KR102606468B1 - Nonvolatile memory device, storage device including nonvolatile memory device and programming method for programming data into nonvolatile memory device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예들에 따른 스토리지 장치는, 불휘발성 메모리 장치, 그리고 상기 불휘발성 메모리 장치로 제1 데이터, 어드레스 및 제1 커맨드를 전송하고, 그리고 상기 제1 커맨드를 전송한 후에 상기 불휘발성 메모리 장치로 적어도 하나의 데이터를 더 전송하도록 구성되는 컨트롤러를 포함한다. 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 제1 커맨드에 응답하여 상기 제1 데이터에 기반한 프로그램 동작을 시작하고, 상기 적어도 하나의 데이터가 더 전송됨에 따라 상기 제1 데이터 및 상기 적어도 하나의 데이터에 기반하여 상기 프로그램 동작을 지속하도록 구성된다.A storage device according to embodiments of the present invention includes a non-volatile memory device, transmits first data, an address, and a first command to the non-volatile memory device, and after transmitting the first command, the non-volatile memory device It includes a controller configured to further transmit at least one data. The nonvolatile memory device starts a program operation based on the first data in response to the first command, and as the at least one data is further transmitted, the nonvolatile memory device starts the program operation based on the first data and the at least one data. It is configured to continue operation.
Description
본 발명은 반도체 회로에 관한 것으로, 더 상세하게는 불휘발성 메모리 장치, 불휘발성 메모리 장치를 포함하는 스토리지 장치 및 불휘발성 메모리 장치에 데이터를 프로그램 하는 프로그램 방법에 관한 것이다.The present invention relates to semiconductor circuits, and more specifically, to a non-volatile memory device, a storage device including a non-volatile memory device, and a programming method for programming data in a non-volatile memory device.
스토리지 장치는 컴퓨터, 스마트 폰, 스마트 패드 등과 같은 호스트 장치의 제어에 따라 데이터를 저장하는 장치이다. 스토리지 장치는 하드 디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive)와 같이 자기 디스크에 데이터를 저장하는 장치, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD, Solid State Drive), 메모리 카드 등과 같이 반도체 메모리, 특히 불휘발성 메모리에 데이터를 저장하는 장치를 포함한다.A storage device is a device that stores data under the control of a host device such as a computer, smart phone, smart pad, etc. Storage devices are devices that store data on magnetic disks, such as hard disk drives (HDDs), and semiconductor memories, especially non-volatile memories, such as solid state drives (SSDs) and memory cards. Includes devices that
불휘발성 메모리는 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) 등을 포함한다.Non-volatile memory includes ROM (Read Only Memory), PROM (Programmable ROM), EPROM (Electrically Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM), flash memory, PRAM (Phase-change RAM), MRAM (Magnetic RAM), Includes RRAM (Resistive RAM), FRAM (Ferroelectric RAM), etc.
반도체 제조 기술이 발전되면서, 스토리지 장치와 통신하는 컴퓨터, 스마트폰, 스마트패드 등과 같은 호스트 장치의 동작 속도가 향상되고 있다. 또한, 스토리지 장치 및 스토리지 장치의 호스트 장치에서 사용되는 콘텐츠의 용량이 증가하고 있다. 이에 따라, 더 향상된 동작 속도를 갖는 스토리지 장치에 대한 요구가 지속적으로 제기되고 있다.As semiconductor manufacturing technology develops, the operating speed of host devices such as computers, smartphones, and smart pads that communicate with storage devices is improving. Additionally, the capacity of content used in storage devices and their host devices is increasing. Accordingly, demands for storage devices with improved operating speeds are continuously being raised.
본 발명의 목적은 향상된 동작 속도를 갖는 불휘발성 메모리 장치, 불휘발성 메모리 장치를 포함하는 스토리지 장치 및 불휘발성 메모리 장치에 데이터를 프로그램 하는 프로그램 방법을 제공하는 데에 있다.The purpose of the present invention is to provide a non-volatile memory device with improved operating speed, a storage device including a non-volatile memory device, and a programming method for programming data in the non-volatile memory device.
본 발명의 실시 예들에 따른 스토리지 장치는, 불휘발성 메모리 장치, 그리고 상기 불휘발성 메모리 장치로 제1 데이터, 어드레스 및 제1 커맨드를 전송하고, 그리고 상기 제1 커맨드를 전송한 후에 상기 불휘발성 메모리 장치로 적어도 하나의 데이터를 더 전송하도록 구성되는 컨트롤러를 포함한다. 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 제1 커맨드에 응답하여 상기 제1 데이터에 기반한 프로그램 동작을 시작하고, 상기 적어도 하나의 데이터가 더 전송됨에 따라 상기 제1 데이터 및 상기 적어도 하나의 데이터에 기반하여 상기 프로그램 동작을 지속하도록 구성된다.A storage device according to embodiments of the present invention includes a non-volatile memory device, transmits first data, an address, and a first command to the non-volatile memory device, and after transmitting the first command, the non-volatile memory device It includes a controller configured to further transmit at least one data. The nonvolatile memory device starts a program operation based on the first data in response to the first command, and as the at least one data is further transmitted, the nonvolatile memory device starts the program operation based on the first data and the at least one data. It is configured to continue operation.
본 발명의 실시 예들에 따른 불휘발성 메모리 장치는, 복수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 어레이, 상기 복수의 메모리 셀들과 비트 라인들을 통해 연결되며, 외부 장치로부터 수신되는 데이터를 로드하도록 구성되는 페이지 버퍼 회로, 그리고 상기 복수의 메모리 셀들과 워드 라인들을 통해 연결되며, 상기 페이지 버퍼 회로에 로드되는 데이터에 따라 상기 복수의 메모리 셀들 중 선택된 메모리 셀들에 대해 프로그램 동작을 수행하도록 구성되는 행 디코더 회로를 포함한다. 상기 페이지 버퍼 회로에 제1 데이터가 로드됨에 따라 상기 행 디코더 회로 및 상기 페이지 버퍼 회로는 프로그램 동작을 시작하도록 구성된다. 상기 페이지 버퍼 회로에 제2 데이터 및 제3 데이터가 순차적으로 추가로 로드됨에 따라, 상기 프로그램 동작이 순차적으로 갱신되고 그리고 지속된다.A nonvolatile memory device according to embodiments of the present invention includes a memory cell array including a plurality of memory cells, a page buffer connected to the plurality of memory cells through bit lines, and configured to load data received from an external device. circuit, and a row decoder circuit connected to the plurality of memory cells through word lines and configured to perform a program operation on selected memory cells among the plurality of memory cells according to data loaded into the page buffer circuit. . As first data is loaded into the page buffer circuit, the row decoder circuit and the page buffer circuit are configured to start a program operation. As second data and third data are further sequentially loaded into the page buffer circuit, the program operation is sequentially updated and continued.
본 발명의 실시 예들에 따른 불휘발성 메모리 장치에 데이터를 프로그램하는 프로그램 방법은, 상기 불휘발성 메모리 장치에 제1 데이터를 전송하여 프로그램 동작을 시작하는 단계, 상기 불휘발성 메모리 장치에 제2 데이터를 전송하여 상기 프로그램 동작을 갱신하고 상기 프로그램 동작을 지속하는 단계, 그리고 상기 불휘발성 메모리 장치에 제3 데이터를 전송하여 상기 프로그램 동작을 더 갱신하고 상기 프로그램 동작을 지속하는 단계를 포함한다.A programming method for programming data in a non-volatile memory device according to embodiments of the present invention includes starting a program operation by transmitting first data to the non-volatile memory device, and transmitting second data to the non-volatile memory device. updating the program operation and continuing the program operation, and transmitting third data to the non-volatile memory device to further update the program operation and continue the program operation.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 제1 데이터에 기반한 프로그램 루프가 수행되는 동안, 제2 데이터가 로드된다. 제2 데이터가 로드되는 시간이 숨겨지므로(shadowed), 향상된 동작 속도를 갖는 불휘발성 메모리 장치, 불휘발성 메모리 장치를 포함하는 스토리지 장치 및 불휘발성 메모리 장치에 데이터를 프로그램 하는 프로그램 방법이 제공된다.According to embodiments of the present invention, second data is loaded while a program loop based on first data is performed. Since the time at which the second data is loaded is shadowed, a non-volatile memory device with improved operation speed, a storage device including the non-volatile memory device, and a programming method for programming data in the non-volatile memory device are provided.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 불휘발성 메모리 장치의 프로그램 제어부와 컨트롤러의 프로그램 제어부에 의해 프로그램 동작이 수행되는 예를 보여주는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 장치를 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 페이지 버퍼 회로를 보여주는 블록도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 프로그램 동작을 입출력 라인들 및 레디-비지 신호의 관점으로 보여주는 타이밍도이다.
도 7은 메모리 셀들에 프로그램되는 데이터에 따라 메모리 셀들의 문턱 전압들이 형성된 예를 보여준다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따라 프로그램 동작이 수행되는 과정을 보여주는 순서도이다.
도 9는 검증 시에 검증 읽기가 수행되는 방법을 보여주는 순서도이다.
도 10은 소거 상태의 메모리 셀들의 문턱 전압 산포들을 보여준다.
도 11은 도 10의 메모리 셀들에서 첫 번째 프로그램 루프가 수행되는 과정을 보여준다.
도 12는 메모리 셀들의 문턱 전압들이 도 10으로부터 변화된 예를 보여준다.
도 13은 도 11에 이어서 두 번째 프로그램 루프가 수행되는 과정을 보여준다.
도 14는 메모리 셀들의 문턱 전압들이 도 12로부터 변화된 예를 보여준다.
도 15는 제2 데이터가 먼저 전송되고 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램이 수행된 때의 메모리 셀들의 문턱 전압들을 보여준다.
도 16은 두 번째 프로그램 루프에서 프로그램 전압이 유지되는 예를 보여준다.
도 17은 하나의 물리 페이지가 세 개의 논리 페이지들을 포함할 때에 본 발명의 실시 예에 따른 프로그램 동작이 수행되는 과정을 보여준다.
도 18은 각 메모리 셀에 3-비트가 프로그램될 때에, 메모리 셀들이 갖는 문턱 전압들의 예를 보여준다.
도 19는 각 메모리 셀에 3-비트가 프로그램될 때에, 첫 번째 프로그램 루프가 수행되는 과정을 보여준다.
도 20은 메모리 셀들이 둘 이상의 프로그램 동작을 통해 프로그램되는 예를 보여준다.
도 21은 메모리 셀들이 둘 이상의 프로그램 동작을 통해 프로그램되는 다른 예를 보여준다.
도 22는 각 메모리 셀에 4-비트가 프로그램될 때에, 메모리 셀들이 갖는 문턱 전압들의 예를 보여준다.
도 23은 불휘발성 메모리 장치의 프로그램 제어부와 컨트롤러)의 프로그램 제어부에 의해 프로그램 동작이 수행되는 응용 예를 보여주는 순서도이다.
도 24 및 도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 프로그램 동작을 입출력 라인들 및 레디-비지 신호의 관점으로 보여주는 타이밍도이다.
도 26은 도 23의 방법에 따라 메모리 셀들에서 프로그램 루프가 진행되는 과정을 보여준다.
도 27 및 도 28은 도 26의 프로그램 루프들에 의해 메모리 셀들의 문턱 전압들이 변하는 예를 보여준다.
도 29는 도 23의 방법에 따라 메모리 셀들에서 프로그램 루프가 진행되는 과정의 다른 예를 보여준다.
도 30은 도 29의 프로그램 루프들에 의해 메모리 셀들의 문턱 전압들이 변하는 예를 보여준다.
도 31은 도 23의 방법에 따라 메모리 셀들에서 프로그램 루프가 진행되는 과정의 다른 예를 보여준다.
도 32는 도 23의 방법에 따라 메모리 셀들에서 프로그램 루프가 진행되는 과정의 다른 예를 보여준다.
도 33은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 블록을 보여주는 회로도이다.
도 34는 본 발명의 실시 예에 따른 컨트롤러를 보여주는 블록도이다.
도 35는 본 발명의 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치를 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram showing a storage device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flowchart showing an example of a program operation performed by a program control unit of a nonvolatile memory device and a program control unit of a controller.
Figure 3 is a block diagram showing a non-volatile memory device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a block diagram showing a page buffer circuit according to an embodiment of the present invention.
Figures 5 and 6 are timing diagrams showing program operations according to an embodiment of the present invention from the perspective of input/output lines and ready-busy signals.
Figure 7 shows an example in which threshold voltages of memory cells are formed according to data programmed into the memory cells.
Figure 8 is a flowchart showing the process in which program operations are performed according to embodiments of the present invention.
9 is a flowchart showing how verification read is performed during verification.
Figure 10 shows threshold voltage distributions of memory cells in an erased state.
FIG. 11 shows a process in which the first program loop is performed in the memory cells of FIG. 10.
FIG. 12 shows an example where the threshold voltages of memory cells are changed from FIG. 10.
Figure 13 shows the process in which the second program loop is performed following Figure 11.
FIG. 14 shows an example in which the threshold voltages of memory cells are changed from FIG. 12.
Figure 15 shows the threshold voltages of memory cells when second data is transmitted first and programming of the first program loop is performed.
Figure 16 shows an example in which the program voltage is maintained in the second program loop.
Figure 17 shows a process in which a program operation according to an embodiment of the present invention is performed when one physical page includes three logical pages.
Figure 18 shows an example of the threshold voltages of memory cells when 3-bits are programmed in each memory cell.
Figure 19 shows the process in which the first program loop is performed when 3-bits are programmed in each memory cell.
Figure 20 shows an example in which memory cells are programmed through two or more program operations.
Figure 21 shows another example in which memory cells are programmed through two or more program operations.
Figure 22 shows an example of the threshold voltages of memory cells when 4-bits are programmed in each memory cell.
Figure 23 is a flowchart showing an application example in which a program operation is performed by the program control unit of the non-volatile memory device and the controller.
Figures 24 and 25 are timing diagrams showing program operations according to an embodiment of the present invention from the perspective of input/output lines and ready-busy signals.
FIG. 26 shows the process in which a program loop progresses in memory cells according to the method of FIG. 23.
Figures 27 and 28 show examples where the threshold voltages of memory cells change due to the program loops of Figure 26.
Figure 29 shows another example of a program loop in memory cells according to the method of Figure 23.
Figure 30 shows an example of the threshold voltages of memory cells changing due to the program loops of Figure 29.
Figure 31 shows another example of a program loop in memory cells according to the method of Figure 23.
FIG. 32 shows another example of a program loop in memory cells according to the method of FIG. 23.
Figure 33 is a circuit diagram showing a memory block according to an embodiment of the present invention.
Figure 34 is a block diagram showing a controller according to an embodiment of the present invention.
Figure 35 is a block diagram showing a computing device according to an embodiment of the present invention.
이하에서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, in order to explain in detail enough to enable a person skilled in the art of the present invention to easily implement the technical idea of the present invention, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. .
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치(100)를 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 스토리지 장치(100)는 불휘발성 메모리 장치(110), 컨트롤러(120), 그리고 RAM (130)을 포함한다.Figure 1 is a block diagram showing a
불휘발성 메모리 장치(110)는 복수의 불휘발성 메모리 셀들을 포함하며, 컨트롤러(120)의 제어에 따라 복수의 불휘발성 메모리 셀들에 대해 프로그램 동작, 읽기 동작 및 소거 동작을 수행하도록 구성된다. 불휘발성 메모리 장치(110)는 입출력 라인들(DQ)을 통해 컨트롤러(120)로부터 커맨드 또는 어드레스를 수신하고, 컨트롤러(120)와 데이터를 교환할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(110)는 커맨드(120)의 요청을 처리할 수 있는 상태인지를 가리키는 레디-비지 신호(RnB)를 컨트롤러(120)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(110)가 컨트롤러(120)의 요청을 처리할 수 있는 레디 상태일 때에, 불휘발성 메모리 장치(110)는 레디-비지 신호(RnB)를 하이 레벨로 설정할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(110)가 내부 동작을 수행 중이며 컨트롤러(120)의 요청을 처리할 수 없는 비지 상태일 때에, 불휘발성 메모리 장치(110)는 레디-비지 신호(RnB)를 로우 레벨로 설정할 수 있다.The
불휘발성 메모리 장치(110)는 컨트롤러(120)의 요청에 따라 프로그램 동작을 제어하도록 구성되는 프로그램 제어부(PCU1)를 포함한다. 프로그램 제어부(PCU1)는 컨트롤러(120)의 요청에 따라 프로그램 동작을 제어할 수 있다. 프로그램 제어부(PCU1)에 의해 제어되는 프로그램 동작은 도 2를 참조하여 더 상세하게 설명된다.The
컨트롤러(120)는 외부의 호스트 장치의 요청에 따라 불휘발성 메모리 장치(110)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 불휘발성 메모리 장치(110)의 프로그램 동작, 읽기 동작 및 소거 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(120)는 입출력 라인들(DQ)를 통해 불휘발성 메모리 장치(110)로 커맨드 및 어드레스를 전송하고, 불휘발성 메모리 장치(110)와 데이터를 교환할 수 있다. 컨트롤러(120)는 불휘발성 메모리 장치(110)로부터 수신되는 레디-비지 신호에 기반하여 불휘발성 메모리 장치(110)를 제어할 수 있다.The
컨트롤러(120)는 프로그램 제어부(PCU2)를 포함한다. 프로그램 제어부(PCU2)는 불휘발성 메모리 장치(110)의 프로그램 동작을 요청하며, 프로그램 동작을 제어할 수 있다. 프로그램 제어부(PCU2)에 의해 제어되는 프로그램 동작은 도 2를 참조하여 더 상세하게 설명된다.The
컨트롤러(120)는 RAM (130)을 버퍼 메모리, 캐시 메모리 또는 동작 메모리로 사용할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 외부의 호스트 장치로부터 수신되는 데이터를 RAM (130)에 저장하고, RAM (130)에 저장된 데이터를 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송하고, 불휘발성 메모리 장치(110)에 프로그램 동작을 요청할 수 있다. 컨트롤러(120)는 불휘발성 메모리 장치(110)에 읽기 동작을 요청하고, 불휘발성 메모리 장치(110)로부터 수신되는 데이터를 RAM (130)에 저장하고, RAM (130)에 저장된 데이터를 외부의 호스트 장치로 출력할 수 있다.The
도 2는 불휘발성 메모리 장치(110)의 프로그램 제어부(PCU1)와 컨트롤러(120)의 프로그램 제어부(PCU2)에 의해 프로그램 동작이 수행되는 예를 보여주는 순서도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, S110 단계에서, 컨트롤러(120)의 프로그램 제어부(PCU2)는 불휘발성 메모리 장치(110)로 제1 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들어, 제1 데이터는 한 번의 프로그램 동작을 통해 메모리 셀들에 프로그램될 데이터 중 일부 데이터일 수 있다. 예를 들어, 제1 데이터는 하나의 물리 페이지에 속한 논리 페이지들 중에서 적어도 하나의 논리 페이지에 해당하는 데이터를 포함할 수 있다.FIG. 2 is a flowchart showing an example of a program operation performed by the program control unit (PCU1) of the
제1 데이터를 전송한 후에, 컨트롤러(120)의 프로그램 제어부(PCU2)는 프로그램 실행을 확정할 수 있다. 즉, 프로그램 제어부(PCU)는 프로그램 동작을 통해 프로그램될 데이터의 전부가 전송되기 전에, 프로그램 동작을 시작할 것을 불휘발성 메모리 장치(110)에 요청할 수 있다.After transmitting the first data, the program control unit (PCU2) of the
프로그램 실행의 확정에 따라, S130 단계에서, 불휘발성 메모리 장치(110)의 프로그램 제어부(PCU1)는 제1 데이터에 기반하여 프로그램 동작을 시작할 수 있다. 프로그램 동작을 시작한 후에, 불휘발성 메모리 장치(110)의 프로그램 제어부(PCU1)는 레디-비지 신호를 레디 상태로 전환하여, 추가 데이터를 수신할 수 있음을 컨트롤러(120)에 통지할 수 있다.Upon confirmation of program execution, in step S130, the program control unit (PCU1) of the
S140 단계에서, 컨트롤러(120)의 프로그램 제어부(PCU1)는 불휘발성 메모리 장치(110)에서 프로그램 동작이 수행되는 동안, 제2 데이터를 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 제2 데이터는 한 번의 프로그램 동작을 통해 메모리 셀들에 프로그램될 데이터의 나머지 데이터일 수 있다. 예를 들어, 제2 데이터는 하나의 물리 페이지에 속한 논리 페이지들 중에서 적어도 하나의 논리 페이지에 해당하는 데이터를 포함할 수 있다.In step S140, the program control unit (PCU1) of the
제2 데이터가 수신됨에 따라, S150 단계에서, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제1 데이터 및 제2 데이터에 기반하여 프로그램 동작을 지속할 수 있다. 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(110)는 S130 단계에서 시작된 프로그램 동작을 제1 데이터 및 제2 데이터에 기반하여 지속할 수 있다.As the second data is received, in step S150, the
본 발명의 실시 예들에 따르면, 프로그램 동작을 통해 프로그램될 데이터 중 일부인 제1 데이터가 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송된 후에 프로그램 동작이 시작된다. 프로그램 동작이 수행되는 동안, 나머지 데이터인 제2 데이터가 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송된다. 따라서, 제2 데이터가 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송되는 시간이 숨겨질(shadowed) 수 있으며, 스토리지 장치(100)의 프로그램 동작의 시간이 감소된다.According to embodiments of the present invention, the program operation begins after first data, which is part of data to be programmed through the program operation, is transmitted to the
예시적으로, S110 단계 내지 S150 단계는 연속적으로 수행될 수 있다. 컨트롤러(120)는 제1 데이터를 전송(S110 단계)하고 프로그램 동작이 시작(S120 단계 및 S130 단계)된 후에, 바로 이어서 제2 데이터를 전송(S140 단계)할 수 있다. 제1 데이터를 전송하고 프로그램 동작이 시작된 후에 불휘발성 메모리 장치(110)가 레디-비지 신호를 레디 상태로 설정하더라도, 컨트롤러(120)는 제2 데이터를 전송하는 것 외의 다른 액세스 동작은 허용되지 않을 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)가 불휘발성 메모리 장치(110)에 다른 프로그램 동작을 요청하거나, 읽기 동작을 요청하거나 또는 소거 동작을 요청하는 액세스 동작들은 금지될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)가 불휘발성 메모리 장치(110)를 리셋하는 것, 불휘발성 메모리 장치(110)의 동작 중지를 요청하는 것, 또는 불휘발성 메모리 장치(110)의 상태를 파악하기 위한 상태 읽기를 요청하는 것과 같은 제어 동작들은 허용될 수 있다.Exemplarily, steps S110 to S150 may be performed sequentially. After transmitting the first data (step S110) and starting the program operation (steps S120 and S130), the
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 장치(110)를 보여주는 블록도이다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 불휘발성 메모리 장치(110)는 메모리 셀 어레이(111), 행 디코더 회로(113), 페이지 버퍼 회로(115), 패스-페일 체크 회로(PFC), 데이터 입출력 회로(117), 그리고 제어 로직 회로(119)를 포함한다.Figure 3 is a block diagram showing a
메모리 셀 어레이(111)는 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz)을 포함한다. 각 메모리 블록은 복수의 메모리 셀들을 포함한다. 각 메모리 블록은 적어도 하나의 접지 선택 라인(GSL), 복수의 워드 라인들(WL), 그리고 적어도 하나의 스트링 선택 라인(SSL)을 통해 행 디코더 회로(113)에 연결될 수 있다. 각 메모리 블록은 복수의 비트 라인들(BL)을 통해 페이지 버퍼 회로(115)에 연결될 수 있다. 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz)은 복수의 비트 라인들(BL)에 공통으로 연결될 수 있다. 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz)의 메모리 셀들은 동일한 구조들을 가질 수 있다.The
예시적으로, 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz) 각각은 소거 동작의 단위일 수 있다. 메모리 셀 어레이(111)의 메모리 셀들은 하나의 메모리 블록의 단위로 소거될 수 있다. 하나의 메모리 블록에 속한 메모리 셀들은 동시에 소거될 수 있다. 다른 예로서, 각 메모리 블록은 복수의 서브 블록들로 분할될 수 있다. 복수의 서브 블록들 각각은 소거 동작의 단위일 수 있다.By way of example, each of the plurality of memory blocks BLK1 to BLKz may be a unit of an erase operation. Memory cells of the
예시적으로, 복수의 메모리 블록들(BLK1~BLKz) 각각은 블록 어드레스에 의해 식별되는 물리적 저장 공간을 포함할 수 있다. 복수의 워드 라인들(WL) 각각은 행 어드레스에 의해 식별되는 물리적 저장 공간에 대응할 수 있다. 복수의 비트 라인들(BL) 각각은 열 어드레스에 의해 식별되는 물리적 저장 공간에 대응할 수 있다.Exemplarily, each of the plurality of memory blocks BLK1 to BLKz may include a physical storage space identified by a block address. Each of the plurality of word lines WL may correspond to a physical storage space identified by a row address. Each of the plurality of bit lines BL may correspond to a physical storage space identified by a column address.
예시적으로, 각 메모리 블록은 복수의 물리 페이지들을 포함하며, 각 물리 페이지는 복수의 메모리 셀들을 포함할 수 있다. 각 물리 페이지는 프로그램 동작의 단위일 수 있다. 각 물리 페이지의 메모리 셀들은 동시에 프로그램될 수 있다. 각 물리 페이지는 복수의 논리 페이지들을 포함할 수 있다. 각 물리 페이지의 메모리 셀들 각각에 프로그램되는 비트들은 각각 논리 페이지들을 형성할 수 있다. 각 물리 페이지의 메모리 셀들에 프로그램되는 첫 번째 비트들은 첫 번째 논리 페이지를 형성할 수 있다. 각 물리 페이지의 메모리 셀들에 프로그램되는 K-번째 비트들(K는 양의 정수)은 K-번째 논리 페이지를 형성할 수 있다.By way of example, each memory block may include a plurality of physical pages, and each physical page may include a plurality of memory cells. Each physical page may be a unit of program operation. Memory cells in each physical page can be programmed simultaneously. Each physical page may include multiple logical pages. Bits programmed into each memory cell of each physical page may form logical pages. The first bits programmed into the memory cells of each physical page may form the first logical page. The K-th bits (K is a positive integer) programmed into the memory cells of each physical page may form the K-th logical page.
행 디코더 회로(113)는 복수의 접지 선택 라인들(GSL), 복수의 워드 라인들(WL), 그리고 복수의 스트링 선택 라인들(SSL)을 통해 메모리 셀 어레이(111)에 연결된다. 행 디코더 회로(113)는 제어 로직 회로(119)의 제어에 따라 동작한다. 행 디코더 회로(113)는 컨트롤러(120)로부터 입출력 채널을 통해 수신되는 어드레스를 디코딩하고, 디코딩된 어드레스에 따라 스트링 선택 라인들(SSL), 워드 라인들(WL), 그리고 접지 선택 라인들(GSL)에 인가되는 전압들을 제어할 수 있다.The
예를 들어, 프로그램 동작 시에, 행 디코더 회로(113)는, 어드레스에 의해 선택된 메모리 블록의 선택된 워드 라인에 프로그램 전압(VGPM)을 인가하고, 선택된 메모리 블록의 비선택된 워드 라인들에 패스 전압(VPASS)을 인가할 수 있다. 읽기 동작 시에, 행 디코더 회로(113)는 어드레스에 의해 선택된 메모리 블록의 선택된 워드 라인에 선택 읽기 전압(VRD)을 인가하고, 선택된 메모리 블록의 비선택된 워드 라인들에 비선택 읽기 전압(VREAD)을 인가할 수 있다. 소거 동작 시에, 행 디코더 회로(113)는 어드레스에 의해 선택된 메모리 블록의 워드 라인들에 소거 전압들(예를 들어, 접지 전압 또는 접지 전압과 유사한 레벨들을 갖는 저전압들)을 인가할 수 있다.For example, during a program operation, the
페이지 버퍼 회로(115)는 복수의 비트 라인들(BL)을 통해 메모리 셀 어레이(111)에 연결된다. 페이지 버퍼 회로(115)는 복수의 데이터 라인들(DL)을 통해 데이터 입출력 회로(117)와 연결된다. 페이지 버퍼 회로(115)는 제어 로직 회로(119)의 제어에 따라 동작한다.The
프로그램 동작 시에, 페이지 버퍼 회로(115)는 메모리 셀들에 프로그램될 데이터를 저장할 수 있다. 저장된 데이터에 기반하여, 페이지 버퍼 회로(115)는 복수의 비트 라인들(BL)에 전압들을 인가할 수 있다. 예를 들어, 페이지 버퍼 회로(115)는 쓰기 드라이버로 기능할 수 있다. 읽기 동작 또는 검증 읽기 시에, 페이지 버퍼 회로(115)는 비트 라인들(BL)의 전압들을 센싱하고, 센싱 결과를 저장할 수 있다. 예를 들어, 페이지 버퍼 회로(115)는 감지 증폭기로 기능할 수 있다.During a program operation, the
패스-페일 체크 회로(PFC)는 검증 시에, 페이지 버퍼 회로(115)로부터 센싱 결과를 수신할 수 있다. 수신된 센싱 결과에 기반하여, 패스-페일 체크 회로(PFC)는 패스 또는 페일을 판별할 수 있다. 예를 들어, 프로그램 검증 시에, 페이지 버퍼 회로(115)는 턴-온 되는 온-셀들의 수를 카운트할 수 있다. 온-셀들의 수가 문턱값 이상이면, 패스-페일 체크 회로(PFC)는 페일을 판별할 수 있다. 온-셀들의 수가 문턱값보다 작으면, 패스-페일 체크 회로(PFC)는 패스를 판별할 수 있다. 예를 들어, 소거 검증 시에, 페이지 버퍼 회로(115)는 턴-오프 되는 오프-셀들의 수를 카운트할 수 있다. 오프 셀들의 수가 문턱값 이상이면, 패스-페일 체크 회로(PFC)는 페일을 판별할 수 있다. 온-셀들의 수가 문턱값보다 작으면, 패스-페일 체크 회로(PFC)는 패스를 판별할 수 있다. 패스 또는 페일의 판별 결과는 제어 로직 회로(119)로 전달된다.The pass-fail check circuit (PFC) may receive the sensing result from the
데이터 입출력 회로(117)는 복수의 데이터 라인들(DL)을 통해 페이지 버퍼 회로(115)와 연결된다. 데이터 입출력 회로(117)는 페이지 버퍼 회로(115)에 의해 읽힌 데이터를 입출력 채널을 통해 컨트롤러(120)로 출력하고, 컨트롤러(120)로부터 입출력 채널을 통해 수신되는 데이터를 페이지 버퍼 회로(115)로 전달할 수 있다. The data input/
제어 로직 회로(119)는 컨트롤러(120)로부터 입출력 채널을 통해 커맨드를 수신하고, 제어 채널을 통해 제어 신호를 수신할 수 있다. 입출력 채널은 입출력 라인들(DQ)을 포함하고, 제어 채널은 레디-비지 신호(RnB)가 전송되는 라인을 포함할 수 있다. 제어 로직 회로(119)는 제어 신호에 응답하여 입출력 채널을 통해 수신되는 커맨드를 수신하고, 입출력 채널을 통해 수신되는 어드레스를 행 디코더 회로(113)로 라우팅하고, 그리고 입출력 채널을 통해 수신되는 데이터를 데이터 입출력 회로(117)로 라우팅할 수 있다. 제어 로직 회로(119)는 수신된 커맨드를 디코딩하고, 디코딩된 커맨드에 따라 불휘발성 메모리 장치(110)를 제어할 수 있다.The
예시적으로, 읽기 동작 시에, 제어 로직 회로(119)는 컨트롤러(120)로부터 제어 채널을 통해 수신되는 읽기 인에이블 신호(/RE)로부터 데이터 스트로브 신호(DQS)를 생성할 수 있다. 생성된 데이터 스트로브 신호(DQS)는 제어 채널을 통해 컨트롤러(120)로 출력될 수 있다. 프로그램 동작 시에, 제어 로직 회로(119)는 컨트롤러(120)로부터 제어 채널을 통해 데이터 스트로브 신호(DQS)를 수신할 수 있다.For example, during a read operation, the
제어 로직 회로(119)의 제어에 따라, 각 메모리 블록의 메모리 셀들에서 프로그램 동작, 소거 동작 및 읽기 동작이 수행될 수 있다. 프로그램 동작은 복수의 프로그램 루프들을 포함할 수 있다. 프로그램 루프는 패스가 판별될 때까지 반복될 수 있다.Under the control of the
각 프로그램 루프는 프로그램 및 검증을 포함할 수 있다. 프로그램 시에, 페이지 버퍼 회로(115)는 프로그램될 데이터에 따라 비트 라인들(115)에 전압들을 인가할 수 있다. 예를 들어, 문턱 전압이 증가될 메모리 셀에 대응하는 비트 라인에 접지 전압 또는 그와 유사한 레벨을 갖는 저전압이 인가되고, 문턱 전압이 증가되지 않을 메모리 셀(예를 들어, 프로그램 금지될 메모리 셀)에 전원 전압 또는 그와 유사한 레벨을 갖는 양전압이 인가될 수 있다. 행 디코더 회로(113)는 선택된 메모리 셀들에 연결된 워드 라인에 프로그램 전압을 인가하고, 나머지 워드 라인들에 패스 전압을 인가할 수 있다. 검증 시에, 프로그램의 결과가 검증될 수 있다. 검증은 검증 읽기 및 패스-페일 판별을 포함할 수 있다. 검증 읽기 시에, 페이지 버퍼 회로(115)는 비트 라인들(BL) 또는 검증 읽기의 대상인 메모리 셀들에 대응하는 비트 라인들에 전원 전압 또는 그와 유사한 레벨을 갖는 양전압을 인가할 수 있다. 행 디코더 회로(113)는 검증 대상인 선택된 메모리 셀들에 연결된 워드 라인에 검증 전압을 인가하고, 나머지 워드 라인들에 읽기 패스 전압을 인가할 수 있다. 검증 읽기의 결과는 페이지 버퍼 회로(115)에서 센싱되고, 패스-페일 체크(PFC)로 전달될 수 있다. 패스-페일 판별 시에, 패스-페일 체크 회로(PFC)는 검증 읽기의 결과에 따라 패스 또는 페일을 판별할 수 있다.Each program loop can include program and verification. During programming, the
예시적으로, 불휘발성 메모리 장치(110)의 프로그램 동작 시에, 불휘발성 메모리 장치(110)는 메모리 셀 어레이(111)의 선택된 물리 페이지의 각 메모리 셀에 프로그램될 비트들 모두를 연속적으로 수신하고, 연속적으로 수신된 비트들에 기반한 한 번의 프로그램 동작을 통하여 선택된 물리 페이지의 프로그램을 완료할 수 있다. 프로그램의 완료는 해당 물리 페이지에 프로그램되어야 하는 모든 비트들이 읽기 가능한 상태로 프로그램되었으며, 해당 물리 페이지에 대한 추가적인 프로그램이 금지됨을 의미한다.For example, during a program operation of the
읽기 동작은 검증 읽기와 유사하게 수행된다. 읽기 동작 시에, 페이지 버퍼 회로(115)는 비트 라인들(BL) 또는 검증 읽기의 대상인 메모리 셀들에 대응하는 비트 라인들에 전원 전압 또는 그와 유사한 레벨을 갖는 양전압을 인가할 수 있다. 행 디코더 회로(113)는 읽기 동작의 대상인 선택된 메모리 셀들에 연결된 워드 라인에 읽기 전압을 인가하고, 나머지 워드 라인들에 읽기 패스 전압을 인가할 수 있다. 읽기 동작의 결과는 페이지 버퍼 회로(115)에서 센싱되고, 데이터 입출력 회로(117)를 통해 출력될 수 있다.The read operation is performed similarly to verification read. During a read operation, the
소거 동작은 복수의 소거 루프들을 포함할 수 있다. 소거 루프는 패스가 판별될 때까지 반복될 수 있다. 각 소거 루프는 소거 및 검증을 포함할 수 있다. 소거 시에, 행 디코더 회로(113)는 선택된 메모리 셀들에 연결된 워드 라인들에 접지 전압 또는 그와 유사한 레벨을 갖는 저전압들을 인가할 수 있다. 기판을 통해, 선택된 메모리 셀들의 채널들에 소거 전압이 인가될 수 있다. 검증 시에, 소거의 결과가 검증될 수 있다. 검증은 검증 읽기 및 패스-페일 판별을 포함할 수 있다. 검증 읽기 시에, 페이지 버퍼 회로(115)는 비트 라인들(BL) 또는 검증 읽기의 대상인 메모리 셀들에 대응하는 비트 라인들에 전원 전압 또는 그와 유사한 레벨을 갖는 양전압을 인가할 수 있다. 행 디코더 회로(113)는 검증 대상인 선택된 메모리 셀들에 연결된 워드 라인들에 소거 검증 전압을 인가할 수 있다. 검증 읽기의 결과는 페이지 버퍼 회로(115)에서 센싱되고, 패스-페일 체크(PFC)로 전달될 수 있다. 패스-페일 판별 시에, 패스-페일 체크 회로(PFC)는 검증 읽기의 결과에 따라 패스 또는 페일을 판별할 수 있다.An erase operation may include multiple erase loops. The erase loop can be repeated until a pass is determined. Each erase loop may include erase and verify. When erasing, the
프로그램 제어부(PCU2)는 도 2를 참조하여 설명된 방법에 따라 프로그램 동작을 수행하도록, 행 디코더 회로(113), 페이지 버퍼 회로(115) 및 데이터 입출력 회로(117)를 제어할 수 있다.The program control unit (PCU2) may control the
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 페이지 버퍼 회로(115)를 보여주는 블록도이다. 예시적으로, 하나의 비트 라인(BL)에 대응하는 구성들이 도 4에 도시된다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 페이지 버퍼 회로(115)는 제어 회로(CC), 캐시 래치(CL), 데이터 래치들(DL1, DL2), 그리고 센스 래치(SL)를 포함한다.Figure 4 is a block diagram showing the
제어 회로(CC)는 데이터 라인(DL) 및 비트 라인(BL)에 연결된다. 제어 회로(CC)는 데이터 라인(DL)을 통해 전송되는 데이터를 캐시 래치(CL)에 로드할 수 있다. 제어 회로(CC)는 제어 로직 회로(119)의 제어에 따라, 캐시 래치(CL)에 로드된 데이터를 데이터 래치들(DL1, DL2) 중 하나로 덤프할 수 있다. 제어 회로(CC)는 데이터 래치들(DL1, DL2) 또는 데이터 래치들(DL1, DL2)과 캐시 래치(CL)에 로드된 데이터에 따라, 센스 래치(SL)를 설정할 수 있다. 센스 래치(SL)에 설정된 값에 따라, 비트 라인(BL)이 셋업될 수 있다.The control circuit (CC) is connected to the data line (DL) and the bit line (BL). The control circuit (CC) may load data transmitted through the data line (DL) into the cache latch (CL). The control circuit (CC) may dump the data loaded in the cache latch (CL) into one of the data latches (DL1 and DL2) under the control of the control logic circuit (119). The control circuit (CC) may set the sense latch (SL) according to the data loaded into the data latches (DL1, DL2) or the data latches (DL1, DL2) and the cache latch (CL). According to the value set in the sense latch (SL), the bit line (BL) may be set up.
비트 라인(BL)의 전압에 따라 센스 래치(SL)가 설정될 수 있다. 제어 회로(CC)는 센스 래치(SL)에 설정된 값에 따라, 데이터 래치들(DL1, DL2) 또는 데이터 래치들(DL1, DL2)과 캐시 래치(CL)를 설정할 수 있다. 제어 회로(CC)는 데이터 래치들(DL1, DL2) 또는 데이터 래치들(DL1, DL2)과 캐시 래치(CL)에 설정된 데이터를 데이터 라인(DL) 또는 패스-페일 체크 회로(PFC)로 출력할 수 있다.The sense latch (SL) may be set according to the voltage of the bit line (BL). The control circuit (CC) can set the data latches (DL1, DL2) or the data latches (DL1, DL2) and the cache latch (CL) according to the value set in the sense latch (SL). The control circuit (CC) outputs the data set in the data latches (DL1, DL2) or the cache latch (CL) to the data line (DL) or the pass-fail check circuit (PFC). You can.
예시적으로, 데이터 래치들(DL1, DL2) 또는 데이터 래치들(DL1, DL2)과 캐시 래치(CL)의 수는 각 메모리 블록의 각 메모리 셀에 프로그램되는 비트들의 수, 즉 하나의 물리 페이지에 속한 논리 페이지들의 수에 따라 결정될 수 있다.Illustratively, the number of data latches (DL1, DL2) or data latches (DL1, DL2) and cache latches (CL) is the number of bits programmed in each memory cell of each memory block, that is, in one physical page. It can be determined according to the number of logical pages it belongs to.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 프로그램 동작을 입출력 라인들(DQ) 및 레디-비지 신호(RnB)의 관점으로 보여주는 타이밍도이다. 도 1, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 시간(T1)에, 컨트롤러(120)는 입출력 라인들(DQ)을 통해 제1 입력 시퀀스(S_P1in)를 전송할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 입출력 라인들(DQ)을 통해 데이터 입력 커맨드(C_Din), 어드레스(ADDR_P), 제1 데이터(D_P1), 덤프 커맨드(C_DM), 그리고 종료 커맨드(C_E1)를 전송할 수 있다. 데이터 입력 커맨드(C_Din)는 프로그램할 데이터가 입력됨을 가리키며, '80h'일 수 있다. 어드레스(ADDR_P)는 데이터가 프로그램될 메모리 셀들, 예를 들어 물리 페이지의 어드레스를 가리킨다. 제1 데이터(D_P1)는 어드레스(ADDR_P)에 대응하는 물리 페이지에 속한 논리 페이지들 중 하나의 논리 페이지의 데이터일 수 있다. 덤프 커맨드(C_DM)는 데이터의 덤프를 요청하는 커맨드이며, 'C0h'일 수 있다. 종료 커맨드(C_E1)는 첫 번째 논리 페이지의 전송이 종료되었음을 가리키며, '11h'일 수 있다.Figures 5 and 6 are timing diagrams showing program operations according to an embodiment of the present invention from the perspective of input/output lines (DQ) and ready-busy signals (RnB). Referring to FIGS. 1, 3, 4, and 5, at a first time T1, the
제1 입력 시퀀스(S_P1in)가 진행되는 동안, 불휘발성 메모리 장치(110)는 레디-비지 신호를 하이 레벨의 레디 상태로 유지할 수 있다. 내부 레디-비지 신호(iRnB)는 불휘발성 메모리 장치(110)가 컨트롤러(120)로 출력하는 레디-비지 신호(RnB)와 별도로, 불휘발성 메모리 장치(110)의 내부에서 동작이 수행되는지를 가리킬 수 있다. 제1 입력 시퀀스(S_P1in)가 진행되는 동안, 내부 레디-비지 신호(iRnB)는 하이 레벨의 레디 상태로 유지될 수 있다.While the first input sequence (S_P1in) is in progress, the
제1 입력 시퀀스(S_P1in)에서, 컨트롤러(120)로부터 입출력 라인들(DQ)을 통해 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송되는 제1 데이터(D_P1)는 캐시 래치들(CL)에 저장될 수 있다. 입출력 라인들(DQ)을 통해 덤프 커맨드(C_DM) 및 종료 커맨드(C_E1)가 수신됨에 따라, 불휘발성 메모리 장치(110)는 캐시 래치(CL)에 로드된 제1 데이터(D_P1)를 제1 데이터 래치들(DL1) 또는 제2 데이터 래치들(DL2)에 덤프할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(110)가 제1 데이터(D_P1)를 덤프함에 따라, 제2 시간(T2)에 불휘발성 메모리 장치(110)의 내부 레디-비지 신호(iRnB)는 로우 레벨의 비지 상태로 전환된다. 레디-비지 신호(RnB) 또한 로우 레벨의 비지 상태로 전환된다. 제1 데이터(D_P1)의 덤핑이 완료되면, 제3 시간(T3)에, 내부 레디-비지 신호(iRnB)와 레디-비지 신호(RnB)가 각각 하이 레벨의 레디 상태로 전환된다.In the first input sequence S_P1in, the first data D_P1 transmitted from the
제3 시간(T3)에 레디-비지 신호(RnB)가 하이 레벨의 레디 상태로 천이함에 따라, 컨트롤러(120)는 컨펌 시퀀스(S_CFM)를 진행한다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 입출력 라인들(DQ)을 통해 제1 컨펌 커맨드(C_PC1), 어드레스(ADDR_P), 그리고 제2 컨펌 커맨드(C_PC2)를 순차적으로 전송할 수 있다. 제1 컨펌 커맨드(C_PC1)는 컨펌 시퀀스(S_CFM)의 시작을 가리키며, '88h'일 수 있다. 어드레스(ADDR_P)는 프로그램 동작이 수행될 메모리 셀들, 예를 들어 물리 페이지의 어드레스를 가리킨다. 제2 컨펌 커맨드(C_PC2)는 컨펌 시퀀스의 종료를 가리키며, '15h'일 수 있다.As the ready-busy signal (RnB) transitions to the high level ready state at the third time (T3), the
입출력 라인들(DQ)을 통해 컨펌 시퀀스(S_CFM)가 수신됨에 따라, 제4 시간(T4)에, 불휘발성 메모리 장치(110)는 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램을 시작한다. 불휘발성 메모리 장치(110)의 내부 레디-비지 신호(iRnB)는 로우 레벨의 비지 상태로 천이한다. 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램이 시작될 때, 불휘발성 메모리 장치(110)는 레디-비지 신호(RnB)를 로우 레벨의 비지 상태로 천이한다. 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램이 수행되는 동안 제어 회로(CC) 및 캐시 래치(CL)가 데이터를 수신할 수 있는 상태가 되면, 제5 시간(T5)에, 불휘발성 메모리 장치(110)는 레디-비지 신호(RnB)를 하이 레벨의 레디 상태로 천이한다.As the confirmation sequence S_CFM is received through the input/output lines DQ, at the fourth time T4, the
제5 시간(T5)에 레디-비지 신호(RnB)가 하이 레벨의 레디 상태로 천이함에 따라, 컨트롤러(120)는 제2 데이터 입력 시퀀스(S_P2in)를 진행한다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 데이터 입력 커맨드(C_Din), 어드레스(ADDR_P), 제2 데이터(D_P2), 그리고 종료 커맨드(C_E2)를 순차적으로 전송할 수 있다. 제1 데이터 입력 시퀀스(S_P1in)와 비교하면, 제2 데이터 입력 시퀀스(S_P2in)에서 컨트롤러(120)는 제2 데이터(D_P2)를 전송한다. 제2 데이터(D_P2)는 어드레스(ADDR_P)에 해당하는 메모리 셀들에 프로그램될 두 번째 논리 페이지의 데이터일 수 있다. 또한, 컨트롤러(120)는 덤프 커맨드(C_DM)를 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송하지 않고, 종료 커맨드(C_E2)를 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송할 수 있다. 종료 커맨드(C_E2)는 두 번째 논리 페이지의 데이터의 전송이 완료되었음을 가리키며, '12h'일 수 있다.As the ready-busy signal RnB transitions to the high level ready state at the fifth time T5, the
도 1 및 도 3 내지 도 6을 참조하면, 입출력 라인들(DQ)을 통해 종료 커맨드(C_E2)가 수신됨에 따라, 제6 시간(T6)에, 어드레스(ADDR_P)에 대응하는 메모리 셀들에 프로그램될 데이터 전부가 페이지 버퍼 회로(115)에 로드된다. 따라서, 불휘발성 메모리 장치(110)는 레디-비지 신호(RnB)를 로우 레벨의 비지 상태로 천이하고, 프로그램 동작을 지속할 수 있다. 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(110)는 첫 번째 프로그램 루프의 검증을 수행할 수 있다. 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(110)는 프로그램될 데이터가 모두 수신된 후에, 검증 읽기 및 패스-페일 체크를 수행할 수 있다.1 and 3 to 6, as the end command C_E2 is received through the input/output lines DQ, the memory cells corresponding to the address ADDR_P are programmed at the sixth time T6. All of the data is loaded into the
프로그램 동작이 지속됨에 따라, 제7 시간(T7) 및 제8 시간(T8)의 사이에 불휘발성 메모리 장치(110)는 제1 데이터(D_P1) 및 제2 데이터(D_P2)에 기반하여 두 번째 프로그램 루프를 수행할 수 있다. 제k 시간(Tk)에, 불휘발성 메모리 장치(110)가 n-번째 프로그램 루프를 수행함에 따라, 프로그램 동작이 종료될 수 있다. 프로그램 동작이 종료되면, 불휘발성 메모리 장치(110)의 내부 레디-비지 신호(iRnB) 및 레디-비지 신호(RnB)는 각각 하이 레벨의 레디 상태로 천이할 수 있다.As the program operation continues, between the seventh time T7 and the eighth time T8, the
예시적으로, 첫 번째 프로그램 루프의 검증 시에 제2 데이터(D_P2)가 필요할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램은 제2 데이터(D_P2)의 전송과 병렬적으로 수행되고, 첫 번째 프로그램 루프의 검증은 제2 데이터(D_P2)가 전송된 후에 수행될 수 있다. 이는 도 8 및 도 9를 참조하여 더 상세하게 설명된다.Exemplarily, the second data (D_P2) may be required when verifying the first program loop. Therefore, according to embodiments of the present invention, the program of the first program loop is performed in parallel with the transmission of the second data (D_P2), and the verification of the first program loop is performed after the second data (D_P2) is transmitted. It can be. This is explained in more detail with reference to FIGS. 8 and 9 .
도 7은 메모리 셀들에 프로그램되는 데이터에 따라 메모리 셀들의 문턱 전압들이 형성된 예를 보여준다. 도 7에서, 가로 축은 메모리 셀들의 문턱 전압(Vth)을 가리키고, 세로 축은 메모리 셀들의 수를 가리킨다. 즉, 도 7에 프로그램 동작이 수행된 메모리 셀들의 문턱 전압 산포들이 도시된다.Figure 7 shows an example in which threshold voltages of memory cells are formed according to data programmed into the memory cells. In Figure 7, the horizontal axis indicates the threshold voltage (Vth) of memory cells, and the vertical axis indicates the number of memory cells. That is, Figure 7 shows threshold voltage distributions of memory cells on which a program operation has been performed.
도 7을 참조하면, 제1 데이터(D_P1)의 비트가 '1'이고 제2 데이터(D_P2)의 비트가 '1'인 때에, 메모리 셀들은 프로그램 동작이 수행되어도 소거 상태(E)를 유지한다. 제1 데이터(D_P1)의 비트가 '0'이고 제2 데이터(D_P2)의 비트가 '1'인 때에, 메모리 셀들은 프로그램 동작이 수행된 후에 제1 프로그램 상태(P1)를 갖는다. 제1 프로그램 상태(P1)는 제1 검증 전압(VFY1)을 통해 검증된다. 제1 데이터(D_P1)의 비트가 '0'이고 제2 데이터(D_P2)의 비트가 '0'인 때에, 메모리 셀들은 프로그램 동작이 수행된 후에 제2 프로그램 상태(P2)를 갖는다. 제2 프로그램 상태(P2)는 제2 검증 전압(VFY2)을 이용하여 검증될 수 있다. 제1 데이터(D_P1)의 비트가 '1'이고 제2 데이터(D_P2)의 비트가 '0'인 때에, 메모리 셀들은 프로그램 동작이 수행된 후에 제3 프로그램 상태(P3)를 갖는다. 제3 프로그램 상태(P3)는 제3 검증 전압(VFY3)을 이용하여 검증될 수 있다.Referring to FIG. 7, when the bit of the first data (D_P1) is '1' and the bit of the second data (D_P2) is '1', the memory cells maintain the erase state (E) even when the program operation is performed. . When the bit of the first data (D_P1) is '0' and the bit of the second data (D_P2) is '1', the memory cells have the first program state (P1) after the program operation is performed. The first program state (P1) is verified through the first verification voltage (VFY1). When the bit of the first data (D_P1) is '0' and the bit of the second data (D_P2) is '0', the memory cells have the second program state (P2) after the program operation is performed. The second program state (P2) can be verified using the second verification voltage (VFY2). When the bit of the first data (D_P1) is '1' and the bit of the second data (D_P2) is '0', the memory cells have a third program state (P3) after the program operation is performed. The third program state (P3) can be verified using the third verification voltage (VFY3).
본 발명의 실시 예에 따라 제2 데이터(D_P2)의 전송 시간을 숨기는 때에, 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램은 제2 데이터(D_P2)의 전송과 병렬적으로 수행되고, 첫 번째 프로그램 루프의 검증은 제2 데이터(D_P2)가 전송된 후에 수행될 수 있다. 첫 번째 프로그램 루프의 검증이 제2 데이터(D_P2)의 전송 후에 수행되는 것은 도 8 및 도 9를 참조하여 더 상세하게 설명된다.According to an embodiment of the present invention, when hiding the transmission time of the second data (D_P2), the program of the first program loop is performed in parallel with the transmission of the second data (D_P2), and verification of the first program loop is performed in 2 Can be performed after data (D_P2) is transmitted. That verification of the first program loop is performed after transmission of the second data (D_P2) is explained in more detail with reference to FIGS. 8 and 9.
본 발명의 실시 예에 따라 제2 데이터(D_P2)의 전송 시간을 숨기기 위하여, 컨트롤러(120)는 가장 낮은 문턱 전압 범위에 해당하는 상태(예를 들어, 소거 상태(E))와 그 다음으로 낮은 문턱 전압 범위에 해당하는 상태(예를 들어, 제1 프로그램 상태(P1))의 사이에 판별점(DP1)을 갖는 데이터를 먼저 전송하는 제1 데이터(D_P1)로 선택하도록 구성된다. 판별점(DP1)은 가장 인접한 비트들의 값들이 서로 다른 포인트를 가리킨다. 예를 들어, 제1 데이터(D_P1)에서, 소거 상태(E)는 '1'에 해당하고, 제1 프로그램 상태(P1)는 '0'에 해당한다. 따라서, 제1 데이터(D_P1)가 먼저 전송되는 데이터로 선택된다. 판별점(DP1)에 관하여는 도 10 내지 도 16을 참조하여 더 상세하게 설명된다.In order to hide the transmission time of the second data (D_P2) according to an embodiment of the present invention, the
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따라 프로그램 동작이 수행되는 과정을 보여주는 순서도이다. 도 1, 도 3 및 도 8을 참조하면, S210 단계에서, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제1 데이터(D_P1) 및 컨펌 커맨드(C_PC)를 수신할 수 있다.Figure 8 is a flowchart showing the process in which program operations are performed according to embodiments of the present invention. Referring to FIGS. 1, 3, and 8, in step S210, the
S220 단계에서, 불휘발성 메모리 장치(110)는 선택된 메모리 셀들에 연결된 워드 라인에 프로그램 전압을 인가함으로써, 프로그램 동작의 프로그램 및 검증 중에서 프로그램을 수행할 수 있다. 이후에, S230 단계에서, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제2 데이터(D_P2)가 수신될 때까지 프로그램 동작을 중지하고 대기할 수 있다.In step S220, the
제2 데이터(D_P2)가 수신되면, S240 단계에서, 불휘발성 메모리 장치(1100는 검증을 수행한다. 검증의 결과가 패스이면, 프로그램 동작은 종료된다. 검증의 결과가 페일이면, S260 단계에서 프로그램 전압이 증가되고. S270 단계에서 프로그램 전압을 인가하여 프로그램이 수행된다. 이후에, S240 단계에서 검증이 다시 수행될 수 있다.When the second data D_P2 is received, the
도 9는 검증 시에 검증 읽기가 수행되는 방법을 보여주는 순서도이다. 도 1, 도 3, 도 4 및 도 9를 참조하면, S310 단계 내지 S330 단계에서, 제1 프로그램 상태(P1)에 대한 검증 읽기가 수행된다. S310 단계에서, 불휘발성 메모리 장치(110)는 선택된 메모리 셀들에 연결된 워드 라인에 제1 검증 전압(VFY1)을 인가하여 검증 읽기를 수행한다. 검증 읽기의 결과는 센스 래치들(SL)에 저장될 수 있다. S320 단계에서, 제1 프로그램 상태(P1)에 대한 선택 덤프가 수행된다. 예를 들어, 제어 회로(CC)는 특정한 비트 라인에 연결된 데이터 래치들(DL1, DL2) 또는 데이터 래치들(DL1, DL2)과 캐시 래치(CL)에 저장된 데이터가 제2 프로그램 상태(P2) 또는 제3 프로그램 상태(P3)에 대응할 때, 해당 비트 라인에 연결된 센스 래치(SL)에 저장된 검증 읽기의 결과를 초기화할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(CC)는 센스 래치(SL)에 저장된 검증 읽기의 결과가 페일을 가리키도록 초기화할 수 있다. 이후에, S330 단계에서, 금지 덤프가 수행된다. 예를 들어, 제어 회로(CC)는 센스 래치들(SL) 중에서 패스에 해당하는 값을 저장하는 센스 래치들과 연관된 데이터 래치들(DL1, DL2) 또는 데이터 래치들(DL1, DL2)과 캐시 래치(CL)에 패스를 가리키는 정보를 저장할 수 있다.9 is a flowchart showing how verification read is performed during verification. Referring to FIGS. 1, 3, 4, and 9, in steps S310 to S330, verification read for the first program state (P1) is performed. In step S310, the
S340 단계 내지 S360 단계에서, 제2 프로그램 상태(P2)에 대한 검증 읽기가 수행된다. S340 단계에서, 불휘발성 메모리 장치(110)는 선택된 메모리 셀들에 연결된 워드 라인에 제2 검증 전압(VFY2)을 인가하여 검증 읽기를 수행한다. 검증 읽기의 결과는 센스 래치들(SL)에 저장될 수 있다. S350 단계에서, 제2 프로그램 상태(P2)에 대한 선택 덤프가 수행된다. 예를 들어, 제어 회로(CC)는 특정한 비트 라인에 연결된 데이터 래치들(DL1, DL2) 또는 데이터 래치들(DL1, DL2)과 캐시 래치(CL)에 저장된 데이터가 제3 프로그램 상태에 대응할 때, 해당 비트 라인에 연결된 센스 래치(SL)에 저장된 검증 읽기의 결과를 초기화할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(CC)는 센스 래치(SL)에 저장된 검증 읽기의 결과가 페일을 가리키도록 초기화할 수 있다. 이후에, S360 단계에서, 금지 덤프가 수행된다. 예를 들어, 제어 회로(CC)는 센스 래치들(SL) 중에서 패스에 해당하는 값을 저장하는 센스 래치들과 연관된 데이터 래치들(DL1, DL2) 또는 데이터 래치들(DL1, DL2)과 캐시 래치(CL)에 패스를 가리키는 정보를 저장할 수 있다.In steps S340 to S360, verification read for the second program state (P2) is performed. In step S340, the
S370 단계 및 S380 단계에서, 제3 프로그램 상태(P3)에 대한 검증 읽기가 수행된다. S370 단계에서, 불휘발성 메모리 장치(110)는 선택된 메모리 셀들에 연결된 워드 라인에 제3 검증 전압(VFY3)을 인가하여 검증 읽기를 수행한다. 검증 읽기의 결과는 센스 래치들(SL)에 저장될 수 있다. S380 단계에서, 금지 덤프가 수행된다. 예를 들어, 제어 회로(CC)는 센스 래치들(SL) 중에서 패스에 해당하는 값을 저장하는 센스 래치들과 연관된 데이터 래치들(DL1, DL2) 또는 데이터 래치들(DL1, DL2)과 캐시 래치(CL)에 패스를 가리키는 정보를 저장할 수 있다.In steps S370 and S380, verification read for the third program state (P3) is performed. In step S370, the
상술된 바와 같이, 선택 덤프를 수행할 때에 제2 프로그램 상태(P2) 및 제3 프로그램 상태(P3)를 가리키는 정보가 요구되며, 해당 정보는 제1 데이터(D_P1) 및 제2 데이터(D_P2)가 모두 존재하여 획득될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 장치(110)는 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램을 수행하고, 제2 데이터(D_P2)가 수신될 때까지 첫 번째 프로그램 루프의 검증을 홀드(hold)할 수 있다.As described above, when performing a selective dump, information indicating the second program state (P2) and the third program state (P3) is required, and the corresponding information includes the first data (D_P1) and the second data (D_P2). They all exist and can be acquired. Therefore, the
예시적으로, 도 9에서, 제1 내지 제3 프로그램 상태들(P1~P3)에 대한 검증 읽기들이 순차적으로 수행되는 것으로 설명되었다. 그러나, 제1 내지 제3 프로그램 상태들(P1~P3) 중 적어도 하나의 프로그램 상태의 검증이 먼저 패스된 때에, 먼저 패스된 적어도 하나의 프로그램 상태와 연관된 검증 읽기는 생략될 수 있다.Exemplarily, in FIG. 9 , verification reads for the first to third program states (P1 to P3) are described as being sequentially performed. However, when the verification of at least one program state among the first to third program states P1 to P3 is passed first, the verification read associated with the at least one program state passed first may be omitted.
도 9에 도시된 바와 같이, 제1 프로그램 상태(P1)의 선택 덤프(S320 단계)는 제1 검증 전압(VFY1)을 이용한 검증 읽기(S310 단계)가 수행된 후에 수행될 수 있다. 따라서, 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램이 제2 데이터(D_P2)의 전송과 병렬적으로 수행되는 것에 더하여, 첫 번째 프로그램 루프의 검증의 제1 검증 전압(VFY1)을 이용한 검증 읽기가 제2 데이터(D_P2)의 전송과 병렬적으로 수행되는 것으로 본 발명의 기술적 사상이 응용될 수 있다.As shown in FIG. 9, the selection dump (step S320) of the first program state (P1) may be performed after the verification read (step S310) using the first verification voltage (VFY1) is performed. Therefore, in addition to the program of the first program loop being performed in parallel with the transmission of the second data (D_P2), the verification read using the first verification voltage (VFY1) of the verification of the first program loop is performed in parallel with the transmission of the second data (D_P2). ) The technical idea of the present invention can be applied by being performed in parallel with the transmission of ).
도 10은 소거 상태의 메모리 셀들의 문턱 전압 산포들을 보여준다. 도 10에서, 가로 축은 메모리 셀들의 문턱 전압들(Vth)을 가리키고, 세로 축은 메모리 셀들의 수를 가리킨다.Figure 10 shows threshold voltage distributions of memory cells in an erased state. In Figure 10, the horizontal axis indicates threshold voltages (Vth) of memory cells, and the vertical axis indicates the number of memory cells.
도 7 및 도 10을 참조하면, 참조기호 'E_E'는 프로그램 동작 시에 소거 상태(E)를 유지하는 메모리 셀들을 가리킨다. 참조기호 'E_P1'는 소거 상태(E)로부터 제1 프로그램 상태(P1)로 프로그램되는 메모리 셀들을 가리킨다. 참조기호'E_P2'는 소거 상태(E)로부터 제2 프로그램 상태(P2)로 프로그램되는 메모리 셀들을 가리킨다. 참조기호'E_P3'는 소거 상태(E)로부터 제3 프로그램 상태(P3)로 프로그램되는 메모리 셀들을 가리킨다.Referring to FIGS. 7 and 10 , reference symbol 'E_E' indicates memory cells that maintain an erased state (E) during a program operation. Reference symbol 'E_P1' indicates memory cells that are programmed from the erase state (E) to the first program state (P1). Reference symbol 'E_P2' indicates memory cells that are programmed from the erase state (E) to the second program state (P2). Reference symbol 'E_P3' indicates memory cells that are programmed from the erase state (E) to the third program state (P3).
참조기호 'W_E'는 소거 상태(E)의 메모리 셀들에 해당하는 문턱 전압(Vth)의 범위를 가리킨다. 참조기호 'W_P1'는 제1 프로그램 상태(P1)의 메모리 셀들에 해당하는 문턱 전압(Vth)의 범위를 가리킨다. 참조기호 'W_P2'는 제2 프로그램 상태(P2)의 메모리 셀들에 해당하는 문턱 전압(Vth)의 범위를 가리킨다. 참조기호 'W_P3'는 제3 프로그램 상태(P3)의 메모리 셀들에 해당하는 문턱 전압(Vth)의 범위를 가리킨다.The reference symbol 'W_E' indicates the range of the threshold voltage (Vth) corresponding to memory cells in the erased state (E). Reference symbol 'W_P1' indicates the range of the threshold voltage (Vth) corresponding to memory cells in the first program state (P1). Reference symbol 'W_P2' indicates the range of the threshold voltage (Vth) corresponding to memory cells in the second program state (P2). Reference symbol 'W_P3' indicates the range of the threshold voltage (Vth) corresponding to memory cells in the third program state (P3).
프로그램 동작이 수행되기 전에, 메모리 셀들(E_E, E_P1, E_P2, E_P3)은 소거 상태(E)의 문턱 전압 범위(W_E)에 속할 수 있다.Before the program operation is performed, the memory cells (E_E, E_P1, E_P2, E_P3) may belong to the threshold voltage range (W_E) of the erase state (E).
도 11은 도 10의 메모리 셀들에서 첫 번째 프로그램 루프가 수행되는 과정을 보여준다. 도 11에서, 가로 축은 시간(T)을 가리키고, 세로 축은 입출력 라인들(DQ)을 통해 전송되는 데이터 및 선택된 메모리 셀들에 연결된 워드 라인에 인가되는 전압(V)을 가리킨다.FIG. 11 shows a process in which the first program loop is performed in the memory cells of FIG. 10. In FIG. 11, the horizontal axis indicates time (T), and the vertical axis indicates voltage (V) applied to data transmitted through input/output lines (DQ) and word lines connected to selected memory cells.
도 3, 도 7, 도 10 및 도 11을 참조하면, 제1 시간(T1)에 입출력 라인(DQ)을 통해 페이지 버퍼 회로(115)에 제1 데이터(D_P1)가 입력될 수 있다. 제1 데이터(D_P1)의 입력이 완료되면, 페이지 버퍼 회로(115)는 제1 데이터(D_P1)에 따라 비트 라인들(BL)을 셋업할 수 있다. 예를 들어, 소거 상태(E) 및 제3 프로그램 상태(P3)로 프로그램될 메모리 셀들(E_E, E_P3)에 해당하는 비트 라인들은 프로그램 금지로 설정될 수 있다. 제1 프로그램 상태(P1) 및 제2 프로그램 상태(P2)로 프로그램될 메모리 셀들(E_P1, E_P2)에 해당하는 비트 라인들은 프로그램 되도록 설정될 수 있다. 이후에 제2 시간(T2)에, 행 디코더 회로(113)는 선택된 워드 라인에 프로그램 전압(VPGM)을 인가할 수 있다. 프로그램 전압(VPGM)을 인가하는 프로그램 동안에, 입출력 라인들(DQ)을 통해 제2 데이터(D_P2)가 페이지 버퍼 회로(115)에 입력될 수 있다.Referring to FIGS. 3, 7, 10, and 11, first data D_P1 may be input to the
제2 데이터(D_P2)의 입력이 완료되면, 제3 시간(T3)에, 페이지 버퍼 회로(115)는 비트 라인들(BL)을 프리차지할 수 있다. 예를 들어, 제1 검증 전압(VFY1)을 이용한 검증 읽기를 수행하기 전에, 페이지 버퍼 회로(115)는 제1 프로그램 상태(P1)로 프로그램되는 메모리 셀들(E_P1)에 해당하는 비트 라인들에 전원 전압 또는 그와 유사한 레벨을 갖는 양전압들을 충전할 수 있다. 페이지 버퍼 회로(115)는 나머지 비트 라인들에 접지 전압 또는 그와 유사한 레벨을 갖는 저전압들을 충전하거나 또는 나머지 비트 라인들을 플로팅할 수 있다. 이후에, 행 디코더 회로(113)는 선택된 워드 라인에 제1 검증 전압(VFY1)을 인가할 수 있다.When input of the second data D_P2 is completed, the
페이지 버퍼 회로(115)가 제2 프로그램 상태(P2)로 프로그램될 메모리 셀들(E_P2)에 대응하는 비트 라인들을 충전한 후에, 행 디코더 회로(113)가 선택된 워드 라인에 제2 검증 전압(VFY2)을 인가할 수 있다. 또한, 페이지 버퍼 회로(115)가 제3 프로그램 상태(P3)로 프로그램될 메모리 셀들(E_P3)에 대응하는 비트 라인들을 충전한 후에, 행 디코더 회로(113)가 선택된 워드 라인에 제3 검증 전압(VFY3)을 인가할 수 있다.After the
다른 예로서, 페이지 버퍼 회로(115)는 프로그램 상태들(P1~P3)에 관계 없이, 검증 전압들(VFY1~VFY3) 중 하나가 선택된 워드 라인에 인가되기 전에, 모든 비트 라인들(BL)에 전원 전압 또는 그와 유사한 레벨을 갖는 양전압을 충전하도록 구성될 수 있다.As another example, the
도 11에 도시된 첫 번째 프로그램 루프가 진행되면, 메모리 셀들의 문턱 전압들은 도 10으로부터 도 12로 변화될 수 있다. 도 12를 참조하면, 제1 및 제2 프로그램 상태들(P1, P2)로 프로그램되는 메모리 셀들(E_P1, E_P2)의 문턱 전압들이 상승할 수 있다. 제3 프로그램 상태(P3)로 프로그램되는 메모리 셀들(E_P3)은 제1 데이터(D_P1)에 따라 첫 번째 프로그램 루프에서 프로그램 금지되었으므로, 메모리 셀들(E_P3)의 문턱 전압들은 상승하지 않고 유지된다.When the first program loop shown in FIG. 11 progresses, the threshold voltages of memory cells may change from FIG. 10 to FIG. 12. Referring to FIG. 12 , the threshold voltages of memory cells E_P1 and E_P2 that are programmed into the first and second program states P1 and P2 may increase. Since the memory cells E_P3 programmed in the third program state P3 are program-inhibited in the first program loop according to the first data D_P1, the threshold voltages of the memory cells E_P3 are maintained without rising.
도 13은 도 11에 이어서 두 번째 프로그램 루프가 수행되는 과정을 보여준다. 도 12 및 도 13을 참조하면, 제1 프로그램 상태(P1)로 프로그램될 메모리 셀들(E_P1) 중 일부(MC_P)의 문턱 전압들은 제1 검증 전압(VFY1)보다 높고 나머지 일부의 문턱 전압들은 제1 검증 전압(VFY1) 이하인 상태이다. 따라서, 메모리 셀들(E_P1) 중 일부(MC_P)는 프로그램 금지로 설정되고, 나머지 일부는 프로그램으로 설정된다. 제2 및 제3 프로그램 상태들(P2, P3)로 프로그램되는 메모리 셀들(E_P2, E_P3)은 모두 페일 상태이다. 따라서, 메모리 셀들(E_P2, E_P3)은 프로그램으로 설정된다. 이후에, 제4 시간(T4)에, 증가된 프로그램 전압(VPGM)이 인가된다.Figure 13 shows the process in which the second program loop is performed following Figure 11. Referring to FIGS. 12 and 13 , the threshold voltages of some (MC_P) of the memory cells (E_P1) to be programmed to the first program state (P1) are higher than the first verification voltage (VFY1), and the threshold voltages of the remaining portions are higher than the first verification voltage (VFY1). It is below the verification voltage (VFY1). Accordingly, some (MC_P) of the memory cells (E_P1) are set to program prohibited, and some of the remaining memory cells (E_P1) are set to program. The memory cells E_P2 and E_P3 that are programmed in the second and third program states P2 and P3 are all in a fail state. Accordingly, the memory cells E_P2 and E_P3 are set to the program. Afterwards, at the fourth time T4, the increased program voltage VPGM is applied.
증가된 프로그램 전압(VPGM)이 인가되면, 메모리 셀들의 문턱 전압들은 도 12로부터 도 14로 변화된다. 도 14를 참조하면, 제2 및 제3 프로그램 상태(P2, P3)로 프로그램되는 메모리 셀들(E_P2, E_P3)의 문턱 전압들이 증가된다. 제1 프로그램 상태(P1)로 프로그램되는 메모리 셀들(E_P1) 중에서 일부(MC_P)의 문턱 전압들이 상승하지 않으므로, 메모리 셀들(E_P1)의 문턱 전압들이 증가하되 산포폭이 감소할 수 있다.When the increased program voltage VPGM is applied, the threshold voltages of the memory cells change from FIG. 12 to FIG. 14. Referring to FIG. 14 , the threshold voltages of memory cells E_P2 and E_P3 that are programmed to the second and third program states P2 and P3 increase. Since the threshold voltages of some (MC_P) of the memory cells (E_P1) programmed to the first program state (P1) do not increase, the threshold voltages of the memory cells (E_P1) may increase but the distribution width may decrease.
도 15는 제2 데이터(D_P2)가 먼저 전송되고 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램이 수행된 때의 메모리 셀들의 문턱 전압들을 보여준다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 데이터(D_P2)에서 소거 상태(E) 및 제1 프로그램 상태(P1)가 '1'에 대응하고, 제2 및 제3 프로그램 상태들(P2, P3)이 '0'에 대응한다. 따라서, 제2 데이터(D_P2)에 기반하여 첫 번째 프로그램 루프가 수행되면, 제2 및 제3 프로그램 상태들(P2, P3)로 프로그램되는 메모리 셀들(E_P2, E_P3)이 프로그램되고, 제1 프로그램 상태(P1)로 프로그램되는 메모리 셀들(E_P1)이 프로그램 금지된다. 따라서, 도 15에 도시된 바와 같이, 메모리 셀들(E_P3, E_P2)의 문턱 전압들이 상승하고, 메모리 셀들(E_P1)의 문턱 전압들은 상승하지 않고 유지된다.Figure 15 shows the threshold voltages of memory cells when the second data (D_P2) is transmitted first and the program of the first program loop is performed. As shown in FIG. 7, the erase state (E) and the first program state (P1) correspond to '1' in the second data (D_P2), and the second and third program states (P2 and P3) are Corresponds to '0'. Therefore, when the first program loop is performed based on the second data (D_P2), the memory cells (E_P2, E_P3) are programmed to the second and third program states (P2, P3), and the first program state is programmed. Memory cells (E_P1) that are programmed with (P1) are program inhibited. Accordingly, as shown in FIG. 15, the threshold voltages of the memory cells E_P3 and E_P2 increase, and the threshold voltages of the memory cells E_P1 do not increase but remain.
두 번째 프로그램 루프에서 증가된 프로그램 전압이 인가되면, 도 12에 도시된 일부 메모리 셀들(MC_P)은 증가된 프로그램 전압으로 프로그램되며, 따라서 과프로그램될 수 있다. 일부 메모리 셀들(MC_P)이 과프로그램되는 것을 방지하기 위하여, 도 16에 도시된 바와 같이, 두 번째 프로그램 루프의 프로그램 전압(VPGM)은 증가되지 않고 유지되어야 한다. 즉, 제2 데이터(D_P2)가 제1 데이터(D_P1)보다 먼저 불휘발성 메모리 장치(110)에 입력되고 프로그램 동작이 시작되면, 동일한 프로그램 전압(VPGM)을 이용하여 프로그램 루프가 두 번 수행되어야 한다. 따라서, 프로그램 동작의 시간이 감소되지 않고 오히려 증가할 수 있다.When an increased program voltage is applied in the second program loop, some memory cells (MC_P) shown in FIG. 12 are programmed with the increased program voltage and thus may be overprogrammed. In order to prevent some memory cells (MC_P) from being overprogrammed, as shown in FIG. 16, the program voltage (VPGM) of the second program loop must be maintained without increasing. That is, when the second data (D_P2) is input to the
본 발명의 실시 예에 따른 컨트롤러(120)는 가장 낮은 문턱 전압 범위에 해당하는 상태, 예를 들어 소거 상태(E)의 비트값과 그 다음으로 낮은 문턱 전압 범위에 해당하는 상태, 예를 들어 제1 프로그램 상태(P1)의 비트값이 다른 논리 페이지의 데이터를 불휘발성 메모리 장치(110)에 먼저 전송하도록 구성된다. 따라서, 가장 낮은 프로그램 상태(P1)로 프로그램되는 메모리 셀들(E_P1)이 첫 번째 프로그램 루프에서 프로그램되고 검증되며, 프로그램 루프의 수행 시간이 제2 데이터(D_P2)의 전송 시간과 숨겨진다(shadowed).The
다른 예로서, 메모리 셀들의 신뢰성을 향상시키기 위하여, 도 15에 도시된 바와 같이 제2 데이터(D_P2)가 먼저 로드되고, 프로그램 동작이 시작될 수 있다. 제2 데이터(D_P2)에 기반하여 프로그램 동작의 첫 번째 루프의 프로그램이 수행되는 동안, 제1 데이터(D_P1)가 페이지 버퍼 회로(115)에 로드될 수 있다. 이 경우, 제2 프로그램 상태(P2)로 프로그램되는 메모리 셀들(E_P2) 및 제3 프로그램 상태(P3)로 프로그램되는 메모리 셀들(E_P3)의 문턱 전압들이 도 15에 도시된 바와 같이 상승시킨 후에, 동일한 프로그램 전압(VPGM)을 이용하여 프로그램 루프가 다시 수행된다. 예를 들어, 메모리 셀들(E_P2, E_P3)의 문턱 전압들을 도 15에 도시된 바와 같이 상승시키는 사전 프로그램 후에, 프로그램 동작이 시작될 수 있다.As another example, to improve the reliability of memory cells, the second data D_P2 may be loaded first, as shown in FIG. 15, and the program operation may begin. While the program of the first loop of the program operation is performed based on the second data D_P2, the first data D_P1 may be loaded into the
이 경우, 메모리 셀들(E_P2, E_P3)의 문턱 전압들이 도 15에 도시된 바와 같이 상승하는 것에 의해 메모리 셀들(E_P1)로 전달되는 커플링은, 메모리 셀들(E_P1)이 제1 프로그램 상태(P1)로 프로그램되는 동안 상쇄될 수 있다. 즉, 제1 데이터(D_P1)가 먼저 로드되고, 프로그램 동작이 시작된 후에 제2 데이터(D_P2)가 로드되면, 프로그램 동작 시에 발생하는 커플링 등과 같은 교란이 감소한다. 따라서, 메모리 셀들에 프로그램된 데이터의 신뢰성이 향상된다.In this case, as the threshold voltages of the memory cells E_P2 and E_P3 rise as shown in FIG. 15, the coupling transmitted to the memory cells E_P1 causes the memory cells E_P1 to be in the first program state P1. Can be offset while being programmed. That is, if the first data (D_P1) is loaded first and the second data (D_P2) is loaded after the program operation starts, disturbances such as coupling that occur during the program operation are reduced. Accordingly, the reliability of data programmed into memory cells is improved.
도 17은 하나의 물리 페이지가 세 개의 논리 페이지들을 포함할 때에 본 발명의 실시 예에 따른 프로그램 동작이 수행되는 과정을 보여준다. 도 17에서, 가로 축은 시간을 가리킨다. 도 1, 도 3 및 도 17을 참조하면, 제1 시간(T1)에 컨트롤러(120)는 입출력 라인들(DQ)을 통해 제1 데이터 입력 시퀀스(S_P1in)를 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송한다. 제1 데이터 입력 시퀀스(S_P1in)는 첫 번째 논리 페이지의 데이터를 포함할 수 있다. 첫 번째 논리 페이지는 소거 상태(E) 및 가장 낮은 프로그램 상태(P1) 사이에 판별점(DP1)을 가질 수 있다.Figure 17 shows a process in which a program operation according to an embodiment of the present invention is performed when one physical page includes three logical pages. In Figure 17, the horizontal axis indicates time. Referring to FIGS. 1, 3, and 17, at a first time T1, the
제2 시간(T2)에, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제1 데이터 입력 시퀀스(S_P1in)에 따라 덤핑을 수행한다. 불휘발성 메모리 장치(110)가 덤핑을 수행하는 동안, 내부 레디-비지 신호(iRnB) 및 레디-비지 신호(RnB)는 로우 레벨의 비지 상태로 천이할 수 있다. 덤핑이 완료되면, 제3 시간(T3)에, 불휘발성 메모리장치(110)는 레디-비지 신호(RnB)를 하이 레벨의 레디 상태로 천이한다. 내부 레디-비지 신호(iRnB) 또한 하이 레벨의 레디 상태로 천이할 수 있다.At the second time T2, the
레디-비지 신호(RnB)가 하이 레벨의 레디 상태로 천이함에 따라, 컨트롤러(120)는 컨펌 시퀀스(S_CFM)를 입출력 라인들(DQ)을 통해 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송할 수 있다. 제4 시간(T4)에, 불휘발성 메모리 장치(110)는 프로그램 동작을 시작하며, 내부 레디-비지 신호(iRnB) 및 레디-비지 신호(RnB)는 로우 레벨의 비지 상태로 천이한다. 프로그램 동작이 완료될 때까지 내부 레디-비지 신호(iRnB)는 로우 레벨을 유지하는 반면, 불휘발성 메모리 장치(110)가 데이터를 수신할 수 있는 상태가 된 때에 레디-비지 신호(RnB)는 하이 레벨의 레디 상태로 천이한다.As the ready-busy signal RnB transitions to the high level ready state, the
레디-비지 신호(RnB)가 하이 레벨로 천이함에 따라, 제5 시간(T5)에, 컨트롤러(120)는 입출력 라인들(DQ)을 통해 제2 데이터 입력 시퀀스(S_P2in)를 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송한다. 제2 데이터 입력 시퀀스(S_P2in)는 두 번째 논리 페이지의 데이터를 포함할 수 있다. 제2 데이터 입력 시퀀스(S_P2in)가 진행되는 동안, 불휘발성 메모리 장치(110)는 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램을 수행할 수 있다.As the ready-busy signal (RnB) transitions to the high level, at the fifth time (T5), the
제2 데이터 입력 시퀀스(S_P2in)가 완료되면, 제6 시간(T6)에, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제2 데이터를 덤핑할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(110)가 제2 데이터를 덤핑하는 동안, 레디-비지 신호(RnB)는 로우 레벨로 천이할 수 있다. 덤핑이 완료되면, 불휘발성 메모리 장치(110)는 레디-비지 신호(RnB)를 하이 레벨로 천이할 수 있다.When the second data input sequence S_P2in is completed, the
레디-비지 신호(RnB)가 하이 레벨로 천이함에 따라, 제7 시간(T7)에, 컨트롤러(120)는 입출력 라인들(DQ)을 통해 제3 데이터 입력 시퀀스(S_P3in)를 불휘발성 메모리 장치로 전송한다. 제3 데이터 입력 시퀀스(S_P3in)는 세 번째 논리 페이지의 데이터를 포함할 수 있다.As the ready-busy signal RnB transitions to a high level, at the seventh time T7, the
예시적으로, 제1 프로그램 루프의 프로그램을 수행한 후에 모든 논리 페이지의 데이터가 수신될 때까지, 불휘발성 메모리 장치(110)는 프로그램 동작을 홀드하는 홀드 구간을 가질 수 있다.Illustratively, after performing the program of the first program loop, the
제3 데이터 입력 시퀀스(S_P3in)가 완료되면, 제8 시간(T8)에, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제1 프로그램 루프의 검증을 수행할 수 있다. 이후에, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제9 시간(T9) 및 제10 시간(T10)의 사이에 두 번째 프로그램 루프를 수행할 수 있다. 제k 시간(Tk)에, 불휘발성 메모리 장치(110)는 n-번째 프로그램 루프를 수행하고, 프로그램 동작을 종료할 수 있다.When the third data input sequence S_P3in is completed, at the eighth time T8, the
예시적으로, 각 메모리 셀에 2-비트가 프로그램되는 경우, 그리고 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램이 완료된 후에도 제2 데이터의 로딩이 완료되지 않은 경우에도, 홀드 구간이 발생할 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램이 완료된 후 제2 데이터의 로딩이 완료될 때까지, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제2 데이터의 로딩을 대기하며 다른 동작을 수행하지 않는 홀드 구간을 가질 수 있다.For example, when 2-bits are programmed into each memory cell, and even when loading of the second data is not completed even after the programming of the first program loop is completed, a hold period may occur. For example, after the program of the first program loop is completed and until the loading of the second data is completed, the
본 발명의 기술적 사상은 하나의 물리 페이지에 2개 또는 3개의 논리 페이지가 포함되는 것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 기술적 사상은 하나의 물리 페이지에 m-개의 논리 페이지들이 포함되는 것으로 확장될 수 있다. 즉, 본 발명의 기술적 사상은 하나의 물리 페이지에 m-개의 비트들이 프로그램되는 것으로 확장될 수 있다. 적어도 하나의 논리 페이지의 데이터가 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송된 후에 프로그램 동작이 시작될 수 있다. 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(110)에서 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램이 수행될 수 있다. 나머지 논리 페이지들의 데이터가 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송된 후에, 프로그램 동작이 지속될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 프로그램 루프의 검증 및 두 번째 이하의 프로그램 루프들이 수행될 수 있다.The technical idea of the present invention is not limited to including two or three logical pages in one physical page. For example, the technical idea of the present invention can be extended to include m-number of logical pages in one physical page. That is, the technical idea of the present invention can be extended to m-bits being programmed in one physical page. After data of at least one logical page is transferred to the
상술된 실시 예들에서, 각 메모리 셀에 2-비트가 프로그램되는 예를 가정하여 본 발명의 기술적 사상이 설명되었다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 각 메모리 셀에 2-비트가 프로그램되는 것으로 한정되지 않는다.In the above-described embodiments, the technical idea of the present invention has been explained assuming an example in which 2-bits are programmed in each memory cell. However, the technical idea of the present invention is not limited to 2-bits being programmed in each memory cell.
도 18은 각 메모리 셀에 3-비트가 프로그램될 때에, 메모리 셀들이 갖는 문턱 전압들의 예를 보여준다. 도 19는 각 메모리 셀에 3-비트가 프로그램될 때에, 첫 번째 프로그램 루프가 수행되는 과정을 보여준다. 도 18에서, 가로 축은 메모리 셀들의 문턱 전압(Vth)을 가리키고, 세로 축은 메모리 셀들의 수를 가리킨다. 도 19에서, 가로 축은 시간(T)을 가리키고, 세로 축은 입출력 라인들(DQ)을 통해 전송되는 데이터 및 선택된 메모리 셀들에 연결된 워드 라인에 인가되는 전압(V)을 가리킨다.Figure 18 shows an example of the threshold voltages of memory cells when 3-bits are programmed in each memory cell. Figure 19 shows the process in which the first program loop is performed when 3-bits are programmed in each memory cell. In Figure 18, the horizontal axis indicates the threshold voltage (Vth) of memory cells, and the vertical axis indicates the number of memory cells. In FIG. 19, the horizontal axis indicates time (T), and the vertical axis indicates voltage (V) applied to data transmitted through input/output lines (DQ) and word lines connected to selected memory cells.
도 3, 도 18 및 도 19를 참조하면, 메모리 셀들은 소거 상태(E) 및 제1 내지 제7 프로그램 상태들(P1~P7)을 가질 수 있다. 메모리 셀들을 프로그램하기 위하여, 세 개의 페이지들에 해당하는 데이터(D_P1, D_P2, D_P3)가 페이지 버퍼 회로(115)에 로드될 수 있다. 하나의 비트 라인(BL)에 세 개의 데이터 래치들(DL, 도 4 참조)이 연결될 수 있다. 세 개의 데이터 래치들(DL)에 세 개의 페이지들에 각각 대응하는 3-비트가 로드될 수 있다.Referring to FIGS. 3, 18, and 19, memory cells may have an erase state (E) and first to seventh program states (P1 to P7). To program memory cells, data (D_P1, D_P2, D_P3) corresponding to three pages may be loaded into the
예시적으로, 도 7, 도 12, 도 13 및 도 14를 참조하여 도시된 바와 같이, 소거 상태(E)에 해당하는 비트와 제1 프로그램 상태(P1)에 해당하는 비트가 서로 다른 페이지의 데이터가 제1 데이터(D_P1)로서 먼저 페이지 버퍼 회로(115)에 로드될 수 있다. 프로그램 동작의 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램이 수행되는 동안, 나머지 두 개의 페이지들의 데이터(D_P2, D_P3)가 페이지 버퍼 회로(115)에 로드될 수 있다.Exemplarily, as shown with reference to FIGS. 7, 12, 13, and 14, the bits corresponding to the erase state (E) and the bits corresponding to the first program state (P1) are data of different pages. may first be loaded into the
예시적으로, 도 7, 도 15 및 도 16을 참조하여 설명된 바와 같이, 소거 상태(E)와 제1 프로그램 상태(P1)에 해당하는 비트가 동일한 페이지의 데이터가 제1 데이터(D_P1)로서 먼저 페이지 버퍼 회로(115)에 로드될 수 있다. 예를 들어, 프로그램 동작 시에 발생하는 커플링이 큰 프로그램 상태, 즉 가장 높은 제7 프로그램 상태(P7) 또는 두 번째로 높은 제6 프로그램 상태(P6)의 비트가 프로그램 금지가 아닌 프로그램을 가리키는 페이지의 데이터가 제1 데이터(D_P1)로서 먼저 페이지 버퍼 회로(115)에 로드될 수 있다. 프로그램 동작의 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램이 수행되는 동안, 나머지 두 개의 페이지들의 데이터(D_P2, D_P3)가 페이지 버퍼 회로(115)에 로드될 수 있다.Exemplarily, as described with reference to FIGS. 7, 15, and 16, data on a page with the same bits corresponding to the erase state (E) and the first program state (P1) are used as first data (D_P1). It may first be loaded into the
예시적으로, 메모리 셀들은 소거 상태로부터 한 번의 프로그램 동작을 통해 프로그램 완료될 수 있다. 프로그램 완료는, 컨트롤러(120)가 불휘발성 메모리 장치(110)에 하나 또는 그보다 많은 커맨드들을 전송하여 수행하는 프로그램 절차가 모두 종료되어, 컨트롤러(120)가 불휘발성 메모리 장치(110)에 읽기 동작, 소거 동작 또는 다른 프로그램 동작을 요청할 수 있게 됨을 의미할 수 있다.By way of example, memory cells may be programmed from an erase state through a single program operation. Program completion means that all program procedures performed by the
도 20은 메모리 셀들이 둘 이상의 프로그램 동작을 통해 프로그램되는 예를 보여준다. 도 20에서, 가로 축은 메모리 셀들의 문턱 전압(Vth)을 가리키고, 세로 축은 메모리 셀들의 수를 가리킨다.Figure 20 shows an example in which memory cells are programmed through two or more program operations. In Figure 20, the horizontal axis indicates the threshold voltage (Vth) of memory cells, and the vertical axis indicates the number of memory cells.
도 3 및 도 20을 참조하면, 메모리 셀들은 3번의 프로그램 동작들(PO1~PO3)을 통해 프로그램 완료될 수 있다. 도 20에서, 각 메모리 셀에 3-비트가 프로그램되는 것으로 가정한다.Referring to FIGS. 3 and 20 , memory cells can be programmed through three program operations (PO1 to PO3). In Figure 20, it is assumed that 3-bits are programmed in each memory cell.
제1 프로그램 동작(PO1) 시에, 메모리 셀들은 소거 상태(E)로부터 소거 상태(E) 및 제1 내지 제4 중간 프로그램 상태들(I1~I4)로 프로그램된다. 제1 프로그램 동작 시에, 적어도 두 개의 페이지의 데이터들이 요구된다. 도 1 내지 도 19를 참조하여 설명된 바와 같이, 적어도 두 개의 페이지의 데이터 중 하나의 페이지 데이터가 페이지 버퍼(115)에 로드된 후에 프로그램 동작이 시작될 수 있다. 프로그램 동작의 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램이 수행되는 동안, 나머지 페이지의 데이터가 페이지 버퍼(115)에 로드될 수 있다.During the first program operation PO1, memory cells are programmed from the erase state E to the erase state E and the first to fourth intermediate program states I1 to I4. During the first program operation, at least two pages of data are required. As described with reference to FIGS. 1 to 19 , a program operation may begin after one page data among at least two pages of data is loaded into the
예시적으로, 프로그램 동작이 시작된 후에, 두 번째 페이지의 데이터가 로드될 수 있다. 이후에, 첫 번째 프로그램 루프의 검증이 수행될 수 있다. 예시적으로, 첫 번째 프로그램 루프의 검증이 수행되고 프로그램 동작이 지속되는 동안, 세 번째 페이지의 데이터가 로드될 수 있다. 세 번째 페이지의 데이터는 제1 프로그램 동작(PO1)에서 사용되지 않으므로, 프로그램 동작과 병렬적으로 페이지 버퍼 회로(115)에 로드될 수 있다.Illustratively, after the program operation starts, data of the second page may be loaded. Afterwards, verification of the first program loop can be performed. Exemplarily, while verification of the first program loop is performed and program operation continues, data of the third page may be loaded. Since the data of the third page is not used in the first program operation PO1, it can be loaded into the
제1 프로그램 동작(PO1)은 거칠게(coarsely) 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 프로그램 동작(PO1)이 수행된 메모리 셀들은 읽기 동작의 대상이 아니며, 따라서 읽기 에러를 고려하지 않고 거칠게 수행될 수 있다.The first program operation PO1 may be performed roughly. For example, memory cells on which the first program operation PO1 has been performed are not the target of the read operation, and therefore, the read operation may be performed roughly without considering read errors.
페이지 버퍼 회로(115)에 로드된 적어도 두 개의 페이지의 데이터는 백업 영역에 별도로 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 백업 영역의 각 메모리 셀에 하나의 비트가 프로그램될 수 있다.Data of at least two pages loaded into the
제2 프로그램 동작(PO2) 시에, 메모리 셀들은 소거 상태(E) 및 제1 내지 제7 프로그램 상태들(P1~P7)로 프로그램된다. 예시적으로, 제1 프로그램 동작(PO1) 시에 세 번째 페이지의 데이터가 로드되지 않은 경우, 제2 프로그램 동작(PO2)이 시작될 때에 세 번째 페이지의 데이터가 로드될 수 있다. 제2 프로그램 동작(PO2)은 백업 영역에 프로그램된 데이터 또는 백업 영역에 프로그램된 데이터와 컨트롤러(120, 도 1 참조)로부터 페이지 버퍼 회로(115)에 로드된 세 번째 페이지의 데이터에 기반하여 수행될 수 있다.During the second program operation (PO2), memory cells are programmed to the erase state (E) and the first to seventh program states (P1 to P7). For example, if the data of the third page is not loaded during the first program operation (PO1), the data of the third page may be loaded when the second program operation (PO2) starts. The second program operation (PO2) is performed based on the data programmed in the backup area or the data programmed in the backup area and the data of the third page loaded into the
제2 프로그램 동작(PO1)은 거칠게(coarsely) 수행될 수 있다. 예를 들어, 제2 프로그램 동작(PO2)이 수행된 메모리 셀들은 읽기 동작의 대상이 아니며, 따라서 읽기 에러를 고려하지 않고 거칠게 수행될 수 있다.The second program operation PO1 may be performed roughly. For example, memory cells on which the second program operation PO2 has been performed are not the target of the read operation, and therefore, the read operation may be performed roughly without considering read errors.
제3 프로그램 동작(PO3) 시에, 메모리 셀들의 문턱 전압 산포가 정밀하게(finely) 프로그램될 수 있다. 제3 프로그램 동작(PO3)은 백업 영역에 프로그램된 데이터에 기반하여 수행될 수 있다. 제3 프로그램 동작(PO3)이 수행되면, 메모리 셀들의 프로그램은 완료된다.During the third program operation PO3, the threshold voltage distribution of memory cells can be finely programmed. The third program operation PO3 may be performed based on data programmed in the backup area. When the third program operation PO3 is performed, the programming of the memory cells is completed.
도 21은 메모리 셀들이 둘 이상의 프로그램 동작을 통해 프로그램되는 다른 예를 보여준다. 도 21에서, 가로 축은 메모리 셀들의 문턱 전압(Vth)을 가리키고, 세로 축은 메모리 셀들의 수를 가리킨다.Figure 21 shows another example in which memory cells are programmed through two or more program operations. In Figure 21, the horizontal axis indicates the threshold voltage (Vth) of memory cells, and the vertical axis indicates the number of memory cells.
도 3 및 도 21을 참조하면, 메모리 셀들은 2번의 프로그램 동작들(PO1, PO2)을 통해 프로그램 완료될 수 있다. 도 21에서, 각 메모리 셀에 3-비트가 프로그램되는 것으로 가정한다.Referring to FIGS. 3 and 21 , memory cells can be programmed through two program operations PO1 and PO2. In Figure 21, it is assumed that 3-bits are programmed in each memory cell.
제1 프로그램 동작(PO1) 시에, 메모리 셀들은 소거 상태(E)로부터 소거 상태(E) 및 제1 내지 제7 프로그램 상태들(P1~P7)을 갖도록 프로그램된다. 예시적으로, 제1 프로그램 동작(PO1)은 도 20의 제2 프로그램 동작(PO2)에 대응할 수 있다.During the first program operation PO1, memory cells are programmed from the erase state E to the erase state E and the first to seventh program states P1 to P7. Exemplarily, the first program operation PO1 may correspond to the second program operation PO2 of FIG. 20.
페이지 버퍼 회로(115)에 첫 번째 페이지의 데이터가 로드된 후에 프로그램 동작이 시작될 수 있다. 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램이 수행되는 동안, 나머지 페이지들의 데이터가 페이지 버퍼 회로(115)에 로드될 수 있다.A program operation may begin after the data of the first page is loaded into the
제1 프로그램 동작(PO1)이 수행된 후에 제2 프로그램 동작(PO2)이 수행될 수 있다. 제2 프로그램 동작(PO2)은 도 20의 제3 프로그램 동작(PO3)에 대응할 수 있다. 제2 프로그램 동작(PO2)이 수행되면, 메모리 셀들은 프로그램 완료된다.After the first program operation PO1 is performed, the second program operation PO2 may be performed. The second program operation PO2 may correspond to the third program operation PO3 in FIG. 20. When the second program operation PO2 is performed, the memory cells are programmed.
도 22는 각 메모리 셀에 4-비트가 프로그램될 때에, 메모리 셀들이 갖는 문턱 전압들의 예를 보여준다. 도 22에서, 가로 축은 메모리 셀들의 문턱 전압(Vth)을 가리키고, 세로 축은 메모리 셀들의 수를 가리킨다.Figure 22 shows an example of the threshold voltages of memory cells when 4-bits are programmed in each memory cell. In Figure 22, the horizontal axis indicates the threshold voltage (Vth) of memory cells, and the vertical axis indicates the number of memory cells.
도 3 및 도 22를 참조하면, 메모리 셀들은 소거 상태(E) 및 제1 내지 제15 프로그램 상태들(P1~P15)을 가질 수 있다. 메모리 셀들을 프로그램하기 위하여, 네 개의 페이지들에 해당하는 데이터가 페이지 버퍼 회로(115)에 로드될 수 있다. 하나의 비트 라인(BL)에 네 개의 데이터 래치들(DL, 도 4 참조)이 연결될 수 있다. 네 개의 데이터 래치들(DL)에 네 개의 페이지들에 각각 대응하는 4-비트가 로드될 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 22 , memory cells may have an erase state (E) and first to fifteenth program states (P1 to P15). To program memory cells, data corresponding to four pages may be loaded into the
첫 번째 페이지의 데이터가 페이지 버퍼 회로(115)에 로드된 후에, 프로그램 동작이 시작될 수 있다. 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램이 수행되는 동안, 나머지 페이지들의 데이터 또는 나머지 페이지들 중 일부 페이지들의 데이터가 페이지 버퍼 회로(115)에 로드될 수 있다.After the data of the first page is loaded into the
도 23은 불휘발성 메모리 장치(110)의 프로그램 제어부(PCU1)와 컨트롤러(120)의 프로그램 제어부(PCU2)에 의해 프로그램 동작이 수행되는 응용 예를 보여주는 순서도이다. 도 1 및 도 23을 참조하면, S410 단계에서, 컨트롤러(120)의 프로그램 제어부(PCU2)는 불휘발성 메모리 장치(110)로 제1 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들어, 제1 데이터는 하나의 물리 페이지에 속한 논리 페이지들 중에서 적어도 하나의 논리 페이지에 해당하는 데이터를 포함할 수 있다.FIG. 23 is a flowchart showing an application example in which a program operation is performed by the program control unit (PCU1) of the
제1 데이터가 전송된 후에, S420 단계에서, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제1 데이터에 기반하여 프로그램 동작을 시작할 수 있다. 프로그램 동작을 시작한 후에, 불휘발성 메모리 장치(110)의 프로그램 제어부(PCU1)는 레디-비지 신호를 레디 상태로 전환하여, 추가 데이터를 수신할 수 있음을 컨트롤러(120)에 통지할 수 있다.After the first data is transmitted, in step S420, the
S430 단계에서, 컨트롤러(120)의 프로그램 제어부(PCU1)는 불휘발성 메모리 장치(110)에서 프로그램 동작이 수행되는 동안, 제2 데이터를 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 제2 데이터는 하나의 물리 페이지에 속한 논리 페이지들 중에서 적어도 하나의 논리 페이지에 해당하는 데이터를 포함할 수 있다.In step S430, the program control unit (PCU1) of the
제2 데이터가 수신됨에 따라, S440 단계에서, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제1 데이터 또는 제2 데이터에 기반하여 프로그램 동작을 지속할 수 있다. 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(110)는 S420 단계에서 시작된 프로그램 동작을 제1 데이터 및 제2 데이터에 기반하여 지속할 수 있다. 다른 예로서, 불휘발성 메모리 장치는 S420 단계에서 시작된 프로그램 동작을 제2 데이터에 기반하여 지속할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(110)의 프로그램 제어부(PCU1)는 레디-비지 신호를 레디 상태로 전환하여, 추가 데이터를 수신할 수 있음을 컨트롤러(120)에 통지할 수 있다.As the second data is received, in step S440, the
S450 단계에서, 컨트롤러(120)의 프로그램 제어부(PCU1)는 불휘발성 메모리 장치(110)에서 프로그램 동작이 수행되는 동안, 제3 데이터를 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 제3 데이터는 하나의 물리 페이지에 속한 논리 페이지들 중에서 적어도 하나의 논리 페이지에 해당하는 데이터를 포함할 수 있다.In step S450, the program control unit (PCU1) of the
제3 데이터가 수신됨에 따라, S460 단계에서, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제1 데이터, 제2 데이터 및 제3 데이터에 기반하여 프로그램 동작을 지속할 수 있다. 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(110)는 S420 단계에서 시작된 프로그램 동작을 제1 데이터, 제2 데이터 및 제3 데이터에 기반하여 지속할 수 있다.As the third data is received, in step S460, the
본 발명의 실시 예들에 따르면, 프로그램 동작을 통해 프로그램될 데이터 중 일부인 제1 데이터가 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송된 후에 프로그램 동작이 시작된다. 프로그램 동작이 수행되는 동안, 나머지 데이터인 제2 데이터 및 제3 데이터가 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송된다. 제2 데이터 또는 제3 데이터가 전송됨에 따라, 불휘발성 메모리 장치(110)는 수신된 제2 데이터 또는 제3 데이터에 기반하여 프로그램 동작을 지속할 수 있다. 따라서, 데이터가 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송되는 시간이 프로그램 동작이 수행되는 시간에 의해 숨겨질(shadowed) 수 있으며, 스토리지 장치(100)의 프로그램 동작의 시간이 감소된다.According to embodiments of the present invention, the program operation begins after first data, which is part of data to be programmed through the program operation, is transmitted to the
예시적으로, S410 단계 내지 S460 단계는 연속적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, S410 단계 내지 S460 단계의 프로그램 동작이 수행되는 동안, 컨트롤러(120)가 불휘발성 메모리 장치(110)에 읽기 동작, 소거 동작 또는 다른 프로그램 동작을 요청하는 것은 금지될 수 있다.Illustratively, steps S410 to S460 may be performed sequentially. For example, while the program operation in steps S410 to S460 is performed, the
예시적으로, S410 단계 내지 S460 단계는 프로그램 동작의 전부 또는 일부일 수 있다. 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(110)의 메모리 셀들은 고속 프로그램(HSP, High Speed Program) 스킴에 따라 프로그램될 수 있다. 고속 프로그램 스킴에서, 메모리 셀들은 한 번의 프로그램 동작을 통해 프로그램 완료될 수 있다. 프로그램 완료된 메모리 셀들에 대해, 추가적인 프로그램 동작은 금지될 수 있다. 다른 예로서, 불휘발성 메모리 장치(100)의 메모리 셀들은 재프로그램(repgroam) 스킴에 의해 프로그램될 수 있다. 재프로그램 스킴에서, 메모리 셀들은 둘 또는 그보다 많은 프로그램 동작들을 통해 프로그램 완료될 수 있다. 예를 들어, 프로그램 완료되기 전의 메모리 셀들에 대한 읽기 동작은 금지될 수 있다. 둘 또는 그보다 많은 프로그램 동작들을 통해 프로그램 완료된 메모리 셀들에 대해, 추가적인 프로그램 동작은 금지될 수 있다.Illustratively, steps S410 to S460 may be all or part of a program operation. For example, memory cells of the
도 24 및 도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 프로그램 동작을 입출력 라인들(DQ) 및 레디-비지 신호(RnB)의 관점으로 보여주는 타이밍도이다. 도 1, 도 3, 도 24 및 도 25를 참조하면, 제1 시간(T1)에, 컨트롤러(120)는 입출력 라인들(DQ)을 통해 제1 입력 시퀀스(S_P1in)를 전송할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 입출력 라인들(DQ)을 통해 데이터 입력 커맨드(C_Din), 어드레스(ADDR_P), 제1 데이터(D_P1), 덤프 커맨드(C_DM), 그리고 종료 커맨드(C_E1)를 전송할 수 있다. 데이터 입력 커맨드(C_Din)는 프로그램할 데이터가 입력됨을 가리키며, '80h'일 수 있다. 어드레스(ADDR_P)는 데이터가 프로그램될 메모리 셀들, 예를 들어 물리 페이지의 어드레스를 가리킨다. 제1 데이터(D_P1)는 어드레스(ADDR_P)에 대응하는 물리 페이지에 속한 논리 페이지들 중 하나의 논리 페이지의 데이터일 수 있다. 덤프 커맨드(C_DM)는 데이터의 덤프를 요청하는 커맨드이며, 'C0h'일 수 있다. 종료 커맨드(C_E1)는 첫 번째 논리 페이지의 전송이 종료되었음을 가리킬 수 있다.Figures 24 and 25 are timing diagrams showing program operations according to an embodiment of the present invention from the perspective of input/output lines (DQ) and ready-busy signals (RnB). Referring to FIGS. 1, 3, 24, and 25, at a first time T1, the
제1 입력 시퀀스(S_P1in)가 진행되는 동안, 불휘발성 메모리 장치(110)는 레디-비지 신호를 하이 레벨의 레디 상태로 유지할 수 있다. 내부 레디-비지 신호(iRnB)는 불휘발성 메모리 장치(110)가 컨트롤러(120)로 출력하는 레디-비지 신호(RnB)와 별도로, 불휘발성 메모리 장치(110)의 내부에서 동작이 수행되는지를 가리킬 수 있다. 제1 입력 시퀀스(S_P1in)가 진행되는 동안, 내부 레디-비지 신호(iRnB)는 하이 레벨의 레디 상태로 유지될 수 있다.While the first input sequence (S_P1in) is in progress, the
제1 입력 시퀀스(S_P1in)에서, 컨트롤러(120)로부터 입출력 라인들(DQ)을 통해 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송되는 제1 데이터(D_P1)는 캐시 래치들(CL)에 저장될 수 있다. 입출력 라인들(DQ)을 통해 덤프 커맨드(C_DM) 및 종료 커맨드(C_E1)가 수신됨에 따라, 불휘발성 메모리 장치(110)는 캐시 래치(CL)에 로드된 제1 데이터(D_P1)를 제1 데이터 래치들(DL1) 또는 제2 데이터 래치들(DL2)에 덤프할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(110)가 제1 데이터(D_P1)를 덤프하는 동안, 제2 시간(T2)에 불휘발성 메모리 장치(110)의 내부 레디-비지 신호(iRnB)는 로우 레벨의 비지 상태로 전환된다. 레디-비지 신호(RnB) 또한 로우 레벨의 비지 상태로 전환된다. 제1 데이터(D_P1)의 덤핑이 완료되면, 제3 시간(T3)에, 레디-비지 신호(RnB)가 하이 레벨의 레디 상태로 전환된다.In the first input sequence S_P1in, the first data D_P1 transmitted from the
제3 시간(T3)에, 불휘발성 메모리 장치(110)는 첫 번째 프로그램 루프(PL1)의 프로그램을 시작한다. 첫 번째 프로그램 루프(PL1)의 프로그램이 수행되는 동안 제어 회로(CC) 및 캐시 래치(CL)가 데이터를 수신할 수 있는 상태가 되면, 불휘발성 메모리 장치(110)는 레디-비지 신호(RnB)를 하이 레벨의 레디 상태로 천이한다. 예시적으로, 제2 데이터 입력 시퀀스(S_P2in)가 시작되기 전에, 프로그램 또는 프로그램 및 검증 읽기가 수행될 수 있다.At the third time T3, the
레디-비지 신호(RnB)가 하이 레벨의 레디 상태로 천이함에 따라, 컨트롤러(120)는 제2 데이터 입력 시퀀스(S_P2in)를 진행한다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 데이터 입력 커맨드(Din), 어드레스(ADDR_P), 제2 데이터(D_P2), 덤프 커맨드(C_DM), 그리고 종료 커맨드(C_E2)를 순차적으로 전송할 수 있다. 제1 데이터 입력 시퀀스(S_P1in)와 비교하면, 제2 데이터 입력 시퀀스(S_P2in)에서 컨트롤러(120)는 제2 데이터(D_P2)를 전송한다. 제2 데이터(D_P2)는 어드레스(ADDR_P)에 해당하는 메모리 셀들에 프로그램될 두 번째 논리 페이지의 데이터일 수 있다. 종료 커맨드(C_E2)는 두 번째 논리 페이지의 데이터의 전송이 완료되었음을 가리킬 수 있다.As the ready-busy signal (RnB) transitions to the high level ready state, the
입출력 라인들(DQ)을 통해 덤프 커맨드(C_DM) 및 종료 커맨드(C_E2)가 수신됨에 따라, 불휘발성 메모리 장치(110)는 캐시 래치(CL)에 로드된 제2 데이터(D_P2)를 제2 데이터 래치들(DL2) 또는 제1 데이터 래치들(DL1)에 덤프할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(110)가 제2 데이터(D_P2)를 덤프하는 동안, 제4 시간(T4)에 레디-비지 신호(RnB)는 로우 레벨의 비지 상태로 전환된다. 제2 데이터(D_P2)의 덤핑이 완료되면, 제5 시간(T5)에, 레디-비지 신호(RnB)가 하이 레벨의 레디 상태로 전환된다.As the dump command (C_DM) and end command (C_E2) are received through the input/output lines (DQ), the
제5 시간(T5)에, 불휘발성 메모리 장치(110)는 첫 번째 프로그램 루프(PL1)의 나머지 프로세스를 수행한다. 예를 들어, 첫 번째 프로그램 루프(PL1)의 선택 덤프, 금지 덤프 및 패스-페일 체크, 또는 첫 번째 프로그램 루프(PL1)의 검증 읽기, 선택 덤프, 금지 덤프 및 패스-페일 체크가 수행될 수 있다.At the fifth time T5, the
또한, 레디-비지 신호(RnB)가 하이 레벨의 레디 상태로 천이함에 따라, 컨트롤러(120)는 제3 데이터 입력 시퀀스(S_P3in)를 진행한다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 데이터 입력 커맨드(Din), 어드레스(ADDR_P), 제3 데이터(D_P3), 그리고 종료 커맨드(C_E2)를 순차적으로 전송할 수 있다. 제3 데이터(D_P3)는 어드레스(ADDR_P)에 해당하는 메모리 셀들에 프로그램될 세 번째 논리 페이지의 데이터일 수 있다. 종료 커맨드(C_E3)는 세 번째 논리 페이지의 데이터의 전송이 완료되었음을 가리킬 수 있다.Additionally, as the ready-busy signal (RnB) transitions to the high level ready state, the
제3 데이터 입력 시퀀스(S_P3in)가 수행되는 동안, 제6 시간(T6)에 첫 번째 프로그램 루프(PL1)가 완료되면 불휘발성 메모리 장치(110)는 두 번째 프로그램 루프(PL2)의 프로그램을 수행할 수 있다. 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제1 데이터(D_P1) 또는 제1 데이터(D_P1) 및 제2 데이터(D_P2)에 기반하여 두 번째 프로그램 루프(PL2)를 수행할 수 있다. 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(110)는 두 번째 프로그램 루프(PL2)의 프로그램 또는 프로그램 및 검증 읽기를 수행할 수 있다.While the third data input sequence S_P3in is performed, when the first program loop PL1 is completed at the sixth time T6, the
제7 시간(T7)에 제3 데이터 입력 시퀀스(S_P3in)가 완료되면, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제1 데이터(D_P1), 제2 데이터(D_P2) 및 제3 데이터(D_P3)에 기반하여 프로그램 동작을 지속할 수 있다.When the third data input sequence S_P3in is completed at the seventh time T7, the
예시적으로, 프로그램 동작이 완료된 후에, 또는 다음 커맨드를 수신할 수 있는 상태가 되면, 레디 비지 신호(RnB)는 하이 레벨의 레디 상태로 복귀할 수 있다.Illustratively, after the program operation is completed or when the next command can be received, the ready busy signal (RnB) may return to the high level ready state.
도 23 내지 도 25를 참조하여 설명된 바와 같이, 각 메모리 셀에 3비트 데이터가 기입되는 불휘발성 메모리 장치(110)에서 프로그램 동작을 수행하려면, 3회의 데이터 전송이 필요하다. 그러나, 데이터 전송이 1회 수행된 후에 두 번째 데이터 전송이 수행되는 동안 프로그램 루프가 진행되면, 데이터 전송의 시간이 프로그램 시간에 의해 숨겨질 수 있다. 또한, 세 번째 데이터 전송이 수행되는 동안 프로그램 루프가 하나 더 진행되면, 데이터 전송의 시간이 프로그램 시간에 의해 더 숨겨질 수 있다. 따라서, 스토리지 장치(100)의 동작 속도가 향상된다.As explained with reference to FIGS. 23 to 25 , to perform a program operation in the
도 26은 도 23의 방법에 따라 메모리 셀들에서 프로그램 루프가 진행되는 과정을 보여준다. 도 26에서, 가로 축은 시간(T)을 가리키고, 세로 축은 입출력 라인들(DQ)을 통해 전송되는 데이터 및 선택된 메모리 셀들에 연결된 워드 라인에 인가되는 전압(V)을 가리킨다.FIG. 26 shows the process in which a program loop progresses in memory cells according to the method of FIG. 23. In FIG. 26, the horizontal axis indicates time (T), and the vertical axis indicates voltage (V) applied to data transmitted through input/output lines (DQ) and word lines connected to selected memory cells.
도 3 및 도 24 내지 도 26을 참조하면, 제1 시간(T1)에 입출력 라인(DQ)을 통해 페이지 버퍼 회로(115)에 제1 데이터(D_P1)가 입력될 수 있다. 제3 시간(T3)에 첫 번째 프로그램 루프(PL1)의 프로그램이 시작되면, 페이지 버퍼 회로(115)는 제1 데이터(D_P1)에 따라 비트 라인들(BL)을 셋업할 수 있다. 예를 들어, 페이지 버퍼 회로(115)는 비트 라인들은 프로그램 금지 또는 프로그램 대상으로 설정할 수 있다. 행 디코더 회로(113)는 선택된 워드 라인에 프로그램 전압(VPGM)을 인가할 수 있다. 프로그램 전압(VPGM)을 인가하는 동안에, 입출력 라인들(DQ)을 통해 제2 데이터(D_P2)가 페이지 버퍼 회로(115)에 입력될 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 24 to 26 , first data D_P1 may be input to the
예시적으로, 첫 번째 프로그램 루프(PL1)의 검증 읽기는 소거 상태(E) 및 가장 낮은 문턱 전압(또는 가장 낮은 문턱 전압 산포 범위)에 대응하는 프로그램 상태(P1)에 대해 수행될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 프로그램 루프(PL1)의 검증 읽기는 제1 검증 전압(VFY1)을 이용하여 수행될 수 있다. 첫 번째 프로그램 루프(PL1)의 검증 읽기는 제2 데이터(D_P2)가 입력되는 동안 제1 데이터(D_P1)를 이용하여 또는 제2 데이터(D_P2)가 입력된 후에 제1 데이터(D_P1) 또는 제1 데이터(D_P1) 및 제2 데이터(D_P2)를 이용하여 수행될 수 있다. 첫 번째 프로그램 루프(PL1)의 선택 덤프, 금지 덤프 및 패스-페일 체크는 제2 데이터(D_P2)가 수신된 후에 제1 데이터(D_P1) 및 제2 데이터(D_P2)를 이용하여 수행될 수 있다Exemplarily, the verification read of the first program loop (PL1) may be performed for the erase state (E) and the program state (P1) corresponding to the lowest threshold voltage (or lowest threshold voltage distribution range). For example, verification read of the first program loop PL1 may be performed using the first verification voltage VFY1. The verification read of the first program loop (PL1) is performed using the first data (D_P1) while the second data (D_P2) is input, or by using the first data (D_P1) or the first data (D_P2) after the second data (D_P2) is input. It may be performed using data (D_P1) and second data (D_P2). Select dump, inhibit dump, and pass-fail check of the first program loop (PL1) may be performed using the first data (D_P1) and the second data (D_P2) after the second data (D_P2) is received.
제6 시간(T6)에 두 번째 프로그램 루프(PL2)의 프로그램이 시작되면, 페이지 버퍼 회로(115)는 제1 데이터(D_P1), 제2 데이터(D_P2) 또는 제1 데이터(D_P1) 및 제2 데이터(D_P2)에 따라 비트 라인들(BL)을 셋업할 수 있다. 예를 들어, 페이지 버퍼 회로(115)는 비트 라인들은 프로그램 금지 또는 프로그램 대상으로 설정할 수 있다. 행 디코더 회로(113)는 선택된 워드 라인에 프로그램 전압(VPGM)을 인가할 수 있다. 프로그램 전압(VPGM)을 인가하는 동안에, 입출력 라인들(DQ)을 통해 제3 데이터(D_P3)가 페이지 버퍼 회로(115)에 입력될 수 있다.When the program of the second program loop PL2 starts at the sixth time T6, the
예시적으로, 두 번째 프로그램 루프(PL2)의 검증 읽기는 가장 낮은 문턱 전압(또는 가장 낮은 문턱 전압 산포 범위)에 대응하는 프로그램 상태(P1) 및 두 번째로 낮은 문턱 전압(또는 두 번째로 낮은 문턱 전압 산포 범위)에 대응하는 프로그램 상태(P2)에 대해, 그리고 소거 상태(E) 및 가장 낮은 문턱 전압에 대응하는 프로그램 상태(P1)에 대해 수행될 수 있다. 예를 들어, 두 번째 프로그램 루프(PL2)의 검증 읽기는 제1 검증 전압(VFY1) 및 제2 검증 전압(VFY2)을 이용하여 수행될 수 있다. 두 번째 프로그램 루프(PL2)의 검증 읽기는 제3 데이터(D_P3)가 입력되는 동안 제1 데이터(D_P1) 및 제2 데이터(D_P2)를 이용하여 또는 제3 데이터(D_P3)가 입력된 후에 제1 데이터(D_P1), 제2 데이터(D_P2) 및 제3 데이터(D_P3)를 이용하여 수행될 수 있다. 첫 번째 프로그램 루프(PL1)의 선택 덤프, 금지 덤프 및 패스-페일 체크는 제3 데이터(D_P3)가 수신된 후에 제1 데이터(D_P1), 제2 데이터(D_P2) 및 제3 데이터(D_P3)를 이용하여 수행될 수 있다Exemplarily, the verification read of the second program loop (PL2) is the program state (P1) corresponding to the lowest threshold voltage (or lowest threshold voltage distribution range) and the second lowest threshold voltage (or second lowest threshold voltage distribution range). It may be performed for the program state (P2) corresponding to the voltage distribution range), and for the program state (P1) corresponding to the erase state (E) and the lowest threshold voltage. For example, the verification read of the second program loop PL2 may be performed using the first verification voltage VFY1 and the second verification voltage VFY2. The verification read of the second program loop (PL2) is performed using the first data (D_P1) and the second data (D_P2) while the third data (D_P3) is input, or the first data (D_P3) is input after the third data (D_P3) is input. It may be performed using data (D_P1), second data (D_P2), and third data (D_P3). The select dump, inhibit dump, and pass-fail check of the first program loop (PL1) select the first data (D_P1), second data (D_P2), and third data (D_P3) after the third data (D_P3) is received. It can be performed using
예시적으로, 두 번째 프로그램 루프(PL2)에서, 제1 검증 전압(VFY1)을 이용한 검증 읽기는 제3 데이터(D_P3)가 입력되는 동안 수행될 수 있다. 두 번째 프로그램 루프(PL2)에서, 제1 검증 전압(VFY1)을 이용한 선택 덤프, 금지 덤프 및 제2 검증 전압(VFY2)을 이용하녀 검증은 제3 데이터(D_P3)의 입력이 완료된 후에 제1 데이터(D_P1), 제2 데이터(D_P2) 및 제3 데이터(D_P3)에 기반하여 수행될 수 있다.Exemplarily, in the second program loop PL2, verification read using the first verification voltage VFY1 may be performed while the third data D_P3 is input. In the second program loop (PL2), selection dump using the first verification voltage (VFY1), inhibit dump, and verification using the second verification voltage (VFY2) are performed on the first data after the input of the third data (D_P3) is completed. It may be performed based on (D_P1), second data (D_P2), and third data (D_P3).
제3 데이터(D_P3)의 입력이 완료되면, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제1 데이터(D_P1), 제2 데이터(D_P2), 및 제3 데이터(D_P3)를 이용하여 정상 프로그램 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제1 데이터(D_P1), 제2 데이터(D_P2), 및 제3 데이터(D_P3)를 이용하여 비트 라인들을 프로그램 금지 또는 프로그램 대상으로 선택할 수 있다. 프로그램 전압(VPGM)이 인가된 후에, 불휘발성 메모리 장치(110)는 각 프로그램 상태에 대응하는 제1 내지 제7 검증 전압들(VFY1~VFY7)을 이용하여 검증 읽기들을 수행할 수 있다. 각 검증 전압을 이용한 각 검증 읽기에 대해, 불휘발성 메모리 장치(110)는 제1 데이터(D_P1), 제2 데이터(D_P2), 및 제3 데이터(D_P3)를 이용하여 선택 덤프, 금지 덤프 및 패스-페일 체크를 수행할 수 있다.When the input of the third data (D_P3) is completed, the
도 27 및 도 28은 도 26의 프로그램 루프들에 의해 메모리 셀들의 문턱 전압들이 변하는 예를 보여준다. 도 27에서, 가로 축은 메모리 셀들의 문턱 전압들(Vth)을 가리키고, 세로 축은 메모리 셀들의 수를 가리킨다.Figures 27 and 28 show examples where the threshold voltages of memory cells change due to the program loops of Figure 26. In Figure 27, the horizontal axis indicates threshold voltages (Vth) of memory cells, and the vertical axis indicates the number of memory cells.
도 23 내지 도 27을 참조하면, 참조기호 'E_E'는 프로그램 동작 시에 소거 상태(E)를 유지하는 메모리 셀들을 가리킨다. 금지 메모리 셀들(E_E)은 프로그램 동작 시에 프로그램 금지되어 소거 상태를 유지하는 메모리 셀들을 가리킨다. 프로그램 메모리 셀들(E_P1~E_P7)은 각각 제1 내지 제7 프로그램 상태들(P1~P7)로 프로그램되는 메모리 셀들을 가리킨다.23 to 27, reference symbol 'E_E' indicates memory cells that maintain an erased state (E) during a program operation. Inhibited memory cells (E_E) refer to memory cells that are program inhibited during a program operation and remain in an erased state. The program memory cells (E_P1 to E_P7) indicate memory cells that are programmed to the first to seventh program states (P1 to P7), respectively.
예시적으로, 제1 데이터(D_P1)는 메모리 셀들이 제1 내지 제4 프로그램 메모리 셀들(E_P1~E_P4)에 속하는지 그렇지 않은지를 가리킬 수 있다. 제2 데이터(D_P2)는 메모리 셀들이 제2, 제3, 제6 및 제7 프로그램 메모리 셀들(E_P2, E_P3, E_P6, E_P7)에 속하는지 그렇지 않은지를 가리킬 수 있다.Exemplarily, the first data D_P1 may indicate whether the memory cells belong to the first to fourth program memory cells E_P1 to E_P4. The second data D_P2 may indicate whether the memory cells belong to the second, third, sixth, and seventh program memory cells E_P2, E_P3, E_P6, and E_P7.
첫 번째 프로그램 루프(PL1)의 프로그램은 제1 데이터(D_P1)를 이용하여 수행된다. 따라서, 제1 내지 제4 프로그램 메모리 셀들(E_P1~E_P4)의 문턱 전압들이 함께 상승한다. 첫 번째 프로그램 루프(PL1)의 검증 읽기 시에, 제1 내지 제4 프로그램 메모리 셀들(E_P1~E_P4)의 문턱 전압들이 제1 검증 전압(VFY1)보다 높은지 판별될 수 있다. 검증 읽기 시에 제1 검증 전압(VFY1)보다 높은 문턱 전압을 갖는 것으로 판별된 메모리 셀들은 프로그램 금지될 수 있다. 제2 데이터(D_P2)가 수신되면, 선택 덤프 및 금지 덤프가 수행될 수 있다. 제1 데이터(D_P1) 및 제2 데이터(D_P2)에 기반하여, 제1 검증 전압(VFY1)에 대응하는 제1 프로그램 상태(P1)보다 높은 프로그램 상태로 프로그램되는 메모리 셀들은 프로그램 금지로부터 해제될 수 있다. 예를 들어, 제2, 제3, 제6 및 제7 프로그램 메모리 셀들(E_P2, E_P3, E_P6, E_P7)의 프로그램 금지가 해제될 수 있다.The program of the first program loop (PL1) is performed using the first data (D_P1). Accordingly, the threshold voltages of the first to fourth program memory cells E_P1 to E_P4 increase together. When performing a verification read of the first program loop PL1, it may be determined whether the threshold voltages of the first to fourth program memory cells E_P1 to E_P4 are higher than the first verification voltage VFY1. Memory cells determined to have a threshold voltage higher than the first verification voltage VFY1 during verification read may be program-inhibited. When the second data (D_P2) is received, select dump and inhibit dump may be performed. Based on the first data (D_P1) and the second data (D_P2), memory cells that are programmed to a program state higher than the first program state (P1) corresponding to the first verification voltage (VFY1) may be released from program inhibition. there is. For example, the program inhibition of the second, third, sixth, and seventh program memory cells (E_P2, E_P3, E_P6, and E_P7) may be released.
도 23 내지 도 28을 참조하면, 두 번째 프로그램 루프(PL2)는 제1 데이터(D_P1) 및 제2 데이터(D_P2)를 이용하여 수행된다. 따라서, 프로그램 금지되지 않은 메모리 셀들 중에서, 제1 내지 제4 프로그램 메모리 셀들(E_P1~E_P4), 제6 및 제7 프로그램 메모리 셀들(E_P6, E_P7)의 문턱 전압들이 상승할 수 있다.23 to 28, the second program loop PL2 is performed using first data D_P1 and second data D_P2. Accordingly, among memory cells that are not program inhibited, the threshold voltages of the first to fourth program memory cells E_P1 to E_P4 and the sixth and seventh program memory cells E_P6 and E_P7 may increase.
도 29는 도 23의 방법에 따라 메모리 셀들에서 프로그램 루프가 진행되는 과정의 다른 예를 보여준다. 도 29에서, 가로 축은 시간(T)을 가리키고, 세로 축은 입출력 라인들(DQ)을 통해 전송되는 데이터 및 선택된 메모리 셀들에 연결된 워드 라인에 인가되는 전압(V)을 가리킨다.Figure 29 shows another example of a program loop in memory cells according to the method of Figure 23. In FIG. 29, the horizontal axis indicates time (T), and the vertical axis indicates voltage (V) applied to data transmitted through input/output lines (DQ) and word lines connected to selected memory cells.
도 26과 비교하면, 두 번째 프로그램 루프(PL2)에서 제2 검증 전압(VFY2)이 인가되며 제1 검증 전압(VFY1)은 인가되지 않는다. 예를 들어, 두 번째 프로그램 루프(PL2)의 프로그램 및 검증 읽기는 제2 데이터(D_P2)를 이용하여 수행될 수 있다.Compared to FIG. 26, the second verification voltage (VFY2) is applied in the second program loop (PL2) and the first verification voltage (VFY1) is not applied. For example, program and verification read of the second program loop PL2 may be performed using the second data D_P2.
도 30은 도 29의 프로그램 루프들에 의해 메모리 셀들의 문턱 전압들이 변하는 예를 보여준다. 도 27에서, 가로 축은 메모리 셀들의 문턱 전압들(Vth)을 가리키고, 세로 축은 메모리 셀들의 수를 가리킨다. 예시적으로, 도 27에 도시된 메모리 셀들의 문턱 전압들이 도 29의 두 번째 프로그램 루프(PL2)에 의해 프로그램된 예가 도 30에 도시되어 있다.Figure 30 shows an example of the threshold voltages of memory cells changing due to the program loops of Figure 29. In Figure 27, the horizontal axis indicates threshold voltages (Vth) of memory cells, and the vertical axis indicates the number of memory cells. As an example, an example in which the threshold voltages of the memory cells shown in FIG. 27 are programmed by the second program loop PL2 of FIG. 29 is shown in FIG. 30 .
도 27과 비교하면, 두 번째 프로그램 루프에서 제2 데이터(D_P2)에 의해 구별되는 제2, 제3, 제6 및 제7 프로그램 메모리 셀들(E_P2, E_P3, E_P6, E_P7)에 대해 프로그램이 수행된다. 두 번째 프로그램 루프(PL1)의 검증 읽기 시에, 제2, 제3, 제6 및 제7 프로그램 메모리 셀들(E_P2, E_P3, E_P6, E_P7)의 문턱 전압들이 제2 검증 전압(VFY2)보다 높은지 판별될 수 있다. 검증 읽기 시에 제2 검증 전압(VFY2)보다 높은 문턱 전압을 갖는 것으로 판별된 메모리 셀들은 프로그램 금지될 수 있다.Compared to FIG. 27, in the second program loop, programming is performed on the second, third, sixth, and seventh program memory cells (E_P2, E_P3, E_P6, and E_P7) distinguished by the second data (D_P2). . During verification read of the second program loop (PL1), determine whether the threshold voltages of the second, third, sixth, and seventh program memory cells (E_P2, E_P3, E_P6, E_P7) are higher than the second verification voltage (VFY2). It can be. Memory cells determined to have a threshold voltage higher than the second verification voltage VFY2 during verification read may be program-inhibited.
도 31은 도 23의 방법에 따라 메모리 셀들에서 프로그램 루프가 진행되는 과정의 다른 예를 보여준다. 도 31에서, 가로 축은 시간(T)을 가리키고, 세로 축은 입출력 라인들(DQ)을 통해 전송되는 데이터 및 선택된 메모리 셀들에 연결된 워드 라인에 인가되는 전압(V)을 가리킨다.Figure 31 shows another example of a program loop in memory cells according to the method of Figure 23. In FIG. 31, the horizontal axis indicates time (T), and the vertical axis indicates voltage (V) applied to data transmitted through input/output lines (DQ) and word lines connected to selected memory cells.
도 26과 비교하면, 첫 번째 프로그램 루프(PL1) 및 두 번째 프로그램 루프(PL2)에서, 검증 전압이 인가되지 않는다. 즉, 검증이 수행되지 않는다. 예시적으로, 제1 데이터(D_P1)는 상대적으로 높은 프로그램 상태들, 예를 들어 제4, 제5, 제6 또는 제7 프로그램 상태(P4, P5, P6 또는 P7)를 식별할 수 있다. 첫 번째 프로그램 루프(PL1) 및 두 번째 프로그램 루프(PL2)에서, 상대적으로 높은 프로그램 상태들에 대응하는 메모리 셀들의 문턱 전압들이 사전에 높아진다. 따라서, 후속하는 프로그램 루프들에서 메모리 셀들의 문턱 전압들의 변화량이 감소하므로, 메모리 셀들에 가해지는 스트레스가 감소하고 메모리 셀들의 신뢰도가 향상된다. 첫 번째 프로그램 루프(PL1) 및 두 번째 프로그램 루프(PL2)에서 상대적으로 높은 프로그램 상태들에 대응하는 메모리 셀들이 프로그램되므로, 메모리 셀들이 검증 전압보다 높은 레벨에서 과프로그램되는 것은 발생하지 않는다.Compared to FIG. 26, the verification voltage is not applied in the first program loop (PL1) and the second program loop (PL2). That is, no verification is performed. Exemplarily, the first data D_P1 may identify relatively high program states, for example, the fourth, fifth, sixth, or seventh program states P4, P5, P6, or P7. In the first program loop PL1 and the second program loop PL2, threshold voltages of memory cells corresponding to relatively high program states are increased in advance. Accordingly, since the amount of change in the threshold voltages of memory cells decreases in subsequent program loops, the stress applied to the memory cells is reduced and the reliability of the memory cells is improved. Since memory cells corresponding to relatively high program states are programmed in the first program loop PL1 and the second program loop PL2, overprogramming of memory cells at a level higher than the verification voltage does not occur.
도 32는 도 23의 방법에 따라 메모리 셀들에서 프로그램 루프가 진행되는 과정의 다른 예를 보여준다. 도 32에서, 가로 축은 시간(T)을 가리키고, 세로 축은 입출력 라인들(DQ)을 통해 전송되는 데이터 및 선택된 메모리 셀들에 연결된 워드 라인에 인가되는 전압(V)을 가리킨다.FIG. 32 shows another example of a program loop progressing in memory cells according to the method of FIG. 23. In FIG. 32, the horizontal axis indicates time (T), and the vertical axis indicates voltage (V) applied to data transmitted through input/output lines (DQ) and word lines connected to selected memory cells.
도 26과 비교하면, 첫 번째 프로그램 루프(PL1)에서 검증이 수행되지 않는다. 제1 데이터(D_P1)는 상대적으로 높은 프로그램 상태들, 예를 들어 제4, 제5, 제6 또는 제7 프로그램 상태(P4, P5, P6 또는 P7)를 식별할 수 있다. 첫 번째 프로그램 루프(PL1)에서, 상대적으로 높은 프로그램 상태들에 대응하는 메모리 셀들에 대해 사전 프로그램이 수행될 수 있다. 두 번째 프로그램 루프(PL2)에서, 제1 검증 전압(VFY1)이 인가된다. 예시적으로, 제2 데이터(D_P2)는 소거 상태(E) 및 가장 낮은 제1 프로그램 상태(P1)를 구별할 수 있다. 따라서, 제2 데이터(D_P2)는 제1 검증 전압(VFY1)을 이용한 검증을 지원할 수 있다.Compared to FIG. 26, verification is not performed in the first program loop (PL1). The first data (D_P1) may identify relatively high program states, for example, the fourth, fifth, sixth, or seventh program state (P4, P5, P6, or P7). In the first program loop PL1, preprogramming may be performed on memory cells corresponding to relatively high program states. In the second program loop (PL2), the first verification voltage (VFY1) is applied. Exemplarily, the second data (D_P2) can distinguish between the erase state (E) and the lowest first program state (P1). Accordingly, the second data (D_P2) can support verification using the first verification voltage (VFY1).
도 33은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 블록(BLKa)을 보여주는 회로도이다. 도 33을 참조하면, 메모리 블록(BLKa)은 복수의 셀 스트링들(CS11~CS21, CS12~CS22)을 포함한다. 복수의 셀 스트링들(CS11~CS21, CS12~CS22)은 행 방향(row direction) 및 열 방향(column direction)을 따라 배열되어, 행들 및 열들을 형성할 수 있다.Figure 33 is a circuit diagram showing a memory block (BLKa) according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 33, the memory block BLKa includes a plurality of cell strings CS11 to CS21 and CS12 to CS22. A plurality of cell strings CS11 to CS21 and CS12 to CS22 may be arranged along a row direction and a column direction to form rows and columns.
예를 들어, 행 방향(row direction)을 따라 배열된 셀 스트링들(CS11, CS12)은 제1 행을 형성하고, 행 방향(row direction)을 따라 배열된 셀 스트링들(CS21, CS22)은 제2 행을 형성할 수 있다. 열 방향(column direction)을 따라 배열된 셀 스트링들(CS11, CS21)은 제1 열을 형성하고, 열 방향(column direction)을 따라 배열된 셀 스트링들(CS12, CS22)은 제2 열을 형성할 수 있다.For example, the cell strings CS11 and CS12 arranged along the row direction form the first row, and the cell strings CS21 and CS22 arranged along the row direction form the first row. Can form 2 rows. Cell strings CS11 and CS21 arranged along the column direction form a first column, and cell strings CS12 and CS22 arranged along the column direction form a second row. can do.
각 셀 스트링은 복수의 셀 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 복수의 셀 트랜지스터들은 접지 선택 트랜지스터들(GST), 메모리 셀들(MC1~MC6), 그리고 스트링 선택 트랜지스터들(SSTa, SSTb)을 포함한다. 각 셀 스트링의 접지 선택 트랜지스터(GST), 메모리 셀들(MC1~MC6), 그리고 스트링 선택 트랜지스터들(SSTa, SSTb)은 셀 스트링들(CS11~CS21, CS12~CS22)이 행들 및 열들을 따라 배열되는 평면(예를 들어, 메모리 블록(BLKa)의 기판 상의 평면)과 수직한 높이 방향으로 적층될 수 있다.Each cell string may include a plurality of cell transistors. The plurality of cell transistors include ground selection transistors (GST), memory cells (MC1 to MC6), and string selection transistors (SSTa and SSTb). The ground selection transistor (GST) of each cell string, the memory cells (MC1 to MC6), and the string selection transistors (SSTa and SSTb) are arranged along the rows and columns of the cell strings (CS11 to CS21, CS12 to CS22). They may be stacked in a height direction perpendicular to a plane (eg, a plane on the substrate of the memory block BLKa).
복수의 셀 트랜지스터들은 절연막에 포획된 전하량에 따라 가변하는 문턱 전압들을 갖는 전하 포획형(charge trap type) 트랜지스터들일 수 있다.The plurality of cell transistors may be charge trap type transistors having threshold voltages that vary depending on the amount of charge trapped in the insulating film.
최하단의 접지 선택 트랜지스터들(GST)의 소스들은 공통 소스 라인(CSL)에 공통으로 연결될 수 있다.Sources of the bottom ground select transistors (GST) may be commonly connected to the common source line (CSL).
제1 행의 셀 스트링들(CS11, CS12)의 접지 선택 트랜지스터들(GST)의 제어 게이트들은 접지 선택 라인(GSL1)에 공통으로 연결되고, 제2 행의 셀 스트링들(CS21, CS22)의 접지 선택 트랜지스터들(GST)의 제어 게이트들은 접지 선택 라인(GSL2)에 공통으로 연결된다. 즉, 서로 다른 행의 셀 스트링들은 서로 다른 접지 선택 라인들에 연결된다.Control gates of the ground selection transistors GST of the cell strings CS11 and CS12 in the first row are commonly connected to the ground selection line GSL1, and are connected to the ground of the cell strings CS21 and CS22 in the second row. Control gates of the selection transistors (GST) are commonly connected to the ground selection line (GSL2). That is, cell strings in different rows are connected to different ground selection lines.
예시적으로, 동일한 행의 서로 다른 높이의 접지 선택 트랜지스터들이 서로 다른 접지 선택 라인들에 연결되도록 메모리 블록(BLKa)이 변경될 수 있다. 예시적으로, 서로 다른 행의 동일한 높이의 접지 선택 트랜지스터들에 연결되는 접지 선택 트랜지스터들이 서로 연결되어 공통으로 제어되도록 메모리 블록(BLKa)이 변경될 수 있다. 예시적으로, 접지 선택 트랜지스터들에 연결되는 접지 선택 라인들이 서로 연결되어 공통으로 제어되도록 메모리 블록(BLKa)이 변경될 수 있다.As an example, the memory block BLKa may be changed so that ground selection transistors of different heights in the same row are connected to different ground selection lines. As an example, the memory block BLKa may be changed so that ground selection transistors connected to ground selection transistors of the same height in different rows are connected to each other and are controlled in common. As an example, the memory block BLKa may be changed so that ground selection lines connected to ground selection transistors are connected to each other and are commonly controlled.
기판(또는 접지 선택 트랜지스터들(GST))으로부터 동일한 높이(또는 순서)에 위치한 메모리 셀들의 제어 게이트들은 하나의 워드 라인에 공통으로 연결되고, 서로 다른 높이(또는 순서)에 위치한 메모리 셀들의 제어 게이트들은 서로 다른 워드 라인들(WL1~WL6)에 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 메모리 셀들(MC1)은 워드 라인(WL1)에 공통으로 연결된다. 메모리 셀들(MC2)은 워드 라인(WL2)에 공통으로 연결된다. 메모리 셀들(MC3)은 워드 라인(WL3)에 공통으로 연결된다. 메모리 셀들(MC4)은 워드 라인(WL4)에 공통으로 연결된다. 메모리 셀들(MC5)은 워드 라인(WL5)에 공통으로 연결된다. 메모리 셀들(MC6)은 워드 라인(WL6)에 공통으로 연결된다.Control gates of memory cells located at the same height (or order) from the substrate (or ground select transistors (GST)) are commonly connected to one word line, and control gates of memory cells located at different heights (or order) may be respectively connected to different word lines (WL1 to WL6). For example, the memory cells MC1 are commonly connected to the word line WL1. The memory cells MC2 are commonly connected to the word line WL2. The memory cells MC3 are commonly connected to the word line WL3. The memory cells MC4 are commonly connected to the word line WL4. The memory cells MC5 are commonly connected to the word line WL5. The memory cells MC6 are commonly connected to the word line WL6.
복수의 셀 스트링들(CS11~CS21, CS12~CS22)의 동일한 높이(또는 순서)의 제1 스트링 선택 트랜지스터들(SSTa)에서, 서로 다른 행의 제1 스트링 선택 트랜지스터들(SSTa)의 제어 게이트들은 서로 다른 스트링 선택 라인들(SSL1a~SSL2a)에 각각 연결된다. 예를 들어, 셀 스트링들(CS11, CS12)의 제1 스트링 선택 트랜지스터들(SSTa)은 스트링 선택 라인(SSL1a)에 공통으로 연결된다. 셀 스트링들(CS21, CS22)의 제1 스트링 선택 트랜지스터들(SSTa)은 스트링 선택 라인(SSL2a)에 공통으로 연결된다.In the first string selection transistors SSTa of the same height (or order) of the plurality of cell strings CS11 to CS21 and CS12 to CS22, the control gates of the first string selection transistors SSTa in different rows are They are each connected to different string selection lines (SSL1a to SSL2a). For example, the first string selection transistors SSTa of the cell strings CS11 and CS12 are commonly connected to the string selection line SSL1a. The first string selection transistors SSTa of the cell strings CS21 and CS22 are commonly connected to the string selection line SSL2a.
복수의 셀 스트링들(CS11~CS21, CS12~CS22)의 동일한 높이(또는 순서)의 제2 스트링 선택 트랜지스터들(SSTb)에서, 서로 다른 행의 제2 스트링 선택 트랜지스터들(SSTb)의 제어 게이트들은 서로 다른 스트링 선택 라인들(SSL1b~SSL2b)에 각각 연결된다. 예를 들어, 셀 스트링들(CS11, CS12)의 제2 스트링 선택 트랜지스터들(SSTb)은 스트링 선택 라인(SSL1b)에 공통으로 연결된다. 셀 스트링들(CS21, CS22)의 제2 스트링 선택 트랜지스터들(SSTb)은 스트링 선택 라인(SSL2b)에 공통으로 연결된다.In the second string selection transistors SSTb of the same height (or order) of the plurality of cell strings CS11 to CS21 and CS12 to CS22, the control gates of the second string selection transistors SSTb in different rows are They are each connected to different string selection lines (SSL1b to SSL2b). For example, the second string selection transistors SSTb of the cell strings CS11 and CS12 are commonly connected to the string selection line SSL1b. The second string selection transistors SSTb of the cell strings CS21 and CS22 are commonly connected to the string selection line SSL2b.
즉, 서로 다른 행의 셀 스트링들은 서로 다른 스트링 선택 라인들에 연결된다. 동일한 행의 셀 스트링들의 동일한 높이(또는 순서)의 스트링 선택 트랜지스터들은 동일한 스트링 선택 라인에 연결된다. 동일한 행의 셀 스트링들의 서로 다른 높이(또는 순서)의 스트링 선택 트랜지스터들은 서로 다른 스트링 선택 라인들에 연결된다.That is, cell strings in different rows are connected to different string selection lines. String selection transistors of the same height (or order) of cell strings in the same row are connected to the same string selection line. String selection transistors of different heights (or orders) of cell strings in the same row are connected to different string selection lines.
예시적으로, 동일한 행의 셀 스트링들의 스트링 선택 트랜지스터들은 하나의 스트링 선택 라인에 공통으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 행의 셀 스트링들(CS11, CS12)의 스트링 선택 트랜지스터들(SSTa, SSTb)은 하나의 스트링 선택 라인에 공통으로 연결될 수 있다. 제2 행의 샐 스트링들(CS21, CS22)의 스트링 선택 트랜지스터들(SSTa, SSTb)은 하나의 스트링 선택 라인에 공통으로 연결될 수 있다.Exemplarily, string selection transistors of cell strings in the same row may be commonly connected to one string selection line. For example, the string selection transistors SSTa and SSTb of the cell strings CS11 and CS12 in the first row may be commonly connected to one string selection line. The string selection transistors SSTa and SSTb of the sal strings CS21 and CS22 in the second row may be commonly connected to one string selection line.
복수의 셀 스트링들(CS11~CS21, CS12~CS22)의 열들은 서로 다른 비트 라인들(BL1, BL2)에 각각 연결된다. 예를 들어, 제1 열의 셀 스트링들(CS11~CS21)의 스트링 선택 트랜지스터들(SSTb)은 비트 라인(BL1)에 공통으로 연결된다. 제2 열의 셀 스트링들(CS12~CS22)의 스트링 선택 트랜지스터들(SST)은 비트 라인(BL2)에 공통으로 연결된다.The columns of the plurality of cell strings (CS11 to CS21 and CS12 to CS22) are respectively connected to different bit lines (BL1 and BL2). For example, the string select transistors SSTb of the cell strings CS11 to CS21 in the first row are commonly connected to the bit line BL1. The string select transistors SST of the cell strings CS12 to CS22 in the second row are commonly connected to the bit line BL2.
메모리 블록(BLKa)은 기판으로부터 동일한 높이에 위치한 메모리 셀들이 워드 라인을 공유하는 것으로 특징될 수 있다. 서로 다른 메모리 블록들에서, 워드 라인들은 공유되지 않는 것으로 특징될 수 있다. 예를 들어, 제1 메모리 블록의 제1 높이의 메모리 셀은 제1 메모리 블록의 제1 높이의 다른 메모리 셀과 워드 라인을 공유할 수 있다. 제1 메모리 블록의 제1 높이의 메모리 셀은 제2 메모리 블록의 제1 높이의 메모리 셀과 워드 라인을 공유하지 않을 수 있다. 서브 블록은 메모리 블록(BLKa)들의 일부로 특징될 수 있다.The memory block BLKa may be characterized in that memory cells located at the same height from the substrate share a word line. In different memory blocks, word lines may be characterized as unshared. For example, a memory cell at a first height in a first memory block may share a word line with another memory cell at a first height in the first memory block. The memory cells at the first height of the first memory block may not share a word line with the memory cells at the first height of the second memory block. A subblock may be characterized as part of memory blocks (BLKa).
셀 스트링들(CS11, CS12)은 제1 플레인을 형성할 수 있다. 셀 스트링들(CS21, CS22)은 제2 플레인을 형성할 수 있다.The cell strings CS11 and CS12 may form a first plane. The cell strings CS21 and CS22 may form a second plane.
메모리 블록(BLKa)에서, 각 플레인의 각 높이의 메모리 셀들은 물리 페이지를 형성할 수 있다. 물리 페이지는 메모리 셀들(MC1~MC6)의 쓰기 및 읽기의 단위일 수 있다. 예를 들어, 스트링 선택 라인들(SSL1a, SSL1b, SSL2a, SSL2b)에 의해 메모리 블록(BLKa)의 하나의 플레인이 선택될 수 있다. 스트링 선택 라인들(SSL1a, SSL1b)이 턴-온 전압이 공급되고 스트링 선택 라인들(SSL2a, SSL2b)에 턴-오프 전압이 공급될 때, 제1 플레인의 셀 스트링들(CS11, CS12)이 비트 라인들(BL1, BL2)에 연결된다. 즉, 제1 플레인이 선택된다. 스트링 선택 라인들(SSL2a, SSL2b)에 턴-온 전압이 공급되고 스트링 선택 라인들(SSL1a, SSL1B)에 턴-오프 전압이 공급될 때, 제2 플레인의 셀 스트링들(CS21, CS22)이 비트 라인들(BL1, BL2)에 연결된다. 즉, 제2 플레인이 선택된다. 선택된 플레인에서, 워드 라인들(WL1~WL6)에 의해 메모리 셀들(MC)의 하나의 행이 선택될 수 있다. 선택된 행에서, 제2 워드 라인(WL2)에 선택 전압이 인가되고, 나머지 워드 라인들(WL1, WL3~WL6)에 비선택 전압이 인가될 수 있다. 즉, 스트링 선택 라인들(SSL1a, SSL1b, SSL2a, SSL2b) 및 워드 라인들(WL1~WL6)의 전압들을 조절함으로써, 제2 플레인의 제2 워드 라인(WL2)에 대응하는 물리 페이지가 선택될 수 있다. 선택된 물리 페이지의 메모리 셀들(MC2)에서, 쓰기 또는 읽기가 수행될 수 있다.In the memory block BLKa, memory cells at each height of each plane may form a physical page. A physical page may be a unit of writing and reading of memory cells (MC1 to MC6). For example, one plane of the memory block BLKa may be selected by the string selection lines SSL1a, SSL1b, SSL2a, and SSL2b. When the turn-on voltage is supplied to the string selection lines (SSL1a, SSL1b) and the turn-off voltage is supplied to the string selection lines (SSL2a, SSL2b), the cell strings (CS11, CS12) of the first plane are bit It is connected to lines BL1 and BL2. That is, the first plane is selected. When the turn-on voltage is supplied to the string selection lines (SSL2a, SSL2b) and the turn-off voltage is supplied to the string selection lines (SSL1a, SSL1B), the cell strings (CS21, CS22) of the second plane are bit It is connected to lines BL1 and BL2. That is, the second plane is selected. In the selected plane, one row of memory cells MC can be selected by word lines WL1 to WL6. In the selected row, a selection voltage may be applied to the second word line (WL2), and a non-selection voltage may be applied to the remaining word lines (WL1, WL3 to WL6). That is, by adjusting the voltages of the string selection lines (SSL1a, SSL1b, SSL2a, SSL2b) and word lines (WL1 to WL6), the physical page corresponding to the second word line (WL2) of the second plane can be selected. there is. Writing or reading may be performed in the memory cells MC2 of the selected physical page.
메모리 셀들(MC) 각각에 둘 이상의 비트들이 기입될 수 있다. 하나의 물리 페이지에 속한 메모리 셀들(MC) 각각에 기입되는 비트들은 논리 페이지들을 형성한다. 하나의 물리 페이지에 속한 메모리 셀들(MC) 각각에 기입되는 첫 번째 비트는 첫 번째 논리 페이지를 형성한다. 하나의 물리 페이지에 속한 메모리 셀들(MC) 각각에 기입되는 N 번째 비트는 N 번째 논리 페이지를 형성한다. 논리 페이지는 데이터 액세스의 단위일 수 있다. 하나의 물리 페이지에서 읽기가 수행될 때에, 논리 페이지의 단위로 데이터가 액세스될 수 있다.Two or more bits may be written into each of the memory cells MC. Bits written to each memory cell (MC) belonging to one physical page form logical pages. The first bit written into each of the memory cells (MC) belonging to one physical page forms the first logical page. The N-th bit written in each of the memory cells (MC) belonging to one physical page forms the N-th logical page. A logical page may be a unit of data access. When reading is performed on one physical page, data can be accessed in units of logical pages.
메모리 블록(BLKa)에서, 메모리 셀들(MC1~MC6)의 소거는 메모리 블록 단위 또는 서브 블록의 단위로 수행될 수 있다. 메모리 블록 단위로 소거가 수행될 때, 메모리 블록(BLKa)의 모든 메모리 셀들(MC)이 하나의 소거 요청(예를 들어, 외부의 컨트롤러로부터의 소거 요청)에 따라 동시에 소거될 수 있다. 서브 블록의 단위로 수행될 때, 메모리 블록(BLKa)의 메모리 셀들(MC1~MC6) 중 일부는 하나의 소거 요청(예를 들어, 외부의 컨트롤러로부터의 소거 요청)에 따라 동시에 소거되고, 나머지 일부는 소거 금지될 수 있다. 소거되는 메모리 셀들(MC)에 연결된 워드 라인에 저전압(예를 들어, 접지 전압 또는 접지 전압과 유사한 레벨을 갖는 저전압)이 공급되고, 소거 금지된 메모리 셀들(MC)에 연결된 워드 라인은 플로팅될 수 있다.In the memory block BLKa, erasing of the memory cells MC1 to MC6 may be performed on a memory block basis or a sub-block basis. When erasing is performed on a memory block basis, all memory cells MC of the memory block BLKa may be simultaneously erased according to one erase request (eg, an erase request from an external controller). When performed in units of subblocks, some of the memory cells MC1 to MC6 of the memory block BLKa are simultaneously erased according to one erase request (for example, an erase request from an external controller), and some of the remaining memory cells MC1 to MC6 of the memory block BLKa are erased simultaneously. Erasure may be prohibited. A low voltage (e.g., ground voltage or a low voltage having a level similar to the ground voltage) is supplied to the word line connected to the memory cells MC to be erased, and the word line connected to the erase-inhibited memory cells MC may be floated. there is.
도 33에 도시된 메모리 블록(BLKa)은 예시적인 것이다. 본 발명의 기술적 사상은 도 33에 도시된 메모리 블록(BLKa)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 셀 스트링들의 행들의 수는 증가 또는 감소될 수 있다. 셀 스트링들의 행들의 수가 변경됨에 따라, 셀 스트링들의 행들에 연결되는 스트링 선택 라인들 또는 접지 선택 라인의 수, 그리고 하나의 비트 라인에 연결되는 셀 스트링들의 수 또한 변경될 수 있다.The memory block BLKa shown in FIG. 33 is exemplary. The technical idea of the present invention is not limited to the memory block BLKa shown in FIG. 33. For example, the number of rows of cell strings can be increased or decreased. As the number of rows of cell strings changes, the number of string selection lines or ground selection lines connected to the rows of cell strings, and the number of cell strings connected to one bit line may also change.
셀 스트링들의 열들의 수는 증가 또는 감소될 수 있다. 셀 스트링들의 열들의 수가 변경됨에 따라, 셀 스트링들의 열들에 연결되는 비트 라인들의 수, 그리고 하나의 스트링 선택 라인에 연결되는 셀 스트링들의 수 또한 변경될 수 있다.The number of rows of cell strings can be increased or decreased. As the number of columns of cell strings changes, the number of bit lines connected to the columns of cell strings and the number of cell strings connected to one string selection line may also change.
셀 스트링들의 높이는 증가 또는 감소될 수 있다. 예를 들어, 셀 스트링들 각각에 적층되는 접지 선택 트랜지스터들, 메모리 셀들 또는 스트링 선택 트랜지스터들의 수는 증가 또는 감소될 수 있다.The height of cell strings can be increased or decreased. For example, the number of ground selection transistors, memory cells, or string selection transistors stacked on each of the cell strings may be increased or decreased.
예시적으로, 하나의 물리 페이지에 속한 메모리 셀들(MC)은 적어도 세 개의 논리 페이지들에 대응할 수 있다. 예를 들어, 하나의 메모리 셀(MC)에 k 개(k는 2보다 큰 양의 정수)의 비트들이 프로그램될 수 있다. 하나의 물리 페이지에 속한 메모리 셀들(MC)에서, 각 메모리 셀(MC)에 프로그램되는 k 개의 비트들은 각각 k 개의 논리 페이지들을 형성할 수 있다.By way of example, memory cells MC belonging to one physical page may correspond to at least three logical pages. For example, k bits (k is a positive integer greater than 2) can be programmed into one memory cell MC. In memory cells MC belonging to one physical page, k bits programmed in each memory cell MC may form k logical pages.
상술된 바와 같이, 메모리 블록(BLKa)은 3차원 메모리 어레이로 제공된다. 3차원 메모리 어레이는, 실리콘 기판 및 메모리 셀들(MC)의 동작에 연관된 회로의 위에 배치되는 활성 영역을 갖는 메모리 셀들(MC)의 어레이들의 하나 또는 그 이상의 물리 레벨들에 획일적으로(monolithically) 형성될 수 있다. 메모리 셀들(MC)의 동작에 연관된 회로는 기판 내에 또는 기판 위에 위치할 수 있다. 획일적으로 형성되는 것은, 3차원 어레이의 각 레벨의 레이어들이 3차원 어레이의 하위 레벨의 레이어들 위에 직접 증착됨을 의미한다.As described above, the memory block BLKa is provided as a three-dimensional memory array. A three-dimensional memory array may be formed monolithically on one or more physical levels of arrays of memory cells (MC) having an active area disposed over a silicon substrate and circuitry associated with the operation of the memory cells (MC). You can. Circuitry associated with the operation of the memory cells MC may be located within or on the substrate. Uniformly formed means that the layers of each level of the three-dimensional array are deposited directly on top of the layers of the lower level of the three-dimensional array.
본 발명의 기술적 사상에 따른 일 예로서, 3차원 메모리 어레이는 수직의 방향성을 가져, 적어도 하나의 메모리 셀이 다른 하나의 메모리 셀 위에 위치하는 수직 NAND 스트링들(또는 셀 스트링들)을 포함한다. 적어도 하나의 메모리 셀(MC)은 전하 포획 레이어를 포함한다. 각 수직 NAND 스트링은 메모리 셀들(MC) 위에 위치하는 적어도 하나의 선택 트랜지스터를 더 포함한다. 적어도 하나의 선택 트랜지스터는 메모리 셀들(MC)과 동일한 구조를 갖고, 메모리 셀들(MC)과 함께 획일적으로 형성된다.As an example according to the technical spirit of the present invention, a three-dimensional memory array has a vertical orientation and includes vertical NAND strings (or cell strings) where at least one memory cell is located above another memory cell. At least one memory cell (MC) includes a charge capture layer. Each vertical NAND string further includes at least one select transistor located above the memory cells MC. At least one selection transistor has the same structure as the memory cells MC and is uniformly formed together with the memory cells MC.
3차원 메모리 어레이가 복수의 레벨들로 구성되고, 레벨들 사이에서 워드 라인들 또는 비트 라인들이 공유되는 구성은 미국등록특허공보 제7,679,133호, 미국등록특허공보 제8,553,466호, 미국등록특허공보 제8,654,587호, 미국등록특허공보 제8,559,235호, 그리고 미국공개특허공보 제2011/0233648호에 개시되어 있으며, 본 발명의 레퍼런스로 포함된다.A three-dimensional memory array is composed of a plurality of levels, and word lines or bit lines are shared between the levels in U.S. Patent No. 7,679,133, U.S. Patent No. 8,553,466, and U.S. Patent No. 8,654,587. It is disclosed in U.S. Patent Publication No. 8,559,235, and U.S. Patent Publication No. 2011/0233648, and is incorporated by reference in the present invention.
다시 도 1을 참조하면, 불휘발성 메모리 장치(110)는 컨트롤러(120)의 제어에 따라 프로그램 동작, 읽기 동작 및 소거 동작을 수행할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(110)는 입출력 채널을 통해 컨트롤러(120)로부터 커맨드 및 어드레스를 수신할 수 있다. 불휘발성 메모리 장치(110)는 입출력 채널을 통해 컨트롤러(120)와 데이터를 교환할 수 있다.Referring again to FIG. 1 , the
불휘발성 메모리 장치(110)는 제어 채널을 통해 컨트롤러(120)와 제어 신호를 교환할 수 있다. 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(110)는 불휘발성 메모리 장치(110)의 복수의 불휘발성 메모리 칩들 중 적어도 하나의 불휘발성 메모리 칩을 선택하는 칩 인에이블 신호(/CE), 컨트롤러(120)로부터 입출력 채널을 통해 수신되는 신호가 커맨드임을 가리키는 커맨드 래치 인에이블 신호(CLE), 컨트롤러(120)로부터 입출력 채널을 통해 수신되는 신호가 어드레스임을 가리키는 어드레스 래치 인에이블 신호(ALE), 읽기 시에 컨트롤러(120)에 의해 생성되며 주기적으로 토글되어 타이밍을 맞추는 데에 사용되는 읽기 인에이블 신호(/RE), 커맨드 또는 어드레스가 전송될 때에 컨트롤러(120)에 의해 활성화되는 쓰기 인에이블 신호(/WE), 전원이 변화할 때에 의도하지 않은 쓰기 또는 소거를 방지하기 위해 컨트롤러(120)에 의해 활성화되는 쓰기 방지 신호(/WP), 쓰기 시에 컨트롤러(120)에 의해 생성되며 주기적으로 토글되어 입출력 채널을 통해 전달되는 데이터의 싱크를 맞추는 데에 사용되는 데이터 스트로브 신호(DQS)를 컨트롤러(120)로부터 수신할 수 있다. 예를 들어, 불휘발성 메모리 장치(110)는 레디-비지 신호(RnB)에 더하여, 불휘발성 메모리 장치(110)에 의해 읽기 인에이블 신호(/RE)로부터 생성되며 주기적으로 토글되어 데이터의 출력 싱크를 맞추는 데에 사용되는 데이터 스트로브 신호(DQS)를 컨트롤러(120)로 출력할 수 있다.The
불휘발성 메모리 장치(110)는 플래시 메모리를 포함할 수 있다. 그러나, 불휘발성 메모리 장치(110)는 플래시 메모리를 포함하는 것으로 한정되지 않는다. 불휘발성 메모리 장치(110)는 PRAM (Phase-change RAM), MRAM (Magnetic RAM), RRAM (Resistive RAM), FeRAM (Ferroelectric RAM) 등과 같은 다양한 불휘발성 메모리 장치들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
컨트롤러(120)는 불휘발성 메모리 장치(110)를 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 불휘발성 메모리 장치(110)가 프로그램 동작, 읽기 동작 또는 소거 동작을 수행하도록 입출력 채널 및 제어 채널을 통해 불휘발성 메모리 장치(110)를 제어할 수 있다.The
컨트롤러(120)는 외부의 호스트 장치(미도시)의 제어에 따라 불휘발성 메모리 장치(110)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 불휘발성 메모리 장치(110)와 통신하는 포맷과 다른 포맷에 따라 외부의 호스트 장치와 통신할 수 있다. 컨트롤러(120)가 불휘발성 메모리 장치(110)와 통신하는 데이터의 단위는 외부의 호스트 장치와 통신하는 데이터의 단위와 다를 수 있다.The
컨트롤러(120)는 RAM (130)을 버퍼 메모리, 캐시 메모리, 또는 동작 메모리로 사용할 수 있다. 컨트롤러(120)는 불휘발성 메모리 장치(110)를 관리하기 위해 필요한 데이터 또는 코드를 RAM (130)에 저장할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(120)는 불휘발성 메모리 장치(110)를 관리하기 위해 필요한 데이터 또는 코드를 불휘발성 메모리 장치(110)로부터 읽고, RAM (130)에 로딩하여 구동할 수 있다.The
RAM (130)은 DRAM (Dynamic RAM), SRAM (Static RAM), SDRAM (Synchronous DRAM), PRAM (Phase-change RAM), MRAM (Magnetic RAM), RRAM (Resistive RAM), FeRAM (Ferroelectric RAM) 등과 같은 다양한 랜덤 액세스 메모리 장치들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
불휘발성 메모리 장치(110)는 복수의 불휘발성 메모리 칩들을 포함할 수 있다. 예시적으로, 컨트롤러(120) 및 불휘발성 메모리 칩들은 채널 및 웨이(way)에 기반하여 서로 연결될 수 있다. 하나의 채널은 하나의 데이터 채널 및 하나의 제어 채널을 포함할 수 있다. 하나의 데이터 채널은 8개의 입출력 라인들(DQ)을 포함할 수 있다. 하나의 제어 채널은 상술된 칩 인에이블 신호(/CE), 커맨드 래치 인에이블 신호(CLE), 어드레스 래치 인에이블 신호(ALE), 읽기 인에이블 신호(/RE), 쓰기 인에이블 신호(/WE), 쓰기 방지 신호(/WP), 그리고 레디-비지 신호(RnB)를 전송하는 제어 라인들을 포함할 수 있다.The
하나의 채널에 연결된 불휘발성 메모리 칩들은 웨이를 형성할 수 있다. 하나의 채널에 n개의 불휘발성 메모리 칩들이 연결되면, n-웨이(n-way)를 형성할 수 있다. 하나의 웨이에 속한 불휘발성 메모리 칩들은 입출력 라인들(DQ), 그리고 커맨드 래치 인에이블 신호(CLE), 어드레스 래치 인에이블 신호(ALE), 읽기 인에이블 신호(/RE), 쓰기 인에이블 신호(/WE), 그리고 쓰기 방지 신호(/WP)를 전송하는 제어 라인들을 공유할 수 있다. 하나의 웨이에 속한 불휘발성 메모리 칩들 각각은 칩 인에이블 신호(/CE), 그리고 레디-비지 신호(RnB)를 전송하는 전용의 제어 라인들을 통해 컨트롤러(120)와 통신할 수 있다.Nonvolatile memory chips connected to one channel can form a way. When n nonvolatile memory chips are connected to one channel, an n-way can be formed. Nonvolatile memory chips belonging to one way have input/output lines (DQ), command latch enable signal (CLE), address latch enable signal (ALE), read enable signal (/RE), and write enable signal ( /WE), and control lines that transmit the write protection signal (/WP) can be shared. Each of the non-volatile memory chips belonging to one way can communicate with the
컨트롤러(120)는 하나의 채널에 연결된 n-웨이의 불휘발성 메모리 칩들을 교대로 액세스할 수 있다. 컨트롤러(120)는 서로 다른 채널들에 연결된 불휘발성 메모리 칩들을 독립적으로 액세스할 수 있다. 컨트롤러(120)는 서로 다른 채널에 연결된 불휘발성 메모리 칩들을 교대로 또는 동시에 액세스할 수 있다.The
예시적으로, 불휘발성 메모리 칩들은 와이드IO (Wide IO) 형태로 컨트롤러(120)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 채널들에 연결된 불휘발성 메모리 칩들이 하나의 칩 인에이블 신호(/CE)의 제어 라인을 공유할 수 있다. 하나의 칩 인에이블 신호(/CE)의 제어 라인을 공유하는 불휘발성 메모리 칩들은 동시에 액세스될 수 있다. 서로 다른 채널들의 데이터 라인들이 동시에 사용되므로, 넓은 입출력 대역폭이 달성될 수 있다.As an example, non-volatile memory chips may be connected to the
스토리지 장치(100)는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD, Solid State Drive) 또는 하드 디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive)를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(100)는 PC 카드(PCMCIA, personal computer memory card international association), 컴팩트 플래시 카드(CF), 스마트 미디어 카드(SM, SMC), 메모리 스틱, 멀티미디어 카드(MMC, RS-MMC, MMCmicro), SD 카드(SD, miniSD, microSD, SDHC), USB (Universal Serial Bus) 메모리 카드, 유니버설 플래시 스토리지(UFS) 등과 같은 메모리 카드들을 포함할 수 있다. 스토리지 장치(100)는 eMMC (embedded MultiMedia Card), UFS, PPN (Perfect Page NAND) 등과 같은 실장형 메모리를 포함할 수 있다.The
도 1에서, 스토리지 장치(100)는 컨트롤러(120)의 외부에 배치되는 RAM (130)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 스토리지 장치(100)는 컨트롤러(120)의 외부에 배치되는 RAM (130)을 구비하지 않을 수 있다. 컨트롤러(120)는 내부의 RAM (도 34 참조)을 버퍼 메모리, 동작 메모리 또는 캐시 메모리로 사용하도록 구성될 수 있다.In FIG. 1 , the
도 34는 본 발명의 실시 예에 따른 컨트롤러(120)를 보여주는 블록도이다. 도 1 및 도 34를 참조하면, 컨트롤러(120)는 버스(121), 프로세서(122), RAM (123), 에러 정정 블록(124), 호스트 인터페이스(125), 버퍼 컨트롤 회로(126), 그리고 메모리 인터페이스(127)를 포함한다.Figure 34 is a block diagram showing the
버스(121)는 컨트롤러(120)의 구성 요소들 사이에 채널을 제공하도록 구성된다.
프로세서(122)는 컨트롤러(120)의 제반 동작을 제어하고, 논리 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(122)는 호스트 인터페이스(125)를 통해 외부의 호스트 장치와 통신하고, 메모리 인터페이스(127)를 통해 불휘발성 메모리 장치(110)와 통신하고, 그리고 버퍼 제어 회로(126)를 통해 RAM (130)과 통신할 수 있다. 프로세서(122)는 RAM (123)을 동작 메모리, 캐시 메모리 또는 버퍼 메모리로 사용하여 스토리지 장치(100)를 제어할 수 있다.The
RAM (123)은 프로세서(122)의 동작 메모리, 캐시 메모리 또는 버퍼 메모리로 사용될 수 있다. RAM (123)은 프로세서(122)가 실행하는 코드들 및 명령들을 저장할 수 있다. RAM (123)은 프로세서(122)에 의해 처리되는 데이터를 저장할 수 있다. RAM (123)은 SRAM (Static RAM)을 포함할 수 있다.
에러 정정 블록(124)은 에러 정정을 수행할 수 있다. 에러 정정 블록(124)은 메모리 인터페이스(127)를 통해 불휘발성 메모리 장치(110)에 기입될 데이터에 기반하여 에러 정정 인코딩을 수행할 수 있다. 에러 정정 인코딩된 데이터는 메모리 인터페이스(127)를 통해 불휘발성 메모리 장치(110)로 전달될 수 있다. 에러 정정 블록(124)은 불휘발성 메모리 장치(110)로부터 메모리 인터페이스(127)를 통해 수신되는 데이터에 대해 에러 정정 디코딩을 수행할 수 있다. 예시적으로, 에러 정정 블록(124)은 메모리 인터페이스(127)의 구성 요소로서 메모리 인터페이스(127)에 포함될 수 있다.The
호스트 인터페이스(125)는 프로세서(122)의 제어에 따라, 외부의 호스트 장치와 통신하도록 구성된다. 호스트 인터페이스(125)는 USB (Universal Serial Bus), SATA (Serial AT Attachment), SAS (Serial Attached SCSI), HSIC (High Speed Interchip), SCSI (Small Computer System Interface), PCI (Peripheral Component Interconnection), PCIe (PCI express), NVMe (NonVolatile Memory express), UFS (Universal Flash Storage), SD (Secure Digital), MMC (MultiMedia Card), eMMC (embedded MMC), DIMM (Dual In-line Memory Module), RDIMM (Registered DIMM), LRDIMM (Load Reduced DIMM) 등과 같은 다양한 통신 방식들 중 적어도 하나를 이용하여 통신하도록 구성될 수 있다.The
버퍼 제어 회로(126)는 프로세서(122)의 제어에 따라, RAM (130)을 제어하도록 구성된다.The
메모리 인터페이스(127)는 프로세서(122)의 제어에 따라, 불휘발성 메모리 장치(110)와 통신하도록 구성된다. 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 메모리 인터페이스(127)는 입출력 채널을 통해 커맨드, 어드레스 및 데이터를 불휘발성 메모리 장치(110)와 통신할 수 있다. 메모리 인터페이스(127)는 제어 채널을 통해 제어 신호를 불휘발성 메모리 장치(110)와 통신할 수 있다.The
메모리 인터페이스(127)는 본 발명의 실시 예에 따른 프로그램 제어부(PCU2)를 포함할 수 있다. 프로그램 제어부(PCU)는 프로그램 동작 시에 커맨드, 어드레스 또는 데이터를 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송하는 타이밍을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로그램 제어부(PCU)는 도 5 및 도 6 또는 도 17에 도시된 바와 같이 시퀀스들을 불휘발성 메모리 장치(110)로 전송하도록 구성될 수 있다.The
예시적으로, 스토리지 장치(100)에 RAM (130)이 제공되지 않는 경우, 컨트롤러(120)에 버퍼 제어 회로(126)가 제공되지 않을 수 있다.For example, if the
예시적으로, 프로세서(122)는 코드들을 이용하여 컨트롤러(120)를 제어할 수 있다. 프로세서(122)는 컨트롤러(120)의 내부에 제공되는 불휘발성 메모리 장치(예를 들어, Read Only Memory)로부터 코드들을 로드할 수 있다. 다른 예로서, 프로세서(122)는 불휘발성 메모리 장치(110)로부터 메모리 인터페이스(127)를 통해 코드들을 로드할 수 있다.By way of example, the
예시적으로, 컨트롤러(120)의 버스(121)는 제어 버스 및 데이터 버스로 구분될 수 있다. 데이터 버스는 컨트롤러(120) 내에서 데이터를 전송하고, 제어 버스는 컨트롤러(120) 내에서 커맨드, 어드레스와 같은 제어 정보를 전송하도록 구성될 수 있다. 데이터 버스와 제어 버스는 서로 분리되며, 상호간에 간섭하거나 영향을 주지 않을 수 있다. 데이터 버스는 호스트 인터페이스(125), 버퍼 제어 회로(126), 에러 정정 블록(124) 및 메모리 인터페이스(127)에 연결될 수 있다. 제어 버스는 호스트 인터페이스(125), 프로세서(122), 버퍼 제어 회로(126), RAM (123) 및 메모리 인터페이스(127)에 연결될 수 있다.By way of example, the
도 35는 본 발명의 실시 예에 따른 컴퓨팅 장치(1000)를 보여주는 블록도이다. 도 35를 참조하면, 컴퓨팅 장치(1000)는 프로세서(1100), 메모리(1200), 스토리지 장치(1300), 모뎀(1400), 그리고 사용자 인터페이스(1500)를 포함한다.Figure 35 is a block diagram showing a
프로세서(1100)는 컴퓨팅 장치(1000)의 제반 동작을 제어하고, 논리 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(1100)는 코드 또는 프로그램에 포함된 명령으로 표현되는 동작들을 실행하도록 물리적으로 구성된 회로를 포함하는 하드웨어 기반의 데이터 프로세싱 장치일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1100)는 시스템-온-칩(SoC, System-on-Chip)으로 구성될 수 있다. 프로세서(1100)는 범용 프로세서, 특수 목적 프로세서 또는 어플리케이션 프로세서일 수 있다.The
RAM (1200)은 프로세서(1100)와 통신할 수 있다. RAM (1200)은 프로세서(1100) 또는 컴퓨팅 장치(1000)의 메인 메모리일 수 있다. 프로세서(1100)는 RAM (1200)에 코드 또는 데이터를 임시로 저장할 수 있다. 프로세서(1100)는 RAM (1200)을 이용하여 코드를 실행하고, 데이터를 처리할 수 있다. 프로세서(1100)는 RAM (1200)을 이용하여 운영체제, 어플리케이션과 같은 다양한 소프트웨어들을 실행할 수 있다. 프로세서(1100)는 RAM (1200)을 이용하여 컴퓨팅 장치(1000)의 제반 동작을 제어할 수 있다. RAM (1200)은 SRAM (Static RAM), DRAM (Dynamic RAM), SDRAM (Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, 또는 PRAM (Phase-change RAM), MRAM (Magnetic RAM), RRAM (Resistive RAM), FeRAM (Ferroelectric RAM) 등과 같은 불휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다.
스토리지 장치(1300)는 프로세서(1100)와 통신할 수 있다. 스토리지 장치(1300)는 장기적으로 보존되어야 하는 데이터를 저장할 수 있다. 즉, 프로세서(1100)는 장기적으로 보존되어야 하는 데이터를 스토리지 장치(1300)에 저장할 수 있다. 스토리지 장치(1300)는 컴퓨팅 장치(1000)를 구동하기 위한 부트 이미지를 저장할 수 있다. 스토리지 장치(1300)는 운영체제, 어플리케이션과 같은 다양한 소프트웨어들의 소스 코드들을 저장할 수 있다. 스토리지 장치(1300)는 운영체제, 어플리케이션과 같은 다양한 소프트웨어들에 의해 처리된 데이터를 저장할 수 있다.The
예시적으로, 프로세서(1100)는 스토리지 장치(1300)에 저장된 소스 코드들을 RAM (1200)에 로드하고, RAM (1200)에 로드된 코드들을 실행함으로써, 운영체제, 어플리케이션과 같은 다양한 소프트웨어들을 구동할 수 있다. 프로세서(1100)는 스토리지 장치(1300)에 저장된 데이터를 RAM (1200)에 로드하고, RAM (1200)에 로드된 데이터를 처리할 수 있다. 프로세서(1100)는 RAM (1200)에 저장된 데이터 중 장기적으로 보존하고자 하는 데이터를 스토리지 장치(1300)에 저장할 수 있다.By way of example, the
스토리지 장치(1300)는 플래시 메모리, PRAM (Phase-change RAM), MRAM (Magnetic RAM), RRAM (Resistive RAM), FRAM (Ferroelectric RAM) 등과 같은 불휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다.The
모뎀(1400)은 프로세서(1100)의 제어에 따라 외부 장치와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 모뎀(1400)은 외부 장치와 유선 또는 무선 통신을 수행할 수 있다. 모뎀(140)은 LTE (Long Term Evolution), 와이맥스(WiMax), GSM (Global System for Mobile communication), CDMA (Code Division Multiple Access), 블루투스(Bluetooth), NFC (Near Field Communication), 와이파이(WiFi), RFID (Radio Frequency IDentification) 등과 같은 다양한 무선 통신 방식들, 또는 USB (Universal Serial Bus), SATA (Serial AT Attachment), HSIC (High Speed Interchip), SCSI (Small Computer System Interface), 파이어와이어(Firewire), PCI (Peripheral Component Interconnection), PCIe (PCI express), NVMe (NonVolatile Memory express), UFS (Universal Flash Storage), SD (Secure Digital), SDIO, UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter), SPI (Serial Peripheral Interface), HS-SPI (High Speed SPI), RS232, I2C (Inter-integrated Circuit), HS-I2C, I2S, (Integrated-interchip Sound), S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface), MMC (MultiMedia Card), eMMC (embedded MMC) 등과 같은 다양한 유선 통신 방식들 중 적어도 하나에 기반하여 통신을 수행할 수 있다.The
사용자 인터페이스(1500)는 프로세서(1100)의 제어에 따라 사용자와 통신할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(1500)는 키보드, 키패드, 버튼, 터치 패널, 터치 스크린, 터치 패드, 터치 볼, 카메라, 마이크, 자이로스코프 센서, 진동 센서, 등과 같은 사용자 입력 인터페이스들을 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(150)는 LCD (Liquid Crystal Display), OLED (Organic Light Emitting Diode) 표시 장치, AMOLED (Active Matrix OLED) 표시 장치, LED, 스피커, 모터 등과 같은 사용자 출력 인터페이스들을 포함할 수 있다.The
스토리지 장치(1300)는 본 발명의 실시 예에 따른 스토리지 장치들(100, 200, 300) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 프로세서(1100), RAM (1200), 모뎀(1400), 그리고 사용자 인터페이스(1500)는 스토리지 장치(1300)와 통신하는 호스트 장치를 형성할 수 있다.The
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope and technical spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the claims and equivalents of this invention as well as the claims described later.
100; 스토리지 장치 110; 불휘발성 메모리 장치
111; 메모리 셀 어레이 113; 행 디코더 회로
115; 페이지 버퍼 회로 117; 데이터 입출력 회로
119; 제어 로직 회로 PCU1; 프로그램 제어부
120; 컨트롤러 121; 버스
122; 프로세서 123; 랜덤 액세스 메모리
124; 에러 정정 블록 125; 호스트 인터페이스
126; 버퍼 제어 회로 127; 메모리 인터페이스
PCU2; 프로그램 제어부 130; 랜덤 액세스 메모리(RAM)
1000; 컴퓨팅 장치 1100; 프로세서
1200; 랜덤 액세스 메모리 1300; 스토리지 장치
1400; 모뎀 1500; 사용자 인터페이스100;
111;
115;
119; Control logic circuit PCU1; program control unit
120;
122;
124;
126;
PCU2;
1000;
1200;
1400;
Claims (20)
상기 복수의 물리 페이지들 중 선택된 물리 페이지에 대한 프로그램 동작 시에, 상기 불휘발성 메모리 장치로 제1 데이터, 어드레스 및 제1 커맨드를 전송하고, 그리고 상기 제1 커맨드를 전송한 후에 상기 불휘발성 메모리 장치로 적어도 하나의 데이터를 더 전송하도록 구성되는 컨트롤러를 포함하고,
상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 제1 커맨드에 응답하여 상기 제1 데이터에 기반한 상기 선택된 물리 페이지의 프로그램 동작을 시작하고, 상기 적어도 하나의 데이터가 더 전송됨에 따라 상기 제1 데이터 및 상기 적어도 하나의 데이터에 기반하여 상기 선택된 물리 페이지에 대한 상기 프로그램 동작을 지속하도록 구성되고,
상기 컨트롤러는 상기 제1 데이터, 상기 어드레스 및 상기 제1 커맨드를 전송한 후에 상기 불휘발성 메모리 장치로 상기 적어도 하나의 데이터를 포함하는 제2 데이터, 상기 어드레스 및 제2 커맨드를 전송하도록 구성되고, 그리고
상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 제2 커맨드에 응답하여 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터에 기반하여 상기 선택된 물리 페이지에 대한 상기 프로그램 동작을 지속하도록 구성되고,
상기 컨트롤러는 상기 제2 데이터, 상기 어드레스 및 상기 제2 커맨드를 전송한 후에 상기 불휘발성 메모리 장치로 제3 데이터, 상기 어드레스 및 제3 커맨드를 전송하도록 구성되고, 그리고
상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 제3 커맨드에 응답하여 상기 제1 데이터, 상기 제2 데이터 및 상기 제3 데이터를 이용하여 상기 선택된 물리 페이지에 대한 상기 프로그램 동작을 지속하도록 구성되고,
상기 제2 데이터, 상기 어드레스 및 상기 제2 커맨드가 수신되는 동안, 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 어드레스에 대응하는 상기 선택된 물리 페이지의 메모리 셀들에 대해 첫 번째 프로그램 루프의 프로그램 전압을 인가하도록 구성되는 스토리지 장치.A non-volatile memory device including a plurality of physical pages; and
During a program operation on a selected physical page among the plurality of physical pages, first data, an address, and a first command are transmitted to the non-volatile memory device, and after transmitting the first command, the non-volatile memory device A controller configured to further transmit at least one data to,
The nonvolatile memory device starts a program operation of the selected physical page based on the first data in response to the first command, and as the at least one data is further transmitted, the first data and the at least one data configured to continue the program operation for the selected physical page based on
The controller is configured to transmit second data including the at least one data, the address, and a second command to the non-volatile memory device after transmitting the first data, the address, and the first command, and
The nonvolatile memory device is configured to continue the program operation for the selected physical page based on the first data and the second data in response to the second command,
the controller is configured to transmit third data, the address, and a third command to the non-volatile memory device after transmitting the second data, the address, and the second command, and
The nonvolatile memory device is configured to continue the program operation for the selected physical page using the first data, the second data, and the third data in response to the third command,
While the second data, the address, and the second command are received, the nonvolatile memory device is configured to apply a program voltage of a first program loop to memory cells of the selected physical page corresponding to the address. Device.
상기 제1 데이터는 상기 어드레스에 대응하는 상기 불휘발성 메모리 장치의 상기 선택된 물리 페이지의 메모리 셀들에 첫 번째 비트들로 각각 프로그램되고, 상기 제2 데이터는 상기 선택된 물리 페이지의 메모리 셀들에 두 번째 비트들로 각각 프로그램되고, 상기 제3 데이터는 상기 선택된 물리 페이지의 메모리 셀들에 세 번째 비트들로 각각 프로그램되는 스토리지 장치.According to claim 1,
The first data is programmed as first bits in the memory cells of the selected physical page of the nonvolatile memory device corresponding to the address, and the second data is programmed as second bits in the memory cells of the selected physical page. and the third data is programmed as third bits in the memory cells of the selected physical page.
상기 첫 번째 프로그램 루프의 상기 프로그램 전압이 인가될 때, 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 제1 데이터를 이용하여 상기 선택된 물리 페이지의 메모리 셀들 중에서 프로그램 대상 및 프로그램 금지 대상을 구별하도록 구성되는 스토리지 장치.According to claim 1,
When the program voltage of the first program loop is applied, the non-volatile memory device is configured to distinguish a program target and a program inhibit target among memory cells of the selected physical page using the first data.
상기 제2 데이터, 상기 어드레스 및 상기 제2 커맨드가 수신되는 동안, 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 선택된 물리 페이지의 메모리 셀들에 대해 상기 첫 번째 프로그램 루프의 검증 읽기를 수행하도록 구성되는 스토리지 장치.According to claim 1,
While receiving the second data, the address, and the second command, the non-volatile memory device is configured to perform a verify read of the first program loop on memory cells of the selected physical page.
상기 첫 번째 프로그램 루프의 검증 읽기는, 가장 낮은 문턱 전압 산포 범위를 갖는 프로그램 상태와 연관된 검증 전압을 이용하여 수행되는 스토리지 장치.According to clause 4,
The storage device wherein the verification read of the first program loop is performed using the verification voltage associated with the program state having the lowest threshold voltage distribution range.
상기 제2 데이터, 상기 어드레스 및 상기 제2 커맨드가 수신된 후에, 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 검증 읽기의 결과에 대해 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 중 적어도 하나에 기반하여 추가 프로그램의 금지 대상을 선택하는 덤프를 수행하도록 구성되는 스토리지 장치.According to clause 4,
After the second data, the address, and the second command are received, the nonvolatile memory device determines whether an additional program is prohibited based on at least one of the first data and the second data with respect to the result of the verify read. Select the storage device that is configured to perform the dump.
상기 제2 데이터, 상기 어드레스 및 상기 제2 커맨드가 수신된 후에, 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 선택된 물리 페이지의 메모리 셀들에 대해 상기 첫 번째 프로그램 루프의 패스-페일 체크를 수행하도록 구성되는 스토리지 장치.According to claim 1,
After receiving the second data, the address, and the second command, the nonvolatile memory device is configured to perform a pass-fail check of the first program loop on memory cells of the selected physical page.
상기 제3 데이터, 상기 어드레스 및 상기 제3 커맨드가 수신되는 동안, 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 어드레스에 대응하는 상기 선택된 물리 페이지의 메모리 셀들에 대해 두 번째 프로그램 루프의 프로그램 전압을 인가하도록 구성되는 스토리지 장치.According to claim 1,
While the third data, the address, and the third command are received, the nonvolatile memory device is configured to apply a program voltage of a second program loop to memory cells of the selected physical page corresponding to the address. Device.
상기 두 번째 프로그램 루프의 상기 프로그램 전압이 인가될 때, 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 상기 선택된 물리 페이지의 메모리 셀들 중에서 프로그램 대상 및 프로그램 금지 대상을 구별하도록 구성되는 스토리지 장치.According to clause 8,
When the program voltage of the second program loop is applied, the nonvolatile memory device selects a program target and a program inhibit target among memory cells of the selected physical page using at least one of the first data and the second data. A storage device configured to differentiate.
상기 제3 데이터, 상기 어드레스 및 상기 제3 커맨드가 수신되는 동안, 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 선택된 물리 페이지의 메모리 셀들에 대해 상기 두 번째 프로그램 루프의 검증 읽기를 수행하도록 구성되는 스토리지 장치.According to clause 8,
While the third data, the address, and the third command are received, the nonvolatile memory device is configured to perform a verify read of the second program loop on memory cells of the selected physical page.
상기 두 번째 프로그램 루프의 검증 읽기는, 가장 낮은 문턱 전압 산포 범위를 갖는 프로그램 상태와 연관된 제1 검증 전압 및 두 번째로 낮은 문턱 전압 산포 범위를 갖는 프로그램 상태와 연관된 제2 검증 전압 중 적어도 하나를 이용하여 수행되는 스토리지 장치.According to claim 10,
The verify read of the second program loop uses at least one of a first verify voltage associated with the program state having the lowest threshold voltage distribution range and a second verify voltage associated with the program state having the second lowest threshold voltage distribution range. Storage device performed by.
상기 제3 데이터, 상기 어드레스 및 상기 제3 커맨드가 수신된 후에, 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 검증 읽기의 결과에 대해 상기 제1 데이터, 상기 제2 데이터 및 상기 제3 데이터에 기반하여 추가 프로그램의 금지 대상을 선택하는 덤프를 수행하도록 구성되는 스토리지 장치.According to claim 10,
After the third data, the address, and the third command are received, the nonvolatile memory device determines an additional program based on the first data, the second data, and the third data for the result of the verify read. A storage device configured to perform a dump that selects prohibited targets.
상기 제3 데이터, 상기 어드레스 및 상기 제3 커맨드가 수신된 후에, 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 선택된 물리 페이지의 메모리 셀들에 대해 상기 두 번째 프로그램 루프의 패스-페일 체크를 수행하도록 구성되는 스토리지 장치.According to clause 8,
After the third data, the address, and the third command are received, the nonvolatile memory device is configured to perform a pass-fail check of the second program loop on memory cells of the selected physical page.
상기 첫 번째 프로그램 루프 및 상기 두 번째 프로그램 루프는 검증 없이 수행되는 스토리지 장치.According to clause 8,
A storage device in which the first program loop and the second program loop are performed without verification.
상기 첫 번째 프로그램 루프는 검증 없이 수행되고, 상기 두 번째 프로그램 루프는 가장 낮은 문턱 전압 산포 범위와 연관된 검증 전압을 이용한 검증을 포함하는 스토리지 장치.According to clause 8,
The storage device wherein the first program loop is performed without verification, and the second program loop includes verification using a verification voltage associated with the lowest threshold voltage distribution range.
상기 복수의 물리 페이지들 중 선택된 물리 페이지에 대한 프로그램 동작 시에, 상기 불휘발성 메모리 장치로 제1 데이터, 어드레스 및 제1 커맨드를 전송하고, 그리고 상기 제1 커맨드를 전송한 후에 상기 불휘발성 메모리 장치로 적어도 하나의 데이터를 더 전송하도록 구성되는 컨트롤러를 포함하고,
상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 제1 커맨드에 응답하여 상기 제1 데이터에 기반한 상기 선택된 물리 페이지의 프로그램 동작을 시작하고, 상기 적어도 하나의 데이터가 더 전송됨에 따라 상기 제1 데이터 및 상기 적어도 하나의 데이터에 기반하여 상기 선택된 물리 페이지에 대한 상기 프로그램 동작을 지속하도록 구성되고,
상기 컨트롤러는 상기 제1 데이터, 상기 어드레스 및 상기 제1 커맨드를 전송한 후에 상기 불휘발성 메모리 장치로 상기 적어도 하나의 데이터를 포함하는 제2 데이터, 상기 어드레스 및 제2 커맨드를 전송하도록 구성되고,
상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 제2 커맨드에 응답하여 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터에 기반하여 상기 선택된 물리 페이지에 대한 상기 프로그램 동작을 지속하도록 구성되고,
상기 프로그램 동작이 시작된 후에 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 제1 데이터에 기반하여 상기 복수의 물리 페이지들에 연결된 비트 라인들을 셋업하고, 그리고
상기 제2 데이터가 수신된 후에 상기 불휘발성 메모리 장치는 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터에 기반하여 상기 비트 라인들을 셋업하도록 구성되는 스토리지 장치.A non-volatile memory device including a plurality of physical pages; and
During a program operation on a selected physical page among the plurality of physical pages, first data, an address, and a first command are transmitted to the non-volatile memory device, and after transmitting the first command, the non-volatile memory device A controller configured to further transmit at least one data to,
The nonvolatile memory device starts a program operation of the selected physical page based on the first data in response to the first command, and as the at least one data is further transmitted, the first data and the at least one data configured to continue the program operation for the selected physical page based on
The controller is configured to transmit second data including the at least one data, the address, and a second command to the non-volatile memory device after transmitting the first data, the address, and the first command,
The nonvolatile memory device is configured to continue the program operation for the selected physical page based on the first data and the second data in response to the second command,
After the program operation starts, the nonvolatile memory device sets up bit lines connected to the plurality of physical pages based on the first data, and
The non-volatile memory device is configured to set up the bit lines based on the first data and the second data after the second data is received.
상기 복수의 물리 페이지들과 비트 라인들을 통해 연결되며, 외부 장치로부터 수신되는 데이터를 로드하도록 구성되는 페이지 버퍼 회로; 그리고
상기 복수의 물리 페이지들과 워드 라인들을 통해 연결되며, 상기 페이지 버퍼 회로에 로드되는 데이터에 따라 상기 복수의 물리 페이지들 중 선택된 물리 페이지의 메모리 셀들에 대해 프로그램 동작을 수행하도록 구성되는 행 디코더 회로를 포함하고,
외부의 장치로부터 제1 커맨드, 어드레스 및 제1 데이터가 수신되는 것에 응답하여 상기 페이지 버퍼 회로에 상기 제1 데이터가 로드됨에 따라, 상기 행 디코더 회로 및 상기 페이지 버퍼 회로는 상기 선택된 물리 페이지의 프로그램 동작을 시작하도록 구성되고, 그리고
상기 외부의 장치로부터 제2 커맨드, 상기 어드레스 및 제2 데이터가 수신되고 그리고 제3 커맨드, 상기 어드레스 및 제3 데이터가 수신되는 것에 응답하여 상기 페이지 버퍼 회로에 상기 제2 데이터 및 상기 제3 데이터가 순차적으로 추가로 로드됨에 따라, 상기 행 디코더 회로 및 상기 페이지 버퍼 회로는 상기 제1 데이터, 상기 제2 데이터 및 상기 제3 데이터에 기반하여 상기 선택된 물리 페이지의 상기 프로그램 동작을 순차적으로 갱신하고 그리고 지속하도록 구성되고,
상기 프로그램 동작이 시작된 후에 상기 페이지 버퍼 회로는 상기 제1 데이터에 기반하여 상기 비트 라인들을 셋업하고,
상기 제2 데이터가 수신된 후에 상기 페이지 버퍼 회로는 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터에 기반하여 상기 비트 라인들을 셋업하고, 그리고
상기 제3 데이터가 수신된 후에 상기 페이지 버퍼 회로는 상기 제1 데이터, 상기 제2 데이터 및 상기 제3 데이터에 기반하여 상기 비트 라인들을 셋업하도록 구성되는 불휘발성 메모리 장치.a memory cell array including a plurality of physical pages each including a plurality of memory cells;
a page buffer circuit connected to the plurality of physical pages through bit lines and configured to load data received from an external device; and
A row decoder circuit connected to the plurality of physical pages through word lines and configured to perform a program operation on memory cells of a physical page selected from among the plurality of physical pages according to data loaded into the page buffer circuit. Contains,
As the first data is loaded into the page buffer circuit in response to receiving the first command, address, and first data from an external device, the row decoder circuit and the page buffer circuit perform a program operation of the selected physical page. is configured to start, and
The second command, the address, and the second data are received from the external device, and the second data and the third data are stored in the page buffer circuit in response to receiving the third command, the address, and the third data. As additional loading is sequentially performed, the row decoder circuit and the page buffer circuit sequentially update the program operation of the selected physical page based on the first data, the second data, and the third data and continue. It is configured to
After the program operation starts, the page buffer circuit sets up the bit lines based on the first data,
After the second data is received, the page buffer circuit sets up the bit lines based on the first data and the second data, and
After the third data is received, the page buffer circuit is configured to set up the bit lines based on the first data, the second data, and the third data.
상기 불휘발성 메모리 장치에 제1 커맨드, 어드레스 및 제1 데이터를 전송하여, 상기 제1 데이터에 기반하여 상기 복수의 물리 페이지들에 연결된 비트 라인들을 셋업하고, 그리고 상기 복수의 물리 페이지들 중 선택된 물리 페이지의 프로그램 동작을 시작하는 단계;
상기 불휘발성 메모리 장치에 제2 커맨드, 상기 어드레스 및 제2 데이터를 전송하여, 상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터에 기반하여 상기 비트 라인들을 셋업하고, 상기 선택된 물리 페이지의 상기 프로그램 동작을 갱신하고, 그리고 상기 선택된 물리 페이지의 상기 프로그램 동작을 지속하는 단계; 그리고
상기 불휘발성 메모리 장치에 제3 커맨드, 상기 어드레스 및 제3 데이터를 전송하여, 상기 제1 데이터, 상기 제2 데이터 및 상기 제3 데이터에 기반하여 상기 비트 라인들을 셋업하고, 상기 선택된 물리 페이지의 상기 프로그램 동작을 더 갱신하고, 그리고 상기 선택된 물리 페이지의 상기 프로그램 동작을 지속하는 단계를 포함하는 프로그램 방법.In a programming method for programming data in a non-volatile memory device including a plurality of physical pages:
Transmitting a first command, an address, and first data to the nonvolatile memory device, setting up bit lines connected to the plurality of physical pages based on the first data, and selecting a physical page selected from the plurality of physical pages starting the program operation of the page;
transmitting a second command, the address, and second data to the nonvolatile memory device to set up the bit lines based on the first data and the second data, and update the program operation of the selected physical page; , and continuing the program operation of the selected physical page; and
Transmitting a third command, the address, and third data to the nonvolatile memory device to set up the bit lines based on the first data, the second data, and the third data, and set up the bit lines of the selected physical page. Further updating a program operation, and continuing the program operation of the selected physical page.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US15/360,661 US10346097B2 (en) | 2015-11-26 | 2016-11-23 | Nonvolatile memory device and storage device including nonvolatile memory device |
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