JP2010103536A - 半導体素子の動作方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】1T−DRAMの動作方法を提供する。
【解決手段】ドレイン領域164、ソース領域162、フローティングボディー領域170、及びゲート領域130をそれぞれ備える一つ以上の半導体素子の動作方法において、前記半導体素子のデータ状態を第1状態に変更する消去モードで、前記ドレイン領域に印加されるドレイン電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移された以後に、前記ゲート領域に印加されるゲート電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移され、前記半導体素子のデータ状態を第2状態に変更する書き込みモードで、前記ゲート電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移された以後に、前記ドレイン電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移されることを特徴とする半導体素子の動作方法。
【選択図】図3

Description

本発明は、半導体素子の動作方法に係り、特に、電圧パルスのタイミングを調節、または電圧パルスの電圧レベルを調節して動作モードを設定する半導体素子の動作方法に関する。
最近では、キャパシタを含まず、一つのトランジスタのみで具現される1−T DRAM(Dynamic Random Access Memory)が利用されている。1−T DRAMは、単純な製造工程によって製作され、かつ向上したセンシングマージンを有する。
本発明が解決しようとする技術的課題は、電圧パルスのタイミングを調節して動作モードを設定する半導体素子の動作方法を提供することである。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、電圧パルスの電圧レベルを調節して動作モードを設定する半導体素子の動作方法を提供することである。
前記課題を達成するための本発明の実施形態による半導体素子の動作方法は、半導体素子のデータ状態を第1状態に変更する消去モードで、前記ドレイン領域に印加されるドレイン電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移された以後に、前記ゲート領域に印加されるゲート電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移され、前記半導体素子のデータ状態を第2状態に変更する書き込みモードで、前記ゲート電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移された以後に、前記ドレイン電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移される。
消去モードで、前記ドレイン電圧パルスの遷移タイミングと前記ゲート電圧パルスの遷移タイミングとが同一でありうる。
前記消去モードと前記書き込みモードとで、前記ソース領域に印加されるソース電圧は、パルス状に印加されるソース電圧パルスであるか、または一定した電圧レベルを有しうる。
前記消去モードと前記書き込みモードとで、前記ゲート電圧パルスがスタンバイ状態からイネーブル状態に遷移されるタイミングは、前記ドレイン電圧パルスがスタンバイ状態からイネーブル状態に遷移されるタイミングより速いか、同一か、または遅い。
前記消去モードと前記書き込みモードとで、前記ゲート電圧パルスの持続時間は、前記ドレイン電圧パルスの持続時間より短いか、同一か、または長い。
前記他の課題を達成するための本発明の実施形態による半導体素子の動作方法は、半導体素子のデータ状態を第1状態に変更する消去モードで、前記ゲート領域に印加されるゲート電圧パルスの電圧レベルは、前記半導体素子のデータ状態を第2状態に変更する書き込みモードで前記ゲート電圧パルスの電圧レベルより高く、前記消去モードで前記ソース領域に印加されるソース電圧パルスの電圧レベルは、前記書き込みモードで前記ソース電圧パルスの電圧レベルより高い。
前記半導体素子は、半導体基板と、前記半導体基板上に位置するボディー領域と、前記半導体基板上に位置し、前記ボディー領域の両側面に配されるゲートパターンと、前記ボディー領域の上側に位置する第1及び第2不純物ドーピング領域と、を備えうる。
前記半導体素子は、半導体基板と、前記半導体基板上に位置するゲートパターンと、前記ゲートパターン上に位置するボディー領域と、前記ボディー領域の上側に位置する第1及び第2不純物ドーピング領域と、を備えうる。
本発明の実施形態による半導体素子の動作方法が適用されうる1T−DRAMの第1例を示す図である。 図1の書き込みモードでキャリアが生成される形状を示す図である。 図2の書き込みモード以後にキャリアが保存されている形状を示す図である。 図1の消去モードで、キャリアが除去された形状を示す図面である。 本発明の実施形態による半導体素子の動作方法が適用されうる1T−DRAMの第2例を示す図である。 本発明の実施形態による半導体素子の動作方法が適用されうる1T−DRAMの第3例を示す図である。 本発明の第1実施形態による半導体素子の動作方法で、動作モードによる電圧パルスを示す図である。 本発明の第1実施形態による半導体素子の動作方法の消去モードで、ゲート電圧パルスとドレイン電圧パルスとの例を示す図である。 本発明の第1実施形態による半導体素子の動作方法の書き込みモードで、ゲート電圧パルスとドレイン電圧パルスとの例を示す図である。 本発明の第1実施形態による半導体素子の動作方法で、動作モードによる電圧パルスの例を示す図である。 本発明の第1実施形態による半導体素子の動作方法で、動作モードによる電圧パルスの例を示す図である。 本発明の第1実施形態による半導体素子の動作方法で、動作モードによる電圧パルスの例を示す図である。 本発明の第2実施形態による半導体素子の動作方法で、動作モードによる電圧パルスを示す図である。
本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施形態を例示する添付図面及び図面に記載された内容を参照しなければならない。
以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を説明することによって、本発明を詳細に説明する。各図面に提示された同一参照符号は、同一部材を表す。
図1は、本発明の実施形態による半導体素子の動作方法が適用されうる1T−DRAMの第1例を示す図である。
図1の1T−DRAMは、半導体基板110、ボディー領域170、ゲートパターン130、ソース電極162、ドレイン電極164、ソース領域140、及びドレイン領域150を備える。ソース領域140とドレイン領域150とは、所定の不純物でドーピングされた領域である。ソース領域140とドレイン領域150とは、互いに置換可能で、それにより、ソース電極162とドレイン電極164とも、置換可能となる。
図2は、図1の書き込みモードでキャリアが生成される形状を示す。
図3は、図2の書き込みモード以後にキャリアが保存されている形状を示す。
図4は、図1の消去モードでキャリアが除去された形状を示す。
書き込みモードで、インパクトイオン化によって、ボディー領域170とドレイン領域150とが接する部分でキャリア(例えば、ホール)を生成させうる(図2を参照)。図2に示されたインパクトイオン化によって生成されたキャリアは、ボディー領域170に保存される(図3を参照)。図3で斜線で表示された領域のキャリア濃度は、点で表示された領域のキャリア濃度より高い。逆に、書き込みモードでキャリアを生成しない場合、図4に示されたように、ボディー領域170には、キャリアが保存されない。点で表示された領域は、キャリア濃度が低いということを意味する。
ボディー領域170にキャリアが保存されておれば、1T−DRAMにデータ“1”が書き込まれたと見なせる。逆に、ボディー領域170にキャリアが保存されていなければ、1T−DRAMには、データ“0”が書き込まれたと見なせる。
一方、ボディー領域170に保存されているキャリアを除去することもできる(消去モード)。消去モード以後のボディー領域170は、図4と同じ形状を有する。
読み取りモードでは、ソース領域140からドレイン領域150へ流れる電流量を測定して、1T−DRAMのデータを読み取れる。ボディー領域170に保存されているキャリアの数が多ければ、ソース領域140からドレイン領域150へ流れる電流量が多く、ボディー領域170に保存されているキャリアの数が少なければ、ソース領域140からドレイン領域150へ流れる電流量が少ない。
ゲートパターン130、ドレイン電極162とソース電極164とにそれぞれ印加されるゲート電圧、ドレイン電圧とソース電圧との電圧レベルを調節することによって、図2の書き込みモード、図4の消去モードまたは読み取りモードを具現しうる。
ソース領域140は、ソースラインに連結され、ドレイン領域150は、ビットラインに連結されうる。ソース領域140は、ソースラインを通じてソース電圧を供給され、ドレイン領域150は、ビットラインを通じてドレイン電圧を供給されうる。また、ゲートパターン130は、ワードラインに連結され、ワードラインを通じてゲート電圧を供給されうる。
図5は、本発明の実施形態による半導体素子の動作方法が適用されうる1T−DRAMの第2例を示す図である。
図5の1T−DRAM 500は、半導体基板510、ボディー領域570、ゲートパターン530a,530b、第1不純物ドーピング領域540、及び第2不純物ドーピング領域550を備える。
ボディー領域570は、半導体基板510上に位置する。ゲートパターン530a,530bは、半導体基板510上に位置し、ボディー領域570の両側面に配される。第1及び第2不純物ドーピング領域540,550は、ボディー領域570の上側に位置する。第1不純物ドーピング領域540及び第2不純物ドーピング領域550は、ドレイン領域(ソース領域)及びソース領域(ドレイン領域)でありうる。
ゲートパターン530a,530bを第1及び第2不純物ドーピング領域540,550と垂直方向に所定距離以上離隔して配置しうる。それにより、ゲートパターン530a,530bと第1及び第2不純物ドーピング領域540,550とを相互重畳させないようにできる。
ゲートパターン530a,530bは、ボディー領域570の広い面に垂直方向に伸びうる。例えば、図5で、ゲートパターン530a,530bは、ボディー領域570の広い面を貫通する方向に伸びうる。
第1不純物ドーピング領域540と第2不純物ドーピング領域550とは、ボディー領域570の上側に突出し、所定の間隔だけ離隔して配されうる。第1不純物ドーピング領域540と第2不純物ドーピング領域550との間には、遮断オキシド領域580が配されうる。
遮断オキシド領域580は、オキシドを含む物質からなる領域である。しかし、遮断オキシド領域580は、他の絶縁物質からなる絶縁領域に置換することができる。また、本明細書で述べられるオキシド領域も、他の絶縁物質からなる絶縁領域に置換することができる。
本発明の実施形態による半導体素子は、ゲート絶縁領域520a,520bをさらに備えうる。それぞれのゲート絶縁領域520a,520bは、それぞれのゲートパターン530a,530bとボディー領域570との間に位置する。それぞれのゲート絶縁領域520a,520bは、それぞれのゲートパターン530a,530bをボディー領域570から絶縁させる。
本発明の実施形態による半導体素子は、基板領域510上に形成されるボックス(BOX:Buried Oxide)領域(図示せず)をさらに備えうる。バルク基板から形成される基板領域510上にオキシド領域を形成させることによって、ボックス領域を形成させることもでき、またはSOI(Silicon−On−Insulator)基板の絶縁領域をボックス領域として利用することもできる。
図6は、本発明の実施形態による半導体素子の動作方法が適用されうる1T−DRAMの第3例を示す図である。
図6の1T−DRAM 600は、半導体基板610、ゲートパターン630、ボディー領域670、第1不純物ドーピング領域640、及び第2不純物ドーピング領域650を備える。
ゲートパターン630は、半導体基板610上に位置する。ボディー領域670は、ゲートパターン630上に位置する。第1及び第2不純物ドーピング領域640,650は、ボディー領域670の上側に位置する。すなわち、ゲートパターン630は、ボディー領域670と第1及び第2不純物ドーピング領域640,650との下側に配される。
ボディー領域670は、基板領域610から分離されるフローティングボディー領域でありうる。ボディー領域670と基板領域610とは、同じ特性を有する材質でもよい。
図6の1T−DRAM 600は、基板領域610上に形成されるボックス領域615をさらに備えうる。図6の1T−DRAM 600は、第1絶縁領域620a,620bをさらに備えうる。それぞれの第1絶縁領域620a,620bは、ゲートパターン630とボディー領域670の両側に配される。それぞれの第1絶縁領域620a,620bは、ゲートパターン630とボディー領域670とを周囲から絶縁させる。
以下で説明する本発明の実施形態による半導体素子の動作方法は、図1、図5と図6に示された1−TDRAM 100,500,600に適用されうる。
図7は、本発明の第1実施形態による半導体素子の動作方法で動作モードによる電圧パルスを示す。
図7を参照すれば、ゲート電圧パルスGPとドレイン電圧パルスDPとは、イネーブル状態の電圧レベルがスタンバイ状態の電圧レベルより高く、ソース電圧パルスSPは、イネーブル状態の電圧レベルがスタンバイ状態の電圧レベルより低い。
書き込みモードWMでは、ゲート電圧パルスGPがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移された以後に、ドレイン電圧パルスDPがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移される。逆に、消去モードEMでは、ドレイン電圧パルスDPがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移された以後に、ゲート電圧パルスGPがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移される。
図7には、書き込みモードWMと消去モードEMとで、ドレイン電圧パルスDPの電圧レベルが同一であるように図示されているが、これは、単純な例示に過ぎない。また、図7には、書き込みモードWMと消去モードEMとでゲート電圧パルスGPの電圧レベルが相異なるように図示されているが、これも単純な例示に過ぎない。
書き込みモードWMと消去モードEMとでソース領域に印加されるソース電圧は、パルス状に印加されるソース電圧パルスでありうる(図7を参照)。または、ソース電圧は、一定の電圧レベル(例えば、接地電圧レベル)を有することもできる。
一方、図7には、書き込みモードWMの次の第1読み取りモードRM1と消去モードEMの次の第2読み取りモードRM2で印加される電圧パルスも図示される。図7には、書き込みモードWM、第1読み取りモードRM1、消去モードEM及び第2読み取りモードRM2が順次に図示されているが、これは、単純な例示に過ぎず、順序が変更されうる。また、特定モードが行われないこともある。例えば、書き込みモードWMのみを行なうこともでき、消去モードEMのみを行なうこともできる。
図8は、本発明の第1実施形態による半導体素子の動作方法の消去モードでのゲート電圧パルスとドレイン電圧パルスの例を示す。
図8を参照すれば、消去モードでドレイン電圧パルスDP11またはDP13がイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移された以後に、ゲート電圧パルスGP11またはGP13がイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移される。または、ドレイン電圧パルスDP12の遷移タイミングとゲート電圧パルスGP12のスタンバイ遷移タイミングとが同一でありうる。
一方、ドレイン電圧パルスとゲート電圧パルスとがスタンバイ状態からイネーブル状態に遷移されるイネーブルタイミングは、変わりうる。例えば、ドレイン電圧パルスDP13のイネーブルタイミングは、ゲート電圧パルスGP13のイネーブルタイミングより遅いか、またはドレイン電圧パルスDP11またはDP12のイネーブルタイミングは、ゲート電圧パルスGP11またはGP12のイネーブルタイミングより速いこともある。
図9は、本発明の第1実施形態による半導体素子の動作方法の書き込みモードでのゲート電圧パルスとドレイン電圧パルスの例を示す。
図9を参照すれば、書き込みモードでゲート電圧パルスGP21,GP22,GP23がイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移された以後に、ドレイン電圧パルスDP21,DP22,DP23がイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移される。
一方、ドレイン電圧パルスとゲート電圧パルスとがスタンバイ状態からイネーブル状態に遷移されるイネーブルタイミングは、変わりうる。例えば、ドレイン電圧パルスDP21のイネーブルタイミングは、ゲート電圧パルスGP21のイネーブルタイミングより遅いか、またはドレイン電圧パルスDP23のイネーブルタイミングは、ゲート電圧パルスGP23のイネーブルタイミングより速いこともある。または、ドレイン電圧パルスDP22のイネーブルタイミングは、ゲート電圧パルスGP23のイネーブルタイミングと同一でありうる。
図10ないし図12は、本発明の第1実施形態による半導体素子の動作方法で動作モードによる電圧パルスの多様な例を示す。
図7に示された動作方法に比べて、図10に示された動作方法では、消去モードEMでドレイン電圧パルスDP1の電圧レベルが一定であるという点で差があり、消去モードEMと書き込みモードWMとでゲート電圧パルスGP1の電圧レベルが同じであるとの点で差がある。
図7に示された動作方法に比べて、図11に示された動作方法では、消去モードEMでドレイン電圧パルスDP1の状態が遷移される形態が異なる。また、消去モードEMと書き込みモードWMとでゲート電圧パルスGP1の電圧レベルが同じであるとの点で差がある。
図7に示された動作方法に比べて、図12に示された動作方法では、ドレイン電圧パルスDP3の電圧レベルが高い点で差がある。
図7ないし図12に示された本発明の実施形態による動作方法で、消去モードで印加されるゲート電圧パルスの振幅は、書き込みモードでゲート電圧パルスの振幅と同一でありうる。また、消去モードでのドレイン電圧パルスの振幅は、書き込みモードでのドレイン電圧パルスの振幅と同一でありうる。消去モードと書き込みモードとで、ゲート電圧パルスの持続時間は、ドレイン電圧パルスの持続時間より短いか、同一か、または長い。また、ゲート電圧パルスの振幅とソース電圧パルスの振幅とは、相異なることもある。
図13は、本発明の第2実施形態による半導体素子の動作方法で動作モードによる電圧パルスを示す。
図13を参照すれば、本発明の第2実施形態による半導体素子の動作方法で、消去モードEMでゲート領域に印加されるゲート電圧パルスGP4の電圧レベルは、書き込みモードWMでのゲート電圧パルスGP4の電圧レベルより高い。また、消去モードEMでソース領域に印加されるソース電圧パルスSP4の電圧レベルは、書き込みモードWMでのソース電圧パルスSP4の電圧レベルより高い。
本発明の第1実施形態による半導体素子の動作方法では、ドレイン電圧パルスDP4とゲート電圧パルスGP4との間の状態遷移タイミングを調節することによって、消去モードと書き込みモードとを区別する。しかし、本発明の第2実施形態による半導体素子の動作方法では、ドレイン電圧パルスDP4、ゲート電圧パルスGP4及びソース電圧パルスSP4の電圧レベルを調節することによって、消去モードと書き込みモードとを区別する。すなわち、本発明の第2実施形態による半導体素子の動作方法では、ドレイン電圧パルスDP4とゲート電圧パルスGP4との間の遷移タイミングは、問題とならない。
ゲート電圧パルスGP4のイネーブル状態の電圧レベルは、ゲート電圧パルスGP4のスタンバイ状態の電圧レベルより高いこともある。ソース電圧パルスSP4のイネーブル状態の電圧レベルは、ソース電圧パルスSP4のスタンバイ状態の電圧レベルより低いこともある。書き込みモードと消去モードとで、ゲート電圧パルスGP4のイネーブル状態の電圧レベルは、ソース電圧パルスSP4のイネーブル状態の電圧レベルと同一でありうる。
消去モードEMでドレイン電圧パルスDP4の電圧レベルは、書き込みモードWMでドレイン電圧パルスDP4の電圧レベルと同一でありうる。ドレイン電圧パルスDP4のイネーブル状態の電圧レベルは、ドレイン電圧パルスDP4のスタンバイ状態の電圧レベルより高いこともある。書き込みモードWMと消去モードEMとで、ドレイン電圧パルスDP4のイネーブル状態の電圧レベルは、ソース電圧パルスSP4のイネーブル状態の電圧レベルより高いこともある。
一方、本発明の実施形態による半導体素子の動作方法の変形例であって、消去モードと書き込みモードとで相互同じドレイン、ソース電圧の大きさ及び電圧パルスタイミングを使用して、ゲート電圧の大きさ、あるいはゲート電圧パルスタイミングを変えることによって、消去モードと書き込みモードとを区分しうる。
消去モードと書き込みモードとで、イネーブル状態の電圧レベルは、ドレイン電圧パルス、ソース電圧及びゲート電圧パルスの順に低くなりうる。または、ドレイン電圧パルス、ゲート電圧パルス及びソース電圧の順に低くなることもある。
消去モードと書き込みモードとで、ドレイン電圧パルスのスタンバイ状態の電圧レベルは、ソース電圧と同一であり、ゲート電圧パルスのスタンバイ状態の電圧レベルは、ソース電圧より低いこともある。
消去モードと書き込みモードとで、ゲート電圧パルスのイネーブル状態の電圧レベルは、ゲート電圧パルスのスタンバイ状態の電圧レベルより高いこともある。
イネーブル状態及びスタンバイ状態で、各部分の電圧の大きさは、前記条件と同じであるが、イネーブル状態でのゲート電圧がスタンバイ状態でのゲート電圧より小さく、イネーブル状態でのドレイン電圧がスタンバイ状態でのドレイン電圧より小さく、イネーブル状態でのソース電圧とスタンバイ状態でのソース電圧との大きさが同じである場合の動作方法は、次の通りでありうる。
半導体素子のデータ状態を第1状態に変更する消去モードで、前記ゲート電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移された以後に、前記ドレイン電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移され、前記半導体素子のデータ状態を第2状態に変更する書き込みモードで、前記ドレイン領域に印加されるドレイン電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移された以後に、前記ゲート領域に印加されるゲート電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移される。
以上のように、図面及び明細書で最適の実施形態が開示された。ここで、特定の用語が使われたが、これは、単に本発明を説明するための目的として使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されなければならない。
本発明は、半導体素子、特に、DRAM半導体素子に好適に適用されうる。
130 ゲートパターン
162 ドレイン電極
164 ソース電極
170 ボディー領域

Claims (20)

  1. ドレイン領域、ソース領域、フローティングボディー領域、及びゲート領域をそれぞれ備える一つ以上の半導体素子の動作方法において、
    前記半導体素子のデータ状態を第1状態に変更する消去モードで、前記ドレイン領域に印加されるドレイン電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移された以後に、前記ゲート領域に印加されるゲート電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移され、
    前記半導体素子のデータ状態を第2状態に変更する書き込みモードで、前記ゲート電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移された以後に、前記ドレイン電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移されることを特徴とする半導体素子の動作方法。
  2. 前記消去モードで、
    前記ドレイン電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移された以後に、前記ゲート電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移されるか、または
    前記ドレイン電圧パルスの遷移タイミングと前記ゲート電圧パルスの遷移タイミングとが同一であることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の動作方法。
  3. 前記消去モードと前記書き込みモードとで、
    前記ソース領域に印加されるソース電圧は、
    パルス状に印加されるソース電圧パルスであるか、または一定の電圧レベルを有することを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の動作方法。
  4. 前記消去モードで前記ゲート電圧パルスの振幅は、前記書き込みモードで前記ゲート電圧パルスの振幅と同一であるか、または
    前記消去モードで前記ドレイン電圧パルスの振幅は、前記書き込みモードで前記ドレイン電圧パルスの振幅と同一であることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の動作方法。
  5. 前記消去モードで、
    前記ゲート電圧パルスの振幅と前記ソース電圧パルスの振幅とは異なるか、または
    前記ゲート電圧パルスの振幅と前記ソース電圧の一定の電圧レベルとは異なることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の動作方法。
  6. 前記消去モードと前記書き込みモードとで、
    前記ゲート電圧パルスがスタンバイ状態からイネーブル状態に遷移されるタイミングは、前記ドレイン電圧パルスがスタンバイ状態からイネーブル状態に遷移されるタイミングより速いか、同一か、または遅いことを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の動作方法。
  7. 前記消去モードと前記書き込みモードとで、
    前記ゲート電圧パルスの持続時間は、前記ドレイン電圧パルスの持続時間より短いか、同一か、または長いことを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の動作方法。
  8. 前記消去モードと前記書き込みモードとで、イネーブル状態の電圧レベルは、
    前記ドレイン電圧パルス、前記ソース電圧及び前記ゲート電圧パルスの順に低くなるか、または
    前記ドレイン電圧パルス、前記ゲート電圧パルス及び前記ソース電圧の順に低くなることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の動作方法。
  9. 前記消去モードと前記書き込みモードとで、
    前記ドレイン電圧パルスのスタンバイ状態の電圧レベルは、前記ソース電圧と同一であり、
    前記ゲート電圧パルスのスタンバイ状態の電圧レベルは、前記ソース電圧より低いことを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の動作方法。
  10. 前記ゲート電圧パルスのイネーブル状態の電圧レベルは、前記ゲート電圧パルスのスタンバイ状態の電圧レベルより高いことを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の動作方法。
  11. 前記半導体素子は、
    半導体基板と、
    前記半導体基板上に位置するボディー領域と、
    前記半導体基板上に位置し、前記ボディー領域の両側面に配されるゲートパターンと、
    前記ボディー領域の上側に位置する第1及び第2不純物ドーピング領域と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の動作方法。
  12. 前記ゲートパターンは、
    前記第1及び第2不純物ドーピング領域と重畳しないように、前記第1及び第2不純物ドーピング領域から垂直方向に所定距離以上離隔して配されることを特徴とする請求項11に記載の半導体素子の動作方法。
  13. 前記半導体素子は、
    半導体基板と、
    前記半導体基板上に位置するゲートパターンと、
    前記ゲートパターン上に位置するボディー領域と、
    前記ボディー領域の上側に位置する第1及び第2不純物ドーピング領域と、を備えることを特徴とする請求項11に記載の半導体素子の動作方法。
  14. ドレイン領域、ソース領域、フローティングボディー領域、及びゲート領域をそれぞれ備える一つ以上の半導体素子の動作方法において、
    前記半導体素子のデータ状態を第1状態に変更する消去モードでの前記ゲート領域に印加されるゲート電圧パルスの電圧レベルは、前記半導体素子のデータ状態を第2状態に変更する書き込みモードでの前記ゲート電圧パルスの電圧レベルより高く、
    前記消去モードでの前記ソース領域に印加されるソース電圧パルスの電圧レベルは、前記書き込みモードでの前記ソース電圧パルスの電圧レベルより高いことを特徴とする半導体素子の動作方法。
  15. 前記ゲート電圧パルスのイネーブル状態の電圧レベルは、前記ゲート電圧パルスのスタンバイ状態の電圧レベルより高く、
    前記ソース電圧パルスのイネーブル状態の電圧レベルは、前記ソース電圧パルスのスタンバイ状態の電圧レベルより低く、
    前記書き込みモードと前記消去モードとで、前記ゲート電圧パルスのイネーブル状態の電圧レベルは、前記ソース電圧パルスのイネーブル状態の電圧レベルと同一であることを特徴とする請求項14に記載の半導体素子の動作方法。
  16. 前記書き込みモードで、
    前記ゲート電圧パルスのイネーブル状態の電圧レベルと前記ソース電圧パルスのイネーブル状態の電圧レベルとは、接地電圧レベルより低く、
    前記消去モードで、
    前記ゲート電圧パルスのイネーブル状態の電圧レベルと前記ソース電圧パルスのイネーブル状態の電圧レベルとは、接地電圧レベルと同一であることを特徴とする請求項15に記載の半導体素子の動作方法。
  17. 前記消去モードでの前記ドレイン領域に印加されるドレイン電圧パルスの電圧レベルは、
    前記書き込みモードでの前記ドレイン電圧パルスの電圧レベルと同一であることを特徴とする請求項14に記載の半導体素子の動作方法。
  18. 前記ドレイン電圧パルスのイネーブル状態の電圧レベルは、前記ドレイン電圧パルスのスタンバイ状態の電圧レベルより高く、
    前記書き込みモードと前記消去モードとで、前記ドレイン電圧パルスのイネーブル状態の電圧レベルは、前記ソース電圧パルスのイネーブル状態の電圧レベルより高いことを特徴とする請求項17に記載の半導体素子の動作方法。
  19. ドレイン領域、ソース領域、フローティングボディー領域、及びゲート領域をそれぞれ備える一つ以上の半導体素子の動作方法において、
    前記半導体素子のデータ状態を第1状態に変更する消去モードで、前記ゲート領域に印加されるゲート電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移された以後に、前記ドレイン領域に印加されるドレイン電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移され、
    前記半導体素子のデータ状態を第2状態に変更する書き込みモードで、前記ドレイン電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移された以後に、前記ゲート電圧パルスがイネーブル状態からスタンバイ状態に遷移されることを特徴とする半導体素子の動作方法。
  20. 前記ゲート電圧パルスのイネーブル状態の電圧レベルは、前記ゲート電圧パルスのスタンバイ状態の電圧レベルより低く、
    前記ドレイン電圧パルスのイネーブル状態の電圧レベルは、前記ドレイン電圧パルスのスタンバイ状態の電圧レベルより低く、
    前記ソース領域に印加されるソース電圧は、イネーブル状態とスタンバイ状態とで同一電圧レベルを有することを特徴とする請求項19に記載の半導体素子の動作方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002343886A (ja) * 2001-03-15 2002-11-29 Toshiba Corp 半導体メモリ装置
WO2007028583A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-15 Innovative Silicon S.A. Memory cell and memory cell array having an electrically floating body transistor, and methods of operating same
JP2007149790A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Sony Corp 半導体装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US48239A (en) * 1865-06-13 Improved water-proof collar and cuff
US25083A (en) * 1859-08-16 Machine
US131650A (en) * 1872-09-24 Improvement in carriage-wheel hubs
JP3389856B2 (ja) * 1998-03-24 2003-03-24 日本電気株式会社 半導体装置
CN1219352C (zh) * 2001-12-17 2005-09-14 松下电器产业株式会社 放大电路
US6661042B2 (en) * 2002-03-11 2003-12-09 Monolithic System Technology, Inc. One-transistor floating-body DRAM cell in bulk CMOS process with electrically isolated charge storage region
US6903384B2 (en) 2003-01-15 2005-06-07 Sharp Laboratories Of America, Inc. System and method for isolating silicon germanium dislocation regions in strained-silicon CMOS applications
US7184298B2 (en) * 2003-09-24 2007-02-27 Innovative Silicon S.A. Low power programming technique for a floating body memory transistor, memory cell, and memory array
US7301803B2 (en) 2004-12-22 2007-11-27 Innovative Silicon S.A. Bipolar reading technique for a memory cell having an electrically floating body transistor
US7542345B2 (en) * 2006-02-16 2009-06-02 Innovative Silicon Isi Sa Multi-bit memory cell having electrically floating body transistor, and method of programming and reading same
KR100810614B1 (ko) 2006-08-23 2008-03-06 삼성전자주식회사 디램 셀 모드 및 비휘발성 메모리 셀 모드를 갖는 반도체메모리 소자 및 그 동작방법
US7851859B2 (en) * 2006-11-01 2010-12-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Single transistor memory device having source and drain insulating regions and method of fabricating the same
US8077536B2 (en) * 2008-08-05 2011-12-13 Zeno Semiconductor, Inc. Method of operating semiconductor memory device with floating body transistor using silicon controlled rectifier principle
US7933140B2 (en) * 2008-10-02 2011-04-26 Micron Technology, Inc. Techniques for reducing a voltage swing
US7924630B2 (en) * 2008-10-15 2011-04-12 Micron Technology, Inc. Techniques for simultaneously driving a plurality of source lines
KR20100052269A (ko) * 2008-11-10 2010-05-19 삼성전자주식회사 반도체 소자의 동작 방법
KR101566403B1 (ko) * 2008-11-10 2015-11-13 삼성전자주식회사 반도체 소자의 동작 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002343886A (ja) * 2001-03-15 2002-11-29 Toshiba Corp 半導体メモリ装置
WO2007028583A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-15 Innovative Silicon S.A. Memory cell and memory cell array having an electrically floating body transistor, and methods of operating same
JP2007149790A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Sony Corp 半導体装置

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