KR20200116795A - 메모리 장치 및 그것의 동작 방법 - Google Patents

메모리 장치 및 그것의 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200116795A
KR20200116795A KR1020190038683A KR20190038683A KR20200116795A KR 20200116795 A KR20200116795 A KR 20200116795A KR 1020190038683 A KR1020190038683 A KR 1020190038683A KR 20190038683 A KR20190038683 A KR 20190038683A KR 20200116795 A KR20200116795 A KR 20200116795A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
erase
erase voltage
voltage
memory
memory cells
Prior art date
Application number
KR1020190038683A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102635466B1 (ko
Inventor
오해순
Original Assignee
에스케이하이닉스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이하이닉스 주식회사 filed Critical 에스케이하이닉스 주식회사
Priority to KR1020190038683A priority Critical patent/KR102635466B1/ko
Priority to TW108138812A priority patent/TW202038225A/zh
Priority to US16/670,510 priority patent/US10998065B2/en
Priority to CN201911142358.7A priority patent/CN111798908B/zh
Publication of KR20200116795A publication Critical patent/KR20200116795A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102635466B1 publication Critical patent/KR102635466B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/10Programming or data input circuits
    • G11C16/14Circuits for erasing electrically, e.g. erase voltage switching circuits
    • G11C16/16Circuits for erasing electrically, e.g. erase voltage switching circuits for erasing blocks, e.g. arrays, words, groups
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/34Determination of programming status, e.g. threshold voltage, overprogramming or underprogramming, retention
    • G11C16/3418Disturbance prevention or evaluation; Refreshing of disturbed memory data
    • G11C16/3431Circuits or methods to detect disturbed nonvolatile memory cells, e.g. which still read as programmed but with threshold less than the program verify threshold or read as erased but with threshold greater than the erase verify threshold, and to reverse the disturbance via a refreshing programming or erasing step
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/10Programming or data input circuits
    • G11C16/14Circuits for erasing electrically, e.g. erase voltage switching circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/56Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
    • G11C11/5621Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency using charge storage in a floating gate
    • G11C11/5628Programming or writing circuits; Data input circuits
    • G11C11/5635Erasing circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/04Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
    • G11C16/0483Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells having several storage transistors connected in series
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/08Address circuits; Decoders; Word-line control circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/10Programming or data input circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/24Bit-line control circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/30Power supply circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/34Determination of programming status, e.g. threshold voltage, overprogramming or underprogramming, retention
    • G11C16/3436Arrangements for verifying correct programming or erasure
    • G11C16/344Arrangements for verifying correct erasure or for detecting overerased cells
    • G11C16/3445Circuits or methods to verify correct erasure of nonvolatile memory cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)

Abstract

본 기술은 다수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 블록; 상기 메모리 셀 블록의 소스 라인에 제1 소거 전압 및 제2 소거 전압을 인가하여 GIDL(Gate Induce Drain Leakage) 방식의 소거 동작을 수행하기 위한 주변 회로들; 및 상기 소거 동작 시 상기 제1 소거 전압 인가 동작 및 상기 제2 소거 전압 인가 동작이 순차적으로 수행되도록 상기 주변 회로들을 제어하기 위한 제어 로직을 포함하며, 상기 다수의 메모리 셀들 중 다수의 프로그램 상태를 갖는 메모리 셀들은 상기 제1 소거 전압 인가 동작 시 프리 소거 상태로 소거시키는 메모리 장치 및 이의 동작 방법을 제공한다.

Description

메모리 장치 및 그것의 동작 방법{Memory device and operating method thereof}
본 발명은 전자 장치에 관한 것으로, 특히 메모리 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
최근 컴퓨터 환경에 대한 패러다임(paradigm)이 언제, 어디서나 컴퓨터 시스템을 사용할 수 있도록 하는 유비쿼터스 컴퓨팅(ubiquitous computing)으로 전환되고 있다. 이로 인해 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터 등과 같은 휴대용 전자 장치의 사용이 급증하고 있다. 이와 같은 휴대용 전자 장치는 일반적으로 메모리 장치를 이용하는 메모리 시스템, 다시 말해 데이터 저장 장치를 사용한다. 데이터 저장 장치는 휴대용 전자 장치의 주 기억 장치 또는 보조 기억 장치로 사용된다.
메모리 장치를 이용한 데이터 저장 장치는 기계적인 구동부가 없어서 안정성 및 내구성이 뛰어나며, 또한 정보의 액세스 속도가 매우 빠르고 전력 소모가 적다는 장점이 있다. 이러한 장점을 갖는 메모리 시스템의 일 예로 데이터 저장 장치는 USB(Universal Serial Bus) 메모리 장치, 다양한 인터페이스를 갖는 메모리 카드, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD: Solid State Drive) 등을 포함한다.
메모리 장치는 크게 휘발성 메모리 장치(Volatile memory device)와 불휘발성 메모리 장치(Nonvolatile memory device)로 구분된다.
불휘발성 메모리 장치는 쓰기 및 읽기 속도가 상대적으로 느리지만 전원 공급이 차단되더라도 저장 데이터를 유지한다. 따라서 전원 공급 여부와 관계없이 유지되어야 할 데이터를 저장하기 위해 불휘발성 메모리 장치가 사용된다. 불휘발성 메모리 장치에는 ROM(Read Only Memory), MROM(Mask ROM), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash memory), PRAM(Phase change Random Access Memory), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectric RAM) 등이 있다. 플래시 메모리는 노어 타입과 낸드 타입으로 구분된다.
본 발명의 실시 예는 소거 문턱 전압 분포를 개선할 수 있는 메모리 장치 및 그것의 동작 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 메모리 장치는 다수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 블록; 상기 메모리 셀 블록의 소스 라인에 제1 소거 전압 및 제2 소거 전압을 인가하여 GIDL(Gate Induce Drain Leakage) 방식의 소거 동작을 수행하기 위한 주변 회로들; 및 상기 소거 동작 시 상기 제1 소거 전압 인가 동작 및 상기 제2 소거 전압 인가 동작이 순차적으로 수행되도록 상기 주변 회로들을 제어하기 위한 제어 로직을 포함하며, 상기 다수의 메모리 셀들 중 다수의 프로그램 상태를 갖는 메모리 셀들은 상기 제1 소거 전압 인가 동작 시 프리 소거 상태로 소거된다.
본 발명의 실시 예에 따른 메모리 장치는 다수의 프로그램 상태들로 프로그램되는 다수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 블록; 상기 메모리 셀 블록의 소스 라인에 제1 소거 전압 및 상기 제1 소거 전압보다 높은 제2 소거 전압을 인가하여 제1 소거 전압 인가 동작 및 제2 소거 전압 인가 동작을 포함하는 GIDL(Gate Induce Drain Leakage) 방식의 소거 동작을 수행하기 위한 주변 회로들을 포함하며, 상기 주변 회로들은 상기 제1 소거 전압 인가 동작 시 상기 다수의 메모리 셀들을 프리 소거 상태로 소거하고, 상기 제2 소거 전압 인가 동작 시 상기 프리 소거 상태의 상기 다수의 메모리 셀들을 타겟 소거 전압 레벨 이하로 소거한다.
본 발명의 실시 예에 따른 메모리 장치의 동작 방법은 다수의 프로그램 상태로 프로그램된 다수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 블록의 소스 라인에 제1 소거 전압을 인가하여 상기 다수의 메모리 셀들을 프리 소거 상태로 소거시키는 단계; 및 상기 제1 소거 전압이 인가된 후 상기 소스 라인에 제2 소거 전압을 인가하여 상기 다수의 메모리 셀들이 타겟 소거 전압 레벨 이하의 문턱 전압을 갖도록 GIDL(Gate Induce Drain Leakage) 방식으로 소거시키는 단계를 포함한다.
본 기술은 소거 동작 시 제1 소거 전압을 이용하여 프로그램 상태의 메모리 셀들의 문턱 전압을 타겟 소거 문턱 전압 레벨보다 높은 프리 소거 상태로 낮춘 후, 제2 소거 전압을 이용하여 프리 소거 상태의 메모리 셀들의 문턱 전압을 타겟 소거 문턱 전압보다 낮은 상태로 소거시킴으로써, 메모리 셀들의 소거 스트레스를 감소시키고 소거 문턱 전압 분포를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 메모리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 메모리 블록을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 3차원으로 구성된 메모리 블록의 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 3차원으로 구성된 메모리 블록의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 장치의 소거 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 장치의 소거 동작을 설명하기 위한 신호들의 파형도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 장치의 소거 동작 중 제1 소거 전압 인가 동작을 설명하기 위한 문턱 전압 분포도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 장치의 소거 동작 중 제2 소거 전압 인가 동작을 설명하기 위한 문턱 전압 분포도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 메모리 장치의 소거 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 메모리 시스템의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 메모리 시스템의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 메모리 시스템의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 메모리 시스템의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 서술된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
이하에서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 메모리 시스템(Memory System; 1000)은 데이터가 저장되는 메모리 장치(Memory Device; 1100)와, 호스트(Host; 2000)의 제어에 따라 메모리 장치(1100)를 제어하는 메모리 컨트롤러(Memory Controller; 1200)를 포함할 수 있다.
호스트(2000)는 PCI-E(Peripheral Component Interconnect - Express), ATA(Advanced Technology Attachment), SATA(Serial ATA), PATA(Parallel ATA), 또는 SAS(serial attached SCSI)와 같은 인터페이스 프로토콜을 사용하여 메모리 시스템(1000)과 통신할 수 있다. 또한 호스트(2000)와 메모리 시스템(1000) 간의 인터페이스 프로토콜들은 상술한 예에 한정되지 않으며, USB(Universal Serial Bus), MMC(Multi-Media Card), ESDI(Enhanced Small Disk Interface), 또는 IDE(Integrated Drive Electronics) 등과 같은 다른 인터페이스 프로토콜들 중 하나일 수 있다.
메모리 컨트롤러(1200)는 메모리 시스템(1000)의 동작을 전반적으로 제어하며, 호스트(2000)와 메모리 장치(1100) 사이의 데이터 교환을 제어할 수 있다. 예를 들면, 메모리 컨트롤러(1200)는 호스트(2000)의 요청에 따라 메모리 장치(1100)를 제어하여 데이터를 프로그램(program)하거나 리드(read)하거나 소거(erase)할 수 있다. 실시 예에 따라, 메모리 장치(1100)는 DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory), LPDDR4(Low Power Double Data Rate4) SDRAM, GDDR(Graphics Double Data Rate) SDRAM, LPDDR(Low Power DDR), RDRAM(Rambus Dynamic Random Access Memory) 또는 플래시 메모리(FLASH Memory)를 포함할 수 있다.
메모리 장치(1100)는 메모리 컨트롤러(1200)의 제어에 따라 프로그램(program), 리드(read) 또는 소거(erase) 동작을 수행할 수 있다. 메모리 장치(1100)는 소거 동작 시 제1 소거 전압을 이용하여 프로그램 상태의 메모리 셀들을 타겟 소거 전압 레벨보다 높은 프리 소거 상태로 1차 소거하고, 제1 소거 전압보다 높은 제2 소거 전압을 이용하여 프리 소거 상태의 메모리 셀들의 문턱 전압을 타겟 소거 전압 레벨과 같거나 낮은 상태로 소거시킬 수 있다.
도 2는 도 1의 메모리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 메모리 장치(1100)는 데이터가 저장되는 메모리 셀 어레이(100)를 포함할 수 있다. 메모리 장치(1100)는 메모리 셀 어레이(100)에 데이터를 저장하기 위한 프로그램 동작(program operation), 저장된 데이터를 출력하기 위한 리드 동작(read operation) 및 저장된 데이터를 소거하기 위한 소거 동작(erase operation)을 수행하도록 구성된 주변 회로들(200)을 포함할 수 있다. 메모리 장치(1100)는 메모리 컨트롤러(도 1의 1200)의 제어에 따라 주변 회로들(200)을 제어하는 제어 로직(300)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 장치(1100)는 소거 동작 시 제1 소거 전압을 이용하여 메모리 셀 어레이(100)에 포함되는 메모리 셀들을 타겟 소거 전압보다 높은 상태로 1차 소거시키고, 제1 소거 전압보다 높은 제2 소거 전압을 이용하여 메모리 셀들을 타겟 소거 전압과 같거나 낮은 상태로 최종 소거시킨다.
메모리 셀 어레이(100)는 다수의 메모리 블록들(MB1~MBk; 110 (k는 양의 정수))을 포함할 수 있다. 각각의 메모리 블록들(MB1~MBk; 110)에는 로컬 라인들(local lines; LL)과 비트 라인들(BL1~BLn; n은 양의 정수)이 연결될 수 있다. 예를 들면, 로컬 라인들(LL)은 제1 선택 라인(first select line), 제2 선택 라인(second select line), 상기 제1 및 제2 선택 라인들 사이에 배열된 다수의 워드 라인들(word lines)을 포함할 수 있다. 또한, 로컬 라인들(LL)은 제1 선택 라인과 워드 라인들 사이, 제2 선택 라인과 워드 라인들 사이에 배열된 더미 라인들을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 선택 라인은 소스 선택 라인일 수 있고, 제2 선택 라인은 드레인 선택 라인일 수 있다. 예를 들면, 로컬 라인들(LL)은 워드 라인들, 드레인 및 소스 선택 라인들 및 소스 라인들(SL; source lines)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 로컬 라인들(LL)은 더미 라인들(dummy lines)을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 로컬 라인들(LL)은 파이프 라인들(pipe lines)을 더 포함할 수 있다. 로컬 라인들(LL)은 메모리 블록들(MB1~MBk; 110)에 각각 연결될 수 있으며, 비트 라인들(BL1~BLn)은 메모리 블록들(MB1~MBk; 110)에 공통으로 연결될 수 있다. 메모리 블록들(MB1~MBk; 110)은 2차원 또는 3차원 구조로 구현될 수 있다. 예를 들면, 2차원 구조의 메모리 블록들(110)에서 메모리 셀들은 기판에 평행한 방향으로 배열될 수 있다. 예를 들면, 3차원 구조의 메모리 블록들(110)에서 메모리 셀들은 기판에 수직 방향으로 적층될 수 있다.
주변 회로들(200)은 제어 로직(300)의 제어에 따라 선택된 메모리 블록(110)의 프로그램, 리드 및 소거 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 주변 회로들(200)은 전압 생성 회로(voltage generating circuit; 210), 로우 디코더(row decoder; 220), 페이지 버퍼 그룹(page buffer group; 230), 컬럼 디코더(column decoder; 240), 입출력 회로(input/output circuit; 250), 패스/페일 판단부(pass/fail check circuit; 260) 및 소스 라인 드라이버(source line driver; 270)를 포함할 수 있다.
전압 생성 회로(210)는 동작 신호(OP_CMD)에 응답하여 프로그램, 리드 및 소거 동작들에 사용되는 다양한 동작 전압들(Vop)을 생성할 수 있다. 또한, 전압 생성 회로(210)는 동작 신호(OP_CMD)에 응답하여 로컬 라인들(LL)을 선택적으로 디스차지할 수 있다. 예를 들면, 전압 생성 회로(210)는 제어 로직(300)의 제어에 따라 프로그램 전압, 검증 전압, 패스 전압, 및 선택 트랜지스터 동작 전압을 생성할 수 있다.
로우 디코더(row decoder; 220)는 로우 디코더 제어 신호들(AD_signals)에 응답하여 동작 전압들(Vop)을 선택된 메모리 블록(110)에 연결된 로컬 라인들(LL)에 전달할 수 있다. 예를 들어 로우 디코더(220)는 로우 디코더 제어 신호들(AD_signals)에 응답하여 전압 생성 회로(210)에서 생성된 동작 전압들(예를 들어 프로그램 전압, 검증 전압, 패스 전압 등)을 로컬 라인들(LL)에 선택적으로 인가하거나, 로컬 라인들(LL) 중 일부 라인들(예를 들어 워드라인 및 소스 선택 라인)을 플로팅시킬 수 있다.
페이지 버퍼 그룹(230)은 비트 라인들(BL1~BLn)에 연결된 다수의 페이지 버퍼들(PB1~PBn; 231)을 포함할 수 있다. 페이지 버퍼들(PB1~PBn; 231)은 페이지 버퍼 제어 신호들(PBSIGNALS)에 응답하여 동작할 수 있다. 예를 들면, 페이지 버퍼들(PB1~PBn; 231)은 소거 동작 중 소거 전압 인가 동작 시 비트 라인들(BL1~BLn)을 플로팅 상태로 제어할 수 있으며, 소거 검증 동작 시 비트 라인들(BL1~BLn)의 전류 또는 전위 레벨을 센싱할 수 있다.
컬럼 디코더(240)는 컬럼 어드레스(CADD)에 응답하여 입출력 회로(250)와 페이지 버퍼 그룹(230) 사이에서 데이터를 전달할 수 있다. 예를 들면, 컬럼 디코더(240)는 데이터 라인들(DL)을 통해 페이지 버퍼들(231)과 데이터를 주고받거나, 컬럼 라인들(CL)을 통해 입출력 회로(250)와 데이터를 주고받을 수 있다.
입출력 회로(250)는 메모리 컨트롤러(도 1의 1200)로부터 전달받은 커맨드(CMD) 및 어드레스(ADD)를 제어 로직(300)에 전달하거나, 데이터(DATA)를 컬럼 디코더(240)와 주고받을 수 있다.
패스/페일 판단부(260)는 리드 동작(read operation) 또는 검증 동작(verify operation)시, 허용 비트(VRY_BIT<#>)에 응답하여 기준 전류를 생성하고, 페이지 버퍼 그룹(230)으로부터 수신된 센싱 전압(VPB)과 기준 전류에 의해 생성된 기준 전압을 비교하여 패스 신호(PASS) 또는 페일 신호(FAIL)를 출력할 수 있다.
소스 라인 드라이버(270)는 메모리 셀 어레이(100)에 포함된 메모리 셀과 소스 라인(SL)을 통해 연결되고, 소스 라인(SL)에 인가되는 전압을 제어할 수 있다. 예시적으로 소스 라인 드라이버(270)는 소거 동작 시 프리 소거 전압, 제1 소거 전압, 제2 소거 전압을 순차적으로 생성하여 소스 라인에 인가할 수 있다. 제1 소거 전압은 프리 소거 전압보다 높은 전위 레벨을 가지며, 제2 소거 전압은 제1 소거 전압보다 높은 전위 레벨을 가질 수 있다.
소스 라인 드라이버(270)는 제어 로직(300)으로부터 소스 라인 제어 신호(CTRL_SL)를 수신할 수 있고, 소스 라인 제어 신호(CTRL_SL)에 기초하여 소스 라인(SL)에 인가되는 소스 라인 전압을 제어할 수 있다.
제어 로직(300)은 커맨드(CMD) 및 어드레스(ADD)에 응답하여 동작 신호(OP_CMD), 로우 디코더 제어 신호들(AD_signals), 페이지 버퍼 제어 신호들(PBSIGNALS) 및 허용 비트(VRY_BIT<#>)를 출력하여 주변 회로들(200)을 제어할 수 있다. 또한, 제어 로직(300)은 패스 또는 페일 신호(PASS 또는 FAIL)에 응답하여 검증 동작이 패스 또는 페일 되었는지를 판단할 수 있다.
도 3은 도 2의 메모리 블록을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 메모리 블록(110)은 제1 선택 라인과 제2 선택 라인 사이에 서로 평행하게 배열된 다수의 워드 라인들이 연결될 수 있다. 여기서, 제1 선택 라인은 소스 선택 라인(SSL)일 수 있고, 제2 선택 라인은 드레인 선택 라인(DSL)일 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 메모리 블록(110)은 비트 라인들(BL1~BLn)과 소스 라인(SL) 사이에 연결된 다수의 스트링들(strings; ST)을 포함할 수 있다. 비트 라인들(BL1~BLn)은 스트링들(ST)에 각각 연결될 수 있고, 소스 라인(SL)은 스트링들(ST)에 공통으로 연결될 수 있다. 스트링들(ST)은 서로 동일하게 구성될 수 있으므로, 제1 비트 라인(BL1)에 연결된 스트링(ST)을 예를 들어 구체적으로 설명하도록 한다.
스트링(ST)은 소스 라인(SL)과 제1 비트 라인(BL1) 사이에서 서로 직렬로 연결된 소스 선택 트랜지스터(SST), 다수의 메모리 셀들(F1~F16) 및 드레인 선택 트랜지스터(DST)를 포함할 수 있다. 하나의 스트링(ST)에는 소스 선택 트랜지스터(SST)와 드레인 선택 트랜지스터(DST)가 적어도 하나 이상씩 포함될 수 있으며, 메모리 셀들(F1~F16) 또한 도면에 도시된 개수보다 더 많이 포함될 수 있다.
소스 선택 트랜지스터(SST)의 소스(source)는 소스 라인(SL)에 연결될 수 있고, 드레인 선택 트랜지스터(DST)의 드레인(drain)은 제1 비트 라인(BL1)에 연결될 수 있다. 메모리 셀들(F1~F16)은 소스 선택 트랜지스터(SST)와 드레인 선택 트랜지스터(DST) 사이에서 직렬로 연결될 수 있다. 서로 다른 스트링들(ST)에 포함된 소스 선택 트랜지스터들(SST)의 게이트들은 소스 선택 라인(SSL)에 연결될 수 있고, 드레인 선택 트랜지스터들(DST)의 게이트들은 드레인 선택 라인(DSL)에 연결될 수 있고, 메모리 셀들(F1~F16)의 게이트들은 다수의 워드 라인들(WL1~WL16)에 연결될 수 있다. 서로 다른 스트링들(ST)에 포함된 메모리 셀들 중에서 동일한 워드 라인에 연결된 메모리 셀들의 그룹을 물리 페이지(physical page; PPG)라 할 수 있다. 따라서, 메모리 블록(110)에는 워드 라인들(WL1~WL16)의 개수만큼의 물리 페이지들(PPG)이 포함될 수 있다.
하나의 메모리 셀은 1비트의 데이터를 저장할 수 있다. 이를 통상적으로 싱글 레벨 셀(single level cell; SLC)라고 부른다. 이 경우 하나의 물리 페이지(PPG)는 하나의 논리 페이지(logical page; LPG) 데이터를 저장할 수 있다. 하나의 논리 페이지(LPG) 데이터는 하나의 물리 페이지(PPG)에 포함된 셀 개수 만큼의 데이터 비트들을 포함할 수 있다. 또한 하나의 메모리 셀은 2 이상의 비트의 데이터를 저장할 수 있다. 이를 통상적으로 멀티 레벨 셀(multi-level cell; MLC)이라고 부른다. 이 경우 하나의 물리 페이지(PPG)는 2 이상의 논리 페이지(logical page; LPG) 데이터를 저장할 수 있다.
도 4는 3차원으로 구성된 메모리 블록의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 메모리 셀 어레이(100)는 다수의 메모리 블록들(MB1~MBk; 110)을 포함할 수 있다. 메모리 블록(110)은 다수의 스트링들(ST11~ST1m, ST21~ST2m)을 포함할 수 있다. 실시 예로서, 다수의 스트링들(ST11~ST1m, ST21~ST2m) 각각은 'U'자형으로 형성될 수 있다. 제1 메모리 블록(MB1) 내에서, 행 방향(X 방향)으로 m개의 스트링들이 배열될 수 있다. 도 4에서, 열 방향(Y 방향)으로 2개의 스트링들이 배열되는 것으로 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서 열 방향(Y 방향)으로 3개 이상의 스트링들이 배열될 수 있다.
다수의 스트링들(ST11~ST1m, ST21~ST2m) 각각은 적어도 하나의 소스 선택 트랜지스터(SST), 제1 내지 제n 메모리 셀들(MC1~MCn), 파이프 트랜지스터(PT) 및 적어도 하나의 드레인 선택 트랜지스터(DST)를 포함할 수 있다.
소스 및 드레인 선택 트랜지스터들(SST 및 DST)과 메모리 셀들(MC1~MCn)은 서로 유사한 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 소스 및 드레인 선택 트랜지스터들(SST 및 DST)과 메모리 셀들(MC1~MCn) 각각은 채널막, 터널 절연막, 전하 트랩막 및 블로킹 절연막을 포함할 수 있다. 예를 들면, 채널막을 제공하기 위한 필라(pillar)가 각 스트링에 제공될 수 있다. 예를 들면, 채널막, 터널 절연막, 전하 트랩막 및 블로킹 절연막 중 적어도 하나를 제공하기 위한 필라가 각 스트링에 제공될 수 있다.
각 스트링의 소스 선택 트랜지스터(SST)는 소스 라인(SL)과 메모리 셀들(MC1~MCp) 사이에 연결될 수 있다.
실시 예로서, 동일한 행에 배열된 스트링들의 소스 선택 트랜지스터들은 행 방향으로 연장되는 소스 선택 라인에 연결될 수 있고, 상이한 행에 배열된 스트링들의 소스 선택 트랜지스터들은 상이한 소스 선택 라인들에 연결될 수 있다. 도 4에서, 제1 행의 스트링들(ST11~ST1m)의 소스 선택 트랜지스터들은 제1 소스 선택 라인(SSL1)에 연결될 수 있다. 제2 행의 스트링들(ST21~ST2m)의 소스 선택 트랜지스터들은 제2 소스 선택 라인(SSL2)에 연결될 수 있다.
다른 실시 예로서, 스트링들(ST11~ST1m, ST21~ST2m)의 소스 선택 트랜지스터들은 하나의 소스 선택 라인에 공통으로 연결될 수 있다.
각 스트링의 제1 내지 제n 메모리 셀들(MC1~MCn)은 소스 선택 트랜지스터(SST)와 드레인 선택 트랜지스터(DST) 사이에 연결될 수 있다.
제1 내지 제n 메모리 셀들(MC1~MCn)은 제1 내지 제p 메모리 셀들(MC1~MCp)과 제p+1 내지 제n 메모리 셀들(MCp+1~MCn)로 구분될 수 있다. 제1 내지 제p 메모리 셀들(MC1~MCp)은 수직 방향(Z 방향)으로 순차적으로 배열될 수 있으며, 소스 선택 트랜지스터(SST)와 파이프 트랜지스터(PT) 사이에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 제p+1 내지 제n 메모리 셀들(MCp+1~MCn)은 수직 방향(Z 방향)으로 순차적으로 배열될 수 있으며, 파이프 트랜지스터(PT)와 드레인 선택 트랜지스터(DST) 사이에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 제1 내지 제p 메모리 셀들(MC1~MCp)과 제p+1 내지 제n 메모리 셀들(MCp+1~MCn)은 파이프 트랜지스터(PT)를 통해 서로 연결될 수 있다. 각 스트링의 제1 내지 제n 메모리 셀들(MC1~MCn)의 게이트들은 각각 제1 내지 제n 워드 라인들(WL1~WLn)에 연결될 수 있다.
실시 예로서, 제1 내지 제n 메모리 셀들(MC1~MCn) 중 적어도 하나는 더미 메모리 셀로써 이용될 수 있다. 더미 메모리 셀이 제공되는 경우, 해당 스트링의 전압 또는 전류는 안정적으로 제어될 수 있다. 각 스트링의 파이프 트랜지스터(PT)의 게이트는 파이프 라인(PL)에 연결될 수 있다.
각 스트링의 드레인 선택 트랜지스터(DST)는 비트 라인과 메모리 셀들(MCp+1~MCn) 사이에 연결될 수 있다. 행 방향으로 배열되는 스트링들은 행 방향으로 연장되는 드레인 선택 라인에 연결될 수 있다. 제1 행의 스트링들(ST11~ST1m)의 드레인 선택 트랜지스터들은 제1 드레인 선택 라인(DSL1)에 연결될 수 있다. 제2 행의 스트링들(ST21~ST2m)의 드레인 선택 트랜지스터들은 제2 드레인 선택 라인(DSL2)에 연결될 수 있다.
열 방향으로 배열되는 스트링들은 열 방향으로 연장되는 비트 라인들에 연결될 수 있다. 도 4에서 제1 열의 스트링들(ST11, ST21)은 제1 비트 라인(BL1)에 연결될 수 있다. 제m 열의 스트링들(ST1m, ST2m)은 제m 비트 라인(BLm)에 연결될 수 있다.
행 방향으로 배열되는 스트링들 중에서 동일한 워드 라인에 연결되는 메모리 셀들은 하나의 페이지(page)를 구성할 수 있다. 예를 들면, 제1 행의 스트링들(ST11~ST1m) 중 제1 워드 라인(WL1)에 연결된 메모리 셀들은 하나의 페이지를 구성할 수 있다. 제2 행의 스트링들(ST21~ST2m) 중 제1 워드 라인(WL1)에 연결된 메모리 셀들은 다른 하나의 페이지를 구성할 수 있다. 드레인 선택 라인들(DSL1, DSL2) 중 어느 하나가 선택됨으로써 하나의 행 방향으로 배열되는 스트링들이 선택될 것이다. 워드 라인들(WL1~WLn) 중 어느 하나가 선택됨으로써 선택된 스트링들 중 하나의 페이지가 선택될 것이다.
도 5는 3차원으로 구성된 메모리 블록의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 메모리 셀 어레이(100)는 다수의 메모리 블록들(MB1~MBk; 110)을 포함할 수 있다. 메모리 블록(110)은 다수의 스트링들(ST11'~ST1m', ST21'~ST2m')을 포함할 수 있다. 다수의 스트링들(ST11'~ST1m', ST21'~ST2m') 각각은 수직 방향(Z 방향)을 따라 연장될 수 있다. 메모리 블록(110) 내에서, 행 방향(X 방향)으로 m개의 스트링들이 배열될 수 있다. 도 5에서 열 방향(Y 방향)으로 2개의 스트링들이 배열되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서 열 방향(Y 방향)으로 3개 이상의 스트링들이 배열될 수 있다.
다수의 스트링들(ST11'~ST1m', ST21'~ST2m') 각각은, 적어도 하나의 소스 선택 트랜지스터(SST), 제 1 내지 제 n 메모리 셀들(MC1~MCn), 그리고 적어도 하나의 드레인 선택 트랜지스터(DST)를 포함할 수 있다.
각 스트링의 소스 선택 트랜지스터(SST)는 소스 라인(SL)과 메모리 셀들(MC1~MCn) 사이에 연결될 수 있다. 동일한 행에 배열된 스트링들의 소스 선택 트랜지스터들은 동일한 소스 선택 라인에 연결될 수 있다. 제1 행에 배열된 스트링들(ST11'~ST1m')의 소스 선택 트랜지스터들은 제1 소스 선택 라인(SSL1)에 연결될 수 있다. 제2 행에 배열된 스트링들(ST21'~ST2m')의 소스 선택 트랜지스터들은 제2 소스 선택 라인(SSL2)에 연결될 수 있다. 다른 실시 예로서, 스트링들(ST11'~ST1m', ST21'~ST2m')의 소스 선택 트랜지스터들은 하나의 소스 선택 라인에 공통으로 연결될 수 있다.
각 스트링의 제1 내지 제n 메모리 셀들(MC1~MCn)은 소스 선택 트랜지스터(SST)와 드레인 선택 트랜지스터(DST) 사이에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 제1 내지 제n 메모리 셀들(MC1~MCn)의 게이트들은 각각 제1 내지 제n 워드 라인들(WL1~WLn)에 연결될 수 있다.
실시 예로서, 제1 내지 제n 메모리 셀들(MC1~MCn) 중 적어도 하나는 더미 메모리 셀로서 이용될 수 있다. 더미 메모리 셀이 제공되는 경우, 해당 스트링의 전압 또는 전류는 안정적으로 제어될 수 있다. 이에 따라 메모리 블록(110)에 저장된 데이터의 신뢰성이 향상될 수 있다.
각 스트링의 드레인 선택 트랜지스터(DST)는 비트 라인과 메모리 셀들(MC1~MCn) 사이에 연결될 수 있다. 행 방향으로 배열되는 스트링들의 드레인 선택 트랜지스터들(DST)은 행 방향으로 연장되는 드레인 선택 라인에 연결될 수 있다. 제1 행의 스트링들(CS11'~CS1m')의 드레인 선택 트랜지스터들(DST)은 제1 드레인 선택 라인(DSL1)에 연결될 수 있다. 제2 행의 스트링들(CS21'~CS2m')의 드레인 선택 트랜지스터들(DST)은 제2 드레인 선택 라인(DSL2)에 연결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 장치의 소거 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 장치의 소거 동작을 설명하기 위한 신호들의 파형도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 장치의 소거 동작을 설명하면 다음과 같다.
호스트(2000)로부터 소거 명령이 수신되면(S610), 메모리 컨트롤러(1200)는 수신된 소거 명령에 대응하는 커맨드(CMD)와 메모리 장치(1100)에 포함된 다수의 메모리 블록들(MB1 내지 MBk) 중 소거 동작이 수행될 메모리 블록(예를 들어 MB1)에 대응하는 어드레스(ADD)를 생성하여 메모리 장치(1100)로 출력한다.
메모리 장치(1100)의 제어 로직(300)은 입출력 회로(250)를 통해 수신되는 커맨드(CMD)와 어드레스(ADD)에 응답하여 선택된 메모리 블록(MB1)의 소거 동작을 수행하기 위하여 주변 회로들(200)을 제어한다.
소스 라인 드라이버(270)는 t1 구간에서 소스 라인 제어 신호(CTRL_SL)에 응답하여 프리 소거 전압(Vepre)을 생성하고, 생성된 프리 소거 전압(Vepre)을 선택된 메모리 블록(MB1)과 연결된 소스 라인(SL)에 인가한다(S620).
t1 구간에서 페이지 버퍼 그룹(230)의 페이지 버퍼들(PB1~PBn; 231)은 비트 라인들(BL1~BLn)을 플로팅 상태(floating)로 제어할 수 있으며, 로우 디코더(220)는 소스 선택 라인(SSL)을 접지 전압 레벨로 제어할 수 있다.
소스 라인(SL)에 인가된 프리 소거 전압(Vepre)에 의해 게이트 유기 전류(GIDL: Gate Induce Drain Leakage)가 소스 선택 트랜지스터(SST) 하부 채널에서 생성된다. 즉, 소스 선택 트랜지스터(SST)의 드레인 영역에서 핫홀(hot hole)이 발생된다. 이때 워드라인들(WLs)은 플로팅 상태(floating)로 제어할 수 있다.
프리 소거 전압이 인가된 후 일정 시간 후, 소스 라인 드라이버(270)는 t2 구간에서 소스 라인 제어 신호(CTRL_SL)에 응답하여 프리 소거 전압(Vepre) 보다 높은 제1 소거 전압(Vera1)을 생성하고, 생성된 제1 소거 전압(Vera1)을 선택된 메모리 블록(MB1)과 연결된 소스 라인(SL)에 인가한다(S630). 이로 인하여 선택된 메모리 블록(MB1)의 채널 전위 레벨은 더욱 상승하게 된다. t3 구간에서 로우 디코더(220)는 로우 디코더 제어 신호들(AD_signals)에 응답하여 소스 선택 라인(SSL)을 플로팅시킬 수 있다.
이 때, 로우 디코더(220)는 플로팅 상태의 워드라인들(WLs)을 접지 전압 레벨로 제어한다. 이로 인하여 선택된 메모리 블록(MB1)에 포함된 다수의 메모리 셀들(MC1 내지 MCn) 중 프로그램 상태인 메모리 셀들의 전하 저장층에 저장된 전자들은 채널(Channel)의 높은 전위 레벨과 워드라인들(WLs)의 접지 전위 레벨에 의해 디트랩된다. 이와 같이 게이트 유기 전류를 이용하여 메모리 셀들을 소거시키는 방법을 GIDL 소거 방식으로 정의할 수 있다. 메모리 셀들(MC1 내지 MCn) 중 프로그램 상태인 메모리 셀들의 문턱 전압 분포가 GIDL 소거 방식에 의해 하강하게 되어 예비 소거 상태가 된다. 이때 제1 소거 전압의 전위 레벨을 조절하여 예비 소거 상태인 메모리 셀들의 문턱 전압 분포가 타겟 문턱 전압보다 높은 문턱 전압을 갖도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 소거 전압(Vera1)을 선택된 메모리 블록(MB1)의 소스 라인(SL)에 인가하여 소거 동작을 수행함으로써, 다수의 프로그램 상태들 중 상대적으로 문턱 전압 분포가 높은 프로그램 상태들로 프로그램된 메모리 셀들을 상대적으로 문턱 전압 분포가 낮은 프로그램 상태들로 1차 소거시켜 메모리 셀들이 예비 소거 상태가 되도록 1차 소거시킬 수 있다.
이 후, 소스 라인 드라이버(270)는 t3 구간에서 소스 라인 제어 신호(CTRL_SL)에 응답하여 제1 소거 전압(Vera1) 보다 높은 전위 레벨의 제2 소거 전압(Vera2)을 생성하고, 생성된 제2 소거 전압(Vera2)을 선택된 메모리 블록(MB1)과 연결된 소스 라인(SL)에 인가한다(S640). 이로 인하여 선택된 메모리 블록(MB1)의 채널 전위 레벨은 더욱 상승하게 되고, 예비 소거 상태의 메모리 셀들의 문턱 전압 분포는 GIDL 소거 방식에 의해 더욱 하강하게 되어 타겟 소거 문턱 전압과 같거나 낮도록 2차 소거시킬 수 있다.
이 후, 소거 검증 동작을 수행하여(S650), 선택된 메모리 블록(MB1)에 포함된 메모리 셀들(MC1 내지 MCn)의 문턱 전압이 타겟 소거 문턱 전압과 같거나 낮은지 확인한다.
소거 검증 동작 결과(S660), 모든 메모리 셀들 또는 제1 설정 수 이상의 메모리 셀들의 문턱 전압이 타겟 소거 문턱 전압과 같거나 낮을 경우 패스로 판단하고, 제2 설정 수 이상의 메모리 셀들의 문턱 전압이 타겟 소거 문턱 전압보다 높을 경우 페일로 판단한다.
상술한 소거 검증 동작 결과(S660)가 패스로 판단되면 소거 동작을 종료하고, 소거 검증 동작 결과(S660)가 페일로 판단되면 제1 소거 전압(Vera1) 및 제2 소거 전압(Vera2) 또는 제2 소거 전압(Vera2)을 상승시켜 재설정하여 상술한 프리 소거 전압 인가 동작(S620)부터 재수행한다. 다른 실시 예로서, 상술한 소거 검증 동작 결과(S660)가 페일로 판단되면, 제2 소거 전압(Vera2)을 상승시켜 재설정하고 상술한 제2 소거 전압 인가 동작(S640)부터 재수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 장치의 소거 동작 중 제1 소거 전압 인가 동작을 설명하기 위한 문턱 전압 분포도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 장치의 소거 동작 중 제2 소거 전압 인가 동작을 설명하기 위한 문턱 전압 분포도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 소거 상태(E) 및 다수의 프로그램 상태(P1 내지 P7)로 프로그램된 메모리 셀들을 포함하는 메모리 블록의 소거 동작 시, 제1 소거 전압을 이용한 소거 동작을 수행하여 다수의 프로그램 상태(P1 내지 P7)로 프로그램된 메모리 셀들의 문턱 전압 분포를 예비 소거 상태(E')로 1차 소거시킬 수 있다. 이때 예비 소거 상태(E')는 타겟 소거 전압(Hev) 보다 높은 문턱 전압 분포를 가질 수 있다.
제1 소거 전압 인가 동작 시 다수의 프로그램 상태(P1 내지 P7)로 프로그램된 메모리 셀들 중 상대적으로 높은 프로그램 상태(예를 들어 P4 내지 P7)의 메모리 셀들의 문턱 전압 분포가 하강하게 되어 도 8과 같이 예비 소거 상태(E')가 될 수 있다.
이 후, 도 9와 같이 제2 소거 전압 인가 동작을 수행하게 되면, 예비 소거 상태(E')를 갖는 메모리 셀들의 문턱 전압 분포가 소거 상태(E)로 하향시켜 최종적으로 소거시킬 수 있다. 이때의 소거 상태(E)는 타겟 소거 전압(Hev) 보다 낮거나 같을 수 있다.
상술한 바와 같이 본원 발명의 실시 예에 따르면, 상대적으로 낮은 제1 소거 전압을 이용하여 높은 문턱 전압 분포를 가지는 프로그램 상태의 메모리 셀들을 하향시켜 예비 소거 상태로 소거시키고, 상대적으로 높은 제2 소거 전압을 이용하여 예비 소거 상태의 메모리 셀들을 타겟 소거 전압과 같거나 낮은 소거 상태로 소거 시킬 수 있다.
이로 인하여 예비 소거 상태에서 소거 상태로 소거시킴으로써 소거 동작시 사용되는 제2 소거 전압의 전위 레벨을 감소시킬 수 있으며, 메모리 셀들이 받는 소거 전압에 의한 스트레스를 감소시킬 수 있다.
또한 다수의 프로그램 상태들에서 소거 상태로 바로 소거시키는 것에 비해 다수의 프로그램 상태들의 전체 문턱 전압 분포 폭보다 좁은 예비 소거 상태에서 최종적으로 소거 동작을 수행함으로써, 소거 상태의 문턱 전압 분포 폭을 개선시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 장치의 소거 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 내지 도 5, 도 7, 도 10을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 장치의 소거 동작을 설명하면 다음과 같다.
호스트(2000)로부터 소거 명령이 수신되면(S1010), 메모리 컨트롤러(1200)는 수신된 소거 명령에 대응하는 커맨드(CMD)와 메모리 장치(1100)에 포함된 다수의 메모리 블록들(MB1 내지 MBk) 중 소거 동작이 수행될 메모리 블록(예를 들어 MB1)에 대응하는 어드레스(ADD)를 생성하여 메모리 장치(1100)로 출력한다.
메모리 장치(1100)의 제어 로직(300)은 입출력 회로(250)를 통해 수신되는 커맨드(CMD)와 어드레스(ADD)에 응답하여 선택된 메모리 블록(MB1)의 소거 동작을 수행하기 위하여 주변 회로들(200)을 제어한다.
소스 라인 드라이버(270)는 t1 구간에서 소스 라인 제어 신호(CTRL_SL)에 응답하여 프리 소거 전압(Vepre)을 생성하고, 생성된 프리 소거 전압(Vepre)을 선택된 메모리 블록(MB1)과 연결된 소스 라인(SL)에 인가한다(S1020).
t1 구간에서 페이지 버퍼 그룹(230)의 페이지 버퍼들(PB1~PBm; 231)은 비트 라인들(BL1~BLm)을 플로팅 상태(floating)로 제어할 수 있으며, 로우 디코더(220)는 소스 선택 라인(SSL)을 접지 전압 레벨로 제어할 수 있다.
소스 라인(SL)에 인가된 프리 소거 전압(Vepre)에 의해 게이트 유기 전류(GIDL: Gate Induce Drain Leakage)가 소스 선택 트랜지스터(SST) 하부 채널에서 생성된다. 즉, 소스 선택 트랜지스터(SST)의 드레인 영역에서 핫홀(hot hole)이 발생된다. 이때 워드라인들(WLs)은 플로팅 상태(floating)로 제어할 수 있다.
프리 소거 전압이 인가된 후 일정 시간 후, 소스 라인 드라이버(270)는 t2 구간에서 소스 라인 제어 신호(CTRL_SL)에 응답하여 프리 소거 전압(Vepre) 보다 높은 제1 소거 전압(Vera1)을 생성하고, 생성된 제1 소거 전압(Vera1)을 선택된 메모리 블록(MB1)과 연결된 소스 라인(SL)에 인가한다(S1030). 이로 인하여 선택된 메모리 블록(MB1)의 채널 전위 레벨은 더욱 상승하게 된다. t3 구간에서 로우 디코더(220)는 로우 디코더 제어 신호들(AD_signals)에 응답하여 소스 선택 라인(SSL)을 플로팅시킬 수 있다.
이 때, 로우 디코더(220)는 플로팅 상태의 워드라인들(WLs)을 접지 전압 레벨로 제어한다. 이로 인하여 선택된 메모리 블록(MB1)에 포함된 다수의 메모리 셀들(MC1 내지 MCn) 중 프로그램 상태인 메모리 셀들의 전하 저장층에 저장된 전자들은 채널(Channel)의 높은 전위 레벨과 워드라인들(WLs)의 접지 전위 레벨에 의해 디트랩된다. 메모리 셀들(MC1 내지 MCn) 중 프로그램 상태인 메모리 셀들의 문턱 전압 분포가 GIDL 소거 방식에 의해 하강하게 되어 예비 소거 상태가 된다. 이때 제1 소거 전압의 전위 레벨을 조절하여 예비 소거 상태인 메모리 셀들의 문턱 전압 분포가 타겟 문턱 전압보다 높은 문턱 전압을 갖도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 소거 전압(Vera1)을 선택된 메모리 블록(MB1)의 소스 라인(SL)에 인가하여 소거 동작을 수행함으로써, 다수의 프로그램 상태들 중 상대적으로 문턱 전압 분포가 높은 프로그램 상태들로 프로그램된 메모리 셀들을 상대적으로 문턱 전압 분포가 낮은 프로그램 상태들로 1차 소거시켜 메모리 셀들이 예비 소거 상태가 되도록 1차 소거시킬 수 있다.
이 후, 소스 라인 드라이버(270)는 t3 구간에서 소스 라인 제어 신호(CTRL_SL)에 응답하여 제1 소거 전압(Vera1) 보다 높은 전위 레벨의 제2 소거 전압(Vera2)을 생성하고, 생성된 제2 소거 전압(Vera2)을 선택된 메모리 블록(MB1)과 연결된 소스 라인(SL)에 인가한다(S1040). 이로 인하여 선택된 메모리 블록(MB1)의 채널 전위 레벨은 더욱 상승하게 되고, 예비 소거 상태의 메모리 셀들의 문턱 전압 분포는 GIDL 소거 방식에 의해 더욱 하강하게 되어 타겟 소거 문턱 전압과 같거나 낮도록 2차 소거시킬 수 있다.
이 후, 소거 검증 동작을 수행하여(S1050), 선택된 메모리 블록(MB1)에 포함된 메모리 셀들(MC1 내지 MCn)의 문턱 전압이 타겟 소거 문턱 전압과 같거나 낮은지 확인한다.
소거 검증 동작 결과(S1060), 모든 메모리 셀들 또는 제1 설정 수 이상의 메모리 셀들의 문턱 전압이 타겟 소거 문턱 전압과 같거나 낮을 경우 패스로 판단하고, 제2 설정 수 이상의 메모리 셀들의 문턱 전압이 타겟 소거 문턱 전압보다 높을 경우 페일로 판단한다.
상술한 소거 검증 동작 결과(S1060)가 패스로 판단되면 소거 동작을 종료하고, 소거 검증 동작 결과(S1060)가 페일로 판단되면 제2 소거 전압(Vera2)을 상승시켜 재설정한다(S1070).
이 후, 소스 라인 드라이버(270)는 프리 소거 전압(Vepre)을 생성하고, 생성된 프리 소거 전압(Vepre)을 선택된 메모리 블록(MB1)과 연결된 소스 라인(SL)에 인가한다(S1080).
프리 소거 전압이 인가된 후 일정 시간 후, 소스 라인 드라이버(270)는 소스 라인 제어 신호(CTRL_SL)에 응답하여 새롭게 설정된 제2 소거 전압(Vera2)을 생성하고, 생성된 제2 소거 전압(Vera2)을 선택된 메모리 블록(MB1)과 연결된 소스 라인(SL)에 인가한다(S1090). 이로 인하여 선택된 메모리 블록(MB1)의 채널 전위 레벨은 제2 소거 전압(Vera2)에 의해 상승하게 된다. 이때, 로우 디코더(220)는 로우 디코더 제어 신호들(AD_signals)에 응답하여 소스 선택 라인(SSL)을 플로팅 상태에서 접지 전압 레벨로 제어한다. 이로 인하여 선택된 메모리 블록(MB1)에 포함된 다수의 메모리 셀들(MC1 내지 MCn) 중 프로그램 상태인 메모리 셀들의 전하 저장층에 저장된 전자들은 채널(Channel)의 높은 전위 레벨과 워드라인들(WLs)의 접지 전위 레벨에 의해 디트랩되어 소거된다.
이 후, 소거 검증 동작을 수행하여(S1100), 선택된 메모리 블록(MB1)에 포함된 메모리 셀들(MC1 내지 MCn)의 문턱 전압이 타겟 소거 문턱 전압과 같거나 낮은지 확인한다.
소거 검증 동작 결과(S1110), 모든 메모리 셀들 또는 제1 설정 수 이상의 메모리 셀들의 문턱 전압이 타겟 소거 문턱 전압과 같거나 낮을 경우 패스로 판단하여 소거 동작을 종료하고, 제2 설정 수 이상의 메모리 셀들의 문턱 전압이 타겟 소거 문턱 전압보다 높을 경우 페일로 판단하여 상술한 소거 전압 상승 단계(S1070)부터 재수행한다.
상술한 바와 같이 본원 발명의 다른 실시 예에 따르면, 소거 전압을 ISPE(Increment Step Pulse Erase) 방식에 따라서 인가하되, 첫 번째 소거 루프에서는 제1 소거 전압 인가 동작과 제2 소거 전압 인가 동작이 연속적으로 수행되도록 구성하고, 이 후 다음 소거 루프에서는 제1 소거 전압 인가 동작을 스킵하고 제2 소거 전압인가 동작이 수행되도록 구성할 수 있다. 이로 인하여 ISPE 방식의 소거 동작 시 첫 번째 소거 루프 이후의 소거 루프에서는 제1 소거 전압 인가 동작이 스킵되어 소거 동작 시간이 개선된다.
도 11은 메모리 시스템의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 메모리 시스템(Memory System; 30000)은 이동 전화기(cellular phone), 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, PDA(personal digital assistant) 또는 무선 교신 장치로 구현될 수 있다. 메모리 시스템(30000)은 메모리 장치(1100)와 상기 메모리 장치(1100)의 동작을 제어할 수 있는 메모리 컨트롤러(1200)를 포함할 수 있다. 메모리 컨트롤러(1200)는 프로세서(Processor; 3100)의 제어에 따라 메모리 장치(1100)의 데이터 액세스 동작, 예컨대 프로그램(program) 동작, 이레이즈(erase) 동작 또는 리드(read) 동작을 제어할 수 있다.
메모리 장치(1100)에 프로그램된 데이터는 메모리 컨트롤러(1200)의 제어에 따라 디스플레이(Display; 3200)를 통하여 출력될 수 있다.
무선 송수신기(RADIO TRANSCEIVER; 3300)는 안테나(ANT)를 통하여 무선 신호를 주고받을 수 있다. 예컨대, 무선 송수신기(3300)는 안테나(ANT)를 통하여 수신된 무선 신호를 프로세서(3100)에서 처리(process)될 수 있는 신호로 변경할 수 있다. 따라서, 프로세서(3100)는 무선 송수신기(3300)로부터 출력된 신호를 처리(process)하고 처리(process)된 신호를 메모리 컨트롤러(1200) 또는 디스플레이(3200)로 전송할 수 있다. 메모리 컨트롤러(1200)는 프로세서(3100)에 의하여 처리(process)된 신호를 메모리 장치(1100)에 프로그램할 수 있다. 또한, 무선 송수신기(3300)는 프로세서(3100)로부터 출력된 신호를 무선 신호로 변경하고 변경된 무선 신호를 안테나(ANT)를 통하여 외부 장치로 출력할 수 있다. 입력 장치(Input Device; 3400)는 프로세서(3100)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호 또는 프로세서(3100)에 의하여 처리(process)될 데이터를 입력할 수 있는 장치로서, 터치 패드(touch pad)와 컴퓨터 마우스(computer mouse)와 같은 포인팅 장치(pointing device), 키패드(keypad) 또는 키보드로 구현될 수 있다. 프로세서(3100)는 컨트롤러(1200)로부터 출력된 데이터, 무선 송수신기(3300)로부터 출력된 데이터, 또는 입력 장치(3400)로부터 출력된 데이터가 디스플레이(3200)를 통하여 출력될 수 있도록 디스플레이(3200)의 동작을 제어할 수 있다.
실시 예에 따라, 메모리 장치(1100)의 동작을 제어할 수 있는 메모리 컨트롤러(1200)는 프로세서(3100)의 일부로서 구현될 수 있고 또한 프로세서(3100)와 별도의 칩으로 구현될 수 있다. 또한 메모리 장치(1100)는 도 2에 도시된 메모리 장치(1100)의 예시를 통해 구현될 수 있다.
도 12는 메모리 시스템의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 메모리 시스템(Memory System; 40000)은 PC(personal computer), 태블릿(tablet) PC, 넷-북(net-book), e-리더(e-reader), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 또는 MP4 플레이어로 구현될 수 있다.
메모리 시스템(40000)은 메모리 장치(Memory Device; 1100)와 메모리 장치(1100)의 데이터 처리 동작을 제어할 수 있는 메모리 컨트롤러(memory Controller; 1200)를 포함할 수 있다.
프로세서(Processor; 4100)는 입력 장치(Input Device; 4200)를 통하여 입력된 데이터에 따라 메모리 장치(1100)에 저장된 데이터를 디스플레이(Display; 4300)를 통하여 출력할 수 있다. 예컨대, 입력 장치(4200)는 터치 패드 또는 컴퓨터 마우스와 같은 포인팅 장치, 키패드, 또는 키보드로 구현될 수 있다.
프로세서(4100)는 메모리 시스템(40000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있고 메모리 컨트롤러(1200)의 동작을 제어할 수 있다. 실시 예에 따라 메모리 장치(1100)의 동작을 제어할 수 있는 메모리 컨트롤러(1200)는 프로세서(4100)의 일부로서 구현되거나, 프로세서(4100)와 별도의 칩으로 구현될 수 있다. 또한 메모리 장치(1100)는 도 2에 도시된 메모리 장치(1100)의 예시를 통해 구현될 수 있다.
도 13은 메모리 시스템의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 메모리 시스템(50000)은 이미지 처리 장치, 예컨대 디지털 카메라, 디지털 카메라가 부착된 이동 전화기, 디지털 카메라가 부착된 스마트 폰, 또는 디지털 카메라가 부착된 태블릿 PC로 구현될 수 있다.
메모리 시스템(50000)은 메모리 장치(Memory Device; 1100)와 상기 메모리 장치(1100)의 데이터 처리 동작, 예컨대 프로그램 동작, 이레이즈 동작 또는 리드 동작을 제어할 수 있는 메모리 컨트롤러(1200)를 포함한다.
메모리 시스템(50000)의 이미지 센서(Image Sensor; 5200)는 광학 이미지를 디지털 신호들로 변환할 수 있고, 변환된 디지털 신호들은 프로세서(Processor; 5100) 또는 메모리 컨트롤러(1200)로 전송될 수 있다. 프로세서(5100)의 제어에 따라, 상기 변환된 디지털 신호들은 디스플레이(Display; 5300)를 통하여 출력되거나 컨트롤러(1200)를 통하여 메모리 장치(1100)에 저장될 수 있다. 또한, 메모리 장치(1100)에 저장된 데이터는 프로세서(5100) 또는 메모리 컨트롤러(1200)의 제어에 따라 디스플레이(5300)를 통하여 출력될 수 있다.
실시 예에 따라 메모리 장치(1100)의 동작을 제어할 수 있는 메모리 컨트롤러(1200)는 프로세서(5100)의 일부로서 구현되거나 프로세서(5100)와 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또한 메모리 장치(1100)는 도 2에 도시된 메모리 장치(1100)의 예시를 통해 구현될 수 있다.
도 14는 메모리 시스템의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 참조하면, 메모리 시스템(Memory System; 70000)은 메모리 카드(memory card) 또는 스마트 카드(smart card)로 구현될 수 있다. 메모리 시스템(70000)은 메모리 장치(Memory Device; 1100), 메모리 컨트롤러(Memory Controller; 1200) 및 카드 인터페이스(Card Interface; 7100)를 포함할 수 있다.
메모리 컨트롤러(1200)는 메모리 장치(1100)와 카드 인터페이스(7100) 사이에서 데이터의 교환을 제어할 수 있다. 실시 예에 따라, 카드 인터페이스(7100)는 SD(secure digital) 카드 인터페이스 또는 MMC(multi-media card) 인터페이스일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 메모리 컨트롤러(1200)는 도 2에 도시된 컨트롤러(1200)의 예시를 통해 구현될 수 있다.
카드 인터페이스(7100)는 호스트(HOST; 60000)의 프로토콜에 따라 호스트(60000)와 메모리 컨트롤러(1200) 사이에서 데이터 교환을 인터페이스할 수 있다. 실시 예에 따라 카드 인터페이스(7100)는 USB(Universal Serial Bus) 프로토콜, IC(InterChip)-USB 프로토콜을 지원할 수 있다. 여기서, 카드 인터페이스는 호스트(60000)가 사용하는 프로토콜을 지원할 수 있는 하드웨어, 상기 하드웨어에 탑재된 소프트웨어 또는 신호 전송 방식을 의미할 수 있다.
메모리 시스템(70000)이 PC, 태블릿 PC, 디지털 카메라, 디지털 오디오 플레이어, 이동 전화기, 콘솔 비디오 게임 하드웨어, 또는 디지털 셋-탑 박스와 같은 호스트(60000)의 호스트 인터페이스(6200)와 접속될 때, 호스트 인터페이스(6200)는 마이크로프로세서(Microprocessor; 6100)의 제어에 따라 카드 인터페이스(7100)와 메모리 컨트롤러(1200)를 통하여 메모리 장치(1100)와 데이터 교신을 수행할 수 있다. 또한 메모리 장치(1100)는 도 2에 도시된 메모리 장치(1100)의 예시를 통해 구현될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 실시 예들에서, 모든 단계는 선택적으로 수행의 대상이 되거나 생략의 대상이 될 수 있다. 또한 각 실시 예에서 단계들은 반드시 순서대로 일어날 필요는 없으며, 뒤바뀔 수 있다. 한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 명세서의 실시 예들은 본 명세서의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 명세서의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 명세서의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 명세서의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1000: 메모리 시스템 1100: 메모리 장치
1200: 메모리 컨트롤러 100: 메모리 셀 어레이
200: 주변 회로들 300: 제어 로직

Claims (20)

  1. 다수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 블록;
    상기 메모리 셀 블록의 소스 라인에 제1 소거 전압 및 제2 소거 전압을 인가하여 GIDL(Gate Induce Drain Leakage) 방식의 소거 동작을 수행하기 위한 주변 회로들; 및
    상기 소거 동작 시 상기 제1 소거 전압 인가 동작 및 상기 제2 소거 전압 인가 동작이 순차적으로 수행되도록 상기 주변 회로들을 제어하기 위한 제어 로직을 포함하며,
    상기 다수의 메모리 셀들 중 다수의 프로그램 상태를 갖는 메모리 셀들은 상기 제1 소거 전압 인가 동작 시 프리 소거 상태로 소거되는 메모리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리 소거 상태로 소거된 상기 메모리 셀들은 상기 제2 소거 전압 인가 동작 시 타겟 소거 레벨 이하로 소거되는 메모리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프리 소거 상태는 상기 타겟 소거 레벨 보다 높은 문턱 전압 분포를 가지는 메모리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 소거 전압은 상기 제2 소거 전압보다 전위 레벨이 낮은 메모리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 로직은 상기 다수의 프로그램 상태들 중 문턱 전압 분포가 상대적으로 높은 일부 프로그램 상태의 문턱 전압 분포가 하향되어 상기 프리 소거 상태로 소거되도록 상기 주변 회로들을 제어하여 상기 제1 소거 전압 인가 동작을 수행하는 메모리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 주변 회로들은 상기 소스 라인에 프리 소거 전압, 상기 제1 소거 전압, 상기 제2 소거 전압을 순차적으로 인가하기 위한 소스 라인 드라이버;
    상기 메모리 셀 블록의 비트라인들에 연결되며, 상기 소거 동작 시 상기 비트라인들을 플로팅 상태로 제어하기 위한 페이지 버퍼 그룹; 및
    상기 메모리 셀 블록의 로컬 라인들에 연결되며, 상기 제1 소거 전압 및 상기 제2 소거 전압 인가 동작 시 상기 로컬 라인들 중 소스 선택 라인을 플로팅시키고, 상기 제1 소거 전압 인가 동작 시 상기 로컬 라인들 중 플로팅 상태의 워드라인들을 접지 전압 레벨로 제어하기 위한 로우 디코더를 포함하는 메모리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 로우 디코더는 상기 프리 소거 전압이 상기 소스 라인에 인가될 때 상기 워드라인들을 상기 플로팅 상태로 제어하는 메모리 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 소거 전압은 상기 프리 소거 전압보다 전위 레벨이 높은 메모리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 로직은 상기 소거 동작 후 소거 검증 동작을 수행하도록 상기 주변 회로들을 제어하며,
    상기 소거 검증 동작 결과 페일로 판단될 경우 ISPE(Increment Step Pulse Erase) 방식에 따라 상기 제2 소거 전압을 상승시켜 설정하고, 상기 제2 소거 전압 인가 동작을 재수행하도록 상기 주변 회로들을 제어하는 메모리 장치.
  10. 다수의 프로그램 상태들로 프로그램되는 다수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 블록;
    상기 메모리 셀 블록의 소스 라인에 제1 소거 전압 및 상기 제1 소거 전압보다 높은 제2 소거 전압을 인가하여 제1 소거 전압 인가 동작 및 제2 소거 전압 인가 동작을 포함하는 GIDL(Gate Induce Drain Leakage) 방식의 소거 동작을 수행하기 위한 주변 회로들을 포함하며,
    상기 주변 회로들은 상기 제1 소거 전압 인가 동작 시 상기 다수의 메모리 셀들을 프리 소거 상태로 소거하고, 상기 제2 소거 전압 인가 동작 시 상기 프리 소거 상태의 상기 다수의 메모리 셀들을 타겟 소거 전압 레벨 이하로 소거시키는 메모리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 주변 회로들은 상기 다수의 프로그램 상태들 중 문턱 전압 분포가 상대적으로 높은 일부 프로그램 상태의 문턱 전압 분포가 하향되어 상기 프리 소거 상태로 소거되도록 상기 제1 소거 전압 인가 동작을 수행하는 메모리 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 주변 회로들은 상기 소스 라인에 프리 소거 전압, 상기 제1 소거 전압, 상기 제2 소거 전압을 순차적으로 인가하기 위한 소스 라인 드라이버;
    상기 메모리 셀 블록의 비트라인들에 연결되며, 상기 소거 동작 시 상기 비트라인들을 플로팅 상태로 제어하기 위한 페이지 버퍼 그룹; 및
    상기 메모리 셀 블록의 로컬 라인들에 연결되며, 상기 제1 소거 전압 및 상기 제2 소거 전압 인가 동작 시 상기 로컬 라인들 중 소스 선택 라인을 플로팅시키고, 상기 제1 소거 전압 인가 동작 시 상기 로컬 라인들 중 플로팅 상태의 워드라인들을 접지 전압 레벨로 제어하기 위한 로우 디코더를 포함하는 메모리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 로우 디코더는 상기 프리 소거 전압이 상기 소스 라인에 인가될 때 상기 워드라인들을 상기 플로팅 상태로 제어하는 메모리 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 소거 전압은 상기 프리 소거 전압보다 전위 레벨이 높은 메모리 장치.
  15. 다수의 프로그램 상태로 프로그램된 다수의 메모리 셀들을 포함하는 메모리 셀 블록의 소스 라인에 제1 소거 전압을 인가하여 상기 다수의 메모리 셀들을 프리 소거 상태로 소거시키는 단계; 및
    상기 제1 소거 전압이 인가된 후 상기 소스 라인에 제2 소거 전압을 인가하여 상기 다수의 메모리 셀들이 타겟 소거 전압 레벨 이하의 문턱 전압을 갖도록 GIDL(Gate Induce Drain Leakage) 방식으로 소거시키는 단계를 포함하는 메모리 장치의 동작 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 소거 전압은 상기 제2 소거 전압보다 낮으며, 상기 프리 소거 상태는 상기 타겟 소거 전압 레벨보다 높은 문턱 전압 분포를 갖는 메모리 장치의 동작 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 다수의 메모리 셀들을 프리 소거 상태로 소거시키는 단계는 상기 다수의 프로그램 상태들 중 문턱 전압 분포가 상대적으로 높은 일부 프로그램 상태의 문턱 전압 분포가 하향되어 상기 프리 소거 상태로 소거되는 메모리 장치의 동작 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 소거 전압을 인가하기 이전에 상기 제1 소거 전압보다 낮은 전위 레벨의 프리 소거 전압을 상기 소스 라인에 인가하는 메모리 장치의 동작 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 프리 소거 전압이 인가되는 동안 상기 메모리 셀 블록의 소스 선택 라인은 접지 전압 레벨을 가지며, 제1 소거 전압 및 상기 제2 소거 전압이 인가되는 동안 상기 소스 선택 라인은 플로팅 상태로 제어되는 메모리 장치의 동작 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 제2 소거 전압을 인가한 후, 소거 검증 동작을 수행하는 단계;
    상기 소거 검증 동작 결과 페일로 판단될 경우, 상기 제2 소거 전압을 상승시켜 재설정하고, 상기 제2 소거 전압 인가하는 단계부터 재수행하는 단계를 더 포함하는 메모리 장치의 동작 방법.
KR1020190038683A 2019-04-02 2019-04-02 메모리 장치 및 그것의 동작 방법 KR102635466B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190038683A KR102635466B1 (ko) 2019-04-02 2019-04-02 메모리 장치 및 그것의 동작 방법
TW108138812A TW202038225A (zh) 2019-04-02 2019-10-28 記憶體裝置及其操作方法
US16/670,510 US10998065B2 (en) 2019-04-02 2019-10-31 Memory device and operating method thereof
CN201911142358.7A CN111798908B (zh) 2019-04-02 2019-11-20 存储器装置及其操作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190038683A KR102635466B1 (ko) 2019-04-02 2019-04-02 메모리 장치 및 그것의 동작 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200116795A true KR20200116795A (ko) 2020-10-13
KR102635466B1 KR102635466B1 (ko) 2024-02-13

Family

ID=72662396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190038683A KR102635466B1 (ko) 2019-04-02 2019-04-02 메모리 장치 및 그것의 동작 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10998065B2 (ko)
KR (1) KR102635466B1 (ko)
CN (1) CN111798908B (ko)
TW (1) TW202038225A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022085967A1 (ko) * 2020-10-20 2022-04-28 한양대학교 산학협력단 집적도를 향상시킨 3차원 플래시 메모리 및 그 동작 방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11276465B1 (en) * 2020-08-21 2022-03-15 Intel Corporation Device, system and method to float a decoder for deselected address lines in a three-dimensional crosspoint memory architecture
KR20220031464A (ko) * 2020-09-04 2022-03-11 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 장치 및 그 동작 방법
US11900998B2 (en) 2020-09-11 2024-02-13 Intel Corporation Bipolar decoder for crosspoint memory
JP7181984B1 (ja) * 2021-12-09 2022-12-01 ウィンボンド エレクトロニクス コーポレーション 半導体装置および消去方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090121984A (ko) * 2008-05-23 2009-11-26 주식회사 하이닉스반도체 불휘발성 메모리 장치의 소거 방법
KR20180077885A (ko) * 2016-12-29 2018-07-09 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 메모리 장치 및 이의 동작 방법
KR20180078546A (ko) * 2016-12-30 2018-07-10 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 메모리 장치 및 그 동작 방법
KR20180132357A (ko) * 2017-06-02 2018-12-12 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 메모리 장치 및 이의 동작 방법

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101547328B1 (ko) * 2009-09-25 2015-08-25 삼성전자주식회사 강유전체 메모리 소자 및 그 동작 방법
KR20130072665A (ko) 2011-12-22 2013-07-02 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 메모리 장치 및 이의 동작 방법
KR20130107557A (ko) * 2012-03-22 2013-10-02 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 메모리 장치 및 그 동작 방법
US9019775B2 (en) * 2012-04-18 2015-04-28 Sandisk Technologies Inc. Erase operation for 3D non-volatile memory with controllable gate-induced drain leakage current
KR101997912B1 (ko) * 2012-08-30 2019-07-08 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 메모리 장치 및 이의 동작 방법
KR20140028974A (ko) * 2012-08-31 2014-03-10 에스케이하이닉스 주식회사 3차원 반도체 메모리 소자와, 이를 포함하는 메모리 시스템과, 그 제조방법과, 그 동작방법
KR20140135402A (ko) * 2013-05-16 2014-11-26 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 메모리 장치 및 그것의 동작 방법
KR20150063851A (ko) * 2013-12-02 2015-06-10 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 메모리 장치 및 그것의 소거 방법
KR20150111503A (ko) * 2014-03-25 2015-10-06 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 장치
US9558835B2 (en) * 2015-06-22 2017-01-31 SK Hynix Inc. Semiconductor device and operating method thereof
KR102618289B1 (ko) * 2016-11-28 2023-12-27 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 메모리 장치 및 이의 동작 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090121984A (ko) * 2008-05-23 2009-11-26 주식회사 하이닉스반도체 불휘발성 메모리 장치의 소거 방법
KR20180077885A (ko) * 2016-12-29 2018-07-09 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 메모리 장치 및 이의 동작 방법
KR20180078546A (ko) * 2016-12-30 2018-07-10 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 메모리 장치 및 그 동작 방법
KR20180132357A (ko) * 2017-06-02 2018-12-12 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 메모리 장치 및 이의 동작 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022085967A1 (ko) * 2020-10-20 2022-04-28 한양대학교 산학협력단 집적도를 향상시킨 3차원 플래시 메모리 및 그 동작 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN111798908B (zh) 2024-05-17
US20200321066A1 (en) 2020-10-08
TW202038225A (zh) 2020-10-16
CN111798908A (zh) 2020-10-20
US10998065B2 (en) 2021-05-04
KR102635466B1 (ko) 2024-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111009275B (zh) 存储器装置和存储器装置的操作方法
CN110400588B (zh) 存储器装置以及该存储器装置的操作方法
KR102635466B1 (ko) 메모리 장치 및 그것의 동작 방법
KR102409799B1 (ko) 메모리 시스템 및 그것의 동작 방법
KR20190016633A (ko) 메모리 장치 및 이의 동작 방법
KR102567373B1 (ko) 메모리 장치 및 이를 포함하는 메모리 시스템
CN110322918B (zh) 存储器件和操作该存储器件的方法
CN111402944B (zh) 具有改进的编程和擦除操作的存储器装置及其操作方法
CN110729016B (zh) 存储器装置、存储器系统及操作该存储器装置的方法
KR20190094964A (ko) 메모리 시스템 및 그것의 동작 방법
CN110021330B (zh) 存储器系统及其操作方法
US11636906B2 (en) Memory device and method of applying operating voltage
US11462272B2 (en) Memory device and operating method thereof
KR20200019045A (ko) 메모리 장치 및 그것의 동작 방법
KR102461751B1 (ko) 메모리 장치 및 이의 동작 방법
KR20210147365A (ko) 메모리 장치 및 이의 동작 방법
US11508439B2 (en) Memory device having a control logic to control program operations and method of operating the same
US20240004557A1 (en) Memory device, memory system including memory device, and method of operating memory system
US11880582B2 (en) Memory device having improved program and erase operations and operating method of the memory device
KR20220019573A (ko) 메모리 장치 및 이의 동작 방법
KR20200108713A (ko) 메모리 장치 및 이의 동작 방법
KR20220107588A (ko) 메모리 장치 및 이의 동작 방법
KR20220101502A (ko) 메모리 장치, 이를 포함하는 메모리 시스템 및 그것의 동작 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant