JP2011119016A - フラッシュメモリ装置及びそのプログラム方法 - Google Patents
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- G11C16/3404—Convergence or correction of memory cell threshold voltages; Repair or recovery of overerased or overprogrammed cells
Abstract
【解決手段】フラッシュメモリ装置はワードラインとビットラインに配列されたメモリセルを有するメモリセルアレイと、選択されたワードラインに印加されるプログラム電圧を発生するよう構成される電圧発生回路と、各ワードラインの一番目のページのプログラム特性により、各ワードラインの残りのページに適用されるプログラム電圧の開始レベルを可変制御するよう構成されるプログラム電圧制御器を含む。
【選択図】 図3
Description
フラッシュメモリ装置は、シリコンチップに貯蔵された情報を維持するのに電源が要らない方法でシリコンチップ上に情報を貯蔵する。これは、仮に、チップに供給される電源が遮断されても電源の使用なしに情報が維持されることを意味する。加えて、フラッシュメモリ装置は物理的な衝撃に対する抵抗性及び速い読み出しのアクセス時間を提供する。フラッシュメモリ装置は、斯かる特徴を有するので、バッテリにより電源を供給される装置の貯蔵装置として一般に使用されている。フラッシュメモリ装置は、各貯蔵素子に使用されるロジックゲートの形態によって2種類、即ち、NORフラッシュメモリ装置とNANDフラッシュメモリ装置とに分類される。
本明細書において、‘及び/又は’は前後に配置された構成要素の中の少なくとも1つを含む意味で使用される。また、‘接続される/結合される’は他の構成要素と直接接続されたり、他の構成要素を通じて間接的に接続されることを含む意味で使用される。本明細書において、単数形は文言上特別に言及していない限り複数形も含む。また、明細書で使用される‘含む’で言及された構成要素、段階、動作及び素子は1つ以上の異なる構成要素、段階、動作、素子及び装置の存在又は追加を意味する。
図1を参考にすると、フラッシュメモリ装置は、例えば、NANDフラッシュメモリ装置である。しかし、本発明はNANDフラッシュメモリ装置に限定されない。フラッシュメモリ装置は行(ワードライン:WL)と列(ビットライン:BL)に配列されたメモリセルを有するメモリセルアレイ100を含む。各メモリセルは1−ビットのデータ又はM−ビット(マルチ−ビット)のデータ(Mは2以上の整数)を貯蔵する。各メモリセルはフローティングゲート又は電荷トラップ層のような電荷貯蔵層を有するメモリセル、可変抵抗素子を有するメモリセルからなる。メモリセルアレイ100はよく知られている単層アレイ構造(single−layer array structure)(2次元アレイ構造と呼ばれる)又は多層アレイ構造(multi−layer array structure)(3次元アレイ構造と呼ばれる)を有する。例示的な3次元アレイ構造が特許文献1に“SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE WITH MEMORY CELLS ON MULTIPLE LAYERS”の題目、そして、特許文献2に“SEMICONDUCTOR DEVICE WITH THREE−DIMENSIONAL ARRAY STRUCTURE”の題目として各々開示されていて、この出願の引用文献に含まれる。
本発明の例示的な実施形態による制御ロジック400はプログラム動作の際、電圧発生回路300のプログラム電圧Vpgmの開始レベルを制御する。本発明の例示的な実施形態によると、プログラム電圧Vpgmの開始レベルはメモリセルアレイ100に属する全てのページに同様に適用されるものではなく全てのページの中で一部可変して適用される。例えば、各ワードラインに属する一番目のページ(例えば、LSBページ)には同じ開始レベルを有するプログラム電圧Vpgmが適用され、各ワードラインに属する残りのページ(例えば、MSBページ又は中間及びMSBページ)には各ワードラインに属する一番目のページに適用されたものと異なる開始レベルを有するプログラム電圧Vpgmが選択的に適用される。これについては、以下に詳しく説明する。
説明の便宜のために、各メモリセルが3−ビットデータを貯蔵し、メモリブロックが64個のワードラインWL0−WL63を含むものと仮定する。ボックス801に表示された番号はプログラムの順を示す。ボックス801の一番目の列はLSBデータを示し、ボックス801の二番目の列は中間データを示し、ボックス801の三番目の列はMSBデータを示す。
各メモリセルが2−ビットのデータ又はM−ビットのデータ(Mは4以上の整数)を貯蔵する場合にも本発明を適用することができる。
図5を参考にすると、プログラムコードレジスタ450は第1及び第2デコーダ451、452、第1及び第2レジスタセット453、454、そして、比較器455を含む。第1デコーダ451はメモリブロックのワードライン(例えば、64個のワードライン)を選択するための行アドレスWL_ADD[5:0]の中の第1アドレスWL_ADD[1:0]をデコーディングして選択信号GE0−GE3を活性化する。選択信号GE0−GE3は第1及び第2レジスタセット453、454に伝送される。
第1レジスタセット453に属する残りのレジスタゾーンも第1レジスタゾーン453bと同じ方式で動作するのでその説明は省略する。
先ず、メモリセルに3−ビットのデータが貯蔵され、ワードラインWL0に属するページの中のLSBページ(即ち、一番目のページ)に対するプログラム動作が要請されているものと仮定する。
ワードラインWL0に属するページの中のLSBページ(即ち、一番目のページ)に対するプログラム動作が要請されると、プログラム制御器410の制御により第1デフォルトコードD_CODE1がプログラムコードとして電圧発生回路300に伝送される。
メモリセルに3−ビットのデータが貯蔵され、ワードラインWL0に属するページの中の中間/MSBページ(即ち、残りのページ)に対するプログラム動作が要請されているものと仮定する。
図6を参考にすると、集積回路カード(例えば、スマートカード)は不揮発性メモリ装置1000と制御器2000とを含む。不揮発性メモリ装置1000は図1に図示されたものと同様であり、それに対する説明は省略する。制御器2000は不揮発性メモリ装置1000を制御し、CPU2100、ROM2200、RAM2300、そして、入出力インターフェース2400を含む。CPU2100はROM2200に貯蔵される様々なプログラムにより集積回路カードの動作を全般的に制御し、入出力インターフェース2400は外部とのインターフェースを提供する。
図8を参考にすると、制御器は貯蔵媒体にデータを貯蔵するように、そして、貯蔵媒体からデータを読み出すように構成される。制御器はホストインターフェース4100、メモリインターフェース4200、処理ユニット4300、バッファメモリ4400、そして、エラー制御ユニット4500を含む。ホストインターフェース4100は外部装置(例えば、ホスト)とインターフェースし、メモリインターフェース4200は貯蔵媒体とインターフェースする。処理ユニット4300は制御器の動作を全般的に制御する。バッファメモリ4400は貯蔵媒体に貯蔵されるべきデータを又は貯蔵媒体から読み出されたデータを臨時貯蔵するために使用される。また、バッファメモリ4400は処理ユニット4300のワークメモリ(work memory)として使用される。エラー制御ユニット4500は貯蔵媒体から読み出されたデータのエラーを検出及び訂正する。図8に示したように、制御器にコードデータを貯蔵するためのROM4600が追加に構成されても良い。
200 行選択回路
300 電圧発生回路
400 制御ロジック
410 プログラム制御器
420 デフォルトコードレジスタ
430 ISPPコードレジスタ
440 オフ−セル検出器
450 プログラムコードレジスタ
451 第1デコーダ
452 第2デコーダ
455 比較器
460 選択器
470 カウンタ
500 ページバッファ回路
600 列選択回路
700 入出力インターフェース
2400 入出力インターフェース
3100 マイクロプロセッサ
3200 使用者インターフェース
3300 モデム
3400 メモリ制御器
3500 フラッシュメモリ装置
3600 バッテリ
4300 処理ユニット
Claims (10)
- ワードラインとビットラインに配列されたメモリセルを有するメモリセルアレイと、
選択されたワードラインに印加されるプログラム電圧を発生するよう構成される電圧発生回路と、
前記各ワードラインの一番目のページのプログラム特性により、前記各ワードラインの残りのページに適用される前記プログラム電圧の開始レベルを可変制御するプログラム電圧制御器とを含むことを特徴とするフラッシュメモリ装置。 - 前記電圧発生回路は、前記プログラム電圧制御器から提供されるプログラムコードにより前記プログラム電圧を発生するよう構成されることを特徴とする請求項1に記載のフラッシュメモリ装置。
- 前記各ワードラインの一番目のページのプログラム動作の間、前記プログラム電圧制御器は、前記各ワードラインの一番目のページに属するメモリセルの中の少なくとも1つがオフ−セルにプログラムされていると判別されるとき、使用された前記プログラム電圧に対応する前記プログラムコードを貯蔵するよう構成されることを特徴とする請求項2に記載のフラッシュメモリ装置。
- 前記各ワードラインの残りのページに対するプログラム動作が要請されるとき、前記プログラム電圧制御器は前記各ワードラインの残りのページに対する前記プログラム電圧の開始レベルとして貯蔵されたプログラムコードを前記電圧発生回路に伝送するよう構成されることを特徴とする請求項3に記載のフラッシュメモリ装置。
- 前記各ワードラインの残りのページに対するプログラム動作が要請されるとき、前記プログラム電圧制御器は前記各ワードラインの一番目のページがプログラムされたか否かを判別するよう構成されることを特徴とする請求項3に記載のフラッシュメモリ装置。
- 前記各ワードラインの残りのページに対するプログラム動作が要請され、前記各ワードラインの一番目のページがプログラムされていないと判別されるとき、前記プログラム電圧制御器は前記各ワードラインの一番目のページに適用される開始レベルを有するプログラム電圧を生成するよう前記電圧発生回路を制御することを特徴とする請求項5に記載のフラッシュメモリ装置。
- 前記各ワードラインの一番目のページに適用される前記プログラム電圧の開始レベルは固定されていることを特徴とする請求項1に記載のフラッシュメモリ装置。
- ワードラインとビットラインに配列されたメモリセルを有するフラッシュメモリ装置のプログラム方法において、
デフォルトコードに対応する開始レベルを有するプログラム電圧を発生し、
前記プログラム電圧により選択されたワードラインの一番目のページに属するメモリセルをプログラムし、
前記選択されたワードラインの一番目のページに属するメモリセルの中の少なくとも1つがオフ−セルにプログラムされたか否かを判別し、
判別の結果によって前記プログラム電圧を貯蔵し、
前記貯蔵されたプログラム電圧は前記選択されたワードラインの残りのページに適用される前記プログラム電圧の開始レベルとして使用されることを特徴とするプログラム方法。 - 前記選択されたワードラインの残りのページに対するプログラム動作が要請されるとき、前記選択されたワードラインの一番目のページがプログラムされたか否かを判別することを特徴とする請求項8に記載のプログラム方法。
- 前記選択されたワードラインの一番目のページがプログラムされていると判別されると、前記貯蔵されたプログラム電圧は前記選択されたワードラインの残りのページに適用される前記プログラム電圧の開始レベルとして使用されることを特徴とする請求項9に記載のプログラム方法。
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