KR100673704B1 - Page buffer of flash memory device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플래시 메모리 소자의 페이지 버퍼에 관한 것으로, 본 발명은 플래시 메모리 소자의 페이지 버퍼에 관한 것으로, 메인 래지스터의 래치와 캐쉬 레지스터의 래치 사이에 검출 신호 제어부를 접속하여 프로그램 검증 동작 시 '0' 스턱 페일이 발생하여 리던던시 셀로 대체 되었을 때 패스 신호 발생 동작에 무관하게 하여 프로그램 및 카피백 동작 시 페일 상태를 예방하고, 소거 검증 동작 시 캐쉬 레지스터의 래치의 노드 값을 이용하여 2KB를 동시에 검증하여 검증 시간을 단축할 수 있는 플래시 메모리 소자의 페이지 버퍼가 개시된다.The present invention relates to a page buffer of a flash memory device, and the present invention relates to a page buffer of a flash memory device. 'When stuck fail occurs and replaced by the redundancy cell, regardless of the pass signal generation operation, it prevents the fail state during program and copyback operation, and simultaneously validates 2KB using the node value of the latch of the cache register during the erase verify operation. A page buffer of a flash memory device capable of shortening verification time is disclosed.
낸드 플래시, 페이지 버퍼, 검증 동작 NAND Flash, Page Buffer, Validation Operation
Description
도 1은 종래의 페이지 버퍼를 이용한 검증 동작을 설명하기 위한 페이지 버퍼의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a page buffer for explaining a verification operation using a conventional page buffer.
도 2는 다수개의 페이지 버퍼 검출 신호 단자들의 연결 구조를 설명하기 위한 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a connection structure of a plurality of page buffer detection signal terminals.
도 3은 본 발명에 따른 페이지 버퍼를 설명하기 위한 페이지 버퍼의 상세 회로도이다.3 is a detailed circuit diagram of a page buffer for explaining the page buffer according to the present invention.
도 4는 프로그램 검증 동작 시 검증 신호 발생부를 설명하기 위한 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating a verification signal generator in a program verify operation.
도 5는 소거 검증 동작 시 검증 신호 발생부를 설명하기 위한 회로도이다.5 is a circuit diagram illustrating a verification signal generator in an erase verify operation.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing
10, 110 : 메모리 셀 어레이 21, 120 : 검증 신호 공급부10, 110:
22, 130 : 비트라인 선택부 23, 140 : 프리차지부22, 130:
24, 150 : 메인 레지스터 25, 160 : 캐쉬 레지스터24, 150:
26, 151 : 메인 래치 17, 161 : 캐쉬 래치26, 151: main latch 17, 161: cache latch
170 : 검증 신호 제어부170: verification signal control unit
본 발명은 플래시 메모리 소자의 페이지 버퍼에 관한 것으로, 특히 검증 동작의 페일을 방지하고, 검증 시간을 감소시키는 페이지 버퍼에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a page buffer of a flash memory device, and more particularly, to a page buffer that prevents a failing verify operation and reduces a verify time.
최근 들어 전기적으로 프로그램(program)과 소거(erase)가 가능하고, 일정 주기로 데이터를 재작성 해야하는 리프레시(refresh) 기능이 필요 없는 반도체 메모리 소자의 수요가 증가하고 있다. 그리고 더 많은 용량의 데이터를 저장할 수 있는 대용량 메모리 소자의 개발을 위해서 메모리 소자의 고집적화에 대한 기술 연구가 활발히 연구되고 있다. Recently, there is an increasing demand for semiconductor memory devices that can be electrically programmed and erased and that do not require a refresh function to rewrite data at regular intervals. In order to develop a large-capacity memory device capable of storing a larger amount of data, technical research on high integration of memory devices has been actively studied.
메모리 셀의 고집적화를 위해 복수개의 메모리 셀(memory cell)들이 직렬로 접속되어 스트링(string)을 구성하는 NAND형 플래쉬 메모리 소자(NAND type flash memory device)가 개발되었다. NAND형 플래쉬 메모리 소자의 플로팅 게이트(floating gate)에 파울러 노드하임 터널링(Fowler-Nordheim Tunneling)의 방법으로 전자를 주입하거나 빼냄으로써, NAND형 플래쉬 메모리 소자가 프로그램 및 소거상태가 된다. For high integration of memory cells, a NAND type flash memory device has been developed in which a plurality of memory cells are connected in series to form a string. The NAND type flash memory device is programmed and erased by injecting or extracting electrons into the floating gate of the NAND type flash memory device by a Fowler-Nordheim Tunneling method.
NAND형 플래쉬 메모리 소자는 짧은 시간 내에 대용량의 정보를 저장하고 정상적인 프로그램 및 소거 여부를 검증하기 위해 페이지 버퍼(page buffer)를 사용한다. 통상의 페이지 버퍼는 데이터를 임시 저장하기 위하여 단일 레지스터로 구성 되었으나 최근 데이터 프로그램의 속도를 증가시키기 위하여 듀얼 레지스터(dual register)로 구성되고 있다.NAND-type flash memory devices use a page buffer to store large amounts of information in a short time and to verify normal program and erase. A typical page buffer is composed of a single register to temporarily store data, but recently, dual registers are used to increase the speed of data programs.
도 1은 일반적인 NAND형 플래시 메모리 소자의 듀엘 레지스터 구조를 가지는 페이지 버퍼의 구성도로, 메인 레지스터(24)와 캐쉬 레지스터(25)를 이용하여 프로그램 동작, 카피백 동작을 수행한다. 읽기 및 프로그램 소거 검증 동작을 수행하기 위해서는 메인 레지스터(24)만을 이용한다. 프로그램 소거 검증 시 페이지 버퍼의 동작을 간략히 설명하면 다음과 같다.FIG. 1 is a configuration diagram of a page buffer having a dual register structure of a general NAND type flash memory device. The program register and the copy back operation are performed using the
검증 신호 공급부(21)에 디스차지 신호(DISCHe 및 DISCHo)가 인가되어 이븐 및 오드 비트라인중 하나의 비트라인에 0V의 전위를 유지하는 검증 신호(VIRPWR)가 인가된다. 메인 레지스터(24)는 래치(26)를 포함하는데, 리셋 신호(RESET_L)에 응답하여 래치(26)의 출력 노드(QA)가 초기화된다. 프리차지부(23)에 프리차지 신호(PRECHb)가 로우 레벨로 인가되면, 전원 전압(Vcc)이 감지 노드(SO)에 인가되어 감지 노드(SO)가 하이 레벨로 유지된다. 이후, 비트라인 선택부(22)에 이븐 비트라인 선택 신호(BSLe)가 제 1 전압(V1)의 전위로 인가되고, 이븐 비트라인(BLe)이 V1-Vt로 프리차지 된다. 이후, 비트라인 선택부(22)에 이븐 비트라인 선택 신호(BSLe)가 로우 레벨로 인가되어 셀이 이밸류에이션(evaluation) 된다. 프리차지부(23)에 프리차지 신호(PRECHb)가 하이 레벨로 인가되어, 감지 노드(SO)에 전원 전압(Vcc)을 인가하던 노드가 차단된다. 이때, 비트라인 선택부(22)에 이븐 비트라인 선택 신호(BSLe)가 제 2 전압(V2)의 전위로 인가된다. 이후, 메인 레지스터(24)에 독출 신호(READ_L)가 인가되고, 셀의 프로그램이나 소거 상태에 따라 변하는 감지 노드(SO) 전위에 의해 래치(26)의 입력 노드(QAb)와 출력 노드(QA)의 전위가 변하게 된다. 즉, 프로그램 셀의 경우 감지 노드(SO)는 하이 레벨의 전위를 유지하고, 소거 셀의 경우 감지 노드(SO)는 로우 레벨로 디스차지 된다. 따라서, 감지 노드(SO)가 하이 레벨을 유지할 경우 입력 노드(QAb)의 전위는 로우 레벨이 되고, 출력 노드(QA)는 하이 레벨이 된다. 그리고 하이 레벨의 출력 노드(QA) 전위에 의해 검출 신호(nWDO_L) 단자는 플로팅 된다. 한편, 감지 노드(SO)가 로우 레벨을 유지할 경우, 입력 노드(QAb)와 출력 노드(QA)의 전위는 변하지 않기 때문에 출력 노드(QA)는 로우 레벨을 유지한다. 로우 레벨의 출력 노드(QA) 전위에 의해 검출 신호(nWDO_L) 전위는 하이 레벨이 된다. 따라서, 프로그램 셀의 경우 검출 신호(nWDO_L) 전위는 플로팅되고, 소거 셀의 경우 검출 신호(nWDO_L) 전위는 하이 레벨이 된다.The discharge signals DISCHe and DISCHo are applied to the verify
상기와 같이 구성된 페이지 버퍼는 플래시 메모리 소자의 한개의 비트 라인당 하나가 연결되어 있다. 또한, 도 2와 같이 각 페이지 버퍼의 검출 신호 노드(nWDO_L)은 하나의 라인으로 묶여서 출력된다. 즉, 512개의 비트라인으로 구성된 플래시 메모리 소자의 경우 512개의 페이지 버퍼에서 나오는 512개의 검출 신호 노드(nWDO_L)은 하나의 라인 통합되어 출력된다. 따라서, 512개의 페이지 버퍼마다 1비트의 검출 신호(nWDO)가 출력되므로, 최종적으로 16비트의 검출 신호(nWDO)를 이용하여 패스/페일 비트를 만든다. 그러나, 프로그램 검증 시`0` 스턱 페일(stuck fail)이 있는 비트라인이 리던던시 셀로 대체 되어도, 검출 신호 노드(nWDO)가 패스 체크(Pass check)에 관여 하므로, 다른 셀들이 모두 프로그램에 성공하였다 하더라도 결과적으로 페일이 발생된다. 또한, 소거 검증 시 페이지 버퍼의 메인 래지 스터(24)의 래치(26)에 저장된 데이터를 독출하여 그 데이터가 모두 '0'인가(PASS), '1' 값이 하나라도 있는가(Fail)에 따라 패스/페일을 판정한다. 이 경우 한 컬럼(8bit 또는 16bit)을 독출하는데 100ns가 소요되므로 하나의 페이지가 2KB로 구성되어 있는 경우 200㎲의 시간이 소요된다.One page buffer configured as described above is connected to one bit line of a flash memory device. In addition, as illustrated in FIG. 2, the detection signal nodes nWDO_L of each page buffer are output in a group. That is, in the case of a flash memory device having 512 bit lines, 512 detection signal nodes nWDO_L from 512 page buffers are output as one line integrated. Therefore, since one bit of the detection signal nWDO is output for every 512 page buffers, a pass / fail bit is finally generated using the 16-bit detection signal nWDO. However, even when a bit line with a '0' stuck fail is replaced with a redundancy cell during program verification, the detection signal node nWDO is involved in a pass check, even if all other cells succeed in the program. As a result, a fail occurs. In addition, during erase verification, the data stored in the
따라서 본 발명에 따른 플래시 메모리 소자의 페이지 버퍼는 메인 래지스터의 래치와 캐쉬 레지스터의 래치 사이에 검출 신호 제어부를 접속하여 프로그램 검증 동작 시 '0' 스턱 페일이 발생하여 리던던시 셀로 대체 되었을때 패스 신호 발생 동작에 무관하게 하여 프로그램 및 카피백 동작시 페일 상태를 예방하는데 있다. 또한 소거 검증 동작 시 캐쉬 레지스터의 래치의 노드 값을 이용하여 2KB를 동시에 검증하여 검증 시간을 단축하는데 있다.Therefore, the page buffer of the flash memory device according to the present invention connects the detection signal controller between the latch of the main register and the latch of the cache register to generate a pass signal when a zero zero stuck fail is generated and replaced by a redundancy cell during the program verify operation. It is to prevent fail status during program and copyback operation regardless of operation. In addition, during the erase verification operation, the verification time is reduced by simultaneously verifying 2KB using the node value of the latch of the cache register.
본 발명에 따른 플래시 메모리 소자의 페이지 버퍼는 메모리 셀 어레이의 이븐 및 오드 비트라인에 연결되어 디스차지 신호에 의해 상기 메모리 셀 어레이의 상기 이븐 및 오드 비트라인에 검증 신호를 공급하기 위한 검증 신호 공급부와, 상기 검증 신호 공급부와 감지 노드 사이에 연결되어 비트라인 선택 신호에 의해 비트라인과 감지 노드를 연결하기 위한 비트라인 선택부와, 상기 감지 노드와 입출력 단자에 연결되어 데이터를 임시 저장하는 메인 레지스터와, 상기 감지 노드와 입출 력 단자에 상기 메인 레지스터와 병렬로 연결되어 데이터를 임시 저장하는 캐쉬 레지스터와 및 상기 메인 레지스터와 상기 캐쉬 레지스터 사이에 연결되어 검증 동작 시 검출 신호 발생을 제어하는 검증 신호 제어부를 포함한다.The page buffer of the flash memory device according to the present invention is connected to the even and odd bit lines of a memory cell array, and provides a verify signal supply unit for supplying a verify signal to the even and odd bit lines of the memory cell array by a discharge signal. A bit line selection unit connected between the verification signal supply unit and the sensing node to connect the bit line and the sensing node by a bit line selection signal, and a main register connected to the sensing node and the input / output terminal to temporarily store data; A cache register connected to the sensing node and an input / output terminal in parallel with the main register to temporarily store data, and a verification signal controller connected between the main register and the cache register to control detection signal generation during a verify operation; Include.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 플래시 메모리 소자의 회로도로써, 이를 이용하여 본 발명의 실시 예에 따른 플래시 메모리 소자의 구성을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.3 is a circuit diagram of a flash memory device according to an exemplary embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of the flash memory device according to the exemplary embodiment of the present invention will be described in detail.
검증 신호 공급부(120)는 이븐 비트라인(BLe)과 오드 비트라인(BLo) 사이에 직렬로 연결된 NMOS 트랜지스터(N121 및 N122)로 구성된다. 디스차지 신호(DISCHe 및 DISCHo)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N121 및 N122)가 턴온되어 검증 신호(VIRPWR)가 비트라인(BLe 및 BLo)에 인가된다.The verify
비트라인 선택부(130)는 비트라인(BLe 및 BLo)과 감지 노드(SO) 사이에 연결된 NMOS 트랜지스터(N131 및 N132)로 구성된다. 비트라인 선택 신호(BSLe 및 BSLo)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N131 및 N132)가 턴온되어 비트라인(BLe 및 BLo)과 감지 노드(SO)가 연결된다.The
프리차지부(140)는 전원 단자(Vcc)와 감지 노드(SO) 사이에 연결되고, 전원 단자(Vcc)와 감지 노드(SO) 사이에 연결된 PMOS 트랜지스터(P141)로 구성된다. 프리차지 신호(PRECHb)에 응답하여 PMOS 트랜지스터(P301)가 턴온되어 전원 전압(Vcc)이 감지 노드(SO)에 인가된다.The
인 레지스터(150)는 감지 노드(SO)와 입출력 단자(YA)사이에 연결되고, 데이터를 임시 저장하는 래치(161)를 포함하여 구성되는데, 그 상세 구성을 설명하면 다음과 같다.The in
NMOS 트랜지스터(N151)와 NMOS 트랜지스터(N152)는 입력 노드(QAb)와 접지 단자(Vss) 사이에 직렬 연결된다. 감지 노드(SO) 전위에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N151)가 턴온되고, 독출 신호(READ_L)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N152)가 턴온되어 접지 전원(Vss)이 입력 노드(QAb)에 인가된다. 따라서, 입력 노드(QAb)의 전위가 변화된다. NMOS 트랜지스터(N153)는 입력 노드(QAb)와 감지노드(SO) 사이에 연결되고, 카피백 신호(COPYBACK)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N153)가 턴온되어 입력 노드(QAb)와 감지노드(SO)가 연결된다. 인버터(I151)와 NMOS 트랜지스터(N154)는 직렬로 입력 노드(QAb)와 감지 노드(SO) 사이에 연결되고, 프로그램 신호(PROGRAM_L)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N154)가 턴온되어 입력 노드(QAb)와 감지 노드(SO)가 연결된다. NMOS 트랜지스터(N155)는 입력 노드(QAb)와 입출력 단자(YA) 사이에 연결되고, 데이터 입력 신호(DI_L)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N155)가 턴온되어 입력 노드(QAb)와 입출력 단자(YA)가 연결된다. NMOS 트랜지스터(N156)는 출력 노드(QA)와 입출력 단자(YA) 사이에 연결되고, 반전 데이터 입력 신호(nDI_L)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N156)가 턴온되어 입출력 단자(YA)와 출력 노드(QA)가 연결된다. NMOS 트랜지스터(N157)는 인버터(I1511)와 NMOS 트랜지스터(N154) 사이의 노드와 입출력 단자(YA) 사이에 연결되고, 페이지 버퍼 검출 신호(PBDO_L)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N157)가 턴온되어 입력 노드(QAb)와 입출력 단자(YA)가 연결된다. NMOS 트랜지스터(N158)는 출력 노드(QA)와 접지 단자(Vss) 사이에 연결되고, 리셋 신호(RESET_L)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N158)가 턴온되어 접지 전원(Vss)이 출력 노드(QA)에 인가된다. 따라서, 출력 노드(QA)가 로우 레벨이 되어 래치(151)가 초기화된다. 래치(151)은 두개의 인버터가 역방향으로 병렬 연결된 구조로 구성된다.The NMOS transistor N151 and the NMOS transistor N152 are connected in series between the input node QAb and the ground terminal Vss. The NMOS transistor N151 is turned on in response to the sensing node SO potential, the NMOS transistor N152 is turned on in response to the read signal READ_L, and the ground power source Vss is applied to the input node QAb. Thus, the potential of the input node QAb is changed. The NMOS transistor N153 is connected between the input node QAb and the sensing node SO, and the NMOS transistor N153 is turned on in response to the copyback signal COPYBACK to turn on the input node QAb and the sensing node SO. Is connected. The inverter I151 and the NMOS transistor N154 are connected in series between the input node QAb and the sensing node SO, and in response to the program signal PROGRAM_L, the NMOS transistor N154 is turned on so that the input node QAb. And detection node (SO) are connected. The NMOS transistor N155 is connected between the input node QAb and the input / output terminal YA, and the NMOS transistor N155 is turned on in response to the data input signal DI_L to turn on the input node QAb and the input / output terminal YA. Is connected. The NMOS transistor N156 is connected between the output node QA and the input / output terminal YA, and the NMOS transistor N156 is turned on in response to the inversion data input signal nDI_L to turn on the input / output terminal YA and the output node QA. ) Is connected. The NMOS transistor N157 is connected between the node between the inverter I1511 and the NMOS transistor N154 and the input / output terminal YA, and the NMOS transistor N157 is turned on in response to the page buffer detection signal PBDO_L to input the node. The QAb and the input / output terminal YA are connected. The NMOS transistor N158 is connected between the output node QA and the ground terminal Vss, and the NMOS transistor N158 is turned on in response to the reset signal RESET_L so that the ground power supply Vss is connected to the output node QA. Is approved. Thus, the output node QA is at the low level and the latch 151 is initialized. The latch 151 has a structure in which two inverters are connected in parallel in a reverse direction.
캐쉬 레지스터(160)는 메인 레지스터(150)와 병렬 구조로 감지 노드(SO)와 입출력 단자 사이에 연결된다. 그 상세 구성을 설명하면 다음과 같다.The
NMOS 트랜지스터(N161)와 NMOS 트랜지스터(N162)는 입력 노드(QBb)와 접지 단자(Vss) 사이에 직렬 연결된다. 감지 노드(SO) 전위에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N161)가 턴온되고, 독출 신호(READ_R)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N162)가 턴온되어 접지 전원(Vss)이 입력 노드(QBb)에 인가된다. 따라서, 입력 노드(QBb)의 전위가 변화된다. 인버터(I161)와 NMOS 트랜지스터(N163)는 직렬로 입력 노드(QBb)와 감지 노드(SO) 사이에 연결되고, 프로그램 신호(PROGRAM_R)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N163)가 턴온되어 입력 노드(QBb)와 감지 노드(SO)가 연결된다. NMOS 트랜지스터(N165)는 입력 노드(QAb)와 입출력 단자(YA) 사이에 연결되고, 데이터 입력 신호(DI_R)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N164)가 턴온되어 입력 노드(QBb)와 입출력 단자(YA)가 연결된다. NMOS 트랜지스터(N165)는 출력 노드(QB)와 입출력 단자(YA) 사이에 연결되고, 반전 데이터 입력 신호(nDI_R)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N165)가 턴온되어 입출력 단자(YA)와 출력 노드(QA)가 연결된다. NMOS 트랜지스터(N166)는 인버터(I161)와 NMOS 트랜지스터(N163) 사이의 노드와 입출력 단자(YA) 사이에 연결되고, 페이지 버퍼 검출 신호(PBDO_R)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N166)가 턴온되어 입력 노드(QBb)와 입출력 단자(YA)가 연결된다. NMOS 트랜지스 터(N167)는 출력 노드(QB)와 접지 단자(Vss) 사이에 연결되고, 리셋 신호(RESET_R)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N167)가 턴온되어 접지 전원(Vss)이 출력 노드(QB)에 인가된다. 따라서, 출력 노드(QB)가 로우 레벨이 되어 래치(161)가 초기화된다. 래치(161)은 두개의 인버터가 역방향으로 병렬 연결된 구조로 구성된다.The NMOS transistor N161 and the NMOS transistor N162 are connected in series between the input node QBb and the ground terminal Vss. The NMOS transistor N161 is turned on in response to the sensing node SO potential, the NMOS transistor N162 is turned on in response to the read signal READ_R, and the ground power source Vss is applied to the input node QBb. Thus, the potential of the input node QBb is changed. The inverter I161 and the NMOS transistor N163 are connected in series between the input node QBb and the sensing node SO, and the NMOS transistor N163 is turned on in response to the program signal PROGRAM_R to turn on the input node QBb. And detection node (SO) are connected. The NMOS transistor N165 is connected between the input node QAb and the input / output terminal YA, and the NMOS transistor N164 is turned on in response to the data input signal DI_R to turn on the input node QBb and the input / output terminal YA. Is connected. The NMOS transistor N165 is connected between the output node QB and the input / output terminal YA, and the NMOS transistor N165 is turned on in response to the inversion data input signal nDI_R so that the input / output terminal YA and the output node QA are turned on. ) Is connected. The NMOS transistor N166 is connected between the node between the inverter I161 and the NMOS transistor N163 and the input / output terminal YA, and the NMOS transistor N166 is turned on in response to the page buffer detection signal PBDO_R to input the node. (QBb) and the input / output terminal (YA) are connected. The NMOS transistor N167 is connected between the output node QB and the ground terminal Vss, and the NMOS transistor N167 is turned on in response to the reset signal RESET_R so that the ground power source Vss is turned on by the output node QB. Is applied. Accordingly, the output node QB goes low and the
검증 신호 제어부(170)는 메인 래지스터(150)의 래치(151)의 노드(QA)와 캐쉬 래지스터(160)의 래치(161)의 노드(QB)에 연결되고, 다수개의 NMOS 트랜지스터(N171~173)와 다수개의 PMOS 트랜지스터(P171~173)을 포함하여 구성된다. NMOS 트랜지스터(N171)와 NMOS 트랜지스터(N172)는 메인 레지스터(150)의 노드(QA)와 캐쉬 레지스터(160)의 노드(QB) 사이에 직렬 연결된다. NMOS 트랜지스터(N171)는 메인 검출 신호(LEFT)에 응답하여 턴온되어 노드(QA)의 전위를 검증 신호 제어부(170)에 인가한다. NMOS 트랜지스터(N172)는 캐쉬 검출 신호(RIGHT)에 응답하여 턴온되어 노드(QB)의 전위를 검증 신호 제어부(170)에 인가한다. PMOS 트랜지스터(P171)와 PMOS 트랜지스터(P173)는 전원 전압(Vcc)과 검출 신호 단자(nWDO) 사이에 직렬로 연결된다. PMOS 트랜지스터(P171)는 리던던시 신호(RDIOEN)에 응답하여 턴온되고, PMOS 트랜지스터(P173)는 NMOS 트랜지스터(N171)에 의해 인가된 노드(QA)의 전위에 따라 턴온되어 전원 전압(Vcc)을 프로그램 검출 신호 단자(nWDO)에 인가한다. PMOS 트랜지스터(P172)와 NMOS 트랜지스터(N173)는 접지 전원(Vss)과 검출 신호 단자(nWDOe) 사이에 직렬로 연결된다. PMOS 트랜지스터(P172)는 리던던시 신호(RDIOEN)에 응답하여 턴온되고, NMOS 트랜지스터(N173)는 NMOS 트랜지스터(N172)에 의해 인가된 노드(QB)의 전위에 따라 턴온되어 접지 전원(Vss)을 소거 검출 신호 단자 (nWDOe)에 인가한다.The
상술한 바와 같이 구성된 본발명에 따른 플래시 메모리 소자의 페이지 버퍼의 검증 동작을 이븐 비트라인(BLe)을 선택하는 경우를 예를들어 상세히 설명하면 다음과 같다.The case where the even bit line BLe is selected for the verification operation of the page buffer of the flash memory device according to the present invention configured as described above will be described in detail as follows.
1) 래치의 초기화 구간1) Initialization section of latch
검증 신호 공급부(120)의 트랜지스터(N121 및 N122)에 디스차지 신호(DISCHe 및 DISCHo)가 하이 레벨로 인가되면 NMOS 트랜지스터(N121 및 N122)가 턴온된다. 따라서, 검증 신호(VIRPWR)가 비트라인(BLe 및 BLo)에 인가된다. 읽기 동작 시 검증 신호(VIRPWR)는 0V의 전압을 유지하므로 비트라인(BLe 및 BLo)에 0V의 전압이 인가된다. 메인 레지스터(150)의 NMOS 트랜지스터(N158)에 리셋 신호(RESET_L)가 인가되어 NMOS 트랜지스터(N158)가 턴온된다. 따라서 접지 전원(Vss)이 노드(QA)에 인가되어 래치(151)의 노드(QA)가 로우 레벨로 초기화된다. 캐쉬 레지스터(160)의 NMOS 트랜지스터(N167)에 리셋 신호(RESET_R)가 인가되어 NMOS 트랜지스터(N167)가 턴온된다. 따라서 접지 전원(Vss)이 노드(QBb)에 인가되어 래치(161)의 노드(QB)가 하이 레벨로 초기화된다.When the discharge signals DISCHe and DISCHo are applied to the transistors N121 and N122 of the verification
2) 비트라인 프리차지 구간2) Bit line precharge section
검증 신호 공급부(120)의 NMOS 트랜지스터(N121)에 이븐디스차지 신호(DISCHe)가 로우 레벨로 인가되어 NMOS 트랜지스터(N121)는 턴오프되고, 이븐 비트라인(BLe)에 0V의 전압을 유지하는 검증 신호(VIRPWR)가 차단된다. 프리차지부(140)의 PMOS 트랜지스터(P141)에 로우 레벨의 프리차지 신호(PRECHb)가 인가되어 PMOS 트랜지스터(P141)가 턴온된다. 따라서, 전원 전압(Vcc)이 감지 노드(SO)에 인가되어 감지 노드(SO)는 하이 레벨을 유지한다. 이후, 비트라인 선택부(130)의 NMOS 트랜지스터(N131)에 이븐 비트라인 선택 신호(BSLe)가 제 1전압(V1)의 전위로 인가되고, NMOS 트랜지스터(N132)에 오드 비트라인 선택 신호(BSLo)가 로우 레벨로 인가되면, 이븐 비트라인(BLe)에는 제 1전압(V1)과 NMOS 트랜지스터(N131)의 문턱 전압을 뺀 전압(V1-Vt)이 인가된다.Verify that the even discharge signal DISCHe is applied to the NMOS transistor N121 of the verify
3) 셀 이밸류에이션(evaluation)3) Cell Evaluation
비트라인 선택부(130)의 NMOS 트랜지스터(N131)에 비트라인 선택 신호(BSLe)가 로우 레벨로 인가되어 이븐 비트라인(BLe) 전위가 이븐 비트라인(BLe)에 연결된 메모리 셀의 상태에 의해 변화된다. 따라서, 메모리 셀이 프로그램 셀일 경우 이븐 비트라인(BLe) 전위는 (V1-Vt)의 전위를 유지하게 되고, 소거 셀일 경우 이븐 비트라인(BLe) 전위는 (V1-Vt)에서 점차 감소하여 로우 레벨을 유지하게 된다. The bit line select signal BSLe is applied to the NMOS transistor N131 of the
4) 비트라인 이밸류에이션4) Bitline Valuation
비트라인 선택부(130)의 NMOS 트랜지스터(N131)에 이븐 비트라인 선택 신호(BLSe)가 하이 레벨로 인가되기 이전, 프리차지부(140)의 PMOS 트랜지스터(P141)에 프리차지 신호(PRECHb)가 하이 레벨로 인가되어 PMOS 트랜지스터(P141)가 턴오프된다. 비트라인 선택부(130)의 NMOS 트랜지스터(N131)에 이븐 비트라인 선택 신호(BLSe)가 제 2 전압(V2)의 전위로 인가되어 NMOS 트랜지스터(N131)가 턴온된다. 이렇게 하면, 메모리 셀이 프로그램 셀일 경우 비트라인(BLe) 전위는 (V1-Vt)의 전위를 유지하게 되고, 감지 노드(SO) 전위는 하이 레벨을 유지하게 된다. 그러나, 메 모리 셀이 소거 셀일 경우 비트라인(BLe)의 전위는 점차 감소하여 로우 레벨을 유지하게 되고, 감지 노드(SO)의 전위는 로우 레벨을 유지하게 된다. Before the even bit line select signal BLSe is applied to the NMOS transistor N131 of the
5) 데이터 래치5) data latch
메인 레지스터(150)의 NMOS 트랜지스터(N152)에 독출 신호(READ_L)가 하이 레벨로 인가되어 NMOS 트랜지스터(N152)가 턴온된다. 그러면, 프로그램 셀의 경우 감지 노드(SO)가 하이 레벨을 유지하고, 하이 레벨의 감지 노드(SO)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N151)가 턴온되어 접지 전원(Vss)이 래치(151)의 노드(QAb)에 인가된다. 따라서, 래치(151)의 노드(QAb)는 로우 레벨이 되고, 노드(QA)는 하이 레벨이 된다. 이에 반해, 메모리 셀이 소거 셀일 경우 감지 노드(SO)가 로우 레벨을 유지하고, 로우 레벨의 감지 노드(SO)에 응답하여 NMOS 트랜지스터(N306)가 턴오프된다. 따라서, 메인 레지스터(151)의 NMOS 트랜지스터(N152) 게이트에 독출 신호(READ_L)가 인가되더라도 노드(QAb)는 하이 레벨을 유지한다. 때문에 노드(QA)도 로우 레벨을 유지하게 된다.The read signal READ_L is applied to the NMOS transistor N152 of the
6) 검출 신호 발생6) Detection signal generation
메인 검출 신호(LEFT)가 검증 신호 제어부(107)에 인가되어 NMOS 트랜지스터(N171)가 턴온된다. 따라서, 노드(QA)의 전위가 PMOS 트랜지스터(P173)와 NMOS 트랜지스터(N173)에 인가된다.The main detection signal LEFT is applied to the verification signal controller 107 to turn on the NMOS transistor N171. Therefore, the potential of the node QA is applied to the PMOS transistor P173 and the NMOS transistor N173.
6-1)프로그램 검증 동작일 경우6-1) Program Verification
노드(QA)의 전위는 하이 레벨이므로 PMOS 트랜지스터(P173)는 턴오프된다. 따라서, 프로그램 검출 단자(nWDO)는 플로팅 상태가 된다.Since the potential of the node QA is at a high level, the PMOS transistor P173 is turned off. Therefore, the program detection terminal nWDO is in a floating state.
만약 프로그램 검증 시 `0` 스턱 페일(stuck fail)이 있는 비트라인이 리던던시 셀로 대체되었을 경우, 노드(QA)의 전위는 로우 레벨이 된다. 따라서, PMOS 트랜지스터(P173)가 턴온된다. 그러나 리던던시 신호(RDIOEN)에 의하여 PMOS 트랜지스터(P171)이 턴오프된다. 따라서, 프로그램 검출 단자(nWDO)는 플로팅 상태가 된다.If a bit line with a '0' stuck fail is replaced with a redundancy cell during program verification, the potential of the node QA is at a low level. Thus, the PMOS transistor P173 is turned on. However, the PMOS transistor P171 is turned off by the redundancy signal RDIOEN. Therefore, the program detection terminal nWDO is in a floating state.
도 4는 플래시 메모리 소자의 프로그램 검증 신호 발생부의 회로도이다. 도 3을 참조하여 본 발명의 페이지 버퍼의 프로그램 검증 동작을 설명하면 다음과 같다. 4 is a circuit diagram of a program verification signal generator of a flash memory device. The program verification operation of the page buffer of the present invention will be described with reference to FIG. 3.
프로그램 검증 동작 시 리던던시 셀로 대체 되었을때 프로그램 검출 단자(nWDO)는 플로팅 상태가 된다. 따라서 검증 체크 신호(CHECK)와 프로그램 검출 단자(nWDO)의 플로팅 상태는 노어 게이트에 의해 논리 로우의 검증 신호(WDO)가 발생된다. 따라서, 프로그램 검증 동작 시 '0' 스턱 페일이 발생하여 리던던시 셀로 대체 되었을때, 패스 신호 발생 동작에 무관하게 하여 프로그램 및 카피백 동작시 페일 상태를 예방한다.When the redundancy cell is replaced during the program verify operation, the program detection terminal nWDO is in a floating state. Therefore, in the floating state of the verify check signal CHECK and the program detection terminal nWDO, the logic gate verify signal WDO is generated by the NOR gate. Therefore, when a zero zero stuck fail occurs during the program verify operation and is replaced with a redundant cell, the fail state is prevented during the program and copyback operation regardless of the pass signal generation operation.
6-2)소거 검증 동작일 경우6-2) In the case of the erase verification operation
노드(QA)의 전위는 로우 레벨이므로 NMOS 트랜지스터(P173)는 턴오프된다. 따라서, 소거 검출 단자(nWDOe)는 플로팅 상태가 된다. 그러나 512개의 Bit 중 하나 이상의 비트에서 페일이 발생하면, NMOS 트랜지스터(N173)이 턴온되어 소거 검출 단자(nWDOe)는 접지 전원(Vss)와 연결되어 접지 전원(Vss) 레벨이 된다.Since the potential of the node QA is at the low level, the NMOS transistor P173 is turned off. Therefore, the erase detection terminal nWDOe is in a floating state. However, when a failure occurs in one or more bits of the 512 bits, the NMOS transistor N173 is turned on so that the erase detection terminal nWDOe is connected to the ground power supply Vss to become the ground power supply Vss level.
도 5는 플래시 메모리 소자의 소거 검증 신호 발생부의 회로도이다. 도 5를 참조하여 본 발명의 페이지 버퍼의 소거 검증 동작을 설명하면 다음과 같다. 5 is a circuit diagram of an erase verification signal generator of a flash memory device. The erase verification operation of the page buffer of the present invention will be described with reference to FIG. 5.
소거 검증 동작 시 모든 셀이 패스 되어 소거 검출 단자(nWDOe)가 플로팅 상태가 될 경우, 검증 체크 신호(CHECK)와 소거 검출 단자(nWDO)의 플로팅 상태에 따라 낸드 게이트에 의해 논리 하이의 검증 신호(WDOe)가 발생된다. 반면, 하나 이상의 페일 셀이 발생하여 소거 검출 단자(nWDOe)가 그라운드 상태일 경우, 검증 체크 신호(CHECK)와 소거 검출 단자(nWDO)의 플로팅 상태에 따라 낸드 게이트에 의해 논리 로우의 검출 신호(WDOe)가 발생된다. 따라서, 노드(QA)의 값을 이용하여 소거 검증을 실시하여 검증 시간을 100㎱로 감소시킬 수 있다.When all cells are passed during the erase verify operation and the erase detection terminal nWDOe is in a floating state, a verification signal of logic high is generated by the NAND gate according to the floating state of the verify check signal CHECK and the erase detection terminal nWDO. WDOe) is generated. On the other hand, when one or more fail cells are generated and the erase detection terminal nWDOe is in the ground state, the detection signal WDOe of the logic low is generated by the NAND gate according to the floating state of the verify check signal CHECK and the erase detection terminal nWDO. ) Is generated. Accordingly, the verification time can be reduced to 100 ms by performing erase verification using the value of the node QA.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention described above has been described in detail in a preferred embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, the present invention will be understood by those skilled in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
본 발명에 따르면 메인 래지스터의 래치와 캐쉬 레지스터의 래치 사이에 검출 신호 제어부를 접속하여 프로그램 검증 동작 시 '0' 스턱 페일이 발생하여 리던던시 셀로 대체 되었을때 패스 신호 발생 동작에 무관하게 하여 프로그램 및 카피백 동작시 페일 상태를 예방할 수 있다. 또한 소거 검증 동작 시 캐쉬 레지스터의 래치의 노드 값을 이용하여 2KB를 동시에 검증하여 검증 시간을 단축할 수 있다.According to the present invention, a detection signal controller is connected between a latch of a main register and a latch of a cache register to generate a program and copy regardless of a pass signal generation operation when a zero zero stuck fail is generated and replaced by a redundancy cell. Fail state can be prevented during back operation. In the erase verify operation, the verification time can be shortened by simultaneously verifying 2KB using the node value of the latch of the cache register.
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