KR0169413B1 - Erase verifying method of non-volatile semiconductor memory - Google Patents
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Abstract
1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
불 휘발성 반도체 메모리.Nonvolatile Semiconductor Memory.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention
접힘비트라인 구조의 메모리에서 개선된 소거검증 방법을 제공한다.An improved erase verification method in a memory of a folded bit line structure is provided.
3. 발명의 해결방법의 요지.3. Summary of the Solution of the Invention.
다수의 메모리 트랜지스터들이 하나의 낸드셀 스트링을 구성하며, 상기 메모리 트랜지스터들은 행 방향의 워드라인과 열방향의 비트라인에 매트릭스형태로 배열되어 메모리 셀 어레이를 형성하고, 상기 비트라인은 접힘 비트라인 구조를 가지며, 상기 비트라인에 기준전압을 제공하기위해 선택 트랜지스터 및 기준 셀을 가지는 불 휘발성 반도체 메모리의 소거검증 방법은 상기 메모리 셀 어레이내의 메모리 트랜지스터가 소거된 후, 미리 설정된 제1전압을 상기 기준셀의 소오스 단자에 인가하고 상기 제1전압과는 다른 제2전압을 선택된 상기 낸드셀 스트링내의 그라운드 선택 트랜지스터의 소오스단자에 구별적으로 인가하여 소거검증을 수행하는 것을 특징으로 한다.A plurality of memory transistors constitute a single NAND cell string, and the memory transistors are arranged in a matrix form on word lines in a row direction and bit lines in a column direction to form a memory cell array, and the bit lines have a folded bit line structure. And an erase verification method of a nonvolatile semiconductor memory having a selection transistor and a reference cell to provide a reference voltage to the bit line, after the memory transistor in the memory cell array is erased. And applying a second voltage different from the first voltage to the source terminal of the ground select transistor in the selected NAND cell string to perform erase verification.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
불휘발성 반도체 메모리의 소거검증에 적합하게 사용된다.It is suitably used for erasure verification of nonvolatile semiconductor memory.
Description
제1도는 종래기술에 적용되는 불휘발성 반도체 메모리의 회로도.1 is a circuit diagram of a nonvolatile semiconductor memory applied to the prior art.
제2도는 제1도에 따른 회로의 소거검증에 관련한 동작 타이밍도.2 is an operation timing diagram relating to erasure verification of the circuit according to FIG.
제3도는 본 발명에 따른 불휘발성 반도체 메모리의 회로도.3 is a circuit diagram of a nonvolatile semiconductor memory according to the present invention.
제4도는 제3도에 따른 회로의 소거검증에 관련한 동작 타이밍도.4 is an operation timing diagram relating to erasure verification of the circuit according to FIG.
제5도는 제3도의 메모리셀에 그라운드 전압을 인가하는 전압발생기의 구체 회로도.5 is a detailed circuit diagram of a voltage generator for applying a ground voltage to the memory cell of FIG.
본 발명은 낸드 형 EEPROM등과 같은 불 휘발성 반도체 메모리에 관한 것으로, 특히 접힘비트라인 구조를 가지는 메모리내의 소거된 메모리 셀의 문턱전압 값을 외부에서 용이하게 제어할 수 있는 개선된 소거검증 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory such as a NAND type EEPROM, and more particularly to an improved erasure verification method capable of easily controlling the threshold voltage value of an erased memory cell in a memory having a folded bit line structure. .
일반적으로, 불 휘발성 반도체 메모리 중에서 복수개의 메모리 셀이 직렬로 연결된 스트링단위로 구성된 셀 어레이를 가지는 NAND 구조의 플래쉬 메모리에 있어서, 제1도와 같은 회로는 전형적인 접힘비트라인 구조를 취하고 있다. 제1도에 있어서, 기준 셀부 100는 기준셀 선택용 트랜지스터 2, 3 및 기준 셀 20로 이루어진 유닛을 다수개 포함하고 있으며, 메모리 셀부 200는 제1,2스트링 선택 트랜지스터 21,22와, 전하 축적용 플로팅 게이트를 가지는 메모리 셀 트랜지스터들 10과, 그라운드 선택 트랜지스터들 31로 구성된다. 페이지 버퍼 400은 인버터 401. 402로 이루어져 센스 비트 라인들 SBL, SBLB간에 연결되며, 상기 센스 비트 라인들 SBL, SBLB과 비트라인들 BL, BLB간에는 고전압 방지용 트랜지스터들 41, 42로 이루어진 고전압 방지부 300가 연결된다. 제1도에서 워드라인 WLO-n들은 상기 메모리 셀 트랜지스터 들 10의 제어 게이트에 각기 대응되어 연결되며, 상기 기준셀부 100내의 기준 셀 트랜지스터 20의 소오스단자들은 메모리 셀부 200내의 그라운드 선택 트랜지스터 31의 소오스 단자들과 공통연결되어 소정레벨의 그라운드 전압을 수신하도록 되어 있다. 상기 메모리 셀 트랜지스터들 10은 각기 전하를 저장하는 플로팅 게이트와 제어 게이트를 가지는 모오스 트랜지스터로 구성되며, 집적화를 용이하도록 하기 위해 직렬로 연결하는 것에 의해 낸드 셀 구조를 이룬다. 본 분야에서는 이러한 메모리 셀 트랜지스터들 10과 선택 트랜지스터들이 하나의 직렬 연결구조로 되어 있는 구성을 통상적으로 낸드 셀 유닛 또는 메모리 셀 스트링이라고 칭한다.In general, in a flash memory of a NAND structure having a cell array composed of string units in which a plurality of memory cells are connected in series among nonvolatile semiconductor memories, a circuit as shown in FIG. 1 has a typical folded bit line structure. In FIG. 1, the reference cell unit 100 includes a plurality of units including the reference cell selection transistors 2 and 3 and the reference cell 20, and the memory cell unit 200 includes the first and second string selection transistors 21 and 22 and a charge axis. Memory cell transistors 10 having an applied floating gate and ground select transistors 31. The page buffer 400 includes an inverter 401.402 and is connected between sense bit lines SBL and SBLB, and a high voltage protection unit 300 including high voltage prevention transistors 41 and 42 between the sense bit lines SBL and SBLB and bit lines BL and BLB. Is connected. In FIG. 1, the word lines WLO-n are connected to the control gates of the memory cell transistors 10, respectively, and the source terminals of the reference cell transistors 20 in the reference cell unit 100 are source terminals of the ground select transistors 31 in the memory cell unit 200. Are connected in common with each other to receive a ground voltage of a predetermined level. The memory cell transistors 10 are composed of a MOS transistor having a floating gate and a control gate, each of which stores charge, and forms a NAND cell structure by connecting in series to facilitate integration. In this field, a configuration in which the memory cell transistors 10 and the selection transistors are formed in one series connection structure is commonly referred to as a NAND cell unit or a memory cell string.
상기 제1도에서, 상기 메모리 셀 스트링내의 메모리 셀 트랜지스터에 데이터를 기입하는 프로그램 동작이 완료되거나 기입된 데이터를 지우는 소거동작이 완료된 경우에 전하는 상기 셀 트랜지스터 10의 플로팅 게이트에 존재하거나 없게된다. 즉, 프로그램된 메모리 셀(데이타 0, 즉 오프셀이라 할 경우)이 예를들어 약 1볼트의 문턱전압을 가지는 인핸스먼트 트랜지스터로서 동작할 경우에, 소거가 완료된 경우에 해당 메모리 셀은 예를들어 약 -3볼트의 문턱전압을 가지는 디플리션 트랜지스터로서 동작한다. 반대로, 프로그램된 메모리 셀(데이타1, 즉 온셀이라 할 경우)이 예를들어 약 -3볼트의 문턱전압을 가지는 디플리션 모우드의 트랜지스터로서 동작할 경우에, 소거가 완료된 경우의 메모리 셀은 에를들어 약 1볼트의 문턱전압을 가지는 인핸스먼트 트랜지스터로서 동작한다.In FIG. 1, when the program operation for writing data to the memory cell transistor in the memory cell string is completed or the erase operation for erasing the written data is completed, the charge is present or absent in the floating gate of the cell transistor 10. That is, when a programmed memory cell (data 0, ie, an off cell) operates as an enhancement transistor having a threshold voltage of, for example, about 1 volt, the memory cell may be, for example, erased. It operates as a depletion transistor with a threshold voltage of about -3 volts. Conversely, when a programmed memory cell (data 1, ie on-cell) operates as a transistor of a depletion mode with a threshold voltage of, for example, about -3 volts, the memory cell when erasing is completed is For example, it operates as an enhancement transistor having a threshold voltage of about 1 volt.
제1도의 메모리 셀 트랜지스터 10의 통상적인 소거는 상기 트랜지스터 10의 제어게이트에 제1전압, 예를들어 0볼트를 가하고 메모리 칩의 기판이 되는 벌크층에 예를들어 20볼트 이상의 고전압을 인가하는 것에 의해 달성된다. 이에 따라 소거시의 선택된 셀 트랜지스터 10의 문턱전압은 약 -3볼트의 값으로 변화된다. 따라서, 소거검증은 소거가 정상적으로 이루어져 모든 소거 셀이 -3볼트 정도(상기한 바와 같이 가정한 경우)의 문턱 전압 값을 가지는 가의 여부를 확인하는 문턱전압 검증동작과, 소거된 셀의 문턱전압 값이 설정 값으로 되지 않은 경우에 이를 다시 설정값(예를든 경우에 따르면 -3볼트)으로 조정하는 레벨 최적화 동작을 포함한다.A typical erase of memory cell transistor 10 of FIG. 1 is to apply a first voltage, for example 0 volts, to a control gate of transistor 10 and apply a high voltage, for example 20 volts or more, to a bulk layer that is the substrate of a memory chip. Is achieved. Accordingly, the threshold voltage of the selected cell transistor 10 at the time of erasing is changed to a value of about -3 volts. Therefore, the erasure verification is a threshold voltage verification operation for confirming whether or not erase is normally performed and all erase cells have a threshold voltage value of about -3 volts (assuming the above), and the threshold voltage value of the erased cell. If this is not the set value, it includes a level optimization operation that adjusts it back to the set value (eg -3 volts in some cases).
이와 같이, 소거검증은 상기와 같은 소거동작의 완료 후 상기 소거된 모든 메모리 셀 트랜지스터가 미리 설정됨 모우스(인핸스먼트 또는 디플리션 모우드)의 트랜지스터로서 동작하는 가를 확인하기 위해 필요한 것임을 알 수 있으며, 상기 반도체 메모리의 여러 동작중 중요한 동작중의 하나가 된다.As such, it can be seen that the erasure verification is necessary to confirm whether all of the erased memory cell transistors operate as transistors of a preset mouse (enhanced or depletion mode) after completion of the erase operation. The semiconductor memory device becomes one of important operations among the various operations of the semiconductor memory.
상기한 제1도의 메모리 주요부의 구성과, 제1도의 동작 타이밍을 보여 주는 제2도를 참조하여 이하에서는 종래의 소거검증 방법을 본 발명의 보다 철저한 이해를 돕기위해 설명한다.The conventional erase verification method will be described below to help a more thorough understanding of the present invention with reference to the configuration of the main part of the memory of FIG. 1 and FIG. 2 showing the operation timing of FIG.
제1도에서, 소거검증의 수행방법은 일반적인 낸드 형 메모리의 노말 리드동작과 매우 동일유사한데, 먼저 인에이블된 워드라인과 스트링 선택 트랜지스터에 의해 선택된 셀의 소거 상태의 유무에 따라 해당 비트라인에 디벨롭되는 전압의 레벨은 각기 다르게 된다. 이때 셀이 온셀(소거된 셀이라 가정)인 경우에 대응 비트라인은 거의 접지레벨까지 디벨롭되고, 반대로 예를들어 셀이 오프셀인 경우에는 거의 전원전압의 레벨 Vcc로 유지된다. 제2도를 참조하면, 구간 T1의 시작시점에서 각기 논리 레벨 하이, 로우를 가지는 기준셀 선택신호 신호 2C, 2D를 제1도의 기준셀 선택 신호단자 RSL1, RSL2에 각기 인가하고, 각기 하이, 로우를 가지는 스트링 선택 신호 2E, 2F를 제1도의 스트링 선택 신호단자 SSL1, SSL2에 각기 인가하면, 상기 기준셀 부100의 기준셀 20은 상기 비트라인 BLB에 전기적으로 연결되고 상기 메모리 셀 부200의 메모리 셀 스트링은 상기 비트라인 BL에 전기적으로 연결된다. 즉, 상기한 신호들을 각기 인가함에 의해 상기 제1도내에서 기준셀부 100의 우측 기준셀 스트링이 선택되고 상기 메모리 셀 부200의 좌측 메모리 셀 스트링이 선택된다. 상기한 신호들의 논리레벨을 제2도에서 반대로 하면 상기한 설명과 반대로 선택된다. 이러한 상태에서 소거검증할 메모리 셀의 제어게이트에 연결된 워드라인에 0볼트를 인가하고 나머지의 워드라인에 하이상태의 전압 Vread을 인가한다. 제2도에서는 제1도의 좌측 스트링의 첫 번째 메모리 셀 10을 검증하기 위해 신호 2A를 제1도의 워드라인 WL0에 인가하고 신호 2B를 나머지의 워드라인들 WL1-n에 제공하는 것을 보여준다. 이에 따라, 제1도의 비트라인 BL에서는 제2도의 파형 2I와 같은 전압레벨이 나타나고, 그의 대응 비트라인 BLB에는 제2도의 파형 2J와 같은 전압레벨이 나타난다. 이러한 전압레벨이 나타나는 것을 상기한 설명에서는 디벨롭된다는 용어로서 표현한 것이다. 제2도에서, 상기 파형들을 참조하면, 상기 비트라인 BLB의 전압레벨은 전원전압의 레벨과 접지레벨의 중간레벨이 되는 기준레벨 Ref로 디벨롭되고 상기 비트라인 BL의 전압 레벨은 상기 기준레벨 이하로 디벨롭되는 것을 알 수 있다. 이 경우는 상기 메모리 셀10이 정상적으로 소거가 되어 약 -3볼트정도의 문턱전압을 가지는 디플리션 모우드의 트랜지스터로 동작하는 경우이다. 또한, 상기 기준레벨은 상기 기준 셀 트랜지스터 20의 턴온에 의해 나타나는 레벨로서, 설계시 상기 기준 셀에 의한 비트라인 상의 기준레벨은 상기 메모리 셀 트랜지스터의 프로그램시와 소거시에 나타나는 비트라인 전위간의 중간 레벨에 맞추어 미리 설정되어진다. 그러므로, 제2도의 신호들 2K, 2L이 제1도의 래치 및 래치바 단자 LA, LAB에 각기 인가되면, 페이지 버퍼 400의 센스 비트라인 SBL에는 제2도의 파형 2M과 같은 전압레벨이 나타나고, 그의 대응 센스 비트라인 SBLB에는 제2도의 파형 2N과 같은 전압레벨이 나타나다. 따라서, 상기 페이지 버퍼 400는 제2도의 구간 T2 동안에 각기 디벨롭된 전위차를 센싱한다. 제2도의 상기한 파형들은 선택된 메모리 셀의 소거가 정상적으로 되어 있는 경우에 나타나는 레벨이지만, 만약 구간 T2에서 소거된 비트라인의 레벨이 기준레벨보다 높은 경우(소거된 셀의 문턱전압이 설정치에 도달하지 못한 경우)에는 소거 검증의 동작을 실패로 만든다. 이러한 경우에는 상기 구간 T2 이후의 구간에서 다시 소거동작이 개시된다.In Fig. 1, the method of performing erase verification is very similar to the normal read operation of a general NAND type memory. First, an erase word is applied to a corresponding bit line depending on whether an erase state of a cell selected by an enabled word line and a string select transistor is present. The levels of voltages that are developed are different. In this case, when the cell is on cell (assuming that it is an erased cell), the corresponding bit line is developed to almost ground level. On the contrary, when the cell is off cell, for example, the corresponding bit line is maintained at almost the level Vcc of the power supply voltage. Referring to FIG. 2, the reference cell selection signal signals 2C and 2D having logic level high and low, respectively, are applied to the reference cell selection signal terminals RSL1 and RSL2 of FIG. 1, respectively, at the beginning of the period T1. When the string select signals 2E and 2F having the? Are respectively applied to the string select signal terminals SSL1 and SSL2 of FIG. 1, the reference cell 20 of the reference cell unit 100 is electrically connected to the bit line BLB, and the memory of the memory cell unit 200 is controlled. The cell string is electrically connected to the bit line BL. That is, by applying the signals, the right reference cell string of the reference cell unit 100 is selected and the left memory cell string of the memory cell unit 200 is selected in the first diagram. If the logic levels of the above signals are reversed in FIG. In this state, 0 volt is applied to the word line connected to the control gate of the memory cell to be erased and verified, and a high voltage Vread is applied to the remaining word lines. FIG. 2 shows that the signal 2A is applied to the word line WL0 of FIG. 1 and the signal 2B is provided to the remaining word lines WL1-n to verify the first memory cell 10 of the left string of FIG. Accordingly, the same voltage level as waveform 2I of FIG. 2 appears in the bit line BL of FIG. 1, and the voltage level similar to waveform 2J of FIG. 2 appears in the corresponding bit line BLB. The occurrence of such a voltage level is expressed in the above description as a term of development. In FIG. 2, referring to the waveforms, the voltage level of the bit line BLB is developed to a reference level Ref which is an intermediate level between a power supply voltage level and a ground level, and the voltage level of the bit line BL is equal to or less than the reference level. We can see that it is developed by. In this case, the memory cell 10 is normally erased to operate as a transistor of a depletion mode having a threshold voltage of about -3 volts. In addition, the reference level is a level represented by the turn-on of the reference cell transistor 20, and in design, the reference level on the bit line by the reference cell is an intermediate level between the bit line potential appearing during programming and erasing of the memory cell transistor. It is set in advance according to. Therefore, when the signals 2K and 2L of FIG. 2 are applied to the latch and latch bar terminals LA and LAB of FIG. 1, the voltage level equal to the waveform 2M of FIG. 2 appears on the sense bit line SBL of the page buffer 400, and its corresponding The sense bit line SBLB shows the same voltage level as waveform 2N in FIG. Accordingly, the page buffer 400 senses the potential difference respectively developed during the period T2 of FIG. The above-described waveforms in FIG. 2 are the levels that appear when the erase of the selected memory cell is normal, but if the level of the erased bit line is higher than the reference level in the interval T2 (the threshold voltage of the erased cell does not reach the set value). If not, the operation of erasure verification fails. In this case, the erasing operation is started again in the section after the section T2.
상기한 바와 같이, 종래의 소거검증 동작은 기준셀에 의해 디벨롭된 비트라인상의 고정된 기준레벨과 선택된 메모리 셀에 의해 디벨롭된 비트라인상의 레벨을 비교하는 것에 의해 수행됨을 알 수 있는데, 여기서 선택된 메모리 셀에 대한 소거가 다소 충분치 못하여 디벨롭된 레벨이 기준레벨 근방에 있을 경우에는 리드시에 상기 페이지 버퍼 400의 센싱 마진이 좁아진다. 소거시에 충분히 소거되지 않은 셀이 소거검증에서 정상적인 셀로서 판명되면 통장적인 리드동작에서 데이터의 신뢰성을 보장하는 것이 어렵게 되는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 제1도내의 기술적 구성에서 찾을 수 있다. 즉, 기준 셀 트랜지스터 20의 소오스단자들과 메모리 셀부 200내의 그라운드 선택 트랜지스터 31의 소오스 단자들을 공통연결하여 소정레벨의 그라운드 전압을 공통인가하는 종래의 기술적 구성은 소거검증시 소거된 셀의 문턱전압의 레벨을 외부에서 쉽게 제어할 수 없게 하므로, 페이지 버퍼의 센싱마진을 소거검증시와 리드시에 동일하게 한다. 바람직하기로는 소거검증시에는 센싱마진을 보다 좁혀 확실히 소거된 셀만이 소거검증에서 통과되게 하는 것이며, 리드시에는 충분한 센싱 마진을 보장해야 할 필요가 있다.As described above, it can be seen that the conventional erase verify operation is performed by comparing the fixed reference level on the bit line developed by the reference cell with the level on the bit line developed by the selected memory cell. When the erased level for the selected memory cell is somewhat insufficient, and the developed level is near the reference level, the sensing margin of the page buffer 400 is narrowed at read time. If a cell that is not sufficiently erased at the time of erasing is found to be a normal cell in erasure verification, there is a problem that it is difficult to ensure the reliability of data in the passbook read operation. This problem can be found in the technical arrangement in FIG. That is, a conventional technical configuration in which the source terminal of the reference cell transistor 20 and the source terminal of the ground select transistor 31 in the memory cell unit 200 are commonly connected to apply a ground voltage of a predetermined level is common. Since the level cannot be easily controlled externally, the sensing margin of the page buffer is made the same at the time of erasure verification and read. Preferably, the erasure verification narrows the sensing margin so that only the erased cells are passed through the erasure verification, and it is necessary to ensure sufficient sensing margin during readout.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해소할 수 있는 불휘발성 반도체 메모리의 개선된 소거검증 방법을 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved erasure verification method for a nonvolatile semiconductor memory which can solve the above-mentioned conventional problems.
본 발명의 다른 목적은 반도체 메모리 장치의 소거검증을 보다 확실하게 수행하여 리드동작을 안정하게 보장할 수 있는 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method capable of more reliably performing erase verification of a semiconductor memory device to ensure read operation stably.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법에 따르면, 다수의 메모리 트랜지스터들이 하나의 낸드셀 스트링을 구성하며, 상기 메모리 트랜지스터들은 행 방향의 워드라인과 열방향의 비트라인에 매트릭스형태로 배열되어 메모리 셀 어레이를 형성하고, 상기 비트라인은 접힘 비트라인 구조를 가지며, 상기 비트라인에 기준전압을 제공하기위해 선택 트랜지스터 및 기준 셀을 가지는 불 휘발성 반도체 메모리의 소거검증 방법에 있어서: 상기 메모리 셀 어레이내의 메모리 트랜지스터가 소거된 후, 미리 설정된 제1전압을 상기 기준셀의 소오스 단자에 인가하고 상기 제1전압과는 다른 제2전압을 선택된 상기 낸드셀 스트링내의 그라운드 선택 트랜지스터의 소오스단자에 구별적으로 인가하여 소거검증을 수행하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 제2전압은 제1전압보다 높게 설정되며, 상기 제1전압이 0볼트의 레벨을 가지는 경우에 상기 제2전압은 바이어스 전압 레벨로 정해진다. 상기한 방법에 의해 소거검증을 행하면, 상기 소거된 메모리 트랜지스터의 문턱전압이 설정된 레벨의 근방에 있는 경우에도 소거검증이 페일(fail)로 판명되어 이후의 사이클에서 재 소거가 실시되므로, 확실한 리드동작이 보장된다.According to the method of the present invention for achieving the above object, a plurality of memory transistors constitute a single NAND cell string, the memory transistors are arranged in a matrix form on the word line in the row direction and the bit line in the column direction of the memory A method of erasing and verifying a nonvolatile semiconductor memory, wherein the bit array has a folded bit line structure and has a selection transistor and a reference cell to provide a reference voltage to the bit line. After the memory transistor is erased, a predetermined first voltage is applied to the source terminal of the reference cell, and a second voltage different from the first voltage is applied to the source terminal of the ground select transistor in the selected NAND cell string. Characterized in that to perform erasure verification. Here, the second voltage is set higher than the first voltage, and when the first voltage has a level of 0 volts, the second voltage is set to a bias voltage level. When erase verification is performed by the above method, even if the threshold voltage of the erased memory transistor is in the vicinity of the set level, the erase verification is found to fail and re-erase is performed in subsequent cycles, thereby ensuring a reliable read operation. This is guaranteed.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시에의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 제3도는 본 발명에 따른 반도체 메모리의 회로도이며, 제4도는 제3도에 따른 회로의 소거검증에 관련한 동작 타이밍도이고, 제5도는 제3도의 메모리 셀에 그라운드 전압을 인가하는 전압발생기의 구체회로도이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 is a circuit diagram of a semiconductor memory according to the present invention. FIG. 4 is an operation timing diagram related to erasure verification of the circuit according to FIG. 3, and FIG. 5 is a specific diagram of a voltage generator for applying a ground voltage to the memory cell of FIG. It is a circuit diagram.
제3도를 참조하면, 기준셀부 100, 메모리 셀부 200, 고전압 방지부 300, 및 페이지 버퍼 400의 연결 및 구조가 도시된다. 상기 기준 셀부 100는 기준셀 선택용 트랜지스터 2,3 및 기준 셀 20로 이루어진 유닛을 다수개 포함하고 있으며, 메모리 셀부 200는 제1,2스트링 선택 트랜지스터 21,22와, 전하 축적용 플로팅 게이트를 가지는 메모리 셀 트랜지스터들 10과, 그라운드 선택 트랜지스터들 31로 구성된다. 페이지 버퍼 400은 인버터 401, 402로 이루어져 센스 비트 라인들 SBL, SBLB간에 연결되며, 상기 센스 비트 라인들 SBL, SBLB과 비트라인들, BL, BLB간에는 고전압 방지용 트랜지스터들 41, 42로 이루어진 상기 고전압 방지부 300가 연결된다. 제3도에서 워드라인 WLO-n들은 상기 메모리 셀 트랜지스터들 10의 제어 게이트에 각기 대응되어 연결된다.Referring to FIG. 3, the connection and structure of the reference cell unit 100, the memory cell unit 200, the high voltage protection unit 300, and the page buffer 400 are illustrated. The reference cell unit 100 includes a plurality of units including the reference cell selection transistors 2 and 3 and the reference cell 20, and the memory cell unit 200 includes the first and second string selection transistors 21 and 22 and a floating gate for charge accumulation. Memory cell transistors 10 and ground select transistors 31. The page buffer 400 is composed of inverters 401 and 402 and is connected between sense bit lines SBL and SBLB, and the high voltage protection consists of high voltage prevention transistors 41 and 42 between the sense bit lines SBL and SBLB and bit lines, BL and BLB. Part 300 is connected. In FIG. 3, the word lines WLO-n are respectively connected to the control gates of the memory cell transistors 10.
여기서, 상기 제3도의 구성은 제1도와 유사하지만, 상기 기준셀부 100내의 기준 셀 트랜지스터 20의 소오스단자들은 메모리 셀부 200내의 그라운드 선택 트랜지스터 31의 소오스 단자들과 가기 구별되어 제1,2전압을 각각의 그라운드 라인 VGL1,2을 통해 각기 독립적으로 수신하는 구조이다. 즉, 본 발명에 따른 소거 검증의 특징은 리드시의 센싱마진을 높이기 위해, 기준셀과, 메모리 셀 스트링의 그라운드 선택 트랜지스터의 그라운드 라인을 공통으로 연결하지 않고 분리하는 것에 의해 소거된 메모리 트랜지스터의 문턱전압이 설정된 레벨의 근방에 있는 경우에도 소거검증이 페일(fail)로 판명되게 하는 것이다.Here, the configuration of FIG. 3 is similar to that of FIG. 1, but the source terminals of the reference cell transistors 20 in the reference cell unit 100 are distinguished from the source terminals of the ground select transistors 31 in the memory cell unit 200, respectively, so as to generate the first and second voltages. The structure is independently received through the ground line VGL1,2. That is, the characteristic of the erase verification according to the present invention is that the threshold of the erased memory transistor is removed by separating the reference cell and the ground line of the ground select transistor of the memory cell string without connecting them in common in order to increase the sensing margin at the read time. Even when the voltage is in the vicinity of the set level, the erasure verification is found to fail.
제4도에서는 제3도에 따른 회로의 소거검증에 관련한 동작 타이밍도가 도시된다. 제4도에서의 보여지는 외부 인가신호의 특징은 소거검증시 파형 4h, 4i와 같은 제1전압 VGL1 및 제2전압 VGL2이 각기 기준셀의 그라운드 라인 및 낸드 셀의 그라운드 라인에 구별적으로 인가되는 것이다.제5도에는 제3도의 메모리 셀에 그라운드 전압을 인가하는 전압발생기의 구체 회로도가 도시된다. 제5도에서, 제2전압 발생기 500는 인버터 510, 피 모오스 트랜지스터 501, 503, 509 및 엔 모오스 트랜지스터 502, 504, 506, 507로 구성되고, 스위치부 520는 인버터 521, 엔 모오스 트랜지스터 522, 523를 포함한다. 상기 제5도의 회로는 상기 스위치부 520의 동작에 의해 소거검증시에는 상기 트랜지스터 522를 통해 바이어스 전압이 출력되며, 노말 리드시에는 트랜지스터 523을 통해 0볼트가 출력되는데, 이는 콘트롤 신호 PIEVF의 논리를 변경시켜주는 것에 의해 달성됨을 알 수 있다.4 shows an operation timing diagram relating to the erasure verification of the circuit according to FIG. The characteristic of the externally applied signal shown in FIG. 4 is that the first voltage VGL1 and the second voltage VGL2, such as waveforms 4h and 4i, are applied to the ground line of the reference cell and the ground line of the NAND cell, respectively. FIG. 5 shows a specific circuit diagram of the voltage generator for applying a ground voltage to the memory cell of FIG. In FIG. 5, the second voltage generator 500 includes an inverter 510, a PMOS transistor 501, 503, 509, and an NMOS transistor 502, 504, 506, 507, and the switch unit 520 includes an inverter 521, an NMOS transistor 522, 523. It includes. In the circuit of FIG. 5, the bias voltage is output through the transistor 522 when the erase operation is verified by the operation of the switch unit 520, and 0 volt is output through the transistor 523 when the normal reading is performed, which indicates the logic of the control signal PIEVF. It can be seen that it is achieved by changing.
이하에서는 상기 제3, 4, 5도를 필요시 마다 참조하여 전체적인 동작을 설명한다. 먼저, 소거검증전에 메모리 셀의 소거는 일반적으로 벌크(서브 스트레이트)에 소거전압을 가함에 의해 달성된다. 이에 따라 F-N터넬링 원리에 의해 소거된 메모리 셀의 문턱전압은 낮아진다(소거를 온 셀로서 가정), 이 상태에서 소거검증은 시작된다. 즉, 검증은 메모리 셀의 문턱 전압이 얼마나 그리고 설정치로 변화되었는가를 판단하는 작업이다. 소거된 셀의 문턱값에 따라 메모리 셀 스트링은 워드라인이 인에이블된 후 프리 차아지된 비트라인 레벨의 디벨롭되는 정도를 변하게 한다.Hereinafter, the overall operation will be described with reference to the third, fourth, and fifth degrees as necessary. First, erasing of memory cells before erasure verification is generally accomplished by applying an erase voltage to the bulk (sub-straight). Accordingly, the threshold voltage of the memory cell erased by the F-N tunneling principle is lowered (assuming the erase is on the cell), and erase verification is started in this state. That is, verification is the operation of determining how much the threshold voltage of the memory cell has changed to the set value. According to the threshold of the erased cell, the memory cell string changes the degree of development of the pre-charged bit line level after the word line is enabled.
제4도를 참조하면, 구간 T11의 시작시점에서 각기 논리 레벨 하이, 로우를 가지는 기준셀 선택신호 신호 4c, 4d를 제3도의 기준셀 선택 신호단자 RSL1, RSL2에 각기 인가하고, 각기 하이, 로우를 가지는 스트링 선택 신호 4e, 4f를 제3도의 스트링 선택 신호단자 SSL1, SSL2에 각기 인가하면, 상기 기준셀 부100의 기준셀 20은 상기 비트라인 BLB에 전기적으로 연결되고 상기 메모리 셀 부200의 메모리 셀 스트링은 상기 비트라인 BL에 전기적으로 연결된다. 즉, 상기한 신호들을 각기 인가함에 의해 상기 제3도내에서 기준셀부 100의 우측 기준셀 스트링이 선택되고 상기 메모리셀 부200의 좌측 메모리 셀 스트링이 선택된다. 상기한 신호들의 논리레벨을 제4도에서 반대로 하면 상기한 설명과 반대로 선택된다. 이러한 상태에서 소거검증할 메모리 셀의 제어게이트에 연결된 워드라인에 0볼트를 인가하고 나머지의 워드라인에 하이상태의 전압 Vread을 인가한다. 제4도에서는 제1도의 좌측 스트링의 첫번째 메모리 셀 10을 검증하기 위해 신호 4a를 제3도의 워드라인 WLO에 인가하고 신호 4b를 나머지의 워드라인들 WL1-n에 제공하는 것을 보여준다. 이에 따라, 제3도의 비트라인 BL에는 제4도의 파형 4j와 같은 전압레벨이 나타나고, 그의 대응 비트라인 BLB에는 제4도의 파형 4k와 같은 전압레벨이 나타난다.Referring to FIG. 4, reference cell selection signal signals 4c and 4d having logic level high and low, respectively, are applied to reference cell selection signal terminals RSL1 and RSL2 of FIG. 3, respectively, at the beginning of the period T11. When the string selection signals 4e and 4f having the voltage are respectively applied to the string selection signal terminals SSL1 and SSL2 of FIG. 3, the reference cell 20 of the reference cell unit 100 is electrically connected to the bit line BLB and the memory of the memory cell unit 200 is applied. The cell string is electrically connected to the bit line BL. That is, by applying the signals, the right reference cell string of the reference cell unit 100 is selected and the left memory cell string of the memory cell unit 200 is selected in FIG. 3. If the logic levels of the signals are reversed in Fig. 4, they are selected in contrast to the above description. In this state, 0 volt is applied to the word line connected to the control gate of the memory cell to be erased and verified, and a high voltage Vread is applied to the remaining word lines. 4 shows applying signal 4a to the word line WLO of FIG. 3 and providing signal 4b to the remaining word lines WL1-n to verify the first memory cell 10 of the left string of FIG. Accordingly, the voltage level equal to the waveform 4j of FIG. 4 appears in the bit line BL of FIG. 3, and the voltage level equal to the waveform 4k of FIG. 4 appears in the corresponding bit line BLB.
여기서, 소거검증시 파형 4h, 4i와 같은 제1전압 VGL1 및 제2전압 VGL2이 각기 기준셀의 그라운드 라인 및 낸드 셀의 그라운드 라인에 구별적으로 인가되면, 충분히 소거되지 않은 메모리 셀의 소거검증은 확실한 실패로서 판명된다. 즉, 소거동작에서 충분한 레벨(특정 네가티브 전압이하, 예를들면 -2볼트이하의 전압)의 문턱값을 갖추지 못한 메모리 셀이 선택되어 소거검증을 당할시, 메모리 셀과 전기적으로 연결된 비트라인 BL의 레벨은 상기 제2전압에 의해 종래의 경우보다 높아진다. 이는 본 발명에 따른 특징적 기술로서, 소거검증시에만, 메모리 셀의 비트라인 전압을 외부의 콘트롤에 의해 의도적으로 상승시켜 보다 확실한 검증을 수행하고자 하는 것이다. 따라서, 충분히 소거되지 않은 셀을 확실한 검증실패로 유도하고 이후의 소거동작 사이클에서 실패로 판명된 셀은 완전히 소거를 당한다.In this case, when the first voltage VGL1 and the second voltage VGL2 such as waveforms 4h and 4i are separately applied to the ground line of the reference cell and the ground line of the NAND cell, the erase verification of the memory cell that is not sufficiently erased is performed. It turns out to be a certain failure. That is, when an erase cell is selected and erased by a memory cell that does not have a threshold of sufficient level (below a certain negative voltage, for example, a voltage of -2 volts or less) in an erase operation, the bit line BL electrically connected to the memory cell is selected. The level is higher than the conventional case by the second voltage. This is a characteristic technique according to the present invention, and only during erasure verification, the bit line voltage of the memory cell is intentionally increased by external control to perform more reliable verification. Thus, a cell that has not been sufficiently erased leads to a certain verification failure and the cell that is found to fail in a subsequent erase operation cycle is completely erased.
한편, 여기서, 완전히 소거된 메모리 셀의 경우에 상기 제2전압이 메모리 셀의 그라운드 라인에 인가되더라도 그의 비트라인 레벨은 상기 기준셀에 연결된 기준비트라인의 기준레벨보다 낮게 설정되므로 소거검증에 있어서 성공으로 판명된다.On the other hand, in the case of a completely erased memory cell, even if the second voltage is applied to the ground line of the memory cell, its bit line level is set lower than the reference level of the reference bit line connected to the reference cell, so that it is successful in erasure verification. It turns out.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 소거검증을 보다 좁은 센싱 마진에서 수행하므로, 노말 리드동작시 센싱마진이 커져 데이터의 신뢰성 증대에 효과를 도모한다.According to the present invention as described above, since the erase verification is performed at a narrower sensing margin, the sensing margin increases during the normal read operation, thereby increasing the reliability of the data.
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