KR101055568B1 - Sensing Circuit of Flash Memory Device and Sensing Method of Flash Memory Device - Google Patents
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Abstract
센싱 오류를 감소시킬 수 있는 플래시 메모리 장치의 센싱 회로 및 플래시 메모리 장치의 센싱 방법이 개시된다. 플래시 메모리 장치의 센싱 회로는 선택된 셀이 제1 비트 그룹에 속하는 경우 활성화 되어 제1 독출 검증 전압을 선택된 셀 및 복수의 FCG 참조셀에 제공하고, 제1 독출 검증 전압에 상응하여 생성된 셀 전압 및 복수의 FCG 참조 전압을 비교하여 제1 비교 결과 신호를 제공하는 FCG 센싱부와, 선택된 셀이 제2 비트 그룹에 속하는 경우 활성화 되어 복수의 제2 독출 검증 전압을 선택된 셀 및 SG 참조셀에 순차적으로 제공하고 각각의 제2 독출 검증 전압에 상응하여 생성되는 셀전압 및 SG 참조 전압을 비교하여 제2 비교 결과 신호를 제공하는 SG 센싱부 및 제1 비교 결과 신호 및 제2 비교 결과 신호 중 제공된 어느 하나의 비교 결과 신호에 상응하여 디코딩을 수행하여 선택된 셀의 상태 정보를 결정하는 디코더를 포함한다. 따라서, 전압 전류 특성 곡선의 포화되지 않은 영역에서 센싱을 수행함으로써 센싱 마진을 확보할 수 있고, 이로 인해 센싱 오류를 감소시킬 수 있다.
플래시 메모리, MLC, 센싱, SG, FCG
Disclosed are a sensing circuit of a flash memory device and a sensing method of a flash memory device capable of reducing a sensing error. The sensing circuit of the flash memory device is activated when the selected cell belongs to the first bit group to provide the first read verify voltage to the selected cell and the plurality of FCG reference cells, and to generate a cell voltage corresponding to the first read verify voltage. An FCG sensing unit that compares a plurality of FCG reference voltages to provide a first comparison result signal, and is activated when the selected cell belongs to the second bit group, and sequentially supplies the plurality of second read verify voltages to the selected cell and the SG reference cell. And an SG sensing unit and a first comparison result signal and a second comparison result signal which provide a second comparison result signal by comparing the cell voltage and the SG reference voltage generated corresponding to each second read verify voltage. And a decoder configured to perform decoding in response to the comparison result signal of to determine state information of the selected cell. Therefore, the sensing margin can be secured by performing the sensing in the unsaturated region of the voltage-current characteristic curve, thereby reducing the sensing error.
Flash Memory, MLC, Sensing, SG, FCG
Description
본 발명은 플래시 메모리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 메모리 셀에 멀티 비트 데이터가 저장되는 MLC(Multi-Level Cell) 플래시 메모리에 적용될 수 있는 플래시 메모리 장치의 센싱 회로 및 플래시 메모리 장치의 센싱 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flash memory device, and more particularly, a sensing circuit of a flash memory device and a sensing of a flash memory device, which can be applied to a multi-level cell (MLC) flash memory in which multi-bit data is stored in one memory cell. It is about a method.
비휘발성 메모리는 전원의 공급이 차단되더라도 저장된 정보를 보존할 수 있는 소자이다. 특히, 플래시 메모리는 비휘발성 메모리 중에서 대표적인 소자로서, 높은 집적도와 우수한 데이터 보존성을 가진다.Non-volatile memory is a device that can preserve stored information even when power supply is interrupted. In particular, flash memory is a representative device of nonvolatile memory, and has high integration and excellent data retention.
플래시 메모리는 셀과 비트 라인의 연결 상태에 따라 NOR형과 NAND형으로 구분될 수 있다. NOR형 플래시 메모리는 1개의 비트 라인에 2개 이상의 셀 트랜지스터가 병렬로 연결된 구조를 가지며, NAND형 플래시 메모리는 1개의 비트 라인에 2개 이상의 셀 트랜지스터가 직렬로 연결된 구조를 가진다. NOR형 플래시 메모리는 전류 소모가 크기 때문에 고집적화에는 불리하나 고속 동작이 요구되는 메모리에 적합하고, NAND형 플래시 메모리는 고집적화에 유리하여 대용량의 메모리 구현이 용이한 특징이 있다.Flash memory may be classified into NOR and NAND types according to a connection state between a cell and a bit line. A NOR flash memory has a structure in which two or more cell transistors are connected in parallel to one bit line, and a NAND flash memory has a structure in which two or more cell transistors are connected in series to one bit line. NOR-type flash memory is disadvantageous for high integration because of high current consumption, but is suitable for a memory that requires high-speed operation, and NAND-type flash memory is advantageous for high integration, so it is easy to implement a large-capacity memory.
또한, 플래시 메모리는 단위 메모리 셀에 저장할 수 있는 비트 수에 따라 싱글 레벨 셀(SLC: Single-Level Cell, 이하 'SLC'라 약칭함) 플래시 메모리와 멀티 레벨 셀(MLC: Multi-Level Cell, 이하 'MLC'라 약칭함) 플래시 메모리로 구분될 수 있다.In addition, the flash memory is a single-level cell (SLC: short-term "SLC") flash memory and a multi-level cell (MLC), depending on the number of bits that can be stored in the unit memory cell Abbreviated as 'MLC').
SLC 플래시 메모리는 하나의 메모리 셀에 1비트의 데이터를 저장하는 플래시 메모리로 싱글 비트 셀(SBC: Single-Bit Cell) 메모리로도 불린다. MLC 플래시 메모리는 하나의 메모리 셀에 2비트 이상의 데이터를 저장할 수 있고 멀티 비트 셀(MBC: Multi-Bit Cell) 메모리로도 불린다. MLC 플래시 메모리는 하나의 메모리 셀이 복수의 비트를 저장할 수 있기 때문에 메모리의 고집적화를 가능하게 한다.SLC flash memory is a flash memory that stores one bit of data in one memory cell, also called a single-bit cell (SBC) memory. MLC flash memory can store more than 2 bits of data in one memory cell, also called multi-bit cell (MBC) memory. MLC flash memory enables high integration of memory since one memory cell can store multiple bits.
MLC 플래시 메모리에서 중요한 요소는 플로팅 게이트에 저장된 전자를 정확하게 검출하는 능력이다. 플래시 메모리 셀의 플로팅 게이트에 저장된 전자는 플래시 트랜지스터의 전류-전압 특성에 따라 변화하기 때문에 전하를 정확하게 검출하는 능력은 MLC 플래시 메모리에서 매우 중요하다.An important factor in MLC flash memory is the ability to accurately detect the electrons stored in the floating gate. Since the electrons stored in the floating gate of the flash memory cell change with the current-voltage characteristics of the flash transistor, the ability to accurately detect charge is very important in MLC flash memory.
플래시 메모리의 셀을 센싱하는 방법은 크게 Fixed Constant-Gate Variable-Current 방법과 Variable-Gate Constant-Current 방법으로 구분될 수 있다.The cell sensing method of the flash memory can be classified into a fixed constant-gate variable-current method and a variable-gate constant-current method.
Fixed Constant-Gate Variable-Current 방법은 플래시 메모리 셀에 고정 게이트 전압을 인가한 후 흐르는 셀 전류를 복수의 참조 전류와 비교하여 셀의 상태를 결정하는 방법이고, Variable-Gate Constant-Current 방법은 플래시 메모리 셀 의 게이트에 전압을 가변시키면서 인가하고 이에 상응하여 흐르는 셀 전류를 하나의 참조 전류와 비교하여 셀의 상태를 결정하는 방법이다. Variable-Gate Constant-Current 방법의 예로는 Stepped Gate 방식이 있다.The Fixed Constant-Gate Variable-Current method is a method of determining the state of a cell by applying a fixed gate voltage to a flash memory cell and comparing the flowing cell current with a plurality of reference currents. A method of determining a state of a cell by applying a variable voltage to the gate of the cell and comparing the corresponding cell current with one reference current. An example of the Variable-Gate Constant-Current method is the Stepped Gate method.
도 1은 일반적인 Fixed Constant-Gate Variable-Current 센싱 방법을 나타내는 회로도로서, 4개의 저장 레벨을 가지는 2비트 MLC 플래시 메모리 셀의 센싱 회로를 나타낸다.1 is a circuit diagram illustrating a general fixed constant-gate variable-current sensing method, and illustrates a sensing circuit of a 2-bit MLC flash memory cell having four storage levels.
도 1을 참조하면, 고정된 게이트 전압이 공통 워드라인으로 연결된 플래시 메모리 셀(10) 및 저항값이 서로 다른 세 개의 참조셀(20)에 인가되면, 플래시 메모리 셀(10) 및 세 개의 참조셀(20)에는 각각 전류가 흐르게 되고, 플래시 메모리 셀(10)의 전류 및 각 참조셀(20)의 전류는 해당 비교기(30)에서 비교된 후 디코더(40)에 입력되어 디코딩됨으로써 플래시 메모리 셀(10)의 상태를 나타내는 비트를 출력한다.Referring to FIG. 1, when a fixed gate voltage is applied to a
도 1에서는 2비트 MLC 플래시 메모리의 센싱 회로를 예를 들어 설명하였으나, 3비트 이상의 MLC 플래시 메모리에서 Fixed Constant-Gate Variable-Current 센싱 방법을 사용하게 되면 전류 레벨이 포화상태가 되어 센싱 마진(sensing margin)이 감소하게 된다. In FIG. 1, a sensing circuit of a 2-bit MLC flash memory has been described as an example. However, when a fixed constant-gate variable-current sensing method is used in a 3-bit or larger MLC flash memory, a current margin becomes saturated and a sensing margin is obtained. ) Will decrease.
도 2는 3비트 이상의 MLC 플래시 메모리에서 발생하는 전류 레벨의 포화상태를 설명하기 위한 특성 그래프이다.FIG. 2 is a characteristic graph illustrating a saturation state of current levels occurring in an MLC flash memory of 3 bits or more.
도 2에 도시된 바와 같이 3비트 이상의 MLC 플래시 메모리에서는 플래시 메모리 셀의 상태를 판단하기 위한 전류 레벨의 개수가 증가하여 각 전류 레벨 사이 의 마진이 감소하게 되고, 이로 인해 센싱 오류가 증가하게 되는 문제점이 있다.As shown in FIG. 2, in an MLC flash memory of 3 bits or more, the number of current levels for determining the state of a flash memory cell is increased, thereby decreasing a margin between each current level, thereby increasing a sensing error. There is this.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1 목적은 센싱 마진을 확보하여 센싱 오류를 감소시킬 수 있는 플래시 메모리 장치의 센싱 회로를 제공하는 것이다.A first object of the present invention for solving the above problems is to provide a sensing circuit of a flash memory device that can reduce the sensing error by securing a sensing margin.
또한, 본 발명의 제2 목적은 상기 플래시 메모리 장치의 센싱 방법을 제공하는 것이다.In addition, a second object of the present invention is to provide a sensing method of the flash memory device.
상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 플래시 메모리 장치의 센싱 회로는, 멀티레벨셀(MLC) 플래시 메모리의 셀 센싱 회로에 있어서, 선택된 셀이 제1 비트 그룹에 속하는 경우 활성화 되어 제1 독출 검증 전압을 상기 선택된 셀 및 복수의 FCG(Fixed Constant-Gate Variable-Current) 참조셀에 제공하고, 상기 제1 독출 검증 전압에 상응하여 생성된 셀 전압 및 복수의 FCG 참조 전압을 비교하여 제1 비교 결과 신호를 제공하는 FCG 센싱부와, 선택된 셀이 제2 비트 그룹에 속하는 경우 활성화 되어 복수의 제2 독출 검증 전압을 상기 선택된 셀 및 SG(Stepped Gate) 참조셀에 순차적으로 제공하고 각각의 제2 독출 검증 전압에 상응하여 생성되는 셀전압 및 SG 참조 전압을 비교하여 제2 비교 결과 신호를 제공하는 SG 센싱부 및 상기 제1 비교 결과 신호 및 상기 제2 비교 결과 신호 중 제공된 어느 하나의 비교 결과 신호에 상응하여 디코딩을 수행하여 상기 선 택된 셀의 상태 정보를 결정하는 디코더를 포함한다. 상기 FCG 센싱부는 상기 선택된 셀이 제1 비트그룹에 속하는 경우 제공된 활성화 제어 신호에 상응하여 활성화되어 상기 선택된 셀 및 상기 복수의 FCG 참조셀에 상기 제1 독출 검증 전압을 제공하는 FCG 전압 생성부와, 제공된 상기 제1 독출 검증 전압에 상응하는 참조 전류를 생성하는 복수의 FCG 참조셀과, 상기 선택된 셀로부터 제공된 전류를 상기 셀 전압으로 변환하는 제1 전류전압 변환부와, 상기 복수의 FCG 참조셀로부터 각각 제공된 전류를 상기 복수의 FCC 참조 전압으로 각각 변환하는 복수의 제2 전류전압 변환부 및 상기 셀 전압 및 상기 복수의 FCG 참조 전압을 비교하여 복수의 상기 제1 비교 결과 신호를 제공하는 복수의 제1 비교기를 포함할 수 있다. 상기 제1 독출 검증 전압은, 상기 제1 비트그룹에 속하는 문턱 전압들 중 가장 큰 문턱 전압보다 더 큰 전압을 가질 수 있다. 상기 SG 센싱부는 상기 선택된 셀이 제2 비트그룹에 속하는 경우 제공된 활성화 제어 신호에 상응하여 활성화되어 상기 복수의 제2 독출 검증 전압을 상기 선택된 셀 및 상기 SG 참조셀에 순차적으로 제공하는 SG 전압 생성부와, 순차적으로 제공되는 상기 복수의 제2 독출 검증 전압에 상응하는 참조 전류를 생성하는 SG 참조셀과, 상기 선택된 셀로부터 제공된 전류를 상기 셀 전압으로 변환하는 제1 전류전압 변환부와, 상기 SC 참조셀로부터 제공된 전류를 상기 SG 참조 전압으로 변환하는 제3 전류전압 변환부 및 상기 셀 전압 및 상기 SG 참조 전압을 비교하여 상기 제2 비교 결과 신호를 제공하는 제2 비교기를 포함할 수 있다. 상기 디코더부는 상기 제공된 제1 비교 결과 신호를 디코딩하여 상기 선택된 셀의 상태 정보를 결정하는 FCG 디코더 및 상기 제공된 제2 비교 결과 신호를 디코 딩하여 상기 선택된 셀의 상태 정보를 결정하는 SG 디코더를 포함할 수 있다. 상기 FCG 디코더는 상기 제공된 제1 비교 결과 신호를 디코딩하여 상기 제1 비트 그룹에 속한 비트들 중 MSB를 제외한 비트만을 디코딩 출력으로 제공할 수 있다. 상기 SG 디코더는 상기 제공된 제2 비교 결과 신호를 디코딩하여 상기 제2 비트 그룹에 속한 비트들 중 MSB를 제외한 비트들만을 디코딩 출력으로 제공할 수 있다.In the sensing circuit of a flash memory device according to an aspect of the present invention for achieving the first object of the present invention described above, in the cell sensing circuit of a multilevel cell (MLC) flash memory, the selected cell is assigned to the first bit group. Is activated to provide a first read verify voltage to the selected cell and a plurality of Fixed Constant-Gate Variable-Current (FCG) reference cells, and reference a cell voltage and a plurality of FCGs generated corresponding to the first read verify voltage. The FCG sensing unit which compares the voltages and provides a first comparison result signal, and is activated when the selected cell belongs to the second bit group, sequentially plural second read verification voltages to the selected cell and the stepped gate reference cell. SG sensing unit and the first comparison result signal to provide a second comparison result signal by comparing the cell voltage and the SG reference voltage generated corresponding to each second read verification voltage And corresponding to any one of the comparison result signals supplied from the second comparison result signal and a decoder for determining the state information of the selected cell lines to perform decoding. The FCG sensing unit is activated in response to an activation control signal provided when the selected cell belongs to a first bit group to provide the first read verify voltage to the selected cell and the plurality of FCG reference cells; A plurality of FCG reference cells for generating a reference current corresponding to the first read verify voltage provided, a first current voltage converter for converting a current provided from the selected cell into the cell voltage, and a plurality of FCG reference cells A plurality of second current voltage converters respectively converting the provided currents into the plurality of FCC reference voltages, and a plurality of agents configured to compare the cell voltages and the plurality of FCG reference voltages to provide a plurality of first comparison result signals. 1 may comprise a comparator. The first read verify voltage may have a voltage greater than the largest threshold voltage among the threshold voltages belonging to the first bit group. The SG sensing unit is activated in response to an activation control signal provided when the selected cell belongs to a second bit group, and sequentially provides the plurality of second read verification voltages to the selected cell and the SG reference cell. And a SG reference cell generating a reference current corresponding to the plurality of second read verification voltages sequentially provided, a first current voltage converter converting a current provided from the selected cell into the cell voltage, and the SC And a third comparator for converting the current provided from the reference cell into the SG reference voltage and a second comparator for comparing the cell voltage and the SG reference voltage to provide the second comparison result signal. The decoder unit may include an FCG decoder that decodes the provided first comparison result signal to determine state information of the selected cell, and an SG decoder that decodes the provided second comparison result signal to determine state information of the selected cell. Can be. The FCG decoder may decode the provided first comparison result signal and provide only a bit, except for the MSB, among the bits belonging to the first bit group to the decoding output. The SG decoder may decode the provided second comparison result signal and provide only the bits, except for the MSB, among the bits belonging to the second bit group to the decoding output.
또한, 상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 플래시 메모리 장치의 센싱 방법은, 멀티레벨셀 플래시 메모리의 문턱 전압 분포에 대응되는 상태 정보들을 제1 비트 그룹 및 제2 비트 그룹으로 구분하는 단계와, 선택된 셀이 속하는 비트 그룹을 판단하기 위한 비트 그룹 판단 전압을 제공하는 단계와, 상기 비트 그룹 판단 전압에 상응하여 상기 선택된 셀이 턴온되지 않는 경우에는 FCG(Fixed Constant-Gate Variable-Current) 센싱을 수행하는 단계와, 상기 비트 그룹 판단 전압에 상응하여 상기 선택된 셀이 턴온되는 경우에는 SG(Stepped Gate) 센싱을 수행하는 단계 및 상기 FCG 센싱 또는 상기 SG 센싱 중 어느 하나의 센싱을 통해 획득한 비교 결과 신호를 디코딩하여 상기 선택된 셀의 상태 정보를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 멀티레벨셀 플래시 메모리의 문턱 전압 분포에 대응되는 상태 정보들을 제1 비트 그룹 및 제2 비트 그룹으로 구분하는 단계는, 상기 상태 정보들의 최상위비트(Most Significant Bit)에 따라 구분할 수 있다. 상기 선택된 셀이 속하는 비트 그룹을 판단하기 위한 비트 그룹 판단 전압을 제공하는 단계는, 상기 제1 비트 그룹에 속한 문턱 전압 보다는 작고, 상기 제2 비트 그룹에 속한 문턱 전압 보다는 큰 전압을 상기 비트 그룹 판단 전압으로 제공할 수 있다. 상기 비트 그룹 판단 전압에 상응하여 상기 선택된 셀이 턴온되지 않는 경우에는 FCG 센싱을 수행하는 단계는, 최상위비트를 제1 논리값으로 설정하는 단계와, 제1 독출 검증 전압을 상기 선택된 셀 및 복수의 FCG 참조셀에 제공하는 단계와, 상기 제1 독출 검증 전압에 상응하여 상기 선택된 셀로부터 생성되는 셀 전류 및 상기 복수의 FCG 참조셀로부터 각각 생성되는 참조 전류를 각각 셀 전압 및 복수의 FCG 참조 전압으로 변환하는 단계와, 상기 셀전압 및 상기 복수의 FCG 참조 전압을 비교하여 복수의 제1 비교 결과 신호를 생성하는 단계 및 상기 복수의 제1 비교 결과 신호를 디코딩하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 비트 그룹 판단 전압에 상응하여 상기 선택된 셀이 턴온되는 경우에는 SG(Stepped Gate) 센싱을 수행하는 단계는, 최상위비트를 제2 논리값으로 설정하는 단계와, 제2 독출 검증 전압을 상기 선택된 셀 및 SG 참조셀에 제공하는 단계와, 상기 제2 독출 검증 전압에 상응하여 상기 선택된 셀로부터 생성되는 셀 전류 및 상기 SG 참조셀로부터 각각 생성되는 참조 전류를 각각 셀 전압 및 SG 참조 전압으로 변환하는 단계와, 상기 셀 전압이 상기 SG 참조전압보다 작은 경우에는 상기 제2 독출 검증 전압을 미리 설정된 크기만큼 증가시키는 단계 및 상기 미리 설정된 크기만큼 증가된 제2 독출 전압을 상기 선택된 셀 및 상기 SG 참조셀에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 멀티레벨셀 플래시 메모리의 센싱 방법은, 상기 셀 전압이 상기 SG 참조전압보다 큰 경우에는 비교 결과 신호를 디코딩하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, the sensing method of a flash memory device according to an aspect of the present invention for achieving the above-described second object of the present invention, the first bit group and the first state information corresponding to the threshold voltage distribution of the multi-level cell flash memory; Dividing into two bit groups, providing a bit group determination voltage for determining a bit group to which the selected cell belongs, and if the selected cell is not turned on in response to the bit group determination voltage, a fixed constant -Performing a gate variable-current (SG) sensing, performing stepped gate (SG) sensing when the selected cell is turned on in response to the bit group determination voltage, and any one of the FCG sensing or the SG sensing. And determining the state information of the selected cell by decoding the comparison result signal obtained through sensing of. The step of dividing the state information corresponding to the threshold voltage distribution of the multilevel cell flash memory into a first bit group and a second bit group may be classified according to a most significant bit of the state information. Providing a bit group determination voltage for determining a bit group to which the selected cell belongs, determining the bit group to a voltage that is smaller than a threshold voltage belonging to the first bit group and larger than a threshold voltage belonging to the second bit group. Can be provided as a voltage. When the selected cell is not turned on according to the bit group determination voltage, performing FCG sensing may include: setting a most significant bit to a first logic value, and setting a first read verify voltage to the selected cell and a plurality of cells. Providing a FCG reference cell, and a cell current generated from the selected cell corresponding to the first read verify voltage and a reference current generated from the plurality of FCG reference cells, respectively, as a cell voltage and a plurality of FCG reference voltages, respectively. And converting the cell voltage and the plurality of FCG reference voltages to generate a plurality of first comparison result signals and decoding the plurality of first comparison result signals. When the selected cell is turned on in response to the bit group determination voltage, performing a stepped gate (SG) sensing may include setting a most significant bit to a second logic value and setting a second read verify voltage to the selected cell. And providing an SG reference cell, and converting a cell current generated from the selected cell and a reference current generated from the SG reference cell to cell voltage and SG reference voltage, respectively, in correspondence with the second read verify voltage. And when the cell voltage is smaller than the SG reference voltage, increasing the second read verify voltage by a predetermined magnitude and adding a second read voltage increased by the preset magnitude to the selected cell and the SG reference cell. Providing a step may include. The sensing method of the multilevel cell flash memory may further include decoding a comparison result signal when the cell voltage is greater than the SG reference voltage.
상기와 같은 플래시 메모리 장치의 센싱 회로 및 플래시 메모리 장치의 센싱 방법에 따르면, 복수의 문턱 전압에 대응되는 비트들을 하위 비트 그룹(Lower bit group)과 상위 비트 그룹(Higher bit group)으로 구분하고, 선택된 셀에 비트그룹 판단 전압을 제공하여 선택된 셀이 속하는 비트 그룹이 하위 비트 그룹에 속하는 경우에는 SG 센싱을 통해 선택된 셀의 상태 정보를 검출하고, 선택된 셀이 상위 비트 그룹에 속하는 경우에는 FCG 센싱을 통해 선택된 셀의 상태 정보를 검출한다.According to the sensing circuit of the flash memory device and the sensing method of the flash memory device as described above, the bits corresponding to the plurality of threshold voltages are divided into a lower bit group and a higher bit group. By providing the bit group determination voltage to the cell, if the bit group to which the selected cell belongs belongs to the lower bit group, SG sensing detects state information of the selected cell, and if the selected cell belongs to the upper bit group, FCG sensing is performed. Detect state information of the selected cell.
따라서, 전압 전류 특성 곡선의 포화되지 않은 영역에서 센싱을 수행함으로써 센싱 마진을 확보할 수 있고, 이로 인해 센싱 오류를 감소시킬 수 있다.Therefore, the sensing margin can be secured by performing the sensing in the unsaturated region of the voltage-current characteristic curve, thereby reducing the sensing error.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중 의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term and / or includes a combination of a plurality of related items or any of a plurality of related items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. Hereinafter, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.
실시예Example
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리 장치의 센싱 방법을 설명 하기 위한 개념도로서, 하나의 메모리 셀에 3비트의 데이터가 저장되는 NAND형 3비트 MLC 플래시 메모리를 예를 들어 설명한다.3 is a conceptual diagram illustrating a sensing method of a flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention, and illustrates a NAND type 3 bit MLC flash memory in which 3 bits of data are stored in one memory cell.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리 장치는 하나의 셀이 3비트의 데이터를 저장할 수 있기 때문에 8개의 문턱 전압 분포를 가지게 된다.As shown in FIG. 3A, a flash memory device according to an embodiment of the present invention has eight threshold voltage distributions because one cell can store three bits of data.
본 발명에서는 8개의 문턱 전압에 대응되는 비트들을 하위 비트 그룹(Lower bit group)과 상위 비트 그룹(Higher bit group)으로 구분하고, 각 비트 그룹에 서로 다른 센싱 방법을 적용한다.In the present invention, the bits corresponding to the eight threshold voltages are divided into a lower bit group and a higher bit group, and different sensing methods are applied to each bit group.
구체적으로, '111, 110, 101 및 100'을 하위 비트 그룹으로 설정하고, '011, 010, 001 및 000'을 상위 비트 그룹으로 설정한 후, 데이터를 독출(read)하기 위해 선택된 셀이 속하는 비트 그룹을 판단하여 선택된 셀이 하위 비트 그룹에 속하는 것으로 판단되는 경우에는 Stepped Gate(이하, 'SG'라 약칭함) 센싱 방식을 적용하여 데이터를 독출하고, 선택된 메모리 셀이 상위 비트 그룹에 속하는 것으로 판단되는 경우에는 Fixed Constant-Gate Variable-Current(이하, 'FCG'라 약칭함) 센싱 방식을 적용하여 데이터를 독출한다.Specifically, after setting '111, 110, 101, and 100' as a lower bit group, and setting '011, 010, 001, and 000' as an upper bit group, a cell selected to read data belongs to. If it is determined that the selected cell belongs to the lower bit group by determining the bit group, data is read by applying a stepped gate (hereinafter, abbreviated as 'SG') sensing method, and the selected memory cell belongs to the upper bit group. When it is determined, data is read by using a fixed constant-gate variable-current (hereinafter, abbreviated as 'FCG') sensing method.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리 장치의 센싱 방법에서는 각 문턱 전압에 대응되는 비트들을 하위 비트 그룹과 상위 비트 그룹의 두 개의 비트 그룹으로 구분한 후, 하위 비트 그룹에는 SG 센싱 방식을 적용하고 상위 비트 그룹에는 FCG 센싱 방식을 적용함으로써, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 전압-전류 특성 곡선의 포화되지 않는 영역에서 센싱을 수행할 수 있고, 이로 인해 데이터 센싱 오류를 감소시킬 수 있다.That is, in the sensing method of the flash memory device according to an embodiment of the present invention, the bits corresponding to each threshold voltage are divided into two bit groups, a lower bit group and an upper bit group, and then an SG sensing method is applied to the lower bit group. By applying the FCG sensing scheme to the upper bit group, sensing can be performed in an unsaturated region of the voltage-current characteristic curve as shown in FIG. 3 (b), thereby reducing data sensing errors. Can be.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리 장치의 센싱 회로를 나타낸다.4 illustrates a sensing circuit of a flash memory device according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 센싱 회로는 FCG 센싱부(100), SG 센싱부(200) 및 디코더부(300)로 구성될 수 있고, 제어부(미도시)의 제어에 기초하여 FCG 센싱부(100) 또는 SG 센싱부(200) 중 어느 하나가 활성화되어 선택된 셀을 센싱한 후 센싱된 전압을 디코더부(300)에 제공하고 디코더부(300)의 출력에 따라 선택된 셀의 상태를 판단(즉, 데이터를 독출)한다.Referring to FIG. 4, a data sensing circuit according to an embodiment of the present invention may be configured with an
구체적으로, FCG 센싱부(100)는 FCG 전압 생성부(110), 3개의 FCG 참조 셀(120), 전류전압 변환부(130) 및 3개의 비교기(140)로 구성될 수 있다.In detail, the
FCG 전압 생성부(110)는 제어부(미도시)의 제어 신호에 상응하여 활성화되고, 미리 설정된 크기의 FCG 전압(VFCG)을 생성하여 3개의 FCG 참조 셀(120) 및 선택된 셀(150)의 게이트에 제공한다. FCG 전압(VFCG)은 도 3의 (a)에 도시된 독출 검증 전압(Vr8)이 될 수 있다.The
여기서, 상기 3개의 FCG 참조 셀(120) 및 상기 선택된 셀(150)은 각각 제공된 FCG 전압(VFCG)에 상응하여 전류가 흐르게 되고, 3개의 FCG 참조 셀(120) 및 상기 선택된 셀(150)에 각각 연결된 전류전압 변환부(130 및 160)는 각각 흐르는 전류(Icell, Iref1, Iref2 및 Iref3)에 상응하는 전압을 생성하여 해당 비교기(140)에 제 공한다.In this case, the three
3개의 비교기(140)는 각각 전류전압 변환부(160)에서 제공된 셀 전압(Vcell)과 3개의 전류전압 변환부(130)에서 제공된 참조 전압(Vref1, Vref2 및 Vref3)을 비교한 후 비교 결과 신호(Vout1, Vout2 및 Vout3)를 디코더부(300)의 FCG디코더(310)에 제공한다.The three
SG 센싱부(200)는 SG 전압 생성부(210), SG 참조 셀(220), 전류전압 변환부(230) 및 비교기(240)로 구성될 수 있다.The
SG 전압 생성부(210)는 제어부(미도시)의 제어 신호에 상응하여 활성화되고, SG 전압(VSG)을 생성하여 SG 참조 셀(220) 및 선택된 셀(150)의 게이트에 제공한다. 상기 SG 전압(VSG)은 도 3의 (a)에 도시된 3개의 독출 검증 전압(Vr1, Vr2 및 Vr3)이 될 수 있고, SG 전압 생성부(210)는 미리 설정된 시간 동기에 따라 상기 3개의 독출 검증 전압(Vr1, Vr2 및 Vr3)을 SG 참조 셀(220) 및 선택된 셀(150)의 게이트에 순차적으로 제공한다.The
여기서, 상기 SG 참조 셀(220) 및 상기 선택된 셀(150)은 순차적으로 제공된 독출 검증 전압(Vr1, Vr2 및 Vr3)에 상응하여 전류가 흐르게 되고, SG 참조 셀(220) 및 선택된 셀(150)에 각각 연결된 전류전압 변환부(230 및 160)는 흐르는 전류(Iref4 및 Icell)에 상응하는 전압을 생성하여 비교기(240)에 제공한다.In this case, the
비교기(240)는 전류전압 변환부(160)에서 제공된 전압(Vcell)과 전류전압 변환부(230)에서 제공된 전압(Vref4)을 비교한 후 비교 결과 신호(Vout4)를 디코더부(300) 의 SG디코더(320)에 제공한다.The
전류전압 변환부(140), 전류전압 변환부(160) 및 전류전압 변환부(230)은 모두 동일한 구성을 가질 수 있다, 전류전압 변환부(140, 160 및 230)의 상세한 구성은 도 5에서 상세하게 설명한다.The
디코더부(300)은 FCG 디코더(310) 및 SG 디코더(320)로 구성될 수 있다. FCG 디코더(310)는 비교기(140)로부터 제공된 비교 결과 신호(Vout1, Vout2 및 Vout3)에 상응하여 디코딩을 수행하여 디코딩 신호(DH2, DH1 및 DH0)를 출력한다. 여기서, 상기 디코딩 신호(DH2, DH1 및 DH0)는 상위 비트 그룹(011, 010, 001 및 000)에 속한 셀 상태 정보 들 중 어느 하나의 셀 상태 정보를 나타내고, 상위 비트 그룹에 속한 비트들은 모두 MSB(Most Significant Bit)가 '0'이기 때문에 FCG 디코더(310)는 입력된 비교 결과 신호(Vout1, Vout2 및 Vout3)에 상응하여 두 비트(즉, DH1 및 DH0)만 디코딩 신로로 출력한다.The
또한, SG 디코더(320)는 비교기(240)로부터 제공된 비교 결과 신호(Vout4)에 상응하여 디코딩을 수행하여 디코딩 신호(DL2, DL1 및 DL0)를 출력한다. 여기서, 상기 디코딩 신호(DL2, DL1 및 DL0)는 하위 비트 그룹(111, 110, 101 및 100)에 속한 셀 상태 정보 들 중 어느 하나의 셀 상태 정보를 나타내고, 하위 비트 그룹에 속한 비트들은 모두 MSB가 '1'이기 때문에 SG 디코더(320)는 입력된 비교 결과 신호(Vout4)에 상응하여 두 비트(즉, DL1 및 DL0)만 디코딩 신호로 출력한다.In addition, the
도 4에 도시된 데이터 센싱 회로에서 FCG 전압 생성부(110) 및 SG 전압 생성 부(210)는 제어부(미도시)에 제어신호(예를 들면, 인에이블 신호)에 상응하여 활성화되고, 제어부는 선택된 셀이 속하는 비트 그룹을 판단하기 위한 비트그룹 판단전압으로 도 3의 (a)에 도시된 독출 검증 전압(Vr4)를 인가한 후 상기 선택된 셀의 턴온 여부에 따라 FCG 전압 생성부(110) 및 SG 전압 생성부(210) 중 어느 하나를 활성화시킬 수 있다.In the data sensing circuit shown in FIG. 4, the
도 5는 도 4에 도시된 전류전압 변환부의 상세한 구성을 나타내는 회로도이다. 도 4에 도시된 전류전압 변환부(130, 160 및 230)는 모두 동일한 구성을 가지므로, 도 5에서는 전류전압 변환부(130)를 예를 들어 설명한다.5 is a circuit diagram illustrating a detailed configuration of the current voltage converter shown in FIG. 4. Since the
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류전압 변환부(130)는 전원 공급부(131), 전압 안정화부(133), 풀업(pull up)부(135), 풀다운(pull down)부(137), 로드(load) 트랜지스터(TN4) 및 저항(R)으로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 5, the
전원 공급부(131)는 인버터 및 PMOS 트랜지스터(TP1)로 구성될 수 있고, 센스앰프 인에이블 신호(SAE)에 상응하여 트랜지스터(TP1)가 턴온됨으로써 전원(VDD)을 제공한다.The
전압 안정화부(133)는 PMOS 트랜지스터(TP2)와 NMOS 트랜지스터(TN1)로 구성될 수 있고, 전원 공급부(131)에 공급되는 전압(VDD)을 안정화하는 기능을 수행한다.The
풀업부(135)는 두 개의 PMOS 트랜지스터(TP3 및 TP4)로 구성될 수 있다. 트랜지스터(TP3)는 센스앰프 디스에이블 신호(/SAE)에 상응하여 턴온되고, 트랜지스 터(TP4)는 유입되는 셀 전류(Icell)에 비례하여 형성되는 전압(VR)에 상응하여 턴온되어 전류를 구동함으로써 로드 트랜지스터(TN4)의 전류(Is) 구동을 제어한다.The pull-up
풀다운부(137)는 NMOS 트랜지스터(TN2 및 TN3)로 구성될 수 있다. 트랜지스터(TN2)는 센스앰프 디스에이블 신호(/SAE)에 상응하여 턴온 또는 턴오프되어 로드 트랜지트터(TN4)의 온오프 동작을 제어한다. 예를 들어, 센스앰프 디스에이블 신호(/SAE)가 논리 하이인 경우에는 트랜지스터(TN2)가 턴온되어 트랜지스터(TP4) 및 트랜지스터(TN3)의 동작에 상관없이 로드 트랜지스터(TN4)가 턴오프 된다. 트랜지스터(TN3)는 유입되는 셀 전류(Icell)에 비례하여 형성되는 전압(VR)에 상응하여 턴온되어 전류를 구동함으로써 로드 트랜지스터(TN4)의 전류(Is) 구동을 제어한다.The pull-down
로드 트랜지스터(TN4)는 풀업부(145) 및 풀다운부(147)의 동작에 상응하여 형성되는 전압(VGS)에 비례하여 전류(Is)를 구동함으로써 출력 전압(Vout)을 제어한다.The load transistor TN4 controls the output voltage V out by driving the current I s in proportion to the voltage V GS formed corresponding to the operation of the pull-up unit 145 and the pull-down unit 147.
저항(R)은 유입되는 전류(Icell)의 크기에 따라 전압(VR)을 분배하는 기능을 수행한다.The resistor R distributes the voltage V R according to the magnitude of the current I cell .
도 5를 참조하여, 전류전압 변환부(130)의 전체적인 동작을 설명하면, 먼저 전류전압 변환부(130)에 셀 전류(Icell)가 입력되면, 입력된 셀 전류(Icell)의 크기에 비례하여 전압(VR)이 형성된다.Referring to FIG. 5, the overall operation of the
상기 형성된 전압(VR)은 풀업부(145)의 트랜지스터(TP4) 및 풀다운부(147)의 트랜지스터(TN3)의 게이트에 공통으로 제공되고, 상기 트랜지스터(TP4) 및 트랜지스터(TN3)의 전류 구동 능력은 상기 제공된 전압(VR)에 따라 결정된다.The formed voltage V R is commonly provided to the gates of the transistor TP4 of the pull-up unit 145 and the transistor TN3 of the pull-down unit 147, and the current driving of the transistors TP4 and TN3 is performed. The ability is determined according to the voltage V R provided above.
로드 트랜지스터(TN4)의 게이트(Gate)와 소스(Source)간 전압(VGS)은 트랜지스터(TP4) 및 트랜지스터(TN3)의 전류 구동 능력에 상응하여 결정되고, 결정된 전압(VGS)에 상응하여 로드 트랜지스터(TN4)의 소스(Source)를 통해 흐르는 전류(IS)의 크기가 결정된다.The voltage V GS between the gate and the source of the load transistor TN4 is determined according to the current driving capability of the transistors TP4 and TN3 and corresponds to the determined voltage V GS . The magnitude of the current I S flowing through the source of the load transistor TN4 is determined.
또한, 출력 전류(Iout)의 크기는 로드 트랜지스터(TN4)의 소스(Source)를 통해 흐르는 전류(IS)의 크기에 상응하여 결정되고, 결정된 출력 전류(Iout)의 크기에 비례하여 출력 전압(Vout)의 크기가 결정된다.In addition, the magnitude of the output current I out is determined according to the magnitude of the current I S flowing through the source of the load transistor TN4, and is output in proportion to the magnitude of the determined output current I out . The magnitude of the voltage V out is determined.
예를 들어, 상기 입력되는 셀 전류(Icell)의 크기가 큰 경우에는 이에 상응하여 전압(VR)이 상승하고, 상승된 전압(VR)에 상응하여 트랜지스터(TN3)의 전류 구동능력은 커지고, 트랜지스터(TP4)의 전류 구동능력은 작아지게 되어 로드 트랜지스터(TN4)의 게이트와 소스간 전압(VGS)이 감소하게 된다. 그리고, 감소된 전압(VGS)에 상응하여 로드 트랜지스터(TN4)의 전류 구동능력이 감소하여 전류(IS)가 감소하고 출력 전류(Iout)는 증가하여 출력 전압(Vout)은 증가하게 된다.For example, when the size of the input cell current I cell is large, the voltage V R increases accordingly, and the current driving capability of the transistor TN3 corresponds to the increased voltage V R. As a result, the current driving capability of the transistor TP4 is reduced, so that the voltage V GS between the gate and the source of the load transistor TN4 is reduced. In addition, the current driving capability of the load transistor TN4 decreases corresponding to the reduced voltage V GS , so that the current I S decreases and the output current I out increases so that the output voltage V out increases. do.
도 6은 도 4에 도시된 FCG 디코더의 상세한 회로 및 진리표를 나타낸다.6 shows a detailed circuit and a truth table of the FCG decoder shown in FIG.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 각 비교기(140)는 전류전압 변환부(160)에서 제공된 셀 전압(Vcell)과 해당 전류전압 변환부(130)에서 제공된 참조전압(Vref1, Vref2, Vref3)을 비교한 후 비교 결과 신호(Vout1, Vout2 및 Vout3)를 출력한다.4 to 6, each
예를 들어, 선택된 셀의 상태가 '001'인 경우 각 비교기(140)는 비교 결과 신호(Vout1, Vout2 및 Vout3)로 '0, 1, 1'을 출력하게 되고, FCG 디코더(310)는 입력된 상기 비교 결과 신호(Vout1, Vout2 및 Vout3)에 상응하여 디코딩된 출력값(DH1, DH0)으로 '10'을 출력하게 된다.For example, when the state of the selected cell is '001', each
여기서, FCG 센싱부(100)는 도 3의 (a)에 도시된 문턱 전압 분포도에서 상위 비트 그룹(즉, 011, 010, 001 및 000)에 대해서 데이터 센싱을 수행하고, 상기 상위 비트 그룹의 각 상태 비트들은 모두 MSB(가 '0'이기 때문에 FCG 디코더(310)는 입력된 비교 결과 신호(Vout1, Vout2 및 Vout3)에 상응하여 MSB를 제외한 나머지 두 비트(즉, DH1, DH0)에 대해서만 디코딩을 수행한다.Here, the
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 플래시 메모리 장치의 센싱 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 8은 도 7에 도시된 FCG 센싱 단계의 상세한 내용을 나타내는 흐름도이며, 도 9는 도 7에 도시된 SG 센싱 단계의 상세한 내용을 나타내는 흐름도 이다.7 is a flowchart illustrating a sensing method of a flash memory device according to an embodiment of the present invention, FIG. 8 is a flowchart illustrating details of an FCG sensing step illustrated in FIG. 7, and FIG. 9 is a SG illustrated in FIG. 7. This is a flowchart showing the details of the sensing step.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 먼저, 플래시 메모리의 셀 어레이에서 독출 대상 셀을 선택하고(단계 710), 선택된 셀이 속하는 비트 그룹을 판단하기 위해 상기 선택된 셀에 비트 그룹 판단 전압을 제공한다(단계 720). 여기서, 상기 비트 그룹 판단 전압은 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 하위비트 그룹에 속한 문턱 전압 보다는 크고 상위 비트 그룹에 속한 문턱 전압 보다는 작은 전압(예를 들면, Vr4)으로 결정될 수 있다.7 to 9, first, a target cell to be read is selected from a cell array of a flash memory (step 710), and a bit group determination voltage is provided to the selected cell to determine a bit group to which the selected cell belongs (step 710). Step 720). Here, the bit group determination voltage may be determined as a voltage (eg, Vr4) that is larger than a threshold voltage belonging to the lower bit group and smaller than a threshold voltage belonging to the upper bit group, as shown in FIG. 3A.
이후, 상기와 같이 제공된 비트 그룹 판단 전압에 상응하여 선택된 셀이 턴온되었는가를 판단하고(단계 730), 이에 기초하여 셀 센싱 방법을 적용한다.Thereafter, it is determined whether the selected cell is turned on in accordance with the bit group determination voltage provided as described above (step 730), and the cell sensing method is applied based on this.
즉, 선택된 셀이 턴온 되지 않아서 셀 전류(Icell)가 흐르지 않는 경우에는 상기 선택된 셀이 상위 비트 그룹(즉, 011, 010, 001, 000)에 속하는 것으로 판단하여 FCG 센싱을 통해 상기 선택된 셀을 센싱하고(단계 740), 선택된 셀이 턴온되어 셀 전류(Icell)가 흐르는 경우에는 상기 선택된 셀이 하위 비트 그룹(즉, 111, 110, 101, 100)에 속하는 것으로 판단하여 SG 센싱을 통해 상기 선택된 셀을 센싱한다(단계 760).That is, when the cell current I cell does not flow because the selected cell is not turned on, it is determined that the selected cell belongs to an upper bit group (ie, 011, 010, 001, 000), and the selected cell is selected through FCG sensing. In
구체적으로, 상기 선택된 셀에 대해 FCG 센싱을 수행하는 경우에는, 상위 비트 그룹에 속하는 비트들의 MSB가 모두 '0'이기 때문에 DH2를 '0'으로 설정한다(단계 741).In detail, when FCG sensing is performed on the selected cell, DH2 is set to '0' because MSBs of bits belonging to an upper bit group are all '0' (step 741).
그리고, 미리 설정된 독출 검증 전압을 선택된 셀 및 3개의 FCG 참조 셀에 제공한다(단계 742). 여기서, 상기 미리 설정된 독출 검증 전압은 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 상위 비트 그룹에 속한 문턱 전압 분포보다 더 큰 전압을 가지는 전압(예를 들면, Vr8)으로 설정될 수 있다.The preset read verify voltage is then provided to the selected cell and three FCG reference cells (step 742). The preset read verify voltage may be set to a voltage (eg, Vr8) having a voltage larger than a threshold voltage distribution belonging to an upper bit group, as shown in FIG. 3A.
이후, 상기 선택된 셀과 3개의 FCG 참조 셀에서는 각각 제공된 독출 검증 전압에 상응하는 셀 전류(Icell) 및 참조셀 전류(Iref1, Iref2, Iref3)가 흐르게 되고, 전류압전압 변환부는 셀 전류(Icell) 및 참조셀 전류(Iref1, Iref2, Iref3)를 셀 전압(Vcell) 및 참조전압(Vref1, Vref2, Vref3)으로 변환한다(단계 743).Thereafter, in the selected cell and the three FCG reference cells, a cell current I cell and a reference cell current I ref1 , I ref2 , and I ref3 corresponding to the read verification voltages respectively flow, and the current-voltage voltage converting unit flows through the cell. The current I cell and the reference cell currents I ref1 , I ref2 , and I ref3 are converted into the cell voltage V cell and the reference voltages V ref1 , V ref2 , and V ref3 (step 743).
이후, 비교기는 상기 셀 전압(Vcell)과 참조전압(Vref1, Vref2, Vref3)을 비교하여 비교 결과 신호(Vout1, Vout2 및 Vout3)를 제공하고(단계 744), FCG 디코더는 상기 비교 결과 신호를 디코딩(Vout1, Vout2 및 Vout3)하여(단계 745), MSB를 제외한 두 개의 비트(DH1, DH0)를 결정한다(단계 780).Thereafter, the comparator compares the cell voltage V cell and the reference voltages V ref1 , V ref2 , and V ref3 to provide comparison result signals V out1 , V out2, and V out3 (step 744), and the FCG decoder. Decodes the comparison result signal (V out1 , V out2 and V out3 ) (step 745) to determine two bits DH1 and DH0 excluding the MSB (step 780).
또는, 상기 선택된 셀에 대해 SG 센싱을 수행하는 경우에는, 상위 비트 그룹에 속하는 비트들의 MSB가 모두 '1'이기 때문에 DL2를 '1'로 설정한다(단계 761).Alternatively, when performing SG sensing on the selected cell, DL2 is set to '1' because the MSBs of the bits belonging to the higher bit group are all '1' (step 761).
그리고, 미리 설정된 독출 검증 전압을 선택된 셀 및 SG 참조 셀에 제공한다(단계 762). 여기서, 선택된 셀 및 SG 참조 셀에 최초로 제공되는 전압은 도 3의 (a)에 도시된 하위 비트 그룹에 속하는 독출 검증 전압(Vr1, Vr2, Vr3) 중 가장 낮은 독출 검증 전압(즉, Vr1)이 제공될 수 있다.The preset read verify voltage is then provided to the selected cell and the SG reference cell (step 762). Here, the voltage first provided to the selected cell and the SG reference cell is the lowest read verify voltage (ie, Vr1) among the read verify voltages Vr1, Vr2, and Vr3 belonging to the lower bit group illustrated in FIG. 3A. Can be provided.
이후, 상기 선택된 셀과 SG 참조 셀에서는 각각 제공된 독출 검증 전압에 상 응하는 셀 전류(Icell) 및 참조셀 전류(Iref4)가 흐르게 되고, 전류압전압 변환부는 셀 전류(Icell) 및 참조셀 전류(Iref4)를 셀 전압(Vcell) 및 참조전압(Vref4)으로 변환한다(단계 763).Thereafter, in the selected cell and the SG reference cell, a cell current I cell and a reference cell current I ref4 corresponding to the read verification voltage are respectively supplied, and the current-voltage voltage converter is connected to the cell current I cell and the reference. The cell current I ref4 is converted into the cell voltage V cell and the reference voltage V ref4 (step 763).
이후, 비교기는 상기 셀 전압(Vcell)과 참조전압(Vref4)을 비교하여(단계 764) 셀 전압(Vcell)이 상기 참조전압(Vref4)보다 큰 경우에는 비교 결과 신호를 디코딩하여(단계 766) MSB를 제외한 두 개의 비트(즉, DL1, DL0)를 결정하고(단계 780), 셀 전압(Vcell)이 상기 참조전압(Vref4)보다 작은 경우에는 독출 검증 전압을 미리 설정된 크기 만큼 증가 시킨 후(단계 765) 단계 762로 되돌아간다. 여기서, 단계 765의 수행을 통해 증가된 전압은 도 3의 (a)에 도시된 Vr2가 될 수 있고, 단계 762 내지 단계 764의 수행 결과 Vr2를 인가한 경우에도 셀 전압(Vcell)이 상기 참조전압(Vref4)보다 작은 경우에는 단계 765의 수행을 통해 독출 검증 전압을 Vr3로 증가시킨 후 단계 762 내지 단계 764를 다시 수행한다.Thereafter, the comparator compares the cell voltage V cell and the reference voltage V ref4 (step 764), and if the cell voltage V cell is greater than the reference voltage V ref4 , decodes the comparison result signal ( In
즉, SG 센싱 방법에서는 선택된 셀 및 SG 참조셀에 도 3의 (a)에 도시된 독출 검증 전압 Vr1을 제공하여 선택된 셀에 전류가 흐르면 상기 선택된 셀의 상태를 '111'로 결정하고, 독출 검증 전압 Vr2가 제공되었을 때 선택된 셀에 전류가 흐르면 상기 선택된 셀의 상태를 '110'으로 결정하고, 독출 검증 전압 Vr3가 제공되었을 때 선택된 셀에 전류가 흐르면 상기 선택된 셀의 상태를 '101'로 결정한다. 그리고, 독출 검증 전압 Vr3가 제공되었을 때 선택된 셀에 전류가 흐르지 않으면 상 기 선택된 셀의 상태를 '100'으로 결정한다. That is, in the SG sensing method, a read verify voltage Vr1 shown in FIG. 3A is provided to the selected cell and the SG reference cell to determine the state of the selected cell as '111' when current flows in the selected cell. When a current flows in the selected cell when the voltage Vr2 is provided, the state of the selected cell is determined as '110'. When the current flows in the selected cell when the read verify voltage Vr3 is provided, the state of the selected cell is determined as '101'. do. When no current flows in the selected cell when the read verify voltage Vr3 is provided, the state of the selected cell is determined as '100'.
또한, SG 센싱 방법에서는 선택된 셀에 크기가 다른 독출 검증 전압이 제공되는 시간이 각각 다르기 때문에 이에 상응하는 SG 디코더가 구현되어야 한다. 예를 들어, SG 센싱 방법에서 독출 검증 전압 Vr1, Vr2, Vr3가 각각 1usec, 3usec, 5usec에 인가되는 경우, 1usec에서 선택된 셀에 전류가 흐르면 SG 디코더의 출력은 '111'이 되어야 하고, 3usec에서 선택된 셀에 전류가 흐르면 SG 디코더의 출력은 '110'이 되어야 하며, 5usec에서 선택된 셀에 전류가 흐르면 SG 디코더의 출력은 '101'이 되어야 한다. 또는 5usec 이후에 선택된 셀에 전류가 흐르지 않으면 SG 디코더의 출력은 '100'이 되어야 한다.Also, in the SG sensing method, since the time for which the read verification voltages having different sizes are provided to the selected cells is different, the corresponding SG decoder must be implemented. For example, in the SG sensing method, when the read verification voltages Vr1, Vr2, and Vr3 are applied to 1usec, 3usec, and 5usec, respectively, when the current flows in the cell selected in 1usec, the output of the SG decoder should be '111', and in 3usec, If the current flows in the selected cell, the output of the SG decoder should be '110'. If the current flows in the cell selected in 5usec, the output of the SG decoder should be '101'. Alternatively, if no current flows in the selected cell after 5usec, the output of the SG decoder should be '100'.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the embodiments above, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.
도 1은 일반적인 Fixed Constant-Gate Variable-Current 센싱 방법을 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating a general fixed constant-gate variable-current sensing method.
도 2는 3비트 이상의 MLC 플래시 메모리에서 발생하는 전류 레벨의 포화상태를 설명하기 위한 특성 그래프이다.FIG. 2 is a characteristic graph illustrating a saturation state of current levels occurring in an MLC flash memory of 3 bits or more.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리 장치의 센싱 방법을 설명하기 위한 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating a sensing method of a flash memory device according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리 장치의 센싱 회로를 나타낸다.4 illustrates a sensing circuit of a flash memory device according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 도시된 전류전압 변환부의 상세한 구성을 나타내는 회로도이다.5 is a circuit diagram illustrating a detailed configuration of the current voltage converter shown in FIG. 4.
도 6은 도 4에 도시된 FCG 디코더의 상세한 회로 및 진리표를 나타낸다.6 shows a detailed circuit and a truth table of the FCG decoder shown in FIG.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 플래시 메모리 장치의 센싱 방법을 나타내는 흐름도이다.7 to 9 are flowcharts illustrating a sensing method of a flash memory device according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : FCG 센싱부 110 : FCG 전압 생성부100: FCG sensing unit 110: FCG voltage generation unit
120 : FCG 참조 셀 130 : 전류전압 변환부120: FCG reference cell 130: current voltage converter
140 : 비교기 200 : SG 센싱부140: comparator 200: SG sensing unit
210 : SG 전압 생성부 220 : SG 전압 생성부210: SG voltage generator 220: SG voltage generator
230 : 전류 전압 변환부 240 : 비교기230: current voltage converter 240: comparator
300 : 디코더부 310 : FCG 디코더300: decoder 310: FCG decoder
320 : SG 디코더320: SG decoder
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