KR20040004895A

KR20040004895A - Erase method of flash memory

Info

Publication number: KR20040004895A
Application number: KR1020020039115A
Authority: KR
Inventors: 오상원
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2002-07-06
Filing date: 2002-07-06
Publication date: 2004-01-16
Also published as: KR100685643B1

Abstract

PURPOSE: A method for erasing a flash memory is provided to reduce an overall pre-program time and to improve power consumption by omitting a pumping time required in each address by improving a pre-program process while erasing the flash memory. CONSTITUTION: According to a pre-program performed during an erase process of a flash memory, a cell of the first address is selected and a voltage is pumped. The above voltage is maintained and program is performed from the cell of the first address to a cell of the last address. The first address is reset and a verification as to the program from the cell of the first address and to the cell of the last address is performed. A pre-program process is performed individually as to a cell of an address which fails in the verification.

Description

Erase method of flash memory

본 발명은 플래시 메모리의 소거(erase) 과정 중 프리 프로그램(pre-program)에 관한 것으로서, 특히 각각의 어드레스 마다 프리 프로그램 및 검증하는 방법을 개선하여 모든 어드레스에 대하여 일괄적으로 프리 프로그램을 한 후 검증을 실시함으로써 각 어드레스마다 소요되는 전압 펌핑(pumping) 시간 및 방전(discharge) 시간을 단축시킬 수 있는 플래시 메모리의 소거 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pre-program during an erase process of a flash memory. In particular, the present invention improves a method of pre-programming and verifying each address, and performs pre-programming for all addresses in a batch. The present invention relates to a method of erasing a flash memory capable of shortening a voltage pumping time and a discharge time required for each address.

플래시 메모리 소자는 소거 과정 시 파울러-노드하임 터널링(F-N tunneling) 방법을 사용한다. 이는 약 100Å 정도의 터널 산화막(tunnel oxide)의 성질과 두께 등에 의해 그 효율성이 변화하여 일정 시간에 대하여는 그 특성이 자기 제한(self-limiting)되지 않는다. 따라서, 이러한 여러가지 공정 과정에서 발생하는 변화들로 인해 각 셀들의 소거 속도가 다르게 나타나는데, 이는 셀의 특성 분포, 특히 소거 셀의 문턱 전압 분포를 나쁘게 하는 결과를 가져온다.The flash memory device uses a F-N tunneling method during an erase process. This is because the efficiency varies depending on the nature and thickness of the tunnel oxide (tunnel oxide) of about 100 Å and its properties are not self-limiting for a certain time. Therefore, the erase rate of each cell is different due to the changes occurring in these various processes, which results in a bad cell characteristic distribution, in particular, the threshold voltage distribution of the erase cell.

이하에서는 일반적인 플래시 메모리 소거 방법을 도 1을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a general flash memory erase method will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 플래시 메모리 소자의 소거 방법을 설명하기 위한 플로우 차트로서, 먼저 플래시 메모리 소자에 대한 소거(erase)를 수행하기 전에 선택된 블럭의 셀들을 프로그램하여 각 셀의 문턱 전압을 높이기 위한 프리 프로그램(pre-program)(제11 단계) 및 검증(verify)을 실시한다(제12 단계). 프리 프로그램은 이미 소거되어 낮은 문턱 전압을 가진 셀들이 다시 소거되면 더욱 낮은 문턱 전압으로 이동하여 대부분의 셀들이 과도 소거(over erase)되는 현상을 방지하기 위해 실시하는 것이다. 검증 후에는 전체 셀의 문턱 전압을 조정한 후 블럭 단위로 소거를 실시한다(제13 단계). 그 다음, 소거 상태를 검증하여(제14 단계) 소거가 충분하지 않을 경우에는 다시 소거 동작을 진행하는 일련의 동작을 반복하게 된다. 모든 셀의 소거가 완료된 후에는 상대적으로 빠른 속도의 소거 특성을 가지는 일부 셀의 과도 소거 문제를 해결하기 위해 약간의 프로그램 동작으로 셀의 누설 전류를 막아주는 포스트 프로그램(post-program)(제15 단계) 및 검증을 실시하여(제16 단계) 플래시 메모리 소자의 소거 동작을 완료한다. 프리 프로그램이 채널 핫 일렉트론(channel hot electron)을 이용하는 것과 대조적으로 포스트 프로그램은 애벌런치 핫 일렉트론(avalanche hot electron)을 이용한다.FIG. 1 is a flow chart illustrating a method of erasing a flash memory device. First, a pre-program for increasing the threshold voltage of each cell by programming cells of a selected block before erasing the flash memory device is performed. -program) (step 11) and verify (step 12). Pre-programming is performed to prevent the cells that have already been erased and have low threshold voltages from being erased again to move to lower threshold voltages to prevent most cells from over erasing. After verification, the threshold voltages of all cells are adjusted and then erased in block units (step 13). Then, the erase state is verified (step 14), and when the erase is not sufficient, a series of operations of performing the erase operation again are repeated. After all cells have been erased, a post-program to prevent leakage current of the cell with a slight program operation to solve the problem of transient erasing of some cells having relatively fast erase characteristics (step 15). And the verification (step 16), the erase operation of the flash memory device is completed. Post programs use avalanche hot electrons, as opposed to free programs using channel hot electrons.

플래시 메모리 소자는 단일 외부전원으로 동작하면서 정보를 소거 및 저장하기 위해 내부 전원이 승압 회로를 내재하여 고전압을 발생시키는 차지 펌프 회로(charge pumping circuit)를 사용한다. 이렇게 플래시 메모리 소자의 소거, 프로그램, 검증 등의 동작을 수행하기 위해 전원을 조절하고 스위칭하는 역할을 하는 것이 Power Switching State Machine(PSSM)이다.The flash memory device uses a charge pumping circuit in which an internal power supply has a high voltage inherent in a boost circuit to operate on a single external power source and erase and store information. The power switching state machine (PSSM) plays a role of controlling and switching a power to perform an operation such as erasing, programming, and verifying a flash memory device.

이하 플래시 메모리의 소거 과정 중 프리 프로그램 및 검증 과정을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the pre-program and the verification process of the erase process of the flash memory will be described in detail.

도 2는 종래 기술에 의한 프리 프로그램 과정을 설명하기 위한 도면이다. 일단 첫번째 어드레스가 지정되면 프로그램하기 위하여 전압이 펌핑된다(A 구간). 그 다음 B 구간에서는 선택된 첫번째 어드레스에 대한 프로그램이 진행되고, 프로그램 후에는 C 구간 같이 전압을 방전시켜 검증을 수행한다. 검증 후에는 검증 결과가 성공(pass)이면 전압을 방전(D 구간)시킨 후 다음 어드레스를 선택하고 전압을 다시 펌핑하여 두번째 어드레스에 대한 프리 프로그램 과정을 진행한다. 그러나, 검증 결과가 실패(fail)라면 첫번째 어드레스에 대한 프리 프로그램 과정인 A,B,C 및 D 구간을 다시 반복하게 된다.2 is a view for explaining a pre-programming process according to the prior art. Once the first address is specified, the voltage is pumped for programming (A section). In the next section B, the program for the selected first address is performed. After the program, the voltage is discharged as in section C, and verification is performed. After the verification, if the verification result is a pass, the voltage is discharged (D section), the next address is selected, the voltage is pumped again, and the preprogramming process for the second address is performed. However, if the verification result fails, the sections A, B, C, and D, which are preprogrammed for the first address, are repeated.

그러므로 종래 기술에 의한 프리 프로그램 과정에서 소요되는 시간은 하나의 어드레스에 대해서는 펌핑 시간(A 구간), 프로그램 시간(B 구간), 검증 시간(C 구간) 및 방전 시간(D 구간)을 모두 합산한 것과 같다. 따라서 모든 어드레스에 대하여 소요되는 시간은 하나의 어드레스에 소요된 시간에 어드레스의 갯수를 곱한 것 만큼이 된다.Therefore, the time required for the pre-programming process according to the prior art is the sum of the pumping time (A section), program time (B section), verification time (C section), and discharge time (D section) for one address. same. Therefore, the time required for all addresses is equal to the time required for one address multiplied by the number of addresses.

이렇게 플래시 메모리 소자는 소거 과정 시 과도 소거를 해결하기 위해 프리프로그램을 수행하는데, 각 어드레스 마다 모두 프리 프로그램을 수행해야 하므로 시간이 많이 소요되는 문제가 있다. 따라서 전체적인 소거 시간이 증가할 뿐 아니라 셀의 측면에서는 프리 프로그램하는데 인가되는 전압때문에 셀의 스트레스 요인이 될 수 있다.As described above, the flash memory device performs a preprogram in order to solve the transient erasure during the erase process. However, since the preprogram must be performed for each address, the flash memory device takes a long time. As a result, the overall erase time increases, and on the side of the cell, the voltage applied to the preprogramming may be a stressor of the cell.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 플래시 메모리의 소거 시 프리 프로그램 과정을 개선하여 각 어드레스 마다 소요되는 펌핑 시간을 생략함으로써 전체적인 프리 프로그램 시간을 단축할 수 있고, 소비전력 향상에 기여할 수 있는 플래시 메모리의 소거 방법을 제공하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the pre-programming process when the flash memory is erased, thereby eliminating the pumping time required for each address, thereby reducing the overall pre-programming time and contributing to the improvement of power consumption. An erase method is provided.

도 1은 플래시 메모리 소자의 소거 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.1 is a flowchart illustrating a method of erasing a flash memory device.

도 2는 종래 기술에 의한 프리 프로그램 과정을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a pre-programming process according to the prior art.

도 3은 본 발명에 의한 프리 프로그램 과정을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a pre-program process according to the present invention.

상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 플래시 메모리의 소거 방법은, 플래시 메모리의 소거 과정 시 행하는 프리 프로그램에 있어서, 첫번째 어드레스의 셀을 선택하고 전압을 펌핑하는 단계; 전압을 유지하며 첫번째 어드레스의 셀부터 마지막 어드레스의 셀까지 프로그램을 실시하는 단계; 첫번째 어드레스로 리셋하고 첫번째 어드레스의 셀부터 마지막 어드레스의 셀까지 프로그램에 대한 검증을 실시하는 단계; 검증에 실패하는 어드레스의 셀에 대하여 개별적으로 프리 프로그램 과정을 실시하는 단계를 구비하는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, the erase method of the flash memory according to the present invention comprises the steps of: selecting a cell of the first address and pumping a voltage in a pre-program performed during the erase process of the flash memory; Executing a program from the cell at the first address to the cell at the last address while maintaining the voltage; Resetting to the first address and verifying the program from the cell at the first address to the cell at the last address; It is desirable to have a step of individually pre-programming the cells of addresses that fail verification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It is not.

도 3은 본 발명에 의한 프리 프로그램 과정을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명에서 제안된 방법은 종래기술처럼 하나의 어드레스에 대한 펌핑, 프로그램, 검증 및 방전을 모든 어드레스에 대하여 계속 반복하는 것이 아니라 처음 어드레스에 대한 펌핑 전압을 계속 유지하면서 어드레스를 변경하여 모든 어드레스에 대한 프로그램을 일괄적으로 수행하는 것이다.3 is a view for explaining a pre-program process according to the present invention. The method proposed in the present invention does not repeat pumping, programing, verifying, and discharging for one address for all addresses as in the prior art, but changes the address while maintaining the pumping voltage for the first address. It is to execute the program in batch.

도 3을 참조하여 상세하게 설명하면, 먼저 프리 프로그램을 수행하기 위해서 전압을 펌핑한다(E 구간). 이후 펌핑된 전압을 유지하면서 모든 어드레스에 대하여 프로그램을 실시한다(F 구간). 즉, 첫번째 어드레스부터 마지막 어드레스 까지 검증과정 없이 프로그램을 진행한다. 이어서 어드레스를 첫번째 어드레스로 리셋한 후 펌핑 바이어스를 검증 전압으로 낮춘다. 그 다음 첫번째 어드레스부터 마지막 어드레스까지 모든 어드레스에 대하여 검증을 실시한다(G 구간). 검증을 완료한 후, 검증에 실패하는 어드레스에 대하여만 다시 프로그램 및 검증 과정을 반복하게 된다.In detail, referring to FIG. 3, first, a voltage is pumped to perform a preprogram (E section). After that, the program is executed for all addresses while maintaining the pumped voltage (F section). In other words, the program is run from the first address to the last address without verification. The address is then reset to the first address and the pumping bias is lowered to the verify voltage. Then, all addresses are verified from the first address to the last address (G section). After the verification is completed, the program and verification process are repeated again for only the addresses that fail verification.

따라서 첫번째 어드레스에 대하여만 펌핑 과정을 수행하므로 각 어드레스에 대하여 펌핑 과정을 수행하는 것보다 프리 프로그램 시간이 단축된다. 또한 마지막 어드레스에 대하여만 방전 과정을 수행하므로 각 어드레스에서 반복되던 방전 시간이 생략되어 전체적인 프리 프로그램 시간이 단축된다. 하지만 각 어드레스에 대한 검증 과정에서 검증에 실패하는 셀에 대하여는 종래의 프리 프로그램 방법처럼 펌핑, 프로그램, 검증 과정을 실시해야 한다.Therefore, since the pumping process is performed only for the first address, the pre-program time is shorter than the pumping process for each address. In addition, since the discharge process is performed only for the last address, the discharge time repeated at each address is omitted, thereby reducing the overall preprogram time. However, in the verification process for each address, a cell that fails verification must be pumped, programmed, and verified as in the conventional preprogramming method.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 플래시 메모리의 소거 방법은, 프리 프로그램 시 각 어드레스 마다 반복되는 펌핑 구간을 생략함으로써 전체적인 프리 프로그램 시간을 단축할 수 있고, 펌핑 시 소요되는 전류가 생략되므로 전체적인 전류가 줄어들어 소비전력 향상에 기여할 뿐 아니라, 셀에 인가되는 불필요한 바이어스를 생략함으로써 셀의 스트레스 요인이 줄어들게 되고 이로인한 수율 향상 및 셀의 안정적인 동작에 기여하는 효과가 있다.As described above, in the flash memory erasing method according to the present invention, the entire preprogram time can be shortened by omitting a pumping section repeated for each address during preprogramming. In addition to reducing the power consumption, the unnecessary stress applied to the cell is omitted, thereby reducing the stress factor of the cell, thereby improving the yield and the stable operation of the cell.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.

Claims

In the free program performed during the erase process of the flash memory,

Selecting a cell at a first address and pumping a voltage;

Maintaining the voltage and executing a program from the cell at the first address to the cell at the last address;

Resetting to the first address and verifying the program from the cell at the first address to the cell at the last address;

And separately performing a pre-programming process on the cells of the addresses that fail the verification.