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KR20120005844A - Semiconductor memory device and program method thereof - Google Patents

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KR20120005844A
KR20120005844A KR1020100066520A KR20100066520A KR20120005844A KR 20120005844 A KR20120005844 A KR 20120005844A KR 1020100066520 A KR1020100066520 A KR 1020100066520A KR 20100066520 A KR20100066520 A KR 20100066520A KR 20120005844 A KR20120005844 A KR 20120005844A
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voltage
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latches
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KR1020100066520A
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최성대
김덕주
박세천
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주식회사 하이닉스반도체
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 메모리 장치는, 제 1 내지 제 3 논리 페이지로 프로그램되는 3비트 멀티 레벨 셀들을 포함하는 메모리 셀 어레이; 상기 3비트 멀티 레벨 셀에 데이터를 저장하거나, 상기 메모리 셀에 저장된 데이터를 독출하여 저장하기 위해 제 1 내지 제 4 래치회로들을 포함하는 페이지 버퍼들; 및 상기 페이지 버퍼의 상기 제1 및 제 2 래치 각각에 상기 3비트 멀티 레벨 셀에 저장할 3비트의 데이터 중 두 비트의 데이터를 한 비트씩 저장하고, 상기 제 1 및 제 2 래치에 저장된 데이터를 이용해서 상기 제 3 및 제 4 래치의 데이터를 세팅한 후, 상기 제 3 및 제 4 래치에 저장된 데이터에 따라 상기 3비트 멀티 레벨 셀을 프로그램하며, 프로그램 검증동작시에 독출용 기준전압을 이용하여 선택된 페이지를 독출하여 독출된 데이터를 상기 제 3 래치 저장한 후, 상기 제 1 내지 제4 래치에 저장된 데이터에 따라 프로그램 검증을 실시하기 위한 제어로직을 포함한다.In an embodiment, a semiconductor memory device may include a memory cell array including three bit multi-level cells programmed into first to third logical pages; Page buffers including first to fourth latch circuits for storing data in the 3-bit multi-level cell or reading and storing data stored in the memory cell; And storing two bits of data of one bit of three bits of data to be stored in the three-bit multi-level cell in each of the first and second latches of the page buffer, and using the data stored in the first and second latches. By setting the data of the third and fourth latches, and then programming the 3-bit multi-level cell according to the data stored in the third and fourth latches, and using the read reference voltage during the program verify operation. And a control logic for reading a page, storing the read data in the third latch, and performing program verification according to the data stored in the first to fourth latches.

Description

반도체 메모리 장치 및 그 프로그램 방법{Semiconductor memory device and method of programming the same}Semiconductor memory device and method of programming the same

본 발명은 반도체 메모리 장치 및 그 프로그램 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device and a program method thereof.

전기적으로 프로그램(program)과 소거(erase)가 가능하며, 전원(Power)이 공급되지 않는 상태에서도 데이터가 소거되지 않고 저장 가능한 불휘발성 메모리 소자의 수요가 증가하고 있다. 그리고 많은 수의 데이터(data)를 저장할 수 있는 대용량 메모리 소자의 개발을 위해서 메모리 셀의 고집적화 기술이 개발되고 있다. 불휘발성 메모리 소자는 복수개의 메모리 셀들이 직렬로 연결되어 한 개의 스트링(string)으로 구성되고, 복수개의 스트링들이 하나의 메모리 셀 어레이(memory cell array)를 포함한다.There is an increasing demand for nonvolatile memory devices that can be electrically programmed and erased and that data can be stored without being erased even when power is not supplied. In order to develop a large-capacity memory device capable of storing a large number of data, high integration technology of memory cells has been developed. A nonvolatile memory device includes a plurality of memory cells connected in series to form a string, and the plurality of strings include a memory cell array.

반도체 메모리 장치의 스트링은 비트라인과 소오스 라인 사이에 복수개의 메모리 셀들이 직렬로 연결되는 구조이다. 이러한 스트링 구조로 인해서 비트라인과 소오스 라인의 컨텍트(Contact) 개수가 줄어들면서 메모리 셀의 크기를 작게하여 고용량의 메모리를 구현할 수 있다. 그러나 메모리 셀의 크기가 작아지면서 메모리 셀의 전류(Cell Current)가 매우 작기 때문에 액세스(Access) 속도가 느린 단점이 있다.A string of a semiconductor memory device has a structure in which a plurality of memory cells are connected in series between a bit line and a source line. Due to the string structure, the number of contacts of the bit line and the source line is reduced, and the memory cell can be made smaller to realize a high capacity memory. However, as the size of the memory cell decreases, the access speed is slow because the current of the memory cell is very small.

하나의 메모리 셀에는 2비트 이상의 멀티 레벨 형태의 데이터를 저장할 수 있다. 즉 메모리 셀의 플로팅 게이트에 충전되는 전하량을 조절하여 문턱전압의 크기를 상이하게 하여 문턱전압 레벨을 여러개로 만들 수 있고, 각각의 문턱전압을 갖는 메모리 셀이 나타내는 데이터를 여러 비트 데이터를 써서 나타낼 수 있다. 이러한 멀티 레벨 셀 프로그램 방법은 불휘발성 메모리 셀의 용량을 획기적으로 증가시키는 점이 있어 많이 사용되고 있다. 멀티 레벨 셀 프로그램 방법에서는 하나의 물리 페이지에 둘 이상의 논리 페이지 데이터가 프로그램되고, 복수개의 문턱전압 분포들 중 하나로 메모리 셀의 문턱전압이 이동되게 하기 위해서 여러개의 검증 전압을 이용한 프로그램 검증을 실시한다.One memory cell may store data of two or more multi-level forms. That is, by adjusting the amount of charge charged in the floating gate of the memory cell to vary the magnitude of the threshold voltage, it is possible to make a number of threshold voltage levels, and the data represented by the memory cells having the respective threshold voltages can be represented by using several bits of data. have. Such a multi-level cell program method has been widely used because it dramatically increases the capacity of nonvolatile memory cells. In the multi-level cell program method, two or more logical page data are programmed in one physical page, and program verification using a plurality of verification voltages is performed to move a threshold voltage of a memory cell to one of a plurality of threshold voltage distributions.

멀티 레벨 셀을 프로그램하는 동작은, 메모리 셀의 게이트에 높은 프로그램 전압을 인가해서 메모리 셀의 문턱전압을 상승시키는 동작과, 메모리 셀의 문턱전압이 원하는 레벨까지 도달했는지를 확인하는 검증 동작을 반복해서 이루어진다.The programming of the multi-level cell may be performed by repeatedly applying a high program voltage to the gate of the memory cell to increase the threshold voltage of the memory cell and verifying that the threshold voltage of the memory cell reaches a desired level. Is done.

여기서 프로그램 동작은 페이지 단위로 실시되고, 메모리 셀의 문턱전압은 단계별로 상승시킨다.The program operation is performed in units of pages, and the threshold voltage of the memory cell is increased in stages.

즉, 페이지 내의 여러 메모리 셀들 중 프로그램에 의한 목표 문턱전압이 낮은 메모리 셀들부터 프로그램 동작이 완료되고, 프로그램에 의한 목표 문턱전압이 높은 메모리 셀은 가장 나중에 프로그램이 된다.That is, the program operation is completed from memory cells having a low target threshold voltage by a program among the memory cells in the page, and the memory cell having a high target threshold voltage by the program is the last program.

이를 위해서, 메모리 셀에에는 페이지 버퍼 회로를 연결하고, 페이지 버퍼내에 래치들을 이용해서 프로그램 동작을 실시한다.To this end, a page buffer circuit is connected to the memory cell, and the program operation is performed by using the latches in the page buffer.

이때, 멀티 레벨 셀에 저장될 수 있는 비트의 수에 따라 페이지 버퍼 회로에 포함되는 래치의 개수가 결정된다.In this case, the number of latches included in the page buffer circuit is determined according to the number of bits that can be stored in the multi-level cell.

일반적으로, 2비트 멀티 레벨 셀의 경우에는 4개의 페이지 버퍼가 필요하고, 3비트 멀티 레벨 셀의 경우에는 5개의 페이지 버퍼가 필요하다. In general, four page buffers are required for 2-bit multi-level cells, and five page buffers are required for 3-bit multi-level cells.

3비트 멀티 레벨 셀의 경우에, 3개의 래치에는 메모리 셀에 저장될 3비트의 데이터가 저장된다. 이 3비트의 데이터가 저장되는 래치들에 의해서 해당 메모리 셀이 프로그램되어야 하는 목표 전압이 구분된다. 그리고 나머지 두 개의 래치는 실제로 메모리 셀을 프로그램하기 위해 필요하다.In the case of a 3-bit multi-level cell, three latches store three bits of data to be stored in the memory cell. The latches storing the three bits of data distinguish the target voltage to which the corresponding memory cell is to be programmed. And the other two latches are actually needed to program the memory cells.

따라서 멀티 레벨 셀에 저장될 수 있는 데이터의 비트수가 늘어날수록, 페이지 버퍼의 래치의 개수도 늘어나게 되므로, 반도체 메모리 장치의 전체 회로 면적이 커질 수 있다.Therefore, as the number of bits of data that can be stored in the multi-level cell increases, the number of latches of the page buffer also increases, so that the total circuit area of the semiconductor memory device may increase.

본 발명의 실시 예는 3비트 멀티 레벨 셀을 프로그램할 때, 4개의 래치만을 이용함으로써 페이지 버퍼에 필요한 래치의 개수를 줄일 수 있는 반도체 메모리 장치 및 그 프로그램 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a semiconductor memory device and a program method thereof that can reduce the number of latches required for a page buffer by using only four latches when programming a 3-bit multi-level cell.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 메모리 장치는,In a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention,

제 1 내지 제 3 논리 페이지로 프로그램되는 3비트 멀티 레벨 셀들을 포함하는 메모리 셀 어레이; 상기 3비트 멀티 레벨 셀에 데이터를 저장하거나, 상기 메모리 셀에 저장된 데이터를 독출하여 저장하기 위해 제 1 내지 제 4 래치회로들을 포함하는 페이지 버퍼들; 및 상기 페이지 버퍼의 상기 제1 및 제 2 래치 각각에 상기 3비트 멀티 레벨 셀에 저장할 3비트의 데이터 중 두 비트의 데이터를 한 비트씩 저장하고, 상기 제 1 및 제 2 래치에 저장된 데이터를 이용해서 상기 제 3 및 제 4 래치의 데이터를 세팅한 후, 상기 제 3 및 제 4 래치에 저장된 데이터에 따라 상기 3비트 멀티 레벨 셀을 프로그램하며, 프로그램 검증동작시에 독출용 기준전압을 이용하여 선택된 페이지를 독출하여 독출된 데이터를 상기 제 3 래치 저장한 후, 상기 제 1 내지 제4 래치에 저장된 데이터에 따라 프로그램 검증을 실시하기 위한 제어로직을 포함한다.A memory cell array comprising 3-bit multi-level cells programmed into first to third logical pages; Page buffers including first to fourth latch circuits for storing data in the 3-bit multi-level cell or reading and storing data stored in the memory cell; And storing two bits of data of one bit of three bits of data to be stored in the three-bit multi-level cell in each of the first and second latches of the page buffer, and using the data stored in the first and second latches. By setting the data of the third and fourth latches, and then programming the 3-bit multi-level cell according to the data stored in the third and fourth latches, and using the read reference voltage during the program verify operation. And a control logic for reading a page, storing the read data in the third latch, and performing program verification according to the data stored in the first to fourth latches.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 메모리 장치의 프로그램 방법은, Program method of a semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention,

제 1 내지 제 3 논리 페이지에 대한 프로그램을 실시하여 제 1 내지 제 8 문턱전압 분포중 하나로 문턱전압이 변경될 수 있는 3비트 멀티 레벨 셀들을 프로그램하기 위해 페이지 버퍼의 제 1 내지 제 4 래치에 데이터를 세팅하고 상기 제 2 및 제 3 래치의 데이터 상태에 따라 프로그램을 실시하는 단계; 및 상기 제 2 내지 제 8 문턱전압 분포 각각에 대해 프로그램 검증을 실시하는 단계를 포함하고, 상기 각각의 문턱전압 분포에 대해 프로그램 검증을 실시하는 것은, 기준 전압을 이용해서 상기 멀티 레벨들의 데이터를 독출하여 상기 제 3 래치에 저장하는 단계; 상기 제 3 래치에 저장된 데이터를 이용해서 비트라인들을 프리차지하는 단계; 각각의 문턱전압 분포에 따라 결정되는 제 1 검증 전압을 선택된 워드라인에 인가하여 데이터를 독출하여 상기 제 2 래치로 저장하는 제 1 검증 단계; 상기 제 3 래치에 저장된 데이터를 이용해서 비트라인들을 프리차지하는 단계; 상기 제 2 래치의 데이터를 상기 제 3 래치로 전달하는 단계; 상기 제 1 검증전압보다 낮은 제 2 검증전압을 이용하여 데이터를 독출하여 상기 제 3 래치에 저장하는 제 2 검증 단계를 포함한다.Data in the first to fourth latches of the page buffer to program the first to third logical pages to program 3-bit multi-level cells whose threshold voltage may be changed to one of the first to eighth threshold voltage distributions. Setting and executing a program according to the data state of the second and third latches; And performing program verification on each of the second to eighth threshold voltage distributions, and performing program verification on each of the threshold voltage distributions, reading the multi-level data using a reference voltage. Storing in the third latch; Precharging bit lines using data stored in the third latch; A first verifying step of applying a first verifying voltage determined according to each threshold voltage distribution to a selected word line to read data and to store the data into the second latch; Precharging bit lines using data stored in the third latch; Transferring data from the second latch to the third latch; And a second verifying step of reading data using the second verifying voltage lower than the first verifying voltage and storing the data in the third latch.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 메모리 장치 및 그 프로그램 방법은 3비트 멀티 레벨 셀을 프로그램할 때 페이지 버퍼의 래치의 수를 줄여서 페이지 버퍼의 회로 면적을 줄일 수 있다.The semiconductor memory device and the program method thereof according to an embodiment of the present invention can reduce the circuit area of the page buffer by reducing the number of latches of the page buffer when programming a 3-bit multi-level cell.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 반도체 메모리 장치를 나타낸다.
도 2는 도 1의 페이지 버퍼를 나타낸다.
도 3은 도 1의 메모리 셀들의 문턱전압 문포를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프로그램 방법을 설명하기 위한 동작 순서도이다.
1 shows a semiconductor memory device for explaining the present invention.
FIG. 2 illustrates the page buffer of FIG. 1.
3 illustrates threshold voltage gates of the memory cells of FIG. 1.
4 is a flowchart illustrating a program method according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. It is provided to inform you.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 반도체 메모리 장치를 나타낸다.1 shows a semiconductor memory device for explaining the present invention.

도 1을 참조하면, 반도체 메모리 장치(100)는 메모리 셀 어레이(110), 페이지 버퍼그룹(120), X 디코더(130), 전압 공급 회로(140), 입출력 로직(150) 및 제어로직(160)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the semiconductor memory device 100 may include a memory cell array 110, a page buffer group 120, an X decoder 130, a voltage supply circuit 140, an input / output logic 150, and a control logic 160. ).

메모리 셀 어레이(100)는 복수개의 메모리 블록(BK)을 포함한다. 각각의 메모리 블록(BK)은 복수개의 셀 스트링(Cell String; CS)을 포함한다.The memory cell array 100 includes a plurality of memory blocks BK. Each memory block BK includes a plurality of cell strings CS.

각각의 셀 스트링은 드레인 선택 트랜지스터(Drain Select Transistor; DST)와 소오스 선택 트랜지스터(Source Select Transistor; SST)의 사이에 직렬로 연결되는 제 0 내지 제 31 메모리 셀(C0 내지 C31)을 포함한다.Each cell string includes a 0 th to 31 th memory cell C0 to C31 connected in series between a drain select transistor (DST) and a source select transistor (SST).

드레인 선택 트랜지스터(DST)의 게이트는 드레인 선택 라인(Drain Select Line; DSL)에 연결되고, 소오스 선택 트랜지스터(SST)의 게이트는 소오스 선택 라인(Source Select Line; SSL)에 연결된다.A gate of the drain select transistor DST is connected to a drain select line DSL, and a gate of the source select transistor SST is connected to a source select line SSL.

제 0 내지 제 31 메모리 셀(C0 내지 C31)의 게이트는 각각 제 0 내지 제 31 워드라인(Word Line; WL0 내지 WL31)이 연결된다. 제 0 내지 제 31 메모리 셀은 3비트 멀티 레벨 셀이다.The gates of the 0th to 31st memory cells C0 to C31 are connected to the 0th to 31st word lines WL0 to WL31, respectively. The 0th to 31st memory cells are 3-bit multi-level cells.

드레인 선택 트랜지스터(DST)의 드레인은 각각 비트라인(Bit Line)에 연결된다. 비트라인은 이븐 비트라인(Even Bit Line; BLe)과 오드 비트라인(Odd Bit Line; BLo)으로 구분된다.The drains of the drain select transistors DST are connected to bit lines, respectively. The bit line is divided into an even bit line (BLe) and an odd bit line (BLo).

소오스 선택 트랜지스터(SST)의 소오스는 공통 소오스 라인(Source Line; SL)에 공통으로 연결된다.The source of the source select transistor SST is commonly connected to a common source line SL.

페이지 버퍼 그룹(120)은 프로그램 또는 독출 동작 등을 위해 동작하는 복수개의 페이지 버퍼(121)를 포함한다. The page buffer group 120 includes a plurality of page buffers 121 that operate for a program or a read operation.

각각의 페이지 버퍼(PB)는 하나의 이븐 비트라인(BLe)과 오드 비트라인(BLo) 쌍에 연결된다.Each page buffer PB is connected to one even bit line BLe and an odd bit line BLO pair.

입출력 로직(150)은 페이지 버퍼 그룹(120)과 외부와의 데이터 입출력을 수행한다. 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 메모리 장치(100)에서 입출력 로직(150)은 외부 장치(미도시)와 8개의 IO로 연결된다.The input / output logic 150 performs data input / output with the page buffer group 120 and the outside. In the semiconductor memory device 100 according to the embodiment, the input / output logic 150 is connected to an external device (not shown) by eight IOs.

X 디코더(130)는 복수개의 블록 선택 회로(131)를 포함한다. 각각의 블록 선택 회로(131)는 각각의 메모리 블록(BK)에 연결된다.The X decoder 130 includes a plurality of block selection circuits 131. Each block selection circuit 131 is connected to each memory block BK.

블록 선태 회로(131)는 제어로직(160)으로부터의 제어신호에 응답하여, 연결되어 있는 메모리 블록(BK)의 드레인 선택 라인(DSL)과 소오스 선택 라인(SSL) 및 제 0 내지 제 31 워드라인(WL0 내지 WL31)을 전압 공급 회로(160)의 글로벌 소오스 선택 라인(Global Source Select Line; GSSL), 글로벌 드레인 선택 라인(Global Drain Select Line; GDSL), 제 0 내지 제 31 글로벌 워드라인(Global Word Line; GWL0 내지 GWL31)에 각각 연결한다.In response to the control signal from the control logic 160, the block selection circuit 131 may include the drain select line DSL and the source select line SSL of the connected memory block BK, and the 0 th to 31 rd word lines. WL0 to WL31 may be replaced by a global source select line (GSSL), a global drain select line (GDSL), and zeroth to thirty-first global word lines of the voltage supply circuit 160. Line GWL0 to GWL31).

전압 공급 회로(140)는 제어로직(160)으로부터의 제어신호에 응답하여, 동작 전압을 생성하고 상기의 글로벌 라인들(GSSL, GDSL, GWL0 내지 GWL31)에 생성한 동작 전압을 제공한다.The voltage supply circuit 140 generates an operating voltage in response to the control signal from the control logic 160 and provides the generated operating voltage to the global lines GSSL, GDSL, GWL0 to GWL31.

제어로직(160)은 반도체 메모리 장치(100)의 페이지 버퍼 그룹(120), X 디코더(130), 입출력 로직(150), 전압 공급 회로(140)의 동작 제어를 위한 제어신호를 출력한다.The control logic 160 outputs a control signal for controlling the operation of the page buffer group 120, the X decoder 130, the input / output logic 150, and the voltage supply circuit 140 of the semiconductor memory device 100.

상기 페이지 버퍼 그룹(120)의 페이지 버퍼(121)는 다음과 같다.The page buffer 121 of the page buffer group 120 is as follows.

도 2는 도 1의 페이지 버퍼를 나타낸다.FIG. 2 illustrates the page buffer of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 페이지 버퍼(121)는 제 1 내지 제 20 NMOS 트랜지스터(N1 내지 N20)와 제 1 PMOS 트랜지스터(P1)와 제 1 내지 제 4 래치(L1 내지 L4)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the page buffer 121 includes first to twentieth NMOS transistors N1 to N20, a first PMOS transistor P1, and first to fourth latches L1 to L4.

제 1 NMOS 트랜지스터(N1)는 비트라인(BL)과 센싱노드(SO)의 사이에 연결되고, 제1 NMOS 트랜지스터(N1)의 게이트에는 센싱신호(PBSENSE)가 입력된다.The first NMOS transistor N1 is connected between the bit line BL and the sensing node SO, and the sensing signal PBSENSE is input to the gate of the first NMOS transistor N1.

제 1 PMOS 트랜지스터(P1)는 전원전압과 센싱노드(SO)의 사이에 연결되고, 프리차지 신호(PRECH)가 입력된다.The first PMOS transistor P1 is connected between the power supply voltage and the sensing node SO and a precharge signal PRECH is input.

제 2 NMOS 트랜지스터(N2)는 센싱노드(SO)와 노드(QC)의 사이에 연결되고, 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)는 센싱노드(SO)와 노드(QC_N)의 사이에 연결된다.The second NMOS transistor N2 is connected between the sensing node SO and the node QC, and the third NMOS transistor N3 is connected between the sensing node SO and the node QC_N.

제 2 NMOS 트랜지스터(N2)의 게이트에는 제 1 전송신호(TRANC_N)가 입력되고, 제 3 NMOS 트랜지스터(N3)의 게이트에는 제 2 전송신호(TRANC)가 입력된다. 제 1 및 제2 전송신호(TRANC_N, TRANC)는 서로 반전 관계의 신호이다.The first transfer signal TRAN_N is input to the gate of the second NMOS transistor N2, and the second transfer signal TRAN is input to the gate of the third NMOS transistor N3. The first and second transmission signals TRANC_N and TRANC are inverted relative to each other.

제 1 래치(L1)는 노드(QC)와 노드(QC_N)의 사이에 연결되는 캐시 래치이다. 제 1 래치(L1)는 데이터 라인들(IOb, IO)로부터 데이터를 입력받는 래치이다.The first latch L1 is a cache latch connected between the node QC and the node QC_N. The first latch L1 is a latch that receives data from the data lines IOb and IO.

이를 위해서 제 18 NMOS 트랜지스터(N18)가 노드(QC)와 데이터 라인(IOb)의 사이에 연결되고, 제 19 NMOS 트랜지스터(N19)가 노드(QC_N)와 데이터 라인(IO)의 사이에 연결된다. 제 18 및 제 19 NMOS 트랜지스터(N18, N19)의 게이트에는 Y 패스 신호(PBYPASS)가 입력된다.For this purpose, an eighteenth NMOS transistor N18 is connected between the node QC and the data line IOb, and a nineteenth NMOS transistor N19 is connected between the node QC_N and the data line IO. The Y pass signal PBYPASS is input to the gates of the eighteenth and nineteenth NMOS transistors N18 and N19.

제 4 NMOS 트랜지스터(N4)는 노드(QC)와 노드(K)의 사이에 연결되고, 제 5 NMOS 트랜지스터(N5)는 노드(QC_N)와 노드(K)의 사이에 연결된다. 제 4 NMOS 트랜지스터(N4)의 게이트에는 제 1 리셋 신호(CRST)가 입력되고, 제 5 NMOS 트랜지스터(N5)의 게이트에는 제 1 세트 신호(CSET)가 입력된다. 제 4 및 제 5 NMOS 트랜지스터(N4, N5)는 제 1 래치(L1)의 데이터를 변경하기 위해 동작한다.The fourth NMOS transistor N4 is connected between the node QC and the node K, and the fifth NMOS transistor N5 is connected between the node QC_N and the node K. The first reset signal CRST is input to the gate of the fourth NMOS transistor N4, and the first set signal CSET is input to the gate of the fifth NMOS transistor N5. The fourth and fifth NMOS transistors N4 and N5 operate to change data of the first latch L1.

제 6 NMOS 트랜지스터(N6)는 센싱노드(SO)와 노드(QM_N)의 사이에 연결된다. 제 6 NMOS 트랜지스터(N6)의 게이트에는 제 3 전송신호(TRANM)가 입력된다.The sixth NMOS transistor N6 is connected between the sensing node SO and the node QM_N. The third transmission signal TRANM is input to the gate of the sixth NMOS transistor N6.

제 2 래치(L2)는 노드(QM)와 노드(QM_N)의 사이에 연결되는 메인 래치이다. 제 2 래치(L2)는 프로그램 동작을 위해서 사용된다.The second latch L2 is a main latch connected between the node QM and the node QM_N. The second latch L2 is used for the program operation.

제 7 NMOS 트랜지스터(N7)는 노드(QM)와 노드(K)의 사이에 연결되고, 제 8 NMOS 트랜지스터(N8)는 노드(QM_N)와 노드(K)의 사이에 연결된다.The seventh NMOS transistor N7 is connected between the node QM and the node K, and the eighth NMOS transistor N8 is connected between the node QM_N and the node K.

제 7 NMOS 트랜지스터(N7)의 게이트에는 제 2 리셋 신호(MRST)가 입력되고, 제 8 NMOS 트랜지스터(N8)의 게이트에는 제 2 세트 신호(MSET)가 입력된다. 제 7 및 제 8 NMOS 트랜지스터(N7, N8)는 제 2 래치(L2)의 데이터를 변경하기 위해 동작한다.The second reset signal MRST is input to the gate of the seventh NMOS transistor N7, and the second set signal MSET is input to the gate of the eighth NMOS transistor N8. The seventh and eighth NMOS transistors N7 and N8 operate to change data of the second latch L2.

제 9 NMOS 트랜지스터(N9)는 센싱노드(SO)와 노드(QT_N)의 사이에 연결된다. 제 9 NMOS 트랜지스터(N9)의 게이트에는 제 4 전송신호(TRANT)가 입력된다.The ninth NMOS transistor N9 is connected between the sensing node SO and the node QT_N. The fourth transmission signal TRANT is input to the gate of the ninth NMOS transistor N9.

제 3 래치(L3)는 노드(QT)와 노드(QT_N)의 사이에 연결되는 임시(temp) 래치이다. 제 3 래치(L3)도 프로그램 동작을 위해서 사용한다.The third latch L3 is a temp latch connected between the node QT and the node QT_N. The third latch L3 is also used for the program operation.

제 10 NMOS 트랜지스터(N10)는 노드(QT)와 노드(K)의 사이에 연결되고, 제 11 NMOS 트랜지스터(N11)는 노드(QT_N)와 노드(K)의 사이에 연결된다.The tenth NMOS transistor N10 is connected between the node QT and the node K, and the eleventh NMOS transistor N11 is connected between the node QT_N and the node K.

제 10 NMOS 트랜지스터(N10)의 게이트에는 제 3 리셋 신호(TRST)가 입력되고, 제 11 NMOS 트랜지스터(N11)의 게이트에는 제 3 세트 신호(TSET)가 입력된다. 제 10 및 제 11 NMOS 트랜지스터(N10, N11)는 제 3 래치(L3)의 데이터 변경을 위해서 사용된다.The third reset signal TRST is input to the gate of the tenth NMOS transistor N10, and the third set signal TSET is input to the gate of the eleventh NMOS transistor N11. The tenth and eleventh NMOS transistors N10 and N11 are used for data change of the third latch L3.

제 12 NMOS 트랜지스터(N12) 및 제 13 NMOS 트랜지스터(N13)는 센싱노드(SO)와 접지노드 사이에 직렬로 연결된다. 제 12 NMOS 트랜지스터(N12)의 게이트에는 제 5 전송신호(FSORST)가 입력되고, 제 13 NMOS 트랜지스터(N13)의 게이트는 노드(QF)에 연결된다.The twelfth NMOS transistor N12 and the thirteenth NMOS transistor N13 are connected in series between the sensing node SO and the ground node. The fifth transfer signal FSORST is input to the gate of the twelfth NMOS transistor N12, and the gate of the thirteenth NMOS transistor N13 is connected to the node QF.

제 14 및 제15 NMOS 트랜지스터(N14, N15)는 센싱노드(SO)와 접지노드 사이에 직렬로 연결된다. 제 14 NMOS 트랜지스터(N14)의 게이트에는 제 6 전송신호(FSOSET)가 입력되고, 제 15 NMOS 트랜지스터(N15)의 게이트는 노드(QF_N)에 연결된다.The 14th and 15th NMOS transistors N14 and N15 are connected in series between the sensing node SO and the ground node. A sixth transmission signal FSOSET is input to a gate of the fourteenth NMOS transistor N14, and a gate of the fifteenth NMOS transistor N15 is connected to a node QF_N.

제 4 래치(L4)는 노드(QF)와 노드(QF_N)의 사이에 연결되는 플래그 래치이다. 제 16 NMOS 트랜지스터(N16)는 노드(QF)와 노드(K)의 사이에 연결되고, 제 17 NMOS 트랜지스터(N17)는 노드(QF_N)와 노드(K)의 사이에 연결된다.The fourth latch L4 is a flag latch connected between the node QF and the node QF_N. The sixteenth NMOS transistor N16 is connected between the node QF and the node K, and the seventeenth NMOS transistor N17 is connected between the node QF_N and the node K. FIG.

제 16 NMOS 트랜지스터(N16)의 게이트에는 제 4 리셋 신호(FRST)가 입력되고, 제 17 NMOS 트랜지스터(N17)의 게이트에는 제 4 세트 신호(FSET)가 입력된다.The fourth reset signal FRST is input to the gate of the sixteenth NMOS transistor N16, and the fourth set signal FSET is input to the gate of the seventeenth NMOS transistor N17.

제 20 NMOS 트랜지스터(N20)는 노드(K)와 접지노드 사이에 연결되고, 제 20 NMOS 트랜지스터(N20)의 게이트는 센시노드(SO)에 연결된다.The twentieth NMOS transistor N20 is connected between the node K and the ground node, and the gate of the twentieth NMOS transistor N20 is connected to the sensing node SO.

상기의 페이지 버퍼(121)를 이용한 본 발명의 실시 예에 따른 프로그램 동작은 다음에 상세히 설명한다.A program operation according to an embodiment of the present invention using the page buffer 121 will be described in detail below.

한편, 도 1의 메모리 셀 어레이(110)의 메모리 셀들은 3비트 멀티 레벨 셀이다. 따라서 프로그램이 실시되면 다음과 같은 문턱전압 분포를 갖는다.Meanwhile, the memory cells of the memory cell array 110 of FIG. 1 are 3-bit multi-level cells. Therefore, when the program is executed, the threshold voltage distribution is as follows.

도 3은 도 1의 메모리 셀들의 문턱전압 문포를 나타낸다.3 illustrates threshold voltage gates of the memory cells of FIG. 1.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 도 1의 메모리 셀 어레이(110)의 메모리 셀들은 3비트 멀티 레벨 셀이므로, 하나의 워드라인마다 3개의 논리 페이지, 예를 들면 LSB(Least Significant Bit) 페이지, CSB(Center Significant bit) 페이지, 그리고 MSB(Most Siginificant Bit) 페이지를 포함한다.Referring to FIG. 3, since the memory cells of the memory cell array 110 of FIG. 1 are 3-bit multi-level cells according to an embodiment of the present disclosure, three logical pages, for example, a Least Significant (LSB) per word line, are used. Bit page, Center Significant Bit (CSB) page, and Most Siginificant Bit (MSB) page.

도 3을 참조하면, LSB페이지를 프로그램하면, 문턱전압 분포가 두개(301, 302)로 나뉜다. 그리고 CSB 페이지를 프로그램하면, 문턱전압 분포는 4개(303 내지 306)이 된다.Referring to FIG. 3, when the LSB page is programmed, the threshold voltage distribution is divided into two 301 and 302. When the CSB pages are programmed, there are four threshold voltage distributions (303 to 306).

마지막으로 MSB 페이지까지 프로그램이 완료되면, 문턱전압 분포는 8개(307 내지 308)로 나뉜다. MSB 페이지까지 프로그램된 상태에서, 데이터를 검증하기 위한 전압은 제 1 내지 제 7 검증전압(RD1 내지 RD7)을 사용한다.Finally, when the program is completed up to the MSB page, the threshold voltage distribution is divided into eight (307 to 308). In the state programmed up to the MSB page, the voltage for verifying data uses the first to seventh verify voltages RD1 to RD7.

만약 더블 검증을 한다면, 도 3에 나타난 바와 같이 제 1 내지 제 6 더블 검증 전압(RD1' 내지 RD6')이 더 사용된다.If double verifying, first to sixth double verify voltages RD1 'to RD6' are further used as shown in FIG.

본 발명의 실시 예에서는 4개의 래치만을 이용해서 프로그램하기 위해서, 문턱전압 분포(305, 306)가 전압(RD8)보다 높게 프로그램되게 하고, 문턱전압 분포(311 내지 314)도 전압(RD8)보다 높게 프로그램되게 한다. 전압(RD8)은 문턱전압 분포(310)의 가장 높은 전압보다 높고, 제 4 검증전압(RD4)보다는 낮은 전압이다.In the embodiment of the present invention, in order to program using only four latches, the threshold voltage distributions 305 and 306 are programmed to be higher than the voltage RD8, and the threshold voltage distributions 311 to 314 are also higher than the voltage RD8. To be programmed. The voltage RD8 is higher than the highest voltage of the threshold voltage distribution 310 and lower than the fourth verification voltage RD4.

그리고 페이지 버퍼(121)의 제 2 및 제 3 래치(L2, L3)를 이용해서 프로그램을 실시하고, 8개의 문턱전압 분포(307 내지 314)를 구분하기 위해서 제 1 및 제4 래치(L1, L4)를 사용한다. The first and fourth latches L1 and L4 are programmed to program using the second and third latches L2 and L3 of the page buffer 121 and to distinguish the eight threshold voltage distributions 307 to 314. ).

일반적으로 8개의 문턱전압 분포(307 내지 314)를 구분하기 위해서는 3개의 래치가 필요하다. 그러나 본 발명의 실시 예에서는 3비트의 데이터 상태중에서 두 개의 데이터 상태를 저장하기 위해 두 개의 래치(L1, L4)만을 사용하고, 하나의 데이터 상태는 메모리 셀을 직접 리드(read)하여 사용한다.In general, three latches are required to distinguish the eight threshold voltage distributions 307 to 314. However, in the exemplary embodiment of the present invention, only two latches L1 and L4 are used to store two data states among three-bit data states, and one data state is used by directly reading a memory cell.

4개의 래치만을 가지고 3비트 멀티 레벨 셀을 프로그램 하는 방법은 다음과 같다.To program a 3-bit multi-level cell with only four latches:

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프로그램 방법을 설명하기 위한 동작 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a program method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 설명할 때 도 2 및 도 3을 참조한다. 그리고 도 4는 도 3의 문턱전압 분포(308)에 포함되는 메모리 셀을 검증하는 것만 부분적으로 나타내었다.Reference is made to FIGS. 2 and 3 when describing FIG. 4. 4 partially illustrates only verifying memory cells included in the threshold voltage distribution 308 of FIG. 3.

프로그램을 위해서는, 외부로부터 프로그램 명령, 어드레스, 프로그램할 데이터 및 확인명령이 입력된다(S401).For the program, a program command, an address, data to be programmed and a confirmation command are input from the outside (S401).

프로그램할 데이터는 페이지 버퍼의 제 1 래치(L1)로 입력된다. 3비트 MLC는 프로그램할 데이터가 모두 3비트이다. 따라서 제 1 래치(L1)는 프로그램할 데이터를 전달받아서 제 2 내지 제4 래치(L2 내지 L4)중 하나로 전달하고, 데이터 세팅 과정을 거쳐서 프로그램을 시작하기 전의 데이터 상태로 만든다(S403).The data to be programmed is input to the first latch L1 of the page buffer. The 3-bit MLC has 3 bits of data to program. Therefore, the first latch L1 receives the data to be programmed, transfers it to one of the second to fourth latches L2 to L4, and makes the data state before starting the program through the data setting process (S403).

제 1 내지 제 4 래치(L1 내지 L4)의 데이터 세팅 과정은 프로그램 알고리즘에 따라서 다르게 설정되며, 어떤 데이터로 설정할 것인지를 결정하고 나면 이후에는 페이지 버퍼(121)에 인가되는 제어신호들을 변경하여 원하는 데이터 상태로 세팅이 가능하다. 따라서 본 발명의 실시 예를 설명할 때, 데이터 세팅 과정은 생략하겠다.The data setting process of the first to fourth latches L1 to L4 is differently set according to a program algorithm. After determining which data to set, the control signals applied to the page buffer 121 are changed to desired data. Can be set in the state. Therefore, when describing an embodiment of the present invention, a data setting process will be omitted.

데이터 세팅의 결과를 8개의 문턱전압 분포에 대해서 한꺼번에 나타내면 제 1 래치(L1)는 '11001100'이 되고, 제 2 래치(L2)는 '10000000'이 되고, 제 4 래치(L4)는 '01100110'이 된다. 제 3 래치(L3)는 별도로 세팅하지 않는다.When the result of the data setting is shown for eight threshold voltages at once, the first latch L1 becomes '11001100', the second latch L2 becomes '10000000', and the fourth latch L4 becomes '01100110'. Becomes The third latch L3 is not set separately.

데이터 세팅이 완료되면, 입력되는 어드레스에 의해 선택되는 워드라인에 프로그램 전압을 인가해서 프로그램을 실시한다(S405).When the data setting is completed, the program is applied by applying a program voltage to the word line selected by the input address (S405).

그리고 먼저 제 3 래치(L3)의 노드(QT_N)를 '1'로 만든 후, 프로그램 검증을 위해서 전압(RD8)을 이용해서 데이터 독출을 실시한다(S409). 이때 독출되는 데이터는 제3 래치(L3)에 저장된다. First, the node QT_N of the third latch L3 is set to '1', and then data is read using the voltage RD8 for program verification (S409). At this time, the read data is stored in the third latch L3.

8개의 문턱전압 분포(307 내지 314)로 프로그램되어야 하는 메모리 셀들의 제 3 래치(L3)의 상태는 '11110000'이 된다.The state of the third latch L3 of the memory cells to be programmed with the eight threshold voltage distributions 307 to 314 is '11110000'.

그리고 비트라인을 프리차지한다(S411). 이때 단계 S409에서 독출된 데이터가 제 3 래치(L3)에 저장된 데이터에 따라서 프리차지한다.The bit line is precharged (S411). At this time, the data read in step S409 is precharged according to the data stored in the third latch L3.

그리고 선택된 워드라인에 제 1 검증전압(RD1)을 인가해서 비트라인 전압을 변경시킨다(S413).In operation S413, the bit line voltage is changed by applying the first verification voltage RD1 to the selected word line.

비트라인 전압을 변경한 후에는, 센싱노드(SO)와 비트라인을 연결하여 비트라인 전압에 따라 센싱노드(SO)의 전압을 변경한다(S415).After changing the bit line voltage, the sensing node SO and the bit line are connected to change the voltage of the sensing node SO according to the bit line voltage (S415).

그리고 센싱노드(SO)의 전압을 제 2 및 제 3 래치(L2, L3)의 데이터 상태에 따라 변경시킨다(S417). 이는 문턱전압 분포(308)를 제외한 다른 문턱전압 분포로 프로그램될 메모리 셀들은 검증에서 제외시키기 위함이다.The voltage of the sensing node SO is changed according to the data states of the second and third latches L2 and L3 (S417). This is to exclude memory cells to be programmed with a threshold voltage distribution other than the threshold voltage distribution 308.

센싱노드의 전압을 변경시킨 후에는 센싱노드 전압에 따른 데이터를 제 2 래치(L2)에 저장한다(S419). 이에 제 1 검증전압(RD1)보다 높은 문턱전압을 갖는 메모리 셀들과 연결된 페이지 버퍼(121)의 제 2 래치(L2)는 '0'이 되고, 제 1 검증전압(RD1)보다 낮은 문턱전압을 갖는 메모리 셀에 연결되는 페이지 버퍼(121)의 제 2 래치(L2)는 '1'이 된다.After the voltage of the sensing node is changed, data according to the sensing node voltage is stored in the second latch L2 (S419). Accordingly, the second latch L2 of the page buffer 121 connected to the memory cells having the threshold voltage higher than the first verify voltage RD1 becomes '0' and has a threshold voltage lower than the first verify voltage RD1. The second latch L2 of the page buffer 121 connected to the memory cell becomes '1'.

다음으로 제 1 더블 검증 전압(RD1')을 이용한 검증을 해야 한다. 일반적으로는 제 1 더블 검증전압(RD1')을 이용한 검증을 먼저 실시하지만, 본원발명은 제 1 검증전압(RD1)을 이용한 프로그램 검증 이후에 제 1 더블 검증 전압(RD1')을 이용한 검증을 한다.Next, verification using the first double verify voltage RD1 ′ should be performed. Generally, verification using the first double verifying voltage RD1 'is performed first, but the present invention verifies using the first double verifying voltage RD1' after program verifying using the first verifying voltage RD1. .

제 1 더블 검증 전압(RD1')을 이용한 프로그램 검증을 위해서 제 1 검증 전압을 이용한 검증 후의 비트라인을 모두 디스차지한 후, 비트라인을 프리차지한다(S421). 이때 제 3 래치(L3)의 데이터에 따라 비트라인을 프리차지 한다.In order to program verify using the first double verify voltage RD1 ′, all the bit lines after the verify using the first verify voltage are discharged, and then the bit lines are precharged (S421). At this time, the bit line is precharged according to the data of the third latch L3.

그리고 제 2 래치(L2)의 데이터를 제 3 래치(L3)로 복사한다(S423).The data of the second latch L2 is copied to the third latch L3 (S423).

제 3 래치(L3)에 데이터를 복사한 후에는, 선택된 워드라인에 제 1 더블 검증 전압(RD1')을 인가해서 비트라인의 전압을 변경시킨다(S425).After copying data to the third latch L3, the first double verify voltage RD1 ′ is applied to the selected word line to change the voltage of the bit line (S425).

그리고 비트라인 전압을 센싱노드(SO)로 전달한 후(S427), 제 2 및 제 3 래치(L2, L3)를 이용해서 센싱노드(SO)의 전압을 변경한다(S429).After transferring the bit line voltage to the sensing node SO (S427), the voltage of the sensing node SO is changed using the second and third latches L2 and L3 (S429).

그리고 센싱노드(SO)의 전압 상태에 따른 데이터를 제 3 래치(L3)에 저장한다(S431).In operation S431, data according to the voltage state of the sensing node SO is stored in the third latch L3.

상기의 단계 S409 내지 S431의 동작은 각각 검증전압, 더블 검증 전압만을 바꾸어서 나머지 문턱전압 분포(309 내지 314)로 프로그램될 메모리 셀들에 대해서도 프로그램 검증을 한다. 다만 문턱전압 분포(314)로 프로그램되어야 하는 메모리 셀들은 더블 검증 전압을 이용한 프로그램 검증을 필요하지 않다.The operations of steps S409 to S431 change only the verify voltage and the double verify voltage, respectively, and program verify the memory cells to be programmed with the remaining threshold voltage distributions 309 to 314. However, memory cells that are to be programmed with the threshold voltage distribution 314 do not require program verification using the double verify voltage.

그리고 프로그램 검증을 끝낸 후에는, 제 2 및 제 3 래치(L2, L3)의 데이터 상태에 따른 프로그램을 실시한다.After the program verification is completed, the program according to the data state of the second and third latches L2 and L3 is executed.

상기의 동작에 의해서, 5개의 래치가 필요하던 페이지 버퍼(121)가 4개의 래치만으로 프로그램 및 검증이 되기 때문에, 페이지 버퍼(121)의 면적을 줄일 수 있다.By the above operation, since the page buffer 121 requiring five latches is programmed and verified with only four latches, the area of the page buffer 121 can be reduced.

또한 4비트 멀티 레벨 셀, 5비트 멀티 레벨 셀이라도, 하나의 데이터 상태는 메모리 셀을 독출하는 방법을 사용함으로써 래치의 수를 줄일 수 있다.In addition, even in 4-bit multi-level cells and 5-bit multi-level cells, the number of latches can be reduced by using a method of reading a memory cell in one data state.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시 예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시 예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention described above has been described in detail in a preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, it will be understood by those skilled in the art that various embodiments of the present invention are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

100 : 반도체 메모리 장치 110 : 메모리 셀 어레이
120 : 페이지 버퍼 그룹 130 : X 디코더
140 : 전압 공급 회로 150 : 입출력 회로
160 : 제어로직
100 semiconductor device 110 memory cell array
120: page buffer group 130: X decoder
140: voltage supply circuit 150: input / output circuit
160: control logic

Claims (7)

제 1 내지 제 3 논리 페이지로 프로그램되는 3비트 멀티 레벨 셀들을 포함하는 메모리 셀 어레이;
상기 3비트 멀티 레벨 셀에 데이터를 저장하거나, 상기 메모리 셀에 저장된 데이터를 독출하여 저장하기 위해 제 1 내지 제 4 래치회로들을 포함하는 페이지 버퍼들; 및
상기 페이지 버퍼의 상기 제1 및 제 2 래치 각각에 상기 3비트 멀티 레벨 셀에 저장할 3비트의 데이터 중 두 비트의 데이터를 한 비트씩 저장하고, 상기 제 1 및 제 2 래치에 저장된 데이터를 이용해서 상기 제 3 및 제 4 래치의 데이터를 세팅한 후, 상기 제 3 및 제 4 래치에 저장된 데이터에 따라 상기 3비트 멀티 레벨 셀을 프로그램하며, 프로그램 검증동작시에 독출용 기준전압을 이용하여 선택된 페이지를 독출하여 독출된 데이터를 상기 제 3 래치 저장한 후, 상기 제 1 내지 제4 래치에 저장된 데이터에 따라 프로그램 검증을 실시하기 위한 제어로직
을 포함하는 반도체 메모리 장치.
A memory cell array comprising 3-bit multi-level cells programmed into first to third logical pages;
Page buffers including first to fourth latch circuits for storing data in the 3-bit multi-level cell or reading and storing data stored in the memory cell; And
In each of the first and second latches of the page buffer, two bits of data of three bits of data to be stored in the three-bit multi-level cell are stored one bit, and the data stored in the first and second latches is used. After setting the data of the third and fourth latches, the 3-bit multi-level cell is programmed according to the data stored in the third and fourth latches, and a page selected using a read reference voltage during a program verify operation. Reads the data, stores the read data in the third latch, and then executes the control logic to perform program verification according to the data stored in the first to fourth latches.
Semiconductor memory device comprising a.
제 1항에 있어서,
상기 3비트 멀티 레벨 셀들에 대한 프로그램을 실시할 때, 제 2 논리 페이지를 프로그램한 경우의 문턱전압 분포와, 제 3 논리 페이지를 프로그램한 경우의 문턱전압 분포가 상기 기준전압에 겹치지 않게 하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.
The method of claim 1,
When programming the 3-bit multi-level cells, the threshold voltage distribution when the second logic page is programmed and the threshold voltage distribution when the third logic page is programmed do not overlap the reference voltage. A semiconductor memory device.
제 2항에 있어서,
상기 프로그램 검증을 더블 검증으로 하는 경우,
상기 문턱전압 분포별로 제 1 검증 전압을 이용한 프로그램 검증을 실시하는 동작을 먼저 실시하고, 상기 제 1 검증 전압보다 낮은 제 2 검증 전압을 이용한 프로그램 검증을 실시하는 동작이 실시되게 하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.
The method of claim 2,
When the program verification is double verification,
And performing a program verify using a first verify voltage for each of the threshold voltage distributions, and a program verify using a second verify voltage lower than the first verify voltage. Memory device.
제 1 내지 제 3 논리 페이지에 대한 프로그램을 실시하여 제 1 내지 제 8 문턱전압 분포중 하나로 문턱전압이 변경될 수 있는 3비트 멀티 레벨 셀들을 프로그램하기 위해 페이지 버퍼의 제 1 내지 제 4 래치에 데이터를 세팅하고 상기 제 2 및 제 3 래치의 데이터 상태에 따라 프로그램을 실시하는 단계; 및
상기 제 2 내지 제 8 문턱전압 분포 각각에 대해 프로그램 검증을 실시하는 단계를 포함하고,
상기 각각의 문턱전압 분포에 대해 프로그램 검증을 실시하는 것은,
기준 전압을 이용해서 상기 멀티 레벨들의 데이터를 독출하여 상기 제 3 래치에 저장하는 단계;
상기 제 3 래치에 저장된 데이터를 이용해서 비트라인들을 프리차지하는 단계;
각각의 문턱전압 분포에 따라 결정되는 제 1 검증 전압을 선택된 워드라인에 인가하여 데이터를 독출하여 상기 제 2 래치로 저장하는 제 1 검증 단계;
상기 제 3 래치에 저장된 데이터를 이용해서 비트라인들을 프리차지하는 단계;
상기 제 2 래치의 데이터를 상기 제 3 래치로 전달하는 단계;
상기 제 1 검증전압보다 낮은 제 2 검증전압을 이용하여 데이터를 독출하여 상기 제 3 래치에 저장하는 제 2 검증 단계를 포함하는 반도체 메모리 장치의 프로그램 방법.
Data in the first to fourth latches of the page buffer to program the first to third logical pages to program 3-bit multi-level cells whose threshold voltage may be changed to one of the first to eighth threshold voltage distributions. Setting and executing a program according to the data state of the second and third latches; And
Performing program verification for each of the second to eighth threshold voltage distributions,
The program verification for each threshold voltage distribution is
Reading the multi-levels of data using a reference voltage and storing the multi-level data in the third latch;
Precharging bit lines using data stored in the third latch;
A first verifying step of applying a first verifying voltage determined according to each threshold voltage distribution to a selected word line to read data and to store the data into the second latch;
Precharging bit lines using data stored in the third latch;
Transferring data from the second latch to the third latch;
And a second verifying step of reading data using the second verifying voltage lower than the first verifying voltage and storing the data in the third latch.
제 4항에 있어서,
상기 제 1 검증 단계는,
상기 제 1 검증 전압을 선택된 워드라인에 인가하여 상기 비트라인의 전압을 변경시킨 후, 상기 비트라인의 전압을 상기 페이지 버퍼의 센싱노드로 전달하는 단계; 및
상기 제 1 및 제 4 래치의 데이터 상태에 따라 상기 센싱노드의 전압을 변경시키고, 상기 변경된 센싱노드의 데이터 상태에 따라 상기 제 3 래치에 데이터를 저장하는 단계를 더 포함하는 반도체 메모리 장치의 프로그램 방법.
The method of claim 4, wherein
The first verification step,
Applying the first verify voltage to a selected word line to change the voltage of the bit line, and then transferring the voltage of the bit line to a sensing node of the page buffer; And
And changing a voltage of the sensing node according to the data states of the first and fourth latches, and storing data in the third latch according to the changed data state of the sensing node. .
제 4항에 있어서,
상기 제 2 검증 단계는,
상기 제 1 검증전압보다 낮은 제 2 검증전압을 이용하여 상기 비트라인의 전압을 변경시키고, 상기 변경된 비트라인의 전압을 상기 센싱노드로 전달하는 단계;
상기 제 2 및 제 4 래치의 데이터 상태에 따라 상기 센싱노드의 전압을 변경시키는 단계; 및
상기 센싱노드의 전압 상태에 따른 데이터를 상기 제 3 래치에 저장하는 단계를 더 포함하는 반도체 메모리 장치의 프로그램 방법.
The method of claim 4, wherein
The second verification step,
Changing the voltage of the bit line using a second verification voltage lower than the first verification voltage, and transferring the changed voltage of the bit line to the sensing node;
Changing the voltage of the sensing node according to the data states of the second and fourth latches; And
And storing data according to the voltage state of the sensing node in the third latch.
제 4항에 있어서,
상기 기준 전압은,
상기 제 2 논리 페이지에 대한 프로그램을 실시한 결과에 따른 문턱전압 분포와, 상기 제 3 논리 페이지에 대한 프로그램을 실시한 결과에 따른 상기 제 1 내지 제 8 문턱전압 분포중 어떤 문턱전압 분포와도 겹치지 않게 설정되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 프로그램 방법.
The method of claim 4, wherein
The reference voltage is,
The threshold voltage distribution according to the program result of the second logic page and the first to eight threshold voltage distributions according to the program result of the third logic page do not overlap with any threshold voltage distribution. Program method for a semiconductor memory device, characterized in that.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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