KR20090080588A - Non-volatile semiconductor memory device with dummy cells and method for adjusting threshold voltage of dummy cells - Google Patents

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KR20090080588A KR1020080006431A KR20080006431A KR20090080588A KR 20090080588 A KR20090080588 A KR 20090080588A KR 1020080006431 A KR1020080006431 A KR 1020080006431A KR 20080006431 A KR20080006431 A KR 20080006431A KR 20090080588 A KR20090080588 A KR 20090080588A
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Abstract

A nonvolatile semiconductor memory device and a method for controlling a threshold voltage of dummy cells are provided to minimize a read error due to read disturbance by programming the dummy cells quickly. A memory cell array(1) has dummy cells inside a cell string. The dummy cells have different threshold voltage. A sense amplifier and latch(2) senses and stores the input output data of the memory cell transistors inside the memory cell array. A column decoder(3) selects the bit lines. A low decoder(5) selects the word lines. A high voltage generating circuit(8) generates the voltage higher than the operation power voltage. A control circuit(7) controls the operation of the nonvolatile semiconductor memory device. A dummy cell controller(101) is connected to the control circuit. The dummy cell controller controls the threshold voltage of the dummy cells inside the memory cell array.

Description

더미 셀들을 갖는 불휘발성 반도체 메모리 장치 및 더미 셀들의 문턱전압 조절방법{Non-volatile semiconductor memory device with dummy cells and method for adjusting threshold voltage of dummy cells}Non-volatile semiconductor memory device with dummy cells and method for adjusting threshold voltage of dummy cells}

본 발명은 불휘발성 반도체 메모리에 관한 것으로, 특히 플로팅 게이트에 전하를 주입하거나 방출하는 것에 의해 데이터를 저장하는 불휘발성 반도체 메모리에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to nonvolatile semiconductor memories, and more particularly to nonvolatile semiconductor memories that store data by injecting or releasing charges into floating gates.

근래에 멀티미디어 단말기, 노트북 컴퓨터 등과 같은 정보처리 장치의 급속한 발전에 따라 정보처리 장치의 중요 부품으로서 채용되는 반도체 메모리 장치도 고속 동작화 및 대용량화되는 추세이다. In recent years, with the rapid development of information processing devices such as multimedia terminals, notebook computers, and the like, semiconductor memory devices employed as important components of the information processing devices have also become high-speed operation and large capacity.

통상적으로, 반도체 메모리 장치는 크게 휘발성 반도체 메모리 장치와 불휘발성 반도체 메모리 장치로 나뉘어진다. 휘발성 반도체 메모리 장치는 다시 다이나믹 랜덤 억세스 메모리(dynamic random access memory)와 스태틱 랜덤 억세스 메모 리 (static random access memory)로 분류될 수 있다. 그러한 휘발성 반도체 메모리 장치는 읽고 쓰는 속도 면에서는 빠르지만 외부 전원 공급이 끊기면 메모리 셀에 저장된 내용이 사라져 버리게 되는 단점을 갖는다. In general, semiconductor memory devices are largely divided into volatile semiconductor memory devices and nonvolatile semiconductor memory devices. Volatile semiconductor memory devices may be further classified into dynamic random access memory and static random access memory. Such a volatile semiconductor memory device is fast in terms of read and write speed, but has a disadvantage in that contents stored in a memory cell are lost when the external power supply is cut off.

한편, 불휘발성 반도체 메모리 장치는 마스크 롬(mask read only memory: MROM), 프로그래머블 리드 온리 메모리(programmable read only memory:PROM), 소거 및 프로그램 가능한 리드 온리 메모리(erasable programmable read only memory:EPROM), 전기적으로 소거 및 프로그램 가능한 리드 온리 메모리(electrically erasable programmable read only memory:EEPROM) 등으로 분류된다. The nonvolatile semiconductor memory device may include a mask read only memory (MROM), a programmable read only memory (PROM), an erasable and programmable read only memory (EPROM), and an electrical device. And erasable programmable read only memory (EEPROM).

상기한 종류의 불휘발성 반도체 메모리 장치는 외부의 전원 공급이 중단되더라도 메모리 셀내에 그 내용을 영구적으로 보존할 수 있기 때문에 전원 공급의 여하에 관계없이 보존되어야 할 내용을 기억시키는데 주로 쓰여진다. 그렇지만, 상기 MROM, PROM, EPROM의 경우에는 일반 사용자들이 전자적 시스템을 통해 자체적으로 소거와 쓰기(또는 프로그램)를 행하는 작업이 자유롭지 않다. 즉, 온-보오드(on-board)상태에서 프로그램된 내용을 소거하거나 재프로그램 하는 것이 용이하지 않은 것이다. 이와는 달리, 상기 EEPROM의 경우에는 전기적으로 소거와 쓰기를 행하는 작업이 시스템 자체적으로 가능하므로 계속적인 내용 갱신이 필요한 시스템 프로그램 저장장치나 보조기억장치로의 응용이 지속적으로 확대되고 있는 실정이다. The nonvolatile semiconductor memory device of this kind is mainly used to store contents to be preserved regardless of the power supply since the contents can be permanently stored in the memory cell even when the external power supply is interrupted. However, in the case of the MROM, PROM, and EPROM, general users are not free to erase and write (or program) themselves through an electronic system. In other words, it is not easy to erase or reprogram the programmed contents on-board. On the other hand, in the case of the EEPROM, since the operation of electrically erasing and writing is possible by the system itself, the application to the system program storage device or the auxiliary memory device requiring continuous contents update is continuously expanding.

최근의 컴퓨터 또는 마이크로 프로세서에 의해 제어되는 여러 전자적 장치들은 고밀도의 전기적으로 소거 및 프로그램 가능한 상기 EEPROM의 개발을 더욱 요구 하고 있다. 더욱이, 디지털 카메라 등의 데이터 저장장치는 사이즈가 컴팩트할 것이 요구되며, 또한 휴대용 컴퓨터 또는 노트북 크기의 바테리 전원 컴퓨터 시스템에서 보조 메모리 장치로써 회전 자기 디스크를 가지는 하드 디스크 장치를 사용하는 것은 상대적으로 넓은 면적을 점유하기 때문에, 그러한 시스템의 설계자들은 보다 작은 면적을 점유하는 고밀도, 고성능의 EEPROM의 개발에 큰 흥미를 가진다. Many electronic devices controlled by modern computers or microprocessors further require the development of high density, electrically erasable and programmable EEPROMs. Moreover, data storage devices such as digital cameras are required to be compact in size, and in the case of a portable computer or notebook-sized battery-powered computer system, the use of a hard disk device having a rotating magnetic disk as a secondary memory device is relatively large. Designers of such systems are very interested in the development of high density, high performance EEPROMs that occupy smaller areas.

EEPROM 설계 및 제조기술이 진보됨에 따라 출현된 플래쉬 소거기능을 가지는 낸드타입 플래쉬(Flash) EEPROM은 통상의 EEPROM에 비해 집적도가 높아 대용량 보조기억장치로의 응용에 매우 유리하다. 상기 플래쉬 EEPROM은 단위 메모리 셀 어레이 구성을 어떤 형태로 가지느냐에 따라 NAND 타입(type), NOR 타입, 또는 AND 타입으로 구별되는데, NAND 타입(type)이 NOR나 AND 타입에 비해 높은 집적도를 갖는다는 것은 본 분야에서 널리 알려져 있다. NAND-type flash EEPROMs with flash erase function, which have emerged with the advancement of EEPROM design and manufacturing technology, have a high degree of integration compared to conventional EEPROMs, which is very advantageous for application to large capacity auxiliary storage devices. The flash EEPROM is classified into a NAND type, a NOR type, or an AND type according to the type of a unit memory cell array configuration. It is understood that the NAND type has a higher degree of integration than the NOR or AND type. It is well known in the art.

도 1은 통상적인 불휘발성 반도체 메모리 장치의 블록도이다. 상기 도 1에 보여지는 장치 블록들은 2004년 4월 22일자로 일본에서 공개된 일본특허공개번호 2004-127346호에 개시된 바 있다. 1 is a block diagram of a conventional nonvolatile semiconductor memory device. The device blocks shown in FIG. 1 have been disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-127346 published in Japan on April 22, 2004.

도 1에서, 메모리 셀 어레이(1), 메모리 셀 트랜지스터들의 입출력 데이터를 감지하고 저장하는 센스앰프 및 래치(2), 비트라인들을 선택하기 위한 컬럼 디코더(3), 입출력 버퍼(4), 워드라인들을 선택하기 위한 로우 디코더(5), 어드레스 레지스터(6), 동작전원 전압보다 높은 고전압을 생성하는 고전압 발생회로(8), 및 메모리 장치의 동작을 제어하는 제어회로(7)를 구비한 NAND 타입 EEPROM의 블록 연결구성이 보여진다. 1, a memory cell array 1, a sense amplifier and latch 2 for sensing and storing input and output data of memory cell transistors, a column decoder 3 for selecting bit lines, an input and output buffer 4, a word line NAND type with a row decoder 5 for selecting them, an address register 6, a high voltage generating circuit 8 for generating a high voltage higher than the operating power supply voltage, and a control circuit 7 for controlling the operation of the memory device. The block connection configuration of the EEPROM is shown.

도 2a는 도 1중 메모리 셀 어레이(1)내의 메모리 셀들에 대한 연결 구조를 보인 등가회로도이다. 상기 메모리 셀 어레이(1)는 셀 스트링(또는 낸드 셀 유닛)을 복수로 가지지만, 도면에서는 편의상 이븐 비트라인(BLe)에 연결된 제1 셀 스트링(1a)과 오드 비트라인(BLo)에 연결된 제2 셀 스트링(1b)만이 도시되어 있다. FIG. 2A is an equivalent circuit diagram illustrating a connection structure of the memory cells in the memory cell array 1 of FIG. 1. The memory cell array 1 has a plurality of cell strings (or NAND cell units), but for convenience, the memory cell array 1 may include a first cell string 1a connected to an even bit line BLe and an odd bit line BLo. Only the two cell string 1b is shown.

상기 제1 셀 스트링(1a)은, 드레인이 비트라인(BLe)에 접속된 스트링 선택 트랜지스터(SST1)와, 소오스가 공통 소오스 라인(CSL)에 접속된 그라운드 선택 트랜지스터(GST1)와, 상기 스트링 선택 트랜지스터(SST1)의 소오스와 상기 그라운드 선택 트랜지스터(GST1)의 드레인 사이에 드레인-소오스 채널들이 직렬로 접속된 복수의 메모리 셀 트랜지스터들(MC31a,MC30a,...,MC0a)로 이루어져 있다. 유사하게, 상기 제2 셀 스트링(1b)은, 드레인이 비트라인(BLo)에 접속된 스트링 선택 트랜지스터(SST2)와, 소오스가 공통 소오스 라인(CSL)에 접속된 그라운드 선택 트랜지스터(GST2)와, 상기 스트링 선택 트랜지스터(SST2)의 소오스와 상기 그라운드 선택 트랜지스터(GST2)의 드레인 사이에 드레인-소오스 채널들이 직렬로 접속된 복수의 메모리 셀 트랜지스터들(MC31b,MC30b,...,MC0b)로 이루어져 있다.The first cell string 1a includes a string select transistor SST1 having a drain connected to a bit line BLe, a ground select transistor GST1 having a source connected to a common source line CSL, and the string selection. A plurality of memory cell transistors MC31a, MC30a, ..., MC0a having drain-source channels connected in series between the source of the transistor SST1 and the drain of the ground select transistor GST1. Similarly, the second cell string 1b includes a string select transistor SST2 having a drain connected to the bit line BLo, a ground select transistor GST2 having a source connected to the common source line CSL, And a plurality of memory cell transistors MC31b, MC30b, ..., MC0b having drain-source channels connected in series between the source of the string select transistor SST2 and the drain of the ground select transistor GST2. .

스트링 선택 라인(SSL)에 인가되는 신호는 상기 스트링 선택 트랜지스터들(SST1,SST2)의 게이트에 공통으로 인가되고, 그라운드 선택 라인(GSL)에 인가되는 신호는 그라운드 선택 트랜지스터들(GST1,GST2)의 게이트에 공통으로 인가된다. 워드라인들(WL0-WL31)은 동일 행에 속하는 메모리 셀 트랜지스터들의 콘트롤 게이트에 등가적으로 공통으로 연결된다. 도 1의 센스앰프 및 래치(2)와 동작적으로 연결되는 비트라인들(BLe,BLo)은 상기 워드라인들(WL0-WL31)과는 다른 층에서 교차되 게 배치되며 비트라인들끼리는 동일층에서 서로 평행하게 배치된다. The signal applied to the string select line SSL is commonly applied to the gates of the string select transistors SST1 and SST2, and the signal applied to the ground select line GSL is applied to the ground select transistors GST1 and GST2. Commonly applied to the gate. The word lines WL0-WL31 are equally connected to the control gates of the memory cell transistors belonging to the same row. The bit lines BLe and BLo operatively connected to the sense amplifier and latch 2 of FIG. 1 are arranged to cross each other in a different layer from the word lines WL0-WL31, and the bit lines are the same layer. In parallel to each other.

상기 NAND 타입 EEPROM의 동작 중 소거, 쓰기, 및 리드 동작은 다음과 같이 일반적으로 수행된다. 소거와 프로그램(또는 쓰기)동작은 공지의 F-N터널링 전류(tunneling current)를 이용함으로써 달성된다. 예컨대, 소거 시에는 도 3에서 보여지는 기판(10)에 매우 높은 전위를 인가하고 메모리 셀 트랜지스터의 CG(콘트롤 게이트:20)에 낮은 전위를 인가한다. 이 경우에 CG와 FG(플로팅 게이트:18)사이의 커패시턴스와 FG와 기판사이의 커패시턴스와의 커플링 비에 의해 결정된 전위가 상기 FG(18)에 인가된다. 상기 FG에 인가된 플로팅 게이트 전압 Vfg와 기판에 인가된 기판전압 Vsub간의 전위차가 F-N 터널링을 일으킬 수 있는 전위차보다 크면 상기 FG에 모여 있던 전자들이 FG에서 기판으로 이동하게 된다. 이와 같은 동작이 일어나면 CG, FG와 소오스(12) 및 드레인(14)으로 구성된 메모리 셀 트랜지스터의 문턱전압 Vt가 낮아지게 된다. 상기 Vt가 충분히 낮아져서 CG와 소오스에 0 V를 인가하더라도 드레인에 적당히 높은 양의 전압을 가했을 때 전류가 흐르게 되면 우리는 이것을 "ERASE"되었다 라고 하고, 논리적으로(logically) "1" 로서 흔히 표시한다. Erase, write, and read operations during the operation of the NAND type EEPROM are generally performed as follows. Erase and program (or write) operations are accomplished by using known F-N tunneling currents. For example, during erasing, a very high potential is applied to the substrate 10 shown in FIG. 3 and a low potential is applied to the CG (control gate 20) of the memory cell transistor. In this case, a potential determined by the capacitance between CG and FG (floating gate) 18 and the coupling ratio between the FG and the capacitance between the substrate is applied to the FG 18. If the potential difference between the floating gate voltage Vfg applied to the FG and the substrate voltage Vsub applied to the substrate is greater than the potential difference that may cause F-N tunneling, electrons collected in the FG move from the FG to the substrate. When such an operation occurs, the threshold voltage Vt of the memory cell transistor including the CG, FG, the source 12, and the drain 14 is lowered. Even when the Vt is sufficiently low and 0 V is applied to the CG and the source, when the current flows when a moderately high voltage is applied to the drain, we say that it is "ERASE" and logically denoted as "1". .

한편, 쓰기 시에는 소오스(12)와 드레인(14)에 0 V를 인가하고 CG(20)에 매우 높은 전압을 인가하게 된다. 이 때 채널 영역엔 반전층(inversion layer)이 형성되면서 소오스와 드레인이 모두 0 V의 전위를 갖게 된다. CG와 FG사이 그리고 FG와 채널 영역사이의 커패시턴스의 비에 의해 결정된 Vfg와 Vchannel (0 V)사이에 인가된 전위차가 F-N 터널링을 일으킬 수 있을 만큼 충분히 커지면 전자가 채널영역에서 FG로 이동하게 된다. 이 경우 Vt가 증가하게 되며 미리 설정한 양의 전압을 CG에 가하고 소오스에는 0 V를 가하고 드레인에 적당한 양의 전압을 가했을 때 전류가 흐르지 않게 되면 우리는 이것을 "PROGRAM" 되었다 라고 하고 논리적으로 "0" 으로 흔히 표시한다.On the other hand, during writing, 0 V is applied to the source 12 and the drain 14 and a very high voltage is applied to the CG 20. At this time, an inversion layer is formed in the channel region so that both the source and the drain have a potential of 0V. If the potential difference applied between Vfg and Vchannel (0 V), determined by the ratio of capacitances between CG and FG and between the FG and channel regions, is large enough to cause F-N tunneling, electrons move from the channel region to FG. In this case, Vt increases, and if the current is not flowing when a preset positive voltage is applied to CG, 0 V is applied to the source, and a proper voltage is applied to the drain, we call it "PROGRAM." "Is often indicated.

상기 제1,2 셀 스트링(1a,1b)과 같은 셀 스트링을 복수로 갖는 메모리 셀 어레이의 구성에서 페이지 단위는 동일 워드라인에 콘트롤 게이트가 공통으로 연결된 메모리 셀 트랜지스터들을 칭한다. 복수개의 메모리 셀 트랜지스터들을 포함하는 복수개의 페이지들은 셀 블록이라고 칭해지며, 하나의 셀 블럭의 단위는 통상적으로 비트라인 당 한개 또는 복수개의 셀 스트링들을 포함한다. 낸드 플래쉬 메모리는 고속프로그래밍을 위하여 페이지 프로그램 모우드를 가지고 있다. 페이지 프로그램 동작은 데이터 로딩동작과 프로그램 동작으로 구성된다. 데이터 로딩동작은 입출력 단자들로부터 바이트 크기의 데이터를 순차적으로 데이터 레지스터들에 래치 및 저장하는 동작이다. 데이터 레지스터는 각 비트라인에 대응할 수 있게 제공되어 있다. 프로그램 동작은 상기 데이터 레지스터들에 저장된 데이터를 비트라인들을 통해 선택된 워드라인상의 메모리 트랜지스터들로 일시에 기입하는 동작이다. In a configuration of a memory cell array having a plurality of cell strings such as the first and second cell strings 1a and 1b, page units refer to memory cell transistors in which a control gate is commonly connected to the same word line. A plurality of pages including a plurality of memory cell transistors is called a cell block, and a unit of one cell block typically includes one or a plurality of cell strings per bit line. NAND flash memory has a page program mode for high speed programming. The page program operation consists of a data loading operation and a program operation. The data loading operation sequentially latches and stores byte sized data from the input / output terminals in the data registers. Data registers are provided to correspond to each bit line. A program operation is an operation of temporarily writing data stored in the data registers into memory transistors on a selected word line through bit lines.

상기한 바와 같은 NAND 타입 EEPROM은 일반적으로 리드(read, 읽기), 프로그램(program, 쓰기)동작을 페이지 단위로 수행하고, 소거(erase)동작을 블록 단위로 수행한다. 실제적으로, 상기 메모리 셀 트랜지스터의 FG와 채널간에 전자가 이동되는 현상은 프로그램과 소거동작에서만 일어나며, 리드동작에서는 상기 소거 및 프로그램 동작들이 종료된 후 메모리 셀 트랜지스터에 저장된 데이터를 해침이 없이 그대로 읽기만 하는 동작이 일어난다.The NAND type EEPROM as described above generally performs read (read), program (write) operations in units of pages, and erase operations in units of blocks. In practice, the electron movement between the FG and the channel of the memory cell transistor occurs only in the program and erase operations, and in the read operation, the data stored in the memory cell transistor is read as it is without harmless after the erase and program operations are completed. The action takes place.

리드(read )동작에서, 메모리 셀 트랜지스터의 비선택된 CG에는 선택된 메모리 셀 트랜지스터의 CG에 인가되는 선택 리드 전압(Vr)보다 더 높은 전압(통상적으로 리드전압)이 인가된다. 그러면 선택된 메모리 셀 트랜지스터의 프로그램 상태에 따라 대응되는 비트라인 상에는 전류가 흐르거나 흐르지 않게 된다. 정해진 전압조건에서 프로그램된 메모리 셀의 문턱전압(threshold voltage)이 기준치보다 높으면 그 메모리 셀은 오프셀(off-cell)로 판독되어 대응되는 비트라인 상에는 높은 레벨의 전압이 충전된다. 반대로, 프로그램된 메모리 셀의 문턱전압이 기준치보다 낮으면 그 메모리 셀은 온셀(on-cell)로 판독되어 해당하는 비트라인은 낮은 레벨로 방전된다. 이러한 비트라인의 상태는 상기 페이지 버퍼라고 불리우는 센스앰프를 통하여 "0" 이나 "1"로 최종적으로 판독되는 것이다.In a read operation, a voltage (typically a read voltage) higher than the selection read voltage Vr applied to the CG of the selected memory cell transistor is applied to the unselected CG of the memory cell transistor. Then, current may or may not flow on the corresponding bit line according to the program state of the selected memory cell transistor. If a threshold voltage of a programmed memory cell is higher than a reference value under a predetermined voltage condition, the memory cell is read off-cell and a high level voltage is charged on a corresponding bit line. On the contrary, if the threshold voltage of the programmed memory cell is lower than the reference value, the memory cell is read on-cell and the corresponding bit line is discharged to a low level. This bit line state is finally read as "0" or "1" through the sense amplifier called the page buffer.

상기 셀 스트링 내의 메모리 셀 트랜지스터들은 초기에 예를 들면, 약 -3V 이하의 문턱 전압을 갖도록 소거된다. 이후에, 메모리 셀 트랜지스터를 프로그램하기 위해서, 소정 시간 동안 선택된 메모리 셀의 워드 라인으로 고전압을 인가하면, 상기 선택된 메모리 셀이 더 높은 문턱 전압으로 변화되는 반면에, 프로그램시 선택되지 않은 메모리 셀들의 문턱 전압들은 변화되지 않는다.Memory cell transistors in the cell string are initially erased to have a threshold voltage of, for example, about −3V or less. Subsequently, if a high voltage is applied to the word line of the selected memory cell for a predetermined time to program the memory cell transistor, the selected memory cell is changed to a higher threshold voltage, while the threshold of memory cells not selected during programming. The voltages do not change.

도 2b는 리드동작 모드에서 도 2a의 등가회로에 인가되는 바이어스 전압 관계를 보여주는 도면이다. 리드동작 모드에서, 이븐 비트라인(BLe)이 선택된 경우라고 하면 선택된 이븐 비트라인(BLe)에는 예를 들어 0.7V가 프리차아지 전압으로서 인가되고, 비선택된 오드 비트라인(BLo)에는 예를 들어 노이즈 쉴딩을 위한 전압으 로서 0V가 인가된다. 이 경우에 제1 셀 스트링(1a)내의 메모리 셀 트랜지스터(MC0a)가 선택된 경우라고 하면, 선택된 워드라인(WL0)에는 선택 리드전압(Vr)이 인가되고, 비선택된 워드라인들((WL1-WL31)과 스트링 선택 라인(SSL) 및 그라운드 선택 라인(GSL)에는 리드전압(Vread)이 인가된다. 또한, 공통 소오스 라인(CSL)에는 OV가 인가된다. FIG. 2B illustrates a bias voltage relationship applied to the equivalent circuit of FIG. 2A in the read operation mode. FIG. In the read operation mode, when the even bit line BLe is selected, for example, 0.7 V is applied as the precharge voltage to the selected even bit line BLe, and for example, to the unselected odd bit line BLO. 0V is applied as the voltage for noise shielding. In this case, when the memory cell transistor MC0a in the first cell string 1a is selected, the selection read voltage Vr is applied to the selected word line WL0 and the unselected word lines WL1-WL31 are selected. ), A read voltage Vread is applied to the string select line SSL and the ground select line GSL, and OV is applied to the common source line CSL.

상기와 같은 예의 전압 바이어싱에 의해, 선택된 제1 셀 스트링(1a)내의 메모리 셀 트랜지스터(MC0a)에 저장된 데이터가 감지되어 리드동작이 달성된다. 보다 구체적으로, 스트링 선택 트랜지스터(SST1)와 그라운드 선택 트랜지스터(GST1) 및 메모리 셀 트랜지스터들(MC01-MC31a)이 턴온 상태로 될 때 상기 메모리 셀 트랜지스터(MC0a)의 문턱전압(threshold voltage) 값에 따라 선택 비트라인(BLe)의 전압은 0V의 레벨로 방전되거나 설정된 전압을 거의 그대로 유지하게 된다. 만약, 선택된 메모리 셀 트랜지스터의 문턱전압이 기준치보다 낮은 경우라면 선택 비트라인(BLe)에서 공통 소오스라인(CSL)까지의 전류 통로가 형성되어 선택 비트라인(BLe)은 낮은 레벨로 방전된다. 따라서, 선택 비트라인(BLe)에 연결된 센스앰프는 선택된 메모리 셀 트랜지스터를 온셀(on-cell, 데이터 0 또는 1)이라고 감지한다. 만약, 선택된 메모리 셀의 플로팅 게이트에 전자가 주입되어 문턱전압이 기준치보다 높은 경우라면 선택 비트라인(BLe)에서 공통 소오스라인(CSL)까지의 전류 통로가 형성되지 않아 선택 비트라인(BLe)에 프리차아지된 전압은 거의 그 레벨상태를 유지하게 된다. 이 경우에 선택 비트라인(BLe)에 연결된 센스앰프는 선택된 메모리 셀을 오프 셀(off-cell, 데이터 1 또는 0)이라고 감지한다. By the voltage biasing of the above example, the data stored in the memory cell transistor MC0a in the selected first cell string 1a is sensed to achieve a read operation. More specifically, when the string select transistor SST1, the ground select transistor GST1, and the memory cell transistors MC01-MC31a are turned on according to a threshold voltage value of the memory cell transistor MC0a. The voltage of the selection bit line BLe is discharged to a level of 0V or substantially maintains the set voltage. If the threshold voltage of the selected memory cell transistor is lower than the reference value, a current path is formed from the selection bit line BLe to the common source line CSL to discharge the selection bit line BLe to a low level. Therefore, the sense amplifier connected to the selection bit line BLe senses the selected memory cell transistor as an on-cell (data 0 or 1). If electrons are injected into the floating gate of the selected memory cell and the threshold voltage is higher than the reference value, a current path from the selection bit line BLe to the common source line CSL is not formed and is free in the selection bit line BLe. The charged voltage remains almost at that level. In this case, the sense amplifier connected to the selection bit line BLe detects the selected memory cell as an off-cell (data 1 or 0).

위와 같은 리드동작 모드에서 비선택된 비트라인(BLo)에 연결된 제2 셀 스트링(1b)내의 메모리 셀 트랜지스터들(MC31b,MC30b,...,MC1b)의 콘트롤 게이트에도 에도 상기 리드전압(Vread)이 인가되므로, 비선택된 메모리 셀 트랜지스터들(MC31b,MC30b,...,MC1b:A)은 전기적 스트레스를 받게 된다. 전기적 스트레스에 의해 유발되는 리드 디스터브 문제는 도 3을 참조시 보다 명확해질 것이다. In the above read operation mode, the read voltage Vread is also applied to the control gates of the memory cell transistors MC31b, MC30b, ..., MC1b in the second cell string 1b connected to the unselected bit line Blo. Since it is applied, the unselected memory cell transistors MC31b, MC30b, ..., MC1b: A are subjected to electrical stress. Lead disturb problems caused by electrical stress will be more apparent with reference to FIG. 3.

도 3은 도 2b내의 선택된 비트라인과 비선택된 비트라인에 연결된 메모리 셀에 각기 나타나는 전압 스트레스를 설명하기 위해 제시된 도면이다. 도 3에서 도면을 기준으로 좌측에 보여지는 메모리 셀 트랜지스터(MCib)는 도 2b의 제2 셀 스트링(1b)내의 비선택된 메모리 셀 트랜지스터들(MC31b,MC30b,...,MC1b:A)중 어느 하나를 나타낸다. 또한, 도면을 기준으로 우측에 보여지는 메모리 셀 트랜지스터(MCia)는 도 2b의 선택된 비트라인(BLe)에 연결된 비선택된 메모리 셀 트랜지스터들(MC31a,MC30a,...,MC1a)중 어느 하나를 나타낸다. FIG. 3 is a diagram for describing voltage stresses respectively occurring in memory cells connected to selected bit lines and unselected bit lines in FIG. 2B. In FIG. 3, the memory cell transistor MCib shown on the left side of the drawing may be any of the unselected memory cell transistors MC31b, MC30b,..., MC1b: A in the second cell string 1b of FIG. 2B. Indicates one. Also, the memory cell transistor MCia shown on the right side of the drawing may represent any one of the unselected memory cell transistors MC31a, MC30a,..., MC1a connected to the selected bit line BLe of FIG. 2B. .

메모리 셀 트랜지스터의 문턱전압이 약 -3V 이고, 콘트롤 게이트(20)의 하부에 형성되어 있는 ONO 등과 같은 층간 유전막(19)과 플로팅 게이트(18)의 하부에 형성되어 있는 게이트 산화막 등과 같은 게이트 절연막(16)에 의한 커패시터들의 비를 가리키는 커플링 비가 약 0.5라고 하자. 그리고, 게이트 절연막(16)의 두께를 약 80Å이라고 하고, 콘트롤 게이트(20)에 약 6.5V의 리드전압(Vread)이 인가된다고 하면, 상기 메모리 셀 트랜지스터(MCib)는 메모리 셀 트랜지스터(MCia)에 비해 드레인-소오스 채널 전압이 0.7V 만큼 낮으므로 게이트 절연막 예컨대 게이트 산화막(16)에는 상대적으로 강한 전계가 작용하게 된다. 예컨대, 도면에서 보여지는 바 와 같이, 상기 메모리 셀 트랜지스터(MCib)의 게이트 산화막(16)이 받는 전기적 스트레스 즉 전계는 약 6MV/cm 이고, 상기 메모리 셀 트랜지스터(MCia)의 게이트 산화막(16)이 받는 전계는 약 5.1MV/cm 이다. 도 3에서와 같이 종래의 리드동작 모드에서 전기적 스트레스를 가장 많이 받게 되는 메모리 셀들은 인접 비트라인에 대하여 노이즈 쉴딩 역할을 하기 위해 0V가 인가되는 비트라인에 연결된 비선택 메모리 셀 트랜지스터들(MCib)이다. 한편, 선택된 비트라인에 연결된 비선택 메모리 셀들(MCia)은 채널 전압이 0.5V 내지 0.7V 로 유지되므로, 상대적으로 리드 디스터브를 덜 받는다. The threshold voltage of the memory cell transistor is about -3V, and a gate insulating film such as an interlayer dielectric film 19 such as ONO formed under the control gate 20 and a gate oxide film formed under the floating gate 18 ( Let the coupling ratio indicate the ratio of capacitors by 16) to about 0.5. When the thickness of the gate insulating layer 16 is about 80 kV and a read voltage Vread of about 6.5 V is applied to the control gate 20, the memory cell transistor MCib is applied to the memory cell transistor MCia. In comparison, since the drain-source channel voltage is as low as 0.7V, a relatively strong electric field is applied to the gate insulating layer, for example, the gate oxide layer 16. For example, as shown in the drawing, an electrical stress, or an electric field, applied to the gate oxide layer 16 of the memory cell transistor MCib is about 6 MV / cm, and the gate oxide layer 16 of the memory cell transistor MCia is The receiving electric field is about 5.1 MV / cm. As shown in FIG. 3, the memory cells that are most subjected to electrical stress in the conventional read operation mode are unselected memory cell transistors MCib connected to a bit line to which 0 V is applied in order to act as a noise shielding for adjacent bit lines. . On the other hand, the non-selected memory cells MCia connected to the selected bit line receive less read disturb since the channel voltage is maintained at 0.5V to 0.7V.

상술한 바와 같이, 리드동작 모드에서 비선택된 비트라인에 연결된 비선택 메모리 셀 트랜지스터들은 낮은 채널 전압에 기인하여 상대적으로 많은 전기적 스트레스를 받게 됨을 알 수 있다. 그러한 전기적 스트레스는 보다 고집적화되는 최근의 메모리 제조공정에서 리드 디스터브를 유발할 수 있는 확률을 보다 크게 한다. 게이트 산화막이 보다 얇은 두께로 제조되고, 콘트롤 게이트의 하부와 액티브 영역과의 거리가 짧아지는 경우에, 위와 같은 전기적 스트레스는 메모리 셀 트랜지스터의 문턱전압 값을 조금씩 시프팅 시킬 수 있다. 따라서, 리드동작 모드에서 문턱전압 값이 변화된 메모리 셀 트랜지스터가 선택된 경우에, 리드 디스터브에 의한 리드 에러가 초래될 수 있다. As described above, it can be seen that the unselected memory cell transistors connected to the unselected bit lines in the read operation mode are subject to relatively high electrical stress due to the low channel voltage. Such electrical stresses increase the probability of causing lead disturb in recent densified memory fabrication processes. When the gate oxide film is made thinner and the distance between the lower portion of the control gate and the active region becomes shorter, the above electrical stress may shift the threshold voltage value of the memory cell transistor little by little. Therefore, when the memory cell transistor whose threshold voltage value is changed in the read operation mode is selected, a read error may be caused by the read disturb.

더욱이, 플래쉬 EEPROM의 메모리 셀 영역 중에서 리드 동작이 주로 수행되는 영역은 고속의 억세스가 요구되는 롬 테이블 정보나 메인 메모리 셀 어레이의 저장데이터에 대한 인덱싱 정보 등과 같은 소수의 코드 데이터가 들어있는 영역일 수 있다. 그러한 영역에 속해 있는 메모리 셀들에 대하여는 리드 동작에 의한 리드 디스터브(disturbance)가 발생되는 경우에, 매우 심각한 상황이 초래된다. 메모리 셀들의 문턱 전압의 변동을 야기하는 리드 디스터브에 의해 리드 에러가 발생된 경우, 에러 코렉션 코드 등의 로직에 의해서도 리드 에러를 갖는 데이터는 정상적으로 구제되기 어려우므로, 반도체 메모리 장치의 전체불량을 야기할 수 있다. Furthermore, the area where the read operation is mainly performed among the memory cell areas of the flash EEPROM may be an area containing a small number of code data such as ROM table information requiring high-speed access or indexing information about stored data of the main memory cell array. have. For memory cells belonging to such an area, a very serious situation is caused when a read disturbance occurs due to a read operation. When a read error occurs due to a read disturb that causes a change in the threshold voltage of the memory cells, data having a read error is difficult to be normally recovered even by logic such as an error correction code, thereby causing a total defect of the semiconductor memory device. can do.

따라서, 불휘발성 반도체 메모리에서 리드 디스터브 문제를 최소화 또는 줄일 수 있는 해결책 중 하나가 본원 출원인에 의해 선출원된 대한민국 특허출원 번호 10-2006-127849에 개시된 바 있다. 상기 선행기술에 따르면, 비선택 비트라인에 연결되어 있는 메모리 셀들의 채널 전압이 동작전원 전압 이상의 레벨로 유지되도록 하기 위한 플로팅 형성 스위칭부가 메모리 셀 어레이 내에 구비된다. Accordingly, one of the solutions for minimizing or reducing the read disturb problem in the nonvolatile semiconductor memory has been disclosed in Korean Patent Application No. 10-2006-127849 filed by the applicant of the present application. According to the prior art, a floating formation switching unit is provided in the memory cell array to maintain the channel voltage of the memory cells connected to the unselected bit line at a level higher than the operating power supply voltage.

상기 플로팅 형성 스위칭부는 상기 메모리 셀 어레이 내의 셀 스트링 마다 구비되며, 그라운드 선택 트랜지스터와 상기 메모리 셀들 중 비트라인으로부터 가장 먼 곳에 위치된 메모리 셀사이에 연결된 더미 셀로서의 스위칭 트랜지스터를 포함한다. 상기 셀 스트링 내에 구비된 상기 더미 셀이 플로팅 형성 스위칭부로서의 역할을 하기 위해서는 더미 셀의 문턱전압을 원하는 설정레벨로 조절하는 작업이 필요하다. The floating formation switching unit is provided for each cell string in the memory cell array, and includes a switching transistor as a dummy cell connected between a ground select transistor and a memory cell located farthest from a bit line among the memory cells. In order for the dummy cell provided in the cell string to serve as a floating formation switching unit, an operation of adjusting the threshold voltage of the dummy cell to a desired setting level is required.

상기한 바와 같이 리드 디스터브를 방지하기 위하여 더미 셀을 채용하는 경우는 물론, 메모리 칩에 대한 정보를 저장하기 위하여 더미 셀을 구비하거나, 메모리 셀 어레이의 저장데이터에 대한 인덱싱 정보 등과 같은 소수의 코드 데이터를 저장하기 위해 더미 셀을 채용하는 경우에, 더미 셀들에 대한 문턱전압 조절이 노 말 메모리 셀과는 다르게 수행될 수 있다. As described above, in addition to employing a dummy cell to prevent read disturb, a small number of code data such as a dummy cell for storing information about a memory chip or indexing information about stored data of a memory cell array, etc. In the case of employing the dummy cell to store the data, the threshold voltage adjustment for the dummy cells may be performed differently from that of the normal memory cell.

반도체 메모리 장치의 신뢰성 보장 및 대량 생산을 위해서, 그러한 더미 셀들에 대한 문턱전압 조절(adjust)작업은 보다 빠른 시간 내에 효율적으로 행해져야 할 필요성이 있다. In order to ensure the reliability and mass production of semiconductor memory devices, it is necessary to adjust the threshold voltages on such dummy cells efficiently in a shorter time.

따라서, 본 발명의 목적은 노말 메모리 셀과는 다른 기능을 행하는 더미 셀의 문턱전압을 보다 효율적으로 제어할 수 있는 불휘발성 반도체 메모리 장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of more efficiently controlling the threshold voltage of a dummy cell which performs a function different from that of a normal memory cell.

본 발명의 다른 목적은 더미 셀들에 대한 프로그램 동작을 보다 빠르고 효율적으로 수행할 수 있는 불휘발성 반도체 메모리 장치를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of performing a program operation on dummy cells more quickly and efficiently.

본 발명의 또 다른 목적은 리드 디스터브에 기인하는 리드 에러를 방지 또는 최소화하기 위하여 더미 셀들을 셀스트링 내에 구비하는 불휘발성 반도체 메모리 장치에서 더미 셀들을 보다 효율적으로 빠르게 프로그램 할 수 있는 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for more efficiently and quickly programming dummy cells in a nonvolatile semiconductor memory device including dummy cells in a cell string to prevent or minimize read errors due to read disturb. .

본 발명의 또 다른 목적은 셀 스트링 내에 적어도 하나 이상의 더미 셀을 갖는 반도체 메모리 칩을 웨이퍼 상에 복수로 제조한 후, 웨이퍼 레벨에서 상기 반도체 메모리 칩을 보다 효율적으로 다이소팅 및 리페어하는 방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a method of manufacturing a plurality of semiconductor memory chips having at least one dummy cell in a cell string on a wafer, and then more efficiently die-sorting and repairing the semiconductor memory chips at the wafer level. have.

본 발명의 또 다른 목적은 불휘발성 반도체 메모리 장치의 셀 스트링 내에 구비된 적어도 하나 이상의 더미 셀을 보다 효율적으로 취급할 수 있는 방법 및 그에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for more efficiently handling at least one or more dummy cells included in a cell string of a nonvolatile semiconductor memory device, and a nonvolatile semiconductor memory device accordingly.

본 발명의 또 다른 목적은 리드동작 시 비선택 셀 스트링내의 비선택 메모리 셀 트랜지스터들이 부스팅된 채널 전압을 유지토록 하여 리드 디스터브 문제로부터 보다 자유로울 수 있는 낸드 타입 불휘발성 반도체 메모리 장치에서 플로팅 형성 스위칭부로서 기능하는 더미 셀들을 보다 단시간에 프로그램할 수 있는 방법을 제공함에 있다. It is still another object of the present invention to provide a floating forming switch in a NAND type nonvolatile semiconductor memory device in which an unselected memory cell transistors in an unselected cell string may maintain a boosted channel voltage and thus be more free from a read disturb problem during a read operation. The present invention provides a method for programming functional dummy cells in a shorter time.

상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여 발명의 일 양상(aspect)에 따라, 셀 스트링 내에 적어도 하나 이상의 더미 셀을 갖는 반도체 메모리 칩을 웨이퍼 상에 복수로 제조한 후, 웨이퍼 레벨에서 상기 반도체 메모리 칩을 다이소팅 및 리페어하는 방법은: 상기 셀 스트링 내에 있는 상기 더미 셀에 대하여 문턱전압을 조절하는 제1 단계와; 상기 셀 스트링 내의 노말 메모리 셀들에 대하여 다이소팅 및 리페어를 수행하는 제2 단계를 가진다. According to an aspect of the present invention for achieving the above object of the present invention, after manufacturing a plurality of semiconductor memory chips having at least one dummy cell in a cell string on a wafer, and then at the wafer level A method of diessing and repairing comprises: a first step of adjusting a threshold voltage for the dummy cell in the cell string; And performing a second sorting and repair operation on the normal memory cells in the cell string.

바람직하기로, 상기 제1 단계의 수행이전에 상기 더미 셀에 대한 다이소팅 및 리페어를 수행하는 단계가 선택적으로 구비될 수 있으며, 상기 제1 단계는 노말 코멘드와는 다른 스페셜 코멘드를 인가함에 의해 수행될 수 있다. Preferably, prior to performing the first step, the step of performing diesting and repair on the dummy cell may be optionally provided, and the first step may be performed by applying a special command different from the normal command. Can be.

본 발명의 다른 양상에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치는, 서로 다른 문턱전압을 갖는 2개 이상의 더미 셀을 노말 메모리 셀들과 함께 셀 스트링 내에 구 비한 메모리 셀 어레이와; 상기 메모리 셀 어레이를 포함하는 반도체 메모리 칩이 웨이퍼 상에 복수로 제조된 후, 웨이퍼 레벨에서 상기 반도체 메모리 칩을 다이소팅 및 리페어할 경우에, 상기 노말 메모리 셀들에 대한 다이소팅 및 리던던시가 수행되기 이전에, 외부 입력 코멘드에 응답하여 상기 더미 셀들에 대한 문턱전압의 조절이 이루어지도록 하는 더미셀 제어부를 구비한다. According to another aspect of the present invention, a nonvolatile semiconductor memory device includes a memory cell array including two or more dummy cells having different threshold voltages in a cell string together with normal memory cells; After a plurality of semiconductor memory chips including the memory cell array are fabricated on a wafer, before diesting and redundancy is performed on the normal memory cells when the semiconductor memory chip is diced and repaired at the wafer level. And a dummy cell controller configured to adjust threshold voltages of the dummy cells in response to an external input command.

본 발명의 실시예에서, 상기 더미셀 제어부는 상기 더미 셀들에 대한 문턱전압이 조절된 후, 상기 더미 셀들에 대한 다이소팅 및 리던던시가 수행되도록 하는 기능을 더 가질 수 있다.In an embodiment of the present disclosure, the dummy cell controller may further have a function of performing diesting and redundancy on the dummy cells after the threshold voltages of the dummy cells are adjusted.

본 발명의 또 다른 양상에 따라, 서로 다른 문턱전압을 갖는 2개 이상의 더미 셀들을 노말 메모리 셀들과 함께 셀 스트링 내에 각기 구비한 메모리 셀 어레이를 구비한 반도체 메모리 장치에서 상기 노말 메모리 셀들에 대한 포스트 프로그램 이전에, 상기 더미 셀들을 프로그램 하는 방법은: According to another aspect of the present invention, a post program for a normal memory cell in a semiconductor memory device having a memory cell array having two or more dummy cells having different threshold voltages together with normal memory cells in a cell string Previously, the method of programming the dummy cells is:

상기 노말 메모리 셀들에 대한 소거를 행할 경우에 상기 더미 셀들중 상기 노말 메모리 셀들에 보다 더 가까이 위치된 인접 더미셀을 포함하여 셀 블록 단위의 소거를 함께 행한 다음, 상기 노말 메모리 셀들에 대한 소거 베리파이를 실시하는 단계와;When erasing the normal memory cells, erase is performed in a cell block unit including adjacent dummy cells located closer to the normal memory cells among the dummy memory cells, and then erase erase is performed on the normal memory cells. Performing a step;

상기 메모리 셀 어레이 내의 모든 인접 더미셀들에 대하여 프로그램을 행하고 프로그램 베리파이를 실시하는 단계와;Performing a program and executing program verification on all adjacent dummy cells in the memory cell array;

상기 인접 더미셀들에 속하지 아니한 나머지 더미셀들에 대하여는 프로그램 베리파이를 먼저 행한 후 프로그램이 필요한 더미셀들을 대상으로 프로그램을 수행 하는 단계를 가진다. For the remaining dummy cells that do not belong to the adjacent dummy cells, a program verifier is first performed, and then a program is executed for the dummy cells requiring the program.

본 발명의 실시예에서, 상기 나머지 더미셀들은 상기 인접 더미셀들에 비하여 상기 셀 스트링 내의 그라운드 선택 라인에 더 가까이 위치되며, 상기 셀 블록 단위의 소거 시에, 상기 인접 더미셀들의 게이트에는 상기 노말 메모리 셀들의 게이트에 인가되는 소거용 게이트 전압과 동일한 전압이 인가되고, 상기 나머지 더미셀들의 게이트에는 플로팅 전압 혹은 상기 소거용 게이트 전압보다 높은 전압이 인가된다. In the exemplary embodiment of the present invention, the remaining dummy cells are located closer to the ground select line in the cell string than the adjacent dummy cells, and upon erasing in the cell block unit, the normal dummy gates are disposed in the gates of the adjacent dummy cells. A voltage equal to the erase gate voltage applied to the gates of the memory cells is applied, and a floating voltage or a voltage higher than the erase gate voltage is applied to the gates of the remaining dummy cells.

본 발명의 실시예에서, 상기 소거 베리파이 시에, 상기 인접 더미셀들의 게이트에는 그라운드 전압 내지 리드전압이 인가되고, 상기 나머지 더미셀들의 게이트에는 상기 리드전압이 인가된다. 바람직하기로, 상기 더미 셀들의 프로그램 시에 사용되어지는 증가 스텝 펄스 프로그램의 스텝 증가 폭은 노말 메모리 셀의 그것 보다 높게 설정되며, 상기 더미 셀들에 대한 프로그램은 외부 입력 코멘드에 의해 수행된다. In the embodiment of the present invention, during the erase verification, the ground voltage or the read voltage is applied to the gates of the adjacent dummy cells, and the read voltage is applied to the gates of the remaining dummy cells. Preferably, the step increase width of the incremental step pulse program used in the programming of the dummy cells is set higher than that of the normal memory cell, and the program for the dummy cells is performed by an external input command.

본 발명의 실시예에서, 상기 셀 스트링내의 더미 셀들이 2개인 경우에 상기 인접 더미셀은 비트라인으로부터 가장 먼 곳에 위치된 노말 메모리 셀에 연결되고, 나머지 다른 더미셀은 그라운드 선택 트랜지스터에 연결된다. 또한, 상기 셀 스트링내의 더미 셀들이 3개인 경우에 상기 인접 더미셀은 비트라인으로부터 가장 먼 곳에 위치된 노말 메모리 셀에 연결되고, 나머지 더미셀들은 그라운드 선택 트랜지스터와 스트링 선택 트랜지스터에 각기 연결된다. In an embodiment of the present invention, when there are two dummy cells in the cell string, the adjacent dummy cell is connected to the normal memory cell located farthest from the bit line, and the other dummy cell is connected to the ground select transistor. In addition, when there are three dummy cells in the cell string, the adjacent dummy cell is connected to the normal memory cell located farthest from the bit line, and the remaining dummy cells are connected to the ground select transistor and the string select transistor, respectively.

본 발명의 또 다른 양상에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치는: A nonvolatile semiconductor memory device according to another aspect of the present invention is:

서로 다른 문턱전압을 갖는 2개 이상의 더미 셀을 셀 스트링 내에 각기 구비한 메모리 셀 어레이와;A memory cell array including two or more dummy cells each having a different threshold voltage in a cell string;

상기 셀 스트링 내의 노말 메모리 셀들에 대한 소거를 행할 경우에 상기 더미 셀들중 상기 노말 메모리 셀들에 보다 더 가까이 위치된 인접 더미셀을 포함하여 셀 블록 단위의 소거를 함께 행한 다음, 상기 노말 메모리 셀들에 대한 소거 베리파이를 실시하는 소거 제어회로와;When erasing the normal memory cells in the cell string, erase is performed in a cell block unit including adjacent dummy cells located closer to the normal memory cells among the dummy cells, and then erased for the normal memory cells. An erase control circuit for performing an erase verification;

상기 메모리 셀 어레이 내의 모든 인접 더미셀들에 대하여 프로그램을 행하고 프로그램 베리파이를 실시하며, 상기 인접 더미셀들에 속하지 아니한 나머지 더미셀들에 대하여는 프로그램 베리파이를 먼저 행한 후 프로그램이 필요한 더미셀들을 대상으로 프로그램을 수행하는 더미셀 제어회로를 구비한다. Program and perform program verification on all adjacent dummy cells in the memory cell array, and perform dummy program execution on the remaining dummy cells that do not belong to the adjacent dummy cells, and then target dummy cells that require a program. A dummy cell control circuit for performing a program is provided.

본 발명의 실시예에서, 상기 소거 제어회로는, 상기 더미 셀들에 대한 문턱전압이 변화되는 것을 막기 위해, 상기 노말 메모리 셀들을 소거 시 상기 인접 더미 셀의 게이트에도 상기 노말 메모리 셀들에 인가되는 소거용 게이트 전압과 동일한 전압을 인가하고, 나머지 더미 셀들의 게이트에는 플로팅 혹은 상기 소거용 게이트 전압보다 높은 전압을 인가한다. 또한, 상기 소거 제어회로는, 상기 소거 베리파이 시에, 상기 인접 더미셀의 게이트에는 그라운드 전압 내지 리드전압을 인가하고, 상기 나머지 더미셀들의 게이트에는 상기 리드전압을 인가한다. In an embodiment of the present disclosure, the erasing control circuit may be applied to the normal memory cells to the gates of the adjacent dummy cells when the normal memory cells are erased to prevent the threshold voltages of the dummy cells from being changed. A voltage equal to the gate voltage is applied, and a voltage higher than the floating or erase gate voltage is applied to the gates of the remaining dummy cells. The erase control circuit applies a ground voltage or a read voltage to the gates of the adjacent dummy cells and applies the read voltages to the gates of the remaining dummy cells during the erase verification.

본 발명의 실시예에서, 상기 더미셀 제어회로는 상기 더미 셀들의 프로그램 시에 사용되어지는 증가 스텝 펄스 프로그램의 스텝 증가 폭을 노말 메모리 셀의 그것 보다 높게 설정한다. 또한, 상기 더미셀 제어회로는 모드 레지스터 셋 신호에 응답하여 상기 더미 셀들에 대한 프로그램을 수행한다. In an embodiment of the present invention, the dummy cell control circuit sets the step increase width of the increment step pulse program used in programming the dummy cells higher than that of the normal memory cell. In addition, the dummy cell control circuit performs a program on the dummy cells in response to a mode register set signal.

바람직하기로, 상기 프로그램이 필요한 더미셀들은 설정된 문턱전압 보다 낮은 문턱 값을 갖는 셀들이며, 상기 더미 셀들에 대한 프로그램이 종료되고 나면, 노말 메모리 셀들에 대한 포스트 프로그램이 수행된다.Preferably, the dummy cells requiring the program are cells having a threshold value lower than a set threshold voltage. After the program for the dummy cells is terminated, the post program for the normal memory cells is performed.

본 발명의 실시예적 양상에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치는:A nonvolatile semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention is:

드레인이 비트라인에 접속된 제1 선택 트랜지스터와, 소오스가 공통 소오스 라인에 접속된 제2 선택 트랜지스터와, 상기 제1 선택 트랜지스터의 소오스에 채널들이 서로 직렬로 접속되며 플로팅 게이트를 각기 갖는 복수의 메모리 셀 트랜지스터들과, 상기 복수의 메모리 셀 트랜지스터들 중 마지막 메모리 셀 트랜지스터의 소오스와 상기 제2 선택 트랜지스터의 드레인 사이에서 채널이 서로 직렬로 연결되고 서로 다른 문턱전압 값을 가지는 제3 및 제4 선택 트랜지스터로 구성된 셀 스트링을 복수로 가지는 메모리 셀 어레이와;A plurality of memories each having a floating gate connected in series with each other in series with a first selection transistor having a drain connected to a bit line, a second selection transistor having a source connected to a common source line, and a source of the first selection transistor A third and fourth selection transistor having a channel connected in series with each other in series between a cell transistor and a source of a last memory cell transistor of the plurality of memory cell transistors and a drain of the second selection transistor; A memory cell array having a plurality of cell strings;

상기 복수의 메모리 셀 트랜지스터들에 대한 소거를 행할 경우에 상기 제3 선택 트랜지스터를 포함하여 셀 블록 단위의 소거를 함께 행한 다음, 상기 복수의 메모리 셀 트랜지스터들에 대한 소거 베리파이를 실시하는 소거 제어회로와;An erase control circuit for performing the erase block operation on the plurality of memory cell transistors after the erase of the plurality of memory cell transistors is performed together with the third select transistor when the erase is performed on the plurality of memory cell transistors. Wow;

상기 메모리 셀 어레이 내의 모든 제3 선택 트랜지스터들에 대하여 프로그램을 행하고 프로그램 베리파이를 실시하며, 상기 메모리 셀 어레이 내의 모든 제4 선택 트랜지스터들에 대하여는 프로그램 베리파이를 먼저 행한 후 프로그램이 필요한 제4 선택 트랜지스터들을 대상으로 프로그램을 수행하는 더미셀 제어회로를 구비한다. Program and perform program verification on all third selection transistors in the memory cell array, and perform program verification on all fourth selection transistors in the memory cell array first, and then select a fourth selection transistor requiring programming. Dummy cell control circuit for performing a program for them.

상기한 바와 같은 본 발명의 장치적 방법적 구성에 따르면, 더미 셀들에 대한 프로그램 동작이 보다 빠르게 효율적으로 이루어지므로 불휘발성 반도체 메모리 장치의 제조원가가 절감되고 프로그램 편리성이 증대된다. 또한, 더미 셀들에 대한 기능이 보장되어 불휘발성 반도체 메모리 장치의 동작에 대한 신뢰성이 개선된다. According to the device method configuration of the present invention as described above, since the program operation for the dummy cells is performed more quickly and efficiently, the manufacturing cost of the nonvolatile semiconductor memory device is reduced and the program convenience is increased. In addition, the function of the dummy cells is guaranteed to improve the reliability of the operation of the nonvolatile semiconductor memory device.

이하에서는 본 발명에 따라, 더미 셀들을 갖는 불휘발성 반도체 메모리 장치 및 더미 셀들의 문턱전압 조절방법에 관한 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조로 설명될 것이다. Hereinafter, according to the present invention, a preferred embodiment of a nonvolatile semiconductor memory device having dummy cells and a threshold voltage adjusting method of dummy cells will be described with reference to the accompanying drawings.

이하의 실시예에서 많은 특정 상세들이 도면을 따라 예를 들어 설명되고 있지만, 이는 본 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 보다 철저한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도 없이 설명되었음을 주목(note)하여야 한다. 그렇지만, 본 발명이 이들 특정한 상세들 없이도 실시될 수 있을 것임은 본 분야의 숙련된 자들에 의해 이해될 수 있을 것이다. 통상적인 불휘발성 반도체 메모리 장치의 기능 회로 및 동작들은 본 발명을 모호하지 않도록 하기 위해 상세히 설명되지 않는다.Although many specific details are set forth in the following examples by way of example and in the accompanying drawings, it is noted that this has been described without the intent to assist those of ordinary skill in the art to provide a more thorough understanding of the present invention. shall. However, it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be practiced without these specific details. The functional circuits and operations of conventional nonvolatile semiconductor memory devices are not described in detail in order not to obscure the present invention.

이하에서는 도 4 내지 도 9를 참조로 리드 디스터브 방지용 플로팅 형성 스위칭부로서의 더미 셀에 대한 기능과 동작에 대한 설명이, 본 발명에 대한 보다 철 저한 이해를 제공하기 위해, 이루어질 것이다. 그 이후에는 도 10 내지 도 17을 참조로 더미 셀들에 대한 문턱전압 조절을 단시간 내에 보다 효율적으로 행하는 본 발명에 따른 문턱전압 조절 테크닉이 구체적으로 설명될 것이다. Hereinafter, a description of the function and operation of the dummy cell as the floating forming switching unit for preventing read disturbance will be made with reference to FIGS. 4 to 9 in order to provide a more thorough understanding of the present invention. Subsequently, a threshold voltage adjusting technique according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 10 to 17 to more efficiently perform threshold voltage regulation on dummy cells in a short time.

먼저, 도 4는 리드 디스터브 방지용 플로팅 형성 스위칭부를 갖는 메모리 셀 스트링의 연결구조를 보여준다. 또한, 도 5는 도 4의 구현 예를 보여주는 등가회로도이고, 도 6은 도 5의 등가회로에 인가되는 리드동작 바이어스 전압 관계를 보여주는 도면이다. 도 7은 도 4의 또 다른 구현 예를 보여주는 등가회로도이며, 도 8은 도 4에 따라 비선택된 메모리 셀에 나타나는 전압 스트레스를 설명하기 위해 제시된 도면이다. 그리고, 도 9는 도 4에 따른 리드 디스터브 방지를 위한 채널전압 부스팅 효과를 보여주는 시뮬레이션 그래프도이다. First, FIG. 4 shows a connection structure of a memory cell string having a floating forming switch for preventing read disturb. 5 is an equivalent circuit diagram illustrating an implementation example of FIG. 4, and FIG. 6 is a diagram illustrating a read operation bias voltage relationship applied to the equivalent circuit of FIG. 5. FIG. 7 is an equivalent circuit diagram illustrating still another exemplary embodiment of FIG. 4, and FIG. 8 is a diagram for describing voltage stresses occurring in an unselected memory cell according to FIG. 4. 9 is a simulation graph illustrating a channel voltage boosting effect for preventing read disturb according to FIG. 4.

도 4를 참조하면, 비선택 셀 스트링 내의 비선택 메모리 셀들의 드레인-소오스 채널 전압을 셀프 부스팅의 동작원리로 상승시키기 위하여, 셀 스트링들(10a,10b)의 내부에는 플로팅 형성 스위칭부(110,120)가 각기 설치된 것이 보여진다. 리드동작 모드에서 비선택된 비트라인(BLo)에는 종래보다 높은 전압(Vcc)이 셀프 부스팅을 위한 프리차아지 전압으로서 인가된다. 그리고, 플로팅 형성 스위칭부(120)의 스위치(SW2)가 오프되어, 공통 소오스 라인(CSL)은 셀 스트링(10b)과는 전기적으로 분리된다. Referring to FIG. 4, in order to increase the drain-source channel voltage of the non-selected memory cells in the unselected cell string to the operation principle of self-boosting, the floating forming switching units 110 and 120 are formed inside the cell strings 10a and 10b. Each is shown installed. In the read operation mode, a higher voltage Vcc is applied as the precharge voltage for self-boosting to the unselected bit line BLO. In addition, the switch SW2 of the floating formation switching unit 120 is turned off, so that the common source line CSL is electrically separated from the cell string 10b.

결국, 도 4에서, 메모리 셀 어레이를 구성하는 셀 스트링의 내부 연결 구성은 도 2a에 비해 특이함을 알 수 있다. 즉, 각 셀 스트링의 내부에는 플로팅 형성 스위칭부(110,120)가 설치되어 있으며, 상기 플로팅 형성 스위칭부(110,120)중에서 리드동작 모드에서 비선택된 셀 스트링(10b)에 속해 있는 플로팅 형성 스위칭부(120)는, 비선택 비트라인(BLo)에 연결되어 있는 메모리 셀들의 채널 전압이 동작전원 전압 이상의 레벨로 유지되도록 하기 위한 역할을 한다. As a result, in FIG. 4, it can be seen that the internal connection configuration of the cell strings constituting the memory cell array is unique compared to FIG. 2A. That is, the floating forming switching units 110 and 120 are installed in the cell strings, and the floating forming switching units 120 belonging to the cell string 10b unselected in the read operation mode among the floating forming switching units 110 and 120. Serves to maintain the channel voltage of the memory cells connected to the unselected bit line BLo at a level higher than or equal to the operating power supply voltage.

결국, 상기 플로팅 형성 스위칭부는 상기 메모리 셀 어레이 내의 셀 스트링 마다 존재하게 되는데, 선택된 셀 스트링에 속해 있는 경우에는 스위칭 온되고, 비선택된 셀 스트링에 속해 있는 경우에는 스위칭 오프된다. 따라서, 오드 비트라인(BLo)이 비선택된 경우에 상기 비트라인(BLo)에는 동작전원 전압(Vcc)이 인가되고 플로팅 형성 스위칭부(120)는 제어전압(S1)에 의해 스위칭 오프된다. 이에 따라 공통 소오스 라인(CSL)과 제2 셀 스트링(10b)은 전기적으로 격리된다. 이 때, 비선택 메모리 셀 트랜지스터들(MC31b,MC30b,...,MC1b)의 채널에는 도 4의 우측에 보여지는 그래프에서와 같이 VCC-Vth(SST2의 문턱전압)만큼의 전압이 채널 전압으로서 프리차아지 된 상태이다. 상기 플로팅 형성 스위칭부(120)가 스위칭 오프된 시점 이후에 상기 비선택 메모리 셀 트랜지스터들(MC31b,MC30b,...,MC1b)의 콘트롤 게이트 에 상기 리드전압(Vread)이 인가되면, 상기 메모리 셀 트랜지스터들의 셀프 부스팅 동작에 의해 채널 전압은 상기 그래프에서 보여지는 바와 같이 상승된다. 여기서, 셀프 부스팅에 의해 상승된 전압(Vboosting)은 메모리 셀 트랜지스터들이 각기 갖는 커플링 비에 의존하게 되며, 약 4V 이상의 전압레벨로 나타난다. 따라서, 비선택 메모리 셀 트랜지스터들(MC31b,MC30b,...,MC1b)의 게이트 산화막(16)이 받는 전기적 스트레스 즉 전계는 도 8에서 보여지는 바와 같이 약 1.0MV/cm 이하로 된다. 그럼에 의해, 비선택 메모리 셀 트랜지스터들(MC31b,MC30b,...,MC1b)이 받는 전기적 스트레스는 상기 선택된 비트라인에 연결된 비선택 메모리 셀 트랜지스터들이 받는 전기적 스트레스보다 훨씬 더 약하게 되어, 리드 디스터브가 최소화 또는 방지된다. As a result, the floating formation switching unit is present for each cell string in the memory cell array. The floating formation switching unit is switched on when belonging to the selected cell string, and switched off when belonging to the non-selected cell string. Therefore, when the odd bit line BLo is unselected, the operating power supply voltage Vcc is applied to the bit line BLo, and the floating formation switching unit 120 is switched off by the control voltage S1. Accordingly, the common source line CSL and the second cell string 10b are electrically isolated from each other. At this time, in the channels of the non-selected memory cell transistors MC31b, MC30b, ..., MC1b, as much as VCC-Vth (threshold voltage of SST2) as the channel voltage, as shown in the graph shown on the right side of FIG. It is precharged. When the read voltage Vread is applied to the control gates of the unselected memory cell transistors MC31b, MC30b,..., MC1b after the floating formation switching unit 120 is switched off, the memory cell The channel voltage is raised as shown in the graph by the self boosting operation of the transistors. Here, the voltage Vboosting increased by self-boosting depends on the coupling ratio of each of the memory cell transistors, and the voltage level is about 4V or more. Therefore, the electrical stress or electric field applied to the gate oxide film 16 of the non-selected memory cell transistors MC31b, MC30b, ..., MC1b becomes about 1.0 MV / cm or less as shown in FIG. As a result, the electrical stresses of the unselected memory cell transistors MC31b, MC30b, ..., MC1b are much weaker than the electrical stresses of the unselected memory cell transistors connected to the selected bit line. Minimized or prevented.

도 4에서, 설명의 편의상 오드 비트라인(BLo)이 비선택된 경우라고 가정하였으나, 이븐 비트라인(BLe)이 비선택된 경우에는 리드동작 모드에서 이븐 비트라인(BLe)에 동작전원 전압(Vcc)이 인가되고, 오드 비트라인(BLe)에 0.7V의 전압이 인가된다. 또한, 이 경우에 스위치들(SW1,SW2)의 온/오프 동작은 도 4에서 보여지는 상태와는 반대로 된다. 즉, 스위치(SW1)가 오프되고, 스위치(SW2)가 온된다. In FIG. 4, for convenience of description, it is assumed that the odd bit line BLO is unselected. However, when the even bit line BLe is not selected, the operating power supply voltage Vcc is applied to the even bit line BLe in the read operation mode. A voltage of 0.7 V is applied to the odd bit line BLe. In this case, the on / off operation of the switches SW1 and SW2 is reversed from the state shown in FIG. That is, the switch SW1 is turned off and the switch SW2 is turned on.

도 5는 도 4의 일 구현 예를 보여주는 등가회로도이다. 도 5를 참조하면, 도 1의 메모리 셀 어레이(1)의 일부를 구성하는 제1 셀 스트링(20a)은 드레인이 비트라인(BLe)에 접속된 제1 선택 트랜지스터(SST1)와, 소오스가 공통 소오스 라인(CSL)에 접속된 제2 선택 트랜지스터(GST1)와, 상기 제1 선택 트랜지스터(SST1)의 소오스에 채널들이 서로 직렬로 접속되며 플로팅 게이트를 각기 갖는 복수의 메모리 셀 트랜지스터들(MC31a,MC30a,...,MC0a)과, 상기 복수의 메모리 셀 트랜지스터들(MC31a,MC30a,...,MC0a) 중 마지막 메모리 셀 트랜지스터(MC0a)의 소오스와 상기 제2 선택 트랜지스터(GST1)의 드레인 사이에서 채널이 서로 직렬로 연결되고 서로 다른 문턱전압 값을 가지는 제3 및 제4 선택 트랜지스터(DMC12,DMC21)로 구성된다.FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of an example of implementation of FIG. 4. Referring to FIG. 5, the first cell string 20a constituting part of the memory cell array 1 of FIG. 1 has a common source and a first selection transistor SST1 having a drain connected to the bit line BLe. A plurality of memory cell transistors MC31a and MC30a each having a floating gate and a channel connected in series to a second select transistor GST1 connected to a source line CSL and a source of the first select transistor SST1. Between the source of the last memory cell transistor MC0a of the plurality of memory cell transistors MC31a, MC30a, ..., MC0a and the drain of the second selection transistor GST1 The channels are connected to each other in series and are composed of third and fourth select transistors DMC12 and DMC21 having different threshold voltage values.

유사하게, 제2 셀 스트링(20b)은 드레인이 비트라인(BLo)에 접속된 제1 선택 트랜지스터(SST2)와, 소오스가 공통 소오스 라인(CSL)에 접속된 제2 선택 트랜지스 터(GST2)와, 상기 제1 선택 트랜지스터(SST2)의 소오스에 채널들이 서로 직렬로 접속되며 플로팅 게이트를 각기 갖는 복수의 메모리 셀 트랜지스터들(MC31b,MC30b,...,MC0b)과, 상기 복수의 메모리 셀 트랜지스터들(MC31b,MC30b,...,MC0b) 중 마지막 메모리 셀 트랜지스터(MC0b)의 소오스와 상기 제2 선택 트랜지스터(GST2)의 드레인 사이에서 채널이 서로 직렬로 연결되고 서로 다른 문턱전압 값을 가지는 제3 및 제4 선택 트랜지스터(DMC22,DMC11)로 구성된다.Similarly, the second cell string 20b includes a first select transistor SST2 having a drain connected to the bit line BLo, and a second select transistor GST2 having a source connected to the common source line CSL. And a plurality of memory cell transistors MC31b, MC30b, ..., MC0b connected to the source of the first selection transistor SST2 in series with each other and each having a floating gate, and the plurality of memory cell transistors. Channels connected in series between the source of the last memory cell transistor MC0b and the drain of the second selection transistor GST2 among the fields MC31b, MC30b, ..., MC0b, each having a different threshold voltage value. And third and fourth select transistors DMC22 and DMC11.

상기 플로팅 형성 스위칭부를 구성하는 더미 셀부(100)내에서, 상기 더미 셀 트랜지스터들(DMC11,DMC12)은 약 0.6V의 문턱전압을 가지도록 설정되며, 상기 더미 셀 트랜지스터들(DMC21,DMC22)은 약 -2V의 문턱전압을 가지도록 설정된다. 이에 따라, 제2 셀 스트링(20b)이 비선택되고, 제어전압(Dummy2)이 리드전압(Vread)으로서 인가되고, 제어전압(Dummy1)이 약 1V로서 인가된 경우에, 상기 더미 셀 트랜지스터(DMC22)는 턴온되어도 상기 더미 셀 트랜지스터(DMC11)는 턴오프 되기 때문에, 공통 소오스 라인(CSL)은 상기 제2 셀 스트링(20b)을 통해 비트라인(BLo)과 전기적으로 연결되지 않는다. 한편, 선택된 셀 스트링(20a)내의 상기 더미 셀 트랜지스터들(DMC12, DMC21)는 모두 턴온되어 선택된 메모리 셀 트랜지스터에 대한 리드동작이 정상적으로 수행되도록 하는 조건을 제공한다. The dummy cell transistors DMC11 and DMC12 are set to have a threshold voltage of about 0.6 V in the dummy cell part 100 constituting the floating formation switching unit, and the dummy cell transistors DMC21 and DMC22 are about It is set to have a threshold voltage of -2V. Accordingly, when the second cell string 20b is unselected, the control voltage Dummy2 is applied as the read voltage Vread, and the control voltage Dummy1 is applied as about 1V, the dummy cell transistor DMC22 Since the dummy cell transistor DMC11 is turned off, the common source line CSL is not electrically connected to the bit line BLo through the second cell string 20b. On the other hand, the dummy cell transistors DMC12 and DMC21 in the selected cell string 20a are all turned on to provide a condition for the read operation to the selected memory cell transistor to be normally performed.

도 5의 등가회로에 인가되는 리드동작 바이어스 전압 관계를 보여주는 도 6을 참조하면, 비선택된 비트라인에 연결된 비선택 메모리 셀들에 대한 채널 전압이 셀프 부스팅 효과에 의해 상승되는 것이 보여진다. Referring to FIG. 6 showing the read operation bias voltage relationship applied to the equivalent circuit of FIG. 5, it is seen that the channel voltages for the unselected memory cells connected to the unselected bit lines are increased by the self boosting effect.

상기 도 5의 더미 셀부(100)내에서, 상기 더미 셀 트랜지스터 들(DMC11,DMC12)이 약 0.6V의 문턱전압을 가지도록 조정되고, 상기 더미 셀 트랜지스터들(DMC21,DMC22)은 약 -2V의 문턱전압을 가지도록 조정된 경우에, 리드동작 모드에서 회로 각부에 인가되는 바이어스 전압관계는 다음과 같이 될 수 있다. In the dummy cell portion 100 of FIG. 5, the dummy cell transistors DMC11 and DMC12 are adjusted to have a threshold voltage of about 0.6V, and the dummy cell transistors DMC21 and DMC22 are about −2V. When adjusted to have a threshold voltage, the bias voltage relationship applied to each part of the circuit in the read operation mode can be as follows.

리드 명령이 인가된 후, 도 6의 오른쪽 그래프에서 보여지는 바와 같이 타임 포인트 t1에서 선택 비트라인(BLe)에는 0.7V가 인가되고, 비선택 비트라인(BLo)에는 약 2.6V 정도의 동작전원 전압(Vcc)이 인가된다. 타임 포인트 t2에서 스트링 선택 라인(SSL)에 동작전원 전압(Vcc)가 인가된다. 종래의 경우에 상기 SSL에는 리드전압(Vread)이 인가되었다. 상기 타임 포인트 t2에서, 선택된 워드라인 예컨대 WL0에는 선택 리드전압(Vread)이 인가되고, 제어전압(Dummy2)이 리드전압(Vread)으로서 인가되고, 제어전압(Dummy1)이 약 1V로서 인가된다. 따라서, 상기 더미 셀 트랜지스터(DMC22)는 턴온되고, 상기 더미 셀 트랜지스터(DMC11)는 턴오프되어, 상기 제2 셀 스트링(20b)은 비트라인(BLo)과 전기적으로 격리된다. 한편, 선택된 셀 스트링(20a)내의 상기 더미 셀 트랜지스터들(DMC12, DMC21)는 모두 턴온되어 선택된 메모리 셀 트랜지스터(MC0a)의 채널이 비트라인(BLe)과 상기 공통 소오스 라인(CSL)사이에서 전기적으로 연결되도록 한다. 결국, 상기 제1 셀 스트링(20a)은 방전 경로를 가지며, 제2 셀 스트링(20b)은 방전 경로가 차단되어 플로팅 상태로 된다. After the read command is applied, as shown in the graph to the right of FIG. 6, 0.7 V is applied to the selected bit line BLe at time point t1, and an operating power supply voltage of about 2.6 V is applied to the unselected bit line BLO. (Vcc) is applied. The operating power supply voltage Vcc is applied to the string select line SSL at time point t2. In the conventional case, a read voltage Vread was applied to the SSL. At the time point t2, the selection read voltage Vread is applied to the selected word line, for example, WL0, the control voltage Dummy2 is applied as the read voltage Vread, and the control voltage Dummy1 is applied as about 1V. Accordingly, the dummy cell transistor DMC22 is turned on, the dummy cell transistor DMC11 is turned off, and the second cell string 20b is electrically isolated from the bit line BLo. Meanwhile, all of the dummy cell transistors DMC12 and DMC21 in the selected cell string 20a are turned on so that the channel of the selected memory cell transistor MC0a is electrically connected between the bit line BLe and the common source line CSL. To be connected. As a result, the first cell string 20a has a discharge path and the second cell string 20b is in a floating state because the discharge path is blocked.

상기한 바와 같은 바이어스(Bias)조건에 의해, 상기 타임 포인트 t2 이후에는 비선택 비트라인(BLo)의 비선택 메모리 셀들의 각 채널에는 Vcc-Vth(SST2의 문턱전압)에 해당되는 만큼의 전압이 프리차아지(Precharge)되어 있게 된다. 이러한 상태에서 타임 포인트 t3에서 비선택된 워드라인들(WL1-WL31) 및 그라운드 선택라인(GSL)에 리드 전압(Vread)을 인가하면, 셀프 부스팅 동작에 의한 채널 전압 상승이 나타난다. According to the bias condition as described above, after the time point t2, a voltage corresponding to Vcc-Vth (threshold voltage of SST2) is applied to each channel of the unselected memory cells of the unselected bit line BLO. It is precharged. In this state, when the read voltage Vread is applied to the unselected word lines WL1-WL31 and the ground select line GSL at the time point t3, the channel voltage rise due to the self-boosting operation appears.

결국, 상기 비선택 비트라인에 연결된 비선택 메모리 셀들의 채널 전압은 상기 리드 전압(Vread)에 의해 셀프 부스팅되므로, Vcc-Vth에서 부스팅 비(Boosting Ratio)만큼 상승한 부스팅 전압(Vboost)으로서 나타난다. 상기 부스팅 비는 결국, 메모리 셀 트랜지스터의 커플링 비에 대부분 의존하며, 여기서, 커플링 비는 CG와 FG사이의 커패시턴스(C2라고 칭함)와 FG와 벌크/기판사이의 커패시턴스(C1이라고 칭함)와의 비를 말하며, 커플링 비 (Cr)는 C2/C1+C2 로서 나타난다. 본 발명의 실시예의 경우에는 상기 커플링 비 (Cr)는 0.5이고, 메모리 셀 트랜지스터들은 소거 상태에서 약 -3V의 문턱전압을 가진다. As a result, since the channel voltages of the non-selected memory cells connected to the unselected bit lines are self-boost by the read voltage Vread, they appear as boosting voltages Vboost that increase by a boosting ratio at Vcc-Vth. The boosting ratio eventually depends mostly on the coupling ratio of the memory cell transistors, where the coupling ratio is the capacitance between CG and FG (called C2) and the capacitance between FG and bulk / substrate (called C1). Ratio, the coupling ratio (Cr) is represented as C2 / C1 + C2. In the embodiment of the present invention, the coupling ratio Cr is 0.5, and the memory cell transistors have a threshold voltage of about -3V in an erased state.

도 6의 바이어싱 전압 파형에서, 상기 타임 포인트 t1 과 t2는 설명의 편의상 구별되었으며, 동시에 바이어싱이 실행되어도 동작의 결과에는 별 지장이 없다. In the biasing voltage waveform of FIG. 6, the time points t1 and t2 are distinguished for convenience of explanation, and even when biasing is performed, the result of the operation is not affected.

이와 같이, 셀프 부스팅에 의해 상승된 채널 전압에 기인하여 비선택된 비트라인에 연결된 비선택 메모리 셀 트랜지스터들은 종래의 경우에 비해 전기적 스트레스를 현저히 덜 받게 된다. 따라서, 리드 디스터브가 방지 또는 최소화되어 리드 에러를 유발할 확률이 낮아진다. As such, the unselected memory cell transistors connected to the unselected bit lines due to the channel voltages raised by self-boosting are significantly less electrically stressed than in the conventional case. Therefore, the read disturb is prevented or minimized so that the probability of causing a read error is low.

도 7은 도 4의 또 다른 구현 예를 보여주는 등가회로도로서, 도 5와는 달리 더미 트랜지스터부(102)내의 더미 트랜지스터들(DMC11,DMC12,DMC21,DMC22)을 스트링 선택 트랜지스터(SST) 또는 그라운드 선택 트랜지스터(GST)와 같은 트랜지스터 로 구현한 경우를 나타낸다. 즉, 플로팅 게이트를 갖는 메모리 셀 트랜지스터가 아닌 통상의 모오스 트랜지스터로 상기 더미 트랜지스터부(102)를 구성한 경우이다. 마찬가지로, 상기 더미 셀 트랜지스터들(DMC11,DMC12)은 약 0.6V의 문턱전압을 가지도록 조정되고, 상기 더미 셀 트랜지스터들(DMC21,DMC22)은 약 -2V의 문턱전압을 가지도록 조정된다. FIG. 7 is an equivalent circuit diagram illustrating still another embodiment of FIG. 4. Unlike FIG. 5, the dummy transistors DMC11, DMC12, DMC21, and DMC22 in the dummy transistor unit 102 may be selected from a string select transistor SST or a ground select transistor. The case shown by the transistor (GST) is shown. In other words, the dummy transistor section 102 is formed of a normal MOS transistor instead of a memory cell transistor having a floating gate. Similarly, the dummy cell transistors DMC11 and DMC12 are adjusted to have a threshold voltage of about 0.6V, and the dummy cell transistors DMC21 and DMC22 are adjusted to have a threshold voltage of about −2V.

도 7의 경우에도, 리드동작 모드에서 회로 각부에 인가되는 바이어스 전압관계는 도 6의 경우와 동일하다. 결국, 메모리 셀 트랜지스터로 플로팅 형성 스위칭부를 구성하는 대신에 스트링 선택 트랜지스터와 같은 트랜지스터로 구성하는 것만이 다를 뿐, 비선택된 비트라인에 연결된 비선택 메모리 셀들에 대한 채널 전압이 셀프 부스팅에 의해 상승되는 작용은 실질적으로 동일하다. Also in the case of FIG. 7, the bias voltage relationship applied to each circuit portion in the read operation mode is the same as that of FIG. As a result, instead of constructing the floating formation switching unit with the memory cell transistor, only the transistors such as string select transistors are different, and the channel voltages for the unselected memory cells connected to the unselected bit lines are increased by self-boosting. Is substantially the same.

도 8은 도 4에 따라 비선택된 비트라인에 연결된 비선택된 메모리 셀에 나타나는 전압 스트레스를 설명하기 위해 제시된 도면이다. 도 3의 메모리 셀 트랜지스터(MCib)와 비교할 경우에, 소오스(12)-드레인(14)사이의 채널 전압(Vch)은 셀프 부스팅 효과에 의해 약 4V 이상으로 됨을 알 수 있다. 이를 종래의 경우와 비교하면, 종래에는 게이트 산화막(16)에 약 6MV/cm의 전계가 걸려지던 것에 비해, 본 발명의 실시예의 경우에는 약 1MV/cm의 전계가 걸린다. 도 8에서 화살부호(AR1)를 경계로 비교하면, 이러한 전계 강도의 차이가 나타나 있다. FIG. 8 is a diagram for describing voltage stresses occurring in unselected memory cells connected to unselected bit lines according to FIG. 4. In comparison with the memory cell transistor MCib of FIG. 3, it can be seen that the channel voltage Vch between the source 12 and the drain 14 becomes about 4V or more due to the self-boosting effect. Compared with the conventional case, an electric field of about 6 MV / cm is applied to the gate oxide film 16 in the related art, whereas an electric field of about 1 MV / cm is applied to the embodiment of the present invention. In FIG. 8, when the arrow sign AR1 is compared at the boundary, such a difference in electric field strength is shown.

도 9는 도 4에 따른 리드 디스터브 방지를 위한 채널전압 부스팅 효과를 보여주는 시뮬레이션 그래프이다. 도 9에서 가로축은 32개의 메모리 셀 트랜지스터들을 갖는 하나의 셀 스트링을 미크론 단위로 나타낸 것이고, 세로축은 비선택 비트 라인에 연결된 비선택 메모리 셀 트랜지스터의 채널 전압을 가리키고 있다. 보다 신속한 이해를 제공하기 위해, 그래프 부호(G10)와 그래프 부호(G6)가 부여된 그래프들을 서로 비교하면, 리드 디스터브 문제가 초래될 수 있는 종래의 경우와 셀프 부스팅에 의해 리드 디스터브 문제를 해결한 경우가 확연히 구별된다. 결국, 그래프 부호(G10)에서 보여지는 드레인-소오스 간 채널 전압은 셀프 부스팅 효과에 의해 시뮬레이션의 경우 약 5V 이상으로 나타나 종래 대비하여 약 4V 이상 더 높은 것을 알 수 있다. 그래프 부호(G8)는 셀프 부스팅 동작 이전에 프리차아지된 채널 전압을 나타내고, 그래프 부호(G4)는 종래의 초기동작 및 전원전압 인가 후의 동작, 그리고 본 실시예의 초기 동작에 따른 채널 전압을 합성적으로 보여주고 있다. 9 is a simulation graph illustrating a channel voltage boosting effect for preventing read disturb according to FIG. 4. In FIG. 9, the horizontal axis represents one cell string having 32 memory cell transistors in micron units, and the vertical axis represents a channel voltage of an unselected memory cell transistor connected to an unselected bit line. In order to provide a quicker understanding, comparing the graphs assigned with the graph code G10 and the graph code G6 solves the lead disturb problem by self-boosting and the conventional case where the lead disturb problem may be caused. The cases are distinct. As a result, the drain-source channel voltage shown in the graph symbol G10 is about 5V or more in the simulation due to the self-boosting effect, which is about 4V or more higher than in the related art. The graph symbol G8 represents the channel voltage precharged before the self-boosting operation, and the graph symbol G4 synthesizes the channel voltage according to the conventional initial operation, the operation after applying the power supply voltage, and the initial operation of the present embodiment. Is showing.

이와 같이, 리드동작 모드에서 비선택 셀 스트링내의 비선택 메모리 셀 트랜지스터들은 셀프 부스팅 동작을 가지기 때문에, 채널 전압은 상기 그래프에서 보여지는 바와 같이 상승된다. 따라서, 비선택 메모리 셀 트랜지스터들(MC31b,MC30b,...,MC1b)의 게이트 산화막(16)이 받는 전기적 스트레스 즉 전계는 도 8에서 보여지는 바와 같이 약 1.0MV/cm 이하로 되어, 리드 디스터브가 최소화 또는 방지된다. As such, since the unselected memory cell transistors in the unselected cell string in the read operation mode have a self-boosting operation, the channel voltage is raised as shown in the graph. Accordingly, the electrical stress or electric field applied to the gate oxide layer 16 of the non-selected memory cell transistors MC31b, MC30b, ..., MC1b becomes about 1.0 MV / cm or less as shown in FIG. Is minimized or prevented.

상기한 바와 같은 도 5 또는 도 7과 같은 메모리 셀 어레이 구성을 갖는 불휘발성 메모리 장치는, 상기 메모리 셀들에 대한 데이터 보유 특성을 초기 상태로 돌리기 위해 소거동작을 행하는 소거회로를 도 1의 제어회로(7)내에 구비한다. 또한, 상기 장치는 상기 소거동작이 수행된 상기 노말 메모리 셀들에 데이터를 저장하기 위한 프로그램 회로를 도 1의 제어회로(7)내에 구비한다. A nonvolatile memory device having a memory cell array configuration as shown in FIG. 5 or 7 as described above may include an erase circuit that performs an erase operation to return data retention characteristics of the memory cells to an initial state. It is provided in 7). The apparatus also has a program circuit in the control circuit 7 of FIG. 1 for storing data in the normal memory cells on which the erase operation has been performed.

상술한 바와 같이, 더미 셀부(100)의 채용에 의해, 리드동작 모드에서 비선택 비트라인에 연결된 비선택 메모리 셀 트랜지스터들에 대한 리드 디스터브는 최소화 또는 방지된다. 따라서, 메모리 셀의 리드 동작 시 리드 에러가 초래될 확률이 줄어든다. As described above, by employing the dummy cell unit 100, read disturb for unselected memory cell transistors connected to the unselected bit line in the read operation mode is minimized or prevented. Therefore, the probability of causing a read error in the read operation of the memory cell is reduced.

이제부터는 도 10 내지 도 17을 참조로 더미 셀들에 대한 문턱전압 조절을 단시간 내에 보다 효율적으로 행하는 본 발명에 따른 문턱전압 조절방법이 설명될 것이다. Hereinafter, the threshold voltage adjusting method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 17 to more efficiently perform the threshold voltage adjustment for the dummy cells in a short time.

도 10은 본 발명에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치의 개략적 블록도이다. 도 10을 참조하면, 셀 스트링 내에 더미 셀들을 갖는 메모리 셀 어레이(1), 상기 메모리 셀 어레이(1)내의 메모리 셀 트랜지스터들의 입출력 데이터를 감지하고 저장하는 센스앰프 및 래치(2), 비트라인들을 선택하기 위한 컬럼 디코더(3), 입출력 버퍼(4), 워드라인들을 선택하기 위한 로우 디코더(5), 어드레스 레지스터(6), 동작전원 전압보다 높은 고전압을 생성하는 고전압 발생회로(8), 불휘발성 반도체 메모리 장치의 동작을 제어하는 제어회로(7), 및 상기 제어회로(7)와 연결되어 상기 메모리 셀 어레이(1)내의 더미 셀들에 대한 문턱전압을 조절하기 위한 더미 셀 제어부(101)를 구비한 NAND 타입 플래시 메모리의 블록 연결구성이 보여진다. 10 is a schematic block diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. Referring to FIG. 10, a memory cell array 1 having dummy cells in a cell string, a sense amplifier and latch 2 for detecting and storing input / output data of memory cell transistors in the memory cell array 1, and bit lines may be provided. A column decoder 3 for selection, an input / output buffer 4, a row decoder 5 for selecting word lines, an address register 6, a high voltage generating circuit 8 for generating a high voltage higher than the operating power supply voltage, A control circuit 7 for controlling the operation of the volatile semiconductor memory device and a dummy cell controller 101 connected to the control circuit 7 to adjust threshold voltages of the dummy cells in the memory cell array 1. The block connection configuration of the NAND type flash memory is shown.

상기 메모리 셀 어레이(1)의 임의의 셀 스트링(20a)내에는 도 11에서 보여지는 바와 같이, 노말 메모리 셀들(MC0a-MC31a)에 대한 리드 디스터브를 방지하기 위해 서로 다른 문턱전압 값을 갖는 더미 셀들(DMC12,DMC21)이 구비된다. 그러나, 사안이 다른 경우에 상기 더미 셀들(DMC12,DMC21)은 리드 디스터브 방지 이외에 특정 한 데이터 저장용이나 타의 용도로 채용될 수 있음은 물론이다. In any cell string 20a of the memory cell array 1, as shown in FIG. 11, dummy cells having different threshold voltage values to prevent read disturb for normal memory cells MC0a to MC31a. (DMC12, DMC21) are provided. However, in other cases, the dummy cells DMC12 and DMC21 may be used for specific data storage or other purposes in addition to preventing read disturb.

상기 메모리 셀 어레이를 포함하는 반도체 메모리 칩이 웨이퍼 상에 복수로 제조된 후, 웨이퍼 레벨에서 상기 반도체 메모리 칩을 다이소팅 및 리페어할 경우에, 상기 더미 셀 제어부(101)는, 상기 노말 메모리 셀들에 대한 다이소팅 및 리던던시가 수행되기 이전에, 외부 입력 코멘드에 응답하여 상기 더미 셀들에 대한 문턱전압 조절이 이루어지도록 한다. After fabricating a plurality of semiconductor memory chips including the memory cell array on a wafer, when the semiconductor memory chip is diced and repaired at the wafer level, the dummy cell controller 101 is configured to provide the normal memory cells. Before the diesorting and redundancy are performed, threshold voltage adjustments are made to the dummy cells in response to an external input command.

또한, 상기 더미셀 제어부(101)는 상기 더미 셀들에 대한 문턱전압이 조절되기 이전에 상기 더미 셀들에 대한 다이소팅 및 리던던시가 수행되도록 하는 기능을 추가적으로 가질 수 있다. In addition, the dummy cell controller 101 may additionally have a function of performing diesting and redundancy on the dummy cells before the threshold voltages of the dummy cells are adjusted.

도 11은 도 10의 메모리 셀 어레이 내에서 셀 스트링 당 2개 이상의 더미 셀들을 갖는 셀 스트링 구조들을 보여준다. 먼저, 도 11의 좌측에 보여지는 셀 스트링들의 연결 구조 예를 케이스 1이라고 하고, 우측에 보여지는 셀 스트링들의 연결 구조 예를 케이스 2라고 하자. 케이스 1에서는 하나의 셀 스트링 당 2개의 더미 셀이 연결되고, 케이스 2에서는 하나의 셀 스트링 당 3개의 더미 셀이 연결된다. FIG. 11 shows cell string structures having two or more dummy cells per cell string in the memory cell array of FIG. 10. First, an example of the connection structure of the cell strings shown on the left side of FIG. 11 is referred to as Case 1, and an example of the connection structure of the cell strings shown on the right side is referred to as Case 2. In case 1, two dummy cells are connected to one cell string, and in case 2, three dummy cells are connected to one cell string.

케이스 1에서, 도 10의 메모리 셀 어레이(1)의 일부를 구성하는 제1 셀 스트링(20a) 및 제2 셀 스트링(20b)은 도 5의 셀 스트링 구조와 동일하다.  In Case 1, the first cell string 20a and the second cell string 20b constituting part of the memory cell array 1 of FIG. 10 are identical to the cell string structure of FIG. 5.

한편, 케이스 2에서, 도 10의 메모리 셀 어레이(1)의 일부를 구성하는 제1 셀 스트링(21a) 및 제2 셀 스트링(21b)은 상기 케이스 1의 연결 구성에서 더미 셀로서 기능하는 제5 선택트랜지스터들(DMC31,DMC32)이 더 추가된 구조를 갖는다. Meanwhile, in case 2, the first cell string 21a and the second cell string 21b constituting a part of the memory cell array 1 of FIG. 10 may function as dummy cells in the case 1 connection configuration. The selection transistors DMC31 and DMC32 are further added.

즉, 상기 케이스 2에서, 제1 셀 스트링(21a)은 드레인이 비트라인(BLe)에 접 속된 제1 선택 트랜지스터(SST1)와, 상기 제1 선택 트랜지스터(SST1)의 소오스에 드레인이 연결된 제5 선택 트랜지스터(DMC31)와, 소오스가 공통 소오스 라인(CSL)에 접속된 제2 선택 트랜지스터(GST1)와, 상기 제5 선택 트랜지스터(DMC31)의 소오스에 채널들이 서로 직렬로 접속되며 플로팅 게이트를 각기 갖는 복수의 메모리 셀 트랜지스터들(MC31a,MC30a,...,MC0a)과, 상기 복수의 메모리 셀 트랜지스터들(MC31a,MC30a,...,MC0a) 중 비트라인(BLe)에서 가장 먼 메모리 셀 트랜지스터(MC0a)의 소오스와 상기 제2 선택 트랜지스터(GST1)의 드레인 사이에서 채널이 서로 직렬로 연결되고 서로 다른 문턱전압 값을 가지는 제3 및 제4 선택 트랜지스터(DMC12,DMC21)로 구성된다.That is, in case 2, the first cell string 21a includes a first select transistor SST1 having a drain connected to the bit line BLe, and a fifth connected to the source of the first select transistor SST1. Channels are connected in series to the select transistor DMC31, the second select transistor GST1 having a source connected to the common source line CSL, and the source of the fifth select transistor DMC31, and each of which has a floating gate. Among the plurality of memory cell transistors MC31a, MC30a,..., MC0a and the memory cell transistors furthest from the bit line BLe among the plurality of memory cell transistors MC31a, MC30a,..., MC0a. A channel is connected to each other in series between the source of MC0a and the drain of the second select transistor GST1 and includes third and fourth select transistors DMC12 and DMC21 having different threshold voltage values.

일예로서, 상기 플로팅 형성 스위칭부를 구성하는 더미 셀부(100)내에서, 상기 더미 셀 트랜지스터들(DMC11,DMC12)은 약 0.6V 내지 2볼트의 문턱전압을 가지도록 설정되며, 상기 더미 셀 트랜지스터들(DMC21,DMC22)은 약 -2V의 문턱전압을 가지도록 설정된다. 이에 따라, 제2 셀 스트링(21b)이 비선택되고, 제어전압(Dummy2)이 리드전압(Vread)으로서 인가되고, 제어전압(Dummy1)이 약 1V로서 인가된 경우에, 상기 더미 셀 트랜지스터(DMC22)는 턴온되어도 상기 더미 셀 트랜지스터(DMC11)는 턴오프 되기 때문에, 공통 소오스 라인(CSL)은 상기 제2 셀 스트링(21b)을 통해 비트라인(BLo)과 전기적으로 연결되지 않는다. 한편, 선택된 셀 스트링(21a)내의 상기 더미 셀 트랜지스터들(DMC12, DMC21)는 모두 턴온되어 선택된 메모리 셀 트랜지스터에 대한 리드동작이 정상적으로 수행되도록 하는 조건을 제공한다. For example, in the dummy cell unit 100 constituting the floating formation switching unit, the dummy cell transistors DMC11 and DMC12 may be set to have a threshold voltage of about 0.6 V to 2 volts, and the dummy cell transistors ( DMC21 and DMC22 are set to have a threshold voltage of about -2V. Accordingly, when the second cell string 21b is unselected, the control voltage Dummy2 is applied as the read voltage Vread, and the control voltage Dummy1 is applied as about 1 V, the dummy cell transistor DMC22 Since the dummy cell transistor DMC11 is turned off, the common source line CSL is not electrically connected to the bit line BLo through the second cell string 21b. On the other hand, the dummy cell transistors DMC12 and DMC21 in the selected cell string 21a are all turned on to provide a condition for the read operation to the selected memory cell transistor to be normally performed.

한편, 제5 선택트랜지스터들(DMC31,DMC32)로서 구성된 더미 셀부(110)는 워드라인 WL[31]에 대하여 에지(edge)이펙트를 위해 채용된 것이다. On the other hand, the dummy cell unit 110 configured as the fifth select transistors DMC31 and DMC32 is employed for edge effects with respect to the word line WL [31].

도 12는 본 발명의 일실시예에 따라, 도 10의 장치가 웨이퍼 팹 아웃 된 경우, 더미 셀들과 노말 메모리 셀들에 대한 다이소팅 및 리던던시의 순서관계를 보여주는 플로우 챠트이다. FIG. 12 is a flowchart illustrating a sequence relationship between diesorting and redundancy for dummy cells and normal memory cells when the apparatus of FIG. 10 is wafer fab-out in accordance with an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, S120단계 내지 S123단계가 차례로 보여진다. 상기 S120단계에서 웨이퍼 팹(fabrication)아웃이 되었는 지가 체크된다. 도 11에서와 같이 셀 스트링 내에 더미 셀들을 갖는 도 10의 불휘발성 메모리 장치는 웨이퍼상에 복수의 칩들중의 하나로서 제조된다. 본 발명의 일실시 예에서는 웨이퍼 팹 아웃이 되면, EDS 공정에서 상기 더미 셀들을 노말 메모리 셀들보다 먼저 처리한다. 결국, 반도체 메모리 칩을 웨이퍼 상에 복수로 제조한 후, 웨이퍼 레벨에서 상기 반도체 메모리 칩을 다이소팅 및 리페어하는 경우에 S121단계가 선택적으로 수행될 수 있다. 상기 S121단계는 상기 셀 스트링 내에 있는 상기 더미 셀들에 대하여 다이소팅 및 리페어를 1차적으로 수행하는 단계이다. Referring to FIG. 12, steps S120 to S123 are sequentially shown. In step S120 it is checked whether the wafer fab (fabrication) is out. The nonvolatile memory device of FIG. 10 having dummy cells in a cell string as in FIG. 11 is fabricated as one of a plurality of chips on a wafer. In one embodiment of the present invention, when the wafer fabs out, the dummy cells are processed before normal memory cells in an EDS process. As a result, after fabricating a plurality of semiconductor memory chips on the wafer, step S121 may be selectively performed when diesting and repairing the semiconductor memory chip at the wafer level. In step S121, diesting and repairing of the dummy cells in the cell string are primarily performed.

상기 S121단계가 선택적으로 완료되면, 상기 더미 셀에 대한 문턱전압을 조정하는 S122단계가 수행된다. 그리고, 상기 S122단계의 수행이 완료되면, 상기 셀 스트링 내의 노말 메모리 셀들에 대하여 다이소팅 및 리페어를 2차적으로 수행하는 S123단계가 진행된다. When step S121 is selectively completed, step S122 of adjusting the threshold voltage for the dummy cell is performed. When the execution of step S122 is completed, step S123 is performed to secondaryly perform die-sorting and repair on the normal memory cells in the cell string.

도 12에 따르면, 웨이퍼 레벨에서 상기 반도체 메모리 칩을 다이소팅 및 리페어할 경우에, 상기 노말 메모리 셀들에 대한 다이소팅 및 리던던시가 수행되기 이전에, 외부 입력 코멘드에 응답하여 상기 더미 셀들에 대한 문턱전압 조절이 이루어진다. 따라서, 더미 셀들에 대한 문턱전압 조절이 노말 메모리 셀들과는 구별적으로 이루어진다. 상기 도 12의 동작 수행은 도 10의 입력 코멘드(ICMD)에 응답하는 더미 셀 제어부(101)에 의해 제어된다. 상기 입력 코멘드(ICMD)는 장치 외부의 테스터가 외부 입력 코멘드를 인가할 경우에 상기 제어회로(7)에 의해 생성되는 신호이다. According to FIG. 12, when diesting and repairing the semiconductor memory chip at the wafer level, the threshold voltages for the dummy cells in response to an external input command before diesorting and redundancy for the normal memory cells are performed. Adjustment is made. Therefore, the threshold voltage adjustment for the dummy cells is made separately from the normal memory cells. The operation of FIG. 12 is controlled by the dummy cell controller 101 in response to the input command ICMD of FIG. 10. The input command ICMD is a signal generated by the control circuit 7 when a tester external to the device applies an external input command.

이제 부터는 불휘발성 반도체 메모리 장치가 제품으로서 출하된 후, 더미 셀들의 문턱전압을 유저 레벨에서 조절하는 기술이 본 발명의 또 다른 실시예로서 설명될 것이다. From now on, after the nonvolatile semiconductor memory device is shipped as a product, a technique of adjusting the threshold voltages of the dummy cells at the user level will be described as another embodiment of the present invention.

먼저, 도 13은 도 11의 메모리 셀을 블록 소거하는 경우에 소거 동작 바이어스 전압관계를 보여준다. First, FIG. 13 illustrates an erase operation bias voltage relationship in the case of block erasing the memory cell of FIG. 11.

도 13에서 보여지는 바와 같이, 블록 소거 동작에서는 기생 커패시턴스(C3)에 기인하는 커플링 이슈(EF)가 나타날 수 있다. 상기 커플링 이슈는 도 11의 셀 스트링 내의 메모리 셀(MC0a)에서 일어날 수 있는 소거 불량의 문제이다. 비트라인(BLe)에서 가장 먼 곳에 위치된 메모리 셀(MC0a)의 경우에는 상기 커플링 이슈에 기인하여 불 충분한 소거 동작이 일어나기 때문에 소거 시의 설정된 문턱전압으로 완전히 조절되기 어렵우므로, 인접 메모리 셀((MC1a)에 비해 더 높은 문턱전압 값을 갖는다. 그러한 소거 불량의 문제를 해소하기 위해 인접 더미 셀(DMC12)의 제어전압(Dummy2)을 본 발명의 실시예에서는 0볼트로서 인가한다. 그리고, 인접 더미 셀(DMC12)과 그라운드 선택 트랜지스터(GST1)간에 연결된 더미 셀(DMC21)의 제어전 압(Dummy1)은 본 발명의 실시예에서는 2가지 경우로 인가한다. 즉, 더미 셀(DMC21)의 제어전압(Dummy1)은 0볼트로서 인가되거나, 더미 셀(DMC21)은 플로팅 상태로 유지 될 수 있다. 도 13에서 보여지는 테이블은 상기 2가지의 경우에 따른 소거 동작 바이어스 전압관계를 보여주고 있음을 알 수 있다. As shown in FIG. 13, in the block erase operation, a coupling issue EF due to the parasitic capacitance C3 may appear. The coupling issue is a problem of erase failure that may occur in the memory cell MC0a in the cell string of FIG. 11. In the case of the memory cell MC0a located farthest from the bit line BLe, since an insufficient erase operation occurs due to the coupling issue, it is difficult to fully adjust the threshold voltage at the time of erasing. It has a higher threshold voltage value than (MC1a). In order to solve such a problem of erase failure, the control voltage Dummy2 of the adjacent dummy cell DMC12 is applied as 0 volts in the embodiment of the present invention. The control voltage Dummy1 of the dummy cell DMC21 connected between the adjacent dummy cell DMC12 and the ground select transistor GST1 is applied in two cases in the embodiment of the present invention, that is, the control of the dummy cell DMC21. The voltage Dummy1 may be applied as 0 volts, or the dummy cell DMC21 may be maintained in a floating state .. The table shown in Fig. 13 shows the erase operation bias voltage relationship according to the above two cases. You can see that.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 도 13에서의 블록 소거 동작과 더미 셀들에 대한 더미 셀 프로그램 동작의 순서를 보여주는 플로우 챠트이다. 그리고, 도 15는 도 14의 동작 순서에 따라 셀 트랜지스터들에 대한 문턱전압의 산포 변화를 보여주는 도면이며, 도 16은 도 14의 동작 순서에 따라 각기 인가되는 동작 바이어스 전압관계를 나타낸 도면이다. 또한, 도 17은 도 14에 따른 프로그램 동작에서 더미 셀과 노말 셀에 대한 증가 스텝펄스 프로그램의 스텝 증가 폭을 비교적으로 보여주는 도면이다. FIG. 14 is a flowchart illustrating a sequence of a block erase operation and a dummy cell program operation for dummy cells according to another embodiment of the present invention. FIG. 15 is a diagram illustrating variation of distribution of threshold voltages of cell transistors in the operation sequence of FIG. 14, and FIG. 16 is a diagram illustrating an operation bias voltage relationship applied to each other in accordance with the operation sequence of FIG. 14. In addition, FIG. 17 is a diagram illustrating a step increase width of an incremental step pulse program for a dummy cell and a normal cell in a program operation according to FIG. 14.

먼저, 도 14를 참조하면, S140단계 내지 S149단계가 차례로 보여진다. 상기 S140단계는 소거 코멘드를 수신하는 단계이고, 상기 S141단계는 블록 소거를 시작하는 단계이다. S142단계는 인접 더미셀을 포함하여 블록 소거를 실시하는 단계이다. 상기 S142단계에서 도 13의 테이블의 오른 쪽에 위치하는 소거 바이어스 전압들이 도 11의 셀 스트링에 인가된다. 예를 들어, 스트링 선택 라인(SSL)과, 비선택된 워드라인들, 더미 셀(DMC21)의 제어전압(Dummy1), 그라운드 선택 라인(GSL), 비트라인/공통 선택 라인(BL/CSL)은 플로팅 상태로 바이어싱 된다. 그리고, 선택된 워드라인과 인접 더미 셀(DMC12)의 제어전압(Dummy2)은 그라운드 전압 예컨대 0볼트로서 바이어싱 된다. 상기 S142단계가 완료되면 소거 베리파이 동작(S143단계)이 수행된다. 상기 소거 베리파이 동작에서 상기 노말 메모리 셀들의 문턱전압이 소거 후의 설정된 문턱전압 값으로 되어 있는 지가 체크된다. 따라서, 상기 S143단계의 소거 베리파이 동작은 상기 셀 스트링 내의 노말 메모리 셀들에 대하여 실시되며, 인접 더미 셀(DMC12)의 제어전압(Dummy2)은 도 16의 소거 베리파이 섹션에서 보여지는 바이어스 전압과 같이, 0볼트 내지 리드전압(Vread)로서 인가되고, 나머지 더미 셀(DMC21)의 제어전압(Dummy1)은 리드전압(Vread)로서 인가된다. 이 경우에 선택된 비트라인에는 소거 베리파이 전압이 인가되고, 비선택된 비트라인 및 선택 및 비선택된 워드라인들에는 0볼트가 인가된다. 그리고, 상기 소거 베리파이 섹션에서 보여지는 바와 같이, 스트링 선택 라인과 그라운드 선택 라인은 리드전압으로서 바이어싱되고, 공통 선택라인은 0볼트로서 바이어싱된다. First, referring to FIG. 14, steps S140 to S149 are sequentially shown. The step S140 is a step of receiving an erase command, and the step S141 is a step of starting block erasing. Step S142 is a step of performing block erase including adjacent dummy cells. In step S142, erase bias voltages positioned at the right side of the table of FIG. 13 are applied to the cell string of FIG. 11. For example, the string select line SSL, the unselected word lines, the control voltage Dummy1 of the dummy cell DMC21, the ground select line GSL, and the bit line / common select line BL / CSL are floating. Biased in the state. The selected word line and the control voltage Dummy2 of the adjacent dummy cell DMC12 are biased as a ground voltage, for example, 0 volts. When the step S142 is completed, an erase verification operation (step S143) is performed. In the erase verification operation, it is checked whether the threshold voltages of the normal memory cells are set to the set threshold voltage value after erasing. Therefore, the erase verification operation of step S143 is performed on the normal memory cells in the cell string, and the control voltage Dummy2 of the adjacent dummy cell DMC12 is the same as the bias voltage shown in the erase verification section of FIG. 16. , From 0 volt to the read voltage Vread, and the control voltage Dummy1 of the remaining dummy cell DMC21 is applied as the read voltage Vread. In this case, an erase verification voltage is applied to the selected bit line, and zero volts is applied to the unselected bit line and the selected and unselected word lines. As shown in the erase verification section, the string select line and the ground select line are biased as read voltages, and the common select line is biased as 0 volts.

상기 S143단계가 완료되면, 메모리 셀 어레이 내의 노말 메모리 셀들 및 더미 메모리 셀들은 도 15에서 보여지는 바와 같은 상태 천이(ST1)를 가지므로, 도 15의 좌측 상부에서 우측 상부의 셀 산포를 갖게 된다. 즉, 노말 메모리 셀이 멀티 레벨 셀(MLC)인 경우에 소거 이전에 상기 노말 메모리 셀들은 4개의 분포들(16a,16b,16C,16d)을 가지며, 더미 셀들은 2개의 분포들(15a,15b)을 갖는다. 도 15의 각 부분에서 가로축은 셀들의 문턱전압을, 세로축은 셀의 개수를 가리킨다. 이와 같이, 도 15의 좌측 상부를 갖는 상태에서, 블록 소거 및 베리파이를 실시하면, 도 15의 화살부호에 표기된 바와 같이 상기 상태 천이(ST1)가 일어나서 우측 상부와 같이 셀 산포가 변화하게 된다. 즉, 상기 노말 셀들에 대한 4개의 분포들(16a,16b,16C,16d)은, 화살부호들(S10,S11,S12,S13)을 따라 이동하여 1개의 분 포(16e)로 통합된다. 즉, 소거동작에 따라 예컨대 -3볼트 근방의 문턱전압 값을 모든노말 메모리 셀들이 갖게 되는 것이다. 이 경우에 더미 셀들 중 인접 더미 셀은 화살부호(S14)를 따라 이동하여 분포(15a)에 속하게 되며, 나머지 더미 셀(DMC21)을 포함하고 상기 나머지 더미 셀(DMC21)과 동일한 위치에 있는 모든 더미 셀 들은 분포(15c)에 남아 있게 된다. When the step S143 is completed, the normal memory cells and the dummy memory cells in the memory cell array have the state transition ST1 as shown in FIG. 15, and thus have a cell spread in the upper left to the upper right in FIG. 15. That is, when the normal memory cell is a multi-level cell (MLC), the normal memory cells have four distributions 16a, 16b, 16C, and 16d before erasing, and the dummy cells have two distributions 15a and 15b. Has In each part of FIG. 15, the horizontal axis indicates threshold voltages of cells, and the vertical axis indicates the number of cells. As described above, when block erasing and verification are performed in the state having the upper left side of FIG. 15, the state transition ST1 occurs as indicated by the arrow in FIG. 15, and the cell distribution changes as shown in the upper right side. In other words, the four distributions 16a, 16b, 16C, and 16d for the normal cells move along the arrow signs S10, S11, S12, and S13 and are integrated into one distribution 16e. That is, according to the erase operation, all normal memory cells have a threshold voltage value near -3 volts, for example. In this case, the adjacent dummy cells of the dummy cells move along the arrow S14 to belong to the distribution 15a, and all the dummy cells including the remaining dummy cells DMC21 and located at the same position as the remaining dummy cells DMC21. The cells remain in the distribution 15c.

다시 도 14를 참조하면, 상기 S143단계가 완료되면, 상기 메모리 셀 어레이 내의 모든 인접 더미 셀들에 대하여 프로그램을 행하고 프로그램 베리파이를 실시하는 단계들(S144단계, S145단계)이 차례로 수행된다. 상기 모든 인접 더미 셀들에 대하여 프로그램을 행하는 상기 S144단계에서는 도 16내에서 더미 2에 대한 문턱전압 조정 섹션내의 PGM Vth 조정 섹션에서 보여지는 바와 같은 바이어싱 전압들이 인가된다. 예를 들어, 인접 더미 셀(DMC12)의 제어전압(Dummy2)은 프로그램 전압(Vpgm-1)으로서 인가되고, 나머지 더미 셀(DMC21)의 제어전압(Dummy1)은 패스 전압(Vpass)으로서 인가된다. 이 경우에 선택된 비트라인에는 0볼트, 비선택된 비트라인 및 스트링 선택 라인에는 전원전압(Vdd), 선택 및 비선택된 워드라인들에는 패스 전압(Vpass)이 각기 인가된다. 또한, 그라운드 선택 라인에는 0볼트, 공통 선택 라인에는 약1.5볼트가 인가된다. Referring back to FIG. 14, when the step S143 is completed, steps (steps S144 and S145) of executing a program and executing a program verification for all adjacent dummy cells in the memory cell array are sequentially performed. In step S144 for programming all the adjacent dummy cells, biasing voltages as shown in the PGM Vth adjustment section in the threshold voltage adjustment section for dummy 2 are applied in FIG. 16. For example, the control voltage Dummy2 of the adjacent dummy cell DMC12 is applied as the program voltage Vpgm-1, and the control voltage Dummy1 of the remaining dummy cell DMC21 is applied as the pass voltage Vpass. In this case, 0 volts is applied to the selected bit line, a power supply voltage Vdd is applied to the unselected bit line and the string selection line, and a pass voltage Vpass is applied to the selected and unselected word lines, respectively. In addition, 0 volts is applied to the ground select line and about 1.5 volts is applied to the common select line.

더미 셀들의 프로그램 동작에서 증가 스텝펄스 프로그램이 사용될 수 있는데, 이 경우에 더미 셀들에 대한 증가 스텝펄스 프로그램의 스텝 증가 폭은 도 17에서 보여지는 바와 같이 노말 메모리 셀에 대한 증가 스텝펄스 프로그램의 스텝 증가 폭 보다 크다. 즉, 더미 셀들의 프로그램 시에 증가 시키는 전압의 레벨은 상 대적으로 러프하며, 도 17에서 보여지는 바와 같이 약 0.5볼트 정도이다. 한편, 노말 메모리 셀의 스텝 증가 폭은 약 0.2볼트이다. 도 17에서 화살 부호 ST20은 더미 셀에 대한 증가 스텝펄스 프로그램의 스텝 증가 폭을 가리키고, 화살 부호 ST10은 노말 메모리 셀에 대한 증가 스텝펄스 프로그램의 스텝 증가 폭을 나타낸다. Incremental step pulse program may be used in the program operation of the dummy cells, in which case the step increment width of the increment step pulse program for the dummy cells is the step increment of the increment step pulse program for the normal memory cell as shown in FIG. Greater than width That is, the level of the voltage that increases during programming of the dummy cells is relatively rough, as shown in FIG. 17, about 0.5 volts. On the other hand, the step increment of the normal memory cell is about 0.2 volts. In FIG. 17, arrow ST20 indicates the step increment of the incremental step pulse program for the dummy cell, and arrow ST10 indicates the step increment of the incremental step pulse program for the normal memory cell.

다시 도 14로 돌아가서, 모든 인접 더미 셀들에 대한 프로그램 베리파이를 실시하는 S145단계에서는 도 16내에서 더미 2에 대한 문턱전압 조정 섹션내의 베리파이 섹션에서 보여지는 바와 같은 바이어싱 전압들이 인가된다.Returning to FIG. 14 again, in step S145 for performing program verification for all adjacent dummy cells, biasing voltages as shown in the verification section in the threshold voltage adjustment section for dummy 2 in FIG. 16 are applied.

상기 S145단계까지의 수행이 완료되면, 메모리 셀 어레이 내의 노말 메모리 셀들 및 더미 메모리 셀들은 도 15에서 보여지는 바와 같은 상태 천이(ST2)를 가지므로, 도 15의 우측 상부에서 우측 하부로 변화되는 셀 산포를 갖게 된다. 분포(15a)에 속해 있던 더미 셀들 중 나머지 더미 셀들은 화살부호(S16)를 따라 이동하여 분포(15c)에 속하게 된다. When the execution up to step S145 is completed, the normal memory cells and the dummy memory cells in the memory cell array have a state transition ST2 as shown in FIG. You have a scatter. The remaining dummy cells among the dummy cells belonging to the distribution 15a move along the arrow symbol S16 to belong to the distribution 15c.

도 14의 S145단계 이후에는 상기 인접 더미 셀들에 속하지 아니한 나머지 더미셀들에 대하여는 프로그램 베리파이를 먼저 행한 후 프로그램이 필요한 더미셀들을 대상으로 프로그램을 수행하는 단계들(S146단계, S147단계)이 수행된다. S146단계에서는 도 16내의 더미 1에 대한 문턱전압 체크 및 조정 섹션내의 더미 1 베리파이 섹션에서 보여지는 바와 같은 바이어싱 전압들이 인가된다. 그리고, S147단계에서는 도 16내의 더미 1에 대한 문턱전압 체크 및 조정 섹션내의 더미 1 프로그램 섹션에서 보여지는 바와 같은 바이어싱 전압들이 인가된다.After the step S145 of FIG. 14, the program dummy process is first performed on the remaining dummy cells that do not belong to the adjacent dummy cells, and then the programs are performed on the dummy cells requiring the program (steps S146 and S147). do. In step S146, biasing voltages as shown in the dummy voltage verification section in the threshold voltage check and adjustment section for dummy 1 in FIG. 16 are applied. Then, in step S147, biasing voltages as shown in the dummy voltage program section in the threshold voltage check and adjustment section of FIG. 16 are applied.

상기 S147단계 까지의 동작 수행에 의해 상기 더미 셀들에 대한 프로그램이 종료되고 나면, 노말 메모리 셀들에 대한 포스트(post)프로그램이 S148단계에서 수행되고, 프로그램 베리파이 동작이 S149단계에서 수행된다. 상기 S148단계에서는 도 16내의 노말 셀들에 대한 포스트 프로그램 섹션내의 노말 셀 포스트 프로그램 섹션에서 보여지는 바와 같은 바이어싱 전압들이 인가된다. 상기 S148단계의 수행에 의해, 노말 셀들에 대한 문턱전압 값은 설정된 포스트 프로그램 타겟 전압 값으로 조정된다. 그리고, S149단계에서는 도 16내의 노말 셀들에 대한 포스트 프로그램 섹션 내의 노말 셀 베리파이 섹션에서 보여지는 바와 같은 바이어싱 전압들이 인가된다.After the program for the dummy cells is terminated by performing the operation up to step S147, a post program for the normal memory cells is performed in step S148, and a program verify operation is performed in step S149. In step S148, biasing voltages as shown in the normal cell post program section in the post program section for the normal cells in FIG. 16 are applied. By performing the step S148, the threshold voltage values for the normal cells are adjusted to the set post program target voltage values. Then, in step S149, biasing voltages as shown in the normal cell verification section in the post program section for the normal cells in FIG. 16 are applied.

상기 S149단계까지의 수행이 완료되면, 메모리 셀 어레이 내의 노말 메모리 셀들 및 더미 메모리 셀들은 도 15에서 보여지는 바와 같은 상태 천이(ST3)를 거쳐, 도 15의 좌측 하부에 보여지는 바와 같은 셀 산포를 갖게 된다. When the execution up to step S149 is completed, the normal memory cells and the dummy memory cells in the memory cell array undergo cell transition as shown in the lower left of FIG. 15 through the state transition ST3 as shown in FIG. 15. Will have

상술한 바와 같이, 셀 스트링 내의 노말 메모리 셀에 대한 리드 디스터브 등과 같은 문제의 방지나 타의 용도를 위해 서로 다른 문턱전압을 갖는 2개 이상의 더미 셀들을 상기 셀 스트링 내에 각기 구비한 메모리 셀 어레이를 구비한 반도체 메모리 장치에서 상기 노말 메모리 셀들에 대한 포스트 프로그램 이전에, 상기 더미 셀들을 프로그램 하는 순서는, As described above, the memory cell array includes two or more dummy cells each having different threshold voltages in the cell string, for the purpose of preventing a problem such as a read disturb of a normal memory cell in the cell string or the like. Before the post program for the normal memory cells in the semiconductor memory device, the order of programming the dummy cells,

상기 노말 메모리 셀들에 대한 소거를 행할 경우에 상기 더미 셀들중 상기 노말 메모리 셀들에 보다 더 가까이 위치된 인접 더미셀을 포함하여 셀 블록 단위의 소거를 함께 행한 다음, 상기 노말 메모리 셀들에 대한 소거 베리파이를 실시하는 단계와;When erasing the normal memory cells, erase is performed in a cell block unit including adjacent dummy cells located closer to the normal memory cells among the dummy memory cells, and then erase erase is performed on the normal memory cells. Performing a step;

상기 메모리 셀 어레이 내의 모든 인접 더미셀들에 대하여 프로그램을 행하고 프로그램 베리파이를 실시하는 단계와;Performing a program and executing program verification on all adjacent dummy cells in the memory cell array;

상기 인접 더미셀들에 속하지 아니한 나머지 더미셀들에 대하여는 프로그램 베리파이를 먼저 행한 후 프로그램이 필요한 더미셀들을 대상으로 프로그램을 수행하는 단계를 가짐을 알 수 있다. For the remaining dummy cells that do not belong to the adjacent dummy cells, it can be seen that the program has a step of first performing a program verifier and then performing a program on the dummy cells requiring the program.

상기한 바와 같은 더미 셀들에 대한 문턱전압 조정 방법에 의하면, 더미 셀들에 대한 프로그램 동작이 보다 빠르게 효율적으로 이루어지므로 불휘발성 반도체 메모리 장치의 제조원가가 절감되고 프로그램 편리성이 증대된다. 또한, 더미 셀들에 대한 기능이 보장되어 불휘발성 반도체 메모리 장치의 억세스 동작에 대한 신뢰성이 개선된다. According to the threshold voltage adjusting method for the dummy cells as described above, since the program operation for the dummy cells is more efficiently and efficiently, the manufacturing cost of the nonvolatile semiconductor memory device is reduced and the program convenience is increased. In addition, the function of the dummy cells is guaranteed to improve the reliability of the access operation of the nonvolatile semiconductor memory device.

상기한 실시예에서의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다. 예컨대, 사안이 다른 경우에 메모리 셀 스트링을 형성하는 트랜지스터들의 개수나 더미 셀의 개수를 가감하거나, 바이어싱 조건을 다르게 변경할 수 있음은 물론이다. 또한, 더미 셀의 용도가 리드 디스터브 방지를 위한 것으로 주로 설명되었으나, 이에 한정됨이 없이 노말 메모리 셀의 용도 이외의 타의 용도로 채용될 수 있다. The description in the above embodiments is merely given by way of example with reference to the drawings for a more thorough understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the present invention. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the basic principles of the present invention. For example, when the case is different, the number of transistors forming the memory cell string or the number of dummy cells may be decreased or the biasing condition may be changed differently. In addition, although the purpose of the dummy cell has been mainly described as to prevent read disturb, the present invention is not limited thereto and may be employed for other purposes than the normal memory cell.

본 발명의 실시예에서는 불휘발성 메모리로서 낸드 타입 플래시 메모리의 경 우를 예를 들었으나 여기에 한정됨이 없이 노아 타입 플래시 메모리나 PRAM 등과 같은 타의 불휘발성 메모리 등에서도 본 발명의 기술적 사상이 확장가능 할 수 있을 것이다. In the exemplary embodiment of the present invention, the NAND type flash memory is exemplified as the nonvolatile memory. However, the present invention is not limited thereto, and the technical spirit of the present invention may be extended to other nonvolatile memories such as NOR type flash memory or PRAM. Could be.

도 1은 통상적인 불휘발성 반도체 메모리 장치의 블록도1 is a block diagram of a conventional nonvolatile semiconductor memory device

도 2a는 도 1중 메모리 셀 어레이내의 메모리 셀들에 대한 연결 구조를 보인 등가회로도FIG. 2A is an equivalent circuit diagram illustrating a connection structure of memory cells in the memory cell array of FIG. 1.

도 2b는 리드동작 모드에서 도 2a의 등가회로에 인가되는 바이어스 전압 관계를 보여주는 도면FIG. 2B illustrates a bias voltage relationship applied to the equivalent circuit of FIG. 2A in a read operation mode. FIG.

도 3은 도 2b내의 선택된 비트라인과 비선택된 비트라인에 연결된 메모리 셀에 각기 나타나는 전압 스트레스를 설명하기 위해 제시된 도면FIG. 3 is a diagram illustrating voltage stresses respectively occurring in memory cells connected to selected bit lines and unselected bit lines in FIG. 2B.

도 4는 리드 디스터브 방지용 플로팅 형성 스위칭부를 갖는 메모리 셀 스트링의 연결구조를 보여주는 도면4 is a view illustrating a connection structure of a memory cell string having a floating forming switching unit for preventing read disturb;

도 5는 도 4의 구현 예를 보여주는 등가회로도5 is an equivalent circuit diagram showing an example of implementation of FIG. 4.

도 6은 도 5의 등가회로에 인가되는 리드동작 바이어스 전압 관계를 보여주는 도면6 is a view illustrating a relationship of a read operation bias voltage applied to the equivalent circuit of FIG. 5.

도 7은 도 4의 또 다른 구현 예를 보여주는 등가회로도7 is an equivalent circuit diagram showing still another embodiment of FIG. 4.

도 8은 도 4에 따라 비선택된 메모리 셀에 나타나는 전압 스트레스를 설명하기 위해 제시된 도면FIG. 8 is a diagram provided to explain voltage stress present in an unselected memory cell according to FIG. 4.

도 9는 도 4에 따른 리드 디스터브 방지를 위한 채널전압 부스팅 효과를 보여주는 시뮬레이션 그래프도9 is a simulation graph showing a channel voltage boosting effect for preventing read disturbance according to FIG. 4.

도 10은 본 발명에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치의 개략적 블록도10 is a schematic block diagram of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.

도 11은 도 10의 메모리 셀 어레이 내에서 셀 스트링 당 2개 이상의 더미 셀 들을 갖는 셀 스트링 구조들을 보여주는 도면FIG. 11 illustrates cell string structures having two or more dummy cells per cell string in the memory cell array of FIG. 10. FIG.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따라, 도 10의 장치가 웨이퍼 팹 아웃 된 경우, 더미 셀들과 노말 메모리 셀들에 대한 다이소팅 및 리던던시의 순서관계를 보여주는 플로우 챠트FIG. 12 is a flowchart illustrating a sequence relationship between diesting and redundancy for dummy cells and normal memory cells when the apparatus of FIG. 10 is wafer fab-out, according to an embodiment of the present invention.

도 13은 도 11의 메모리 셀을 블록 소거하는 경우에 소거 동작 바이어스 전압관계를 보여주는 도면FIG. 13 is a diagram illustrating an erase operation bias voltage relationship when a block cell is erased in FIG. 11; FIG.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 도 13에서의 블록 소거 동작과 더미 셀들에 대한 더미 셀 프로그램 동작의 순서를 보여주는 플로우 챠트14 is a flowchart illustrating a sequence of a block erase operation and a dummy cell program operation for dummy cells in FIG. 13 according to another embodiment of the present invention.

도 15는 도 14의 동작 순서에 따라 셀 트랜지스터들에 대한 문턱전압의 산포 변화를 보여주는 도면FIG. 15 is a view illustrating a variation in distribution of threshold voltages of cell transistors in the operation sequence of FIG. 14. FIG.

도 16은 도 14의 동작 순서에 따라 각기 인가되는 동작 바이어스 전압관계를 나타낸 도면FIG. 16 is a view illustrating an operating bias voltage relationship applied to each other according to the operation sequence of FIG. 14; FIG.

도 17은 도 14에 따른 프로그램 동작에서 더미 셀과 노말 셀에 대한 증가 스텝펄스 프로그램의 스텝 증가 폭을 비교적으로 보여주는 도면 FIG. 17 is a view illustrating a step increase width of an incremental step pulse program for a dummy cell and a normal cell in a program operation according to FIG. 14; FIG.

Claims (22)

셀 스트링 내에 적어도 하나 이상의 더미 셀을 갖는 반도체 메모리 칩을 웨이퍼 상에 복수로 제조한 후, 웨이퍼 레벨에서 상기 반도체 메모리 칩을 다이소팅 및 리페어하는 방법에 있어서:A method of fabricating a plurality of semiconductor memory chips having at least one dummy cell in a cell string on a wafer and then diessing and repairing the semiconductor memory chip at the wafer level: 상기 셀 스트링 내에 있는 상기 더미 셀에 대하여 문턱전압을 조절하는 제1 단계와;Adjusting a threshold voltage for the dummy cell in the cell string; 상기 셀 스트링 내의 노말 메모리 셀들에 대하여 다이소팅 및 리페어를 수행하는 제2 단계를 가짐을 특징으로 하는 방법.And performing a second sorting and repairing on the normal memory cells in the cell string. 제1항에 있어서, 상기 제1 단계의 수행완료 전에 상기 더미 셀에 대한 다이소팅 및 리페어를 수행하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, further comprising performing diesorting and repairing the dummy cell before completion of the first step. 제1항에 있어서, 상기 제1 단계는 노말 코멘드와는 다른 스페셜 코멘드를 인가함에 의해 수행됨을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the first step is performed by applying a special command different from the normal command. 서로 다른 문턱전압을 갖는 2개 이상의 더미 셀을 노말 메모리 셀들과 함께 셀 스트링 내에 구비한 메모리 셀 어레이와;A memory cell array including two or more dummy cells having different threshold voltages in a cell string together with normal memory cells; 상기 메모리 셀 어레이를 포함하는 반도체 메모리 칩이 웨이퍼 상에 복수로 제조된 후, 웨이퍼 레벨에서 상기 반도체 메모리 칩을 다이소팅 및 리페어할 경우에, 상기 노말 메모리 셀들에 대한 다이소팅 및 리던던시가 수행되기 이전에, 외부 입력 코멘드에 응답하여 상기 더미 셀들에 대한 문턱전압이 조절 되도록 하는 더미셀 제어부를 구비함을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 장치.After a plurality of semiconductor memory chips including the memory cell array are fabricated on a wafer, before diesting and redundancy is performed on the normal memory cells when the semiconductor memory chip is diced and repaired at the wafer level. And a dummy cell controller configured to adjust threshold voltages of the dummy cells in response to an external input command. 제4항에 있어서, 상기 더미셀 제어부는 상기 더미 셀들에 대한 문턱전압이 조절되기 이전에 다이소팅 및 리던던시를 수행하는 기능을 더 가짐을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 장치.The nonvolatile semiconductor memory device of claim 4, wherein the dummy cell controller further has a function of performing diesting and redundancy before the threshold voltages of the dummy cells are adjusted. 서로 다른 문턱전압을 갖는 2개 이상의 더미 셀들을 노말 메모리 셀들과 함께 셀 스트링 내에 각기 구비한 메모리 셀 어레이를 구비한 반도체 메모리 장치에서 상기 노말 메모리 셀들에 대한 포스트 프로그램 이전에, 상기 더미 셀들을 프로그램 하는 방법에 있어서:In a semiconductor memory device having a memory cell array having two or more dummy cells having different threshold voltages together with normal memory cells in a cell string, the dummy cells may be programmed before a post program for the normal memory cells. In the way: 상기 노말 메모리 셀들에 대한 소거를 행할 경우에 상기 더미 셀들중 상기 노말 메모리 셀들에 보다 더 가까이 위치된 인접 더미셀을 포함하여 셀 블록 단위의 소거를 함께 행한 다음, 상기 노말 메모리 셀들에 대한 소거 베리파이를 실시하 는 단계와;When erasing the normal memory cells, erase is performed in a cell block unit including adjacent dummy cells located closer to the normal memory cells among the dummy memory cells, and then erase erase is performed on the normal memory cells. Performing a step; 상기 메모리 셀 어레이 내의 모든 인접 더미셀들에 대하여 프로그램을 행하고 프로그램 베리파이를 실시하는 단계와;Performing a program and executing program verification on all adjacent dummy cells in the memory cell array; 상기 인접 더미셀들에 속하지 아니한 나머지 더미셀들에 대하여는 프로그램 베리파이를 먼저 행한 후 프로그램이 필요한 더미셀들을 대상으로 프로그램을 수행하는 단계를 가짐을 특징으로 하는 방법.And performing program verification on the remaining dummy cells that do not belong to the adjacent dummy cells, and then performing a program on the dummy cells requiring the program. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 나머지 더미셀들은 상기 인접 더미셀들에 비하여 상기 셀 스트링 내의 그라운드 선택 라인에 더 가까이 위치됨을 특징으로 하는 방법.And the remaining dummy cells are located closer to the ground select line in the cell string than the adjacent dummy cells. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 셀 블록 단위의 소거 시에, 상기 인접 더미셀들의 게이트에는 상기 노말 메모리 셀들의 게이트에 인가되는 소거용 게이트 전압과 동일한 전압을 인가하고, 상기 나머지 더미셀들의 게이트에는 플로팅 전압 혹은 상기 소거용 게이트 전압보다 높은 전압을 인가함을 특징으로 하는 방법.In the erase of the cell block unit, a voltage equal to an erase gate voltage applied to a gate of the normal memory cells is applied to the gates of the adjacent dummy cells, and a floating voltage or the erase gate is applied to the gates of the remaining dummy cells. And applying a voltage higher than the voltage. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 소거 베리파이 시에, 상기 인접 더미셀들의 게이트에는 그라운드 전압 내지 리드전압을 인가하고, 상기 나머지 더미셀들의 게이트에는 상기 리드전압을 인가함을 특징으로 하는 방법.And applying a read voltage to the gates of the adjacent dummy cells and applying the read voltage to the gates of the remaining dummy cells during the erase verification. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 더미 셀들의 프로그램 시에 사용되어지는 증가 스텝 펄스 프로그램의 스텝 증가 폭은 노말 메모리 셀의 그것 보다 높게 설정함을 특징으로 하는 방법.And the step increment width of the increment step pulse program used for programming the dummy cells is set higher than that of normal memory cells. 제8항에 있어서, 상기 더미 셀들에 대한 프로그램은 외부 입력 코멘드에 의해 수행됨을 특징으로 하는 방법.9. The method of claim 8, wherein the program for the dummy cells is performed by an external input command. 제8항에 있어서, 상기 셀 스트링내의 더미 셀들이 2개인 경우에 상기 인접 더미셀은 비트라인으로부터 가장 먼 곳에 위치된 노말 메모리 셀에 연결되고, 나머지 다른 더미셀은 그라운드 선택 트랜지스터에 연결됨을 특징으로 하는 방법.The method of claim 8, wherein when there are two dummy cells in the cell string, the adjacent dummy cell is connected to a normal memory cell located farthest from a bit line, and the other dummy cell is connected to a ground select transistor. How to. 제8항에 있어서, 상기 셀 스트링내의 더미 셀들이 3개인 경우에 상기 인접 더미셀은 비트라인으로부터 가장 먼 곳에 위치된 노말 메모리 셀에 연결되고, 나머지 더미셀들은 그라운드 선택 트랜지스터와 스트링 선택 트랜지스터에 각기 연결됨을 특징으로 하는 방법.9. The method of claim 8, wherein when there are three dummy cells in the cell string, the adjacent dummy cell is connected to a normal memory cell located furthest from the bit line, and the remaining dummy cells are respectively connected to the ground select transistor and the string select transistor. Characterized in that connected. 서로 다른 문턱전압을 갖는 2개 이상의 더미 셀을 노말 메모리 셀과 함께 셀 스트링 내에 각기 구비한 메모리 셀 어레이와;A memory cell array including two or more dummy cells having different threshold voltages in a cell string together with normal memory cells; 상기 노말 메모리 셀들에 대한 소거를 행할 경우에 상기 더미 셀들중 상기 노말 메모리 셀들에 보다 더 가까이 위치된 인접 더미셀을 포함하여 셀 블록 단위의 소거를 함께 행한 다음, 상기 노말 메모리 셀들에 대한 소거 베리파이를 실시하는 소거 제어회로와;When erasing the normal memory cells, erase is performed in a cell block unit including adjacent dummy cells located closer to the normal memory cells among the dummy memory cells, and then erase erase is performed on the normal memory cells. An erase control circuit for executing; 상기 메모리 셀 어레이 내의 모든 인접 더미셀들에 대하여 프로그램을 행하고 프로그램 베리파이를 실시하며, 상기 인접 더미셀들에 속하지 아니한 나머지 더미셀들에 대하여는 프로그램 베리파이를 먼저 행한 후 프로그램이 필요한 더미셀들을 대상으로 프로그램을 수행하는 더미셀 제어회로를 구비함을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 장치.Program and perform program verification on all adjacent dummy cells in the memory cell array, and perform dummy program execution on the remaining dummy cells that do not belong to the adjacent dummy cells, and then target dummy cells that require a program. A nonvolatile semiconductor memory device comprising a dummy cell control circuit for performing a program. 제14항에 있어서, 상기 소거 제어회로는, 상기 더미 셀들에 대한 문턱전압이 변화되는 것을 막기 위해, 상기 노말 메모리 셀들을 소거 시 상기 인접 더미 셀의 게이트에도 상기 노말 메모리 셀들에 인가되는 소거용 게이트 전압과 동일한 전압을 인가하고, 나머지 더미 셀들의 게이트에는 플로팅 혹은 상기 소거용 게이트 전압보다 높은 전압을 인가함을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 장치.The gate of claim 14, wherein the erase control circuit is applied to the normal memory cells in addition to the gate of the adjacent dummy cell when the normal memory cells are erased to prevent the threshold voltages of the dummy cells from being changed. And applying a voltage equal to a voltage and applying a voltage higher than the gate voltage for floating or the gate to the gates of the remaining dummy cells. 제14항에 있어서, 상기 소거 제어회로는, 상기 소거 베리파이 시에, 상기 인접 더미셀의 게이트에는 그라운드 전압 내지 리드전압을 인가하고, 상기 나머지 더미셀들의 게이트에는 상기 리드전압을 인가함을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 장치.The method of claim 14, wherein the erase control circuit applies a ground voltage or a read voltage to a gate of the adjacent dummy cell and applies the read voltage to the gates of the remaining dummy cells during the erase verification. A nonvolatile semiconductor memory device. 제14항에 있어서, 상기 더미셀 제어회로는 상기 더미 셀들의 프로그램 시에 사용되어지는 증가 스텝 펄스 프로그램의 스텝 증가 폭을 노말 메모리 셀의 그것 보다 높게 설정함을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 장치.15. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 14, wherein the dummy cell control circuit sets the step increase width of the increment step pulse program used when programming the dummy cells higher than that of the normal memory cell. 제14항에 있어서, 상기 더미셀 제어회로는 모드 레지스터 셋 신호에 응답하여 상기 더미 셀들에 대한 프로그램을 수행함을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 장치.15. The nonvolatile semiconductor memory device of claim 14, wherein the dummy cell control circuit performs a program on the dummy cells in response to a mode register set signal. 제14항에 있어서, 상기 셀 스트링내의 더미 셀들이 2개인 경우에 상기 인접 더미셀은 비트라인으로부터 가장 먼 곳에 위치된 노말 메모리 셀에 연결되고, 나머지 다른 더미셀은 그라운드 선택 트랜지스터에 연결됨을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 장치.15. The method of claim 14, wherein when there are two dummy cells in the cell string, the adjacent dummy cell is connected to a normal memory cell located farthest from a bit line, and the other dummy cell is connected to a ground select transistor. A nonvolatile semiconductor memory device. 제14항에 있어서, 상기 프로그램이 필요한 더미셀들은 설정된 문턱전압 보다 낮은 문턱 값을 갖는 셀들임을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 장치.The nonvolatile semiconductor memory device of claim 14, wherein the dummy cells requiring the program are cells having a threshold value lower than a set threshold voltage. 제14항에 있어서, 상기 더미 셀들에 대한 프로그램이 종료되고 나면, 노말 메모리 셀들에 대한 포스트 프로그램이 수행됨을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 장치.The nonvolatile semiconductor memory device of claim 14, wherein after the program for the dummy cells is terminated, a post program for normal memory cells is performed. 드레인이 비트라인에 접속된 제1 선택 트랜지스터와, 소오스가 공통 소오스 라인에 접속된 제2 선택 트랜지스터와, 상기 제1 선택 트랜지스터의 소오스에 채널들이 서로 직렬로 접속되며 플로팅 게이트를 각기 갖는 복수의 메모리 셀 트랜지스터들과, 상기 복수의 메모리 셀 트랜지스터들 중 마지막 메모리 셀 트랜지스터의 소오스와 상기 제2 선택 트랜지스터의 드레인 사이에서 채널이 서로 직렬로 연결되고 서로 다른 문턱전압 값을 가지는 제3 및 제4 선택 트랜지스터로 구성된 셀 스트링을 복수로 가지는 메모리 셀 어레이와;A plurality of memories each having a floating gate connected in series with each other in series with a first selection transistor having a drain connected to a bit line, a second selection transistor having a source connected to a common source line, and a source of the first selection transistor A third and fourth selection transistor having a channel connected in series with each other in series between a cell transistor and a source of a last memory cell transistor of the plurality of memory cell transistors and a drain of the second selection transistor; A memory cell array having a plurality of cell strings; 상기 복수의 메모리 셀 트랜지스터들에 대한 소거를 행할 경우에 상기 제3 선택 트랜지스터를 포함하여 셀 블록 단위의 소거를 함께 행한 다음, 상기 복수의 메모리 셀 트랜지스터들에 대한 소거 베리파이를 실시하는 소거 제어회로와;An erase control circuit for performing the erase block operation on the plurality of memory cell transistors after the erase of the plurality of memory cell transistors is performed together with the third select transistor when the erase is performed on the plurality of memory cell transistors. Wow; 상기 메모리 셀 어레이 내의 모든 제3 선택 트랜지스터들에 대하여 프로그램을 행하고 프로그램 베리파이를 실시하며, 상기 메모리 셀 어레이 내의 모든 제4 선택 트랜지스터들에 대하여는 프로그램 베리파이를 먼저 행한 후 프로그램이 필요한 제4 선택 트랜지스터들을 대상으로 프로그램을 수행하는 더미셀 제어회로를 구비함을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 장치.Program and perform program verification on all third selection transistors in the memory cell array, and perform program verification on all fourth selection transistors in the memory cell array first, and then select a fourth selection transistor requiring programming. A non-volatile semiconductor memory device comprising a dummy cell control circuit for performing a program for the target.
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