KR100638461B1 - 플래시 메모리에서의 전하 펌핑 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전하 펌프로부터 출력되는 고전압 신호에 테스트 장비의 영향을 배제함으로써 전하 펌프의 신뢰성을 제고함에 목적이 있다.
본원의 제1 발명에 따른 전하 펌핑 장치는, 외부에서 인가되는 전하 펌프 인에이블 신호를 이용하여 클럭을 발생하기 위한 클럭 발생기; 상기 클럭을 이용하여 데이터의 프로그램 및 소거를 위해 사용되는 고전압을 출력하기 위한 전하 펌프; 상기 전하 펌프 인에이블 신호를 이용하여 기준전압을 출력하기 위한 기준 전압 생성기; 및 상기 고전압을 분압한 전압과 상기 기준 전압을 이용하여 상기 고전압의 전위에 영향을 미치지 않으면서 상기 전하 펌프의 정상 동작 여부를 확인할 수 있는 정상동작 확인신호를 출력하기 위한 레귤레이터를 포함한다.
플래시 메모리, 전하 펌프, 테스트, 차동 증폭기

Description

플래시 메모리에서의 전하 펌핑 장치 및 방법{CHARGE PUMP DEVICE IN FLASH MEMORY}
도 1은 종래 기술에 따른 전하 펌프의 전체 블럭도,
도 2는 종래 기술에 따른 레귤레이터 회로도,
도 3은 종래 기술에 따른 전하 펌프 테스트 구성도,
도 4는 종래 기술에 따른 전하 펌프 시뮬레이션 파형도,
도 5는 본 발명에 따른 전하 펌프의 전체 블럭도,
도 6은 본 발명에 따른 레귤레이터의 회로도,
도 7은 본 발명에 따른 전하 펌프의 테스트 구성도, 및
도 8은 본 발명에 따른 전하 펌프의 정상 동작을 테스트하기 위한 시뮬레이션 파형도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
410: 클럭 발생기 430: 전하 펌프
440: 기준전압 발생기 450: 레귤레이터
510, 520, 530, 540, 550: 분압기
560: 제1 차동 증폭기 570: 엔모스 트랜지스터
590: 제2 차동 증폭기 600: 제3 차동 증폭기
610, 620, 630: 제1 내지 제3 저항
본 발명은 전하 펌프 테스트회로에 관한 것으로, 구체적으로는 플래시 메모리에서 데이터의 프로그램과 소거를 위해 사용되는 고전압을 생성하는 전파 펌프를 테스트하여 사전에 불량의 원인을 확인하고, 전하 펌프가 정상적으로 동작하는 칩을 이용함에 따라 플래시 메모리의 특성을 향상시키고, 테스트시 테스트 장비상에 발생하는 누설 전류에 의해 전하 펌프의 출력 전압이 하락하여 발생하는 테스트 문제점을 개선시킬 수 있는 전하 펌프 테스트 회로에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 전하 펌프의 전체 블럭도이다.
종래 기술에 따른 전하 펌프는 클럭 발생기(110), 전하 펌프(130), 기준 전압 생성기(140), 및 레귤레이터(160)를 포함한다. 전하 펌프 인에이블 신호(EN)가 인에이블되면, 기준 전압 생성기(140)는 기준 전압(VREF)를 레귤레이터(160)로 출력하고, 클럭 발생기(110)는 전하 펌프(130)가 승압하기 위하여 필요한 클럭(CLK)를 출력하며, 출력된 클럭(CLK)은 전하 펌프(130)에 인가되고 전하 펌프(130)는 인 가되는 클럭(CLK)을 이용하여 고전압(VPPI)를 출력한다.
도 2는 종래 기술에 따른 레귤레이터 회로도이다.
종래 기술에 따른 레귤레이터는 고전압을 인가받아 분압하는 N개의 직렬연결된 분압기(210, 220, 230, 240, 250), 차동증폭기(260), 엔모스 트랜지스터(MN1, 270)를 포함한다. 고전압(VPPI)이 제1 분압기(210)에 인가되면 N개의 직렬연결된 분압기(210, 220, 230, 240, 250)에 의해 고전압(VPPI)은 N개의 비율로 배분된다. 따라서, 전압 V1은 VPPI/N이 되고, 기준전압(VREF)이 차동증폭기(260)의 반전단자(-)로, 전압 V1이 비반전단자(+)로 인가되는데, 이 때 차동증폭기(260)의 동작은 다음과 같다.
전압 V1이 기준전압(VREF)보다 높으면 차동증폭기(260)는 "H"상태를 출력하게 되고, 이에 따라 엔모스 트랜지스터(MN1)가 턴온되어 고전압(VPPI)가 낮아진다. 고전압(VPPI)이 낮아지면, 전압 V1도 낮아지게 된다. 전압 V1이 기준전압(VREF)보다 낮아지면, 차동증폭기의 출력은 "L"상태를 출력함으로써 엔모스 트랜지스터(NM1)가 턴오프되므로 고전압(VPPI)가 다시 높아진다. 이러한 과정을 반복하게 된다.
도 3은 종래 기술에 따른 전하 펌프 테스트 구성도이다.
종래 기술에 따르면 전하 펌프의 동작을 확인하기 위하여 테스트 장비(300)를 이용하여 전파 펌프(180)로부터 출력되는 고전압(VPPI)을 측정한다.
도 4는 종래 기술에 따른 전하 펌프 시뮬레이션 파형도이다.
도 4의 상부 도면은 전하 펌프(180)가 정상적으로 동작하는 경우의 파형도이고, 도 4의 하부 도면은 전하 펌프(180)로부터 출력되는 고전압(VPPI)을 측정하기 위하여 연결된 테스트 장비(300)에 누설 전류가 발생하는 경우의 파형도이다.
그런데, 도 4에 도시된 바와 같이, 테스트 장비(300)를 전하 펌프(180)에 연결하여 고전압을 측정하는 경우에는 테스트 장비 상에 발생하는 누설전류로 인하여 전하 펌프의 출력 전압이 하락하여 전하 펌프가 정상적으로 동작하고 있음에도 불구하고 불량으로 오인할 가능성이 높다. 그렇다고 해서 플래시 메모리에서 데이터의 프로그램과 소거를 위하여 사용되는 고전압을 생성하는 전하 펌프의 정상 동작 여부를 테스트하지 않는다면 프로그램과 소거시에 불량이 발생하는 경우, 전하 펌프에 의한 불량인지 플래시 메모리 셀에 의한 불량인지를 구분할 수 없다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전하 펌프로부터 출력되는 고전압 신호에 테스트 장비의 영향을 배제함으로써 전하 펌프의 신뢰성을 제고함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본원의 제1 발명에 따른 전하 펌핑 장치는, 외부에서 인가되는 전하 펌프 인에이블 신호를 이용하여 클럭을 발생하기 위한 클럭 발생기와, 상기 클럭을 이용하여 데이터의 프로그램 및 소거를 위해 사용되는 고전압을 출력하기 위한 전하 펌프와, 상기 전하 펌프 인에이블 신호를 이용하여 기준전압을 출력하기 위한 기준 전압 생성기와, 상기 고전압을 분압한 전압과 상기 기준 전압을 이용하여 상기 고전압의 전위에 영향을 미치지 않으면서 상기 전하 펌프의 정상 동작 여부를 확인할 수 있는 정상동작 확인신호를 테스트 장비로 제공하는 레귤레이터를 포함한다.
바람직하게는, 상기 레귤레이터는, 상기 고전압을 분압한 전압과 상기 기준 전압을 비교하여 상기 고전압의 전위를 소정 범위로 유지시키기 위한 레귤레이팅 수단; 및 상기 고전압을 분압한 전압과 상기 기준 전압을 분압한 전압을 비교하여 상기 고전압의 전위에 영향을 미치지 않으면서 상기 정상동작 확인신호를 출력하기 위한 확인신호 출력수단을 포함한다.
바람직하게는, 상기 레귤레이팅 수단은, 상기 고전압을 분압하기 위하여 직렬연결된 복수의 분압부; 상기 분압부로부터 출력되는 분압을 비반전단자에, 상기 기준 전압을 반전단자에 인가받아 비교하기 위한 제1 차동 증폭기; 상기 제1 차동 증폭기의 출력에 따라 상기 고전압과 접지를 스위칭하기 위한 스위치를 포함한다.
바람직하게는, 상기 확인신호 출력수단은, 하기 제2 차동 증폭기의 출력을 분압하기 위하여 직렬연결된 제1 내지 제3 저항; 상기 기준전압을 비반전단자에, 상기 제2 및 제3 저항에 걸린 전압을 반전단자에 인가받기 위한 제2 차동 증폭기; 및 상기 분압부로부터 출력되는 분압을 비반전단자에, 상기 제3 저항에 걸린 전압을 반전단자에 인가받아 상기 정상동작 확인신호를 출력하기 위한 제3 차동 증폭기를 포함한다.
또한, 본원의 제2 발명에 따른 테스트 장치는 상기 전하 펌핑 장치로부터 출력되는 정상동작 확인신호를 이용하여 상기 전하 펌프의 정상 동작을 확인할 수 잇다.
또한, 본원의 제3 발명에 따른 전하 펌핑 방법은, 외부에서 인가되는 전하 펌프 인에이블 신호를 이용하여 클럭을 발생하는 단계와, 상기 클럭을 이용하여 데이터의 프로그램 및 소거를 위해 사용되는 고전압을 출력하는 단계와, 상기 전하 펌프 인에이블 신호를 이용하여 기준전압을 출력하는 단계와, 상기 고전압을 분압한 전압과 상기 기준 전압을 이용하여 상기 고전압의 전위에 영향을 미치지 않으면서 상기 전하 펌프의 정상 동작 여부를 확인할 수 있는 정상동작 확인신호를 테스트 장비로 출력하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 정상동작 확인신호 출력단계는, 상기 고전압을 분압한 전압과 상기 기준 전압을 비교하여 상기 고전압의 전위를 소정 범위로 유지시키는 단계; 및 상기 고전압을 분압한 전압과 상기 기준 전압을 분압한 전압을 비교하여 상기 고전압의 전위에 영향을 미치지 않으면서 상기 정상동작 확인신호를 출력하는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기 로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 5는 본 발명에 따른 전하 펌프의 전체 블럭도이다.
본 발명에 따른 전하 펌프는 도 1의 구성과 대부분이 유사하며, 다만 레귤레이터의 내부 구성이 상이하고, 이에 따라 레귤레이터로부터 정상동작 확인신호(HVEN)가 출력된다는 점이 상이하다.
전하 펌프 인에이블 신호(EN)가 인에이블되면, 기준 전압 생성기(440)는 기준 전압(VREF)를 레귤레이터(460)로 출력하고, 클럭 발생기(410)는 전하 펌프(430)가 승압하기 위하여 필요로 하는 클럭(CLK)을 출력하며, 전하 펌프(430)는 클럭(CLK)을 이용하여 고전압(VPPI)를 출력한다. 이 때 레귤레이터(480)에서 고전압(VPPI)의 전압 레벨을 검출하여 전하 펌프가 정상적으로 동작하면 "H"상태의 정상동작 확인신호(HVEN)를 출력한다.
도 6은 본 발명에 따른 레귤레이터의 회로도이다.
본 발명에 따른 레귤레이터는 고전압(VPPI)을 인가받아 분압하는 N개의 직렬연결된 분압기(510, 520, 530, 540, 550), 제1 차동증폭기(560), 제2 차동증폭기(590), 제3 차동증폭기(600), 엔모스 트랜지스터(MN2, 570), 제1 내지 제3 저항(610, 620, 630)를 포함한다. 이들 구성은 다음과 같이 동작한다.
전하펌프 인에이블 신호가 인에이블되면, 전하 펌프는 고전압(VPPI)을 출력한다. 고전압이 레귤레이터에 인가되면 N개의 직렬연결된 분압기의 동작으로 인해 고전압(VPPI)은 N개의 비율로 분압되므로, 제N 분압기(550)의 출력전압(V1)은 VPPI/N이 된다. 기준전압(VREF)은 차동증폭기(590)에 입력되며, 제2 차동증폭기(590)의 반전단자에 입력되는 부분전압(VLCDC)은 기준전압(VREF)과 동일한 전압을 유지한다. 또한, 제N 분압기(550)의 출력전압(V1)과 부분전압(VLCDC)은 제1 차동증폭기(560)에 인가되는 바, 제N 분압기의 출력전압(V1)의 비반전단자(+)에, 부분전압(VLCDC)은 반전단자(-)에 인가된다.
제N 분압기(550)의 출력전압(V1)이 부분전압(VLCDC)보다 높으면 제1 차동증폭기(560)는 "H"상태를 출력하여 엔모스 트랜지스터(MN2)를 턴온시킨다. 이에 따라 고전압(VPPI)이 낮아진다. 고전압(VPPI)이 낮아지면 제N 분압기(550)의 출력전압(V1) 또한 낮아지게 된다. 제N 분압기(550)의 출력전압(V1)이 기준전압(VREF)보다 낮아지면 제1 차동증폭기(560)는 "L"상태를 출력하여 고전압(VPPI)의 전위가 상승하고, 이에 따라 제N 분압기(550)의 출력전압(V1)의 전위 또한 상승한다.
이후 위 과정을 반복하게 된다.
이 때 제3 저항(R3)에 걸리는 전압(HVREF)은 R3/(R2+R3)*VREF만큼의 값을 갖게 되고, 제N 분압기의 출력전압(V1)과 제3 저항(R3)에 걸리는 전압(HVREF)은 제3 차동증폭기(600)로 입력된다. 제N 분압기(550)의 출력전압(V1)이 제3 저항(R3)에 걸리는 전압(HVREF)보다 크면 "H"상태의 정상동작 확인신호(HVEN)를 출력한다.
그러나, 전하 펌프가 정상적으로 동작하지 못하여 고전압(VPPI) 및 제N 분압기(550)의 출력전압(V1)을 생성하지 못하면 정상동작 확인신호(HVEN)는 "L"상태를 출력하게 되며, 이에 따라 전하 펌프의 불량을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 전하 펌프의 테스트 구성도이다.
본 발명에 따르면 전하 펌프로부터 출력되는 고전압을 직접 측정하지 않고 별도의 정상동작 확인신호(HVEN)를 확인함으로써 테스트 장비의 누설전류로 인한 불량 확인시의 문제점을 해결할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 전하 펌프의 정상 동작을 테스트하기 위한 시뮬레이션 파형도이다.
전하 펌프로부터 출력되는 고전압이 소정 전위 이상으로 상승하게 되면 정상동작 확인신호(HVEN)가 "H"상태로 천이됨을 알 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지 식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명에 따르면 플래시 메모리 내 전하 펌프를 테스트함에 있어서 테스트 장비에서 발생하는 누설전류의 영향을 배제함으로써 전하 펌프가 정상적으로 동작하는지의 여부를 정확하게 테스트할 수 있다. 부가적으로, 전하 펌프가 불량은 아니지만 특성이 나쁜 경우에도 이를 검출할 수 있기 때문에 플래시 메모리의 수율 향상을 도모할 수 있다.

Claims (7)

  1. 외부에서 인가되는 전하 펌프 인에이블 신호를 이용하여 클럭을 발생하기 위한 클럭 발생기;
    상기 클럭을 이용하여 데이터의 프로그램 및 소거를 위해 사용되는 고전압을 출력하기 위한 전하 펌프;
    상기 전하 펌프 인에이블 신호를 이용하여 기준전압을 출력하기 위한 기준 전압 생성기;
    상기 고전압을 분압한 전압과 상기 기준 전압을 이용하여 상기 고전압의 전위에 영향을 미치지 않으면서 상기 전하 펌프의 정상 동작 여부를 확인할 수 있는 정상동작 확인신호를 테스트 장비로 제공하는 레귤레이터
    를 포함하는 전하 펌핑 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레귤레이터는,
    상기 고전압을 분압한 전압과 상기 기준 전압을 비교하여 상기 고전압의 전위를 소정 범위로 유지시키기 위한 레귤레이팅 수단; 및
    상기 고전압을 분압한 전압과 상기 기준 전압을 분압한 전압을 비교하여 상기 고전압의 전위에 영향을 미치지 않으면서 상기 정상동작 확인신호를 출력하기 위한 확인신호 출력수단
    을 포함하는 전하 펌핑 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 레귤레이팅 수단은,
    상기 고전압을 분압하기 위하여 직렬연결된 복수의 분압부;
    상기 분압부로부터 출력되는 분압을 비반전단자에, 상기 기준 전압을 반전단자에 인가받아 비교하기 위한 제1 차동 증폭기;
    상기 제1 차동 증폭기의 출력에 따라 상기 고전압과 접지를 스위칭하기 위한 스위치
    를 포함하는 전하 펌핑 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 확인신호 출력수단은,
    하기 제2 차동 증폭기의 출력을 분압하기 위하여 직렬연결된 제1 내지 제3 저항;
    상기 기준전압을 비반전단자에, 상기 제2 및 제3 저항에 걸린 전압을 반전단자에 인가받기 위한 제2 차동 증폭기; 및
    상기 분압부로부터 출력되는 분압을 비반전단자에, 상기 제3 저항에 걸린 전압을 반전단자에 인가받아 상기 정상동작 확인신호를 출력하기 위한 제3 차동 증폭기
    를 포함하는 전하 펌핑 장치.
  5. 삭제
  6. 외부에서 인가되는 전하 펌프 인에이블 신호를 이용하여 클럭을 발생하는 단계;
    상기 클럭을 이용하여 데이터의 프로그램 및 소거를 위해 사용되는 고전압을 출력하는 단계;
    상기 전하 펌프 인에이블 신호를 이용하여 기준전압을 출력하는 단계; 및
    상기 고전압을 분압한 전압과 상기 기준 전압을 이용하여 상기 고전압의 전위에 영향을 미치지 않으면서 상기 전하 펌프의 정상 동작 여부를 확인할 수 있는 정상동작 확인신호를 테스트 장비로 출력하는 단계
    를 포함하는 전하 펌핑 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 정상동작 확인신호 출력단계는,
    상기 고전압을 분압한 전압과 상기 기준 전압을 비교하여 상기 고전압의 전 위를 소정 범위로 유지시키는 단계; 및
    상기 고전압을 분압한 전압과 상기 기준 전압을 분압한 전압을 비교하여 상기 고전압의 전위에 영향을 미치지 않으면서 상기 정상동작 확인신호를 출력하는 단계
    를 포함하는 전하 펌핑 방법.
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