KR100894788B1 - Programming method and erasing method of non volatile memory device - Google Patents

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Abstract

A programming method and erasing method of a non-volatile memory device is provided to increase the reliability of the memory device without increase of erase voltage by compensating for the difference of program speed and erase speed. The gate length of memory cells(510,530) positioned in the end part of a cell string is set to be shorter than the gate length of the memory cell(520) positioned at the central part of the cell string. The first program start voltage in relation to the memory cells positioned in the central part of the cell string is set. The second program start voltage in relation to the memory cell positioned in the end part of the cell string is set. The second program start voltage is higher than that of the first program.

Description

불휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법과 소거 방법{Programming method and erasing method of non volatile memory device}Programming method and erasing method of non volatile memory device

본원 발명은 불휘발성 메모리 장치의 개선된 프로그램 방법과 소거 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an improved program method and an erase method of a nonvolatile memory device.

최근 들어 전기적으로 프로그램(program)과 소거(erase)가 가능하고, 일정 주기로 데이터를 재작성해야하는 리프레시(refresh) 기능이 필요없는 불휘발성 메모리 소자에 대한 수요가 증가하고 있다.Recently, there is an increasing demand for a nonvolatile memory device that can be electrically programmed and erased and that does not require a refresh function to rewrite data at regular intervals.

이와 같은 불휘발성 메모리 소자의 셀은 플로팅 게이트에 인가되는 전위차에 따라 프로그램과 소거 동작이 가능하다. 즉, 약 80Å 정도의 얇은 터널 산화막에 강한 전기장을 인가시키면 FN 터널링 동작에 의해 프로그램 또는 소거 동작이 일어나게 된다.The cell of the nonvolatile memory device may be programmed and erased according to a potential difference applied to the floating gate. In other words, when a strong electric field is applied to the thin tunnel oxide film of about 80 kHz, the program or erase operation occurs by the FN tunneling operation.

한편, 이러한 셀들은 동일한 특성을 갖도록 제조되나, 그 위치에 따라 프로그램 속도나 소거 속도 등에 차이가 발생하게 된다. 특히, 셀 스트링에서 드레인 선택 트랜지스터 또는 소스 선택 트랜지스터와 인접한 셀들의 경우 기생 캐패시턴스의 차이로 인하여 사이 프로그램 속도나 소거 속도등에 차이를 갖게 된다.On the other hand, these cells are manufactured to have the same characteristics, but a difference occurs in the program speed or the erase speed depending on the location thereof. In particular, in the cell string, the neighboring cells of the drain select transistor or the source select transistor have a difference in program speed or erase speed due to the difference in parasitic capacitance.

이러한 차이를 보상하기 위한 조치가 수행되고 있으나, 이러한 조치는 소거 전압을 높이게 되며 이로 인해 신뢰성이 많이 악화되는 문제점이 있다. Measures to compensate for such a difference are being performed, but this measure increases the erase voltage, which causes a problem in that reliability is deteriorated.

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 소거 전압을 낮추면서도 셀 스트링의 말단부에 위치한 셀들의 프로그램 속도나 소거 속도가 늦어지지 않는 프로그램 방법과 소거 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to provide a program method and an erase method in which the program speed or the erase speed of the cells positioned at the end of the cell string are not decreased while the erase voltage is reduced.

전술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 불휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법은 셀 스트링의 말단부에 위치한 셀 들의 본래 문턱 전압이 셀 스트링의 중앙부에 위치한 본래 문턱 전압보다 낮게 설정된 불휘발성 메모리 장치가 제공되는 단계와, 상기 셀 스트링의 중앙부에 위치한 셀 들에 대하여 제1 프로그램 시작전압을 설정하고, 상기 셀 스트링의 말단부에 위치한 셀 들에 대하여 상기 제1 프로그램 시작전압보다 큰 제2 프로그램 시작 전압을 설정하여 프로그램하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of programming a nonvolatile memory device of the present invention for achieving the above object is the step of providing a nonvolatile memory device in which the original threshold voltage of the cells located at the end of the cell string is lower than the original threshold voltage located at the center of the cell string And setting a first program start voltage for the cells located at the center of the cell string and setting a second program start voltage greater than the first program start voltage for the cells located at the end of the cell string. Characterized in that it comprises a step.

또한, 본원 발명의 불휘발성 메모리 장치의 소거 방법은 셀 스트링의 말단부에 위치한 셀 들의 본래 문턱 전압이 셀 스트링의 중앙부에 위치한 본래 문턱 전압보다 낮게 설정된 불휘발성 메모리 장치가 제공되는 단계와, 소거전압에 대하여 상기 셀 스트링의 중앙부에 위치한 셀들과 상기 셀 스트링의 말단부에 위치한 셀들의 소거속도 차이만큼의 전압을 보상하는 단계와, 상기 보상된 소거전압에 대하여 상기 셀 스트링의 말단부에 위한 셀들의 낮아진 본래 문턱 전압만큼 소거전압을 감소시켜 설정하는 단계와, 상기 설정된 소거전압에 따라 전체 셀을 소거시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the erase method of the nonvolatile memory device of the present invention provides a nonvolatile memory device in which the original threshold voltage of the cells located at the end of the cell string is lower than the original threshold voltage located at the center of the cell string, and Compensating for a voltage equal to the erase rate difference between cells located at the center of the cell string and cells located at the distal end of the cell string, and lowered original threshold of cells for the end of the cell string with respect to the compensated erase voltage. And reducing and setting the erase voltage by the voltage, and erasing all cells according to the set erase voltage.

전술한 본원 발명의 구성에 따라, 셀 스트링의 말단부에 위치한 셀들의 프로그램 속도, 소거 속도 차이를 보상하면서도, 전체 소거전압을 크게 증가시키지 않아 불휘발성 메모리 장치의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.According to the above-described configuration of the present invention, while compensating for the difference between the program speed and the erase speed of cells located at the end of the cell string, the entire erase voltage is not greatly increased, thereby improving reliability of the nonvolatile memory device.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본원 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only these embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like numbers refer to like elements in the figures.

도 1a는 통상적인 불휘발성 메모리 장치의 셀 스트링에 대한 프로그램 동작시의 전압 인가조건을 나타내는 도면이고, 도 1b는 소거 동작시의 전압 인가조건을 나타내는 도면이다.FIG. 1A illustrates a voltage application condition during a program operation for a cell string of a conventional nonvolatile memory device, and FIG. 1B illustrates a voltage application condition during an erase operation.

먼저 상기 셀 스트링의 구성에 대해 간략히 살펴보기로 한다. 단위 메모리 셀은 하나의 컨트롤 게이트(C.G)와 하나의 플로팅 게이트(F.G)를 포함하며, 각 컨트롤 게이트는 워드라인의 전압을 입력받는다.First, the configuration of the cell string will be briefly described. The unit memory cell includes one control gate C.G and one floating gate F.G, and each control gate receives a voltage of a word line.

이와 같은 메모리 셀이 복수 개(도면에서는 32개) 직렬 접속되어 하나의 셀 스트링을 구성한다. 한편, 셀 스트링의 말단부에는 셀 스트링과 비트라인을 선택적 으로 접속시키는 드레인 선택 트랜지스터(DST), 셀 스트링과 공통 소스 라인을 선택적으로 접속시키는 소스 선택 트랜지스터(SST)가 접속된다. 이때, 상기 드레인 선택 트랜지스터와 소스 선택 트랜지스터는 일반적인 MOS 트랜지스터로 구성된다. A plurality of such memory cells (32 in the figure) are connected in series to form one cell string. On the other hand, a drain select transistor DST for selectively connecting the cell string and the bit line and a source select transistor SST for selectively connecting the cell string and the common source line are connected to the end of the cell string. In this case, the drain select transistor and the source select transistor are composed of a general MOS transistor.

프로그램 동작시에 인가되는 전압 조건을 살펴보기로 한다.The voltage condition applied during the program operation will be described.

프로그램 동작은 통상적으로 특정 셀과 워드라인 방향으로 접속된 복수의 셀들을 포함하는 페이지단위로 이루어진다. 따라서 프로그램하고자 하는 셀이 포함된 페이지와 접속된 워드라인(WL1)에 대해서는 고전압(18V)을 인가하고, 프로그램 대상이 아닌 페이지와 접속된 워드라인(나머지 워드라인)에 대해서는 상대적으로 낮은 패스 전압(10V)을 인가하며, P 웰에는 0V 의 전압을 인가한다. 또한, 공통 소스라인과 셀 스트링의 접속을 차단시키기 위해 소스 선택 트랜지스터를 턴오프 시키며, 비트라인에 인가되는 데이터를 셀스트링에 인가시키기 위해 드레인 선택 트랜지스터를 턴온 시킨다.The program operation is typically performed in units of pages including a plurality of cells connected to a specific cell in a word line direction. Therefore, a high voltage (18V) is applied to the word line WL1 connected to the page including the cell to be programmed, and a relatively low pass voltage (for the word line (rest word line) connected to the page not to be programmed). 10V), and a voltage of 0V is applied to the P well. In addition, the source select transistor is turned off to disconnect the common source line and the cell string, and the drain select transistor is turned on to apply the data applied to the bit line to the cell string.

이와 같은 구성에 따라 상기 프로그램하고자 하는 셀이 포함된 페이지에 한해서만 고전압이 인가된다. 그에 따라, FN 터널링이 일어나 상기 플로팅 게이트에 전하가 충전되는 프로그램 동작이 수행된다. According to such a configuration, the high voltage is applied only to the page including the cell to be programmed. Accordingly, FN tunneling occurs to perform a program operation in which charge is charged to the floating gate.

이제 도 1b를 참조하여 소거 동작을 살펴보기로 한다.The erase operation will now be described with reference to FIG. 1B.

소거 동작은 통상적으로 블록 전체에 대해서 이루어진다. 따라서 전체 워드라인에 대해서 동일하게 로우 레벨 전압(0V)이 인가된다. 한편, P 웰에는 20V의 고 전압이 인가된다. 그에 따라 FN 터널링이 일어나 플로팅 게이트에 충전되었던 전하가 모두 방출되는 소거 동작이 일어나게 된다.The erase operation is typically done for the entire block. Therefore, the same low level voltage (0V) is applied to all word lines. On the other hand, a high voltage of 20V is applied to the P well. As a result, FN tunneling occurs and an erase operation occurs in which all charges charged to the floating gate are released.

한편, 상기 기재된 수치는 이해를 돕기 위하여 제시한 것으로 본원 발명의 내용을 한정하는 것이 아니다.On the other hand, the numerical values set forth above are provided for ease of understanding and do not limit the content of the present invention.

또한, 전압 조건은 하나의 예일 뿐이며, 실시예에 따라 지속적으로 변화할 수 있다. 예를 들어, ISPP(Incremental Step Pulse Program) 프로그램 방법이나, ISPE(Incremental Step Pulse Erase) 소거 방법의 경우가 그러하다.In addition, the voltage condition is only one example, and may vary continuously according to the embodiment. For example, this is the case with the Incremental Step Pulse Program (ISPP) program method or the Incremental Step Pulse Erase (ISPE) erase method.

한편, 상기 도시한 경우는 이상적인 플래쉬 셀의 ONO(oxide/nitride/oxide)와 터널 산화막(Tunnel Oxide, Tox) 커패시턴스간의 커플링만으로 동작한 것을 도시하였지만, 실제적으로는 기생 커패시턴스가 존재하게 된다.On the other hand, the illustrated case is shown to operate only by coupling between the ONO (oxide / nitride / oxide) and the tunnel oxide (Tunnel Oxide, Tox) capacitance of the ideal flash cell, the parasitic capacitance actually exists.

도 2a 내지 d는 통상적인 불휘발성 메모리 장치의 프로그램/소거 동작시에 나타나는 기생 커패시턴스를 나타내는 도면이다.2A to 2D are diagrams showing parasitic capacitances in a program / erase operation of a conventional nonvolatile memory device.

도 2a는 프로그램 동작시에 소스 선택 트랜지스터와 인접한 셀에 발생하는 기생 커패시턴스를 도시하였다. 셀(WL0)의 플로팅 게이트와 인접 셀(WL1)의 컨트롤 게이트 사이에 생기는 기생 커패시턴스(C1), 셀(WL0)의 플로팅 게이트와 인접 셀(WL1)의 플로팅 게이트 사이에 생기는 기생 커패시턴스(C2), 셀(WL0)의 플로팅 게이트와 소스 선택 트랜지스터 사이에 생기는 기생 커패시턴스(C5)가 도시되어 있다.FIG. 2A shows parasitic capacitance occurring in a cell adjacent to the source select transistor during a program operation. Parasitic capacitance C1 generated between the floating gate of the cell WL0 and the control gate of the adjacent cell WL1, parasitic capacitance C2 generated between the floating gate of the cell WL0 and the floating gate of the adjacent cell WL1, The parasitic capacitance C5 occurring between the floating gate of the cell WL0 and the source select transistor is shown.

상기 기생 커패시턴스들은 드레인 선택 트랜지스터와 인접한 셀에서도 거의 동일한 형태로 나타난다.The parasitic capacitances appear almost the same in the cell adjacent to the drain select transistor.

도 2b는 프로그램 동작시에 통상적인 셀에 발생하는 기생 커패시턴스를 도시하였다. 셀(WLn)의 플로팅 게이트와 인접 셀(WLn+1)의 컨트롤 게이트 사이에 생기는 기생 커패시턴스(C1), 셀(WLn)의 플로팅 게이트와 인접 셀(WLn+1)의 플로팅 게이트 사이에 생기는 기생 커패시턴스(C2), 셀(WLn)의 플로팅 게이트와 인접 셀(WLn-1)의 컨트롤 게이트 사이에 생기는 기생 커패시턴스(C3), 셀(WLn)의 플로팅 게이트와 인접 셀(WLn-1)의 플로팅 게이트 사이에 생기는 기생 커패시턴스(C4)가 도시되어 있다.2B illustrates parasitic capacitances occurring in typical cells during program operation. Parasitic capacitance C1 generated between the floating gate of the cell WLn and the control gate of the adjacent cell WLn + 1, and parasitic capacitance generated between the floating gate of the cell WLn and the floating gate of the adjacent cell WLn + 1. (C2), between the parasitic capacitance C3 occurring between the floating gate of the cell WLn and the control gate of the adjacent cell WLn-1, between the floating gate of the cell WLn and the floating gate of the adjacent cell WLn-1. The parasitic capacitance C4 that occurs at is shown.

도 2c는 소거 동작시에 소스 선택 트랜지스터와 인접한 셀에 발생하는 기생커패시턴스를 도시한 것으로, 도 2a의 경우와 거의 동일한 형태의 기생 커패시턴스가 발생한다.FIG. 2C illustrates parasitic capacitance occurring in a cell adjacent to the source select transistor during an erase operation, and the parasitic capacitance of the same type as that of FIG. 2A is generated.

도 2d는 소거 동작시에 통상적인 셀에 발생하는 기생 커패시턴스를 도시한 것으로, 도 2b의 경우와 거의 동일한 형태의 기생 커패시턴스가 발생한다.FIG. 2D illustrates parasitic capacitance occurring in a typical cell during an erase operation, and the parasitic capacitance of the same type as that of FIG. 2B is generated.

이와 같은 기생 커패시턴스를 고려할 때, 터널 산화막에 인가되는 전압은 다음과 같은 수식에 의해 결정되는 것으로 알려져 있다.Considering such parasitic capacitance, it is known that the voltage applied to the tunnel oxide film is determined by the following equation.

Figure 112007086425455-pat00001
Figure 112007086425455-pat00001

상기 수학식 1은 소스 선택 트랜지스터 또는 드레인 선택 트랜지스터와 인접한 셀의 터널 산화막에 인가되는 전압을 구할 수 있는 수식이다.Equation 1 is a formula for obtaining a voltage applied to a tunnel oxide film of a cell adjacent to a source select transistor or a drain select transistor.

Figure 112007086425455-pat00002
Figure 112007086425455-pat00002

상기 수학식 2는 통상적인 셀의 터널 산화막에 인가되는 전압을 구할 수 있는 수식이다.Equation 2 is a formula for obtaining a voltage applied to the tunnel oxide film of a conventional cell.

한편, 상기 수식의 계산에 필요한 값을 대입하여 프로그램과 소거 동작시에 터널 산화막에 인가되는 전압을 구해보기로 한다.On the other hand, the voltage applied to the tunnel oxide film during the program and erase operations is obtained by substituting a value necessary for calculating the above equation.

도 3a는 본래 존재하던 ONO막, 터널 산화막의 커패시턴스와 기생 커패시턴스들의 값을 도시한 표이고, 도 3b는 각 노드에 인가되는 전압과 그에 프로그램과 소 거 동작시에 터널 산화막에 인가되는 전압을 구한 표이다.FIG. 3A is a table showing values of capacitances and parasitic capacitances of the ONO film and the tunnel oxide film that existed originally. FIG. 3B is a diagram illustrating voltages applied to each node and voltages applied to the tunnel oxide film during program and erase operations. Table.

결과를 살펴보면, 프로그램 동작시에 소스 선택 트랜지스터(또는 드레인 선택 트랜지스터)와 인접한 셀의 터널 산화막에 인가되는 전압은 8.4 V이지만, 그 밖의 셀의 터널 산화막에 인가되는 전압은 8.7V 이다. 이와 같은 수치의 차이에 따라 소스 선택 트랜지스터(또는 드레인 선택 트랜지스터)와 인접한 셀의 프로그램 속도는 그 밖의 셀에 비하여 늦어지게 된다. 상기와 같은 수치에 따르면 0.6V 정도의 차이가 나타나는 것으로 알려져 있다.As a result, in the program operation, the voltage applied to the tunnel oxide film of the cell adjacent to the source select transistor (or the drain select transistor) is 8.4V, but the voltage applied to the tunnel oxide film of the other cell is 8.7V. As a result of this difference, the program speed of the cell adjacent to the source select transistor (or drain select transistor) is slower than that of other cells. According to the above numerical value, it is known that a difference of about 0.6V appears.

한편, 소거 동작시에 소스 선택 트랜지스터(또는 드레인 선택 트랜지스터)와 인접한 셀의 터널 산화막에 인가되는 전압은 10V이지만, 그 밖의 셀의 터널 산화막에 인가되는 전압은 9V 이다. 이와 같은 수치의 차이에 따라 소스 선택 트랜지스터(또는 드레인 선택 트랜지스터)와 인접한 셀의 소거 속도는 그 밖의 셀에 비하여 늦어지게 된다. 상기와 같은 수치에 따르면 2V 정도의 차이가 나타나는 것으로 알려져 있다.In the erase operation, the voltage applied to the tunnel oxide film of the cell adjacent to the source select transistor (or drain select transistor) is 10V, but the voltage applied to the tunnel oxide film of the other cell is 9V. As a result of this difference, the erase speed of the cell adjacent to the source select transistor (or drain select transistor) is slower than that of other cells. According to the above numerical value, it is known that a difference of about 2V appears.

이와 같은 프로그램 속도 및 소거 속도의 차이를 보상하기 위하여 소스 선택 트랜지스터 또는 드레인 선택 트랜지스터와 인접한 셀의 본래 문턱 전압(UV vt 또는 natural vt)을 주변 셀에 비하여 높여주는 방법이 알려져 있다.In order to compensate for such a difference in program speed and erase speed, a method of increasing the original threshold voltage (UV vt or natural vt) of a cell adjacent to a source select transistor or a drain select transistor is known compared to a neighboring cell.

이때, 상기 본래 문턱 전압은 플로팅 게이트에 전하가 하나도 없는 상태의 문턱 전압으로 이상적으로는 0V가 된다.In this case, the original threshold voltage is ideally 0V as a threshold voltage without any charge in the floating gate.

본래 문턱 전압을 높이는 방법으로는 셀의 게이트 길이(gate length)를 주변 셀에 비해 크게 하는 방법이 있다. 예를 들면, 프로그램 속도 보상을 위해 문턱 전압을 0.6V 정도 상승시키는 것이다.Originally, the method of increasing the threshold voltage has a method of increasing the gate length of the cell compared to the neighboring cells. For example, increase the threshold voltage by 0.6V to compensate for program speed.

다만, 이러한 방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.However, this method has the following problems.

불휘발성 셀의 경우 프로그램/소거 동작을 진행하게 되면 셀의 열화가 발생하는데 이로 인해 프로그램/소거 동작 특성이나 데이터 보존특성(Retention)이 나빠지게 된다. 그런데 이 열화 현상은 소거 전압과 아주 밀접한 관련이 있다. In the case of a nonvolatile cell, the deterioration of the cell occurs when the program / erase operation is performed. As a result, the program / erase operation characteristic or the data retention characteristic is deteriorated. However, this deterioration phenomenon is closely related to the erase voltage.

도 4는 프로그램/소거 동작 동안 소거 전압에 따른 문턱전압의 변화상태를 도시한 그래프이다.4 is a graph illustrating a change state of a threshold voltage according to an erase voltage during a program / erase operation.

상기 그래프에서 볼 수 있듯이 소거 전압 증가에 따라 문턱전압의 변화가 커지는 것을 알수 있고, 그에 따라 데이터 보존특성이 급격히 나빠짐을 알 수 있다.As can be seen from the graph, it can be seen that the change of the threshold voltage increases as the erase voltage increases, and accordingly, the data retention characteristic deteriorates rapidly.

한편, 소스 선택 트랜지스터 또는 드레인 선택 트랜지스터와 인접한 셀의 경우 프로그램 속도 차이를 보상하기 위해 본래 문턱 전압을 0.6V 상승한 것까지 고려하면 소거 속도는 최대 2.6V 정도 느려지게 되므로, 이를 보상하기 위해서는 전체적으로 2.6V 정도 소거 전압을 증가시켜야 한다.On the other hand, in the case of a cell adjacent to the source select transistor or the drain select transistor, when the original threshold voltage is increased by 0.6V to compensate for the program speed difference, the erase speed is reduced by up to 2.6V. The erase voltage should be increased.

이와 같이 소거 전압을 증가시키게 되므로 신뢰성 특성이 나빠지게 된다.As such, since the erase voltage is increased, reliability characteristics are deteriorated.

전술한 문제점을 해결하기 위해서는 전체 소거 전압을 낮출 수 있는 구성을 선택해야 한다.In order to solve the above-mentioned problem, it is necessary to select a configuration that can lower the total erase voltage.

본원 발명에서는 이를 위해 상기 소스 선택 트랜지스터 또는 드레인 선택 트 랜지스터와 인접한 셀들의 본래 문턱 전압을 낮추는 방법을 제시하고자 한다. 다만, 이러한 경우 해당 셀들의 프로그램 속도가 느려지는 문제점이 있으므로, 이의 해결을 위해 해당 셀들의 ISPP 프로그램 시 프로그램 시작 전압을 높이는 방법도 병행해서 사용한다.To this end, the present invention proposes a method of lowering the original threshold voltage of the cells adjacent to the source select transistor or the drain select transistor. However, in this case, there is a problem in that the program speed of the corresponding cells is slowed. Therefore, in order to solve the problem, a method of increasing the program start voltage during ISPP programming of the corresponding cells is also used in parallel.

먼저 상기 소스 선택 트랜지스터 또는 드레인 선택 트랜지스터와 인접한 셀들의 본래 문턱 전압을 낮추는 방법을 상세히 살펴보기로 한다.First, a method of lowering an original threshold voltage of cells adjacent to the source select transistor or the drain select transistor will be described in detail.

첫 번째 방법은 해당 셀의 게이트 길이를 단축시키는 것이다.The first method is to shorten the gate length of the cell.

도 5 본원 발명의 일 실시예에 따른 셀 스트링 구조를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a cell string structure according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이 소스 선택 트랜지스터와 인접한 셀(510)의 게이트 길이(w0), 드레인 선택 트랜지스터와 인접한 셀(530)의 게이트 길이(w31)는 서로 같고, 나머지 셀들(520)의 게이트 길이 보다는 작다.As shown, the gate length w0 of the cell 510 adjacent to the source select transistor and the gate length w31 of the cell 530 adjacent to the drain select transistor are equal to each other and smaller than the gate lengths of the remaining cells 520.

이상적으로는 다음과 같은 수식 관계를 갖는다.Ideally, we have the following mathematical relationship:

w0=w31<w1=w2 .....=w30w0 = w31 <w1 = w2 ..... = w30

게이트 길이가 단축되면 Vg-Id 특성에서 그 기울기가 증가하므로 본래 문턱전압이 감소하게 된다. If the gate length is shortened, its slope increases in the Vg-Id characteristic, thereby reducing the original threshold voltage.

이때, 상기 셀들(510, 530)의 게이트 길이는 다른 셀들의 게이트 길이의 50~95%에 해당되도록 한다.In this case, the gate lengths of the cells 510 and 530 correspond to 50 to 95% of the gate lengths of the other cells.

그리고, 본래 문턱전압의 감소량은 0.1~3.0V가 되도록 한다. 즉, 상기 셀 들(510, 530)의 본래 문턱전압은 -3.0 ~ -0.1V가 되도록 한다.In addition, the reduction amount of the original threshold voltage is set to 0.1 ~ 3.0V. That is, the original threshold voltages of the cells 510 and 530 are -3.0 to -0.1V.

이와 같이 상기 셀들(510, 530)의 본래 문턱전압이 낮아짐에 따라 전체 소거 전압이 낮아지는 효과가 있다. 즉, 상기 본래 문턱전압이 낮아지는 만큼 전체 소거 전압이 낮아지는 효과가 있다.As such, as the original threshold voltages of the cells 510 and 530 are lowered, the total erase voltage is lowered. That is, as the original threshold voltage is lowered, the overall erase voltage is lowered.

이와 같은 상태에서, 프로그램 동작시에 상기 셀들(510, 530)에 대해서는 프로그램 시작전압을 더욱 상승시켜 인가하도록 한다.In this state, the program start voltage is further increased for the cells 510 and 530 during the program operation.

바람직하게는, 상기 본래 문턱전압의 감소량의 두 배에 해당하는 0.2~6.0V만큼 더 상승된 프로그램 시작전압을 인가한다.Preferably, a program start voltage further increased by 0.2 to 6.0 V corresponding to twice the decrease amount of the original threshold voltage is applied.

또는 다른 실시예로서 다음과 같은 관계를 갖도록 구성한다.Or as another embodiment, it is configured to have the following relationship.

w0<w31<w1=w2 .....=w30w0 <w31 <w1 = w2 ..... = w30

일반적으로 드레인 선택 트랜지스터와 인접한 셀들을 프로그램할 경우, 해당 셀의 아래쪽에 있는 셀들은 프로그램 되어있을 확률이 높으므로, 이러한 셀들의 영향으로 소스 선택 트랜지스터와 인접한 셀에 비해 약간 낮은 프로그램 속도를 가지게 된다. 이를 보상하기 위하여 드레인 선택 트랜지스터와 인접한 셀들의 게이트 길이를 소스 선택 트랜지스터와 인접한 셀들의 게이트 길이보다 길게 한다.In general, when the cells adjacent to the drain select transistor are programmed, the cells below the cell have a high probability of being programmed, and therefore, these cells have a slightly lower programming speed than the source select transistor and the adjacent cells. To compensate for this, the gate length of the cells adjacent to the drain select transistor is made longer than the gate length of the cells adjacent to the source select transistor.

두 번째 방법은 소스 선택 트랜지스터와 인접한 셀과 드레인 선택 트랜지스터와 인접한 셀들에 대하여 채널영역에 주입하는 불순물 주입량을 더 감소시킨다.The second method further reduces the amount of impurity implanted into the channel region for cells adjacent to the source select transistor and cells adjacent to the drain select transistor.

N 타입의 메모리 셀에 대해서는 B 또는 BF3와 같은 3족 원소를 주입하고, P 타입의 메모리 셀에 대해서는 P와 같은 5족 원소를 주입한다.A group 3 element, such as B or BF3, is injected into the N-type memory cell, and a group 5 element, such as P, is injected into the P-type memory cell.

바람직하게는, 전체 셀의 채널영역에 대하여 1차로 불순물을 주입하고, 상기 소스 선택 트랜지스터와 인접한 메모리 셀(510)과 드레인 선택 트랜지스터와 인접한 메모리 셀(530)을 제외한 나머지 영역에 대하여 2차로 추가적인 불순물을 주입한다.Preferably, impurities are first injected into the channel region of the entire cell, and additional impurities are sequentially added to the remaining regions except for the memory cell 510 adjacent to the source select transistor and the memory cell 530 adjacent to the drain select transistor. Inject

이와 같은 구성에 의하여 본래 문턱전압의 감소량은 0.1~3.0V가 되도록 한다. 즉, 소스 선택 트랜지스터와 인접한 메모리 셀(510)과 드레인 선택 트랜지스터와 인접한 메모리 셀(530)의 본래 문턱전압은 -3.0~-0.1V가 되도록 한다.By such a configuration, the reduction of the original threshold voltage is 0.1 to 3.0V. That is, the original threshold voltage of the memory cell 510 adjacent to the source select transistor and the memory cell 530 adjacent to the drain select transistor is set to be -3.0 to -0.1V.

이와 같이 본래 문턱전압이 낮아짐에 따라 전체 소거 전압이 낮아지는 효과가 있다. 즉, 상기 본래 문턱전압이 낮아지는 만큼 전체 소거 전압이 낮아지는 효과가 있다.As such, as the original threshold voltage is lowered, the total erase voltage is lowered. That is, as the original threshold voltage is lowered, the overall erase voltage is lowered.

이와 같은 상태에서, 프로그램 동작시에 상기 소스 선택 트랜지스터와 인접한 메모리 셀과 드레인 선택 트랜지스터와 인접한 메모리 셀에 대해서는 프로그램 시작전압을 더욱 상승시켜 인가하도록 한다.In this state, the program start voltage is further increased to be applied to the memory cell adjacent to the source select transistor and the memory cell adjacent to the drain select transistor during a program operation.

바람직하게는, 상기 본래 문턱전압의 감소량의 두 배에 해당하는 0.2~6.0V만큼 더 상승된 프로그램 시작전압을 인가한다.Preferably, a program start voltage further increased by 0.2 to 6.0 V corresponding to twice the decrease amount of the original threshold voltage is applied.

도 1a는 통상적인 불휘발성 메모리 장치의 셀 스트링에 대한 프로그램 동작시의 전압 인가조건을 나타내는 도면이고, 도 1b는 소거 동작시의 전압 인가조건을 나타내는 도면이다FIG. 1A illustrates a voltage application condition during a program operation for a cell string of a conventional nonvolatile memory device, and FIG. 1B illustrates a voltage application condition during an erase operation.

도 2a 내지 d는 통상적인 불휘발성 메모리 장치의 프로그램/소거 동작시에 나타나는 기생 커패시턴스를 나타내는 도면이다.2A to 2D are diagrams showing parasitic capacitances in a program / erase operation of a conventional nonvolatile memory device.

도 3a는 본래 존재하던 ONO막, 터널 산화막의 커패시턴스와 기생 커패시턴스들의 값을 도시한 표이고, 도 3b는 각 노드에 인가되는 전압과 그에 프로그램과 소거 동작시에 터널 산화막에 인가되는 전압을 구한 표이다.FIG. 3A is a table showing values of capacitances and parasitic capacitances of the ONO film and the tunnel oxide film that existed originally, and FIG. 3B is a table of voltages applied to the nodes and voltages applied to the tunnel oxide film during program and erase operations. to be.

도 4는 프로그램/소거 동작 동안 소거 전압에 따른 문턱전압의 변화상태를 도시한 그래프이다.4 is a graph illustrating a change state of a threshold voltage according to an erase voltage during a program / erase operation.

도 5 본원 발명의 일 실시예에 따른 셀 스트링 구조를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a cell string structure according to an embodiment of the present invention.

Claims (6)

셀 스트링의 말단부에 위치한 메모리 셀들의 게이트 길이가 셀 스트링의 중앙부에 위치한 메모리 셀들의 게이트 길이보다 짧게 설정되는 단계와,Setting the gate length of the memory cells positioned at the end of the cell string to be shorter than the gate length of the memory cells positioned at the center of the cell string; 상기 셀 스트링의 중앙부에 위치한 메모리 셀 들에 대하여 제1 프로그램 시작전압을 설정하고, 상기 셀 스트링의 말단부에 위치한 메모리 셀 들에 대하여 상기 제1 프로그램 시작전압보다 큰 제2 프로그램 시작 전압을 설정하여 프로그램하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법.Set a first program start voltage for memory cells located at the center of the cell string, and set a second program start voltage greater than the first program start voltage for memory cells located at the end of the cell string. And programming a nonvolatile memory device. 셀 스트링의 말단부에 위치한 메모리 셀들에 도핑되는 불순물의 양이 셀 스트링의 중앙부에 위치한 메모리 셀들에 도핑되는 불순물의 양보다 적게 설정되는 단계와,Setting the amount of impurities doped in the memory cells located at the end of the cell string to be less than the amount of impurities doped in the memory cells located at the center of the cell string; 상기 셀 스트링의 중앙부에 위치한 메모리 셀 들에 대하여 제1 프로그램 시작전압을 설정하고, 상기 셀 스트링의 말단부에 위치한 메모리 셀 들에 대하여 상기 제1 프로그램 시작전압보다 큰 제2 프로그램 시작 전압을 설정하여 프로그램하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법.Set a first program start voltage for memory cells located at the center of the cell string, and set a second program start voltage greater than the first program start voltage for memory cells located at the end of the cell string. And programming a nonvolatile memory device. 셀 스트링의 말단부에 위치한 메모리 셀 들의 본래 문턱 전압이 셀 스트링의 중앙부에 위치한 메모리 셀 들의 본래 문턱 전압보다 낮게 설정된 불휘발성 메모리 장치가 제공되는 단계와,Providing a nonvolatile memory device in which an original threshold voltage of memory cells positioned at an end of a cell string is lower than an original threshold voltage of memory cells positioned at a center of the cell string; 소거전압에 대하여 상기 셀 스트링의 중앙부에 위치한 메모리 셀들과 상기 셀 스트링의 말단부에 위치한 메모리 셀들의 소거속도 차이만큼의 전압을 보상하는 단계와, Compensating for the erase voltage by the erase speed difference between the memory cells positioned at the center of the cell string and the memory cells positioned at the distal end of the cell string; 상기 보상된 소거전압에 대하여 상기 셀 스트링의 말단부에 위한 메모리 셀들의 낮아진 본래 문턱 전압만큼 소거전압을 감소시켜 설정하는 단계와,Reducing and setting the erase voltage by the lowered original threshold voltage of the memory cells for the distal end of the cell string with respect to the compensated erase voltage; 상기 설정된 소거전압에 따라 전체 메모리 셀을 소거시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 소거 방법.And erasing all memory cells according to the set erase voltage. 제3항에 있어서, 상기 불휘발성 메모리 장치가 제공되는 단계는 셀 스트링의 말단부에 위치한 메모리 셀들의 게이트 길이가 셀 스트링의 중앙부에 위치한 메모리 셀들의 게이트 길이보다 짧게 설정되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 소거 방법.The method of claim 3, wherein the providing of the nonvolatile memory device comprises setting the gate length of the memory cells positioned at the distal end of the cell string to be shorter than the gate length of the memory cells positioned at the center of the cell string. A method of erasing a nonvolatile memory device. 제3항에 있어서, 상기 불휘발성 메모리 장치가 제공되는 단계는 셀 스트링의 말단부에 위치한 메모리 셀들에 도핑되는 불순물의 양이 셀 스트링의 중앙부에 위치한 메모리 셀들에 도핑되는 불순물의 양보다 적게 설정되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 소거 방법.The method of claim 3, wherein the providing of the nonvolatile memory device comprises setting the amount of impurities doped in the memory cells positioned at the distal end of the cell string to be less than the amount of the impurities doped in the memory cells positioned at the center of the cell string. Erasing method of a nonvolatile memory device comprising a. 소스 선택 트랜지스터와 인접한 메모리 셀의 게이트 길이가 드레인 선택 트랜지스터와 인접한 메모리 셀의 게이트 길이보다 짧고, 상기 메모리 셀 들의 게이 트 길이가 셀 스트링의 중앙부에 위치한 메모리 셀 들의 게이트 길이보다 짧은 불휘발성 메모리 장치가 제공되는 단계와,A nonvolatile memory device in which a gate length of a memory cell adjacent to a source select transistor is shorter than a gate length of a memory cell adjacent to a drain select transistor, and a gate length of the memory cells is shorter than a gate length of memory cells positioned at the center of a cell string. The steps provided, 상기 셀 스트링의 중앙부에 위치한 메모리 셀 들에 대하여 제1 프로그램 시작전압을 설정하고, 상기 드레인 선택 트랜지스터와 인접한 메모리 셀에 대하여 상기 제1 프로그램 시작전압보다 큰 제2 프로그램 시작 전압을 설정하고, 상기 소스 선택 트랜지스터와 인접한 메모리 셀에 대하여 상기 제2 프로그램 시작 전압보다 큰 제3 프로그램 시작 전압을 설정하여 프로그램하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 메모리 장치의 프로그램 방법.Set a first program start voltage for memory cells positioned in the center of the cell string, and set a second program start voltage greater than the first program start voltage for memory cells adjacent to the drain select transistor, and the source. And setting and programming a third program start voltage greater than the second program start voltage for a memory cell adjacent to a selection transistor.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970029867A (en) * 1995-11-08 1997-06-26 김광호 NAND Nonvolatile Memory Devices
KR19980068483A (en) * 1997-02-20 1998-10-26 김광호 Nonvolatile semiconductor memory device with folded bit line sensing structure
KR20020097474A (en) * 2001-06-21 2002-12-31 삼성전자 주식회사 Erasing method in a non-volatile memory device
KR20060110755A (en) * 2005-04-20 2006-10-25 삼성전자주식회사 Nand flash memory device having dummy memory cell

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970029867A (en) * 1995-11-08 1997-06-26 김광호 NAND Nonvolatile Memory Devices
KR19980068483A (en) * 1997-02-20 1998-10-26 김광호 Nonvolatile semiconductor memory device with folded bit line sensing structure
KR20020097474A (en) * 2001-06-21 2002-12-31 삼성전자 주식회사 Erasing method in a non-volatile memory device
KR20060110755A (en) * 2005-04-20 2006-10-25 삼성전자주식회사 Nand flash memory device having dummy memory cell

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