KR101972167B1 - Semiconductor memory device and operating method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 메모리 장치의 동작 방법은 선택된 메모리 블록에 대응하는 벌크 영역에 소거 전압이 인가되는 동안에, 상기 선택된 메모리 블록에 연결된 워드 라인들에 특정한 전압 레벨에 도달할 때까지 상승하는 워드 라인 전압을 인가하는 것을 포함한다.The present invention relates to a semiconductor memory device. A method of operating a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention includes the steps of: during an erase voltage applied to a bulk region corresponding to a selected memory block, rising until a voltage level is reached at a word line connected to the selected memory block And applying a word line voltage.
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device.
반도체 메모리(semiconductor memory)는 실리콘(Si, silicon), 게르마늄(Ge, Germanium), 비화 갈륨(GaAs, gallium arsenide), 인화인듐(InP, indium phospide) 등과 같은 반도체를 이용하여 구현되는 기억장치이다. 반도체 메모리는 크게 휘발성 메모리(Volatile memory)와 불휘발성 메모리(Nonvolatile memory)로 구분된다.Semiconductor memory is a memory device implemented using semiconductors such as silicon (Si), germanium (Ge), gallium arsenide (GaAs), indium phosphide (InP) Semiconductor memory is divided into volatile memory and nonvolatile memory.
휘발성 메모리는 전원 공급이 차단되면 저장하고 있던 데이터가 소멸되는 메모리 장치이다. 휘발성 메모리에는 SRAM (Static RAM), DRAM (Dynamic RAM), SDRAM (Synchronous DRAM) 등이 있다. 불휘발성 메모리는 전원 공급이 차단되어도 저장하고 있던 데이터를 유지하는 메모리 장치이다. 불휘발성 메모리에는 ROM (Read Only Memory), PROM (Programmable ROM), EPROM (Electrically Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리, PRAM (Phase-change RAM), MRAM (Magnetic RAM), RRAM (Resistive RAM), FRAM (Ferroelectric RAM) 등이 있다. 플래시 메모리는 크게 노어 타입과 낸드 타입으로 구분된다.The volatile memory is a memory device in which the stored data is lost when the power supply is interrupted. Volatile memories include SRAM (Static RAM), DRAM (Dynamic RAM), and SDRAM (Synchronous DRAM). A nonvolatile memory is a memory device that retains data that has been stored even when the power supply is turned off. The non-volatile memory includes a ROM (Read Only Memory), a PROM (Programmable ROM), an EPROM (Electrically Programmable ROM), an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM), a flash memory, a PRAM RRAM (Resistive RAM), and FRAM (Ferroelectric RAM). Flash memory is divided into NOR type and NOR type.
반도체 메모리 장치, 예를 들면 플래시 메모리 장치의 소거 동작 시에 메모리 셀들의 벌크 영역에 고전압이 인가된다. 이러한 고전압으로 인해, 소거 동작이 반복될수록 반도체 메모리 장치의 메모리 셀들은 열화된다.A high voltage is applied to the bulk region of the memory cells in the erasing operation of the semiconductor memory device, for example, the flash memory device. Due to such a high voltage, the memory cells of the semiconductor memory device deteriorate as the erase operation is repeated.
본 발명의 실시 예는 반도체 메모리 장치의 메모리 셀들의 열화를 감소시키기 위한 것이다.An embodiment of the present invention is intended to reduce deterioration of memory cells of a semiconductor memory device.
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 메모리 장치의 동작 방법은 선택된 메모리 블록에 대응하는 벌크 영역에 소거 전압을 인가하고; 상기 소거 전압이 인가되는 동안에, 상기 선택된 메모리 블록에 연결된 워드 라인들에 특정한 전압 레벨에 도달할 때까지 상승하는 워드 라인 전압을 인가하는 것을 포함한다.A method of operating a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention includes applying an erase voltage to a bulk region corresponding to a selected memory block; And applying a word line voltage that rises until a certain voltage level is reached in the word lines connected to the selected memory block while the erase voltage is applied.
실시 예로서, 상기 워드 라인 전압은 상기 소거 전압이 상승할 때 함께 상승한다.In an embodiment, the word line voltage rises together when the erase voltage rises.
실시 예로서, 상기 워드 라인 전압의 라이징 슬롭은 상기 소거 전압의 라이징 슬롭보다 작을 수 있다.As an embodiment, the rising slope of the word line voltage may be less than the rising slope of the erase voltage.
실시 예로서, 상기 특정한 전압 레벨은 상기 소거 전압의 목표 전압 레벨보다 작을 수 있다.In an embodiment, the particular voltage level may be less than the target voltage level of the erase voltage.
본 발명의 다른 일면은 반도체 메모리 장치에 대한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 메모리 장치는 벌크 영역 상에 위치하는 복수의 메모리 블록들을 포함하는 메모리 셀 어레이; 및 상기 벌크 영역에 소거 전압을 인가하고, 상기 소거 전압이 인가되는 동안에 상기 복수의 메모리 블록들 중 선택된 메모리 블록의 워드 라인들에 특정한 전압 레벨에 도달할 때까지 상승하는 워드 라인 전압을 인가하도록 구성되는 주변 회로를 포함한다.Another aspect of the present invention relates to a semiconductor memory device. A semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention includes: a memory cell array including a plurality of memory blocks located on a bulk region; And applying an erase voltage to the bulk region and applying a word line voltage rising until a voltage level is reached at a word line of a selected one of the plurality of memory blocks while the erase voltage is applied, Lt; / RTI >
실시 예로서, 상기 워드 라인 전압은 상기 소거 전압이 상승할 때 함께 상승한다.In an embodiment, the word line voltage rises together when the erase voltage rises.
실시 예로서, 상기 워드 라인 전압의 라이징 슬롭은 상기 소거 전압의 라이징 슬롭보다 작을 수 있다.As an embodiment, the rising slope of the word line voltage may be less than the rising slope of the erase voltage.
실시 예로서, 상기 특정한 전압 레벨은 상기 소거 전압의 목표 전압 레벨보다 작을 수 있다.In an embodiment, the particular voltage level may be less than the target voltage level of the erase voltage.
본 발명의 실시 예에 따르면 반도체 메모리 장치의 메모리 셀들의 열화가 감소된다.According to the embodiment of the present invention, deterioration of memory cells of the semiconductor memory device is reduced.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 아래에 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 메모리 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 복수의 메모리 블록들 중 어느 하나를 보여주는 회로도이다.
도 3은 도 2의 메모리 셀들 중 어느 하나의 단면도이다.
도 4는 소거 동작 시에 행 라인들 및 벌크 영역에 인가되는 전압을 보여주는 테이블이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 소거 전압과 워드 라인 전압을 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 소거 전압과 워드 라인 전압을 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 소거 전압과 워드 라인 전압을 보여주는 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a more complete understanding of the drawings recited in the Detailed Description of the Invention, a brief description of each drawing is provided below.
1 is a block diagram showing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing one of the plurality of memory blocks of FIG. 1. FIG.
3 is a cross-sectional view of one of the memory cells of FIG.
4 is a table showing the voltages applied to the row lines and the bulk region in the erase operation.
5 is a graph showing an erase voltage and a word line voltage according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing an erase voltage and a word line voltage according to another embodiment of the present invention.
7 is a graph showing an erase voltage and a word line voltage according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish it, will be described with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. The embodiments are provided so that those skilled in the art can easily carry out the technical idea of the present invention to those skilled in the art.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Throughout the specification, when an element is referred to as " comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 메모리 장치를 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram showing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 반도체 메모리 장치(100)는 메모리 셀 어레이(110) 및 메모리 셀 어레이(110)를 구동하기 위한 주변 회로(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a
메모리 셀 어레이(110)는 행 라인들(RL)을 통해 어드레스 디코더(121)에 연결되고, 비트 라인들(BL)을 통해 읽기 및 쓰기 회로(123)에 연결된다. 메모리 셀 어레이(110)는 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz)을 포함한다. 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz)은 복수의 메모리 셀들을 포함한다. 예시적인 실시 예로서, 복수의 메모리 셀들은 불휘발성 메모리 셀들이다. 예시적인 실시 예로서, 복수의 메모리 셀들 각각은 싱글 레벨 셀(singl level cell) 또는 멀티 레벨 셀(multi level cell)일 수 있다.The
주변 회로(120)는 메모리 셀 어레이(110)를 구동한다. 주변 회로(120)는 어드레스 디코더(121), 전압 발생기(122), 읽기 및 쓰기 회로(123) 및 제어 로직(124)을 포함한다.The
어드레스 디코더(121)는 행 라인들(RL)을 통해 메모리 셀 어레이(110)에 연결된다. 행 라인들(RL)은 드레인 선택 라인들, 워드 라인들, 소스 선택 라인들, 공통 소스 라인을 포함한다. 어드레스 디코더(121)는 제어 로직(124)의 제어에 응답하여 동작하도록 구성된다. 어드레스 디코더(121)는 외부 또는 반도체 메모리 장치(100) 내부의 입출력 버퍼(미도시)로부터 어드레스(ADDR)를 수신한다.The
어드레스 디코더(121)는 수신된 어드레스(ADDR) 중 블록 어드레스를 디코딩하도록 구성된다. 어드레스 디코더(121)는 디코딩된 블록 어드레스에 따라 적어도 하나의 메모리 블록을 선택한다.The
프로그램 동작 및 읽기 동작 시에, 어드레스 디코더(121)는 수신된 어드레스(ADDR) 중 행 어드레스를 디코딩하도록 구성된다. 어드레스 디코더(121)는 디코딩된 행 어드레스에 따라 워드 라인들 중 하나를 선택할 것이다. 어드레스 디코더(121)는, 예를 들면 읽기 동작 시에, 수신된 어드레스(ADDR) 중 열 어드레스를 디코딩하고, 디코딩된 열 어드레스(Yi)를 읽기 및 쓰기 회로(123)에 전송할 것이다.In the program operation and the read operation, the
예시적인 실시 예로서, 어드레스 디코더(121)는 블록 디코더, 행 디코더, 열 디코더, 어드레스 버퍼 등을 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the
전압 발생기(122)는 반도체 메모리 장치(100)에 공급되는 전원 전압을 이용하여 복수의 전압들을 발생하도록 구성된다. 전압 발생기(122)는 제어 로직(124)의 제어에 응답하여 동작한다. 예시적인 실시 예로서, 전압 발생기(122)는 복수의 펌핑 커패시터들을 포함하고, 복수의 펌핑 커패시터들을 선택적으로 활성화하여 복수의 전압들을 발생할 수 있다.The
소거 동작 시에, 전압 발생기(122)는 메모리 셀 어레이(110)의 벌크 영역에 인가되기 위한 소거 전압(Vers), 그리고 워드 라인들에 인가되기 위한 워드 라인 전압(Vwl)을 발생하도록 구성된다.In an erase operation, the
소거 동작 시에, 전압 발생기(122)에서 발생되는 소거 전압(Vers)은 메모리 셀 어레이(110)의 벌크 영역에 인가된다. 소거 전압(Vers)이 벌크 영역에 인가될 때, 어드레스 디코더(121)는 선택된 메모리 블록에 연결된 워드 라인들에 전압 발생기(122)로부터 제공된 워드 라인 전압(Vwl)을 인가하고, 비선택된 메모리 블록에 연결된 워드 라인들(WL)을 플로팅(flaoting)시킬 수 있다.In the erase operation, the erase voltage Vers generated in the
본 발명의 실시 예에 따르면, 워드 라인 전압(Vwl)은 양의 전압이다. 워드 라인 전압(Vwl)은 소거 전압(Vers)이 인가되는 동안에 특정한 전압 레벨에 도달할 때까지 상승한다. 이때, 워드 라인 전압(Vwl)은 소거 전압(Vers)이 상승할 때 함께 상승할 수 있다. 이는, 도 5 내지 도 7을 참조하여 더 상세히 설명된다.According to an embodiment of the present invention, the word line voltage Vwl is a positive voltage. The word line voltage Vwl rises until a specific voltage level is reached while the erasing voltage Vers is applied. At this time, the word line voltage Vwl may rise together when the erase voltage Vers rises. This will be described in more detail with reference to Figures 5-7.
읽기 및 쓰기 회로(123)는 비트 라인들(BL)을 통해 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz)에 연결된다. 읽기 및 쓰기 회로(123)는 제어 로직(124)의 제어에 응답하여 동작한다.The read and write
프로그램 동작 및 읽기 동작 시에, 읽기 및 쓰기 회로(123)는 외부 또는 반도체 메모리 장치(100)의 입출력 버퍼(미도시)와 데이터(DATA)를 교환한다. 프로그램 시에, 읽기 및 쓰기 회로(123)는 데이터(DATA)를 수신하고, 수신된 데이터(DATA)를 선택된 워드 라인의 메모리 셀들에 프로그램한다. 읽기 동작 시에, 읽기 및 쓰기 회로(130)는 선택된 워드 라인의 메모리 셀들로부터 데이터를 읽고, 읽어진 데이터 중 디코딩된 열 어드레스(Yi)에 대응하는 데이터(DATA)를 출력한다.In the program operation and the read operation, the read and write
예시적인 실시 예로서, 읽기 및 쓰기 회로(130)는 페이지 버퍼들(또는 페이지 레지스터들), 열 선택 회로 등을 포함할 수 있다.As an example embodiment, the read and write circuitry 130 may include page buffers (or page registers), column select circuitry, and the like.
제어 로직(124)은 어드레스 디코더(121), 전압 발생기(122) 및 읽기 및 쓰기 회로(123)에 연결된다. 제어 로직(124)은 외부 또는 반도체 메모리 장치(100)의 입출력 버퍼(미도시)로부터 제어 신호(CTRL)를 수신한다. 제어 로직(124)은 제어 신호(CTRL)에 응답하여 반도체 메모리 장치(100)의 제반 동작을 제어하도록 구성된다.The
반도체 메모리 장치(100)는 입출력 버퍼(미도시)를 더 포함할 수 있다. 입출력 버퍼는 제어 로직(124)의 제어에 응답하여 동작할 것이다. 입출력 버퍼는 외부로부터 제어 신호(CTRL) 및 어드레스(ADDR)를 수신하고, 수신된 제어 신호(CTRL) 및 어드레스(ADDR)를 각각 제어 로직(124) 및 어드레스 디코더(121)에 전달할 것이다. 또한, 입출력 버퍼는 외부로부터의 데이터(DATA)를 읽기 및 쓰기 회로(123)에 전달하고, 읽기 및 쓰기 회로(123)로부터의 데이터(DATA)를 외부로 전달하도록 구성될 것이다.The
예시적인 실시 예로서, 반도체 메모리 장치(100)는 플래시 메모리 장치(Flash Memory Device) 일 수 있다.As an exemplary embodiment, the
도 2는 도 1의 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz) 중 어느 하나(BLK1)를 보여주는 회로도이다.2 is a circuit diagram showing one of the plurality of memory blocks BLK1 to BLKz (BLK1) of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제 1 메모리 블록(BLK1)은 복수의 메모리 셀들을 포함한다. 하나의 열에 배치되는 메모리 셀들은 하나의 셀 스트링을 형성한다. 하나의 셀 스트링은 소스 선택 트랜지스터(SST), 제 1 내지 제 n 메모리 셀들(M1~Mn) 및 드레인 선택 트랜지스터(DST)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, the first memory block BLK1 includes a plurality of memory cells. The memory cells arranged in one column form one cell string. One cell string includes a source select transistor (SST), first to nth memory cells (M1 to Mn), and a drain select transistor (DST).
하나의 메모리 블록(BLK1)은 공통 소스 라인(CSL), 소스 선택 라인(SSL), 제 1 내지 제 n 워드 라인들(WL1~WLn) 및 드레인 선택 라인(DSL)을 통해 어드레스 디코더(121)에 연결된다. 도 1을 참조하여 설명된 행 라인들(RL)은 도 2의 공통 소스 라인(CSL), 소스 선택 라인(SSL), 제 1 내지 제 n 워드 라인들(WL1~WLn) 및 드레인 선택 라인(DSL)을 포함한다. 소스 선택 라인(SSL)에는 소스 선택 트랜지스터들(예를 들면, SST)이 연결된다. 각 워드 라인에는 행 방향으로 배열되는 메모리 셀들이 연결된다. 드레인 선택 라인(DSL)에는 드레인 선택 트랜지스터(DST)가 연결된다. 공통 소스 라인(CSL)은 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz)에 공통 연결된다. 그리고, 하나의 메모리 블록(BLK1)은 제 1 내지 제 m 비트 라인들(BL1~BLm)에 연결된다. 각 비트 라인은 각 셀 스트링에 연결된다. 즉, 각 비트 라인에는 열 방향으로 배열되는 메모리 셀들이 연결된다.One memory block BLK1 is connected to the
제 1 내지 제 m 비트 라인들(BL1~BLm)은 제 1 내지 제 z 메모리 블록들(BLK1~BLKz)에 공통적으로 연결될 수 있다.The first to m-th bit lines BL1 to BLm may be commonly connected to the first to z-th memory blocks BLK1 to BLKz.
하나의 워드 라인에 연결된 메모리 셀들은 적어도 하나의 페이지를 구성한다. 반도체 메모리 장치(100)의 프로그램 동작 및 읽기 동작은 페이지 단위로 수행될 수 있다. 반도체 메모리 장치(100)의 소거 동작은 메모리 블록 단위로 수행될 수 있다.The memory cells connected to one word line constitute at least one page. The program operation and the read operation of the
도 3은 도 2의 메모리 셀들(M1~Mn) 중 어느 하나(M3)의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of any one of the memory cells M1 to Mn of FIG.
도 3을 참조하면, 제 3 메모리 셀(M3)은 그것에 대응하는 벌크 영역(210), 벌크 영역(210)의 내부에 배치되고 n 도전형의 도펀트로 도핑된 n 웰 영역들(220, 230), 그리고 벌크 영역(210) 위에 순차적으로 배치된 플로팅 게이트(240)와 컨트롤 게이트(250)를 포함한다. 벌크 영역(210)과 플로팅 게이트(240) 사이에는 터널 절연막(TIL, Tunnel Insulating Layer)이 배치된다. 컨트롤 게이트(250)는 제 3 워드 라인(WL3)에 연결된다. 벌크 영역(210)은 p 도전형의 도펀트로 도핑된 영역일 것이다. 예를 들면, 메모리 셀 어레이(110, 도 1 참조)는 트리플 웰 구조로 형성되고, 벌크 영역(210)은 포켓 p 웰(pocket p-well)에 포함될 수 있다.3, the third memory cell M3 includes a
플로팅 게이트(240)에는 프로그램 상태에 따라 복수의 전자들이 트랩된다. 소거 동작 시에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 컨트롤 게이트(250)에는 워드 라인 전압(Vwl)이 인가되고 벌크 영역(210)에는 소거 전압(Vers)이 인가됨으로써 플로팅 게이트(240)의 전자들이 벌크 영역(210)으로 이동한다. 소거 전압(Vers)은, 예를 들면 접지 전압으로부터 상승하여 목표 전압 레벨에 도달할 것이다. 소거 전압(Vers)의 목표 전압 레벨은 고전압(예를 들면, 20V)일 것이다.A plurality of electrons are trapped in the floating
워드 라인 전압(Vwl)은 접지 전압이고, 소거 전압(Vers)은 접지 전압으로부터 완만하게 상승하여 목표 전압 레벨에 도달한다고 가정한다. 소거 전압(Vers)이 목표 전압 레벨에 도달한 시점 뿐만 아니라 소거 전압(Vers)이 목표 전압 레벨에 도달하기 전에도 플로팅 게이트(240)의 전자들은 터널 절연막(TIL)을 통해 벌크 영역(210)으로 이동할 것이다. 소거 전압(Vers)은 완만하게 상승하므로, 터널 절연막(TIL)을 통해 단위 시간 당 흐르는 전류량은 상대적으로 적을 것이다. 터널 절연막(TIL)에 유발되는 스트레스 또한 상대적으로 적을 것이다. 터널 절연막(TIL)에 유발되는 전계(electric field) 또한 상대적으로 적을 것이다. 다만, 이 경우 소거 전압(Vers)이 목표 전압 레벨에 도달하는 시간이 길기 때문에, 소거 동작 속도는 증가할 것이다.It is assumed that the word line voltage Vwl is the ground voltage and the erase voltage Vers gently rises from the ground voltage to reach the target voltage level. Electrons of the floating
워드 라인 전압(Vwl)은 접지 전압이고, 소거 전압(Vers)은 접지 전압으로부터 급격하게 상승하여 목표 전압 레벨에 도달한다고 가정한다. 즉, 소거 전압(Vers)이 접지 전압으로부터 목표 전압 레벨에 도달하는 시간은 상대적으로 짧을 것이다. 플로팅 게이트(240)의 전자들은 터널 절연막(TIL)을 통해 벌크 영역(210)으로 급격하게 이동할 것이다. 소거 전압(Vers)이 급격하게 상승할 때 터널 절연막(TIL)을 통해 단위 시간 당 흐르는 전류량은 상대적으로 클 것이다. 터널 절연막(TIL)에 유발되는 스트레스는 상대적으로 클 것이다. 터널 절연막(TIL)에 유발되는 전계는 상대적으로 클 것이다. 따라서, 제 3 메모리 셀(M3)은 쉽게 열화될 것이다. 다만, 이 경우 소거 전압(Vers)이 목표 전압 레벨에 도달하는 시간이 짧기 때문에, 소거 동작 속도는 감소될 것이다.It is assumed that the word line voltage Vwl is the ground voltage and the erase voltage Vers rises sharply from the ground voltage to reach the target voltage level. That is, the time at which the erase voltage Vers reaches the target voltage level from the ground voltage will be relatively short. The electrons of the floating
결과적으로, 소거 전압(Vers)이 급격하게 상승할수록 소거 동작 속도는 향상되는 반면, 메모리 셀(M3)은 쉽게 열화될 것이다.As a result, the erase operation speed is improved as the erase voltage Vers rapidly rises, while the memory cell M3 will easily deteriorate.
본 발명의 실시 예에 따르면, 소거 전압(Vers)이 인가되는 동안에, 워드 라인들(WL1~WLn, 도 2 참조)에 인가되는 워드 라인 전압(Vwl)은 특정한 전압 레벨에 도달할 때까지 상승한다. 소거 전압(Vers)이 급격하게 상승하더라도 워드 라인 전압(Vwl)도 함께 상승하므로 메모리 셀들에 유발되는 스트레스는 감소할 수 있다. 상승하는 워드 라인 전압(Vwl)은 급격하게 상승하는 소거 전압(Vers)을 보상한다. 또한, 소거 전압(Vers)이 급격하게 상승하는 경우 소거 동작 속도가 향상될 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따르면, 소거 동작에 따른 메모리 셀들의 열화가 감소될 뿐만 아니라 소거 동작 속도가 향상된다.According to the embodiment of the present invention, while the erase voltage Vers is applied, the word line voltage Vw1 applied to the word lines WL1 to WLn (see FIG. 2) rises until a specific voltage level is reached . Even if the erase voltage Vers rises abruptly, the word line voltage Vwl also increases together, so that the stress caused in the memory cells can be reduced. The rising word line voltage Vwl compensates for the erasing voltage Vers which rises sharply. In addition, the erase operation speed can be improved when the erase voltage Vers rises sharply. As a result, according to the embodiment of the present invention, deterioration of memory cells due to the erase operation is reduced, and erase operation speed is improved.
도 4는 소거 동작 시에 행 라인들(DSL, WL1~WLn, SSL) 및 벌크 영역에 인가되는 전압을 보여주는 테이블이다.4 is a table showing the voltages applied to the row lines (DSL, WL1 to WLn, SSL) and the bulk region in the erase operation.
도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 메모리 셀 어레이(110)의 벌크 영역에는 소거 전압(Vers)이 인가된다. 제 1 내지 제 n 워드 라인들(WL1~WLn)에는 워드 라인 전압(Vwl)이 인가된다. 소스 선택 라인(SSL) 및 드레인 선택 라인(DSL)에는 선택 전압(Vs)이 인가된다. 예를 들면, 선택 전압(Vs)은 소거 전압(Vers)보다 낮고, 워드 라인 전압(Vwl)보다 높을 수 있다. 다른 실시 예로서, 소스 선택 라인(SSL) 및 드레인 선택 라인(DSL)은 선택 전압(Vs)을 제공받지 않고 플로팅될 수 있다. 이 밖에도, 소스 선택 라인(SSL) 및 드레인 선택 라인(DSL)은 다양한 방법으로 구동될 수 있음이 이해될 것이다.1, 2, and 4, an erase voltage Vers is applied to the bulk region of the
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 소거 전압(Vers)과 워드 라인 전압(Vwl)을 보여주는 그래프이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 소거 전압(Vers)과 워드 라인 전압(Vwl2)을 보여주는 그래프이다. 도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 소거 전압(Vers)과 워드 라인 전압(Vwl3)을 보여주는 그래프이다.5 is a graph showing an erase voltage Vers and a word line voltage Vwl according to an embodiment of the present invention. 6 is a graph showing an erase voltage Vers and a word line voltage Vwl2 according to another embodiment of the present invention. 7 is a graph showing an erase voltage Vers and a word line voltage Vw13 in accordance with another embodiment of the present invention.
먼저 도 5를 참조하면, 먼저, 소거 전압(Vers) 및 워드 라인 전압(Vwl)은 접지 전압으로 유지된다. 제 1 시간(t1)에서, 소거 전압(Vers)은 상승하기 시작한다. 그리고, 워드 라인 전압(Vwl)은 소거 전압(Vers)이 상승할 때 함께 상승한다. 예시적인 실시 예로서, 워드 라인 전압(Vwl)의 라이징 슬롭(b)은 소거 전압(Vers)의 라이징 슬롭(a)보다 작을 수 있다.Referring first to FIG. 5, first, the erase voltage Vers and the word line voltage Vwl are maintained at the ground voltage. At the first time t1, the erase voltage Vers begins to rise. Then, the word line voltage Vwl rises together when the erase voltage Vers rises. As an exemplary embodiment, the rising slope b of the word line voltage Vwl may be less than the rising slope a of the erasing voltage Vers.
제 2 시간(t2)에서, 소거 전압(Vers)은 제 1 전압 레벨(V1)에 도달한다. 제 1 전압 레벨(V1)은 목표 전압 레벨에 해당한다. 그 후에, 소거 전압(Vers)은 제 1 전압 레벨(V1)로 유지된다. 워드 라인 전압(Vwl)은 제 2 시간(t2)에 제 2 전압 레벨(V2)에 도달한다. 그 후에, 워드 라인들(WL1~WLn, 도 2 참조)은 디스차지되어 워드 라인 전압(Vwl)은 감소한다.At the second time t2, the erase voltage Vers reaches the first voltage level V1. The first voltage level V1 corresponds to the target voltage level. Thereafter, the erase voltage Vers is maintained at the first voltage level V1. The word line voltage Vwl reaches the second voltage level V2 at the second time t2. After that, the word lines WL1 to WLn (see FIG. 2) are discharged and the word line voltage Vw1 decreases.
예시적인 실시 예로서, 도 5에 도시된 바와 같이 소거 전압(Vers)과 워드 라인 전압(Vwl)은 각각 제 1 전압 레벨(V1) 및 제 2 전압 레벨(V2)에 동시(t2)에 도달한다. 예시적인 실시 예로서, 워드 라인 전압(Vwl)은 도 5에 도시된 바와 같이 소거 전압(Vers)이 제 1 전압 레벨(V1)로 유지될 때 디스차지될 수 있다. 하나의 메모리 셀(예를 들면, 도 3의 M3)의 벌크 영역(예를 들면, 도 3의 210)과 컨트롤 게이트(250)에 인가되는 전압들의 차이의 최대 값은 소거 전압이 제 1 전압 레벨(V1)에 도달하는 시점이 아니라, 워드 라인 전압(Vwl)이 감소하여 접지 전압에 도달하는 시점일 것이다.In an exemplary embodiment, the erase voltage Vers and the word line voltage Vwl reach the first voltage level V1 and the second voltage level V2, respectively, at the same time t2, as shown in Fig. 5 . As an exemplary embodiment, the word line voltage Vwl may be discharged when the erase voltage Vers is maintained at the first voltage level Vl, as shown in Fig. The maximum value of the difference between the voltages applied to the bulk region (e. G., 210 in FIG. 3) and the
제 3 시간(t3)에서, 소거 전압(Vers)은 감소할 것이다. 예시적인 실시 예로서, 소거 전압(Vers)이 감소하여 접지 전압에 도달한 후에, 소거가 정상적으로 수행되었는지 판별하기 위한 검증 동작이 수행될 것이다.At the third time t3, the erase voltage Vers will decrease. In an exemplary embodiment, after the erase voltage Vers has decreased to reach the ground voltage, a verify operation will be performed to determine whether the erase has been normally performed.
본 발명의 실시 예에 따르면, 소거 동작 시에, 워드 라인 전압(Vwl)은 특정한 전압 레벨(V2)에 도달할 때까지 상승한 후에 디스차지된다. 이에 따라 소거 전압(Vers)에 의해 메모리 셀들에 과도한 스트레스가 유발되는 것이 방지될 것이다. 따라서, 소거 동작에 따른 메모리 셀들의 열화는 감소될 것이다.According to an embodiment of the present invention, in the erase operation, the word line voltage Vwl rises until it reaches a certain voltage level V2 and is discharged. Thus, the erasing voltage Vers will prevent excessive stress from being caused to the memory cells. Thus, the deterioration of the memory cells due to the erase operation will be reduced.
한편, 본 발명의 실시 예는 소거 전압(Vers)과 워드 라인 전압(Vwl)이 각각 제 1 전압 레벨(V1) 및 제 2 전압 레벨(V2)에 동시(t2)에 도달하는 것에 한정되지 않는다.On the other hand, the embodiment of the present invention is not limited to the case where the erase voltage Vers and the word line voltage Vwl reach the first voltage level V1 and the second voltage level V2 at the same time t2, respectively.
도 6을 참조하면, 워드 라인 전압(Vwl2)은 제 2 시간(t2)에 제 3 전압 레벨(V3)에 도달한다. 그리고 소거 전압(Vers)은 제 3 시간(t3)에 제 1 전압 레벨(V1)에 도달한다. 즉, 소거 전압(Vers)이 목표 전압 레벨(V1)에 도달하기 전에 워드 라인 전압(Vwl2)은 제 3 전압 레벨(V3)에 도달하고, 워드 라인 전압(Vwl2)은 디스차지될 수 있다.Referring to Fig. 6, the word line voltage Vwl2 reaches the third voltage level V3 at the second time t2. And the erase voltage Vers reaches the first voltage level V1 at the third time t3. That is, the word line voltage Vwl2 reaches the third voltage level V3 before the erase voltage Vers reaches the target voltage level V1, and the word line voltage Vwl2 may be discharged.
이어서 도 7을 참조하면, 소거 전압(Vers)은 제 2 시간(t2)에 제 1 전압 레벨(V1)에 도달한다. 그리고 워드 라인 전압(Vwl3)은 제 3 시간(t3)에 제 4 전압 레벨(V4)에 도달한다. 즉, 소거 전압(Vers)이 목표 전압 레벨(V1)에 도달한 후에 워드 라인 전압(Vwl3)은 제 4 전압 레벨(V4)에 도달하고, 워드 라인 전압(Vwl3)은 디스차지될 수 있다.Referring next to FIG. 7, the erase voltage Vers reaches the first voltage level V1 at a second time t2. And the word line voltage Vw13 reaches the fourth voltage level V4 at the third time t3. That is, after the erase voltage Vers reaches the target voltage level V1, the word line voltage Vw13 reaches the fourth voltage level V4 and the word line voltage Vw13 can be discharged.
본 발명의 실시 예에 따르면, 워드 라인 전압은 특정한 전압 레벨에 도달할 때까지 상승한 후에 디스차지된다. 이에 따라 고 전압의 소거 전압에 의해 메모리 셀들에 과도한 스트레스가 유발되는 것이 방지될 것이다. 따라서, 메모리 셀들의 열화는 감소될 것이다.According to an embodiment of the present invention, the word line voltage rises until it reaches a certain voltage level and then is discharged. Thereby preventing excessive stress on the memory cells due to the erase voltage of the high voltage. Thus, the deterioration of the memory cells will be reduced.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변경이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims of the present invention as well as the claims of the following.
110: 메모리 셀 어레이 120: 주변 회로
121: 어드레스 디코더 122: 전압 발생기
123: 읽기 및 쓰기 회로 124: 제어 로직
210: 벌크 영역 220, 230: n 웰 영역들
240: 플로팅 게이트 250: 컨트롤 게이트
Vers: 소거 전압 Vwl: 워드 라인 전압110: memory cell array 120: peripheral circuit
121: address decoder 122: voltage generator
123: read and write circuit 124: control logic
210:
240: floating gate 250: control gate
Vers: Erase voltage Vwl: Word line voltage
Claims (14)
선택된 메모리 블록에 대응하는 벌크 영역에 소거 전압을 인가하고;
상기 소거 전압이 인가되는 동안, 특정한 전압 레벨에 도달할 때까지 상승하는 워드 라인 전압을 상기 선택된 메모리 블록에 연결된 워드 라인들에 인가하는 것을 포함하는 동작 방법.A method of operating a semiconductor memory device comprising:
Applying an erase voltage to a bulk region corresponding to the selected memory block;
And applying a word line voltage that rises until a particular voltage level is reached while the erase voltage is applied to word lines connected to the selected memory block.
상기 워드 라인 전압은 상기 소거 전압이 상승할 때 함께 상승하는 동작 방법.The method according to claim 1,
Wherein the word line voltage rises together when the erase voltage rises.
상기 워드 라인 전압의 라이징 슬롭은 상기 소거 전압의 라이징 슬롭보다 작은 동작 방법.The method according to claim 1,
Wherein the rising slope of the word line voltage is less than the rising slope of the erase voltage.
상기 특정한 전압 레벨은 상기 소거 전압의 목표 전압 레벨보다 작은 동작 방법.The method according to claim 1,
Wherein the specific voltage level is less than the target voltage level of the erase voltage.
상기 소거 전압이 인가되는 동안, 상기 워드 라인 전압은 상기 특정한 전압 레벨에 도달한 이후에 디스차지되는 동작 방법.The method according to claim 1,
Wherein the word line voltage is discharged after reaching the specified voltage level while the erase voltage is applied.
상기 워드 라인 전압은 상기 소거 전압이 상승하여 목표 전압 레벨로 유지될 때 디스차지되는 동작 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the word line voltage is discharged when the erase voltage rises to a target voltage level.
상기 워드 라인 전압은 상기 소거 전압이 상승하여 목표 전압 레벨에 도달하는 시점에 상기 특정한 전압 레벨에 도달하는 동작 방법.The method according to claim 1,
Wherein the word line voltage reaches the particular voltage level when the erase voltage rises to reach a target voltage level.
상기 워드 라인 전압은 상기 소거 전압이 상승하여 목표 전압 레벨에 도달한 이후에 상기 특정한 전압 레벨에 도달하는 동작 방법.The method according to claim 1,
Wherein the word line voltage reaches the specific voltage level after the erase voltage rises to reach a target voltage level.
상기 워드 라인 전압이 상기 특정한 전압 레벨에 도달한 이후에 상기 소거 전압이 목표 전압 레벨에 도달하는 동작 방법.The method according to claim 1,
Wherein the erase voltage reaches a target voltage level after the word line voltage reaches the particular voltage level.
상기 벌크 영역에 소거 전압을 인가하고, 상기 소거 전압이 인가되는 동안에 특정한 전압 레벨에 도달할 때까지 상승하는 워드 라인 전압을 상기 복수의 메모리 블록들 중 선택된 메모리 블록의 워드 라인들에 인가하도록 구성되는 주변 회로를 포함하는 반도체 메모리 장치.A memory cell array including a plurality of memory blocks located on a bulk region; And
Applying an erase voltage to the bulk region and applying a word line voltage rising until a specific voltage level is reached while the erase voltage is applied to word lines of a selected one of the plurality of memory blocks A semiconductor memory device comprising a peripheral circuit.
상기 워드 라인 전압은 상기 소거 전압이 상승할 때 함께 상승하는 반도체 메모리 장치.11. The method of claim 10,
And the word line voltage rises together when the erase voltage rises.
상기 워드 라인 전압의 라이징 슬롭은 상기 소거 전압의 라이징 슬롭보다 작은 반도체 메모리 장치.11. The method of claim 10,
Wherein a rising ramp of the word line voltage is smaller than a rising ramp of the erase voltage.
상기 특정한 전압 레벨은 상기 소거 전압의 목표 전압 레벨보다 작은 반도체 메모리 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the specific voltage level is smaller than a target voltage level of the erase voltage.
상기 워드 라인 전압은 상기 특정한 전압 레벨에 도달한 이후에 디스차지되는 반도체 메모리 장치.
11. The method of claim 10,
And the word line voltage is discharged after reaching the specific voltage level.
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