KR100271649B1 - Erase apparatus for flash memory cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플래시 메모리셀의 이레이저(ERASE) 장치에 관한 것으로, 특히 이레이저(ERASE) 신호의 레벨을 일정한 값으로 고정하지 않고 시간에 따라 전압레벨을 증가시켜 이 이레이저(ERASE) 신호가 인가되는 동안에 이레이저(ERASE) 효율을 일정하게 유지하도록 한 플래시 메모리셀의 이레이저(ERASE) 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an ERASE device of a flash memory cell. In particular, the ERASE signal is applied by increasing the voltage level over time without fixing the ERASE signal level to a constant value. The present invention relates to an ERASE device of a flash memory cell that maintains a constant ERASE efficiency during the process.
도1은 종래 플래시 메모리의 이레이저(ERASE) 장치에 대한 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와같이 이레이저게이트(EG)에 미리 정의된 일정한 레벨의 전원(VEG10)을 공급하여 플래시 메모리셀(13)의 플로우팅게이트(FG)에 프로그램된 데이터를 이레이저(ERASE)하는 제1 전원공급부(10)와; 상기 플래시 메모리셀(13)의 플로우팅게이트(FG)의 이레이저(ERASE) 상태를 검증하는 전원(VCG10)을 콘트롤게이트(CG)에 인가하는 제2 전원공급부(11)와; 상기 제2 전원공급부(11)의 검증 전원(VCG10)에 의해 상기 셀의 플로우팅게이트(FG)에 대한 이레이저(ERASE)상태를 검증하는 센스앰프(12)로 구성되며, 이와 같이 구성된 종래 장치의 동작을 도2의 파형도를 참조하여 설명한다.FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an ERASE device of a conventional flash memory. As shown in FIG. 1, a predetermined level of power VEG10 is supplied to an erasure gate EG, thereby providing a flash memory cell. A first power supply unit 10 for erasing data programmed into the floating gate FG of FIG. 13; A second power supply unit (11) for applying a power supply (VCG10) for verifying an erasure (ERASE) state of the floating gate (FG) of the flash memory cell (13) to the control gate (CG); And a sense amplifier 12 for verifying an ERASE state of the floating gate FG of the cell by the verification power supply VCG10 of the second power supply 11. Will be described with reference to the waveform diagram of FIG.
먼저, 제2 전원공급부(11)는 플래시 메모리셀(13)의 콘트롤게이트(CG)에 전원(VCG10)을 공급하여 플로우팅게이트(FG)의 전하상태를 제어하여 데이터를 프로그램함과 아울러 이레이저(ERASE) 상태를 검증하도록 하고, 제1 전원공급부(10)는 상기 플로우팅게이트(FG)에 프로그램된 데이터를 이레이저(ERASE) 하는데, 즉 제1 전원공급부(10)는 플래시 메모리셀(13)의 이레이저게이트(EG)에 도2의 (a)에서 보는 바와같이 일정레벨의 이레이저신호(VEG10)를 인가하여 상기 플래시 메모리셀(13)의 플로우팅게이트(FG)에 프로그램된 데이터를 이레이저(ERASE) 한다.First, the second power supply unit 11 supplies the power supply VCG10 to the control gate CG of the flash memory cell 13 to control the charge state of the floating gate FG to program data and erase the data. The first power supply unit ERASEs the data programmed in the floating gate FG, that is, the first power supply unit 10 flashes the flash memory cell 13. As shown in (a) of FIG. 2, an eraser signal VEG10 having a predetermined level is applied to the eraser gate EG of FIG. 2 to transfer data programmed to the floating gate FG of the flash memory cell 13. Erase.
이때, 상기 플래시 메모리셀(13)의 플로우팅게이트(FG)에 프로그램된 데이터가 상기 제1 전원공급부(10)의 도2의 (a)에서 첫 번째 펄스신호(VEG10)에 의해 이레이저(ERASE) 되지 않는다면 미리 정의된 소정 전압값(
그러나, 상기와 같이 동작하는 종래 장치는 이레이저(ERASE)가 진행되면 플로우팅게이트의 전하량에 변동이 생겨 이레이저게이트와 플로우팅게이트 사이의 전기장 세기가 점점 작아지기 때문에 시간이 지남에 따라 이레이저(ERASE) 효율이 점점 나빠질 수 있는 문제점이 있었다.However, in the conventional apparatus operating as described above, since the amount of charge in the floating gate changes as the ERASE progresses, the electric field strength between the erasure gate and the floating gate becomes smaller, and thus the erasure is performed over time. (ERASE) There was a problem that the efficiency can get worse.
따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 이레이저(ERASE) 전압을 일정한 값으로 고정하지 않고 시간에 따라 전압을 증가시켜 이 전압이 인가되는 동안에 이레이저(ERASE) 효율을 일정하게 유지시킬 수 있도록 한 플래시 메모리셀의 이레이저장치를 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention devised in view of the above problems does not fix the ERASE voltage to a constant value and increases the voltage over time to maintain the constant ERASE efficiency while the voltage is applied. Its purpose is to provide an array storage value of a flash memory cell that can be used.
도1은 종래 플래시 메모리셀의 이레이저장치에 대한 구성을 보인 회로도.1 is a circuit diagram showing a configuration of an erasure device of a conventional flash memory cell.
도2는 도1에 있어서의 타이밍도.2 is a timing diagram in FIG. 1;
도3은 본 발명 플래시 메모리셀의 이레이저장치에 대한 구성을 보인 회로도.Figure 3 is a circuit diagram showing the configuration of the erasure device of the flash memory cell of the present invention.
도4는 도3에 있어서의 타이밍도.4 is a timing diagram in FIG. 3;
도5는 도4에 있어서, 제1 전원공급부의 구성을 보인 회로도.FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a first power supply unit in FIG. 4; FIG.
도6은 도5에 있어서, 이레이저신호의 출력파형도.Fig. 6 is an output waveform diagram of an erasing signal in Fig. 5;
도7은 도4에 있어서, 제2 전원공급부의 구성을 보인 회로도.FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a second power supply unit in FIG. 4; FIG.
도8은 도4에 있어서, 센스앰프의 구성을 보인 회로도.FIG. 8 is a circuit diagram showing the configuration of a sense amplifier in FIG.
도9는 도4에 있어서, 신호폭을 증가시킨 이레이저신호의 출력파형도.Fig. 9 is an output waveform diagram of an erasure signal with increased signal width in Fig. 4;
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **
20:제1 전원공급부 21:제2 전원공급부20: first power supply 21: second power supply
22:센스앰프 23:플래시 메모리셀22: sense amplifier 23: flash memory cell
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소정 시간동안 전원의 레벨이 상승되는 이레이저신호를 이레이저게이트에 인가하여 플래시 메모리셀의 플로우팅게이트에 프로그램된 데이터를 이레이저하는 제1 전원공급부와; 상기 플래시 메모리셀의 플로우팅게이트 대한 이레이저상태를 검증하는 전원을 공급하는 제2 전원공급부와; 상기 제2 전원공급부의 검증 전원에 의해 상기 셀의 플로우팅게이트에 대한 이레이저상태를 검증하는 센스앰프로 구성함을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a first power supply for erasing the data programmed in the floating gate of the flash memory cell by applying an eraser signal of which the level of the power is raised for a predetermined time to the eraser gate; ; A second power supply unit supplying power for verifying an erasure state of a floating gate of the flash memory cell; And a sense amplifier for verifying an erasure state of the floating gate of the cell by the verify power of the second power supply unit.
이하, 본 발명에 의한 플래시 메모리의 이레이저(ERASE) 장치에 대한 일실시예의 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the operation and effect of an embodiment of an ERASE device of a flash memory according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도3은 본 발명 플래시 메모리의 이레이저(ERASE) 장치에 대한 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 소정 시간동안 전원의 레벨이 상승되는 이레이저신호(VEG20)를 이레이저게이트(EG)에 인가하여 플래시 메모리셀(23)의 플로우팅게이트(FG)에 프로그램된 데이터를 이레이저(ERASE)하는 제1 전원공급부(20)와; 상기 플래시 메모리셀(23)의 플로우팅게이트(FG) 대한 이레이저(ERASE) 상태를 검증하는 전원(VCG20)을 공급하는 제2 전원공급부(21)와; 상기 제2 전원공급부(21)의 검증 전원(VCG20)에 의해 상기 플래시 메모리셀(23)의 플로우팅게이트(FG)에 대한 이레이저(ERASE) 상태를 검증하는 센스앰프(22)로 구성한다.Fig. 3 is a circuit diagram showing the structure of an ERASE device of the flash memory according to the present invention. As shown in this figure, an eraser signal VEG20 whose power level is increased for a predetermined time is provided to the eraser gate EG. A first power supply 20 for applying and erasing data programmed into the floating gate FG of the flash memory cell 23; A second power supply unit 21 for supplying a power supply VCC20 for verifying an ERASE state of the floating gate FG of the flash memory cell 23; And a sense amplifier 22 for verifying an eraser ERASE state of the floating gate FG of the flash memory cell 23 by the verification power supply VCG20 of the second power supply 21.
도5는 제1 전원공급부(20)의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 드레인에 전원전압(VOSER)이 인가되고 게이트에 이레이저명령신호(ERASECMD)가 인가된 제1 엔모스트랜지스터(N1)의 소스를 제1 저항(R)의 일측에 접속하고, 상기 제1 저항(R)의 타측을 일측이 접지된 커패시터(C)의 타측에 접속하며, 그 접속점을 게이트에 이레이저바명령신호(
도7은 제2 전원공급부(21)의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 드레인에 직류전원(VDC)을 인가받고 게이트에 검증명령신호(VR)가 인가된 제1 엔모스트랜지스터(N4)의 소스를 소스가 접지되고 게이트에 검증명령바신호(
도8은 센스앰프(22)의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 전원전압(VDD)이 소스에 인가된 제1 피모스트랜지스터(P1)의 드레인과 게이트가 접속되고, 그 접속점에서 발생되는 신호를 플래시 메모리셀(23)의 드레인에 인가함과 아울러 그 신호를 인버터(IN1)를 통해 반전하여 그에 따른 센싱신호(SENCE OUT)를 출력하도록 구성하며, 이와같이 구성한 본 발명의 동작을 설명한다.FIG. 8 is a circuit diagram showing the configuration of the sense amplifier 22. As shown in FIG. 8, the drain and gate of the first PMOS transistor P1 to which the power supply voltage VDD is applied to the source are connected, and are generated at the connection point. The signal is applied to the drain of the flash memory cell 23, and the signal is inverted through the inverter IN1 to output the corresponding sensing signal SENCE OUT. The operation of the present invention configured as described above will be described. .
먼저, 일반적인 동작은 종래와 동일하다. 즉, 제2 전원공급부(21)는 플래시 메모리셀(23)의 콘트롤게이트(CG)에 전원(VCG20)을 공급하여 플로우팅게이트(FG)의 전하상태를 제어하여 데이터를 프로그램하고, 제1 전원공급부(20)는 상기 플로우팅게이트(FG)에 프로그램된 데이터를 이레이저(ERASE) 하는데, 즉 제1 전원공급부(20)는 플래시 메모리셀(23)의 이레이저게이트(EG)에 도4의 (a)에서 보는 바와같이 시간에 따라 증가하는 이레이저신호(VEG20)를 일정 시간동안 인가하여 상기 플래시 메모리셀(23)의 플로우팅게이트(FG)에 프로그램된 데이터를 이레이저(ERASE) 한다.First, the general operation is the same as in the prior art. That is, the second power supply unit 21 supplies the power supply VCC20 to the control gate CG of the flash memory cell 23 to control the charge state of the floating gate FG to program data, and the first power supply. The supply unit 20 erases the data programmed in the floating gate FG, that is, the first power supply unit 20 is connected to the erasure gate EG of the flash memory cell 23 of FIG. 4. As shown in (a), the eraser signal VEG20 that increases with time is applied for a predetermined time to erase the programmed data in the floating gate FG of the flash memory cell 23.
이때, 상기 플래시 메모리셀(23)의 이레이저(ERASE)를 검증하기 위해 제2 전원공급부(21)는 콘트롤게이트(CG)에 도4의 (b)와 같은 검증전압(VCG20)을 인가하면 그 검증결과를 센스앰프(22)가 센싱하는데, 만일 상기 플래시 메모리셀(23)이 이레이저(ERASE) 되지 않았으면 이레이저게이트(EG)에 다시 도4의 (a)에서 두 번째 펄스신호(VEG20)와 같이 첫 번째 펄스신호(VEG20)보다는 소정 레벨 높으면서 시간에 따라 변화하는 전압(VEG20)을 인가하여 상기 플래시 메모리셀(23)이 이레이저(ERASE) 될때까지 이에이저(ERASE) 동작을 반복수행한다.In this case, in order to verify the erasure ERASE of the flash memory cell 23, when the second power supply 21 applies the verification voltage VCG20 as shown in FIG. 4B to the control gate CG, The sense amplifier 22 senses the verification result, and if the flash memory cell 23 is not erased, the erase pulse EG is reset to the second pulse signal VEG20 in FIG. By applying a voltage VEG20 that changes with time and is higher than the first pulse signal VEG20 as shown in FIG. 2, the operation is repeatedly performed until the flash memory cell 23 is erased. do.
여기서, 상기 제1 전원공급부(20)의 내부동작을 설명한다.Here, the internal operation of the first power supply unit 20 will be described.
직류전압(VOSER)은 이레이저게이트(EG)에 공급할수 있는 최대전압을 갖는 직류전압(VOSER)이고 이레이저명령신호(ERASECMD)는 상기 직류전압(VOSER) 보다 높으면서 제1,제2 엔모스트랜지스터(N1),(N2)의 온오프를 제어하며, 제1 저항(R)과 커패시터(C)는 매우 커서 도6과 같이 동작 시간동안 계속 상승하는 파형을 갖는다.The DC voltage VOSER is a DC voltage having the maximum voltage that can be supplied to the erasing gate EG, and the erasing command signal ERASECMD is higher than the DC voltage VOSER while the first and second enMOS transistors. The first resistor R and the capacitor C are very large and have a waveform that continuously rises during the operation time as shown in FIG. 6.
그리고, 처음 이레이저(ERASE) 동작을 수행할 때 이레이저명령신호(ERASECMD)가 고전위가 되면 제1,제2 엔모스트랜지스터(N1),(N2)가 턴온되어 제1 노드에 걸리는 전압(VC)이 도6과 같이 증가하고, 이에따라 플래시 메모리셀(23)의 이레이저게이트(EG)에 걸리는 전압(VEG20)은 상승한다.When the erasure command signal ERASECMD becomes a high potential when the ERASE operation is performed for the first time, the first and second NMOS transistors N1 and N2 are turned on and the voltage applied to the first node ( VC increases as shown in FIG. 6, and accordingly, the voltage VEG20 applied to the erasure gate EG of the flash memory cell 23 increases.
이때, 상기 이레이저게이트(EG)에 인가되는 전압(VEG20)은 상기 도6과 같이 시간에 따라 증가하는데, 만약 이레이저(ERASE) 동작이 종료되어 상기 이레이저명령신호(ERASECMD)가 저전위가 되면 상기 제1,제2 엔모스트랜지스터(N1),(N2)가 턴오프되어 커패시터(C)는 현재의 전위를 유지하고, 반면에 제3 엔모스트랜지스터(N3)는 고전위인 이레이저명령바신호(
즉, 이레이저(ERASE) 동작이 종료되어 이레이저명령신호(ERASECMD)가 저전위가 되면 커패시터(C)는 현재의 전압레벨을 저장하고 이레이저게이트(EG)는 접지전압으로 디스차아지되며, 이와같은 동작을 반복수행한다.That is, when the erasing operation ERASE ends and the erasing command signal ERASECMD becomes low potential, the capacitor C stores the current voltage level and the erasing gate EG is discharged to the ground voltage. Repeat this operation.
그리고, 이레이저(ERASE) 동작이 완료되었는지 검증할 경우 제2 전원공급부(21)에 검증명령신호(VR)를 고전위로 인가하면 제4 엔모스트랜지터(N4)는 턴온되고 제5 엔모스트랜지스터(N5)는 턴오프되므로 플래시 메모리셀(23)에 고전위를 인가하는데, 이때 플로우팅게이트(FG)가 이레이저(ERASE) 되지 않았으면 전위차가 없으므로 그 플래시 메모리셀(23)에 전류가 흐르지 않게되고, 이에 따라 센스앰프(22)의 제1 피모스트랜지스터(P1)는 상기 플래시 메모리셀(23)의 드레인측에서 발생되는 저전위신호에 의해 턴온되어 고전위가 인버터(IN1)에 인가되고, 이에의해 상기 인버터(IN1)는 상기 고전위를 반전하여 저전위로 출력하므로 사용자는 상기 플래시 메모리셀(23)이 이레이저(ERASE)가 되지 않았음을 판단할 수 있다.In addition, when verifying that the ERASE operation is completed, when the verification command signal VR is applied to the second power supply 21 at high potential, the fourth enMOS transistor N4 is turned on and the fifth enMOS transistor. Since N5 is turned off, a high potential is applied to the flash memory cell 23. At this time, if the floating gate FG is not erased, there is no potential difference so that no current flows in the flash memory cell 23. Accordingly, the first PMOS transistor P1 of the sense amplifier 22 is turned on by the low potential signal generated at the drain side of the flash memory cell 23 so that a high potential is applied to the inverter IN1. As a result, since the inverter IN1 inverts the high potential and outputs the low potential, the user may determine that the flash memory cell 23 is not an eraser.
반대로, 플래시 메모리셀(23)의 플로우팅게이트(FG)가 이레이저(ERASE) 되었으면 고전위인 검증신호(VCG)에 의해 플래시 메모리셀(23)의 플로우팅게이트(FG)가 대전된다. 이에 따라 상기 센스앰프(22)의 제1 피모스트랜지스터(P1)를 통해 흐르는 고전위가 상기 플래시 메모리셀(23)을 통해 접지되므로 상기 센스앰프(22)의 인버터(IN1)는 저전위인 신호를 입력받아 이를 반전하여 고전위인 신호를 출력하고, 이에따라 사용자는 상기 센스앰프(22)의 출력신호(SENSE OUT)가 고전위일 경우 상기 플래시 메모리셀(23)이 이레이저(ERASE) 되었음을 알 수 있게 된다.In contrast, when the floating gate FG of the flash memory cell 23 is erased, the floating gate FG of the flash memory cell 23 is charged by the high potential verification signal VCC. Accordingly, since the high potential flowing through the first PMOS transistor P1 of the sense amplifier 22 is grounded through the flash memory cell 23, the inverter IN1 of the sense amplifier 22 receives a low potential signal. The input signal is inverted to output a high potential signal. Accordingly, when the output signal SENSE OUT of the sense amplifier 22 has a high potential, the user can know that the flash memory cell 23 is erased. .
도9(a),(b)와 같이 제1 전원공급부(20)의 공급전원(VEG20)을 매 이레이저(ERASE) 동작마다 이레이저신호(VEG)를 정수배로 시간을 증가하여 공급함으로써 이레이저(ERASE) 동작의 반복횟수를 줄일 수 있다.As shown in Figs. 9A and 9B, the supply power VEG20 of the first power supply 20 is supplied by increasing the time by an integer multiple of the erase signal VEG for every erase operation. You can reduce the number of repetitions of the (ERASE) operation.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 이레이저신호에 의해 이레이저(ERASE)동작이 진행되는 동안에 플로우팅 게이트의 전자가 빠져 발생하는 이레이저게이트와 플로우팅게이트 사이에 대한 자기장세기 감소를 이레이저게이트 전압을 증가시키면서 보상하여 전압이 인가되는 동안 이레이저(ERASE) 효율을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention provides a method for erasing the magnetic field strength between the erasing gate and the floating gate, in which electrons of the floating gate are released while the erasure operation is performed by the erasure signal. Compensation is made by increasing the voltage so that the ERASE efficiency can be kept constant while the voltage is applied.
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