낸드 플래시 메모리 소자의 프로그래밍 방법 및 데이터읽기 방법. document_id A220623035919

반도체 메모리 소자(semiconductor memory device)는 데이터를 저장해 두고 필요할 때 읽어볼 수 있는 기억장치이다. 상기 반도체 메모리 소자는 일반적으로 각 메모리 셀 내에 데이터가 로직 "0" 또는 "1"로서 저장된다. 상기 반도체 메모리 소자는 전원 공급되지 않는 경우 데이터를 잃어버리게 되는 휘발성 메모리 소자와, 전원이 공급되지 않더라도 저장된 데이터가 계속하여 유지되는 비휘발성 메모리 소자로 구분될 수 있다. 상기 비휘발성 메모리 소자의 한가지 유형으로 플래시 메모리 소자가 있다. 상기 플래시 메모리 소자는 전기적으로 소거가능하며 프로그래밍 가능한 판독 전용 메모리(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory : EEPROM)로서, 상기 메모리는, 예를 들어, 컴퓨터, 디지털 카메라, MP3 플레이어, 게임 시스템, 메모리 스틱(memory stick)등에 공통으로 이용될 수 있다. 상기 플래시 메모리 소자는 F-N 터널링(Fowler-Nordheim tunneling) 또는 열전자 주입(hot electron injection)에 의해 전기적으로 데이터의 입·출력을 제어한다. 상기 플래시 메모리 소자를 회로적 관점에서 살펴보면, N개의 셀 트랜지스터들이 직렬로 연결되어 단위 스트링(string)을 이루고 이러한 단위 스트링들이 비트 라인(bit line)과 접지 라인(ground line) 사이에 병렬로 연결되어 있는 구조를 갖는 낸드(NAND) 플래시 메모리 소자와, 각각의 셀 트랜지스터들이 비트 라인과 접지 라인 사이에 병렬로 연결되어 있는 구조를 갖는 노아(NOR) 플래시 메모리 소자로 구분할 수 있다. 상기 낸드 플래시 메모리 소자는 각 메모리 셀들을 고도로 집적화시키기에 유리하며, 상기 노아 플래시 메모리 소자는 고속 동작에 유리하다. 일반적인 낸드 플래시 메모리 장치의 셀 어레이는 워드 라인 및 비트 라인에 연결된 복수의 메모리 셀들을 포함한다. 상기 워드 라인은 컬럼 디코더에 의해서 구동되고, 비트 라인은 페이지 버퍼에 의해서 구동된다. 상기 각 메모리 셀 내에는 0 또는 1 데이터 즉, 1 비트 데이터가 저장될 수 있다. 그런데, 최근에는 상기 낸드 플래시 메모리 소자의 저장 용량을 증가시키기 위하여, 하나의 메모리 셀 내에 멀티_비트 데이터(multi_bit data)를 저장할 수 있는 기술들이 개발되고 있다. 상기 메모리 셀은 저장된 멀티_비트 데이터에 따라 멀티_상태(multi_state) 중 하나의 상태를 가진다. 멀티_상태를 갖는 메모리 셀은 통상적으로 멀티 레벨 셀(Multi_Level Cell; MLC)이라고 한다. 예를 들면, 2_비트의 데이터를 저장하는 메모리 셀은 셀 트랜지스터의 문턱 전압에 따라 '11', '10', '00', '01'과 같은 4개의 데이터 상태를 갖게 된다. 또한, 3_비트의 데이터를 저장하는 메모리 셀은 셀 트랜지스터의 문턱 전압에 따라 '111', '110', '101', '100' '011', '010', '001', '000'과 같은 8개의 데이터 상태를 갖게 된다. 상기와 같이, 멀티 레벨 셀을 갖는 낸드 플래시 메모리 소자의 경우에는 데이터를 구분하기 위한 문턱 전압의 범위가 매우 좁아지게 된다. 때문에, 외부의 노이즈 및 이웃하는 셀과의 커플링 간섭 등에 의해 셀의 문턱 전압이 매우 미세하게 변화하더라도 해당 셀에 저장되어 있는 데이터가 바뀔 가능성이 높다. 그러므로, 노이즈 및 간섭을 감소시키면서 각 셀 내에 데이터를 프로그래밍하는 것이 매우 중요하다. 또한, 상기 프로그래밍 동작에 의해 갖게되는 각 메모리 셀의 문턱 전압(threshold voltage)분포의 폭이 매우 좁아야 한다. 그리고, 선택된 메모리 셀 내에 프로그래밍 동작을 수행할 때 이웃하는 셀에 영향을 거의 주지 않도록 하여야 한다. 그러나, 상기 낸드 플래시 메모리 소자에 포함되는 메모리 셀의 사이즈를 감소시키는 경우, 이웃하는 셀 간의 간섭이 매우 증가되므로 상기 메모리 셀 내에 멀티 비트 데이터를 저장하는 것이 용이하지 않다. 특히, 3 비트 이상의 데이터를 저장하기 위해서는 각 셀이 8개 이상의 문턱 전압 레벨로 구분되어야 하므로, 이와같은 낸드 플래시 메모리 소자를 구현하는 것이 용이하지 않다.