KR101003212B1 - Nonvolatile memory device and method for program therof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 불휘발성 메모리 소자 및 이의 프로그램 방법에 관한 것으로, 특히 NOP 동작을 2회 이상 실시하여 인터퍼런스 효과를 개선할 수 있는 불휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
불휘발성 메모리 소자 중 플래시 메모리 소자는 현재 대용량 데이터 저장매체로서의 사용이 계속 증가하고 있다. 이러한 대용량 메모리소자에 대한 요구와 고집적화에 대한 요구에 부응하여, 보다 작은 칩 사이즈(chip size)에서 데이터 저장용량을 증가시키기 위하여 하나의 메모리 셀에 2 비트(bit) 이상의 데이터를 선택적으로 저장할 수 있도록 하는 멀티 레벨 셀(Multi-Level Cell) 구조가 제안되었다.Among nonvolatile memory devices, flash memory devices are currently being used as a large data storage medium. In order to meet the demand for high-capacity memory devices and the high integration, it is possible to selectively store more than 2 bits of data in one memory cell in order to increase the data storage capacity at a smaller chip size. A multi-level cell structure has been proposed.
멀티 레벨 셀은 하나의 메모리 셀이 프로그램(program)/소거(erase)의 두 개의 상태(state)를 가지는 싱글 레벨 셀(Single Level Cell; SLC)과는 달리, 하나의 메모리 셀을 가지고 네 비트 이상의 데이터를 나타낼 수 있으므로, 싱글 레벨 셀과 비교할 때 2배 이상의 메모리 용량을 구현할 수 있다.Multi-level cells, unlike single level cells (SLCs), in which one memory cell has two states of program / erase, have one memory cell and have four or more bits. Data can be represented, enabling more than twice the memory capacity as compared to single-level cells.
멀티 레벨 셀은 일반적으로 두 개 이상의 문턱전압을 가진다. 그리고, 이에 대응되는 두 개 이상의 데이터 저장 상태를 가진다. 최근의 멀티 레벨 셀은 통상 네 개의 데이터 저장 상태로 '11', '10', '00', '01'를 가진다. 상기 네 개의 데이터 상태는 문턱전압 분포로 정의된다. 즉, 멀티 레벨 셀의 문턱전압이 상기 정의된 네 가지의 문턱전압 전압분포들 중 어느 하나에 해당되면 그와 대응되는 2비트의 데이터가 메모리 셀에 저장된다.데이터 비트들은 상위 데이터 비트와 하위 데이터 비트로 구분된다. 이때, 상위 데이터 비트는 MSB, 하위 비트는 LSB로 정의된다. 상기 설명에서 네 개의 데이터 저장 상태인 '11', '10', '00','01' 중 '10'을 예로 들면, '1'은 상위 데이터 비트에 해당하는 MSB이고, '0'은 하위 데이터 비트에 해당하는 LSB이다. 따라서, '11'에서 LSB 프로그램되면 '10'이 된다. MSB 프로그램 동작은 LSB 프로그램 결과를 감지하고 그 결과에 따라 MSB 프로그램하게 된다. 만약, LSB로 '1'이 감지되었으면 데이터 저장 상태는 '11' 상태이고 여기에서 MSB 프로그램 동작하면 '01'이 된다. 또한, LSB로 '0'이 감지되었으면 데이터 저장 상태는 '10'이기 때문에 MSB 프로그램 동작하면 '00'이 된다.Multi-level cells typically have more than one threshold voltage. And, it has two or more data storage states corresponding thereto. Recent multi-level cells typically have four data storage states of '11', '10', '00' and '01'. The four data states are defined as threshold voltage distributions. That is, when the threshold voltage of the multi-level cell corresponds to any one of the four threshold voltage voltage distributions defined above, two bits of data corresponding thereto are stored in the memory cell. Separated by bits. In this case, the upper data bit is defined as MSB and the lower bit is defined as LSB. In the above description, taking '10' out of four data storage states '11', '10', '00', and '01' as an example, '1' is an MSB corresponding to an upper data bit, and '0' is a lower level. LSB corresponding to the data bit. Therefore, when the LSB is programmed in '11', it becomes '10'. The MSB program operation detects the LSB program result and makes the MSB program according to the result. If '1' is detected by the LSB, the data storage state is '11' and if the MSB program is operated here, it is '01'. In addition, if '0' is detected by the LSB, the data storage state is '10', so when the MSB program operates, the value is '00'.
하지만, 멀티 레벨 셀의 경우 싱글 레벨 셀보다 다수의 문턱전압 분포를 가지기 때문에 각각의 문턱전압 분포상태의 충분한 독출 마진(read margin)을 두어야 한다. 문턱전압을 바꾸게 하는 요소들 중 인접한 셀 간의 간섭(interference) 현상은 메모리에서 대부분 존재하게 되는데, 소자의 집적도가 점차 커짐에 따라 간섭에 의한 문턱전압 변화가 증가 되어 소자의 특성이 저하될 수 있다.However, since a multilevel cell has a larger number of threshold voltage distributions than a single level cell, a sufficient read margin of each threshold voltage distribution is required. Among the elements that change the threshold voltage, interference between adjacent cells is mostly present in the memory. As the integration degree of the device increases, the threshold voltage change caused by the interference may increase, thereby degrading the device characteristics.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 멀티 비트 셀(Multi-Level Cell)을 갖는 불휘발성 메모리 소자의 하위 비트 프로그램 동작시 각 페이지를 제1 영역 내지 제N 영역으로 분할하여 프로그램하고, 상위 비트 프로그램 동작의 분할 프로그램 횟수와 제1 영역 내지 제N 영역의 분할 사이즈를 저장한 후 상위 비트 프로그램 동작을 진행함으로써, 간섭 효과에 의한 프로그램 페일을 개선할 수 있는 불휘발성 메모리 소자 및 이의 프로그램 방법을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to divide and program each page into a first region to an Nth region during a low bit program operation of a nonvolatile memory device having a multi-level cell, The present invention provides a nonvolatile memory device and a program method thereof capable of improving program fail due to an interference effect by storing a number of divided programs and a divided size of a first region to an Nth region and then performing a higher bit program operation. .
본 발명의 일실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자는 하위 비트 프로그램 동작 및 상위 비트 프로그램 동작시 프로그램 데이터를 저장할 수 있는 다수의 메모리 셀과, 프로그램 동작시 상기 다수의 메모리 셀을 N개의 그룹으로 분할하여 분할된 그룹의 사이즈 정보를 저장하는 제1 플래그 셀, 및 상기 분할된 N개의 그룹 수 정보를 저장하는 제2 플래그 셀을 포함한다.A nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention divides a plurality of memory cells capable of storing program data during a lower bit program operation and an upper bit program operation, and divides the plurality of memory cells into N groups during a program operation. A first flag cell for storing the size information of the divided group, and a second flag cell for storing the divided N group number information.
상기 다수의 메모리 셀은 하나의 페이지를 구성한다.The plurality of memory cells constitute one page.
상기 제1 플래그 셀은 상기 페이지를 상기 N개의 그룹으로 분할하여 분할된 각 그룹의 사이즈 정보를 저장한다.The first flag cell divides the page into the N groups and stores size information of each divided group.
상기 제2 플래그 셀은 상기 페이지를 분할한 그룹의 수를 저장한다.The second flag cell stores the number of groups in which the page is divided.
상기 제1 플래그 셀 및 상기 제2 플래그 셀에 저장된 정보는 상기 상위 비트 프로그램 동작 이전에 독출되어 상기 상위 비트 프로그램 동작의 영역을 설정한다.Information stored in the first flag cell and the second flag cell is read before the upper bit program operation to set an area of the upper bit program operation.
본 발명의 일실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법은 제1 내지 제N 메모리 셀 그룹, 및 제1 및 제2 플래그 셀을 포함하는 메모리 셀 페이지가 제공되는 단계와, 상기 제1 내지 제N 메모리 셀 그룹을 순차적으로 선택하여 하위 비트 프로그램 동작을 순차적으로 실시하는 단계와, 상기 제1 플래그 셀에 상기 제1 내지 제N 메모리 셀 그룹의 사이즈 정보를 저장하는 단계와, 상기 제2 플래그 셀에 상기 제1 내지 제N 메모리 셀 그룹의 그룹 수 정보를 저장하는 단계, 및 상기 제1 및 제2 플래그 셀에 저장된 데이터를 이용하여 상기 제1 내지 제N 메모리 셀 그룹의 상위 비트 프로그램 동작을 순차적으로 실시하는 단계를 포함한다.According to at least one example embodiment of the inventive concepts, a method of programming a nonvolatile memory device may include providing a memory cell page including first to Nth memory cell groups and first and second flag cells. Sequentially selecting N memory cell groups to sequentially perform lower bit program operations, storing size information of the first to Nth memory cell groups in the first flag cell, and performing the second flag cell Storing group number information of the first to Nth memory cell groups in the memory module; and sequentially performing upper bit program operations of the first to Nth memory cell groups using data stored in the first and second flag cells. Including the step of carrying out.
상기 제1 내지 제N 메모리 셀 그룹은 상기 하위 비트 프로그램 동작시 입력되는 프로그램 명령에 포함된 사이즈 정보에 응답하여 상기 메모리 셀 페이지를 분할하여 설정한다.The first to N-th memory cell groups divide and set the memory cell page in response to size information included in a program command input during the low bit program operation.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 멀티 비트 셀(Multi-Level Cell)을 갖는 불휘발성 메모리 소자의 하위 비트 프로그램 동작시 제1 영역 및 제2 영역으로 분할하여 프로그램하고, 상위 비트 프로그램 동작의 분할 프로그램 횟수와 제1 영역 및 제2 영역의 분할 사이즈를 저장한 후 상위 비트 프로그램 동작을 진행함으로써, 간섭 효과에 의한 프로그램 페일을 개선할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, during a low bit program operation of a nonvolatile memory device having a multi-bit cell, the program is divided into a first area and a second area, and a divided program of an upper bit program operation is performed. After storing the number of times and the divided sizes of the first region and the second region, the higher bit program operation may be performed to improve program fail due to an interference effect.
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, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허청구범위에 의해서 이해되어야 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be implemented in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Only this embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention and to fully inform those skilled in the art, the scope of the present invention should be understood by the claims of the present application.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 페이지 구조를 설명하기 위한 구성도이다.1 is a block diagram illustrating a page structure of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 불휘발성 메모리 소자는 다수의 메모리 셀들이 포함된 다수의 페이지(Page)를 포함하도록 구성된다. 이때 각 페이지(Page)는 프로그램 동작시 NOP(Number Of Partial program) 방식을 이용하여 제1 영역 및 제2 영역으로 분할하여 프로그램할 수 있다. 본 발명의 일실시 예에서는 제1 및 제2 영역 즉, 각 페이지를 두개의 영역으로 분할하였으나, 이에 한정하지 아니하고 두개 이상의 영역으로 분할하여 NOP(Number Of Partial program) 방식의 횟수를 증가시킬 수 있다. 각 페이지(Page)는 NOP(Number Of Partial program) 방식을 이용할 경우 페이지의 어느 영역까지 분할 프로그램하였는지 페이지의 프로그램 사이즈를 기억하는 제1 플래그 셀과, 몇 회의 NOP(Number Of Partial program) 방식을 사용하였는지 저장하는 제2 플래그 셀을 포함한다.Referring to FIG. 1, a nonvolatile memory device is configured to include a plurality of pages including a plurality of memory cells. In this case, each page may be divided into a first area and a second area by using a number of partial program (NOP) method during a program operation. In an embodiment of the present invention, the first and second areas, that is, each page is divided into two areas, but the present invention is not limited thereto, and the number of partial program (NOP) methods may be increased by dividing the page into two or more areas. . Each page uses a first flag cell that stores the program size of a page to which area of the page is divided into a number of partial program (NOP) method, and a number of partial program (NOP) methods. And a second flag cell for storing whether or not it is stored.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법을 설명하기 위한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a program method of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법을 설명하기 위한 제1 영역과 제2 영역의 문턱 전압 분포도이다.3A to 3D are threshold voltage distribution diagrams of a first region and a second region for describing a method of programming a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도2, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 본 발명의 일실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법을 설명하면 다음과 같다.A method of programming a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 and 3A to 3D as follows.
불휘발성 메모리 소자의 초기 상태는 한 페이지(Page)의 모든 메모리 셀들은 소거 상태이다.In the initial state of the nonvolatile memory device, all memory cells of one page are erased.
먼저 제1 하위 비트 프로그램 명령이 인가되면, 제1 하위 비트 프로그램 명령에 포함되어 있는 사이즈 정보에 응답하여 프로그램 동작을 수행할 타겟 페이지의 제1 영역의 사이즈를 설정한다. 이 후, 제1 하위 비트 프로그램 명령에 의해 설정된 타겟 페이지(Page)의 제1 영역에 포함되는 메모리 셀들의 하위 비트 프로그램(LSB) 동작을 실시한다.(210) 하위 비트 프로그램(LSB) 동작은 도 3a와 같이 하위 비트가 "1"인 초기 상태와 하위 비트가 "0"인 프로그램 상태인 두 가지의 문턱 전압 분포를 갖을 수 있다.First, when the first lower bit program command is applied, the size of the first area of the target page to perform a program operation is set in response to the size information included in the first lower bit program command. Subsequently, the low bit program LSB operation of the memory cells included in the first region of the target page set by the first low bit program command is performed. As shown in 3a, there may be two threshold voltage distributions, an initial state in which the lower bit is "1" and a program state in which the lower bit is "0".
이때, 제2 영역에 포함된 메모리 셀들은 프로그램 동작을 진행하지 않는다.In this case, the memory cells included in the second region do not perform a program operation.
이 후, 제2 하위 비트 프로그램 명령이 인가되면, 제2 하위 비트 프로그램 명령에 포함되어 있는 사이즈 정보에 응답하여 프로그램 동작을 수행할 타겟 페이지의 제2 영역의 사이즈를 설정한다. 제2 영역의 사이즈는 타겟 페이지의 제1 영역 을 제외한 나머지 영역에서의 영역을 설정한다. 이 후, 제2 하위 비트 프로그램 명령에 응답하여 설정된 타겟 페이지(Page)의 제2 영역에 포함되는 메모리 셀들의 하위 비트 프로그램 동작(LSB)을 실시한다.(220) 하위 비트 프로그램(LSB) 동작은 도 3b와 같이 하위 비트가 "1"인 초기 상태와 하위 비트가 "0"인 프로그램 상태인 두가지의 문턱 전압 분포를 갖을 수 있다. 이때, 제1 영역에 포함된 메모리 셀들은 상위 비트 프로그램(MSB) 방식이 아닌 하위 비트 프로그램(LSB) 동작이므로 리프로그램(Re-program) 동작이 진행되지 않는다.Thereafter, when the second lower bit program command is applied, the size of the second area of the target page to perform a program operation is set in response to the size information included in the second lower bit program command. The size of the second area sets an area in the remaining areas except for the first area of the target page. Thereafter, the low bit program operation LSB of the memory cells included in the second region of the target page set in response to the second low bit program command is performed. As shown in FIG. 3B, two threshold voltage distributions may be provided, an initial state in which the lower bit is “1” and a program state in which the lower bit is “0”. At this time, since the memory cells included in the first region are the lower bit program (LSB) operation rather than the upper bit program (MSB) method, the re-program operation does not proceed.
본원 발명의 일실시 예에서는 2회의 NOP(Number Of Partial program) 방식을 사용하기 때문에 제1 및 제2 영역으로 분할하여 제1 및 제2 하위 비트 프로그램 동작을 진행하며, 2회 이상의 NOP(Number Of Partial program) 방식을 사용할 경위 타겟 페이지의 사이즈를 제1 내지 제 N 영역으로 분할하여 하위 비트 프로그램 동작을 진행한다.In an embodiment of the present invention, since two times of number of partial program (NOP) schemes are used, the first and second lower bit program operations are performed by dividing into first and second regions, and two or more times of NOP are performed. In the case of using the partial program), the size of the target page is divided into first to Nth regions to perform a lower bit program operation.
이 후, 제1 플래그 셀에 후속 진행되는 상위 비트 프로그램(MSB) 동작이 페이지(Page)의 어느 영역까지 실시되는지의 정보를 갖는 데이터를 저장한다.(230) 즉, 상위 비트 프로그램(MSB) 동작이 실시되는 제1 영역의 사이즈 데이터를 제1 플래그 셀에 저장한다.Thereafter, the first flag cell stores data having information on which region of the page a subsequent higher bit program (MSB) operation is performed (230). That is, the upper bit program (MSB) operation The size data of the first area to be implemented is stored in the first flag cell.
이 후, 제2 플래그 셀에 후속 진행되는 상위 비트 프로그램(MSB) 동작이 몇 회의 NOP(Number Of Partial program) 방식을 사용하는 것에 대한 데이터를 제2 플래그 셀에 저장한다.(240)Subsequently, the MSB operation subsequent to the second flag cell stores data on the number of partial program (NOP) method several times in the second flag cell.
이 후, 제1 플래그 셀의 데이터와 제2 플래그 셀의 데이터를 이용하여 제1 영역의 메모리 셀들의 제1 상위 비트 프로그램(MSB) 동작을 실시한다.(250) 상위 비트 프로그램(MSB) 동작은 도 3c와 같이 프로그램 비트가 "11"인 초기 상태와 프로그램 비트가 "01", "10", 및 "00"인 4가지의 문턱 전압 분포를 갖을 수 있다. 이때, 제2 영역에 포함된 메모리 셀들은 프로그램 동작을 진행하지 않는다.Thereafter, the first upper bit program (MSB) operation of the memory cells of the first region is performed by using the data of the first flag cell and the data of the second flag cell. As shown in FIG. 3C, the threshold voltage distribution may have four threshold voltage distributions in which the program bit is “11” and the program bits are “01”, “10”, and “00”. In this case, the memory cells included in the second region do not perform a program operation.
이 후, 제1 플래그 셀의 데이터와 제2 플래그 셀의 데이터를 이용하여 제2 영역의 메모리 셀들의 제2 상위 비트 프로그램(MSB) 동작을 실시한다.(260) 상위 비트 프로그램(MSB) 동작은 도 3c와 같이 프로그램 비트가 "11"인 초기 상태와 프로그램 비트가 "01", "10", 및 "00"인 4가지의 문턱 전압 분포를 갖을 수 있다. 이때, 제1 영역에 포함된 메모리 셀들은 프로그램 동작을 진행하지 않는다.Thereafter, the second upper bit program (MSB) operation of the memory cells of the second area is performed using the data of the first flag cell and the data of the second flag cell. (260) The upper bit program (MSB) operation is performed. As shown in FIG. 3C, the threshold voltage distribution may have four threshold voltage distributions in which the program bit is “11” and the program bits are “01”, “10”, and “00”. In this case, the memory cells included in the first region do not perform a program operation.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 페이지 구조를 설명하기 위한 구성도이다.1 is a block diagram illustrating a page structure of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법을 설명하기 위한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a program method of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법을 설명하기 위한 제1 영역과 제2 영역의 문턱 전압 분포도이다.3A to 3D are threshold voltage distribution diagrams of a first region and a second region for describing a method of programming a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.
Claims (9)
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KR1020090053831A KR101003212B1 (en) | 2009-06-17 | 2009-06-17 | Nonvolatile memory device and method for program therof |
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KR1020090053831A KR101003212B1 (en) | 2009-06-17 | 2009-06-17 | Nonvolatile memory device and method for program therof |
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KR101003212B1 true KR101003212B1 (en) | 2010-12-21 |
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Family Applications (1)
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KR1020090053831A KR101003212B1 (en) | 2009-06-17 | 2009-06-17 | Nonvolatile memory device and method for program therof |
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