KR100673728B1 - 낸드 플래시 메모리 장치의 프로그램 바이어스 제공방법및 그 낸드 플래시 메모리 장치 - Google Patents

낸드 플래시 메모리 장치의 프로그램 바이어스 제공방법및 그 낸드 플래시 메모리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 낸드 플래시 메모리 장치의 프로그램 바이어스 제공방법 및 그 낸드 플래시 메모리 장치에 관한 것으로, 본 발명에서는 인에이블 신호(EN)를 통해 우선적으로 비선택 워드라인으로 비선택 워드라인 바이어스를 공급하고, 이 바이어스의 전압레벨이 목표치 전압레벨에 도달하게 되면 선택 워드라인으로 선택 워드라인 바이어스를 공급한다. 따라서, 본 발명은 선택 워드라인과 비선택 워드라인 간의 로딩차이를 제거할 수 있다. 이를 통해, 칩의 프로그램 테스트(test) 시간을 개선시킬 수 있고, 테스트 오류 및 정확도를 개선시켜 테스트 작업을 용이하게 가져갈 수 있다.
낸드 플래시 메모리 장치, 프로그램 바이어스, 선택 워드라인, 비선택 워드라인

Description

낸드 플래시 메모리 장치의 프로그램 바이어스 제공방법 및 그 낸드 플래시 메모리 장치{A METHOD FOR PROVIDING A PRGRAM BIAS IN NAND FLASH MEMORY DEVICE AND A NAND FLASH MEMORY DEVICE THEREOF}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 낸드 플래시 메모리 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 낸드 플래시 메모리 장치의 동작특성을 도시한 파형도이다.
도 3은 도 1에 도시된 바이어스 전송부(150)의 구성도이다.
도 4는 도 1에 도시된 바이어스 전송부(160)의 구성도이다.
도 5는 종래기술에 따른 낸드 플래시 메모리 장치의 구성도이다.
도 6는 도 5에 도시된 낸드 플래시 메모리 장치의 동작특성을 도시한 파형도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10, 110 : 메모리 셀 어레이
20, 120 : 블럭 선택 스위칭부
30, 130 : 선택 워드라인 바이어스 선택부
40, 140 : 비선택 워드라인 바이어스 선택부
50, 60, 150, 160 : 바이어스 전송부
170 : 전압레벨 검출부
171 : 비교기
본 발명은 낸드 플래시 메모리 장치의 프로그램 바이어스 제공방법 및 그 낸드 플래시 메모리 장치에 관한 것으로, 특히 칩의 프로그램 동작시 선택 워드라인과 비선택 워드라인 간의 로딩(loading)차를 감소시켜 선택 워드라인과 비선택 워드라인의 라이징 타임(rising time)을 동일하게 가져갈 수 있는 낸드 플래시 메모리 장치의 프로그램 바이어스 제공방법 및 그 낸드 플래시 메모리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 낸드 플래시 메모리 장치(NAND flash memory device)는 다수의 블럭(block)으로 이루어지고, 하나의 블럭은 다수의 스트링(string)으로 이루어진다. 그리고, 하나의 스트링은 16개 또는 32개의 메모리 셀이 직렬접속되어 이루어진다.
도 5는 낸드 플래시 메모리 장치의 프로그램 동작을 설명하기 위하여 도시한 낸드 플래시 메모리 장치의 구성도이다. 프로그램 동작시에는 16개의 워드라인(WL0 내지 WL15)들 중 하나의 워드라인이 선택되고, 나머지 15개의 워드라인은 선택되지 않는다. 도 5에 도시된 바와 같이, 선택된 워드라인(WL0)(이하, '선택 워드라인'이 라 함)으로는 선택 워드라인 바이어스 공급부(30)로부터 대략 18V 정도의 바이어스가 공급되고, 선택되지 않은 워드라인(WL1 내지 WL15)(이하, '비선택 워드라인'이라 함)으로는 비선택 워드라인 바이어스 공급부(40)로부터 대략 10V 정도의 바이어스가 공급된다.
이처럼 선택 워드라인(WL0)과 비선택 워드라인(WL1 내지 WL15)으로 공급되는 바이어스는 서로 다르다. 그리고, 프로그램 동작시 선택 워드라인(WL0)과 비선택 워드라인(WL1 내지 WL15) 간에는 로딩(loading) 차이가 발생하게 된다. 이는, 선택 워드라인(WL0)의 경우 워드라인이 하나인데 반해, 비선택 워드라인(WL1 내지 WL15)은 15개이기 때문이다. 더욱이, 종래기술에서는 글로벌 워드라인(GWLO 내지 GWL15)으로 바이어스를 전달하는 바이어스 전송부(50, 60)는 인에이블 신호(EN)에 의해 동시에 동작됨에 따라 선택 워드라인(WLO)과 비선택 워드라인(WL1 내지 WL15)은 로딩차이에 의해 도 6에 도시된 바와 같이 서로 다른 라이징 타임(rising time)을 갖게 된다. 따라서, 프로그램 동작시에는 정의되지 않은 구간(TGundef)이 존재하게 된다. 여기서, 정의되지 않은 구간(TGundef)이라 함은 목표치 바이어스의 전압레벨에 도달하지 못한 구간을 말한다. 특히, 이러한 현상은 다수의 블럭에 대해 프로그램을 수행하는 경우 더욱 뚜렷하게 나타나고, 반도체 칩 테스트시 잘못된 결과를 나타낼 수 있으며, 예측하는데 많은 어려움이 있다.
한편, 도 5에서 도시되어 미설명된 '10'은 메모리 셀 어레이, 'MO 내지 M15'는 메모리 셀, '20'은 블럭 선택 스위치부이다. 그리고, 'DSL'은 드레인 선택 라인이고, 'SSL'은 소오스 선택 라인이다. 'BLKWL'은 X-디코더(미도시)로부터 출력되는 신호이다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 프로그램 동작시 선택 워드라인과 비선택 워드라인 간의 로딩(loading)차를 감소시켜 선택 워드라인과 비선택 워드라인의 라이징 타임(rising time)을 동일하게 가져갈 수 있는 낸드 플래시 메모리 장치의 프로그램 바이어스 제공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 프로그램 바이어스 제공방법을 구현하기 위한 낸드 플래시 메모리 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 구현하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 선택 워드라인으로는 제1 바이어스를 공급하고, 비선택 워드라인으로는 제2 바이어스를 공급하여 상기 메모리 셀을 프로그램하는 낸드 플래시 메모리 장치의 프로그램 바이어스 제공방법에 있어서, 상기 제2 바이어스를 상기 비선택 워드라인으로 우선적으로 공급한 후 상기 제2 바이어스가 목표치 전압레벨까지 도달하는 경우 상기 제1 바이어스를 상기 선택 워드라인으로 공급하는 낸드 플래시 메모리 장치의 프로그램 바이어스 제공방법이 제공된다.
또한, 상기한 목적을 구현하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 메모리 셀의 프로그램 동작시 선택 워드라인으로는 제1 바이어스가 공급되고, 비선택 워드라인으로는 제2 바이어스가 공급되도록 구성된 낸드 플래시 메모리 장치에 있어서, 상기 제2 바이어스의 전압레벨을 검출하여 상기 제2 바이어스의 전압레벨이 목표치 전압레벨까지 도달하는 경우 상기 제1 바이어스를 상기 선택 워드라인으로 공급하도록 제어하는 신호를 출력하는 전압레벨 검출부를 포함하는 낸드 플래시 메모리 장치가 제공된다.
또한, 상기한 목적을 구현하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 선택 워드라인 및 비선택 워드라인과 각각 접속된 다수의 메모리 셀과, 상기 선택 워드라인으로 공급되는 제1 바이어스를 공급하는 제1 바이어스 공급부와, 상기 비선택 워드라인으로 공급되는 제2 바이어스를 공급하는 제2 바이어스 공급부와, 상기 제1 바이어스를 상기 선택 워드라인으로 공급하는 제1 바이어스 전송부와, 인에이블 신호에 의해 상기 제2 바이어스를 상기 비선택 워드라인으로 공급하는 제2 바이어스 전송부와, 상기 제2 바이어스를 검출한 후 상기 제2 바이어스가 목표치 전압레벨까지 도달하는 경우 상기 제1 바이어스 전송부를 동작시켜 상기 제1 바이어스를 상기 선택 워드라인으로 공급하도록 제어하는 신호를 출력하는 전압레벨 검출부를 포함하는 낸드 플래시 메모리 장치가 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 낸드 플래시 메모리 장치의 프로 그램 바이어스 제공방법을 설명하기 위하여 도시된 낸드 플래시 메모리 장치의 구성도이다. 여기서는, 설명의 편의를 위해 선택 워드라인은 'WLO'이고, 비선택 워드라인은 'WL1 내지 WL15'이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 낸드 플래시 메모리 장치는 비선택 워드라인 바이어스 공급부(140)로부터 제공되는 바이어스(VBias2)(대략, 10V)의 전압레벨을 검출하기 위한 전압레벨 검출부(170)를 더 포함한다. 일례로, 전압레벨 검출부(170)는 저항(R1 및 R2)과 비교기(171)로 구성될 수 있다. 이러한 전압레벨 검출부(170)는 비선택 워드라인 바이어스 공급부(140)를 통해 출력되는 바이어스(VBias2)의 전압레벨이 목표치 전압(대략, 10V)이 되면 'DETECT' 신호를 인에이블(enable)시킨다. 여기서, 인에이블이라 함은 바이어스 전송부(150)를 동작시킬 수 있는 상태('1' 또는 '0')를 말한다. 이 신호(DETECT)는 바이어스 전송부(150)의 동작을 제어한다. 그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 낸드 플래시 메모리 장치에서는 비선택 워드라인 바이어스 공급부(140)로부터 공급되는 바이어스(VBias2)를 글로벌 워드라인(GWL1 내지 GWL15)로 전송하는 바이어스 전송부(160)가 인에이블 신호(EN)에 의해 동작된다.
프로그램 동작시, 선택 워드라인 바이어스 공급부(130)와 비선택 워드라인 바이어스 공급부(140)는 각각 바이어스(VBias1, VBias2)를 생성하여 공급한다. 이때, 바이어스 전송부(160)는 인에이블 신호(EN)에 의해 동작되는데 반해, 바이어스 전송부(150)는 신호(DETECT)가 인에이블되지 않아 동작되지 않는다. 이런 상태에서 비선택 워드라인 바이어스 공급부(140)로부터 공급되는 바이어스(VBias2)의 전압레 벨이 목표치 전압까지 상승하게 되면 전압레벨 검출부(170)는 'DETECT' 신호를 인에이블시킨다. 인에이블되는 'DETECT' 신호에 의해 바이어스 전송부(150)가 동작되어 선택 워드라인 바이어스 공급부(130)로부터 공급되는 바이어스(VBias1)는 글로벌 워드라인(GWL0)으로 전송된다. 이후, X-디코더(미도시)의 신호(BLKWL)에 의해 블럭 선택 스위치부(120)가 턴-온(turn-ON)되어 각 바이어스(VBias1, VBias2)는 해당 워드라인(WL0 내지 WL15)으로 전송된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 낸드 플래시 메모리 장치에서는 바이어스 전송부(150)의 동작시점을 바이어스 전송부(160)와 동일하게 가져가는 것이 아니라, 비선택 워드라인 바이어스 공급부(140)로부터 공급되는 바이어스(VBias2)의 전압레벨이 목표치 전압레벨까지 도달할 때까지 바이어스 전송부(150)를 동작시키지 않은 상태로 유지시켜 바이어스(VBias1)가 글로벌 워드라인(GWL0)으로 전송되는 것을 차단하게 된다. 즉, 인에이블 신호(EN)를 통해 바이어스 전송부(160)를 우선적으로 동작시켜 글로벌 워드라인(GWL1 내지 GWL15)으로 바이어스(VBias2)를 공급하고, 이후 바이어스(VBias2)의 전압레벨이 목표치 전압레벨에 도달하게 되면 바이어스 전송부(150)를 동작시켜 바이어스(VBias1)를 글로벌 워드라인(GWL0)으로 전송한다. 따라서, 출력단에 접속된 다수의 워드라인으로 인해 로딩이 크게 걸리는 비선택 워드라인(WL1 내지 WL15)에 먼저 바이어스(VBias2)를 공급한 후 로딩이 작게 걸리는 선택 워드라인(WL0)에 바이어스(BVias1)을 공급하여 선택 워드라인(WL0)과 비선택 워드라인(WL1 내지 WL15) 간의 로딩차이를 제거할 수 있다. 결국, 도 2에 도시된 바와 같이 정의되지 않은 구간(TGundef)을 최소화할 수 이 있다.
한편, 도 1에 도시된 바이어스 전송부(150)는 도 3과 같이 펌핑 스위칭부(1501) 및 고전압 스위칭부(1502)로 구성될 수 있다. 펌핑 스위칭부(1501)는 신호(DETECT)가 인에이블되는 경우 동작하여 바이어스(VBias1)를 고전압 스위칭부(1502)를 전송한다. 고전압 스위칭부(1502)는 바이어스(VBias1)를 글로벌 워드라인(GWL0)에 실어 보낸다. 그리고, 도 1에 도시된 바이어스 전송부(160)는 도 4와 같이 펌핑 스위칭부(1601, 1602) 및 고전압 스위칭부(1603)으로 구성될 수 있다. 펌핑 스위칭부(1601)은 인에이블 신호(EN)에 따라 내부 바이어스 공급부(미도시)로부터 전송된 내부 바이어스(Vint)를 고전압 스위칭부(1603)로 전송한다. 펌핑 스위칭부(1602)은 인에이블 신호(EN)에 따라 바이어스(VBias2)를 고전압 스위칭부(1603)로 전송한다. 고전압 스위칭부(1603)는 바이어스(VBias2)를 글로벌 워드라인(GWL1 내지 GWL15)에 실어 보낸다. 그리고, 도 1에서 미설명된 '110'은 메모리 셀 어레이, 'MO 내지 M15'는 메모리 셀, '120'은 블럭 선택 스위치부이다. 그리고, 'DSL'은 드레인 선택 라인이고, 'SSL'은 소오스 선택 라인이다. 'BLKWL'은 X-디코더로부터 출력되고, 하나의 블럭을 선택하기 위한 신호이다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 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.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 인에이블 신호를 통해 우선적으로 비선택 워드라인으로 비선택 워드라인 바이어스를 공급하고, 이 바이어스의 전압레벨이 목표치 전압레벨에 도달하게 되면 선택 워드라인으로 선택 워드라인 바이어스를 공급함으로써 선택 워드라인과 비선택 워드라인 간의 로딩차이를 제거할 수 있다. 따라서, 칩의 프로그램 테스트(test) 시간을 개선시킬 수 있고, 테스트 오류 및 정확도를 개선시켜 테스트 작업을 용이하게 가져갈 수 있다.

Claims (4)

  1. 선택 워드라인으로는 제1 바이어스를 공급하고, 비선택 워드라인으로는 제2 바이어스를 공급하여 상기 메모리 셀을 프로그램하는 낸드 플래시 메모리 장치의 프로그램 바이어스 제공방법에 있어서,
    상기 제2 바이어스를 상기 비선택 워드라인으로 우선적으로 공급하고 상기 제2 바이어스가 목표치 전압레벨까지 도달한 후에 상기 제1 바이어스를 상기 선택 워드라인으로 공급하는 낸드 플래시 메모리 장치의 프로그램 바이어스 제공방법.
  2. 메모리 셀의 프로그램 동작시 선택 워드라인으로는 제1 바이어스가 공급되고, 비선택 워드라인으로는 제2 바이어스가 공급되도록 구성된 낸드 플래시 메모리 장치에 있어서,
    상기 제2 바이어스의 전압레벨을 검출하여 상기 제2 바이어스의 전압레벨이 목표치 전압레벨까지 도달한 후에 상기 제1 바이어스를 상기 선택 워드라인으로 공급하도록 제어하는 신호를 출력하는 전압레벨 검출부를 포함하는 낸드 플래시 메모리 장치.
  3. 선택 워드라인 및 비선택 워드라인과 각각 접속된 다수의 메모리 셀;
    상기 선택 워드라인으로 공급되는 제1 바이어스를 공급하는 제1 바이어스 공급부;
    상기 비선택 워드라인으로 공급되는 제2 바이어스를 공급하는 제2 바이어스 공급부;
    상기 제1 바이어스를 상기 선택 워드라인으로 공급하는 제1 바이어스 전송부;
    인에이블 신호에 의해 상기 제2 바이어스를 상기 비선택 워드라인으로 공급하는 제2 바이어스 전송부; 및
    상기 제2 바이어스를 검출한 후 상기 제2 바이어스가 목표치 전압레벨까지 도달하는 경우 상기 제1 바이어스 전송부를 동작시켜 상기 제1 바이어스를 상기 선택 워드라인으로 공급하도록 제어하는 신호를 출력하는 전압레벨 검출부를 포함하는 낸드 플래시 메모리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전압 검출부는 상기 제2 바이어스와 기준전압을 비교하여 상기 신호를 출력하는 비교기를 포함하는 낸드 플래시 메모리 장치.
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