KR20080089075A - 반도체 플래시 메모리 장치의 구동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로그래밍 이후에 프로그래미이된 단위셀의 모스트랜지스터들의 문턱전압 범위를 좁힐 수 있는 플래시 메모리 장치의 구동방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 제1 프로그래밍 전압을 프로그래밍이 되어야하는 다수의 단위셀에 인가하는 단계; 제1 검증펄스를 상기 다수의 단위셀에 인가하여 프로그래밍 상태를 검증하는 단계; 상기 제1 검증펄스보다 더 높은 전압레벨을 가지는 제2 검증펄스를 상기 제1 검증펄스에 의해 프로그래밍되지 않은 것으로 판단된 단위셀에 인가하는 단계; 상기 제1 검증펄스에는 프로그래밍되지 않은 것으로 판단되었으나, 상기 제2 검증펄스에 의해 프로그래밍된 것으로 판단된 단위셀에 상기 제1 프로그래밍 전압에다 제1 스텝전압 만큼 더한 제2 프로그래밍 전압을 상기 다수의 단위셀에 인가하는 단계; 및 상기 제1 검증펄스 및 제2 검증펄스에 의해 프로그래밍되지 않은 것으로 판단되는 단위셀에 상기 제1 프로그래밍 전압에다 제2 스텝전압 만큼 더한 제3 프로그래밍 전압을 상기 다수의 단위셀에 인가하는 단계를 포함하는 플래시 메모리 장치의 구동방법을 제공한다.

반도체, 플래시, 검증, ISPP, 프로그래밍.

Description

반도체 플래시 메모리 장치의 구동방법{METHOD FOR OPERATING SEMICONDUCTOR FLASH MEMORY DEVICE}

도1은 종래기술에 의한 플래시 메모리 장치의 구동방법을 나타내는 파형도.

도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플래시 메모리 장치의 구동방법을 나타내는 파형도.

도3은 도2에 도시된 플래시 메모리 장치의 구동방법을 나타내는 플로차트.

도4는 도2에 도시된 플래시 메모리 장치의 구동방법을 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

V1 : 제1 검증용 펄스 V2 : 제 검증용 펄스

본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 특히 플래시 메모리 장치에 관한 것이다.

반도체 메모리 장치는 데이터를 저장하기 위한 반도체 장치이다. 반도체 메모리 장치를 분류하는 기준은 다양하게 있는데, 그 중 하나가 전원이 공급될 때에만 데이터가 유지되는지에 따라 분류될 수 있다. 전원이 공급되는 동안에는 데이터를 유지하고 있지만, 전원의 공급이 종료된 이후에는 데이터가 소멸되는 반도체 메모리 장치를 휘발성 메모리 장치라고 한다. 휘발성 메모리 장치에는 디램, 에스램등이 있다. 전원의 공급이 종료된 이후에도 데이터를 유지하는 반도체 메모리 장치를 비휘발성 반도체 메모리 장치라고 한다. 비휘발성 반도체 메모리 장치로는 마스크 이피롬, 이이피롬, 플래시 메모리 장치 등이 있다. 전자기기의 휴대성이 강조되는 방향으로 발전하고 있기 때문에 비휘발성 메모리 장치의 쓰임새가 점점 더 증가되고 있다. 특히, 비휘발성 메모리 장치중에서 플래시 메모리 장치는 데이터를 저장하고 판독하는 편리성으로 인해 점점 더 널리 사용되고 있는 반도체 메모리 장치이다.

일반적으로 플래시 메모리 장치는 낸드형 플래시 메모리 장치와 노어형 플래시 메모리 장치가 있다. 노어형 플래시 메모리 장치는 단위기억소자로 사용되는 하나의 모스트랜지스터에 워드라인과 비트라인이 각각 연결되는 구조이다. 일반적인 디램과 같이, 다수의 비트라인과 다수의 워드라인이 교차하며 배치되고, 교차점마다 단위기억소자로 사용되는 모스트랜지스터가 배치되는 구조이다. 낸드형 플래시 메모리 장치는 메모리 장치의 고집적화를 위해 단위기억소자로 사용되는 모스트랜지스터들이 직렬로 접속 즉, 인접한 셀끼리 드레인 또는 소오스를 서로 공유하는 구조로되어 한 개의 스트링(string)을 구성한다. 따라서 노어형 플래시 메모리 장 치는 데이터를 쓰고, 판독하는 속도가 빠르나 고집적화에 불리하며, 낸드형 플래시 메모리 데이터의 쓰고 판독속도는 느리나, 고집적화에 유리하다. 최근에는 많은 데이터를 저장하고 이동할 수 있는 반도체 메모리 장치에 대한 요구가 높아지고 있기 때문에, 낸드형 플래시 메모리 장치의 사용처가 증가되고 있다.

플래시 메모리 장치에 데이터를 저장하는 과정은 프로그래동작과 소거 동작이 있다. 프로그래밍 동작은 플래시 메모리 장치의 단위기억소자로 사용되고 있는 모스트랜지스터의 문턱전압을 변동시키는 과정을 말하며, 소거동작은 단위기억소자로 사용하고 있는 모스트랜지스터의 문턱전압을 원래래도 되돌리는 것을 말한다. 예를 들어 프로그래밍동작에서 데이터 '1' 을 저장할 단위기억소자들의 모스트랜지스터들 문턱전압을 모두 일정한 레밸이상까지 낮추어 놓고, 데이터 '0'을 저장할 단위기억소자들의 모스트랜지스터들 문턱전압은 그대로 두는 것이다.

도1은 종래기술에 의한 플래시 메모리 장치의 구동방법을 나타내는 파형도이다.

특히, 도1에는 일반적으로 플래시 메모리 장치의 프로그래밍 동작에 사용하는 방법인 ISPP 방법에 의해 프로그래밍하기 위한 파형이 도시되어 있다.

전술한 바와 같이, 플래시 메모리 장치에서 프로그래밍을 수행할 때에 ISPP라는 방식으로 한다. ISPP는 문턱전압을 변경해야 하는 단위셀의 모스트랜지스터를 변경하는데 있어서, 처음에 예정된 낮은 프로그래밍 전압을 인가하고, 그 이후에 프로그래밍이 안된 단위셀의 모스트랜지스터들만 점차 단계적으로 높은 프로그래밍 전압을 인가한다.

예를 들어 설명하면, 프로그래밍전압으로 16V를 프로그래밍이 될 모든 단위셀의 모스트랜지스터에 인가하고, 여기서 검증용 펄스를 인가하여, 프로그래밍이 될 모든 단위셀의 모스트래지스터의 문턱전압을 검증한다. 문턱전압의 변경이 없는 단위셀의 모스트랜지스터들만 다시 200mV 정도 높은 16.2V를 인가한다. 여기서 검증용 펄스를 인가하여, 프로그래밍이 될 모든 단위셀의 모스트래지스터의 문턱전압을 검증한다. 이어서 문턱전압의 변경이 없는 단위셀의 모스트랜지스터들만 다시 200mV 정도 더 높은 16.4V를 인가한다. 이렇게 단계적으로 프로그래밍 전압을 높여나가서 프로그래밍이 되어야할 모든 단위셀의 모스트랜지스터들의 문턱전압을 변경시킨다. 여기서 검증용 펄스를 인가하는 과정은 리드 동작과 같은 방식으로 이루어진다.

이렇게 ISPP 방법으로 프로그래밍을 수행하면, 프로그래밍이 되어야할 모든 단위셀에 프로그래밍을 신뢰성있게 할 수 있으며, 프로그래밍된 문턱전압의 분포를 일정정도는 좁힐 수 있다. 그러나, 지금의 ISPP 방법에 의해 프로그래밍된 단위셀의 문턱전압 분포를 더 좁여지기를 요구받고 있다.

본 발명은 프로그래밍 이후에 프로그래미이된 단위셀의 모스트랜지스터들의 문턱전압 범위를 좁힐 수 있는 플래시 메모리 장치의 구동방법을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 제1 프로그래밍 전압을 프로그래밍이 되어야하는 다수의 단위셀에 인가하는 단계; 제1 검증펄스를 상기 다수의 단위셀에 인가하여 프로그래밍 상태를 검증하는 단계; 상기 제1 검증펄스보다 더 높은 전압레벨을 가지는 제2 검증펄스를 상기 제1 검증펄스에 의해 프로그래밍되지 않은 것으로 판단된 단위셀에 인가하는 단계; 상기 제1 검증펄스에는 프로그래밍되지 않은 것으로 판단되었으나, 상기 제2 검증펄스에 의해 프로그래밍된 것으로 판단된 단위셀에 상기 제1 프로그래밍 전압에다 제1 스텝전압 만큼 더한 제2 프로그래밍 전압을 상기 다수의 단위셀에 인가하는 단계; 및 상기 제1 검증펄스 및 제2 검증펄스에 의해 프로그래밍되지 않은 것으로 판단되는 단위셀에 상기 제1 프로그래밍 전압에다 제2 스텝전압 만큼 더한 제3 프로그래밍 전압을 상기 다수의 단위셀에 인가하는 단계를 포함하는 플래시 메모리 장치의 구동방법을 제공한다.

본 발명은 프로그램이 완료된 이후에 문턱전압의 분포를 조밀하게 하고자 한다. 이를 위해 프로그래밍 전압을 인가하고, 검증 펄스를 2단계로 인가하는 방법을 사용한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플래시 메모리 장치의 구동방법을 나타내는 파형도이다.

도2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 플래시 메모리 장치의 구동방법은 ISPP 방법에 의해 프로그래밍을 수행하는데,검증 펄스를 2개를 사용하는 것이 특징이다.

ISPP는 문턱전압을 변경해야 하는 단위셀의 모스트랜지스터를 변경하는데 있어서, 처음에 예정된 낮은 프로그래밍 전압을 인가하고, 그 이후에 프로그래밍이 안된 단위셀의 모스트랜지스터들만 점차 단계적으로 높은 프로그래밍 전압을 인가하는데, 한번 프로그래밍 전압을 인가한 이후에 검증 펄스를 2번 인가하고, 각각의 펄스에 따라 프로그래밍된 정도를 파악하여 다음에 인가하는 프로그래밍 전압을 2가지를 선택적으로 제공하는 것이다.

예를 들어 설명하면, 프로그래밍전압으로 16V를 프로그래밍이 될 모든 단위셀의 모스트랜지스터에 인가한다. 이어서 검증용 제1 펄스(V1)를 인가하여, 프로그래밍이 될 모든 단위셀의 모스트래지스터의 문턱전압을 검증한다. 이 때 프로그래밍이 완료된 단위셀은 더 이상 프로그래밍 전압을 인가하지 않는다. 이어서 검증용 제2 펄스(V2)를 프로그래밍이 되지 않은 단위셀에 인가한다. 제1 펄스(V1)보다 제2 펄스(V2)의 전압은 더 높게 하여 인가한다. 예를 들어 제1 펄스(V1)의 전압을 2.1V로하고, 제2 펄스(V2)의 전압을 2.2V로 할 수 있는 것이다. 따라서 제1 검증용 제1 펄스(V1)와 제2 펄스(V2)에 따라 현재 프로그래밍되지 않은 정도를 더 세분화하여 알 수 있다.

이후에 제1 펄스(V1)에 의해 프로그래밍되지 않은 것으로 판단된 단위셀에는 100mV정도만 더 높은 16.1V를 인가하고, 제2 펄스(V2)에 의해 프로그래밍되지 않은 것으로 판단된 단위셀에는 200mV 정도만 더 높은 16.2V의 전압을 인가한다. 다시 제1 펄스(V1)과 제2 펄스(V2)를 순차적으로 인가하여 각각 100mV와 200mV 정도 더 높은 프로그래밍 전압을 각각 선택된 단위셀에 인가한다. 이렇게 단계적으로 프로그래밍 전압을 높여나가서 프로그래밍이 되어야할 모든 단위셀의 모스트랜지스터들의 문턱전압을 변경시킨다.

이렇게 프로그래밍 과정을 수행하게 되면, 보다 문턱전압의 분포가 더 조밀하게 된 상태로 프로그래밍을 마칠 수 있다. 이렇게 프로그래밍된 모든 단위셀의 모스트랜지스터들의 문턱전압의 분포가 조밀하게 되면, 이웃한 단위셀간의 상호 간섭도 줄일 수 있고, 이레이져와 리드동작을 더 빠르게 수행할 수 있다.

도3은 도2에 도시된 플래시 메모리 장치의 구동방법을 나타내는 플로차트이다.

도3에 도시된 바와 같이, 스텝펄스 A는 이전 프로그래밍 전압보다 제1 간격만큼 더 큰 전압을 가진 펄스이고, 스텝펄스B는 이전 프로그래밍 전압보다 제2 간격만큼 더 큰 전압을 가진 펄스이다. 제1 검증 펄스로 검증하는 단계(S2)와 제2 검증 펄스로 검증하는 단계(S3)를 이용하여 단위셀의 모스트랜지스터가 문턱전압이 어느정도 변경되었는지 판단하고, 그에 따라 스텝펄스 A 또는 스텝펄스 B를 프로그래밍전압으로 사용하게 된다.

도4는 도2에 도시된 플래시 메모리 장치의 구동방법을 나타내는 그래프이다.

도4에 도시된 바와 같이, 플래시 메모리 장치에 대해 프로그래밍 과정을 진 행하다보면, 빠르게 프로그래밍되는 단위셀(Fast Cell)과 느리게 프로그램이되는 단위셀(Slow Cell)이 있다. 프로그래밍 되지 않은 단위셀중 스텝펄스A를 인가하였을 때에는 프로그래밍될 수 있는 경우, 스텝펄스B를 인가하였을 때에는 프로그래밍될 수 있는 경우를 검증펄스(V1,V2)를 인가하여 각각 선별하고, 그에 대응하는 프로그램이 될 수 있는 펄스를 사용하는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

본 발명에 의해서 플래시 메모리 장치의 프로그래밍된 단위셀의 문턱전압 분포가 더 좁아져야 더 쉽게 이레이저 동작을 수행하고, 리드동작에서 데이터를 쉽게 읽어낼 수 있다. 특히 단위셀의 문턱전압을 다양한 레벨로 가지게 되는 MLC의 경우에 본 발명을 적용하게 되면 데이터의 프로그래밍 및 리드동작을 보다 신뢰성있게 수행할 수 있다.

Claims (2)

1. 제1 프로그래밍 전압을 프로그래밍이 되어야하는 다수의 단위셀에 인가하는 단계;

   제1 검증펄스를 상기 다수의 단위셀에 인가하여 프로그래밍 상태를 검증하는 단계;

   상기 제1 검증펄스보다 더 높은 전압레벨을 가지는 제2 검증펄스를 상기 제1 검증펄스에 의해 프로그래밍되지 않은 것으로 판단된 단위셀에 인가하는 단계;

   상기 제1 검증펄스에는 프로그래밍되지 않은 것으로 판단되었으나, 상기 제2 검증펄스에 의해 프로그래밍된 것으로 판단된 단위셀에 상기 제1 프로그래밍 전압에다 제1 스텝전압 만큼 더한 제2 프로그래밍 전압을 상기 다수의 단위셀에 인가하는 단계; 및

   상기 제1 검증펄스 및 제2 검증펄스에 의해 프로그래밍되지 않은 것으로 판단되는 단위셀에 상기 제1 프로그래밍 전압에다 제2 스텝전압 만큼 더한 제3 프로그래밍 전압을 상기 다수의 단위셀에 인가하는 단계

   를 포함하는 플래시 메모리 장치의 구동방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 스텝전압보다 제2 스텝전압이 더 높은 전압레벨을 가지는 것을 특 징으로 하는 플래시 메모리 장치의 구동방법.

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