KR101430169B1 - Programming method of non-volatile memory device - Google Patents

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Abstract

메모리 셀에 프로그램 전압을 인가하는 단계와; 프로그램 전압 인가후 전하의 안정화를 촉진하도록 보충 펄스를 인가하는 단계와; 상기 보충 펄스에 이어서 상기 메모리 셀에 회복 전압을 인가하는 단계와; 상기 회복 전압 인가후에 검증 전압을 인가하여 검증하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 메모리 소자 프로그램 방법이 개시되어 있다.Applying a program voltage to the memory cell; Applying a supplemental pulse to promote stabilization of charge after application of the program voltage; Applying a recovery voltage to the memory cell following the supplemental pulse; And applying and applying a verify voltage after applying the recovery voltage to the nonvolatile memory device.

Description

비휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법{Programming method of non-volatile memory device}[0001] The present invention relates to a programming method of a non-volatile memory device,

본 발명은 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로그램 상태의 문턱전압 산포를 효율적으로 줄일 수 있는 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nonvolatile memory device programming method, and more particularly, to a nonvolatile memory device programming method capable of effectively reducing a threshold voltage distribution in a program state.

반도체 메모리 중 비휘발성 메모리는 전원 공급이 차단되더라도 저장된 데이터가 소멸되지 않고 보존되는 저장장치이다.A nonvolatile memory in a semiconductor memory is a storage device in which stored data is preserved without being lost even when power supply is interrupted.

대용량 비휘발성 메모리로서, 현재 폴리 실리콘으로 이루어진 플로팅 게이트(Floating Gate)에 전하를 저장하여 동작하는 플로팅 게이트형 플래시 메모리가 상용화되어 되어 있다.As a nonvolatile memory with a large capacity, a floating gate type flash memory that operates by storing a charge in a floating gate made of polysilicon is currently commercialized.

플래시 메모리의 메모리 셀은 하나의 셀에 두 개의 기록 상태(1과 0)를 기록하는 단일 레벨 셀(SLC:single level cell)과 하나의 셀에 4개 이상의 상태(예를 들어, 11, 10, 00, 01)를 기록하는 멀티 레벨 셀(MLC:multi level cell)로 구분될 수 있다.A memory cell of a flash memory has a single level cell (SLC) recording two write states (1 and 0) in one cell and four or more states (for example, 11, 10, 00, 01), for example, may be divided into a multi level cell (MLC).

멀티 레벨 셀 기술은 낸드형(NAND type)과 노어형(NOR type) 플래시 메모리 의 대용량화에 중요한 기술이다.Multi-level cell technology is an important technology for increasing the capacity of NAND type and NOR type flash memory.

멀티 레벨 셀 동작에서, 각 기록 상태에 해당하는 셀들의 문턱 전압(Vth) 값의 산포가 적어야 각각의 기록 상태를 분리 인식할 수 있다.In the multi-level cell operation, the distances of the threshold voltage (Vth) values of the cells corresponding to the respective recording states must be small so that the respective recording states can be separated and recognized.

일반적으로, 플래시 메모리에서는, 메모리 셀 간의 문턱 전압 산포를 줄이기 위해, 프로그램 전압 Vpgm을 일정하게 상승시키면서 반복 인가시키는 증가형 스텝 펄스 프로그램(Incremental Step Pulse Programming:ISPP) 방식이 이용되고 있다.In general, in the flash memory, an incremental step pulse programming (ISPP) method is used in which repeatedly applying a program voltage Vpgm while raising the program voltage Vpgm in order to reduce the distribution of threshold voltages between memory cells.

잘 알려져 있는 바와 같이, ISPP 방식은 인가되는 프로그램 전압 펄스의 크기를 ΔVpgm 만큼씩 단계적으로 증가시키면서, 프로그램 전압 펄스를 인가하고, 이에 뒤따라서 검증(verifying) 전압 펄스를 인가하여 메모리 셀의 문턱 전압을 확인하는 과정을 반복해서 메모리 셀의 문턱 전압이 원하는 값에 도달하도록 하는 방식이다. 플래시 메모리를 구성하는 다수의 메모리 셀들은 초기 문턱전압 산포를 가지므로, 이러한 메모리 셀 별 문턱 전압 산포를 고려해서 모든 메모리 셀이 원하는 문턱 전압에 도달하도록 하기 위해 ISPP 방식을 도입한다.As is well known, in the ISPP method, a program voltage pulse is applied while gradually increasing the magnitude of an applied program voltage pulse by? Vpgm, and then a verifying voltage pulse is applied to thereby increase the threshold voltage of the memory cell And the threshold voltage of the memory cell reaches a desired value by repeating the checking process. Since a plurality of memory cells constituting the flash memory have an initial threshold voltage distribution, the ISPP scheme is introduced in order to allow all the memory cells to reach a desired threshold voltage in consideration of the threshold voltage distribution for each memory cell.

그런데, 플로팅 게이트를 이용하는 플래시 메모리에서는 셀 크기가 작아짐에 따라, 셀 간의 커플링 특히, 플로팅 게이트간 커플링 증가로 인해, 이러한 문턱 전압의 산포를 제어하는 것이 어려워진다.However, in a flash memory using a floating gate, as the cell size becomes smaller, it becomes difficult to control the dispersion of such a threshold voltage due to coupling between cells, in particular, coupling between floating gates.

최근 이러한 문제를 해결하도록 셀간의 커플링을 작게 하기 위해, 플로팅 게이트 대신, 전하를 트랩할 수 있는 실리콘 나이트라이드(Si3N4)와 같은 전하 트랩 사이트를 포함하는 절연층 즉, 전하 트랩층(charge trap layer)을 이용한 전하 트 랩형 플래시(CTF:charge trap flash) 메모리가 개발되고 있다.Recently, in order to solve this problem, an insulating layer including a charge trapping site such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) capable of trapping charges, that is, a charge trap layer a charge trap flash (CTF) memory using a charge trap layer is being developed.

그런데, 전하 트랩형 플래시 메모리에 프로그램시에, 주입되는 전자는 전하 트랩층에 트랩되어 국소화(localized)되는데, 이때 질화막 내부에서 전자가 깊은 트랩으로 안정화(thermalization)되어 가면서 공간적으로는 퍼져간다. 이와 같이 전자가 안정화되면서 공간적으로 퍼져 가는 동안에는 소자의 문턱 전압 값이 변화되므로, 국소화된 전자의 안정화(localized electron thermalization)가 진행됨에 따라 문턱 전압(Vth) 값이 고정되기까지 시간이 걸린다.However, electrons injected into the charge trap type flash memory are trapped in the charge trap layer and localized. At this time, electrons in the nitride film are spatially spread as they are thermally trapped by a deep trap. As the electrons are stabilized and spatially spread, the threshold voltage value of the device changes. Therefore, it takes time to stabilize the threshold voltage (Vth) as the stabilized localized electron thermalization proceeds.

이와 같이, 전하 트랩형 플래시 메모리에서는, 프로그램 후 전하 트랩층 내에 트랩된 전하 이동으로 인하여, 문턱 전압값이 프로그램후 시간 경과에 따라 변동하는 특성을 갖는다. Thus, in the charge trap type flash memory, the threshold voltage value fluctuates with time after programming due to the charge movement trapped in the charge trap layer after programming.

이러한 시간에 따른 문턱 전압(time-dependent Vth) 변동은 증가형 스텝 펄스 프로그램(ISPP: Incremental Step Pulse Programming) 방식으로 프로그램시의 문턱 전압 값 산포 제어를 어렵게 한다.The variation of the time-dependent Vth with time makes it difficult to control the threshold voltage value dispersion at the time of programming by the incremental step pulse programming (ISPP) method.

상기와 같이 시간에 따라 문턱 전압이 변동되면, 프로그램한 다음 소정 시간후 프로그램 상태를 검증하는 동작에 오류가 발생한다. If the threshold voltage varies with time as described above, an error occurs in the operation of verifying the program state after a predetermined time after programming.

이러한 검증 오류로 인해, ISPP방식의 프로그램에 의해 얻어지는 프로그램 상태의 문턱 전압값의 산포가 증가하는 문제가 발생한다.This verification error causes a problem that the dispersion of the threshold voltage value of the program state obtained by the ISPP type program increases.

즉, 문턱 전압이 시간에 따라 변동되면, 실질적으로 시간이 더 지나면 문턱 전압이 목표치에 도달할 수 있는 경우에도, 검증 결과 메모리 셀이 목표로 하는 문턱 전압에 도달하지 못한 것으로 검증되는 검증 오류가 발생될 수 있다. 검증 결과 목표로 하는 문턱 전압에 도달하지 못한 것으로 검증되면, 다시 ΔVpgm만큼 증가된 프로그램 전압을 인가하여 프로그램하게 되므로, 문턱 전압이 지나치게 높아지는 오버 프로그램이 발생하게 된다. 이에 의해, 프로그램 상태의 문턱 전압값의 산포가 증가하게 된다.That is, if the threshold voltage varies with time, a verification error is verified that the verify result memory cell does not reach the target threshold voltage even if the threshold voltage can reach the target value substantially over time . If it is verified that the target threshold voltage has not been reached as a result of the verification, the program voltage is increased again by DELTA Vpgm to be programmed, resulting in an over program in which the threshold voltage becomes excessively high. As a result, the dispersion of the threshold voltage value of the program state increases.

본 발명은 오버 프로그램을 방지하여 프로그램 상태의 문턱전압 산포를 줄일 수 있는 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a programming method of a nonvolatile memory device which can prevent over programming and reduce a threshold voltage distribution in a program state.

본 발명은 보충 펄스에 이어 회복 펄스를 인가함에 의해 보충 펄스를 메모리 셀의 하부 벌크 또는 채널에 인가시, 게이트에 보충 펄스 인가시보다 문턱 전압의 포화 시간이 비교적 길어지는 문제를 해결할 수 있는 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is a nonvolatile memory device capable of solving the problem that the saturation time of the threshold voltage is relatively longer than when the supplemental pulse is applied to the lower bulk or channel of the memory cell by applying the recovery pulse following the supplemental pulse, And a method of programming a memory device.

본 발명에 따른 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법은 메모리 셀에 프로그램 전압을 인가하는 단계와; 프로그램 전압 인가후 전하의 안정화를 촉진하도록 보충 펄스를 인가하는 단계와; 상기 보충 펄스에 이어서 상기 메모리 셀에 회복 전압을 인가하는 단계와; 상기 회복 전압 인가후에 검증 전압을 인가하여 검증하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of programming a non-volatile memory device according to the present invention includes: applying a program voltage to a memory cell; Applying a supplemental pulse to promote stabilization of charge after application of the program voltage; Applying a recovery voltage to the memory cell following the supplemental pulse; And applying and applying a verify voltage after applying the recovery voltage.

상기 보충 펄스는 상기 프로그램 전압에 의한 전계와 반대 극성의 전계를 인가하도록 된 것일 수 있다.The supplemental pulse may be adapted to apply an electric field having an opposite polarity to the electric field by the program voltage.

상기 보충 펄스는 상기 메모리 셀의 하부 벌크 또는 채널을 통해서 인가될 수 있다.The supplemental pulse may be applied through the lower bulk or channel of the memory cell.

상기 회복 전압은 상기 검증 전압 및 상기 프로그램 전압과 동일 극성인 포지티브 전압이고, 상기 보충 펄스는 상기 프로그램 전압, 회복 전압 및 검증 전압 과는 반대 극성의 전압일 수 있다.The recovery voltage may be a positive voltage having the same polarity as the verify voltage and the program voltage, and the supplemental pulse may be a voltage having a polarity opposite to the program voltage, the recovery voltage, and the verify voltage.

상기 메모리 셀은 제어 게이트와 전하 저장층을 구비하며, 상기 프로그램 전압, 검증 전압 및 회복 전압은 상기 메모리 셀의 제어 게이트에 인가될 수 있다.본 발명에 따른 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법은 (가) 메모리 셀에 프로그램 전압을 인가하고 이어서 제1검증 전압으로 검증하는 제1프로그래밍 단계와; (나) 상기 제1검증 전압을 이용한 검증을 통과한 메모리 셀에 대해 전하의 안정화를 촉진하기 위하여 보충 펄스를 인가하는 단계와; (다) 상기 보충 펄스에 이어서 상기 메모리 셀에 회복 전압을 인가하는 단계와; (라) 회복 전압 인가 후에 상기 제1검증 전압보다 큰 제2검증 전압으로 검증하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The program voltage, the verify voltage, and the recovery voltage may be applied to the control gate of the memory cell. The programming method of the non-volatile memory device according to the present invention includes: ) A first programming step of applying a program voltage to the memory cell and subsequently verifying with a first verify voltage; (B) applying a supplemental pulse to facilitate the stabilization of the charge for the memory cell which has passed the verification using the first verify voltage; (C) applying a recovery voltage to the memory cell following the supplemental pulse; (D) verifying the second verify voltage higher than the first verify voltage after the recovery voltage is applied.

상기 회복 전압은 상기 제1 및 제2검증 전압보다 크고, 상기 프로그램 전압 및 상기 제1 및 제2검증 전압과 동일 극성인 포지티브 전압이고, 상기 보충 펄스는, 상기 프로그램 전압, 회복 전압 및 제1 및 제2검증 전압과는 반대 극성의 전압일 수 있다.Wherein the recovery voltage is a positive voltage that is greater than the first and second verify voltages and that is the same polarity as the program voltage and the first and second verify voltages and wherein the supplemental pulse comprises a program voltage, And may be a voltage having an opposite polarity to the second verify voltage.

상기 (라) 단계에서의 상기 제2검증 전압을 이용한 검증을 통과하지 못할 때, 상기 메모리 셀에 프로그램 전압을 인가하고, 전하의 안정화를 촉진하기 위한 보충 펄스를 상기 메모리 셀의 하부 벌크 또는 채널을 통하여 인가하고, 회복 전압을 인가하고 상기 제2검증 전압으로 다시 검증하는 제2프로그래밍 단계;를 더 포함할 수 있다.A programming voltage is applied to the memory cell and a supplementary pulse for promoting charge stabilization is applied to the lower bulk or channel of the memory cell when the verification using the second verify voltage in step (d) And a second programming step of applying a recovery voltage and verifying the second verify voltage again.

상기 제2프로그래밍 단계에서는 상기 제2검증 전압을 이용한 검증을 통과할 때까지, 프로그램 전압의 크기를 단계적으로 증가시키면서 프로그램 전압 인가, 보 충 펄스 인가, 회복 전압 인가 및 제2검증 전압에 의한 검증 동작을 반복할 수 있다.In the second programming step, a program voltage is applied, a supplemental pulse is applied, a recovery voltage is applied, and a verify operation is performed by a second verify voltage, stepwise increasing the magnitude of the program voltage until the verification using the second verify voltage is passed Can be repeated.

상기 제1프로그래밍 단계에서는 상기 제1검증 전압을 이용한 검증을 통과할 때까지, 프로그램 전압의 크기를 단계적으로 증가시키면서 상기 프로그램 전압 인가 및 제1검증 전압에 의한 검증 동작을 반복할 수 있다.In the first programming step, the verify operation using the program voltage and the first verify voltage may be repeated while increasing the magnitude of the program voltage step by step until the verification using the first verify voltage is passed.

상기 메모리 셀은 제어 게이트와 전하 저장층을 구비하며, 상기 프로그램 전압, 제1 및 제2검증 전압 및 회복 전압은 상기 메모리 셀의 제어 게이트에 인가될 수 있다.The memory cell has a control gate and a charge storage layer, and the program voltage, the first and second verify voltages, and the recovery voltage may be applied to the control gate of the memory cell.

이상에서, 상기 메모리 셀은 플로팅 게이트형 플래시 메모리 셀 및 전하 트랩형 플래시 메모리 셀 중 어느 하나일 수 있다.In the above, the memory cell may be any one of a floating gate type flash memory cell and a charge trap type flash memory cell.

상기 비휘발성 메모리 소자는 벌크 상에 형성된 복수의 메모리 셀의 낸드 배열 구조를 가지며, 상기 메모리 셀은 낸드 배열 구조로 배치된 복수의 메모리 셀들 중 선택된 메모리 셀일 수 있다.The nonvolatile memory device has a NAND array structure of a plurality of memory cells formed on a bulk, and the memory cell may be a selected one of a plurality of memory cells arranged in a NAND array structure.

이때, 상기 벌크는 반도체 기판에 형성된 p-웰이고, 상기 복수의 메모리 셀은 상기 p-웰에 소스/드레인을 공유하도록 어레이로 형성될 수 있다.Here, the bulk is a p-well formed in a semiconductor substrate, and the plurality of memory cells may be formed in an array so as to share a source / drain with the p-well.

또한, 상기 낸드 배열 구조는 복수의 메모리 셀 어레이를 각각 포함하는 복수의 스트링, 각 스트링 양측에 있는 접지 선택 트랜지스터 및 스트링 선택 트랜지스터를 포함하며, 상기 프로그램 전압, 검증 전압 및 회복 전압과 반대극성의 보충 펄스 인가는, 선택된 메모리 셀이 위치되는 스트링에 전기적으로 연결된 공통 소스 및 접지 선택 트랜지스터에는 0V보다 큰 전압을 인가하며, 상기 선택된 메모리 셀에는 접지 전압을 인가하는 오퍼레이션을 통하여 이루어질 수 있다. The NAND array structure may further include a plurality of strings each including a plurality of memory cell arrays, a ground selection transistor on both sides of each string, and a string selection transistor, the complement of the program voltage, the verify voltage, Pulse application may be accomplished by applying a voltage greater than 0V to a common source and a ground select transistor electrically coupled to a string where the selected memory cell is located and applying a ground voltage to the selected memory cell.

본 발명의 프로그램 방법에 따르면, 프로그램 펄스 인가 후에 메모리 셀의 하부 벌크 또는 채널에 보충 펄스를 인가하고 이어서 회복 펄스를 인가한다.According to the programming method of the present invention, a supplemental pulse is applied to the lower bulk or channel of the memory cell after application of the program pulse, and then a recovery pulse is applied.

이러한 본 발명의 프로그램 방법에 따르면, 전하의 안정화를 촉진하여 빠른 시간 내에 문턱 전압이 포화상태에 도달하도록 함으로써, 판정 오류에 기인한 오버 프로그램을 방지할 수 있다.According to the programming method of the present invention, the stabilization of the charge is promoted, so that the threshold voltage reaches the saturation state within a short period of time, thereby preventing the over program due to the judgment error.

또한, 본 발명의 프로그램 방법에 따르면, 회복 펄스를 인가함에 의해 보충 펄스를 벌크 또는 채널에 인가시, 게이트에 보충 펄스 인가시보다 문턱 전압의 포화 시간이 비교적 길어지는 문제를 해결할 수 있다.Further, according to the programming method of the present invention, when applying the recovery pulse to the bulk or the channel, the problem that the saturation time of the threshold voltage becomes relatively longer than when the supplementary pulse is applied to the gate can be solved.

본 발명의 프로그램 방법을 적용하면, 각 기록 상태에 해당하는 셀들의 문턱 전압 값의 산포가 적어 멀티 레벨 셀 동작에서 각각의 기록 상태를 분리 인식할 수 있다.When the program method of the present invention is applied, since the scattering of the threshold voltage value of the cells corresponding to each recording state is small, each recording state can be separated and recognized in the multi-level cell operation.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of a method of programming a non-volatile memory device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 프로그램 방법은 전하 저장을 이용해서 데이터 기록이 가능한 비휘발성 메모리 소자 예컨대, 플래시 메모리 소자에 적용될 수 있다. 이때, 상기 플래시 메모리 소자는, 전하 저장층과 제어 게이트를 가지는 복수의 메모리 셀을 가지며, 상기 전하 저장층은 플로팅 게이트 또는 전하 트랩층일 수 있다. 즉, 상기 메모리 셀은 플로팅 게이트형 플래시 메모리 셀 및 전하 트랩형 플래시 메모리 셀 중 하나일 수 있다.The programming method according to the present invention can be applied to a nonvolatile memory device, such as a flash memory device, capable of data recording using charge storage. At this time, the flash memory device has a plurality of memory cells having a charge storage layer and a control gate, and the charge storage layer may be a floating gate or a charge trap layer. That is, the memory cell may be one of a floating gate type flash memory cell and a charge trap type flash memory cell.

도 1은 본 발명에 따른 프로그램 방법이 적용되어 프로그램 동작이 이루어질 수 있는 플래시 메모리 셀의 일 예를 개략적으로 보여준다. 이 플래시 메모리 셀은, 도 2를 참조로 후술하는 낸드형 플래시 메모리 소자의 일 메모리 셀을 구성할 수 있다.FIG. 1 schematically shows an example of a flash memory cell in which a program operation can be performed by applying the programming method according to the present invention. This flash memory cell can constitute one memory cell of the NAND type flash memory device described later with reference to FIG.

도 1을 참조하면, 플래시 메모리 셀(10)은 벌크(11)와, 이 벌크(11) 상에 형성된 게이트 구조체(20)를 구비한다. Referring to FIG. 1, a flash memory cell 10 includes a bulk 11 and a gate structure 20 formed on the bulk 11.

상기 벌크(11)에는 소정의 도전성 불순물이 도핑된 제1 및 제2불순물 영역(13)(15)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2불순물 영역(13)(15) 중 하나는 드레인(D), 나머지 하나는 소스(S)로 사용될 수 있다.In the bulk 11, first and second impurity regions 13 and 15 doped with a predetermined conductive impurity may be formed. One of the first and second impurity regions 13 and 15 may be used as the drain D and the other as the source S. [

상기 플래시 메모리 셀(10)을 구비하는 플래시 메모리 장치가 블록 단위로 소거 동작이 이루어지도록 된 경우, 상기 벌크(11)는 후술하는 도 9b 내지 도 12b에서의 p-웰(p-well)일 수 있다. 또한, 상기 벌크(11)는 플래시 메모리 장치가 형성되는 반도체 기판일 수도 있다.When the flash memory device having the flash memory cell 10 is made to perform the erase operation on a block basis, the bulk 11 may be a p-well (p-well) in FIGS. 9B to 12B have. In addition, the bulk 11 may be a semiconductor substrate on which a flash memory device is formed.

상기 게이트 구조체(20)는 벌크(11) 상에 형성된 터널 절연막(21), 이 터널 절연막(21) 상에 형성된 전하 저장층(23) 및 이 전하 저장층(23) 상에 형성된 블록킹 절연막(25)을 포함한다. 블록킹 절연막(25) 상에는 제어 게이트(27)가 형성될 수 있다. 도 1에서 참조번호 19는 스페이서(spacer)를 나타낸다.The gate structure 20 includes a tunnel insulating film 21 formed on the bulk 11, a charge storage layer 23 formed on the tunnel insulating film 21 and a blocking insulating film 25 formed on the charge storage layer 23 ). A control gate 27 may be formed on the blocking insulating film 25. In Fig. 1, reference numeral 19 denotes a spacer.

상기 터널 절연막(21)은 전하의 터널링을 위한 막으로, 벌크(11) 상에 형성 된다. 제1 및 제2불순물 영역(13)(15)은 상기 터널 절연막(21)과 전기적으로 연결되도록 상기 벌크(11)에 형성된다. 상기 터널링 절연막(21)은 터널링 산화막으로서 예컨대, SiO2 또는 다양한 high-k 산화물로 형성되거나 이들의 조합으로 이루어진 산화물로 형성될 수 있다. The tunnel insulating film 21 is a film for tunneling charges and is formed on the bulk 11. The first and second impurity regions 13 and 15 are formed in the bulk 11 so as to be electrically connected to the tunnel insulating film 21. The tunneling insulating layer 21 may be formed of a tunneling oxide layer, for example, SiO 2 or various high-k oxides or oxides thereof.

대안으로, 상기 터널 절연막(21)은 실리콘 질화막 예컨대, Si3N4로 형성될 수도 있다. 이때, 실리콘 질화막은, 불순물 농도가 높지 않고(즉, 불순물의 농도가 실리콘 산화막과 비견될만하고) 실리콘과의 계면 특성이 우수하도록 형성되는 것이 바람직하다. Alternatively, the tunnel insulating film 21 may be formed of a silicon nitride film, for example, Si 3 N 4 . At this time, it is preferable that the silicon nitride film is formed so as not to have a high impurity concentration (that is, the impurity concentration is comparable to the silicon oxide film) and to have an excellent interfacial property with silicon.

또 대안으로, 상기 터널 절연막(21)은 실리콘 질화막과 산화막의 이중층 구조로 이루어질 수도 있다.Alternatively, the tunnel insulating film 21 may have a bilayer structure of a silicon nitride film and an oxide film.

상기와 같이, 상기 터널 절연막(21)은 산화물 또는 질화물의 단층 구조로 이루어지거나, 서로 다른 에너지 밴드갭을 가지는 물질로 복수층 구조로 형성될 수도 있다.As described above, the tunnel insulating layer 21 may have a single-layer structure of oxide or nitride, or may have a multi-layer structure of materials having different energy band gaps.

상기 전하 저장층(23)은 전하 저장에 의해 정보 저장이 이루어지는 영역이다. 이 전하 저장층(23)은 전하 트랩츠으로 형성되거나 플로팅 게이트로 형성될 수 있다.The charge storage layer 23 is an area where information is stored by charge storage. The charge storage layer 23 may be formed of charge traps or formed of a floating gate.

예를 들어, 상기 전하 저장층(23)은 전하 트랩층으로 역할을 하도록 질화물, 높은 유전율을 가지는 high-k 유전체 및 나노닷(nanodots) 중 어느 하나를 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 전하 저장층(23)은 Si3N4 와 같은 질화물이나 HfO2, ZrO2, Al2O3, HfSiON, HfON 또는 HfAlO와 같은 high-k 산화물로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전하 저장층(23)은 전하 트랩 사이트(charge trap site)로서 불연속적으로 배치된 복수의 나노닷을 포함할 수 있다. 이때, 상기 나노닷은 미소결정체(nanocrystal) 형태로 이루어질 수 있다. 상기와 같이 전하 저장층(23)이 전하 트랩층으로서 역할을 하도록 형성된 경우, 상기 플래시 메모리 셀(10)은 전하 트랩형 플래시(CTF) 메모리 셀이 된다.For example, the charge storage layer 23 may be formed to include any one of nitride, high-k dielectrics having high dielectric constant, and nanodots to serve as a charge trap layer. For example, the charge storage layer 23 may be made of a nitride such as Si 3 N 4 or a high-k oxide such as HfO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , HfSiON, HfON or HfAlO. In addition, the charge storage layer 23 may include a plurality of nano dots disposed discontinuously as charge trap sites. At this time, the nanodots may be formed in a nanocrystal form. When the charge storage layer 23 is formed to serve as a charge trap layer, the flash memory cell 10 becomes a charge trap flash (CTF) memory cell.

또한, 상기 전하 저장층(23)은 예를 들어, 폴리실리콘을 포함하도록 형성될 수 있다. 이 경우 전하 저장층(23)은 플로팅 게이트로서 역할을 하며, 상기 플래시 메모리 셀(10)은 플로팅 게이트형 플래시 메모리 셀이 된다.Also, the charge storage layer 23 may be formed to include, for example, polysilicon. In this case, the charge storage layer 23 serves as a floating gate, and the flash memory cell 10 becomes a floating gate type flash memory cell.

상기 블록킹 절연막(25)은 전하 저장층(23)이 형성된 위치를 통과하여 위쪽으로 전하가 이동되는 것을 차단하기 위한 것으로, 산화층으로 이루어질 수 있다.The blocking insulating layer 25 may be formed of an oxide layer to prevent the charge from moving upward through the position where the charge storage layer 23 is formed.

상기 블록킹 절연막(25)은 SiO2 로 형성되거나, 터널링 절연막(21)보다 높은 유전율을 지닌 물질인 high-k 물질 예컨대, Si3N4, Al2O3, HfO2, Ta2O5 또는 ZrO2로 형성될 수 있다. 블록킹 절연막(25)을 복수층 구조로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 블록킹 절연막(25)은 SiO2 와 같은 통상적으로 사용되는 절연 물질로 된 절연층과, 터널링 절연막(21)보다 높은 유전율을 지닌 물질로 형성된 고유전체층을 포함하여 두층 또는 그 이상으로 구성될 수 있다.The blocking insulating film 25 may be formed of SiO 2 or a high-k material such as Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , HfO 2 , Ta 2 O 5, or ZrO 2 , which is a material having a higher dielectric constant than the tunneling insulating film 21. 2 < / RTI > The blocking insulating film 25 may have a multi-layer structure. For example, the blocking insulating film 25 may include a dielectric layer made of a commonly used insulating material such as SiO 2 and a high dielectric layer formed of a material having a higher dielectric constant than the tunneling insulating film 21, Lt; / RTI >

상기 제어 게이트(27)는 금속막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어 게이트(27)는 TaN, 알루미늄(Al), Ru 또는 NiSi 등의 실리 사이드 물질로 형성될 수 있다. The control gate 27 may be formed of a metal film. For example, the control gate 27 may be formed of a silicide material such as TaN, aluminum (Al), Ru, or NiSi.

상기와 같은 플래시 메모리 셀에 전자를 주입하면 주입된 전자가 전하 저장층(23)에 저장되어, 프로그램 상태의 문턱 전압을 갖게 된다.When the electrons are injected into the flash memory cell as described above, injected electrons are stored in the charge storage layer 23 to have a threshold voltage in the programmed state.

여기서, 플래시 메모리 소자의 메모리 셀은 2가지 상태 즉, 프로그램 상태와 소거 상태를 가진다. 플래시 메모리 셀의 문턱 전압을 감소시켜 독출(read)시에 제어 게이트에 제공되는 전압에 의해 비트 라인에 연결된 드레인으로 전류가 흐르는 온(on) 상태를 소거 상태라 하고, 플래시 메모리 셀의 문턱 전압을 증가시켜 독출시 제어 게이트(27)에 제공되는 전압에 의해 비트 라인에 연결된 드레인으로 전류가 흐르지 않는 오프(off) 상태를 프로그램 상태라 한다.Here, the memory cell of the flash memory device has two states, that is, a program state and an erase state. The threshold voltage of the flash memory cell is reduced so that the ON state in which a current flows to the drain connected to the bit line by the voltage supplied to the control gate at the time of reading is referred to as an erase state, And an off state in which no current flows to the drain connected to the bit line by the voltage supplied to the read-out control gate 27 is referred to as a program state.

도 1에서는 제어 게이트가 상측에 위치되는 탑 게이트(top gate)형 플래시 메모리 셀을 예시로서 보여주는데, 본 발명에 따른 프로그램 방법이 적용되는 비휘발성 메모리 소자의 메모리 셀은 이에 한정되는 것은 아니며, 메모리 셀이 제어 게이트가 전하 저장층 아래에 위치되는 바텀 게이트(bottom gate)형으로 구성될 수도 있다.In FIG. 1, a top gate type flash memory cell in which a control gate is located on the upper side is shown as an example. However, the memory cell of the nonvolatile memory device to which the programming method according to the present invention is applied is not limited to this, And the control gate may be configured as a bottom gate type in which the control gate is located below the charge storage layer.

본 발명에 따른 프로그램 방법은 상기와 같은 플로팅 게이트형 또는 전하 트랩형 플래시 메모리 셀을 적용한 플래시 메모리 소자를 프로그램하는데 적용할 수 있다.The programming method according to the present invention can be applied to programming a flash memory device to which the above-described floating gate type or charge trap type flash memory cell is applied.

본 발명에 따른 프로그램 방법은 보충(supplement) 펄스를 메모리 셀의 하부 벌크 또는 채널을 통하여 인가하는 경우에 적용될 수 있다.The programming method according to the present invention can be applied when a supplemental pulse is applied through the lower bulk or channel of the memory cell.

도 2는 본 발명에 따른 프로그램 방법이 적용되는 비휘발성 메모리 소자의 일 예로서 낸드형 플래시 메모리 소자의 회로도를 개략적으로 보여준다. 2 schematically shows a circuit diagram of a NAND type flash memory device as an example of a nonvolatile memory device to which the programming method according to the present invention is applied.

도 2를 참조하면, 플래시 메모리 소자는 복수의 셀 스트링(cell string)으로 구성될 수 있다. 도 2에서는 예시로서 2개의 셀 스트링(30)(31)을 보여준다.Referring to FIG. 2, the flash memory device may include a plurality of cell strings. FIG. 2 shows two cell strings 30 and 31 as an example.

각 셀 스트링은 인접 메모리 셀과 소스/드레인을 공유하도록 된 복수의 메모리 셀 어레이를 포함한다. 셀 스트링의 각 메모리 셀은 전하 트랩형 플래시 메모리 셀 및 플로팅 게이트형 플래시 메모리 셀 중 어느 하나로 구성될 수 있다.Each cell string includes a plurality of memory cell arrays adapted to share a source / drain with adjacent memory cells. Each memory cell of the cell string may be comprised of either a charge trapped flash memory cell or a floating gate type flash memory cell.

셀 스트링에는 접지 선택 트랜지스터(GST: Ground Selection Transistor), 복수의 메모리 셀 및 스트링 선택 트랜지스터(SST: String Selection Transistor)가 직렬로 연결되어 있다. 이 셀 스트링의 일단은 비트 라인(bit line)에 연결되며, 타단은 공통 소스 라인(CSL)에 연결된다. 접지 선택 트랜지스터(GST)는 공통 소스 라인(Common Source Line:CSL)에 연결되고, 스트링 선택 트랜지스터(SST)는 비트 라인에 연결된다. A ground selection transistor (GST), a plurality of memory cells, and a string selection transistor (SST) are connected in series to the cell string. One end of the cell string is connected to a bit line, and the other end is connected to a common source line CSL. The ground selection transistor (GST) is connected to a common source line (CSL), and the string selection transistor (SST) is connected to a bit line.

셀 스트링과 크로스 되는 방향으로, 복수의 메모리 셀의 제어 게이트에는 워드 라인(word line:WL)이 연결되고, 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 게이트에는 스트링 선택 라인(SSL: String Selection Line)이 연결되고, 접지 선택 트랜지스터(GST)의 게이트에는 접지 선택 라인(GSL: Ground Selection Line)이 연결된다. 도 2에서는 각 스트링(30)(31)이 32개의 메모리 셀을 구비하며, 각 메모리 셀이 워드 라인(WL0-WL31)에 연결된 예를 보여준다.A word line (WL) is connected to the control gates of the plurality of memory cells in the crossing direction with the cell string, a string selection line (SSL) is connected to the gate of the string selection transistor (SST) And a ground selection line (GSL) is connected to the gate of the ground selection transistor GST. In FIG. 2, each of the strings 30 and 31 has 32 memory cells, and each memory cell is connected to the word lines WL0 to WL31.

메모리 셀에 프로그램되는 데이터는 비트 라인의 전압에 따라 달라진다. 비트 라인의 전압이 전원 전압(Vcc)이면 프로그램 금지(program inhibit)된다. 반면 에, 비트 라인의 전압이 접지 전압(OV)이면 프로그램된다. 도 2에서는 비트라인(BLn-1)에 접지 전압(0V)이 제공되고, 비트 라인 BLn에 전원 전압(Vcc)이 제공되는 동작 상태를 예시한다. The data programmed into the memory cell depends on the voltage of the bit line. If the voltage of the bit line is the power supply voltage (Vcc), the program is inhibited. On the other hand, if the voltage of the bit line is the ground voltage (OV), it is programmed. FIG. 2 illustrates an operation state in which the bit line BLn-1 is provided with a ground voltage (0 V) and the bit line BLn is provided with a power supply voltage Vcc.

프로그램 동작시에, 선택된 워드 라인 예컨대, 워드 라인 WL29에는 프로그램 전압(Vpgm)이 제공된다. 선택되지 않은 워드 라인들 예컨대, 워드 라인 WL31, WL30, WL28-WL0 에는 패스 전압(Vpass)이 제공된다. 프로그램 전압(Vpgm)으로 예를 들어, 기본 전압을 16V로 하여 단계적으로, 0.5V씩 증가되는 전압을 제공하고, 패스 전압(Vpass)으로 예를 들어, 8-10V의 전압을 제공할 수 있다.In the program operation, the selected word line, e.g., word line WL29, is provided with the program voltage Vpgm. The unselected word lines, e.g., word lines WL31, WL30, WL28-WL0, are provided with a pass voltage (Vpass). The program voltage Vpgm may be stepwise increased by 0.5 V, for example, by setting the base voltage to 16 V, and a voltage of 8-10 V may be provided at the pass voltage Vpass, for example.

선택된 워드 라인(WL29)에서 접지 전압이 제공된 비트라인(BLn-1)에 해당하는 메모리 셀은 프로그램된다. 도 2에서는 메모리 셀(A)이 프로그램된다.The memory cell corresponding to the bit line BLn-1 provided with the ground voltage at the selected word line WL29 is programmed. In Fig. 2, the memory cell A is programmed.

이러한 비휘발성 메모리 소자에 프로그램을 하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 프로그램 방법은 도 3에 개시되어 있다.A programming method according to an embodiment of the present invention for programming a nonvolatile memory device is disclosed in FIG.

프로그램하는 동안 전하의 안정화를 촉진시키는 보충 펄스를 벌크 또는 채널에 부가 즉, bulk(substrate) or channel pulse modulation 할 때, 제어 게이트에 보충 펄스 인가 즉, gate pulse modulation 시보다 문턱 전압의 포화 시간이 비교적 길어지는데, 이는 벌크 또는 채널에 펄스 인가 후의 방전시간이 필요하기 때문이다. 본 발명은 이 문제를 해결하기 위하여, 보충 펄스에 이어 예를 들어, 메모리 셀의 제어 게이트를 통해 회복 펄스를 인가한다. 물론, 채널에 펄스 인가 후의 방전시간은 벌크에 펄스 인가 후의 방전시간보다 짧기 때문에, 채널에 펄스 인가 후에 인가되는 회복 펄스는 벌크에 펄스 인가 후에 인가되는 회복 펄스보다 작은 전 압값을 가질 수 있다.When a supplementary pulse is applied to a bulk or channel, that is, a bulk (substrate) or a channel pulse modulation, which accelerates the stabilization of the charge during programming, a supplemental pulse is applied to the control gate. That is, the saturation time of the threshold voltage This is because the discharge time after pulse application of the bulk or channel is required. To solve this problem, the present invention applies a recovery pulse through the control gate of the memory cell, for example, following the supplementary pulse. Of course, since the discharge time after applying the pulse to the channel is shorter than the discharge time after applying the pulse to the bulk, the recovery pulse applied after the application of the pulse to the channel can have a voltage value smaller than that of the recovery pulse applied after the pulse is applied to the bulk.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 프로그램 방법이 적용되는 비휘발성 메모리 장치가 플래시 메모리 장치인 경우, 블록 단위로 소거 동작이 이루어지므로, 상기 벌크는 후술하는 도 9b 내지 도 12b에서의 p-웰(p-well)이거나 플래시 메모리 장치가 형성되는 반도체 기판일 수 있다.In the case where the nonvolatile memory device to which the programming method according to the embodiment of the present invention is applied is a flash memory device, since the erase operation is performed block by block, the bulk is the p-well p-well, or a semiconductor substrate on which a flash memory device is formed.

본 발명의 일 실시예에 따른 프로그램 방법은, 오버 프로그램을 방지하여 프로그램 상태의 문턱 전압 산포를 줄일 수 있도록, ISPP 방식으로 프로그램하는 동안 전하의 안정화를 촉진시키는 보충 펄스를 메모리 셀의 하부 벌크 또는 채널에 부가하며, 이 보충 펄스 부가에 이어서, 회복 펄스를 인가한다. 이에 따라, 짧은 시간내에 전하의 안정화가 이루어져 문턱 전압이 빨리 안정되므로, 문턱 전압이 원하는 기준치보다 낮은 것으로 판정되는 판정 오류에 의해 다시 한번 프로그램을 진행함으로써 오버 프로그램되는 문제가 방지될 수 있으며, 이에 의해 프로그램 상태의 문턱 전압 산포를 일반적인 ISPP 방식으로 프로그램한 경우에 비해 크게 줄일 수 있다. A programming method according to an embodiment of the present invention includes supplying a supplementary pulse to the lower bulk or channel of a memory cell to facilitate stabilization of the charge during programming in the ISPP scheme so as to prevent over- To which the recovery pulse is applied. Thus, since the charge is stabilized within a short time and the threshold voltage is stabilized quickly, over-programming can be prevented by once again executing the program due to a judgment error that the threshold voltage is judged to be lower than the desired reference value, The threshold voltage distribution of the programmed state can be greatly reduced compared with the case of programming with the general ISPP method.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 4는 도 3의 프로그램 방법에 따른 개선된 증가형 스텝 펄스 프로그램 기법(ISPP scheme)을 보여준다. 3 is a flowchart illustrating a programming method of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 shows an improved incremental step pulse programming technique (ISPP scheme) according to the programming method of FIG.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로그램 방법은, 메모리 셀에 프로그램 전압을 인가하고, 이어서 상기 메모리 셀이 형성된 벌크 또는 채널을 통하여 전하의 안정화를 촉진하기 위한 보충 펄스를 인가한 다음, 회복 전 압을 인가하고 나서 검증 전압(Vref)으로 검증한다. 이때, 상기 회복 전압은 검증 전압(Vref)과 마찬가지의 포지티브 전압(positive voltage)이면서, 검증 전압(Vref)보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 회복 전압은 상기 검증 전압 및 상기 프로그램 전압과 동일 극성인 포지티브 전압일 수 있다. ISPP 방식을 적용하는 경우, 상기 검증 전압(Vref)을 이용한 검증을 통과할 때까지, 프로그램 전압의 크기를 단계적으로 증가시키면서 프로그램 전압 인가, 보충 펄스 인가, 회복 전압 인가 및 검증 전압(Vref)에 의한 검증 동작을 반복한다.3 and 4, a programming method according to an embodiment of the present invention includes applying a programming voltage to a memory cell, and then applying a complementary pulse for promoting charge stabilization through a bulk or channel formed with the memory cell, And then the recovery voltage is applied and then verified by the verify voltage Vref. At this time, it is preferable that the recovery voltage is a positive voltage similar to the verify voltage Vref and is larger than the verify voltage Vref. That is, the recovery voltage may be a positive voltage having the same polarity as the verify voltage and the program voltage. In the case of applying the ISPP method, the programming voltage, the supplementary pulse application, the recovery voltage application, and the verification voltage (Vref) are sequentially increased by gradually increasing the magnitude of the program voltage until the verification using the verification voltage (Vref) The verification operation is repeated.

도 2 내지 도 4를 참조로 ISPP 방식을 적용한 경우의 본 발명의 일 실시예에 따른 프로그램 방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The programming method according to one embodiment of the present invention when the ISPP scheme is applied will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 4 as follows.

프로그램 모드가 시작되면, 데이터 입력에 의해 특정 워드 라인(WL) 예컨대, 워드 라인 WL29 이 선택된다. 이에 의해 선택된 워드 라인과, 접지 전압 예컨대, 0V로 설정된 비트 라인에 연결된 메모리 셀이 선택되어 이 선택된 메모리 셀에 본 발명에 따른 프로그램이 진행된다. 전술한 바와 같이 도 2에서는 워드 라인 WL29 상에 위치된 메모리 셀 A가 선택되는 예를 보여준다.When the program mode is started, a specific word line (WL), for example, a word line WL29 is selected by data input. Thereby, the memory cell connected to the selected word line and the bit line set to the ground voltage, for example, 0 V, is selected, and the program according to the present invention proceeds to the selected memory cell. As described above, FIG. 2 shows an example in which the memory cell A located on the word line WL29 is selected.

선택된 메모리 셀에 프로그램 전압(Vpgm)을 인가하고(S10), 벌크 또는 채널에 보충 펄스를 인가하고(S30), 회복 전압을 인가하고(S40), 검증 전압(Vref)으로 검증하여(S50), 검증 전압(Vref)을 이용한 검증을 통과하였는지 여부를 판정(S70)하는 과정을 프로그램 전압(Vpgm)을 단계적으로 △Vpgm만큼씩 증가시키면서 검증 전압(Vref)을 이용한 검증을 통과할 때까지 반복한다.A program voltage Vpgm is applied to the selected memory cell and a supplemental pulse is applied to the bulk or channel in step S30 and a recovery voltage is applied in step S40 to verify the verify voltage Vref in step S50. The process of determining whether or not the verification using the verification voltage Vref is passed (S70) is repeated until the verification using the verification voltage Vref is passed while increasing the program voltage Vpgm step by step by? Vpgm.

즉, 워드 라인(WL)에 n번째 ISPP Vpgm을 인가한다. n=1일 때의 ISPP Vpgm은 ISPP 시에 인가되는 기본 프로그램 전압이다. 프로그램 전압이 예를 들어, 16V부터 단계적으로 0.5V씩 증가된다면, n=1일 때의 ISPP Vpgm은 16V가 된다.That is, the n-th ISPP Vpgm is applied to the word line WL. ISPP Vpgm when n = 1 is the basic program voltage applied during ISPP. If the program voltage is increased stepwise by 0.5 V from 16 V, for example, the ISPP Vpgm at n = 1 becomes 16 V.

이때, 워드 라인(WL)에 ISPP Vpgm, 회복 전압 및 검증 전압(Vref)이 인가되므로, 실질적으로 프로그램 전압, 회복 전압 및 검증 전압(Vref)은 선택된 메모리 셀에 제어 게이트를 통해 인가된다.At this time, since the ISPP Vpgm, the recovery voltage, and the verify voltage Vref are applied to the word line WL, substantially the program voltage, the recovery voltage, and the verify voltage Vref are applied to the selected memory cell through the control gate.

선택된 메모리 셀이 원하는 문턱 전압 즉, 상기 검증 전압(Vref)에 해당하는 문턱 전압을 갖도록 프로그램되었는지를 판단하여(S70), 선택된 메모리 셀이 검증 전압(Vref)을 이용한 검증을 통과한 것으로 판정되면, 프로그램이 종료된다(S80).It is determined whether the selected memory cell is programmed to have a desired threshold voltage, that is, a threshold voltage corresponding to the verify voltage Vref (S70). If it is determined that the selected memory cell has passed verification using the verify voltage Vref, The program is terminated (S80).

상기 보충 펄스 인가 단계(S30)에서 보충 펄스는 프로그램 전압에 의한 전계와 반대의 전계를 인가하도록 된 것 일 수 있다. 예를 들어, 상기 보충 펄스는 도 4에 보여진 바와 같이, 프로그램 전압과 반대 극성을 가지는 DC 보충 펄스 일 수 있다. 이때, 프로그램 전압이 회복 전압 및 검증 전압과 동일 극성의 포지티브 전압일 수 있으므로, 상기 보충 펄스는 상기 프로그램 전압, 회복 전압 및 검증 전압과는 반대 극성의 전압일 수 있다. 물론, 본 발명에서는 DC 보충 펄스가 벌크 또는 채널에 인가되므로, 이 DC 보충 펄스는 벌크 또는 채널에 대해서는 포지티브 전압으로 인가된다. 이때, 상기 보충 펄스의 크기는 프로그램 전압의 크기보다 작은 것이 바람직하다.In the application of the supplemental pulse (S30), the supplemental pulse may be adapted to apply an electric field opposite to the electric field by the program voltage. For example, the supplemental pulse may be a DC supplemental pulse having the opposite polarity to the program voltage, as shown in FIG. At this time, since the program voltage may be a positive voltage having the same polarity as the recovery voltage and the verify voltage, the supplemental pulse may be a voltage having a polarity opposite to the program voltage, the recovery voltage, and the verify voltage. Of course, in the present invention, since the DC supplemental pulse is applied to the bulk or the channel, this DC supplemental pulse is applied with a positive voltage for the bulk or channel. At this time, the magnitude of the supplementary pulse is preferably smaller than the magnitude of the program voltage.

도 5a는 프로그램 전압, 회복 전압 및 검증 전압이 선택된 워드 라인(WL) 즉, 선택된 메모리 셀의 제어 게이트를 통해 인가될 때, 보충 펄스가 벌크를 통해 인가되는 실시예를 보여준다.5A shows an embodiment in which a supplemental pulse is applied through a bulk when a program voltage, a recovery voltage, and a verify voltage are applied through the selected word line WL, i.e., the control gate of the selected memory cell.

상기 보충 펄스는 도 5a에서와 같이 복수의 메모리 셀이 형성된 비휘발성 메모리 소자의 벌크를 통해 인가될 수 있다. The supplemental pulse may be applied through the bulk of the nonvolatile memory element in which a plurality of memory cells are formed as shown in FIG. 5A.

상기와 같이 벌크에 보충 펄스가 인가되면, 전하 저장층에 주입된 전하들은 전하 저장층에 빠른 속도로 균일하게 분포된다. 그에 따라, 보충 펄스를 인가하지 않는 경우에 비하여, 전하들이 전하 저장층에 주입 되고부터 메모리 셀의 문턱 전압이 일정해지기까지의 시간이 크게 단축될 수 있다. As described above, when the supplementary pulse is applied to the bulk, the charges injected into the charge storage layer are uniformly distributed at a high rate in the charge storage layer. Accordingly, the time from when the charges are injected into the charge storage layer to when the threshold voltage of the memory cell becomes constant can be significantly shortened, compared with the case where the supplementary pulse is not applied.

또한, 보충 펄스에 이어 메모리 셀의 제어 게이트를 통하여 회복 펄스(Vr1)을 인가하므로, 보충 펄스를 벌크에 인가함에 의해 요구되는 방전 시간을 단축시켜 문턱 전압 포화시간을 크게 단축시킬 수 있다.Further, since the recovery pulse Vr1 is applied through the control gate of the memory cell following the supplemental pulse, the discharge time required by applying the supplemental pulse to the bulk can be shortened, and the threshold voltage saturation time can be greatly shortened.

도 5b는 프로그램 전압, 회복 전압 및 검증 전압이 선택된 워드 라인(WL) 즉, 선택된 메모리 셀의 제어 게이트를 통해 인가될 때, 보충 펄스가 채널을 통해 인가되는 실시예를 보여준다.5B shows an embodiment in which a supplemental pulse is applied through a channel when a program voltage, a recovery voltage and a verify voltage are applied through the selected word line WL, i.e., the control gate of the selected memory cell.

상기 보충 펄스는 도 5b에서와 같이 복수의 메모리 셀이 형성된 비휘발성 메모리 소자의 채널을 통해 인가될 수 있다. The supplemental pulse may be applied through a channel of a nonvolatile memory element in which a plurality of memory cells are formed as shown in FIG. 5B.

상기와 같이 채널에 보충 펄스가 인가되면, 전하 저장층에 주입된 전하들은 전하 저장층에 빠른 속도로 균일하게 분포된다. 그에 따라, 보충 펄스를 인가하지 않는 경우에 비하여, 전하들이 전하 저장층에 주입 되고부터 메모리 셀의 문턱 전압이 일정해지기까지의 시간이 크게 단축될 수 있다. When a supplementary pulse is applied to the channel as described above, the charges injected into the charge storage layer are uniformly distributed at a high rate in the charge storage layer. Accordingly, the time from when the charges are injected into the charge storage layer to when the threshold voltage of the memory cell becomes constant can be significantly shortened, compared with the case where the supplementary pulse is not applied.

또한, 보충 펄스에 이어 메모리 셀의 제어 게이트를 통하여 회복 펄스(Vr2)를 인가하므로, 보충 펄스를 채널에 인가함에 의해 요구되는 방전 시간을 단축시켜 문턱 전압 포화시간을 크게 단축시킬 수 있다.Further, since the recovery pulse Vr2 is applied through the control gate of the memory cell following the supplemental pulse, the discharge time required by applying the supplemental pulse to the channel can be shortened, and the threshold voltage saturation time can be greatly shortened.

물론, 채널에 펄스 인가 후의 방전시간은 벌크에 펄스 인가 후의 방전시간보다 짧기 때문에, 채널에 펄스 인가 후에 인가되는 회복 펄스(Vr2)는 벌크에 펄스 인가 후에 인가되는 회복 펄스(Vr1)보다 작은 전압값을 가질 수 있다.Of course, since the discharging time after applying the pulse to the channel is shorter than the discharging time after applying the pulse to the bulk, the recovery pulse Vr2 applied after the pulse is applied to the channel is smaller than the recovery pulse Vr1 applied after the pulse is applied to the bulk Lt; / RTI >

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 7은 도 6의 프로그램 방법에 따른 개선된 증가형 스텝 펄스 프로그램 기법(ISPP scheme)을 보여준다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로그램 방법은, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 프로그램 방법과 비교할 때, 검증 전압을 두 단계로 나주어 적용함으로써 메모리 셀이 일정 문턱 전압 이상인 상태에 도달했을 때만 보충 펄스 및 회복 전압을 부가하므로, 보충 펄스 및 회복 전압 부가에 기인한 프로그램 시간 증가를 최소화시킬 수 있다.6 is a flowchart illustrating a method of programming a nonvolatile memory device according to another embodiment of the present invention. FIG. 7 shows an improved incremental step pulse programming technique (ISPP scheme) according to the programming method of FIG. The programming method according to another embodiment of the present invention is characterized by comparing the programming method according to the embodiment of the present invention with the verification voltage in two steps so that only when the memory cell reaches a state exceeding a certain threshold voltage By adding the supplementary pulse and the recovery voltage, it is possible to minimize the program time increase due to the supplementary pulse and the recovery voltage addition.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 프로그램 방법은, 메모리 셀에 프로그램 전압을 인가하고 이어서 제1검증 전압(Vref')으로 검증하는 제1프로그래밍 단계(S100), 상기 제1검증 전압(Vref')을 이용한 검증을 통과한 메모리 셀에 대해 벌크 또는 채널을 통하여 전하의 안정화를 촉진하기 위한 보충 펄스를 인가하는 단계(S200), 보충 펄스에 이어서 회복 전압을 인가하는 단계(S250), 회복 전압 인가 후에 상기 제1검증 전압(Vref')보다 큰 제2검증 전압(Vref)으로 검증하는 단계(S300)를 포함한다. 6 and 7, a programming method according to the present invention includes a first programming step (S100) of applying a program voltage to a memory cell and then verifying with a first verification voltage (Vref '), A step S200 of applying a supplemental pulse for promoting the stabilization of the charge through the bulk or the channel for the memory cell which has passed the verification using the reference voltage Vref ' (S300) with a second verify voltage (Vref) greater than the first verify voltage (Vref ') after application of the recovery voltage.

또한, 본 발명에 따른 프로그램 방법은, 상기 제2검증 전압(Vref)을 이용한 검증을 통과하였는지 여부를 판정하는 단계(S400)에서, 검증을 통과하지 못한 것으 로 판정될 때 진행되는 제2프로그래밍 단계(S500)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2프로그래밍 단계(S500)에서는, 메모리 셀에 프로그램 전압을 인가하고, 이어서 벌크 또는 채널을 통하여 전하의 안정화를 촉진하기 위한 보충 펄스를 인가한 다음, 회복 전압을 인가하고 이어서 제2검증 전압(Vref)으로 검증한다. Further, the programming method according to the present invention further includes a second programming step (step S400) of determining whether or not the verification using the second verification voltage (Vref) has been passed (S400) (S500). In the second programming step (S500), a programming voltage is applied to the memory cell, followed by applying a supplemental pulse for promoting charge stabilization through the bulk or channel, then applying a recovery voltage, and then applying a second verify voltage Vref).

ISPP 방식을 적용하는 경우, 제1프로그래밍 단계(S100)에서는 상기 제1검증 전압((Vref')을 이용한 검증을 통과할 때까지, 프로그램 전압의 크기를 단계적으로 증가시키면서 프로그램 전압 인가 및 제1검증 전압(Vref')에 의한 검증 동작을 반복한다. 마찬가지로, 제2프로그래밍 단계(S500)에서는 제2검증 전압(Vref)을 이용한 검증을 통과할 때까지, 프로그램 전압의 크기를 단계적으로 증가시키면서 프로그램 전압 인가, 보충 펄스 인가, 회복 전압 인가 및 제2검증 전압(Vref)에 의한 검증 동작을 반복한다.In the case of applying the ISPP method, in the first programming step S100, the magnitude of the program voltage is increased step by step until the verification using the first verify voltage Vref 'is passed, In the second programming step S500, the program voltage (Vref ') is gradually increased while gradually increasing the magnitude of the program voltage until the verification using the second verify voltage (Vref) And the verify operation by the second verify voltage Vref is repeated.

도 2, 도 6 및 도 7을 참조로 ISPP 방식을 적용한 경우의 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로그램 방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The programming method according to another embodiment of the present invention when the ISPP scheme is applied will be described in more detail with reference to FIGS. 2, 6, and 7. FIG.

프로그램 모드가 시작되면, 데이터 입력에 의해 특정 워드 라인(WL) 예컨대, 워드 라인 WL29 이 선택된다. 이에 의해 선택된 워드 라인과, 접지 전압 예컨대, 0V로 설정된 비트 라인에 연결된 메모리 셀이 선택되어 이 선택된 메모리 셀에 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로그램이 진행된다. 전술한 바와 같이 도 2에서는 워드 라인 WL29 상에 위치된 메모리 셀 A가 선택되는 예를 보여준다.When the program mode is started, a specific word line (WL), for example, a word line WL29 is selected by data input. Thereby, the memory cell connected to the selected word line and the bit line set to the ground voltage, for example, 0 V, is selected, and the program according to another embodiment of the present invention proceeds to the selected memory cell. As described above, FIG. 2 shows an example in which the memory cell A located on the word line WL29 is selected.

선택된 메모리 셀에 제1프로그래밍 단계(S100)에 따른 프로그램을 진행한다. 제1프로그래밍 단계(S100)에서는, 프로그램 전압(Vpgm)을 인가하고(S110), 제1검증 전압(Vref')으로 검증하여(S130), 제1검증 전압(Vref')을 이용한 검증을 통과하였는지 여부를 판정(S150)하는 과정을 프로그램 전압(Vpgm)을 단계적으로 △Vpgm만큼씩 증가시키면서 제1검증 전압(Vref')을 이용한 검증을 통과할 때까지 반복한다.The program corresponding to the first programming step S100 is performed on the selected memory cell. In the first programming step S100, the program voltage Vpgm is applied (S110), the first verification voltage Vref 'is verified (S130), and the verification using the first verification voltage Vref' (S150) is repeated until the verification using the first verify voltage (Vref ') is passed while increasing the program voltage (Vpgm) step by step by ΔVpgm.

즉, 워드 라인(WL)에 n번째 ISPP Vpgm을 인가한다. n=1일 때의 ISPP Vpgm은 ISPP 시에 인가되는 기본 프로그램 전압이다. 프로그램 전압이 예를 들어, 16V부터 단계적으로 0.5V씩 증가된다면, n=1일 때의 ISPP Vpgm은 16V가 된다.That is, the n-th ISPP Vpgm is applied to the word line WL. ISPP Vpgm when n = 1 is the basic program voltage applied during ISPP. If the program voltage is increased stepwise by 0.5 V from 16 V, for example, the ISPP Vpgm at n = 1 becomes 16 V.

이때, 워드 라인(WL)에 ISPP Vpgm 및 제1검증 전압(Vref')이 인가되므로, 실질적으로 프로그램 전압 및 제1검증 전압(Vref')은 선택된 메모리 셀에 제어 게이트를 통해 인가된다.At this time, since the ISPP Vpgm and the first verify voltage Vref 'are applied to the word line WL, substantially the program voltage and the first verify voltage Vref' are applied to the selected memory cell through the control gate.

제1프로그램밍 단계(S100)에서 제1검증 전압(Vref')을 이용한 검증을 통과한 것으로 판단되면(S150), 벌크 또는 채널에 전하의 안정화를 촉진하기 위한 보충 펄스를 인가한다(S200). 이어서, 워드 라인(WL)을 통하여 상기 선택된 메모리 셀에 회복 전압을 인가한다(S250). 그런 다음, 상기 제1검증 전압(Vref')보다 큰 제2검증 전압(Vref)으로 상기 선택된 메모리 셀을 검증하여(S300), 이 선택된 메모리 셀이 원하는 문턱 전압 즉, 상기 제2검증 전압(Vref)에 해당하는 문턱 전압을 갖도록 프로그램 되었는지를 판정한다(S400).If it is determined in the first programming step S100 that the verification using the first verify voltage Vref 'has been passed (S150), a supplemental pulse for promoting the stabilization of the charge in the bulk or channel is applied (S200). Then, a recovery voltage is applied to the selected memory cell through the word line WL (S250). The selected memory cell is then verified (S300) with a second verify voltage Vref that is greater than the first verify voltage Vref ', and the selected memory cell is tested for a desired threshold voltage, (S400). If the threshold voltage is not equal to the threshold voltage,

상기 프로그램 판정 단계(S400)에서 선택된 메모리 셀이 제2검증 전압(Vref)을 이용한 판정을 통과하면 프로그램은 종료된다(S600). 상기 프로그램 판정 단계(S400)에서 선택된 메모리 셀이 제2검증 전압(Vref)을 이용한 판정을 통과하지 못하면, 제2프로그래밍 단계(S500)가 추가적으로 진행된다.If the memory cell selected in the program determination step (S400) passes the determination using the second verify voltage (Vref), the program is terminated (S600). If the memory cell selected in the program determination step (S400) does not pass the determination using the second verify voltage (Vref), the second programming step (S500) proceeds further.

제2프로그래밍 단계(S500)는 워드 라인(WL)에 n번째 ISPP Vpgm을 인가하는 단계(S510), 벌크 또는 채널을 통하여 보충 펄스를 인가하는 단계(S530), 상기 워드 라인(WL)을 통하여 회복 전압을 인가하는 단계(S540), 상기 워드 라인(WL)을 통하여 제2검증 전압(Vref)으로 검증하는 단계(S550) 및 제2검증 전압(Vref)을 이용한 검증을 통과하였는지 여부를 판정하는 단계(S570)로 이루어질 수 있다. 제2프로그래밍 단계(S500)는 프로그램 전압(Vpgm)을 단계적으로 △Vpgm만큼씩 증가시키면서 제2검증 전압(Vref)을 이용한 검증을 통과할 때까지 반복된다. 상기 제2프로그래밍 단계(S500)에서, 선택된 메모리 셀이 제2검증 전압(Vref)을 이용한 검증을 통과한 것으로 판정되면, 프로그램이 종료된다(S600).The second programming step S500 includes applying (S510) the n-th ISPP Vpgm to the word line WL, applying a supplemental pulse through the bulk or channel (S530), recovering through the word line WL (S540), verifying (S550) the second verify voltage (Vref) through the word line (WL), and determining whether the verification using the second verify voltage (Vref) has passed (S570). The second programming step S500 is repeated until the verification using the second verification voltage Vref is passed while increasing the program voltage Vpgm stepwise by DELTA Vpgm. If it is determined in the second programming step (S500) that the selected memory cell has passed the verification using the second verify voltage (Vref), the program is terminated (S600).

이때, 제2프로그래밍 단계(S500)에서 워드 라인(WL)에 첫 번째로 인가되는 ISPP Vpgm은 제1프로그램 단계(S100)에서 마지막으로 인가되었던 ISPP Vpgm보다 △Vpgm만큼 증가된 전압이 될 수 있다. 제2프로그래밍 단계(S500)에서도, 워드 라인(WL)에 ISPP Vpgm, 회복 전압 및 제2검증 전압(Vref)이 인가되므로, 실질적으로 프로그램 전압, 회복 전압 및 제2검증 전압(Vref)은 선택된 메모리 셀에 제어 게이트를 통해 인가된다.At this time, the ISPP Vpgm first applied to the word line WL in the second programming step (S500) may be increased by DELTA Vpgm than ISPP Vpgm lastly applied in the first program step (S100). Since the ISPP Vpgm, the recovery voltage and the second verify voltage Vref are applied to the word line WL in the second programming step S500, substantially the program voltage, the recovery voltage and the second verify voltage Vref are applied to the selected memory Is applied to the cell through the control gate.

상기 보충 펄스 인가 단계(S200)(S530)에서 보충 펄스는 프로그램 전압에 의한 전계와 반대의 전계를 인가하도록 된 것 일 수 있다. 예를 들어, 상기 보충 펄스는 도 7에 보여진 바와 같이, 프로그램 전압과 반대 극성을 가지는 DC 보충 펄스 일 수 있다. 물론, 본 발명에서는 DC 보충 펄스가 벌크 또는 채널에 인가되므로, 이 DC 보충 펄스는 벌크 또는 채널에 대해서는 포지티브 전압으로 인가된다. 이때, 상기 보충 펄스의 크기는 프로그램 전압의 크기보다 작은 것이 바람직하다.In the step of applying the supplemental pulses (S200) (S530), the supplemental pulse may be one adapted to apply an electric field opposite to the electric field by the program voltage. For example, the supplemental pulse may be a DC supplemental pulse having an opposite polarity to the program voltage, as shown in FIG. Of course, in the present invention, since the DC supplemental pulse is applied to the bulk or the channel, this DC supplemental pulse is applied with a positive voltage for the bulk or channel. At this time, the magnitude of the supplementary pulse is preferably smaller than the magnitude of the program voltage.

도 8a는 프로그램 전압, 회복 전압 및 제1 및 제2검증 전압(Vref')(Vref)이 선택된 워드 라인(WL) 즉, 선택된 메모리 셀의 제어 게이트를 통해 인가되고, 보충 펄스가 벌크를 통해 인가되는 실시예를 보여준다.FIG. 8A shows a case where the program voltage, the recovery voltage and the first and second verify voltages Vref 'and Vref are applied through the selected word line WL, that is, the control gate of the selected memory cell, Lt; / RTI >

상기 보충 펄스는 도 8a에서와 같이 복수의 메모리 셀이 형성된 비휘발성 메모리 소자의 벌크를 통해 인가될 수 있다. The replenishment pulse may be applied through the bulk of the nonvolatile memory element in which a plurality of memory cells are formed as shown in FIG. 8A.

도 8b는 프로그램 전압, 회복 전압 및 제1 및 제2검증 전압(Vref')(Vref)이 선택된 워드 라인(WL) 즉, 선택된 메모리 셀의 제어 게이트를 통해 인가되고, 보충 펄스가 채널을 통해 인가되는 실시예를 보여준다.8B shows a state in which the program voltage, the recovery voltage and the first and second verify voltages Vref '(Vref) are applied through the selected word line WL, that is, the control gate of the selected memory cell, Lt; / RTI >

상기 보충 펄스는 도 8b에서와 같이 복수의 메모리 셀이 형성된 비휘발성 메모리 소자의 채널을 통해 인가될 수 있다.도 5a 및 도 5b의 경우와 마찬가지로, 도 8a 및 도 8b의 경우에도, 채널에 펄스 인가 후의 방전시간은 벌크에 펄스 인가 후의 방전시간보다 짧기 때문에, 채널에 펄스 인가 후에 인가되는 회복 펄스(Vr2)는 벌크에 펄스 인가 후에 인가되는 회복 펄스(Vr1)보다 작은 전압값을 가질 수 있다.The supplemental pulse may be applied through a channel of a non-volatile memory element in which a plurality of memory cells are formed as shown in FIG. 8B. Similarly to FIGS. 5A and 5B, in the case of FIGS. 8A and 8B, Since the discharge time after the application of the pulse is shorter than the discharge time after the application of the pulse to the bulk, the recovery pulse Vr2 applied after application of the pulse to the channel may have a voltage value smaller than the recovery pulse Vr1 applied after application of the pulse to the bulk.

도 8a 및 도 8b에서는 보충 펄스가 프로그램 전압에 대해 반대 극성의 DC 펄스인 예를 보여주는데, 이는 예시일 뿐으로 보충 펄스 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 보충 펄스는 AC 펄스일 수도 있다.8A and 8B show an example in which the supplementary pulse is a DC pulse of the opposite polarity to the program voltage, which is only an example, and the supplementary pulse type is not limited thereto. For example, the supplemental pulse may be an AC pulse.

ISPP Vpgm을 인가하는 단계마다 보충 펄스를 인가시키면, 프로그램 시간은 보충 펄스 인가 시간에 인가 횟수를 곱한 만큼 증가하게 된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로그램 방법에서는 이러한 프로그램 시간 증가를 최소화하기 위해, 메모리 셀이 전술한 제1검증 전압(Vref')을 이용한 검증을 통과한 경우에만 보충 펄스 및 회복 펄스를 인가하는 방식을 채택한다. 상기 제1검증 전압(Vref')은 검증시와 안정화 후의 문턱 전압 차이를 고려하여 설정된다.When a supplementary pulse is applied every step of applying ISPP Vpgm, the program time is increased by multiplying the number of times of application of the supplementary pulse by the application time of the supplementary pulse. In the programming method according to another embodiment of the present invention, in order to minimize such program time increase, only when the memory cell passes the verification using the first verify voltage Vref ' . The first verify voltage Vref 'is set in consideration of the threshold voltage difference between the verification and the stabilization.

본 발명자들이 확인한 바에 따르면, 동일 측정 시간에 대해 메모리 셀들의 문턱 전압 산포는 대략 ∼0.1V 범위이며, 각 메모리 셀의 문턱 전압값은 5μs에서 350μs로 시간 경과에 따라 0.528ㅁ0.01V만큼 변동되었다. 검증시와 안정화후의 메모리 셀의 문턱 전압값 변화량은 약 0.528V 정도이고, 메모리 셀들의 문턱 전압값 변화량 차이는 0.03V 이내임을 알 수 있었다.The present inventors have found that the threshold voltage distribution of memory cells for the same measurement time is in the range of about 0.1V, and the threshold voltage value of each memory cell is varied from 0.5μs to 350μs by 0.528μV 0.01V over time. It was found that the threshold voltage value variation of the memory cell at the time of verification and stabilization is about 0.528V, and the difference of the threshold voltage value variation of the memory cells is within 0.03V.

이와 같이 검증시와 안정화 후의 문턱 전압값 차이는 0.03V 오차 범위내에서 일정값 예컨대, 0.528V 정도가 되므로, 이를 고려하여 제1검증 전압(Vref')을 정할 수 있다. As described above, the difference in the threshold voltage between the verify time and the stabilized time becomes a predetermined value, for example, about 0.528 V within the error range of 0.03 V. Therefore, the first verify voltage Vref 'can be determined in consideration of this.

바람직하게는, 제1검증 전압(Vref')은 제2검증 전압(Vref)보다 검증 시와 안정화 후의 문턱 전압 차이만큼 작은 값으로 정할 수 있다. Preferably, the first verify voltage Vref 'may be set to a value smaller than the second verify voltage Vref by a threshold voltage difference during verification and after the stabilization.

즉, 제1검증전압(Vref')은 Vref' = Vref-xV(V는 volt를 의미함)로 정할 수 있다. 이때, 검증시와 안정화 후의 문턱 전압값 차이가 1V 이내이므로, x는 0 < x <1 으로 정해질 수 있다. 여기서, x는 상기 범위내에서 프로그램 전압 또는 기록 페이지에 따라 달라질 수 있다. 프로그램이 워드 라인 단위로 이루어지므로, 상기 페이지는 워드 라인에 해당한다. That is, the first verify voltage Vref 'may be set to Vref' = Vref-xV (V means volt). At this time, since the difference in threshold voltage value between verification and stabilization is within 1 V, x can be set to 0 <x <1. Here, x may vary within the above range depending on the program voltage or the recording page. Since the program is made on a word line basis, the page corresponds to a word line.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 프로그램 방법이 적용되는 비휘발성 메모리 소자는 벌크 상에 형성된 복수의 메모리 셀의 낸드 배열 구조(도 2 참조)를 가지 며, 본 발명의 실시예에 따른 프로그램 방법에 의해 프로그램되는 선택된 메모리 셀은, 낸드 배열 구조로 배치된 복수의 메모리 셀들 중에서 선택된 것일 수 있다. Meanwhile, the nonvolatile memory device to which the programming method according to the embodiment of the present invention is applied has a NAND array structure (see FIG. 2) of a plurality of memory cells formed on the bulk, and the programming method according to the embodiment of the present invention The selected memory cell programmed by the memory cell array may be selected from a plurality of memory cells arranged in a NAND array structure.

이때, 상기 벌크는 반도체 기판에 형성된 p-웰일 수 있으며, 상기 복수의 메모리 셀은 상기 p-웰에 소스/드레인을 공유하도록 어레이로 형성될 수 있다.At this time, the bulk may be a p-well formed in a semiconductor substrate, and the plurality of memory cells may be formed as an array so as to share a source / drain with the p-well.

또한, 상기 낸드 배열 구조는 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 메모리 셀 어레이를 각각 포함하는 복수의 스트링, 각 스트링 양측에 있는 접지 선택 트랜지스터 및 스트링 선택 트랜지스터를 포함하며, 상기 프로그램 전압, 검증 전압 및 회복 전압과 반대극성의 보충 펄스 인가는, 선택된 메모리 셀이 위치되는 스트링에 전기적으로 연결된 공통 소스 및 접지 선택 트랜지스터에는 0V보다 큰 전압을 인가하며, 상기 선택된 메모리 셀에는 접지 전압을 인가하는 오퍼레이션을 통하여 이루어질 수 있다.2, the NAND array structure includes a plurality of strings each including a plurality of memory cell arrays, a ground selection transistor and a string selection transistor on both sides of each string, and the program voltage, the verify voltage And the complementary pulse application of the reverse polarity to the recovery voltage apply a voltage greater than 0 V to a common source and a ground selection transistor electrically connected to the string where the selected memory cell is located and apply an operation to apply a ground voltage to the selected memory cell Lt; / RTI &gt;

도 9a 및 도 9b, 도 10a 및 도 10b, 도 11a 및 도 11b, 도 12a 및 도 9b 내지 도 12b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 프로그램 방법이 적용되는 낸드형 플래시 장치의 일 스트링 및 그 스트링의 비트 라인 방향으로의 단면도를 개략적으로 보여준다. 도 9a 및 도 9b는 선택된 워드 라인에 프로그램 펄스가 인가되는 동작 상태를 보여주며, 도 10a 및 도 10b는 채널에 보충 펄스가 인가되는 동작 상태를 보여주며, 도 10c 및 도 10d는 벌크(p-웰)에 보충 펄스가 인가되는 동작 상태를 보여주며, 도 11a 및 도 11b는 선택된 워드 라인에 회복 펄스가 인가되는 동작 상태를 보여주며, 도 12a 및 도 12b는 선택된 워드 라인에 검증 펄스가 인가되는 동작 상태를 보여준다. 도 9b 내지 도 12b에서는 편의상 한 스트링에 5개의 메모리 셀만 이 구비된 예를 도시한다. 도 9b 내지 도 12b에서 도 1을 참조로 설명한 플래시 메모리 셀에서와 동일 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기하고 그 반복적인 설명을 생략한다.Figs. 9A and 9B, Figs. 10A and 10B, Figs. 11A and 11B, Figs. 12A and 9B and 12B are diagrams showing one string of the NAND type flash device to which the programming method according to the embodiment of the present invention is applied, In the bit line direction. FIGS. 9A and 9B show an operation state in which a program pulse is applied to a selected word line, FIGS. 10A and 10B show an operation state in which a supplemental pulse is applied to a channel, FIGS. 10C and 10D show a p- 11A and 11B show an operation state in which a recovery pulse is applied to a selected word line, and FIGS. 12A and 12B show a state in which a verify pulse is applied to a selected word line It shows the operation status. 9B to 12B show an example in which only five memory cells are provided in a string for convenience. 9B to 12B, elements having the same functions as those in the flash memory cell described with reference to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof is omitted.

낸드형 플래시 메모리 장치에서, 한 블록은 도 2에서와 같은 셀 스트링을 다수개 구비하는데, 블록 단위로 소거 동작을 진행하도록 형성된 경우, 블록은 도 9b 내지 도 12b에서와 같은 p-웰(p-well:30)를 구비할 수 있다. 도 9b 내지 도 12b를 참조하면, 예를 들어, 반도체 기판 내에 형성된 p-웰(p-well:30)에 복수의 메모리 셀(10) 어레이가 형성되고, 한 스트링 내의 직렬로 배열된 인접 셀 간에는 소스/드레인 영역(13,15)을 공유한다. 이 소스/드레인 영역(13,15)은 p-웰(30)에 형성된다. 블록을 이루는 복수의 메모리 셀 스트링이 p-웰(30)에 형성되는 경우, 도 5a 및 도 8a를 참조로 설명한 본 발명의 실시예에 따른 프로그램 방법을 적용할 때의 보충 펄스가 인가되는 벌크는 상기 p-웰(30)에 해당할 수 있다. 또한, 보충 펄스가 인가되는 벌크는 플래시 메모리 장치가 형성되는 기판일 수도 있다. In the NAND type flash memory device, one block includes a plurality of cell strings as shown in FIG. 2. When the erase operation is performed on a block-by-block basis, the block is formed in the p-well p- well 30 may be provided. 9B to 12B, for example, a plurality of memory cells 10 arrays are formed in a p-well 30 (p-well) formed in a semiconductor substrate, and between adjacent cells arranged in series in one string Source / drain regions 13 and 15 are shared. The source / drain regions 13 and 15 are formed in the p-well 30. When a plurality of memory cell strings constituting a block are formed in the p-well 30, the bulk to which the supplemental pulse is applied when applying the programming method according to the embodiment of the present invention described with reference to Figs. 5A and 8A, And may correspond to the p-well 30. Further, the bulk to which the supplemental pulse is applied may be a substrate on which the flash memory device is formed.

도 9b 내지 도 12b에서 SG는 프로그램 대상 메모리 셀(A)이 위치하는 스트링의 접지 선택 트랜지스터(GST)와 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 선택된 게이트를 나타낸다. 또한, 도 9b 내지 도 12b에서 SCG(Selected Control Gate)는 프로그램 대상으로 선택된 메모리 셀의 선택된 제어 게이트를 나타내며, UCG(Un-selected Control Gate) 프로그램 대상으로 선택되지 않은 메모리 셀의 선택되지 않은 제어 게이트를 나타낸다.9B to 12B, SG represents the selected gate of the string selection transistor (GST) and the string selection transistor (SST) of the string where the program memory cell (A) is located. In FIGS. 9B to 12B, the SCG (Selected Control Gate) represents a selected control gate of a memory cell selected as a program target, and an unselected control gate of a memory cell not selected as a UCG (Un-selected Control Gate) .

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 선택된 워드 라인에 프로그램 펄스를 인가하기 위한 낸드형 플래시 메모리 장치의 일 스트링의 동작 상태는 다음과 같다. 9A and 9B, the operating state of one string of the NAND type flash memory device for applying the program pulse to the selected word line is as follows.

선택된 워드 라인 예컨대, 워드 라인 WL29를 통하여 선택된 메모리 셀(A)의 선택된 제어 게이트(27, SCG)에는 프로그램 전압(Vpgm)이 제공된다. The program voltage Vpgm is provided to the selected control gate 27 (SCG) of the selected memory cell, for example, the memory cell A selected through the word line WL29.

여기서, 선택된 메모리 셀(A)은 프로그램 펄스 인가 동안 프로그램 가능하도록 0V의 비트 라인 전압이 인가되는 스트링 상에 있고 선택 워드 라인에 연결된 메모리 셀을 말한다. Here, the selected memory cell A refers to a memory cell that is on a string to which a bit line voltage of 0 V is applied so as to be programmable during application of a program pulse and is connected to a selected word line.

선택되지 않은 워드 라인 WL31, WL30, WL28-WL0을 통하여 선택되지 않은 메모리 셀의 제어 게이트(UCG)에는 패스 전압(Vpass)이 제공되며, 접지 선택 라인(GSL)을 통하여 접지 선택 트랜지스터(GST)의 선택된 게이트(SG)에는 접지 전압(0V)이 제공되며, 스트링 선택 라인(SSL)을 통하여 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 선택된 게이트(SG)에는 전원 전압(Vcc)이 제공된다. 프로그램 대상 메모리 셀이 위치하는 스트링에 전기적으로 연결되는 비트 라인을 통하여 드레인에는 접지 전압(0V)이 제공된다. 공통 소스 라인(CSL)을 통하여 공통 소스(37)에는 드레인 유도 누설(drain-induced leakage)을 방지하도록 전원 전압(Vcc)이 제공된다. 상기 전원 전압(Vcc)은 예컨대, 약 2-3V 정도가 될 수 있다.The pass voltage Vpass is provided to the control gate UCG of the memory cell which is not selected through the unselected word lines WL31, WL30 and WL28-WL0 and the potential of the ground selection transistor GST through the ground selection line GSL The selected gate SG is provided with the ground voltage 0V and the selected gate SG of the string selection transistor SST is provided with the power supply voltage Vcc through the string selection line SSL. The drain is provided with a ground voltage (0V) through the bit line electrically connected to the string where the program memory cell is located. The common source 37 through the common source line CSL is provided with a power supply voltage Vcc to prevent drain-induced leakage. The power supply voltage Vcc may be about 2-3 V, for example.

프로그램 전압(Vpgm)으로 예를 들어, 기본 전압을 16V로 하여 단계적으로, 0.5V씩 증가되는 전압을 제공하고, 패스 전압(Vpass)으로 예를 들어, 8-10V의 전압을 제공할 수 있다.The program voltage Vpgm may be stepwise increased by 0.5 V, for example, by setting the base voltage to 16 V, and a voltage of 8-10 V may be provided at the pass voltage Vpass, for example.

도 9a 및 도 9b에서와 같이 선택된 워드 라인을 통하여 프로그램 대상 메모리 셀(A)에 프로그램 펄스를 인가한 후 채널에 보충 펄스를 인가하기 위한 낸드형 플래시 메모리 상태의 동작 상태는 도 10a 및 도 10b에서와 같을 수 있다. The operation state of the NAND type flash memory state for applying the supplemental pulse to the channel after applying the program pulse to the program target memory cell A through the selected word line as shown in FIGS. 9A and 9B is shown in FIGS. 10A and 10B &Lt; / RTI &gt;

도 10a 및 도 10b를 참조하면, 채널 전압을 올려주기 위해, 공통 소스 라인(CSL)을 통하여 공통 소스(37)에 전원 전압(Vcc)을 인가하며, 이 공통 소스(37)쪽 선택 게이트(SG) 즉, 접지 선택 라인(GSL)을 통하여 접지 선택 트랜지스터(GST)의 게이트에도 전원 전압(Vcc)을 인가한다. 10A and 10B, a power source voltage Vcc is applied to the common source 37 through the common source line CSL to raise the channel voltage, and the selection gate SG That is, the power supply voltage Vcc is also applied to the gate of the ground selection transistor GST through the ground selection line GSL.

이와 같이 공통 소스(37) 및 이 공통 소스(37)쪽 선택 게이트에 전원 전압(Vcc)을 인가한 상태에서 선택 워드 라인에 인가되는 프로그램 전압을 Vpgm에서 0V로 낮춘다. 즉, 선택된 워드 라인 예컨대, 워드 라인 WL29에 연결된 선택된 메모리 셀(A)의 선택된 제어 게이트(SCG)에 접지 전압(0V)을 제공한다. In this manner, the program voltage applied to the selected word line is lowered from Vpgm to 0 V while the power supply voltage Vcc is applied to the common source 37 and the selection gate of the common source 37. (0V) to the selected control gate (SCG) of the selected memory cell (A) connected to the selected word line, e.g., word line WL29.

선택되지 않은 워드 라인 WL31, WL30, WL28-WL0을 통하여 선택되지 않은 메모리 셀의 선택되지 않은 제어 게이트(UCG)에는 패스 전압(Vpass)이 제공된다. 스트링 선택 라인(SSL)을 통하여 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 선택 게이트(SG)에는 접지 전압(0V)이 제공된다. The unselected control gates UCG of the memory cells not selected through the unselected word lines WL31, WL30, WL28-WL0 are provided with the pass voltage Vpass. The selection gate SG of the string selection transistor SST is provided with the ground voltage (0 V) through the string selection line SSL.

그리고, 프로그램 대상 메모리 셀(A)이 위치하는 스트링에 전기적으로 연결되는 비트 라인을 통하여 드레인에는 전원 전압(Vcc) 또는 접지 전압(0V)이 제공될 수 있다.The drain may be provided with a power supply voltage Vcc or a ground voltage (0V) through a bit line electrically connected to a string where the program target memory cell A is located.

한편, 도 9a 및 도 9b에서와 같이 선택된 워드 라인을 통하여 프로그램 대상 메모리 셀(A)에 프로그램 펄스를 인가한 후 벌크(p-웰)에 보충 펄스를 인가하기 위한 낸드형 플래시 메모리 상태의 동작 상태는 도 10c 및 도 10d에서와 같을 수 있다. 9A and 9B, a program pulse is applied to the program target memory cell A through the selected word line, and an operation state of the NAND flash memory state for applying a supplemental pulse to the bulk (p-well) May be the same as in Figs. 10C and 10D.

도 10c 및 도 10d를 참조하면, 벌크(p-웰)에는 보충 펄스를 인가한다. Referring to Figs. 10C and 10D, a supplemental pulse is applied to the bulk (p-well).

이때, 공통 소스 라인(CSL)을 통하여 공통 소스(37)에는 접지 전압(0V)을 인가하며, 이 공통 소스(37)쪽 선택 게이트(SG) 즉, 접지 선택 라인(GSL)을 통하여 접지 선택 트랜지스터(GST)의 게이트에는 접지 전압(0V)이 인가되거나 플로팅(floating)될 수 있다. 그리고, 선택 워드 라인에 인가되는 프로그램 전압을 Vpgm에서 0V로 낮출 수 있다. 즉, 선택된 워드 라인 예컨대, 워드 라인 WL29에 연결된 선택된 메모리 셀(A)의 선택된 제어 게이트(SCG)에 접지 전압(0V)을 제공할 수 있다. 선택되지 않은 워드 라인 WL31, WL30, WL28-WL0을 통하여 선택되지 않은 메모리 셀의 선택되지 않은 제어 게이트(UCG)에도 접지 전압(0V)이 제공될 수 있다. 스트링 선택 라인(SSL)을 통하여 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 선택 게이트(SG)에는 접지 전압(0V)이 제공되거나 플로팅될 수 있다. 그리고, 프로그램 대상 메모리 셀(A)이 위치하는 스트링에 전기적으로 연결되는 비트 라인을 통하여 드레인에는 접지 전압(0V)이 제공되거나 플로팅될 수 있다. At this time, a ground voltage (0 V) is applied to the common source 37 through the common source line CSL and the ground selection voltage Vs is applied to the common source 37 through the selection gate SG, A ground voltage (0 V) may be applied or floating to the gate of the transistor GST. Then, the program voltage applied to the selected word line can be lowered from Vpgm to 0V. That is, it can provide a ground voltage (0V) to the selected control gate (SCG) of the selected memory cell, for example, the selected memory cell A connected to the word line WL29. The ground voltage (0V) may also be provided to unselected control gates UCG of memory cells not selected through unselected word lines WL31, WL30, WL28-WL0. The grounding voltage (0 V) may be supplied or floated to the selection gate SG of the string selection transistor SST through the string selection line SSL. Then, the drain can be provided with a ground voltage (0 V) or can be floated through a bit line electrically connected to the string where the memory cell A to be programmed is located.

도 10a 및 도 10b에서와 같이 채널에 보충 펄스를 인가하거나 도 10c 및 도 10d에서와 같이 벌크(p-웰)에 보충 펄스를 인가한 후, 선택된 워드 라인에 회복 펄스를 인가하기 위한 낸드형 플래시 메모리 장치의 동작 상태는 도 11a 및 도 11b에서와 같다. 10A and 10B, a supplementary pulse is applied to the channel, or a supplementary pulse is applied to the bulk (p-well) as shown in FIGS. 10C and 10D, and then a NAND type flash The operating state of the memory device is the same as in FIGS. 11A and 11B.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 선택된 워드 라인 예컨대, 워드 라인 WL29 을 통하여 선택된 메모리 셀(A)의 선택된 제어 게이트(SCG)에는 회복 펄스 전압(Vrec)이 제공된다. 선택되지 않은 워드 라인 WL31, WL30, WL28-WL0을 통하여 선택되지 않은 메모리 셀의 선택되지 않은 제어 게이트(UCG)에는 리드 전압(Vread)이 제공된다. Referring to FIGS. 11A and 11B, a selected control line (SCG) of a selected memory cell, for example, a memory cell A selected through word line WL29, is provided with a recovery pulse voltage Vrec. The read voltage Vread is provided to the unselected control gates UCG of the memory cells not selected through the unselected word lines WL31, WL30, WL28-WL0.

접지 선택 라인(GSL)을 통하여 접지 선택 트랜지스터(GST)의 선택 게이트에는 리드 전압(Vread)이 제공되며, 스트링 선택 라인(SSL)을 통하여 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 선택 게이트에도 리드 전압(Vread)이 제공된다. A read voltage Vread is provided to the selection gate of the ground selection transistor GST through the ground selection line GSL and a read voltage Vread is applied to the selection gate of the string selection transistor SST through the string selection line SSL. / RTI &gt;

프로그램 대상 메모리 셀(A)가 위치되는 스트링에 전기적으로 연결되는 비트 라인을 통하여 드레인에는 접지 전압(0V)이 제공된다. 공통 소스 라인(CSL)을 통하여 공통 소스(37)에는 접지 전압(0V)이 제공된다. 상기 리드 전압(Vread)은 리드시의 패스 전압으로서 예를 들어, 약 5-6V가 될 수 있다.The drain is provided with a ground voltage (0 V) through a bit line electrically connected to a string where the programmed memory cell A is located. The common source 37 is supplied with the ground voltage (0 V) through the common source line CSL. The read voltage Vread may be, for example, about 5-6V as a pass voltage at the time of reading.

도 11a 및 도 11b에서와 같이 선택된 워드 라인에 회복 펄스를 인가한 후, 선택된 워드 라인에 검증 펄스를 인가하기 위한 낸드형 플래시 메모리 장치의 동작 상태는 도 12a 및 도 12b에서와 같다. The operating state of the NAND type flash memory device for applying the verify pulse to the selected word line after applying the recovery pulse to the selected word line as shown in FIGS. 11A and 11B is as shown in FIGS. 12A and 12B.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 선택된 워드 라인 예컨대, 워드 라인 WL29을 통하여 선택된 메모리 셀(A)의 선택된 제어 게이트(SCG)에는 검증 펄스 전압(Vverify)이 제공된다. 선택되지 않은 워드 라인 WL31, WL30, WL28-WL0을 통하여 선택되지 않은 메모리 셀의 선택되지 않은 제어 게이트(UCG)에는 리드 전압(Vread)이 제공된다. 접지 선택 라인(GSL)을 통하여 접지 선택 트랜지스터(GST)의 선택 게이트(SG)에는 리드 전압(Vread)이 제공되며, 스트링 선택 라인(SSL)을 통하여 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 선택 게이트(SG)에도 리드 전압(Vread)이 제공된다. 프로그램 대상 메모리 셀(A)이 위치하는 스트링에 전기적으로 연결되는 비트 라인을 통하여 드레인에는 비트 라인 전압(Vbl)이 제공된다. 공통 소스 라인(CSL) 을 통하여 공통 소스(37)에는 접지 전압(0V)이 제공된다. 상기 리드 전압(Vread)은 예를 들어, 약 5-6V가 될 수 있다. 상기 비트 라인 전압(Vbl)은 검증시의 비트 라인 전압으로서 예를 들어 약 1-2V가 될 수 있다.이하에서는 본 발명에 따른 프로그램 방법에서의 보충 펄스 및 회복 전압 인가에 따른 문턱 전압 산포 개선 효과를 일반적인 ISPP방식을 적용한 종래의 프로그램 방법 및 보충 펄스만을 제어 게이트 및 벌크(예컨대, p-웰 또는 기판)에 인가한 경우와 비교하여 설명한다.12A and 12B, a verify pulse voltage Vverify is provided to a selected control gate SCG of a selected memory cell, for example, a memory cell A selected through a word line WL29. The read voltage Vread is provided to the unselected control gates UCG of the memory cells not selected through the unselected word lines WL31, WL30, WL28-WL0. The selection gate SG of the ground selection transistor GST is provided with the read voltage Vread through the ground selection line GSL and the selection gate SG of the string selection transistor SST is provided through the string selection line SSL. A lead-out voltage Vread is provided. A bit line voltage Vbl is provided to the drain through a bit line electrically connected to the string where the program target memory cell A is located. The common source 37 is supplied with the ground voltage (0 V) through the common source line CSL. The read voltage Vread may be, for example, about 5-6V. The bit line voltage Vbl may be, for example, about 1-2 V as a bit line voltage at the time of verification. Hereinafter, the effect of improving the threshold voltage dispersion according to the application of the supplementary pulse and the recovery voltage in the programming method according to the present invention Will be described in comparison with a conventional programming method using a general ISPP method and a case where only supplementary pulses are applied to a control gate and a bulk (for example, a p-well or a substrate).

도 13은 일반적인 ISPP 방식으로 프로그램시의 선택된 워드 라인에 인가되는 전압 펄스 파형도 및 이 ISPP 전압 펄스로 전하 트랩형 플래시(charge trap flash: CTF) 메모리 셀 프로그램시의 문턱 전압 변화를 보여준다. 도 14a 및 도 14b는 종래의 프로그램 방법 적용시의 프로그램 도식(program scheme) 및 메모리 셀의 문턱 전압 산포를 보여준다. FIG. 13 shows a voltage pulse waveform diagram applied to a selected word line at the time of programming in a general ISPP method and a threshold voltage change at the time of programming a charge trap flash (CTF) memory cell with the ISPP voltage pulse. FIGS. 14A and 14B show a program scheme and a threshold voltage distribution of a memory cell when applying the conventional programming method. FIG.

도 13을 참조하면, 일반적인 ISPP 방식에 따르면, 프로그램 전압을 워드 라인에 인가하여 선택된 메모리 셀을 프로그램한 후 검증 전압(Vver)을 인가하여 검증한다. 검증 결과 선택된 메모리 셀이 원하는 문턱 전압에 도달하지 못한 것으로 판정되면, 일정 크기만큼 증가된 프로그램 전압을 다시 인가하여 프로그램을 진행하고, 다시 검증을 진행한다. 이와 같이 일반적인 ISPP 방식에서는, 메모리 셀이 설정 문턱 전압에 도달하도록 프로그램 될 때까지, 프로그램 전압을 단계적으로 증가시키면서, 1회의 프로그램 동작 당 1회의 검증 동작을 진행한다.Referring to FIG. 13, according to a general ISPP method, a program voltage is applied to a word line to program a selected memory cell, and then a verify voltage Vver is applied to verify the program. If it is determined that the selected memory cell does not reach the desired threshold voltage as a result of the verification, the program voltage is increased again by increasing the programming voltage by a predetermined magnitude, and the verification is again performed. In the general ISPP system as described above, the verify operation is performed once per one program operation while gradually increasing the program voltage until the memory cell is programmed to reach the set threshold voltage.

일반적인 ISPP방식으로 프로그램시에는 프로그램 전압을 예를 들어, 16V에서 부터 0.5V씩 단계적으로 증가시키면서 한번의 프로그램 전압 인가 동작 및 한번의 검증 동작을 번갈아 반복한다. In the general ISPP method, the program voltage is gradually increased from 0.5 V to 1 V, for example, and the program voltage application operation and the verify operation are repeated alternately.

이와 같이 프로그램시, 전하 트랩형 플래시 메모리 셀은, 프로그램 펄스 인가후 문턱 전압(Vth)이 시간에 따라 증가하는 트랜션트 문턱전압(transient Vth) 특성을 가진다. 따라서, 예를 들어, 17V의 프로그램 펄스로 프로그램 했을 때, 문턱 전압이 검증 전압(Vref)보다 낮은 것으로 판정되었다해도, 시간에 따라 문턱 전압이 점차 증가하여 문턱 전압이 검증 전압(Vref)을 넘어서는 경우가 생기게 된다. As described above, in the program, the charge trap type flash memory cell has a transient threshold voltage (transient Vth) characteristic in which the threshold voltage (Vth) increases with time after application of the program pulse. Therefore, even if it is determined that the threshold voltage is lower than the verify voltage Vref when programming with a program pulse of, for example, 17V, if the threshold voltage gradually increases with time and the threshold voltage exceeds the verify voltage Vref .

이러한 경우에도, 도 14a에서 알 수 있는 바와 같이, 검증 동작에서는 프로그램 실패(program fail)로 판정되어, 다시 프로그램 펄스를 부가하게 되고, 결국은 메모리 셀이 오버 프로그램(over program) 된다. 따라서, 도 14b에서와 같이, 시간에 따른 문턱 전압 변화가 없는 경우에 비해, 메모리 셀의 문턱 전압 산포가 크다. In this case also, as can be seen from Fig. 14A, in the verify operation, it is determined that the program fails (program fail) and the program pulse is again added, and eventually the memory cell is over programmed. Therefore, as shown in FIG. 14B, the threshold voltage distribution of the memory cell is larger than in the case where there is no threshold voltage change with time.

이와 같이 일반적인 ISPP 방식으로 프로그램시, 충분히 프로그램된 메모리 셀도, 트렌션트 문턱 전압(transient Vth) 특성으로 인해, 검증시 프로그램 실패(program fail)로 판정 받아, 추가적으로 프로그램될 가능성이 있어, 문턱 전압 산포 발생 가능성이 커지게 된다.As described above, a sufficiently programmed memory cell at the time of programming using the general ISPP method is judged as a program failure at the time of verification due to the characteristic of the transient threshold voltage (transient Vth) and may be additionally programmed, The probability of occurrence becomes large.

도 15는 보충 펄스 즉, DC 변조(DC modulation)가 없을 때, 프로그램 전압을 인가한 이후의 메모리 셀의 문턱 전압이 변화하는 모습을 나타내는 그래프이다. 도 15에서 좌측의 세로축은 문턱 전압 변동량(△Vth)을 나타낸다.FIG. 15 is a graph showing a state in which the threshold voltage of the memory cell changes after application of the program voltage when there is no supplemental pulse, that is, DC modulation. 15, the vertical axis on the left side represents the threshold voltage variation (Vth).

도 15를 참조하면, 13V의 프로그램 펄스(pgm pulse)를 100μs 동안 인가한 후, 메모리 셀을 4.5V의 읽기 전압(Vread)으로 읽을 경우를 고려하자. 이때, 포화(saturation)될 때까지의 문턱 전압 변동량은 프로그램 전압 인가후 40μs 정도 경과한 시점에서부터는 약 0.1V 정도가 되며, 500μs 정도 경과한 시점에서부터는 약 0.01V 정도가 된다. Referring to FIG. 15, consider a case where a program pulse (pgm pulse) of 13 V is applied for 100 μs, and then the memory cell is read with a read voltage (Vread) of 4.5 V. At this time, the amount of variation in the threshold voltage until saturation becomes about 0.1 V from the point of time when 40 μs elapses after application of the program voltage, and becomes about 0.01 V from the point of 500 μs elapse.

이와 같이, 프로그램 전압 인가후 메모리 셀의 문턱 전압이 포화되기까지는 긴 시간이 필요하므로, 메모리 셀이 문턱 전압 포화 상태에 도달하는데 걸리는 시간을 단축시킬 필요가 있다.As described above, since it takes a long time to saturate the threshold voltage of the memory cell after application of the program voltage, it is necessary to shorten the time taken for the memory cell to reach the threshold voltage saturation state.

본 발명의 실시예에 따른 프로그램 방법에서는 벌크를 통하여 보충 펄스를 인가하고, 회복 전압을 선태된 메모리 셀에 인가하여 메모리 셀의 문턱 전압이 포화 상태에 도달하는 시간을 단축시킨다.In the programming method according to the embodiment of the present invention, a supplementary pulse is applied through the bulk and a recovery voltage is applied to the selected memory cell to shorten the time for the threshold voltage of the memory cell to reach the saturated state.

도 16은 프로그램 펄스에 이어 반대 극성의 보충 펄스 즉, DC 변조(DC modulation)를 제어 게이트를 통해 메모리 셀에 인가하는 gate pulse modulation 시의 DC 보충 펄스 인가 시간에 따른 메모리 셀의 문턱 전압이 변화하는 모습을 나타내는 그래프이다. 도 16에서 좌측의 세로축은 문턱 전압 변동량(△Vth)을 나타낸다.FIG. 16 is a timing chart showing the change of the threshold voltage of the memory cell according to the application time of the DC supplementary pulse at the time of the gate pulse modulation for applying the DC pulse to the memory cell through the control gate, Fig. In Fig. 16, the vertical axis on the left side represents the threshold voltage variation (DELTA Vth).

도 16을 참조하면, 13V의 프로그램 전압을 100μs 동안 인가한 후, 이어서 -2.9V의 DC 보충 펄스를 인가한 다음 메모리 셀을 4.5V의 읽기 전압(Vread)으로 읽을 경우를 고려하자. Referring to FIG. 16, consider a case where a program voltage of 13V is applied for 100μs, a DC supplementary pulse of -2.9V is subsequently applied, and a memory cell is read by a read voltage (Vread) of 4.5V.

도 15 및 도 16을 비교해보면, DC 보충 펄스를 10μs, 30μs, 50μs 동안 인가할 때 모두, 문턱 전압 변동량이 크게 줄어드는 것을 알 수 있다. 예를 들어, -2.9V의 DC 보충 펄스를 30μs 동안 인가했을 때, 프로그램 전압 인가후 40μs 경과한 시점에서 문턱 전압 변동량(△Vth)은 대략 10mV 정도가 되어, DC 보충 펄스를 인가하지 않은 경우의 문턱 전압 변동량(△Vth) 약 0.1V에 비해 크게 줄어드는 것을 알 수 있다.15 and 16, it can be seen that the amount of variation in the threshold voltage greatly decreases when the DC supplemental pulse is applied for 10 μs, 30 μs, and 50 μs. For example, when a DC replenishment pulse of -2.9V is applied for 30μs, the threshold voltage variation (ΔVth) is about 10mV after 40 μs has elapsed after application of the program voltage, and when the DC replenishment pulse is not applied And the threshold voltage variation (DELTA Vth) is greatly reduced compared with about 0.1 V.

도 15 및 도 16의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 프로그램 전압과 반대 극성의 DC 보충 펄스를 인가하면, 문턱 전압이 안정화되는 시간을 크게 단축시킬 수 있다.As can be seen from the comparison of Fig. 15 and Fig. 16, the application of the DC supplemental pulse of the opposite polarity to the program voltage can greatly shorten the time for which the threshold voltage is stabilized.

이와 같이, DC 보충 펄스를 워드 라인(제어 게이트)를 통해 선택된 메모리 셀에 인가하는 경우, 문턱 전압이 안정화되는 시간을 크게 단축시킬 수는 있다. 하지만, DC 보충 펄스를 선택된 워드 라인(제어 게이트)을 통해 네거티브 펄스로 인가하기 위해서는, 비휘발성 메모리의 회로 내에, 네거티브 전압을 생성시킬 수 있는 전압 발생기를 더 구비하는 것이 요구된다.Thus, when the DC supplemental pulse is applied to the selected memory cell through the word line (control gate), the time during which the threshold voltage is stabilized can be greatly shortened. However, in order to apply the DC supplemental pulse as a negative pulse through the selected word line (control gate), it is required to further include a voltage generator capable of generating a negative voltage in the circuit of the nonvolatile memory.

따라서, 프로그램 전압 인가후, DC 보충 펄스를 벌크를 통해 포지티브 펄스로 인가하는 경우를 고려해볼 수 있다. 하지만, 이 경우, 제어 게이트에 보충 펄스 인가시보다 문턱 전압의 포화 시간이 비교적 길어지는 문제가 있다. 물론, DC 보충 펄스를 벌크를 통해 인가하는 경우에도, 보충 펄스를 전혀 인가하지 않는 종래의 프로그램 방법에 비해 문턱 전압 포화시간은 크게 줄어들 수 있다.Therefore, it can be considered that, after application of the program voltage, the DC supplementary pulse is applied as a positive pulse through the bulk. However, in this case, there is a problem that the saturation time of the threshold voltage becomes relatively longer than when the supplemental pulse is applied to the control gate. Of course, even when the DC supplemental pulse is applied through the bulk, the threshold voltage saturation time can be greatly reduced compared with the conventional programming method in which the supplemental pulse is not applied at all.

도 17은 포지티브 펄스를 벌크에 가하지 않은 경우와 포지티브 펄스를 벌크에 가했을 때의 시간 경과에 따른 문턱 전압 변화를 비교하여 보여준다. 도 17의 포지티브 펄스 인가시의 문턱 전압 변화는 프로그램 전압 15V를 100μs 동안 인가 한 후 벌크에 포지티브 펄스 9V를 5μs 인가하여 얻은 결과이다.Fig. 17 shows a comparison of the threshold voltage change with time when the positive pulse is not applied to the bulk and when the positive pulse is applied to the bulk. The change in the threshold voltage at the time of application of the positive pulse in FIG. 17 is a result obtained by applying the programming voltage 15V for 100 μs and then applying the positive pulse 9 V for 5 μs to the bulk.

도 17을 살펴보면, 벌크에 포지티브 펄스를 인가한 경우, 그 포화시간이 단축되기는 하지만, 그럼에도 불구하고, 문턱전압(Vth)가 포지티브 펄스 인가후에 시간에 따라 서서히 감소하는 현상이 존재하며, 포화시간이 약 50∼100μs로 비교적 길다. 이는 벌크에 포지티브 전압 인가후 방전시간이 필요하기 때문이다.17, when the positive pulse is applied to the bulk, the saturation time is shortened. Nevertheless, there is a phenomenon that the threshold voltage Vth gradually decreases with time after application of the positive pulse, and the saturation time It is relatively long, about 50-100 μs. This is because the bulk requires a discharge time after applying a positive voltage.

도 18은 본 발명에 따른 프로그램 방법에서와 같이 벌크에 포지티브 펄스를 가한 후에 회복 전압을 인가하였을 때의 시간 경과에 따른 문턱 전압 변화를 도 17의 결과와 비교하여 보여준다.FIG. 18 shows a comparison of the threshold voltage change with time of the time when a recovery voltage is applied after applying a positive pulse to the bulk, as in the programming method according to the present invention, with the result of FIG.

도 18에서 포화된 Vth는 약 100ms의 지연(delay)을 둔 후에 포화된 상태에서 측정된 문턱 전압을 나타낸다. 비교예에 대한 문턱 전압은 프로그램 전압을 인가하고 나서, 벌크에 DC 보충 펄스를 인가한 후에 읽기 전압을 인가하여 측정된 것이다. 종래에 대한 문턱 전압은 벌크에 DC 보충 펄스 인가없이 프로그램 전압을 인가한 후에 읽기 전압을 인가하여 측정된 것이다. 도 18에서의 비교예 및 종래에 대한 문턱 전압 변화 그래프는 도 17에 보여진 바와 동일한 것이다.In FIG. 18, the saturated Vth represents a threshold voltage measured in a saturated state after a delay of about 100 ms. The threshold voltage for the comparative example was measured by applying a programming voltage and then applying a DC supplemental pulse to the bulk and then applying a read voltage. The conventional threshold voltage is measured by applying a read voltage after applying a program voltage to the bulk without applying a DC supplemental pulse. The graph of the threshold voltage change for the comparative example in FIG. 18 and the conventional example is the same as that shown in FIG.

본 발명에 대한 문턱 전압은 프로그램 전압을 인기하고 나서, 벌크에 DC 보충 펄스를 인가하고, 회복 전압 12V를 10μs동안 인가한 후 읽기 전압을 인가하여 측정된 것이다.The threshold voltage for the present invention was measured by applying a DC supplemental pulse to the bulk after applying the program voltage, applying a recovery voltage of 12 V for 10 μs, and then applying a read voltage.

도 17 및 도 18로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예에서는 문턱 전압이 포하되기까지 대략 100μs 정도의 시간이 걸린다. 반면에, 본 발명에서와 같이, 벌크를 통해 인가되는 DC 보충 펄스에 이어 선택된 메모리 셀에 회복 전압을 약 5∼10 μs 동안 부가적으로 인가해주면 비교예의 경우에 비해 문턱 전압이 포화되는 시간은 크게 단축시킬 수 있다.As can be seen from Figs. 17 and 18, in the comparative example, it takes about 100 mu s for the threshold voltage to drop. On the other hand, as in the present invention, when the recovery voltage is additionally applied to the selected memory cell for about 5 to 10 [micro] s after the DC replenish pulse applied through the bulk, the time for saturation of the threshold voltage is larger than that of the comparative example Can be shortened.

본 발명에 따른 프로그램 방법에서, 벌크를 통해 인가되는 보충 펄스는 예를 들어, 대략 10V 이하의 포지티브 전압(벌크의 관점에서)일 수 있다. 또한, 보충 펄스에 이어 워드 라인을 통해 메모리 셀에 인가되는 회복 전압은 펄스 형태로서, 예를 들어, 약 3-10V의 포지티브 전압(제어 게이트의 관점에서)일 수 있다. In the programming method according to the present invention, the supplemental pulses applied through the bulk may be, for example, a positive voltage (in terms of bulk) of about 10 V or less. In addition, the recovery voltage applied to the memory cell via the supplemental pulse followed by the word line may be in the form of a pulse, for example, a positive voltage of about 3-10V (in terms of the control gate).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 프로그램 방법에 따르면, 벌크 또는 채널을 통해 인가되는 보충 펄스에 이어 회복 전압을 부가함에 의해 전하의 안정화를 촉진하여 빠른 시간 내에 문턱 전압이 포화상태에 도달하도록 함으로써, 판정 오류에 기인한 오버 프로그램이 방지되어 문턱 전압 산포를 개선할 수 있다. As described above, according to the programming method of the present invention, stabilization of the charge is promoted by adding the recovery voltage to the supplementary pulse applied through the bulk or the channel so that the threshold voltage reaches the saturated state in a short time, An over program due to a judgment error can be prevented, and the threshold voltage dispersion can be improved.

또한, 각 ISPP 마다 보충 펄스 인가시에는 보충 펄스 인가시간ㅧ인가횟수(t보충 펄스 ㅧm) 만큼 프로그램 시간의 증가가 필요한데, 본 발명의 다른 실시예에서는 검증 전압을 두 단계로 나누어 제1검증 전압(Vref')을 이용한 검증을 통과한 이후에만 보충 펄스를 인가하므로, 문턱 전압 산포를 줄이는 효과가 있으면서도, 보충 펄스를 ISPP시에 매번 인가하는 것보다 프로그램 시간이 감소할 수 있어 효율적이다.In addition, when a supplemental pulse is applied to each ISPP, it is necessary to increase the program time by the number of times of applying the supplemental pulse (t supplementary pulse? M). In another embodiment of the present invention, Since the supplemental pulse is applied only after passing through the verification using the reference voltage Vref ', the program voltage can be reduced, and the programming time can be reduced more effectively than when the supplemental pulse is applied to the ISPP every time.

또한, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 프로그램 방법을 적용하면, 각 기록 상태에 해당하는 메모리 셀들의 문턱 전압 값 산포가 적으므로 멀티 레벨 셀 동작에서 각각의 기록 상태를 분리 인식하는 것이 가능하게 된다.In addition, by applying the programming method according to the present invention as described above, since the threshold voltage value distribution of the memory cells corresponding to each recording state is small, it is possible to separately recognize the recording states in the multi-level cell operation.

이상에서는 본 발명에 따른 프로그램 방법이 전하 트랩형 플래시 메모리 셀 또는 플로팅 게이트형 플래시 메모리 셀을 구비하는 플래시 메모리 소자에 적용되는 경우를 설명하였는데, 이는 예시적인 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 프로그램 방법은 전하의 안정화 문제가 있는 모든 비휘발성 메모리 소자에 적용 가능하다.In the above description, the programming method according to the present invention is applied to a flash memory device having a charge trap type flash memory cell or a floating gate type flash memory cell, but the present invention is not limited thereto. The programming method according to the present invention is applicable to all nonvolatile memory devices having a problem of charge stabilization.

도 1은 본 발명에 따른 프로그램 방법이 적용되어 프로그램 동작이 이루어질 수 있는 플래시 메모리 셀의 일 예를 개략적으로 보여준다.FIG. 1 schematically shows an example of a flash memory cell in which a program operation can be performed by applying the programming method according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 프로그램 방법이 적용되는 비휘발성 메모리 소자의 일 예로서 낸드형 플래시 메모리 소자의 회로도를 개략적으로 보여준다. 2 schematically shows a circuit diagram of a NAND type flash memory device as an example of a nonvolatile memory device to which the programming method according to the present invention is applied.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법을 보여주는 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a programming method of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 프로그램 방법에 따른 개선된 증가형 스텝 펄스 프로그램 기법(ISPP scheme)을 보여준다. FIG. 4 shows an improved incremental step pulse programming technique (ISPP scheme) according to the programming method of FIG.

도 5a는 프로그램 전압, 회복 전압 및 검증 전압이 선택된 워드 라인(WL) 즉, 선택된 메모리 셀의 제어 게이트를 통해 인가될 때, 보충 펄스가 벌크를 통해 인가되는 실시예를 보여준다.5A shows an embodiment in which a supplemental pulse is applied through a bulk when a program voltage, a recovery voltage, and a verify voltage are applied through the selected word line WL, i.e., the control gate of the selected memory cell.

도 5b는 프로그램 전압, 회복 전압 및 검증 전압이 선택된 워드 라인(WL) 즉, 선택된 메모리 셀의 제어 게이트를 통해 인가될 때, 보충 펄스가 채널을 통해 인가되는 실시예를 보여준다.5B shows an embodiment in which a supplemental pulse is applied through a channel when a program voltage, a recovery voltage and a verify voltage are applied through the selected word line WL, i.e., the control gate of the selected memory cell.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법을 보여주는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of programming a nonvolatile memory device according to another embodiment of the present invention.

도 7은 도 6의 프로그램 방법에 따른 개선된 증가형 스텝 펄스 프로그램 기법(ISPP scheme)을 보여준다. FIG. 7 shows an improved incremental step pulse programming technique (ISPP scheme) according to the programming method of FIG.

도 8a는 프로그램 전압, 회복 전압 및 제1 및 제2검증 전압(Vref')(Vref)이 선택된 워드 라인(WL) 즉, 선택된 메모리 셀의 제어 게이트를 통해 인가되고, 보충 펄스가 벌크를 통해 인가되는 실시예를 보여준다.FIG. 8A shows a case where the program voltage, the recovery voltage and the first and second verify voltages Vref 'and Vref are applied through the selected word line WL, that is, the control gate of the selected memory cell, Lt; / RTI &gt;

도 8b는 프로그램 전압, 회복 전압 및 제1 및 제2검증 전압(Vref')(Vref)이 선택된 워드 라인(WL) 즉, 선택된 메모리 셀의 제어 게이트를 통해 인가되고, 보충 펄스가 채널을 통해 인가되는 실시예를 보여준다.8B shows a state in which the program voltage, the recovery voltage and the first and second verify voltages Vref '(Vref) are applied through the selected word line WL, that is, the control gate of the selected memory cell, Lt; / RTI &gt;

도 9a 및 도 9b는 선택된 워드 라인에 프로그램 펄스가 인가되는 동작 상태를 보여준다.9A and 9B show an operation state in which a program pulse is applied to a selected word line.

도 10a 및 도 10b는 채널에 보충 펄스가 인가되는 동작 상태를 보여주며, 도 10c 및 도 10d는 벌크(p-웰)에 보충 펄스가 인가되는 동작 상태를 보여준다. FIGS. 10A and 10B show an operation state in which a supplemental pulse is applied to a channel, and FIGS. 10C and 10D show an operation state in which a supplemental pulse is applied to a bulk (p-well).

도 11a 및 도 11b는 선택된 워드 라인에 회복 펄스가 인가되는 동작 상태를 보여준다.11A and 11B show an operation state in which a recovery pulse is applied to a selected word line.

도 12a 및 도 12b는 선택된 워드 라인에 검증 펄스가 인가되는 동작 상태를 보여준다.12A and 12B show an operation state in which a verify pulse is applied to a selected word line.

도 13는 일반적인 ISPP 방식으로 프로그램시의 선택된 워드 라인에 인가되는 전압 펄스 파형도 및 이 ISPP 전압 펄스로 전하 트랩형 플래시(charge trap flash: CTF) 메모리 셀 프로그램시의 문턱 전압 변화를 보여준다. 13 shows a voltage pulse waveform diagram applied to a selected word line at the time of programming in a general ISPP method and a threshold voltage change at the time of programming a charge trap flash (CTF) memory cell with the ISPP voltage pulse.

도 14a 및 도 14b는 종래의 프로그램 방법 적용시의 프로그램 도식(program scheme) 및 메모리 셀의 문턱 전압 산포를 보여준다. FIGS. 14A and 14B show a program scheme and a threshold voltage distribution of a memory cell when applying the conventional programming method. FIG.

도 15은 보충 펄스 즉, DC 변조(DC modulation)가 없을 때, 프로그램 전압을 인가한 이후의 메모리 셀의 문턱 전압이 변화하는 모습을 나타내는 그래프이다.15 is a graph showing a state in which the threshold voltage of the memory cell changes after application of the program voltage when there is no DC modulation.

도 16는 프로그램 펄스에 이어 반대 극성의 보충 펄스 즉, DC 변조(DC modulation)를 제어 게이트를 통해 메모리 셀에 인가하는 gate pulse modulation 시의 DC 보충 펄스 인가 시간에 따른 메모리 셀의 문턱 전압이 변화하는 모습을 나타내는 그래프이다. FIG. 16 is a graph showing the relationship between the voltage applied to the memory cell and the threshold voltage of the memory cell according to the application time of the DC supplementary pulse during the gate pulse modulation for applying the DC pulse to the memory cell through the control gate, Fig.

도 17은 포지티브 펄스를 벌크에 가하지 않은 경우와 포지티브 펄스를 벌크에 가했을 때의 시간 경과에 따른 문턱 전압 변화를 비교하여 보여준다. Fig. 17 shows a comparison of the threshold voltage change with time when the positive pulse is not applied to the bulk and when the positive pulse is applied to the bulk.

도 18는 본 발명에 따른 프로그램 방법에서와 같이 벌크에 포지티브 펄스를 가한 후에 회복 전압을 인가하였을 때의 시간 경과에 따른 문턱 전압 변화를 도 17의 결과와 비교하여 보여준다.FIG. 18 shows a comparison of the threshold voltage change with time of the time when a recovery voltage is applied after applying a positive pulse to the bulk, as in the programming method according to the present invention, with the result of FIG.

Claims (23)

메모리 셀에 프로그램 전압을 인가하는 단계와;Applying a program voltage to the memory cell; 프로그램 전압 인가후 전하의 안정화를 촉진하도록 보충 펄스를 인가하는 단계와;Applying a supplemental pulse to promote stabilization of charge after application of the program voltage; 상기 보충 펄스에 이어서 상기 메모리 셀에 회복 전압을 인가하는 단계와;Applying a recovery voltage to the memory cell following the supplemental pulse; 상기 회복 전압 인가후에 검증 전압을 인가하여 검증하는 단계;를 포함하는 비휘발성 메모리 소자 프로그램 방법.And applying a verify voltage after the recovery voltage is applied to verify the nonvolatile memory device. 제1항에 있어서, 상기 보충 펄스는 상기 프로그램 전압에 의한 전계와 반대극성의 전계를 인가하도록 된 비휘발성 메모리 소자 프로그램 방법.The nonvolatile memory element programming method according to claim 1, wherein the supplemental pulse is adapted to apply an electric field of an opposite polarity to an electric field by the program voltage. 제1항에 있어서, 상기 보충 펄스는 상기 메모리 셀이 형성된 벌크 또는 채널을 통해서 인가되는 비휘발성 메모리 소자 프로그램 방법.2. The nonvolatile memory device programming method according to claim 1, wherein the supplemental pulse is applied through a bulk or a channel in which the memory cell is formed. 제1항에 있어서, 상기 검증 전압을 이용한 검증을 통과할 때까지, 프로그램 전압의 크기를 단계적으로 증가시키면서 프로그램 전압 인가, 보충 펄스 인가, 회복 전압 인가 및 검증 전압에 의한 검증 동작을 반복하는 비휘발성 메모리 소자 프로그램 방법.The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising: a nonvolatile memory that repeats a program voltage application, a supplemental pulse application, a recovery voltage application, and a verify operation by a verify voltage while gradually increasing the magnitude of the program voltage until the verification using the verify voltage is passed Memory element programming method. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 비휘발성 메모리 소자는 벌크 상에 형성된 복수의 메모리 셀의 낸드 배열 구조를 가지며,The nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the nonvolatile memory element has a NAND array structure of a plurality of memory cells formed on a bulk, 상기 메모리 셀은 낸드 배열 구조로 배치된 복수의 메모리 셀들 중 선택된 메모리 셀인 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법.Wherein the memory cell is a selected memory cell among a plurality of memory cells arranged in a NAND array structure. 제8항에 있어서, 상기 벌크는 반도체 기판에 형성된 p-웰이고, 상기 복수의 메모리 셀은 상기 p-웰에 소스/드레인을 공유하도록 어레이로 형성된 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법. 9. The method of claim 8, wherein the bulk is a p-well formed in a semiconductor substrate, and the plurality of memory cells are formed in an array to share a source / drain in the p-well. 제9항에 있어서, 상기 낸드 배열 구조는 복수의 메모리 셀 어레이를 각각 포함하는 복수의 스트링, 각 스트링 양측에 있는 접지 선택 트랜지스터 및 스트링 선택 트랜지스터를 포함하며, 10. The semiconductor memory device according to claim 9, wherein the NAND array structure includes a plurality of strings each including a plurality of memory cell arrays, a ground selection transistor on both sides of each string, and a string selection transistor, 상기 프로그램 전압, 검증 전압 및 회복 전압과 반대극성의 보충 펄스 인가는, 선택된 메모리 셀이 위치되는 스트링에 전기적으로 연결된 공통 소스 및 접지 선택 트랜지스터에는 0V보다 큰 전압을 인가하며, 상기 선택된 메모리 셀에는 접지 전압을 인가하는 오퍼레이션을 통하여 이루어지는 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 방법. The complementary pulse application of the opposite polarity to the program voltage, verify voltage and recovery voltage applies a voltage greater than 0 V to a common source and a ground selection transistor electrically connected to the string where the selected memory cell is located, And a voltage is applied to the nonvolatile memory element. (가) 메모리 셀에 프로그램 전압을 인가하고 이어서 제1검증 전압으로 검증하는 제1프로그래밍 단계와;(A) a first programming step of applying a program voltage to a memory cell and subsequently verifying with a first verify voltage; (나) 상기 제1검증 전압을 이용한 검증을 통과한 메모리 셀에 대해 전하의 안정화를 촉진하기 위하여 보충 펄스를 인가하는 단계와;(B) applying a supplemental pulse to facilitate the stabilization of the charge for the memory cell which has passed the verification using the first verify voltage; (다) 상기 보충 펄스에 이어서 상기 메모리 셀에 회복 전압을 인가하는 단계와;(C) applying a recovery voltage to the memory cell following the supplemental pulse; (라) 회복 전압 인가 후에 상기 제1검증 전압보다 큰 제2검증 전압으로 검증하는 단계;를 포함하는 비휘발성 메모리 소자 프로그램 방법.(D) verifying the second verify voltage to be greater than the first verify voltage after applying the recovery voltage. 삭제delete 제11항에 있어서, 상기 회복 전압은 상기 제1 및 제2검증 전압보다 크고 상기 제1 및 제2검증 전압 및 상기 프로그램 전압과 동일 극성인 포지티브 전압이고,12. The method of claim 11, wherein the recovery voltage is a positive voltage that is greater than the first and second verify voltages and is the same polarity as the first and second verify voltages and the program voltage, 상기 보충 펄스는 상기 프로그램 전압, 회복 전압 및 제1 및 제2검증 전압과는 반대 극성인 비휘발성 메모리 소자 프로그램 방법.Wherein the supplemental pulse is opposite in polarity to the program voltage, the recovery voltage, and the first and second verify voltages. 삭제delete 제11항에 있어서, 상기 (라) 단계에서의 상기 제2검증 전압을 이용한 검증을 통과하지 못할 때, 상기 메모리 셀에 프로그램 전압을 인가하고, 전하의 안정화를 촉진하기 위한 보충 펄스를 벌크 또는 채널을 통하여 인가하고, 회복 전압을 인가하고 상기 제2검증 전압으로 다시 검증하는 제2프로그래밍 단계;를 더 포함하는 비휘발성 메모리 소자 프로그램 방법.12. The method of claim 11, further comprising: applying a programming voltage to the memory cell when the verification using the second verify voltage in step (d) fails, and supplying a supplemental pulse for promoting charge stabilization to a bulk or channel And applying a recovery voltage and verifying again with the second verify voltage. &Lt; Desc / Clms Page number 21 &gt; 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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