KR100237019B1 - 플래쉬 메모리셀의 프리-프로그램 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플래쉬 메모리셀의 프리-프로그램 방법에 관한 것으로, 스택 게이트 셀(stack gate cell)을 사용하는 플래쉬 메모리 셀의 소거(erase) 동작시 내부 알고리즘의 프리-프로그램 단계를 바이트(byte) 또는 워드(word)가 아닌 벌크(bulk) 프로그램 확인 단계를 수행함으로써, 연속적인 프로그램이 가능하고, 로컬 클럭(local clock)으로 프로그램 확인 동작을 수행하여 프리-프로그램 시간을 단축시킬 수 있는 플래쉬 메모리셀의 프리-프로그램 방법에 관한 것이다.

Description

플래쉬 메모리셀의 프리-프로그램 방법
본 발명은 플래쉬 메모리셀의 프리-프로그램 방법에 관한 것으로, 스택 게이트 셀(stack gate cell)을 사용하는 플래쉬 메모리 셀의 소거(erase) 동작시 내부 알고리즘의 프리-프로그램 단계를 바이트(byte) 또는 워드(word)가 아닌 벌크(bulk) 프로그램 확인 단계를 수행함으로써, 연속적인 프로그램이 가능하고, 로컬 클럭(local clock)으로 프로그램 확인 동작을 수행하여 프리-프로그램 시간을 단축시킬 수 있는 플래쉬 메모리셀의 프리-프로그램 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 프리-프로그램 단계를 효율적으로 개선하여 프리-프로그램에 할애되는 프로그램 시간을 줄여 프로그램 성능을 향상시키기 위한 것이다.
일반적으로 종래의 프리-프로그램 방법은 소거 동작시 제1도에 도시된 바와 같이 소거할 섹터를 노말(normal)한 프로그램 단계(step)에서 바이트 또는 워드 단위로 섹터의 모든 셀에 대하여 반복적으로 프리-프로그램을 수행하게 된다. 프리-프로그램의 경우 노말 프로그램 단계를 밟아 프리-프로그램을 수행하는 경우는 소거 동작시 프리-프로그램 동작 시간이 결코 작지 않음을 알 수 있다.
또한, 소자가 고집적화 되어 갈수록 실질적으로 소거 동작이 아닌 프리-동작 시간이 소거 동작 시간에 더큰 부분으로 차지하게 된다.
제1도는 종래의 프리-프로그램 방법을 설명하기 위해 도시한 기능 블럭도이다.
프로그램의 일반적인 단계는 내부 알고리즘으로 볼 때, 크게 프로그램과 프로그램 확인 단계로 구분된다. 프로그램은 프로그램 하기 위한 펌핑 업(pumping up), 리얼 프로그램(real program) 및 프로그램 확인을 위한 펌핑 다운(pumping down)의 3 단계로 이루어진다. 프로그램은 항상 프로그램 하고자 하는 데이터가 선택되어 있는 것이 아니기 때문에 제2도에 도시된 바와 같이 프로그램 동작시 프로그램과 동시에 프로그램 확인 동작을 수행하고, 이후 다음 데이터를 공급받아 지정된 어드레스에 따라 셀들을 프로그램 하게 된다.
제3도는 종래의 프리-프로그램 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도로서, 프리-프로그램 과정을 설명하면 다음과 같다.
시작 신호로 부터 단계(101)에서 칩의 내부 카운터에 의해 최초로 셀의 소거 동작 명령에 따라 단계(102)로 진행하여 프리-프로그램이 시작된다. 이후 단계(103)에서 프로그램 하기 위한 펌핑 시간이 경과된 후, 단계(104)로 진행하여 바이트 또는 워드 프로그램을 실시하게 된다. 이 후 단계(105)에서 프로그램 확인 동작을 위한 펌핑-다운 시간이 경과되면, 단계(106)로 진행하여 확인 동작을 수행한 후, 단계(107)로 진행하여 셀이 정상적으로 프로그램 되었는지를 확인하게 된다. 상기 단계(107)에서 셀이 정상적으로 프로그램 되지 않았으면 단계(108)로 진행하게 된다. 상기 단계(108)에서는 칩의 내부 카운터(N)에 사전에 설정된 최대 프로그램 횟수와 동일함 여부를 확인하게 된다. 상기 단계(108)에서 칩의 내부 카운터에 사전에 설정된 최대 프로그래밍 횟수와 일치하지 않을 경우에는 단계(109)로 진행하게 된다. 상기 단계(109)에서는 프로그램 동작 횟수를 증가시켜 상기 단계(103)로 복귀하여 프로그램 동작을 반복 시행하게 된다. 그러나, 상기 단계(108)에서 칩의 내부 카운터에 설정된 최대 프로그래밍 횟수와 일치할 경우에는 단계(112)로 진행하여 셀이 불량임을 판정하고 프로그램 동작을 종료하게 된다. 또한, 상기 단계(107)에서 셀이 정상적으로 프로그램 상태로 되었으면 단계(110)로 진행하게 된다. 상기 단계(110)에서는 최종 섹터의 어드레스 인지를 확인하게 된다. 상기 단계(110)에서 최종 섹터의 어드레스가 아니면 단계(111)로 진행하게 된다. 상기 단계(111)에서는 칩의 내부 카운터에 사전에 설정된 섹터 어드레스의 횟수를 증가시켜 상기 단계(103)로 복귀하여 상기 프로그램 동작을 반복 시행하게 된다. 한편, 상기 단계(110)에서 최종 섹터 어드레스 이면 단계(113)로 진행하여 셀이 정상임을 판정하고 프로그램 동작을 종료하게 된다.
상술한 바와 같이 종래의 프리-프로그램 방법은 소거할 섹터를 노말(normal)한 프로그램 단계(step)에서 바이트 또는 워드 단위로 섹터의 모든 셀에 대하여 반복적으로 프리-프로그램을 수행함으로써, 칩 천체의 프로그램 시간이 지연되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 모든 셀을 로우(low) 데이터(‘0’)로 프로그램 하기 위해 프리-프로그램 단계를 바이트(byte) 또는 워드(word)가 아닌 벌크(bulk) 프로그램 확인 단계를 수행하도록 한 플래쉬 메모리셀의 프리-프로그램 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 프로그램 하고자 하는 셀을 독출하여 확인한 후, 프로그램되지 않은 비트들만을 프로그램하고, 상기 프로그램 하고자 하는 모든 셀의 프로그램을 완료한 후, 확인용 로컬 클럭을 사용해 프로그램 확인 동작을 벌크를 통해 별도로 수행 하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 셀의 소거 동작 명령에 따라 프리-프로그램을 수행할 때, 프로그램 하기 위한 펌핑 시간이 경과된 후, 바이트 또는 워드 단위로 벌크를 통해 프로그램을 수행하는 단계와, 불량 셀의 확인 동작에 따라 정상이면 최종 섹터 어드레스 인지를 확인하는 단계와, 상기 확인 결과 최종 섹터 어드레스가 아니면, 어드레스를 증가시킨 후 상기 프로그램을 수행하는 단계로 복귀하여 프로그램 동작을 반복 시행하는 단계와, 상기 불량 셀의 확인 동작에 따라 정상이 아니거나 상기 확인 결과 최종 섹터 어드레스 이면 확인을 위한 펌핑-다운 시간이 경과된 후 로컬 클럭을 이용한 확인 동작을 수행하여 셀의 정상 여부를 확인하는 단계와, 상기 확인 결과 셀이 불량이면, 불량 셀에 대한 어드레스를 저장한 후 칩의 내부 카운터에 설정된 최대 루핑 횟수를 확인하는 단계와, 상기 확인 결과 셀이 정상이면 상기 저장된 불량 셀에 대한 어드레스를 리셋 시키고, 최종 섹터 어드레스 인지를 확인하는 단계와, 상기 확인 결과 칩의 내부 카운터에 설정된 최대 루핑 횟수가 아니면 루핑 횟수를 증가한 후 상기 프로그램을 수행하는 단계로 복귀하여 프로그램 동작을 반복 시행하는 단계와, 상기 확인 결과 칩의 내부 카운터에 설정된 최대 루핑 횟수이면 셀이 불량임을 알리고 종료하는 단계와, 상기 확인 결과 최종 섹터 어드레스가 아니면 어드레스를 증가시킨 후 상기 로컬 클럭을 이용한 확인 동작을 수행하는 단계로 복귀하여 확인 동작을 반복 시행하는 단계와, 상기 확인 결과 최종 섹터 어드레스 이면 셀이 정상임을 알리고 종료하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
제1도는 종래의 프리-프로그램 방법을 설명하기 위해 도시한 블럭도.
제2(a)도 및 제2(b)도는 종래의 프리-프로그램 방법을 설명하기 위해 도시한 기능 블럭도.
제3도는 종래의 프리-프로그램 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도.
제4(a)도 및 제4(b)도는 본 발명에 따른 프리-프로그램 방법을 설명하기 위해 도시한 기능 블럭도.
제5도는 본 발명에 따른 프리-프로그램 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도.
제6도는 본 발명에 따른 프리-프로그램 확인 방법을 설명하기 위해 도시한 기능 블럭도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
제4(a)도 및 제4(b)도는 본 발명에 따른 프리-프로그램 방법을 설명하기 위해 도시한 기능 블럭도이다.
모든 셀을 로우(low) 데이터(‘0’)로 프로그램 하기 위한 프리-프로그램은 프로그램 하려는 데이터가 미리 선택되어 있어 바이트 또는 워드 단위로 프로그램 및 프로그램 확인 동작을 반복 할 필요 없이 프로그램과 프로그램 확인 동작을 분리하여 모든 셀에 대해 연속적으로 프로그램을 수행한 후, 벌크(bulk) 프로그램 확인단계를 수행하게 된다. 즉, 프로그램 동작시 프로그램-업/다운(program up/down)을 하지 않고, 프로그랩-업 한 후, 프로그램 동작이 진행되는 비트 라인들이 워드 라인을 공유하여 차지 됨으로써 연속적인 프로그램이 가능하게 된다. 따라서, 프로그램을 위한 펌핑-업 시간과 프로그램 동작 후 확인 동작을 위한 펌핑-다운 시간을 줄일 수 있게 된다.
또한, 프로그램시 흐르는 셀의 채널 전류가 벌크 프로그램(bulk program)으로 가지 못하는 주요 원인으로 작용하지만 연속적으로 프로그램을 실시 할 때 바이트 또는 워드 프로그램 보다 칩이 동작하는 피크 전류(pick current) 내에서 4바이트 또는 2워드 등과 같이 프로그램 셀 범위를 정하면 프리-프로그램 시간을 더욱 단축시킬 수 있게 된다. 그리고, 벌크 확인(bulk verify) 동작을 수행함으로써, 로컬 클럭(local clock; 확인용 로컬 클럭은 어드레스 버퍼, 셀 , 센스 앰프, 콘트롤 로직 및 어드레스 버퍼까지 궤환되는 시간으로써, 프로그램 또는 소거 동작에서의 확인 동작이 외부가 아닌 내부 확인동작으로 순수한 확인 동작 시간만을 나타낸다.)을 이용하게 되면 기존의 모든 셀에 대한 확인 동작 시간보다 단축시킬 수 있다.
따라서, 벌크(bulk)로 확인 동작을 수행하는 프리-프로그램은 확인용 로컬 클럭에 의해 프리-프로그램 시간을 단축시킬 수 있으며, 연속적인 프로그램 동작에 의해 프로그램-업/다운 시간을 줄일 수 있어, 칩 소거 동작 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
제5도는 본 발명에 따른 프리-프로그램 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도로서 그 동작을 설명하면 다음과 같다.
시작 신호로 부터 단계(201)에서 칩의 내부 카운터에 의해 최초로 셀의 소거 동작 명령에 따라 단계(202)로 진행하여 프리-프로그램이 시작된다. 이후 단계(203)에서 프로그램 하기 위한 펌핑 시간이 경과된 후, 단계(204)로 진행하여 바이트 또는 워드 프로그램을 실시하게 된다. 이 후 단계(205)에서 불량 카운터를 확인하여 정상이면 단계(206)로 진행하여 최종 섹터 어드레스인가를 확인하게 된다. 상기 단계(206)에서 최종 섹터 어드레스가 아니면 단계(207)로 진행하여 어드레스를 하나 증가시킨 후 상기 단계(204)로 복귀하여 프로그램 동작을 반복 시행하게 된다. 그러나, 상기 단계(206)에서 최종 섹터 어드레스 이면, 단계(208)로 진행하여 확인을 위한 펌핑-다운 시간이 경과된 후 단계(209)로 진행하게 된다. 한편, 상기 단계(205)에서 불량 카운터를 확인하여 불량이면 곧바로 상기 단계(209)로 진행하게 된다. 상기 단계(209)에서는 로컬 클럭을 이용한 확인 동작을 수행한 후 단계(210)로 진행하여 셀의 정상 여부를 확인하게 된다. 상기 단계(210)에서 확인 결과 불량이면, 단계(211)로 진행하여 불량 셀에 대한 어드레스를 저장한 후 단계(212)로 진행하게 된다. 상기 단계(212)에서는 칩의 내부 카운터에 설정된 최대 루핑 횟수인지를 확인하여, 최대 프로그래밍 루핑 횟수와 일치하지 않을 경우에는 단계(213)로 진행하여 루핑 횟수를 하나 증가시킨 후 상기 단계(203)로 궤환하여 프그그램 동작을 반복적으로 수행하게 된다. 그러나, 상기 단계(212)에서 칩의 내부 카운터에 설정된 최대 프노그래밍 루핑 횟수와 일치할 경우에는 단계(216)로 진행하여 셀이 불량임을 판정하고 프로그램 동작을 종료하게 된다. 또한, 상기 단계(210)에서 셀이 정상적으로 프로그램 상태로 되었으면 상기 단계(211)로 진행하여 불량 셀에 대한 어드레스가 저장된 카운터를 리셋 시킴과 동시에 단계(214)로 진행하게 된다. 상기 단계(214)에서는 최종 섹터의 어드레스 인지를 확인하게 된다. 상기 단계(214)에서 최종 섹터의 어드레스가 아니면 단계(215)로 진행하게 된다. 상기 단계(215)에서는 칩의 내부 카운터에 사전에 설정된 또다른 섹터 어드레스를 하나 증가시켜 상기 단계(209)로 복귀하여 상기 로컬 클럭을 이용한 확인 동작을 반복 시행하게 된다. 또한, 상기 단계(214)에서 최종 섹터 어드레스 이면, 셀이 정상임을 판정하고 프로그램 동작을 종료하게 된다.
예를 들어 오버-프로그램의 경우를 고려하여 프로그램 하려는 셀의 데이터를 읽기(read) 동작을 수행하여 소거된 셀만 프로그램 하기 위한 프리-프로그램은 제6도에 도시된 바와 같이 읽기-확인 동작과 프로그램 동작을 반복하여 수행하지만 최종 프로그램 확인 동작은 로컬 클럭을 이용한 벌크 확인 동작에 의해 프리-프로그램 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 현재 개발 중인 소자와 비교할 때, 1섹터를 512K 비트, 바이트 프로그램을 16μsec 라고 하면, 스택 게이트 셀의 1섹터의 프로그램 시간은 다음과 같다.
첫째, 종래의 프로그램 방법에 의한 프로그램 시간은 512K = 219= 216* 1K 바이트이므로, 216* 16μsec = 1048sec 이다.
둘째, 본 발명에 따른 프로그램 시간은 프로그램 단계를 실질적인 프로그램 시간과 로컬 클럭을 이용한 프로그램 시간을 합한 시간이 10μsec 라고 가정할 때, 프로그램 시간은 216* 10μsec = 655sec 이므로, 40% 이상 프로그램 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

Claims (2)

  1. 프로그램 하고자 하는 셀을 독출하여 확인한 후, 프로그램되지 않은 비트들만을 프로그램하고, 상기 프로그램 하고자 하는 모든 셀의 프로그램을 완료한 후, 확인용 로컬 클럭을 사용해 프로그램 확인 동작을 벌크를 통해 별도로 수행 하도록 하는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리셀의 프리-프로그램 방법.
  2. 셀의 소거 동작 명령에 따라 프리-프로그램을 수행한 후, 프로그램 하기 위한 펌핑 시간이 경과된 후, 바이트 또는 워드 단위로 벌크를 통해 프로그램을 수행하는 단계와, 불량 셀의 확인 동작에 따라 정상이면 최종 섹터 어드레스 인지를 확인하는 단계와, 상기 확인결과 최종 섹터 어드레스가 아니면, 어드레스를 증가시킨 후 상기 프로그램을 수행하는 단계로 복귀하여 프로그램 동작을 반복 시행하는 단계와, 상기 불량 셀의 확인 동작에 따라 정상이 아니거나 상기 확인 결과 최종 섹터 어드레스 이면 확인을 위한 펌핑-다운 시간이 경과된 후 로컬 클럭을 이용한 확인 동작을 수행하여 셀의 정상 여부를 확인하는 단계와, 상기 확인 결과 셀이 불량이면, 불량 셀에 대한 어드레스를 저장한 후 칩의 내부 카운터에 설정된 최대 루핑 횟수를 확인하는 단계와, 상기 확인 결과 셀이 정상이면 상기 저장된 불량 셀에 대한 어드레스를 리셋시키고, 최종 섹터 어드레스 인지를 확인하는 단계와, 상기 확인 결과 칩의 내부 카운터에 설정된 최대 루핑 횟수가 아니면 루핑 횟수를 증가한 후 상기 프로그램을 수행하는 단계로 복귀하여 프로그램 동작을 반복 시행하는 단계와, 상기 확인 결과 칩의 내부 카운터에 설정된 최대 루핑 횟수이면 셀이 불량임을 알리고 종료하는 단계와, 상기 확인 결과 최종 섹터 어드레스가 아니면 어드레스를 증가시킨 후 상기 로컬 클럭을 이용한 확인 동작을 수행하는 단계로 복귀하여 확인 동작을 반복 시행하는 단계와, 상기 확인 결과 최종 섹터 어드레스 이면 셀이 정상임을 알리고 종료하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리셀의 프리-프로그램 방법.
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