KR20080001222A - Flash memory device - Google Patents

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Abstract

A flash memory device is provided to improve cycling and bake characteristics as decreasing a sensing level in a cell with a low current level. A flash memory device constitutes one cell string by connecting a plurality of cells serially, and constitutes one cell block using a plurality of cell strings, and constitutes one plane(400) using a plurality of cell blocks. The plane is divided into a top memory cell array(410) and a bottom memory cell array(420) as referring to a page buffer(430). The page buffer is an one side page buffer. The page buffer includes a top bit line selection part to select the top memory cell array, and a bottom bit line selection part to select the bottom memory cell array.

Description

플래쉬 메모리 소자{Flash memory device}Flash memory device

도 1은 NAND형 플래쉬 메모리 소자의 일반적인 셀 스트링의 구성도.1 is a block diagram of a general cell string of a NAND type flash memory device.

도 2는 종래의 NAND형 플래쉬 메모리 소자의 플레인(plane)의 구성도.2 is a block diagram of a plane of a conventional NAND type flash memory device.

도 3은 종래의 NAND형 플래쉬 메모리 소자에 적용되는 페이지 버퍼의 구성도.3 is a configuration diagram of a page buffer applied to a conventional NAND flash memory device.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 NAND형 플래쉬 메모리 소자의 플레인의 구성도.4 is a block diagram of a plane of the NAND-type flash memory device according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 NAND형 플래쉬 메모리 소자에 적용되는 페이지 버퍼의 구성도.5 is a configuration diagram of a page buffer applied to a NAND type flash memory device according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 NAND형 플래쉬 메모리 소자에 적용되는 페이지 버퍼의 일 예에 따른 회로도.6 is a circuit diagram illustrating an example of a page buffer applied to a NAND type flash memory device according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

400 : 플레인 410 : 상부 메모리 셀 어레이400: plane 410: upper memory cell array

420 : 하부 메모리 셀 어레이 430 : 페이지 버퍼420: lower memory cell array 430: page buffer

51 : 상부 메모리 셀 어레이 52 : 상부 비트라인 선택부51: upper memory cell array 52: upper bit line selector

53 : 하부 메모리 셀 어레이 54 : 하부 비트라인 선택부53: lower memory cell array 54: lower bit line selector

55 : 프리차지부 56 : 래치55: precharge portion 56: latch

본 발명은 NAND형 플래쉬 메모리 소자에 관한 것으로, 특히 플레인(plane) 중간에 페이지 버퍼를 위치시킴으로써 비트라인에 연결되는 접합부의 개수를 줄여 누설 전류를 감소시켜 셀의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 NAND형 플래쉬 메모리 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a NAND-type flash memory device. In particular, by placing a page buffer in the middle of a plane, a NAND-type flash can improve cell reliability by reducing leakage current by reducing the number of junctions connected to bit lines. It relates to a memory device.

전기적으로 프로그램(program)과 소거(erase)가 가능하며, 일정 주기로 데이터를 재작성하는 리프레쉬(refresh) 기능이 필요없으며, 많은 데이터(data)를 저장할 수 있는 대용량 메모리 소자의 개발을 위해서 복수개의 셀들이 직렬로 연결되어 한 개의 스트링(string)을 구성하는 NAND형 플래쉬 메모리(NAND type flash memory) 소자가 개발되었다. NAND형 플래쉬 메모리 소자는 또한 복수개의 셀 스트링이 병렬 구성되어 셀 블럭을 구성한다.It can be programmed and erased electrically, and does not need refresh function to rewrite data at regular intervals, and to develop a large capacity memory device that can store a lot of data. NAND type flash memory devices have been developed in which they are connected in series to form a string. The NAND type flash memory device also includes a plurality of cell strings configured in parallel to form a cell block.

도 1에 도시된 바와 같이 셀 블럭은 복수개의 셀 스트링(101 및 102) 뿐만 아니라 셀 스트링(101 및 102)과 드레인 및 셀 스트링(101 및 102)과 공통 소오스 사이에 각각 드레인 선택 트랜지스터(110) 및 소오스 선택 트랜지스터(120)를 포함 하여 구성된다. 또한, 셀 스트링(101 및 102)을 구성하는 셀들은 서로다른 워드라인(WL0 내지 WL31)과 연결되며, 인접한 셀 스트링의 동일 위치의 셀들과 워드라인(WL0 내지 WL31)을 공유한다. 또한, 드레인 선택 트랜지스터(110) 및 소오스 선택 트랜지스터(120)는 각각 드레인 선택 라인(DSL) 및 소오스 선택 라인(SSL)과 연결된다. 여기서, 셀 스트링(101 및 102)은 비트라인(BL)의 수만큼 구성되며, 이에 따라 드레인 선택 트랜지스터(110) 및 소오스 선택 트랜지스터(120)도 그만큼 구성된다. 예컨데, 셀 블럭은 32 스트링, 1G 비트의 경우 32개의 워드라인과 4k 바이트의 비트라인을 가지고 있다.As shown in FIG. 1, the cell block includes a plurality of cell strings 101 and 102 as well as a drain select transistor 110 between the cell strings 101 and 102 and the drain and the cell strings 101 and 102 and the common source, respectively. And a source select transistor 120. In addition, the cells constituting the cell strings 101 and 102 are connected to different word lines WL0 to WL31, and share the word lines WL0 to WL31 with cells of the same position of adjacent cell strings. In addition, the drain select transistor 110 and the source select transistor 120 are connected to the drain select line DSL and the source select line SSL, respectively. Here, the cell strings 101 and 102 are configured by the number of bit lines BL, and accordingly, the drain select transistor 110 and the source select transistor 120 are configured as much. For example, a cell block has 32 strings and 32 word lines and 4k byte lines for 1G bits.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 복수개의 셀 블럭(200 내지 20n), 예컨데 1023개의 셀 블럭은 하나의 플레인(plane)(210)을 구성한다. 또한, 하나의 셀 블럭은 인접한 셀 블럭과 공통 소오스 및 드레인을 공유한다. 즉, 1번 셀 블럭(201)을 예를들어 설명하면 1번 셀 블럭(201)은 0번 셀 블럭(200)과 공통 소오스 라인을 공유하며, 2번 셀 블럭(202)과 드레인을 공유한다.As shown in FIG. 2, a plurality of cell blocks 200 to 20n, for example, 1023 cell blocks, constitute one plane 210. In addition, one cell block shares a common source and drain with adjacent cell blocks. That is, the cell block 201 is described as an example. The cell block 201 shares a common source line with the cell block 200 and shares a drain with the cell block 202. .

플레인(210)의 상부 또는 하부에 하나의 페이지 버퍼(220)가 위치한다. 즉, 0번 셀 블럭(200) 상부 또는 n번 셀 블럭(20n)의 하부에 페이지 버퍼(220)가 위치한다. 또한, 페이지 버퍼(220)로부터 비트라인이 연장되어 한 플레인(210)의 끝까지 이어지기 때문에 모든 드레인과 드레인 콘택을 통해 연결된다. 따라서, 1G의 예를들면 2 블럭당 1개의 드레인 콘택을 가지고 있으며, 1 플레인당 1024개의 블럭을 가지고 있으므로 하나의 비트라인당 512개의 드레인 콘택을 가지게 된다. 2G 싱글 레벨 셀의 경우는 1 플레인으로 이루어져 있으며, 1 플레인이 2048개의 블럭으로 이루어져 있으므로 비트라인당 1024개의 드레인 콘택이 연결된다.One page buffer 220 is positioned above or below the plane 210. That is, the page buffer 220 is positioned above the cell block 200 or the n cell block 20n. In addition, since the bit line extends from the page buffer 220 to the end of one plane 210, it is connected through all drain and drain contacts. Thus, for example, 1G has 1 drain contact per 2 blocks, and 1024 blocks per plane, so 512 drain contacts per bit line. In the case of 2G single-level cells, one plane consists of 2048 blocks, so 1024 drain contacts are connected per bit line.

도 3은 일반적인 NAND형 플래쉬 메모리 소자의 페이지 버퍼의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.3 is a block diagram illustrating a configuration of a page buffer of a general NAND type flash memory device.

도 3을 참조하면, 페이지 버퍼는 다수의 메모리 셀을 갖는 메모리 셀 어레이(31)의 비트라인(이븐 및 오드)과 감지 노드(SO) 사이에 연결된 비트라인 선택부(32)와, 감지 노드(SO)에 연결된 프리차지부(33)와, 감지 노드(SO)와 입출력 단자(YA) 사이에 연결된 래치(34)를 포함한다. 비트라인 선택부(32)는 프로그램, 독출, 검증 동작시 선택 신호에 따라 이븐 비트라인(BLe) 또는 오드 비트라인(BLo)을 선택하여 감지 노드(SO)에 연결한다. 프리차지부(33)는 감지 노드(SO)의 전위를 일정 전위 레벨로 프리차지한다. 래치(34)는 프로그램시 입출력 단자(YA)를 통해 입력된 데이터를 임시 저장한 후 감지 노드(SO)를 통해 선택된 비트라인으로 전송하거나, 독출 또는 검증 동작시 비트라인에 실린 셀 데이터를 임시 저장한 후 입출력 단자(YA)를 통해 출력한다.Referring to FIG. 3, a page buffer includes a bit line selector 32 connected between a bit line (even and an odd) and a sensing node SO of a memory cell array 31 having a plurality of memory cells, and a sensing node ( A precharge unit 33 connected to the SO and a latch 34 connected between the sensing node SO and the input / output terminal YA. The bit line selector 32 selects an even bit line BLe or an odd bit line BLo according to a selection signal during a program, read or verify operation, and connects the even bit line BLo or an odd bit line BLo to the sensing node SO. The precharge unit 33 precharges the potential of the sensing node SO to a predetermined potential level. The latch 34 temporarily stores data input through the input / output terminal YA during programming and transmits the data to the selected bit line through the sensing node SO, or temporarily stores cell data loaded on the bit line during a read or verify operation. After output, output through I / O terminal (YA).

이러한 페이지 버퍼는 센싱 전류 레벨을 검출하여 비트라인에 센싱 전류 레벨 이상의 전류가 흘러가면 소거로 인식하고, 그 이하로 흘러가게 되면 프로그램으로 인식하게 된다. 센싱 전류 레벨을 결정하는데 있어서 가장 중요한 노이즈가 오프 셀 전류, 즉 비트라인 누설 전류이다. 비트라인 누설 전류는 대부분 드레인 콘택 누설과 드레인 선택 라인(DSL) 누설로 이루어진다. 결국 페이지 버퍼의 센싱 레벨은 비트라인 누설에 어느 정도 마진이 더해진 레벨에서 결정되게 된다.The page buffer detects the sensing current level and recognizes the erase when a current higher than the sensing current level flows into the bit line, and recognizes the program when the current flows below the sensing current level. The most important noise in determining the sense current level is the off-cell current, or bitline leakage current. The bit line leakage current mostly consists of drain contact leakage and drain select line (DSL) leakage. As a result, the sensing level of the page buffer is determined at a level in which bit margin is added to a margin.

그러나, 플래쉬 메모리 셀의 경우 리텐션(retention) 특성을 확보하기 위해 터널 산화막과 유전체막을 충분한 두께로 유지해야 하기 때문에 셀 사이즈가 축소됨에 따라 셀 전류는 점점 작아진다. 더욱이 NAND형 플래쉬 메모리 소자의 품질을 결정짓는 가장 중요한 요소인 사이클링 및 베이크 특성도 셀의 센싱 전류 레벨이 낮아지면 훨씬 개선된 특성을 보인다. 사이클링시 줄어들었던 GM 특성이 베이크시 원래대로 회복되기 때문에, 즉 기울기가 달라지기 때문에 센싱 레벨이 낮아지면 문턱 전압 이동이 줄어든다. 따라서, 충분한 셀 전류 확보와 사이클링 및 베이크 문턱 전압 이동 특성 개선을 위해서 페이지 버퍼의 센싱 레벨을 충분히 낮춰줘야 한다. 그러나, 이미 설명했듯이 드레인 콘택 누설과 드레인 선택 라인 누설로 인해 센싱 레벨을 낮추는데 한계가 있다.However, in the case of a flash memory cell, the tunnel oxide film and the dielectric film must be kept at a sufficient thickness to secure retention characteristics, and as the cell size is reduced, the cell current becomes smaller. In addition, cycling and baking, the most important determinant of NAND-type flash memory devices, are much improved when the cell's sensing current level is lowered. Since the GM characteristic, which was reduced during cycling, is restored to its original state at bake, i.e., the slope is changed, the lower the sensing level, the lower the threshold voltage shift. Therefore, the sensing level of the page buffer should be sufficiently lowered to secure sufficient cell current and to improve cycling and bake threshold voltage shift characteristics. However, as already explained, there is a limit to lowering the sensing level due to drain contact leakage and drain select line leakage.

본 발명의 목적은 낮은 전류 레벨을 가진 셀에서도 센싱 레벨을 충분히 낮출 수 있는 동시에 사이클링 및 베이크 특성을 개선시킬 수 있는 플래쉬 메모리 소자를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a flash memory device capable of sufficiently lowering a sensing level even in a cell having a low current level and improving cycling and baking characteristics.

본 발명의 다른 목적은 플레인의 중간에 페이지 버퍼를 위치시키고, 페이지 버퍼를 중심으로 상부 메모리 셀 어레이와 하부 메모리 셀 어레이를 각각 따로 구동시킴으로써 비트라인 누설 전류를 줄여 페이지 버퍼의 센싱 레벨을 충분히 낮출 수 있는 플래쉬 메모리 소자를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to place the page buffer in the middle of the plane, and to drive the upper memory cell array and the lower memory cell array separately around the page buffer to reduce the bit line leakage current to sufficiently lower the sensing level of the page buffer. To provide a flash memory device.

본 발명의 일 실시 예에 따른 플래쉬 메모리 소자는 복수개의 셀이 직렬 연결되어 하나의 셀 스트링을 구성하고, 복수개의 상기 셀 스트링이 하나의 셀 블럭을 구성하며, 복수개의 상기 셀 블럭이 하나의 플레인을 구성하는 플래쉬 메모리 소자에 있어서, 상기 플레인은 원 사이드 페이지 버퍼를 기준으로하여 상부 및 하부 메모리 셀 어레이로 분할시킨다.In a flash memory device according to an embodiment of the present invention, a plurality of cells are connected in series to form one cell string, the plurality of cell strings constitute one cell block, and the plurality of cell blocks are one plane. In the flash memory device constituting the memory device, the plane is divided into upper and lower memory cell arrays based on the one side page buffer.

상기 페이지 버퍼는 상기 상부 메모리 셀 어레이를 선택하기 위한 상부 비트라인 선택부; 및 상기 하부 메모리 셀 어레이를 선택하기 위한 하부 비트라인 선택부를 포함한다.The page buffer may include an upper bit line selector for selecting the upper memory cell array; And a lower bit line selector for selecting the lower memory cell array.

상기 상부 비트라인 선택부는 이븐 비트라인과 오드 비트라인 사이에 직렬 연결되고 제1 및 제2 디스차지 신호에 각각 응답하여 상기 이븐 비트라인 및 상기 오드 비트라인에 검증 전압을 인가하는 제1 및 제2 트랜지스터, 및 상기 이븐 비트라인과 감지 노드 사이, 상기 오드 비트라인과 상기 감지 노드 사이에 각각 연결되며, 제1 및 제2 비트라인 선택 신호에 응답하여 상기 이븐 비트라인과 상기 오드 비트라인을 선택적으로 상기 감지 노드에 연결하는 제3 및 제4 트랜지스터를 포함한다.The upper bit line selector is connected in series between the even bit line and the odd bit line and applies first and second verify voltages to the even bit line and the odd bit line in response to first and second discharge signals, respectively. A transistor, coupled between the even bit line and the sense node, between the odd bit line and the sense node, respectively, selectively selecting the even bit line and the odd bit line in response to first and second bit line selection signals. Third and fourth transistors coupled to the sensing node.

본 발명의 일 실시 예에 따른 플래쉬 메모리 소자는 복수개의 셀이 직렬 연결되어 하나의 셀 스트링을 구성하고, 복수개의 상기 셀 스트링이 하나의 셀 블럭을 구성하며, 복수개의 상기 셀 블럭이 하나의 플레인을 구성하며, 상기 플레인은 원 사이드 페이지 버퍼를 기준으로하여 상부 및 하부 메모리 셀 어레이로 분할되는 플래쉬 메모리 소자의 동작 방법에 있어서, 상기 상부 비트라인 선택부가 인에이블되어 선택된 상기 상부 메모리 셀 어레이의 프로그램, 독출 동작, 또는 검증 동작을 실행하는 단계, 및 상기 하부 비트라인 선택부가 인에이블되어 선택된 상기 하부 메모리 셀 어레이의 프로그램, 독출 동작, 또는 검증 동작을 실행하는 단계를 포함하며, 상기 상부 비트라인 선택부가 인에이블되는 동안 상기 하부 비트라인 선택부는 디스에이블되고, 상기 하부 비트라인 선택부가 인에이블되는 동안 상기 상부 비트라인 선택부는 디스에이블된다.In a flash memory device according to an embodiment of the present invention, a plurality of cells are connected in series to form one cell string, the plurality of cell strings constitute one cell block, and the plurality of cell blocks are one plane. Wherein the plane is divided into upper and lower memory cell arrays based on a one side page buffer, wherein the upper bit line selector is enabled to select a program of the upper memory cell array. Performing a read operation, or a verify operation, and executing a program, read operation, or verify operation of the selected lower memory cell array by enabling the lower bit line selector to select the upper bit line. The lower bit line selector is disabled while add is enabled. The upper bit line selection unit is disabled while the lower bit line select part is enabled.

상기 상부 메모리 셀 어레이와 상기 하부 메모리 셀 어레이는 서로 다른 웰 상에 구현된다.The upper memory cell array and the lower memory cell array are implemented on different wells.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 NAND형 플래쉬 메모리 소자의 플레인의 구성도이다.4 is a configuration diagram of a plane of a NAND type flash memory device according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 NAND형 플래쉬 메모리 소자는 페이지 버퍼(430)가 하나의 플레인(400) 사이에 위치한다. 즉, 하나의 플레인(400)의 소정 지역, 바람직하게는 플레인(400)의 중간 지역에 페이지 버퍼(430)가 위치되어 플레인(400)이 상부 및 하부 메모리 셀 어레이(410 및 420)로 분할된다. 플레인(400)은 복수의 셀 블럭, 예컨데 1023개의 셀 블럭으로 구성되므로 페이지 버퍼(430)가 이들의 중간 지점, 즉 상부로부터 512번째 셀 블럭 다음에 위치되 는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 4, in the NAND type flash memory device according to an embodiment of the present invention, a page buffer 430 is positioned between one plane 400. That is, the page buffer 430 is positioned in a predetermined region of one plane 400, preferably in the middle region of the plane 400, so that the plane 400 is divided into upper and lower memory cell arrays 410 and 420. . Since the plane 400 is composed of a plurality of cell blocks, for example, 1023 cell blocks, it is preferable that the page buffer 430 is located after their middle point, that is, after the 512th cell block from the top.

페이지 버퍼(430)가 플레인(400)의 중간 지점에 위치하므로 페이지 버퍼(430)에 의해 구분된 상부 영역, 즉 상부 메모리 셀 어레이(410)에 구성된 복수의 셀 블럭은 페이지 버퍼(430)와 가까운 부분에 드레인이 형성되는 것이 바람직하다. 이와 마찬가지로 하부 메모리 셀 어레이(420)에 구성된 복수의 셀 블럭 또한 페이지 버퍼(430)와 가까운 부분에 드레인이 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 셀 블럭은 이미 설명된 바와 같이 인접한 셀 블럭과 드레인 및 공통 소오스를 공유한다.Since the page buffer 430 is located at an intermediate point of the plane 400, a plurality of cell blocks configured in the upper region divided by the page buffer 430, that is, the upper memory cell array 410 is close to the page buffer 430. It is preferable that a drain is formed in the part. Similarly, a plurality of cell blocks formed in the lower memory cell array 420 may also have a drain formed near the page buffer 430. In addition, the cell block shares the drain and common source with the adjacent cell block as already described.

상기와 같이 페이지 버퍼(430)를 플레인(400)의 중간 지점에 위치시키면 비트라인의 길이가 종래에 비해 1/2로 짧아지고, 이에 따라 비트라인과 연결되는 드레인 및 드레인 콘택의 수도 기존보다 1/2로 줄어든다. 따라서, 누설 전류의 양을 줄일 수 있다. 또한, 메모리 셀 블럭이 원 사이드 페이저 버퍼에 의하여 상 하부로 나누어 동작되므로, 캐패시턴스 및 저항 성분도 1/2로 감소한다.As described above, when the page buffer 430 is positioned at an intermediate point of the plane 400, the length of the bit line is 1/2 shorter than that of the conventional art. Thus, the number of drain and drain contacts connected to the bit line is 1 less than that of the conventional art. Reduced to / 2. Therefore, the amount of leakage current can be reduced. In addition, since the memory cell block is operated by dividing the upper and lower parts by the one side pager buffer, the capacitance and the resistance component are also reduced to 1/2.

한편, 상기와 같이 플레인이 구성될 경우 페이지 버퍼(430)의 구성은 기존과 약간 상이하게 구성해야 한다. 이러한 페이지 버퍼의 구성을 도 5에 도시하였다.On the other hand, when the plane is configured as described above, the configuration of the page buffer 430 should be configured slightly different from the existing. The configuration of such a page buffer is shown in FIG.

도 5를 참조하면, 본 발명에 적용되는 페이지 버퍼는 상부 메모리 셀 어레이(51)의 비트라인(이븐 및 오드)과 감지 노드(SO) 사이에 연결된 상부 비트라인 선택부(52), 하부 메모리 셀 어레이(53)의 비트라인(이븐 및 오드)과 감지 노드(SO) 사이에 연결된 하부 비트라인 선택부(54), 감지 노드(SO)에 연결된 프리차 지부(55), 감지 노드(SO)와 입출력 단자(YA) 사이에 연결된 래치(56)를 포함한다. 상부 비트라인 선택부(52)와 하부 비트라인 선택부(54)는 일반적인 선택 회로로 구현 가능하다.Referring to FIG. 5, the page buffer according to the present invention includes an upper bit line selector 52 and a lower memory cell connected between the bit lines (even and odd) of the upper memory cell array 51 and the sensing node SO. A lower bit line selector 54 connected between the bit lines (even and odd) of the array 53 and the sensing node SO, a precharge unit 55 connected to the sensing node SO, and a sensing node SO; And a latch 56 connected between the input and output terminals YA. The upper bit line selector 52 and the lower bit line selector 54 may be implemented by a general selection circuit.

상부 비트라인 선택부(52)는 프로그램, 독출 및 검증 동작시 상부 선택 신호에 따라 상부 메모리 셀 어레이(51)의 이븐 비트라인(BLe) 또는 오드 비트라인(BLo)을 선택하여 감지 노드(SO)에 연결한다. 이와 마찬가지로 하부 비트라인 선택부(53)는 프로그램, 독출 및 검증 동작시 하부 선택 신호에 따라 하부 메모리 셀 어레이(53)의 이븐 비트라인(BLe) 또는 오드 비트라인(BLo)을 선택하여 감지 노드(SO)에 연결한다.The upper bit line selector 52 selects an even bit line Ble or an odd bit line BLo of the upper memory cell array 51 according to the upper select signal during the program, read, and verify operations. Connect to Similarly, the lower bit line selector 53 selects an even bit line Ble or an odd bit line BLo of the lower memory cell array 53 according to the lower select signal during program, read, and verify operations. SO).

프리차지부(55)는 감지 노드(SO)의 전위를 일정 전위 레벨로 프리차지한다. 또한, 래치(56)는 프로그램시 입출력 단자(YA)를 통해 입력된 데이터를 임시 저장한 후 감지 노드(SO)를 통해 선택된 비트라인으로 전송하거나, 독출 또는 검증 동작시 비트라인에 실린 셀 데이터를 임시 저장한 후 입출력 단자(YA)를 통해 출력한다.The precharge unit 55 precharges the potential of the sensing node SO to a predetermined potential level. In addition, the latch 56 temporarily stores data input through the input / output terminal YA during programming and then transmits the selected data to the selected bit line through the sensing node SO, or stores the cell data loaded on the bit line during a read or verify operation. After temporary storage, it is output through the input / output terminal (YA).

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 NAND형 플래쉬 메모리 소자의 플레인 구조에 적용되는 페이지 버퍼의 실시 예를 설명하기 위한 회로도이다.FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a page buffer applied to a plane structure of a NAND type flash memory device according to an exemplary embodiment.

도 6을 참조하면, 상부 비트라인 선택부(62)는 복수의 트랜지스터를 포함하여 구성되는데, 제 1 및 제 2 NMOS 트랜지스터(N601 및 N602)는 제 1 이븐 및 제 1 오드 디스차지 신호(DISCH1e 및 DISCH1o)에 따라 각각 구동되어 검증 전압(VIRPWR) 을 이븐 비트라인(BLe) 또는 오드 비트라인(BLo)에 연결된 상부 메모리 셀 어레이(61)의 메모리 셀 스트링에 인가한다. 제 3 및 제 4 NMOS 트랜지스터(N63 및 N64)는 제 1 이븐 및 제 1 오드 비트라인 선택 신호(BSL1e 및 BSL1o)에 따라 각각 구동되어 상부 메모리 셀 어레이(61)의 비트라인과 감지 노드(SO)를 연결시킨다.Referring to FIG. 6, the upper bit line selector 62 may include a plurality of transistors, and the first and second NMOS transistors N601 and N602 may include the first even and first odd discharge signals DISCH1e and Each of them is driven according to DISCH1o to apply the verify voltage VIRPWR to the memory cell string of the upper memory cell array 61 connected to the even bit line BLe or the odd bit line BLO. The third and fourth NMOS transistors N63 and N64 are driven according to the first even and first odd bit line selection signals BSL1e and BSL1o, respectively, so that the bit lines and the sensing node SO of the upper memory cell array 61 are driven. Connect it.

상부 비트라인 선택부(62)와 마찬가지로 하부 비트라인 선택부(64) 또한 복수의 트랜지스터를 포함하여 구성되는데, 제 5 및 제 6 NMOS 트랜지스터(N65 및 N66)는 제 2 이븐 및 제 2 오드 디스차지 신호(DISCH2e 및 DISCH2o)에 따라 각각 구동되어 검증 전압(VIRPWR)을 이븐 비트라인(BLe) 또는 오드 비트라인(BLo)에 연결된 하부 메모리 셀 어레이(63)의 메모리 셀 스트링에 인가한다. 제 7 및 제 8 NMOS 트랜지스터(N67 및 N68)는 제 2 이븐 및 제 2 오드 비트라인 선택 신호(BSL2e 및 BSL2o)에 따라 각각 구동되어 하부 메모리 셀 어레이(63)의 비트라인과 감지 노드(SO)를 연결시킨다.Like the upper bit line selector 62, the lower bit line selector 64 also includes a plurality of transistors, wherein the fifth and sixth NMOS transistors N65 and N66 are second even and second odd discharges. The verification voltage VIRPWR is applied to the memory cell strings of the lower memory cell array 63 connected to the even bit line BLe or the odd bit line BLo by driving the signals DISCH2e and DISCH2o, respectively. The seventh and eighth NMOS transistors N67 and N68 are driven according to the second even and second odd bit line selection signals BSL2e and BSL2o, respectively, so that the bit lines and the sensing node SO of the lower memory cell array 63 are respectively. Connect it.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 NAND형 플래쉬 메모리 소자의 플레인 구조에 적용되는 페이지 버퍼는 상부 메모리 셀 어레이(61) 또는 하부 메모리 셀 어레이(63)중 하나의 메모리 셀 어레이만을 연결시켜야 한다. 즉, 페이지 버퍼가 상부 메모리 셀 어레이(61)와 연결되는 동안 하부 메모리 셀 어레이(63)와는 연결되지 않도록 한다. 이러한 동작은 상부 메모리 셀 어레이(61)를 선택하기 위한 제 1 디스차지 신호(DISCH1e 및 DISCH1o) 또는 제 1 비트라인 선택 신호(BSL1e 및 BSL1o)가 인에이블되는 동안 하부 메모리 셀 어레이(63)을 선택하기 위한 제 2 디스차지 신호(DISCH2e 및 DISCH2o) 또는 제 2 비트라인 선택 신호(BSL2e 및 BSL2o)가 디스에이블되기 때문에 가능하다.The page buffer applied to the plane structure of the NAND type flash memory device of the present invention configured as described above should connect only one memory cell array of the upper memory cell array 61 or the lower memory cell array 63. That is, the page buffer is not connected to the lower memory cell array 63 while the page buffer is connected to the upper memory cell array 61. This operation selects the lower memory cell array 63 while the first discharge signals DISCH1e and DISCH1o or the first bit line selection signals BSL1e and BSL1o for selecting the upper memory cell array 61 are enabled. This is possible because the second discharge signals DISCH2e and DISCH2o or the second bit line selection signals BSL2e and BSL2o are disabled.

또한, 상기와 같이 상부 메모리 셀 어레이(61)와 하부 메모리 셀 어레이(63) 사이에 페이지 버퍼가 구현되기 위해서는 페이지 버퍼가 트리플 P웰 상에 구현되면 안된다. 따라서, 상부 메모리 셀 어레이(61)와 하부 메모리 셀 어레이(63)는 페이지 버퍼를 경계로 서로다른 트리플 P웰 상에 구현되어야 한다.In addition, in order to implement a page buffer between the upper memory cell array 61 and the lower memory cell array 63 as described above, the page buffer should not be implemented on the triple P well. Therefore, the upper memory cell array 61 and the lower memory cell array 63 should be implemented on different triple P wells with a page buffer boundary.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 플레인의 중간 위치에 페이지 버퍼를 구현하고, 페이지 버퍼에 의해 구분된 상부 메모리 셀 어레이와 하부 메모리 셀 어레이를 따로 연결함으로써 비트라인의 길이가 종래에 비해 1/2로 짧아지고, 이에 따라 비트라인과 연결되는 드레인 및 드레인 콘택의 수도 기존보다 1/2로 줄어든다. 따라서, 누설 전류의 양을 줄일 수 있어 페이지 버퍼 센싱 전류 레벨을 줄일 수 있고, 이에 따라 NAND형 플래쉬 메모리 소자 제품의 품질을 결정하는 가장 중요한 요소의 하나인 사이클링 및 베이크 특성을 현저히 개선시킬 수 있다. 그리고, 셀 사이즈가 줄어들더라도 셀 전류 확보를 위한 터널 산화막 및 유전체막의 두께 조절의 필요성이 줄어든다. 그리고, 페이지 버퍼 감도가 좋아지므로 소거와 프로그램 셀에 대한 센싱 마진이 향상된다. 또한, 메모리 셀 블럭이 원 사이드 페이저 버퍼에 의하여 상 하부로 나누어 동작되므로, 캐패시턴스 및 저항 성분도 1/2로 감소한다.As described above, according to the present invention, a page buffer is implemented at an intermediate position of the plane, and the upper and lower memory cell arrays separated by the page buffers are connected to each other so that the length of the bit line is 1/2. As a result, the number of drain and drain contacts connected to the bit lines is reduced by one half. Therefore, the amount of leakage current can be reduced to reduce the page buffer sensing current level, thereby significantly improving the cycling and baking characteristics, which is one of the most important factors for determining the quality of NAND-type flash memory device products. In addition, even if the cell size is reduced, the necessity of controlling the thickness of the tunnel oxide film and the dielectric film for securing the cell current is reduced. In addition, since the page buffer sensitivity is improved, the erase margin and the sensing margin for the program cell are improved. In addition, since the memory cell block is operated by dividing the upper and lower parts by the one side pager buffer, the capacitance and the resistance component are also reduced to 1/2.

Claims (7)

복수개의 셀이 직렬 연결되어 하나의 셀 스트링을 구성하고, 복수개의 상기 셀 스트링이 하나의 셀 블럭을 구성하며, 복수개의 상기 셀 블럭이 하나의 플레인을 구성하는 플래쉬 메모리 소자에 있어서,A flash memory device in which a plurality of cells are connected in series to form one cell string, a plurality of the cell strings constitute one cell block, and a plurality of the cell blocks constitute one plane, 상기 플레인은 페이지 버퍼를 기준으로하여 상부 및 하부 메모리 셀 어레이로 분할되는 플래쉬 메모리 소자.And the plane is divided into upper and lower memory cell arrays based on a page buffer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 페이지 버퍼는 원 사이드 페이지 버퍼인 플래쉬 메모리 소자.And the page buffer is a one side page buffer. 제 1 항에 있어서, 상기 페이지 버퍼는 상기 상부 메모리 셀 어레이를 선택하기 위한 상부 비트라인 선택부; 및The memory device of claim 1, wherein the page buffer comprises: an upper bit line selector for selecting the upper memory cell array; And 상기 하부 메모리 셀 어레이를 선택하기 위한 하부 비트라인 선택부를 포함하는 플래쉬 메모리 소자.And a lower bit line selector for selecting the lower memory cell array. 제 3 항에 있어서, 상기 상부 비트라인 선택부와 상기 하부 비트라인 선택부 각각은The method of claim 3, wherein each of the upper bit line selector and the lower bit line selector 이븐 비트라인과 오드 비트라인 사이에 직렬 연결되고 제1 및 제2 디스차지 신호에 각각 응답하여 상기 이븐 비트라인 및 상기 오드 비트라인에 검증 전압을 인가하는 제1 및 제2 트랜지스터; 및First and second transistors connected in series between the even bit line and the odd bit line and applying a verify voltage to the even bit line and the odd bit line in response to first and second discharge signals, respectively; And 상기 이븐 비트라인과 감지 노드 사이, 상기 오드 비트라인과 상기 감지 노드 사이에 각각 연결되며, 제1 및 제2 비트라인 선택 신호에 응답하여 상기 이븐 비트라인과 상기 오드 비트라인을 선택적으로 상기 감지 노드에 연결하는 제3 및 제4 트랜지스터를 포함하는 플래쉬 메모리 소자.A sensing node connected between the even bit line and the sensing node, between the odd bit line and the sensing node, respectively, selectively detecting the even bit line and the odd bit line in response to first and second bit line selection signals; A flash memory device comprising a third and fourth transistor connected to the. 제 3 항에 있어서, 상기 상부 메모리 셀 어레이와 상기 하부 메모리 셀 어레이는 서로 다른 웰 상에 구현되는 플래쉬 메모리 소자.4. The flash memory device of claim 3, wherein the upper memory cell array and the lower memory cell array are implemented on different wells. 복수개의 셀이 직렬 연결되어 하나의 셀 스트링을 구성하고, 복수개의 상기 셀 스트링이 하나의 셀 블럭을 구성하며, 복수개의 상기 셀 블럭이 하나의 플레인을 구성하며, 상기 플레인은 페이지 버퍼를 기준으로하여 상부 및 하부 메모리 셀 어레이로 분할되는 플래쉬 메모리 소자의 동작 방법에 있어서,A plurality of cells are connected in series to form one cell string, the plurality of cell strings constitute one cell block, the plurality of cell blocks constitute one plane, and the plane is based on a page buffer. In the method of operating a flash memory device divided into upper and lower memory cell array, 상기 상부 비트라인 선택부가 인에이블되어 선택된 상기 상부 메모리 셀 어레이의 프로그램, 독출 동작, 또는 검증 동작을 실행하는 단계; 및Executing the program, read, or verify operation of the selected upper memory cell array by enabling the upper bit line selector; And 상기 하부 비트라인 선택부가 인에이블되어 선택된 상기 하부 메모리 셀 어레이의 프로그램, 독출 동작, 또는 검증 동작을 실행하는 단계를 포함하며,Performing a program, a read operation, or a verify operation of the selected lower memory cell array by enabling the lower bit line selector to be selected; 상기 상부 비트라인 선택부가 인에이블되는 동안 상기 하부 비트라인 선택부는 디스에이블되고, 상기 하부 비트라인 선택부가 인에이블되는 동안 상기 상부 비트라인 선택부는 디스에이블되는 플래시 메모리 소자의 동작 방법.And the lower bit line selector is disabled while the upper bitline selector is enabled, and the upper bitline selector is disabled while the lower bitline selector is enabled. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 페이지 버퍼는 원 사이드 페이지 버퍼인 플래시 메모리 소자의 동작 방법.And the page buffer is a one side page buffer.
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