KR19980034160A - Nonvolatile Semiconductor Memory Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 락커블 셀을 구비한 불휘발성 반도체 메모리 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 비선택된 락커블 셀들에 저장된 데이터가 소거되는 것을 방지하기 위한 불휘발성 반도체 메모리 장치에 관한 것으로서, 메모리 셀 어레이부와 병렬로 배치된 락커블 셀 부의 워드라인들에 반도체기판의 포켓 P-WELL 영역 내지 N-WELL 영역상에 원하는 소정값의 커패시터들을 형성하였다. 또한, 락 및 언락의 최소 단위를 블록으로 정하고, 락커블 셀들에 각각 접속된 워드라인들을 포켓 P-WELL 영역 내지 N-WELL 영역상에서 하나의 워드라인으로 연결하였다. 그리고, 상기 워드라인에 원하는 소정값의 커패시터를 상기 포켓 P-WELL 영역 내지 상기 N-WELL 영역상에 형성하였다. 락커블 셀 패스게이트부를 하나의 NMOS 트랜지스터로 구성하여 락 및 언락을 위한 동작을 제어하도록 하였다. 이로써, 언락 동작시 비선택된 락커블 셀들에 접속된 워드라인들에 유기되는 전압을 높혀 소거 스트레스를 방지 할 수 있다.The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device having lockable cells, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory device for preventing data stored in non-selectable lockable cells from being erased. Capacitors of desired predetermined values were formed on the pocket P-WELL and N-WELL regions of the semiconductor substrate in the word lines of the lockable cell unit arranged in parallel with each other. In addition, the minimum unit of lock and unlock is determined as a block, and word lines connected to the lockable cells are connected to one word line on the pocket P-WELL region or the N-WELL region. A capacitor having a predetermined predetermined value is formed on the word line on the pocket P-WELL region to the N-WELL region. The lockable cell passgate part is configured by one NMOS transistor to control the operation for locking and unlocking. As a result, an erase voltage may be prevented by increasing a voltage induced in word lines connected to unselected lockable cells during an unlock operation.
Description
본 발명은 락커블 셀을 구비한 불휘발성 반도체 메모리 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 비선택된 락커블 셀들에 저장된 데이터가 소거되는 것을 방지하기 위한 불휘발성 반도체 메모리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device having lockable cells, and more particularly, to a nonvolatile semiconductor memory device for preventing data stored in non-selectable lockable cells from being erased.
반도체 메모리 장치를 사용하는데 있어서, 반도체 메모리 장치의 특정 영역에 데이터를 저장한 후 여하한 상황(노이즈에 의한 오동작, 시스템 사용 미숙, POWER DOWN 등등)에 의해서도 원하는 데이터가 온전히 남아 있는 반도체 메모리를 원하는 사용자들의 요구에 의해, 상기의 원인에 의해 발생할 수 있는 데이터 파괴를 방지할 수 있는 방법이 필요하게 되었다. 상기와 같은 이유로, 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 어레이를 워드라인 단위(이하 페이지 단위라 칭함)혹은 블록단위(몇개의 페이지를 하나로 묶어 하나의 구분 단위로 사용할 경우)에 대응하여 락커블 셀을 구비하고, 각 페이지 혹은 블록단위로 메모리 셀 어레이의 락 혹은 언락에 대한 정보를 기억시키고 있다.In using a semiconductor memory device, a user who wants a semiconductor memory in which desired data remains intact under any circumstances (malfunction caused by noise, immature system use, POWER DOWN, etc.) after storing data in a specific area of the semiconductor memory device. These demands have led to a need for a method capable of preventing data destruction that may occur due to the above causes. For the same reason as described above, the memory cell array of the semiconductor memory device includes lockable cells corresponding to word line units (hereinafter referred to as page units) or block units (when several pages are grouped together and used as one division unit). In this case, information about a lock or unlock of the memory cell array is stored in each page or block unit.
상기의 방법으로 메모리 셀 어레이를 구분하여 락 혹은 언락에 대한 정보를 저장 시키는 방법은 공개 특허 공보 제1341호, 공개 번호 : 94-20426, 출원 번호 : 94-2159와 현재 출원 중인 특허 제목 불휘발성 반도체 메모리 장치의 락커블 셀 제어방법에 그 구성 및 락커블 셀에 대한 락 앤드 언락(lock and unlock) 제어 방법이 상세히 제시되어 있다. EEPROM의 프로그래밍 모드(programming mode) 동안, 사용자가 특정 메모리 셀에 기입된(또는 프로그램된) 데이터가 소거되지 않도록 그것을 보호하고자 희망하는 경우가 적지 않게 발생한다. 예를들면, 소거 동작의 수행이 없음에도 불구하고, 전원전압 레벨의 급격한 변화 혹은 외부의 노이즈 등으로 인해, 상기 메모리 장치가 오동작하게 됨으로써 프로그램된 데이터가 파괴되는 즉, 소거되는 일이 종종 발생한다. 따라서, 메모리 장치의 오동작으로 인해 데이터가 파괴되지 않도록 미연에 방지하는 것이 필요하다. 이를 위해, 최근의 EEPROM은 선택된 메모리 셀의 데이터가 파괴되는 것을 방지하기 위한 소거 락(erase lock) 기능을 가지는 락커블 셀을 사용하고 있다.A method of classifying memory cell arrays and storing information on lock or unlock by the above method is disclosed in Korean Patent Publication No. 1341, Publication No. 94-20426, Application No. 94-2159, and Patent No. A configuration of the lockable cell control method of the memory device and a lock and unlock control method for the lockable cell are described in detail. During the programming mode of the EEPROM, it often happens that a user wishes to protect it so that data written (or programmed) to a particular memory cell is not erased. For example, even when the erase operation is not performed, the memory device malfunctions due to a sudden change in the power supply voltage level or external noise, which causes the programmed data to be destroyed or erased. . Therefore, it is necessary to prevent the data from being destroyed due to a malfunction of the memory device. To this end, the recent EEPROM uses a lockable cell having an erase lock function to prevent the data of the selected memory cell from being destroyed.
도1에는 종래 기술에 따른 락커블 셀들을 가지는 불휘발성 반도체 메모리 장치의 개략적인 구성을 보여주는 블럭도가 도시되어 있다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a nonvolatile semiconductor memory device having lockable cells according to the prior art.
종래 불휘발성 반도체 메모리 장치는, 도 1에 도시된 바와같이, 블록선택회로(1), 패스게이트부(2), 메모리 셀 어레이부(3), 락커블 셀 부(4), 락커블 셀 패스게이트부(5)로 구성되어 있다. 상기 블록선택회로(1)는 상기 패스게이트부(2)로 소정 제어신호인 페이지선택 제어신호(PGATE)를 출력한다. 상기 메모리 셀 어레이부(3)는 제1선택 트랜지스터(S1n)(여기서, n은 양의 정수)와 제2선택 트랜지스터(G1n) 사이에 채널이 직렬로 연결된 복수개의 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)로 이루어진 복수개의 스트링들로 이루어졌다. 그리고, 상기 각 제1선택 트랜지스터(S1n)의 각 게이트에는 스트링 선택라인(SSL)이 공통으로 연결되며, 각 드레인에는 각기 대응되는 비트라인들(BLn)이 연결되어 있다. 상기 각 제2선택 트랜지스터(G1n)의 각 게이트에는 접지 선택라인(GSL)이 공통으로, 그리고 각 소오스에는 공통소오스라인(CSL)이 연결되어 있다.In the conventional nonvolatile semiconductor memory device, as shown in FIG. 1, the block select circuit 1, the pass gate unit 2, the memory cell array unit 3, the lockable cell unit 4, and the lockable cell path are shown. It consists of the gate part 5. The block selection circuit 1 outputs a page selection control signal PGATE, which is a predetermined control signal, to the pass gate unit 2. The memory cell array unit 3 includes a plurality of cell transistors M1n to M8n having a channel connected in series between the first select transistor S1n (where n is a positive integer) and the second select transistor G1n. It consists of a plurality of strings consisting of. A string select line SSL is commonly connected to each gate of each of the first selection transistors S1n, and bit lines BLn corresponding to respective drains are connected to each drain. The gate selection line GSL is commonly connected to each gate of each of the second selection transistors G1n, and the common source line CSL is connected to each source.
그리고, 상기 락커블 셀 부(4)는 상기 스트링 선택라인(SSL)에 연결된 제1락커블 선택트랜지스터(S1n)와 상기 접지 선택라인(GSL)에 연결된 제2락커블 선택트랜지스터(G1n) 사이에 채널이 직렬로 연결된 복수개의 락커블 셀 트랜지스터(M1n - M8n)로 이루어진 스트링으로 구성되어 있다. 상기 패스게이트부(2)는 상기 블록선택회로(1)로부터 출력된 상기 페이지선택 제어신호(PGATE)에 응답하여 페이지 선택신호들(S1 - S8)을 상기 메모리 셀 어레이부(3)의 페이지 단위의 각 워드라인(WL1 - WL8)으로 전달한다. 그리고, 상기 락커블 셀 패스게이트부(5)는 상기 페이지선택 제어신호(PGATE)에 응답하여 락커블 페이지 선택신호들(LS1 - LS8)을 상기 락커블 셀 부(3)의 각 워드라인(LWL1 - LWL8)으로 전달한다.The lockable cell unit 4 is disposed between the first lockable select transistor S1n connected to the string select line SSL and the second lockable select transistor G1n connected to the ground select line GSL. The channel consists of a string consisting of a plurality of lockable cell transistors M1n-M8n connected in series. The pass gate unit 2 outputs page selection signals S1 to S8 in response to the page selection control signal PGATE output from the block selection circuit 1 in units of pages of the memory cell array unit 3. Transfer to each word line WL1-WL8. In addition, the lockable cell passgate unit 5 locks the lockable page selection signals LS1 to LS8 in response to the page selection control signal PGATE. Each word line LWL1 of the lockable cell unit 3 is stored. LWL8).
도 2에는 도 1의 워드라인 방향으로 절단한 단면도가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 도면은 도2에 도시된 페이지 단위의 워드라인을 기준으로 본 용량 커플링의 등가 회로도로서 메모리 셀 어레이부(3)와 패스게이트부(5)를 포함한 워드라인들(WLi, i = 1 - 8)에 대한 용량 커패시터는 각각 Cp와 Ca로 도시되어 있다. 락커블 셀 부(4)와 락커블 셀 패스게이트부(5)를 포함한 워드라인들(LWLi)에 대한 용량 커패시터는 각각 Cla와 Clp로 도시되어 있다.2 is a cross-sectional view taken along the word line of FIG. 1. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the capacitive coupling based on the word line of the page unit shown in FIG. 2, and includes word lines WLi including the memory cell array unit 3 and the passgate unit 5. The capacitance capacitors for i = 1-8) are shown as Cp and Ca, respectively. The capacitor capacitors for the word lines LWLi including the lockable cell portion 4 and the lockable cell passgate portion 5 are shown as Cla and Clp, respectively.
도4에는 종래의 불휘발성 반도체 메모리 장치의 동작 타이밍도가 도시되어 있다. 도1 내지 도4에 의거하여 종래 불휘발성 반도체 메모리 장치에 있어서 언락(unlock) 동작을 설명한다. 도4에 도시된 바와 같이, 언락 동작에 대한 플래그 신호(flag signal)인 SUNLOCK 신호가 하이 레벨(high level)로 천이되면 반도체 메모리 장치는 언락 동작을 수행한다. 하이 레벨로 천이된 상기 SUNLOCK 신호에 동기되어 메모리 셀 어레이부(3)의 소정 페이지를 지정하기 위한 페이지 선택신호들(S1 - S8)은 모두 하이 레벨로 천이된다. 락커블 셀 부(4)의 페이지를 선택하기 위한 페이지 선택신호들(LS1 - LS8) 중 선택된 셀의 페이지 선택신호는 로우 레벨(low level)로 유지되고, 비선택된 락커블 셀들의 페이지 선택신호들(LS0 - LS8)은 모두 하이 레벨로 천이된다. 동시에, 스트링 선택신호 라인(SSL)과 접지 선택신호 라인(GSL)도 각각 하이 레벨로 천이된다. 그리고, 블럭선택회로(1)로부터 출력되는 선택된 블럭의 패스게이트 제어신호(PGATE)는 하이 레벨로 천이되어 패스게이트부(2)의 복수개의 NMOS 트랜지스터들(SP1, MP1 - MP8, GP1)의 채널이 도통된다.4 is an operation timing diagram of a conventional nonvolatile semiconductor memory device. 1 to 4, the unlock operation in the conventional nonvolatile semiconductor memory device will be described. As shown in FIG. 4, when a SUNLOCK signal, which is a flag signal for an unlock operation, transitions to a high level, the semiconductor memory device performs an unlock operation. All of the page select signals S1-S8 for designating a predetermined page of the memory cell array unit 3 in synchronization with the SUNLOCK signal transitioned to the high level are transitioned to the high level. The page selection signal of the selected cell among the page selection signals LS1 to LS8 for selecting the page of the lockable cell unit 4 is maintained at a low level, and the page selection signals of the unselectable lockable cells are maintained. (LS0-LS8) all transition to a high level. At the same time, the string select signal line SSL and the ground select signal line GSL are also transitioned to the high level. In addition, the passgate control signal PGATE of the selected block output from the block selection circuit 1 is shifted to a high level so that the channels of the plurality of NMOS transistors SP1, MP1-MP8, and GP1 of the passgate unit 2 are transferred. This is conducting.
상기 메모리 셀 어레이부(3)의 복수개의 워드라인들(WL1 - WL8)에는 상기 패스게이트부(2)를 통해 (Vcc - 1Vth)의 전압이 각각 인가된다. 그리고, 상기 락커블 셀 부(4)의 선택된 락커블 셀 트랜지스터들의 워드라인들은 0볼트의 전압으로 챠지되고, 비선택된 락커블 셀 트랜지스터들의 워드라인들은 (Vcc - 1Vth) 전압으로 챠지된다. 도면에는 도시되지 않았지만, 소거전압 펌프회로가 동작하여 소거전압(Vera)을 약 20볼트 이상의 전압으로 펌핑시키면, 도 3에 도시된 N-WELL 영역(7) 및 포켓 P-WELL 영역(8)에는 약 20V 이상의 상기 소거전압(Vera)이 충전된다. 상기 메모리 셀 어레이부(3)의 복수개의 워드라인들(WL1 - WL8)과 락커블 셀 부(4)의 비선택된 블럭에 해당하는 복수개의 워드라인들(LWL1 - LWL8)은 상기 포켓 P-WELL 영역(8)이 상기 소거전압(Vera)으로 챠지됨에 따라 부스팅(boosting)된다.Voltages of (Vcc-1Vth) are respectively applied to the plurality of word lines WL1-WL8 of the memory cell array unit 3 through the pass gate unit 2. The word lines of the selected lockable cell transistors of the lockable cell unit 4 are charged with a voltage of 0 volts, and the word lines of the unselected lockable cell transistors are charged with a voltage of (Vcc-1Vth). Although not shown in the drawing, when the erase voltage pump circuit operates to pump the erase voltage Vera to a voltage of about 20 volts or more, the N-WELL region 7 and the pocket P-WELL region 8 shown in FIG. The erase voltage Vera of about 20V or more is charged. The plurality of word lines WL1 to WL8 of the memory cell array unit 3 and the plurality of word lines LWL1 to LWL8 corresponding to an unselected block of the lockable cell unit 4 are formed in the pocket P-WELL. The region 8 is boosted as it is charged with the erase voltage Vera.
동시에, 상기 패스게이트부(2)의 복수개의 트랜지스터들(SP1, MP1 - MP8, GP1)과 상기 비선택 락커블 셀 부(4)의 비선택된 복수개의 락커블 셀 트랜지스터들은 모두 셧-오프(shut off) 된다. 따라서, 도 3에 도시된 등가 회로도의 커패시터들의 커플링 비에 의해 상기 메모리 셀 어레이부(3) 및 상기 패스게이트부(2)에 포함된 복수개의 워드라인들(WL1 - WL8)은 Vboost1 = [Ca/(Ca + Cp) × (Vera + Vcc - 1Vth) 전압이 유도된다. 동시에, 상기 비선택 락커블 셀 부(4) 및 상기 비선택 락커블 셀 패스게이트부(5)의 비선택된 셀들에 해당하는 복수개의 워드라인들(LW1 - LW8)은 Vboost2 = [Cla/(Cla + Clp) × (Vera + Vcc - 1Vth)의 전압이 유도된다. 또한, 상기 락커블 셀 부(4)의 선택된 락버블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)에 대응되는 복수개의 워드라인들(LW1 - LW8)에는 0볼트가 유지된다.At the same time, the plurality of transistors SP1, MP1-MP8, and GP1 of the passgate unit 2 and the unselected plurality of lockable cell transistors of the non-selectable lockable cell unit 4 are all shut off. off). Accordingly, due to the coupling ratio of the capacitors of the equivalent circuit diagram of FIG. 3, the plurality of word lines WL1 to WL8 included in the memory cell array unit 3 and the passgate unit 2 may have Vboost1 = [ Ca / (Ca + Cp) x (Vera + Vcc-1Vth) voltage is induced. At the same time, the plurality of word lines LW1 to LW8 corresponding to the unselected cells of the non-selectable lockable cell portion 4 and the non-selectable lockable cell passgate portion 5 are Vboost2 = [Cla / (Cla). + Clp) × (Vera + Vcc-1Vth) is induced. In addition, zero volts are maintained in the word lines LW1 to LW8 corresponding to the selected lockable cell transistors M1n to M8n of the lockable cell unit 4.
상기의 동작으로, 상기 락커블 셀 부(4)의 선택된 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)은, 통상적으로 불휘발성 반도체 메모리 장치에서의 벌크소거조건(bulk erase condition)을 만족하게 된다. 따라서, 선택된 블록에 대응되는 상기 락커블 셀 부(4)의 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)에 저장된 데이터는 모두 소거된다. 상기 메모리 셀 어레이부(3)의 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)과 상기 비선택 락커블 셀 부(4)의 비선택된 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)의 워드라인들(LWL1 - LWL8)에는 각각 상기 Vboost1 전압과 상기 Vboost2 전압이 유도된다. 상기 Vboost1 전압과 상기 Vboost2 전압이 상기 포켓 P-WELL 영역(8)에 챠지된 소거전압(Vera)과의 전압차가 셀에 대한 소거조건이 만족되지 않을 만큼 충분히 적게된다. 이로써, 상기의 메모리 셀 어레이부(3)의 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)과 상기 비선택 락커블 셀 부(4)의 비선택된 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)은 소거되지 않고 언락 동작 이전의 데이터를 유지하게 된다.In the above operation, the selected cell transistors M1n to M8n of the lockable cell unit 4 typically satisfy a bulk erase condition in the nonvolatile semiconductor memory device. Therefore, all data stored in the lockable cell transistors M1n to M8n of the lockable cell unit 4 corresponding to the selected block are erased. Cell transistors M1n-M8n of the memory cell array unit 3 and word lines LWL1-LWL8 of unselected lockable cell transistors M1n-M8n of the unselectable lockable cell unit 4. The Vboost1 voltage and the Vboost2 voltage are derived, respectively. The voltage difference between the Vboost1 voltage and the Vboost2 voltage between the erase voltage Vera charged in the pocket P-WELL region 8 is sufficiently small that the erase condition for the cell is not satisfied. As a result, the cell transistors M1n-M8n of the memory cell array unit 3 and the unselected lockable cell transistors M1n-M8n of the unselectable lockable cell unit 4 are unlocked without being erased. The old data will be retained.
그러나, 상술한 바와 같은 불휘발성 반도체 메모리 장치에 의하면, 메모리 셀 어레이부(3)의 복수개의 워드라인들(WL1 - WL8)에 챠지되는 Vboost1 전압은 커패시터 Ca가 커패시터 Cp에 비해 상대적으로 크기 때문에 높은 전압이 유도된다. 반면, 락커블 셀 부(4)의 경우 커패시터 Cla는 커패시터 Clp에 비해 작기 때문에 상기 비선택 락커블 셀 부(4)의 비선택된 워드라인들(LWL1 - LWL8)의 Vboost2 전압은 Vboost1 전압에 비해 낮은 전압이 유도된다. 따라서, 상기 Vboost2과 포켓 P-WELL 영역(8)에 인가되는 소거전압(Vera)의 전압차가 소거조건을 만족하게 되어 상기 락커블 셀 부(4)의 비선택된 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)에 저장된 데이터가 소거되는 소거 스트레스(erase stress)가 발생하는 문제점이 생겼다.However, according to the nonvolatile semiconductor memory device described above, the voltage Vboost1 charged in the plurality of word lines WL1 to WL8 of the memory cell array unit 3 is high because the capacitor Ca is relatively large compared to the capacitor Cp. Voltage is induced. On the other hand, in the case of the lockable cell unit 4, since the capacitor Cla is smaller than the capacitor Clp, the Vboost2 voltages of the unselected word lines LWL1 to LWL8 of the unselectable lockable cell unit 4 are lower than the Vboost1 voltage. Voltage is induced. Accordingly, the voltage difference between the Vboost2 and the erase voltage Vera applied to the pocket P-WELL region 8 satisfies an erase condition, thereby unselecting the lockable cell transistors M1n to M8n of the lockable cell unit 4. There is a problem that erase stress (erase stress) that is erased in the data stored in the).
따라서 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 락커블 셀 부의 워드라인들과 반도체기판의 웰 영역 사이에 소정값의 커패시터를 각각 연결함으로서 비선택된 락커블 셀 부의 셀 트랜지스터들에 저장된 데이터가 소거되는 소거 스트레스를 방지할 수 있는 불휘발성 반도체 메모리 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems. Cell transistors of the unselectable lockable cell unit are connected by connecting a capacitor having a predetermined value between the word lines of the lockable cell unit and the well region of the semiconductor substrate. Disclosed is a nonvolatile semiconductor memory device capable of preventing an erase stress from erasing data stored in the memory.
본 발명의 다른 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 락커블 셀 부의 워드라인들을 하나의 워드라인으로 공통 연결하고 상기 공통 연결된 워드라인과 반도체기판의 웰 영역 사이에 소정값의 커패시터를 연결함으로서 비선택된 락커블 셀 부의 셀 트랜지스터들에 저장된 데이터가 소거되는 소거 스트레스를 방지할 수 있는 불휘발성 반도체 메모리 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to solve the above-mentioned problems. The present invention is to provide a common connection of word lines of a lockable cell unit into one word line and a capacitor having a predetermined value between the common connected word line and a well region of a semiconductor substrate. The present invention provides a nonvolatile semiconductor memory device capable of preventing erasing stress in which data stored in cell transistors of an unselectable lockable cell unit is erased.
도 1은 종래의 불휘발성 반도체 메모리 장치의 개략적인 구성을 보여주는 블록도;1 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional nonvolatile semiconductor memory device;
도 2는 도 1의 워드라인 방향으로 절단한 단면을 보여주는 단면도;2 is a cross-sectional view showing a section cut in the word line direction of FIG.
도 3은 도 2의 워드라인을 기준으로 본 커패시터의 등가회로를 보여주는 도면;3 shows an equivalent circuit of a capacitor viewed based on the word line of FIG.
도 4는 종래의 불휘발성 반도체 메모리 장치의 언락동작시 동작타이밍도;4 is an operation timing diagram of an unlock operation of a conventional nonvolatile semiconductor memory device;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치의 구성을 보여주는 블록도;5 is a block diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention;
도 6은 도 5의 워드라인 방향으로 절단한 단면을 워드라인을 기준으로 본 커패시터의 등가회로를 보여주는 도면;FIG. 6 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a capacitor having a cross section taken along the word line of FIG. 5 based on a word line; FIG.
도 7은 본 발명에 따른 언락동작시 동작타이밍도;7 is an operation timing diagram during an unlock operation according to the present invention;
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치의 구성을 보여주는 블록도;8 is a block diagram showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 언락동작시 동작타이밍도,9 is an operation timing diagram during an unlock operation according to another embodiment of the present invention;
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *
1:블럭선택회로2:패스게이트부1: Block selection circuit 2: Pass gate part
3:메모리 셀 어레이부4:락커블 셀 부3: memory cell array section 4: lockable cell section
5:락커블 셀 패스게이트부9, 10:부스팅수단5: lockable cell pass gate part 9, 10: boosting means
상술한 바와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일특징에 의하면, 데이터를 저장하기 위한 메모리 셀 어레이부와; 복수개의 락커블 셀들과 이에 대응되는 복수개의 워드라인들을 구비하며, 페이지와 블록단위로 상기 메모리 셀 어레이부에 대한 락 및 언락 데이터를 저장하기 위한 락커블 셀 부 및; 상기 락커블 셀 부의 비선택된 워드라인들에 부스팅되는 전압레벨을 높이기 위한 부스팅수단을 포함한다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, a memory cell array unit for storing data; A lockable cell unit having a plurality of lockable cells and a plurality of word lines corresponding thereto, the lockable cell unit for storing lock and unlock data for the memory cell array unit in units of pages and blocks; And boosting means for increasing a voltage level boosted on unselected word lines of the lockable cell unit.
이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 부스팅수단은 상기 락커블 셀 부의 워드라인들에 각각 연결된 복수개의 커패시터들로 구비된다.In a preferred embodiment of the device, the boosting means comprises a plurality of capacitors each connected to word lines of the lockable cell portion.
이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 각 커패시터의 양단전압은 소정레벨의 소거전압에 비해 낮은 레벨로 상기 락커블 셀 부의 비선택된 워드라인들에 부스팅된다.In a preferred embodiment of the device, the voltage across each capacitor is boosted to unselected word lines of the lockable cell portion at a level lower than an erase voltage of a predetermined level.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 제1선택 트랜지스터와 제2선택 트랜지스터 사이에 복수개의 셀 트랜지스터들이 직렬로 연결된 복수개의 스트링들로 이루어지며, 상기 각 제1선택 트랜지스터에는 스트링 선택라인이 그리고 상기 각 제2선택 트랜지스터에는 접지 선택라인이 각각 공통으로 연결있되 상기 각 스트링의 복수개의 셀 트랜지스터들에 대응되는 복수개의 워드라인들이 각각 연결된 메모리 셀 어레이부와; 상기 스트링 선택라인에 연결된 제1패스게이트 선택트랜지스터와 상기 접지 선택라인에 연결된 제2패스게이트 선택트랜지스터 사이에 복수개의 락커블 셀 트랜지스터들이 직렬로 연결된 스트링으로 이루어지며, 상기 복수개의 락커블 셀 트랜지스터들에 대응되는 워드라인들이 각각 연결된 락커블 셀 부와; 상기 락커블 셀 부의 비선택된 각 워드라인에 부스팅되는 전압레벨을 높이기 위한 부스팅수단 및; 소정 제어신호에 응답하여 락커블페이지 선택신호를 상기 부수팅수단으로 전달하는 락커블 셀 패스게이트부를 포함한다.According to another feature of the present invention, a plurality of strings in which a plurality of cell transistors are connected in series between a first select transistor and a second select transistor, each string selected line and each of the first select transistors A memory cell array unit having a ground selection line connected in common to each of the two selection transistors, and having a plurality of word lines corresponding to the plurality of cell transistors of each string; The plurality of lockable cell transistors may be formed of a string connected in series between a first passgate select transistor connected to the string select line and a second passgate select transistor connected to the ground select line. A lockable cell unit having word lines corresponding to the lock lines; Boosting means for increasing a voltage level boosted at each unselected word line of the lockable cell unit; And a lockable cell passgate unit configured to transmit a lockable page selection signal to the sub-putting means in response to a predetermined control signal.
이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 부스팅수단은 상기 락커블 셀 부의 복수개의 워드라인들이 공통으로 접속된 워드라인에 전기적으로 연결된 커패시터로 구비된다.In a preferred embodiment of the device, the boosting means is provided with a capacitor electrically connected to a word line to which a plurality of word lines of the lockable cell unit are commonly connected.
이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 커패시터의 양단전압은 소정레벨의 소거전압에 비해 낮은 레벨로 상기 락커블 셀 부의 비선택된 워드라인들에 부스팅된다.In a preferred embodiment of the device, the voltage across the capacitor is boosted to unselected word lines of the lockable cell portion at a level lower than an erase voltage of a predetermined level.
이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 락커블 셀 패스게이트부는 NMOS 트랜지스터로 구비된다.In a preferred embodiment of the device, the lockable cell passgate portion is provided with an NMOS transistor.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 페이지선택 제어신호를 출력하는 블록선택회로와; 제1선택 트랜지스터와 제2선택 트랜지스터 사이에 복수개의 셀 트랜지스터들이 직렬로 연결된 복수개의 스트링들로 이루어지며, 상기 각 제1선택 트랜지스터에는 스트링 선택라인이 그리고 상기 각 제2선택 트랜지스터에는 접지 선택라인이 각각 공통으로 연결있되 상기 각 스트링의 복수개의 셀 트랜지스터들에 각각 대응되는 복수개의 워드라인들이 연결된 메모리 셀 어레이부와; 상기 블록선택회로로부터 출력된 상기 페이지선택 제어신호에 응답하여 페이지 선택신호들을 이에 대응되는 상기 메모리 셀 어레이부의 워드라인들로 전달하기 위해, 상기 스트링 선택라인에 연결된 제1패스게이트 선택트랜지스터와 상기 접지 선택라인 연결된 제2패스게이트 선택트랜지스터와 상기 워드라인들에 각각 대응되는 복수개의 전달 트랜지스터들로 이루어진 패스게이트부와; 상기 스트링 선택라인에 연결된 제1패스게이트 선택트랜지스터와 상기 접지 선택라인에 연결된 제2패스게이트 선택트랜지스터 사이에 복수개의 락커블 셀 트랜지스터들이 직렬로 연결된 스트링으로 이루어지며, 상기 복수개의 락커블 셀 트랜지스터들에 대응되는 워드라인들이 각각 연결되어 있되 상기 각 워드라인에 소정값을 갖는 커패시터들이 각각 연결된 락커블 셀 부 및; 상기 페이지선택 제어신호에 응답하여 락커블페이지 선택신호들을 이에 대응되는 상기 락커블 셀 부의 각 워드라인으로 전달하기 위해, 상기 워드라인들에 각각 대응되는 복수개의 전달 트랜지스터들로 이루어진 락커블 셀 패스게이트부를 포함한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a memory device comprising: a block selection circuit for outputting a page selection control signal; A plurality of strings in which a plurality of cell transistors are connected in series between the first select transistor and the second select transistor, each string selected line for each first select transistor and a ground select line for each second select transistor A memory cell array unit connected in common and connected to a plurality of word lines respectively corresponding to the plurality of cell transistors of the strings; A first passgate selection transistor connected to the string selection line and the ground to transfer page selection signals to word lines of the memory cell array unit corresponding to the page selection control signal output from the block selection circuit; A pass gate unit including a second pass gate select transistor connected to a select line and a plurality of transfer transistors respectively corresponding to the word lines; The plurality of lockable cell transistors may be formed of a string connected in series between a first passgate select transistor connected to the string select line and a second passgate select transistor connected to the ground select line. A lockable cell unit having respective word lines connected thereto, the capacitors having predetermined values connected to each word line; A lockable cell passgate including a plurality of transfer transistors corresponding to the word lines to transfer the lockable page selection signals to respective word lines of the lockable cell unit in response to the page selection control signal. Contains wealth.
이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 각 커패시터의 양단 전압은 소거전압에 비해 낮은 레벨로 상기 락커블 셀 부의 비선택된 각 워드라인에 부스팅된다.In a preferred embodiment of the device, the voltage across each capacitor is boosted to each unselected word line of the lockable cell portion at a level lower than the erase voltage.
이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 패스게이트부와 상기 락커블 셀 패스게이트부는 상기 블록선택회로로부터 출력된 상기 페이지선택 제어신호가 동시에 인가된다.In a preferred embodiment of this apparatus, the page select control signal output from the block select circuit is simultaneously applied to the pass gate portion and the lockable cell pass gate portion.
이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 각 커패시터는 반도체기판의 포켓 P웰 영역과 N웰 영역 중 어느 하나의 웰 영역에 형성된다.In a preferred embodiment of the device, each capacitor is formed in one well region of either a pocket P well region or an N well region of a semiconductor substrate.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 페이지선택 제어신호를 출력하는 블록선택회로와; 제1선택 트랜지스터와 제2선택 트랜지스터 사이에 복수개의 셀 트랜지스터들이 직렬로 연결된 복수개의 스트링들로 이루어지며, 상기 각 제1선택 트랜지스터에는 스트링 선택라인이 그리고 상기 각 제2선택 트랜지스터에는 접지 선택라인이 각각 공통으로 연결있되 상기 각 스트링의 복수개의 셀 트랜지스터들에 각각 대응되는 복수개의 워드라인들이 연결된 메모리 셀 어레이부와; 상기 블록선택회로로부터 출력된 상기 페이지선택 제어신호에 응답하여 페이지 선택신호들을 이에 대응되는 상기 메모리 셀 어레이부의 워드라인들로 전달하기 위해, 상기 스트링 선택라인에 연결된 제1패스게이트 선택트랜지스터와 상기 접지 선택라인 연결된 제2패스게이트 선택트랜지스터와 상기 워드라인들에 각각 대응되는 복수개의 전달 트랜지스터들로 이루어진 패스게이트부와; 상기 스트링 선택라인에 연결된 제1패스게이트 선택트랜지스터와 상기 접지 선택라인에 연결된 제2패스게이트 선택트랜지스터 사이에 복수개의 락커블 셀 트랜지스터들이 직렬로 연결된 스트링으로 이루어지며, 상기 복수개의 락커블 셀 트랜지스터들에 대응되는 워드라인들이 연결되어 있되 상기 워드라인들은 하나의 워드라인에 공통으로 연결되며 상기 워드라인에 소정값을 갖는 커패시터가 연결된 락커블 셀 부 및; 상기 페이지선택 제어신호에 응답하여 락커블페이지 선택신호를 이에 대응되는 상기 락커블 셀 부의 상기 워드라인으로 전달하기 위해, 전달 트랜지스터로 구비된 락커블 셀 패스게이트부를 포함한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a memory device comprising: a block selection circuit for outputting a page selection control signal; A plurality of strings in which a plurality of cell transistors are connected in series between the first select transistor and the second select transistor, each string selected line for each first select transistor and a ground select line for each second select transistor A memory cell array unit connected in common and connected to a plurality of word lines respectively corresponding to the plurality of cell transistors of the strings; A first passgate selection transistor connected to the string selection line and the ground to transfer page selection signals to word lines of the memory cell array unit corresponding to the page selection control signal output from the block selection circuit; A pass gate unit including a second pass gate select transistor connected to a select line and a plurality of transfer transistors respectively corresponding to the word lines; The plurality of lockable cell transistors may be formed of a string connected in series between a first passgate select transistor connected to the string select line and a second passgate select transistor connected to the ground select line. A lockable cell unit connected to word lines, the word lines being commonly connected to one word line, and having a capacitor having a predetermined value connected to the word line; And a lockable cell pass gate part provided as a transfer transistor to transfer the lockable page selection signal to the word line of the lockable cell part corresponding thereto in response to the page selection control signal.
이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 각 커패시터의 양단전압은 소정레벨의 소거전압에 비해 낮은 레벨로 상기 락커블 셀 부의 비선택된 각 워드라인에 부스팅된다.In a preferred embodiment of the device, the voltage across each capacitor is boosted to each unselected word line of the lockable cell portion at a level lower than an erase voltage of a predetermined level.
이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 패스게이트부와 상기 락커블 셀 패스게이트부는 상기 블록선택회로로부터 출력된 상기 페이지선택 제어신호가 동시에 인가된다.In a preferred embodiment of this apparatus, the page select control signal output from the block select circuit is simultaneously applied to the pass gate portion and the lockable cell pass gate portion.
이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 각 커패시터는 반도체기판의 포켓 P웰 영역과 N웰 영역 중 어느 하나의 웰 영역에 형성된다.In a preferred embodiment of the device, each capacitor is formed in one well region of either a pocket P well region or an N well region of a semiconductor substrate.
이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 워드라인은 상기 반도체기판의 포켓 P웰 영역과 N웰 영역 중 어느 하나의 웰 영역에 형성된다.In a preferred embodiment of the device, the word line is formed in one well region of either the pocket P well region or the N well region of the semiconductor substrate.
이하, 본 발명에 따른 참조도면 도 5 내지 도 9에 의거하여 설명한다.Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 5 to 9 according to the present invention.
도 5내지 도 9에 있어서, 도 1 내지 도 4에 도시된 구성요소와 동일한 기능을 갖는 구성요소에 대해서 동일한 참조번호를 병기한다.5 to 9, the same reference numerals are given to the components having the same functions as the components shown in FIGS. 1 to 4.
제 1 실시예First embodiment
본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치에 의하면, 메모리 셀 어레이부(3)와 병렬로 배치된 락커블 셀 부(4)의 워드라인들(LWL1 - LWL8)에 반도체기판(6)의 포켓 P-WELL 영역(8) 내지 N-WELL 영역(7) 상에 원하는 소정값의 커패시터들(Cadd)을 구비한 부스팅수단(9)을 형성하였다. 이로서, 언락 동작시 비선택된 블록에 대응되는 락커블 셀 부(4)에 접속된 워드라인들(LWL1 - LWL8)에 부스팅되는 전압을 높혀줌으로써 소거 스트레스를 방지할 수 있다.According to the nonvolatile semiconductor memory device according to the first exemplary embodiment of the present invention, the semiconductor substrates may be formed on the word lines LWL1 to LWL8 of the lockable cell unit 4 arranged in parallel with the memory cell array unit 3. Boosting means 9 having capacitors Cadd of desired predetermined values were formed on the pocket P-WELL regions 8 to N-WELL regions 7). Thus, the erase stress can be prevented by increasing the voltage boosted on the word lines LWL1 to LWL8 connected to the lockable cell unit 4 corresponding to the unselected block during the unlock operation.
도 5에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치의 구성을 보여주는 블록도가 도시되어 있다.5 is a block diagram illustrating a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 본 발명에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치는 블록선택회로(1), 패스게이트부(2), 메모리 셀 어레이부(3), 락커블 셀 부(4) 및 부스팅 수단(9), 그리고 락커블 셀 패스게이트부(5)로 구성되며, 상기 블록선택회로(1)는 페이지선택 제어신호(PGATE)를 출력한다. 상기 메모리 셀 어레이부(3)는 제1선택 트랜지스터(S1n)와 제2선택 트랜지스터(G1n) 사이에 복수개의 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)이 직렬로 연결된 복수개의 스트링들로 이루어졌다. 상기 각 제1선택 트랜지스터(S1n)에는 스트링 선택라인(SSL)이, 그리고 상기 각 제2선택 트랜지스터(G1n)에는 접지 선택라인(GSL)이 각각 공통으로 연결되며 상기 각 스트링의 복수개의 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)에는 각각 대응되는 복수개의 워드라인들(WL1 - WL8)이 연결되어 있다.In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention shown in FIG. 5, the block selection circuit 1, the pass gate unit 2, the memory cell array unit 3, the lockable cell unit 4, and the boosting unit 9 are provided. And a lockable cell passgate section 5, and the block selection circuit 1 outputs a page selection control signal PGATE. The memory cell array unit 3 includes a plurality of strings in which a plurality of cell transistors M1n to M8n are connected in series between the first select transistor S1n and the second select transistor G1n. A string select line SSL is connected to each of the first select transistors S1n, and a ground select line GSL is connected to each of the second select transistors G1n in common, and a plurality of cell transistors of each string are connected. A plurality of word lines WL1 to WL8 are respectively connected to M1n to M8n.
그리고, 상기 패스게이트부(2)는 상기 블록선택회로(1)로부터 출력된 상기 페이지선택 제어신호(PGATE)에 응답하여 페이지 선택신호들(S1 - S8)을 이에 대응되는 상기 메모리 셀 어레이부(3)의 각 워드라인(WL1 - WL8)으로 전달한다. 상기 패스게이트부(2)는 상기 스트링 선택라인(SSL)에 연결된 제1패스게이트 선택트랜지스터(SP1)와 상기 접지 선택라인(GSL)에 연결된 제2패스게이트 선택트랜지스터(GP1)와 상기 워드라인들(WL1 - WL8)에 각각 대응되는 복수개의 전달 트랜지스터들(MP1 - MP8)로 구성되어 있다. 상기 락커블 셀 부(4)는 스트링 선택라인(SSL)에 연결된 제1패스게이트 선택트랜지스터(S1n)와 상기 접지 선택라인(GSL)에 연결된 제2패스게이트 선택트랜지스터(G1n) 사이에 복수개의 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)이 직렬로 연결된 스트링으로 이루어졌다. 그리고, 상기 복수개의 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)에는 각각 대응되는 워드라인들(LWL1 - LWL8)이 연결되어 있고, 상기 부스팅 수단(9)은 상기 락커블 셀 부(4)의 비선택된 워드라인들(LWL1 - LWL8)에 부스팅되는 전압레벨을 높이기 위한 것이다.The pass gate unit 2 transmits page selection signals S1 to S8 corresponding to the page selection control signal PGATE output from the block selection circuit 1. Transfer to each word line (WL1-WL8) of 3). The passgate unit 2 includes a first passgate select transistor SP1 connected to the string select line SSL, a second passgate select transistor GP1 connected to the ground select line GSL, and the word lines. A plurality of transfer transistors MP1 to MP8 respectively corresponding to WL1 to WL8 are formed. The lockable cell unit 4 includes a plurality of lockers between a first passgate select transistor S1n connected to a string select line SSL and a second passgate select transistor G1n connected to the ground select line GSL. The cell transistors M1n to M8n consist of a string connected in series. In addition, word lines LWL1 to LWL8 corresponding to the plurality of lockable cell transistors M1n to M8n are respectively connected, and the boosting means 9 is configured to select an unselected portion of the lockable cell unit 4. This is to increase the voltage level boosted on the word lines LWL1 to LWL8.
여기서, 상기 부스팅수단(9)은 상기 락커블 셀 부(4)의 워드라인들(LWL1 - LWL8)과 반도체기판(6)의 소정 웰 영역 사이에 각각 연결된 복수개의 커패시터들(Cadd)로 구비되어 있다. 그리고, 상기 각 커패시터(Cadd)의 양단전압은 소거전압(Vera)에 비해 낮은 레벨로 상기 락커블 셀 부(4)의 비선택된 각 워드라인(LWL1 - LWL8)에 부스팅된다. 그리고, 상기 반도체기판(6)의 소정 웰 영역은 포켓 P웰 영역(8)과 N웰 영역(7) 중 어느 하나의 영역에 형성될 수 있다. 상기 락커블 셀 패스게이트부(5)는 상기 페이지선택 제어신호(PGATE)에 응답하여 락커블페이지 선택신호들(LS1 - LS8)을 이에 대응되는 상기 락커블 셀 부(4)의 각 워드라인(LWL1 - LWL8)으로 전달한다. 그리고, 상기 락커블 셀 패스게이트부(5)는 상기 워드라인들(LWL1 - LWL8)에 각각 대응되는 복수개의 전달 트랜지스터들(MLP1 - MLP8)로 이루어졌다.The boosting means 9 may include a plurality of capacitors Cadd connected between the word lines LWL1 to LWL8 of the lockable cell unit 4 and a predetermined well region of the semiconductor substrate 6. have. The voltages across the capacitors Cadd are boosted to the unselected word lines LWL1 to LWL8 of the lockable cell unit 4 at a level lower than that of the erase voltage Vera. The predetermined well region of the semiconductor substrate 6 may be formed in one of the pocket P well region 8 and the N well region 7. The lockable cell passgate unit 5 corresponds to the lockable page selection signals LS1 to LS8 in response to the page selection control signal PGATE, and corresponds to each word line of the lockable cell unit 4 corresponding thereto. LWL1-LWL8). The lockable cell passgate part 5 includes a plurality of transfer transistors MLP1 to MLP8 respectively corresponding to the word lines LWL1 to LWL8.
도 6에는 도 5의 워드라인 방향으로 절단한 단면을 워드라인을 기준으로 본 커패시터의 등가회로를 보여주는 도면이 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 언락 동작시 동작타이밍도가 도시되어 있다. 도 5 내지 도 7을 참조하면서, 언락 동작을 설명하면 다음과 같다.FIG. 6 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a capacitor having a cross section taken along the word line of FIG. 5 based on a word line, and FIG. 7 is an operation timing diagram during an unlock operation according to a first embodiment of the present invention. Is shown. 5 to 7, the unlock operation will be described below.
도 7에 도시된 바와같이, 언락 동작에 대한 플래그 신호(flag signal)인 SUNLOCK 신호가 하이 레벨(high level)로 천이되면 반도체 메모리 장치는 언락 동작을 수행한다. 하이 레벨로 천이된 상기 SUNLOCK 신호에 동기되어 메모리 셀 어레이부(3)의 소정 페이지를 지정하기 위한 페이지 선택신호들(S1 - S8)은 모두 하이 레벨로 천이된다. 락커블 셀 부(4)의 페이지를 선택하기 위한 페이지 선택신호들(LS1 - LS8) 중 선택된 신호는 로우 레벨(low level)로 유지되고, 비선택된 락커블 셀의 페이지 선택신호들(LS0 - LS8)은 모두 하이 레벨로 천이된다. 동시에, 스트링 선택신호 라인(SSL)과 접지 선택신호 라인(GSL)도 각각 하이 레벨로 천이된다. 그리고, 블럭선택회로(1)로부터 출력되는 선택된 블럭의 패스게이트 제어신호(PGATE)는 하이 레벨로 천이됨에 따라 패스게이트부(2)의 복수개의 NMOS 트랜지스터들(SP1, MP1 - MP8, GP1)의 채널이 도통된다.As illustrated in FIG. 7, when a SUNLOCK signal, which is a flag signal for an unlock operation, transitions to a high level, the semiconductor memory device performs an unlock operation. All of the page select signals S1-S8 for designating a predetermined page of the memory cell array unit 3 in synchronization with the SUNLOCK signal transitioned to the high level are transitioned to the high level. The selected signal among the page selection signals LS1 to LS8 for selecting the page of the lockable cell unit 4 is maintained at a low level, and the page selection signals LS0 to LS8 of the unselected lockable cell are maintained. ) All transition to a high level. At the same time, the string select signal line SSL and the ground select signal line GSL are also transitioned to the high level. Then, as the passgate control signal PGATE of the selected block output from the block selection circuit 1 transitions to a high level, the plurality of NMOS transistors SP1, MP1-MP8, and GP1 of the passgate unit 2 are shifted. The channel is conducting.
상기 메모리 셀 어레이부(3)의 각 워드라인(WL1 - WL8)에는 상기 패스게이트부(2)를 통해 (Vcc - 1Vth)의 전압이 각각 인가된다. 그리고, 상기 락커블 셀 부(4)의 복수개의 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n) 중 선택된 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)의 각 워드라인(LWL1 - LWL8)은 0볼트의 전압으로 챠지된다. 반면, 비선택된 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)의 각 워드라인(LWL1 - LWL8)은 (Vcc - 1Vth) 전압으로 챠지된다. 도면에는 도시되지 않았지만, 소거전압 펌프회로가 동작하여 소거전압(Vera)을 약 20볼트 이상으로 펌핑되면, 도 6에 도시된 N-WELL 영역(7) 및 포켓 P-WELL 영역(8)에는 약 20V 이상의 상기 소거전압(Vera)이 충전된다. 상기 메모리 셀 어레이부(3)의 복수개의 워드라인들(WL1 - WL8)과, 락커블 셀 부(4)의 비선택된 블럭에 해당하는 복수개의 워드라인들(LWL1 - LWL8)은 상기 포켓 P-WELL 영역(8)이 상기 소거전압(Vera)으로 챠지됨에 따라 부스팅(boosting)된다.Voltages of (Vcc-1Vth) are respectively applied to the word lines WL1-WL8 of the memory cell array unit 3 through the pass gate unit 2. Each word line LWL1 to LWL8 of the lockable cell transistors M1n to M8n selected from among the plurality of lockable cell transistors M1n to M8n of the lockable cell unit 4 has a voltage of 0 volts. It is charged. On the other hand, each word line LWL1-LWL8 of the unselected lockable cell transistors M1n-M8n is charged to a voltage of (Vcc-1Vth). Although not shown in the drawing, when the erase voltage pump circuit operates to pump the erase voltage Vera to about 20 volts or more, the N-WELL region 7 and the pocket P-WELL region 8 shown in FIG. The erase voltage Vera of 20V or more is charged. The plurality of word lines WL1 to WL8 of the memory cell array unit 3 and the plurality of word lines LWL1 to LWL8 corresponding to an unselected block of the lockable cell unit 4 may be formed in the pocket P−. The WELL region 8 is boosted as it is charged with the erase voltage Vera.
동시에, 상기 패스게이트부(2)의 복수개의 트랜지스터들(SP1, MP1 - MP8, GP1)과, 상기 락커블 셀 패스게이트부(5)의 비선택된 복수개의 락커블 셀 트랜지스터들(MLP1 - MLP8)은 모두 셧-오프(shut off) 된다. 따라서, 도 6에 도시된 커패시터의 등가 회로도의 커플링 비에 의해 상기 메모리 셀 어레이부(3) 및 상기 패스게이트부(2)에 포함된 복수개의 워드라인들(WL1 - WL8)은 Vboost1 = [Ca/(Ca + Cp) × (Vera + Vcc - 1Vth) 전압이 유도된다. 동시에 상기 락커블 셀 부(4) 및 상기 락커블 셀 부(4)의 비선택된 셀들에 해당하는 복수개의 워드라인들(LW1 - LW8)은 Vboost3 = [(Cla + Cadd)/(Cla + Cadd + Clp) × (Vera + Vcc - 1Vth)의 전압이 유도된다. 또한, 상기 락커블 셀 부(4)의 선택된 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)에 해당되는 복수개의 워드라인들(LW1 - LW8)은 0볼트로 유지된다.At the same time, the plurality of transistors SP1, MP1-MP8, and GP1 of the passgate unit 2 and the unselected plurality of lockable cell transistors MLP1 to MLP8 of the lockable cell passgate unit 5 are provided. Are all shut off. Therefore, the plurality of word lines WL1 to WL8 included in the memory cell array unit 3 and the passgate unit 2 may have Vboost1 = [by the coupling ratio of the equivalent circuit diagram of the capacitor illustrated in FIG. 6. Ca / (Ca + Cp) x (Vera + Vcc-1Vth) voltage is induced. At the same time, the plurality of word lines LW1-LW8 corresponding to the unselected cells of the lockable cell unit 4 and the lockable cell unit 4 are each Vboost3 = [(Cla + Cadd) / (Cla + Cadd + Clp) × (Vera + Vcc-1Vth) is induced. In addition, the plurality of word lines LW1 to LW8 corresponding to the selected lockable cell transistors M1n to M8n of the lockable cell unit 4 are maintained at 0 volts.
상기의 동작으로, 상기 락커블 셀 부(4)의 선택된 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)은, 통상적으로 불휘발성 반도체 메모리 장치에서의 벌크소거조건(bulk erase condition)을 만족하게 된다. 따라서, 상기 락커블 셀 부(4)의 선택된 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)에 저장된 데이터는 모두 소거된다. 상기 메모리 셀 어레이부(3)의 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)과 상기 락커블 셀 부(4)의 비선택된 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)의 워드라인들(LWL1 - LWL8)에는 각각 Vboost1 전압과 Vboost3 전압이 유도된다. 상기 Vboost1 전압과 Vboost3 전압이 상기 포켓 P-WELL 영역(8)에 챠지된 소거전압(Vera)과의 전압차가 상기 락커블 셀 부(4)의 비선택된 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)에 대한 소거조건에 만족되지 않을 만큼 충분히 적게된다. 이로써, 상기의 메모리 셀 어레이부(3)의 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)과 상기 락커블 셀 부(4)의 비선택된 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)은 소거되지 않고 언락 동작 이전의 데이터를 유지하게 된다.In the above operation, the selected lockable cell transistors M1n to M8n of the lockable cell unit 4 typically satisfy a bulk erase condition in the nonvolatile semiconductor memory device. Therefore, all data stored in the selected lockable cell transistors M1n to M8n of the lockable cell unit 4 are erased. In the cell transistors M1n-M8n of the memory cell array unit 3 and the word lines LWL1-LWL8 of the unselectable lockable cell transistors M1n-M8n of the lockable cell unit 4, respectively. The voltage Vboost1 and voltage Vboost3 are derived. The voltage difference between the Vboost1 voltage and the erase voltage Vera in which the Vboost3 voltage is charged in the pocket P-WELL region 8 is applied to the unselectable lockable cell transistors M1n-M8n of the lockable cell unit 4. It is small enough not to satisfy the erase condition. As a result, the cell transistors M1n-M8n of the memory cell array unit 3 and the unselected lockable cell transistors M1n-M8n of the lockable cell unit 4 are not erased, but before the unlock operation. To keep the data.
제 2 실시예Second embodiment
본 발명의 또 다른 실시예의 불휘발성 반도체 메모리 장치는 락 및 언락의 최소 단위를 블록으로 정하고, 락커블 셀들(M1n - M8n)에 각각 접속된 워드라인들(LWL1 - LWL8)을 포켓 P-WELL 영역(8) 내지 N-WELL 영역(7)상에서 하나의 워드라인(LWL0)으로 연결한다. 그리고, 상기 워드라인(LWL0)에 원하는 소정값의 커패시터(Cadd)를 상기 포켓 P-WELL 영역(8) 내지 상기 N-WELL 영역(7)상에 형성하였다. 락커블 셀 패스게이트부(5)를 NMOS 트랜지스터(MLP0) 하나로 구성하여 락 및 언락을 위한 동작을 제어하도록 하였다. 이로써, 언락 동작시 비선택 락커블 셀들에 접속된 워드라인들에 유기되는 전압을 높혀줄 수 있다.In the nonvolatile semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention, the minimum unit of lock and unlock is set as a block, and word lines LWL1 to LWL8 connected to the lockable cells M1n to M8n are respectively located in the pocket P-WELL region. (8) to N-WELL regions 7 are connected to one word line LWL0. A capacitor Cadd having a desired value is formed on the word line LWL0 on the pocket P-WELL region 8 to the N-WELL region 7. The lockable cell passgate portion 5 is constituted by one NMOS transistor MLP0 to control operations for locking and unlocking. As a result, in the unlock operation, the voltage induced in the word lines connected to the non-selectable lockable cells may be increased.
도 8에는 본 발명이 다른 실시예에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치의 구성을 보여주는 블록도가 도시되어 있다.8 is a block diagram illustrating a configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 바와같이, 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치는 블록선택회로(1), 패스게이트부(2), 메모리 셀 어레이부(3), 락커블 셀 부(4) 및 부스팅수단(10) 그리고 락커블 셀 패스게이트부(5)로 구성되어 있다. 여기서, 상기 블록선택회로(1), 패스게이트부(2), 그리고 상기 메모리 셀 어레이부(3)는 상술한 제 1 실시예와 동일한 구성으로 구현되었기에 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 락커블 셀 부(4)는 스트링 선택라인(SSL)에 연결된 제1패스게이트 선택트랜지스터(S1n)와 접지 선택라인(GSL)에 연결된 제2패스게이트 선택트랜지스터(G1n) 사이에 복수개의 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)이 직렬로 연결된 스트링으로 이루어졌다. 그리고, 상기 복수개의 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)에는 각각 대응되는 복수개의 워드라인들(LWL1 - LWL8)이 연결되어 있다.As shown in FIG. 8, the nonvolatile semiconductor memory device according to the second exemplary embodiment of the present invention may include a block selection circuit 1, a pass gate unit 2, a memory cell array unit 3, and a lockable cell unit. (4) and the boosting means (10) and the lockable cell passgate portion (5). Here, since the block selection circuit 1, the pass gate unit 2, and the memory cell array unit 3 are implemented in the same configuration as the first embodiment described above, a detailed description thereof will be omitted. The lockable cell unit 4 includes a plurality of lockables between a first passgate select transistor S1n connected to a string select line SSL and a second passgate select transistor G1n connected to a ground select line GSL. The cell transistors M1n to M8n consist of a string connected in series. A plurality of word lines LWL1 to LWL8 are respectively connected to the plurality of lockable cell transistors M1n to M8n.
상기 부스팅수단(10)은 언락 동작시 상기 락커블 셀 부(4)의 비선택된 워드라인들(LWL1 - LWL8)에 부스팅되는 전압레벨을 높여주기 위한 것이다. 상기 락커블 셀 패스게이트부(5)는 하나의 NMOS 트랜지스터(MLP0)로 구비되며 소정 제어신호(PGATE)에 응답하여 락커블페이지 선택신호(LS0)를 상기 부수팅수단(10)으로 전달하게 된다. 여기서, 상기 부스팅수단(10)은 상기 락커블 셀 부(4)의 복수개의 워드라인들(LWL1 - LWL8)이 반도체기판(6)의 소정 웰 영역에 형성된 워드라인(LWL0)에 공통으로 연결되어 있다. 그리고, 상기 부스팅수단(10)은 상기 워드라인(LWL0)과 상기 반도체기판(1)의 소정 웰 영역 사이에 연결된 커패시터(Cadd)로 구비되어 있다. 그리고, 상기 반도체기판(6)의 소정 웰 영역은 포켓 P웰 영역(8)과 N웰 영역(7) 중 어느 하나의 영역에 형성될 수 있고, 상기 커패시터(Cadd)의 양단 전압은 소거전압(Vera)에 비해 낮은 레벨로 상기 락커블 셀 부(4)의 비선택된 상기 워드라인(LWL0)에 부스팅된다.The boosting means 10 increases the voltage level boosted on the unselected word lines LWL1 to LWL8 of the lockable cell unit 4 during the unlock operation. The lockable cell pass gate unit 5 is provided with one NMOS transistor MLP0 and transmits the lockable page selection signal LS0 to the sub- suting means 10 in response to a predetermined control signal PGATE. . In this case, the boosting means 10 has a plurality of word lines LWL1 to LWL8 of the lockable cell unit 4 connected to a word line LWL0 formed in a predetermined well region of the semiconductor substrate 6. have. The boosting means 10 is provided with a capacitor Cad connected between the word line LWL0 and a predetermined well region of the semiconductor substrate 1. The predetermined well region of the semiconductor substrate 6 may be formed in any one of the pocket P well region 8 and the N well region 7, and the voltage across the capacitor Cad may be an erase voltage ( It is boosted to the unselected word line LWL0 of the lockable cell unit 4 at a lower level than Vera.
도 9에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 언락 동작시 동작타이밍도가 도시되어 있다. 도 8 내지 도 9를 참조하면서, 본 발명에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치의 언락 동작을 설명하면 다음과 같다.9 is an operation timing diagram when an unlock operation is performed according to another embodiment of the present invention. 8 to 9, the unlock operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention will be described.
도 9에 도시된 바와같이, 언락 동작에 대한 플래그 신호인 SUNLOCK 신호가 하이 레벨로 천이되면 반도체 메모리 장치는 언락 동작을 수행한다. 하이 레벨로 천이된 상기 SUNLOCK 신호에 동기되어 메모리 셀 어레이부(3)의 소정 페이지를 지정하기 위한 페이지 선택신호들(S1 - S8)은 모두 하이 레벨로 천이된다. 그리고, 락커블 셀 부(4)의 페이지를 선택하기 위한 페이지 선택신호(LS0)는 로우 레벨로 유지된다. 동시에, 스트링 선택신호 라인(SSL)과 접지 선택신호 라인(GSL)도 각각 하이 레벨로 천이된다. 그리고, 블럭선택회로(1)로부터 출력되는 선택된 블럭의 패스게이트 제어신호(PGATE)는 하이 레벨이 인가되어 패스게이트부(2)의 복수개의 NMOS 트랜지스터들(SP1, MP1 - MP8, GP1)의 채널이 도통된다.As illustrated in FIG. 9, when the SUNLOCK signal, which is a flag signal for the unlock operation, transitions to a high level, the semiconductor memory device performs an unlock operation. All of the page select signals S1-S8 for designating a predetermined page of the memory cell array unit 3 in synchronization with the SUNLOCK signal transitioned to the high level are transitioned to the high level. The page select signal LS0 for selecting the page of the lockable cell unit 4 is maintained at a low level. At the same time, the string select signal line SSL and the ground select signal line GSL are also transitioned to the high level. The pass gate control signal PGATE of the selected block output from the block selection circuit 1 is applied with a high level, so that the channels of the plurality of NMOS transistors SP1, MP1-MP8, and GP1 of the passgate unit 2 are applied. This is conducting.
상기 메모리 셀 어레이부(3)의 복수개의 워드라인들(WL1 - WL8)에는 상기 패스게이트부(2)를 통해 (Vcc - 1Vth)의 전압이 각각 인가된다. 그리고, 상기 락커블 셀 부(4)의 선택된 워드라인(LWL0)은 0볼트가 된다. 이후, 도면에는 도시되지 않았지만, 소거전압 펌프회로가 동작하여 소거전압(Vera)을 20볼트 이상의 전압으로 상승시키면, N-WELL 영역(7) 및 포켓 P-WELL 영역(8)에는 약 20V 이상의 소거전압(Vera)이 인가된다. 이로써, 상기 N-WELL 영역(7) 및 상기 포켓 P-WELL 영역(8)에는 각각 상기 소거전압(Vera)이 충전된다. 상기 메모리 셀 어레이부(3)의 복수개의 워드라인들(WL1 - WL8)과, 락커블 셀 부(4)의 비선택된 워드라인들(LWL1 - LWL8)은 상기 포켓 P-WELL 영역(8)이 상기 소거전압(Vera)으로 챠지됨에 따라서 부스팅(boosting) 된다. 동시에, 상기 패스게이트부(2)의 복수개의 셀 트랜지스터들(SP1, MP1 - MP8, GP1)은 모두 셧-오프(shut off) 된다.Voltages of (Vcc-1Vth) are respectively applied to the plurality of word lines WL1-WL8 of the memory cell array unit 3 through the pass gate unit 2. The selected word line LWL0 of the lockable cell unit 4 becomes 0 volt. Subsequently, although not shown in the drawing, when the erase voltage pump circuit operates to raise the erase voltage Vera to a voltage of 20 volts or more, the erase voltage of the N-WELL region 7 and the pocket P-WELL region 8 is about 20 V or more. Voltage Vera is applied. Thus, the erase voltage Vera is charged in the N-WELL region 7 and the pocket P-WELL region 8, respectively. The plurality of word lines WL1-WL8 of the memory cell array unit 3 and the unselected word lines LWL1-LWL8 of the lockable cell unit 4 are formed in the pocket P-WELL region 8. The battery is boosted as it is charged with the erase voltage Vera. At the same time, all of the cell transistors SP1, MP1-MP8, and GP1 of the passgate unit 2 are shut off.
따라서, 상기 메모리 셀 어레이부(3) 및 상기 패스게이트부(2)에 포함된 복수개의 워드라인들(WL1 - WL8)은 Vboost1 = [Ca/(Ca + Cp) × Vera + Vcc - 1Vth] 전압이 유도된다. 동시에, 상기 락커블 셀 부(4)의 선택된 워드라인들(LWL1 - LWL8)은 0볼트를 유지하게 된다. 상기의 동작으로 상기 락커블 셀 부(4)의 선택된 락커블 셀 트랜지스터들은, 통상적인 불휘발성 반도체 장치에서의 벌크소거 조건을 만족하게 되어 선택된 셀 트랜지스터들에 저장된 데이터가 소거된다. 그리고, 상기 메모리 셀 어레이부(3)의 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)에 연결된 워드라인들(WL1 - WL8)상에는 상기 Vboost1 전압이 유도된다. 상기 Vboost1 전압은 포켓 P-WELL 영역(8)의 소거전압(Vera)과의 차이가 셀 트랜지스터들에 대해 소거조건이 만족되지 않을 만큼 충분히 적게 되어 상기 메모리 셀 어레이부(3)의 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)은 소거되지 않고 언락 동작전의 데이터를 그대로 유지하게 된다.Accordingly, the plurality of word lines WL1 to WL8 included in the memory cell array unit 3 and the passgate unit 2 have Vboost1 = [Ca / (Ca + Cp) × Vera + Vcc-1Vth] voltages. This is induced. At the same time, the selected word lines LWL1 to LWL8 of the lockable cell unit 4 maintain zero volts. In the above operation, the selected lockable cell transistors of the lockable cell unit 4 satisfy a bulk erasing condition in a typical nonvolatile semiconductor device, thereby erasing data stored in the selected cell transistors. The voltage Vboost1 is induced on the word lines WL1 to WL8 connected to the cell transistors M1n to M8n of the memory cell array unit 3. The Vboost1 voltage is sufficiently different from the erase voltage Vera of the pocket P-WELL region 8 so that the erase condition is not satisfied for the cell transistors, thereby reducing the cell transistors of the memory cell array unit 3 ( M1n-M8n) are not erased and retain the data before the unlock operation.
또한, 선택되지 않은 블록의 상기 메모리 셀 어레이부(3)의 워드라인들(WL1 - WL8)은 언락 동작시 Vboost4 = [Ca/(Ca + Cp) × Vera] 전압이 유도되게 되고, 선택되지 않은 블록의 상기 락커블 셀 부(4)의 워드라인들(LWL1 - LWL8)은 Vboost3 = [(8×Cla + Cadd)/(8Cla + Cadd + Clp) × Vera] 전압이 유도되게 된다. 상기 Vboost3 전압과 Vboost4 전압이 상기 포켓 P-WELL 영역(8)에 챠지된 소거전압(Vera)과의 전압차가 비선택 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)에 대한 소거조건에 만족되지 않을 만큼 충분히 적게된다. 따라서, 상기 메모리 셀 어레이부(3)의 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)과 상기 락커블 셀 부(4)의 비선택된 락커블 셀 트랜지스터들(M1n - M8n)은 소거되지 않고 언락 동작 이전의 데이터를 유지하게 된다.In addition, the word lines WL1 to WL8 of the memory cell array unit 3 of the unselected block are induced with the voltage Vboost4 = [Ca / (Ca + Cp) × Vera] during the unlock operation. The word lines LWL1 to LWL8 of the lockable cell unit 4 of the block are induced with the voltage Vboost3 = [(8 × Cla + Cadd) / (8Cla + Cadd + Clp) × Vera]. The voltage difference between the Vboost3 voltage and the Vboost4 voltage between the erase voltage Vera charged in the pocket P-WELL region 8 is sufficiently small that the erase conditions for the unselected cell transistors M1n-M8n are not satisfied. . Therefore, the cell transistors M1n-M8n of the memory cell array unit 3 and the unselected lockable cell transistors M1n-M8n of the lockable cell unit 4 are not erased and data before the unlock operation is performed. Will be maintained.
상기한 바와같이, 메모리 셀 어레이부와 병렬로 배치된 락커블 셀 부의 워드라인들에 반도체기판의 포켓 P-WELL 영역 내지 N-WELL 영역상에 원하는 소정값의 커패시터들을 형성하였다. 또한, 락 및 언락의 최소 단위를 블록으로 정하고, 락커블 셀들에 각각 접속된 워드라인들을 포켓 P-WELL 영역 내지 N-WELL 영역상에서 하나의 워드라인으로 연결하였다. 그리고, 상기 워드라인에 원하는 소정값의 커패시터를 상기 포켓 P-WELL 영역 내지 상기 N-WELL 영역상에 형성하였다. 락커블 셀 패스게이트부를 하나의 NMOS 트랜지스터로 구성하여 락 및 언락을 위한 동작을 제어하도록 하였다. 이로써, 언락 동작시 비선택된 락커블 셀들에 접속된 워드라인들에 유기되는 전압을 높혀 소거 스트레스를 방지 할 수 있다.As described above, capacitors having desired values are formed in the word lines of the lockable cell unit arranged in parallel with the memory cell array unit on the pocket P-WELL region and the N-WELL region of the semiconductor substrate. In addition, the minimum unit of lock and unlock is determined as a block, and word lines connected to the lockable cells are connected to one word line on the pocket P-WELL region or the N-WELL region. A capacitor having a predetermined predetermined value is formed on the word line on the pocket P-WELL region to the N-WELL region. The lockable cell passgate part is configured by one NMOS transistor to control the operation for locking and unlocking. As a result, an erase voltage may be prevented by increasing a voltage induced in word lines connected to unselected lockable cells during an unlock operation.
Claims (16)
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
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