JP2008047278A - Memory device using selective self-boosted programming operation and its programming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フラッシュメモリ装置及びその動作方法に関し、さらに詳細には、フラッシュメモリ装置のプログラムに関する。 The present invention relates to a flash memory device and an operating method thereof, and more particularly, to a program for a flash memory device.
フラッシュメモリ装置は、電子機器等の多様な分野においてデータ格納装置のために用いられる。例えば、フラッシュメモリ装置は、コンピュータメモリーカード、半導体を利用した格納装置(USBメモリキー等)、デジタルカメラ、メディア再生装置、そして携帯電話等において利用される。一般的な形態のフラッシュメモリは、それぞれのビットラインに接続されるように設定されたフローティングゲートトランジスタ装置の直列接続したストリングで構成された列と、共通ワードラインに並列に接続したコントロールゲートの行を有するので、NANDフラッシュメモリと呼ばれる。 Flash memory devices are used for data storage devices in various fields such as electronic devices. For example, the flash memory device is used in a computer memory card, a storage device (such as a USB memory key) using a semiconductor, a digital camera, a media playback device, and a mobile phone. A common form of flash memory is a column of floating gate transistor devices configured to be connected to their respective bit lines, and a row of control gates connected in parallel to a common word line. Therefore, it is called a NAND flash memory.
このような装置において行われる動作は、一般にプログラミング、消去、読み出し動作を含む。フラッシュメモリ装置のフローティングゲートトランジスタセルのプログラミングは、一般に、ソース領域に対して、セルのドレイン領域に第1の陽電圧を印加し、前記装置のコントロールゲートに第1の陽電圧より大きい第2の陽電圧を印加することで行われる。フローティングゲートに格納された電子がない場合には、このようなバイアス条件は、ソースとドレインとの間の基板の表面に逆階層チャネルの形成を引き起こす。ドレイン・ソース電圧は、十分に大きい運動エネルギーを得て、通常、「ホット」エレクトロンと呼ばれる電子を、チャネルを介してドレイン領域に加速する。また、コントロールゲートのより大きいポジティブバイアスは、チャネル領域からフローティングゲートを分離するトンネルリング酸化物層に電界を形成する。前記電界は、ホットエレクトロンを引き込み、トンネルリングと呼ばれる過程によりコントロールゲートとチャネル領域との間に配置されたフローティングゲートに向かって加速させる。その後、フローティングゲートは、電荷を蓄積し、該蓄積した電荷を拘束する。 The operations performed in such devices generally include programming, erasing and reading operations. The programming of a floating gate transistor cell of a flash memory device generally involves applying a first positive voltage to the drain region of the cell relative to the source region and a second positive voltage greater than the first positive voltage to the control gate of the device. This is done by applying a positive voltage. In the absence of electrons stored in the floating gate, such a bias condition causes the formation of an inverse hierarchical channel on the surface of the substrate between the source and drain. The drain-source voltage gains sufficiently large kinetic energy to accelerate electrons, usually called “hot” electrons, through the channel to the drain region. Also, the greater positive bias of the control gate creates an electric field in the tunneling oxide layer that separates the floating gate from the channel region. The electric field draws hot electrons and accelerates them toward a floating gate disposed between the control gate and the channel region by a process called tunneling. Thereafter, the floating gate accumulates charges and restrains the accumulated charges.
フローティングゲートに多い量の拘束電荷(電子)を蓄積することは、トランジスタの有効閾電圧の上昇を引き起こす。閾電圧の上昇が十分に大きいと、読み出し動作中に予め定められた読み出し電圧がコントロールゲートに印加されたときに、前記トランジスタは、非導電的「オフ」状態を維持するはずである。プログラムされた状態で知られたこの状態において、前記セルは、論理「0」を格納している。一旦プログラムされると、前記装置は、通常、長い時間の間電源供給が妨害されるか、または遮断されても、高い閾電圧を維持する。 Accumulating a large amount of bound charges (electrons) in the floating gate causes an increase in the effective threshold voltage of the transistor. If the threshold voltage rise is large enough, the transistor should maintain a non-conductive “off” state when a predetermined read voltage is applied to the control gate during a read operation. In this state, known in the programmed state, the cell stores a logic “0”. Once programmed, the device typically maintains a high threshold voltage even if power is interrupted or shut off for a long period of time.
セル読み出しは、予め定められた読み出し電圧を、通常、各セルの行を接続するワードラインを介してコントロールゲートに印加し、陽電圧を通常各セルの列を接続するビットラインを介してドレイン領域に印加することにより行われる。仮りに、セルがプログラムされたとすれば、ドレイン電流は流れない。しかしながら、仮りにセルがプログラムされないとすれば(あるいは、消去されたとすれば)、ドレイン電流は流れるはずである。このような状態において、セルは、論理「1」を格納しているという。したがって、ビットライン電流をモニターリングすることで、セルの状態が判断され得る。 In cell reading, a predetermined read voltage is usually applied to the control gate via a word line that connects each cell row, and a positive voltage is usually applied to the drain region via a bit line that connects each cell column. This is done by applying to. If the cell is programmed, no drain current will flow. However, if the cell is not programmed (or erased), drain current should flow. In such a state, the cell is said to store a logic “1”. Therefore, by monitoring the bit line current, the state of the cell can be determined.
セルの消去は、フローティングゲート内に格納された電荷を除去することによって行われる。例えば、消去動作は、コントロールゲートを接地し、陽電圧を基板に印加(例えば、10〜20ボルト)することで行われることができる。一般に、フラッシュメモリ装置では、多数のセルが一度に消去される。 The cell is erased by removing the charge stored in the floating gate. For example, the erase operation can be performed by grounding the control gate and applying a positive voltage (for example, 10 to 20 volts) to the substrate. Generally, in a flash memory device, a large number of cells are erased at once.
上述のように、NANDフラッシュメモリ装置には、セルが直列に接続したストリングを含んだ多数の列が配列される。NANDストリング内のセルをプログラムするために、前記ストリングと接続したビットラインは接地される。その後、ストリングをビットラインに接続する選択トランジスタがターンオンし、ストリング内のプログラムされないセルは、トンネルリングを引き起こさずにも係らず、セルを作動するのに充分な通過電圧(例えば、10ボルト)を当該ワードラインに印加することで作動される。プログラムされるセルのワードラインにさらに高いプログラム電圧(例えば、18ボルト)が印加されると、セルのチャネルとフローティングゲートとの間にトンネルリングが発生する。 As described above, in the NAND flash memory device, a number of columns including strings in which cells are connected in series are arranged. In order to program the cells in the NAND string, the bit line connected to the string is grounded. The select transistor that connects the string to the bit line is then turned on and the unprogrammed cell in the string has a sufficient pass voltage (e.g., 10 volts) to operate the cell without causing tunneling. It is activated by applying it to the word line. When a higher program voltage (e.g., 18 volts) is applied to the word line of the cell being programmed, tunneling occurs between the cell channel and the floating gate.
ISPP技法では、プログラムされるセルのコントロールゲートに印加されるプログラム電圧は、セル閾電圧が要求された水準に到達するまで次第に増加する。特に、プログラム電圧が第1レベルとして印加された後、プログラムされるセルの閾電圧は、前記セルが正しくプログラムされたか否かを判断するために点検(読み出し)される。検証が失敗すると、プログラム電圧が増加し、再度検証が行われる。プログラム電圧は、要求される閾電圧が達成されるまで、上記のような方法により段階的に増加する。上記の方法において、セルの過プログラミング(Over Programming)は、減少または回避される。 In ISPP techniques, the program voltage applied to the control gate of the cell being programmed increases gradually until the cell threshold voltage reaches the required level. In particular, after the program voltage is applied as the first level, the threshold voltage of the programmed cell is checked (read) to determine whether the cell has been programmed correctly. If verification fails, the program voltage increases and verification is performed again. The program voltage is increased stepwise in the manner described above until the required threshold voltage is achieved. In the above method, cell overprogramming is reduced or avoided.
NANDフラッシュメモリ装置において、プログラムされるセルのワードラインは、他のストリングのセルにも接続される。一般に、上記の他のセルは、正しくないプログラミングが減少するか、又は除去されるようにバイアスされる。特に、チャネルポテンシャルを増加させるために、すなわち、コントロールゲートにプログラム電圧が印加される時のチャネルとゲート電極との間の電圧差を減らすために、上記のプログラム防止されたセルに電圧が印加される。 In a NAND flash memory device, the word line of the cell being programmed is also connected to cells of other strings. In general, the other cells are biased such that incorrect programming is reduced or eliminated. In particular, to increase the channel potential, i.e., to reduce the voltage difference between the channel and the gate electrode when a program voltage is applied to the control gate, a voltage is applied to the above-described anti-programmed cell. The
正しくないプログラミングの可能性をさらに減らすために、プログラム禁止されたセルのチャネル電圧を上げる技法が開発されてきた。「セルフブースト」技法では、選択されないストリングのセルは、まずストリング選択トランジスタとビットラインを介して電源電圧に接続され、前記のチャネルは、電源電圧まで上昇される。したがって、ストリング選択トランジスタは、ターンオフし、プリチャージされたチャネルは、フローティングされる。その後、選択されたセルと前記同一なワードラインを共有する選択されないストリングのプログラム禁止されたセルとにプログラム電圧が印加されると、プログラム禁止されたセルのチャネル電圧は上昇する。これは、コントロールゲートとチャネル間の電圧が、チャネルとプログラム禁止されたセルのフローティングゲート電極との間のトンネルリングを維持する程度に十分に大きくなるのを防止するようにする。 In order to further reduce the possibility of incorrect programming, techniques have been developed to increase the channel voltage of program-inhibited cells. In the “self-boost” technique, unselected strings of cells are first connected to a power supply voltage via a string select transistor and a bit line, and the channel is raised to the power supply voltage. Thus, the string select transistor is turned off and the precharged channel is floated. Thereafter, when a program voltage is applied to a selected cell and a program-inhibited cell of an unselected string that shares the same word line, the channel voltage of the program-inhibited cell increases. This prevents the voltage between the control gate and the channel from becoming large enough to maintain a tunnel ring between the channel and the floating gate electrode of the program-inhibited cell.
上記のようなセルフブースト技法の潜在的問題は、プログラム禁止されたセルに接続したセルが既にプログラムされた時に発生する。上述のように、プログラミングは、通常、セルトランジスタの閾電圧を上昇させる。したがって、上述のセルフブースト技法が用いられた場合、プログラム電圧がプログラム禁止されたセルのコントロールゲートに印加された時には、既にプログラムされたセルに接続したプログラム禁止されたセルのチャネル電圧が、プログラムされないセルのチャネル電圧よりかなり低くなる。これは、コントロールゲートとプログラム禁止されたセルとのチャネル間に、チャネルとプログラム禁止されたセルのフローティングゲートとの間にトンネルリングを起こすことができる程度の、さらに大きい電圧を引き起こす。したがって、プログラム攪乱として知られた現象である、プログラム禁止されたセルの正しくないプログラミングが発生する。 A potential problem with the self-boost technique as described above occurs when a cell connected to a cell that has been inhibited from programming has already been programmed. As described above, programming typically raises the threshold voltage of the cell transistor. Therefore, when the above-described self-boost technique is used, when a program voltage is applied to the control gate of a program-prohibited cell, the channel voltage of the program-prohibited cell connected to the already programmed cell is not programmed. It is much lower than the cell channel voltage. This causes a much larger voltage between the channel of the control gate and the program-inhibited cell, to the extent that tunneling can occur between the channel and the floating gate of the program-inhibited cell. Thus, incorrect programming of the program-prohibited cell occurs, a phenomenon known as program disruption.
プログラム攪乱の可能性を減らすための技術を「ローカルセルフブースト」という。この技術において、通過電圧の適用後とプログラム電圧の適用前に、低い電圧(例えば、0ボルト)がプログラム禁止されたセルに隣接したセルのコントロールゲートに印加され、既にプログラムされたセルのチャネルは、ストリング内のセルのチャネルがプリチャージされた後にプログラム禁止されたセロから分離される。これは、プログラム電圧が印加される時にプログラム禁止されたセルのチャネル電圧が既にプログラムされたセルの閾電圧に対して独立的に増加するようにし、したがって、コントロールゲートとプログラム禁止されたセルのチャネルとの間の電圧を制限する。しかしながら、こういう技法の潜在的問題は、プログラミング時間を増加させる、通過電圧と分離電圧の順次的適用のための追加時間を必要とするという点である。セルフブースト技法は、下記の特許文献1等に説明されており、ローカルセルフブーストを利用した技法は、下記の特許文献2と特許文献3に説明されている。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、プログラムディスターブを最小化し、かつプログラム時間を減らすことができるフラッシュメモリ装置及びそのプログラム方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a flash memory device and a program method thereof that can minimize program disturb and reduce program time.
本発明の例示的な実施の形態は、フラッシュメモリ装置を動作させる方法において、選択されたワードラインに印加されたプログラム電圧に応答して、相異するセルフブースト技術を直列接続したメモリセルに選択的に適用するステップを含む方法を提供する。 The exemplary embodiments of the present invention select a different self-boost technique for serially connected memory cells in a method of operating a flash memory device in response to a program voltage applied to a selected word line. A method is provided that includes the step of applying automatically.
例示的な実施の形態において、前記選択されたワードラインに印加されたプログラム電圧に応答して、相異するセルフブースト技術を直列接続したメモリセルに選択的に適用するステップは、前記選択されたワードラインに印加された前記プログラミング電圧に応答して、ノンローカルセルフブーストとローカルセルフブーストを選択的に適用するステップを含む。 In an exemplary embodiment, selectively applying different self-boost techniques to series-connected memory cells in response to a program voltage applied to the selected word line comprises selecting the selected Selectively applying non-local self-boost and local self-boost in response to the programming voltage applied to a word line.
例示的な実施の形態において、前記ノンローカルセルフブーストとローカルセルフブーストを選択的に適用するステップは、直列接続したセルの第2ストリングの選択されたセルの増加形ステップパルスプログラミング(ISPP)区間で、前記プログラミング電圧に応答して、直列接続したセルの第1ストリングにノンローカルセルフブーストとローカルセルフブーストを選択的に適用するステップを含む。 In an exemplary embodiment, the step of selectively applying the non-local self-boost and the local self-boost is in an incremental step pulse programming (ISPP) period of a selected cell of a second string of cells connected in series. Selectively applying a non-local self boost and a local self boost to the first string of cells connected in series in response to the programming voltage.
例示的な実施の形態において、前記増加形ステップパルスプログラミング(ISPP)は、前記選択されたセルの閾電圧のテストに応答して、前記プログラミング電圧を変化させるステップを含む。 In an exemplary embodiment, the incremental step pulse programming (ISPP) includes changing the programming voltage in response to a test of a threshold voltage of the selected cell.
例示的な実施の形態において、前記ノンローカルセルフブーストとローカルセルフブーストを選択的に適用させる方法は、前記プログラミング電圧を変化させるステップと、前記プログラミング電圧の変化に応答して、ノンローカルセルフブーストとローカルセルフブーストを前記ストリングに選択的に適用するステップとを含む。 In an exemplary embodiment, the method for selectively applying the non-local self-boost and the local self-boost includes: changing the programming voltage; and responding to the change in the programming voltage; Selectively applying a local self-boost to the string.
例示的な実施の形態において、前記直列接続したセルのストリングは、直列接続したセルの第1ストリングを含み、前記プログラミング電圧を変化させるステップは、直列接続したセルの第2ストリングの選択されたセルの閾電圧テストに応答して、前記プログラミング電圧を段階的に変化させるステップを含む。 In an exemplary embodiment, the string of serially connected cells includes a first string of serially connected cells, and the step of changing the programming voltage comprises selecting a selected cell of a second string of serially connected cells. In response to the threshold voltage test, the programming voltage is changed stepwise.
例示的な実施の形態において、予め定められた回数に到達した多数の前記プログラミング電圧の変化に応答して、プログラムフェイルを検出するステップをさらに含む。 In an exemplary embodiment, the method further includes detecting a program failure in response to multiple programming voltage changes that have reached a predetermined number of times.
本発明の他の例示的な実施の形態は、ビットラインとソースラインとの間に直列接続するように構成されたメモリセルのストリングを含むフラッシュメモリ装置の動作方法において、前記ビットラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたアップストリームセルを制御するワードラインと、前記ソースラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたダウンストリームセルを制御するワードラインに通過電圧を印加する間、プログラム禁止されたセルを制御する選択されたワードラインに第1レベルのプログラミング電圧を印加するステップと、次に、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加し、前記多数のダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御するワードラインに分離電圧を印加する間、前記第1レベルと異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するステップとを含む方法を提供する。 According to another exemplary embodiment of the present invention, in a method of operating a flash memory device including a string of memory cells configured to be connected in series between a bit line and a source line, the bit line and the program A pass voltage is applied to a word line that controls an upstream cell coupled between the prohibited cells and a word line that controls a downstream cell coupled between the source line and the prohibited program cell. Applying a first level programming voltage to selected word lines that control the programmed cells, and then applying a pass voltage to the word lines controlling the upstream cells, A word line that controls any one of the downstream cells During the application of the separation voltage, the method comprising the steps of applying the programming voltage of the first level is different from the second level to the selected word line.
例示的な実施の形態において、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加し、前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御するワードラインに分離電圧を印加する間、前記第1レベルと異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を選択された前記選択されたワードラインに印加するステップは、前記プログラミング電圧を前記第1レベルから前記第2レベルに変化させるステップと、前記第2レベルが予め定められた基準に合うかを決定することに応答して、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに前記通過電圧を印加し、前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御するワードラインに前記分離電圧を印加する間、前記第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するステップとを含む。 In an exemplary embodiment, while applying a pass voltage to the word line controlling the upstream cell and applying a separation voltage to the word line controlling any one of the downstream cells, the Applying the programming voltage of a second level different from the first level to the selected word line selected comprises changing the programming voltage from the first level to the second level; Responsive to determining whether a level meets a predetermined criterion, the pass voltage is applied to the word line that controls the upstream cell to control any one of the downstream cells. The second level of the programming voltage is selected while the isolation voltage is applied to the word line to be selected. And a step to be applied to the word line has.
例示的な実施の形態において、前記予め定められた基準は、電圧閾基準を含む。 In an exemplary embodiment, the predetermined criterion includes a voltage threshold criterion.
例示的な実施の形態において、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加し、前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御するワードラインに分離電圧を印加する間、前記第1レベルと異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を選択された前記選択されたワードラインに印加するステップは、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加する間、前記第1レベルと異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するステップと、前記プログラム禁止されたセルのダウンストリーム後直ちに第1ダウンストリームセルを制御するワードラインに分離電圧を印加するステップと、第2ダウンストリームセルを制御するワードラインに前記通過電圧を印加するステップとを含む。 In an exemplary embodiment, while applying a pass voltage to the word line controlling the upstream cell and applying a separation voltage to the word line controlling any one of the downstream cells, the Applying the programming voltage at a second level different from the first level to the selected word line selected includes applying a pass voltage to the word line that controls the upstream cell during the first level. Applying a second level of the programming voltage to the selected word line and applying a separation voltage to the word line controlling the first downstream cell immediately after downstream of the inhibited cell. And the word line controlling the second downstream cell And a step of applying an overvoltage.
例示的な実施の形態において、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加し、前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御するワードラインに分離電圧を印加する間、前記第1レベルと異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を選択された前記選択されたワードラインに印加するステップは、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加する間、前記第1レベルと異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するステップと、前記プログラム禁止されたセルのダウンストリーム後直ちに第1ダウンストリームセルを制御するワードラインに分離電圧を印加するステップと、第2ダウンストリームセルを制御するワードラインに前記通過電圧、プログラミング電圧、そして前記分離電圧以外の電圧を印加するステップとを含む。 In an exemplary embodiment, while applying a pass voltage to the word line controlling the upstream cell and applying a separation voltage to the word line controlling any one of the downstream cells, the Applying the programming voltage at a second level different from the first level to the selected word line selected includes applying a pass voltage to the word line that controls the upstream cell during the first level. Applying a second level of the programming voltage to the selected word line and applying a separation voltage to the word line controlling the first downstream cell immediately after downstream of the inhibited cell. And the word line controlling the second downstream cell Including overvoltage, and a programming voltage and applying a voltage other than the separation voltage.
例示的な実施の形態において、前記ビットラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたアップストリームセルを制御するワードラインと、前記ソースラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたダウンストリームセルを制御するワードラインとに通過電圧を印加する間、プログラム禁止されたセルを制御する選択されたワードラインに第1レベルのプログラミング電圧を印加するステップは、前記第1レベルの前記プログラミング電圧を発生させるステップと、前記第1レベルをプログラミング電圧閾と比較するステップによって行われ、前記ビットラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたアップストリームセルを制御するワードラインと、前記ソースラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたダウンストリームセルを制御するワードラインとに通過電圧を印加する間、プログラム禁止されたセルを制御する選択されたワードラインに第1レベルのプログラミング電圧を印加するステップは、前記第1レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加する間、チャネルバイアス電圧を前記ビットラインに印加するステップと、前記プログラミング電圧閾より小さな前記第1レベル電圧に応答して、前記アップストリームとダウンストリームセルを制御する前記ワードラインに前記通過電圧を印加するステップとを含み、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加し、前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御するワードラインに分離電圧を印加する間、前記第1レベルと異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するステップは、直列接続したセルの第2ストリングの選択されたセルに対する閾電圧テストを行うステップと、前記選択されたセルの閾電圧がトランジスタ閾電圧基準を充足させるのに失敗したか否かを決定することに応答して、前記プログラミング電圧を前記第2レベルに変化させるステップと、前記第2レベルを前記プログラミング電圧閾と比較するステップによって行われ、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加し、前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御するワードラインに分離電圧を印加する間、前記第1レベルと異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するステップは、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに前記通過電圧を印加する間、前記第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するステップと、前記プログラミング電圧閾より大きい前記第2レベルに応答して、前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御する前記ワードラインに前記分離電圧を印加するステップとを含む。 In an exemplary embodiment, a word line that controls an upstream cell coupled between the bit line and the program inhibited cell, and a source line coupled between the source line and the program inhibited cell. Applying a first level programming voltage to a selected word line that controls a program-inhibited cell while applying a pass voltage to a word line that controls a downstream cell comprises the programming of the first level. Generating a voltage; comparing the first level to a programming voltage threshold; and a word line that controls an upstream cell coupled between the bit line and the program inhibited cell; and Source line and the program A first level programming voltage is applied to the selected word line that controls the program inhibited cell while a pass voltage is applied to the word line that controls the downstream cell coupled between the stopped cells. Applying a channel bias voltage to the bit line while applying the first level of the programming voltage to the selected word line; and responding to the first level voltage less than the programming voltage threshold. Applying the pass voltage to the word line controlling the upstream and downstream cells, applying a pass voltage to the word line controlling the upstream cell, To the word line that controls any one of Applying a programming voltage at a second level different from the first level to the selected word line while applying a voltage comprises performing a threshold voltage test on a selected cell of a second string of cells connected in series. In response to determining whether a threshold voltage of the selected cell has failed to meet a transistor threshold voltage reference, changing the programming voltage to the second level; A word line that is performed by comparing the second level with the programming voltage threshold, applies a pass voltage to the word line that controls the upstream cell, and controls any one of the downstream cells. The programming voltage at a second level different from the first level while applying a separation voltage to Applying the second level of the programming voltage to the selected word line while applying the pass voltage to the word line that controls the upstream cell. And applying the isolation voltage to the word line that controls any one of the downstream cells in response to the second level being greater than the programming voltage threshold.
例示的な実施の形態において、予め定められた回数に到達した前記選択されたセルをプログラミングする間、印加された前記プログラミング電圧の多数の変化に応答して、プログラムフェイルを確認するステップをさらに含む。 In an exemplary embodiment, the method further includes confirming a program fail in response to multiple changes in the applied programming voltage while programming the selected cell that has reached a predetermined number of times. .
本発明のさらに他の例示的な実施の形態は、ワードラインを共有する直列接続したメモリセルの複数のストリングと、選択されたワードラインに印加されたプログラミング電圧に応答して、前記複数のストリングのプログラム禁止されたストリングに相異するセルフブースト技術を選択的に適用するように構成されたプログラム回路を含むフラッシュメモリ装置を提供する。 Yet another exemplary embodiment of the present invention provides a plurality of strings of serially connected memory cells sharing a word line and the plurality of strings in response to a programming voltage applied to a selected word line. A flash memory device is provided that includes a program circuit configured to selectively apply a different self-boost technique to the prohibited strings.
例示的な実施の形態において、前記プログラム回路は、前記選択されたワードラインに印加された前記プログラミング電圧に応答して、ノンローカルセルフブーストとローカルセルフブーストを選択的に適用するように構成される。 In an exemplary embodiment, the programming circuit is configured to selectively apply non-local self boost and local self boost in response to the programming voltage applied to the selected word line. .
例示的な実施の形態において、前記プログラム回路は、増加形ステップパルスプログラミング(ISPP)を行い、直列接続したセルの第2ストリングの選択されたセルにISPPを行う間、前記プログラミング電圧に応答して、直列接続したメモリセルの第1ストリングにノンローカルセルフブーストとローカルセルフブーストを選択的に適用するように構成される。 In an exemplary embodiment, the programming circuit performs incremental step pulse programming (ISPP) and in response to the programming voltage during ISPP to a selected cell of a second string of cells connected in series. The non-local self boost and the local self boost are selectively applied to the first string of memory cells connected in series.
例示的な実施の形態において、前記プログラム回路は、前記選択されたセルの閾電圧をテストすることに応答して、前記プログラミング電圧を変化させるように構成される。 In an exemplary embodiment, the programming circuit is configured to change the programming voltage in response to testing a threshold voltage of the selected cell.
例示的な実施の形態において、前記プログラム回路は、予め定められた回数に到達した前記プログラミング電圧の多数の変化に応答して、プログラムフェイルを確認するように構成される。 In an exemplary embodiment, the program circuit is configured to confirm a program fail in response to multiple changes in the programming voltage that have reached a predetermined number of times.
例示的な実施の形態において、前記プログラム回路は、前記プログラミング電圧を変化させ、前記プログラミング電圧を変化させることに応答して、前記ストリングにノンローカルセルフブーストとローカルセルフブーストを選択的に適用させるように構成される。 In an exemplary embodiment, the programming circuit changes the programming voltage and causes the string to selectively apply non-local self boost and local self boost in response to changing the programming voltage. Configured.
例示的な実施の形態において、前記プログラム回路は、選択されたセルの閾電圧テストに応答して、前記プログラミング電圧を段階的に変化させるように構成される。 In an exemplary embodiment, the programming circuit is configured to change the programming voltage in steps in response to a threshold voltage test of a selected cell.
例示的な実施の形態において、前記プログラム回路は、プログラミング電圧、通過電圧、そして分離電圧を発生させ、プログラミング電圧制御信号に応答して、前記プログラミング電圧を変化させるように構成されたワードライン電圧発生回路と、前記ワードライン電圧発生回路とカップリングされ、選択制御信号に応答して、複数の直列接続したストリングの前記ワードラインに前記プログラミング電圧、前記通過電圧、そして前記分離電圧を選択的に印加するように構成されたセレクタ回路と、前記プログラミング電圧制御信号と前記選択制御信号を生成するように構成された制御回路とを含む。 In an exemplary embodiment, the programming circuit generates a programming voltage, a pass voltage, and an isolation voltage, and a word line voltage generator configured to change the programming voltage in response to a programming voltage control signal And a programming voltage, the pass voltage, and the isolation voltage are selectively applied to the word lines of a plurality of strings connected in series in response to a selection control signal. And a selector circuit configured to, and a control circuit configured to generate the programming voltage control signal and the selection control signal.
例示的な実施の形態において、前記複数のストリングは、前記メモリ装置のメモリセルの複数のブロックのメモリセルのブロックのように配列され、前記セレクタ回路は、前記プログラミング電圧、前記通過電圧、そして前記分離電圧を入力させ 、前記選択制御信号に応答して、複数の中間ワードラインに前記プログラミング電圧、前記通過電圧、そして前記分離電圧を選択的に通過させるように構成された第1デコーダ回路と、前記中間ワードラインとカップリングされ、ブロックアドレス信号に応答して、前記複数のストリングの前記ワードラインに前記中間ワードラインをカップリングさせるように構成された第2デコーダ回路とを含む。 In an exemplary embodiment, the plurality of strings are arranged like a block of memory cells of a plurality of blocks of memory cells of the memory device, and the selector circuit includes the programming voltage, the pass voltage, and the A first decoder circuit configured to input a separation voltage and selectively pass the programming voltage, the passing voltage, and the separation voltage through a plurality of intermediate word lines in response to the selection control signal; And a second decoder circuit coupled to the intermediate word line and configured to couple the intermediate word line to the word lines of the plurality of strings in response to a block address signal.
例示的な実施の形態において、前記第1デコーダ回路は、ページアドレス信号に応答して、ストリング選択及び接地選択信号を生成させるように構成される。 In an exemplary embodiment, the first decoder circuit is configured to generate a string selection and ground selection signal in response to a page address signal.
本発明のさらに他の例示的な実施の形態は、ワードラインを共有する直列接続したメモリセルの複数のストリングと、前記ビットラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたアップストリームセルを制御するワードラインと、前記ソースラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたダウンストリームセルを制御するワードラインとに通過電圧を印加する間に、プログラム禁止されたセルを制御する選択されたワードラインに第1レベルのプログラミング電圧を印加し、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加し、前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御するワードラインに分離電圧を印加する間に、第1レベルとは異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するように構成されたプログラム回路とを含み、前記メモリセルの各ストリングは、ビットラインとソースラインとの間に直列接続されるように構成されたフラッシュメモリ装置を提供する。 Yet another exemplary embodiment of the present invention includes a plurality of strings of serially connected memory cells sharing a word line and an upstream cell coupled between the bit line and the program inhibited cell. Selected to control the prohibited cell while applying a pass voltage to the controlling word line and the word line controlling the downstream cell coupled between the source line and the prohibited cell. A first level programming voltage is applied to the word line, a pass voltage is applied to the word line controlling the upstream cell, and a separation voltage is applied to the word line controlling any one of the downstream cells. The second level of programming different from the first level while applying And a programming circuit configured to apply a pressure to the selected word line, wherein each string of the memory cells is configured to be connected in series between a bit line and a source line. Providing equipment.
例示的な実施の形態において、前記プログラム回路は、前記プログラミング電圧を前記第1レベルから前記第2レベルに変化させ、前記第2レベルが予め定められた基準を満足させるように決定することに応答して、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに前記通過電圧を印加する間、前記第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加し、前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御するワードラインに前記分離電圧を印加するように構成される。 In an exemplary embodiment, the program circuit is responsive to changing the programming voltage from the first level to the second level and determining the second level to satisfy a predetermined criterion. And applying the second level of the programming voltage to the selected word line while applying the pass voltage to the word line controlling the upstream cell, and selecting one of the downstream cells. The isolation voltage is applied to a word line that controls one.
例示的な実施の形態において、前記予め定められた基準は、電圧閾基準を含む。 In an exemplary embodiment, the predetermined criterion includes a voltage threshold criterion.
例示的な実施の形態において、前記プログラム回路は、前記ビットラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたアップストリームセルを制御するワードライン、及び前記ソースラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたダウンストリームセルを制御するためのワードラインに通過電圧を印加する間に、プログラム禁止されたセルを制御する選択されたワードラインに第1レベルのプログラミング電圧を印加し、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加し、第1ダウンストリームセルを制御するワードラインに分離電圧を印加し、第2ダウンストリームセルを制御するワードラインに前記通過電圧を印加する間に、前記第1レベルとは異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するように構成される。 In an exemplary embodiment, the program circuit includes a word line that controls an upstream cell coupled between the bit line and the program-inhibited cell, and between the source line and the program-inhibited cell. Applying a first level programming voltage to the selected word line that controls the inhibited cell while applying a pass voltage to the word line for controlling the downstream cell coupled to the While passing voltage is applied to the word line controlling the stream cell, separation voltage is applied to the word line controlling the first downstream cell, and the passing voltage is applied to the word line controlling the second downstream cell And the second level of the program different from the first level. Configured to ring voltage to be applied to the selected word line.
例示的な実施の形態において、前記プログラム回路は、前記ビットラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたアップストリームセルを制御するワードライン、及び前記ソースラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたダウンストリームセルを制御するためのワードラインに通過電圧を印加する間に、プログラム禁止されたセルを制御する選択されたワードラインに第1レベルのプログラミング電圧を印加し、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加し、第1ダウンストリームセルを制御するワードラインに分離電圧を印加し、前記通過電圧、前記プログラミング電圧、そして前記分離電圧以外の電圧を第2ダウンストリームセルを制御するワードラインに印加する間に、前記第1レベルとは異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するように構成される。 In an exemplary embodiment, the program circuit includes a word line that controls an upstream cell coupled between the bit line and the program-inhibited cell, and between the source line and the program-inhibited cell. Applying a first level programming voltage to the selected word line that controls the inhibited cell while applying a pass voltage to the word line for controlling the downstream cell coupled to the A pass voltage is applied to the word line that controls the stream cell, a separation voltage is applied to the word line that controls the first downstream cell, and a voltage other than the passage voltage, the programming voltage, and the separation voltage is applied to the second line. Applied to the word line that controls the downstream cell To, configured to apply a different second level the programming voltage to the selected word line of the first level.
例示的な実施の形態において、前記プログラム回路は、第1レベルの前記プログラミング電圧を生成し、前記第1レベルをプログラミング電圧閾と比較し、第1レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加し、前記アップストリーム及びダウンストリームセルを制御する前記ワードラインに前記通過電圧を印加する間、チャネルバイアス電圧を前記ビットラインに印加し、直列接続したセルの第2ストリングの選択されたセルに対する閾電圧テストを行い、前記選択されたセルの閾電圧がトランジスタ閾電圧基準を満足させなかったかを決定することに応答して、前記プログラミング電圧を前記第2レベルに変化させ、前記第2レベルと前記プログラミング電圧閾とを比較し、前記プログラミング電圧閾より大きい前記第2レベルに応答して、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに前記通過電圧を印加し、前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御する前記ワードラインに前記分離電圧を印加する間、前記第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するように構成される。 In an exemplary embodiment, the programming circuit generates a first level of the programming voltage, compares the first level to a programming voltage threshold, and compares the first level of the programming voltage to the selected word line. A channel bias voltage is applied to the bit line while the pass voltage is applied to the word line that controls the upstream and downstream cells, and a selected cell of a second string of cells connected in series In response to determining whether a threshold voltage of the selected cell did not satisfy a transistor threshold voltage criterion, changing the programming voltage to the second level, and And the programming voltage threshold are greater than the programming voltage threshold In response to the second level, the pass voltage is applied to the word line that controls the upstream cell, and the isolation voltage is applied to the word line that controls any one of the downstream cells. In the meantime, the second level of the programming voltage is configured to be applied to the selected word line.
例示的な実施の形態において、前記プログラム回路は、予め定められた回数に到達した前記選択されたメモリセルをプログラミングする間に印加された前記プログラミング電圧の多数の変化に応答して、プログラムフェイルを確認するように構成される。 In an exemplary embodiment, the program circuit performs a program fail in response to multiple changes in the programming voltage applied while programming the selected memory cell that has reached a predetermined number of times. Configured to confirm.
本発明によれば、プログラム電圧が目標電圧まで到達されたか否かに応じて、ノンローカルセルフブースト方式及びローカルセルフブースト方式を選択的に使用することによって、プログラムディスターブを最小化し、かつプログラム時間を減らすことが可能である。 According to the present invention, the program disturb is minimized and the program time is reduced by selectively using the non-local self-boost method and the local self-boost method depending on whether or not the program voltage has reached the target voltage. It is possible to reduce.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明による一部の実施の形態は、通常、プログラム攪乱の危険は、プログラム電圧の増加と共に増加し、さらに複雑でさらに多くの時間を消耗するローカルセルフブーストは、相対的に低いプログラム電圧水準のプログラム攪乱を減らすか、又は除去するためには必要でないという認識に基づく。 In some embodiments according to the present invention, the risk of program disruption typically increases with increasing program voltage, and the more complex and more time consuming local self-boosting is associated with lower program voltage levels. Based on the recognition that it is not necessary to reduce or eliminate program disturbance.
本発明による一部の実施の形態は、プログラミング速度とプログラム攪乱の危険との間での折衝のためのプログラム電圧レベルに基づいた選択的セルフブーストと共に、ISPPのような漸増プログラミング技法を有益に使用する。 Some embodiments in accordance with the present invention beneficially use incremental programming techniques such as ISPP with selective self-boost based on program voltage levels for negotiation between programming speed and risk of program disruption. To do.
図1は、本発明の実施の形態に係るメモリ装置100とその動作を示す。
FIG. 1 shows a
図1に示すように、メモリ装置100は、複数のフラッシュメモリセルのNANDストリングと、該ストリングでそれぞれのワードラインWLにより制御される行を含むメモリセルアレイ30とを含む。前記メモリ装置100は、プログラム電圧Vpgm、通過電圧Vpass、分離電圧Vdecoupleを含む多数の相異する電圧を生成するように構成されたワードライン電圧生成回路10をさらに含む。
As shown in FIG. 1, the
選択回路20は、制御回路40により生成されたプログラム電圧Vpgmに対応する制御入力に応答して、プログラム電圧Vpgm、通過電圧Vpass、分離電圧VdecoupleをワードラインWLに選択的に印加するように構成される。
In response to a control input corresponding to the program voltage V pgm generated by the
特に、制御回路40は、プログラム電圧Vpgmのレベルに応答して、プログラム電圧Vpgm、通過電圧Vpass、分離電圧Vdecoupleの印加を制御するように構成される。例えば、一部の実施の形態において、ワードライン電圧生成回路10は、ISPP動作においてプログラム電圧Vpgmを段階的に増加させるように構成される。例えば、制御回路40は、アレイ30のセルプログラミングで多数の相異するセルフブースト技法のうち、どれを適用するかを確認するために、例えばプログラム電圧Vpgm、通過電圧Vpass、分離電圧Vdecoupleをノンローカルセルフブースト効果を表すために印加するか、又はローカルセルフブースト効果を表すために印加するかを決定するために、プログラム電圧Vpgmを一つあるいはそれ以上の閾電圧と比較するように構成される。
In particular, the
図2は、本発明の実施の形態に係るメモリ装置100の好ましい動作を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a preferred operation of the
図2に示すように、選択されたセル(ブロック205)にプログラミングされるデータとアドレスとを入力させ 、これに応答して、制御回路40は、ループカウントとプログラム電圧Vpgmを初期化する。プログラム電圧Vpgmが目標電圧Vtargetより小さいと、制御回路40は、選択回路20がプログラム電圧Vpgmと通過電圧VpassとをワードラインWLに印加するようにして、ノンローカルセルフブーストが適用される。例えば、通過電圧Vpassが他のすべてのワードライン(ブロック225a)に印加される間、プログラム電圧Vpgmは、選択されたセルのワードラインに印加される。しかしながら、プログラム電圧Vpgmが目標電圧Vtargetより大きいと、制御回路40は、選択回路20がプログラム電圧Vpgm、通過電圧Vpass、分離電圧Vdecoupleをローカルセルフブースト(ブロック225b)効果を表すように印加させる。
As shown in FIG. 2, the data and address to be programmed are input to the selected cell (block 205), and in response, the
ワードライン電圧の印加後に、制御回路40は、選択されたセル(ブロック230)の閾電圧Vthを決定する。例えば、制御回路40は、選択されたセルが適切に電流を遮断しているかを決定するために、プログラム検証の読み出し動作を行う。選択されたセルが閾電圧テストを通過すれば、プログラムは完了する(ブロック245)。しかしながら、そうでない場合、制御回路40は、最大ループカウントに到達したか否かを判断し、最大ループカウントに到達した場合、制御回路40は、プログラムをフェイル(ブロック250)と確認する。しかしながら、最大ループカウントに到達しなかった場合、制御回路40は、プログラム電圧Vpgmを増加させ、ループカウントを増加させ(ブロック240)、選択的にさらに他のノンローカルセルフブーストプログラミング動作を行うか、又は上述したとおりの検証に応じて、ローカルセルフブーストプログラミング動作を行う(ブロック225a、225b、230)。
After application of the word line voltage, the
図3は、本発明の実施の形態に係るメモリ装置30を示す。
FIG. 3 shows a
図3に示すように、特に、前記メモリ装置300は、上述の選択的セルフブーストと共にISPP動作を行うように構成される。前記メモリ装置300は、ワードラインWLとビットラインBLを含むNANDメモリセルアレイ110を含む。ビットラインBLは、y−セレクタ回路とデータをやりとりするページバッファPB回路に接続される。ページバッファPB回路120とy−セレクタ回路130は、ビットラインBLと入出力ラインI/Oとの間にデータを伝達するように構成される。前記装置300は、ワードライン電圧生成回路140で生成されたワードライン電圧でワードラインWLを選択的に駆動するように構成されたx−セレクタ回路160を含む。
As shown in FIG. 3, in particular, the
x−セレクタ回路160によるワードライン電圧の印加は、制御回路190により制御される。制御回路190は、ワードライン電圧生成回路140で生成されたプログラム電圧Vpgmと予め定められた閾電圧との比較に対応する、比較信号OKを生成する比較回路180を含む。比較信号OKに応答して、制御ロジック150は、x−セレクタ回路によりワードラインWLにワードライン電圧が印加されるのを制御する。制御回路190は、ISPP動作の一部として、プログラム電圧Vpgmが次第に増加するようにワードライン電圧生成回路140に制御入力を生成するように構成される。制御回路190は、例えば制御ロジック150がプログラムフェイルを確認することができるようにするために、プログラム電圧Vpgmが指定された回数を制御ロジック150に指示するように構成される。
Application of the word line voltage by the
図4は、本発明の実施の形態に係るメモリ装置300のx−セレクタ回路160を示す。
FIG. 4 shows the
図4に示すように、x−セレクタ回路160は、プログラム電圧Vpgm、通過電圧Vpass、分離電圧Vdecoupleと図3のワードライン電圧生成回路140で生成された内部電圧IVCと共にページアドレスPAを受信する1次デコーダ/ドライバ回路162を含む。ページアドレスPAに基づいて、前記ワードライン電圧は、ワードライン駆動信号ラインSiに選択的に印加される。また、前記第1デコーダ/ドライバ回路162は、ページアドレスPAに基づいて、ストリング選択駆動信号ラインSSとグラウンド選択駆動信号ラインGSに電圧を発生させる。x−セレクタ回路160は、ブロックアドレスBAを受け、これに応答してワードライン駆動信号ラインSi、ストリング選択駆動信号ラインSS、グラウンド選択駆動信号ラインGSをメモリアレイ110のワードラインWL、ストリング選択ラインSSL、グラウンド選択ラインGSLにそれぞれ接続する2次デコーダ/ドライバ回路164を含む。
As shown in FIG. 4, the
図5は、本発明の実施の形態に係る第1デコーダ/ドライバ回路162の好ましい実施の形態を示す。
FIG. 5 shows a preferred embodiment of the first decoder /
図5に示すように、第1デコーダ/ドライバ回路162は、ページアドレスを受け、これに応答してデコードされた信号DAを生成するページアドレスデコーダ回路162aを含む。デコードされた信号DAは、ワードライン駆動信号ラインS0〜S31のそれぞれに接続する出力を有するそれぞれのドライバDRVを含むドライバ回路162bに印加される。デコードされた信号DAと制御論理150で生成された制御信号PGM_WLVPASS、PGM_WLVPGM、SLFB/LSLFBに応答して、ドライバDRVは、プログラム電圧Vpgm、通過電圧Vpass、分離電圧Vdecoupleと内部電圧IVCをワードライン駆動信号ラインS0〜S31に選択的に印加する。特に、制御信号PGM_WLVPASSは、通過電圧Vpassが印加される期間を制御し、制御信号PGM_WLVPGMは、プログラム電圧Vpgmが印加される期間を制御し、制御信号SLFB/LSFLBは、(ノンローカル)セルフブーストとローカルセルフブーストのうちのどれが適用されるのかを制御する。
As shown in FIG. 5, the first decoder /
図6は、図4の第2デコーダ/ドライバ回路164の好ましい実施の形態を示す。
FIG. 6 shows a preferred embodiment of the second decoder /
図6に示すように、第2デコーダ/ドライバ回路164は、ブロックアドレスBAを受け、これに応答してワードライン駆動信号ラインS0〜S31、ストリング選択駆動信号ラインSS、グラウンド選択駆動信号ラインGSとメモリアレイ110のワードラインWL0〜WL31、ストリング選択ラインSSL、グラウンド選択ラインGSLをそれぞれ断続する複数のトランジスタWT0〜WT31、ST、GTを集団的に制御する制御信号BLKWLを生成するブロックアドレスデコーダ回路164aを含む。図6に示すように、ストリング選択ラインSSLは、ストリング選択トランジスタSSTに接続され、ワードラインWL0〜WL31は、メモリセルM0〜M31に接続され、グラウンド選択ラインGSLは、並列NANDストリングのグラウンド選択トランジスタGSTと各ビットラインBL0〜BLm−1に接続される。
As shown in FIG. 6, the second decoder /
図7A及び図7Bは、プログラム電圧Vpgmがプログラム攪乱を減らすか、又は避けることができる程度に十分に低い場合に、図3のメモリ装置300で行われる好ましいノンローカルセルフブースト動作を示す。
7A and 7B illustrate a preferred non-local self-boost operation performed in the
図7Aに示すように、目標セル610のプログラミング動作において、電源電圧Vccが隣接NANDストリングのビットラインに印加されると同時に、目標セル610を含むNANDストリングのビットラインは接地される。また、グラウンド選択ラインGSLが接地されたと同時に、電源電圧Vccは、ストリング選択ラインSSLに印加される。これは、目標でないストリングのセルのチャネルが充電され、その後にフローティングされるようにする。
As shown in FIG. 7A, in the programming operation of the
図7Bに示すように、プログラム電圧Vpgmは、目標セル610の選択されたワードラインWL29に印加される反面、通過電圧Vpassは、他のワードラインW0〜W28、W30、W31に印加される。これは、選択されたワードラインWL29に接続したプログラム禁止されたセル620を含んで、選択されないセルストリングのチャネル電圧を上昇させる。プログラム電圧Vpgmが十分に低い場合、プログラム禁止されたセル620のコントロールゲートに印加されるプログラム電圧Vpgmと前記セルのチャネルの電圧差は、正しくないプログラミングを防止する程度に十分に低い。
As shown in FIG. 7B, the program voltage V pgm is applied to the selected word line WL29 of the
図8A及び図8Bは、プログラム攪乱の可能性が好ましくなく大きくなる程度にプログラム電圧Vpgmが十分に高い場合に、図3のメモリ装置300により行われる好ましいノンローカルセルフブースト動作を示す。
FIGS. 8A and 8B illustrate a preferred non-local self-boost operation performed by the
図8Aに示すように、電源電圧Vccがプログラム禁止されたセル620を含む隣接NANDストリングのビットラインに印加されると同時に、目標セル610を含むNANDストリングのビットラインは接地される。また、グラウンド選択ラインGSLが接地されると同時に、電源電圧Vccは、ストリング選択ラインSSLに印加される。
As shown in FIG. 8A, the power supply voltage Vcc is applied to the bit line of the adjacent NAND string including the
図8Bに示すように、最初に通過電圧Vpassは、すべてのワードラインWL0〜WL31に印加される。t20区間以後、選択されたワードラインWL29に隣接したワードラインWL28は、t21区間で接地され、以後、分離電圧Vdecoupleにより駆動される。選択されたワードラインWL29の上部のワードラインWL30〜WL31が通過電圧Vpassで駆動され続ける間、分離ワードラインWL28の下部のワードラインWL0〜WL27は、内部電圧IVCで駆動される。他の実施の形態において、例えば、下部ワードラインWL0〜WL27のうち、他のものは、一般に通過電圧Vcc、内部電圧IVC、そして(又は)分離電圧Vdecoupleの組み合わせで駆動されることもある。時間区間t22以後、選択されたワードラインWL29は、時間区間t23の間、プログラム電圧Vpgmで駆動される。時間区間t23が過ぎた後、すべてのワードラインWL0〜WL31は、時間区間t24の間に接地される。 As shown in FIG. 8B, first, the pass voltage V pass is applied to all the word lines WL0 to WL31. t20 interval after the word line WL28 adjacent to the word line WL29 which is selected is grounded at t21 interval, thereafter, it is driven by a separate voltage V decouple. During the upper part of the word line WL30~WL31 word line WL29 which is selected continues to be driven in the pass voltage V pass, the lower portion of the word line WL0~WL27 separation word line WL28 is driven by the internal voltage IVC. In other embodiments, for example, other of the lower word lines WL0-WL27 may generally be driven with a combination of the pass voltage Vcc , the internal voltage IVC, and / or the isolation voltage Vdecouple. . After the time interval t22, the selected word line WL29 is driven with the program voltage V pgm during the time interval t23. After the time interval t23, all the word lines WL0 to WL31 are grounded during the time interval t24.
図9は、メモリ装置300がどのように本発明の一部の実施の形態に係る選択的セルフブーストと共にISPPを使用しているかを示す。
FIG. 9 illustrates how the
図9に示すように、プログラム電圧Vpgmが最小レベルVpgm_minから増加し、目標レベルVtargetより低いレベルを維持すると、前記装置300は、ノンローカルセルフブーストが適用された動作を使用する。しかしながら、プログラム電圧Vpgmが一旦目標レベルVtargetを越えて最大プログラム電圧Vpgm_maxに向かって上昇すれば、前記装置300は、プログラム攪乱の発生可能性を減らすためにローカルセルフブーストを使用する。
As shown in FIG. 9, when the program voltage V pgm increases from the minimum level V pgm_min and maintains a level lower than the target level V target , the
図3〜図9の回路と動作は、説明のために提供されており、本発明が他の多様な方法により具現され得ることは理解できるはずであろう。例えば、本発明の一部の実施の形態において、上述のノンローカルセルフブーストとローカルセルフブーストの選択的な適用の代わりに、あるいはそれに加えて、プログラム電圧に基づいた相異するノンローカルセルフブースト動作又は相異するローカルセルフブースト動作を選択的に採用するように構成されたメモリ装置もあり得る。上述のローカルセルフブースト技法の代わりに、あるいはそれに加えて、米国特許第5,715,194号と米国特許第6,061,207号で上述されたローカルセルフブーストのような他の形式のローカルセルフブーストが用いられることができる。実施の形態において、さらにプログラム電圧に基づいた選択的なセルフブーストは、ISPP動作のような循環動作外のプログラミング動作にも用いられることができる。 It will be appreciated that the circuits and operations of FIGS. 3-9 are provided for purposes of illustration and that the present invention may be implemented in a variety of other ways. For example, in some embodiments of the invention, different non-local self-boost operations based on program voltage instead of or in addition to the selective application of non-local self-boost and local self-boost described above Alternatively, there may be a memory device configured to selectively employ different local self-boost operations. Instead of, or in addition to, the local self-boost technique described above, other forms of local self such as the local self-boost described above in US Pat. No. 5,715,194 and US Pat. No. 6,061,207. Boost can be used. In an embodiment, the selective self-boost based on the program voltage can also be used for a programming operation other than a cyclic operation such as an ISPP operation.
上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。 The above-described preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, and those having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains depart from the technical idea of the present invention. Various substitutions, modifications, and alterations are possible within the scope of not being included, and such substitutions, alterations, and the like belong to the scope of the claims.
10 ワードライン電圧生成回路
20 選択回路
30 メモリセルアレイ
40 制御回路
100 メモリ装置
DESCRIPTION OF
Claims (31)
選択されたワードラインに印加されたプログラム電圧に応答して、相異するセルフブースト技術を直列接続したメモリセルに選択的に適用するステップを含む方法。 In a method of operating a flash memory device,
Selectively applying different self-boost techniques to serially connected memory cells in response to a program voltage applied to a selected word line.
前記選択されたワードラインに印加された前記プログラミング電圧に応答して、ノンローカルセルフブーストとローカルセルフブーストを選択的に適用するステップを含む請求項1に記載の方法。 Selectively applying different self-boost techniques to serially connected memory cells in response to a program voltage applied to the selected word line;
The method of claim 1, comprising selectively applying non-local self boost and local self boost in response to the programming voltage applied to the selected word line.
前記プログラミング電圧を変化させるステップと、
前記プログラミング電圧の変化に応答して、ノンローカルセルフブーストとローカルセルフブーストを前記ストリングに選択的に適用するステップとを含む請求項2に記載の方法。 The method of selectively applying the non-local self boost and the local self boost is as follows:
Changing the programming voltage;
3. The method of claim 2, comprising selectively applying a non-local self boost and a local self boost to the string in response to a change in the programming voltage.
前記ビットラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたアップストリームセルを制御するワードラインと、前記ソースラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたダウンストリームセルを制御するワードラインに通過電圧を印加する間、プログラム禁止されたセルを制御する選択されたワードラインに第1レベルのプログラミング電圧を印加するステップと、
次に、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加し、前記多数のダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御するワードラインに分離電圧を印加する間、前記第1レベルと異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するステップとを含む方法。 In a method of operating a flash memory device including a string of memory cells configured to be connected in series between a bit line and a source line,
A word line for controlling an upstream cell coupled between the bit line and the program-inhibited cell, and a word line for controlling a downstream cell coupled between the source line and the program-inhibited cell. Applying a first level programming voltage to a selected word line that controls the inhibited cell while applying a pass voltage to
Next, a pass voltage is applied to the word line controlling the upstream cell, and a separation voltage is applied to the word line controlling any one of the plurality of downstream cells. Applying a second level different programming voltage to the selected word line.
前記プログラミング電圧を前記第1レベルから前記第2レベルに変化させるステップと、
前記第2レベルが予め定められた基準に合うかを決定することに応答して、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに前記通過電圧を印加し、前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御するワードラインに前記分離電圧を印加する間、前記第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するステップとを含む請求項8に記載の方法。 A second level different from the first level while applying a pass voltage to the word line controlling the upstream cell and applying a separation voltage to the word line controlling any one of the downstream cells. Applying the programming voltage to the selected word line selected from:
Changing the programming voltage from the first level to the second level;
In response to determining whether the second level meets a predetermined criterion, the pass voltage is applied to the word line that controls the upstream cell and any one of the downstream cells. 9. Applying the second level of the programming voltage to the selected word line while applying the isolation voltage to a word line that controls one.
前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加する間、前記第1レベルと異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するステップと、
前記プログラム禁止されたセルのダウンストリーム後直ちに第1ダウンストリームセルを制御するワードラインに分離電圧を印加するステップと、
第2ダウンストリームセルを制御するワードラインに前記通過電圧を印加するステップとを含む請求項8に記載の方法。 A second level different from the first level while applying a pass voltage to the word line controlling the upstream cell and applying a separation voltage to the word line controlling any one of the downstream cells. Applying the programming voltage to the selected word line selected from:
Applying a programming voltage of a second level different from the first level to the selected word line while applying a pass voltage to the word line controlling the upstream cell;
Applying a separation voltage to a word line controlling the first downstream cell immediately after downstream of the program inhibited cell;
Applying the pass voltage to a word line controlling a second downstream cell.
前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加する間、前記第1レベルと異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するステップと、
前記プログラム禁止されたセルのダウンストリーム後直ちに第1ダウンストリームセルを制御するワードラインに分離電圧を印加するステップと、
第2ダウンストリームセルを制御するワードラインに前記通過電圧、プログラミング電圧、そして前記分離電圧以外の電圧を印加するステップとを含む請求項8に記載の方法。 A second level different from the first level while applying a pass voltage to the word line controlling the upstream cell and applying a separation voltage to the word line controlling any one of the downstream cells. Applying the programming voltage to the selected word line selected from:
Applying a programming voltage of a second level different from the first level to the selected word line while applying a pass voltage to the word line controlling the upstream cell;
Applying a separation voltage to a word line controlling the first downstream cell immediately after downstream of the program inhibited cell;
Applying the voltage other than the pass voltage, the programming voltage, and the isolation voltage to a word line that controls a second downstream cell.
前記第1レベルの前記プログラミング電圧を発生させるステップと、
前記第1レベルをプログラミング電圧閾と比較するステップにより行われ、
前記ビットラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたアップストリームセルを制御するワードラインと、前記ソースラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたダウンストリームセルを制御するワードラインとに通過電圧を印加する間、プログラム禁止されたセルを制御する選択されたワードラインに第1レベルのプログラミング電圧を印加するステップは、
前記第1レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加する間、チャネルバイアス電圧を前記ビットラインに印加するステップと、
前記プログラミング電圧閾より小さな前記第1レベル電圧に応答して、前記アップストリームとダウンストリームセルを制御する前記ワードラインに前記通過電圧を印加するステップとを含み、
前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加し、前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御するワードラインに分離電圧を印加する間、前記第1レベルと異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するステップは、
直列接続したセルの第2ストリングの選択されたセルに対する閾電圧テストを行うステップと、
前記選択されたセルの閾電圧がトランジスタ閾電圧基準を充足させるのに失敗したか否かを決定することに応答して、前記プログラミング電圧を前記第2レベルに変化させるステップと、
前記第2レベルを前記プログラミング電圧閾と比較するステップにより行われ、
前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加し、前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御するワードラインに分離電圧を印加する間、前記第1レベルと異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するステップは、
前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに前記通過電圧を印加する間、前記第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するステップと、
前記プログラミング電圧閾より大きい前記第2レベルに応答して、前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御する前記ワードラインに前記分離電圧を印加するステップとを含む請求項8に記載の方法。 A word line for controlling an upstream cell coupled between the bit line and the program-inhibited cell, and a word line for controlling a downstream cell coupled between the source line and the program-inhibited cell. Applying a first level programming voltage to a selected word line that controls a program inhibited cell while applying a pass voltage to:
Generating the programming voltage of the first level;
Comparing the first level to a programming voltage threshold;
A word line for controlling an upstream cell coupled between the bit line and the program-inhibited cell, and a word line for controlling a downstream cell coupled between the source line and the program-inhibited cell. Applying a first level programming voltage to a selected word line that controls a program inhibited cell while applying a pass voltage to:
Applying a channel bias voltage to the bit line while applying the first level of the programming voltage to the selected word line;
Applying the pass-through voltage to the word line controlling the upstream and downstream cells in response to the first level voltage being less than the programming voltage threshold;
A second level different from the first level while applying a pass voltage to the word line controlling the upstream cell and applying a separation voltage to the word line controlling any one of the downstream cells. Applying the programming voltage to the selected word line comprises:
Performing a threshold voltage test on selected cells of a second string of cells connected in series;
Changing the programming voltage to the second level in response to determining whether a threshold voltage of the selected cell has failed to meet a transistor threshold voltage reference;
Comparing the second level with the programming voltage threshold;
A second level different from the first level while applying a pass voltage to the word line controlling the upstream cell and applying a separation voltage to the word line controlling any one of the downstream cells. Applying the programming voltage to the selected word line comprises:
Applying the second level of the programming voltage to the selected word line while applying the pass voltage to the word line controlling the upstream cell;
9. The method of claim 8, comprising: applying the isolation voltage to the word line that controls any one of the downstream cells in response to the second level being greater than the programming voltage threshold. .
選択されたワードラインに印加されたプログラミング電圧に応答して、前記複数のストリングのプログラム禁止されたストリングに相異するセルフブースト技術を選択的に適用するように構成されたプログラム回路を含むフラッシュメモリ装置。 A plurality of strings of serially connected memory cells sharing a word line; and
A flash memory including a program circuit configured to selectively apply a different self-boost technique to a program-inhibited string of the plurality of strings in response to a programming voltage applied to a selected word line apparatus.
プログラミング電圧、通過電圧、そして分離電圧を発生させ、プログラミング電圧制御信号に応答して、前記プログラミング電圧を変化させるように構成されたワードライン電圧発生回路と、
前記ワードライン電圧発生回路とカップリングされ、選択制御信号に応答して、複数の直列接続したストリングの前記ワードラインに前記プログラミング電圧、前記通過電圧、そして前記分離電圧を選択的に印加するように構成されたセレクタ回路と、
前記プログラミング電圧制御信号と前記選択制御信号を生成するように構成された制御回路とを含む請求項16に記載のフラッシュメモリ装置。 The program circuit includes:
A word line voltage generation circuit configured to generate a programming voltage, a pass voltage, and an isolation voltage, and to change the programming voltage in response to a programming voltage control signal;
The programming voltage, the passing voltage, and the isolation voltage are selectively applied to the word lines of a plurality of strings connected in series in response to a selection control signal. A configured selector circuit; and
The flash memory device of claim 16, comprising a control circuit configured to generate the programming voltage control signal and the selection control signal.
前記セレクタ回路は、
前記プログラミング電圧、前記通過電圧、そして前記分離電圧を入力させ、前記選択制御信号に応答して、複数の中間ワードラインに前記プログラミング電圧、前記通過電圧、そして前記分離電圧を選択的に通過させるように構成された第1デコーダ回路と、
前記中間ワードラインとカップリングされ、ブロックアドレス信号に応答して、前記複数のストリングの前記ワードラインに前記中間ワードラインをカップリングさせるように構成された第2デコーダ回路とを含む請求項22に記載のフラッシュメモリ装置。 The plurality of strings are arranged like a block of memory cells of a plurality of blocks of memory cells of the memory device;
The selector circuit is
The programming voltage, the passing voltage, and the separation voltage are input, and the programming voltage, the passing voltage, and the separation voltage are selectively passed through a plurality of intermediate word lines in response to the selection control signal. A first decoder circuit configured to:
23. A second decoder circuit coupled to the intermediate word line and configured to couple the intermediate word line to the word line of the plurality of strings in response to a block address signal. The flash memory device described.
前記ビットラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたアップストリームセルを制御するワードラインと、前記ソースラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたダウンストリームセルを制御するワードラインとに通過電圧を印加する間に、プログラム禁止されたセルを制御する選択されたワードラインに第1レベルのプログラミング電圧を印加し、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加し、前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御するワードラインに分離電圧を印加する間に、第1レベルとは異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するように構成されたプログラム回路とを含み、
前記メモリセルの各ストリングは、ビットラインとソースラインとの間に直列接続されるように構成されたフラッシュメモリ装置。 A plurality of strings of serially connected memory cells sharing a word line; and
A word line for controlling an upstream cell coupled between the bit line and the program-inhibited cell, and a word line for controlling a downstream cell coupled between the source line and the program-inhibited cell. Applying a first level programming voltage to a selected word line controlling a program inhibited cell and applying a passing voltage to the word line controlling the upstream cell. And applying a second level of the programming voltage different from the first level to the selected word line while applying an isolation voltage to the word line controlling any one of the downstream cells. And a program circuit configured in
The flash memory device is configured such that each string of the memory cells is connected in series between a bit line and a source line.
前記プログラミング電圧を前記第1レベルから前記第2レベルに変化させ、
前記第2レベルが予め定められた基準を満足させるように決定することに応答して、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに前記通過電圧を印加する間、前記第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加し、
前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御するワードラインに前記分離電圧を印加するように構成された請求項25に記載のフラッシュメモリ装置。 The program circuit includes:
Changing the programming voltage from the first level to the second level;
In response to determining that the second level satisfies a predetermined criterion, the programming voltage of the second level while applying the pass voltage to the word line that controls the upstream cell. To the selected word line,
The flash memory device according to claim 25, wherein the isolation voltage is applied to a word line that controls any one of the downstream cells.
前記ビットラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたアップストリームセルを制御するワードライン、及び前記ソースラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたダウンストリームセルを制御するためのワードラインに通過電圧を印加する間に、プログラム禁止されたセルを制御する選択されたワードラインに第1レベルのプログラミング電圧を印加し、
前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加し、第1ダウンストリームセルを制御するワードラインに分離電圧を印加し、第2ダウンストリームセルを制御するワードラインに前記通過電圧を印加する間に、前記第1レベルとは異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するように構成された請求項25に記載のフラッシュメモリ装置。 The program circuit includes:
A word line for controlling an upstream cell coupled between the bit line and the prohibited cell, and a downstream cell coupled between the source line and the prohibited cell. Applying a first level programming voltage to a selected word line that controls a program inhibited cell while applying a pass voltage to the word line;
A pass voltage is applied to the word line that controls the upstream cell, a separation voltage is applied to the word line that controls the first downstream cell, and a pass voltage is applied to the word line that controls the second downstream cell. 26. The flash memory device of claim 25, wherein the flash memory device is configured to apply the programming voltage at a second level different from the first level to the selected word line.
前記ビットラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたアップストリームセルを制御するワードライン、及び前記ソースラインと前記プログラム禁止されたセル間にカップリングされたダウンストリームセルを制御するためのワードラインに通過電圧を印加する間に、プログラム禁止されたセルを制御する選択されたワードラインに第1レベルのプログラミング電圧を印加し、
前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに通過電圧を印加し、第1ダウンストリームセルを制御するワードラインに分離電圧を印加し、前記通過電圧、前記プログラミング電圧、そして前記分離電圧以外の電圧を第2ダウンストリームセルを制御するワードラインに印加する間に、前記第1レベルとは異なる第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するように構成された請求項25に記載のフラッシュメモリ装置。 The program circuit includes:
A word line for controlling an upstream cell coupled between the bit line and the prohibited cell, and a downstream cell coupled between the source line and the prohibited cell. Applying a first level programming voltage to a selected word line that controls a program inhibited cell while applying a pass voltage to the word line;
A pass voltage is applied to the word line that controls the upstream cell, a separation voltage is applied to the word line that controls the first downstream cell, and a voltage other than the passage voltage, the programming voltage, and the separation voltage is applied. 26. The device of claim 25, configured to apply the programming voltage at a second level different from the first level to the selected word line while applying the second downstream cell to a controlling word line. Flash memory device.
第1レベルの前記プログラミング電圧を生成し、
前記第1レベルをプログラミング電圧閾と比較し、
第1レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加し、
前記アップストリーム及びダウンストリームセルを制御する前記ワードラインに前記通過電圧を印加する間、チャネルバイアス電圧を前記ビットラインに印加し、
直列接続したセルの第2ストリングの選択されたセルに対する閾電圧テストを行い、
前記選択されたセルの閾電圧がトランジスタ閾電圧基準を満足させなかったかを決定することに応答して、前記プログラミング電圧を前記第2レベルに変化させ、
前記第2レベルと前記プログラミング電圧閾とを比較し、
前記プログラミング電圧閾より大きい前記第2レベルに応答して、前記アップストリームセルを制御する前記ワードラインに前記通過電圧を印加し、
前記ダウンストリームセルのうちの何れか一つを制御する前記ワードラインに前記分離電圧を印加する間、前記第2レベルの前記プログラミング電圧を前記選択されたワードラインに印加するように構成された請求項25に記載のフラッシュメモリ装置。 The program circuit includes:
Generating a first level of the programming voltage;
Comparing the first level to a programming voltage threshold;
Applying a first level of the programming voltage to the selected word line;
Applying a channel bias voltage to the bit line while applying the pass voltage to the word line controlling the upstream and downstream cells;
Performing a threshold voltage test on selected cells of the second string of cells connected in series;
Responsive to determining whether the threshold voltage of the selected cell did not meet a transistor threshold voltage criterion, changing the programming voltage to the second level;
Comparing the second level with the programming voltage threshold;
In response to the second level being greater than the programming voltage threshold, applying the pass voltage to the word line controlling the upstream cell;
The programming voltage of the second level is applied to the selected word line while the isolation voltage is applied to the word line controlling any one of the downstream cells. Item 26. The flash memory device according to Item 25.
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