KR20120079371A - Flash memory device and wordline voltage generating method thereof - Google Patents

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KR20120079371A KR1020110000609A KR20110000609A KR20120079371A KR 20120079371 A KR20120079371 A KR 20120079371A KR 1020110000609 A KR1020110000609 A KR 1020110000609A KR 20110000609 A KR20110000609 A KR 20110000609A KR 20120079371 A KR20120079371 A KR 20120079371A
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Abstract

PURPOSE: A flash memory device and a method for generating a voltage of a word line thereof are provided to reduce program time by controlling each section with a positive word line voltage and a negative word line voltage with the optimum time. CONSTITUTION: A program voltage is generated by a high voltage generator. A first negative verification voltage(Vvfy1) is generated by pumping negative charges for the first pumping time. If a second negative verification voltage higher than the first negative verification voltage is generated after the first negative verification voltage is generated, the first negative verification voltage is discharged for the first discharge time. A second verification voltage(Vvfy2) is generated by pumping the negative charge for the second pumping time after the first discharge time. One or more positive program verification voltages corresponding to one or more data states are generated through a low voltage generator.

Description

플래시 메모리 장치 및 그것의 워드라인 전압 발생 방법{FLASH MEMORY DEVICE AND WORDLINE VOLTAGE GENERATING METHOD THEREOF}FLASH MEMORY DEVICE AND WORDLINE VOLTAGE GENERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 플래시 메모리 장치 및 그것의 워드라인 전압 발생 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a flash memory device and a method of generating a word line voltage thereof.

반도체 메모리 장치는 크게 휘발성 반도체 메모리 장치(Volatile semiconductor memory device)와 불휘발성 반도체 메모리 장치(Non-volatile semiconductor memory device)로 구분될 수 있다. 휘발성 반도체 메모리 장치는 읽고 쓰는 속도가 빠르지만 전원 공급이 끊기면 저장된 내용이 사라져 버리는 단점이 있다. 반면에 불휘발성 반도체 메모리 장치는 전원 공급이 중단되더라도 그 내용을 보존한다. 그러므로, 불휘발성 반도체 메모리 장치는 전원이 공급되었는지의 여부에 관계없이 보존되어야 할 내용을 기억시키는 데 쓰인다. The semiconductor memory device may be largely classified into a volatile semiconductor memory device and a non-volatile semiconductor memory device. Volatile semiconductor memory devices are fast to read and write, but the stored contents are lost when the power supply is cut off. On the other hand, nonvolatile semiconductor memory devices retain their contents even when their power supplies are interrupted. Therefore, the nonvolatile semiconductor memory device is used to store contents to be preserved regardless of whether or not power is supplied.

불휘발성 반도체 메모리 장치로는 마스크 롬(Mask read-only memory, MROM), 프로그램 가능한 롬(Programmable read-only memory, PROM), 소거 및 프로그램 가능한 롬(Erasable programmable read-only memory, EPROM), 전기적으로 소거 및 프로그램 가능한 롬(Electrically erasable programmable read-only memory, EEPROM) 등이 있다. Non-volatile semiconductor memory devices include mask read-only memory (MROM), programmable read-only memory (PROM), erasable and programmable ROM (EROM), and electrically Electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM).

불휘발성 메모리 장치의 대표적인 예로 플래시 메모리 장치가 있다. 플래시 메모리는 컴퓨터, 휴대폰, PDA, 디지털카메라, 캠코더, 보이스 리코더, MP3 플레이어, 개인용 휴대 단말기(PDA), 휴대용 컴퓨터(Handheld PC), 게임기, 팩스, 스캐너, 프린터 등(이하, '호스트'라 함)과 같은 정보기기들의 음성 및 영상 데이터 저장매체로서 널리 사용되고 있다. A typical example of a nonvolatile memory device is a flash memory device. Flash memory refers to computers, mobile phones, PDAs, digital cameras, camcorders, voice recorders, MP3 players, personal digital assistants (PDAs), handheld PCs, game machines, fax machines, scanners, printers, etc. It is widely used as a voice and video data storage medium of information devices such as).

최근 들어 메모리 장치에 대한 고집적 요구가 증가함에 따라, 하나의 메모리 셀에 멀티 비트를 저장하는 멀티-비트 메모리 장치들이 보편화되고 있다. In recent years, as the high integration demand for memory devices increases, multi-bit memory devices storing multiple bits in one memory cell have become popular.

본 발명의 목적은 음의 워드라인 전압 및 양의 워드라인 전압을 발생하는 각 구간을 최적화된 시간으로 제어할 수 있는 플래시 메모리 장치 및 그것의 워드라인 전압 발생 방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a flash memory device and a method for generating a word line voltage thereof capable of controlling each section for generating a negative word line voltage and a positive word line voltage with an optimized time.

본 발명의 목적은 음의 워드라인 전압 및 양의 워드라인 전압 레벨을 고속으로 변환할 수 있고, 프로그램에 소요되는 시간을 줄일 수 있는 플래시 메모리 장치 및 그것의 워드라인 전압 발생 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a flash memory device capable of converting a negative word line voltage and a positive word line voltage level at a high speed and reducing the time required for a program and a method of generating the word line voltage thereof. .

본 발명의 다른 목적은 음의 전압 영역 및 양의 전압 영역에 분포된 데이터 상태에 대한 읽기 동작 및 검증 동작을 효율적으로 수행할 수 있는 플래시 메모리 장치 및 그것의 워드라인 전압 발생 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a flash memory device capable of efficiently performing a read operation and a verify operation on a data state distributed in a negative voltage region and a positive voltage region, and a method of generating a word line voltage thereof. .

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 플래시 메모리의 워드라인 전압 발생 방법은, 고전압 발생기를 통해 프로그램 전압을 발생하는 단계; 음전압 발생기를 통해 복수의 음의 데이터 상태들에 대응되는 복수의 음의 프로그램 검증 전압을 발생하는 단계; 그리고 저전압 발생기를 통해 적어도 하나 이상의 데이터 상태에 대응되는 적어도 하나 이상의 양의 프로그램 검증 전압을 발생하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 음의 프로그램 검증 전압을 발생하는 단계는, 제 1 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 제 1 음의 검증 전압을 발생하는 단계; 제 1 음의 검증 전압이 발생된 이후에 상기 제 1 음의 검증 전압 보다 높은 제 2 음의 검증 전압이 발생되는 경우, 상기 제 1 음의 검증 전압을 제 1 방전 시간 동안 방전하는 단계; 그리고 상기 제 1 방전 시간 후에 제 2 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 상기 제 2 음의 검증 전압을 발생하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a word line voltage generation method of a flash memory according to the present invention includes: generating a program voltage through a high voltage generator; Generating a plurality of negative program verify voltages corresponding to the plurality of negative data states through the negative voltage generator; And generating at least one positive program verify voltage corresponding to the at least one data state via a low voltage generator, wherein generating the plurality of negative program verify voltages comprises: negative charge pumping for a first pumping time Generating a first negative verify voltage; If a second negative verify voltage higher than the first negative verify voltage is generated after the first negative verify voltage is generated, discharging the first negative verify voltage for a first discharge time; And performing the negative charge pumping during the second pumping time after the first discharge time to generate the second negative verification voltage.

이 실시예에 있어서, 상기 방전 결과는 상기 제 2 음의 검증 전압 보다 높고 접지 전압과 같거나 낮을 수 있다.In this embodiment, the discharge result may be higher than the second negative verify voltage and equal to or lower than the ground voltage.

이 실시예에 있어서, 상기 제 1 음의 검증 전압이 발생된 이후에 상기 제 1 음의 검증 전압 보다 낮은 제 3 음의 검증 전압이 발생되는 경우, 상기 방전 동작 없이 제 3 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 상기 제 3 음의 검증 전압을 발생하는 단계를 포함할 수 있다.In this embodiment, when a third negative verify voltage lower than the first negative verify voltage is generated after the first negative verify voltage is generated, negative charge pumping is performed during the third pumping time without the discharge operation. And performing the third negative verification voltage.

이 실시예에 있어서, 상기 제 2 음의 검증 전압이 발생된 이후에 상기 적어도 하나 이상의 양의 프로그램 검증 전압이 발생되는 경우, 상기 제 2 음의 검증 전압을 상기 제 1 방전 시간 보다 작은 제 2 방전 시간 동안 방전하는 단계를 더 포함할 수 있다.In this embodiment, when the at least one or more positive program verify voltages are generated after the second negative verify voltage is generated, the second negative verify voltage is a second discharge that is less than the first discharge time. The method may further include discharging for a time.

이 실시예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 방전 시간은, 상기 방전 동작이 수행되는 방전 구간을 사이에 둔 검증 전압의 차이가 클수록 큰 값을 가질 수 있다. In this embodiment, the first and second discharge times may have a larger value as the difference in the verification voltage between the discharge intervals in which the discharge operation is performed is greater.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 플래시 메모리의 워드라인 전압 발생 방법은, 음전압 발생기를 통해 복수의 음의 데이터 상태들에 대응되는 복수의 음의 읽기 전압을 발생하는 단계; 그리고 저전압 발생기를 통해 적어도 하나 이상의 양의 데이터 상태에 대응되는 적어도 하나 이상의 양의 읽기 전압을 발생하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 음의 읽기 전압을 발생하는 단계는, 제 1 음의 읽기 전압이 발생된 이후에 상기 제 1 음의 읽기 전압 보다 높은 제 2 음의 읽기 전압이 발생되는 경우, 상기 제 1 음의 읽기 전압을 소정의 방전 시간 동안 방전하는 단계; 그리고 상기 소정의 방전 시간 이후에 제 1 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 상기 제 2 음의 읽기 전압을 발생하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a word line voltage generation method of a flash memory according to the present invention includes generating a plurality of negative read voltages corresponding to a plurality of negative data states through a negative voltage generator; And generating at least one positive read voltage corresponding to at least one positive data state through a low voltage generator, wherein generating the plurality of negative read voltages comprises: generating a first negative read voltage; Discharging the first negative read voltage for a predetermined discharge time when a second negative read voltage is generated that is higher than the first negative read voltage after being generated; And performing a negative charge pumping during the first pumping time after the predetermined discharge time to generate the second negative read voltage.

이 실시예에 있어서, 상기 방전 결과는 상기 제 2 음의 읽기 전압보다 높고 접지 전압과 같거나 낮을 수 있다.In this embodiment, the discharge result may be higher than the second negative read voltage and equal to or lower than the ground voltage.

이 실시예에 있어서, 상기 제 1 음의 검증 전압이 발생된 이후에 상기 제 1 음의 읽기 전압 보다 낮은 제 3 음의 읽기 전압이 발생되는 경우, 상기 방전 동작 없이 제 2 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 상기 제 3 음의 읽기 전압을 발생하는 단계를 포함할 수 있다.In this embodiment, when a third negative read voltage lower than the first negative read voltage is generated after the first negative verify voltage is generated, negative charge pumping is performed during the second pumping time without the discharge operation. And performing the third negative read voltage.

이 실시예에 있어서, 상기 방전 시간은, 상기 방전 동작이 수행되는 방전 구간을 사이에 둔 두 음의 읽기 전압의 차이가 클수록 큰 값을 가질 수 있다. In this embodiment, the discharge time may have a larger value as the difference between two negative read voltages between the discharge periods in which the discharge operation is performed is greater.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 플래시 메모리의 워드라인 전압 발생 방법은, 제 1 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 제 1 음전압을 발생하는 단계; 제어 로직의 제어에 응답해서 타겟 음전압을 상기 제 1 음전압에서 제 2 음전압으로 변환하는 단계; 상기 제 2 음전압이 상기 제 1 음전압 보다 높은 경우, 상기 제어 로직의 제어에 응답해서 소정의 방전 시간 동안 상기 제 1 음전압을 방전부를 통해 방전하는 단계; 상기 방전 시간 후에 상기 제어 로직의 제어에 응답해서 오실레이터가 발진신호를 발생하는 단계; 그리고 상기 발진 신호에 응답해서 상기 음전압 전하 펌프가 제 2 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 상기 제 2 음전압을 발생하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a word line voltage generation method of a flash memory according to the present invention includes: generating a first negative voltage by performing negative charge pumping during a first pumping time; Converting a target negative voltage from the first negative voltage to a second negative voltage in response to control of a control logic; If the second negative voltage is higher than the first negative voltage, discharging the first negative voltage through a discharge unit for a predetermined discharge time in response to control of the control logic; An oscillator generating an oscillation signal in response to the control of the control logic after the discharge time; And in response to the oscillation signal, the negative voltage charge pump performs negative charge pumping for a second pumping time to generate the second negative voltage.

이 실시예에 있어서, 상기 음전압 전하 펌프의 상기 출력 경로를 상기 방전부를 통해 방전하는 단계는, 상기 제 1 음전압이 방전되기 시작한 때로부터 상기 방전 시간이 경과한 후 종료될 수 있다.In this embodiment, the discharging of the output path of the negative voltage charge pump through the discharge unit may be finished after the discharge time has elapsed from when the first negative voltage starts to be discharged.

이 실시예에 있어서, 상기 제어 로직의 제어에 응답해서 상기 오실레이터가 발진신호를 발생하는 단계는, 상기 제 1 음전압이 방전되기 시작한 때로부터 상기 방전 시간이 경과한 후 수행될 수 있다.In this embodiment, the generating of the oscillation signal by the oscillator in response to the control of the control logic may be performed after the discharge time elapses from when the first negative voltage starts to be discharged.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 플래시 메모리 장치는, 복수의 워드라인들과 연결된 복수의 플래시 메모리 셀들로 구성된 플래시 메모리 셀 어레이; 상기 워드라인들로 인가될 복수의 워드라인 전압들을 발생하는 전압 발생부; 그리고 상기 전압 발생부의 전압 발생 동작을 제어하는 제어 로직을 포함하며, 상기 전압 발생부는, 제 1 음전압이 발생된 이후에 상기 제 1 음전압 보다 높은 제 2 음전압이 연속해서 발생되는 경우, 상기 제어 로직의 제어에 응답해서 상기 제 1 음전압을 소정의 방전 시간 동안 방전한 후 제 1 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 상기 제 2 음전압을 발생하는 음전압 발생기를 포함할 수 있다.In accordance with one aspect of the present invention, a flash memory device includes a flash memory cell array including a plurality of flash memory cells connected to a plurality of word lines; A voltage generator generating a plurality of word line voltages to be applied to the word lines; And a control logic for controlling a voltage generation operation of the voltage generator, wherein the voltage generator is configured to continuously generate a second negative voltage higher than the first negative voltage after the first negative voltage is generated. The negative voltage generator may generate the second negative voltage by discharging the first negative voltage for a predetermined discharge time in response to the control of the control logic and then performing negative charge pumping during the first pumping time.

이 실시예에 있어서, 상기 방전 결과는 상기 제 2 음전압 보다 높고 접지 전압과 같거나 낮을 수 있다.In this embodiment, the discharge result may be higher than the second negative voltage and equal to or lower than the ground voltage.

이 실시예에 있어서, 상기 음전압 발생기는 상기 제 1 음전압이 발생된 이후에 상기 제 1 음전압 보다 낮은 제 3 음전압이 발생되는 경우, 상기 방전 동작 없이 제 2 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 상기 제 3 음전압을 발생할 수 있다.In this embodiment, the negative voltage generator performs negative charge pumping for a second pumping time without the discharge operation when a third negative voltage lower than the first negative voltage is generated after the first negative voltage is generated. To generate the third negative voltage.

이 실시예에 있어서, 상기 음전압 발생기는 상기 제어 로직의 제어에 응답해서 발진신호를 발생하는 오실레이터; 상기 발진 신호에 응답해서 음전하 펌핑을 수행하는 음전압 전하 펌프; 상기 음전압 전하 펌프의 출력을 방전하는 방전부; 그리고 상기 제 2 음전압의 발생시 상기 제어 로직의 제어에 따라 타겟 음전압을 상기 제 1 음전압에서 상기 제 2 음전압으로 변환하고, 상기 음전압 전하 펌프의 음전하 펌핑 결과와 상기 타겟 음전압을 비교하는 전압 검출기를 포함하며, 상기 오실레이터는 상기 전압 검출기의 비교 결과 또는 상기 제어 로직의 제어에 응답해서 상기 제 1 펌핑 시간 동안 상기 발진신호를 발생할 수 있다.In this embodiment, the negative voltage generator includes an oscillator for generating an oscillation signal in response to the control of the control logic; A negative voltage charge pump performing negative charge pumping in response to the oscillation signal; A discharge unit for discharging the output of the negative voltage charge pump; And converting a target negative voltage from the first negative voltage to the second negative voltage according to the control of the control logic when the second negative voltage is generated, and comparing the negative charge pumping result of the negative voltage charge pump with the target negative voltage. The oscillator may generate the oscillation signal during the first pumping time in response to the comparison result of the voltage detector or the control of the control logic.

이 실시예에 있어서, 상기 제어 로직은 상기 방전 시간이 경과한 후, 상기 오실레이터가 상기 발진신호를 발생하도록 제어할 수 있다.In this embodiment, the control logic may control the oscillator to generate the oscillation signal after the discharge time has elapsed.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 데이터 저장 장치는, 복수의 채널들에 접속된 복수의 플래시 메모리들; 그리고 대응되는 채널을 통해 각각의 플래시 메모리의 읽기, 쓰기 내지 소거 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 각각의 플래시 메모리는, 복수의 워드라인들과 연결된 복수의 플래시 메모리 셀들로 구성된 플래시 메모리 셀 어레이; 상기 워드라인들로 인가될 복수의 워드라인 전압들을 발생하는 전압 발생부; 그리고 상기 전압 발생부의 전압 발생 동작을 제어하는 제어 로직을 포함하며, 상기 전압 발생부는, 제 1 음전압이 발생된 이후에 상기 제 1 음전압 보다 높은 제 2 음전압이 연속해서 발생되는 경우, 상기 제어 로직의 제어에 응답해서 상기 제 1 음전압을 소정의 방전 시간 동안 방전한 후 소정의 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 상기 제 2 음전압을 발생하는 음전압 발생기를 포함할 수 있다.In accordance with one aspect of the present invention, a data storage device includes: a plurality of flash memories connected to a plurality of channels; And a controller for controlling read, write, or erase operations of each flash memory through a corresponding channel, wherein each flash memory includes a flash memory cell array including a plurality of flash memory cells connected to a plurality of word lines. ; A voltage generator generating a plurality of word line voltages to be applied to the word lines; And a control logic for controlling a voltage generation operation of the voltage generator, wherein the voltage generator is configured to continuously generate a second negative voltage higher than the first negative voltage after the first negative voltage is generated. The negative voltage generator may generate the second negative voltage by discharging the first negative voltage for a predetermined discharge time and then performing negative charge pumping for a predetermined pumping time in response to the control of the control logic.

이 실시예에 있어서, 상기 데이터 저장 장치는 반도체 디스크, PCMCIA 카드, 컴팩트 플래시 카드, 스마트 미디어 카드, 메모리 스틱, 멀티미디어 카드, SD 카드, 유니버설 플래시 기억장치 중 어느 하나일 수 있다.In this embodiment, the data storage device may be any one of a semiconductor disk, a PCMCIA card, a compact flash card, a smart media card, a memory stick, a multimedia card, an SD card, and a universal flash memory device.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 컴퓨팅 시스템은, 호스트; 그리고 상기 호스트로부터 입력된 기록 커멘드에 응답해서 데이터를 기록하는 데이터 저장 장치를 포함하고, 상기 데이터 저장 장치는, 복수의 채널들에 접속된 복수의 플래시 메모리들; 그리고 대응되는 채널을 통해 각각의 플래시 메모리의 읽기, 쓰기 내지 소거 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하며, 상기 각각의 플래시 메모리는, 복수의 워드라인들과 연결된 복수의 플래시 메모리 셀들로 구성된 플래시 메모리 셀 어레이; 상기 워드라인들로 인가될 복수의 워드라인 전압들을 발생하는 전압 발생부; 그리고 상기 전압 발생부의 전압 발생 동작을 제어하는 제어 로직을 포함하며, 상기 전압 발생부는, 제 1 음전압이 발생된 이후에 상기 제 1 음전압 보다 높은 제 2 음전압이 연속해서 발생되는 경우, 상기 제어 로직의 제어에 응답해서 상기 제 1 음전압을 소정의 방전 시간 동안 방전한 후 소정의 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 상기 제 2 음전압을 발생하는 음전압 발생기를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a computing system according to the present invention includes a host; And a data storage device for recording data in response to a write command input from the host, the data storage device comprising: a plurality of flash memories connected to a plurality of channels; And a controller controlling read, write, or erase operations of each flash memory through a corresponding channel, wherein each flash memory includes a flash memory cell array including a plurality of flash memory cells connected to a plurality of word lines. ; A voltage generator generating a plurality of word line voltages to be applied to the word lines; And a control logic for controlling a voltage generation operation of the voltage generator, wherein the voltage generator is configured to continuously generate a second negative voltage higher than the first negative voltage after the first negative voltage is generated. The negative voltage generator may generate the second negative voltage by discharging the first negative voltage for a predetermined discharge time and then performing negative charge pumping for a predetermined pumping time in response to the control of the control logic.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 음의 워드라인 전압 및 양의 워드라인 전압을 발생하는 각 구간을 최적화된 시간으로 제어할 수 있게 된다. 따라서, 음의 워드라인 전압 및 양의 워드라인 전압 레벨을 고속으로 변환할 수 있게 되고, 프로그램에 소요되는 시간을 줄일 수 있게 된다. 그리고, 음의 전압 영역 및 양의 전압 영역에 분포된 데이터 상태에 대한 읽기 동작 및 검증 동작을 효율적으로 수행할 수 있게 된다.According to the present invention as described above, it is possible to control each section for generating a negative word line voltage and a positive word line voltage at an optimized time. Therefore, it is possible to convert the negative word line voltage and the positive word line voltage levels at high speed, and to reduce the time required for the program. In addition, it is possible to efficiently perform a read operation and a verify operation on data states distributed in a negative voltage region and a positive voltage region.

도 1은 본 발명에 따른 플래시 메모리의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 메모리 셀 어레이의 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4는 프로그램 동작에 의해 3-비트 멀티 비트 플래시 메모리의 각 셀에 형성될 수 있는 문턱 전압 분포를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 메모리 셀의 문턱 전압의 일부가 음의 전압 영역에 분포된 경우의 문턱 전압 산포와, 이에 대응되는 검증 전압들과 읽기 전압들의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 각각의 프로그램 상태에 대응되는 제 1 내지 제 7 검증 전압의 레벨 및 발생 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 음전압 발생기의 구성을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 8은 본 발명에 따른 음전압 발생 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 음전압 발생 방법에 따른 음전압 발생 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 11은 메모리 셀의 문턱 전압의 일부가 음의 전압 영역에 분포된 경우의 문턱 전압 산포와, 이에 대응되는 검증 전압들과 읽기 전압들의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 각각의 프로그램 상태에 대응되는 제 1 내지 제 7 프리 검증 전압과 제 1 내지 제 7 메인 검증 전압의 레벨 및 발생 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 셀 어레이의 구조를 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 셀 어레이의 구조를 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치를 구비한 저장장치, 및 그것을 포함하는 사용자 장치의 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 데이터 저장 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 데이터 저장 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 18은 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치 및 그것을 포함하는 컴퓨팅 시스템의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
1 is a view showing a schematic configuration of a flash memory according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of the memory cell array illustrated in FIG. 1.
3 and 4 exemplarily illustrate threshold voltage distributions that may be formed in each cell of a 3-bit multi-bit flash memory by a program operation.
FIG. 5 is a diagram illustrating a threshold voltage distribution when a portion of a threshold voltage of a memory cell is distributed in a negative voltage region, and examples of corresponding verification and read voltages. FIG.
FIG. 6 is a diagram exemplarily illustrating levels and generating methods of first to seventh verification voltages corresponding to respective program states illustrated in FIG. 5.
7 is a block diagram illustrating a configuration of a negative voltage generator according to the present invention.
8 is a flowchart illustrating an example of a negative voltage generation method according to the present invention.
9 and 10 are views illustrating a negative voltage generation process according to the negative voltage generation method of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a threshold voltage distribution when a part of a threshold voltage of a memory cell is distributed in a negative voltage region, and another example of verification voltages and read voltages corresponding thereto.
FIG. 12 is a diagram illustrating levels and generation methods of first to seventh pre-verify voltages and first to seventh main verify voltages corresponding to respective program states illustrated in FIG. 11.
13 is a diagram illustrating a structure of a memory cell array according to an embodiment of the present invention.
14 is a diagram illustrating the structure of a memory cell array in accordance with another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a storage device having a flash memory device and a user device including the same according to the present invention.
16 is a block diagram illustrating a data storage device in accordance with another embodiment of the inventive concept.
17 is a block diagram illustrating a data storage device in accordance with another embodiment of the inventive concept.
18 is a view showing a schematic configuration of a flash memory device and a computing system including the same according to the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 동일한 구성 요소들은 동일한 참조번호를 이용하여 인용될 것이다. 유사한 구성 요소들은 유사한 참조번호들을 이용하여 인용될 것이다. 아래에서 설명될 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치의 회로 구성과, 그것에 의해 수행되는 읽기 동작은 예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary 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. Identical components will be referred to using the same reference numerals. Similar components will be quoted using similar reference numerals. The circuit configuration of the flash memory device according to the present invention to be described below and the read operation performed by the present invention are just examples, and various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 플래시 메모리(100)의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다. 그리고, 도 2는 도 1에 도시된 메모리 셀 어레이(110)의 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a flash memory 100 according to the present invention. 2 is a diagram illustrating a structure of the memory cell array 110 illustrated in FIG. 1.

도 1을 참조하면, 플래시 메모리 장치(100)는 메모리 셀 어레이(memory cell array, 110), 행 디코더(row decoder, 120), 열 디코더(column decoder, 130), 기입 독출 회로(read/write circuit, 140), 전압 발생부(voltage generating unit, 170), 전압 선택 스위치(voltage selection switch, 180), 및 제어 로직(control logic, 190)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the flash memory device 100 may include a memory cell array 110, a row decoder 120, a column decoder 130, and a read / write circuit. 140, a voltage generating unit 170, a voltage selection switch 180, and a control logic 190.

메모리 셀 어레이(110)는 워드 라인들(WL)을 통해 행 디코더(120)에 연결될 수 있고, 비트 라인들(BL)을 통해 기입 독출 회로(130)에 연결될 수 있다. 메모리 셀 어레이(110)는 복수의 행들(또는 워드 라인들)과 복수의 열들(또는 비트 라인들)로 배열된 메모리 셀들을 포함한다. 메모리 셀 어레이(110)에 포함된 복수의 메모리 셀들은 복수의 메모리 블록들(Memory Blocks)을 구성할 수 있으며, 도 2에는 1개의 메모리 블록의 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 각각의 메모리 블록에 포함된 메모리 셀들은 도 2에 도시된 바와 같이 낸드(NAND) 스트링 구조를 가질 수 있고, 노어(NOR) 구조(미 도시됨)를 가질 수 있다. The memory cell array 110 may be connected to the row decoder 120 through word lines WL and may be connected to the write read circuit 130 through the bit lines BL. The memory cell array 110 includes memory cells arranged in a plurality of rows (or word lines) and a plurality of columns (or bit lines). A plurality of memory cells included in the memory cell array 110 may constitute a plurality of memory blocks, and a configuration of one memory block is illustrated in FIG. 2. Memory cells included in each memory block may have a NAND string structure as shown in FIG. 2, and may have a NOR structure (not shown).

도 2를 참조하면, 각각의 메모리 블록에는 비트 라인들(BL0~BLm-1)에 각각 연결된 복수의 셀 스트링들(또는 낸드 스트링들)(111)이 포함될 수 있다. 각각의 셀 스트링(111)에는 적어도 하나의 스트링 선택 트랜지스터(SST)와, 복수의 메모리 셀들(MC0~MCn-1), 그리고 적어도 하나의 접지 선택 트랜지스터(GST)가 포함될 수 있다. 각각의 셀 스트링(111)에 있어서, 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 드레인은 대응하는 비트 라인에 연결되고, 접지 선택 트랜지스터(GST)의 소오스는 공통 소오스 라인(CSL)에 연결된다. 그리고, 스트링 선택 트랜지스터(SST)의 소오스와 접지 선택 트랜지스터(GST)의 드레인 사이에는 복수의 메모리 셀들(MC0~MCn-1)이 직렬로 연결된다. Referring to FIG. 2, each memory block may include a plurality of cell strings (or NAND strings) 111 connected to bit lines BL0 to BLm−1, respectively. Each cell string 111 may include at least one string select transistor SST, a plurality of memory cells MC0 to MCn-1, and at least one ground select transistor GST. In each cell string 111, the drain of the string select transistor SST is connected to the corresponding bit line, and the source of the ground select transistor GST is connected to the common source line CSL. The memory cells MC0 to MCn-1 are connected in series between the source of the string select transistor SST and the drain of the ground select transistor GST.

각각의 메모리 셀(MC0~MCn-1)에는 셀 당 N 비트(N은 1 보다 크거나 같음)의 데이터 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 메모리 셀들(MC0~MCn-1)은 전하 저장층에 전하를 주입하여 각각의 비트 정보를 저장할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 메모리 셀들(MC0~MCn-1)은 절연막으로 차단된 전도성 부유게이트(Floating Gate)를 전하 저장층으로 이용할 수 있다. 또한, 다른 실시예에 있어서, 메모리 셀들(MC0~MCn-1)은 기존의 전도성 부유 게이트 대신에 Si3N4, Al2O3, HfAlO, HfSiO 등과 같은 절연막을 전하 저장층으로 이용할 수도 있다. Si3N4, Al2O3, HfAlO, HfSiO 등과 같은 절연막을 전하 저장층으로 이용하는 구조의 플래시 메모리를 차지 트랩형 플래시(Charge Trap Flash, "CTF"라 불림) 메모리라 부르기도 한다. 아래에서 설명될 본 발명의 플래시 메모리(100)의 동작 특성은 전하 저장층이 전도성 부유 게이트로 구성된 플래시 메모리 장치는 물론, 전하 저장층이 절연막으로 구성된 차지 트랩형 플래시에도 모두 적용 가능하다. Each memory cell MC0 to MCn-1 may be configured to store data information of N bits (N is greater than or equal to 1) per cell. The memory cells MC0 to MCn-1 may inject charge into the charge storage layer to store respective bit information. In example embodiments, the memory cells MC0 to MCn-1 may use a conductive floating gate that is blocked by an insulating layer as a charge storage layer. In another embodiment, the memory cells MC0 to MCn-1 may use an insulating film such as Si 3 N 4, Al 2 O 3, HfAlO, HfSiO, or the like as the charge storage layer instead of the conventional conductive floating gate. A flash memory having a structure using an insulating film such as Si 3 N 4, Al 2 O 3, HfAlO, HfSiO, or the like as a charge storage layer is also referred to as a charge trap flash (“CTF”) memory. The operating characteristics of the flash memory 100 of the present invention to be described below are applicable to both a flash memory device in which the charge storage layer is formed of a conductive floating gate, as well as a charge trap type flash in which the charge storage layer is formed of an insulating film.

또한, 본 발명의 메모리 셀 어레이(110)는, 복수의 셀 어레이들이 다층으로 적층된 스택 플래시 구조, 소오스-드레인이 없는 플래시 구조, 핀-타입 플래시 구조, 및 3차원 플래시 구조 중 어느 하나로 구성될 수 있다. In addition, the memory cell array 110 of the present invention may be configured as any one of a stack flash structure in which a plurality of cell arrays are stacked in multiple layers, a flash structure without source-drain, a pin-type flash structure, and a three-dimensional flash structure. Can be.

한편, 도 2에는 본 발명의 플래시 메모리(100)가 낸드형 플래시 메모리(NAND-type Flash memory)로 구성되는 경우가 예시적으로 도시되어 있다. 하지만, 이는 본 발명이 적용되는 일 실시예에 불과하며, 아래에서 설명될 본 발명의 플래시 메모리(100)의 동작 특성은 낸드 플래시 메모리뿐만 아니라, 노어 플래시 메모리(NOR-type Flash memory), 적어도 두 종류 이상의 메모리 셀들이 혼합된 하이브리드 플래시 메모리, 메모리 칩 내에 컨트롤러가 내장된 플래시 메모리 등에도 적용 가능하다. 2 illustrates a case in which the flash memory 100 of the present invention is configured as a NAND-type flash memory. However, this is only an embodiment to which the present invention is applied, and operation characteristics of the flash memory 100 of the present invention to be described below are not only NAND flash memory, but also NOR-type Flash memory, at least two. The present invention can be applied to a hybrid flash memory in which more than one kind of memory cells are mixed, or a flash memory in which a controller is embedded in a memory chip.

도 2에 도시된 바와 같이, 동일 행에 배열된 메모리 셀들의 제어 게이트들은 대응되는 워드라인(WL0-WLn-1)과 공통으로 연결된다. 스트링 선택 트랜지스터(SST)는 스트링 선택 라인(SSL)을 통해 인가되는 전압에 의해 제어되고, 접지 선택 트랜지스터(GST)는 접지 선택 라인(GSL)을 통해 인가되는 전압에 의해 제어된다. 그리고, 메모리 셀들(MC0~MCn-1)은 대응하는 워드 라인(WL0∼WLn-1)을 통해 인가되는 전압에 의해서 제어된다. 각각의 워드 라인(WL0∼WLn-1)에 접속된 메모리 셀들은 한 페이지, 한 페이지보다 작은 서브 페이지, 또는 복수의 페이지에 해당되는 데이터를 저장할 수 있다. 낸드형 플래시 메모리에 저장된 데이터를 읽어오는 읽기 동작과, 낸드형 플래시 메모리에 데이터를 저장하는 프로그램 동작은, 하나 또는 복수의 페이지 단위로 수행될 수 있고, 경우에 따라서는 서브 페이지 단위로 수행될 수도 있다. 낸드형 플래시 메모리에 저장되어 있는 데이터를 소거하는 소거 동작은, 복수의 페이지들로 구성된 블록 단위로 수행될 수 있다. As shown in FIG. 2, the control gates of the memory cells arranged in the same row are commonly connected to the corresponding word lines WL0-WLn-1. The string select transistor SST is controlled by a voltage applied through the string select line SSL, and the ground select transistor GST is controlled by a voltage applied through the ground select line GSL. The memory cells MC0 to MCn-1 are controlled by voltages applied through corresponding word lines WL0 to WLn-1. Memory cells connected to each of the word lines WL0 to WLn−1 may store data corresponding to one page, a subpage smaller than one page, or a plurality of pages. A read operation for reading data stored in the NAND flash memory and a program operation for storing data in the NAND flash memory may be performed in units of one or a plurality of pages, and in some cases, may be performed in units of subpages. have. An erase operation for erasing data stored in the NAND flash memory may be performed in a block unit composed of a plurality of pages.

다시 도 1을 참조하면, 제어 로직(190)는 플래시 메모리(100)의 프로그램, 소거, 및 읽기 동작과 관련된 제반 동작을 제어한다. 전압 발생부(170)는 동작 모드에 따라서 각각의 워드 라인들로 공급될 워드 라인 전압들과, 메모리 셀들이 형성된 벌크(예를 들면, 웰 영역)로 공급될 전압을 발생할 수 있다. 전압 발생부(170)의 전압 발생 동작은 제어 로직(190)의 제어에 의해 수행될 수 있다. Referring back to FIG. 1, the control logic 190 controls all operations related to program, erase, and read operations of the flash memory 100. The voltage generator 170 may generate word line voltages to be supplied to respective word lines and a voltage to be supplied to a bulk (eg, a well region) in which memory cells are formed, according to an operation mode. The voltage generation operation of the voltage generator 170 may be performed by the control of the control logic 190.

전압 발생부(170)에는 고전압 발생기(High Voltage Generator, 171), 저전압 발생기(Low Voltage Generator, 173), 및 음전압 발생기(Negative Voltage Generator, 175)가 포함될 수 있다. 고전압 레벨 발생기(171)는 제어 로직(190)의 제어에 따라, 플래시 메모리(100)의 구동에 필요한 양의 고전압들을 생성할 수 있다. 고전압 레벨 발생기(171)로부터 발생된 양의 고전압들은, 프로그램 동작시 프로그램 전압(Vpgm), 패스 전압(Vpass) 등으로 이용될 수 있다. The voltage generator 170 may include a high voltage generator 171, a low voltage generator 173, and a negative voltage generator 175. The high voltage level generator 171 may generate the high voltages required to drive the flash memory 100 under the control of the control logic 190. The positive high voltages generated from the high voltage level generator 171 may be used as the program voltage Vpgm, the pass voltage Vpass, and the like during the program operation.

저전압 발생기(173)는 제어 로직(190)의 제어에 따라, 플래시 메모리(100)의 구동에 필요한 양의 저전압들을 생성할 수 있다. 저전압 레벨 발생기(173)로부터 발생된 양의 저전압들은, 프로그램 또는 읽기 동작시 읽기 전압(Vrd), 검증 전압(Vvfy), 디커플링 전압, 블로킹 전압 등으로 이용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 저전압 발생기(173)의 양의 펌핑동작은 커멘드 입력완료 후 진행될 수 있으며, 저전압 발생기(173)에서 발생되는 읽기 전압(Vrd), 검증 전압(Vvfy), 디커플링 전압, 블로킹 전압 등의 레벨은 복수의 저항들을 이용하여 양의 펌핑 결과를 분배함에 의해 조정될 수 있다. 이 경우, 양의 워드라인 전압을 원하는 레벨로 출력하기 위한 방안으로, 트림 코드(trim code)가 이용될 수 있다. The low voltage generator 173 may generate the low voltages required to drive the flash memory 100 under the control of the control logic 190. The positive low voltages generated from the low voltage level generator 173 may be used as a read voltage Vrd, a verify voltage Vvfy, a decoupling voltage, a blocking voltage, and the like during a program or read operation. In one embodiment, the positive pumping operation of the low voltage generator 173 may be performed after the command input is completed, and the read voltage Vrd, the verify voltage Vvfy, the decoupling voltage, and the blocking voltage generated by the low voltage generator 173 may be performed. The level of the back can be adjusted by distributing the positive pumping result using a plurality of resistors. In this case, a trim code may be used as a scheme for outputting a positive word line voltage at a desired level.

음전압 발생기(175)는 제어 로직(190)의 제어에 따라, 플래시 메모리(100)의 구동에 필요한 음전압들을 생성할 수 있다. 음전압 발생기(175)로부터 발생된 음전압들은, 프로그램 또는 읽기 동작시 읽기 전압(Vrd), 검증 전압(Vvfy), 디커플링 전압, 블로킹 전압 등으로 이용될 수 있다. 그리고, 음전압 발생기(175)로부터 발생된 음전압들은 메모리 셀들이 형성된 벌크(예를 들면, 웰 영역)로 공급될 수도 있다. 이하, 본 발명에서는 플래시 메모리(100)의 구동을 위해 워드라인으로 인가되는 전압들을 워드라인 전압이라 칭하기로 한다. The negative voltage generator 175 may generate negative voltages for driving the flash memory 100 under the control of the control logic 190. The negative voltages generated from the negative voltage generator 175 may be used as a read voltage Vrd, a verify voltage Vvfy, a decoupling voltage, a blocking voltage, or the like during a program or read operation. The negative voltages generated from the negative voltage generator 175 may be supplied to a bulk (eg, a well region) in which memory cells are formed. Hereinafter, in the present invention, the voltages applied to the word lines for driving the flash memory 100 will be referred to as word line voltages.

아래에서 상세히 설명되겠지만, 본 발명의 음전압 발생기(175)는 제어 로직(190)의 제어에 따라서 복수의 음전압들을 연속해서 발생하되, 음전압을 발생하기 위한 각각의 구간이 최적화된 시간으로 제어될 수 있다. 그 결과, 음전압 발생기(175)로부터 발생되는 음전압의 레벨을 고속으로 변환할 수 있고, 이를 적용한 프로그램 동작에 소요되는 시간이 최소화될 수 있다. As will be described in detail below, the negative voltage generator 175 of the present invention continuously generates a plurality of negative voltages under the control of the control logic 190, and controls each section for generating the negative voltage at an optimized time. Can be. As a result, the level of the negative voltage generated from the negative voltage generator 175 can be converted at high speed, and the time required for the program operation to which the negative voltage generator 175 is applied can be minimized.

특히, 음전압 발생기(175)가 제 1 음전압을 발생한 후 제 1 음전압 보다 높은 레벨의 제 2 음전압을 발생할 때에는, 음전압 발생기(175)는 제어 로직(190)의 제어에 따라서 출력(즉, 제 1 음전압)을 일정 시간 동안 빠른 속도로 방전한 후(또는 일정 전압 레벨을 방전한 후) 음전하 펌핑을 수행하여 제 2 음전압을 발생하도록 구성된다. 이 경우, 방전이 수행되는 구간과, 음전하 펌핑이 수행되는 구간은, 각각 최적화된 시간으로 설정될 수 있다. 또한, 음전압 발생기(175)가 제 1 음전압을 발생한 후 제 1 음전압 보다 낮은 레벨의 제 2 음전압을 발생할 때에는, 방전 동작 없이 음전하 펌핑을 수행하여 제 2 음전압을 발생하도록 구성될 수 있다. 이경우, 음전하 펌핑이 수행되는 구간이 최적화된 시간으로 설정될 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 제 1 음전압 보다 높은 레벨의 제 2 음전압과, 제 1 음전압 보다 낮은 레벨의 제 2 음전압을 발생하기 위해 설정되는 펌핑 시간은 동일한 값으로 설정될 수도 있고, 서로 다른 값으로 설정될 수도 있다. In particular, when the negative voltage generator 175 generates the second negative voltage at a level higher than the first negative voltage after the first negative voltage is generated, the negative voltage generator 175 is output according to the control of the control logic 190 ( That is, after discharging the first negative voltage at a high speed for a predetermined time (or after discharging the constant voltage level), the negative charge pumping is performed to generate the second negative voltage. In this case, the sections in which discharge is performed and the sections in which negative charge pumping is performed may be set to optimized times, respectively. In addition, when the negative voltage generator 175 generates the second negative voltage having a level lower than the first negative voltage after generating the first negative voltage, the negative voltage generator 175 may be configured to perform negative charge pumping to generate the second negative voltage without a discharge operation. have. In this case, the section in which negative charge pumping is performed may be set to an optimized time. In an exemplary embodiment, the pumping time set to generate the second negative voltage at a level higher than the first negative voltage and the second negative voltage at a level lower than the first negative voltage may be set to the same value, It may be set to different values.

다른 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 음전압 발생기(175)에서 연속해서 발생되는 음전압의 레벨에 따라서 방전 동작을 수반하는 음전하 펌핑 동작과, 방전 동작을 수반하지 않는 음전하 펌핑 동작이 선택적으로 수행될 수 있으며, 음전압을 발생하기 위한 각각의 구간(예를 들면, 방전 구간, 음전압 펌핑 구간 등)은 최적의 시간으로 설정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 방전 동작을 수반하지 않는 음전하 펌핑 동작을 위해서는 발생될 음전압의 레벨에 따라서 음전압의 발생 순서를 조정하거나, 음전압과 양전압이 교대로 발생되도록 전압 발생 순서를 조정할 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 제 1 음전압으로부터 제 2 음전압으로의 전압 천이에 소요되는 지연 시간을 최소화할 수 있고, 빠른 시간 내에 원하는 레벨의 음전압을 발생할 수 있게 된다. 이상에서 설명된 본 발명의 음전압 발생 특성은, 양의 전압 레벨을 갖는 워드라인 전압을 발생하는 데에도 적용 가능하다. In another embodiment, the negative charge pumping operation involving the discharge operation and the negative charge pumping operation without the discharge operation are selectively performed according to the level of the negative voltage continuously generated by the negative voltage generator 175 according to the present invention. Each section (eg, discharge section, negative voltage pumping section, etc.) for generating a negative voltage may be set to an optimal time. In one embodiment, for the negative charge pumping operation that does not involve the discharge operation, the generation order of the negative voltage may be adjusted according to the level of the negative voltage to be generated, or the voltage generation order may be adjusted to alternately generate the negative voltage and the positive voltage. have. According to such a configuration, the delay time required for the voltage transition from the first negative voltage to the second negative voltage can be minimized, and a negative voltage of a desired level can be generated in a short time. The negative voltage generation characteristic of the present invention described above is also applicable to generating a word line voltage having a positive voltage level.

고전압 발생기(171) 및 저전압 발생기(173)의 출력은 전압 선택 스위치(180)에 전달될 수 있다. 음전압 발생기(175)의 출력은 전압 선택 스위치(180) 및 행 디코더(120)로 전달될 수 있다. Outputs of the high voltage generator 171 and the low voltage generator 173 may be transmitted to the voltage selection switch 180. The output of the negative voltage generator 175 may be delivered to the voltage selection switch 180 and the row decoder 120.

행 디코더(120)는 전압 선택 회로(180)와 메모리 셀 어레이(110) 사이에 연결된다. 행 디코더(120)는 제어 로직(190)의 제어에 의해 동작하도록 구성된다. 행 디코더(120)는 외부로부터 행 어드레스(X-ADDR)를 수신하고, 수신된 행 어드레스(X-ADDR)를 디코딩한다. 행 디코더(120)는 행 어드레스(X-ADDR)의 디코딩 결과를 근거로 하여 워드 라인들(WL)을 선택한다. 행 디코더(120)는 전압 선택 스위치(180)의 출력(예를 들면, 전압)을 선택된 워드라인 및 비선택된 워드 라인들로 전달하는 기능을 수행한다.The row decoder 120 is connected between the voltage selection circuit 180 and the memory cell array 110. The row decoder 120 is configured to operate under the control of the control logic 190. The row decoder 120 receives the row address X-ADDR from the outside and decodes the received row address X-ADDR. The row decoder 120 selects word lines WL based on the decoding result of the row address X-ADDR. The row decoder 120 performs a function of transferring an output (eg, a voltage) of the voltage selection switch 180 to selected word lines and unselected word lines.

전압 선택 스위치(180)는 전압 발생부(170), 행 디코더(120), 및 제어 로직(190)에 연결될 수 있다. 전압 선택 스위치(180)는 제어 로직(190)의 제어에 응답하여, 전압 발생부(170)로부터 출력되는 전압들 중 하나를 선택할 수 있다. 전압 선택 스위치(180)에서 선택된 전압은 행 디코더(120)를 통해 대응되는 워드라인(WL)으로 제공될 수 있다. The voltage selection switch 180 may be connected to the voltage generator 170, the row decoder 120, and the control logic 190. The voltage selection switch 180 may select one of the voltages output from the voltage generator 170 in response to the control of the control logic 190. The voltage selected by the voltage selection switch 180 may be provided to the corresponding word line WL through the row decoder 120.

예시적인 실시예에 있어서, 전압 선택 스위치(180)는 스위칭 소자 또는 전송 게이트로서 트랜지스터를 사용할 수 있다. 예를 들면, 전압 선택 스위치(180)는 스위칭 소자 또는 전송 게이트로서 전계 효과 트랜지스터(FET, Field Effect Transistor)를 사용할 수 있다. In an exemplary embodiment, the voltage selection switch 180 may use a transistor as a switching element or a transfer gate. For example, the voltage selection switch 180 may use a field effect transistor (FET) as a switching element or a transmission gate.

제어 로직(190)의 제어에 의해 음전압 발생기(175)의 출력이 선택된 경우, 전압 선택 스위치(180)는 음전압 발생기(175)로부터 발생된 음전압을 행 디코더(120)로 전달할 수 있다. 음전압을 전계 효과 트랜지스터를 통해 행 디코더(120)로 전달하기 위해, 전압 선택 스위치(180)의 웰 영역과 행 디코더(120)의 웰 영역이 음전압 발생기(175)로부터 발생된 음전압에 의해 바이어스될 수 있다. When the output of the negative voltage generator 175 is selected by the control of the control logic 190, the voltage selection switch 180 may transfer the negative voltage generated from the negative voltage generator 175 to the row decoder 120. In order to transfer the negative voltage to the row decoder 120 through the field effect transistor, the well region of the voltage selector switch 180 and the well region of the row decoder 120 are caused by the negative voltage generated from the negative voltage generator 175. Can be biased.

음전압 발생기(175)가 비활성화된 경우, 음전압 발생기(175)는 제어 로직(190)의 제어에 응답하여 접지 전압을 발생할 수 있다. 고전압 또는 저전압이 전압 선택 스위치(180) 및 행 디코더(120)를 통해 워드 라인들(WL)로 전달될 때, 전압 선택 스위치(180) 및 행 디코더(120)의 웰 영역은 접지 전압으로 바이어스될 수 있다.When the negative voltage generator 175 is deactivated, the negative voltage generator 175 may generate a ground voltage in response to the control of the control logic 190. When a high voltage or a low voltage is transferred to the word lines WL through the voltage select switch 180 and the row decoder 120, the well regions of the voltage select switch 180 and the row decoder 120 may be biased to the ground voltage. Can be.

열 디코더(130)는 기입 독출 회로(140)에 연결된다. 열 디코더(130)는 제어 로직(190)의 제어에 응답하여 동작하도록 구성된다. 열 디코더(130)는 외부로부터 열 어드레스(Y-ADDR)를 수신하고, 수신된 열 어드레스(Y-ADDR)를 디코딩한다. 열 어드레스(Y-ADDR)의 디코딩 결과는 기입 독출 회로(140)로 제공된다.The column decoder 130 is connected to the write read circuit 140. The column decoder 130 is configured to operate in response to the control of the control logic 190. The column decoder 130 receives the column address Y-ADDR from the outside and decodes the received column address Y-ADDR. The decoding result of the column address Y-ADDR is provided to the write read circuit 140.

기입 독출 회로(140)는 제어 로직(190)에 의해서 제어되며, 동작 모드에 따라 감지 증폭기(sense amplifier)로서 또는 기입 드라이버(write driver)로서 동작한다. 예를 들면, 검증/정상 읽기 동작의 경우, 기입 독출 회로(140)는 메모리 셀 어레이(110)로부터 데이터를 읽기 위한 감지 증폭기로서 동작한다. 정상 읽기 동작시 열 선택 회로(140)를 통해 읽혀진 데이터(DATA)는, 플래시 메모리(100) 외부(예를 들면, 메모리 컨트롤러 또는 호스트)로 출력된다. 이와 달리, 검증 읽기 동작시 열 선택 회로(140)를 통해 읽혀진 데이터는, 플래시 메모리(100) 내부의 패스/페일 검증 회로(미 도시됨)로 제공되어, 메모리 셀들의 프로그램 성공 여부를 판단하는데 이용될 수 있다. The write read circuit 140 is controlled by the control logic 190 and operates as a sense amplifier or as a write driver depending on the operation mode. For example, in the case of a verify / normal read operation, the write read circuit 140 operates as a sense amplifier for reading data from the memory cell array 110. In the normal read operation, the data DATA read through the column select circuit 140 is output to the outside of the flash memory 100 (for example, a memory controller or a host). In contrast, the data read through the column select circuit 140 during the verify read operation is provided to a pass / fail verify circuit (not shown) in the flash memory 100 to be used to determine whether the memory cells are successfully programmed. Can be.

프로그램 동작의 경우, 기입 독출 회로(140)는 메모리 셀 어레이(110)에 저장될 데이터에 따라 비트 라인들(BL0∼BLm-1)을 구동하는 기입 드라이버로서 동작한다. 기입 독출 회로(140)는 프로그램 동작시 메모리 셀 어레이(110)에 쓰일 데이터(DATA)를 버퍼(미 도시됨)로부터 입력받고, 입력된 데이터(DATA)에 따라 비트 라인들(BL0∼BLm-1)을 구동한다. 이를 위해 기입 독출 회로(140)는 열들(또는 비트 라인들) 또는 열쌍(또는 비트 라인 쌍들)에 각각 대응되는 복수의 페이지 버퍼들(PB)로 구성될 수 있다. 각각의 페이지 버퍼(PB) 내부에는 복수의 래치들이 구비될 수 있다. 복수의 래치들은 페이지 버퍼(PB)로부터 감지된 데이터를 래치하는 동작 및/또는 프로그램될 데이터를 래치하는 동작을 수행할 수 있다. In the case of a program operation, the write read circuit 140 operates as a write driver that drives the bit lines BL0 to BLm-1 according to data to be stored in the memory cell array 110. The write read circuit 140 receives data DATA to be used for the memory cell array 110 from a buffer (not shown) during a program operation, and according to the input data DATA, the bit lines BL0 to BLm-1. ). To this end, the write read circuit 140 may include a plurality of page buffers PB respectively corresponding to columns (or bit lines) or column pairs (or bit line pairs). A plurality of latches may be provided in each page buffer PB. The plurality of latches may perform an operation of latching data sensed from the page buffer PB and / or latching data to be programmed.

도 3 및 도 4는 프로그램 동작에 의해 3-비트 멀티 비트 플래시 메모리의 각 셀에 형성될 수 있는 문턱 전압 분포를 예시적으로 보여주는 도면이다. 3 and 4 exemplarily illustrate threshold voltage distributions that may be formed in each cell of a 3-bit multi-bit flash memory by a program operation.

도 3을 참조하면, 하나의 메모리 셀에 k개의 비트를 프로그램하려면, 2k 개(예를 들면, 23개= 8개)의 문턱 전압들 중 어느 하나가 메모리 셀에 형성되어야 한다. 메모리 셀들 간의 미세한 전기적 특성의 차이로 인해, 프로그램된 메모리 셀들의 문턱 전압들은 각각의 프로그램 상태(ST0~ST7)에 대응되도록 일정한 범위의 문턱전압 분포(threshold voltage distribution)를 형성할 수 있다. 3, the program shall be to the k bits in one memory cell, either one of the threshold voltage of the 2 k pieces (for example, 23 = 8) are formed in the memory cell. Due to the difference in minute electrical characteristics between the memory cells, threshold voltages of the programmed memory cells may form a threshold voltage distribution of a predetermined range so as to correspond to the respective program states ST0 to ST7.

이상적인 경우, 각각의 프로그램 상태(ST0~ST7)에 대응되는 문턱 전압 분포는, 읽기 마진(read margin)을 제공하기 위해, 인접한 문턱 전압 분포와 소정의 전압 간격만큼 떨어져 배치될 수 있다(도 3의 실선 참조). 이를 위하여 각각의 메모리 셀의 문턱 전압은, 각각의 프로그램 상태(ST0~ST7)에 대응되는 소정의 프로그램 검증 전압들 이상의 전압 영역에 분포될 수 있다. In an ideal case, the threshold voltage distributions corresponding to the respective program states ST0 to ST7 may be spaced apart from the adjacent threshold voltage distribution by a predetermined voltage interval to provide a read margin (see FIG. 3). Solid line). To this end, the threshold voltages of the respective memory cells may be distributed in voltage regions of predetermined program verify voltages corresponding to the program states ST0 to ST7.

셀 당 저장되는 비트 수가 증가할수록, 프로그램 상태의 개수와, 각각의 프로그램 상태에 대응되는 문턱 전압 분포의 개수는 증가하게 된다. 따라서, 충분한 읽기 마진과, 셀 당 저장되는 비트 수에 대응되는 문턱 전압 분포들의 개수를 제공하기 위해서는, 메모리 셀의 문턱 전압이 분포하는 윈도우(Threshold voltage window)가 충분히 확보되어야 한다. 그러나, 문턱전압 분포들이 배치될 수 있는 전압 윈도우(voltage window)는 일정 범위 내로 제한되어 있기 때문에(도 3의 D1 참조), k가 증가할수록 인접한 문턱 전압 분포들 간의 거리는 줄어들게 된다. As the number of bits stored per cell increases, the number of program states and the number of threshold voltage distributions corresponding to each program state increase. Therefore, in order to provide a sufficient read margin and the number of threshold voltage distributions corresponding to the number of bits stored per cell, a threshold voltage window in which the threshold voltages of the memory cells are distributed must be sufficiently secured. However, since the voltage window in which the threshold voltage distributions can be placed is limited to a certain range (see D1 in FIG. 3), as k increases, the distance between adjacent threshold voltage distributions decreases.

멀티 비트 플래시 메모리의 실제 구현에 있어서, 각 데이터 상태의 문턱전압 분포는 이상적이지 못한 형태로 변형될 수 있다(도 3의 점선 참조). 이러한 현상은 하나의 메모리 셀에 저장된 데이터의 비트 수가 증가함에 따라 더욱 심각해질 것이다. 또한, 이러한 현상은 전하 손실, 시간의 경과, 온도의 증가, 인접한 셀의 프로그래밍시 생기는 커플링, 인접한 셀의 읽기, 셀 결함 등과 같은 다양한 원인들로 인해 더욱 심각해질 것이다. 이상과 같은 문턱전압 분포의 변형은, 읽기 에러 등을 유발할 수 있으며, 이러한 문제를 방지하기 위해 여러 가지 방안이 제시되고 있다. 그 중 하나로서, 도 4에 도시된 바와 같이 메모리 셀의 문턱 전압의 일부가 음의 전압 영역에 분포되는 방안이 제시되고 있다. In a practical implementation of a multi-bit flash memory, the threshold voltage distribution of each data state can be transformed into a non-ideal form (see dotted line in FIG. 3). This phenomenon will become more serious as the number of bits of data stored in one memory cell increases. In addition, this phenomenon will be aggravated by various causes such as charge loss, time lapse, temperature increase, coupling when programming adjacent cells, reading adjacent cells, cell defects, and the like. The deformation of the threshold voltage distribution as described above may cause a read error and the like, and various methods have been proposed to prevent such a problem. As one of them, as shown in FIG. 4, a method of distributing a part of threshold voltages of a memory cell in a negative voltage region is proposed.

메모리 셀의 문턱 전압의 일부가 음의 전압 영역에 분포되는 구성에 따르면, 메모리 셀의 전체 문턱전압의 분포 범위(D2)가 도 3에 도시된 전체 문턱전압의 분포 범위(D1) 보다 넓어지게 된다(즉, D2>D1). 넓어진 전체 문턱전압의 분포 범위(D2)는 복수의 프로그램 상태들 사이의 마진을 좀 더 넓게 확보해 줄 수 있다. 전체 문턱전압의 분포 범위(D2)가 음의 전압 영역으로 확장될수록, 전체 문턱전압의 분포 범위는 더욱 넓어지게 된다. 또한, 전체 문턱전압의 분포 범위(D2)가 음의 전압 영역으로 확장될수록, 음전압 발생기(175)에서 발생되는 음전압의 레벨이 더욱 다양해 지고, 다양한 레벨의 음전압을 고속으로 발생하기 위한 방안이 절실히 요구된다.According to the configuration in which a part of the threshold voltages of the memory cells are distributed in the negative voltage region, the distribution range D2 of the total threshold voltages of the memory cells becomes wider than the distribution range D1 of the total threshold voltages shown in FIG. 3. (Ie, D2> D1). The wider distribution range D2 of the overall threshold voltage can secure a wider margin between the plurality of program states. As the distribution range D2 of the total threshold voltage is extended to the negative voltage region, the distribution range of the total threshold voltage becomes wider. In addition, as the distribution range D2 of the entire threshold voltage is extended to the negative voltage region, the level of the negative voltage generated by the negative voltage generator 175 becomes more diverse, and a scheme for generating various levels of negative voltage at high speed. This is desperately required.

따라서, 본 발명의 플래시 메모리 장치(100)는, 음전압을 발생하기 위한 각각의 구간을 최적화된 시간으로 제어하는 방안을 제공한다. Accordingly, the flash memory device 100 of the present invention provides a method of controlling each section for generating a negative voltage at an optimized time.

아래에서는, 음전압 중에서도 음의 검증 전압을 연속해서 발생하는 방법에 대해 예시적으로 설명될 것이다. 그러나, 이는 본 발명이 적용되는 일 예에 불과하며, 본 발명에 따른 음전압 발생 방법은 특정 형태의 음전압(예를 들면, 검증 전압, 읽기 전압) 등에만 국한되지 않고, 다양한 종류의 음전압들(예를 들면, 다양한 종류의 음의 워드라인 전압들)과 다양한 종류의 양의 워드라인 전압들에도 모두 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 워드라인 전압 발생 방법에 따르면, 음의 워드라인 전압 및 양의 워드라인 전압 레벨을 고속으로 변환할 수 있고, 프로그램에 소요되는 시간을 줄일 수 있게 된다. 그리고, 음의 전압 영역 및 양의 전압 영역에 분포된 데이터 상태에 대한 읽기 동작 및 검증 동작을 효율적으로 수행할 수 있게 된다.In the following, a method of continuously generating a negative verify voltage among negative voltages will be exemplarily described. However, this is only an example to which the present invention is applied, and the negative voltage generation method according to the present invention is not limited to a specific type of negative voltage (for example, a verification voltage and a read voltage), and various kinds of negative voltages. (E.g., various kinds of negative word line voltages) and various kinds of positive word line voltages. Therefore, according to the word line voltage generation method of the present invention, it is possible to convert the negative word line voltage and the positive word line voltage level at high speed, and to reduce the time required for the program. In addition, it is possible to efficiently perform a read operation and a verify operation on data states distributed in a negative voltage region and a positive voltage region.

도 5는 메모리 셀의 문턱 전압의 일부가 음의 전압 영역에 분포된 경우의 문턱 전압 산포와, 이에 대응되는 검증 전압들과 읽기 전압들의 일 예를 보여주는 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating a threshold voltage distribution when a portion of a threshold voltage of a memory cell is distributed in a negative voltage region, and examples of corresponding verification and read voltages. FIG.

도 5에서, 가로 축은 메모리 셀들의 문턱 전압을 나타내고, 세로 축은 메모리 셀들의 수를 나타낸다. 도 5에는 메모리 셀들이 소거 상태(ST0), 제 1 내지 제 7 프로그램 상태(ST1∼ST7)를 갖는 경우가 예시적으로 도시되어 있다. 그러나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 구성일 뿐, 메모리 셀들이 가질 수 있는 논리 상태(ST0∼ST7)의 분포 및 개수는 특정 형태에 국한되지 않고 다양하게 구성 가능하다.In FIG. 5, the horizontal axis represents threshold voltages of the memory cells, and the vertical axis represents the number of memory cells. 5 exemplarily illustrates a case where memory cells have an erase state ST0 and first to seventh program states ST1 to ST7. However, this is only a configuration for explaining the present invention, and the distribution and number of logic states ST0 to ST7 that the memory cells can have is not limited to a specific form and can be variously configured.

불휘발성 메모리(100)는, 덮어쓰기(rewrite)가 불가능하기 때문에 프로그램 동작을 수행하기에 앞서 메모리 셀들이 소거 상태(ST0)에 있어야만 한다. 그러므로, 메모리 셀들이 도 5에 도시된 문턱전압 분포를 갖기 위해서는, 프로그램이 수행되기에 앞서 메모리 셀들의 문턱 전압이 소거 검증 전압(Vvfye) 보다 낮은 문턱 전압 분포(즉, ST0)를 갖도록 소거되어야만 한다. 메모리 셀들의 문턱 전압이 소거 상태(ST0)로 된 후에, 비로소 메모리 셀들이 소거 상태(ST0)와 제 1 내지 제 7 프로그램 상태(ST1∼ST7) 중 어느 하나의 상태로 프로그램될 수 있다. Since the nonvolatile memory 100 cannot overwrite, the memory cells must be in the erase state ST0 before the program operation can be performed. Therefore, in order for the memory cells to have the threshold voltage distribution shown in FIG. 5, the threshold voltages of the memory cells must be erased so as to have a threshold voltage distribution lower than the erase verify voltage Vvfye (that is, ST0) before the program is executed. . After the threshold voltages of the memory cells are in the erase state ST0, the memory cells may be programmed to any one of the erase state ST0 and the first to seventh program states ST1 to ST7.

플래시 메모리(100)는, 메모리 셀들의 문턱 전압 산포를 정확하게 제어하기 위해 증가형 스텝 펄스 프로그래밍(incremental step pulse programming: ISPP) 방식에 의해 프로그램될 수 있다. 메모리 셀이 프로그램되는 사이클은, 복수 개의 프로그램 루프들로 구성되며, 각각의 프로그램 루프는 프로그램 구간(P)과 프로그램 검증 구간(V)으로 구분될 수 있다. The flash memory 100 may be programmed by an incremental step pulse programming (ISPP) scheme to accurately control threshold voltage distribution of the memory cells. A cycle in which a memory cell is programmed is composed of a plurality of program loops, and each program loop may be divided into a program section P and a program verify section V. FIG.

프로그램 구간(P)에서는, 메모리 셀들이 주어진 바이어스 조건하에서 프로그램될 수 있다. ISPP 프로그래밍 방식에서는 프로그램 루프들이 반복됨에 따라 프로그램 구간(P) 동안 인가되는 프로그램 전압의 레벨이 단계적으로 증가될 수 있다. 프로그램 전압은 양의 고전압으로 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 프로그램 전압은 제어 로직(190)의 제어에 따라서 고전압 발생기(171)로부터 발생될 수 있다. In the program period P, memory cells may be programmed under a given bias condition. In the ISPP programming method, as the program loops are repeated, the level of the program voltage applied during the program period P may be increased step by step. The program voltage may consist of a positive high voltage. In an exemplary embodiment, the program voltage may be generated from the high voltage generator 171 under the control of the control logic 190.

프로그램 검증 구간(V)에서는, 검증 읽기 동작(verify read operation)을 통해 메모리 셀들이 원하는 문턱 전압(예를 들면, ST0∼ST7)까지 프로그램되었는 지의 여부가 검증될 수 있다. 메모리 셀들이 모두 프로그램될 때까지 상술한 프로그램 루프들이 정해진 횟수 내에서 반복적으로 수행된다. 검증 읽기 동작에는 각각의 프로그램 상태(ST0~ST7)에 대응되는 제 1 내지 제 7 검증 전압(Vvfy1∼Vvfy7)이 적용될 수 있다. 검증 읽기 동작은 읽혀진 데이터가 외부로 출력되지 않는다는 점을 제외하면 정상 읽기 동작(normal read operation)과 실질적으로 동일하다.In the program verifying period V, whether a memory cell is programmed to a desired threshold voltage (for example, ST0 to ST7) may be verified through a verify read operation. The above program loops are repeatedly performed within a predetermined number of times until all the memory cells are programmed. The first to seventh verification voltages Vvfy1 to Vvfy7 corresponding to the respective program states ST0 to ST7 may be applied to the verify read operation. The verify read operation is substantially the same as the normal read operation except that the read data is not output to the outside.

메모리 셀들에 대한 프로그램 동작이 완료되고 나면, 정상 읽기 동작을 통해 각각의 프로그램 상태(ST0∼ST7)의 데이터가 읽혀지게 된다. 정상 읽기 동작에서 각각의 프로그램 상태(ST0∼ST7)를 구분하는 데에는, 도 5에 도시된 복수의 읽기 전압들(Vrd1∼Vrd7)이 적용될 수 있다.After the program operation for the memory cells is completed, the data of the respective program states ST0 to ST7 are read through the normal read operation. In the normal read operation, a plurality of read voltages Vrd1 to Vrd7 illustrated in FIG. 5 may be applied to distinguish each program state ST0 to ST7.

예시적인 실시예에 있어서, 제 1 및 제 2 읽기 전압(Vrd1, Vrd2)은 음전압으로 구성될 수 있다. 음전압 중에서도 제 2 읽기 전압(Vrd2)은 제 1 읽기 전압(Vrd1) 보다 높은 레벨의 음전압으로 구성될 수 있다. 제 3 내지 제 7 읽기 전압(Vrd3∼Vrd7)은 양의 전압으로서, 제 2 읽기 전압(Vrd2) 보다 높은 레벨을 갖는 양의 저전압으로 구성될 수 있다. 제 3 내지 제 7 읽기 전압(Vrd3∼Vrd7)은 제어 로직(190)의 제어에 따라서 저전압 발생기(173)로부터 발생될 수 있다. 그리고, 제 1 및 제 2 읽기 전압(Vrd1, Vrd2)은 모두 제어 로직(190)의 제어에 따라서 음전압 발생기(175)로부터 발생될 수 있다. In an exemplary embodiment, the first and second read voltages Vrd1 and Vrd2 may be configured as negative voltages. Among the negative voltages, the second read voltage Vrd2 may be configured to have a negative voltage higher than the first read voltage Vrd1. The third to seventh read voltages Vrd3 to Vrd7 are positive voltages and may be configured as positive low voltages having a level higher than that of the second read voltage Vrd2. The third to seventh read voltages Vrd3 to Vrd7 may be generated from the low voltage generator 173 under the control of the control logic 190. The first and second read voltages Vrd1 and Vrd2 may both be generated from the negative voltage generator 175 under the control of the control logic 190.

도 5에 도시된 문턱전압 분포의 경우, 음전압 발생기(175)는 제어 로직(190)의 제어에 따라서 제 1 읽기 전압(Vrd1)이 발생된 이후에 곧바로 제 2 읽기 전압(Vrd2)을 발생하거나, 또는 제 2 읽기 전압(Vrd2)이 발생된 이후에 제 1 읽기 전압(Vrd1)을 발생하도록 구성될 수 있다. 연속된 읽기 동작의 수행시 인가되는 읽기 전압의 발생 순서는 제어 로직(190)의 제어에 따라서 다양하게 구성될 수 있다. In the threshold voltage distribution illustrated in FIG. 5, the negative voltage generator 175 generates the second read voltage Vrd2 immediately after the first read voltage Vrd1 is generated under the control of the control logic 190. Or after the second read voltage Vrd2 is generated, to generate the first read voltage Vrd1. The generation order of the read voltages applied when the continuous read operation is performed may be variously configured according to the control of the control logic 190.

예를 들어, 제 1 읽기 전압(Vrd1)이 발생된 이후에 곧바로 제 2 읽기 전압(Vrd2)이 발생되는 경우, 본 발명에서는 음전압 레벨의 변화에 소요되는 시간을 줄이기 위해, 음전압 발생기(175)의 출력(즉, 제 1 읽기 전압(Vrd1))을 일정 시간 동안 빠른 속도로 방전한 후, 음전하 펌핑을 수행하여 제 2 읽기 전압(Vrd2)을 발생할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 구성에 따르면, 낮은 음전압 레벨에서 높은 음전압 레벨로의 음전압 변환 속도가 향상될 수 있다. For example, when the second read voltage Vrd2 is generated immediately after the first read voltage Vrd1 is generated, in the present invention, to reduce the time required for the change of the negative voltage level, the negative voltage generator 175 After discharging the output (that is, the first read voltage Vrd1) at a high speed for a predetermined time, negative charge pumping may be performed to generate the second read voltage Vrd2. According to the configuration of the present invention as described above, the negative voltage conversion speed from the low negative voltage level to the high negative voltage level can be improved.

그리고, 예를 들어 제 2 읽기 전압(Vrd2)이 발생된 이후에 곧바로 제 1 읽기 전압(Vrd1)이 발생되는 경우, 본 발명에서는 음전압 발생기(175)의 출력(즉, 제 2 읽기 전압(Vrd2))을 방전하는 동작을 생략하고, 곧바로 음전하 펌핑을 수행하여 제 1 읽기 전압(Vrd1)을 발생할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 구성에 따르면, 연속해서 발생되는 서로 다른 레벨의 음의 읽기 전압들의 레벨에 따라서 방전 동작이 선택적으로 수행될 수 있다. 따라서, 서로 다른 레벨의 음전압들에 대한 전압 발생 속도가 향상될 수 있다. For example, when the first read voltage Vrd1 is generated immediately after the second read voltage Vrd2 is generated, the output of the negative voltage generator 175 (that is, the second read voltage Vrd2) is generated in the present invention. The operation of discharging)) may be omitted, and negative charge pumping may be immediately performed to generate the first read voltage Vrd1. According to the configuration of the present invention as described above, the discharge operation can be selectively performed according to the levels of the negative read voltages of different levels that are continuously generated. Therefore, the voltage generation rate for the negative voltages of different levels can be improved.

한편, 본 발명에서는 음의 읽기 전압과 양의 읽기 전압을 발생하기 위한 각각의 구간(예를 들면, 방전 구간, 펌핑 구간)을 최적화된 시간으로 제어하는 구성을 갖는다. 이상과 같은 읽기 전압의 발생 특성은, 노말 읽기 동작뿐만 아니라, 아래에서 설명될 검증 읽기 동작에도 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 읽기 전압 및 검증 전압 발생 방법은, 읽기 전압 및 검증 전압뿐만 아니라 다양한 종류의 워드라인 전압에도 모두 적용될 수 있다. On the other hand, the present invention has a configuration that controls each section (eg, discharge section, pumping section) for generating a negative read voltage and a positive read voltage at an optimized time. The generation characteristic of the read voltage as described above may be applied not only to the normal read operation but also to the verify read operation to be described below. In addition, the read voltage and verify voltage generation method according to the present invention may be applied to not only the read voltage and the verify voltage but also various kinds of word line voltages.

도 6은 도 5에 도시된 각각의 프로그램 상태(ST0~ST7)에 대응되는 제 1 내지 제 7 검증 전압(Vvfy1∼Vvfy7)의 레벨 및 발생 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 6에는 1 단계 검증 방식(1 step verify scheme)에 따른 검증 전압들(Vvfy1∼Vvfy7)의 레벨 및 발생 방법이 도시되어 있다.FIG. 6 is a diagram illustrating levels and generation methods of the first to seventh verification voltages Vvfy1 to Vvfy7 corresponding to the respective program states ST0 to ST7 illustrated in FIG. 5. FIG. 6 is a view illustrating levels and generation methods of the verification voltages Vvfy1 to Vvfy7 according to a one step verify scheme.

1 단계 검증 방식에서는 프로그램 검증 구간(V) 동안 각각의 프로그램 상태(ST0∼ST7)에 대해 1회씩의 검증 읽기 동작이 수행될 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 제 1 및 제 2 프로그램 상태(ST1, ST2)의 프로그램 검증에 적용되는 제 1 및 제 2 검증 전압(Vvfy1, Vvfy2)은, 음전압으로 구성될 수 있고, 제 2 검증 전압(Vvfy2)은 제 1 검증 전압(Vvfy1) 보다 높은 레벨의 음전압으로 구성될 수 있다. 그리고, 제 3 내지 제 7 프로그램 상태(ST3∼ST7)의 프로그램 검증에 적용되는 제 3 내지 제 7 검증 전압(Vvfy3∼Vvfy7)은 각각 서로 다른 레벨의 양의 저전압으로 구성될 수 있다. 제 3 내지 제 7 검증 전압(Vvfy3∼Vvfy7)은 제어 로직(190)의 제어에 따라서 저전압 발생기(173)로부터 발생될 수 있다. 제 1 및 제 2 검증 전압(Vvfy1, Vvfy2)은 모두 제어 로직(190)의 제어에 따라서 음전압 발생기(175)로부터 발생될 수 있다. In the one-step verification scheme, one verify read operation may be performed for each program state ST0 to ST7 during the program verification interval V. FIG. In an exemplary embodiment, the first and second verify voltages Vvfy1 and Vvfy2 applied to the program verify of the first and second program states ST1 and ST2 may be configured with a negative voltage, and the second verify The voltage Vvfy2 may be configured as a negative voltage at a level higher than the first verification voltage Vvfy1. The third to seventh verification voltages Vvfy3 to Vvfy7 applied to the program verification of the third to seventh program states ST3 to ST7 may be configured with low voltages having different levels. The third to seventh verification voltages Vvfy3 to Vvfy7 may be generated from the low voltage generator 173 under the control of the control logic 190. Both the first and second verify voltages Vvfy1 and Vvfy2 may be generated from the negative voltage generator 175 under the control of the control logic 190.

1-단계 검증 방식의 경우, 음전압 발생기(175)는 제 1 검증 전압(Vvfy1)이 발생된 이후에 곧바로 제 2 검증 전압(Vvfy2)을 발생하여야 한다. 그리고, 제 2 검증 전압(Vvfy2)이 발생된 이후에, 저전압 발생기(173)는 곧바로 제 3 내지 제 7 검증 전압(Vvfy3∼Vvfy7)을 순차적으로 발생하여야 한다.In the one-step verification scheme, the negative voltage generator 175 should generate the second verification voltage Vvfy2 immediately after the first verification voltage Vvfy1 is generated. After the second verify voltage Vvfy2 is generated, the low voltage generator 173 should immediately generate the third to seventh verify voltages Vvfy3 to Vvfy7.

본 발명에서는, 제 1 검증 전압(Vvfy1)이 발생된 후 제 2 검증 전압(Vvfy2)을 발생하는데 소요되는 시간을 줄이기 위해, 음전압 발생기(175)의 출력을 일정 시간 동안 빠른 속도로 방전한 후, 음전하 펌핑을 수행하여 제 2 검증 전압(Vvfy2)을 발생하는 구성을 갖는다. 또한, 제 2 검증 전압(Vvfy2)이 발생된 이후에 제 3 내지 제 7 검증 전압(Vvfy3∼Vvfy7)을 발생하는데 소요되는 시간을 줄이기 위해, 음전압 발생기(175)의 출력을 일정 시간 동안 빠른 속도로 방전한 후, 저전압 발생기(173)에서 제 3 검증 전압(Vvfy3)을 발생하는 구성을 갖는다. 제 3 검증 전압(Vvfy3)이 발생된 이후에는 별도의 방전 동작 없이, 저전압 발생기(173)에서 제 4 내지 제 7 검증 전압(Vvfy4∼Vvfy7)이 순차적으로 발생될 수 있다.In the present invention, in order to reduce the time required to generate the second verification voltage Vvfy2 after the first verification voltage Vvfy1 is generated, the output of the negative voltage generator 175 is discharged at a high speed for a predetermined time. In addition, a negative charge pumping may be performed to generate the second verification voltage Vvfy2. In addition, in order to reduce the time required to generate the third to seventh verification voltages Vvfy3 to Vvfy7 after the second verification voltage Vvfy2 is generated, the output of the negative voltage generator 175 may be rapidly speeded up for a predetermined time. After the discharge, the low voltage generator 173 generates the third verification voltage Vvfy3. After the third verify voltage Vvfy3 is generated, the fourth to seventh verify voltages Vvfy4 to Vvfy7 may be sequentially generated in the low voltage generator 173 without a separate discharge operation.

특히, 본 발명에서는 연속된 음전압 발생 효율을 증진시키기 위해, 제 1 검증 전압(Vvfy1)이 발생된 이후에 방전 동작이 수행되는 구간(1)과, 제 2 검증 전압(Vvfy2)이 발생된 이후에 방전 동작이 수행되는 구간(2)을 각각 최적화된 소정의 기준 시간(Ref DT)(예를 들면, t2_d, t3_d)으로 설정하여 제어할 수 있다. 그 결과, 제 1 검증 전압(Vvfy1)의 출력 레벨과 제 1 검증 전압(Vvfy1)의 방전 결과의 레벨을 비교할 필요 없이, 제 2 검증 전압(Vvfy2)을 발생하기에 앞서 소정의 기준 시간(t2_d) 동안 제 1 검증 전압(Vvfy1)이 방전되도록 제어할 수 있다. In particular, in the present invention, in order to improve the efficiency of continuous negative voltage generation, after the period 1 in which the discharge operation is performed after the first verification voltage Vvfy1 is generated and after the second verification voltage Vvfy2 is generated, The periods 2 in which the discharge operation is performed may be controlled by setting the predetermined predetermined reference times Ref DT (for example, t2_d and t3_d). As a result, the predetermined reference time t2_d before generating the second verify voltage Vvfy2 without having to compare the output level of the first verify voltage Vvfy1 and the level of the discharge result of the first verify voltage Vvfy1. The first verification voltage Vvfy1 can be controlled to be discharged.

예시적인 실시예에 있어서, 방전 구간(1, 2)에 설정되는 기준 시간(t2_d, t3_d)은, 방전 구간(1, 2)을 사이에 둔 인접 검증 전압들의 전압 차이를 기준으로 설정될 수 있다. 예를 들면, 제 1 검증 전압(Vvfy1)과 제 2 검증 전압(Vvfy2) 사이의 전압 차이가 제 2 검증 전압(Vvfy2)과 제 3 검증 전압(Vvfy3) 사이의 전압 차이보다 클 경우, 제 1 검증 전압(Vvfy1)을 방전하는 구간(1)에 설정된 기준 시간(t2_d)이 제 2 검증 전압(Vvfy2)이 방전되는 구간(2)에 설정된 기준 시간(t3_d) 보다 더 크게 설정될 수 있다. In an exemplary embodiment, the reference times t2_d and t3_d set in the discharge sections 1 and 2 may be set based on a voltage difference between adjacent verification voltages having the discharge sections 1 and 2 interposed therebetween. . For example, when the voltage difference between the first verify voltage Vvfy1 and the second verify voltage Vvfy2 is greater than the voltage difference between the second verify voltage Vvfy2 and the third verify voltage Vvfy3, the first verify. The reference time t2_d set in the section 1 for discharging the voltage Vvfy1 may be set larger than the reference time t3_d set in the section 2 in which the second verification voltage Vvfy2 is discharged.

각각의 방전 구간을 최적화된 소정의 기준 시간 값으로 설정하는 본 발명의 제어 방식은, 방전 구간뿐만 아니라 음전하 펌핑이 수행되는 구간에도 모두 적용될 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 음전하 펌핑이 수행되는 구간은 모두 동일한 기준 시간(Ref PT) 값으로 설정될 수도 있고, 각기 다른 값으로 설정될 수도 있다. 각각의 음전하 펌핑 구간과, 각각의 방전 구간에 설정될 기준 시간 값(Ref DT, Ref PT)은, 제조자가 실험에 의해 취득된 값을 이용하여 설정될 수 있다. 그리고, 설정된 기준 시간 값(Ref DT, Ref PT)은 플래시 메모리의 프로그램/소거 횟수, 온도 등을 기준으로 하여, 소정의 범위 내에서 가변 되도록 구성될 수도 있다. The control method of the present invention, which sets each discharge section to an optimized predetermined reference time value, can be applied to not only the discharge section but also the section in which negative charge pumping is performed. In an exemplary embodiment, all of the sections in which negative charge pumping is performed may be set to the same reference time (Ref PT) value or may be set to different values. Each negative charge pumping section and reference time values (Ref DT, Ref PT) to be set in each discharge section can be set using values obtained by the manufacturer by experiment. The set reference time values Ref DT and Ref PT may be configured to vary within a predetermined range based on the number of times of program / erase, temperature, etc. of the flash memory.

이와 같은 본 발명의 구성에 따르면, 연속된 음의 검증 전압 및 양의 검증 전압 발생을 위한 각각의 구간이 최적화된 시간으로 제어될 수 있게 되어, 프로그램 검증 속도가 더욱 향상될 수 있게 된다. According to the configuration of the present invention, each section for the generation of the continuous negative verify voltage and positive verify voltage can be controlled at an optimized time, so that the program verify speed can be further improved.

도 7은 본 발명에 따른 음전압 발생기(175)의 구성을 예시적으로 보여주는 블록도이다. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a negative voltage generator 175 according to the present invention.

도 7을 참조하면, 음전압 발생기(175)는 오실레이터(1751), 음전압 전하 펌프(1753), 방전부(1757), 및 전압 검출기(1759)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7, the negative voltage generator 175 may include an oscillator 1751, a negative voltage charge pump 1753, a discharge unit 1575, and a voltage detector 1959.

제어 로직(190)(도 1 참조)은 플래시 메모리에서 수행되는 소거, 프로그램, 및 읽기 동작에서 필요로 하는 음전압 발생 순서 및 레벨에 따라서 오실레이터(1751)의 발진신호 발생 동작을 제어할 수 있다. 오실레이터(1751)의 발진신호 발생은, 제어 로직(190)으로부터 발생된 활성화 신호(EN)에 의해 제어될 수 있다. 오실레이터(1751)는 제어 로직(190)로부터 발생된 활성화 신호(EN)에 의해, 또는 전압 검출기(1759)의 전압 검출 결과에 의해 활성화되어, 발진 신호를 생성할 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 제어 로직(190)은 음전압 발생기(175)가 처음 동작하기 시작할 때 활성화 신호(EN)를 발생하여 오실레이터(1751)를 활성화시킬 수 있다. 그리고, 제어 로직(190)은 새로운 레벨의 음전압의 발생시(또는 발생되던 음전압의 레벨 변환시), 활성화 신호(EN)를 발생하여 오실레이터(1751)를 활성화시킬 수 있다. 예를 들면, 이전에 발생된 음전압 보다 높은 레벨의 음전압을 발생하는 경우에는, 음전압 전하 펌프(1753)의 음전하 펌핑 결과가 소정의 기준 시간(Ref DT) 동안 방전된 후 활성화 신호(EN)를 발생하여 오실레이터(1751)를 활성화시킬 수 있다. 그리고, 이전에 발생된 음전압 보다 낮은 레벨의 음전압을 발생하는 경우에는, 방전 동작 없이 즉각적으로 활성화 신호(EN)를 발생하여 오실레이터(1751)를 활성화시킬 수 있다. 오실레이터(1751)가 활성화되어 발진신호를 발생하는 구간, 또는 활성화 신호(EN)가 발생되는 시간은, 각각의 음전압 펌핑 구간에 설정된 기준 시간(Ref PT)을 근거로 하여 제어 로직(190)에 의해 제어될 수 있다.The control logic 190 (see FIG. 1) may control the oscillation signal generation operation of the oscillator 1751 according to the order and level of the negative voltage generation required for the erase, program, and read operations performed in the flash memory. The oscillation signal generation of the oscillator 1751 may be controlled by the activation signal EN generated from the control logic 190. The oscillator 1751 may be activated by an activation signal EN generated from the control logic 190 or by a voltage detection result of the voltage detector 1959 to generate an oscillation signal. In an exemplary embodiment, the control logic 190 may generate an activation signal EN when the negative voltage generator 175 starts to operate for the first time to activate the oscillator 1751. The control logic 190 may activate the oscillator 1751 by generating an activation signal EN when a new level of negative voltage is generated (or when the level of the negative voltage is generated). For example, in the case of generating a negative voltage of a level higher than the negative voltage previously generated, the negative charge pumping result of the negative voltage charge pump 1753 is discharged for a predetermined reference time Re DT and then the activation signal EN ) Can be activated to activate the oscillator 1701. When a negative voltage having a lower level than a previously generated negative voltage is generated, the oscillator 1751 may be activated by immediately generating an activation signal EN without a discharge operation. The period in which the oscillator 1751 is activated to generate the oscillation signal, or the time when the activation signal EN is generated, is controlled by the control logic 190 based on the reference time Ref PT set in each negative voltage pumping period. Can be controlled.

음전압 전하 펌프(1753)는 오실레이터(1751)로부터 발생된 발진 신호에 응답해서 음전하 펌핑 동작을 수행하여 음전압(NV)을 발생할 수 있다. 음전압 전하 펌프(1753)로부터 발생된 음전압(NV)은 출력단으로 제공된다. 음전압(NV)은 방전부(1757)를 통해 소정 시간(Ref DT) 동안 방전될 될 수 있다. 음전압 전하 펌프(1753)로부터 발생된 음전압(NV)은 제어로직(190)의 제어에 의해 방전부(1757)를 통해 방전된다. The negative voltage charge pump 1753 may generate a negative voltage NV by performing a negative charge pumping operation in response to the oscillation signal generated from the oscillator 1751. The negative voltage NV generated from the negative voltage charge pump 1753 is provided to the output terminal. The negative voltage NV may be discharged through the discharge unit 1575 for a predetermined time Ref DT. The negative voltage NV generated from the negative voltage charge pump 1753 is discharged through the discharge unit 1575 under the control of the control logic 190.

제어 로직(190)은 플래시 메모리에서 수행되는 소거, 프로그램, 및 읽기 동작에서 필요로 하는 음전압 발생 순서 및 레벨에 따라서 방전부(1757)의 동작을 제어할 수 있다. 방전부(1757)는 전계 효과 트랜지스터(FET, Field Effect Transistor)로 구성될 수 있다. 방전부(1757)의 방전 동작은 제어 로직(190)으로부터 발생된 방전 신호(DS)에 의해 제어될 수 있다. The control logic 190 may control the operation of the discharge unit 1575 according to the order and level of negative voltage generation required for the erase, program, and read operations performed in the flash memory. The discharge unit 1575 may be configured as a field effect transistor (FET). The discharge operation of the discharge unit 1575 may be controlled by the discharge signal DS generated from the control logic 190.

예를 들면, 음전압 전하 펌프(1753)가 최초로 음전압을 발생하기 시작하거나, 또는 음전압 전하 펌프(1753)가 제 1 음전압과, 제 1 음전압 보다 같거나 낮은 제 2 음전압을 연속해서 발생하는 경우, 제어 로직(190)은 방전신호(DS)를 비활성화 하고, 이에 응답해서 방전부(1757)는 음전압 전하 펌프(1753)의 음전하 펌핑 결과를 방전하지 않는다. 이와 달리, 음전압 전하 펌프(1753)가 제 1 음전압(예를 들면, 도 6의 제 1 검증 전압(Vvfy1))을 발생한 후 제 1 음전압 보다 높은 레벨의 제 2 음전압(예를 들면, 도 6의 제 2 검증 전압(Vvfy2))을 발생하는 경우, 제어 로직(190)은 상기 제 1 음전압 을 소정의 기준 시간(Ref DT) 동안 방전신호(DS)를 활성화 되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 방전부(1757)는 활성화된 방전신호(DS)에 응답하여 상기 제 1 음전압을 소정의 기준 시간(Ref DT) 동안 방전한다. 그리고 나서, 상기 소정의 기준 시간(Ref DT) 후에 방전신호(DS)는 비활성화되고, 비활성화된 방전신호(DS)에 응답해서 방전부(1757)는 비활성화 된다. 이와 같은 동작에 따르면, 음전압 전하 펌프(1753)의 음전하 펌핑 결과가 방전부(1757)를 통해 소정 시간 동안 빠른 속도로 방전될 수 있게 된다. For example, the negative voltage charge pump 1753 starts to generate a negative voltage for the first time, or the negative voltage charge pump 1753 is continuous with the first negative voltage and a second negative voltage equal to or lower than the first negative voltage. If so, the control logic 190 deactivates the discharge signal DS, and in response, the discharge unit 1575 does not discharge the negative charge pumping result of the negative voltage charge pump 1753. Alternatively, after the negative voltage charge pump 1753 generates the first negative voltage (eg, the first verification voltage Vvfy1 of FIG. 6), the second negative voltage (eg, higher than the first negative voltage) (eg, When generating the second verification voltage Vvfy2 of FIG. 6, the control logic 190 may control the first negative voltage to activate the discharge signal DS for a predetermined reference time Ref DT. . In this case, the discharge unit 1575 discharges the first negative voltage for a predetermined reference time Ref DT in response to the activated discharge signal DS. Then, after the predetermined reference time Ref DT, the discharge signal DS is deactivated, and the discharge unit 1575 is deactivated in response to the deactivated discharge signal DS. According to this operation, the negative charge pumping result of the negative voltage charge pump 1753 can be discharged at a high speed through the discharge unit 1575 for a predetermined time.

방전부(1757)는 음전압 전하 펌프(1753)로부터 발생된 음전압(NV)을 단시간 내에 방전하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 방전부(1757)에 의해 방전된 결과는 타겟 음전압(TNV1, TNV2, …)(예를 들면, 제 2 검증 전압(Vvfy2))) 레벨보다 높은 레벨을 갖도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 방전부(1757)에 의해 방전된 결과는 타겟 음전압(TNV1, TNV2, …) 레벨보다 높고, 접지 레벨 보다 같거나 낮은 레벨을 갖도록 구성될 수도 있다. 방전부(1757)에 의해 방전되는 전압의 레벨은 특정 형태에 국한되지 않고 다양하게 구성될 수 있다. The discharge unit 1575 may be configured to discharge the negative voltage NV generated from the negative voltage charge pump 1753 within a short time. In one embodiment, the result discharged by the discharge unit 1575 may be configured to have a level higher than the target negative voltage (TNV1, TNV2, ...) (for example, the second verification voltage (Vvfy2)) level. have. In another embodiment, the result discharged by the discharge unit 1575 may be configured to have a level higher than the target negative voltage levels TNV1, TNV2,..., And the same as or lower than the ground level. The level of the voltage discharged by the discharge unit 1575 may be configured in various ways without being limited to a specific form.

전압 검출기(1759)는 출력단을 통해 출력되는 음전압(NV)의 레벨을 감지하고, 감지된 음전압을 발생하고자 하는 타켓 음전압(TNV1, TNV2, …)과 비교한다. 그리고 나서, 전압 검출기(1759)는 감지된 음전압과 타켓 음전압(TNV1, TNV2, …)의 비교 결과를 오실레이터(1751)에게 전압 검출 결과로서 출력한다. 오실레이터(1751)는 전압 검출기(1759)의 전압 검출 결과 또는 제어 로직(190)으로부터 발생된 활성화 신호(EN)에 응답해서 발진 신호를 생성한다. 전압 검출기(1759)의 전압 비교에 사용되는 타켓 음전압(TNV1, TNV2, …)은, 플래시 메모리에서 수행되는 소거, 프로그램, 및 읽기 동작에서 필요로 하는 음전압 발생 순서 및 레벨에 따라서 제어 로직(190)에 의해 설정 또는 제공될 수 있다.The voltage detector 1959 detects the level of the negative voltage NV output through the output terminal and compares the detected negative voltage with the target negative voltages TNV1, TNV2,... Then, the voltage detector 1759 outputs the result of comparing the detected negative voltage with the target negative voltages TNV1, TNV2,... To the oscillator 1751 as a voltage detection result. The oscillator 1751 generates an oscillation signal in response to the voltage detection result of the voltage detector 1759 or the activation signal EN generated from the control logic 190. The target negative voltages TNV1, TNV2,... Used for the voltage comparison of the voltage detector 1959 may be controlled according to the order and level of negative voltage generation required by the erase, program, and read operations performed in the flash memory. 190 may be set or provided.

만일 오실레이터(1751)가 발진신호를 발생하는 구간 또는 활성화되는 구간이 각각의 음전압 펌핑 구간에 설정된 기준 시간(Ref PT)에 의해서만 제어되는 경우, 이전에 발생된 음의 검증 전압의 레벨과 방전된 음의 검증 전압의 레벨을 비교할 필요가 없게 된다. 따라서, 음전압 발생기(175)에서 전압 검출기(1759)의 구성이 생략될 수 있다. 따라서, 음전하 펌핑의 제어 방법 및 회로 구성이 간단해 질 수 있고, 최적화된 시간 내에 효율적인 음전하 펌핑을 수행할 수 있게 된다. If the section in which the oscillator 1751 generates or activates the oscillation signal is controlled only by the reference time Ref PT set in each negative voltage pumping section, the level of the previously generated negative verify voltage is discharged. There is no need to compare the levels of negative verify voltages. Therefore, the configuration of the voltage detector 1759 in the negative voltage generator 175 can be omitted. Therefore, the control method and circuit configuration of negative charge pumping can be simplified, and efficient negative charge pumping can be performed within an optimized time.

도 7에서는 방전부(1757)와 전압검출기(1759)가 서로 분리되어 도시되어 있지만, 방전부(1757)는 전압검출기(1759)와 함께 형성될 수도 있다. In FIG. 7, the discharge unit 1575 and the voltage detector 1759 are illustrated separately from each other, but the discharge unit 1575 may be formed together with the voltage detector 1859.

출력단을 통해 출력된 음전압(NV)(예를 들면, 제 1 및 제 2 검증 전압(Vvfy1, Vvfy 2))은, 도 1에 도시된 전압 스위치 회로(180) 및 행 디코더(120)를 통해 워드라인으로 인가될 수 있다. 워드라인으로 인가되는 음전압(NV)은, 검증 전압 또는 읽기 전압으로 이용될 수 있고, 프로그램 동작시 선택된 워드라인과 인접 워드라인들 사이의 커플링을 방지하기 위한 디커플링 전압 또는 블로킹 전압 등으로 이용될 수도 있다. 이 외에도, 출력단을 통해 출력된 음전압(NV)은, 웰 영역으로 인가될 수도 있다. The negative voltage NV (for example, the first and second verification voltages Vvfy1 and Vvfy 2) output through the output terminal is connected to the voltage switch circuit 180 and the row decoder 120 shown in FIG. 1. It can be applied to a word line. The negative voltage NV applied to the word line may be used as a verify voltage or a read voltage, and may be used as a decoupling voltage or a blocking voltage to prevent coupling between the selected word line and adjacent word lines during a program operation. May be In addition, the negative voltage NV output through the output terminal may be applied to the well region.

이상에서 설명된 본 발명의 음전압 발생기(175)는 제어 로직(190)의 제어에 따라서 복수의 음전압들을 연속해서 발생하되, 음전압을 발생하기 위한 각각의 구간이 최적화된 시간으로 제어될 수 있다. 그 결과, 음전압 발생기(175)로부터 발생되는 음전압의 레벨을 고속으로 변환할 수 있고, 이를 적용한 프로그램 동작에 소요되는 시간이 최소화될 수 있다. 특히, 이전에 발생된 음전압 보다 높은 레벨의 음전압을 연속해서 발생하는 경우, 본 발명의 음전압 발생기(175)는 이전에 발생된 음전압을 일정 시간 동안 빠른 속도로 방전시킨 후(또는 일정 전압 레벨을 방전한 후), 음전하 펌핑을 통해 원하는 레벨의 음전압을 발생한다. 그 결과, 이전에 발생된 음전압 보다 더 높은 레벨의 음전압으로의 전압 천이에 소요되는 지연 시간을 최소화할 수 있고, 빠른 시간 내에 원하는 레벨의 음전압을 발생할 수 있게 된다. The negative voltage generator 175 of the present invention described above can generate a plurality of negative voltages continuously under the control of the control logic 190, and each section for generating the negative voltage can be controlled at an optimized time. have. As a result, the level of the negative voltage generated from the negative voltage generator 175 can be converted at high speed, and the time required for the program operation to which the negative voltage generator 175 is applied can be minimized. In particular, when continuously generating a negative voltage of a higher level than the previously generated negative voltage, the negative voltage generator 175 of the present invention discharges the previously generated negative voltage at a high speed for a predetermined time (or constant After discharging the voltage level), negative voltage is pumped to generate the desired level of negative voltage. As a result, it is possible to minimize the delay time required for voltage transition to a higher level of negative voltage than previously generated negative voltage, and to generate a desired level of negative voltage in a short time.

도 7에 도시된 음전압 발생기(175)의 구성은, 본 발명이 적용되는 일 실시예에 해당된다. 따라서, 음전압 발생기(175)의 구성은 특정 형태에 국한되지 않고 다양한 형태로 변경 및 변형 가능하다. 예를 들면, 도 7에는 도시되어 있지는 않지만, 본 발명의 음전압 발생기(175)의 출력단에는 출력되는 음전압의 레벨을 레귤레이팅하는 레귤레이터가 더 구비될 수 있고, 다양한 종류의 부가 회로들이 더 구비될 수 있다. The configuration of the negative voltage generator 175 shown in FIG. 7 corresponds to an embodiment to which the present invention is applied. Therefore, the configuration of the negative voltage generator 175 is not limited to a specific form and can be changed and modified in various forms. For example, although not shown in FIG. 7, the output terminal of the negative voltage generator 175 of the present invention may further include a regulator for regulating the level of the negative voltage output, and various types of additional circuits may be further provided. Can be.

도 8은 본 발명에 따른 음전압 발생 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다. 그리고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 음전압 발생 방법에 따른 음전압 발생 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 9 및 도 10에는 도 5 및 도 6에 도시된 제 1 및 제 2 검증 전압(Vvfy1, Vvfy2)의 발생 과정이 예시적으로 도시되어 있다. 그러나, 도 9 및 도 10에 도시된 음전압은 본 발명이 적용되는 일 예에 불과하며, 본 발명에서 발생될 수 있는 음전압의 종류 및 전압 레벨 등은, 특정 형태에 국한되지 않고 다양하게 구성 가능하다. 8 is a flowchart illustrating an example of a negative voltage generation method according to the present invention. 9 and 10 exemplarily illustrate a negative voltage generating process according to the negative voltage generating method of the present invention. 9 and 10 exemplarily illustrate a process of generating the first and second verification voltages Vvfy1 and Vvfy2 illustrated in FIGS. 5 and 6. However, the negative voltages shown in FIGS. 9 and 10 are merely examples to which the present invention is applied, and the types and voltage levels of the negative voltages that may be generated in the present invention are not limited to a specific form and are variously configured. It is possible.

도 8을 참조하면, 본 발명의 음전압 발생 방법은 먼저 음전압이 연속적으로 발생될 것인지 여부가 판별될 수 있다(S1000 단계). 음전압이 연속적으로 발생될 것인지의 여부는, 플래시 메모리(100)의 프로그램, 소거, 및 읽기 동작을 제어하는 제어 로직(190)에 의해 결정될 수 있다.Referring to FIG. 8, the negative voltage generation method of the present invention may first determine whether negative voltages are continuously generated (S1000). Whether the negative voltage is to be continuously generated may be determined by the control logic 190 that controls the program, erase, and read operations of the flash memory 100.

S1000 단계에서의 판별 결과, 음전압이 연속적으로 발생되지 않을 경우 수순(flow)은 S1400 단계로 진행하여 음전하 펌핑이 수행된다(S1400 단계). 음전압이 연속적으로 발생되지 않는 경우는, 예를 들면 1 레벨의 음전압만 발생되는 경우가 해당될 수 있고, 서로 다른 레벨의 음전압이 불연속적으로 발생되는 경우 등이 해당될 수 있다. 불연속적으로 발생되는 음전압에는 도 5에 도시된 음의 읽기 전압(Vrd1, Vrd2) 등이 포함될 수 있다.As a result of the determination in step S1000, when no negative voltage is continuously generated, the flow proceeds to step S1400 to perform negative charge pumping (step S1400). When the negative voltages are not continuously generated, for example, only one level of negative voltages may be generated, or when different levels of negative voltages are discontinuously generated. The negative voltage generated discontinuously may include negative read voltages Vrd1 and Vrd2 illustrated in FIG. 5.

이어서, S1500 단계에서는, 음전하 펌핑이 수행된 시간이 소정의 기준 시간(Ref PT) 보다 크거나 같은지 여부가 판별된다. S1500 단계에서의 판별 결과, 음전하 펌핑이 수행된 시간이 소정의 기준 시간(Ref PT) 보다 작으면, 소정의 기준 시간(Ref PT)이 될 때까지 S1400 단계의 음전하 펌핑 동작을 지속한다. 그리고, S1500 단계에서의 판별 결과, 음전하 펌핑이 수행된 시간이 소정의 기준 시간(Ref PT) 보다 크거나 같으면, 음전하 펌핑 동작을 중지한다(S1600 단계). Subsequently, in step S1500, it is determined whether the time at which the negative charge pumping is performed is greater than or equal to the predetermined reference time Ref PT. As a result of the determination in step S1500, when the time at which the negative charge pumping is performed is less than the predetermined reference time Ref PT, the negative charge pumping operation of the step S1400 is continued until the predetermined reference time Ref PT. As a result of the determination in step S1500, when the time when the negative charge pumping is performed is greater than or equal to the predetermined reference time Re PT, the negative charge pumping operation is stopped (step S1600).

그리고 S1000 단계에서의 판별 결과, 음전압이 연속적으로 발생될 경우 타겟 음전압이 바로 이전에 발생된 음전압에 대응되는 이전의 타겟 음전압 보다 높은지 여부가 판별된다(S1100 단계). 음전압이 연속적으로 발생되는 경우는, 예를 들면 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 검증 전압(Vvfy1)이 발생된 이후에 곧바로 제 2 검증 전압(Vvfy2)이 발생되는 경우 등이 해당될 수 있다.As a result of the determination in step S1000, when the negative voltage is continuously generated, it is determined whether the target negative voltage is higher than the previous target negative voltage corresponding to the negative voltage generated immediately before (S1100). When the negative voltage is continuously generated, for example, the second verification voltage Vvfy2 may be generated immediately after the first verification voltage Vvfy1 is generated, as illustrated in FIG. 6. .

S1100 단계에서의 판별 결과, 타겟 음전압이 이전의 타겟 음전압 보다 높으면, 음전압 발생기(175)의 출력(즉, 제 1 검증 전압(Vvfy1))은 방전부(1757)를 통해 소정의 기준 시간(Ref DT) 동안 방전될 수 있다(S1200 단계). 음전압 발생기(175)의 출력에 대한 방전은, 제어 로직(190)으로부터 발생된 방전 제어 신호(DS)에 의해 방전부(1757)의 방전 동작을 제어함으로써 제어될 수 있다. S1200 단계에서 수행되는 방전 동작에 대해 상세히 살펴보면 다음과 같다.As a result of the determination in operation S1100, when the target negative voltage is higher than the previous target negative voltage, the output of the negative voltage generator 175 (that is, the first verification voltage Vvfy1) is determined by the discharge unit 1575 for a predetermined reference time. (Ref DT) may be discharged (step S1200). The discharge on the output of the negative voltage generator 175 may be controlled by controlling the discharge operation of the discharge unit 1575 by the discharge control signal DS generated from the control logic 190. Looking at the discharge operation performed in step S1200 in detail as follows.

도 9 및 도 10에서, 이전의 타겟 음전압(TNV1)은 제 1 검증 전압(Vvfy1)에 해당되고, 새로운 타겟 음전압(TNV2)은 제 2 검증 전압(Vvfy2)에 해당될 수 있다. 여기서, 제 2 검증 전압(Vvfy2)은 제 1 검증 전압(Vvfy1) 보다 높은 레벨의 음전압으로 구성될 수 있다. 타켓 음전압(TNV1, TNV2)은, 플래시 메모리에서 수행되는 소거, 프로그램, 및 읽기 동작에서 필요로 하는 음전압 발생 순서 및 레벨에 따라서 제어 로직(190)에 의해 음전압 발생기(175)에 설정 또는 제공될 수 있다. 9 and 10, the previous target negative voltage TNV1 may correspond to the first verify voltage Vvfy1, and the new target negative voltage TNV2 may correspond to the second verify voltage Vvfy2. Here, the second verify voltage Vvfy2 may be configured to have a negative voltage higher than the first verify voltage Vvfy1. The target negative voltages TNV1 and TNV2 are set to the negative voltage generator 175 by the control logic 190 in accordance with the order and level of negative voltage generation required for the erase, program, and read operations performed in the flash memory. Can be provided.

제 1 검증 전압(Vvfy1)이 발생된 이후에 제 2 검증 전압(Vvfy2)이 연속해서 발생되는 경우, 제어 로직(190)은 음전압 발생기(175)에 설정 또는 제공될 타켓 음전압을 TNV1에서 TNV2으로 변경할 것이다. 이 경우, 음전압 발생기(175)의 출력은 제어 로직(190)의 제어에 의해서 방전부(1757)를 통해 소정의 기준 시간(Ref DT) 동안 방전될 수 있다. When the second verify voltage Vvfy2 is continuously generated after the first verify voltage Vvfy1 is generated, the control logic 190 sets a target negative voltage to be set or provided to the negative voltage generator 175 from TNV1 to TNV2. Will change to In this case, the output of the negative voltage generator 175 may be discharged for a predetermined reference time Ref DT through the discharge unit 1575 under the control of the control logic 190.

만일 음전압 발생기(175)의 출력이 소정의 기준 시간(Ref DT) 동안 방전되지 않는다면, 제 1 검증 전압(Vvfy1)이 인가되었던 워드라인은 마치 커패시터와 같이 제 1 검증 전압(Vvfy1) 레벨로 충전된 상태를 유지하게 될 것이다. 이 경우, 제 1 검증 전압(Vvfy1)으로부터 제 2 검증 전압(Vvfy2)으로의 음전압 천이시 방전 동작은 물론 음전하 펌핑 동작 역시 수행되지 않게 될 것이다. 왜냐하면, 음전하 펌핑 동작은 현재보다 더 낮은 레벨의 음전압을 발생할 때 수행되는 것이므로, 이전에 발생되었던 제 1 검증 전압(Vvfy1) 보다 높은 레벨의 음전압인 제 2 검증 전압(Vvfy2)을 발생할 때에는 음전하 펌핑 대신 도 9 및 도 10의 B로 표시된 그래프(점선 표시)와 같이 완만한 천이 특성을 갖게 될 것이다. 이 경우, 제 1 검증 전압(Vvfy1)으로부터 제 2 검증 전압(Vvfy2)으로의 천이에 시간이 많이 소요될 것이다. If the output of the negative voltage generator 175 is not discharged for a predetermined reference time Ref DT, the word line to which the first verify voltage Vvfy1 is applied is charged to the first verify voltage Vvfy1 level like a capacitor. It will stay intact. In this case, the discharge operation as well as the negative charge pumping operation when the negative voltage transitions from the first verification voltage Vvfy1 to the second verification voltage Vvfy2 will not be performed. Because the negative charge pumping operation is performed when generating a negative voltage of a lower level than the present time, the negative charge is generated when a second verifying voltage Vvfy2 that is a negative voltage of a level higher than the previously generated first verifying voltage Vvfy1 is generated. Instead of pumping it will have a gentle transition characteristic as shown in the graphs (dotted lines) shown in FIGS. 9 and 10. In this case, the transition from the first verify voltage Vvfy1 to the second verify voltage Vvfy2 will take a long time.

이와 달리, 본 발명에서는 제 1 검증 전압(Vvfy1)으로부터 제 2 검증 전압(Vvfy2)으로의 음전압 천이시, 제 1 검증 전압(Vvfy1)에 의해 워드라인에 축적된 전압이 서서히 방전될 때까지 기다리지 않고 음전압 발생기(175)의 출력이 방전부(1757)를 통해 소정 시간 동안 빠른 속도로 방전될 수 있게 한다(도 9 및 도 10의 실선 A, A' 및 A" 참조). 따라서, 보다 빠른 속도로 음전압 천이를 수행할 수 있게 된다. In contrast, in the present invention, when the negative voltage transitions from the first verify voltage Vvfy1 to the second verify voltage Vvfy2, the voltage accumulated in the word line by the first verify voltage Vvfy1 is gradually discharged. Without causing the output of the negative voltage generator 175 to be discharged at a high speed through the discharge portion 1575 for a predetermined time (see solid lines A, A 'and A "in FIGS. 9 and 10). A negative voltage transition can be performed at a speed.

방전 동작이 수행되는 동안 음전압 발생기(175)의 출력은 타겟 음전압(TNV2)과 접지 전압 사이에서 일부 레벨만 방전될 수도 있고, 접지 레벨로 완전히 방전될 수도 있다. 음전압 발생기(175)의 출력이 방전되는 크기(△V1, △V2, △V3)는 방전 동작이 수행되는 기준 시간(t2_d, t2_d', t2_d")을 조절함에 의해서 조정 가능하다. 음전압 발생기(175)의 출력이 방전되는 크기(△V1, △V2, △V3)는, 타겟 음전압(TNV2) 보다 높고 접지 레벨 보다 같거나 낮은 전압의 범위 내에서 다양하게 설정 가능하다. 예를 들면, 방전 구간을 사이에 둔 인접 음전압들의 전압 차이가 클수록 긴 방전 시간을 갖도록 설정할 수 있다. 그리고, 방전 구간을 사이에 둔 인접 음전압들의 전압 차이가 작을수록 짧은 방전 시간을 갖도록 설정할 수 있다. During the discharge operation, the output of the negative voltage generator 175 may discharge only a partial level between the target negative voltage TNV2 and the ground voltage, or may be completely discharged to the ground level. The magnitudes DELTA V1, DELTA V2, and DELTA V3 at which the output of the negative voltage generator 175 is discharged are adjustable by adjusting the reference times t2_d, t2_d ', and t2_d " The magnitudes DELTA V1, DELTA V2, and DELTA V3 at which the output of 175 is discharged can be variously set within a range of voltages higher than the target negative voltage TNV2 and equal to or lower than the ground level. The larger the voltage difference between adjacent negative voltages having a discharge period is set to have a longer discharge time, and the smaller the voltage difference between adjacent negative voltages having a discharge period is set to have a short discharge time.

다시 도 8을 참조하면, 1300 단계에서는 방전이 수행된 시간이 소정의 기준 시간(Ref DT) 보다 크거나 같은지 여부가 판별될 수 있다. 1300 단계에서의 판별 결과, 방전이 수행된 시간이 소정의 기준 시간(Ref DT) 보다 작은 경우, 소정의 기준 시간(Ref DT)이 될 때까지 방전 동작이 지속 된다. 그리고, 1300 단계에서의 판별 결과, 방전이 수행된 시간이 소정의 기준 시간(Ref DT) 보다 크거나 같으면, 방전 동작이 중지되고 음전하 펌핑 동작이 수행된다(S1400 단계). S1400 단계에서 수행되는 음전하 펌핑 동작은, 제어 로직(190)의 제어에 의해 소정의 기준 시간(Ref PT) 만큼 수행될 수 있다. Referring back to FIG. 8, in operation 1300, it may be determined whether the discharge time is greater than or equal to the predetermined reference time Ref DT. As a result of the determination in operation 1300, when the discharge time is less than the predetermined reference time Ref DT, the discharge operation is continued until the predetermined reference time Ref DT is reached. As a result of the determination in operation 1300, when the discharge time is greater than or equal to the predetermined reference time Ref DT, the discharge operation is stopped and the negative charge pumping operation is performed (step S1400). The negative charge pumping operation performed in operation S1400 may be performed by a predetermined reference time Re PT PT under the control of the control logic 190.

이어서, 1500 단계에서는, 음전하 펌핑이 수행된 시간이 소정의 기준 시간(Ref PT) 보다 크거나 같은지 여부가 판별된다. S1500 단계에서의 판별 결과, 음전하 펌핑이 수행된 시간이 소정의 기준 시간(Ref PT) 보다 작으면, 소정의 기준 시간(Ref PT)이 될 때까지 S1400 단계의 음전하 펌핑 동작을 지속한다. 그리고, S1500 단계에서의 판별 결과, 음전하 펌핑이 수행된 시간이 소정의 기준 시간(Ref PT) 보다 크거나 같으면, 음전하 펌핑 동작을 중지한다(S1600 단계). Subsequently, in step 1500, it is determined whether the time at which the negative charge pumping is performed is greater than or equal to the predetermined reference time Ref PT. As a result of the determination in step S1500, when the time at which the negative charge pumping is performed is less than the predetermined reference time Ref PT, the negative charge pumping operation of the step S1400 is continued until the predetermined reference time Ref PT. As a result of the determination in step S1500, when the time when the negative charge pumping is performed is greater than or equal to the predetermined reference time Re PT, the negative charge pumping operation is stopped (step S1600).

이상에서는 음의 검증 전압의 발생 방법이 예시적으로 설명되었으나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 일 예에 불과하다. 예를 들면, 음의 검증 전압을 발생하기 위한 각각의 구간(예를 들면, 방전 구간, 펌핑 구간)을 최적화된 시간으로 제어하는 본 발명의 전압 발생 특성은, 다양한 종류의 음의 워드라인 전압 및 양의 워드라인 전압을 발생하는 데 모두 적용될 수 있다. In the above, a method of generating a negative verification voltage has been described as an example, but this is only an example for describing the present invention. For example, the voltage generation characteristics of the present invention for controlling each section (eg, the discharge section and the pumping section) for an optimized time to generate a negative verify voltage include various types of negative word line voltages and Both can be applied to generate a positive wordline voltage.

도 11은 메모리 셀의 문턱 전압의 일부가 음의 전압 영역에 분포된 경우의 문턱 전압 산포와, 이에 대응되는 검증 전압들과 읽기 전압들의 다른 예를 보여주는 도면이다. 도 12는 도 11에 도시된 각각의 프로그램 상태(ST0~ST7)에 대응되는 제 1 내지 제 7 프리 검증 전압(Vvfy1_C∼Vvfy7_C)과 제 1 내지 제 7 메인 검증 전압(Vvfy1_F∼Vvfy7_F)의 레벨 및 발생 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating a threshold voltage distribution when a part of a threshold voltage of a memory cell is distributed in a negative voltage region, and another example of verification voltages and read voltages corresponding thereto. FIG. 12 shows the levels of the first to seventh pre-verify voltages Vvfy1_C to Vvfy7_C and the first to seventh main verify voltages Vvfy1_F to Vvfy7_F corresponding to the respective program states ST0 to ST7 shown in FIG. Illustrates a generation method by way of example.

도 11 및 도 12에는 프로그램 검증 구간(V) 동안 각각의 프로그램 상태(ST0∼ST7)에 대해 검증 읽기 동작이 2회씩 수행되는 2-단계 검증 읽기 동작(2-step verify read operation)이 예시적으로 도시되어 있다. 그러나, 이는 본 발명이 적용되는 일 예에 불과하며, 프로그램 검증 구간(V) 동안 각각의 프로그램 상태(ST0∼ST7)에 대해 적용될 수 있는 검증 읽기 동작의 횟수는 특정 개수에 국한되지 않고 다양하게 구성될 수 있다. 11 and 12 exemplarily show a two-step verify read operation in which a verify read operation is performed twice for each program state ST0 to ST7 during the program verify interval V. Referring to FIG. Is shown. However, this is only an example to which the present invention is applied, and the number of verify read operations that can be applied to each program state ST0 to ST7 during the program verify interval V is not limited to a specific number, and variously configured. Can be.

도 11 및 도 12를 참조하면, 2-단계 검증 읽기 동작에서는 프로그램된 메모리 셀의 문턱전압이 목표로 하는 각각의 프로그램 상태(ST0∼ST7) 내에 존재하는지 여부를 판별하기 위하여, 각각의 프로그램 상태(ST0∼ST7)에 대해 프리 검증 전압(Vvfy_C)을 이용한 제 1 검증 읽기 동작과 메인 검증 전압(Vvfy_F)을 이용한 제 2 검증 읽기 동작이 수행될 수 있다. 제 1 검증 읽기 동작 및/또는 제 2 검증 읽기 동작에서 프로그램 페일로 판정된 경우, 해당 메모리 셀들이 모두 프로그램 패스로 판정될 때까지 프로그램 루프들이 정해진 횟수 내에서 반복적으로 수행될 것이다. 예시적인 실시예에 있어서, 프리 검증 전압(Vvfy_C)은 메인 검증 전압(Vvfy_F)보다 낮게 구성될 수 있다. 프리 검증 전압(Vvfy_C)을 이용하는 제 1 검증 읽기 동작은, 비정밀(coarse) 검증 동작이라 부르고, 메인 검증 전압(Vvfy_F)을 이용하는 제 2 검증 읽기 동작은 정밀(fine) 검증 동작이라 부른다.11 and 12, in the two-step verify read operation, in order to determine whether or not the threshold voltage of the programmed memory cell exists within each of the target program states ST0 to ST7, the respective program state ( The first verify read operation using the pre verify voltage Vvfy_C and the second verify read operation using the main verify voltage Vvfy_F may be performed on the ST0 to ST7. If it is determined that the program has failed in the first verify read operation and / or the second verify read operation, the program loops may be repeatedly performed within a predetermined number of times until all the memory cells are determined to be the program pass. In an exemplary embodiment, the pre-verification voltage Vvfy_C may be configured to be lower than the main verify voltage Vvfy_F. The first verify read operation using the pre verify voltage Vvfy_C is called a coarse verify operation, and the second verify read operation using the main verify voltage Vvfy_F is called a fine verify operation.

프로그램 시 문턱 전압의 이동 거리가 멀거나, 문턱전압의 분포를 보다 조밀하게 프로그램 하고자 하는 경우, 상술된 2-단계 검증 방식이 프로그램 동작에 적용될 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 1-단계 검증 방식과 도 11 및 도 12에 도시된 2-단계 검증 방식은 서로 혼합되어 적용될 수 있으며, 본 발명에 적용될 수 있는 검증 방식은 특정 형태에 국한되지 않고 다양하게 구성 가능하다. In the case where the moving distance of the threshold voltage is long during programming or when the distribution of the threshold voltage is to be programmed more densely, the above-described two-step verification scheme may be applied to the program operation. The one-step verification method shown in FIGS. 5 and 6 and the two-step verification method shown in FIGS. 11 and 12 may be mixed with each other, and the verification method applicable to the present invention is not limited to a specific form. Various configurations are possible.

각각의 프로그램 상태(ST1∼ST7)에 대해 2 개의 검증 전압이 대응된다는 점을 제외하면, 도 12에 도시된 검증 전압들(Vvfy1_C∼Vvfy7_C, Vvfy1_F∼Vvfy7_F)의의 발생 방법은 도 6에 도시된 검증 전압(Vvfy1∼Vvfy7)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 이하 생략될 것이다. Except that two verify voltages correspond to the respective program states ST1 to ST7, the generation method of the verify voltages Vvfy1_C to Vvfy7_C and Vvfy1_F to Vvfy7_F shown in FIG. It is substantially the same as the voltages Vvfy1 to Vvfy7. Accordingly, duplicate descriptions will be omitted below.

도 12에 도시된 검증 전압들(Vvfy1_C∼Vvfy7_C, Vvfy1_F∼Vvfy7_F)을 발생하는 경우, 4개의 방전 구간(11∼14)이 존재할 수 있다. When the verification voltages Vvfy1_C to Vvfy7_C and Vvfy1_F to Vvfy7_F shown in FIG. 12 are generated, four discharge periods 11 to 14 may exist.

예시적인 실시예에 있어서, 도 12에 도시된 방전 구간(11∼14)에 설정되는 기준 시간(t1_d, t2_d, t3_d)은, 방전 구간(11∼14)을 사이에 둔 인접 검증 전압들의 전압 차이를 기준으로 설정될 수 있다. 예를 들면, 동일한 음의 프로그램 상태에 적용되는 검증 전압들 사이의 방전 구간(11, 13)에는 제 1 방전 시간(t1_d)이 설정될 수 있다. 서로 다른 음의 프로그램 상태에 적용되는 검증 전압들 사이의 방전 구간(12)에는 제 2 방전 시간(t2_d)이 설정될 수 있다. 그리고, 음의 프로그램 상태와 양의 프로그램 상태에 적용되는 검증 전압들 사이의 방전 구간(14)에는 제 3 방전 시간(t3_d)이 설정될 수 있다. In an exemplary embodiment, the reference time t1_d, t2_d, t3_d set in the discharge sections 11 to 14 shown in FIG. 12 is the voltage difference between adjacent verification voltages between the discharge sections 11 to 14. It may be set based on. For example, the first discharge time t1_d may be set in the discharge periods 11 and 13 between the verification voltages applied to the same negative program state. The second discharge time t2_d may be set in the discharge period 12 between the verify voltages applied to different negative program states. In addition, a third discharge time t3_d may be set in the discharge period 14 between the verification voltages applied to the negative program state and the positive program state.

일 실시예에 있어서, 제 1 내지 제 3 방전 시간(t1_d∼t3_d)의 크기는 서로 다른 값을 가질 수 있다. 예를 들면, 제 3 방전 시간(t3_d)이 가장 작은 값을 가질 수 있다. 제 2 방전 시간(t2_d)은 제 3 방전 시간(t3_d) 보다 크거나 같은 값을 가질 수 있다. 그리고, 제 1 방전 시간(t1_d)은 제 2 방전 시간(t2_d) 보다 크거나 같은 값을 가질 수 있다. 그러나, 이는 본 발명이 적용되는 일 예에 불과하며, 제 1 내지 제 3 방전 시간(t1_d∼t3_d)의 크기는 특정 형태에 국한되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. In an embodiment, the magnitudes of the first to third discharge times t1_d to t3_d may have different values. For example, the third discharge time t3_d may have the smallest value. The second discharge time t2_d may have a value equal to or greater than the third discharge time t3_d. The first discharge time t1_d may have a value equal to or greater than the second discharge time t2_d. However, this is only an example to which the present invention is applied, and the sizes of the first to third discharge times t1_d to t3_d may be variously changed without being limited to specific forms.

각각의 방전 구간을 최적화된 소정의 기준 시간 값으로 설정하는 본 발명의 제어 방식은, 방전 구간뿐만 아니라 음전하 펌핑이 수행되는 구간과, 양전하 펌핑이 수행되는 각각의 구간에도 모두 적용될 수 있다. The control method of the present invention, which sets each discharge section to an optimized predetermined reference time value, can be applied not only to the discharge section but also to the section in which negative charge pumping is performed and each section in which positive charge pumping is performed.

예시적인 실시예에 있어서, 음전하 펌핑이 수행되는 구간은 모두 동일한 기준 시간(Ref PT) 값으로 설정될 수도 있고, 도 12에 도시된 바와 같이 발생되는 음의 검증 전압의 종류 및 전압 레벨 등에 따라서 각기 다른 값으로 설정될 수도 있다. 예를 들면, 최초의 음의 검증 전압(Vvfy1_C)을 발생하기 위한 음전압 펌핑 구간은 제 1 펌핑 시간(t1_p)으로 설정될 수 있다. 각각의 음의 정밀(fine) 검증 읽기 전압(Vvfy1_F, Vvfy2_F)을 발생하기 위한 음전압 펌핑 구간은 제 2 펌핑 시간(t2_p)으로 설정될 수 있다. 최초의 음의 검증 전압(Vvfy1_C)을 제외한, 음의 비정밀(coarse) 검증 읽기 전압(Vvfy2_C)을 발생하기 위한 음전압 펌핑 구간은 제 3 펌핑 시간(t3_p)으로 설정될 수 있다. 그리고, 양의 비정밀 검증 읽기 전압(Vvfy3_C∼Vvfy7_C)을 발생하기 위한 양전압 펌핑 구간은 제 4 펌핑 시간(t4_p)으로 설정될 수 있고, 각각의 양의 정밀 검증 읽기 전압(Vvfy3_F∼Vvfy7_F)을 발생하기 위한 양전압 펌핑 구간은 제 5 펌핑 시간(t5_p)으로 설정될 수 있다. In an exemplary embodiment, all of the sections in which negative charge pumping is performed may be set to the same reference time (Ref PT) value, respectively, according to the type and voltage level of the negative verification voltage generated as shown in FIG. 12. It may be set to another value. For example, the negative voltage pumping period for generating the first negative verify voltage Vvfy1_C may be set as the first pumping time t1_p. The negative voltage pumping period for generating each negative fine verify read voltage Vvfy1_F and Vvfy2_F may be set as a second pumping time t2_p. Except for the first negative verify voltage Vvfy1_C, the negative voltage pumping period for generating the negative coarse verify read voltage Vvfy2_C may be set as the third pumping time t3_p. The positive voltage pumping interval for generating the positive coarse verify read voltages Vvfy3_C to Vvfy7_C may be set to the fourth pumping time t4_p, and the positive precision verify read voltages Vvfy3_F to Vvfy7_F may be set. The positive voltage pumping period to be generated may be set to the fifth pumping time t5_p.

음전하 및 양전하 펌핑이 수행되는 구간 역시 펌핑 구간을 사이에 둔 인접 검증 전압들의 전압 차이를 기준으로 설정될 수 있다. 따라서, 인접 검증 전압들 사이의 전압 차이가 가장 큰 제 1 펌핑 시간(t1_p)이 가장 큰 값을 가질 수 있다. 그리고, 인접 검증 전압들 사이의 전압 차이가 가장 작은 제 2 펌핑 시간(t2_p) 또는 제 5 펌핑 시간(t5_p)이 가장 작은 값을 가질 수 있다.The section in which the negative charge and positive charge pumping is performed may also be set based on the voltage difference between adjacent verification voltages having the pumping section therebetween. Therefore, the first pumping time t1_p having the largest voltage difference between the adjacent verify voltages may have the largest value. The second pumping time t2_p or the fifth pumping time t5_p having the smallest voltage difference between adjacent verification voltages may have the smallest value.

각각의 음전하 펌핑 구간과, 각각의 방전 구간, 및 각각의 양전하 펌핑 구간에 설정될 기준 시간 값(Ref DT, Ref PT)은, 제조자가 실험에 의해 취득된 값을 이용하여 설정될 수 있다. 그리고, 설정된 기준 시간 값(Ref DT, Ref PT)은 플래시 메모리의 프로그램/소거 횟수, 온도 등을 기준으로 하여, 소정의 범위 내에서 가변되도록 구성될 수도 있다. The reference time values (Ref DT, Ref PT) to be set in each negative charge pumping section, each discharge section, and each positive charge pumping section can be set using values obtained by the manufacturer by experiment. The set reference time values Ref DT and Ref PT may be configured to vary within a predetermined range based on the number of times of program / erase, temperature, etc. of the flash memory.

이와 같은 본 발명의 구성에 따르면, 연속된 음의 검증 전압 및 양의 검증 전압 발생을 위한 각각의 구간이 최적화된 시간으로 제어될 수 있게 되어, 프로그램 검증 속도가 더욱 향상될 수 있게 된다. According to the configuration of the present invention, each section for the generation of the continuous negative verify voltage and positive verify voltage can be controlled at an optimized time, so that the program verify speed can be further improved.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 셀 어레이의 구조를 보여주는 도면이다. 도 13에는 스택 플래시 구조의 셀 어레이(110_1)가 예시적으로 도시되어 있다.13 is a diagram illustrating a structure of a memory cell array according to an embodiment of the present invention. 13 illustrates a cell array 110_1 of a stacked flash structure.

도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치는 입체적으로 배열된 메모리 셀들을 구비할 수 있다. 메모리 셀들은, MOS 트랜지스터 형성을 위한 반도체 기판으로 사용되는 적층된 복수개의 반도체층들에 형성될 수 있다. 도 13에는 설명의 편의를 위해 두 개의 반도체층들(즉, 제 1 반도체층(10') 및 제 2 반도체층(20'))이 도시되었지만, 반도체층의 수는 2 이상일 수 있다. Referring to FIG. 13, a flash memory device according to an embodiment of the present invention may include three-dimensionally arranged memory cells. The memory cells may be formed in a plurality of stacked semiconductor layers used as semiconductor substrates for forming MOS transistors. Although two semiconductor layers (ie, the first semiconductor layer 10 ′ and the second semiconductor layer 20 ′) are illustrated in FIG. 13 for convenience of description, the number of semiconductor layers may be two or more.

예시적인 실시예에 있어서, 제 1 반도체층(10')은 단결정 실리콘 웨이퍼일 수 있고, 제 2 반도체층(20')은 제 1 반도체층(10')(즉, 웨이퍼)를 씨드층으로 사용하는 에피택시얼 공정을 통해 형성된 단결정 실리콘 에피택시얼 층일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 반도체층들(10', 20') 각각은 실질적으로 동일한 구조를 갖는 셀 어레이를 구비할 수 있으며, 상기 메모리 셀들은 다층의 셀 어레이(110_1)를 구성할 수 있다. In an exemplary embodiment, the first semiconductor layer 10 'may be a single crystal silicon wafer, and the second semiconductor layer 20' may use the first semiconductor layer 10 '(ie, wafer) as the seed layer. It may be a single crystal silicon epitaxial layer formed through an epitaxial process. In example embodiments, each of the semiconductor layers 10 ′ and 20 ′ may include a cell array having substantially the same structure, and the memory cells may constitute a multi-layer cell array 110_1.

반도체층들(10', 20') 각각은, 잘 알려진 소자분리막 패턴들(15)에 의해 한정되는, 활성영역들을 구비할 수 있다. 상기 활성영역들은 일 방향을 따라 서로 평행하게 형성될 수 있다. 상기 소자분리막 패턴들(15)은, 실리콘 산화막을 포함하는 절연성 물질들로 만들어지며, 상기 활성영역들을 전기적으로 분리시킬 수 있다.Each of the semiconductor layers 10 ′ and 20 ′ may have active regions defined by well-known device isolation layer patterns 15. The active regions may be formed parallel to each other along one direction. The device isolation layer patterns 15 may be made of insulating materials including a silicon oxide layer and may electrically separate the active regions.

반도체층들(10', 20') 각각의 상부에는, 상기 활성영역들을 가로지르는, 한 쌍의 선택 라인들(selection lines)(GSL, SSL) 및 M개의 워드라인들(WL)로 구성된 게이트 구조체가 배치될 수 있다. 게이트 구조체의 일 측에는 소오스 플러그들(50')이 배치되고, 게이트 구조체의 타 측에는 비트라인 플러그들(40')이 배치될 수 있다. 비트라인 플러그들(40')은, 워드라인들(WL)을 가로지르는, N개의 비트라인들(BL)에 각각 접속될 수 있다. 이때, 비트라인들(BL)은 최상부 반도체층(예를 들면, 도 13에서 제 2 반도체층(20'))의 상부에서 워드라인들(WL)을 가로지르도록 형성될 수 있다. 비트라인(BL)의 수 N은 1보다 큰 정수일 수 있으며, 바람직하게는 8의 배수들 중 한가지일 수 있다. On each of the semiconductor layers 10 'and 20', a gate structure composed of a pair of selection lines GSL and SSL and M word lines WL across the active regions. Can be arranged. Source plugs 50 ′ may be disposed on one side of the gate structure, and bit line plugs 40 ′ may be disposed on the other side of the gate structure. The bit line plugs 40 ′ may be connected to N bit lines BL, respectively, across the word lines WL. In this case, the bit lines BL may be formed to cross the word lines WL on the uppermost semiconductor layer (eg, the second semiconductor layer 20 ′ in FIG. 13). The number N of bit lines BL may be an integer greater than 1, and preferably one of multiples of eight.

워드라인들(WL)은 선택 라인들(GSL, SSL) 사이에 배치되며, 일 게이트 구조체를 구성하는 워드라인들(WL)의 수 M은 1보다 큰 정수이다. 바람직하게는, 정수 M은 8의 배수들 중의 한가지일 수 있다. 선택 라인들(GSL, SSL) 중의 하나는 공통 소오스 라인(CSL)과 메모리 셀들의 전기적 연결을 제어하는 접지 선택 라인(Ground selection line, GSL)으로 사용될 수 있다. 그리고, 선택 라인들 중의 다른 하나는 비트 라인들과 메모리 셀들의 전기적 연결을 제어하는 스트링 선택 라인(String selection line, SSL)으로 사용될 수 있다. The word lines WL are disposed between the selection lines GSL and SSL, and the number M of the word lines WL constituting the gate structure is an integer greater than one. Preferably, the integer M may be one of multiples of eight. One of the selection lines GSL and SSL may be used as a ground selection line GSL that controls electrical connection between the common source line CSL and the memory cells. The other one of the selection lines may be used as a string selection line SSL for controlling the electrical connection between the bit lines and the memory cells.

선택 라인들 및 워드 라인들 사이의 활성영역 내에는 불순물 영역들이 형성될 수 있다. 이때, 접지 선택 라인(GSL)의 일 측에 형성되는 불순물 영역들(11S, 21S)은, 공통 소오스 라인(CSL)에 의해 연결되는 소오스 전극들로 사용될 수 있고, 스트링 선택 라인(SSL)의 일 측에 형성되는 불순물 영역들(11D, 21D)은 비트라인 플러그들(40')을 통해 비트라인들(BL)에 연결되는 드레인 전극들로 사용될 수 있다. 또한, 워드라인들(WL)의 양측에 형성되는 불순물 영역들(11I, 21I)은, 메모리 셀들을 직렬로 연결시키는 내부 불순물 영역들로 사용될 수 있다. Impurity regions may be formed in the active region between the selection lines and the word lines. In this case, the impurity regions 11S and 21S formed at one side of the ground selection line GSL may be used as source electrodes connected by the common source line CSL, and one of the string selection line SSL may be used. The impurity regions 11D and 21D formed at the side may be used as drain electrodes connected to the bit lines BL through the bit line plugs 40 '. In addition, the impurity regions 11I and 21I formed at both sides of the word lines WL may be used as internal impurity regions that connect the memory cells in series.

소오스 플러그들(50')은 상기 제 1 및 제 2 반도체층들(10', 20')에 형성되어 소오스 전극으로 사용되는 불순물 영역들(11S, 21S)(이하, 제 1 및 제 2 소오스 영역들)을 반도체층들(10', 20')에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 그 결과, 제 1 및 제 2 소오스 영역들(11S, 21S)이 반도체층들(10', 20')과 등전위(equipotential)를 구성하게 된다. 이러한 전기적 연결을 위해, 소오스 플러그들(50')은 제 2 반도체층(20') 및 제 2 소오스 영역(21S)을 관통하여 제 1 소오스 영역(11S)에 연결될 수 있다. 이때, 소오스 플러그(50')는 제 2 반도체층(20') 및 제 2 소오스 영역(21S)의 내벽에 직접 접촉될 수 있다.Source plugs 50 ′ are formed in the first and second semiconductor layers 10 ′ and 20 ′ and are used as source electrodes to form impurity regions 11S and 21S (hereinafter, referred to as first and second source regions). S) may be electrically connected to the semiconductor layers 10 'and 20'. As a result, the first and second source regions 11S and 21S form an equipotential with the semiconductor layers 10 'and 20'. For this electrical connection, the source plugs 50 ′ may be connected to the first source region 11S through the second semiconductor layer 20 ′ and the second source region 21S. In this case, the source plug 50 ′ may directly contact the inner walls of the second semiconductor layer 20 ′ and the second source region 21S.

도 13에 도시된 스택 플래시 구조의 플래시 메모리 역시 앞에서 설명된 본 발명의 전압 발생 방법이 적용될 수 있으며, 본 발명에서 발생된 음전압 및 양전압은 도 13에 도시된 플래시 메모리에 워드라인 전압으로서 인가될 수 있다. 이 외에도, 본 발명의 음전압 발생 방법은, 메모리 셀들이 3차원적으로 형성된 3차원 플래시 메모리 셀 구조에도 적용될 수 있다. 3차원 플래시 메모리 장치의 제조 기술은 메모리 셀들을 2차원적으로 형성하는 단계를 반복하는 방법에 기초한 것이 아니라, 활성영역을 정의하기 위한 패터닝 공정을 이용하여 워드라인들 또는 워드라인 평면들을 형성하기 때문에, 비트당 제조 비용이 크게 절감될 수 있다. The flash memory of the stack flash structure shown in FIG. 13 may also be applied to the voltage generation method of the present invention described above, and the negative voltage and the positive voltage generated in the present invention are applied as a word line voltage to the flash memory shown in FIG. Can be. In addition, the negative voltage generation method of the present invention may be applied to a three-dimensional flash memory cell structure in which memory cells are three-dimensionally formed. The manufacturing technique of the three-dimensional flash memory device is not based on the method of repeating the step of forming the memory cells in two dimensions, but because the word lines or word line planes are formed using a patterning process for defining an active region. As a result, the manufacturing cost per bit can be greatly reduced.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 셀 어레이의 구조를 보여주는 도면이다. 도 14에는 3차원 플래시 구조의 셀 어레이(110_2)가 예시적으로 도시되어 있다.14 is a diagram illustrating the structure of a memory cell array in accordance with another embodiment of the present invention. 14 exemplarily illustrates a cell array 110_2 of a three-dimensional flash structure.

도 14를 참조하면, 본 발명의 플래시 메모리의 셀 어레이(110_2)는, 전기적으로 분리된 복수의 워드라인 평면들(wordline plates; WL_PT)과, 복수의 워드라인 평면들을 가로질러 배열된 복수의 활성 기둥들(PL)(또는 활성 영역들)을 포함할 수 있다. 그리고, 반도체기판은 웰 영역(Well) 및 소오스 영역(S)을 포함할 수 있다. 소오스 영역(S)은 웰 영역(Well)과 다른 도전형을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 웰 영역(Well)은 p-형 실리콘으로 구성되고, 소오스 영역(S)은 n-형 실리콘으로 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 웰 영역(Well)은, 상기 웰 영역(Well)과 다른 도전형을 갖는 적어도 하나의 또 다른 웰 영역(도시하지 않음)에 의해 둘러싸임으로써, 포켓 웰 구조(pocket well structure) 또는 삼중 웰 구조(triple well structure)를 구성할 수도 있다. Referring to FIG. 14, a cell array 110_2 of a flash memory of the present invention includes a plurality of electrically isolated wordline plates WL_PT and a plurality of active arranged across the plurality of wordline planes. It may include pillars PL (or active regions). The semiconductor substrate may include a well region Well and a source region S. FIG. The source region S may be formed to have a different conductivity type from that of the well region Well. For example, the well region Well may be made of p-type silicon, and the source region S may be made of n-type silicon. In an exemplary embodiment, the well region Well is surrounded by at least one other well region (not shown) having a conductivity type different from that of the well region Well, thereby providing a pocket well structure. structure or triple well structure.

각각의 워드라인 평면(WL_PT)은, 등전위(equipotential)를 갖도록 공면(coplanar) 상에서 전기적으로 연결된 복수의 국소 워드라인들(LWL)로 구성될 수 있다. 워드라인 평면들(WL_PT) 각각은 층간절연막(미 도시됨)으로써 전기적으로 분리될 수 있다. 워드라인 평면들(WL_PT) 각각은 워드라인 콘택들(WL_CT)을 통해 전기적으로 분리된 전역워드라인들(global word line; GWL) 각각에 연결될 수 있다. 워드라인 콘택들(WL_CT)은 메모리 셀 어레이 또는 어레이 블록들의 가장자리에 형성될 수 있으며, 워드라인 평면들(WL_PT)의 넓이 및 워드라인 콘택들(WL_CT)이 배치된 위치 등은 다양한 형태로 구성될 수 있다. Each word line plane WL_PT may be composed of a plurality of local word lines LWL electrically connected on a coplanar to have an equipotential. Each of the word line planes WL_PT may be electrically separated by an interlayer insulating film (not shown). Each of the word line planes WL_PT may be connected to each of the global word lines GWL electrically separated through the word line contacts WL_CT. The word line contacts WL_CT may be formed at the edges of the memory cell array or the array blocks. The width of the word line planes WL_PT and the position where the word line contacts WL_CT are disposed may be configured in various forms. Can be.

각각의 활성 기둥(PL)은 웰 영역(Well)에 인접하는 몸체부(B)와, 상부 선택 라인(upper selection lone; USLi)(i는 N 보다 작거나 같은 정수)에 인접하는 드레인 영역(D)을 포함할 수 있다. 몸체부(B)는 웰 영역(Well)과 동일한 도전형으로 구성될 수 있고, 드레인 영역(D)은 웰 영역(Well)과 다른 도전형으로 구성될 수 있다. 복수의 활성 기둥들(PL)은 복수의 워드라인 평면들(WL_PT)을 관통하는 방향의 장축들을 가질 수 있다. 복수의 워드라인 평면들(WL_PT)과 복수의 활성 기둥들(PL) 사이의 교점들은 3차원적으로 분포될 수 있다. 즉, 3차원 메모리의 메모리 셀들(MC) 각각은 3차원적으로 분포된 교점들에 의해 형성될 수 있다. 워드라인 평면(WL_PT)과 활성 기둥(PL) 사이에는 게이트 절연막(GI)이 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 상기 게이트 절연막(GI)은 다층막일 수 있으며, 예를 들어 ONO의 적층일 수 있다. 게이트 절연막의 일부막은 정보 저장을 위한 박막(즉, 전하저장막 또는 전하저장층)으로 사용될 수 있다. Each active pillar PL has a body portion B adjacent to the well region Well and a drain region D adjacent the upper selection lone USLi (i is an integer less than or equal to N). ) May be included. The body portion B may be formed of the same conductivity type as the well region Well, and the drain region D may be formed of a different conductivity type than the well region Well. The plurality of active pillars PL may have long axes in a direction passing through the plurality of word line planes WL_PT. Intersections between the plurality of wordline planes WL_PT and the plurality of active pillars PL may be three-dimensionally distributed. That is, each of the memory cells MC of the 3D memory may be formed by three-dimensionally distributed intersections. The gate insulating layer GI may be disposed between the word line plane WL_PT and the active pillar PL. In example embodiments, the gate insulating layer GI may be a multilayer, for example, a stack of ONO. A portion of the gate insulating film may be used as a thin film (ie, a charge storage film or a charge storage layer) for storing information.

활성 기둥들(PL)의 일단들은 웰 영역(Well)에 공통적으로 연결될 수 있고, 이들의 타 단들은 복수의 비트라인들(BL)에 연결될 수 있다. 하나의 비트라인(BL)에는 복수 개(예를 들면, N개)의 활성 기둥들(PL)이 연결될 수 있다. 그러므로, 하나의 비트라인(BL)에는 복수 개(예를 들면, N개)의 셀 스트링들(CSTR)이 연결될 수 있다. 그리고, 하나의 활성 기둥(PL)에는 하나의 셀 스트링(CSTR)이 구성될 수 있다. 하나의 셀 스트링(CSTR)에는 복수의 워드라인 평면들(WL_PT)에 형성된 복수의 메모리 셀들(MCs)이 포함될 수 있다. 하나의 메모리 셀(MC)은 하나의 활성기둥(PL)과 하나의 국소워드라인(LWL) 또는 워드라인 평면(WL_PT)에 의해 정의될 수 있다. One end of the active pillars PL may be commonly connected to the well region, and the other ends thereof may be connected to the plurality of bit lines BL. A plurality of (eg, N) active pillars PL may be connected to one bit line BL. Therefore, a plurality of (eg, N) cell strings CSTR may be connected to one bit line BL. In addition, one cell string CSTR may be configured in one active pillar PL. One cell string CSTR may include a plurality of memory cells MCs formed in the plurality of word line planes WL_PT. One memory cell MC may be defined by one active pillar PL and one local word line LWL or wordline plane WL_PT.

각각의 메모리 셀(MC)을 프로그램하고, 프로그램된 데이터를 읽기 위해서는 하나의 셀 스트링(CSTR)(즉, 하나의 활성 기둥(PL))을 독립적으로 선택할 수 있어야 한다. 이를 위해, 비트라인들(BL)과 최상위 워드라인 평면(WL_PT) 사이에는, 복수의 상부 선택 라인들(USLi)이 배치될 수 있다. 상부 선택 라인들(USLi)은 비트라인들(BL)과 교차하도록 배치될 수 있다. 비트라인들(BL)은 소정의 플러그를 통해 드레인 영역(D)에 전기적으로 연결될 수 있고, 드레인 영역(D)에 직접 접촉될 수도 있다. In order to program each memory cell MC and read the programmed data, one cell string CSTR (that is, one active pillar PL) must be independently selected. To this end, a plurality of upper selection lines USLi may be disposed between the bit lines BL and the highest word line plane WL_PT. The upper selection lines USLi may be disposed to intersect the bit lines BL. The bit lines BL may be electrically connected to the drain region D through a predetermined plug, and may be in direct contact with the drain region D.

복수의 비트라인들(BL)과 복수의 상부 선택 라인들(USLi)의 교차 영역에는 대응되는 활성 기둥(PL)과 대응되는 비트 라인(BL) 사이의 전기적 연결을 제어하는 복수의 상부 선택 트랜지스터(upper selection transistor)가 형성될 수 있다. 각각의 상부 선택 트랜지스터의 게이트 전극(upper selection gate ; USGi)은 대응되는 상부 선택 라인(USLi)에 각각 접속될 수 있다. 그 결과, 하나의 활성 기둥(PL)(즉, 하나의 셀 스트링(CSTR))은 하나의 비트라인(BL)과 하나의 상부 선택 라인(USLi)에 의해 독립적으로 선택될 수 있게 된다. A plurality of upper select transistors controlling electrical connection between the corresponding active pillar PL and the corresponding bit line BL may be formed in an intersection area of the plurality of bit lines BL and the plurality of upper select lines USLi. upper selection transistor) may be formed. The upper selection gate USGi of each upper selection transistor may be connected to a corresponding upper selection line USLi, respectively. As a result, one active pillar PL (that is, one cell string CSTR) may be independently selected by one bit line BL and one upper selection line USLi.

도 14에 도시된 바와 같이, 웰 영역(Well) 내에는 비트라인(BL)으로/로부터의 전하 경로를 형성하는 소오스 영역(S)이 형성될 수 있다. 소오스 영역(S)은 공통 소오스 라인(common source line; CSL)에 전기적으로 연결될 수 있다. 공통 소오스 라인(CSL)과 소오스 영역(S) 사이에는 상기 워드라인 평면들(WL_PT)을 관통하는 소오스 콘택 플러그(S_CT)가 개재될 수 있다. 공통 소오스 라인(CSL)은 소오스 콘택 플러그(S_CT)를 통해 비트라인들(BL)의 상부에 배치될 수 있으며, 금속성 물질로 형성될 수 있다. 그러나, 이는 공통 소오스 라인(CSL)의 일 구성 예에 해당하는 것으로, 공통 소오스 라인(CSL)은 다양한 형태로 구성 가능하다. As shown in FIG. 14, a source region S may be formed in the well region Well to form a charge path to / from the bit line BL. The source region S may be electrically connected to a common source line CSL. A source contact plug S_CT penetrating the word line planes WL_PT may be interposed between the common source line CSL and the source region S. The common source line CSL may be disposed on the bit lines BL through the source contact plug S_CT and may be formed of a metallic material. However, this corresponds to an example configuration of the common source line CSL, and the common source line CSL may be configured in various forms.

비트라인(BL)으로/로부터의 전하 경로를 제어하기 위해, 웰 영역(Well)과 최하위 워드라인 평면(WL_PT) 사이에는, 활성 기둥들(PL)과 웰 영역(Well) 사이의 전기적 연결을 제어하는 복수의 하부 선택 라인들(lower selection lines ; LSL)이 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 복수의 하부 선택 라인들(LSL)은 전기적으로 등전위를 갖는 하부 선택 평면(lower selection plate ; LS_PT)을 구성할 수 있다. 각각의 하부 선택 라인들(LSL)은 대응되는 하부 선택 트랜지스터(lower selection transistor)의 게이트 전극(lower selection gate; LSGi)으로 각각 인가되어, 대응되는 활성 기둥(PL)과 웰 영역(Well) 사이의 전기적 연결을 제어할 수 있다. 이상에서 설명된 3차원 구조의 플래시 메모리 역시 앞에서 설명된 본 발명의 전압 발생 방법이 적용될 수 있으며, 본 발명에서 발생된 음의 워드라인 전압 및 양의 워드라인 전압은 도 14에 도시된 플래시 메모리의 워드라인 평면으로 인가될 수 있다. In order to control the charge path to / from the bitline BL, between the well region Well and the lowest wordline plane WL_PT, the electrical connection between the active pillars PL and the well region Well is controlled. A plurality of lower selection lines LSL may be disposed. In an exemplary embodiment, the plurality of lower selection lines LSL may constitute a lower selection plate LS_PT having an electrically equipotential. Each of the lower selection lines LSL is applied to the lower selection gate LSGi of the corresponding lower selection transistor, respectively, so as to separate between the corresponding active pillar PL and the well region Well. The electrical connection can be controlled. The flash memory of the three-dimensional structure described above can also be applied to the voltage generation method of the present invention described above, the negative word line voltage and the positive word line voltage generated in the present invention is the flash memory of FIG. It can be applied to the word line plane.

도 15는 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치를 구비한 저장장치(storage device, 1500), 및 그것을 포함하는 사용자 장치(user device, 1000)의 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다. FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a storage device 1500 including a flash memory device and a user device 1000 including the flash device according to the present invention.

도 15를 참조하면, 본 발명의 사용자 장치(1000)는 호스트(1300)와 데이터 저장 장치(1500)로 구성될 수 있다. 호스트(1300)는 데이터 저장 장치(1500)를 제어하도록 구성될 수 있다. 호스트(1300)는, 예를 들면, 개인용/휴대용 컴퓨터, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(portable media player), MP3 플레이어 등과 같은 휴대용 전자 장치를 포함할 수 있다. 호스트(1300)와 데이터 저장 장치(1500)는 USB, SCSI, ESDI, SATA, SAS, PCI-express, 또는 IDE 인터페이스와 같은 표준 인터페이스(standardized interface)에 의해서 연결될 수 있다. 호스트(1300)와 데이터 저장 장치(1500)를 연결하기 위한 인터페이스 방식은 특정 형태에 국한되지 않고, 다양하게 구성될 수 있다.Referring to FIG. 15, the user device 1000 may include a host 1300 and a data storage device 1500. The host 1300 may be configured to control the data storage device 1500. The host 1300 may include, for example, a portable electronic device such as a personal / portable computer, a personal digital assistant (PDA), a portable media player (PMP), an MP3 player, or the like. The host 1300 and the data storage device 1500 may be connected by a standardized interface such as a USB, SCSI, ESDI, SATA, SAS, PCI-express, or IDE interface. The interface method for connecting the host 1300 and the data storage device 1500 is not limited to a specific form and may be variously configured.

데이터 저장 장치(1500)는 반도체 디스크(Solid State Disk 또는 Solid State Drive, 이하 SSD라 칭함) 장치를 구성할 수 있다. 본 발명에서는 데이터 저장 장치(1500)가 SSD로 구성되는 경우가 예시적으로 설명될 것이다. 그러나, 이는 본 발명이 적용되는 일 예에 불과하며, 데이터 저장 장치(1500)는 SSD에만 국한되지 않고 다양한 형태로 구성 가능하다. 예를 들면, 데이터 저장 장치(1500)는 하나의 반도체 장치로 집적되어, PC 카드(PCMCIA, personal computer memory card international association), 컴팩트 플래시 카드(CF), 스마트 미디어 카드(SM, SMC), 메모리 스틱, 멀티미디어 카드(MMC, RS-MMC, MMC-micro), SD 카드(SD, miniSD, microSD, SDHC), 유니버설 플래시 기억장치(UFS) 등을 구성할 수도 있다.The data storage device 1500 may constitute a solid state disk or a solid state drive (SSD) device. In the present invention, a case in which the data storage device 1500 is configured of an SSD will be described as an example. However, this is only an example to which the present invention is applied, and the data storage device 1500 may be configured in various forms without being limited to an SSD. For example, the data storage device 1500 may be integrated into one semiconductor device, such as a personal computer memory card international association (PCMCIA), a compact flash card (CF), a smart media card (SM, SMC), and a memory stick. , Multimedia cards (MMC, RS-MMC, MMC-micro), SD cards (SD, miniSD, microSD, SDHC), universal flash storage (UFS), and the like.

데이터 저장 장치(1500)는 메모리 컨트롤러(1200)와, 주 저장부인 플래시 메모리(1100)를 포함할 수 있다. 메모리 컨트롤러(1200)는 호스트(1300)로부터의 요청에 응답하여 플래시 메모리(1100)의 읽기/쓰기/소거 동작을 제어할 수 있다. The data storage device 1500 may include a memory controller 1200 and a flash memory 1100 that is a main storage unit. The memory controller 1200 may control a read / write / erase operation of the flash memory 1100 in response to a request from the host 1300.

플래시 메모리(1100)는 복수의 불 휘발성 메모리 칩들, 예컨대 복수의 플래시 메모리 칩들(100_1∼100_4)로 구성될 수 있다. 플래시 메모리(1100)에는 복수의 채널들이 구비될 수 있다. 각각의 플래시 메모리 칩(100_1∼100_4)은 대응되는 채널을 통해 제공된 호스트(1300)로부터의 요청에 응답하여 읽기/쓰기/소거 동작을 수행할 수 있다. The flash memory 1100 may include a plurality of nonvolatile memory chips, for example, a plurality of flash memory chips 100_1 to 100_4. The flash memory 1100 may include a plurality of channels. Each flash memory chip 100_1 to 100_4 may perform a read / write / erase operation in response to a request from the host 1300 provided through a corresponding channel.

각각의 플래시 메모리 칩(100_1∼100_4)의 구성 및 동작은 도 1에 도시된 플래시 메모리(100)와 실질적으로 동일하다. 예를 들면, 각각의 플래시 메모리 칩(100_1∼100_4)은, 절연막으로 차단된 전도성 부유게이트(Floating Gate)를 전하 저장층으로 이용할 수 있고, 기존의 전도성 부유 게이트 대신에 Si3N4, Al2O3, HfAlO, HfSiO 등과 같은 절연막을 전하 저장층으로 이용할 수도 있다. 본 발명의 플래시 메모리는 어레이들이 다층으로 적층된 스택 플래시 구조, 소오스-드레인이 없는 플래시 구조, 핀-타입 플래시 구조, 및 3차원 플래시 구조 중 어느 하나로 구성될 수 있다. The configuration and operation of each flash memory chip 100_1 to 100_4 are substantially the same as the flash memory 100 shown in FIG. 1. For example, each of the flash memory chips 100_1 to 100_4 may use a conductive floating gate blocked by an insulating layer as a charge storage layer, and replace Si3N4, Al2O3, HfAlO, HfSiO instead of the conventional conductive floating gate. An insulating film such as or the like may be used as the charge storage layer. The flash memory of the present invention may be composed of any one of a stack flash structure in which arrays are stacked in multiple layers, a flash structure without source-drain, a pin-type flash structure, and a three-dimensional flash structure.

또한, 각각의 플래시 메모리 칩(100_1∼100_4)의 음의 워드라인 전압 및 양의 워드라인 전압 발생 특성은 도 5 내지 도 12에 도시된 음전압 발생 특성과 실질적으로 동일하다. 예를 들면, 각각의 플래시 메모리 칩(100_1∼100_4)은 워드라인에 인가될 전압으로서 복수의 음전압들을 연속해서 발생하되, 발생되는 음전압의 레벨을 고속으로 변환하는 구성을 갖는다. 특히, 각각의 플래시 메모리 칩(100_1∼100_4)에서 제 1 음전압이 발생된 후 제 1 음전압 보다 높은 레벨의 제 2 음전압이 발생될 때, 이전에 발생된 전압(즉, 제 1 음전압)이 소정의 시간(Ref DT) 동안 빠른 속도로 방전된 후(또는 일정 전압 레벨을 방전한 후) 소정의 시간(Ref PT) 동안 음전하 펌핑을 수행하여 제 2 음전압이 발생될 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 음전압을 발생하기 위한 각각의 구간을 최적화된 시간으로 제어할 수 있고, 빠른 시간 내에 원하는 레벨의 음전압을 발생할 수 있게 된다. In addition, the negative word line voltage and the positive word line voltage generation characteristics of each of the flash memory chips 100_1 to 100_4 are substantially the same as the negative voltage generation characteristics shown in FIGS. 5 to 12. For example, each of the flash memory chips 100_1 to 100_4 generates a plurality of negative voltages successively as a voltage to be applied to a word line, and has a configuration of converting the level of the generated negative voltage at high speed. In particular, when a second negative voltage having a level higher than the first negative voltage is generated after the first negative voltage is generated in each of the flash memory chips 100_1 to 100_4, the previously generated voltage (ie, the first negative voltage). ) Is discharged at a high speed for a predetermined time (Ref DT) (or after a certain voltage level is discharged), a negative charge pumping may be performed for a predetermined time (Ref PT) to generate a second negative voltage. According to such a configuration, each section for generating a negative voltage can be controlled at an optimized time, and a negative voltage of a desired level can be generated within a short time.

이상에서는 음의 검증 전압을 연속해서 발생할 때의 음전압 발생 방법에 대해 예시적으로 설명되었다. 그러나, 이는 본 발명이 적용되는 일 예에 불과하며, 본 발명에 따른 음전압 발생 방법은 특정 형태의 음전압(예를 들면, 검증 전압, 읽기 전압) 등에만 국한되지 않고, 다양한 종류의 음전압들(예를 들면, 다양한 종류의 음의 워드라인 전압들)과 다양한 종류의 양의 워드라인 전압들에도 모두 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 워드라인 전압 발생 방법에 따르면, 음의 워드라인 전압 및 양의 워드라인 전압 레벨을 고속으로 변환할 수 있고, 프로그램에 소요되는 시간을 줄일 수 있게 된다. 그리고, 음의 전압 영역 및 양의 전압 영역에 분포된 데이터 상태에 대한 읽기 동작 및 검증 동작을 효율적으로 수행할 수 있게 된다.In the above, the negative voltage generation method when the negative verification voltage is continuously generated has been described as an example. However, this is only an example to which the present invention is applied, and the negative voltage generation method according to the present invention is not limited to a specific type of negative voltage (for example, a verification voltage and a read voltage), and various kinds of negative voltages. (E.g., various kinds of negative word line voltages) and various kinds of positive word line voltages. Therefore, according to the word line voltage generation method of the present invention, it is possible to convert the negative word line voltage and the positive word line voltage level at high speed, and to reduce the time required for the program. In addition, it is possible to efficiently perform a read operation and a verify operation on data states distributed in a negative voltage region and a positive voltage region.

도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 데이터 저장 장치(2000)를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 16 is a block diagram illustrating a data storage device 2000 according to another exemplary embodiment.

도 16을 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 저장 장치(2000)는 메모리 컨트롤러(2200)와 플래시 메모리(2100)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 16, the data storage device 2000 according to the present invention may include a memory controller 2200 and a flash memory 2100.

도 16에 도시된 플래시 메모리(2100)는 도 1에 도시된 플래시 메모리(100)와 실질적으로 동일하며, 본 발명의 플래시 메모리는 어레이들이 다층으로 적층된 스택 플래시 구조, 소오스-드레인이 없는 플래시 구조, 핀-타입 플래시 구조, 및 3차원 플래시 구조 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 그리고, 도 16에 도시된 플래시 메모리(2100)의 음의 워드라인 전압 및 양의 워드라인 전압 발생 특성 역시 도 5 내지 도 12에 도시된 전압 발생 특성과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 이하 생략된다. The flash memory 2100 shown in FIG. 16 is substantially the same as the flash memory 100 shown in FIG. , Pin-type flash structure, and three-dimensional flash structure. In addition, the negative word line voltage and the positive word line voltage generation characteristics of the flash memory 2100 illustrated in FIG. 16 are also substantially the same as the voltage generation characteristics illustrated in FIGS. 5 to 12. Therefore, redundant description is omitted below.

메모리 컨트롤러(2200)는 플래시 메모리(2100)를 제어하도록 구성될 수 있다. 메모리 컨트롤러(2200)는 도 1 및 도 15에 도시된 메모리 컨트롤러(1200)와 동일하게 구성될 수 있다. The memory controller 2200 may be configured to control the flash memory 2100. The memory controller 2200 may be configured in the same manner as the memory controller 1200 illustrated in FIGS. 1 and 15.

SRAM(2230)은 CPU(2210)의 워킹 메모리로 사용될 수 있다. 호스트 인터페이스(2220)는 데이터 저장 장치(2000)과 접속되는 호스트의 데이터 교환 프로토콜을 구비할 수 있다. 메모리 컨트롤러(2200)에 구비된 에러 정정 회로(2240)는 플래시 메모리(2100)로부터 읽어 온 읽기 데이터에 포함되어 있는 에러를 검출 및 정정할 수 있다. 메모리 인터페이스(2260)는 본 발명의 플래시 메모리(2100)와 인터페이싱 할 수 있다. CPU(2210)는 메모리 컨트롤러(2200)의 데이터 교환을 위한 제반 제어 동작을 수행할 수 있다. 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 데이터 저장 장치(2000)는 호스트(Host)와의 인터페이싱을 위한 코드 데이터를 저장하는 ROM(미도시됨) 등이 더 제공될 수 있다. The SRAM 2230 may be used as a working memory of the CPU 2210. The host interface 2220 may include a data exchange protocol of a host connected to the data storage device 2000. The error correction circuit 2240 included in the memory controller 2200 may detect and correct an error included in read data read from the flash memory 2100. The memory interface 2260 may interface with the flash memory 2100 of the present invention. The CPU 2210 may perform various control operations for exchanging data of the memory controller 2200. Although not shown in the drawing, the data storage device 2000 according to the present invention may further be provided with a ROM (not shown) for storing code data for interfacing with a host.

본 발명에 따른 데이터 저장 장치(2000)는, 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, UMPC (Ultra Mobile PC), 워크스테이션, 넷북(net-book), PDA, 포터블(portable) 컴퓨터, 웹 타블렛(web tablet), 무선 전화기(wireless phone), 모바일 폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 디지털 카메라(digital camera), 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player), 정보를 무선 환경에서 송수신할 수 있는 장치, 홈 네트워크를 구성하는 다양한 사용자 장치들 중 하나에 적용될 수 있다. The data storage device 2000 according to the present invention includes a computer, a portable computer, a UMPC (Ultra Mobile PC), a workstation, a netbook, a PDA, a portable computer, a web tablet, a wireless device. Wireless phone, mobile phone, smart phone, digital camera, digital audio recorder, digital audio player, digital video recorder picture recorder, digital picture player, digital video recorder, digital video player, device that can send and receive information in wireless environment, and various user devices that make up home network It can be applied to one of these.

그리고, 데이터 저장 장치(2000)는 컴퓨터 네트워크를 구성하는 다양한 사용자 장치들 중 하나에 적용될 수 있고, 텔레매틱스 네트워크를 구성하는 다양한 사용자 장치들 중 하나에 적용될 수 있다. 이 외에도, 데이터 저장 장치(2000)는 RFID 장치, 또는 컴퓨팅 시스템을 구성하는 다양한 구성 요소들 중 하나(예를 들면, 반도체 드라이브(SSD), 메모리 카드 등)에 적용될 수 있다. The data storage device 2000 may be applied to one of various user devices forming a computer network and may be applied to one of various user devices forming a telematics network. In addition, the data storage device 2000 may be applied to an RFID device or one of various components constituting the computing system (eg, a semiconductor drive (SSD), a memory card, etc.).

도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 데이터 저장 장치(3000)를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 17 is a block diagram illustrating an example of a data storage device 3000 according to another exemplary embodiment.

도 17을 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 저장 장치(3000)는 플래시 메모리(3100)와 플래시 컨트롤러(3200)를 포함할 수 있다. 플래시 컨트롤러(3200)는 데이터 저장 장치(3000) 외부로부터 수신된 제어 신호들에 기초하여 플래시 메모리(3100)를 제어할 수 있다. 플래시 컨트롤러(3200)의 구성 및 동작은 도 15 및 도 16에 도시된 메모리 컨트롤러(1200, 2200)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 이하 생략된다. Referring to FIG. 17, the data storage device 3000 according to the present invention may include a flash memory 3100 and a flash controller 3200. The flash controller 3200 can control the flash memory 3100 based on control signals received from outside the data storage device 3000. [ The configuration and operation of the flash controller 3200 are substantially the same as the memory controllers 1200 and 2200 illustrated in FIGS. 15 and 16. Therefore, redundant description is omitted below.

또한, 플래시 메모리(3100)의 구성은 도 1에 도시된 플래시 메모리(100)와 실질적으로 동일하며, 발명의 플래시 메모리는 어레이들이 다층으로 적층된 스택 플래시 구조, 소오스-드레인이 없는 플래시 구조, 핀-타입 플래시 구조, 및 3차원 플래시 구조 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 그리고, 도 17에 도시된 플래시 메모리(2100)의 음의 워드라인 전압 및 양의 워드라인 전압 발생 특성 역시 도 5 내지 도 12에 도시된 전압 발생 특성과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 이하 생략된다. In addition, the configuration of the flash memory 3100 is substantially the same as the flash memory 100 shown in FIG. 1, and the inventive flash memory includes a stack flash structure in which arrays are stacked in multiple layers, a flash structure without source-drain, and a pin. And a three-dimensional flash structure. In addition, the negative word line voltage and the positive word line voltage generation characteristics of the flash memory 2100 illustrated in FIG. 17 are also substantially the same as the voltage generation characteristics illustrated in FIGS. 5 to 12. Therefore, redundant description is omitted below.

본 발명의 데이터 저장 장치(3000)는 메모리 카드 장치, SSD 장치, 멀티미디어 카드 장치, SD 장치, 메모리 스틱 장치, 하드 디스크 드라이브 장치, 하이브리드 드라이브 장치, 또는 범용 직렬 버스 플래시 장치를 구성할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 데이터 저장 장치(3000)는 디지털, 카메라, 개인 컴퓨터 등과 같은 사용자 장치를 사용하기 위한 산업 표준을 만족하는 카드를 구성할 수 있다. The data storage device 3000 of the present invention may constitute a memory card device, an SSD device, a multimedia card device, an SD device, a memory stick device, a hard disk drive device, a hybrid drive device, or a general-purpose serial bus flash device. For example, the data storage device 3000 of the present invention can configure a card that meets industry standards for using a user device such as a digital camera, a personal computer, and the like.

도 18은 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치(4100) 및 그것을 포함하는 컴퓨팅 시스템(4000)의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다. 18 is a diagram illustrating a schematic configuration of a flash memory device 4100 and a computing system 4000 including the same according to the present invention.

도 18을 참조하면, 본 발명에 따른 컴퓨팅 시스템(4000)은 버스(4400)에 전기적으로 연결된 플래시 메모리 장치(4100), 메모리 컨트롤러(4200), 베이스밴드 칩셋(baseband chipset)과 같은 모뎀(4300), 마이크로프로세서(4500), 그리고 사용자 인터페이스(4600)를 포함할 수 있다. 도 18에 도시된 플래시 메모리 장치(4100)는 구성은 도 1에 도시된 플래시 메모리(100)와 실질적으로 동일하며, 본 발명의 플래시 메모리는 어레이들이 다층으로 적층된 스택 플래시 구조, 소오스-드레인이 없는 플래시 구조, 핀-타입 플래시 구조, 및 3차원 플래시 구조 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 플래시 메모리(4100)의 음의 워드라인 전압 및 양의 워드라인 전압 발생 특성은 도 5 내지 도 12에 도시된 전압 발생 특성과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 이하 생략된다.Referring to FIG. 18, a computing system 4000 according to the present invention may include a flash memory device 4100, a memory controller 4200, and a modem 4300 such as a baseband chipset electrically connected to a bus 4400. , Microprocessor 4500, and user interface 4600. The configuration of the flash memory device 4100 shown in FIG. 18 is substantially the same as that of the flash memory 100 shown in FIG. 1. One of a flash structure, a pin-type flash structure, and a three-dimensional flash structure. The negative word line voltage and the positive word line voltage generation characteristics of the flash memory 4100 according to the present invention are substantially the same as the voltage generation characteristics shown in FIGS. 5 to 12. Therefore, redundant description is omitted below.

본 발명에 따른 컴퓨팅 시스템이 모바일 장치인 경우, 컴퓨팅 시스템의 동작 전압을 공급하기 위한 배터리(4700)가 추가적으로 제공될 수 있다. 비록 도면에는 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 컴퓨팅 시스템에는 응용 칩셋(application chipset), 카메라 이미지 프로세서(Camera Image Processor: CIS), 모바일 디램, 등이 더 제공될 수 있다. 메모리 컨트롤러(4200)와 플래시 메모리 장치(4100)는, 예를 들면, 데이터를 저장하는 데 불 휘발성 메모리를 사용하는 SSD(Solid State Drive/Disk)를 구성할 수 있다.When the computing system according to the present invention is a mobile device, a battery 4700 for supplying an operating voltage of the computing system may be additionally provided. Although not shown in the drawings, the computing system according to the present invention may further be provided with an application chipset, a camera image processor (CIS), a mobile DRAM, or the like. The memory controller 4200 and the flash memory device 4100 may configure, for example, an SSD (Solid State Drive / Disk) that uses a nonvolatile memory to store data.

본 발명에 따른 불휘발성 메모리 장치 그리고/또는 메모리 컨트롤러는 다양한 형태들의 패키지를 이용하여 실장될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 플래시 메모리 장치 그리고/또는 메모리 컨트롤러는 PoP(Package on Package), Ball grid arrays(BGAs), Chip scale packages(CSPs), Plastic Leaded Chip Carrier(PLCC), Plastic Dual In-Line Package(PDIP), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, Chip On Board(COB), Ceramic Dual In-Line Package(CERDIP), Plastic Metric Quad Flat Pack(MQFP), Thin Quad Flatpack(TQFP), Small Outline(SOIC), Shrink Small Outline Package(SSOP), Thin Small Outline(TSOP), System In Package(SIP), Multi Chip Package(MCP), Wafer-level Fabricated Package(WFP), Wafer-Level Processed Stack Package(WSP), 등과 같은 패키지들을 이용하여 실장 될 수 있다.The nonvolatile memory device and / or memory controller according to the present invention may be mounted using various types of packages. For example, the flash memory device and / or the memory controller according to the present invention may be a package on package (PoP), ball grid arrays (BGAs), chip scale packages (CSPs), plastic leaded chip carrier (PLCC), plastic dual in- Line Package (PDIP), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, Chip On Board (COB), Ceramic Dual In-Line Package (CERDIP), Plastic Metric Quad Flat Pack (MQFP), Thin Quad Flatpack (TQFP), Small Outline (SOIC), Shrink Small Outline Package (SSOP), Thin Small Outline (TSOP), System In Package (SIP), Multi Chip Package (MCP), Wafer-level Fabricated Package (WFP), Wafer-Level Processed Stack Package ( It can be implemented using packages such as WSP).

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the embodiments are disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100, 1100, 2100, 3100, 4100 : 플래시 메모리
110 : 셀 어레이 111 : 셀 스트링
120 : 행 디코더 130 : 열 디코더
140 : 기입 독출 회로 170 : 전압 발생부
171 : 고전압 발생기 173 : 저전압 발생기
175 : 음전압 발생기 180 : 전압 선택 스위치
190 : 제어 로직
100, 1100, 2100, 3100, 4100: flash memory
110: cell array 111: cell string
120: row decoder 130: column decoder
140: write-out circuit 170: voltage generator
171: high voltage generator 173: low voltage generator
175: negative voltage generator 180: voltage selection switch
190: control logic

Claims (10)

고전압 발생기를 통해 프로그램 전압을 발생하는 단계;
음전압 발생기를 통해 복수의 음의 데이터 상태들에 대응되는 복수의 음의 프로그램 검증 전압을 발생하는 단계; 그리고
저전압 발생기를 통해 적어도 하나 이상의 데이터 상태에 대응되는 적어도 하나 이상의 양의 프로그램 검증 전압을 발생하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 음의 프로그램 검증 전압을 발생하는 단계는,
제 1 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 제 1 음의 검증 전압을 발생하는 단계;
제 1 음의 검증 전압이 발생된 이후에 상기 제 1 음의 검증 전압 보다 높은 제 2 음의 검증 전압이 발생되는 경우, 상기 제 1 음의 검증 전압을 제 1 방전 시간 동안 방전하는 단계; 그리고
상기 제 1 방전 시간 후에 제 2 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 상기 제 2 음의 검증 전압을 발생하는 단계를 포함하는 플래시 메모리의 워드라인전압 발생 방법.
Generating a program voltage through a high voltage generator;
Generating a plurality of negative program verify voltages corresponding to the plurality of negative data states through the negative voltage generator; And
Generating at least one positive program verify voltage corresponding to at least one data state via a low voltage generator,
The generating of the plurality of negative program verify voltages may include:
Performing negative charge pumping for a first pumping time to generate a first negative verify voltage;
If a second negative verify voltage higher than the first negative verify voltage is generated after the first negative verify voltage is generated, discharging the first negative verify voltage for a first discharge time; And
And performing the negative charge pumping during the second pumping time after the first discharge time to generate the second negative verify voltage.
제 1 항에 있어서,
상기 방전 결과는 상기 제 2 음의 검증 전압 보다 높고 접지 전압과 같거나 낮은 플래시 메모리의 워드라인 전압 발생 방법.
The method of claim 1,
And the discharge result is higher than the second negative verify voltage and equal to or lower than a ground voltage.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 음의 검증 전압이 발생된 이후에 상기 제 1 음의 검증 전압 보다 낮은 제 3 음의 검증 전압이 발생되는 경우, 상기 방전 동작 없이 제 3 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 상기 제 3 음의 검증 전압을 발생하는 단계를 포함하는 플래시 메모리의 워드라인 전압 발생 방법.
The method of claim 1,
When a third negative verification voltage lower than the first negative verification voltage is generated after the first negative verification voltage is generated, the third negative sound is performed by performing negative charge pumping for a third pumping time without the discharge operation. Generating a verify voltage of the word line voltage of the flash memory.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 음의 검증 전압이 발생된 이후에 상기 적어도 하나 이상의 양의 프로그램 검증 전압이 발생되는 경우, 상기 제 2 음의 검증 전압을 상기 제 1 방전 시간 보다 작은 제 2 방전 시간 동안 방전하는 단계를 더 포함하는 플래시 메모리의 워드라인 전압 발생 방법.
The method of claim 1,
Discharging the second negative verify voltage for a second discharge time less than the first discharge time, when the at least one positive program verify voltage is generated after the second negative verify voltage is generated. The word line voltage generation method of the flash memory further comprising.
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 방전 시간은, 상기 방전 동작이 수행되는 방전 구간을 사이에 둔 검증 전압의 차이가 클수록 큰 값을 갖는 플래시 메모리의 워드라인 전압 발생 방법.
The method of claim 4, wherein
And the first and second discharge times have a larger value as a difference between verification voltages having a discharge period in which the discharge operation is performed increases.
복수의 워드라인들과 연결된 복수의 플래시 메모리 셀들로 구성된 플래시 메모리 셀 어레이;
상기 워드라인들로 인가될 복수의 워드라인 전압들을 발생하는 전압 발생부; 그리고
상기 전압 발생부의 전압 발생 동작을 제어하는 제어 로직을 포함하며,
상기 전압 발생부는, 제 1 음전압이 발생된 이후에 상기 제 1 음전압 보다 높은 제 2 음전압이 연속해서 발생되는 경우, 상기 제어 로직의 제어에 응답해서 상기 제 1 음전압을 소정의 방전 시간 동안 방전한 후 제 1 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 상기 제 2 음전압을 발생하는 음전압 발생기를 포함하는 플래시 메모리 장치.
A flash memory cell array including a plurality of flash memory cells connected to a plurality of word lines;
A voltage generator generating a plurality of word line voltages to be applied to the word lines; And
Control logic for controlling the voltage generation operation of the voltage generator,
When the second negative voltage higher than the first negative voltage is continuously generated after the first negative voltage is generated, the voltage generator may generate the first negative voltage under a predetermined discharge time in response to the control of the control logic. And a negative voltage generator configured to generate the second negative voltage by performing negative charge pumping during the first pumping time after discharge.
제 6 항에 있어서,
상기 방전 결과는 상기 제 2 음전압 보다 높고 접지 전압과 같거나 낮은 플래시 메모리 장치.
The method according to claim 6,
And the discharge result is higher than the second negative voltage and equal to or lower than the ground voltage.
제 6 항에 있어서,
상기 음전압 발생기는 상기 제 1 음전압이 발생된 이후에 상기 제 1 음전압 보다 낮은 제 3 음전압이 발생되는 경우, 상기 방전 동작 없이 제 2 펌핑 시간 동안 음전하 펌핑을 수행하여 상기 제 3 음전압을 발생하는 플래시 메모리 장치.
The method according to claim 6,
When the third negative voltage lower than the first negative voltage is generated after the first negative voltage is generated, the negative voltage generator performs negative charge pumping for a second pumping time without the discharge operation, thereby performing the third negative voltage. Causing flash memory device.
제 6 항에 있어서,
상기 음전압 발생기는
상기 제어 로직의 제어에 응답해서 발진신호를 발생하는 오실레이터;
상기 발진 신호에 응답해서 음전하 펌핑을 수행하는 음전압 전하 펌프;
상기 음전압 전하 펌프의 출력을 방전하는 방전부; 그리고
상기 제 2 음전압의 발생시 상기 제어 로직의 제어에 따라 타겟 음전압을 상기 제 1 음전압에서 상기 제 2 음전압으로 변환하고, 상기 음전압 전하 펌프의 음전하 펌핑 결과와 상기 타겟 음전압을 비교하는 전압 검출기를 포함하며,
상기 오실레이터는 상기 전압 검출기의 비교 결과 또는 상기 제어 로직의 제어에 응답해서 상기 제 1 펌핑 시간 동안 상기 발진신호를 발생하는 플래시 메모리 장치.
The method according to claim 6,
The negative voltage generator
An oscillator for generating an oscillation signal in response to the control of the control logic;
A negative voltage charge pump performing negative charge pumping in response to the oscillation signal;
A discharge unit for discharging the output of the negative voltage charge pump; And
Converting a target negative voltage from the first negative voltage to the second negative voltage when the second negative voltage is generated, and comparing the negative charge pumping result of the negative voltage charge pump with the target negative voltage; A voltage detector,
And the oscillator generates the oscillation signal during the first pumping time in response to a comparison result of the voltage detector or control of the control logic.
제 9 항에 있어서,
상기 제어 로직은 상기 방전 시간이 경과한 후, 상기 오실레이터가 상기 발진신호를 발생하도록 제어하는 플래시 메모리 장치.
The method of claim 9,
And the control logic controls the oscillator to generate the oscillation signal after the discharge time has elapsed.
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