JP2009151910A - 揮発性メモリ装置の頁バッファ及びそのプログラム方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】前述の必要性により頁バッファをプレーンの中央部に位置させ、上側メモリを担当するレジスタと下側メモリを担当するレジスタを区分させること。
【解決手段】第1のメモリセルブロックグループに含まれたセルにプログラムするデータを臨時格納するか、または該当メモリセルのデータを読み出して格納する第1のレジスタと、第2のメモリセルブロックグループに含まれたセルにプログラムするデータを臨時格納するか、または該当メモリセルのデータを読み出して格納する第2のレジスタと、前記第1のレジスタ及び第2のレジスタに特定データを入力させるか、または前記第1のレジスタ及び第2のレジスタに格納されたデータを外部に出力させるデータ入出力部を含む頁バッファ。
【選択図】図3
【解決手段】第1のメモリセルブロックグループに含まれたセルにプログラムするデータを臨時格納するか、または該当メモリセルのデータを読み出して格納する第1のレジスタと、第2のメモリセルブロックグループに含まれたセルにプログラムするデータを臨時格納するか、または該当メモリセルのデータを読み出して格納する第2のレジスタと、前記第1のレジスタ及び第2のレジスタに特定データを入力させるか、または前記第1のレジスタ及び第2のレジスタに格納されたデータを外部に出力させるデータ入出力部を含む頁バッファ。
【選択図】図3
Description
本発明は、改善された構造の揮発性メモリ装置の頁バッファ及びそのプログラム方法に関するものである。
最近、電気的にプログラム(program)と消去(erase)が可能であり、一定周期でデータを再作成しなければならないリフレッシュ(refresh)機能が必要でない非揮発性メモリ素子に対する需要が増加しており、その集積度を高めるための方法として一つのセルに1ビット以上のデータを格納しようとする試みが引き続き進行中である。
前記揮発性メモリ装置は、通常、データが格納されるセルがマトリックス状に構成されたメモリセルアレイ、前記メモリセルアレイの特定セルに対してメモリを書き込むか、または特定セルに格納されたメモリを読み出す頁バッファを含む。前記頁バッファは、特定メモリセルと接続されたビットライン対、メモリセルアレイに記録するデータを臨時格納するか、またはメモリセルアレイから特定セルのデータを読み出して臨時格納するレジスタ、特定のビットラインまたは特定レジスタの電圧レベルを感知する感知ノード、前記特定のビットラインと感知ノードの接続可否を制御するビットライン選択部を含む。
通常の頁バッファの構造において、製造工程の線幅が減少し、集積度は増加するにつれてビットライン間のキャパシタンスが増加しており、各ビットラインが負担する負荷も増加している。これを解決するために、メモリセルアレイの構造と頁バッファの構造を改善し、ビットラインが負担する負荷を減少させる揮発性メモリ装置を提供する必要がある。
ただし、前記改善した頁バッファの場合、二つのレジスタを含むものの、各レジスタが上側または下側のメモリセルを担当する構成を取るようになるため、一つのレジスタだけで特定セルのマルチレベルセルプログラムをするようになる。しかし、一つのレジスタだけではマルチレベルセルプログラムに脆弱なことがある。従って、一つのレジスタだけでもマルチレベルセルプログラムが可能なプログラム方法を提供する必要がある。
前述の必要性により頁バッファをプレーンの中央部に位置させ、上側メモリを担当するレジスタと下側メモリを担当するレジスタを区分させることを特徴とする揮発性メモリ装置を提供することを目的とする。
また、前記揮発性メモリ装置のプログラム方法を提供することを目的とする。
また、前記揮発性メモリ装置のマルチレベルセルプログラム方法を提供することを目的とする。
前述の目的を達成するための本発明の頁バッファは、第1のメモリセルブロックグループに含まれたセルにプログラムするデータを臨時格納するか、または該当メモリセルのデータを読み出して格納する第1のレジスタと、第2のメモリセルブロックグループに含まれたセルにプログラムするデータを臨時格納するか、または該当メモリセルのデータを読み出して格納する第2のレジスタと、前記第1のレジスタ及び第2のレジスタに特定データを入力させるか、または前記第1のレジスタ及び第2のレジスタに格納されたデータを外部に出力させるデータ入出力部を含むことを特徴とする。
また、本発明の揮発性メモリ装置のプログラム方法は、第1のメモリセルブロックグループと接続される第1のレジスタ及び第2のメモリセルブロックグループと接続される第2のレジスタを含む頁バッファが提供される段階と、前記第1のメモリセルブロックグループに格納させるデータを前記第2のレジスタに格納させる段階と、前記第2のレジスタに格納されたデータを第1のレジスタに伝送する段階と、前記第2のメモリセルブロックグループに格納させるデータを前記第2のレジスタに格納させる段階と、前記各レジスタに格納されたデータにより第1のメモリセルブロックグループに含まれたセルまたは第2のメモリセルブロックグループに含まれたセルをプログラムする段階を含むことを特徴とする。
また、本発明の揮発性メモリ装置のプログラム方法は、第1のメモリセルブロックグループと接続される第1のレジスタ及び第2のメモリセルブロックグループと接続される第2のレジスタを含む頁バッファが提供される段階と、各メモリセルに対して下位ビットプログラムを完了する段階と、前記第1のレジスタのデータラッチ部の第1のノードに上位ビットデータを設定する段階と、上位ビットプログラムを行う段階と、第1の検証電圧以上にプログラムされた場合、前記第1のノードに第1のデータを設定する段階と、第2の検証電圧以上にプログラムされた場合、前記第1のノードに前記第1のデータと相反したレベルの第2のデータを設定する段階と、第3の検証電圧以上にプログラムされた場合、前記第1のノードに前記第1のデータを設定する段階と、前記第1のノードに設定されたデータにより前記上位ビットプログラムを繰り返す段階を含むことを特徴とする。
前述の本発明の構成により頁バッファをプレーンの中央部に位置させることにより、頁バッファにおいて特定セルの間に接続されるビットラインの長さを全体的に短縮させる効果がある。それにより、特定のビットラインが負担する負荷が減少し、瞬間的なピーク電流が減少するようになり、結果的に電力降下現象を減らすことができ、動作電流消耗を減らすことができる。
また、一つのレジスタだけでもマルチレベルセルプログラムが可能になるため、前記改善した構造の頁バッファを用いてマルチレベルセルプログラムが可能な効果がある。
以下、添付した図面を参照し、本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。
図1は、通常的な揮発性メモリ装置を示したブロック図である。
前記揮発性メモリ装置100は、入力バッファ110、制御ロジッグ回路120、高電圧発生器130、X-デコーダー140、Y-デコーダー150、複数のメモリブロックを含むプレーン170、前記メモリブロックに入力するデータを臨時格納する頁バッファ部174を含む。
前記入力バッファ110は、外部アドレス信号(ADD)またはコマンド信号(CMD1, CMD2,及びCMD3のいずれか一つ)を受信して前記制御ロジッグ回路120に出力する。
前記制御ロジッグ回路120は、チップイネーブル信号(CEb)と制御信号(REb, WEb, ALE, CLE)に応答し、前記コマンド信号(CMD1, CMD2,及びCMD3のいずれか一つ)または前記外部アドレス信号(ADD)を受信し、これに応答してプログラム命令(PGM)、リード命令(READ)、及び消去命令(ERS)のいずれか一つを発生する。前記制御ロジッグ回路120は、前記特定命令を発生した後、確認コード(confirm code)を含むコマンド信号を受信すれば、レディー/ビジーバー(ready/busy bar)信号(R/Bb)を設定時間の間出力させる。
前記高電圧発生器130は、前記プログラム命令(PGM)、前記リード命令(READ)、及び前記消去命令(ERS)のいずれか一つに応答し、バイアス電圧(VD, VS, VW1-VWK)(Kは整数)を発生する。
前記X-デコーダー140は、前記ロウアドレス信号(RADD)に基づいて前記プレーン170に含まれたメモリセルブロック(MB1-MBn)のいずれか一つを選択し、その選択されたメモリセルブロックに前記バイアス電圧(VD, VS, VW1-VWK)を供給する。前記X-デコーダー140は、前記ロウアドレス信号(RADD)をデコードしてロウデコード信号を発生し、前記ロウデコード信号に基づいて前記メモリセルブロック(MB1-MBn)のいずれか一つを選択する。
前記Y-デコーダー150は、前記カラムアドレス信号(CADD)をデコードし、カラムデコード信号(CDEC)を発生し、前記カラムデコード信号(CDEC)を前記頁バッファ部174に出力する。
前記頁バッファ部174は、前記メモリブロックにプログラムさせるデータを臨時格納するか、または前記メモリブロックに格納されたデータを読み出して臨時格納する。さらに詳しく説明すれば、前記頁バッファ部は、対応するデータ入出力回路160から受信される入力データ(Di1-DiMのいずれか一つ、Mは整数)をラッチするか、または前記カラムデコード信号(CDEC)に応答して対応するプレーンのビットライン(図示せず)のうちの一部または全体を選択し、その選択されたビットラインから受信される出力データ(Do1-DoMのいずれか一つ、Mは整数)をラッチする。一方、図面では一つのプレーンだけ示されているが、同一の形態のプレーンが複数個並列に連結されたマルチプレーン形態の構成も可能である。
前記データ入出力回路160は、外部から入力されるデータ(Di1-DiM)を前記各頁バッファ部に伝達するか、または頁バッファ部から伝達された出力データ(Do1-DoM)を連続的に出力する。
このような通常の揮発性メモリ装置の場合、頁バッファを基準として一方向にのみメモリセルブロックが接続される構造であるため、製造工程の線幅が減少し、集積度が増加することにより、頁バッファ部とメモリセルの間に接続される各ビットラインが負担する負荷も増加している。
上述した問題点を解決するために、頁バッファを前記メモリセルアレイの中央に配置し、メモリセルブロックが頁バッファを基準として両方向に接続される構造を提案しようとする。
図2は、本発明の一実施例による揮発性メモリ装置のメモリセルブロックと頁バッファ部の接続関係を示した図面である。
前記揮発性メモリ装置の単一プレーン200は、複数の頁バッファとビットライン選択部を含む頁バッファ部230と、前記頁バッファ部の上側に位置したメモリセルブロックを含む第1のメモリセルブロックグループ210と、前記頁バッファ部の下側に位置したメモリセルブロックを含む第2のメモリセルブロックグループ220を含む。
前記第1のメモリセルブロックグループ210は、前記頁バッファ部230の上側に位置する多数のメモリセルブロック(MB1〜MBi)を含み、各メモリセルブロックと頁バッファは上側ビットライン(BLeT1,BLoT1,・・・,BLeTn,BLoTn)を介して接続される。
前記第2のメモリセルブロックグループ220は、前記頁バッファ部230の下側に位置する多数のメモリセルブロック(MBi+1〜MBi+j)を含み、各メモリセルブロックと頁バッファは、ビットライン(BLeB1,BLoB1,・・・,BLeBn,BLoBn)を介して接続される。
望ましくは、前記第1のメモリセルブロックグループと第2のメモリセルブロックグループに属したメモリセルブロックの個数を同一にする。すなわち、i=jの条件を有するように構成する。
一方、前記頁バッファ部230は、複数の頁バッファ(第1〜第nの頁バッファ)と、前記第1のメモリセルブロックグループに含まれた特定セルのビットラインと頁バッファを接続させる上側ビットライン選択部(第1〜第nの上側ビットライン選択部)、前記第2のメモリセルブロックグループに含まれた特定セルのビットラインと頁バッファを接続させる下側ビットライン選択部(第1〜第nの下側ビットライン選択部)を含む。
このように、プレーンの中央に頁バッファを配置し、メモリセルブロックが頁バッファを基準として両方向に接続される構成を取っている。
一方、前記のような構成を採択するために、本発明の頁バッファが従来のものと異なって構成されているところ、これについて詳しく説明する。
図3は、本発明の一実施例による頁バッファを示した回路図である。
前記頁バッファ300は、前記上側ビットライン選択部と接続されるメモリセルにプログラムするデータを臨時格納するか、または該当メモリセルのデータを読み出して格納する第1のレジスタ310、前記下側ビットライン選択部と接続されるメモリセルにプログラムするデータを臨時格納するか、または該当メモリセルのデータを読み出して格納する第2のレジスタ350、各メモリセルに格納するデータが第1のレジスタ及び第2のレジスタを介して入力され、第1のレジスタ及び第2のレジスタを介して読み出されたメモリセルのデータが出力されるデータ入出力部340、第2のレジスタに格納されたデータを第1のレジスタに伝送するレジスタ間データ伝送部330を含む。
前記第1のレジスタ310と第2のレジスタ350は、各種の制御信号が相違した以外は全体的な構成は同一である。そして、第1のレジスタ310は第1のメモリセルブロックグループに含まれたセルと接続され、第2のレジスタ350は第2のメモリセルブロックグループに含まれたセルと接続される。
前記第1のレジスタ310は、読み出し/検証動作においてビットラインと感知ノードを選択的に接続させて特定セルに格納されたデータをセンシングするビットラインセンシング部314(第1のビットラインセンシング部)、感知ノードにハイレベルの電源電圧を印加する感知ノードプリチャージ部312(第1の感知ノードプリチャージ部)、特定セルにプログラムさせるデータを臨時格納するか、または特定セルから読み出したデータを臨時格納するデータラッチ部318(第1のデータラッチ部)、前記データラッチ部に格納されたデータを感知ノードに印加するデータ伝送部316(第1のデータ伝送部)、前記データラッチ部に格納させるデータを入力するデータ設定部320(第1のデータ設定部)、前記感知ノードのレベルによりデータラッチ部の特定ノードに接地電圧を印加させる感知ノードセンシング部322(第1の感知ノードセンシング部)を含む。
前記ビットラインセンシング部314は、ビットラインセンシング信号(PBSENSE_R)に応答して前記上側ビットライン選択部と感知ノードを選択的に接続させる。このために、前記上側ビットライン選択部と感知ノードの間に接続されたNMOSトランジスタ(N314)を含む。前記ビットラインセンシング部314の具体的な動作は、後に詳しく説明する。
前記感知ノードプリチャージ部312は、プリチャージ信号(PRECHb_R)に応答して前記感知ノード(SO)にハイレベルの電圧(VDD)を印加する。このために、前記電源電圧端子(VDD)と感知ノードの間に接続されたPMOSトランジスタ(P312)を含む。前記感知ノードプリチャージ部312の具体的な動作は後に詳しく説明する。
前記データラッチ部318は、特定セルにプログラムさせるデータを臨時格納するか、または特定セルから読み出したデータを臨時格納する。このために、第1のインバータ(INV318)の出力端子を第2のインバータ(INV319)の入力端子に接続させ、第2のインバータ(INV319)の出力端子を第1のインバータ(INV318)の入力端子に接続させて構成する。
この時、第1のインバータ(INV318)の出力端子と第2のインバータ(INV319)の入力端子が接続されるノードを第1のノード(QR)とし、第2のインバータ(INV319)の出力端子と第1のインバータ(INV318)の入力端子が接続されるノードを第2のノード(QR_N)とする。
例えば、第1のノード(QR)にハイレベルデータが印加された場合には、第2のインバータにより該当データが反転され、第2のノード(QR_N)にロウレベルデータが印加され、これは、また第1のインバータにより反転され、第1のノード(QR)に印加されたハイレベルデータがそのまま維持されるデータ格納効果が奏される。逆に、第1のノード(QR)にロウレベルデータが印加された場合には、第2のインバータにより該当データが反転され、第2のノード(QR_N)にハイレベルデータが印加され、これは、また第1のインバータにより反転され、第1のノード(QR)に印加されたロウレベルデータがそのまま維持されるデータ格納効果が奏される。
前記データ伝送部316は、前記データラッチ部318の第1のノード(QR)または第2のノード(QR_N)に格納されたデータを選択的に感知ノードに印加させる。このために、前記第1のノード(QR)と感知ノードを選択的に接続させる第1の送信トランジスタ(N317)及び前記第2のノード(QR_N)と感知ノードを選択的に接続させる第2の送信トランジスタ(N316)を含む。
前記第1の送信トランジスタ(N317)は、第1のデータ送信信号(TRAN_R)に応答して第1のノードに格納されたデータを前記感知ノードに伝送する。また、前記第2の送信トランジスタ(N316)は、第2のデータ送信信号(TRAN_N_R)に応答して第2のノードに格納されたデータを前記感知ノードに伝送する。
したがって、第1のノードに格納されたデータを前記感知ノードに伝送しようとする場合には、ハイレベルの第1のデータ送信信号を印加し、第2のノードに格納されたデータを前記感知ノードに伝送しようとする場合には、ハイレベルの第2のデータ送信信号を印加する。
前記データ設定部320は、前記データラッチ部318の第1のノード(QR)に接地電圧を印加させる第1のデータ設定トランジスタ(N324)と、第2のノード(QR_N)に接地電圧を印加させる第2のデータ設定トランジスタ(N320)を含む。
前記第1のデータ設定トランジスタ(N324)は、前記感知ノードセンシング部322と第1のノードの間に接続され、第1のデータ設定信号(RESET_R)に応答して前記感知ノードセンシング部322が伝達する接地電圧を前記第1のノードに印加させる。
また、前記第2のデータ設定トランジスタ(N320)は、前記感知ノードセンシング部322と第2のノードの間に接続され、第2のデータ設定信号(SET_R)に応答して前記感知ノードセンシング部322が伝達する接地電圧を前記第2のノードに印加させる。
前記感知ノードセンシング部322は、感知ノードの電圧レベルにより接地電圧を前記データ設定部320に印加させる。このために、前記データ設定部320と接地端子の間に接続されたNMOSトランジスタ(N322)を含む。
したがって、感知ノードの電圧レベルにより接地電圧を前記データ設定部に印加する。感知ノードの電圧レベルがハイレベルの場合に限って、接地電圧を前記データ設定部に印加させる。この時、ハイレベルの第1のデータ設定信号(RESET_R)が印加されれば、前記第1のノード(QR)に接地電圧が印加されるところ、これは第1のノードにロウレベルデータが印加されたものと見なす。しかし、ハイレベルの第2のデータ設定信号(SET_R)が印加されれば、前記第2のノード(QR_N)に接地電圧が印加されるところ、これは第1のノードにハイレベルデータが印加されたものと見なす。
一方、前記第2のレジスタ350は、読み出し/検証動作においてビットラインと感知ノードを選択的に接続させ、特定セルに格納されたデータをセンシングするビットラインセンシング部354(第2のビットラインセンシング部)、感知ノードにハイレベルの電源電圧を印加する感知ノードプリチャージ部352(第2の感知ノードプリチャージ部)、特定セルにプログラムさせるデータを臨時格納するか、または特定セルから読み出したデータを臨時格納するデータラッチ部358(第2のデータラッチ部)、前記データラッチ部に格納されたデータを感知ノードに印加するデータ伝送部356(第2のデータ伝送部)、前記データラッチ部に格納させるデータを入力するデータ設定部360(第2のデータ設定部)、前記感知ノードのレベルによりデータラッチ部の特定ノードに接地電圧を印加させる感知ノードセンシング部362(第2の感知ノードセンシング部)を含む。
前記ビットラインセンシング部354は、ビットラインセンシング信号(PBSENSE_L)に応答して前記下側ビットライン選択部と感知ノードを選択的に接続させる。このために、前記下側ビットライン選択部と感知ノードの間に接続されたNMOSトランジスタ(N354)を含む。前記ビットラインセンシング部354の具体的な動作は後に詳しく説明する。
前記感知ノードプリチャージ部352は、プリチャージ信号(PRECHb_L)に応答して前記感知ノード(SO)にハイレベル電圧(VDD)を印加する。このために、前記電源電圧端子(VDD)と感知ノードの間に接続されたPMOSトランジスタ(P352)を含む。前記感知ノードプリチャージ部352の具体的な動作は後に詳しく説明する。
前記データラッチ部358は、特定セルにプログラムさせるデータを臨時格納するか、または特定セルから読み出したデータを臨時格納する。このために、第1のインバータ(INV358)の出力端子を第2のインバータ(INV359)の入力端子に接続させ、第2のインバータ(INV359)の出力端子を第1のインバータ(INV358)の入力端子に接続させて構成する。
この時、第1のインバータ(INV358)の出力端子と第2のインバータ(INV359)の入力端子が接続されるノードを第1のノード(QL)とし、第2のインバータ(INV359)の出力端子と第1のインバータ(INV358)の入力端子が接続されるノードを第2のノード(QL_N)とする。
例えば、第1のノード(QL)にハイレベルデータが印加された場合には、第2のインバータにより該当データが反転され、第2のノード(QL_N)にロウレベルデータが印加され、これは、また第1のインバータにより反転され、第1のノード(QL)に印加されたハイレベルデータがそのまま維持されるデータ格納効果が奏される。逆に、第1のノード(QL)にロウレベルデータが印加された場合には、第2のインバータにより該当データが反転され、第2のノード(QL_N)にハイレベルデータが印加され、これは、また第1のインバータにより反転され、第1のノード(QL)に印加されたロウレベルデータがそのまま維持されるデータ格納効果が奏される。
前記データ伝送部356は、前記データラッチ部358の第1のノード(QL)または第2のノード(QL_N)に格納されたデータを選択的に感知ノードに印加させる。このために、前記第1のノード(QL)と感知ノードを選択的に接続させる第1の送信トランジスタ(N357)及び前記第2のノード(QL_N)と感知ノードを選択的に接続させる第2の送信トランジスタ(N356)を含む。
前記第1の送信トランジスタ(N357)は、第1のデータ送信信号(TRAN_L)に応答して第1のノードに格納されたデータを前記感知ノードに伝送する。また、前記第2の送信トランジスタ(N356)は、第2のデータ送信信号(TRAN_N_L)に応答して第2のノードに格納されたデータを前記感知ノードに伝送する。
したがって、第1のノードに格納されたデータを前記感知ノードに伝送しようとする場合にはハイレベルの第1のデータ送信信号を印加し、第2のノードに格納されたデータを前記感知ノードに伝送しようとする場合にはハイレベルの第2のデータ送信信号を印加する。
前記データ設定部360は、前記データラッチ部358の第1のノード(QL)に接地電圧を印加させる第1のデータ設定トランジスタ(N361)と、第2のノード(QL_N)に接地電圧を印加させる第2のデータ設定トランジスタ(N360)を含む。
前記第1のデータ設定トランジスタ(N361)は、前記感知ノードセンシング部362と第1のノードの間に接続され、第1のデータ設定信号(RESET_L)に応答して前記感知ノードセンシング部362が伝達する接地電圧を前記第1のノードに印加させる。
また、前記第2のデータ設定トランジスタ(N360)は前記感知ノードセンシング部362と第2のノードの間に接続され、第2のデータ設定信号(SET_L)に応答して前記感知ノードセンシング部362が伝達する接地電圧を前記第2のノードに印加させる。
前記感知ノードセンシング部362は、感知ノードの電圧レベルにより接地電圧を前記データ設定部360に印加させる。このために、前記データ設定部360と接地端子の間に接続されたNMOSトランジスタ(N362)を含む。
したがって、感知ノードの電圧レベルにより接地電圧を前記データ設定部に印加する。感知ノードの電圧レベルがハイレベルの場合に限って、接地電圧を前記データ設定部に印加させる。この時、ハイレベルの第1のデータ設定信号(RESET_L)が印加されれば、前記第1のノード(QL)に接地電圧が印加されるところ、これは、第1のノードにロウレベルデータが印加されたものと見なす。しかし、ハイレベルの第2のデータ設定信号(SET_L)が印加されれば、前記第2のノード(QL_N)に接地電圧が印加されるところ、これは第1のノードにハイレベルデータが印加されたものと見なす。
前記データ入出力部340は、前記第1及び第2のレジスタに特定データを入力させるか、または前記第1及び第2のレジスタに格納されたデータを外部に出力させる。
このために、前記データ入出力部340は、データ出力部342、データ入力部346及びデータ入出力制御部349を含む。
前記データ入出力制御部349は、入出力制御信号(YADRV)に応答して入出力端子(YA)と前記データ出力部及びデータ入力部を接続させるNMOSトランジスタ(N349)を含む。
ハイレベルの入出力制御信号の入力時に、前記NMOSトランジスタ(N349)がターンオンされ、前記入出力端子(YA)とデータ出力部及びデータ入力部を接続させる。
前記データ出力部342は、第1のデータ出力信号(DATOUT_R)により前記第1のレジスタ310の第1のノード(QR)と前記入出力端子を選択的に接続させるNMOSトランジスタ(N342)と、第2のデータ出力信号(DATOUT_L)により前記第2のレジスタ350の第1のノード(QL)と前記入出力端子を選択的に接続させるNMOSトランジスタ(N344)を含む。
データ出力過程を波形図を通じて詳しく説明する。
図4(a)は、本発明の一実施例によるデータ出力過程を示した波形図である。
まず、データの出力時にはハイレベルの入出力制御信号(YADRV)が印加された状況で第1のデータ出力信号または第2のデータ出力信号が印加される。
ハイレベルの第1のデータ出力信号(DATOUT_R)が印加される場合には前記第1のレジスタ310の第1のノード(QR)と前記入出力端子が接続され、第1のノード(QR)に格納されたデータが出力される。また、ハイレベルの第2のデータ出力信号(DATOUT_L)が印加される場合には、前記第2のレジスタ350の第1のノード(QL)と前記入出力端子が接続され、第1のノード(QL)に格納されたデータが出力される。
前記データ入力部346は、第1のデータ入力信号(DL)により前記入出力端子と第2のレジスタ350の第1のノード(QL)を選択的に接続させるNMOSトランジスタ(N348)と、第2のデータ入力信号(DL_N)により前記入出力端子と第2のレジスタ350の第2のノード(QL_N)を選択的に接続させるNMOSトランジスタ(N346)を含む。
データの入力時には、通常、入出力端子(YA)に接地電圧を印加する。そして、ハイレベルの入出力制御信号(YADRV)が印加された状況でハイレベルの第1のデータ入力信号(DL)が印加されれば、第2のレジスタの第1のノード(QL)に接地電圧、すなわち、ロウレベルのデータが印加される。また、ハイレベルの入出力制御信号(YADRV)が印加された状況でハイレベルの第2のデータ入力信号(DL_N)が印加されれば、第2のレジスタの第2のノード(QL_N)に接地電圧、すなわち、ロウレベルのデータが印加される。したがって、第1のデータ入力信号と第2のデータ入力信号の入力により第1のノードまたは第2のノードにロウレベルデータが入力される。
一方、本発明では、前記データ入出力部340を通じて入力されたデータが第2のレジスタに格納され、これを再び第1のレジスタで移す過程を通じて第1のレジスタにデータを入力する。このような役割をするのがレジスタ間のデータ伝送部330である。
前記レジスタ間のデータ伝送部330は、接地端子と接続され、レジスタ間のデータ送信信号(DAT_TRAN)により接地電圧を前記第1のレジスタ310の第1のノード(QR)に印加するNMOSトランジスタ(N332)と、前記第2のレジスタ350の第2のノード(QL_N)の電圧レベルによりターンオンされ、前記NMOSトランジスタ(N332)と前記第1のレジスタ310の第1のノード(QR)の間に接続されるNMOSトランジスタ(N330)を含む。
前記レジスタ間のデータ伝送部330は、ハイレベルのレジスタ間のデータ送信信号(DAT_TRAN)の入力時に動作する。
前記第2のレジスタの第1のノード(QL)にロウレベルデータが印加された場合には、第2のノード(QL_N)にハイレベルデータが印加され、これにより、前記レジスタ間のデータ伝送部330のNMOSトランジスタ(N330)がターンオンされることにより、接地電圧が第1のレジスタの第1のノード(QR)に印加される。
しかし、前記第2のレジスタの第1のノード(QL)にハイレベルデータが印加された場合には、第2のノード(QL_N)にロウレベルデータが印加され、これにより前記レジスタ間のデータ伝送部330のNMOSトランジスタ(N330)がターンオフされることにより、第1のレジスタの第1のノード(QR)に格納されたハイレベルの初期値がそのまま維持される。
前記の過程を波形図を通じて再び詳しく説明する。
図4(b)は、本発明の一実施例によるデータ入力過程を示した波形図である。
まず、第1のレジスタを通じてプログラムするデータを第2のレジスタに入力する。
ハイレベルの入出力制御信号(YADRV)が印加された状況で第1のデータ入力信号(DL)または第2のデータ入力信号(DL_N)が印加される。
このような過程を通じて第2のレジスタの第1のノード(QL)に特定データが入力される。
次に、第2のレジスタから第1のレジスタにデータを伝送する前に第1のレジスタを初期化する。具体的に説明すれば、感知ノードプリチャージ部312を通じて感知ノードをハイレベルにプリチャージさせて感知ノードセンシング部322のNMOSトランジスタ(N322)をターンオンさせる。次いで、ハイレベルの第2のデータ設定信号(SET_R)を印加すれば、前記第1のノード(QR)にハイレベルデータが初期化される。
次に、前記第2のレジスタの第1のノード(QL)に格納されたデータを第1のレジスタの第1のノード(QR)に伝送する。このために、ハイレベルのレジスタ間のデータ送信信号(DAT_TRAN)が印加される。
前記第2のレジスタの第1のノード(QL)にロウレベルデータが印加された場合には、第2のノード(QL_N)にハイレベルデータが印加され、これにより前記レジスタ間のデータ伝送部330のNMOSトランジスタ(N330)がターンオンされることにより、接地電圧が第1のレジスタの第1のノード(QR)に印加される。
しかし、前記第2のレジスタの第1のノード(QL)にハイレベルデータが印加された場合には、第2のノード(QL_N)にロウレベルデータが印加され、これにより前記レジスタ間のデータ伝送部330のNMOSトランジスタ(N330)がターンオフされることにより、第1のレジスタの第1のノード(QR)に格納されたハイレベルの初期値がそのまま維持される。
このような過程を通じて第2のレジスタに格納されたデータが第1のレジスタに送信される。
次に、第2のレジスタを通じてプログラムするデータを入力する。
ハイレベルの入出力制御信号(YADRV)が印加された状況で第1のデータ入力信号(DL)または第2のデータ入力信号(DL_N)が印加される。
このような過程を通じて第2のレジスタの第1のノード(QL)に特定データが入力される。
整理すれば、本発明では頁バッファをプレーンの中央に位置させるために、第1のレジスタと第2のレジスタが担当するメモリセルブロックが明確に区分されている。すなわち、第1のレジスタに格納されたデータは、前記第1のメモリセルブロックグループ210にプログラムされ、第2のレジスタに格納されたデータは前記第2のメモリセルブロックグループ220にプログラムされる。したがって、通常、使われるデュアルレジスタ構造の頁バッファとは異なり、一つのレジスタだけで特定セルに入力するデータを設定するようになる。ただし、このような構成は最近広く用いられているマルチレベルセルプログラムに適しない問題点がある。
一つのセルに2ビット以上のデータをプログラムするマルチレベルセル揮発性メモリ装置の場合、下位ビットプログラム及び上位ビットプログラムを進行するが、上位ビットプログラムの動作前に下位ビットプログラム状態を読み出してその状態を区分する動作を行うようになる。このために、二つのデータラッチ部を用いた構成を取っているのが通常である。
しかし、本発明では、一つのレジスタだけがこのような役割を行わなければならない。ここで、一つのレジスタだけでマルチレベルセルプログラムをする方法を説明する。
図4(c)は、本発明によるマルチレベルセルプログラムの手順を示したセルのしきい値電圧分布図である。
本発明は、2ビットマルチレベルセルプログラムに関するものである。
第1状態は、下位ビット(LSB)プログラム及び上位ビット(MSB)プログラムの前の状態を示すものである。この時、揮発性メモリ装置の頁バッファには‘11’のデータが順に入力される。
第2状態は、下位ビットプログラムは行わず、上位ビットプログラムだけ行った場合の分布を示すものである。この時、揮発性メモリ装置の頁バッファには‘10’のデータが順に入力される。
第3状態は、上位ビットプログラムは行わず、下位ビットプログラムだけ行った場合の分布を示すものである。この時、揮発性メモリ装置の頁バッファには‘01’のデータが順に入力される。
第4状態は、下位ビットプログラム及び上位ビットプログラムをいずれも行った場合の分布を示したものである。この時、揮発性メモリ装置の頁バッファには‘00’のデータが順に入力される。
ここで、そのプログラム方法について詳細手順を説明する。
以後に説明されるプログラム方法は、図3の第1のレジスタまたは第2のレジスタそれぞれに対して遂行される動作である。すなわち、第1のレジスタだけでも前記動作が遂行されることができ、第2のレジスタだけでも前記動作が遂行されることができる。以下の説明では第1のレジスタを基準として説明する。
図5は、本発明の一実施例によるマルチレベルセルプログラム方法を示した順序図である。
まず、下位ビットデータを設定する(段階610)。
すなわち、下位ビットをプログラムする場合(‘00’、‘10’のデータ)には前記データラッチ部318の第1のノード(QR)にロウレベルデータを印加させる。
しかし、下位ビットをプログラムしない場合(‘11’、‘01’のデータ)には、前記データラッチ部318の第1のノード(QR)にハイレベルデータを印加させる。
前記第1のノードにデータを印加する方法は、先のレジスタ間のデータ伝送部330を通じたデータ設定過程で説明した通りである。
次に、下位ビットプログラムを進行する(段階620)。
前記感知ノードプリチャージ部312を用いて感知ノード(SO)をハイレベルにプリチャージさせた後、ハイレベルの第1のデータ送信信号(TRAN_R)を印加して第1のノード(QR)に格納されたデータが感知ノードに印加されるようにする。下位ビットをプログラムする場合(‘00’、‘10’のデータ)にはロウレベルのデータが感知ノードに印加され、前記感知ノードはロウレベルにディスチャージされる。しかし、下位ビットをプログラムしない場合(‘01’、‘11’のデータ)には、ハイレベルのデータが感知ノードに印加され、前記感知ノードはハイレベルを維持する。ワードラインにプログラム電圧の印加時に感知ノードの電圧レベルによりプログラム可否が決定される。
次に、第2の検証電圧(PV2)を基準として前記下位ビットプログラムに対する検証動作を行う(段階630)。
このために、まず、前記感知ノードプリチャージ部312を用いて感知ノード(SO)とビットラインをハイレベルにプリチャージさせる。
次に、検証しようとするセルが含まれたワードラインに第2の検証電圧(PV2)を印加してプログラム可否を検証するが、該当セルが第2の検証電圧(PV2)以上にプログラムされた場合には、該当セルのしきい値電圧が第2の検証電圧(PV2)より大きいため、該当セルはターンオンされず、ビットラインからセルストリングにつながる電流経路が形成されない。したがって、該当ビットラインは、ハイレベル電圧をそのまま維持する。
しかし、該当セルが第2の検証電圧(PV2)以上にプログラムされない場合には、該当セルのしきい値電圧が第2の検証電圧(PV2)より小さいため、該当セルはターンオンされ、ビットラインからセルストリングにつながる電流経路が形成される。したがって、該当ビットラインは、ロウレベルに電圧をディスチャージさせる。
すなわち、該当セルが第2の検証電圧以上にプログラムされた場合には、該当ビットラインはハイレベルの電圧を維持し、そうではない場合にはロウレベルの電圧を維持する。プログラムの対象ではなかったセルも同様にロウレベル電圧を維持する。ビットラインの電圧レベルは、そのまま感知ノード(SO)に印加され、前記感知ノードセンシング部322及びデータ設定部320を動作させ、プログラム可否により第1のノード(QR)のデータを再設定する。
前記下位ビットプログラムの動作により適切にプログラムされた場合には、前記感知ノード(SO)の電圧レベルがハイレベルを維持するため、これは、感知ノードセンシング部322に伝達され、接地電圧が前記データ設定部320に印加される。これと同時に、ハイレベルの第2のデータ設定信号(SET_R)を印加させて第1のノード(QR)にハイレベルデータが格納されるようにする。しかし、前記下位ビットプログラムの動作にもかかわらず、プログラムされない場合には、前記感知ノード(SO)の電圧レベルがロウレベルに遷移されるため、前記感知ノードセンシング部322が動作せず、初期に格納された第1のノード(QR)のデータがそのまま維持される。
参照までに、前述したように、下位ビットがプログラムの対象であったセルの場合、第1のノード(QR)にロウレベルデータが格納されており、消去の対象であったセルの場合、第1のノード(QR)にハイレベルデータが格納されていた。
したがって、プログラムの対象でありながら適切にプログラムされた場合には、第1のノード(QR)のデータがハイレベルデータに変更される。しかし、プログラムの対象でありながらプログラムされない場合には、ロウレベルデータをそのまま維持するようになる。一方、消去の対象であったセルの場合には、最初のハイレベルデータをそのまま維持する。
前記検証動作によりプログラムされないセルがある場合には、再びプログラム動作を行う。
このようなプログラム及び検証動作は、プログラムの対象でありながらプログラムされないセルが消えるまで、理想的には特定セルが消去対象なのかプログラム対象なのかを問わず、第1のノード(QR)にハイレベルデータが格納されるまで繰り返される。
次に、上位ビットプログラムのために、上位ビットデータを設定する(段階640)。
すなわち、上位ビットをプログラムする場合(‘01’、‘00’のデータ)には、前記データラッチ部318の第1のノード(QR)にロウレベルデータを印加させる。さらに詳しくは、プリチャージ部にハイレベル電圧を印加して前記感知ノードセンシング部322のNMOSトランジスタ(N322)をターンオンさせ、ハイレベルの第1のデータ設定信号(RESET_R)を印加させ、ロウレベル電圧が第1のノード(QR)に印加されるようにする。
しかし、上位ビットをプログラムしない場合(‘11’、‘10’のデータ)には、前記データラッチ部318の第1のノード(QR)にハイレベルデータを印加させる。さらに詳しくは、プリチャージ部にハイレベル電圧を印加して前記感知ノードセンシング部322のNMOSトランジスタ(N322)をターンオンさせ、ハイレベルの第2のデータ設定信号(SET_R)を印加させ、ハイレベル電圧が第1のノード(QR)に印加されるようにする。
次に、上位ビットプログラムを進行する(段階650)。
前記感知ノードプリチャージ部312を用いて感知ノード(SO)をハイレベルにプリチャージさせた後、ハイレベルの第1のデータ送信信号(TRAN_R)を印加して第1のノード(QR)に格納されたデータが感知ノードに印加されるようにする。上位ビットをプログラムする場合(‘01’、‘00’のデータ)には、ロウレベルのデータが感知ノードに印加され、前記感知ノードはロウレベルにディスチャージされる。しかし、上位ビットをプログラムしない場合(‘11’、‘10’のデータ)には、ハイレベルのデータが感知ノードに印加され、前記感知ノードはハイレベルを維持する。ワードラインにプログラム電圧の印加時に感知ノードの電圧レベルによりプログラム可否が決定される。
次に、第1〜第3の検証電圧(PV1〜PV3)を基準として前記上位ビットプログラムに対する検証動作を行う(段階660〜690)。図6及び図7を参照して詳しく説明する。
図6は前記第1のノード(QR)に設定されたデータがハイレベルの場合に対する検証動作を示した波形図であり、図7は前記第1のノード(QR)に設定されたデータがロウレベルの場合に対する検証動作を示した波形図である。
まず、第1の検証電圧を基準として上位ビットプログラムに対する検証動作を行う(段階660)。
このために、前記感知ノードプリチャージ部312を用いて感知ノード(SO)とビットラインをハイレベルにプリチャージさせる(T1区間)。
また、ハイレベルのドレイン選択信号(DSL)とソース選択信号(SSL)を印加し、ビットラインとセルストリングを接続させ、セルストリングと共通ソースラインを接続させる。また、第1電圧レベル(V1)のビットラインセンシング信号(PBSENSE_R)を印加して感知ノードとビットラインを接続させる。これにより、ビットラインの電圧が漸次上昇することが見られる。
次に、前記感知ノードプリチャージ動作を中断し、第1の検証電圧を基準として特定セルのプログラム可否によりビットラインの電圧レベルを評価させる(T2区間)。
このために、ハイレベルのプリチャージ信号(PRECHb_R)を印加し、選択されたワードラインには第1の検証電圧(PV1)を印加する。この時、非選択されたワードラインにはパス電圧を印加する(図示せず)。
該当セルのプログラム可否によりビットラインの電圧レベルが変わるところ、該当セルがプログラムされた場合(しきい値電圧が第1の検証電圧より大きい場合)には、下位ビットプログラムに対する検証動作と同様に、ビットラインの電圧レベルがハイレベルを維持し、プログラムが遂行されない場合(しきい値電圧が第1の検証電圧より小さな場合)には、ビットラインの電圧レベルがロウレベルに遷移される。
一方、この区間の間には感知ノードがフローティング状態であるところ、これを用いて検証が必要でないセルに対しては感知ノードの電圧レベルをロウレベルに遷移させる動作を行う。すなわち、既に第1のノード(QR)にハイレベルデータが印加された場合(消去対象セルであるか、またはプログラム対象でありながらプログラムされたものと感知されたセル)には、追加的な検証動作やプログラム動作が不必要な状態であるため、これに対しては感知ノードの電圧レベルをロウレベルに遷移させる。
このために、ハイレベルの第2のデータ送信信号(TRAN_N_R)を一定期間印加させる。これにより、第1のノード(QR)に格納されたデータが反転されて感知ノードに印加され、第1のノードにハイレベルデータが格納された場合(図6の場合)には、感知ノードがロウレベルに遷移されることが見られる。
このように感知ノードがロウレベルに遷移された後に各区間で検証を経るようになるが、感知ノードが再びハイレベルに上昇することはできなくなる。したがって、感知ノードセンシング部322が動作しなくなり、第1のノード(QR)に格納されたハイレベルデータはそのまま維持される。
したがって、このような動作により検証が不必要なセル(消去対象セル)や検証を一度パスしたセルは、確定的に検証対象から除かれる効果がある。
次に、前記第1の検証電圧を基準とした評価結果をセンシングする(T3)。
このために、ビットラインセンシング部314に第2の電圧レベル(V2)のビットラインセンシング信号(PBSENSE_R)を印加する。したがって、該当セルが第1の検証電圧以上にプログラムされた場合にはビットラインの電圧レベルが大きいため、前記NMOSトランジスタ(N314)がターンオンされず、感知ノードの電圧レベルがそのまま維持される。
しかし、該当セルが第1の検証電圧以上にプログラムされない場合には、ビットラインの電圧レベルが低いため、前記NMOSトランジスタ(N314)がターンオンされ、これにより感知ノードの電圧レベルがロウレベルに遷移される。
したがって、特定セルのプログラム可否により感知ノードセンシング部322の動作如何が決定される。すなわち、特定セルがプログラムされた場合に限って、前記感知ノードセンシング部322が動作して接地電圧をデータ設定部320に伝達する。
一方、この区間では、ハイレベルの第2のデータ設定信号(SET_R)を印加する。これにより、特定セルがプログラムされた場合には、接地電圧が第2のノード(QR_N)に印加され、第1のノード(QR)にハイレベルデータが格納される。
図6の場合、最初の第1のノード(QR)にハイレベルデータが格納されており、T2区間で第2のデータ送信信号(TRAN_N_R)の印加により、感知ノードがロウレベルに遷移されたところ、この場合、検証対象から除かれるようになる。したがって、第1のノード(QR)のハイレベルデータがそのまま維持される。
図7の場合、最初の第1のノード(QR)にロウレベルデータが格納されており(プログラム対象)、該当セルのプログラム可否により第1のノード(QR)に印加されるデータが変わるようになる。プログラム動作にもかかわらずプログラムされなければ(すなわち、しきい値電圧が第1の検証電圧より小さな場合)、第1のノード(QR)にロウレベルデータがそのまま維持される。
しかし、プログラムが成功すれば(すなわち、しきい値電圧が第1の検証電圧より大きい場合)、第1のノード(QR)にハイレベルデータが格納される。
整理すれば、前記プログラムにより第1の検証電圧以上にプログラムされた場合には、第1のノード(QR)にハイレベルデータが格納されるように設定し(段階662)、そうでない場合には、初期に第1のノード(QR)に格納されたデータがそのまま維持される。そして、その後、第2の検証電圧を基準とする検証動作を行う。
ここで、第2の検証電圧を基準として上位ビットプログラムに対する検証動作を行う(段階670)。
まず、第2の検証電圧(PV2)を基準として特定セルのプログラム可否によりビットラインの電圧レベルを評価させる(T4区間)。
このために、選択されたワードラインには第2の検証電圧(PV2)を印加し、非選択されたワードラインにはパス電圧を印加する(図示せず)。
該当セルのプログラム可否によりビットラインの電圧レベルが変わるところ、該当セルがプログラムされた場合(しきい値電圧が第2の検証電圧より大きい場合)には、ビットラインの電圧レベルがハイレベルを維持するようになり、プログラムが遂行されない場合(しきい値電圧が第2の検証電圧より小さな場合)には、ビットラインの電圧レベルがロウレベルに遷移される。
次に、前記第2の検証電圧を基準とした評価結果をセンシングする(T5)。
このために、ビットラインセンシング部314に第2の電圧レベル(V2)のビットラインセンシング信号(PBSENSE_R)を印加する。したがって、該当セルが第2の検証電圧以上にプログラムされた場合には、ビットラインの電圧レベルが大きいため、前記NMOSトランジスタ(N314)がターンオンされず、感知ノードの電圧レベルがそのまま維持される。
しかし、該当セルが第2の検証電圧以上にプログラムされない場合には、ビットラインの電圧レベルが低いため、前記NMOSトランジスタ(N314)がターンオンされ、これにより感知ノードの電圧レベルがロウレベルに遷移される。
したがって、特定セルのプログラム可否により感知ノードセンシング部322の動作如何が決定される。すなわち、特定セルがプログラムされた場合に限って前記感知ノードセンシング部322が動作して接地電圧をデータ設定部320に伝達する。
一方、この区間では、ハイレベルの第1のデータ設定信号(RESET_R)を印加する。これにより、特定セルがプログラムされた場合には接地電圧が第1のノード(QR)に印加され、第1のノード(QR)にロウレベルデータが格納される。
前記区間では、先の区間(T3)とは異なり、第1のデータ設定信号を印加しており、これは、本発明の特徴的な構成要素である。これについてさらに詳しく説明する。
図4(c)を再び参照すれば、下位ビットプログラムにより第1状態(‘11’)と第3状態(‘10’)の分布が形成される。これに対し、上位ビットプログラムを行うようになれば、第2状態(‘01’)と第4状態(‘00’)が形成され、計4つの状態が形成される。
この時、第2状態は、第1状態に対するプログラムから始まったものであり、第4状態は第3状態に対するプログラムから始まったものである。
一方、上位ビットプログラムに備えて第1のノード(QR)にデータを設定する段階(640)では、プログラムしようとする目的状態が第2状態なのか第4状態なのかを問わず、ロウレベルの同一のデータが印加される。したがって、検証を行う場合、目的状態が第2状態なのか第4状態なのかに対する情報なしに検証すれば、第4状態を目的とする場合には、第1の検証電圧(PV1)以上にのみプログラムされれば、検証の終了する問題点が発生することがある。すなわち、二つの状態を区分して検証する必要性があるものである。
従来の技術では、このために、上位ビットプログラムの動作前に下位ビットプログラム状態を読み出してその状態を区分する動作を行った。また、このために、二つのデータラッチ部を用いた構成を取っている。本発明では、一つのデータラッチ部だけでこのような区分動作を行うことができる方法を提示しようとする。
下位ビットプログラムが終了すれば、第1状態と第3状態の分布が残る。したがって、第4状態でプログラムする場合、該当セルは上位ビットプログラムの前に既に第2の検証電圧以上のしきい値電圧を有している。
すなわち、第1のノードに同様にロウレベルデータが印加されても、第2状態でプログラムする場合には、該当セルが第1の検証電圧と第2の検証電圧の間に分布するが、第4状態でプログラムする場合には、該当セルが第2の検証電圧と第3の検証電圧の間に分布するようになることにより、そのしきい値電圧の分布が相異なるようになる。
このような現象を用いて第1の検証電圧による検証以後、順に第2の検証電圧による検証を経るようになる。すなわち、第2状態でプログラムする場合には、第1の検証電圧以上のみでプログラムされれば検証が終了する。このために、先の段階(660, 662)で第1の検証電圧以上にプログラムされた場合、第1のノードのデータをハイレベルと設定した。ただし、このような動作は、第4状態にプログラムする場合にも同様に設定されるため、別途の措置を取る必要がある。
すなわち、第4状態でプログラムしようとするセルは、既に第2の検証電圧以上にプログラムされている状態であるため、第2の検証電圧を基準として検証し、それよりしきい値電圧が高い場合には、第4状態でプログラムしようとするセルと見なし、第1のノードのデータを前記段階(660, 662)と相反したレベルで設定する。
言い換えれば、第1の検証電圧以上にプログラムが終了した後、第2の検証電圧を基準として再び検証し、第2状態でプログラムしようとするセルと第4状態でプログラムしようとするセルに区分するものである。第2状態でプログラムするセルは、これ以上プログラムすることが不要であるため、第1のノードに格納されたハイレベルデータをそのまま維持させ、第4状態でプログラムするセルは、第3の検証電圧以上にしきい値電圧を上昇させる必要があるため、第1のノードに格納されたハイレベルデータをロウレベルデータに遷移させるものである。
したがって、前記第2の検証電圧を基準とする検証動作を通じて第2の検証電圧以上にプログラムされた場合であるとセンシングされれば、第1のノードにロウレベルデータが設定されるように第1のデータ設定信号(RESET_R)をハイレベルに印加する。
もし、第2の検証電圧以上にプログラムされない場合であれば、データセンシング部322自体が動作しないため、第1のノードに格納されたデータがそのまま維持される。
図7を再び参照すれば、前記センシングの結果、第2の検証電圧以上にプログラムされた場合(第4状態でプログラムする場合)と判断され、第1のノード(QR)のデータをロウレベルデータと設定した。もし、センシングの結果、第2の検証電圧より低くプログラムされた場合(第2状態でプログラムする場合)であれば、第1のノード(QR)のデータがハイレベルに維持されるものである。
整理すれば、前記プログラムにより第2の検証電圧以上にプログラムされた場合には、第1のノード(QR)にロウレベルデータが格納されるように設定し(段階672)、そうでない場合には、初期に第1のノード(QR)に格納されたデータがそのまま維持されるようにする。そして、その後、第3の検証電圧を基準とする検証動作を行うようになる。
ここで、第3の検証電圧を基準として上位ビットプログラムに対する検証動作を行う(段階680)。
まず、第3の検証電圧(PV3)を基準として特定セルのプログラム可否によりビットラインの電圧レベルを評価させる(T6区間)。
このために、選択されたワードラインには第3の検証電圧(PV3)を印加し、非選択されたワードラインにはパス電圧を印加する(図示せず)。第3の検証電圧を基準として特定セルのプログラム可否によりビットラインの電圧レベルを評価させる。
該当セルのプログラム可否によりビットラインの電圧レベルが変わるところ、該当セルがプログラムされた場合(しきい値電圧が第3の検証電圧より大きい場合)には、ビットラインの電圧レベルがハイレベルを維持するようになり、プログラムが遂行されない場合(しきい値電圧が第3の検証電圧より小さな場合)には、ビットラインの電圧レベルがロウレベルに遷移される。
次に、前記第3の検証電圧を基準とした評価結果をセンシングする(T7)。
このために、ビットラインセンシング部314に第2の電圧レベル(V2)のビットラインセンシング信号(PBSENSE_R)を印加する。したがって、該当セルが第3の検証電圧以上にプログラムされた場合には、ビットラインの電圧レベルが大きいため、前記NMOSトランジスタ(N314)がターンオンされず、感知ノードの電圧レベルがそのまま維持される。
しかし、該当セルが第3の検証電圧以上にプログラムされない場合にはビットラインの電圧レベルが低いため、前記NMOSトランジスタ(N314)がターンオンされ、これにより感知ノードの電圧レベルがロウレベルに遷移される。
したがって、特定セルのプログラム可否により感知ノードセンシング部322の動作如何が決定される。すなわち、特定セルがプログラムされた場合に限って、前記感知ノードセンシング部322が動作して接地電圧をデータ設定部320に伝達する。
一方、この区間では、ハイレベルの第2のデータ設定信号(SET_R)を印加する。これにより、特定セルがプログラムされた場合には接地電圧が第2のノード(QR_N)に印加され、第1のノード(QR)にハイレベルデータが格納される。
図7を再び参照すれば、先の区間においてセンシングの結果が第1のノード(QR)にロウレベルデータが格納されており(プログラム対象)、該当セルのプログラム可否により第1のノード(QR)に印加されるデータが変わる。プログラムの動作にもかかわらず、プログラムされなければ(すなわち、しきい値電圧が第3の検証電圧より小さい場合)、第1のノード(QR)にロウレベルデータがそのまま維持される。
しかし、プログラムが成功すれば(すなわち、しきい値電圧が第3の検証電圧より大きい場合)第1のノード(QR)にハイレベルデータが格納される。
整理すれば、前記プログラムにより第3の検証電圧以上にプログラムされた場合には、第1のノード(QR)にハイレベルデータが格納されるように設定し(段階682)、そうでない場合には、初期に第1のノード(QR)に格納されたデータがそのまま維持されるようにする。
次に、第1のノード(QR)に設定されたデータを判読してプログラムが完了したかどうかを判断する(段階690)。
先の段階(660〜690)を順に遂行した結果、第1のノードに全てハイレベルデータが設定された場合には、プログラムが全て完了したものと見なして上位ビットプログラムを終了する。
しかし、第1のノードにロウレベルデータが設定された頁バッファがある場合には、上位ビットプログラム動作を繰り返して行う。
このような動作は、各頁バッファの第1のノードに格納されたデータの電圧レベルを根拠として判断して遂行される。図3には示されていないが、このような動作のために、通常、第1のノードの電圧がゲートに印加され、電源電圧がソース端子と接続されるPMOSトランジスタを用いている。すなわち、第1のノードの電圧により該当トランジスタのターンオン如何が決定され、それにより電源電圧が他方の端子に印加されるかどうかが決定されるため、これを根拠として第1のノード電圧のレベルを判断するようになる。例えば、第1のノードの電圧がロウレベルの場合には、該当トランジスタがターンオンされ、電源電圧が他方の端子に流れるが、第1のノードの電圧がハイレベルの場合には、該当トランジスタはターンオフされ、フローティング状態になる。
整理すれば、図4(c)〜図7に説明されたマルチレベルセルプログラム方法により一つのレジスタだけでもマルチレベルセルプログラム方法が可能になる。
したがって、図3に示された本発明の頁バッファを通じても通常の頁バッファの動作が充分に可能になる。
300:頁バッファ
310:第1のレジスタ
330:レジスタ間のデータ伝送部
340:データ入出力部
350:第2のレジスタ
312, 352:感知ノードプリチャージ部
314, 354:ビットラインセンシング部
316, 356:データ伝送部
318, 358:データラッチ部
320, 360:データ設定部
322, 362:感知ノードセンシング部
310:第1のレジスタ
330:レジスタ間のデータ伝送部
340:データ入出力部
350:第2のレジスタ
312, 352:感知ノードプリチャージ部
314, 354:ビットラインセンシング部
316, 356:データ伝送部
318, 358:データラッチ部
320, 360:データ設定部
322, 362:感知ノードセンシング部
Claims (16)
- 第1のメモリセルブロックグループに含まれたセルにプログラムするデータを臨時格納するか、または該当メモリセルのデータを読み出して格納する第1のレジスタと、
第2のメモリセルブロックグループに含まれたセルにプログラムするデータを臨時格納するか、または該当メモリセルのデータを読み出して格納する第2のレジスタと、
前記第1のレジスタ及び第2のレジスタに特定データを入力させるか、または前記第1のレジスタ及び第2のレジスタに格納されたデータを外部に出力させるデータ入出力部を含む頁バッファ。 - 前記第1のメモリセルブロックグループと第2のメモリセルブロックグループに属するメモリセルブロックの個数は同一であることを特徴とする請求項1に記載の頁バッファ。
- 前記第1のレジスタは、ビットラインと感知ノードを選択的に接続させて特定セルに格納されたデータをセンシングする第1のビットラインセンシング部と、
感知ノードにハイレベルの電源電圧を印加する第1の感知ノードプリチャージ部と、
特定セルにプログラムさせるデータを臨時格納するか、または特定セルから読み出したデータを臨時格納する第1のデータラッチ部と、
前記データラッチ部に格納されたデータを感知ノードに印加する第1のデータ伝送部と、
前記データラッチ部に格納させるデータを入力する第1のデータ設定部と、
前記感知ノードのレベルによりデータラッチ部の特定ノードに接地電圧を印加させる第1の感知ノードセンシング部を含むことを特徴とする請求項1に記載の頁バッファ。 - 前記第2のレジスタは、ビットラインと感知ノードを選択的に接続させて特定セルに格納されたデータをセンシングする第2のビットラインセンシング部と、
感知ノードにハイレベルの電源電圧を印加する第2の感知ノードプリチャージ部と、
特定セルにプログラムさせるデータを臨時格納するか、または特定セルから読み出したデータを臨時格納する第2のデータラッチ部と、
前記データラッチ部に格納されたデータを感知ノードに印加する第2のデータ伝送部と、
前記データラッチ部に格納させるデータを入力する第2のデータ設定部と、
前記感知ノードのレベルによりデータラッチ部の特定ノードに接地電圧を印加させる第2の感知ノードセンシング部を含むことを特徴とする請求項1に記載の頁バッファ。 - 前記第2のレジスタに格納されたデータのレベルにより第1のレジスタに接地電圧を印加させるレジスタ間のデータ伝送部をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の頁バッファ。
- 前記レジスタ間のデータ伝送部は、第2のレジスタに格納されたデータがロウレベルの場合、第1のレジスタに格納されたデータを維持させ、第2のレジスタに格納されたデータがハイレベルの場合、第1のレジスタに接地電圧を印加させてロウレベルデータを格納させることを特徴とする請求項5に記載の頁バッファ。
- 第1のメモリセルブロックグループと接続される第1のレジスタ及び第2のメモリセルブロックグループと接続される第2のレジスタを含む頁バッファが提供される段階と、
前記第1のメモリセルブロックグループに格納させるデータを前記第2のレジスタに格納させる段階と、
前記第2のレジスタに格納されたデータを第1のレジスタに伝送する段階と、
前記第2のメモリセルブロックグループに格納させるデータを前記第2のレジスタに格納させる段階と、
前記各レジスタに格納されたデータにより第1のメモリセルブロックグループに含まれたセルまたは第2のメモリセルブロックグループに含まれたセルをプログラムする段階を含むことを特徴とする揮発性メモリ装置のプログラム方法。 - 前記第1のレジスタに伝送する段階は、第1のレジスタのデータラッチ部の第1のノードにハイレベルデータを格納させる段階と、
前記第2のレジスタのデータラッチ部の第1のノードに格納されたデータのレベルにより前記第1のレジスタの第1のノードのデータを設定する段階を含むことを特徴とする請求項7に記載の揮発性メモリ装置のプログラム方法。 - 前記データを設定する段階は、前記第1のレジスタの第1のノードに格納されたデータがハイレベルの場合、前記第2のレジスタの第1のノードに格納されたハイレベルデータを維持させることを特徴とする請求項8に記載の揮発性メモリ装置のプログラム方法。
- 前記データを設定する段階は、前記第1のレジスタの第1のノードに格納されたデータがロウレベルの場合、前記第2のレジスタの第1のノードに格納されたハイレベルデータをロウレベルデータに遷移させることを特徴とする請求項8に記載の揮発性メモリ装置のプログラム方法。
- 第1のメモリセルブロックグループと接続される第1のレジスタ及び第2のメモリセルブロックグループと接続される第2のレジスタを含む頁バッファが提供される段階と、
各メモリセルに対して下位ビットプログラムを完了する段階と、
前記第1のレジスタのデータラッチ部の第1のノードに上位ビットデータを設定する段階と、
上位ビットプログラムを行う段階と、
第1の検証電圧以上にプログラムされた場合、前記第1のノードに第1のデータを設定する段階と、
第2の検証電圧以上にプログラムされた場合、前記第1のノードに前記第1のデータと相反したレベルの第2のデータを設定する段階と、
第3の検証電圧以上にプログラムされた場合、前記第1のノードに前記第1のデータを設定する段階と、
前記第1のノードに設定されたデータにより前記上位ビットプログラムを繰り返す段階を含むことを特徴とする揮発性メモリ装置のマルチレベルセルプログラム方法。 - 前記上位ビットデータを設定する段階は、プログラム対象の場合、第1のノードに前記第2のデータを設定し、消去対象の場合、第1のノードに前記第1のデータを設定することを特徴とする請求項11に記載の揮発性メモリ装置のマルチレベルセルプログラム方法。
- 前記第1の検証電圧以上にプログラムされた場合、前記第1のノードに第1のデータを設定する段階は、第1の検証電圧以上にプログラムされた場合にロウレベル電圧をデータ設定部に印加させる段階と、
前記データ設定部にハイレベルの第2のデータ設定信号を印加して前記第1のノードにハイレベル電圧を印加させる段階を含むことを特徴とする請求項11に記載の揮発性メモリ装置のマルチレベルセルプログラム方法。 - 前記第2の検証電圧以上にプログラムされた場合、前記第1のノードに第2のデータを設定する段階は、第2の検証電圧以上にプログラムされた場合にロウレベル電圧をデータ設定部に印加させる段階と、
前記データ設定部にハイレベルの第1のデータ設定信号を印加して前記第1のノードにロウレベル電圧を印加させる段階を含むことを特徴とする請求項11に記載の揮発性メモリ装置のマルチレベルセルプログラム方法。 - 前記第3の検証電圧以上にプログラムされた場合、前記第1のノードに第1のデータを設定する段階は、第3の検証電圧以上にプログラムされた場合にロウレベル電圧をデータ設定部に印加させる段階と、
前記データ設定部にハイレベルの第2のデータ設定信号を印加して前記第1のノードにハイレベル電圧を印加させる段階を含むことを特徴とする請求項11に記載の揮発性メモリ装置のマルチレベルセルプログラム方法。 - 前記第1のノードに設定されたデータにより前記上位ビットプログラムを繰り返す段階は、複数の頁バッファの第1のノードに設定されたデータが全て第1のデータの場合、上位ビットプログラム繰り返しを中断する段階を含むことを特徴とする請求項11に記載の揮発性メモリ装置のマルチレベルセルプログラム方法。
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