KR20080041479A - Data erase scheme of nand type flash memory device - Google Patents

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KR20080041479A KR1020060109610A KR20060109610A KR20080041479A KR 20080041479 A KR20080041479 A KR 20080041479A KR 1020060109610 A KR1020060109610 A KR 1020060109610A KR 20060109610 A KR20060109610 A KR 20060109610A KR 20080041479 A KR20080041479 A KR 20080041479A
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Abstract

A method for erasing data of a NAND flash memory device is provided to improve the operation reliability of the device by omitting a pre-program influencing program-worst influence in a reliability experiment of program/erase cycling. According to a method for erasing data of a NAND flash memory device including a plurality of memory cells programmed with data as being connected to N word lines, data of the programmed memory cell is erased. Post-program is performed sequentially by applying a program bias to each word line for the memory cell(290). The post-program step includes a step of programming one word line and a step of verifying the memory cell connected to the programmed word line repetitively.

Description

낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법{Data erase scheme of NAND type flash memory device}Data erase scheme of NAND type flash memory device

도 1은 낸드형 플래쉬 메모리소자의 프리-프로그램 동작을 설명하기 위하여 도시한 등가회로도이다.1 is an equivalent circuit diagram illustrating a pre-program operation of a NAND flash memory device.

도 2는 낸드형 플래쉬 메모리소자의 프리-프로그램 동작 후의 셀 문턱전압 분포를 나타낸 그래프이다.2 is a graph illustrating cell threshold voltage distribution after a pre-program operation of a NAND flash memory device.

도 3은 낸드형 플래쉬 메모리소자의 포스트-프로그램 동작을 설명하기 위하여 도시한 등가회로도이다.3 is an equivalent circuit diagram illustrating a post-program operation of a NAND flash memory device.

도 4는 낸드형 플래쉬 메모리소자의 포스트-프로그램 동작 후의 셀의 문턱전압 분포를 나타낸 그래프이다.4 is a graph illustrating threshold voltage distribution of a cell after a post-program operation of a NAND flash memory device.

도 5는 종래의 낸드형 플래쉬 메모리소자의 포스트-프로그램 방법을 나타내는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a post-program method of a conventional NAND flash memory device.

도 6은 본 발명에 따른 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법을 설명하기 위하여 도시한 등가회로도이다.6 is an equivalent circuit diagram illustrating a data erase method of a NAND flash memory device according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법에서 포스트-프로그램 과정을 도시한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a post-program process in a data erasing method of a NAND flash memory device according to the present invention.

도 8은 본 발명의 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법에서 포스트- 프로그램 과정 수행 후의 셀 문턱전압의 분포를 나타낸 그래프이다.8 is a graph illustrating a distribution of cell threshold voltages after a post-program process is performed in a data erase method of a NAND flash memory device according to the present invention.

도 9는 2비트 이상의 멀티 레벨 셀(MLC)에서 포스트-프로그램 후의 셀 문턱전압의 분포를 나타낸 그래프이다.FIG. 9 is a graph illustrating a distribution of cell threshold voltages after post-program in a multi-level cell (MLC) of 2 bits or more.

본 발명은 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법에 관한 것으로, 특히 멀티레벨 셀 구조에 적합한 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법에 관한 것이다.The present invention relates to a data erasing method of a flash memory device, and more particularly, to a data erasing method of a NAND flash memory device suitable for a multilevel cell structure.

낸드형(NAND) 플래쉬 메모리소자는 전기적으로 프로그램(program) 및 소거(erase)가 가능한 비휘발성 메모리소자로서, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 캠코더(camcoder), 노트북 컴퓨터, PDA, 셀룰러폰(cellular phone) 등의 휴대용 가전(portable electronics)과 컴퓨터 바이오스(BIOS), 프린터, USB 드라이브(drive) 등에 널리 사용된다.NAND flash memory devices are nonvolatile memory devices that can be electrically programmed and erased. They are MP3 players, digital cameras, camcorders, notebook computers, PDAs, and cellular phones. It is widely used in portable electronics, computer bios, printers, USB drives, and the like.

현재 데이터저장 매체로 낸드형 플래쉬 메모리소자의 사용은 계속 증가하고 있으며, 그에 따라 대용량의 플래쉬 메모리소자가 요구되고 있다. 보다 작은 칩 사이즈(chip size)에서 저장용량을 증가시키기 위하여, 하나의 메모리 셀에 2비트 이상의 데이터를 선택적으로 저장할 수 있도록 하는 멀티 레벨 셀(Multi-Level Cell; MLC) 구조가 제안되었다. MLC는 제조기술의 큰 변화없이 데이터 저장용량을 증가시킬 수 있는 효과적인 방법이다. 즉, 싱글 레벨 셀(Single Level Cell; SLC) 구조와 는 달리 MLC는 하나의 프로그램 셀 문턱전압 분포를 가지고 두 비트, 세 비트 그리고 네 비트 이상의 데이터를 나타낼 수 있다.Currently, the use of NAND flash memory devices as a data storage medium continues to increase, and thus a large capacity flash memory device is required. In order to increase the storage capacity at a smaller chip size, a multi-level cell (MLC) structure has been proposed to selectively store two or more bits of data in one memory cell. MLC is an effective way to increase data storage capacity without major changes in manufacturing technology. That is, unlike a single level cell (SLC) structure, the MLC has one program cell threshold voltage distribution and may represent two bits, three bits, and four or more bits of data.

도 1은 낸드형 플래쉬 메모리소자의 프리-프로그램 동작을 설명하기 위하여 도시한 등가회로도이고, 도 2는 프리-프로그램 동작 후의 셀의 문턱전압 분포를 나타낸 그래프이다. 도 3은 낸드형 플래쉬 메모리소자의 포스트-프로그램 동작을 설명하기 위하여 도시한 등가회로도이고, 도 4는 포스트-프로그램 동작 후의 셀의 문턱전압 분포를 나타낸 그래프이다.1 is an equivalent circuit diagram illustrating a pre-program operation of a NAND flash memory device, and FIG. 2 is a graph showing a threshold voltage distribution of a cell after the pre-program operation. 3 is an equivalent circuit diagram illustrating a post-program operation of a NAND flash memory device, and FIG. 4 is a graph showing a threshold voltage distribution of a cell after a post-program operation.

도 1을 참조하면, 하나의 페이지 버퍼(page buffer)에는 짝수 비트라인(BLe)과 홀수 비트라인(BLo)이 하나씩 연결된다. 메모리 셀 어레이는 대응하는 비트라인(BLe, BLo)에 연결된 복수 개의 셀 스트링(cell string)들로 구성된다. 각각의 셀 스트링은 스트링 선택 트랜지스터와, 메모리 셀들과, 드레인 선택 트랜지스터로 이루어진다. 메모리 셀들은 스트링 선택 트랜지스터와 드레인 선택 트랜지스터 사이에 직렬로 연결된다. 하나의 스트링 내에 포함된 메모리 셀의 수는 도시된 것과 같이 32개 혹은 메모리소자의 저장용량에 따라 달라질 수 있다. 스트링 선택 트랜지스터들의 게이트는 스트링 선택라인(SSL)에 공통으로 접속되어 있다. 드레인선택라인(DSL)에는 셀 스트링들의 드레인 선택 트랜지스터들의 게이트가 접속된다. 메모리 셀들의 컨트롤게이트 각각에는 워드라인들이 접속된다.Referring to FIG. 1, an even bit line BLe and an odd bit line BLO are connected to one page buffer one by one. The memory cell array is composed of a plurality of cell strings connected to corresponding bit lines BLe and BLo. Each cell string consists of a string select transistor, memory cells, and a drain select transistor. Memory cells are connected in series between the string select transistor and the drain select transistor. The number of memory cells included in one string may vary depending on the storage capacity of 32 or memory devices as shown. Gates of the string select transistors are commonly connected to the string select line SSL. Gates of the drain select transistors of the cell strings are connected to the drain select line DSL. Word lines are connected to each of the control gates of the memory cells.

이러한 구조의 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방식으로 많이 사용되고 있는 방식은 프리-프로그램(pre-program) - 소거 - 포스트-프로그램(post-program) 순으로 진행된다. 프리-프로그램(pre-program)은 도 1에 도시된 것과 같 이, 한 블럭(block)의 모든 워드라인에 한 펄스(pulse)의 프로그램 바이어스(Vpgm, 예를 들어 20V)를 인가하여 검증(verify) 단계 없이, 도 2에 도시된 것과 같이, PV1, PV2, PV3 등 여러 가지 프로그램 상태(state)를 대략 PV3 레벨로 올려놓는 것이다. 이러한 프리-프로그램 과정은 소거과정에서 나타날 수 있는 과잉소거(over erase)를 방지하기 위해 수행된다.The method commonly used for data erasing of the NAND flash memory device having such a structure proceeds in the order of pre-program-erase-post-program. The pre-program is verified by applying a pulse of program bias (Vpgm, e.g. 20V) to all word lines of a block, as shown in FIG. Without step), as shown in FIG. 2, various program states such as PV1, PV2, PV3, and the like are raised to approximately PV3 level. This pre-programming process is performed to prevent over erase that may occur during the erasing process.

그러나, 소거동작시마다 프리-프로그램이 수행될 경우, 프로그램/소거 싸이클링(cycling)의 신뢰성 실험에서 프로그램-워스트(program-worst) 형태가 된다. 그리고, 한 펄스의 소거전압(예를 들어 20V)을 인가한 후 진행되는 포스트-프로그램은 여러 가지 프로그램 상태(state)를 만들기 전에 수행되는 소프트-프로그램(soft-program) 과정이다. 이 경우 아이에스피피(ISPP; Incremental Step Pulse Program) 방식에서 사용되는 페이지 바이 페이지(page by page) 프로그램 방법 및 비트 바이 비트(bit by bit) 검증 과정을 사용하지 않고, 도 3에 도시된 것과 같이, 모든 워드라인에 동시에 프로그램 바이어스, 예를 들면 17V의 스타트 바이어스(Vstart)와 0.2V의 스텝 바이어스(Vstep)를 인가하고 원하는 검증레벨(예를 들면 0.3V)까지 프로그램하는 방법을 사용한다. However, when the pre-program is performed every erase operation, it becomes a program-worst form in the reliability experiment of program / erase cycling. In addition, the post-program proceeding after applying an erase voltage (for example, 20 V) of one pulse is a soft-program process performed before creating various program states. In this case, as shown in FIG. 3, a page by page program method and a bit by bit verification process used in an Incremental Step Pulse Program (ISPP) method are not used. A program bias is applied to all word lines at the same time, for example, a 17V start bias (Vstart) and a 0.2V step bias (Vstep) are programmed to a desired verification level (for example, 0.3V).

도 5는 종래의 포스트-프로그램 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart for explaining a conventional post-program operation.

포스트-프로그램이 시작되면(단계 110), 모든 워드라인에 한 펄스의 프로그램 바이어스(Vpgm)를 인가한다(단계 120). 프로그램 바이어스가 인가된 모든 셀에 대해 문턱전압을 스캐닝하고(단계 130), 검증레벨(Vf)을 통과한 셀이 있는지를 판단한다(단계 140). 하나의 셀이라도 검증레벨(Vt)을 통과한 셀이 있으면 그대로 포 스트-프로그램을 완료한다(단계 160). 검증레벨을 통과한 셀이 하나도 없으면 스텝 바이어스(Vstep)만큼 프로그램 바이어스를 증가시켜 모든 워드라인에 인가하는 동작을 반복한다(단계 150).When the post-program is started (step 110), a program bias (Vpgm) of one pulse is applied to all word lines (step 120). The threshold voltage is scanned for all cells to which the program bias is applied (step 130), and it is determined whether there is a cell that has passed the verification level Vf (step 140). If any cell has passed the verification level Vt, the post-program is completed as it is (step 160). If none of the cells have passed the verification level, the program bias is increased by a step bias (Vstep) and applied to all word lines (step 150).

이와 같이, 종래의 포스트-프로그램 방법은 소거동작 수행 후 넓은 셀 문턱전압(Vt) 분포를 가지고 있는 상태에서 모든 셀을 동시에 소프트 프로그램하는 방법이므로, 한 블럭(block)의 전체 셀 중 프로그램 속도가 빠른 셀이 하나라도 있으면 나머지 셀은 프로그램 상태에 상관없이 검증동작이 끝나버리게 된다. 따라서, 노말(normal) 프로그램을 진행한 후 여러 가지 프로그램 상태를 가진 셀에 의해 간섭(interference)을 많이 받게 되며, MLC의 형태가 2비트에서 3비트나 4비트를 저장하는 형태로 바뀌게 될 경우 기존의 소거방식을 사용하면 그 영향이 더욱 커지게 된다.As described above, the conventional post-program method is a method of soft programming all cells simultaneously with a wide cell threshold voltage (Vt) distribution after performing an erase operation. Therefore, a program speed among all cells of one block is high. If at least one cell is present, the rest of the cell is terminated regardless of the program state. Therefore, after a normal program, a lot of interference is caused by a cell having various program states, and when an MLC is changed from 2 bits to 3 bits or 4 bits, The effect of the erase method is even greater.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 프로그램/소거 사이클링의 신뢰성 실험에서 프로그램-워스트한 영향을 주는 프리-프로그램을 생략함으로써 소자의 동작신뢰성을 개선하고, 포스트-프로그램시 모든 워드라인에 동일한 프로그램 비아어스를 인가하지 않고 하나의 워드라인씩 프로그램과 검증 동작을 수행함으로써 포스트-프로그램 후 셀 문턱전압의 분포를 좁게 만들 수 있는 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the operation reliability of the device by eliminating the pre-program that has a program-warped effect in the reliability experiment of program / erase cycling, and to apply the same program vias to all word lines during post-program The present invention provides a data erasing method of a NAND flash memory device capable of narrowing the distribution of a cell threshold voltage after a post-program by performing a program and a verify operation one word line without an application.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 낸드형 플래쉬 메모리소 자의 데이터 소거방법은, N(N은 자연수)개의 워드라인 각각에 연결되며 소정의 데이터가 프로그램되어 있는 복수 개의 메모리 셀들을 포함하는 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법에 있어서, 상기 프로그램된 메모리 셀의 데이터를 소거하는 단계; 및 상기 메모리 셀에 대해 하나의 워드라인씩 프로그램 바이어스를 인가하여 순차적으로 포스트-프로그램을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a data erasing method of a NAND flash memory device according to the present invention includes a NAND type memory cell including a plurality of memory cells connected to each of N (N is a natural number) word lines and programmed with predetermined data. A data erasing method of a flash memory device, comprising: erasing data of the programmed memory cell; And sequentially performing post-program by applying a program bias to each of the memory cells by one word line.

상기 포스트-프로그램을 수행하는 단계에서는, 하나의 워드라인에 대해 프로그램하는 단계와 프로그램된 워드라인에 연결된 메모리 셀을 검증(verify)하는 단계를 반복적으로 수행한다.In the performing of the post-program, the programming of one word line and the verification of a memory cell connected to the programmed word line are repeatedly performed.

상기 포스트-프로그램을 수행하는 단계는, 하나의 워드라인에 대해 소정의 프로그램 바이어스(Vstart)로 프로그램하는 단계와, 상기 프로그램된 워드라인에 연결된 메모리 셀의 문턱전압을 기준레벨(Vf)과 비교하는 단계와, 비교결과 기준레벨을 통과한 셀이 있으면, 상기 프로그램된 워드라인이 마지막 워드라인에 해당하는 N번째 워드라인인지를 판단하는 단계; 및 상기 프로그램된 워드라인이 N번째 워드라인이면 포스트-프로그램을 완료하는 단계로 이루어질 수 있다.The performing of the post-program may include: programming one word line with a predetermined program bias Vstart, and comparing a threshold voltage of a memory cell connected to the programmed word line with a reference level Vf. Determining whether the programmed word line is an N-th word line corresponding to the last word line if there is a cell that has passed the reference level as a result of the comparison; And if the programmed word line is an N-th word line, completing the post-program.

상기 프로그램된 워드라인에 연결된 메모리 셀의 문턱전압이 기준레벨(Vf)을 통과하지 않았으면, 상기 프로그램 바이어스를 스텝 바이어스(Vstep)만큼 증가시켜 다시 인가하여 프로그램하는 단계를 수행할 수 있다.If the threshold voltage of the memory cell connected to the programmed word line does not pass the reference level Vf, the program bias may be increased by a step bias Vstep and then applied again to program.

상기 프로그램된 워드라인이 N번째 워드라인이 아니면 워드라인 번호를 하나씩 증가시켜 N번째 워드라인이 될 때까지, 프로그램하는 단계, 기준레벨과 비교하 는 단계 및 N번째 워드라인인지를 판단하는 단계를 수행할 수 있다.If the programmed word line is not the N-th word line, the step of programming, comparing with a reference level, and determining whether the N-th word line is performed until the word line number is increased by one to become the N-th word line is performed. can do.

상기 프로그램된 메모리 셀을 검증하는 기준레벨(Vf)은 양(+)의 값을 갖는다.The reference level Vf for verifying the programmed memory cell has a positive value.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below.

종래의 MLC 구조에서 실제 프로그램/소거 동작은 노말(normal) 프로그램 - 프리-프로그램 - 소거 - 포스트-프로그램 방식으로 진행된다. 이러한 방식은 높은 프로그램 전압이 계속해서 인가되기 때문에 터널산화막이 열화되어 프로그램/소거 싸이클링 신뢰성 테스트에서 취약한 문제를 나타낸다. 본 발명에서는 이러한 MLC 구조의 데이터 소거방식에서 프리-프로그램 과정을 생략함으로써, 소자의 신뢰성을 개선하고자 한다. 또한, 이때 발생하게 되는 소거 셀들의 넓은 문턱전압 분포는 변형된 포스트-프로그램 방법을 사용하여 감소시킬 수 있다. In a conventional MLC structure, the actual program / erase operation proceeds in a normal program-pre-program-erase-post-program manner. This approach deteriorates the tunnel oxide due to the continuous application of high program voltages, indicating a weak problem in program / erase cycling reliability tests. In the present invention, by eliminating the pre-program process in the data erase method of the MLC structure, it is intended to improve the reliability of the device. In addition, the wide threshold voltage distribution of the erase cells generated at this time can be reduced by using a modified post-program method.

종래의 포스트-프로그램 방식은 모든 워드라인에 프로그램 바이어스를 인가하여 원하는 검증레벨까지 소프트(soft) 프로그램하는 것이다. 이러한 방법은 소거 후 넓은 셀 문턱전압의 분포를 가지고 있는 상태에서 모든 셀을 동시에 소프트 프로그램하는 방법이므로, 한 블럭의 전체 셀 중에서 프로그램 속도가 빠른 셀 하나에 의해서 나머지 셀의 프로그램 상태에 관계없이 검증동작이 완료되기 때문에, 여전히 넓은 셀 문턱전압 분포를 가지게 된다. 본 발명에서는 포스트-프로그램을 한 워드라인씩 수행하고 검증동작을 수행하도록 함으로써, 셀 문턱전압의 분포를 좁게 만들 수 있다. 이 경우 여러 가지 노말 프로그램을 진행한 후 여러 가지 프로그램 상태를 가진 셀에 의한 간섭(interference)을 줄일 수 있으며, MLC가 2비트에서 3비트 또는 4비트를 저장하는 형태로 바뀌게 되더라도 종래의 소거방식보다 효과적이라 할 수 있다. 도면을 참조하여 본 발명의 데이터 소거방법을 보다 상세히 설명한다.The conventional post-program approach is to soft program to the desired verify level by applying program bias to all word lines. This method is a method of soft programming all cells at the same time in the state of having wide cell threshold voltage after erasing. Therefore, the verification operation is performed irrespective of the program state of the remaining cells by one cell having a high program speed among all the cells of one block. Since this is completed, it still has a wide cell threshold voltage distribution. According to the present invention, the cell threshold voltage distribution can be narrowed by performing the post-program by one word line and performing the verify operation. In this case, after performing various normal programs, interference by cells with various program states can be reduced, and even if MLC is changed from 2 bits to 3 bits or 4 bits, the conventional erase method is used. Effective. The data erasing method of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 6은 본 발명에 따른 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법을 설명하기 위하여 도시한 등가회로도이고, 도 7은 본 발명에 따른 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법에서 포스트-프로그램 과정을 도시한 흐름도이며, 도 8은 본 발명의 데이터 소거방법에서 포스트-프로그램 과정 후의 셀 문턱전압의 분포를 나타낸 그래프이다.6 is an equivalent circuit diagram illustrating a data erasing method of a NAND flash memory device according to the present invention, and FIG. 7 illustrates a post-program process in a data erasing method of the NAND flash memory device according to the present invention. 8 is a graph illustrating a distribution of cell threshold voltages after a post-program process in the data erasing method of the present invention.

도 6을 참조하면, 하나의 페이지 버퍼(page buffer)에는 짝수 비트라인(BLe)과 홀수 비트라인(BLo)이 하나씩 연결된다. 메모리 셀 어레이는 대응하는 비트라인(BLe, BLo)에 연결된 복수 개의 셀 스트링(cell string)들로 구성된다. 각각의 셀 스트링은 스트링 선택 트랜지스터와, 메모리 셀들과, 드레인 선택 트랜지스터로 이루어진다. 메모리 셀들은 스트링 선택 트랜지스터와 드레인 선택 트랜지스터 사이에 직렬로 연결된다. 하나의 스트링 내에 포함된 메모리 셀의 수는 도시된 것과 같이 32개 혹은 메모리소자의 저장용량에 따라 달라질 수 있다. 스트링 선택 트랜지스터들의 게이트는 스트링 선택라인(SSL)에 공통으로 접속되어 있다. 드레인 선택라인(DSL)에는 셀 스트링들의 드레인 선택 트랜지스터들의 게이트가 접속된다. 메모리 셀들의 컨트롤게이트 각각에는 워드라인들이 접속된다.Referring to FIG. 6, an even bit line BLe and an odd bit line BLO are connected to one page buffer one by one. The memory cell array is composed of a plurality of cell strings connected to corresponding bit lines BLe and BLo. Each cell string consists of a string select transistor, memory cells, and a drain select transistor. Memory cells are connected in series between the string select transistor and the drain select transistor. The number of memory cells included in one string may vary depending on the storage capacity of 32 or memory devices as shown. Gates of the string select transistors are commonly connected to the string select line SSL. Gates of the drain select transistors of the cell strings are connected to the drain select line DSL. Word lines are connected to each of the control gates of the memory cells.

본 발명의 데이터 소거과정은 프리-프로그램을 생략하고 소거 - 포스트-프로그램으로 진행된다. 상기 소거 동작은 일반적인 방법과 동일하게 이루어지므로 설명을 생략하기로 하고, 포스트-프로그램 과정에 대해 상세히 설명한다.The data erase process of the present invention skips the pre-program and proceeds to erase-post-program. Since the erase operation is performed in the same manner as the general method, a description thereof will be omitted and the post-program process will be described in detail.

도 6 및 도 7을 참조하면, 포스트-프로그램 과정이 시작되면(단계 210), 첫 번째 워드라인에 프로그램 전압을 인가한다(단계 220, 230). 하나의 블럭 전체에 대해 한 펄스의 프로그램 바이어스를 인가하던 종래의 포스트-프로그램 방법과는 달리, 본 발명에서는 워드라인 단위로 포스트-프로그램을 진행한다. 즉, 하나의 워드라인에 하나의 프로그램 바이어스를 인가하는 것이다. 이때, 하나의 페이지 버퍼에는 짝수 비트라인(BLe)과 홀수 비트라인(BLo)이 하나씩 연결되어 있으므로, 프로그램 시에는 짝수 페이지와 홀수 페이지를 번갈아가며 순차적으로(sequentially) 프로그램한다. 즉, 첫 번째 워드라인(WL0)의 짝수 페이지부터 시작하여 마지막 워드라인(WL31)의 홀수 페이지까지 순차적으로 프로그램 바이어스를 인가한다.6 and 7, when the post-program process is started (step 210), a program voltage is applied to the first word line (steps 220 and 230). Unlike the conventional post-program method, in which a program bias of one pulse is applied to one entire block, the present invention performs the post-program in word lines. That is, one program bias is applied to one word line. At this time, since the even bit line BLe and the odd bit line BLO are connected to one page buffer one by one, the even and odd pages are alternately programmed in programming. That is, the program bias is sequentially applied from the even page of the first word line WL0 to the odd page of the last word line WL31.

하나의 워드라인에 프로그램 바이어스를 인가하여 프로그램한 다음에는 프로그램된 워드라인에 연결된 셀의 문턱전압을 스캐닝하고(단계 240), 프로그램된 워드라인에 연결된 셀의 문턱전압과 검증레벨을 비교하여 검증레벨을 통과한 셀이 있는지를 판단한다(단계 250). 판단결과, 프로그램된 워드라인에 검증레벨을 통과한 셀이 있으면 다음 단계를 진행하고, 프로그램된 워드라인에 검증레벨을 통과한 셀이 없으면 소정 크기의 스텝 바이어스(Vstep)만큼 증가한 프로그램 바이어스(Vpgm+Vstep)를 다시 워드라인에 인가한다(단계 260).After programming by applying a program bias to one word line, the threshold voltage of the cell connected to the programmed word line is scanned (step 240), and the verify level is compared with the threshold voltage of the cell connected to the programmed word line. It is determined whether there is a cell that has passed (step 250). As a result, if there is a cell that has passed the verification level in the programmed word line, proceed to the next step. Vstep) is applied to the word line again (step 260).

프로그램된 워드라인에 검증레벨을 통과한 셀이 있으면, 그 워드라인이 마지막 워드라인(WL31)인지를 판단하고(단계 270), 마지막 워드라인(WL31)까지 프로그램되었으면 포스트-프로그램 동작을 완료한다(단계 290). 프로그램된 워드라인에 검증레벨을 통과한 셀이 있으나, 그 워드라인이 마지막 워드라인(WL31)이 아닌 경우에는 다음 워드라인에 대해 프로그램 과정을 진행한다(단계 280).If there is a cell that has passed the verification level in the programmed word line, it is determined whether the word line is the last word line WL31 (step 270), and if it has been programmed up to the last word line WL31, the post-program operation is completed ( Step 290). If there is a cell that passes the verification level in the programmed word line, but the word line is not the last word line WL31, the program process is performed on the next word line (step 280).

도 8은 본 발명의 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법에서 포스트-프로그램 과정을 수행한 후의 셀 문턱전압의 분포를 나타낸 그래프이다. 도 4의 종래의 포스트-프로그램 후의 셀 문턱전압 분포를 나타낸 그래프와 비교해 볼 때, 셀 문턱전압의 분포 폭이 종래에 비해 줄어들었음을 알 수 있다. 이는, 포스트-프로그램을 전체 블럭 단위로 수행하던 종래의 방법과는 달리, 본 발명에서는 워드라인 단위로 포스트-프로그램을 수행하기 때문이다. 즉, 두 페이지 프로그램-검증-두 페이지 프로그램-검증으로 포스트-프로그램이 이루어지기 때문에, 여러 가지 프로그램 상태를 가진 셀에 의한 간섭(interference)을 줄일 수 있게 된다.8 is a graph showing the distribution of cell threshold voltages after a post-program process in the data erasing method of the NAND flash memory device of the present invention. Compared with the graph showing the cell threshold voltage distribution after the conventional post-program of FIG. 4, it can be seen that the cell threshold voltage distribution width is reduced compared with the conventional art. This is because, unlike the conventional method in which the post-program is performed in the entire block unit, the present invention performs the post-program in the word line unit. That is, since post-programming is performed by two-page program-verification-two-page program-verification, interference by cells having various program states can be reduced.

이러한 본 발명의 데이터 소거방법은 프로그램 상태(state)가 2개의 데이터를 갖는 가장 기본적인 2비트의 MLC뿐만 아니라, 데이터 저장용량을 증가시킬 수 있는 3비트, 4비트 또는 그 이상의 MLC 구조에 사용할 경우 더욱 효과적이다.The data erasing method of the present invention is further used when the program state is used not only for the most basic 2-bit MLC having two data but also for 3-bit, 4-bit or more MLC structure that can increase data storage capacity. effective.

도 9는 2비트 이상의 멀티 레벨 셀(MLC)에서 포스트-프로그램 후의 셀 문턱전압의 분포를 나타낸 그래프이다. 도시된 바와 같이, 여러 가지 프로그램 상태를 가진 셀에 의한 간섭(interference)을 줄일 수 있다.FIG. 9 is a graph illustrating a distribution of cell threshold voltages after post-program in a multi-level cell (MLC) of 2 bits or more. As shown, interference by cells with various program states can be reduced.

상술한 본 발명에 의한 멀티 레벨 셀 구조를 갖는 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법에 따르면, 데이터 소거과정에서 수행하던 프리-프로그램 과정을 생략함으로써 터널산화막의 열화에 의한 소자동작의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다. 또한, 포스트-프로그램 과정을 워드라인 단위로 수행함으로써 여러 가지 프로그램 상태를 갖는 셀에 의한 간섭을 줄일 수 있어 셀 문턱전압의 분포 폭을 줄일 수 있다. 이러한 본 발명의 데이터 소거방법은 프로그램 상태(state)가 2개의 데이터를 갖는 2비트의 MLC뿐만 아니라, 데이터 저장용량을 증가시킬 수 있는 3비트, 4비트 또는 그 이상의 MLC 구조에 더욱 효과적으로 적용할 수 있다.According to the data erasing method of the NAND type flash memory device having the multi-level cell structure according to the present invention, the pre-program process performed in the data erasing process is omitted, thereby preventing the deterioration of the reliability of device operation due to deterioration of the tunnel oxide film. can do. In addition, by performing the post-program process in units of word lines, interference by cells having various program states can be reduced, thereby reducing the cell threshold voltage distribution width. The data erasing method of the present invention can be effectively applied not only to 2-bit MLC whose program state has two data but also to 3-bit, 4-bit or more MLC structure that can increase data storage capacity. have.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. Do.

Claims (7)

N(N은 자연수)개의 워드라인 각각에 연결되며 소정의 데이터가 프로그램되어 있는 복수 개의 메모리 셀들을 포함하는 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법에 있어서,A data erasing method of a NAND flash memory device comprising a plurality of memory cells connected to each of N (N is a natural number) word lines and programmed with predetermined data, 상기 프로그램된 메모리 셀의 데이터를 소거하는 단계; 및Erasing data of the programmed memory cells; And 상기 메모리 셀에 대해 하나의 워드라인씩 프로그램 바이어스를 인가하여 순차적으로 포스트-프로그램을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법.And sequentially performing a post-program by applying a program bias to each of the memory cells by one word line. 제1항에 있어서, 상기 포스트-프로그램을 수행하는 단계는, The method of claim 1, wherein performing the post-program comprises: 하나의 워드라인에 대해 프로그램하는 단계와 프로그램된 워드라인에 연결된 메모리 셀을 검증(verify)하는 단계를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법.A method of erasing data of a NAND flash memory device, characterized by repeatedly performing a step of programming one word line and verifying a memory cell connected to the programmed word line. 제2항에 있어서, 상기 포스트-프로그램을 수행하는 단계는,The method of claim 2, wherein performing the post-program comprises: 하나의 워드라인에 대해 소정의 프로그램 바이어스(Vstart)로 프로그램하는 단계와,Programming with a predetermined program bias (Vstart) for one word line, 상기 프로그램된 워드라인에 연결된 메모리 셀의 문턱전압을 기준레벨(Vf)과 비교하는 단계와,Comparing the threshold voltage of the memory cell connected to the programmed word line with a reference level Vf; 비교결과 기준레벨을 통과한 셀이 있으면, 상기 프로그램된 워드라인이 마지막 워드라인에 해당하는 N번째 워드라인인지를 판단하는 단계; 및Determining whether the programmed word line is the N-th word line corresponding to the last word line if there is a cell that has passed the reference level as a result of the comparison; And 상기 프로그램된 워드라인이 N번째 워드라인이면 포스트-프로그램을 완료하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법.And if the programmed word line is an N-th word line, completing a post-program. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 프로그램된 워드라인에 연결된 메모리 셀 중 적어도 하나의 셀의 문턱전압이 기준레벨(Vf)을 통과하지 않았으면, 상기 프로그램 바이어스를 스텝 바이어스(Vstep)만큼 증가시켜 다시 인가하여 프로그램하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법.If the threshold voltage of at least one of the memory cells connected to the programmed word line does not pass the reference level Vf, the program bias is increased by a step bias Vstep, and the program voltage is applied again to perform programming. And a data erasing method for a NAND flash memory device. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 프로그램된 워드라인이 N번째 워드라인이 아니면 워드라인 번호를 하나씩 증가시켜 N번째 워드라인이 될 때까지, 프로그램하는 단계, 기준레벨과 비교하는 단계 및 N번째 워드라인인지를 판단하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법.If the programmed word line is not the N-th word line, increasing the word line number by one until the N-word word line is programmed, comparing with a reference level, and determining whether it is an N-th word line. And a data erasing method for a NAND flash memory device. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 프로그램된 메모리 셀을 검증하기 위한 기준레벨(Vf)은 양(+)의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법.And a reference level (Vf) for verifying the programmed memory cell has a positive value. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 초기 프로그램 바이어스(Vstart)는 16V이고, 상기 스텝 바이어스(Vstep)는 0.2V인 것을 특징으로 하는 낸드형 플래쉬 메모리소자의 데이터 소거방법.The initial program bias (Vstart) is 16V, and the step bias (Vstep) is 0.2V data erasing method of the flash memory device.
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