KR100370153B1 - Device for Programming and Reading of Flash Memory - Google Patents

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KR100370153B1
KR100370153B1 KR10-2000-0019007A KR20000019007A KR100370153B1 KR 100370153 B1 KR100370153 B1 KR 100370153B1 KR 20000019007 A KR20000019007 A KR 20000019007A KR 100370153 B1 KR100370153 B1 KR 100370153B1
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Abstract

본 발명은 정확한 기준(Reference) 전압으로 각각의 메모리 셀의 데이터를 정확하게 읽어내기 위한 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치로서 복수개의 메모리 셀로 이루어진 메모리 셀 어레이부; 복수개의 기준 셀로 이루어진 기준 셀 어레이부; 상기 메모리 셀 어레이부와 기준 셀 어레이부 사이에 연결되어 각 데이터의 쓰기 동작을 위해 전압을 발생시키는 전압 발생부; 상기 기준 셀 어레이부의 인접한 2개의 기준 셀간의 전압 또는 전류의 평균을 취하여 기준값을 만들어내는 평균 회로부; 그리고 상기 평균 회로부에서 만들어진 상기 기준값과 상기 메모리 셀 어레이부의 전압 또는 전류 레벨을 비교하여 해당 레벨의 메인 셀의 데이터를 출력하는 센싱회로부로 구성됨을 특징으로 한다.The present invention provides a flash memory write / read device for accurately reading data of each memory cell at an accurate reference voltage, comprising: a memory cell array unit including a plurality of memory cells; A reference cell array unit including a plurality of reference cells; A voltage generator connected between the memory cell array unit and the reference cell array unit to generate a voltage for writing each data; An average circuit unit for generating a reference value by taking an average of voltages or currents between two adjacent reference cells of the reference cell array unit; And a sensing circuit unit configured to output data of the main cell of the corresponding level by comparing the reference value made by the average circuit unit with a voltage or current level of the memory cell array unit.

Description

플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치{Device for Programming and Reading of Flash Memory}Device for programming and reading of flash memory

본 발명은 플래시 메모리에 관한 것으로, 특히 멀티 레벨 메모리의 데이터를 정확하게 읽어내기 위한 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to flash memory, and more particularly, to a flash memory write / read device for accurately reading data of a multi-level memory.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings as follows.

먼저, 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치를 구성하는 메모리 셀의 구조와 쓰기 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.First, a structure and a write operation of a memory cell constituting a flash memory write / read device will be described.

상기 메모리 셀의 구성을 보면 소오스/드레인 영역은 반도체 기판과 다른 형의 불순물로 형성되고, 부유게이트는 소오스와 드레인 영역사이의 반도체 기판상에 존재한다.In the configuration of the memory cell, the source / drain regions are formed of impurities of a different type from the semiconductor substrate, and the floating gate is present on the semiconductor substrate between the source and drain regions.

상기 부유게이트상에는 제어게이트가 형성되어 있고, 상기 반도체 기판과 부유게이트 사이에는 게이트 산화막이 개재되어 서로 절연되어 있다.A control gate is formed on the floating gate, and a gate oxide film is interposed between the semiconductor substrate and the floating gate to insulate each other.

상기 부유게이트 아래의 소오스와 드레인 사이의 영역을 채널이라고 하는데, 대개 상기 부유게이트 크기는 소오스와 드레인 사이의 거리, 즉 채널 길이보다 크게 형성된다.The region between the source and the drain under the floating gate is called a channel, and the size of the floating gate is usually larger than the distance between the source and the drain, that is, the channel length.

상기 플래시 메모리 셀을 등가회로로 나타내어 설명하면, 도 1과 같다.Referring to the flash memory cell shown in the equivalent circuit, it is as shown in FIG.

도 1은 메모리 셀의 등가회로로서 도 1에 도시한 바와 같이, 일반적으로 플래시 메모리 셀은 부유게이트(3)와 부유게이트(3)를 제어하는 제어게이트(4), 그리고 소오스(1)와 드레인(2)으로 구성된다.1 is an equivalent circuit of a memory cell, as shown in FIG. 1, in general, a flash memory cell has a control gate 4 for controlling the floating gate 3 and the floating gate 3, and a source 1 and a drain. It consists of (2).

상기 제어게이트(4) 단자에 인가된 전압과 소오소/드레인(1,2) 단자 사이에 인가된 전압을 이용하여 부유게이트(3)로 전자를 주입시켜 셀에 쓰기 동작을 하고, 이 때 전자가 유입되면서 셀의 문턱전압이 증가하는데 원하는 문턱 전압에 도달하면 쓰기 동작을 중지하게 된다.The electron is injected into the floating gate 3 using the voltage applied between the terminal of the control gate 4 and the source / drain (1, 2) terminal to write to the cell. As the threshold voltage of the cell increases, the write operation is stopped when the desired threshold voltage is reached.

다음은 상기의 메모리 셀을 이용한 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치의 구성 및 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.Next, the configuration and operation principle of a write / read device of a flash memory using the memory cell will be described.

도 2는 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a write / read device of a flash memory.

도 2에 도시한 바와 같이, 워드라인(WL)에 쓰기 및 읽기 전압을 공급하기 위한 제 1 전압 발생부(21)와, 상기 제 1 전압 발생부(21)의 전압에 따라 데이터가 기록되는 복수개의 메모리 셀(23a,23b,23c,23d)로 이루어진 메모리 셀 어레이부(23)와, 각 레벨 데이터를 구분하기 위한 복수개의 기준 셀(24a,24b,24c)로 이루어져 기준 데이터가 기록되는 기준 셀 어레이부(24)와, 각각의 메모리 셀(23a,23b, 23c,23d)과 기준 셀(24a,24b,24c)을 비교하여 기록된(Programmed) 데이터(00, 01, 10, 11)를 출력하는 센싱회로부(25)와, 상기 기준 셀 어레이부(24)의 워드라인(WL)에 쓰기 및 읽기 전압을 공급하는 제 2 전압 발생부(22)로 구성된다.As shown in FIG. 2, a first voltage generator 21 for supplying write and read voltages to a word line WL and a plurality of data in which data is written in accordance with the voltage of the first voltage generator 21. A reference cell in which reference data is written, comprising a memory cell array unit 23 consisting of two memory cells 23a, 23b, 23c, and 23d, and a plurality of reference cells 24a, 24b, and 24c for distinguishing each level data. Outputs the programmed data (00, 01, 10, 11) by comparing the array unit 24 with each of the memory cells 23a, 23b, 23c, 23d and the reference cells 24a, 24b, 24c. And a second voltage generator 22 that supplies write and read voltages to the word line WL of the reference cell array unit 24.

종래의 기술에 따른 플래시 메모리 셀의 쓰기/읽기 장치의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.The operation principle of a device for writing / reading a flash memory cell according to the related art is as follows.

먼저 플래시 메모리의 각 셀의 쓰기(Program) 동작을 설명하면, 각각의 메모리 셀(23a,23b,23c,23d)에 네 레벨의 데이터(00,01,10,11) 쓰기 동작을 위하여 4개 레벨의 전압이 필요하다.First, a program operation of each cell of the flash memory will be described. Four levels of data (00, 01, 10, 11) are written to each memory cell 23a, 23b, 23c, 23d. Voltage is required.

예를 들어, 제 1 전압 발생부(21)에서 2, 4, 6, 8 V의 전압을 발생시켜 쓰기 동작을 하는 경우는 각각 전압(예를 들어, 2, 4, 6, 8V)을 인가하여 메모리 셀(23a,23b,23c,23d)에 같은 전류가 흐를 때 쓰기 동작을 멈추면 각각의 멀티레벨 메모리 셀(23a,23b,23c,23d)의 문턱전압은 네 개의 레벨(1, 3, 5, 7V)로 맞추어진다.For example, in the case where the first voltage generator 21 generates a voltage of 2, 4, 6, or 8 V and performs a write operation, a voltage (for example, 2, 4, 6, 8 V) is applied to each other. If the write operation is stopped when the same current flows through the memory cells 23a, 23b, 23c, and 23d, the threshold voltages of the respective multilevel memory cells 23a, 23b, 23c, and 23d are four levels (1, 3, 5). , 7V).

그래서 상기 메모리 셀(23a,23b,23c,23d)들을 읽을 때 각각 00, 01, 10, 11로 읽어내면 각각의 메모리 셀(23a,23b,23c,23d) 한 개에 두 개의 데이터를 쓰고 읽는 방법을 구현할 수 있다.Thus, when reading the memory cells 23a, 23b, 23c, and 23d as 00, 01, 10, and 11, respectively, two data are written and read in one memory cell 23a, 23b, 23c, and 23d. Can be implemented.

이 때, 제 1 전압 발생부(21)에서 2, 4, 6, 8 V의 다른 전압을 만들기 위해서는 각각 다른 전압 발생 회로가 적어도 4개는 있어야 한다.At this time, in order to make different voltages of 2, 4, 6, and 8 V in the first voltage generator 21, there must be at least four different voltage generator circuits.

상기 메모리 셀 어레이부(23)에 쓰여진 각각의 레벨의 데이터(00,01,10,11)를 구분해 내기 위해서는 세 개의 기준값(ref1, ref2, ref3)이 필요하다. 00과 01을 구분하기 위해서 00과 01의 중간기준값(ref1)이 쓰여진 셀이 있어야 하고 마찬가지로 01과 10, 10과 11을 구분하기 위한 중간 기준값(ref2, ref3)이 필요하다.Three reference values (ref1, ref2, ref3) are required to distinguish the data (00, 01, 10, 11) of each level written in the memory cell array unit (23). In order to distinguish between 00 and 01, there must be a cell in which the middle reference value (ref1) of 00 and 01 is written. Similarly, the intermediate reference values (ref2 and ref3) to distinguish 01 and 10, 10 and 11 are necessary.

이 세 개의 기준값(ref1, ref2, ref3)을 만들기 위해 기준 셀 어레이부(24)를 멀티레벨 메모리 셀 어레이부(23)의 쓰기 동작과 마찬가지로 제 2 전압발생부(22)에서 중간 전압값인 각각 3, 5, 7 V의 전압을 발생시켜 쓰기 동작을 하면 문턱전압이 다른 세 개의 기준값(ref1, ref2, ref3)이 만들어진다.In order to create these three reference values ref1, ref2, and ref3, the reference cell array unit 24 is the intermediate voltage value in the second voltage generator 22, similarly to the write operation of the multilevel memory cell array unit 23. When a write operation is generated by generating voltages of 3, 5, and 7 V, three reference values (ref1, ref2, and ref3) having different threshold voltages are generated.

이 때, 상기 제 2 전압발생부(22)는 3, 5, 7 V의 다른 전압을 발생하기 위해서 적어도 3개의 전압 발생 회로가 있어야 한다.At this time, the second voltage generator 22 must have at least three voltage generator circuits to generate different voltages of 3, 5, and 7V.

한편, 상기 메모리 셀 어레이부(23)의 데이터를 읽기 위해서는 메모리 셀 어레이부(23)의 워드라인(WL)과 기준 셀 어레이부(24)의 워드 라인(WL)에 동일한 전압을 인가하여 각각의 메모리 셀(23a,23b,23c,23d)의 비트 라인과 각각의 기준 셀(24a,24b,24c)의 비트 라인에 걸리는 전류값을 비교한다.Meanwhile, in order to read the data of the memory cell array unit 23, the same voltage is applied to the word line WL of the memory cell array unit 23 and the word line WL of the reference cell array unit 24. The bit values of the memory cells 23a, 23b, 23c, and 23d are compared with the current values applied to the bit lines of the respective reference cells 24a, 24b, and 24c.

이 때 각 레벨마다 쓰여진 메모리 셀(23a,23b,23c,23d) 및 기준 셀(24a,24b,24c)은 문턱 전압이 서로 다르기 때문에 셀 전류의 차이가 생기게 된다.At this time, since the threshold voltages are different between the memory cells 23a, 23b, 23c, and 23d and the reference cells 24a, 24b, and 24d that are written for each level, there is a difference in cell current.

예를 들어, 00의 레벨의 메인 셀(23a)의 경우는 문턱 전압이 가장 낮기 때문에 셀 전류가 가장 많이 흐를 것이고, 11의 레벨의 메인 셀(23d)의 경우는 문턱전압이 가장 높기 때문에 전류가 거의 흐르지 않거나 아주 미세하게 흐를 것이며, 기준 셀(24a,24b,24c)에 흐르는 전류는 메모리 셀(23a,23b,23c,23d)의 각각의 사이에 분포되어 있을 것이다.For example, in the case of the main cell 23a at the level of 00, the cell current will flow the most because the threshold voltage is the lowest, and in the case of the main cell 23d at the level 11, the current is increased because the threshold voltage is the highest. It will flow little or very finely, and the current flowing through the reference cells 24a, 24b, 24c will be distributed between each of the memory cells 23a, 23b, 23c, 23d.

그래서 센싱회로부(25)에서 메모리 셀 어레이부(23)와 기준 셀 어레이부(24)의 각각의 전류값을 비교하여 00, 01, 10, 11 중 어느 하나를 출력한다.Accordingly, the sensing circuit unit 25 outputs any one of 00, 01, 10, and 11 by comparing current values of the memory cell array unit 23 and the reference cell array unit 24.

그러나 상기와 같은 종래의 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치에 있어서 다음과 같은 문제점이 있다.However, the above conventional write / read device of the flash memory has the following problems.

첫째, 메모리 셀 어레이부 및 기준 셀 어레이부에 다른 전압을 만들어 공급해야 하는데 이 전압값은 콜렉터 전압(Vcc)에 따라 달라질 수도 있고, 공정 특성상 조금씩 변할 수도 있다.First, it is necessary to make and supply different voltages to the memory cell array unit and the reference cell array unit. The voltage value may vary depending on the collector voltage Vcc, or may vary slightly depending on process characteristics.

또한 셀의 문턱전압이 일정하게 유지되는 것이 아니라 어느 정도의 분포를 가지기 때문에 각 레벨의 문턱전압은 어느 정도 분포를 가지면서 좌우로 이동할 수 있다.In addition, since the threshold voltage of the cell is not kept constant but has a certain degree of distribution, the threshold voltage of each level may move to the left and right while having a certain degree of distribution.

그래서 제 2 전압발생부에서 공급하는 전압값도 중간기준값을 가지기보다는 어느 한 쪽으로 옮겨갈 수 있어 기준 레벨값이 메모리 셀의 레벨 데이터값과 중복되는 경우에 데이터 읽기 동작에 문제가 발생한다.Therefore, the voltage value supplied by the second voltage generator may be shifted to either side rather than having an intermediate reference value, thereby causing a problem in the data read operation when the reference level value overlaps with the level data value of the memory cell.

둘째, 여러 가지 다른 전압을 만들어 내기 위한 다른 회로부가 필요하며, 이렇게 만들어진 전압도 각 레벨의 차이가 일정하게 유지되기 힘들어 셀들의 문턱전압 분포는 나빠지게 된다.Second, different circuits are needed to produce various different voltages, and the voltages produced in this way also make it difficult to maintain a constant level difference.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 정확한 기준(Reference)값을 발생시켜 각각의 메모리 셀의 데이터를 정확하게 읽어내기 위한 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a flash memory write / read device for accurately reading data of each memory cell by generating an accurate reference value.

도 1은 플래시 메모리 셀의 등가회로를 나타낸 회로도1 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a flash memory cell

도 2는 종래의 기술에 따른 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치의 구성을 나타낸 구성도2 is a block diagram showing a configuration of a device for writing / reading a flash memory according to the related art

도 3은 본 발명에 의한 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치의 구성을 나타낸 구성도3 is a block diagram showing the configuration of a flash memory write / read device according to the present invention

도 4는 본 발명에 의한 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치에 따른 멀티레벨 메모리 셀의 문턱전압에 따른 셀 개수 분포를 나타낸 그래프4 is a graph showing the cell number distribution according to the threshold voltage of a multilevel memory cell according to a flash memory write / read device according to the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 부호 설명Explanation of symbols for the main parts of drawings

31 : 전압 발생부 32 : 메모리 셀 어레이부31: voltage generator 32: memory cell array

32a,32b,32c,32d : 메모리 셀 33 : 기준 셀 어레이부32a, 32b, 32c, and 32d: memory cell 33: reference cell array portion

33a,33b,33c,33d : 기준 셀 34 : 센싱회로부33a, 33b, 33c, 33d: reference cell 34: sensing circuit

35 : 평균회로부35: average circuit part

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치는 복수개의 메모리 셀로 이루어진 메모리 셀 어레이부와, 복수개의 기준 셀로 이루어진 기준 셀 어레이부와, 상기 메모리 셀 어레이부와 기준 셀 어레이부 사이에 연결되어 각 데이터의 쓰기 동작을 위해 전압을 발생시키는 전압 발생부와, 상기 기준 셀 어레이부의 인접한 2개의 기준 셀 간의 전압 또는 전류의 평균을 취해 기준값을 만들어내는 평균 회로부와, 그리고 상기 평균 회로부에서 만들어진 상기 기준값과 상기 메모리 셀 어레이부의 전압 또는 전류 레벨을 비교하여 해당 레벨의 메인 셀 데이터를 출력하는 센싱회로부로 구성됨을 특징으로 한다.The flash memory write / read device according to the present invention for achieving the above object is a memory cell array portion consisting of a plurality of memory cells, a reference cell array portion consisting of a plurality of reference cells, the memory cell array portion and a reference cell A voltage generator which is connected between array units to generate a voltage for writing data, an average circuit unit which averages a voltage or current between two adjacent reference cells of the reference cell array unit to generate a reference value, and And a sensing circuit unit configured to output main cell data of a corresponding level by comparing the reference value made by the average circuit unit with a voltage or current level of the memory cell array unit.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a write / read device of a flash memory will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 의한 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.3 is a block diagram showing the configuration of a device for writing / reading a flash memory according to the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 복수개의 메모리 셀(32a,32b,32c,32d)로 이루어진 메모리 셀 어레이부(32)와 복수개의 기준 셀(33a,33b,33c,33d)로 이루어진 기준 셀 어레이부(33)와, 상기 메모리 셀 어레이부(32)와 기준 셀 어레이부(33)의 사이에 연결되어 각 레벨 데이터(00, 01, 10, 11)의 쓰기 동작을 위해 각각의 메모리 셀(32a,32b,32c,32d)과 각각의 기준 셀(33a,33b,33c,33d)에 전압을 인가하는 전압 발생부(31)와, 상기 기준 셀 어레이부(33)의 인접한 기준 셀간의 전압 또는 전류의 평균을 취하여 3개의 기준값(ref1,ref2,ref3)을 만들어내는 평균 회로부(35)와, 상기 평균 회로부(35)에서 만들어진 상기 기준값과 상기 메모리 셀 어레이부(32)의 전압 또는 전류 레벨을 비교하여 해당 레벨 메인 셀의 데이터를 출력(센싱출력)하는 센싱회로부(34)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the reference cell array unit including the memory cell array unit 32 including the plurality of memory cells 32a, 32b, 32c, and 32d and the plurality of reference cells 33a, 33b, 33c, and 33d. And a memory cell array 32a connected between the memory cell array unit 32 and the reference cell array unit 33 to write each level data (00, 01, 10, 11). The voltage or current between the voltage generator 31 for applying a voltage to the respective reference cells 33a, 33b, 33c, 33d, and adjacent reference cells of the reference cell array 33; An average circuit unit 35 that takes an average to produce three reference values ref1, ref2, and ref3, and compares the reference value made by the average circuit unit 35 with the voltage or current level of the memory cell array unit 32 The sensing circuit unit 34 outputs (sensing output) data of the corresponding level main cell.

본 발명에 의한 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.The operation principle of the flash memory write / read device according to the present invention will be described as follows.

먼저 플래시 메모리의 각 메모리 셀의 쓰기 동작을 설명하면, 각각의 메모리 셀 어레이부(32)의 각 메모리 셀(32a,32b,32c,32d)에 네 개의 레벨 데이터(00,01,10,11)의 쓰기(Program) 동작을 위하여 네 가지의 다른 전압이 필요하다.First, a write operation of each memory cell of the flash memory will be described. Four levels of data (00, 01, 10, 11) are stored in each of the memory cells 32a, 32b, 32c, and 32d of each memory cell array unit 32. Four different voltages are required for the program operation.

상기 전압 발생부(31)에서 2, 4, 6, 8 V의 전압을 발생시켜 쓰기 동작을 하는 경우 각 전압에서 동일한 전류가 흐를 때 쓰기 동작을 멈추면 메모리 셀 어레이부(32)의 각 셀들(32a,32b,32c,32d)의 문턱전압은 네 개의 레벨(1, 3, 5, 7V)로 맞추어진다. 이 경우 상기 메인 셀 어레이부(32)의 메인 셀 하나와, 기준 셀 어레이부(33)의 하나씩이 동일한 전압이 인가된다.When the voltage generator 31 generates a voltage of 2, 4, 6, or 8 V to perform a write operation, when the write operation is stopped when the same current flows at each voltage, the cells of the memory cell array unit 32 ( Threshold voltages of 32a, 32b, 32c, and 32d are set at four levels (1, 3, 5, 7V). In this case, the same voltage is applied to one main cell of the main cell array unit 32 and one of the reference cell array unit 33.

따라서, 메모리 셀 어레이부(32)와 같은 전압이 인가되는 기준 셀 어레이부(33)도 각각의 기준 셀(33a,33b,33c,33d)들의 문턱전압이 메모리 셀(32a,32b,32c,32d)의 문턱전압과 동일하게 맞추어져 동일한 레벨 데이터(00,01,10,11)가 기록된다.Therefore, in the reference cell array unit 33 to which the same voltage as that of the memory cell array unit 32 is applied, the threshold voltages of the respective reference cells 33a, 33b, 33c, and 33d are different from those of the memory cells 32a, 32b, 32c, and 32d. The same level data (00, 01, 10, 11) is written in the same manner as the threshold voltage.

한편, 상기 메모리 셀(32a,32b,32c,32d)들을 읽을 때 각각 00, 01, 10, 11의 레벨 데이터로 읽어내면 메모리 셀(32a,32b,32c,32d) 한 개에 두 개의 데이터("0", "1")를 쓰고 읽는 방법을 구현할 수 있다.On the other hand, when reading the memory cells 32a, 32b, 32c, and 32d as level data of 00, 01, 10, and 11, respectively, two data (") are stored in one of the memory cells 32a, 32b, 32c, and 32d. 0 "," 1 ") to write and read.

여기서, 메모리 셀 어레이부(32)와 기준 셀 어레이부(33)에 동시에 전압을 인가하는 상기 전압 발생부(31)는 다른 레벨의 전압을 발생하기 위해서 셀의 개수와 동일한 4개의 전압 발생회로가 필요하다.Here, the voltage generator 31 which applies voltage to the memory cell array unit 32 and the reference cell array unit 33 simultaneously has four voltage generator circuits equal to the number of cells in order to generate different levels of voltage. need.

다음은 메모리 셀 어레이부(32)에 기록되어 있는 데이터를 읽는 방법이다.The following is a method of reading the data recorded in the memory cell array unit 32.

도 4는 문턱전압에 따른 셀 개수의 분포를 나타낸 그래프로서, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 메모리 셀 어레이부(32)의 각 메모리 셀(32a,32b,32c,32d)에 쓰여진 네 개의 레벨의 데이터(00,01,10,11)를 구분해 내기 위해서 세 개의 기준값(ref1, ref2, ref3)이 필요하다.FIG. 4 is a graph showing the distribution of cell numbers according to threshold voltages. As shown in FIG. 4, four levels written in each memory cell 32a, 32b, 32c, and 32d of the memory cell array unit 32 are shown. Three reference values (ref1, ref2, ref3) are needed to distinguish the data (00,01,10,11).

즉, 00과 01을 구분하기 위한 00과 01의 평균값인 기준값(ref1)이 필요하고, 마찬가지로 01과 10, 10과 11을 구분하기 위한 평균값인 기준값(ref2,ref3)이 필요하다.That is, a reference value ref1, which is an average value of 00 and 01 for dividing 00 and 01, is required, and reference values ref2 and ref3, which are average values for dividing 01 and 10, 10 and 11, are also required.

상기 세 개의 기준값(ref1, ref2, ref3)은 상기 전압 발생부(31)에서 메모리 셀 어레이부(32)와 기준 셀 어레이부(33)에 동시에 인가하여 메모리 셀 어레이부(32)의 쓰기 동작과 동일하게 기준 셀 어레이부(33)에서도 00, 01, 10, 11의 네 개의 레벨 데이터의 쓰기 동작을 하고, 상기 기준값(ref1, ref2, ref3)을 만들어 내기 위해 평균 회로부(35)에서는 기준 셀 어레이부(33)의 인접 기준 셀(33a와 33b, 33b와 33c, 33c와 33d)간의 각 드레인단의 전압 또는 전류를 각각 평균하여 그 평균값을 기준값(ref1, ref2, ref3)으로 출력한다.The three reference values ref1, ref2, and ref3 are simultaneously applied to the memory cell array unit 32 and the reference cell array unit 33 by the voltage generator 31 to perform a write operation of the memory cell array unit 32. Similarly, the reference cell array unit 33 writes four levels of data 00, 01, 10, and 11, and the average circuit unit 35 uses the reference cell array to generate the reference values ref1, ref2, and ref3. The voltage or current of each drain stage between the adjacent reference cells 33a and 33b, 33b and 33c, 33c and 33d of the unit 33 is averaged, and the average value is output as the reference values ref1, ref2 and ref3.

이 때, 상기 평균 회로부는 기준 셀 어레이부(33)의 셀의 개수보다 하나 적은 개수의 평균 회로로 구성되고, 여기서는 3개의 평균 회로로 구성된다.At this time, the average circuit portion is composed of an average circuit of one less than the number of cells of the reference cell array unit 33, and here is composed of three average circuits.

이어, 상기 메모리 셀 어레이부(32)의 메인 셀의 전압 또는 전류와 상기 평균회로부(35)에서 출력된 기준값(ref1, ref2, ref3)의 전압 또는 전류를 센싱회로부(34)에서 비교/증폭하여 네 개의 레벨 데이터(00, 01, 10, 11)를 나타내는 각 메인 셀(32a,32b,32c,32d)에 기록된 어느 하나의 데이터 값을 출력(센싱출력)으로 내어 읽기동작을 한다.Subsequently, the voltage or current of the main cell of the memory cell array unit 32 and the voltage or current of the reference values ref1, ref2, and ref3 output from the average circuit unit 35 are compared / amplified by the sensing circuit unit 34. Any data value recorded in each of the main cells 32a, 32b, 32c, and 32d representing the four level data (00, 01, 10, 11) is outputted to the output (sensing output) for reading operation.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치에 있어서 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the flash memory write / read device according to the present invention has the following effects.

첫째, 상대적으로 레이아웃 면적을 많이 차지하는 전압 발생회로가 7개에서 4개로 줄어들기 때문에 칩 크기를 줄일 수 있다.First, the chip size can be reduced because the number of voltage generating circuits that occupy a relatively large layout area is reduced from seven to four.

둘째, 00, 01, 10, 11의 레벨 데이터 분포가 변하더라도 메모리 셀부와 동시에 같은 전압값으로 쓰기 동작을 한 기준 셀부의 4개의 레벨 데이터에 따른 전압 또는 전류 값을 이용하여 기준값을 만들기 때문에 각각의 기준값은 항상 각 레벨의 중앙에 위치할 수 있다(도 4 참고).Second, even if the level data distribution of 00, 01, 10, 11 changes, the reference value is made by using the voltage or current values according to the four levels of data of the reference cell part which writes with the same voltage value simultaneously with the memory cell part. The reference value can always be located at the center of each level (see FIG. 4).

셋째, 읽기 동작시 메모리 셀 어레이부 및 기준 셀 어레이부의 문턱전압 분포에 의해 발생되는 에러(Error)를 감소시켜 읽기 특성 개선 및 수율(Yield)을 향상시킬 수 있다.Third, an error generated by threshold voltage distributions of the memory cell array unit and the reference cell array unit may be reduced during a read operation, thereby improving read characteristics and yield.

Claims (4)

복수개의 메모리 셀로 이루어진 메모리 셀 어레이부;A memory cell array unit comprising a plurality of memory cells; 복수개의 기준 셀로 이루어진 기준 셀 어레이부;A reference cell array unit including a plurality of reference cells; 상기 메모리 셀 어레이부와 기준 셀 어레이부 사이에 연결되어 각 데이터의 쓰기 동작을 위해 전압을 발생시키는 전압 발생부;A voltage generator connected between the memory cell array unit and the reference cell array unit to generate a voltage for writing each data; 상기 기준 셀 어레이부의 인접한 2개의 기준 셀 간의 전압 또는 전류의 평균을 취하여 기준값을 만들어내는 평균 회로부; 그리고An average circuit unit for generating a reference value by taking an average of voltages or currents between two adjacent reference cells of the reference cell array unit; And 상기 평균 회로부에서 만들어진 상기 기준값과 상기 메모리 셀 어레이부의 전압 또는 전류 레벨을 비교하여 해당 레벨의 메인 셀의 데이터를 출력하는 센싱회로부로 구성됨을 특징으로 하는 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치.And a sensing circuit unit which compares the reference value made by the average circuit unit with a voltage or current level of the memory cell array unit and outputs data of a main cell of a corresponding level. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 평균 회로부는 기준 셀 어레이부의 기준 셀의 개수보다 하나 작은 개수의 평균회로로 구성됨을 특징으로 하는 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치.And the average circuit unit comprises an average circuit of one number less than the number of reference cells in the reference cell array unit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전압발생부는 상기 메모리 셀 어레이부의 메모리 셀 개수와 동일한 개수의 전압 발생회로로 구성됨을 특징으로 하는 플래시 메모리의 쓰기/읽기 장치.And the voltage generator comprises a voltage generator circuit having the same number of memory cells as the memory cells of the memory cell array unit. 삭제delete
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