KR100756711B1 - Semiconductor memory device to prevent data destruction - Google Patents
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Abstract
각각이 n개(n은 3보다 작지 않은 자연수임)의 값을 저장하는 복수의 메모리 셀(MC)이 메모리 셀 어레이(1)에 매트릭스 형태로 배열되어 있고, 각각의 메모리 셀은 워드선(WL0 - WL31) 및 비트선(BL0 - BLn+1)과 연결되어 있다. 각각의 메모리 셀은 제1 기록 동작 및 제2 기록 동작에 의해 n개의 값을 갖는 데이터(n-valued data)를 저장한다. 판독부는 워드선의 전위를 설정하고, 메모리 셀 어레이 내의 메모리 셀로부터 데이터를 판독한다. 판독부에 의해 판독되고 제2 기록 동작에서 기록된 데이터가 정정 불가능한 에러를 포함하고 있는 경우, 제어부는 제1 기록 동작에서 기록된 데이터를 판독할 때 판독부에 공급되는 워드선의 전위를 변경한다.A plurality of memory cells MC each storing n values (n is a natural number not less than 3) are arranged in a matrix form in the memory cell array 1, and each memory cell is a word line WL0. WL31 and bit lines BL0-BLn + 1. Each memory cell stores n-valued data by the first write operation and the second write operation. The reading section sets the potential of the word line and reads data from the memory cells in the memory cell array. If the data read by the reading section and written in the second writing operation contain an uncorrectable error, the control section changes the potential of the word line supplied to the reading section when reading the data written in the first writing operation.
반도체 메모리 장치, NAND 플래시 메모리, 메모리 셀, 워드선, 비트선 Semiconductor memory device, NAND flash memory, memory cell, word line, bit line
Description
도 1a 내지 도 1e는 본 발명에 따른, 메모리 셀 내의 데이터와 메모리 셀의 문턱 전압 간의 관계를 나타낸 도면.1A-1E illustrate a relationship between data in a memory cell and a threshold voltage of the memory cell in accordance with the present invention.
도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따른, 메모리 셀 내의 데이터와 메모리 셀의 문턱 전압 간의 관계를 나타낸 도면.2A-2D illustrate a relationship between data in a memory cell and a threshold voltage of the memory cell, according to the prior art.
도 3은 본 발명이 적용된 반도체 메모리 장치의 개략 구성을 나타낸 도면.3 shows a schematic configuration of a semiconductor memory device to which the present invention is applied.
도 4는 도 3에 도시된 메모리 셀 어레이 및 비트선 제어 회로의 구성을 나타낸 회로도.FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the memory cell array and bit line control circuit shown in FIG.
도 5a 및 도 5b는 메모리 셀 및 선택 트랜지스터를 나타낸 단면도.5A and 5B are cross-sectional views illustrating memory cells and select transistors.
도 6은 메모리 셀 어레이 내의 하나의 NAND 셀을 나타낸 단면도.6 is a cross-sectional view illustrating one NAND cell in a memory cell array.
도 7은 도 4에 도시된 데이터 메모리 회로의 일례를 나타낸 회로도.FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a data memory circuit shown in FIG.
도 8은 NAND 셀에 대한 기록 순서를 나타낸 도면.8 is a diagram showing a recording order for a NAND cell.
도 9는 제1 페이지 프로그램의 일례를 나타낸 플로우차트.9 is a flowchart showing an example of a first page program.
도 10은 제2 페이지 프로그램의 일례를 나타낸 플로우차트.10 is a flowchart showing an example of a second page program.
도 11a는 내부 데이터 판독 후의 각각의 데이터 캐쉬 내의 데이터를 나타낸 도면이고, 도 11b는 각각의 데이터 캐쉬의 제1 설정 이후의 각각의 데이터 캐쉬 내 의 데이터를 나타낸 도면.FIG. 11A shows data in each data cache after reading internal data, and FIG. 11B shows data in each data cache after the first setting of each data cache.
도 12a는 제2 페이지를 기록하는 동작이 제1 단계 이후의 각각의 데이터 캐쉬 내의 데이터를 나타낸 도면이고, 도 12b는 각각의 데이터 캐쉬의 제2 설정 이후의 각각의 데이터 캐쉬 내의 데이터를 나타낸 도면.12A is a diagram showing data in each data cache after the first step of writing the second page, and FIG. 12B is a diagram showing data in each data cache after the second setting of each data cache.
도 13a는 제2 페이지를 기록하는 동작의 제2 단계 이후의 각각의 데이터 캐쉬 내의 데이터를 나타낸 도면이고, 도 13b는 제2 페이지를 기록하는 동작의 제1 단계가 생략된 경우의 각각의 데이터 캐쉬 내의 데이터를 나타낸 도면.FIG. 13A shows data in each data cache after the second step of writing the second page, and FIG. 13B shows each data cache when the first step in the writing of the second page is omitted. A diagram showing the data in the interior.
도 14는 검증 동작에서의 워드선, 비트선 및 선택 게이트선의 동작의 일례를 나타낸 파형도.14 is a waveform diagram illustrating an example of operations of a word line, a bit line, and a selection gate line in a verify operation.
도 15는 제1 페이지 판독 동작을 나타낸 플로우차트.15 is a flowchart showing a first page read operation.
도 16은 제2 페이지 판독 동작을 나타낸 플로우차트.16 is a flowchart showing a second page reading operation.
도 17은 사용자측에서의 판독 절차를 나타낸 플로우차트.Fig. 17 is a flowchart showing a reading procedure on the user side.
도 18은 제2 실시예에서의 제2 페이지의 판독 시퀀스를 나타낸 플로우차트.Fig. 18 is a flowchart showing a reading sequence of a second page in the second embodiment.
도 19는 제3 실시예에서의 제1 페이지의 판독 시퀀스를 나타낸 플로우차트.Fig. 19 is a flowchart showing a reading sequence of a first page in the third embodiment.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
1: 메모리 셀 어레이(MCA)1: Memory Cell Array (MCA)
1-1: ECC 영역1-1: ECC area
2: 비트선 제어 회로2: bit line control circuit
3: 열 디코더3: thermal decoder
4: 데이터 입력/출력 버퍼4: data input / output buffer
5: 데이터 입력/출력 단자5: data input / output terminal
6: 워드선 제어 회로6: word line control circuit
7: 제어 신호 및 제어 전압 발생기 회로7: control signal and control voltage generator circuit
7-1: 퓨즈 회로7-1: fuse circuit
8: 제어 신호 입력 단자8: Control signal input terminal
9: 제어기9: controller
본 발명은 예를 들어 EEPROM을 사용하는 NAND 플래시 메모리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단일의 메모리 셀에 다중값 데이터(multivalued data)를 저장할 수 있는 반도체 메모리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to, for example, a NAND flash memory using EEPROM, and more particularly, to a semiconductor memory device capable of storing multivalued data in a single memory cell.
NAND 플래시 메모리에서, 열 방향으로 배열된 복수의 메모리 셀은 직렬로 연결되어 NAND 셀을 구성하고, 각각의 NAND 셀은 선택 게이트를 통해 대응하는 비트선과 연결되어 있다. 각각의 비트선은 기록 데이터 및 판독 데이터를 래치하는 래치 회로와 연결되어 있다. 다중값 데이터를 이 NAND 플래시 메모리에 저장할 수 있는 비휘발성 반도체 메모리 장치가 제안되어 있다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2000-195280호 참조).In a NAND flash memory, a plurality of memory cells arranged in a column direction are connected in series to form a NAND cell, and each NAND cell is connected to a corresponding bit line through a selection gate. Each bit line is connected to a latch circuit for latching write data and read data. A nonvolatile semiconductor memory device capable of storing multi-value data in this NAND flash memory has been proposed (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-195280).
최근 몇년 사이에, 요소의 소형화가 진척되어, 셀들 간의 거리가 감소되고 있다. 따라서, 서로에 인접한 셀들 간의 부유 게이트 용량의 영향이 커지고 있다. 구체적으로는, 데이터가 이미 기록되어 있는 셀의 문턱 전압이 상기 셀에 인접해 있고 차후에 데이터가 기록되는 셀의 문턱 전압으로 인해 변동하는 문제점이 발생하였다. 특히, 단일의 셀에 각각이 2개 이상의 비트로 이루어진 복수의 데이터 세트를 저장하는 다중값 메모리(multivalued memory)가 복수의 문턱 전압을 사용하여 복수의 데이터 세트를 저장하기 때문에, 하나의 데이터 세트에 대응하는 문턱 전압의 분포가 극도로 좁게 되도록 제어되어야만 한다. 따라서, 인접 셀의 문턱 전압의 영향이 현저하다.In recent years, miniaturization of elements has progressed, and the distance between cells has been reduced. Therefore, the influence of the floating gate capacitance between the cells adjacent to each other is increasing. Specifically, a problem arises in that a threshold voltage of a cell in which data is already written is adjacent to the cell and subsequently fluctuates due to a threshold voltage of the cell in which data is written. In particular, since a multivalued memory that stores a plurality of data sets each of two or more bits in a single cell stores a plurality of data sets by using a plurality of threshold voltages, it corresponds to one data set. The threshold voltage distribution must be controlled to be extremely narrow. Therefore, the influence of the threshold voltage of the adjacent cell is remarkable.
이 문제를 해결하기 위해, 1-비트(제1 페이지) 데이터가 저장되는 메모리 셀에서, 1-비트(제1 페이지) 데이터는 그 다음 데이터를 저장하기 이전에 원래의 문턱 전압보다 낮은 문턱 전압(V-레벨)에 도달하기 위해 인접 메모리 셀에 기록된다. 이 인접 메모리 셀에 데이터를 기록한 후에, 제2 페이지를 기록할 시에 그 전압을 원래의 문턱 전압(워드선 전위 "b"(V <= B))로 상승시키기 위한 기록이 수행된다. 그렇지만, 제2 페이지를 기록하기 전후에 제1 페이지의 데이터가 원래의 문턱 전압 또는 더 낮은 문턱 전압으로 기록되어 있는지를 알아내기가 어렵다. 따라서, 이를 알아내기 위해, 각각의 페이지에 따라 플래그 메모리 셀(플래그 셀이라고 함)이 준비되고 이 플래그 셀 내의 데이터에 따라 판독 동작이 수행되는 기록 방식이 제안되어 있다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2004-192789호 참조).To solve this problem, in a memory cell in which 1-bit (first page) data is stored, the 1-bit (first page) data may have a threshold voltage lower than the original threshold voltage before storing the next data. V-level) to write to adjacent memory cells. After writing data to this adjacent memory cell, writing is performed to raise the voltage to the original threshold voltage (word line potential "b" (V <= B)) when writing the second page. However, it is difficult to find out whether the data of the first page is recorded at the original threshold voltage or the lower threshold voltage before and after writing the second page. Therefore, in order to find out, a writing method has been proposed in which a flag memory cell (called a flag cell) is prepared according to each page and a read operation is performed in accordance with the data in this flag cell (for example, Japanese patent application) See Publication 2004-192789).
제2 페이지의 데이터가 이 기록 방식에 기초하여 기록되는 경우, 제1 페이지의 데이터가 "1"이고 제2 페이지의 데이터가 "0"인 경우, 메모리 셀 내의 데이터는 "0"에서 "1"로 변경되고, 문턱 전압은 예를 들어 레벨 A로 증가된다. 게다가, 제1 페이지의 데이터가 "0"인 경우, 그의 문턱 전압은 레벨 A를 포함한 전압으로서 결정된다. 따라서, 이들의 문턱 전압 분포가 서로 중첩한다. 따라서, 예를 들어 제2 페이지를 기록하는 동안에 전원의 이상 차단으로 인해 기록이 중단될 때, 이전에 기록된 제1 페이지 데이터도 역시 파괴되는 문제가 일어난다. 따라서, 제2 페이지의 기록이 비정상적으로 중단되는 경우에도 제1 페이지의 데이터의 파괴를 회피할 수 있는 반도체 메모리 장치가 요구된다.When the data of the second page is written based on this recording method, when the data of the first page is "1" and the data of the second page is "0", the data in the memory cell is from "0" to "1". And the threshold voltage is increased to level A, for example. In addition, when the data of the first page is "0", its threshold voltage is determined as the voltage including the level A. Thus, their threshold voltage distributions overlap each other. Therefore, when recording is interrupted, for example, due to an abnormal interruption of power during recording of the second page, a problem arises that previously written first page data is also destroyed. Therefore, there is a need for a semiconductor memory device capable of avoiding destruction of data of the first page even when writing of the second page is abnormally interrupted.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 복수의 메모리 셀이 매트릭스 형태로 배열되어 있는 메모리 셀 어레이 - 각각의 메모리 셀은 워드선 및 비트선과 연결되어 있고 n개(단, n은 3보다 작지 않은 자연수임)의 값을 저장함 -, k개(k < n)의 값이 저장되어 있는 상기 메모리 셀에 n개의 값을 갖는 데이터(n-valued data)를 기록하는 기록부, 상기 메모리 셀 어레이 내의 상기 메모리 셀로부터 데이터를 판독하기 위해 상기 워드선의 전위를 설정하는 판독부, 및 상기 판독부에 의해 판독된 데이터 내에 정정불가능한 에러가 포함되어 있는 경우 상기 k개 값을 갖는 데이터(k-valued data)를 판독할 시에 상기 판독부에 공급되는 상기 워드선의 상기 전위를 변경하는 제어부를 포함하는 반도체 메모리 장치가 제공된다.According to a first aspect of the present invention, a memory cell array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix form, each memory cell is connected to a word line and a bit line, and n (where n is a natural number not smaller than 3) ), A recording unit for writing n-valued data into the memory cell in which k values (k <n) are stored, from the memory cells in the memory cell array. A reading section for setting the potential of the word line for reading data, and when reading the k-valued data when the uncorrectable error is included in the data read by the reading section. And a control unit for changing the potential of the word line supplied to the reading unit.
본 발명의 제2 측면에 따르면, n개의 값(단, n은 3보다 작지 않은 자연수임)을 저장하는 메모리 셀, 및 상기 메모리 셀을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 제1 기록 동작에 의해 상기 메모리 셀의 문턱 전압을 제1 문턱 전압으로부터 상기 제1 문턱 전압 또는 제2 문턱 전압(상기 제1 문턱 전압 < 상기 제2 문턱 전압)으로 설정하고, 상기 메모리 셀의 상기 문턱 전압이 상기 제2 문턱 전압인 경우 제2 기록 동작에 의해 상기 메모리 셀의 상기 문턱 전압을 제3 문턱 전압(상기 제2 문턱 전압 ≤ 상기 제3 문턱 전압) 이상으로 설정하며, 또 상기 메모리 셀의 상기 문턱 전압이 상기 제1 문턱 전압인 경우 제3 기록 동작에 의해 상기 메모리 셀의 상기 문턱 전압을 상기 제1 문턱 전압 또는 제4 문턱 전압(상기 제1 문턱 전압 < 상기 제4 문턱 전압)으로 설정하는 것인 반도체 메모리 장치가 제공된다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a memory cell for storing n values (where n is a natural number not smaller than 3), and a controller for controlling the memory cell, wherein the controller is configured to perform a first write operation. The threshold voltage of the memory cell is set from the first threshold voltage to the first threshold voltage or the second threshold voltage (the first threshold voltage <the second threshold voltage), and the threshold voltage of the memory cell is set to the first threshold voltage. When the threshold voltage is 2, the threshold voltage of the memory cell is set to be equal to or greater than a third threshold voltage (the second threshold voltage ≤ the third threshold voltage) by a second write operation, and the threshold voltage of the memory cell is In the case of the first threshold voltage, the threshold voltage of the memory cell is set to the first threshold voltage or the fourth threshold voltage (the first threshold voltage <the fourth threshold voltage) by a third write operation. A semiconductor memory device is provided.
본 발명의 제3 측면에 따르면, n개(단, n은 3보다 작지 않은 자연수임)의 값을 저장하는 메모리 셀, 제1 플래그 메모리 셀, 제2 플래그 메모리 셀, 및 상기 메모리 셀 및 상기 제1 및 제2 플래그 메모리 셀을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 제1 기록 동작에 의해 상기 메모리 셀의 문턱 전압을 제1 문턱 전압으로부터 상기 제1 문턱 전압 또는 제2 문턱 전압(상기 제1 문턱 전압 < 상기 제2 문턱 전압)으로 설정하고, 상기 메모리 셀의 상기 문턱 전압이 상기 제2 문턱 전압인 경우 제2 기록 동작에 의해 상기 메모리 셀의 상기 문턱 전압을 제3 문턱 전압(상기 제2 문턱 전압 ≤ 상기 제3 문턱 전압) 이상으로 설정하고 상기 제3 문턱 전압을 달성하기 위해 상기 제2 플래그 메모리 셀에 데이터를 기록하며, 상기 메모리 셀의 상기 문턱 전압이 상기 제1 문턱 전압인 경우 제3 기록 동작에 의해 상기 메모리 셀의 상기 문턱 전압을 상기 제1 문턱 전압 또는 제4 문턱 전압(상기 제1 문턱 전압 < 상기 제4 문턱 전압)으로서 달성하기 위해 기록을 수행하고, 상기 메모리 셀의 상기 문턱 전압이 상기 제3 문턱 전압인 경우 상기 메모리 셀의 상기 문턱 전압을 제5 문턱 전압으로 설정하기 위해 기록을 수행하고 상기 제4 문턱 전압을 설정하기 위해 상기 제1 플래그 메모리 셀에 기록을 수행하는 것인 반도체 메모리 장치가 제공된다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a memory cell for storing n values (where n is a natural number not less than 3), a first flag memory cell, a second flag memory cell, and the memory cell and the first value. And a controller configured to control first and second flag memory cells, wherein the controller controls the threshold voltage of the memory cell from a first threshold voltage to a first threshold voltage or a second threshold voltage (the first threshold voltage) by a first write operation. Set the threshold voltage <the second threshold voltage, and when the threshold voltage of the memory cell is the second threshold voltage, the threshold voltage of the memory cell is changed to a third threshold voltage (the second threshold voltage) by a second write operation. Set the threshold voltage ≤ the third threshold voltage) and write data to the second flag memory cell to achieve the third threshold voltage, wherein the threshold voltage of the memory cell is the first threshold In the case of pressure, writing is performed to achieve the threshold voltage of the memory cell as the first threshold voltage or the fourth threshold voltage (the first threshold voltage <the fourth threshold voltage) by a third write operation, and the memory When the threshold voltage of the cell is the third threshold voltage, a write is performed to set the threshold voltage of the memory cell to a fifth threshold voltage, and a write is performed to the first flag memory cell to set the fourth threshold voltage. There is provided a semiconductor memory device which performs the following.
이제부터, 본 발명에 따른 실시예들에 대해 이하에서 첨부 도면을 참조하여 기술한다.DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Now, embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(제1 실시예)(First embodiment)
도 3은 3개 이상의 값을 갖는 데이터를 저장하는 반도체 메모리 장치의 개략 구성, 예를 들어 4개의 값(2 비트)을 저장하는 NAND 플래시 메모리의 구성을 나타낸 것이다.3 shows a schematic configuration of a semiconductor memory device storing data having three or more values, for example, a configuration of a NAND flash memory storing four values (2 bits).
메모리 셀 어레이(1)는 복수의 비트선, 복수의 워드선, 및 공통 소스선을 포함한다. 메모리 셀 어레이(1)에서, 예를 들어 EEPROM 셀로 이루어진 전기적 재기록가능 메모리 셀이 매트릭스 상으로 배열되어 있다. 비트선을 제어하는 비트선 제어 회로(2) 및 워드선 제어 회로(6)는 이 메모리 셀 어레이(1)에 연결되어 있다.The
비트선 제어 회로(2)는 복수의 데이터 저장 회로 및 플래그 데이터 저장 회로를 포함하며, 이에 대해서는 나중에 기술한다. 이 비트선 제어 회로(2)는 비트선을 통해 메모리 셀 어레이(1)의 메모리 셀 내의 데이터를 판독하고, 비트선을 통해 메모리 셀 어레이(1) 내의 메모리 셀의 상태를 검출하며, 비트선을 통해 기록 제어 전압을 메모리 셀에 인가함으로써 메모리 셀 어레이(1) 내의 메모리 셀에 데이터를 기록한다. 열 디코더(column decoder)(3) 및 데이터 입력/출력 버퍼(4)는 비트선 제어 회로(2)에 연결되어 있다. 비트선 제어 회로(2) 내의 데이터 저장 회 로는 열 디코더(3)에 의해 선택된다. 데이터 저장 회로로 판독된 메모리 셀 내의 데이터는 데이터 입력/출력 버퍼(4)를 통해 데이터 입력/출력 단자(5)로부터 외부로 출력된다.The bit
게다가, 외부로부터 데이터 입력/출력 단자(5)로의 기록 데이터 입력은 데이터 입력/출력 버퍼(4)를 통해 열 디코더(3)에 의해 선택된 데이터 저장 회로로 입력된다.In addition, the write data input from the outside to the data input /
워드선 제어 회로(6)는 메모리 셀 어레이(1)에 연결되어 있다. 이 워드선 제어 회로(6)는 메모리 셀 어레이(1) 내의 워드선을 선택하고 선택된 워드선에 판독, 기록 또는 소거 동작을 위해 필요한 전압을 인가한다.The word
메모리 셀 어레이(1), 비트선 제어 회로(2), 열 디코더(3), 데이터 입력/출력 버퍼(4) 및 워드선 제어 회로(6)는 제어 신호 및 제어 전압 발생기 회로(7)에 연결되어 있고 그에 의해 제어된다. 제어 신호 및 제어 전압 발생기 회로(7)는 제어 신호 입력 단자(8)에 연결되어 있고 제어 신호 입력 단자(8)를 통해 외부로부터 입력된 제어 신호에 의해 제어된다.The
비트선 제어 회로(2), 열 디코더(3), 워드선 제어 회로(6), 및 제어 신호 및 제어 전압 발생기 회로(7)는 기록 회로 및 판독 회로를 구성한다.The bit
게다가, 메모리 셀 어레이(1)는 에러 정정 코드(ECC)가 저장되어 있는 ECC 영역(1-1)을 갖는다.In addition, the
게다가, NAND 플래시 메모리의 데이터 입력/출력 단자(5) 및 제어 신호 입력 단자(8)는 NAND 플래시 메모리 칩 외부에 제공된 제어기(9)와 연결되어 있다. 이 제어기(9)는 NAND 플래시 메모리와 예를 들어 도시되지 않은 호스트 장치 사이에서 데이터 또는 명령을 전송/수신한다.In addition, the data input /
게다가, 제어 신호 및 제어 전압 발생기 회로(7)는 퓨즈 회로(7-1)를 갖는다. 이 퓨즈 회로(7-1)는 예를 들어 비휘발성 메모리, 레이저 퓨즈 또는 래치 회로로 이루어져 있고, 기록 회로 및 판독 회로의 동작을 제어하는 데 필요한 데이터를 저장하며, 이에 대해서는 나중에 기술한다. 유의해야 할 점은, 래치 회로의 경우에, 메모리 셀 어레이 내의 특정의 블록에 저장된 데이터가 전원을 켤 때 래치 회로에 저장되어 있다는 것이다.In addition, the control signal and control
도 4는 도 3에 도시된 메모리 셀 어레이(1) 및 비트선 제어 회로(2)의 구성을 나타낸 것이다. 메모리 셀 어레이(1) 내에, 복수의 NAND 셀이 배열되어 있다. NAND 셀은 예를 들어 직렬로 연결된 32개의 EEPROM으로 이루어진 예를 들어 메모리 셀(MC) 및 선택 게이트(S1 및 S2)로 이루어져 있다. 제1 선택 게이트(S1)는 비트선(BL0)에 연결되어 있고, 제2 선택 게이트(S2)는 소스선(SRC)에 연결되어 있다. 각각의 행에 배열되어 있는 메모리 셀(MC)의 제어 게이트는 워드선(WL0, WL1, WL2 내지 WL31)에 똑같이 연결되어 있다. 게다가, 제1 선택 게이트(S1)는 선택선(SGD) 에 똑같이 연결되어 있고, 제2 선택 게이트(S2)는 선택선(SGS)에 똑같이 연결되어 있다.4 shows the configuration of the
게다가, 하나 걸러 비트선마다 배열되어 있고 하나의 워드선에 연결되어 있는 복수의 메모리 셀(점선으로 둘러싸인 메모리 셀)은 하나의 섹터를 구성한다. 데이터는 섹터 단위로 기록 또는 판독된다. 예를 들어 2개의 페이지에 대응하는 데이터가 하나의 섹터에 저장된다. 또한, 플래그를 저장하는 제1 및 제2 플래그 셀(FC1, FC2)은 각각의 워드선에 연결되어 있다. 즉, 이 실시예에서, 하나의 섹터는 2개의 제1 및 제2 플래그 셀(FC1, FC2)을 포함한다.In addition, a plurality of memory cells (memory cells surrounded by dotted lines) arranged every other bit line and connected to one word line constitute one sector. Data is recorded or read in units of sectors. For example, data corresponding to two pages is stored in one sector. Further, the first and second flag cells FC1 and FC2 for storing flags are connected to respective word lines. In other words, in this embodiment, one sector includes two first and second flag cells FC1 and FC2.
비트선 제어 회로(2)는 복수의 데이터 저장 회로(10) 및 플래그 데이터 저장 회로(10a, 10b)를 포함한다. 각각의 데이터 저장 회로(10) 및 플래그 데이터 저장 회로(10a, 10b)는 한쌍의 비트선 (BL0 및 BL1), (BL2 및 BL3), ..., (BLi 및 BLi+1) 또는 (BLn 및 BLn+1)에 연결되어 있다.The bit
점선으로 나타낸 바와 같이, 메모리 셀 어레이(1)는 복수의 블록을 포함한다. 각각의 블록은 복수의 NAND 셀로 이루어져 있으며, 데이터는 블록 단위로 소거된다. 게다가, 소거 동작은 데이터 저장 회로(10) 및 플래그 데이터 저장 회로(10a, 10b)에 연결되어 있는 2개의 비트선을 통해 동시에 수행된다.As indicated by the dotted lines, the
판독 동작, 프로그램 검증 동작, 및 프로그램 동작에서, 데이터 저장 회로(10)에 연결된 2개의 비트선(BLi 및 BLi+1) 중 하나는 외부로부터 지정되는 주소 신호에 따라 선택된다. 게다가, 하나의 섹터(2개의 페이지에 대응함)가 선택되도록 하나의 워드선이 외부 주소에 따라 선택된다. 2개의 페이지의 전환은 주소를 사용하여 수행된다.In the read operation, the program verify operation, and the program operation, one of the two bit lines BLi and BLi + 1 connected to the
유의할 점은 하나의 섹터와 연결된 제1 및 제2 플래그 셀(FC1, FC2)의 수가 한 개로 제한되지 않으며 점선으로 나타낸 바와 같이 복수의 플래그 셀이 하나의 섹터에 연결될 수 있다는 것이다. 이 경우에, 나중에 기술하는 바와 같이, 복수의 플래그 셀에 저장된 데이터의 다수결에 기초하여 플래그 셀에 저장된 데이터를 결 정하는 것이 좋다.Note that the number of first and second flag cells FC1 and FC2 connected to one sector is not limited to one, and a plurality of flag cells may be connected to one sector as indicated by a dotted line. In this case, as described later, it is preferable to determine the data stored in the flag cell based on the majority of the data stored in the plurality of flag cells.
게다가, ECC 데이터가 저장되어 있는 셀 및 이러한 셀에 연결된 데이터 저장 회로는 도 4에 도시된 회로 구성의 것들과 동일하며, 따라서 이들은 도 4에서 생략되어 있다.In addition, the cells in which ECC data are stored and the data storage circuits connected to these cells are the same as those of the circuit configuration shown in FIG. 4, and thus they are omitted in FIG. 4.
도 5a 및 도 5b는 메모리 셀 및 선택 트랜지스터를 나타낸 단면도이다. 도 5a는 메모리 셀을 나타낸 것이다. 기판(41)에서, n-형 확산층(42)은 메모리 셀의 소스 및 드레인으로서 형성되어 있다. 부유 게이트(FG)(44)는 게이트 절연막(43)을 거쳐 기판(41) 상부에 형성되어 있고, 제어 게이트(CG)(46)는 절연막(45)을 거쳐 이 부유 게이트(44) 상부에 형성되어 있다. 도 5b는 선택 게이트를 나타낸 것이다. 기판(41)에서, n-형 확산층(47)이 소스 및 드레인으로서 형성되어 있다. 제어 게이트(49)는 게이트 절연막(48)을 거쳐 기판(41) 상부에 형성되어 있다.5A and 5B are cross-sectional views illustrating memory cells and select transistors. 5A shows a memory cell. In the
도 6은 메모리 셀 어레이 내의 하나의 NAND 셀의 단면을 나타낸 것이다. 이 예에서, 하나의 NAND 셀은 도 5a에 도시된 구성을 갖는 32개의 메모리 셀(MC)를 직렬로 연결함으로써 구성된다. 도 5b에 도시된 구성을 갖는 제1 선택 게이트(S1) 및 제2 선택 게이트(S2)는 NAND 셀의 드레인측 및 소스측에 제공된다.6 shows a cross section of one NAND cell in a memory cell array. In this example, one NAND cell is constructed by connecting 32 memory cells MC having the configuration shown in Fig. 5A in series. The first select gate S1 and the second select gate S2 having the configuration shown in FIG. 5B are provided on the drain side and the source side of the NAND cell.
도 7은 도 4에 도시된 데이터 저장 회로(10)의 일례를 나타낸 회로도이다. 플래그 데이터 저장 회로(10a, 10b)도 역시 데이터 저장 회로(10)와 동일한 구성을 갖는다.FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an example of the
이 데이터 저장 회로(10)는 1차 데이터 캐쉬(primary data cache, PDC), 2차 데이터 캐쉬(secondary data cache, SDC), 동적 데이터 캐쉬(dynamic data cache, DDC), 동적 데이터 캐쉬 Q(dynamic data cache Q, DDCQ), 및 임시 데이터 캐쉬(temporary data cache, TDC)를 갖는다. SDC, PDC 및 DDC는 기록 동작에서의 입력 데이터를 보유하고, 판독 동작에서의 판독 데이터를 보유하며, 검증 동작에서의 데이터를 일시적으로 보유하며, 다중값 데이터를 저장할 시에 내부 데이터를 조작하는 데 사용된다. TDC는 비트선 상의 데이터를 증폭하고, 데이터 판독 동작에서의 데이터를 일시적으로 보유하며, 다중값 데이터를 저장할 시에 내부 데이터를 조작하는 데 사용된다. DDCQ는 나중에 기술되는 기록 동작에서 특정의 검증 레벨보다 약간 낮은 검증 레벨에 도달되었는지 여부를 나타내는 데이터를 저장한다.The
SDC는 래치 회로를 구성하는 클럭드 인버터 회로(clocked inverter circuit)(61a, 61b) 및 트랜지스터(61c, 61d)로 이루어져 있다. 트랜지스터(61c)는 클럭드 인버터 회로(61a)의 입력단과 클럭드 인버터 회로(61b)의 입력단 사이에 연결되어 있다. 신호(EQ2)는 이 트랜지스터(61c)의 게이트에 공급된다. 트랜지스터(61d)는 클럭드 인버터 회로(61b)의 입력단과 접지 사이에 연결되어 있다. 신호(PRS)는 이 트랜지스터(61d)의 게이트에 공급된다. SDC의 노드(N2a)는 열 선택 트랜지스터(61e)를 통해 입력/출력 데이터선(IO)과 연결되어 있고, 노드(N2b)는 열 선택 트랜지스터(61f)를 통해 입력/출력 데이터선(IOn)과 연결되어 있다. 열 선택 신호(CSLi)는 이들 트랜지스터(61e, 61f)의 게이트에 공급된다. SDC의 노드(N2a)는 트랜지스터(61g, 61h)를 통해 PDC의 노드(N1a)에 연결된다. 신호(BLC2)는 트랜지스터(61g)의 게이트에 공급되고, 신호(BLC1)는 트랜지스터(61h)의 게이트에 공급된다.The SDC is composed of clocked
PDC는 클럭드 인버터 회로(61i, 61j) 및 트랜지스터(61k)로 이루어져 있다. 트랜지스터(61k)는 클럭드 인버터 회로(61i)의 입력단과 클럭드 인버터 회로(61j)의 입력단 사이에 연결되어 있다. 신호(EQ1)는 이 트랜지스터(61k)의 게이트에 공급된다. PDC의 노드(N1b)는 트랜지스터(61l)의 게이트와 연결되어 있다. 이 트랜지스터(61l)의 전류 경로의 한쪽 단부는 트랜지스터(61m)를 통해 접지에 연결되어 있다. 신호(CHK1)는 이 트랜지스터(61m)의 게이트에 공급된다.The PDC consists of clocked
게다가, 트랜지스터(61l)의 전류 경로의 다른쪽 단부는 전송 게이트를 구성하는 트랜지스터(61n, 61o)의 전류 경로의 한쪽 단부와 연결되어 있다. 신호(CHK2n)는 이 트랜지스터(61n)의 게이트에 공급된다. 게다가, 트랜지스터(61o)의 게이트는 트랜지스터(61g, 61h) 사이의 접합 노드(junction node)와 연결되어 있다. 신호(COMi)는 트랜지스터(61n, 61o)의 전류 경로의 다른쪽 단부에 공급된다. 데이터 저장 회로들(10) 모두에 공통인 이 신호(COMi)는 데이터 저장 회로들(10) 모두가 검증되었는지 여부를 가리키는 신호이다. 즉, 나중에 기술하는 바와 같이, 이들이 검증된 경우, PDC의 노드(N1b)는 로우로 된다. 이 상태에서, 신호(CHK1, CHK2n)가 하이로 될 때, 검증이 완료된 경우, 신호(COMi)는 하이로 된다.In addition, the other end of the current path of the transistor 61l is connected to one end of the current path of the
게다가, TDC는 예를 들어 MOS 커패시터(61p)로 이루어져 있다. 이 커패시터(61p)는 트랜지스터(61g, 61h)의 접합 노드(N3)와 접지 사이에 연결되어 있다. 게다가, DDC는 트랜지스터(61q)를 통해 접합 노드(N3)에 연결되어 있다. 신호(REG)는 트랜지스터(61q)의 게이트에 공급된다.In addition, the TDC consists of, for example, a
DDC는 트랜지스터(61r, 61s)로 이루어져 있다. 신호(VREG)는 트랜지스 터(61r)의 전류 경로의 한쪽 단부에 공급되고, 이 전류 경로의 다른쪽 단부는 트랜지스터(61q)의 전류 경로와 연결되어 있다. 이 트랜지스터(61r)의 게이트는 트랜지스터(61s)를 통해 PDC의 노드(N1a)에 연결되어 있다. 신호(DTG)는 이 트랜지스터(61s)의 게이트에 공급된다.The DDC consists of
DDCQ는 트랜지스터(61Qr, 61Qs)로 이루어져 있다. 신호(VREG)는 트랜지스터(61Qr)의 전류 경로의 한쪽 단부에 공급되고, 이 전류 경로의 다른쪽 단부는 트랜지스터(61Qq)를 통해 접합 노드(N3)와 연결되어 있다. 신호(REGQ)는 트랜지스터(61Qq)의 게이트에 공급된다. 트랜지스터(61Qr)의 게이트는 트랜지스터(61Qs)를 통해 PDC의 노드(N1a)에 연결되어 있다. 신호(DTGQ)는 이 트랜지스터(61Qs)의 게이트에 공급된다.The DDCQ consists of transistors 61Qr and 61Qs. The signal VREG is supplied to one end of the current path of the transistor 61Qr, and the other end of this current path is connected to the junction node N3 through the transistor 61Qq. The signal REGQ is supplied to the gate of the transistor 61Qq. The gate of the transistor 61Qr is connected to the node N1a of the PDC through the transistor 61Qs. The signal DTGQ is supplied to the gate of this transistor 61Qs.
게다가, 트랜지스터(61t, 61u)의 전류 경로의 한쪽 단부는 접합 노드(N3)에 연결되어 있다. 신호(VPRE)는 트랜지스터(61u)의 전류 경로의 다른쪽 단부에 공급되고, BLPRE는 트랜지스터(61u)의 게이트에 공급된다. 신호(BLCLAMP)는 트랜지스터(61t)의 게이트에 공급된다. 이 트랜지스터(61t)의 전류 경로의 다른쪽 단부는 트랜지스터(61v)를 통해 비트선(BLo)의 한쪽 단부에 연결되어 있고, 트랜지스터(61w)를 통해 비트선(BLe)의 한쪽 단부에 연결되어 있다. 비트선(BLo)의 다른쪽 단부는 트랜지스터(61x)의 전류 경로의 한쪽 단부에 연결되어 있다. 신호(BIASo)는 이 트랜지스터(61x)의 게이트에 공급된다. 비트선(BLe)의 다른쪽 단부는 트랜지스터(61y)의 전류 경로의 한쪽 단부와 연결되어 있다. 신호(BIASe)는 이 트랜지스터(61y)의 게이트에 공급된다. 신호(BLCRL)는 이들 트랜지스터(61x, 61y)의 전 류 경로의 다른쪽 단부에 공급된다. 트랜지스터(61x, 61y)는 트랜지스터(61v, 61w)에 상보적으로 되도록 신호(BIASo, BIASe)에 따라 턴온되며, 그에 의해 신호(BLCRL)의 전위를 미선택된 비트선에 인가한다.In addition, one end of the current path of the
상기한 각각의 신호 및 전압은 도 3에 도시된 제어 신호 및 제어 전압 발생기 회로(7)에 의해 발생된다. 이 제어 신호 및 제어 전압 발생기 회로(7)의 제어 하에서, 이하의 동작이 제어된다.Each of the above signals and voltages is generated by the control signal and control
이 메모리는 다중값 메모리이기 때문에, 단일의 셀에 2-비트 데이터를 저장할 수 있다. 2 비트의 전환은 주소를 사용하여 수행된다(제1 페이지 또는 제2 페이지).Since this memory is a multivalued memory, 2-bit data can be stored in a single cell. The two bit transition is performed using the address (first page or second page).
(동작의 설명)(Explanation of the action)
이제부터, 상기한 구성에서의 동작에 대해 기술한다.The operation in the above configuration will now be described.
도 1a 내지 도 1e는 메모리 셀 내의 데이터와 메모리 셀의 문턱 전압 간의 관계를 나타낸 것이다. 소거가 행해질 때, 메모리 셀 내의 데이터는 "0"이 된다. 도 1a에 나타낸 바와 같이, 제1 페이지가 기록될 때, 메모리 셀 내의 데이터는 데이터 "0" 및 데이터 "2"로 된다. 데이터 "2"의 문턱 전압 분포는 원래의 데이터 "2"의 문턱 전압 분포보다 약간 더 낮게 설정되어 있다.1A to 1E illustrate a relationship between data in a memory cell and a threshold voltage of the memory cell. When erase is performed, the data in the memory cell becomes " 0 ". As shown in Fig. 1A, when the first page is written, the data in the memory cell becomes data " 0 " and data " 2 ". The threshold voltage distribution of the data "2" is set slightly lower than the threshold voltage distribution of the original data "2".
그 후에, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 제2 페이지를 기록하기 이전에 인접 셀에 데이터가 기록된다. 그러면, 이 셀에 기록된 데이터로 인해 데이터 "2"의 문턱 전압 분포가 증가된다. 이어서, 제2 페이지의 데이터가 기록될 때, 메모리 셀 내의 데이터는 도 1e에 나타낸 바와 같이 원래의 문턱 전압을 갖는 데이터 "0" 내지 "3"이 된다. 이 실시예에서, 메모리 셀 내의 데이터는 보다 낮은 문턱 전압으로부터 오름차순으로 정의된다.Thereafter, as shown in Fig. 1B, data is recorded in an adjacent cell before recording the second page. The threshold voltage distribution of data "2" then increases due to the data written to this cell. Then, when the data of the second page is written, the data in the memory cell becomes data "0" to "3" having original threshold voltages as shown in Fig. 1E. In this embodiment, the data in the memory cell is defined in ascending order from the lower threshold voltage.
도 1a 내지 도 1e에 도시된 이 실시예의 동작과 도 2a 내지 도 2d에 도시된 종래 기술의 기록 동작 간의 차이는 이하에서 기술하는 바와 같다.The difference between the operation of this embodiment shown in Figs. 1A to 1E and the recording operation of the prior art shown in Figs. 2A to 2D is as described below.
이 실시예에서, 인접 셀에 데이터를 기록한 후에, 제2 페이지가 2 단계로 기록된다. 도 1c에 도시한 바와 같이, 제1 단계에서 레벨 "b" 이상의 문턱 전압으로 기록 동작을 수행하는 것이 좋기 때문에, 제1 페이지의 데이터 "2"는 원래의 문턱 전압 "b"로 기록된다. 다른 대안으로서, 제1 페이지의 데이터 "2"는 "b" 및 "c"의 문턱 전압으로 기록된다(도 1c에 점선으로 나타냄). 이 밖에도, 도 1d에 도시한 바와 같이, 데이터 "2"는 이와 마찬가지로 제2 플래그 셀(FC2)에 기록된다. 제2 페이지의 데이터가 이 제2 플래그 셀(FC2) 내의 데이터에 기초하여 기록된 것으로 판정될 수 있다. 그 후에, 제2 페이지를 기록하는 동작의 제2 단계에서, 제1 페이지의 데이터가 "1"이고 제2 페이지의 데이터가 "0"일 때, 데이터 "1"이 기록된다. 게다가, 제1 페이지의 데이터가 "0"이고 제2 페이지의 데이터가 "1"일 때, 데이터 "3"이 기록된다. 이와 같은 방식으로, 도 1e의 문턱값 분포가 설정될 수 있다.In this embodiment, after writing data in the adjacent cell, the second page is written in two steps. As shown in Fig. 1C, since it is preferable to perform the write operation with the threshold voltage of level "b" or more in the first step, the data "2" of the first page is written with the original threshold voltage "b". As another alternative, the data " 2 " of the first page is written with threshold voltages of " b " and " c " (indicated by dashed lines in FIG. 1C). In addition, as shown in Fig. 1D, the data " 2 " is similarly recorded in the second flag cell FC2. It can be determined that the data of the second page has been written based on the data in this second flag cell FC2. Then, in the second step of the operation of recording the second page, when the data of the first page is "1" and the data of the second page is "0", data "1" is recorded. In addition, when the data of the first page is "0" and the data of the second page is "1", data "3" is recorded. In this manner, the threshold distribution of FIG. 1E can be set.
제2 페이지의 기록 동작 동안에 전원이 꺼진 경우에도, 제1 페이지 데이터의 문턱 전압은 도 1b 및 도 1c에 나타낸 바와 같이 다른 데이터의 문턱 전압과 중첩하지 않는다. 따라서, 제1 페이지의 데이터는 제2 페이지의 기록 동작이 실패하는 경우에도 파괴되지 않는다. 그에 따라, 판독 동작에서 워드선의 전위를 도 1e에 나타낸 전위 "a" 또는 "b"로 설정하면 제1 페이지의 데이터를 판독할 수 있다.Even when the power is turned off during the write operation of the second page, the threshold voltage of the first page data does not overlap with the threshold voltage of other data as shown in Figs. 1B and 1C. Therefore, the data of the first page is not destroyed even if the writing operation of the second page fails. Accordingly, in the read operation, when the potential of the word line is set to the potential "a" or "b" shown in Fig. 1E, the data of the first page can be read.
이와 반대로, 도 2a 내지 도 2d에 도시된 종래 기술의 경우에, 도 2b에 나타낸 인접 셀에 데이터를 기록한 후에, 도 2d에 나타낸 문턱 전압을 설정하기 위해 도 2c에 나타낸 바와 같이 레벨 "a" 및 레벨 "b"를 달성하도록 기록 동작이 동시에 수행된다. 도 2c에 나타낸 바와 같이, 데이터 "2"는 제2 페이지의 기록 동작 동안에 원래의 문턱 전압에 도달하지 않는다. 게다가, 데이터 "1"을 기록하는 경우에, 데이터 "1"의 문턱 전압 분포가 데이터 "2"의 문턱 전압 분포와 중첩할 가능성이 있다. 이 상태에서, 전원이 꺼질 때, 제1 페이지는 파괴된다. 따라서, 제1 페이지 데이터를 판독하기가 어렵다.In contrast, in the case of the prior art shown in Figs. 2A to 2D, after writing data to the adjacent cells shown in Fig. 2B, the level " a " and the " a " The write operation is performed simultaneously to achieve the level "b". As shown in Fig. 2C, the data "2" does not reach the original threshold voltage during the write operation of the second page. In addition, when data "1" is recorded, there is a possibility that the threshold voltage distribution of data "1" overlaps with the threshold voltage distribution of data "2". In this state, when the power is turned off, the first page is destroyed. Therefore, it is difficult to read the first page data.
도 8은 NAND 셀에 대한 기록 순서를 나타낸 것이다. 블록에서, 기록 동작은 각각의 페이지에 따라 소스선에 가까운 메모리 셀부터 수행된다. 도 8에서, 워드선의 수는 편의상 4개이다.8 shows a write order for a NAND cell. In the block, the write operation is performed from the memory cell close to the source line according to each page. In Fig. 8, the number of word lines is four for convenience.
제1 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 메모리 셀(1)의 제1 페이지에 기록된다.In the first write operation, one-bit data is written to the first page of the
제2 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 워드 방향으로 메모리 셀(1)에 인접한 메모리 셀(2)의 제1 페이지에 기록된다.In the second write operation, one-bit data is written to the first page of the
제3 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 비트 방향으로 메모리 셀(1)에 인접한 메모리 셀(3)의 제1 페이지에 기록된다.In the third write operation, 1-bit data is written to the first page of the
제4 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 대각 방향으로 메모리 셀(1)에 인접한 메모리 셀(4)의 제1 페이지에 기록된다.In the fourth write operation, one-bit data is written to the first page of the
제5 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 메모리 셀(1)의 제2 페이지에 기록된 다.In the fifth write operation, one-bit data is written to the second page of the
제6 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 워드 방향으로 메모리 셀(1)에 인접한 메모리 셀(2)의 제2 페이지에 기록된다.In the sixth write operation, one-bit data is written to the second page of the
제7 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 비트 방향으로 메모리 셀(3)에 인접한 메모리 셀(5)의 제1 페이지에 기록된다.In the seventh write operation, one-bit data is written to the first page of the
제8 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 대각 방향으로 메모리 셀(3)에 인접한 메모리 셀(6)의 제1 페이지에 기록된다.In the eighth write operation, one-bit data is written to the first page of the
제9 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 메모리 셀(3)의 제2 페이지에 기록된다.In the ninth write operation, one-bit data is written to the second page of the
제10 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 워드 방향으로 메모리 셀(3)에 인접한 제4 메모리 셀(4)의 제2 페이지에 기록된다.In the tenth write operation, one-bit data is written to the second page of the
제11 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 비트 방향으로 메모리 셀(5)에 인접한 메모리 셀(7)의 제1 페이지에 기록된다.In the eleventh write operation, one-bit data is written to the first page of the
제12 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 대각 방향으로 메모리 셀(5)에 인접한 메모리 셀(8)의 제1 페이지에 기록된다.In the twelfth write operation, one-bit data is written to the first page of the memory cell 8 adjacent to the
제13 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 메모리 셀(5)의 제2 페이지에 기록된다.In the thirteenth write operation, one-bit data is written to the second page of the
제14 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 워드 방향으로 메모리 셀(5)에 인접한 메모리 셀(6)의 제2 페이지에 기록된다.In the fourteenth write operation, one-bit data is written to the second page of the
제15 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 메모리 셀(7)의 제2 페이지에 기록된 다.In the fifteenth write operation, one-bit data is written to the second page of the
제16 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 워드 방향으로 메모리 셀(7)에 인접한 메모리 셀(8)의 제2 페이지에 기록된다.In the sixteenth write operation, one-bit data is written to the second page of the memory cell 8 adjacent to the
이제, 이후부터는 구체적인 기록 동작에 대해 기술한다.Now, the specific recording operation will be described later.
(프로그램 동작 및 프로그램 검증 동작)(Program operation and program verification operation)
(제1 페이지 프로그램 동작)(1st page program operation)
도 9는 제1 페이지에 대한 프로그램 동작의 일례를 나타낸 플로우차트이다. 프로그램 동작에서, 도 4에 나타낸 2개의 페이지(하나의 섹터)를 선택하기 위해 먼저 주소가 지정된다. 이 메모리는 이들 2개의 페이지 중 제1 페이지 및 제2 페이지의 순서로만 프로그램 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 그 주소에 기초하여 제1 페이지가 먼저 선택된다.9 is a flowchart showing an example of a program operation for a first page. In the program operation, an address is first addressed to select two pages (one sector) shown in FIG. The memory can perform the program operation only in the order of the first page and the second page of these two pages. Thus, the first page is first selected based on the address.
도 7에 나타낸 트랜지스터(61d)가 이 주소의 입력 동안에 턴온될 때, 모든 SDC의 노드(N2a)는 접지 전위(Vss)로 설정된다(S11).When the
이어서, 기록 데이터가 외부에서 입력되고 모든 데이터 저장 회로(10) 내의 SDC에 저장된다(S12). 이 때, 데이터를 기록하는 경우, 데이터 "0"은 외부에서 입력되지만, SDC의 노드(N2a)는 전원 전압(Vdd)으로 설정된다. 게다가, 기록 동작이 선택되지 않은 경우, 데이터 "1"은 외부에서 입력되지만, SDC의 노드(N2a)는 접지 전위(Vss)로 설정된다. 그 후에, 기록 명령이 입력될 때, 모든 데이터 저장 회로(10)의 SDC 내의 데이터는 PDC로 전송된다(S13). 즉, 신호(BLC1, BLC2)가 미리 정해진 전압, 예를 들어, Vdd + Vth(Vdd: 전원 전압(예를 들어, 3V 또는 1.8V, 그 렇지만 이 전압으로 한정되지 않음), Vth: N-채널 MOS 트랜지스터의 문턱 전압)으로 설정되고, 트랜지스터(61h, 61g)는 턴온된다. 이어서, 노드(N2a) 내의 데이터는 트랜지스터(61g, 61h)를 통해 PDC로 전송된다. 따라서, 데이터 "1"(기록 동작이 수행되지 않음)이 외부로부터 입력될 때, PDC의 노드(N1a)는 로우 레벨로 설정된다. 데이터 "0"(기록 동작이 수행됨)이 입력될 때, PDC의 노드(N1a)는 하이 레벨로 설정된다. 그 후에, PDC 내의 데이터는 노드(N1a)의 전위로 설정되고, SDC 내의 데이터는 노드(N2a)의 전위로 설정된다.Subsequently, write data is input externally and stored in the SDC in all the data storage circuits 10 (S12). At this time, in the case of recording data, data "0" is input externally, but the node N2a of the SDC is set to the power supply voltage Vdd. In addition, when the write operation is not selected, the data "1" is input externally, but the node N2a of the SDC is set to the ground potential Vss. Thereafter, when a write command is input, data in the SDC of all the
(데이터 반전 동작)(S14)(Data Reverse Operation) (S14)
이어서, 신호(VPRE)는 Vdd로 설정되는 반면, 신호(BLPRE)는 Vdd + Vth로 설정되고, 접합 노드(N3)는 일시적으로 Vdd로 프리차지된다. 이후에, 신호(DTG)는 Vdd + Vth로 설정되고, PDC 내의 데이터는 DDC로 전송된다. 이어서, 신호(REG)는 Vdd로 설정되고, 신호(VREG)는 Vss로 설정된다. DDC 내의 데이터가 하이 레벨에 있는 경우, 접합 노드(N3)는 로우 레벨로 변한다. DDC 내의 데이터가 로우 레벨에 있을 때, 접합 노드(N3)는 하이 레벨에 머물러 있다. 그 후에, 신호(SEN1n, LAT1n)는 일시적으로 턴오프되고, 신호(EQ1)는 Vdd로 설정되며, 노드(N1a, N1b)는 동일 전위로 설정된다. 이어서, 신호(BLC1)는 Vdd + Vth로 설정되고, TDC 내의 데이터(접합 노드(N3)의 전위)는 PDC로 전송된다. 그 결과, 데이터 "1"가 처음부터 PDC에 래치되어 있는 경우, 이 데이터는 데이터 "0"으로 된다. 데이터 "0"이 래치되어 있는 경우, 이 데이터는 데이터 "1"로 된다.The signal VPRE is then set to Vdd, while the signal BLPRE is set to Vdd + Vth and the junction node N3 is temporarily precharged to Vdd. Thereafter, the signal DTG is set to Vdd + Vth, and data in the PDC is transmitted to the DDC. The signal REG is then set to Vdd and the signal VREG is set to Vss. When the data in the DDC is at the high level, the junction node N3 changes to the low level. When data in the DDC is at the low level, the junction node N3 remains at the high level. Thereafter, the signals SEN1n and LAT1n are temporarily turned off, the signal EQ1 is set to Vdd, and the nodes N1a and N1b are set to the same potential. The signal BLC1 is then set to Vdd + Vth, and the data in the TDC (potential of the junction node N3) is transferred to the PDC. As a result, when data "1" is latched in the PDC from the beginning, this data becomes data "0". When data "0" is latched, this data becomes data "1".
기록 명령이 입력될 때, 제어 신호 및 제어 전압 발생기 회로(7)는 프로그램 전압(Vpgm)(예를 들어, 20V)을 선택된 워드선에 공급하고, Vpass(예를 들어, 10V)를 미선택된 워드선에 공급한다. 그렇지만, 이들 전압이 즉각적으로 증가하지 않기 때문에, 대기 시간에 데이터 반전 동작이 수행된다. 따라서, 기록 속도가 감소되지 않는다.When a write command is input, the control signal and the control
이와 같은 방식으로 입력 데이터를 반전시킴에 있어서, 메모리 셀에 기록된 제1 페이지의 데이터가 페이지 버퍼로 판독되고 이 데이터가 외부로 출력되지 않고 다른 페이지에 기록되는 소위 페이지 복사를 수행할 때, 판독 동작이 먼저 수행되지만, SDC는 기록된 데이터(데이터 "0")에 대해 "1"을 취하고 SDC는 미기록된 데이터(데이터 "1")에 대해 "0"을 취한다. SDC 내의 이 데이터는 반전된 데이터로서 입력된 데이터와 매칭한다. 즉, 기록 동작이 실시될 때 SDC = "1"이 달성되고, 기록 동작이 수행되지 않을 때 SDC = "0"이 달성된다. 이와 같은 방식으로 그 다음 기록 데이터를 SDC와 매칭시키는 것은 외부로부터 데이터를 입력하는 것 및 판독된 데이터의 일부를 재기록하는 것을 용이하게 해줄 수 있다. 따라서, 페이지 복사가 수행되지 않은 경우, 외부로부터 입력된 데이터는 페이지 버퍼에 항상 반전되어 있다.In inverting the input data in this manner, when performing the so-called page copy in which the data of the first page written to the memory cell is read into the page buffer and this data is written to another page without being output to the outside, The operation is performed first, but the SDC takes "1" for the recorded data (data "0") and the SDC takes "0" for unrecorded data (data "1"). This data in the SDC matches the input data as inverted data. That is, SDC = "1" is achieved when the write operation is performed, and SDC = "0" is achieved when the write operation is not performed. Matching the next write data with the SDC in this manner may facilitate inputting data from outside and rewriting part of the read data. Therefore, when page copying is not performed, data input from the outside is always inverted in the page buffer.
데이터 반전 동작 이후에, PDC 내의 데이터도 역시 DDC로 복사된다.After the data inversion operation, the data in the PDC is also copied to the DDC.
한편, 제1 페이지에 대한 프로그램 동작에서, 데이터는 플래그 셀에 기록되지 않는다. 따라서, 플래그 데이터 저장 회로(10a) 내의 PDC는 데이터 "1"을 갖는다.On the other hand, in the program operation for the first page, data is not written to the flag cell. Thus, the PDC in the flag
(프로그램 동작)(S15)(Program operation) (S15)
도 7에 도시된 신호(BLC1, BLCLAMP, BLSo 또는 BLSe)의 전위는 Vdd + Vth로 설정된다. 이어서, 트랜지스터(61h, 61t, 61v 또는 61w)는 턴온되고, PDC 내에 보유된 데이터는 비트선에 공급된다. 데이터 "1"(기록 동작이 수행되지 않음)이 PDC에 저장되어 있는 경우, 비트선은 Vdd(전원 전압)로 설정된다. 데이터 "0"(기록 동작이 수행됨)이 PDC에 저장되어 있는 경우, 비트선은 Vss(접지 전위)로 설정된다. 게다가, 데이터는 선택된 워드선과 연결되어 있고 미선택된 페이지를 갖는(비트선이 선택되지 않음) 셀에 기록되어서는 안된다. 따라서, Vdd도 역시 데이터 "1"의 예와 같이 이러한 셀에 연결된 비트선에 공급된다. 여기에서, Vdd는 선택선(SGD)에 공급되고, 전위(Vpgm)(20V)는 선택된 워드선에 인가되며, 전위(Vpass)(10V)는 선택된 블록 내의 미선택된 워드선에 인가된다. 이어서, 비트선이 Vss로 설정될 때, 셀의 채널은 Vss로 설정되고 워드선은 Vpgm으로 설정된다. 따라서, 기록 동작이 수행된다. 반면에, 비트선이 Vdd로 설정될 때, 셀의 채널은 Vss로 설정되지 않고 커플링(couplinig)에 의해 부트(boot)된다. 따라서, 게이트와 채널 간의 전위차가 대략 Vpgm/2로 감소되고, 기록 동작이 실시되지 않는다.The potential of the signal BLC1, BLCLAMP, BLSo or BLSe shown in FIG. 7 is set to Vdd + Vth. The
다중값 메모리가 문턱 전압 분포를 좁히기 때문에, 원래의 검증 레벨 "v'" 및 보다 낮은 검증 레벨 "v*'"이 설정된다. 중간 전위(Vdd와 Vss 사이, 예를 들어, 1V)가 검증 레벨 "v*'"보다 크고 검증 레벨 "v'"보다 작거나 같은 검증 레벨을 갖는 셀의 비트선에 공급되는 방법이 채택되며, 그에 의해 기록 속도가 저하된다. 이 시점에서, 신호(VREG)가 Vdd로 설정되고 신호(REG)가 중간 전위 + Vth(예를 들어, 1V + Vth)로 설정될 때, 비트선이 Vss로 설정되고 DDC가 하이 레벨에 있는 경 우에 비트선은 중간 전위로 설정된다. DDC가 로우 레벨에 있는 경우에 비트선은 Vss에 머물러 있다. 비트선이 Vdd로 설정되어 있는 경우 비트선은 Vdd에 머물러 있다.Since the multivalued memory narrows the threshold voltage distribution, the original verify level "v '" and the lower verify level "v *'" are set. A method is adopted in which an intermediate potential (between Vdd and Vss, for example 1V) is supplied to a bit line of a cell having a verify level greater than the verify level "v * '" and less than or equal to the verify level "v'", This decreases the recording speed. At this point, when the signal VREG is set to Vdd and the signal REG is set to intermediate potential + Vth (e.g. 1V + Vth), the bit line is set to Vss and the DDC is at a high level. At the right, the bit line is set to an intermediate potential. The bit line stays at Vss when the DDC is at the low level. When the bit line is set to Vdd, the bit line stays at Vdd.
기록 데이터가 "0"일 때, 메모리 셀 내의 데이터는 도 1a에 나타낸 바와 같이 "2"로 변한다. 기록 데이터가 "1"일 때, 메모리 셀 내의 데이터는 "0"으로서 남아 있다.When the write data is "0", the data in the memory cell changes to "2" as shown in Fig. 1A. When the write data is "1", the data in the memory cell remains as "0".
(제1 페이지 검증 동작)(S16)(First Page Verification Operation) (S16)
제1 페이지를 기록함에 있어서, 도 1a에 나타낸 바와 같이 검증 레벨 "v'"에 도달될 때까지 기록 동작이 수행된다. 따라서, 검증 동작의 제1 단계에서, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 검증 동작에서의 워드선의 원래의 전위 "v'"보다 낮은 전위 "v*'"을 사용하여 검증 동작이 수행된다. 이어서, 제2 단계에서, 워드선의 전위는 "v'"으로 설정된다. 이후부터, "*"는 원래의 값보다 낮은 전위를 의미한다.In recording the first page, the recording operation is performed until the verification level "v '" is reached as shown in Fig. 1A. Therefore, in the first step of the verify operation, as shown in Fig. 1A, the verify operation is performed using the potential "v * '" lower than the original potential "v'" of the word line in the verify operation. Then, in the second step, the potential of the word line is set to "v '". From now on, "*" means a potential lower than the original value.
먼저, 판독 동작을 위한 전위(Vread)가 선택된 블록 내의 미선택된 워드선 및 선택선(SGD)에 주어진다. 게다가, 도 7에 도시된 데이터 저장 회로(10)에서, 예를 들어 Vdd + Vth가 신호(BLPRE)에 공급되고, 신호(VPRE)를 Vdd로 설정하기 위해 미리 정해진 전압, 예를 들어 1V + Vth가 신호(BLCLAMP)에 공급되며, 비트선은 1V로 프리차지된다.First, a potential Vread for a read operation is given to an unselected word line and a selection line SGD in a selected block. In addition, in the
이어서, 셀의 소스측에 있는 선택선(SGS)은 하이 레벨로 설정된다. 전위 "v*'" 보다 높은 문턱 전압을 갖는 셀이 턴오프된다. 따라서, 그의 비트선은 하이 레벨에 머물러 있다. 게다가, 전위 "v*'"보다 낮은 문턱 전압을 갖는 셀은 턴온된 다. 따라서, 그의 비트선은 Vss로 설정된다.Subsequently, the selection line SGS at the source side of the cell is set to a high level. The cell with a threshold voltage higher than the potential "v * '" is turned off. Thus, its bit line remains at a high level. In addition, the cell with the threshold voltage lower than the potential "v * '" is turned on. Therefore, its bit line is set to Vss.
이어서, 신호(VPRE)를 Vdd로 설정하기 위해 미리 정해진 전압, 예를 들어 Vdd + Vth이 신호(BLPRE)에 공급된다. 그 결과, TDC의 접합 노드(N3)는 Vdd로 프리차지된다. 이어서, 트랜지스터(61t)를 턴온시키기 위해 신호(BLCLAMP)는 미리 정해진 전압, 예를 들어 0.9V + Vth로 설정된다. TDC의 노드(N3)는 그의 비트선이 로우 레벨에 있을 때 로우 레벨로 설정되고 그의 비트선이 하이 레벨에 있을 때 하이 레벨로 설정된다.Then, a predetermined voltage, for example Vdd + Vth, is supplied to the signal BLPRE to set the signal VPRE to Vdd. As a result, the junction node N3 of the TDC is precharged to Vdd. Then, the signal BLCLAMP is set to a predetermined voltage, for example, 0.9V + Vth, to turn on the
여기서, 기록 동작이 수행되는 경우, 로우 레벨을 나타내는 데이터가 도 7에 도시된 DDC에 저장된다. 기록 동작이 수행되지 않는 경우, 하이 레벨을 나타내는 데이터가 DDC에 저장된다. 따라서, 신호(VREG)가 Vdd로 설정되고 신호(REG)가 하이 레벨로 변할 때, TDC의 노드(N3)는 기록 동작이 수행되지 않는 경우에만 강제적으로 하이 레벨로 변경된다. 이 동작 이후에, PDC 내의 데이터는 DDC로 전송되고, TDC의 전위는 PDC로 전송된다. 데이터가 셀에 기록되어 있지 않는 경우 및 데이터 "2"가 셀에 기록되어 있고 이 셀의 문턱 전압이 검증 전위 "v*'"에 도달된 경우에만 하이 레벨 신호가 PDC에 래치된다. 게다가, 셀의 문턱 전압이 "v*'"에 도달되지 않은 경우에만 로우-레벨 신호가 PDC에 래치된다.Here, when the write operation is performed, data representing the low level is stored in the DDC shown in FIG. When the write operation is not performed, data representing the high level is stored in the DDC. Therefore, when the signal VREG is set to Vdd and the signal REG changes to the high level, the node N3 of the TDC is forcibly changed to the high level only when the write operation is not performed. After this operation, data in the PDC is transferred to the DDC, and the potential of the TDC is transferred to the PDC. The high level signal is latched in the PDC only when data is not written in the cell and data "2" is written in the cell and the threshold voltage of this cell reaches the verifying potential "v * '". In addition, the low-level signal is latched to the PDC only when the threshold voltage of the cell has not reached "v * '".
이어서, 워드선의 전압이 "v*'"에서 "v'"으로 증가될 때, "v'"보다 낮은 문턱 전압을 갖는 셀이 턴온되고, 그의 비트선이 Vss로 설정된다.Then, when the voltage of the word line is increased from "v * '" to "v'", the cell having a threshold voltage lower than "v '" is turned on, and its bit line is set to Vss.
이어서, 신호(VPRE)를 Vdd로 설정하기 위해 미리 정해진 전압, 예를 들어 Vdd + Vth가 신호(BLPRE)에 공급되고, 이에 의해 TDC의 접합 노드(N3)가 Vdd로 프 리차지된다. 그 후에, 트랜지스터(61t)를 턴온시키기 위해 신호(BLCLAMP)가 미리 정해진 전압, 예를 들어 0.9V + Vth로 설정된다. TDC의 노드(N3)는 그의 비트선이 로우 레벨에 있을 때 로우 레벨로 설정되고 그의 비트선이 하이 레벨에 있을 때 하이 레벨로 설정된다.Then, a predetermined voltage, for example Vdd + Vth, is supplied to the signal BLPRE to set the signal VPRE to Vdd, whereby the junction node N3 of the TDC is precharged to Vdd. Thereafter, the signal BLCLAMP is set to a predetermined voltage, for example, 0.9 V + Vth, to turn on the
여기서, 기록 동작이 수행되는 경우, 로우 레벨을 나타내는 데이터가 도 7에 도시된 DDC에 저장된다. 기록 동작이 수행되지 않는 경우에, 하이 레벨을 나타내는 데이터가 DDC에 저장된다. 따라서, 신호(VREG)가 Vdd로 설정되고 신호(REG)가 하이 레벨로 변할 때, 기록 동작이 수행되지 않는 경우에만 TDC의 노드(N3)는 강제적으로 하이 레벨로 설정된다. 이 동작 이후에, PDC 내의 데이터는 DDC로 전송되고, TDC의 전위는 PDC로 전송된다. 데이터가 셀에 기록되어 있지 않은 경우 및 데이터 "2"가 셀에 기록되어 있고 이 셀의 문턱 전압이 검증 전위 "v'"에 도달한 경우에만, 하이-레벨 신호가 PDC에 래치된다. 게다가, 셀의 문턱 전압이 "v'"에 도달하지 않은 경우에만 로우 레벨 신호가 PDC에 래치된다.Here, when the write operation is performed, data representing the low level is stored in the DDC shown in FIG. In the case where the write operation is not performed, data representing the high level is stored in the DDC. Therefore, when the signal VREG is set to Vdd and the signal REG changes to the high level, the node N3 of the TDC is forcibly set to the high level only when no write operation is performed. After this operation, data in the PDC is transferred to the DDC, and the potential of the TDC is transferred to the PDC. The high-level signal is latched in the PDC only when data is not written in the cell and data "2" is written in the cell and the threshold voltage of this cell reaches the verifying potential "v '". In addition, the low level signal is latched to the PDC only when the threshold voltage of the cell has not reached " v '.
그 결과, 셀의 문턱 전압이 "v*'"을 초과하는 경우 및 기록 동작이 선택되지 않은 경우, DDC가 하이 레벨로 설정된다. 기록 동작이 수행되는 경우 및 셀의 문턱 전압이 "v*'"보다 크지 않은 경우에, DDC가 로우 레벨로 설정된다. 셀의 문턱 전압이 "v'"을 초과하는 경우 및 기록 동작이 선택되지 않은 경우에, PDC가 하이 레벨로 설정된다. 기록 동작이 수행되는 경우 및 셀의 문턱 전압이 "v'"보다 크지 않은 경우에, PDC가 로우 레벨로 설정된다.As a result, the DDC is set to a high level when the threshold voltage of the cell exceeds "v * '" and when the write operation is not selected. When the write operation is performed and when the threshold voltage of the cell is not greater than "v * '", the DDC is set to the low level. When the threshold voltage of the cell exceeds "v '" and when the write operation is not selected, the PDC is set to a high level. When the write operation is performed and when the threshold voltage of the cell is not greater than "v '", the PDC is set to the low level.
PDC가 로우 레벨에 있는 경우, 기록 동작이 다시 수행되고, 모든 데이터 저 장 회로(10) 내의 데이터가 하이 레벨로 변할 때까지 이 프로그램 동작 및 검증 동작이 반복된다(S18 내지 S15). 그렇지만, PDC가 로우 레벨에 있고 DDC가 하이 레벨에 있는 셀, 즉 "v*'"보다 작지 않고 "v'"보다 크지 않은 문턱 전압을 갖는 셀에 대한 기록 동작의 경우에, 기록 속도를 억압하기 위해 중간 전위가 그의 비트선에 인가된다.When the PDC is at the low level, the write operation is performed again, and this program operation and the verify operation are repeated until the data in all the
단계(S14)에서 클리어된 프로그램 실행 횟수 카운터(PC)의 값이 프로그램의 최대 횟수를 초과하지 않도록 하는 방식으로 프로그램 동작이 실행된다.The program operation is executed in such a manner that the value of the program execution count counter PC cleared in step S14 does not exceed the maximum number of programs.
(인접 셀 프로그램)(Adjacent cell program)
도 8에 도시된 바와 같이, 메모리 셀(1)의 제1 페이지에 1-비트 데이터를 기록한 후에, 워드 방향으로 메모리 셀(1)에 인접한 메모리 셀(2)의 제1 페이지에 데이터를 기록하는 동작, 비트선 방향으로 메모리 셀(1)에 인접한 메모리 셀(3)의 제1 페이지에 데이터를 기록하는 동작, 및 대각 방향으로 메모리 셀(1)에 인접한 메모리 셀(4)의 제1 페이지에 데이터를 기록하는 동작이 순차적으로 수행된다. 이들 기록 동작이 수행되면, 기록 데이터에 따른 부유 게이트간 용량(inter-floating-gate capacity)으로 인해 메모리 셀(1)의 문턱 전압이 증가된다. 따라서, 도 1b에 도시한 바와 같이, 메모리 셀(1) 내의 데이터 "0" 및 데이터 "2" 각각의 문턱 전압 분포는 보다 높은 전위 쪽으로 확장된다.As shown in Fig. 8, after writing 1-bit data in the first page of the
이어서, 도 3에 도시된 제5 기록 동작에서, 1-비트 데이터가 메모리 셀(1)의 제2 페이지에 기록된다.Subsequently, in the fifth write operation shown in FIG. 3, 1-bit data is written to the second page of the
(제2 페이지 프로그램)(2nd page program)
도 1c 및 도 1d는 제2 페이지 프로그램의 기록 순서를 나타낸 것이다. 도 2에 도시된 종래 기술의 경우에, 데이터는 문턱 전압 레벨 "a'", "b'" 및 "c'"을 동시에 달성하도록 제2 페이지에 기록된다. 그렇지만, 이 실시예의 경우, 제2 페이지 프로그램의 제1 단계에서, 데이터는 문턱 전압 레벨 "v'"에서 제1 페이지에 데이터가 기록된 셀에서 문턱 전압 레벨 "b'"를 달성하도록 기록된다. 이어서, 제2 단계에서, 문턱 전압 레벨 "a'" 및 "c'"을 동시에 달성하기 위해 제2 페이지의 입력 데이터를 사용하여 기록 동작이 수행된다. 다른 대안으로서, 제2 페이지 프로그램의 제1 단계에서, 문턱 전압 레벨 "v'"에서 제1 페이지에 데이터가 기록된 셀에서 문턱 전압 레벨 "b'" 및 "c'"을 달성하도록 데이터가 기록된다. 이어서, 제2 단계에서, 문턱값 레벨 "a'"을 달성하도록 기록 동작이 수행된다. 즉, 제1 단계에서 데이터 "2" 및 "3"이 기록될 수 있고, 제2 단계에서 데이터 "1"이 기록될 수 있다.1C and 1D show the recording order of the second page program. In the case of the prior art shown in Fig. 2, data is written to the second page to simultaneously achieve the threshold voltage levels "a '", "b'" and "c '". However, for this embodiment, in the first step of the second page program, data is written to achieve the threshold voltage level "b '" in the cell in which the data is written on the first page at the threshold voltage level "v'". Then, in the second step, a write operation is performed using the input data of the second page to simultaneously achieve the threshold voltage levels "a '" and "c'". Alternatively, in the first step of the second page program, data is written to achieve threshold voltage levels "b '" and "c'" in the cell where data is written on the first page at threshold voltage level "v '". do. Then, in the second step, a write operation is performed to achieve the threshold level "a '". That is, data "2" and "3" can be recorded in the first step, and data "1" can be recorded in the second step.
도 10은 제2 페이지 프로그램의 일례를 나타낸 플로우차트이다. 제2 페이지 프로그램에서, 도 4에 도시된 2개의 페이지도 마찬가지로 주소에 따라 먼저 선택된다. 동시에, 페이지 버퍼가 리셋된다(S21).10 is a flowchart showing an example of a second page program. In the second page program, the two pages shown in Fig. 4 are likewise first selected according to the address. At the same time, the page buffer is reset (S21).
이어서, 기록 데이터가 외부에서 입력되고 모든 데이터 저장 회로 내의 SDC에 저장된다(S22). 데이터 "1"(기록 동작이 실행되지 않음)이 외부에서 입력될 때, 각각의 데이터 저장 회로(10) 내의 SDC의 노드(N2a)는 로우 레벨로 들어간다. 데이터 "0"(기록 동작이 실행됨)이 외부에서 입력될 때, 노드(N2a)는 하이 레벨로 들어간다.Subsequently, write data is input externally and stored in the SDC in all data storage circuits (S22). When data " 1 " (write operation is not executed) is input externally, the node N2a of the SDC in each
(내부 데이터 판독 동작)(S23)(Internal Data Read Operation) (S23)
먼저, 셀에 데이터를 기록하기 이전에, 메모리 셀의 제1 페이지의 데이터가 "0"인지 "2"인지를 판정해야만 한다. 따라서, 메모리 셀 내의 데이터를 판독하는 내부 판독 동작이 수행된다. 내부 데이터 판독 동작은 판독 동작과 전적으로 동일하다. 통상의 메모리 셀 내의 데이터가 "0"인지 "2"인지에 관한 판정 시에, 판독 동작 시의 전위 "b"가 선택된 워드선에 공급된다. 그렇지만, 제1 페이지에 대한 프로그램 동작에서, 데이터 "2"가 기록되어 통상의 문턱 전압보다 낮은 "v'"에 이르게 된다. 따라서, 어떤 경우에 메모리 셀의 문턱 전압은 전위 "b'"보다 낮을 수 있다. 그에 따라, 내부 데이터 판독 동작에서, 판독 동작을 실행하기 위해 전위 "a"가 워드선에 공급된다.First, before writing data into the cell, it is necessary to determine whether the data of the first page of the memory cell is "0" or "2". Thus, an internal read operation of reading data in the memory cell is performed. The internal data read operation is entirely the same as the read operation. In the determination as to whether the data in the ordinary memory cell is "0" or "2", the potential "b" at the time of the read operation is supplied to the selected word line. However, in the program operation for the first page, data " 2 " is written, leading to " v '" lower than the normal threshold voltage. Thus, in some cases, the threshold voltage of the memory cell may be lower than the potential "b '". Thus, in the internal data read operation, the potential "a" is supplied to the word line to perform the read operation.
도 11a는 내부 데이터 판독 동작 이후의 데이터 캐쉬 내의 데이터를 나타낸 것이다. 즉, 제1 페이지의 데이터를 기록할 시에, PDC 내의 데이터는 데이터가 기록되어 있지 않을 때 로우 레벨("0")에 있고 데이터가 기록되어 있을 때 하이 레벨("1")에 있다.11A shows data in a data cache after an internal data read operation. That is, when writing the data of the first page, the data in the PDC is at the low level ("0") when no data is recorded and at the high level ("1") when the data is recorded.
(데이터 캐쉬의 제1 설정)(S24)(First setting of data cache) (S24)
이어서, 각각의 데이터 캐쉬에 저장된 데이터는 각각의 데이터 캐쉬를 조작함으로써 도 11b에 나타낸 바와 같이 된다. 즉, 도 7에 도시된 SDC, DDC, DDCQ 또는 PDC 내의 데이터를 전송하는 동작 또는 복사하는 동작은 각각의 데이터 캐쉬 내의 데이터를 도 11b에 도시한 바와 같이 설정할 수 있다. 이 실시예에서 각각의 데이터 캐쉬의 조작이 필수적이지 않기 때문에, 그에 대한 설명은 생략한다.The data stored in each data cache is then as shown in Fig. 11B by manipulating each data cache. That is, the operation of transmitting or copying data in the SDC, DDC, DDCQ, or PDC shown in FIG. 7 may set the data in each data cache as shown in FIG. 11B. Since the operation of each data cache is not essential in this embodiment, description thereof is omitted.
각각의 데이터 캐쉬에 대한 이러한 설정 동안에 또는 내부 판독 동작 동안에, 플래그 셀 내의 데이터도 역시 로드된다. 게다가, 프로그램 실행 횟수 카운터(PC)가 클리어된다.During this setting for each data cache or during an internal read operation, the data in the flag cell is also loaded. In addition, the program execution count counter PC is cleared.
메모리 셀의 데이터 "1"은 제1 플래그 셀(FC1)에 기록되고, 메모리 셀의 데이터 "2"는 제2 플래그 셀(FC2)에 기록된다. 따라서, 각각의 메모리 셀 및 각각의 플래그 셀과 연결된 각각의 데이터 캐쉬도 역시 메모리 셀 내의 기록된 데이터에 따라 설정된다.Data "1" of the memory cell is written in the first flag cell FC1, and data "2" of the memory cell is written in the second flag cell FC2. Thus, each data cache associated with each memory cell and each flag cell is also set according to the data written in the memory cell.
제2 페이지 기록 동작의 제1 단계에서, 데이터는 검증 레벨 "v'"에서 제1 페이지 데이터가 기록된 셀에 대해 레벨 "b" 이상을 달성하도록 기록되고, 제2 페이지 기록 데이터에 기초하여 레벨 "a"를 달성하는 기록 동작은 실행되지 않는다. 그 결과, 제1 페이지의 기록 데이터 및 제2 페이지의 기록 데이터는 이들의 문턱 전압 분포가 중첩하지 않도록 제어된다.In the first step of the second page write operation, data is written to achieve level "b" or more for the cell in which the first page data is written at the verify level "v '", and based on the second page write data The write operation that achieves "a" is not executed. As a result, the write data of the first page and the write data of the second page are controlled so that their threshold voltage distributions do not overlap.
(제1 단계)(S25)(First step) (S25)
이어서, 메모리 셀에 데이터가 기록된다. 먼저, 신호(BLC1)가 Vsg(Vdd + Vth, 예를 들어 2.5V + Vth)로 설정된다. 이어서, PDC가 데이터 "0"을 가질 때 비트선은 Vss로 설정되고, PDC가 데이터 "1"을 가질 때 비트선은 Vdd로 설정된다. 이어서, 신호(BLC1)가 Vss로 설정된 후에, 신호(VREG)는 Vdd로 설정되고, 신호(REG)는 중간 전위 + Vth(1V + Vth)로 설정된다. 그 결과, 비트선이 Vss로 설정될 때, 그 비트선은 중간 전위(1V)를 제공받는다.Subsequently, data is written to the memory cell. First, the signal BLC1 is set to Vsg (Vdd + Vth, for example 2.5V + Vth). Then, the bit line is set to Vss when the PDC has data "0", and the bit line is set to Vdd when the PDC has data "1". Then, after the signal BLC1 is set to Vss, the signal VREG is set to Vdd and the signal REG is set to the intermediate potential + Vth (1V + Vth). As a result, when the bit line is set to Vss, the bit line is provided with the intermediate potential 1V.
여기에서, 선택된 워드선이 Vpgm의 전위를 가지고 미선택된 워드선이 Vpass 의 전위를 갖는 것으로 가정하면, 비트선이 Vdd를 가질 때, 기록 동작이 실행되지 않는다. 게다가, 비트선이 Vss를 가질 때, 기록 동작이 수행된다. 비트선이 중간 전위(1V)를 가질 때, 소량의 데이터가 기록된다.Here, assuming that the selected word line has the potential of Vpgm and the unselected word line has the potential of Vpass, the write operation is not executed when the bit line has Vdd. In addition, when the bit line has Vss, a write operation is performed. When the bit line has the intermediate potential 1V, a small amount of data is recorded.
(제1 단계 검증 동작)(First stage verification operation)
이어서, 검증 동작이 실행된다. 그렇지만, 레벨 "a"에서의 검증 동작(S26 및 S27)은 이 때 생략된다. 따라서, 이 예에서, 워드선의 전위는 먼저 "b*'"으로 설정되고, 기록 검증 동작이 실행된다(S28 및 S29). 이 검증 절차는 제1 페이지의 것과 동일하다. 모든 PDC가 하이 레벨로 변할 때까지 프로그램 동작 및 검증 동작이 반복된다(S25, S28, S29, S32 및 S33). 기록 동작이 완료될 때, 각각의 데이터 캐쉬 내의 데이터는 도 12a에 도시한 바와 같이 된다. 게다가, 기록 동작이 완료될 때, 제어는 단계(S32)로부터 단계(S34)로 진행한다. 단계(S34)에서, 제2 프로그램이 있는 것으로 가정하는 경우, 제어는 단계(S24)로 진행한다.Subsequently, a verify operation is executed. However, the verification operations S26 and S27 at the level "a" are omitted at this time. Therefore, in this example, the potential of the word line is first set to "b * '", and the write verify operation is executed (S28 and S29). This verification procedure is the same as that of the first page. The program operation and the verify operation are repeated until all PDCs change to the high level (S25, S28, S29, S32, and S33). When the write operation is completed, the data in each data cache becomes as shown in Fig. 12A. In addition, when the recording operation is completed, control proceeds from step S32 to step S34. In step S34, when it is assumed that there is a second program, control proceeds to step S24.
(데이터 캐쉬의 제2 설정)(Second setting of data cache)
이어서, 각각의 데이터 캐쉬에 저장될 데이터가 각각의 데이터 캐쉬를 조작함으로써 도 12b에 나타낸 바와 같이 설정된다.Then, data to be stored in each data cache is set as shown in FIG. 12B by manipulating each data cache.
메모리 셀 내의 데이터 "1"은 제1 플래그 셀(FC1)에 기록되고, 메모리 셀 내의 데이터 "2"는 제2 플래그 셀(FC2)에 기록된다. 따라서, 제1 및 제2 플래그 셀(FC2)과 연결된 각각의 데이터 캐쉬는 또한 도 12b에 도시한 바와 같이 메모리 셀 내의 기록된 데이터에 따라 설정된다. 그렇지만, 메모리 셀 및 제2 플래그 셀(FC2)에 데이터 "2"를 기록하는 동작이 완료되었기 때문에, PDC = 1이 달성된다.Data "1" in the memory cell is written in the first flag cell FC1, and data "2" in the memory cell is written in the second flag cell FC2. Thus, each data cache connected with the first and second flag cells FC2 is also set in accordance with the data written in the memory cell as shown in Fig. 12B. However, since the operation of writing data "2" in the memory cell and the second flag cell FC2 has been completed, PDC = 1 is achieved.
(제2 단계)(S25)(Second stage) (S25)
이어서, 데이터가 메모리 셀에 기록된다. 먼저, 신호(BLC1)가 Vsg로 설정된다. 그 결과, PDC가 데이터 "0"을 가질 때 비트선은 전위 Vss를 가지며, PDC가 데이터 "1"을 가질 때 비트선은 Vdd의 전위를 갖는다. 이어서, 신호(BLC1)가 Vss로 설정된 후에, 신호(VREG)는 Vdd로 설정되고, 신호(REG)는 중간 전위 + Vth(1V + Vth)로 설정된다. 그 결과, 비트선이 전위 Vss를 가질 때, 그 비트선은 중간 전위(1V)를 제공받는다.Subsequently, data is written to the memory cell. First, the signal BLC1 is set to Vsg. As a result, the bit line has a potential Vss when the PDC has data "0", and the bit line has a potential of Vdd when the PDC has data "1". Then, after the signal BLC1 is set to Vss, the signal VREG is set to Vdd and the signal REG is set to the intermediate potential + Vth (1V + Vth). As a result, when the bit line has a potential Vss, the bit line is provided with an intermediate potential 1V.
여기서, 선택된 워드선이 전위 Vpgm을 가지고 미선택된 워드선이 전위 Vpass를 갖는 것으로 가정하면, 비트선이 전위 Vdd를 가질 때 기록 동작이 실행되지 않는다. 게다가, 비트선이 전위 Vss를 가질 때 기록 동작이 실행되고, 비트선이 중간 전위(1V)를 가질 때 소량의 데이터가 기록된다.Here, assuming that the selected word line has the potential Vpgm and the unselected word line has the potential Vpass, the write operation is not performed when the bit line has the potential Vdd. In addition, a write operation is performed when the bit line has the potential Vss, and a small amount of data is written when the bit line has the intermediate potential 1V.
도 13a는 제2 페이지 기록 동작의 제2 단계 이후에 각각의 데이터 캐쉬 내의 데이터를 나타낸 것이다.13A shows data in each data cache after the second step of the second page write operation.
(제2 단계 검증 레벨 "a"에서의 검증 동작)(S26 및 S27)(Verification Operation at Second Step Verification Level "a") (S26 and S27)
프로그램 동작 이후에, 기록 검증 동작을 실행하기 위해 검증 전압 "a*'" 및 "a'"이 워드선에 순차적으로 설정된다. 검증 절차는 제1 페이지의 것과 동일하지만, 데이터 "2" 또는 "3"이 기록되어 있는 셀도 역시 이 검증 동작에서 통과된다. 따라서, 신호(VPRE) 및 신호(VREG)를 하이 레벨로 설정하고 TDC를 Vdd로 충전시키는 대신에, 데이터 "1"이 기록되어 있는 메모리 셀에서만 SDC가 하이 레벨로 설정되고 TDC가 Vdd로 충전된다. 이 동작에 따르면, 이 검증 동작에서는 데이터 "2" 또는 "3"이 기록되어 있는 메모리 셀을 건너뛰지 않는다.After the program operation, the verify voltages " a * '" and " a' " are sequentially set in the word line to execute the write verify operation. The verification procedure is the same as that of the first page, but the cell in which data "2" or "3" is recorded is also passed in this verification operation. Thus, instead of setting the signal VPRE and the signal VREG to high level and charging the TDC to Vdd, the SDC is set to high level and the TDC is charged to Vdd only in the memory cell in which data " 1 " is written. . According to this operation, this verify operation does not skip the memory cell in which data "2" or "3" is written.
(제2 단계 검증 레벨 "b"에서의 검증 동작)(S28 및 S29)(Verification Operation in Second Step Verification Level "b") (S28 and S29)
이어서, 검증 전압 "b*'" 및 "b'"이 워드선에 대해 순차적으로 설정되고 기록 검증 동작이 실행된다. 검증 절차가 제1 페이지의 것과 동일하지만, 데이터 "3"이 기록되어 있는 메모리 셀도 역시 이 검증 동작을 통과한다. 따라서, 신호(VPRE) 및 신호(VREG)를 하이 레벨로 설정하고 TDC를 Vdd로 충전하는 대신에, 신호(REG)가 하이 레벨로 설정되고 데이터 "2"가 기록되어 있는 메모리 셀의 TDC가 Vdd로 충전된다. 이 동작에 따르면, 데이터 "3"이 기록되어 있는 메모리 셀은 이 검증 동작에서 통과되지 않는다. 데이터 "2"는 제1 단계에서 기록되었다. 따라서, 이 제2 단계 검증 레벨 "b"에서의 검증 동작은 실행되지 않는데, 그 이유는 기록 데이터 "2"가 존재하지 않기 때문이다.Subsequently, the verify voltages "b * '" and " b' " are sequentially set for the word line and the write verify operation is executed. The verification procedure is the same as that of the first page, but the memory cell in which data "3" is written also passes this verification operation. Therefore, instead of setting the signal VPRE and the signal VREG to high level and charging the TDC to Vdd, the TDC of the memory cell in which the signal REG is set to high level and data "2" is written to Vdd. Is charged. According to this operation, the memory cell in which data "3" is written is not passed in this verifying operation. Data "2" was recorded in the first step. Therefore, the verify operation at this second stage verify level "b" is not performed because the write data "2" does not exist.
(제2 단계 검증 레벨 "c"에서의 검증 동작)(S30 및 S31)(Verification Operation in Second Step Verification Level "c") (S30 and S31)
이어서, 검증 전압 "c*'" 및 "c'"이 워드선에 대해 순차적으로 설정되고, 기록 검증 동작이 실행된다. 검증 절차는 제1 단계의 것과 동일하다.Subsequently, the verify voltages "c * '" and " c' " are set sequentially for the word line, and the write verify operation is executed. The verification procedure is the same as in the first step.
모든 PDC 내의 데이터가 "1"로 변할 때까지 프로그램 동작 및 검증 동작이 이와 같이 반복된다. 검증 동작 동안에, 데이터 "1"을 기록하는 동작이 보다 일찍 종료된다. 따라서, 데이터 "1"이 기록되어야 할 셀이 없는 경우, 프로그램 검증(a*' 및 a') 동작이 실행되지 않는다. 게다가, 데이터 "2"가 기록되어야 할 셀이 없는 경우, 프로그램 검증(b*' 및 b') 동작이 수행되지 않는다.The program operation and the verify operation are thus repeated until the data in all the PDCs changes to "1". During the verify operation, the operation of writing data "1" ends earlier. Therefore, if there are no cells to which data "1" is to be written, the program verify (a * 'and a') operations are not executed. In addition, when there are no cells to which data "2" is to be written, program verify (b * 'and b') operations are not performed.
도 14는 검증 동작에서의 워드선(WL), 비트선(BL) 및 선택 게이트선(SGD)의 동작의 예를 나타낸 것이다. 비트선(BL)이 충전되고, 워드선(WL)의 전위가 "a*'"으로 설정된다. 이어서, 선택 게이트(S1)를 턴온시키기 위해 선택 게이트선(SGD)이 하이 레벨로 설정되고, 비트선(BL)이 방전된다. 그 결과, 워드선(WL)의 전위 "a*'"으로 검증 동작이 실행된다. 이어서, 비트선을 방전시키기 위해 워드선(WL)의 전위가 "a'"으로 설정되고, 워드선(WL)의 전위 "a'"으로 검증 동작이 수행된다.Fig. 14 shows an example of the operation of the word line WL, the bit line BL and the selection gate line SGD in the verify operation. The bit line BL is charged, and the potential of the word line WL is set to "a * '". Subsequently, in order to turn on the selection gate S1, the selection gate line SGD is set to a high level, and the bit line BL is discharged. As a result, the verify operation is performed at the potential "a * '" of the word line WL. Subsequently, the potential of the word line WL is set to "a '" to discharge the bit line, and the verify operation is performed to the potential "a'" of the word line WL.
(제1 페이지 판독 동작)(First page read operation)
도 15는 제1 페이지 판독 동작의 플로우차트를 나타낸 것이다. 먼저, 주소가 지정되고, 도 4에 도시된 2개의 페이지가 선택된다. 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 문턱 전압 분포가 제2 페이지를 기록하기 전후에 변한다. 따라서, 판독 동작을 수행하기 위해 워드선의 전위가 먼저 "b"로 설정되고, 제2 플래그 셀(FC2) 내의 데이터가 "0"인지 "1"인지가 판정된다(S41 및 S42). 이 판정에 의해 복수의 제2 플래그 셀(FC2)이 존재하는 것으로 밝혀진 경우, 이들 셀의 다수결에 기초하여 "0" 또는 "1"로 판정된다.15 shows a flowchart of the first page reading operation. First, an address is specified, and two pages shown in FIG. 4 are selected. As shown in Figs. 1B and 1C, the threshold voltage distribution changes before and after writing the second page. Therefore, in order to perform the read operation, the potential of the word line is first set to "b", and it is determined whether the data in the second flag cell FC2 is "0" or "1" (S41 and S42). If it is found by the determination that a plurality of second flag cells FC2 are present, it is determined as "0" or "1" based on the majority vote of these cells.
제2 플래그 셀(FC2)로부터 판독된 데이터가 "0"인 경우(메모리 셀 내의 데이터가 "2"인 경우), 제2 페이지가 기록된다. 따라서, 셀의 문턱 전압 분포가 도 1c에 도시된 바와 같다. 이러한 셀 내의 데이터를 판정하기 위해서는, 판독 동작을 수행하기 위해 워드선의 전위를 "b"로 설정하는 것으로 충분할 수 있다. 그렇지만, 워드 라인 전위 "b"로 판독 동작을 실행한 결과는 이미 데이터 저장 회로(10)로 판독되어 있다. 따라서, 데이터 저장 회로(10)에 저장된 데이터를 외부로 출력하는 것이 좋다.When the data read out from the second flag cell FC2 is "0" (the data in the memory cell is "2"), the second page is written. Thus, the threshold voltage distribution of the cell is as shown in FIG. 1C. In order to determine the data in such a cell, it may be sufficient to set the potential of the word line to "b" to perform a read operation. However, the result of performing the read operation with the word line potential "b" is already read into the
반면에, 제2 플래그 셀(FC2)로부터 판독된 데이터가 "1"인 경우(메모리 셀 내의 데이터가 "0"인 경우), 제2 페이지가 기록되지 않는다. 따라서, 셀의 문턱 전압 분포는 도 1a 또는 도 1g에 도시된 바와 같다. 이러한 메모리 내의 데이터를 판정하기 위해서는, 판독 동작을 수행하기 위해 워드선의 전위가 "a"로 설정된다(S44). 그 데이터는 이와 같이 데이터 저장 회로(10)로 판독된다. 그 후에, 데이터 저장 회로(10)로 판독된 데이터는 외부로 출력된다(S43).On the other hand, when the data read from the second flag cell FC2 is "1" (the data in the memory cell is "0"), the second page is not written. Thus, the threshold voltage distribution of the cell is as shown in FIG. 1A or 1G. In order to determine such data in the memory, the potential of the word line is set to " a " to perform a read operation (S44). The data is thus read into the
(제2 페이지 판독 동작)(2nd page read operation)
도 16은 제2 페이지 판독 동작의 플로우차트를 나타낸 것이다. 제2 페이지 판독 동작에서, 주소가 먼저 지정되고, 도 4에 도시된 2개의 페이지가 선택된다. 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 문턱 전압 분포는 제2 페이지를 기록하기 전후에 변한다. 그렇지만, 도 1e에 도시한 바와 같은 문턱 전압 분포가 제2 페이지를 기록한 후에 얻어진다. 따라서, 판독 동작을 수행하기 위해 워드선의 전위는 "c" 및 "a"로 두번 변경되어야만 한다.16 shows a flowchart of the second page read operation. In the second page read operation, an address is first assigned, and the two pages shown in FIG. 4 are selected. As shown in Figs. 1B and 1C, the threshold voltage distribution changes before and after writing the second page. However, a threshold voltage distribution as shown in Fig. 1E is obtained after writing the second page. Therefore, in order to perform the read operation, the potential of the word line must be changed twice to "c" and "a".
먼저, 판독 동작을 실행하기 위해 워드선 전위가 "c"로 설정된다(S51). 이어서, 판독 동작을 수행하기 위해 워드선 전위가 "a"로 설정된다(S52). 셀의 문턱 전압이 워드선 전위 "a"보다 낮거나 워드선 전위 "c"보다 높은 경우, 데이터는 "1"로 설정된다. 셀의 문턱 전압이 워드선 전위 "a"보다 높거나 워드선 전위 "c"보다 낮은 경우, 데이터는 "0"으로 설정된다. 제2 페이지를 기록하기 이전에 "1"이 제2 페이지 데이터로서 출력되어야만 한다. 그렇지만, 도 1a에 도시된 문턱 전압 분포가 얻어진다. 따라서, 제2 페이지를 기록한 이후의 것과 동일한 판독 동작이 실행 될 때, 출력 데이터가 "0"으로 될 수 있다. 따라서, 제1 플래그 셀(FC1) 내의 데이터가 "0"인지 "1"인지가 판정된다(S53). 그 결과, 제1 플래그 셀(FC1) 내의 데이터가 "1"이고 제2 페이지가 기록되지 않은 경우, 출력 데이터는 "1"로서 고정된다(S54). 게다가, 플래그 셀 내의 데이터가 "0"인 경우, 판독된 데이터가 출력된다(S55).First, the word line potential is set to " c " to execute the read operation (S51). Subsequently, the word line potential is set to " a " to perform a read operation (S52). If the threshold voltage of the cell is lower than the word line potential "a" or higher than the word line potential "c", the data is set to "1". When the threshold voltage of the cell is higher than the word line potential "a" or lower than the word line potential "c", the data is set to "0". "1" must be output as the second page data before writing the second page. However, the threshold voltage distribution shown in FIG. 1A is obtained. Thus, when the same read operation as that after writing the second page is executed, the output data can be made " 0 ". Therefore, it is determined whether the data in the first flag cell FC1 is "0" or "1" (S53). As a result, when the data in the first flag cell FC1 is "1" and the second page is not written, the output data is fixed as "1" (S54). In addition, when the data in the flag cell is "0", the read data is output (S55).
도 15 및 도 16에 도시된 시퀀스에 따라 메모리 셀로부터 데이터가 판독된다. 그렇지만, 상기한 바와 같이, 제2 페이지를 기록하는 동안 전원이 꺼지고 제2 페이지 데이터가 정상적으로 기록되지 않은 경우, 메모리 셀로부터 판독된 제1 페이지 데이터가 부정확할 수 있다. 따라서, 이제부터 제1 페이지 데이터를 판독할 때의 동작에 대해 기술한다.Data is read from the memory cell in accordance with the sequences shown in FIGS. 15 and 16. However, as described above, when the power is turned off while writing the second page and the second page data is not normally written, the first page data read from the memory cell may be inaccurate. Therefore, the operation when reading the first page data will now be described.
(판독 절차)(Reading procedure)
도 17은 사용자측으로부터의 판독 절차를 나타낸 플로우차트이다. 예를 들어, 비도시된 사용자측 제어기로부터 도 3에 도시된 제어기(9)를 거쳐 NAND 플래시 메모리로 판독 명령이 입력된다(S61). 그 결과, 주소에 따른 메모리 셀 내의 데이터가 판독되고 SDC로 전송된다(S62). 이어서, NAND 플래시 메모리로부터 제어기(9)로 판독된 데이터가 순차적으로 전송된다. 제어기(9)는 ECC를 디코딩하기 위해 계산을 실행한다(S63). 모든 데이터가 전송된 후에, 제어기(9)는 데이터 내에 에러가 있는지 또는 이러한 에러가 ECC를 사용하여 정정될 수 있는지를 판정한다(S64). 에러가 없거나 이러한 에러가 ECC를 사용하여 정정될 수 있는 경우, 판독된 데이터는 정상적이다. 에러가 ECC를 사용하여 정정될 수 없는 경우, 기록 동 작 동안에 비정상적인 종료가 일어났을 가능성이 있다. 기록 결함은 종래와 같이 이하의 3가지 유형으로 분류된다.17 is a flowchart showing a reading procedure from the user side. For example, a read command is input from the non-shown user side controller to the NAND flash memory via the
(1) 에러가 제1 페이지를 기록하는 동안에 발생하고, 제1 페이지 데이터가 판독될 수 없다.(1) An error occurs while writing the first page, and the first page data cannot be read.
(2) 에러가 제2 페이지를 기록하는 동안에 발생하고, 제1 페이지 데이터가 판독될 수 없다.(2) An error occurs while writing the second page, and the first page data cannot be read.
(3) 에러가 제2 페이지를 기록하는 동안에 발생하고, 제2 페이지 데이터가 판독될 수 없다.(3) An error occurs while writing the second page, and the second page data cannot be read.
기록 동작 중에 있는 셀이 (1) 및 (3)에서의 에러를 갖기 때문에, 판독 동작은 물론 불가능하다. 제1 실시예는 (2)의 경우를 해결한다. 즉, 제1 페이지 데이터의 파괴가 회피되고, 따라서 제1 페이지 데이터의 판독이 가능하게 된다.Since the cell in the write operation has an error in (1) and (3), the read operation is of course not possible. The first embodiment solves the case of (2). That is, the destruction of the first page data is avoided, and therefore the first page data can be read.
제1 실시예에서, 개별적인 기록 단계에 대한 결과는 다음과 같이 분류될 수 있다.In the first embodiment, the results for the individual recording steps can be classified as follows.
(1) 제1 페이지를 기록(플래그 셀: 소거된 상태로 유지됨)(1) Write first page (flag cell: remains erased)
· 메인 보디 셀(제1 및 제2 플래그 셀 및 ECC 셀 이외의 셀)에서의 기록 실패의 경우In the case of recording failure in the main body cell (cells other than the first and second flag cells and the ECC cell)
정규의 판독 동작(워드선 전위 "a")에 의한 제1 페이지 판독 실패Failed to read the first page due to a normal read operation (word line potential "a")
특별한 명령 및 워드선 전위 "a"를 사용하는 것에 의한 제1 페이지 판독 실패Failed first page read by using special command and word line potential "a"
· 메인 보디 셀에서의 기록 성공의 경우In case of successful recording in the main body cell
정규의 판독(워드선 전위 "a")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read (word line potential "a")
특별한 명령 및 워드선 전위 "a"를 사용하는 것에 의한 제1 페이지 판독 성공First page read success by using special command and word line potential "a"
(2) 인접 셀에 데이터를 기록(2) write data to adjacent cells
(3) 제2 페이지를 기록하는 동작의 제2 단계(제2 플래그 셀(FC2) → 전위 "b")(3) Second step of the operation of writing the second page (second flag cell FC2 → potential " b ")
· 제2 플래그 셀(FC2)에서의 기록 실패 및 메인 보디 셀에서의 기록 실패의 경우In the case of a write failure in the second flag cell FC2 and a write failure in the main body cell
정규의 판독(워드선 전위 "a")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read (word line potential "a")
특별한 명령 및 워드선 전위 "a"를 사용하는 것에 의한 제1 페이지 판독 성공First page read success by using special command and word line potential "a"
· 제2 플래그 셀(FC2)에서의 데이터 기록 성공 및 메인 보디 셀에서의 기록 실패의 경우In the case of successful data writing in the second flag cell FC2 and writing failure in the main body cell
정규의 판독(워드선 전위 "b")에 의한 제1 페이지 판독 실패Failed to read first page due to normal read (word line potential "b")
특별한 명령 및 워드선 전위 "a"를 사용하여 제1 페이지 판독 성공Successful first page read using special command and word line potential "a"
· 제2 플래그 셀(FC2)에서의 기록 실패 및 메인 보디 셀에서의 기록 성공의 경우In the case of writing failure in the second flag cell FC2 and writing success in the main body cell
정규의 판독(워드선 전위 "a")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read (word line potential "a")
특별한 명령 및 워드선 전위 "a"를 사용하는 것에 의한 제1 페이지 판독 성공First page read success by using special command and word line potential "a"
· 제2 플래그 셀(FC2)에서의 기록 성공 및 메인 보디 셀에서의 기록 성공의 경우In the case of writing success in the second flag cell FC2 and writing success in the main body cell
정규의 판독(워드선 전위 "b")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read (word line potential "b")
특별한 명령 및 워드선 전위 "a"를 사용하는 것에 의한 제1 페이지 판독 성공First page read success by using special command and word line potential "a"
(4) 제2 페이지를 기록하는 동작의 제2 단계(제2 플래그 셀(FC2), 전위 "b" 불변)(4) Second step of the operation of writing the second page (second flag cell FC2, potential "b" unchanged)
정규의 판독(워드선 전위 "b")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read (word line potential "b")
특별한 명령 및 워드선 전위 "a"를 사용하는 것에 의한 제1 페이지 판독 실패Failed first page read by using special command and word line potential "a"
상기한 관계에서, 제2 페이지 프로그램 동작의 제1 단계가 중단될 때, 제2 플래그 셀(FC2)에서의 기록 성공 및 메인 보디 셀에서의 기록 실패의 경우에 워드선 전위 "b"로 판독 동작이 실행된다. 따라서, 판독 동작이 실패되는데 그 이유는 메인 보디 셀의 문턱 전압이 전위 "b"에 도달하지 않기 때문이다.In the above relationship, when the first step of the second page program operation is interrupted, the read operation at the word line potential "b" in the case of a write success in the second flag cell FC2 and a write failure in the main body cell. Is executed. Thus, the read operation fails because the threshold voltage of the main body cell does not reach the potential "b".
따라서, 이 경우에, 도 17의 단계(S65)에 나타낸 바와 같이, 특별한 판독 명령(xxh + 판독 명령)이 플래그 셀 내의 데이터에 상관없이 외부로부터 공급된다. 이 특별한 명령에 응답하여 워드선 전위 "a"로 판독 동작이 실행된다(S66). 메모리 셀로부터 SDC로 판독된 데이터는 제어기(9)로 순차적으로 전송된다. 제어기(9)는 ECC를 디코딩하기 위해 계산을 수행한다(S67).In this case, therefore, as shown in step S65 of Fig. 17, a special read command (xxh + read command) is supplied from the outside regardless of the data in the flag cell. In response to this special command, a read operation is performed at the word line potential "a" (S66). Data read from the memory cell into the SDC is sequentially transferred to the
모든 데이터가 제어기(9)로 전송된 후에, 에러가 있는지 또는 이러한 에러가 ECC를 사용하여 정정될 수 있는지가 판정된다(S68). 그 결과, 에러가 없거나 이러한 에러가 ECC에 의해 정정될 수 있을 때, 판독된 데이터가 출력된다(S69). 게다가, 에러가 ECC를 사용하여 정정될 수 없을 때, 이 에러는 (1) 또는 (3)으로 인해 야기된 에러 또는 방치하는 등으로 인한 셀의 품질 저하로서 간주되고, 따라서 데이터가 판독될 수 없다(S70).After all data has been sent to the
(소거 동작)(Clear operation)
소거 동작에서, 먼저 주소가 지정되고, 도 4에서 점선으로 나타낸 블록이 선택된다. 소거 동작이 실행될 때, 메모리 셀 내의 데이터는 "0"으로 되고 제1 페이지 및 제2 페이지 둘다에서 실시되는 판독 동작에 상관없이 데이터 "1"이 출력된다.In the erase operation, the address is first addressed, and the block indicated by the dotted line in Fig. 4 is selected. When the erase operation is executed, the data in the memory cell becomes " 0 " and data " 1 " is output regardless of the read operation performed on both the first page and the second page.
제1 실시예에 따르면, 제2 페이지의 기록 동작에서, 제1 페이지가 기록된 후에 인접 셀에 데이터가 기록되고, 확장된 문턱 전압 분포를 갖는 데이터 "2"가 원래의 문턱 전압으로 설정되며, 이어서 다른 데이터가 기록된다. 따라서, 제2 페이지 기록에서 에러가 발생되는 경우에도, 제1 페이지 기록에서 기록된 데이터 "0" 또는 "2"가 파괴되지 않도록 하는 것이 가능하다. 따라서, 제1 페이지 데이터가 판독될 수 있다.According to the first embodiment, in the write operation of the second page, data is written to the adjacent cell after the first page is written, and data "2" having an extended threshold voltage distribution is set to the original threshold voltage, Then other data is recorded. Therefore, even when an error occurs in the second page recording, it is possible to prevent the data "0" or "2" recorded in the first page recording from being destroyed. Thus, the first page data can be read.
유의할 점은 제2 페이지 기록이 2 단계로, 즉 제1 단계 및 제2 단계로 수행될 때 기록 속도가 저하된다는 것이다. 따라서, 제1 페이지를 파괴할 수 있고 또 기록 동작을 고속으로 수행하고자 하는 사용자의 경우, 제1 단계에서 메모리 셀 데이터 "2"의 기록 동작 및 검증 동작 "b"가 실행되지 않지만 제2 단계에서 기록 동 작이 수행될 수 있다. 이러한 사용자의 경우, 예를 들어 다른 기록 명령이 설정될 수 있거나, 또는 이 사용자에 대한 데이터가 스위칭을 가능하게 해주기 위해 제어 신호 및 제어 전압 발생기 회로(7) 내에 제공된 휴즈 회로(7-1)에 설정될 수 있다.Note that the recording speed is lowered when the second page recording is performed in two stages, i.e., the first stage and the second stage. Therefore, for the user who can destroy the first page and want to perform the write operation at high speed, the write operation and the verify operation "b" of the memory cell data "2" are not executed in the first step, but in the second step. The recording operation can be performed. In the case of such a user, for example, another write command can be set, or the data for this user can be sent to the fuse circuit 7-1 provided in the control signal and control
도 13b는 제2 페이지 기록 동작의 제1 단계가 생략될 때 각각의 데이터 캐쉬 내의 데이터를 나타낸 것이다.13B shows data in each data cache when the first step of the second page write operation is omitted.
게다가, 제1 실시예에 따른 기록 동작 및 판독 동작에 대해 채택된 조건은 예를 들어 다음과 같이 설정될 수 있다.In addition, the conditions adopted for the write operation and the read operation according to the first embodiment can be set, for example, as follows.
· 제1 페이지 기록 이후에 전원이 차단되고 이어서 제2 페이지 기록을 수행하기 위해 전원이 다시 켜지는 경우.· The power is cut off after the first page write and then the power is turned back on to perform the second page write.
· 제1 페이지 및 제2 페이지의 연속적인 기록 및 제1 페이지 및 제2 페이지의 불연속적인 기록이 명령을 사용하여 전환되는 경우.· Consecutive writing of the first and second pages and discontinuous writing of the first and second pages are switched using a command.
· 사용자가 제1 페이지 데이터가 파괴되지 않기를 원하는 경우. 이 경우에, 제1 실시예에 따른 기록 방법 및 판독 방법이 퓨즈 회로(7-1)를 사용하여 이전에 설정되어 있을 때, 새로운 명령이 입력될 필요가 없다.The user wants the first page data not to be destroyed. In this case, when the writing method and the reading method according to the first embodiment have been previously set using the fuse circuit 7-1, no new command need be input.
(제2 실시예)(2nd Example)
제1 실시예에 따르면, 제2 페이지 기록에서, 메모리 셀의 데이터 "0" 내지 "1"은 제1 플래그 셀(FC1)에 기록되고, 메모리 셀의 데이터 "0" 내지 "2"는 제2 플래그 셀(FC2)에 기록된다. 그렇지만, 도 1c에 도시된 제2 플래그 셀(FC2)의 문턱 전압 분포가 문턱 전압 "c"보다 낮을 때, 제1 플래그 셀(FC1)이 생략될 수 있다.According to the first embodiment, in the second page write, the data "0" to "1" of the memory cell are written to the first flag cell FC1, and the data "0" to "2" of the memory cell is the second. It is written to the flag cell FC2. However, when the threshold voltage distribution of the second flag cell FC2 illustrated in FIG. 1C is lower than the threshold voltage “c”, the first flag cell FC1 may be omitted.
도 18은 제2 실시예에서 제2 페이지의 판독 시퀀스를 나타낸 것이다. 동일 한 참조 번호는 제1 실시예에서의 것과 같은 부분을 나타낸다. 제2 실시예의 경우에, 출력 데이터를 구분할 때, 제2 플래그 셀(FC2) 내의 데이터가 제1 플래그 셀(FC1) 내의 데이터 대신에 사용된다(S71).18 shows the reading sequence of the second page in the second embodiment. The same reference numerals denote the same parts as in the first embodiment. In the case of the second embodiment, when dividing the output data, the data in the second flag cell FC2 is used instead of the data in the first flag cell FC1 (S71).
제2 실시예는 제1 실시예의 것과 동일한 효과를 달성할 수 있다. 게다가, 제1 플래그 셀(FC1)이 제2 실시예에서 생략될 수 있기 때문에, 구성이 간단화될 수 있다.The second embodiment can achieve the same effect as that of the first embodiment. In addition, since the first flag cell FC1 can be omitted in the second embodiment, the configuration can be simplified.
(제3 실시예)(Third Embodiment)
제1 실시예에 따르면, 제2 페이지 기록에서, 메모리 셀의 데이터 "0" 내지 "1"이 제1 플래그 셀(FC1)에 기록되고, 메모리 셀의 데이터 "0" 내지 "2"가 제2 플래그 셀(FC2)에 기록된다. 그렇지만, 메모리 셀의 기록 시퀀스처럼, 데이터 "0" 내지 "1"의 기록 및 데이터 "2" 내지 "3"의 기록만이 있다. 따라서, 제2 플래그 셀(FC2)에 데이터를 기록하는 것은 어떤 경우에 기록 속도의 증가를 방해할 수 있다. 따라서, 제2 플래그 셀(FC2)을 이용하지 않고 제1 플래그 셀(FC1)만이 사용된다.According to the first embodiment, in the second page write, data "0" to "1" of the memory cell is written to the first flag cell FC1, and data "0" to "2" of the memory cell is the second. It is written to the flag cell FC2. However, like the write sequence of the memory cell, there are only writes of data "0" to "1" and writes of data "2" to "3". Therefore, writing data in the second flag cell FC2 may in some cases prevent the increase in the writing speed. Therefore, only the first flag cell FC1 is used without using the second flag cell FC2.
이 경우에, 데이터는 제2 페이지 프로그램 동작에서 제1 플래그 셀(FC1)에만 기록된다. 제2 페이지 판독 시퀀스는 도 16에 나타낸 바와 같다.In this case, data is written only to the first flag cell FC1 in the second page program operation. The second page read sequence is as shown in FIG.
도 19는 제3 실시예에서 제1 페이지의 판독 시퀀스를 나타낸 플로우차트이며, 동일한 참조 번호는 도 15에서의 것과 같은 부분을 나타낸다. 제1 페이지 판독에서, 데이터는 먼저 판독 레벨 "a"에서 판독된다(S41). 제1 플래그 셀(FC1)에 대한 판정의 결과 제1 플래그 셀(FC1)에 데이터가 기록되어 있는 것으로 판정되는 경우(S42), 제2 페이지의 데이터가 기록된다. 따라서, 판독 레벨 "b"에서 데이터가 다시 판독된다(S81). 게다가, 제1 플래그 셀(FC1)이 그 안에 데이터가 기록되어 있지 않은 경우, 제2 페이지의 데이터가 기록되지 않는다. 따라서, 판독 레벨 "a"에서 데이터를 판독한 결과가 출력된다(S43).FIG. 19 is a flowchart showing a reading sequence of the first page in the third embodiment, wherein the same reference numerals denote the same parts as those in FIG. In the first page read, the data is first read at read level "a" (S41). When it is determined that data is recorded in the first flag cell FC1 as a result of the determination on the first flag cell FC1 (S42), the data of the second page is recorded. Therefore, data is read again at the read level "b" (S81). In addition, when data is not recorded in the first flag cell FC1, the data of the second page is not recorded. Therefore, the result of reading data at the read level "a" is output (S43).
(판독 절차)(Reading procedure)
사용자에 의한 판독 절차는 도 17에 나타낸 바와 같다. 그렇지만, 제1 페이지 판독, 제1 플래그 셀(FC1) 및 메인 보디 셀 간의 관계는 이하에 기술하는 바와 같다.The reading procedure by the user is as shown in FIG. However, the relationship between the first page read, the first flag cell FC1 and the main body cell is as described below.
(1) 제1 페이지(플래그 셀은 소거된 상태로 남아 있음)(1) First page (flag cell remains erased)
· 메인 보디 셀에서의 기록 실패의 경우· In case of write failure in the main body cell
정규의 판독 동작(워드선 전위 "a")에 의한 제1 페이지 판독 실패Failed to read the first page due to a normal read operation (word line potential "a")
특별한 명령 및 워드선 전위 "b"를 사용하는 것에 의한 제1 페이지 판독 실패Failed to read first page by using special command and word line potential "b"
· 메인 보디 셀에서의 기록 성공의 경우In case of successful recording in the main body cell
정규의 판독 동작(워드선 전위 "a")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read operation (word line potential "a")
특별한 명령 및 워드선 전위 "b"를 사용하여 제1 페이지 판독 실패Failed to read first page using special command and word line potential "b"
(2) 인접 셀에 데이터를 기록(2) write data to adjacent cells
(3) 제2 페이지의 데이터를 기록하는 동작의 제2 단계(제1 플래그 셀(FC1)은 소거된 상태로 남아 있음)(3) Second step of the operation of writing data of the second page (the first flag cell FC1 remains in an erased state)
· 메인 보디 셀에서의 기록 실패의 경우· In case of write failure in the main body cell
정규의 판독 동작(워드선 전위 "a")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read operation (word line potential "a")
· 메인 보디 셀에서의 기록 성공의 경우In case of successful recording in the main body cell
정규의 판독 동작(워드선 전위 "a")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read operation (word line potential "a")
(4) 제2 페이지의 데이터를 기록하는 동작의 제2 단계(전위 "a"로 제1 플래그 셀(FC1)에 데이터가 기록됨)(4) Second step of the operation of writing the data of the second page (data is written in the first flag cell FC1 at the potential "a")
· 제1 플래그 셀(FC1)에서의 기록 실패의 경우In the case of writing failure in the first flag cell FC1
정규의 판독 동작(워드선 전위 "a")에 의한 제1 페이지 판독 실패Failed to read the first page due to a normal read operation (word line potential "a")
특별한 명령 및 워드선 전위 "b"를 사용하는 것에 의한 제1 페이지 판독 성공First page read success by using special command and word line potential "b"
· 제1 플래그 셀(FC1)에서의 기록 성공의 경우In the case of successful writing in the first flag cell FC1
정규의 판독(워드선 전위 "b")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read (word line potential "b")
특별한 명령 및 워드선 전위 "b"를 사용하는 것에 의한 제1 페이지 판독 성공First page read success by using special command and word line potential "b"
제2 페이지를 기록하는 동작의 제2 단계에서, 제1 플래그 셀(FC1)이 기록 실패를 가질 때, 워드선 전위 "a"로 판독 동작이 실행된다. 제1 단계에서 전위 "b" 이상으로 제1 페이지의 데이터가 기록된다. 그렇지만, 제2 단계에서, 전위 "a" 이상으로 제2 페이지의 데이터가 기록될 가능성이 있다. 따라서, 워드선 전위 "a"로 데이터를 판독하는 것은 실패하게 된다.In the second step of the operation of writing the second page, when the first flag cell FC1 has a write failure, a read operation is performed at the word line potential "a". In the first step, data of the first page is recorded at the potential " b " However, in the second step, there is a possibility that the data of the second page is written beyond the potential "a". Therefore, reading data at the word line potential " a " fails.
따라서, 이 경우에, 도 17의 단계(S65)에 나타낸 바와 같이, 특별한 명령이 외부로부터 NAND 플래시 메모리로 공급되고, 플래그 셀과 상관없이 워드선 전위 "b"로 판독 동작이 실행된다.In this case, therefore, as shown in step S65 of FIG. 17, a special command is supplied from the outside to the NAND flash memory, and a read operation is performed at the word line potential " b " regardless of the flag cells.
제3 실시예에 따르면, 제2 플래그 셀(FC2)을 이용하지 않고 제1 플래그 셀(FC1)만을 사용하여 데이터가 기록된다. 따라서, 제2 페이지의 기록 동작이 향상될 수 있다. 게다가, 제2 페이지 기록 동작에서 에러가 발생한 경우에도, 제1 페이지의 데이터가 판독될 수 있다. 따라서, 반도체 메모리 장치의 신뢰성이 향상될 수 있다.According to the third embodiment, data is written using only the first flag cell FC1 without using the second flag cell FC2. Thus, the writing operation of the second page can be improved. In addition, even when an error occurs in the second page write operation, the data of the first page can be read. Therefore, the reliability of the semiconductor memory device can be improved.
(제4 실시예)(Example 4)
제1, 제2 및 제3 실시예에 따르면, 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 단계 및 제2 단계의 순서로 제2 페이지 기록 동작이 실행된다. 그렇지만, 도 1b에 도시된 인접 셀에서의 기록 동작이 종료될 때, 제2 페이지의 데이터가 결정되기 전에 레벨 "b"를 달성하기 위해 데이터가 기록될 수 있다.According to the first, second and third embodiments, as shown in Fig. 10, the second page write operation is executed in the order of the first step and the second step. However, when the write operation in the adjacent cell shown in Fig. 1B ends, data may be written to achieve level "b" before the data of the second page is determined.
따라서, 마지막 인접 셀에서의 기록 동작 후에 최대 원래의 문턱 전압 "b'"으로 데이터 "2"가 연속적으로 기록될 수 있다. 다른 대안으로서, 외부로부터 새로운 다른 명령이 공급될 수 있고, 이 명령에 응답하여 마지막 인접 셀에서의 기록 동작 이후에 최대 원래의 문턱 전압 "b'"로 데이터 "2"가 기록될 수 있다.Therefore, after the write operation in the last adjacent cell, the data "2" can be continuously recorded at the maximum original threshold voltage "b '". As another alternative, a new command can be supplied from the outside, and data "2" can be written with the maximum original threshold voltage "b '" after the write operation in the last adjacent cell in response to this command.
제4 실시예에 따르면, 제2 페이지 데이터가 결정되기 이전에 원래의 문턱 전압 "b'"을 달성하기 위해 데이터 "2"가 기록될 수 있기 때문에, 전체 기록 동작의 속도가 증가될 수 있다. 제1, 제2, 및 제3 실시예에서, 제1 페이지 데이터를 기록하는 속도는 제2 페이지 데이터를 기록하는 속도보다 훨씬 더 높으며, 따라서 불균형이 있게 된다. 그렇지만, 제4 실시예의 경우에, 제2 페이지 데이터를 기록하는 속도가 증가될 수 있으며, 그에 의해 제1 페이지에 데이터를 기록하는 속도가 제2 페이지에서의 속도와 거의 같을 수 있다.According to the fourth embodiment, since the data "2" can be written to achieve the original threshold voltage "b '" before the second page data is determined, the speed of the entire write operation can be increased. In the first, second, and third embodiments, the speed of writing the first page data is much higher than the speed of writing the second page data, and thus there is an imbalance. However, in the case of the fourth embodiment, the speed of writing the second page data can be increased, whereby the speed of writing the data in the first page can be almost the same as the speed in the second page.
(제5 실시예)(Example 5)
제1 내지 제4 실시예에 따르면, 제2 페이지에 데이터를 기록할 시에, 제1 단계에서 전위 "b'" 이상으로 제1 페이지의 데이터가 기록되고, 이어서 제2 페이지의 기록 데이터를 기반으로 전위 "a'"로 기록 동작이 소거 셀에 수행된다. 이 동작은 제1 페이지 데이터의 문턱 전압 분포가 제2 페이지 데이터의 문턱 전압 분포와 중첩하는 것을 방지한다. 그렇지만, 메인 보디 셀에서의 기록 동작과 마찬가지로 제1 단계 또는 제2 단계에서 플래그 셀에 데이터가 기록된다. 따라서, ECC를 사용하는 정정이 판독 시퀀스에서 수행될 수 없을 때, 특수한 판독 명령을 사용하여 판독 동작이 수행된다.According to the first to fourth embodiments, in recording data on the second page, the data of the first page is recorded in the first step with the potential "b '" or more, and then based on the recording data of the second page. A write operation is performed on the erase cell at the potential "a '". This operation prevents the threshold voltage distribution of the first page data from overlapping with the threshold voltage distribution of the second page data. However, similarly to the write operation in the main body cell, data is recorded in the flag cell in the first step or the second step. Thus, when a correction using ECC cannot be performed in the read sequence, a read operation is performed using a special read command.
그렇지만, 예를 들어, 제2 페이지 기록의 제1 단계에서 전위 "b'"을 달성하기 위해 제1 페이지 데이터가 기록되고, 이어서 제2 단계에서 플래그 셀에 데이터가 기록된다. 뒤이어서, 제3 단계에서, 제2 페이지의 기록 데이터에 기초하여 소거 셀에 전위 "a'"으로 데이터가 기록된다. 이러한 동작이 실시될 때, 제1 페이지 데이터의 문턱 전압 분포가 제2 페이지 데이터의 문턱 전압 분포와 중첩하는 것을 방지하는 것이 가능하다. 게다가, 플래그 셀 내의 데이터에 따라 판독 동작을 수행하는 것은 ECC를 사용하지 않고 제1 페이지의 데이터를 판독할 수 있다.However, for example, the first page data is written to achieve the potential "b '" in the first step of the second page write, and then the data is written in the flag cell in the second step. Subsequently, in the third step, data is written at the potential "a '" into the erase cell based on the write data of the second page. When this operation is performed, it is possible to prevent the threshold voltage distribution of the first page data from overlapping with the threshold voltage distribution of the second page data. In addition, performing a read operation according to the data in the flag cell can read the data of the first page without using the ECC.
예를 들어, 제1 플래그 셀(FC1)이 예를 들어 제3 실시예에서와 같이 사용되는 경우, 제2 페이지의 기록 동작 동안에 전원의 차단 또는 기타 등등으로 인해 기 록 동작이 중단될 때, 제1 페이지 판독, 제1 플래그 셀(FC1) 및 메인 보디 셀 간의 관계는 다음과 같이 된다.For example, when the first flag cell FC1 is used as, for example, in the third embodiment, when the recording operation is interrupted due to the interruption of power or the like during the writing operation of the second page, The relationship between one page reading, the first flag cell FC1 and the main body cell is as follows.
(1) 제1 페이지(제1 플래그 셀은 소거된 상태로 있음)(1) First page (first flag cell is in an erased state)
· 메인 보디 셀에서의 기록 실패의 경우· In case of write failure in the main body cell
정규의 판독 동작(워드선 전위 "a")에 의한 제1 페이지 판독 실패Failed to read the first page due to a normal read operation (word line potential "a")
· 메인 보디 셀에서의 기록 성공의 경우In case of successful recording in the main body cell
정규의 판독 동작(워드선 전위 "a")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read operation (word line potential "a")
(2) 인접 셀에 기록(2) write to adjacent cells
(3) 제2 페이지를 기록하는 동작의 제1 단계(제1 플래그 셀은 소거된 상태로 있고, 전위 "b'"을 달성하기 위해 메인 보디 셀에 데이터가 기록됨)(3) First step of the operation of writing the second page (the first flag cell is in the erased state, and data is written to the main body cell to achieve the potential "b '").
· 메인 보디 셀에서의 기록 실패의 경우· In case of write failure in the main body cell
정규의 판독 동작(워드선 전위 "a")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read operation (word line potential "a")
· 메인 보디 셀에서의 데이터 기록 성공의 경우In the case of successful data recording in the main body cell
정규의 판독 동작(워드선 전위 "a")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read operation (word line potential "a")
(4) 제2 페이지를 기록하는 동작의 제2 단계(전위 "a" 또는 소거된 상태에서의 문턱 전압보다 높은 문턱 전압을 달성하기 위해 제1 플래그 셀(FC1)에 데이터가 기록됨)(4) Second step of the operation of writing the second page (data is written to the first flag cell FC1 to achieve a threshold voltage higher than the threshold voltage in the potential "a" or the erased state).
· 제1 플래그 셀(FC1)에서의 기록 실패의 경우In the case of writing failure in the first flag cell FC1
정규의 판독 동작(워드선 전위 "a")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read operation (word line potential "a")
· 제1 플래그 셀(FC1)에서의 기록 성공의 경우In the case of successful writing in the first flag cell FC1
정규의 판독 동작(워드선 전위 "b")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read operation (word line potential "b")
(5) 제2 페이지를 기록하는 동작의 제3 단계(전위 "a'"으로 메인 보디 셀에 데이터가 기록됨)(5) Third step of the operation of writing the second page (data is recorded in the main body cell at the potential "a '")
· 메인 보디 셀에서의 기록 실패의 경우· In case of write failure in the main body cell
정규의 판독 동작(워드선 전위 "b")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read operation (word line potential "b")
· 메인 보디 셀에서의 기록 성공의 경우In case of successful recording in the main body cell
정규의 판독 동작(워드선 전위 "b")에 의한 제1 페이지 판독 성공Successful first page read by normal read operation (word line potential "b")
상기한 바와 같이, 제5 실시예에 따르면, 제2 페이지에서의 기록 동작의 제2 단계에서 전위 "a"를 달성하기 위해 제1 플래그 셀(FC1)에 데이터가 기록된다. 워드선 전위 "a" 또는 "b"를 설정하는 것은 제1 플래그 셀(FC1)에서의 데이터 기록의 실패 또는 성공에 상관없이 제1 페이지에서 데이터를 판독할 수 있다. 따라서, 제1 페이지의 데이터는 ECC를 사용하지 않고 판독될 수 있다. 그에 따라, ECC를 디코딩하는 데 필요한 계산 시간을 기다리지 않고 데이터가 판독될 수 있음으로써, 고속 판독을 가능하게 해준다.As described above, according to the fifth embodiment, data is written to the first flag cell FC1 to achieve the potential "a" in the second stage of the write operation on the second page. Setting the word line potential "a" or "b" can read data from the first page regardless of the failure or success of data writing in the first flag cell FC1. Thus, the data of the first page can be read without using the ECC. Thus, data can be read without waiting for the computation time required to decode the ECC, thereby enabling high speed reading.
부가의 이점 및 수정이 당업자에게는 용이하게 안출될 수 있다. 따라서, 본 발명은 광의의 측면에서 본 명세서에 도시되고 기술된 특정의 상세 및 대표적인 실시예에 한정되지 않는다. 그에 따라, 첨부된 청구항 및 그의 등가물에 의해 정의되는 본 발명의 일반적 개념의 정신 또는 범위를 벗어나지 않고 여러가지 수정이 행해질 수 있다.Additional advantages and modifications can readily be made to those skilled in the art. Accordingly, the invention is not to be limited in terms of the specific details and representative embodiments shown and described herein. Accordingly, various modifications may be made without departing from the spirit or scope of the general concept of the invention as defined by the appended claims and their equivalents.
본 발명에 따르면, 단일의 메모리 셀에 다중값 데이터를 저장할 수 있는 반도체 메모리 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, a semiconductor memory device capable of storing multi-value data in a single memory cell can be provided.
Claims (20)
Priority Applications (1)
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KR1020060075537A KR100756711B1 (en) | 2005-08-12 | 2006-08-10 | Semiconductor memory device to prevent data destruction |
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