KR20100074706A - Non-volatile memory device and method for recording the number of program operation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 메모리 소자에 관한 것으로, 보다 상세히는 비휘발성 메모리 소자 및 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 동작 구동 횟수 기록 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
메모리 소자는 전원공급 차단시 데이터의 유지 여부에 따라 휘발성 메모리 소자와 비휘발성 메모리 소자로 나누어진다. 휘발성 메모리 소자는 전원공급 차단시 데이터가 소멸되는 메모리 소자로서, 디램 및 에스램이 이에 속한다. 비휘발성 메모리 소자는 전원공급이 차단되더라도 저장된 데이터가 그대로 유지되는 메모리 소자로서, 플래시 메모리 소자가 이에 속한다. The memory device is divided into a volatile memory device and a nonvolatile memory device according to whether data is maintained when the power supply is cut off. Volatile memory devices are memory devices in which data is lost when a power supply is cut off, and DRAM and SRAM are examples thereof. A nonvolatile memory device is a memory device in which stored data is maintained even when a power supply is cut off, and a flash memory device belongs to the nonvolatile memory device.
여기서, 비휘발성 메모리 소자는 데이터 저장 방식에 따라 전하트랩형 비휘발성 메모리 소자 및 플로팅 게이트형 메모리 소자로 나누어질 수 있다. 전하트랩 형 비휘발성 메모리 소자는 전하트랩막의 깊은 준위 트랩 사이트(deep level tr확인p site)에 전하를 트랩시켜 데이터를 저장하며, 플로팅 게이트형 비휘발성 메모리 소자는 플로팅 게이트 전극에 전하를 주입하여 데이터를 저장한다.The nonvolatile memory device may be divided into a charge trapping nonvolatile memory device and a floating gate memory device according to a data storage method. The charge trap type nonvolatile memory device traps charge at a deep level tr site of the charge trap layer to store data, and the floating gate type nonvolatile memory device injects charge into the floating gate electrode to store data. Save it.
이와 같은 비휘발성 메모리 소자는 F-N 터널링(Fowler-Nordheim tunneling)방식에 의해 프로그램/소거 동작을 진행하게 되는데, 전하트랩막에 전하를 트랩시켜(또는, 플로팅 게이트 전극에 전하를 저장하여) 메모리 셀의 문턱 전압을 증가시킴으로써, 데이터를 저장하게 된다. 또한, 전하트랩막에 트랩된 전하(또는, 플로팅 게이트 전극에 저장된 전하)를 방출시켜 문턱 전압을 감소시킴으로써, 데이터를 소거하게 된다.Such a nonvolatile memory device performs a program / erase operation by using FN tunneling (Fowler-Nordheim tunneling) method, which traps charge in the charge trap layer (or stores charge in the floating gate electrode) of the memory cell. By increasing the threshold voltage, data is stored. In addition, data is erased by releasing charge trapped in the charge trap film (or charge stored in the floating gate electrode) to reduce the threshold voltage.
이하, 도면을 참조하여 비휘발성 메모리 소자의 구성 및 프로그램 동작에 대해 상세히 살펴보도록 한다. Hereinafter, a configuration and program operation of a nonvolatile memory device will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 기술에 따른 비휘발성 메모리 소자의 셀 어레이 및 페이지 버퍼의 상세 실시도이다.1 is a detailed embodiment of a cell array and a page buffer of a nonvolatile memory device according to the prior art.
도시된 바와 같이, 페이지 버퍼(10)는 셀 어레이(20)와 연결되어 메모리 셀이 프로그램 동작을 하도록 하며, 비트라인 선택부(11), 프리차지부(12) 및 레지스터부(13)를 포함한다. As shown, the
여기서, 비트라인 선택부(11)는 다수의 메모리 셀을 갖는 셀 어레이(20)의 비트라인(BL)에 연결되고, 비트라인 선택 신호에 응답하여 비트라인(BL)과 감지 노드(SO)를 연결한다. 프리차지부(12)는 감지 노드(SO)와 전원 전압 사이에 연결되는 데, 프리차지 동작시 감지 노드(SO)에 전원 전압을 연결하여 프리차지시킨다. 레지스터부(13)는 감지 노드(SO)와 입출력 단자(Y확인) 사이에 연결되며, 데이터를 임시 저장하는 래치를 포함하는데, 래치는 메모리 셀에 프로그램 데이터를 전달했는지의 여부에 따라 저장되는 값(이하, 래치값이라 한다.)이 변동된다. 이하, 페이지 버퍼(10)에 의한 프로그램 동작 구동의 전반적인 과정을 살펴보도록 한다.Here, the
먼저, 레지스터부(13)의 래치 값을 초기화한다. 리셋(RESET) 신호가 '하이'레벨로 인가되면, 래치의 노드(QA)가 접지(Vss)되어, 노드(QA) 값이 '로우' 레벨로 초기화된다. 이어서, '1'데이터를 프로그램하고자 하는 경우에는, 데이터 입력 신호(DI)가 '하이'로 인가되며, 접지 전압과 연결되어 있는 입출력 단자(Y확인)에 의해 노드(QAb)는 '로우' 레벨이 되고 노드(QA)는 '하이' 레벨이 된다. 또한, '0'데이터를 프로그램하고자하는 경우에는, 반전 데이터 입력 신호(nDI)가 '하이' 레벨로 인가되어 입출력 단자(Y확인)와 래치의 노드(QA)가 연결되며, 그에 따라 노드(QAb)는 '하이' 레벨을 유지하고, 노드(QA)는 '로우' 레벨을 유지한다. 본 명세서에서는 '1'데이터를 프로그램하고자하는 경우를 프로그램 동작 구동으로 보며, 프로그램 동작 구동시 래치 값이 변동됨을 알 수 있다.First, the latch value of the
이어서, 프리차지부(12)는 감지 노드(SO)를 프리차지한다. '로우' 레벨의 프리차지 신호(PRECHb)가 인가되면, 전원 전압(Vcc)이 감지 노드(SO)로 인가되어 감지노드(SO)를 전원 전압(Vcc) 레벨로 프리차지 시킨다. Subsequently, the
이어서, 비트라인 선택부(11)는 선택된 비트라인과 감지 노드(SO)를 연결시 킨다. '로우' 레벨의 디스차지 신호(DISCHe)가 인가되면 이에 응답하여 비트라인(BLe)에 인가되던 바이어스 전압(VIRPWR)이 차단된다. 또한, '하이' 레벨의 비트라인 선택 신호(BSLe)가 인가되면 이에 응답하여 비트라인(BLe)이 감지 노드(SO)와 연결된다.Subsequently, the
이어서, '하이' 레벨의 프로그램 신호(PGM)가 인가되면 이에 응답하여 래치의 노드(QA)와 감지 노드(SO)가 연결되어, 레지스터부(113)에 저장된 래치값이 감지 노드(SO)로 전달된다. 감지 노드(SO)로 전달된 데이터는 연결된 비트라인(BLe)을 통해 셀 어레이(200)의 메모리 셀로 전달되며 메모리 셀의 워드라인에 인가되는 프로그램 전압에 따라 데이터가 프로그램된다.Subsequently, when the program signal PGM of the 'high' level is applied, the node QA and the sense node SO of the latch are connected in response to the latch signal stored in the
그러나, 비휘발성 메모리 소자는 F-N 터널링(Fowler-Nordheim tunneling)방식에 의해 프로그램/소거 동작을 수행하기 때문에, 높은 프로그램 전압 또는 소거 전압을 인가해야 한다. 따라서, 프로그램/소거 동작시 셀 내의 전기장이 급격하게 변동되며, 이로 인하여 전하트랩막(또는 플로팅 게이트 전극)과 기판 사이에 개재되는 터널절연막 등이 마모되어 메모리 셀의 불량을 발생시키게 된다. However, since the nonvolatile memory device performs the program / erase operation by the F-N tunneling method, a high program voltage or an erase voltage must be applied. Accordingly, the electric field in the cell is suddenly changed during the program / erase operation, which causes wear of the charge trap film (or the floating gate electrode) and the tunnel insulating film interposed between the substrate and the memory cell.
또한, 프로그램/소거 동작을 반복적으로 수행하기 때문에, 사이클링 횟수가 증가할수록 터널절연막에 전하가 트랩되거나, 터널절연막과 기판 사이의 계면에 전하가 트랩되는 문제가 발생하게 된다. 이는, 메모리 셀의 문턱 전압 분포 폭을 증가시키고, 트랩의 축적을 가속화시켜 칩의 불량을 발생시키게 된다. 특히, 하나의 메모리 셀에 다수의 데이터를 저장하는 MLC(Multi Level Cell)의 경우, 문턱 전압 이 다수의 레벨로 분포하게 되므로, 전술한 바와 같은 문제점은 더욱 심화되게 된다. 즉, 메모리 소자의 신뢰성이 더욱 저하된다.In addition, since the program / erase operation is repeatedly performed, as the number of cycling increases, charges are trapped in the tunnel insulating film or charges are trapped at the interface between the tunnel insulating film and the substrate. This increases the threshold voltage distribution width of the memory cell, accelerates the accumulation of traps, and causes chip failure. In particular, in the case of MLC (Multi Level Cell) storing a plurality of data in one memory cell, the threshold voltage is distributed to a plurality of levels, the problem as described above is further exacerbated. That is, the reliability of the memory element is further lowered.
따라서, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 메모리 셀의 프로그램 동작 횟수를 확인하여 비휘발성 메모리 소자의 신뢰성을 유지 또는 향상시킬 수 있는 메커니즘이 요구된다. Therefore, in order to solve the above problems, a mechanism for checking the number of program operations of a memory cell to maintain or improve the reliability of a nonvolatile memory device is required.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위해 제안된 것으로서, 메모리 셀의 프로그램 동작 횟수를 기록하여 신뢰성을 향상시키는데에 적합한 비휘발성 메모리 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to meet the above demands, and an object of the present invention is to provide a nonvolatile memory device suitable for improving reliability by recording the number of program operations of a memory cell.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제안된 본 발명은, 비휘발성 메모리 소자에 있어서, 메모리 셀에 프로그램 데이터를 전달했는지의 여부에 따라 저장되는 값이 변동되는 래치를 포함하는 페이지 버퍼; 및 상기 래치에 저장되는 값이 변동되는 횟수를 기록하는 기록부를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a nonvolatile memory device, comprising: a page buffer including a latch whose value is changed depending on whether program data is transferred to a memory cell; And a recording unit for recording the number of times the value stored in the latch is changed.
또한, 본 발명은 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 동작 구동 횟수 기록 방법에 있어서, 메모리 셀에 프로그램 데이터를 전달했는지 여부에 따라 저장되는 값이 변동되는 래치를 포함하는 페이지 버퍼의 래치 값 변동을 감지하는 단계; 상기 래치 값이 변동되는 경우, 일정량의 전하를 비휘발성 메모리 셀에 저장시켜 상기 메모리 셀의 프로그램 동작 구동 횟수를 기록하는 단계; 및 상기 비휘발성 메모리 셀의 문턱 전압을 통해, 상기 메모리 셀의 프로그램 동작 구동 횟수를 확인하는 단계를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a method of writing a program operation driving count of a nonvolatile memory device, the method comprising: detecting a latch value variation of a page buffer including a latch whose value is changed depending on whether program data is transferred to a memory cell; ; When the latch value is changed, storing a predetermined amount of charge in a nonvolatile memory cell to record the number of times of driving of a program operation of the memory cell; And determining the number of driving times of a program operation of the memory cell through the threshold voltage of the nonvolatile memory cell.
본 발명에 따르면 페이지 버퍼의 프로그램 동작 구동 횟수 즉, 소정 메모리 셀이 프로그램 동작을 수행한 횟수를 기록할 수 있다. 따라서, 메모리 셀이 기준 횟수 이상의 프로그램 동작을 수행한 경우에는, 해당 블록을 페일 블록으로 처리함으로써, 비휘발성 메모리 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the number of times a program operation is driven in the page buffer, that is, the number of times a predetermined memory cell performs a program operation can be recorded. Therefore, when a memory cell performs a program operation more than a reference number of times, by treating the block as a fail block, the reliability of the nonvolatile memory device can be improved.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 동작 구동 회로의 구성을 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a configuration of a program operation driving circuit of a nonvolatile memory device according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프로그램 동작 구동 회로(100)는 셀 어레이(200)에 포함된 메모리 셀의 프로그램 동작을 구동하기 위한 페이지 버퍼(110), 페이지 버퍼(110)의 구동 횟수를 기록하기 위한 기록부(120) 및 기록부(120)의 동작을 제어하는 제어부(130)를 포함한다.As shown, the program
페이지 버퍼(110)는 메모리 셀의 프로그램 동작을 위한 입력 데이터를 수신한 후, 프로그램 데이터를 출력하여 비트라인을 통해 메모리 셀(200)로 전달한다. 이와 같이,수신된 입력 데이터를 프로그램 데이터로 변환하여 메모리 셀(200)로 전달하는 동작을 프로그램 동작 구동이라 한다.The
기록부(120)는 페이지 버퍼(110)의 프로그램 동작 구동 횟수를 기록한다. 여기서, 기록부(120)는 비휘발성 메모리 셀로 이루어지는 것이 바람직하며, 예를 들어, 플로팅 게이트 전극형 비휘발성 메모리 셀, 전하트랩형 비휘발성 메모리 셀, FeRAM 또는 MRAM으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이 비휘발성 메모리 셀을 이용하여 기록부(120)를 구성하는 경우, 매 프로그램 구동시 기록 셀에 일정량의 전하를 저장하여 문턱 전압을 증가시킴으로써, 프로그램 동작 구동 횟수를 기록할 수 있다.The
제어부(130)는 기록부(120)를 제어하여 페이지 버퍼(110)의 구동 횟수를 저장하도록 한다. 또한, 기록부(120)에 기록된 구동 횟수를 확인하는데, 전술한 바와 같이, 비휘발성 메모리 셀로 이루어진 기록부(120)의 경우, 비휘발성 메모리 셀의 문턱 전압이 기준 전압 이상인 경우에는 메모리 셀이 기준 횟수 이상 구동된 것을 확인할 수 있다.The
여기서, 기준 전압은 프로그램 구동시 저장되는 전하의 양 및 메모리 소자의 신뢰성이 보장되는 프로그램 동작 구동 횟수인 기준 횟수를 고려하여 결정된다. 즉, 비휘발성 메모리 셀에, 비휘발성 메모리 소자의 신뢰성이 보장되는 기준 횟수만큼 전하가 저장된 경우의 상기 비휘발성 메모리 셀의 문턱 전압을 기준 전압이라 한다. 또한, 기준 횟수는 비휘발성 메모리 소자의 신뢰성이 보장되는 프로그램 동작 구동 횟수로 결정되는데, 반복적인 쓰기 동작으로 인한 비휘발성 메모리 셀의 특성 열화를 고려하여 결정된다.Here, the reference voltage is determined in consideration of the amount of charge stored in the program driving and the reference number of times of driving the program operation to ensure the reliability of the memory device. That is, the threshold voltage of the nonvolatile memory cell when the charge is stored in the nonvolatile memory cell as many times as the reference number for which the reliability of the nonvolatile memory device is guaranteed is referred to as a reference voltage. In addition, the reference number is determined by the number of program operation driving times in which the reliability of the nonvolatile memory device is guaranteed. The reference number is determined in consideration of deterioration of characteristics of the nonvolatile memory cell due to repetitive write operations.
제어부(130)는 기록부(120)를 제어하여 페이지 버퍼(110)의 프로그램 구동 횟수를 기록부(120) 내에 기록하고, 기록된 프로그램 구동 횟수를 확인한다.The
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 페이지 버퍼(110)의 프로그램 구동 횟수를 기록 및 확인할 수 있다. 또한, 확인 결과, 프로그램 구동 횟수가 기준 횟수 이상인 경우에는 해당 블록을 페일 블록으로 처리함으로써 비휘발성 메모리 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. According to one embodiment of the present invention as described above, the number of program driving of the
특히, 페일된 블록에 기 저장된 데이터는 카피 백(copy back) 동작을 통해 타 블록으로 이동시킬 수 있다. 또한, 이후에 해당 블록은 억세스 되지 않도록 할 수 있다. 이와 같은 사항은 설계자의 의도에 따라 다양하게 응용될 수 있다.In particular, the data previously stored in the failed block may be moved to another block through a copy back operation. In addition, the block can be prevented from being accessed later. Such matters can be variously applied according to the intention of the designer.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 동작 구동 회로의 상세 실시도이다.3 is a detailed diagram of a program operation driving circuit of a nonvolatile memory device according to the first embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 프로그램 동작 구동 회로(100)는 메모리 셀이 프로그램 동작을 하도록 하는 페이지 버퍼(110), 페이지 버퍼(110)의 구동 횟수를 기록하기 위한 기록부(120), 기록부(120)의 동작을 제어하는 제어부(130)를 포함하며, 셀 어레이(200)와 연결되어 프로그램 동작을 구동한다.As shown, the program
페이지 버퍼(110)는 비트라인 선택부(111), 프리차지부(112) 및 레지스터부(113)를 포함하는데, 페이지 버퍼(110)의 프로그램 동작 구동은 앞서 설명한 종래 기술과 동일하다. The
전술한 바에 따르면, '1' 데이터를 프로그램 하고자 하는 경우 즉, 프로그램 동작 구동시, 래치 값이 '로우' 레벨에서 '하이' 레벨로 변동되는 것을 알 수 있 다. 즉, 래치 값은 프로그램 동작 구동시 변동되고, 변동된 값은 다음 프로그램 동작 구동시까지 유지되므로, 기록부(120)는 래치값의 변동 즉, 래치값이 '로우' 레벨에서 '하이' 레벨로 변동되는 횟수를 카운트함으로써, 페이지 버퍼(110)의 프로그램 동작 구동 횟수를 확인할 수 있다.As described above, when the '1' data is to be programmed, that is, when the program operation is driven, the latch value is changed from the 'low' level to the 'high' level. That is, since the latch value is changed when the program operation is driven and the changed value is maintained until the next program operation is driven, the
기록부(120)는 페이지 버퍼(110)의 구동 횟수를 기록하기 위한 것으로서, 본 도면에서는 래치(113)의 QA노드에 연결되도록 구성되었으나 이는 일 실시예에 불과하며, 설계자의 의도에 따라 회로의 구성은 다양하게 응용될 수 있다. 예를 들어, 기록부(120)는 래치의 QAb 노드에 연결되도록 구성될 수 있다.The
여기서, 기록부(120)는 페이지 버퍼(110)의 래치(113)에 저장된 값의 변동 횟수를 기록하기 위한 기록 셀(122) 및 래치(113)와 기록 셀(122) 사이에 연결되고, 래치(113)에 저장된 값의 변동 여부를 확인하여 기록 셀(122)에 변동 횟수를 기록하도록 하기 위한 패스 트랜지스터(121)를 포함한다. Here, the
기록 셀(122)은 전술한 바와 같이 비휘발성 메모리 셀로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 플로팅 게이트 전극형 비휘발성 메모리 셀로 이루어지는 경우, 프로그램 구동시 플로팅 게이트 전극에 일정량의 전하를 저장하여 프로그램 동작 구동 횟수를 기록하게 된다. 또한, 전하트랩형 비휘발성 메모리 셀로 이루어지는 경우, 프로그램 구동시 전하트랩막에 일정량의 전하를 트랩시켜 프로그램 동작 구동 횟수를 기록하게 된다.As described above, the
제어부(130)는 기록부(120)의 동작을 제어하여 페이지 버퍼(110)의 프로그램 동작 구동 횟수를 기록하도록 한다. 또한, 기록부(120)에 기록된 프로그램 동작 구 동 횟수를 확인한다. The
첫째, 제어부(130)에 의한 기록부(120)의 프로그램 동작 구동 횟수 기록 동작을 살펴보도록 한다. 기록부(120)는 기록 셀(122) 및 패스 트랜지스터를 턴 온시켜, 전류의 흐름 여부에 따라 래치(113)에 저장된 값의 변동 여부를 확인하는데, 이를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.First, the recording operation of the program operation driving count of the
먼저, 프로그램 구동에 의해 래치(113)의 노드(QA)에 저장된 값이 '하이' 레벨로 변경되면, '하이' 레벨의 패스 신호(Pass)를 인가하여 패스 트랜지스터(121)를 턴 온시킨다. 또한, 기록 셀(122)을 턴 온 시킬 수 있을 정도의 크기의 기록 신호(REC)를 인가하여 기록 셀(122)을 턴 온시킨다. 이를 통해, 기록 셀(122)의 채널 영역에 전류가 흐르게 된다. 이때, 제어부(130)는 Vt read에 흐르는 전류를 감지하여 래치(113)의 노드(QA) 값이 변동된 것 즉, '하이'로 변동된 것을 확인한다.First, when the value stored in the node QA of the
이어서, 래치(113)의 노드(QA) 값이 변동된 것이 확인되면, 제어부(130)는 패스 트랜지스터(121)를 턴 오프시킨 상태에서, 기록 셀(122)을 턴 온시켜 변동 횟수를 기록한다.Subsequently, when it is confirmed that the node QA value of the
즉, 제어부(130)는 '로우' 레벨의 패스 신호를 인가하여 패스 트랜지스터(121)를 턴 오프시킴으로써, 기록 셀(122)로의 전류의 흐름을 차단시킨다. 이어서, 제어부(130)는 기록 셀(122)이 프로그램 동작을 수행하도록 프로그램 전압에 해당하는 기록 신호(REC)를 인가한다. 여기서, 프로그램 동작을 위한 기록 신호(REC)는 기록 셀(122)에 일정량의 전하를 저장시키기 위한 것으로서, 앞서 설명한 기록 셀(122)을 턴 온시키기 위한 기록(REC)신호에 비해 큰 값을 가진다. 또한, 프로그램 동작을 위한 기록 신호(REC)의 크기는 고정된 값을 가져, 매 기록시 동일한 양의 전하가 저장되도록 한다. That is, the
이에 따라, 제어부(130)는 래치 노드(QA) 값이 변동될 때마다 기록 셀(122)에 일정량의 전하를 저장시킬 수 있다. 특히, 비휘발성 메모리 소자는 페이지 단위로 프로그램을 수행하므로, 기록 셀(122)의 프로그램 동작은 마지막 페이지의 프로그램 동작이 완료된 후에 수행되도록 하는 것이 바람직하다.Accordingly, the
둘째, 제어부(130)에 의해 기록 셀(122)에 기록된 프로그램 동작 구동 횟수를 확인하는 동작을 살펴본다. 여기서, 프로그램 동작 구동 횟수의 확인은 소정 시간 간격으로 수행되거나, 프로그램 동작이 완료된 후에 수행될 수 있다. 또는, 프로그램 동작 구동에 의한 래치 값 변동이 감지되면 먼저 프로그램 동작 구동 횟수를 확인하여, 프로그램 동작 구동 횟수가 기준 횟수 이하인 경우에만 기록 동작을 수행하도록 할 수도 있다.Second, the operation of confirming the number of times of driving the program operation recorded in the
프로그램 동작 구동에 의해 래치 값이 '하이' 레벨로 변동된 것이 감지되면, 제어부(130)는 문턱 전압 확인을 위한 기준 전압의 기록 신호(REC)를 인가한다. 여기서, 기준 전압(b)은 메모리 소자의 신뢰성이 보장되는 기준 횟수만큼 프로그램 동작이 구동된 경우의 기록 셀(122)의 문턱 전압 값에 대응되는 크기로서, 앞서 설명한 기록 셀(122)의 턴 온을 위한 기록 신호(REC)의 크기(a) 및 프로그램 동작을 위한 기록 신호(REC)의 크기(c)에 비해 작은 값을 가진다(b<a<c).When it is detected that the latch value is changed to the 'high' level by driving the program operation, the
이어서, 제어부(130)는 기록 셀(122)이 턴 온되는지 여부를 확인한다. 여기 서, 기록 셀(122)의 턴온 여부는 Vt read에 전류가 흐르는지 여부를 감지함으로써, 확인될 수 있다. 전류가 흐르는 경우에는 기록 셀(122)의 문턱 전압이 기준 전압에 비해 작은 것을 의미하며, 이는 메모리 소자의 신뢰성을 보장할 수 있음을 의미한다. 또한, 전류가 흐르지 않는 경우에는 기록 셀(122)의 문턱 전압이 기준 전압에 비해 큰 것을 의미하며, 이는 페이지 버퍼(110)가 기준 횟수 이상 구동되어 메모리 소자의 신뢰성을 보장할 수 없음을 의미한다. Subsequently, the
따라서, 전류가 흐르지 않는 경우에는 해당 블록을 페일 블록으로 처리하도록 하는 것이 바람직하며, 페일 블록 처리는 페이지 버퍼(110)에 의해 수행될 수 있다. 단, 해당 블록에 기 저장된 데이터는 카피 백에 의해 타 블록으로 이동시키는 것이 바람직하며, 이후에 해당 블록은 억세스 되지 않도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, when no current flows, the block may be processed as a fail block, and the fail block process may be performed by the
도 4는 본 발명이 적용되는 프로그램 동작 구동 회로의 프로그램 동작 구동시 인가되는 각 신호의 타이밍도이다.4 is a timing diagram of each signal applied when driving a program operation of a program operation driving circuit to which the present invention is applied.
먼저, 프로그램 동작 구동에 의해 래치 값(QA)이 '하이' 레벨로 변동되면, '하이' 레벨의 패스 신호(Pass)가 인가되어 패스 트랜지스터(121)를 턴 온시키고, 기록 셀(122)을 턴 온시킬 수 있을 정도의 기록 신호(REC)가 인가되어 기록 셀(122)을 턴 온시킨다. 이를 통해, 제어부(130)는 래치 값이 변동되었음 즉, 프로그램 동작이 구동되었음을 인지하게 된다.First, when the latch value QA is changed to a 'high' level by driving a program operation, a pass signal Pass having a 'high' level is applied to turn on the
이어서, 패스 트랜지스터(121)가 턴 온 상태로 유지된 상태에서, '하이' 레 벨의 문턱 전압 확인을 위한 기록 신호(REC)가 인가된다. 이때, 기록 신호(REC)는 기준 전압의 레벨로 인가되며, 기록 셀(122)의 턴 온 여부에 따라 해당 메모리 셀의 프로그램 동작 구동이 기준 횟수 이상 수행되었는지를 확인할 수 있다. Subsequently, in a state where the
확인 결과, 기준 횟수 이하로 수행된 경우, 즉, 기록 셀(122)이 턴 온되는 경우에는 '로우' 레벨의 패스 신호(Pass)를 인가하여 패스 트랜지스터(121)를 턴 오프시키고, 프로그램 동작을 위한 기록 신호(REC)를 인가하여 기록 셀(122)이 프로그램 동작을 수행하도록 한다.As a result of the check, when it is performed less than or equal to the reference number, that is, when the
여기서, 기록 셀(122)에 인가되는 기록 신호(REC)의 상대적 크기는 도 (b)에 도시된 바와 같다. 문턱 전압 확인을 위한 기록 신호(REC)는 기록 셀에 기록된 프로그램 동작 구동 횟수를 확인하기 위한 것이므로 메모리 소자의 신뢰성을 보장할 수 있는 구동 횟수에 해당하는 문턱 전압의 크기(b) 즉, 기준 전압의 레벨로 설정된다. 반면에, 기록 셀(122)의 턴온을 위한 기록 신호(REC)는 기록 동작에 따른 기록 셀(122)의 문턱 전압 증가와 상관없이 항상 기록 셀(122)을 턴온 시킬 수 있어야 한다. 따라서, 턴 온을 위한 기록 신호(REC)의 크기(a)는 문턱 전압 확인을 위한 기록 신호(REC)의 크기(b) 보다 큰 값을 가진다. 또한, 프로그램 동작을 위한 기록 신호(REC)는 기록 셀(122) 즉, 비휘발성 메모리 셀의 프로그램 동작을 위한 것이므로 F-N 터널링이 가능한 크기를 갖게 된다. 이때, 기록 셀(122)의 턴 온을 위한 기록 신호(REC)는 기록 셀(122)의 프로그램 동작을 유발해서는 안되므로, 프로그램 동작을 위한 기록 신호(REC)의 크기(c)에 비해서는 작은 값을 갖는다.Here, the relative magnitude of the write signal REC applied to the
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로그램 동작 구동 횟수 기록 방법의 순서를 나타내는 순서도이다.5 is a flowchart showing a procedure of a program operation driving number recording method according to the first embodiment of the present invention.
페이지 버퍼(110)의 래치(113)는 메모리 셀(200)에 프로그래 데이터를 전달했는지 여부에 따라 저장되는 값이 변동된다. 따라서, 제어부(130)는 페이지 버퍼(110)의 래치 값 변동을 감지하여, 프로그램 동작의 구동을 확인한다(S510).The
프로그램 동작이 구동되면 래치 노드(QA)에 저장된 값이 '하이' 레벨로 변동되므로(S520), 제어부(130)는 래치 노드(QA)에 저장된 값이 '하이' 레벨로 변동되는 것이 감지되면, 기록 셀(122)의 문턱 전압을 통해 메모리 셀의 프로그램 동작 구동 횟수가 기준 횟수(K) 이상인지를 확인한다(S530).When the program operation is driven, the value stored in the latch node QA is changed to a 'high' level (S520), and when the
여기서, 구동 횟수의 확인은 기록 셀(122)의 문턱 전압을 이용하여 확인할 수 있는데, 기록 셀(122)에 기준 전압 크기의 기록 신호(REC)를 인가한 후, Vt read 에서의 전류의 흐름 여부를 확인한다. Vt read에서 전류의 흐름이 감지되는 경우에는, 기록 셀(122)의 문턱 전압이 기준 전압에 비해 작은 것을 의미하므로, 프로그램 동작 구동 횟수가 기준 횟수보다 작은 것을 알 수 있다. 또하느 Vt read에서 전류의 흐름이 감지되지 않는 경우에는, 기록 셀(122)의 문턱 전압이 기준 전압보다 큰 것을 의미하므로, 프로그램 동작 구동 횟수가 기준 횟수보다 많은 것을 알 수 있다.Here, the number of driving can be confirmed by using the threshold voltage of the
확인 결과, 메모리 셀이 기준 횟수(K) 이하로 구동된 경우, 제어부(130)는 기록 셀(122)이 프로그램 동작을 수행하도록 하여 프로그램 동작 구동을 기록한다(S540). 또한, 메모리 셀이 기준 횟수 이상 구동된 것으로 확인되는 경우에는 해 당 블록을 페일 블록으로 처리한다(S550).As a result of the check, when the memory cell is driven less than or equal to the reference number K, the
이 밖에, 프로그램 동작 구동 횟수 기록 및 기록된 프로그램 동작 구동 횟수 확인 동작의 상세한 사항은 앞의 도 2 내지 도 4에서 설명한 바와 동일하다.In addition, details of the program operation driving count recording and the recorded program operation driving count checking operation are the same as those described with reference to FIGS. 2 to 4.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 동작 구동 회로의 상세 실시도이다.7 is a detailed diagram illustrating a program operation driving circuit of a nonvolatile memory device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 프로그램 동작 구동 회로(100)는 패스 트랜지스터(121)와 기록 셀(122) 사이의 노드(B)에 연결되어 기록 트랜지스터(122)에 기록된 변동 횟수를 확인하는 확인 트랜지스터(123)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 확인 트랜지스터(123)를 더 포함함으로써, 언제든지 기록 셀(122)에 기록된 프로그램 동작 구동 횟수를 확인할 수 있다. 이를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.As shown, the program
제어부(130)는 기록 셀(122)에 기록된 프로그램 동작 구동 횟수를 확인하고자 하는 경우, '로우' 레벨의 패스 신호(Pass)를 인가하여 패스 트랜지스터(121)를 턴 오프시킨 상태에서, '하이' 레벨의 확인 신호(CHECK)를 인가하여 확인 트랜지스터(123)를 턴 온시킨다. 이를 통해, 패스 트랜지스터(121)와 기록 셀(122) 사이의 B 노드는 '하이' 레벨로 변동된다. 단, 기록 셀(122)의 문턱 전압 확인 외의 동작시에는, 제어부(130)는 '로우' 레벨의 확인 신호(CHECK)를 인가하여 확인 트랜지스터(123)를 턴 오프 상태로 유지시킨다. When the
이어서, 제어부(130)는 기록 셀(122)의 문턱 전압 확인을 위한 기준 전압(b)의 기록 신호(REC)를 인가한 후, 기록 셀(122)이 턴온되는지 여부를 확인한다. 여 기서, 기록 셀(122)의 턴온 여부는 Vt read에 전류가 흐르는지 여부를 감지함으로써, 확인될 수 있다. Subsequently, the
전술한 바와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 제어부(130)는 언제든지 '하이' 레벨의 확인 신호(CHECK)를 인가하여 B 노드를 '하이' 레벨로 변경시킴으로써, 프로그램 동작 구동 횟수를 확인할 수 있다. According to the second embodiment of the present invention as described above, the
앞서 설명한 제1 실시예의 경우, 래치 값이 변동되면, 구동 횟수를 확인한 후에 확인 결과에 따라 기록 동작을 수행하도록 회로가 구성되었으나 이는 일 실시예에 불과한 것으로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 실시예에서 설명한 바와 같이, 회로의 구성은 당업자의 의도에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 그에 따라 기록 동작 순서 또한 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 래치 값 변동시 기록 동작을 먼저 수행하고, 후에 구동 횟수 확인 동작을 수행할 수 있다. In the first embodiment described above, when the latch value is changed, the circuit is configured to perform the write operation according to the check result after confirming the number of driving, but this is only an embodiment and the present invention is not limited thereto. As described in the second embodiment, the configuration of the circuit can be variously changed according to the intention of those skilled in the art, and accordingly, the order of writing operations can also be variously changed. In other words, when the latch value changes, the write operation may be performed first, and the driving number confirmation operation may be performed later.
본 발명은 래치 값의 변동을 감지하여 프로그램 동작 구동 횟수를 기록하기 위한 것으로서, 이러한 동작이 가능하다면 프로그램 동작 구동 회로의 세부적인 설계는 당업자에 의해 다양하게 변경될 수 있으며, 본 발명은 그러한 모든 변경을 포함한다. The present invention is to detect the change in the latch value and to record the number of driving of the program operation. If such an operation is possible, the detailed design of the program operation driving circuit can be variously changed by those skilled in the art. It includes.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로그램 동작 구동 회로에 의한 프로그램 동작 구동 횟수 확인시 인가되는 각 신호의 타이밍도이다. 6 is a timing diagram of each signal applied when checking the number of times of program operation driving by the program operation driving circuit according to the second embodiment of the present invention.
프로그램 동작 구동 횟수를 확인하고자 하는 경우, 제어부는 패스 신호(Pass)가 '로우' 레벨을 유지하는 상태에서, 확인 신호(CHECK)를 '하이' 레벨로 인가한다. 이러한 경우, 확인 트랜지스터(123)는 턴온되어 노드(B)를 '하이' 레벨로 만든다. 또한, 제어부(130)는 확인 신호(CHECK)가 '하이' 레벨로 유지되는 동안에 문턱 전압 확인을 위한 기준 전압 크기의 기록 신호(REC)를 인가하여 기록 셀(122)에 기록된 프로그램 동작 구동 횟수를 확인한다.In order to check the number of driving times of the program operation, the controller applies the confirmation signal CHECK to the 'high' level while the pass signal Pass maintains the 'low' level. In this case, the verify
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예들에 따라 구체적으로 기록되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been specifically recorded in accordance with the above-described preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
도 1은 종래 기술에 따른 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 동작 구동 회로의 상세도.1 is a detailed view of a program operation driving circuit of a nonvolatile memory device according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 동작 구동 회로의 구성도.2 is a block diagram of a program operation driving circuit of a nonvolatile memory device according to the present invention;
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 동작 구동 회로의 상세 실시도.3 is a detailed diagram of a program operation driving circuit of a nonvolatile memory device according to the first embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로그램 동작 구동 회로의 프로그램 동작 구동시 인가되는 각 신호의 파형도.Fig. 4 is a waveform diagram of each signal applied when driving a program operation of the program operation driving circuit according to the first embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 동작 구동 회로의 상세 실시도.5 is a detailed diagram of a program operation driving circuit of a nonvolatile memory device according to the second embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로그램 동작 구동 회로의 구동 횟수 확인시 인가되는 각 신호의 파형도.6 is a waveform diagram of each signal applied when checking the number of times of driving of a program operation driving circuit according to a second embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 프로그램 동작 구동 횟수 기록 방법의 순서도.7 is a flowchart illustrating a method of writing a program operation driving count of a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]
100: 프로그램 동작 구동 회로 110: 페이지 버퍼100: program operation driving circuit 110: page buffer
111: 비트라인 선택부 112: 프리차지부111: bit line selection section 112: precharge section
113: 래치 120: 기록부113: latch 120: recording unit
121: 패스 트랜지스터 122 기록 셀121:
123: 확인 트랜지스터 130: 제어부123: check transistor 130: control unit
200: 셀 어레이200: cell array
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