KR20040084401A - 플래시 메모리의 소거 방법 - Google Patents

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Abstract

스캔동작에 의해 소거할 섹터를 선정하는 단계; 소거할 현재 섹터에 대하여 프리프로그램을 실시하는 단계; 프리프로그램이 완료된 현재 섹터에 대하여 소거를 실시함과 동시에 다음 섹터에 대하여 프리프로그램, 소거 및 포스트 프로그램을 순차로 실시하는 단계; 소거가 완료된 현재 섹터의 메모리 셀중 과잉 소거된 셀에 대하여 포스트 프로그램을 실시하는 단계를 포함하여 이루어 진 플래시 메모리의 소거 방법이 개시된다.

Description

플래시 메모리의 소거 방법{Method of erasing a flash memory}
본 발명은 플래시 메모리의 소거 방법에 관한 것으로 특히, NOR형 플래시 메모리의 소거 방법에 관한 것이다.
전기적으로 프로그램 및 소거가 가능한 플래시 메모리 셀을 메트릭스 방식으로 배열하여 플래시 메모리가 형성된다. 이러한 플래시 메모리는 칩 또는 섹터 단위로 소거가 가능하다. 소거는 셀을 일정한 문턱 전압으로 조정하기 위한 프리 프로그램 단계, 소거 단계 및 리페어 단계인 포스트 프로그램 단계로 이루어 진다.
종래에는 칩 사이즈가 작으므로 칩 소거 동작 시간은 그렇게 큰 문제가 되지 않았다. 하지만 64Mb 와 128Mb의 칩을 설계하면서 칩 소거 시간도 중요한 문제로 대두 되었다. 64Mb의 경우 칩 소거 시간은 약 1분 정도 소요되는데 반해 128Mb의경우는 단순 계산으로도 약 2분의 시간이 소요된다.
기존의 칩 소거는 섹터 소거의 반복 동작이다. 즉, 하나의 섹터에 대한 소거 동작이 끝나면 다음번 섹터에 대한 소거로 진행하는 방식이다. 이러한 동작에 의해 하나의 칩을 소거하기 위해서는 섹터 소거 시간에 섹터수를 곱하는 만큼의 시간이 걸렸다.
따라서 본 발명은 플래시 메모리의 소거 신간을 단축할 수 플래시 메모리의 소거 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 및 도 2 는 본 발명에 따른 플래시 메모리의 프로그램 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트도이다.
도 3은 본 발명에 따른 플래시 메모리의 소거 방법을 구현하기 위한 알고리즘을 나타내는 도면이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플래시 메모리의 소거 방법은
스캔동작에 의해 소거할 섹터를 선정하는 단계;
소거할 현재 섹터에 대하여 프리프로그램을 실시하는 단계;
프리프로그램이 완료된 현재 섹터에 대하여 소거를 실시함과 동시에 다음 섹터에 대하여 프리프로그램, 소거 및 포스트 프로그램을 순차로 실시하는 단계;
소거가 완료된 현재 섹터의 메모리 셀중 과잉 소거된 셀에 대하여 포스트 프로그램을 실시하는 단계를 포함하여 이루어 진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
소거 동작은 앞에서도 설명 하였듯이 크게 프리 프로그램 단계, 소거 단계및 포스트 프로그램 단계로 이루어 진다.
프리 프로그램 단계는 셀의 게이트와 드레인에 고 전압을 인가하는 동작이다. 따라서 게이트 전압과 드레인 전압을 위한 펌프 회로가 필요하다.
소거 단계는 셀을 지우는 역할을 한다. 포스트 프로그램은 과잉 소거된 셀을 찾아 약간의 프로그램을 하는 동작이다. 따라서 이때에도 드레인 펌프가 필요하다.
또한 각각의 단계를 진행한 후 그 단계(프리 프로그램 단계, 소거 단계 또는 포스트 프로그램 단계)가 성공적으로 끝났는 지를 검사해야 하는데, 그 때는 센스 앰프가 필요하다. 하지만 펌프의 갯수는 정해져 있으므로, 잘 배분하여 사용해야 한다.
이러한 기본 이론을 바탕으로 하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
시작 신호로부터 단계(100)에서 소거할 섹터가 있는지를 스캔한다. 스캔 결과 소거할 섹터가 없으면 단계(100)로 복귀하고 소거할 섹터가 있으면 단계(120)로 진행된다. 이러한 스캔 동작에 의해 소거할 섹터가 선택된다.
단계(120)에서는 센스 앰프(도시 안됨)플래그를 하이로 세팅하고 선택된 섹터의 플래시 메모리 셀의 전압을 센스 앰프를 이용하여 센싱한다. 센스 앰프 플래그를 리셋한 후 센싱된 전압이 설정된 전압보다 높은지 또는 낮은지 즉, 셀의 문턱 전압이 설정된 문턱 전압이상 인지를 검사하여(단계 130) 설정된 문턱 문턱 전압 이상이면 단계(150)로 진행되고, 그렇지 않으면 단계(140)에서 프리 프로그램을 실시한 후 단계(150)로 진행된다.
좀더 구체적으로 설명하면, 프리 프로그램은 펌핑 동작과 프리 프로그램 동작으로 이루어 지는데 펌핑 동작이 시작되기 전에 포스트 프로그램에서 사용되는 드레인 펌프에 대한 드레인 플래그를 검사하여 드레인 플래그가 리세트되어 있으면 펌핑 동작을 시작하고, 드레인 플래그가 세트되어 있으면 리세트될 때까지 기다린다. 펑핑 동작이 끝나면 프리 프로그램동작을 진행하고 그 동작이 끝나면 드레인 플래그를 리세트시키고 디스차지 동작을 시작한다.
단계(150)에서는 프리 프로그램을 완료한 셀의 어드레스가 마지막 어드레스인지를 판단하여 마지막 어드레스가 아니면 단계(120)로 복귀하여 프리 프로그램 동작을 계속 진행하고, 마지막 어드레스이면 소거 단계로 진입하는 한편 다음 섹터의 프리 프로그램 단계(도 2)로 진입한다. 이러한 방법으로 프리 프로그램이 끝나게 되면 소거 동작으로 넘어가게 된다. 즉, 프리 프로그램 후 소거 동작으로 넘어 가는데, 이때 소거 동작을 알리는 소거 플래그를 세팅하고 소거 동작으로 넘어가게 된다. 소거 플래그가 하이로 세팅이 되면 섹터 어드레스를 증가시켜 다음 섹터의 프리 프로그램동작이 개시되면서 소거 동작으로 진행된다.
단계(160)에서는 프리 프로그램된 플래시 메모리 셀의 전압을 센스 앰프를 이용하여 센싱한다. 센싱한 전압이 소거 상태의 셀 전압보다 높은지 또는 낮은지 즉, 셀이 소거 상태인 지를 검사하여(단계 170) 소거 상태이면 단계(190)로 진행되고, 그렇지 않으면 단계(180)에서 소거를 실시한 후 단계(190)로 진행된다. 단계(190)에서는 소거 동작을 완료한 셀의 어드레스가 마지막 어드레스인지를 판단하여 마지막 어드레스가 아니면 단계(160)로 복귀하여 상술한 소거 동작을 계속 진행하고, 마지막 어드레스이면 포스트 프로그램 단계로 진입한다.
부연하면, 소거 동작에서도 센스 앰프 플래그를 체크하여야 하는데 센스 플래그가 리세트되어 있을 때 소거 동작이 이루어 진다.
단계(200)에서는 포스트 프로그램 플래그를 세트하고 소거된 플래시 메모리 셀의 전압을 센스 앰프를 이용하여 센싱한다. 센싱된 전압이 설정된 전압보다 높은지 또는 낮은지 즉, 셀이 정상적으로 소거되었는 지를 검사하여(단계 210) 정상적으로 소거되었으면 단계(230)로 진행되고, 그렇지 않으면 단계(220)에서 프리 프로그램을 실시한 후 단계(230)로 진행된다. 단계(230)에서는 프리 프로그램을 완료한 셀의 어드레스가 마지막 어드레스인지를 판단하여 마지막 어드레스가 아니면 단계(200)로 복귀하여 프리 프로그램 동작을 계속 진행하고, 마지막 어드레스이면 현재 섹터에 대한 소거 동작을 종료한다.
도 2 는 다음 섹터에 대한 소거 동작을 설명하기 위한 플로우 챠트도이다.
도 1에서와 같은 프리프로그램을 완료한 후 단계(240)에서 섹터 어드레스를 증가시켜 다음 섹터를 선택한다. 단계(250)에서는 센스 앰프(도시 안됨)플래그를 하이로 세팅하고 선택된 섹터의 플래시 메모리 셀의 전압을 센스 앰프를 이용하여 센싱한다. 센스 앰프 플래그를 리셋한 후 센싱된 전압이 설정된 전압보다 높은지 또는 낮은지 즉, 셀의 문턱 전압이 설정된 문턱 전압이상 인지를 검사하여(단계 260) 설정된 문턱 문턱 전압 이상이면 단계(280)로 진행되고, 그렇지 않으면 단계(270)에서 프리 프로그램을 실시한 후 단계(280)로 진행된다.
좀더 구체적으로 설명하면, 프리 프로그램은 펌핑 동작과 프리 프로그램 동작으로 이루어 지는데 펌핑 동작이 시작되기 전에 포스트 프로그램에서 사용되는드레인 펌프에 대한 드레인 플래그를 검사하여 드레인 플래그가 리세트되어 있으면 펌핑 동작을 시작하고, 드레인 플래그가 세트되어 있으면 리세트될 때까지 기다린다. 펑핑 동작이 끝나면 프리 프로그램동작을 진행하고 그 동작이 끝나면 드레인 플래그를 리세트시키고 디스차지 동작을 시작한다.
단계(280)에서는 프리 프로그램을 완료한 셀의 어드레스가 마지막 어드레스인지를 판단하여 마지막 어드레스가 아니면 단계(250)로 복귀하여 프리 프로그램 동작을 계속 진행하고, 마지막 어드레스이면 소거 단계로 진입하는 한편 다음 섹터의 프리 프로그램 단계로 진입한다. 이러한 방법으로 프리 프로그램이 끝나게 되면 소거 동작으로 넘어가게 된다. 즉, 프리 프로그램 후 소거 동작으로 넘어 가는데, 이때 소거 동작을 알리는 소거 플래그를 세팅하고 소거 동작으로 넘어가게 된다. 소거 플래그가 하이로 세팅이 되면 섹터 어드레스를 증가시켜 다음 섹터의 프리 프로그램동작이 개시되면서 소거 동작으로 진행된다.
단계(290)에서는 프리 프로그램된 플래시 메모리 셀의 전압을 센스 앰프를 이용하여 센싱한다. 센싱한 전압이 소거 상태의 셀 전압보다 높은지 또는 낮은지 즉, 셀이 소거 상태인 지를 검사하여(단계 300) 소거 상태이면 단계(320)로 진행되고, 그렇지 않으면 단계(310)에서 소거를 실시한 후 단계(320)로 진행된다. 단계(320)에서는 소거 동작을 완료한 셀의 어드레스가 마지막 어드레스인지를 판단하여 마지막 어드레스가 아니면 단계(290)로 복귀하여 상술한 소거 동작을 계속 진행하고, 마지막 어드레스이면 포스트 프로그램 단계로 진입한다.
부연하면, 소거 동작에서도 센스 앰프 플래그를 체크하여야 하는데 센스 플래그가 리세트되어 있을 때 소거 동작이 이루어 진다.
단계(330)에서는 포스트 프로그램 플래그를 세트하고 소거된 플래시 메모리 셀의 전압을 센스 앰프를 이용하여 센싱한다. 센싱된 전압이 설정된 전압보다 높은지 또는 낮은지 즉, 셀이 정상적으로 소거되었는 지를 검사하여(단계 340) 정상적으로 소거되었으면 단계(360)로 진행되고, 그렇지 않으면 단계(350)에서 프리 프로그램을 실시한 후 단계(360)로 진행된다. 단계(360)에서는 프리 프로그램을 완료한 셀의 어드레스가 마지막 어드레스인지를 판단하여 마지막 어드레스가 아니면 단계(330)로 복귀하여 프리 프로그램 동작을 계속 진행하고, 마지막 어드레스이면 현재 섹터에 대한 소거 동작을 종료한다.
프리 프로 그램 플래그, 소거 플래그 및 포스트 프로그램 플래그가 전부 리세트되어 있는지를 검사하여 이러한 플래그가 전부 리세트상태이면 모든 소거 동작을 종료하게 된다.
도 3 은 상술한 소거 방법을 구현하기 위한 알고리즘을 나타내는 도면이다.
우선 스캔 스텝(SCN)에서 소거할 섹터가 선택이 되면 그 섹터에 대한 검사를 하게 된다. 이때, 센스 앰프를 사용하게 되므로 센스 플래그(SA flag)를 하이로 세팅하고, 센스 스텝(SEN)에서 센스 앰프를 이용한 센싱을 하게 된다.
센싱이 끝나면, 그 다음 스텝인 확인 스텝(VER)에서 센싱 데이터를 가지고 프로그램 동작이 제대로 되었는 지를 체크한다. 만약 확인 결과, 결함이 발생하면 다음 스텝인 프리 프로그램 스텝으로 넘어 가게 된다. 이때에는 다른 동작(소거 및 포스트 프로그램)을 위해서 확인 스텝이 시작될 때 센스 플래그(SA flag)를 리세트시켜 준다. 프리 프로그램 동작이 시작되기 전에 포스트 프로그램과 같이 사용하는 펌프인 드레인 펌프에 대한 드레인 플래그를 체크해서 드레인 플래그가 리세트되어 있으면 프리 프로그램스텝으로 진행하여 펌핑(PMP)을 시작하고, 드레인 플래그가 세트되어 있으면 리세트될 때 까지 프리프로그램 스텝으로 가지 않고 기다린다.
펌핑 동작이 끝나면 프리 프로그램 동작을 실시(OPR)하고 디스차지를 행한다. 이 때의 디스차지 스텝(DSC)에서 드래인 플래그를 리세트 시킨다. 다시 확인 스텝(VER)을 위해서 센스 스텝(SEN)으로 가야하는데, 센스앰프 플래그(SA flag)를 체크하여 리세트 상태일 때 센스 스텝으로 가게 된다.
이러한 방법으로 프리 프로그램이 끝나게 되면 소거 동작으로 넘어 간다.
부연하면, 소거 동작을 사용하고 있다는 것을 알리는 소거 플래그(Erase flag)를 세팅하고 소거 동작으로 넘어가게 된다. 소거 플래그(Erase flag)가 하이로 세팅이 되면 다시 SALCK(섹터 어드레스 증가용 클럭)이 활성화되고 스캔 스텝(SCN)에서 다음 섹터에 대한 스캔을 하게 된다.
다음 섹터가 선택이 되면, 그 전 섹터는 소거 동작을 하게 된다. 소거 동작에서도 프리 프로그램과 같이 확인 동작을 하게 되는데 그 스텝은 SEN 스텝이다. 이때에도 센스 앰프 플래그를 체크하여야 하는데 플래그가 리세트되어 있으면 센싱을 하게 되고, 확인 스텝(VER)에서 비교를 하게 된다. 이 때 확인용 센스 앰프의 사이즈는 큰 면적이 필요한 블럭이 아니므로 각 동작마다 따라 센스 앰프를 두면 보다 빨리 소거 동작을 수행할 수 있다.
전술한 프리 프로그램과 같은 방식으로 소거 동작을 수행한 다음 포스트 프로그램 동작을 진행하기 전에 포스트 프로그램 플래그(PPGM flag)를 체크하여 리세트되어 있으면 프리 프로그램 단계에서 소거 동작으로 넘어 갈때 처럼 확인 스텝(VER)에서 포스트 프로그램 동작의 센스 스텝(SEN)으로 갈 때 포스트 프로그램 플래그(PPGM flag)를 세트시킨다.
프리 프로그램을 수행하던 섹터도 소거 동작으로 넘어 가기전에 소거 플래그를 체크해서 세팅되어 있으면 프리 프로그램 스텝에서 대기하고, 플래그가 리세트되어 있으면 소거 동작으로 넘어 간다. 또한 소거 동작을 끝내고 포스트 프로그램 동작으로 넘어 갈때 포스트 프로그램 플래그를 세팅하는 동시에 소거 동작 스텝에 대한 사용이 끝났으므로 소거 플래그를 리세트시켜 준다. 포스트 프로그램도 프리 프로그램 동작과 유사하므로 프리 프로그램 동작과 같은 방법으로 각각의 스텝을 거친다. 프리 프로그램 플래그가 리세트되면 다시 스캔 스텝으로 가서 다음으로 소거할 섹터를 스캔하고 다음에 소거할 섹터가 있으면 그 섹터에 대한 프리 프로그램 동작을 수행하고, 없으면 프리 프로그램 플래그, 소거 플래그, 그리고 포스트 프로그램 플래그를 체크하여 세개의 플래그 중 하나라도 세트되어 있으면 스캔 스텝에서 대기하고, 세개의 플래그가 전부 리세트되어 있으면 준비(RDY)단계로 빠지게 된다. 준비 단계로 가면 모든 소거 동작을 끝내게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 한 섹터에 대한 프리 프로그램 동작을 완료한 후 소거 동작을 수행할 때 다른 섹터에 대한 프리프로그램을 수행시키므로써 소거 시간을 획기적으로 줄일 수 있다.
본 발명은 실시예를 중심으로 하여 설명되었으나 당 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 실시예를 이용하여 다양한 형태의 변형 및 변경이 가능하므로 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니라 다음의 특허 청구 범위에 의해 한정된다.

Claims (2)

  1. 스캔동작에 의해 소거할 섹터를 선정하는 단계;
    소거할 현재 섹터에 대하여 프리프로그램을 실시하는 단계;
    프리프로그램이 완료된 현재 섹터에 대하여 소거를 실시함과 동시에 다음 섹터에 대하여 프리프로그램, 소거 및 포스트 프로그램을 순차로 실시하는 단계;
    소거가 완료된 현재 섹터의 메모리 셀중 과잉 소거된 셀에 대하여 포스트 프로그램을 실시하는 단계를 포함하여 이루어 진 것을 특징으로 하는 플래시 메모리의 소거 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프리 프로그램은 펌핑 동작과 프로그램 동작으로 이루어 지는데 펌핑 동작이 시작되기 전에 상기 포스트 프로그램에서 사용되는 드레인 펌프에 대한 드레인 플래그를 검사하여 드레인 플래그가 리세트되어 있으면 펌핑 동작을 시작하고, 드레인 플래그가 세트되어 있으면 리세트될 때까지 기다리는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리의 소거 방법.
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