디케이터 셀에서 수행되는 제4 검증동작을 수행하지 않을 수 있다. 다만, 이는 인디케이터 셀에서 수행되는 제4 검증동작을 수행하지 않는다는 것 일뿐, 메인 셀에서 수행되는 제4 검증동작은 정상적으로 수행된다.Meanwhile, when the indicator cell and the indicator cell page buffer which perform the last verification operation are not included as shown in the embodiment of FIG. 7, the fourth verification operation performed by the indicator cell may not be performed. However, this is merely that the fourth verification operation performed in the indicator cell is not performed, and the fourth verification operation performed in the main cell is normally performed.

이와 같이 인디케이터 셀의 문턱전압을 기준으로 검증동작을 실시하여, 인디케이터 셀이 특정 검증 전압이상으로 프로그램된 경우에 한하여, 그보다 높은 검증 전압을 기준으로 하는 검증동작을 실시한다. As described above, the verification operation is performed based on the threshold voltage of the indicator cell, and the verification operation is performed based on the higher verification voltage only when the indicator cell is programmed above the specific verification voltage.

이제 본원 발명의 실시예에 따른 프로그램 전압과 검증전압 인가 파형을 살펴보기로 한다. Now, a program voltage and a verify voltage application waveform according to an embodiment of the present invention will be described.

도 8a는 2비트 멀티 레벨 셀 프로그램시 인가되는 프로그램 전압과 검증전압을 도시한 파형도이고, 도 8b는 3비트 멀티 레벨 셀 프로그램시 인가되는 프로그램 전압과 검증전압을 도시한 파형도이며, 도 8c는 4비트 멀티 레벨 셀 프로그램시 인가되는 프로그램 전압과 검증전압을 도시한 파형도이다.FIG. 8A is a waveform diagram illustrating a program voltage and a verify voltage applied when programming a 2-bit multi-level cell. FIG. 8B is a waveform diagram illustrating a program voltage and verify voltage applied when programming a 3-bit multi-level cell. FIG. 8C. Is a waveform diagram showing a program voltage and a verification voltage applied when a 4-bit multi-level cell is programmed.

도 8a를 참조하면, 2 비트 멀티 레벨 셀 프로그램 방법의 경우 제1 검증전압(PV1)과 제2 검증전압(PV3)에서 검증동작이 수행된다. 다만, 본원 발명에 따라 인디케이터 셀이 제1 검증전압(PV1)이상으로 프로그램된 경우에 한하여 제2 검증전압에 의한 검증동작이 수행된다. 한편, 제1 검증전압에 의한 검증과 제2 검증전압에 의한 검증동작이 수행되다가 제1 검증전압에 의한 검증이 완료되면 제2 검증전압에 의한 검증만 수행되게 된다.Referring to FIG. 8A, in the 2-bit multi-level cell program method, a verify operation is performed at the first verify voltage PV1 and the second verify voltage PV3. However, according to the present invention, the verification operation by the second verification voltage is performed only when the indicator cell is programmed to be greater than or equal to the first verification voltage PV1. Meanwhile, the verification by the first verification voltage and the verification by the second verification voltage are performed, but when verification by the first verification voltage is completed, only verification by the second verification voltage is performed.

도 8b를 참조하면, 3 비트 멀티 레벨 셀 프로그램 방법의 경우 제1 검증전압(PV1)과 제2 검증전압(PV3), 제3 검증전압(PV5), 제4 검증전압(PV7)에서 검증동 작이 수행된다. 다만, 본원 발명에 따라 인디케이터 셀이 제1 검증전압(PV1)이상으로 프로그램된 경우에 한하여 제2 검증전압에 의한 검증동작이 수행된다. 마찬가지로, 인디케이터 셀이 제2 검증전압(PV3)이상으로 프로그램된 경우에 한하여 제3 검증전압에 의한 검증동작이 수행되고, 인디케이터 셀이 제3 검증전압(PV1)이상으로 프로그램된 경우에 한하여 제4 검증전압에 의한 검증동작이 수행된다. Referring to FIG. 8B, in the 3-bit multi-level cell program method, verification operations are performed on the first verify voltage PV1, the second verify voltage PV3, the third verify voltage PV5, and the fourth verify voltage PV7. This is done. However, according to the present invention, the verification operation by the second verification voltage is performed only when the indicator cell is programmed to be greater than or equal to the first verification voltage PV1. Similarly, the verification operation by the third verification voltage is performed only when the indicator cell is programmed to be greater than or equal to the second verification voltage PV3, and the fourth verification is performed when the indicator cell is programmed to be greater than or equal to the third verification voltage PV1. Verification by the verification voltage is performed.

도 8c를 참조하면, 4 비트 멀티 레벨 셀 프로그램 방법의 경우 제1 검증전압(PV1)과 제2 검증전압(PV3), 제3 검증전압(PV5), 제4 검증전압(PV7), 제5 검증전압(PV9), 제6 검증전압(PV11), 제7 검증전압(PV13), 제8 검증전압(PV15)에서 검증동작이 수행된다. 다만, 본원 발명에 따라 인디케이터 셀이 제1 검증전압(PV1)이상으로 프로그램된 경우에 한하여 제2 검증전압에 의한 검증동작이 수행된다. 마찬가지로, 인디케이터 셀이 제2 검증전압(PV3)이상으로 프로그램된 경우에 한하여 제3 검증전압에 의한 검증동작이 수행되고, 인디케이터 셀이 제3 검증전압(PV1)이상으로 프로그램된 경우에 한하여 제4 검증전압에 의한 검증동작이 수행된다. 또한, 인디케이터 셀이 제4 검증전압이상으로 프로그램된 경우에 한하여 제5 검증전압에 의한 검증동작이 수행되고, 인디케이터 셀이 제5 검증전압이상으로 프로그램된 경우에 한하여 제6 검증전압에 의한 검증동작이 수행되고, 인디케이터 셀이 제6 검증전압이상으로 프로그램된 경우에 한하여 제7 검증전압에 의한 검증동작이 수행되고, 인디케이터 셀이 제7 검증전압이상으로 프로그램된 경우에 한하여 제8 검증전압에 의한 검증동작이 수행된다.Referring to FIG. 8C, in the case of a 4-bit multi-level cell programming method, a first verify voltage PV1, a second verify voltage PV3, a third verify voltage PV5, a fourth verify voltage PV7, and a fifth verify The verification operation is performed on the voltage PV9, the sixth verification voltage PV11, the seventh verification voltage PV13, and the eighth verification voltage PV15. However, according to the present invention, the verification operation by the second verification voltage is performed only when the indicator cell is programmed to be greater than or equal to the first verification voltage PV1. Similarly, the verification operation by the third verification voltage is performed only when the indicator cell is programmed to be greater than or equal to the second verification voltage PV3, and the fourth verification is performed when the indicator cell is programmed to be greater than or equal to the third verification voltage PV1. Verification by the verification voltage is performed. In addition, the verification operation by the fifth verification voltage is performed only when the indicator cell is programmed to be greater than or equal to the fourth verification voltage, and the verification operation by the sixth verification voltage is only performed when the indicator cell is programmed to be greater than or equal to the fifth verification voltage. Is performed, and the verification operation by the seventh verification voltage is performed only when the indicator cell is programmed to be greater than or equal to the sixth verification voltage, and the verification operation by the eighth verification voltage is performed only when the indicator cell is programmed by more than the seventh verification voltage. Verification is performed.

도 1a 내지 1d는 멀티 레벨 셀 프로그램에 의한 문턱 전압 분포를 나타내는 도면이다.1A to 1D are diagrams illustrating threshold voltage distribution by a multi-level cell program.

도 2a는 3 비트 멀티 레벨 셀 프로그램에 의한 문턱전압의 분포를 도시한 도면이다. 도 2b는 상기 3비트 멀티 레벨 셀 프로그램을 위한 통상적인 검증 동작을 도시한 순서도이다. 2A is a diagram illustrating a distribution of threshold voltages by a 3-bit multi-level cell program. 2B is a flow chart illustrating a typical verify operation for the 3-bit multi-level cell program.

도 2c는 상기 3비트 멀티 레벨 셀 프로그램시 통상적으로 인가되는 프로그램 전압과 검증전압을 도시한 파형도이다.도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 불휘발성 메모리 장치를 도시한 회로도이다.FIG. 2C is a waveform diagram illustrating a program voltage and a verification voltage that are typically applied when programming a 3 bit multi-level cell. FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본원 발명의 일실시예에 따른 불휘발성 메모리 장치에 사용되는 페이지 버퍼를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a page buffer used in a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본원 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레벨 셀 프로그램 검증 동작을 도시한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a multi-level cell program verify operation according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본원 발명의 일 실시예에 따른 인디케이터 셀과 인디케이터 셀 페이지 버퍼를 도시한 회로도이다.6 is a circuit diagram illustrating an indicator cell and an indicator cell page buffer according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본원 발명의 또 다른 실시예에 따른 인디케이터 셀과 인디케이터 셀 페이지 버퍼를 도시한 회로도이다.7 is a circuit diagram illustrating an indicator cell and an indicator cell page buffer according to another embodiment of the present invention.

도 8a는 2비트 멀티 레벨 셀 프로그램시 인가되는 프로그램 전압과 검증전압을 도시한 파형도이다. 8A is a waveform diagram illustrating a program voltage and a verify voltage applied when a 2-bit multi-level cell is programmed.

도 8b는 3비트 멀티 레벨 셀 프로그램시 인가되는 프로그램 전압과 검증전압 을 도시한 파형도이다. 8B is a waveform diagram illustrating a program voltage and a verify voltage applied when a 3-bit multi-level cell is programmed.

도 8c는 4비트 멀티 레벨 셀 프로그램시 인가되는 프로그램 전압과 검증전압을 도시한 파형도이다.8C is a waveform diagram illustrating a program voltage and a verify voltage applied when a 4-bit multi-level cell is programmed.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing

310: 메인 셀 어레이 312: 메인 셀 페이지 버퍼310: main cell array 312: main cell page buffer

320: 인디케이터 셀 어레이 322: 인디케이터 셀 페이지 버퍼320: indicator cell array 322: indicator cell page buffer

330: 제어 로직 회로 340: 고전압 발생기330: control logic circuit 340: high voltage generator

350: 스위치 블록350: switch block

Claims (22)

복수의 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 서로 다른 문턱 전압이 설정되도록 각 셀 별로 상이한 데이터를 인가시키는 단계와,Applying different data for each cell so that different threshold voltages are set for a plurality of main cells and indicator cells; 상기 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 프로그램 동작을 하는 단계와,Performing a program operation on the main cell and the indicator cell; 상기 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 제1 검증전압을 기준으로 제1 검증동작을 수행하는 단계와,Performing a first verify operation on the main cell and the indicator cell based on a first verify voltage; 상기 인디케이터 셀들 중 제1 셀의 문턱전압이 상기 제1 검증전압보다 커질때까지 상기 프로그램 동작과 제1 검증동작을 순차적으로 반복 수행하는 단계와,Sequentially repeating the program operation and the first verify operation until the threshold voltage of the first cell among the indicator cells is greater than the first verify voltage; 상기 제1 셀의 문턱전압이 상기 제1 검증전압보다 커지면 상기 메인 셀에 대하여 제2 검증전압을 기준으로 제2 검증 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 멀티 레벨 셀 프로그램 방법.And performing a second verify operation on the main cell based on a second verify voltage when the threshold voltage of the first cell is greater than the first verify voltage. Program method. 제1항에 있어서, 상기 메인 셀에 대하여 제2 검증 동작의 수행이 완료될때까지 상기 프로그램 동작, 상기 제1 검증 동작 및 상기 제2 검증 동작을 순차적으로 반복 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 멀티 레벨 셀 프로그램 방법.The method of claim 1, further comprising sequentially repeating the program operation, the first verify operation, and the second verify operation until the second verify operation is completed with respect to the main cell. A multi-level cell program method of a nonvolatile memory device. 제2항에 있어서, 상기 순차적으로 반복 수행하는 단계는 상기 메인 셀에 대 하여 제1 검증 동작의 수행이 완료된 경우 제1 검증 동작의 수행을 중단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 멀티 레벨 셀 프로그램 방법.3. The nonvolatile memory device of claim 2, wherein the repetitively performing the step comprises stopping performing the first verify operation when the first verify operation is completed with respect to the main cell. 4. Multi-level cell programming method. 제1항에 있어서, 상기 제1 검증동작을 수행하는 단계는 문턱전압이 상기 제1 검증 전압보다 높고 제2 검증전압보다 낮도록 데이터가 인가된 제1 셀의 워드라인에 제1 검증 전압을 인가하여 검증동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 멀티 레벨 셀 프로그램 방법. The method of claim 1, wherein the performing of the first verify operation includes applying a first verify voltage to a word line of a first cell to which data is applied such that a threshold voltage is higher than the first verify voltage and lower than a second verify voltage. And performing the verify operation. 제1항에 있어서, 상기 제2 검증동작을 수행하는 단계는 문턱전압이 상기 제2 검증 전압보다 높도록 데이터가 인가된 제2 셀의 워드라인에 제2 검증 전압을 인가하여 검증동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 멀티 레벨 셀 프로그램 방법. The method of claim 1, wherein the performing of the second verify operation comprises applying a second verify voltage to a word line of a second cell to which data is applied so that a threshold voltage is higher than the second verify voltage. A multi-level cell program method of a nonvolatile memory device, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 프로그램 동작을 수행하는 단계는 프로그램 동작이 반복될 때마다 프로그램 전압을 일정레벨 상승시켜 인가하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 멀티 레벨 셀 프로그램 방법.The multi-level cell program method of claim 1, wherein the performing of the program operation comprises applying a program voltage by increasing a predetermined level whenever the program operation is repeated. 메인 셀의 프로그램 여부 검증시 검증의 대상이 되는 복수의 인디케이터 셀과,A plurality of indicator cells which are subject to verification when verifying whether the main cell is programmed; 상기 인디케이터 셀의 프로그램 여부에 따라 검증 완료 신호를 출력하는 인디케이터 셀 페이지 버퍼와,An indicator cell page buffer for outputting a verification completion signal depending on whether the indicator cell is programmed; 상기 검증 완료 신호에 따라 고전압 발생기를 제어하여 검증 전압 공급 조건을 변경시키는 제어 로직 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치.And a control logic circuit configured to change a verification voltage supply condition by controlling a high voltage generator according to the verification completion signal. 제7항에 있어서, 상기 인디케이터 셀은 N 비트 멀티 레벨 셀 프로그램 동작시에 2^(N-1)-1개 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치.8. The nonvolatile memory device of claim 7, wherein at least two indicator cells are included in an N-bit multi-level cell program operation. 제7항에 있어서, 상기 인디케이터 셀은 2비트 멀티 레벨 셀 프로그램 방식이 적용되는 경우 문턱전압이 제1 검증 전압보다 높고 제2 검증전압보다 낮도록 설정하는 데이터가 저장되는 제1 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치.8. The method of claim 7, wherein the indicator cell comprises a first cell in which data for setting the threshold voltage is higher than the first verify voltage and lower than the second verify voltage when the 2-bit multi-level cell program scheme is applied. Nonvolatile memory device, characterized in that. 제7항에 있어서, 상기 인디케이터 셀은 3비트 멀티 레벨 셀 프로그램 방식이 적용되는 경우 문턱전압이 제1 검증 전압보다 높고 제2 검증전압보다 낮도록 설정하는 데이터가 저장되는 제1 셀과,The method of claim 7, wherein the indicator cell comprises: a first cell in which data for setting a threshold voltage higher than a first verify voltage and lower than a second verify voltage when a 3-bit multi-level cell program scheme is applied; 문턱전압이 상기 제2 검증 전압보다 높고 제3 검증전압보다 낮도록 설정하는 데이터가 저장되는 제2 셀과,A second cell storing data for setting a threshold voltage higher than the second verify voltage and lower than a third verify voltage; 문턱전압이 상기 제3 검증 전압보다 높고 제4 검증전압보다 낮도록 설정하는 데이터가 저장되는 제3 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치.And a third cell configured to store data for setting a threshold voltage higher than the third verify voltage and lower than a fourth verify voltage. 제7항에 있어서, 상기 인디케이터 셀은 2비트 멀티 레벨 셀 프로그램 방식이 적용되는 경우 문턱전압이 제1 검증 전압보다 높고 제2 검증전압보다 낮도록 설정하는 데이터가 저장되는 복수의 셀이 포함된 제1 셀 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치.8. The method of claim 7, wherein the indicator cell includes a plurality of cells that store data for setting a threshold voltage higher than the first verify voltage and lower than the second verify voltage when the 2-bit multi-level cell program method is applied. A nonvolatile memory device comprising one cell group. 제7항에 있어서, 상기 인디케이터 셀은 3비트 멀티 레벨 셀 프로그램 방식이 적용되는 경우 문턱전압이 제1 검증 전압보다 높고 제2 검증전압보다 낮도록 설정하는 데이터가 저장되는 복수의 셀이 포함된 제1 셀그룹과,8. The method of claim 7, wherein the indicator cell includes a plurality of cells that store data for setting a threshold voltage higher than a first verify voltage and lower than a second verify voltage when a 3-bit multi-level cell program scheme is applied. 1 cell group, 문턱전압이 상기 제2 검증 전압보다 높고 제3 검증전압보다 낮도록 설정하는 데이터가 저장되는 복수의 셀이 포함된 제2 셀그룹과,A second cell group including a plurality of cells storing data for setting a threshold voltage higher than the second verify voltage and lower than a third verify voltage; 문턱전압이 상기 제3 검증 전압보다 높고 제4 검증전압보다 낮도록 설정하는 데이터가 저장되는 복수의 셀이 포함된 제3 셀그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치.And a third cell group including a plurality of cells storing data for setting a threshold voltage higher than the third verify voltage and lower than a fourth verify voltage. 제9항에 있어서, 상기 제1 셀의 프로그램 여부에 따라 제1 검증 완료 신호를 출력하는 제1 셀 페이지 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치.The nonvolatile memory device of claim 9, further comprising a first cell page buffer configured to output a first verify completion signal according to whether the first cell is programmed. 제10항에 있어서, 상기 제1 셀의 프로그램 여부에 따라 제1 검증 완료 신호를 출력하는 제1 셀 페이지 버퍼와,The method of claim 10, further comprising: a first cell page buffer configured to output a first verify completion signal according to whether the first cell is programmed; 상기 제2 셀의 프로그램 여부에 따라 제2 검증 완료 신호를 출력하는 제2 셀 페이지 버퍼와,A second cell page buffer configured to output a second verify completion signal according to whether the second cell is programmed; 상기 제3 셀의 프로그램 여부에 따라 제3 검증 완료 신호를 출력하는 제3 셀 페이지 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치.And a third cell page buffer configured to output a third verify completion signal according to whether the third cell is programmed. 제11항에 있어서, 상기 제1 셀 그룹의 프로그램 여부에 따라 제1 검증 완료 신호를 출력하는 제1 셀 페이지 버퍼 그룹을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치.The nonvolatile memory device of claim 11, further comprising a first cell page buffer group configured to output a first verify completion signal according to whether the first cell group is programmed. 제12항에 있어서, 상기 제1 셀 그룹의 프로그램 여부에 따라 제1 검증 완료 신호를 출력하는 제1 셀 페이지 버퍼 그룹과,The method of claim 12, wherein the first cell page buffer group outputs a first verify completion signal according to whether the first cell group is programmed; 상기 제2 셀 그룹의 프로그램 여부에 따라 제2 검증 완료 신호를 출력하는 제2 셀 페이지 버퍼 그룹과,A second cell page buffer group for outputting a second verify completion signal according to whether the second cell group is programmed; 상기 제3 셀 그룹의 프로그램 여부에 따라 제3 검증 완료 신호를 출력하는 제3 셀 페이지 버퍼 그룹을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치.And a third cell page buffer group configured to output a third verify completion signal according to whether the third cell group is programmed. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제어 로직 회로는 제n 검증 완료 신호가 입력되는 경우, 제n+1 검증전압이 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치.15. The nonvolatile memory device of claim 13 or 14, wherein the control logic circuit is configured to apply an n + 1 verify voltage when an n-th verify completion signal is input. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 제어 로직 회로는 제n 검증완료 신호가 하나 이상 입력되는 경우, 제n+1 검증전압이 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치.The nonvolatile memory device of claim 15, wherein the control logic circuit is configured to apply an n + 1 verification voltage when one or more n-th verification completion signals are input. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 제어 로직 회로는 제n 검증 완료신호가 선정된 개수 이상으로 입력되는 경우, 제n+1 검증전압이 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치.The nonvolatile memory device of claim 15, wherein the control logic circuit is configured to apply an n + 1 verification voltage when the nth verification completion signal is input to a predetermined number or more. 복수의 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 서로 다른 문턱 전압이 설정되도록 각 셀 별로 상이한 데이터를 인가시키는 단계와,Applying different data for each cell so that different threshold voltages are set for a plurality of main cells and indicator cells; 상기 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 프로그램 동작을 하는 단계와,Performing a program operation on the main cell and the indicator cell; 상기 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 제1 검증전압을 기준으로 제1 검증동작을 수행하는 단계와,Performing a first verify operation on the main cell and the indicator cell based on a first verify voltage; 상기 인디케이터 셀들 중 제1 셀의 문턱전압이 상기 제1 검증전압보다 커질때까지 상기 프로그램 동작과 제1 검증동작을 순차적으로 반복 수행하는 단계와,Sequentially repeating the program operation and the first verify operation until the threshold voltage of the first cell among the indicator cells is greater than the first verify voltage; 상기 제1 셀의 문턱전압이 상기 제1 검증전압보다 커지면 상기 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 제2 검증전압을 기준으로 제2 검증동작을 수행하는 단계 와, Performing a second verify operation on the main cell and the indicator cell based on a second verify voltage when the threshold voltage of the first cell is greater than the first verify voltage; 상기 인디케이터 셀들 중 제2 셀의 문턱전압이 상기 제2 검증전압보다 커질때까지 상기 프로그램 동작, 상기 제1 검증동작 및 제2 검증 동작을 순차적으로 반복 수행하는 단계와,Sequentially repeating the program operation, the first verifying operation, and the second verifying operation until the threshold voltage of a second cell of the indicator cells is greater than the second verifying voltage; 상기 제2 셀의 문턱전압이 상기 제2 검증전압보다 커지면 상기 메인 셀 및 인디케이터 셀에 대하여 제3 검증전압을 기준으로 제3 검증동작을 수행하는 단계와,Performing a third verify operation on the main cell and the indicator cell based on a third verify voltage when the threshold voltage of the second cell is greater than the second verify voltage; 상기 인디케이터 셀들 중 제3 셀의 문턱전압이 상기 제3 검증전압보다 커질때까지 상기 프로그램 동작, 상기 제1 검증동작, 제2 검증 동작 및 제3 검증 동작을 순차적으로 반복 수행하는 단계와,Sequentially repeating the program operation, the first verify operation, the second verify operation, and the third verify operation until the threshold voltage of the third cell among the indicator cells is greater than the third verify voltage; 상기 제3 셀의 문턱전압이 상기 제3 검증전압보다 커지면 상기 메인 셀에 대하여 제4 검증전압을 기준으로 제4 검증동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 멀티 레벨 셀 프로그램 방법.And performing a fourth verify operation on the main cell based on a fourth verify voltage when the threshold voltage of the third cell is greater than the third verify voltage. Program method. 제20항에 있어서, 상기 메인 셀에 대하여 제4 검증 동작의 수행이 완료될때까지 상기 프로그램 동작, 상기 제1 검증 동작, 상기 제2 검증 동작, 상기 제3 검증 동작 및 제4 검증 동작을 순차적으로 반복 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 멀티 레벨 셀 프로그램 방법.The method of claim 20, wherein the program operation, the first verify operation, the second verify operation, the third verify operation, and the fourth verify operation are sequentially performed until the fourth verify operation is completed with respect to the main cell. And repeatedly performing a repeating step. 제21항에 있어서, 상기 순차적으로 반복 수행하는 단계는 상기 메인 셀에 대 하여 제1 검증 동작, 상기 제2 검증 동작 또는 제3 검증 동작의 수행이 완료된 경우 완료된 검증 동작의 수행을 중단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 멀티 레벨 셀 프로그램 방법.22. The method of claim 21, wherein the step of performing the repetition sequentially comprises stopping the performing of the completed verify operation when the first verify operation, the second verify operation, or the third verify operation is completed with respect to the main cell. And a multi-level cell program method of a nonvolatile memory device.
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