KR100219475B1 - A flash memory cell and method for manufacturing and operating thereof - Google Patents

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Abstract

공유된 비트라인 셀에서의 리드(read) 전류를 개선시킬 수 있는 플래쉬 메모리 셀 및 그 동작방법이 개시된다. 본 발명은 공핍형 스트링 선택트랜시스터의 게이트 산화막의 두께를 증가형 스트링 선택트랜지스터의 게이트 산화막의 두께보다 감소시킴으로써, 종래 공유된 비트라인 셀에서의 문제점인 공정 마스크의 추가와 고집적화에 따른 스트링 선택트랜지스터를 통한 리드 전류의 감소 문제를 해결할 수 있다. 또한, 공유된 비트라인 셀에서 스트링 선택트랜지스터에 인가되는 리드전압을 Vcc와 0V에서 Vcc 이상과 0V 이상으로 동작시킴으로써 셀스트링 전류의 증가를 도모할 수 있다.A flash memory cell and a method of operating the same are disclosed that can improve read current in a shared bit line cell. The present invention reduces the thickness of the gate oxide layer of the depletion type string select transistor by the thickness of the gate oxide layer of the increased string select transistor, thereby adding a process mask, which is a problem in a conventional shared bit line cell, and a string select transistor due to high integration. It is possible to solve the problem of reducing the read current through. In addition, the cell string current can be increased by operating the read voltage applied to the string select transistor in the shared bit line cell from Vcc and 0V to Vcc or more and 0V or more.

Description

플래쉬 메모리 셀과 그 제조방법 및 동작방법Flash memory cell, manufacturing method and operating method thereof

제1도는 종래의 단일 비트 낸드형 플래쉬 메모리 셀의 평면도.1 is a plan view of a conventional single bit NAND flash memory cell.

제2도는 제1도의 등가 회로도.2 is an equivalent circuit diagram of FIG.

제3도는 제1도에 도시된 메모리 셀의 동작 전압을 요약한 표이다.3 is a table summarizing the operating voltages of the memory cells shown in FIG.

제4도는 종래의 셀프 부스팅 기술을 이용한 플래쉬 메모리 셀의 등가회로도.4 is an equivalent circuit diagram of a flash memory cell using a conventional self-boosting technique.

제5A 및 5B 도는 제4도에 도시된 메모리 셀의 각 동작 스케임을 요약한 타이밍도이다.5A and 5B are timing charts summarizing each operation schedule of the memory cells shown in FIG.

제6도는 종래의 공유된 비트라인을 갖는 낸드형 플래쉬 메모리 셀의 평면도.6 is a plan view of a NAND flash memory cell with a conventional shared bit line.

제7도는 제4도의 등가회로도.7 is an equivalent circuit diagram of FIG.

제8A 내지 8C 도는 제7도에 도시된 메모리 셀의 각 동작 스케임을 요약한 타이밍도이다.8A to 8C are timing charts summarizing each operation schedule of the memory cells shown in FIG.

제9A도 내지 제9D도는 제6도에 도시된 플래쉬 메모리 셀의 제조방법을 설명하기 휘한 공정단면도이다.9A to 9D are process cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the flash memory cell shown in FIG.

제10도는 본 발명에 의한 낸드형 플래쉬 메모리 셀의 평면도.10 is a plan view of a NAND flash memory cell according to the present invention.

제11도는 제10도의 등가회로도11 is an equivalent circuit diagram of FIG.

제12A도 내지 제12D도는 본 발명에 의한 메모리 셀의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.12A to 12D are cross sectional views for explaining the method for manufacturing a memory cell according to the present invention.

제13A 내지 13C도는 본 발명에 의한 메모리 셀의 각 동작 스케임을 요약한 타이밍도이다.13A to 13C are timing charts summarizing each operation schedule of the memory cell according to the present invention.

본 발명은 불휘발성 메모리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공유된 비트라인 셀(shared bit line cell)에서의 리드(read) 전류를 개선시킬 수 있는 낸드형 플래쉬 메모리 셀과 그 제조방법 및 동작방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile memory device, and more particularly, to a NAND flash memory cell capable of improving read current in a shared bit line cell, a method of manufacturing the same, and a method of operating the same. It is about.

전기적으로 데이터의 저장과 소거가 가능한 불휘발성 메모리는 일반적으로 플로우딩 게이트와 콘트롤 게이트의 적층구조로 단위 셀을 형성하고 복수의 비트 라인과 워드 라인, 소오스 라인에 복수개의 셀이 연결되고 상기 다수의 비트 라인과 워드 라인, 소오스 라인이 일정간격으로 구성되어 셀 어레이를 형성한다.A nonvolatile memory capable of electrically storing and erasing data generally forms a unit cell in a stacking structure of a floating gate and a control gate, and a plurality of cells are connected to a plurality of bit lines, word lines, and source lines. Bit lines, word lines, and source lines are formed at regular intervals to form a cell array.

특히, 비트 라인과 소오스 라인 사이에 복수의 워드 라인이 존재하는 낸드형(NAND) 플래시 EEPROM의 어레이를 살펴보면, 비트 라인과 소오스 라인을 단위 셀과 연결시키기 위한 스트링 선택라인과 그라운드 선택라인(이하, SSL, GSL로 약함) 사이에 복수의 단위 셀이 각각의 소오스/드레인을 직렬 연결하는 구조로 단위 스트링을 구성하고 상기 단위 스트링이 비트 라인에 복수개 병렬 연결된 구조를 갖는다.In particular, an array of NAND flash EEPROMs in which a plurality of word lines exist between a bit line and a source line may be described. A string select line and a ground select line for connecting a bit line and a source line with a unit cell (hereinafter, SSL, GSL) is a structure in which a plurality of unit cells connect each source / drain in series to form a unit string, and the unit string has a structure in which a plurality of unit strings are connected in parallel to a bit line.

이러한 종래 구조는 1990년 system on VLSI circuits, pp.105-106에 발표된 A 4-Mbit NAND EEPROM with tight programmed vt distribution제목의 논문에 개재되어 있다.This conventional structure is described in a paper entitled A 4-Mbit NAND EEPROM with tight programmed vt distribution, published in 1990 on system on VLSI circuits, pp. 105-106.

제1도는 상기 논문에 개재된 낸드형 플래쉬 메모리 셀의 레이아웃을, 제2도는 제1도의 등가회로도를, 제3도는 제2도의 등가회로에서 선택 셀을 소거(erase), 프로그램(program), 및 독출(read)할 때 각 node의 동작전압을 요약한 표를 각각 나타낸다.1 is a layout of a NAND flash memory cell described in the paper, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of FIG. 1, and FIG. 3 is an erase circuit, a program, and a selected cell in the equivalent circuit of FIG. The table summarizes the operating voltage of each node when reading.

상기 도면들을 참조하여, 셀 동작을 살펴보면 다음과 같다.Referring to the drawings, a cell operation is as follows.

먼저, 부유 게이트(floation gate)에 전자를 저항하는 프로그램 동작은 선택 셀(A)의 워드라인(W/L3)에 프로그램 전압(Vpgm)을 인가하고, 비선택 워드라인들 및 스트링 선택라인(SSL)에 Vpass 전압을, 선택 비트라인(B/L1)과 GSL에 0V를, 비선택 비트라인 (B/L2)에 Vpi 전압을 각각 인가하면, 선택 셀 A의 Vpam 전압에 의해 벌크 실리콘으로부터 전자가 100Å 이내의 얇은 터널링 산화막을 통해 부유 케이트로 주입되고, 비선택 셀 B는 비선택 비트라인(B/L2)에 가해진 Vpi 전압과 비선택 워드라인에 가해진 Vpass 전압에 의해 셀 B의 채널이 유도되어 상기 Vpgm 전압에 의한 전계를 감소시켜 전자의 터널링을 억제시키게 된다.First, a program operation of resisting electrons to a floating gate applies a program voltage Vpgm to the word line W / L3 of the select cell A, and selects unselected word lines and string select line SSL. Vpass voltage is applied to the select bit line (B / L1) and GSL, and Vpi is applied to the unselected bit line (B / L2), respectively. It is injected into the floating gate through a thin tunneling oxide within 100 kHz. In the unselected cell B, the channel of the cell B is induced by the Vpi voltage applied to the unselected bit line (B / L2) and the Vpass voltage applied to the unselected word line. The electric field caused by the Vpgm voltage is reduced to suppress tunneling of electrons.

셀의 부유 게이트에서 전자를 제거하는 소거(erase) 동장은 선택셀이 포함된 스트링의 모든 워드 라인에 0V 전압을, 벌크 실리콘에 Verase 전압을 각각 인가하여 프로그램과는 반대 방향의 Verase 전압에 의한 전계에 의해 부유 게이트 내에 전자가 소거되고 홀이 주입되게 된다. 따라서, 리드(read) 동작은 셀 내에 전자가 저장되어 있을 경우 셀의 문턱전압(Vth)이 +1V로, 셀 내에 홀이 저장되어 있을 경우에는 셀의 문턱전압(Vth)이 -3V로 변화하는 것을 이용하여 선택 워드라인(W/L3)에 0V를 인가하여 선택 셀(A)을 통한 전류 패스(path)의 형성 유무에 따라 0 또는 1 데이터를 판독해낸다.The erase field that removes electrons from the floating gate of the cell applies 0V voltage to all word lines of the string containing the select cell and Verase voltage to the bulk silicon, respectively. The electrons are erased in the floating gate and holes are injected. Therefore, in the read operation, the threshold voltage Vth of the cell changes to +1 V when electrons are stored in the cell, and the threshold voltage Vth of the cell changes to −3 V when holes are stored in the cell. 0V is applied to the selection word line W / L3 to read out 0 or 1 data depending on whether a current path is formed through the selection cell A or not.

이상의 동작에서 상기 소거 동작시 벌크에 인가되는 20V 내외의 전압을 주변회로의 벌크 동작영역과 분리시키기 위하여 셀 어레이를 포켓 p-웰 내에 형성시킴을 알 수 있다.In the above operation, it can be seen that a cell array is formed in the pocket p-well to separate a voltage of about 20V applied to the bulk during the erase operation from the bulk operation region of the peripheral circuit.

그러나, 이상의 동작 스케임을 사용하는 고밀도 플래쉬 메모리에 있어서, 프로그램 혼동(disturb) 현상을 방지하기 위해 비선택 비트라인(B/L2)에 가해지는 Vpi 전압을 공급전압인 Vcc 보다 높은 전압을 인가해야 하므로 Vcc 전압을 캐패시터를 이용하여 차이지 펌핑(charge pumping)에 의해 생성해야 한다. 이때, 필요한 캐패시터는 고집적화에 따라 증가된 비트라인 캐패시터를 Vpi로 차아징시키는데 필요한 시간 지연에 따라 프로그램 시간이 증가되는 문제점을 갖고 있다.However, in the high-density flash memory using the above-described operation scale, in order to prevent program disturb, the Vpi voltage applied to the unselected bit line B / L2 must be applied with a voltage higher than the supply voltage Vcc. The Vcc voltage should be generated by charge pumping using a capacitor. In this case, the required capacitor has a problem in that the program time increases according to a time delay required for charging the increased bit line capacitor to Vpi due to high integration.

이를 개선하기 위해, 프로그램 시 비선택 스트링의 채널에 상기 Vpi 전압을 자동 부스팅(selfboosting)시키는 기술이 1995년 ISSCC, pp128-129, A 3.3V 32Mb NAND Flash Memory with incremental step pulse programming sheme에 개시되었다.To improve this, a technique of selfboosting the Vpi voltage on the channel of an unselected string during programming was disclosed in ISSCC, pp128-129, A 3.3 V 32 Mb NAND Flash Memory with incremental step pulse programming sheme in 1995.

상기 셀프 부스팅 기술 구현을 위한 셀 어레이의 등가회로도를 도시한 제4도 및 그 동작 스케임에 따른 각 노드 전압을 도시한 제5도의 타이밍도를 참조하여 자동 부스팅 방법을 설명한다. 제4도에 도시된 자동 부스팅 기술을 구현한 셀 어레이의 등가회로는 제2도와 동일하다.An automatic boosting method will be described with reference to FIG. 4 showing an equivalent circuit diagram of a cell array for implementing the self-boosting technique and a timing diagram of FIG. 5 showing each node voltage according to an operation scale thereof. The equivalent circuit of the cell array implementing the automatic boosting technique shown in FIG. 4 is the same as that of FIG.

프로그램은 우선 모든 셀의 채널에 일정전압을 자동 부스팅시키기 위해 비선택 비트라인(B/L2)과 SSL에 Vcc, 선택 워드라인(W/L3)에 Vpgm, 비선택 워드라인에 Vpgm과 Vcc 사이의 Vpass 전압을, 선택 비트라인(B/L1)과 벌크 및 SSL에 0V를 각각 인가하여, 비트 라인과 소오스 라인과는 SSL과 GSL 전압에 의해 전기적으로 분리된 채널 영역이 워드 라인 전압에 의해 Vcc 이상의 일정한 전압으로 자동 부스팅된다.The program first sets Vcc to unselected bit lines (B / L2) and SSL, Vpgm to select word lines (W / L3), and Vpgm and Vcc to unselected word lines to automatically boost constant voltage across all cell channels. The Vpass voltage is applied to the selected bit line (B / L1), bulk and SSL, respectively, so that the channel region electrically separated from the bit line and source line by the SSL and GSL voltages is equal to or greater than Vcc by the word line voltage. Automatic boost to constant voltage.

이때, 선택 워드 라인과 비선택 비트 라인에 연결된 셀의 채널전압은 비선택 비트 라인에 가해진 Vcc와 SSL의 Vcc 전압에 의해 비트 라인을 통한 방전 통로(discharge path)가 형성되지 않아 프로그램 시간 동안 boosting 전압이 유지되어 워드 라인에 Vpgm이 인가되더라도 bluk 전압에 의해 부유 게이트와의 전압차를 감소시켜 tunnel oxide를 통한 전자의 터널링이 방지되어 원치 않는 셀의 프로그램을 방지하게 된다.At this time, the channel voltage of the cell connected to the selected word line and the unselected bit line is not boosted by the Vcc and SSL Vcc voltages applied to the unselected bit line, so that a discharge path through the bit line is not generated. Even if Vpgm is applied to the word line, the voltage difference with the floating gate is reduced by the bluk voltage, thereby preventing tunneling of electrons through the tunnel oxide, thereby preventing unwanted cell programming.

이와 같이, 자동 부스팅 기술은 워드라인 전압만을 차아지 펌핑에 의해 Vcc 이상으로 증가시키므로 비트 라인 전압도 증가시켜야 하는 종래기술에 비해 캐패시터 면적과 비트라인 차이징 시간이 감소되어 칩동작을 개선시킬 수 있는 반면, 셀의 고집적화에 따른 액티브피치(active pitch)의 감소로 인하여, 셀 스케일 다운의 제한요소로 작용되고 있다.As such, since the automatic boosting technique increases only the word line voltage to Vcc or more by charge pumping, the capacitor area and the bit line charging time can be reduced compared to the prior art which needs to increase the bit line voltage, thereby improving chip operation. On the other hand, due to the decrease in the active pitch due to the high integration of the cell, it acts as a limiting factor of the cell scale down.

즉, 전술한 단일 비트라인 낸드형 플래쉬의 전형적인 레이아웃 구조는 단위 스트링 셀이 하나의 비트 라인과 비트 라인 콘택을 통해 연결된다. 이에 따라, 상기 string의 액티브와 콘택 및 비트 라인용 메탈의 콘택 오버랩 영역이 제1도에 도시된 평면 레이아웃의 a와 같이, 셀의 한쪽 피치를 구성하게 되어 일반적인 메탈 공정 대신 콘택 영역에 폴리 패드 레이아웃 등을 사용하는 복잡한 변현된 공정이 필요한데, 이는 공정 스텝 추가 등의 문제점을 야기한다.That is, in the typical layout structure of the single bit line NAND flash described above, unit string cells are connected through one bit line and a bit line contact. Accordingly, the active overlap of the string and the contact overlap area of the metal for contact and bit line form one pitch of the cell as shown in a planar layout shown in FIG. There is a need for a complex transformed process using the light and the like, which causes problems such as adding a process step.

이러한 제한을 개선하기 위해서, 두 개의 이웃한 string이 하나의 비트 라인을 공유하는 공유된 비트 라인 셀(shared bit line cell)기술이 미합중국 특허 제4,962,481호, EEPROM GATE WITH PLURALITY OF MEMORY STRINGS MADE OF FLOATING GATE TRANSISTORS CONNECTED IN SERIES에 게시되어 있다. 상기 기술은 셀 동작이 종래 기술과 달리 프로그램시 셀의 부유 게이트에서 전자를 tunnel oxide를 통해 부유 게이트내 전자를 주입하는 방식으로 동작된다.To overcome this limitation, shared bit line cell technology, in which two neighboring strings share one bit line, is described in US Pat. No. 4,962,481, EEPROM GATE WITH PLURALITY OF MEMORY STRINGS MADE OF FLOATING GATE. Published in TRANSISTORS CONNECTED IN SERIES. The technique is operated in such a way that the cell operation, unlike the prior art, injects electrons in the floating gate through the tunnel oxide at the floating gate of the cell during programming.

이러한 공유된 비트 라인 구조는 제6도의 셀 레이아웃에 도시한 바와 같이, SSL이 기존의 단일 비트 라인 셀에 비해 1개 추가되고, 이는 비트 라인 콘택을 공유하는 두 개의 string 중 하나를 선택하기 위한 것으로 2개의 SSL에 연결된 각각 2개의 스트링 선택 트랜지스터의 Vth를 다르게 구성하고 있다.This shared bit line structure, as shown in the cell layout of FIG. 6, adds one SSL to the existing single bit line cell, which is for selecting one of two strings that share a bit line contact. Each Vth of two string select transistors connected to two SSLs is configured differently.

즉, 제7도의 등가회로도에 도시한 바와 같이, SSL1의 왼쪽 트랜지스터의 Vth가 1V일 경우, 이웃한 동일 SSL의 오른쪽 선택 트랜지스터의 Vth는 -2V로 한다. 또한, SSL2의 왼쪽 트랜지스터의 Vth를 -2V로, 오른쪽 트랜지스터의 Vth를 +1V로 하였다.That is, as shown in the equivalent circuit diagram of FIG. 7, when the Vth of the left transistor of SSL1 is 1V, the Vth of the neighboring right SSL selection transistor is -2V. In addition, Vth of the left transistor of SSL2 was -2V and Vth of the right transistor was + 1V.

또한, 개선된 셀 동작을 위해 종래 shared 비트 라인에서는 사용되지 않았던 그라운드 선택라인(GSL)을 single 비트 라인 셀과 같이 적용하였다.In addition, the ground select line (GSL), which is not used in the conventional shared bit line, is applied as a single bit line cell for improved cell operation.

이러한 구성을 갖는 메모리 셀의 동작을 선택 셀의 각 동작 스케임(scame)을 요약한 제8A 내지 8C도를 참조하여 설명한다.The operation of the memory cell having such a configuration will be described with reference to FIGS. 8A to 8C which summarize each operation scale of the selected cell.

먼저, 선택 셀(제7도에서, 'A')을 소거하는 동작시의 타이밍도를 도시한 제8A도를 참조하여, 소거 동작을 살펴본다.First, the erasing operation will be described with reference to FIG. 8A, which shows a timing diagram at the time of erasing the selected cell ('A' in FIG. 7).

벌크에 20V 내외의 Verase 전압을 가하고 SSL과 GSL에 erase 전압을 가하여 벌크와 상기 게이트간에 전압차를 없애 게이트 산화막의 파괴를 방지한다. 선택 string의 워드 라인 (W/L2)은 0V로, 비선택 string의 워드 라인은 부유(floating)시켜 선택 워드라인과 벌크와의 전압차에 의해 부유 케이트내 전자들이 벌크를 통해 방전된다. 그 결과, 셀의 Vth가 -3V로 이동된다.Verase voltage of about 20V is applied to the bulk and erase voltage is applied to SSL and GSL to prevent the gate oxide from being destroyed by eliminating the voltage difference between the bulk and the gate. The word line (W / L2) of the selection string is 0V, the word line of the non-selection string is floating, and the electrons in the floating gate are discharged through the bulk due to the voltage difference between the selection word line and the bulk. As a result, the Vth of the cell is shifted to -3V.

프로그램 동작시의 타이밍도를 도시한 제8D도를 참조하면, 프로그램은 우선 B/L과 SSL, 및 SSL2에 Vcc를 인가하고, W/L에는 Vcc나 Vcc보다 높고 Vpgm보다는 낮은 Vpass 전압을 인가하여 B/L에 가해진 전압을 셀 채널에 프리차아지(precharge) 시킨다. 이후, 선택 W/L에 Vpgm, SSL2에 0V, B/L1에 0V의 전압을 순차적으로 인가하면, 선택 셀 채널에 유도되었던 프리차아지 전압이 B/L을 통해 방전되어 0V를 유지하고, W/L에 인가된 18V 내외의 Vpgm에 의해 tunnel oxide를 통해 벌크로부터 전자가 부유 게이트 내로 주입되어 셀 Vth 가 -1V로 바뀌게 된다.Referring to FIG. 8D showing a timing diagram of a program operation, the program first applies Vcc to B / L, SSL, and SSL2, and applies a Vpass voltage higher than Vcc or Vcc and lower than Vpgm to W / L. The voltage applied to the B / L is precharged to the cell channel. Subsequently, when voltages of Vpgm are selected to the selected W / L, 0 V to the SSL2, and 0 V to the B / L1 are sequentially applied, the precharge voltage induced in the selected cell channel is discharged through the B / L to maintain 0 V, and W Vpgm of about 18V applied to / L causes electrons to be injected from the bulk into the floating gate through the tunnel oxide, thereby changing the cell Vth to -1V.

이때, 비선택 비트 라인(B/L2)의 선택 W/L에 연결된 erase셀이 스트레스를 받게 되나 비선택 비트 라인에 연결된 셀 채널에는 프리차아지된 전압과 SSL과 GSL 전압에 의해 비트 라인과 공통 소오스라인(CSL)이 전기적으로 분리되어 채널이 부유된 상태에서 선택 W/L에 인가되는 Vpass, Vpgm에 의해 채널 전압이 Vcc 이상으로 자동 부스팅된 후 프로그램 시간 동안 상기 전압이 채널에 유지된다. 그러므로, 선택 워드라인(W/L1)에 가해진 Vpgm, Vpass 전압에 의해 벌크로부터의 터널링이 방지된다.At this time, the erase cell connected to the selected W / L of the unselected bit line (B / L2) is stressed, but the cell channel connected to the unselected bit line is precharged to the bit line by the precharged voltage and the SSL and GSL voltages. The source line CSL is electrically separated and the channel voltage is automatically boosted to Vcc or more by Vpass and Vpgm applied to the selected W / L while the channel is floating, and then the voltage is maintained in the channel. Therefore, tunneling from the bulk is prevented by the Vpgm and Vpass voltages applied to the selection word line W / L1.

셀의 데이터 저장상태를 읽어내는 리드 동작은 제8C도에 도시된 바와 같이, B/L1에 1.0V의 전압을, SSL1과 비선택 W/L 및 GSL에 Vcc전압을, CSL, SSL2와 선택 W/L에 0V의 전압을 각각 인가하면, 선택 셀의 Vth가 0V 이상으로 프로그램 되어있을 경우에는 셀을 통한 B/L의 전류흐름이 없고, Vth가 0V이하로 erase 되어있을 경우에는 스트링 선택트랜지스터의 Vth가 +1V인 SSL1에는 Vcc를 가하고 선택 트랜지스터의 Vth가 +2V인 SSL2에는 0V를 인가하여 비트 라인 콘택을 공유하는 스트링중 왼쪽의 선택 스트링의 선택 셀을 통해 B/L 전류가 발생되며, 이를 센스 증폭기를 통해 감지하게 된다.As shown in Fig. 8C, the read operation for reading the data storage state of the cell is performed by applying a voltage of 1.0 V to B / L1, a Vcc voltage to SSL1 and unselected W / L and GSL, and a selection W to CSL and SSL2. If the voltage of 0V is applied to / L respectively, if Vth of the selected cell is programmed above 0V, there is no current flow of B / L through the cell, and if Vth is erased below 0V, Applying Vcc to SSL1 with Vth of + 1V and 0V to SSL2 with Vth of + 2V of the select transistor to generate B / L current through the select cell of the select string on the left side of the string sharing the bit line contact. It is sensed through a sense amplifier.

상기 기술을 사용한 공유된 비트 라인 셀의 구현으로 2개의 이웃한 string이 하나의 비트 라인 콘택을 통해 연결되므로 비트 라인 피치의 집적도와 비트 라인 콘택과 메탈 비트 라인 형성과 관련하여 공정이 용이함을 알 수 있다.The implementation of a shared bit line cell using the above technique shows that two neighboring strings are connected through one bit line contact, thus facilitating the process in terms of bit line pitch density, bit line contact, and metal bit line formation. have.

그러나, 공유된 비트 라인 셀에서는 단일 비트라인 셀 어레이에 비해 선택된 셀의 리드(read) 전류가 추가된 스트링 선택 트랜지스터를 통하여 소오스 라인으로 흐르게 되므로 증가된 선택 트랜지스터로 인하여 셀의 리드 전류가 감소하게 된다. 그 결과, 셀의 ON 동작이 OFF 동작으로 읽혀지거나 고온에서와 같은 주변 환경변화에 따라 리드 셀 전류 마아진이 감소하여 셀의 안정성을 저하시키게 된다.However, in a shared bit line cell, compared to a single bit line cell array, the read current of the selected cell flows to the source line through the added string select transistor, thereby increasing the read current of the cell due to the increased select transistor. . As a result, the cell's ON operation is read as the OFF operation or the lead cell current margin is reduced in response to changes in the surrounding environment, such as at high temperatures, thereby degrading cell stability.

예를 들면, 기존의 단일 비트라인 셀의 리드시에는 SSL의 Vth가 +1V일 때 게이트에 5V 내외의 Vcc를 인가하여도 비트라인 전압이 충분히 패스되었으나, 공유된 비트라인 셀에서는 -2V의 문턱전압(Vth)을 갖는 트랜지스터의 게이트에 0V를 인가하므로 프랜지스터의 셧오프(shutoff)전압(게이트가 0V일 때 공핍형 트랜지스터를 통해 전달되는 최대전압)은 일반적으로 알려진 바디 효과(body effect)에 의해 1.5V 이내를 갖게되어 비트라인 전압을 도통시킬 수 있는 마아진이 감소된다.For example, when a single bit line cell is read, even when Vcc of SSL is + 1V, even though Vcc of about 5V is applied to the gate, the bit line voltage is sufficiently passed, but the threshold of -2V is shared in the shared bitline cell. Since 0V is applied to the gate of the transistor having the voltage Vth, the transistor's shutoff voltage (the maximum voltage delivered through the depletion transistor when the gate is 0V) is generally known to the body effect. This reduces the margin, which is within 1.5V, which can conduct the bitline voltage.

더욱이, 공핍형 트랜지스터의 Vth가 공정 변화에 따라 증가할 경우나 셀의 고집적화에 따라 셀의 액티브 폭(effect width)이 감소되어 감소된 전류를 보상하기 위해 비트라인 전압을 1V 이상으로 증가시킬 경우에 전술한 문제점을 더욱 심각한 동작 제한요소로 작용하게 된다.Moreover, when the Vth of the depletion transistor increases with process variation, or when the cell's high integration reduces the active width of the cell, increasing the bitline voltage to 1V or more to compensate for the reduced current. The above-mentioned problem acts as a more serious operation limitation.

제9A∼9D도는 종래의 플래쉬 메모리 셀의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도로서, 제6도의 A-A'선 절단면도이다.9A to 9D are cross sectional views taken along line A-A 'of FIG. 6 for explaining a conventional method for manufacturing a flash memory cell.

제9A도를 참조하여, p형 기판(11)에 n-웰(13)을 형성한 후, n-웰(13) 내에 포켓 p-웰(15)을 형성한다. 이어, 통상의 소자격리 공정에 의해 활성영역을 한정하고 스트링 선택트랜지스터용의 후막의 게이트산화막(22)을 약 150∼300Å 두께로 형성한다. 이어, 문턱전압이 -값을 갖는 스트링 선택트랜지스터(SSL2)의 채널영역을 감광막(PRI)을 사용하여 한정한 후, 문턱전압 조절용 이온주입을 실시한다.Referring to FIG. 9A, after forming the n-well 13 in the p-type substrate 11, the pocket p-well 15 is formed in the n-well 13. Subsequently, the active region is defined by a conventional device isolation process, and the gate oxide film 22 of the thick film for the string select transistor is formed to a thickness of about 150 to 300 Å. Subsequently, the channel region of the string selection transistor SSL2 having the threshold voltage of − is defined using the photosensitive film PRI, and ion implantation for adjusting the threshold voltage is performed.

제9B도를 참조하여, 소정의 감광막 패턴(PR2)을 사용하여 메모리 셀 트랜지스터의 채널영역을 한정한 후, 노출된 상기 게이트 산화막(22)을 제거한다.Referring to FIG. 9B, after the channel region of the memory cell transistor is defined using a predetermined photoresist pattern PR2, the exposed gate oxide film 22 is removed.

제9C도를 참조하여, 상기 한정된 셀의 채널영역에 양자역학적 터널링이 가능한 수십Å 두께의 터널링 산화막(32)을 성장시킨 후, 부유게이트/ONO유전막/컨트롤 게이트가 적층된 축적 게이트를 제작한다. 이어, 상기 축적 게이트 패턴을 마스크로 이용하여 고농도 n형 불순물을 주입하여 소오스/드레인 영역을 형성한다. 최종적으로, 제9D도에 도시한 바와 같이, 층간절연막(24)과 금속막(26) 배선공정을 실시하여 셀 어레이의 제작을 완료한다.Referring to FIG. 9C, a tunneling oxide film 32 having a thickness of tens of micrometers capable of quantum mechanical tunneling is grown in a channel region of the limited cell, and then an accumulation gate in which a floating gate / ONO dielectric film / control gate is stacked is fabricated. Subsequently, a high concentration n-type impurity is implanted using the accumulation gate pattern as a mask to form a source / drain region. Finally, as shown in FIG. 9D, the interlayer insulating film 24 and the metal film 26 are interconnected to complete the fabrication of the cell array.

전술한 바와 같이, 종래 방법은 상기 스트링 선택 트랜지스터의 문턱전압과 셀 트랜지스터의 초기 문턱전압을 차별화시키기 위해 각기 다른 마스크 패턴(PR1, PR2)을 사용하기 때문에 공정이 복잡하다. 또한, 상기 공핍형 스트링 선택트랜지스터(SSL2 Tr.)의 채널영역의 문턱전압 조절을 위한 이온주입 시, 셀의 고집적화에 따라 이웃한 스트링 선택라인(SSL)과 메모리 셀(또는 워드라인) 간의 이격 거리가 작을 경우, 상기 이온주입된 불순물이 후속 공정의 열처리에 의해 이웃한 SSL1 이나 메모리 셀 트랜지스터의 문턱전압에 영향을 줄 수 있으며, 이때에도 상기 이온주입을 위한 마스크가 단일 비트라인 셀에 비해 추가로 사용된다.As described above, the conventional method is complicated because different mask patterns PR1 and PR2 are used to differentiate the threshold voltage of the string selection transistor from the initial threshold voltage of the cell transistor. In addition, during ion implantation for adjusting the threshold voltage of the channel region of the depletion type string selection transistor SSL2 Tr., The separation distance between the neighboring string selection line SSL and the memory cell (or word line) according to high integration of the cell. When the ion implantation impurity is small, the threshold voltage of the neighboring SSL1 or the memory cell transistor may be affected by the heat treatment of a subsequent process, and in this case, the mask for ion implantation may be further compared to a single bit line cell. Used.

따라서, 본 발명은 공유된 비트라인 셀에서 스트링 선택 트랜지스터의추가 사용에 따른 리드(read) 전류 감소를 개선시킴과 아울러 마스크의 추가 사용없이 공정을 단순화 시킬 수 있는 플래쉬 메모리 셀과 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a flash memory cell and a method for fabricating the same, which can improve read current reduction due to the additional use of a string select transistor in a shared bit line cell, and can simplify the process without using a mask. Its purpose is to.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 직렬 접속된 한 쌍의 트랜지스터들로 이루어진 다수의 데이타 기억용 메모리 셀들, 이들 셀 가운데 적어도 어느 하나의 특정 셀을 선택하기 위해 공핍형 및 증가형 트랜지스터가 직렬 접속된 2개의 스트링 선택라인 및 접지선택 트랜지스터가 접속된 접지선택 라인이 비트라인과 소오스라인 사이에 서로 직렬회로로 구성되어 하나의 단위 스트링(string)을 구성하고, 상기 이웃한 단위 스트링들이 하나의 비트라인 콘택을 공유하며 상기 동일한 스트링 선택라인을 통해 연결된 공핍형 스트링 선택트랜지스터의 게이트 절연막이 증가형 스트링 선택트랜지스터의 게이트 절연막의 두께보다 더 얇게 형성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a plurality of data storage memory cells consisting of a pair of transistors connected in series, the depletion and incremental transistors are connected in series to select at least one particular cell of these cells A ground select line, to which two string select lines and a ground select transistor are connected, is formed in a series circuit between a bit line and a source line to form one unit string, and the neighboring unit strings are one bit line. The gate insulating layer of the depletion type string selection transistor sharing a contact and connected through the same string selection line is formed to be thinner than the thickness of the gate insulating layer of the incremental string selection transistor.

바람직하게, 상기 공핍형 스트링 선택트랜지스터의 게이트 절연막은 양자역학적 터널링이 가능한 두께를 갖는 터널산화막(tunnel oxide)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.Preferably, the gate insulating film of the depletion type string select transistor is made of a tunnel oxide (tunnel oxide) having a thickness capable of quantum mechanical tunneling.

또한, 상기 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 산화막의 두께와 동일하게 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the thickness of the gate oxide film of the memory cell transistor is preferably the same.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 하기 단계들을 포함하여 적어도 하나의 메모리 셀 어레이를 제공하는 데 있다.A feature of the present invention for achieving the above another object is to provide at least one memory cell array comprising the following steps.

(a) 포켓 웰이 형성된 반도체 기판의 활성영역에 게이트 산화막을 형성하는 단계(a) forming a gate oxide film in an active region of a semiconductor substrate on which pocket wells are formed

(b) 단일 마스크를 사용하여 메모리 셀의 활성영역과 이에 인접한 공핍형 스트링 선택트랜지스터의 채널영역을 동시에 한정한 후, 공핍형 이온주입을 실시하는 단계(b) using a single mask to simultaneously define the active region of the memory cell and the channel region of the depletion type string select transistor adjacent thereto, and then perform depletion ion implantation.

(c) 상기 노출된 게이트 산화막을 제거한 후 양자역학적 터널링이 가능한 터널 산화막을 형성하는 단계(c) forming a tunnel oxide film capable of quantum mechanical tunneling after removing the exposed gate oxide film

(d) 결과물 전면에 축적 게이트를 형성한 후, 이를 마스크로 이용하여 각 트랜지스터의 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계(d) forming an accumulation gate on the entire surface of the resultant, and then using this as a mask to form source / drain regions of each transistor;

(e) 결과물 전면에 층간 절연막과 금속막 배선공정을 실시하는 단계(e) performing an interlayer insulating film and metal film wiring process on the entire surface of the resultant product;

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상술한 구성을 갖는 공유된 비트라인 셀을 동작시키는 방법에 있어서,According to another aspect of the present invention, there is provided a method of operating a shared bit line cell having the above-described configuration,

상기 선택 셀을 독출(read)하기 위한 동작 방법은 상기 스트링 선택라인들에 접속된 스트링 선택트랜지스터들 가운데 공핍형 스트링 선택트랜지스터를 턴-온시키기 위한 리드전압이 0V 이상이면서 상기 공핍형 스트링 선택트랜지스터의 문턱전압 이상의 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.An operation method for reading the selection cell may include a read voltage for turning on a depletion type string select transistor among string select transistors connected to the string select lines, and a read voltage of the depletion type string select transistor. It is characterized by applying a voltage above the threshold voltage. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제10도는 본 발명에 따라 공유된 비트라인을 갖는 낸드형 플래쉬 메모리 셀의 평면도를, 제11도는 제10도의 등가회로도를 각각 나타낸다.10 is a plan view of a NAND flash memory cell having a shared bit line in accordance with the present invention, and FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of FIG.

제10도 및 제11도를 참조하면, 본 발명에 의한 메모리 셀은 직렬 접속된 한 쌍의 증가형 트랜지스터들로 이루어진 다수의 데이타 기억용 메모리 셀들(QL1, WL2,…WL6)과, 이들 셀 가운데 적어도 어느 하나의 특정 셀을 선택하기 위해 한 쌍의 공핍형 및 증가형 트랜지스터가 직렬 접속된 2개의 스트링 선택라인(SS1, SS2), 및 대기상태 시의 불량(fail)구제를 위한 접지선택 트랜지스터가 접속된 접지선택 라인(GSL)이 비트라인(BL)과 소오스 라인(CSL) 사이에 서로 직렬회로로 구성되어 하나의 단위 스트링을 구성하고 있다.10 and 11, a memory cell according to the present invention comprises a plurality of data storage memory cells (QL1, WL2, ... WL6) consisting of a pair of incremental transistors connected in series, and among these cells. Two string select lines (SS1, SS2) in which a pair of depletion and incremental transistors are connected in series to select at least one particular cell, and a ground select transistor for fail relief in standby state. The connected ground select line GSL is constituted in series circuits between the bit line BL and the source line CSL to form one unit string.

이러한 구성을 갖는 본 발명은 워드라인 방향으로 이웃한 2개의 셀 스트링이 하나의 비트라인 콘택을 공유하여 단일 비트라인 셀에 비해 디자인 룰이 개선된 공유된 비트라인 셀 구조를 가지며, 하나의 비트라인을 공유하는 2개의 스트링 중 어느 하나를 선택하기 위한 상기 스트링 선택 트랜지스터들은 문턱전압이 '-'값을 갖는 공핍형과 '+'값을 갖는 증가형으로 번갈아 가며 배열된다.The present invention having such a configuration has a shared bitline cell structure in which two cell strings adjacent in the wordline direction share one bitline contact and have improved design rules compared to a single bitline cell. The string select transistors for selecting any one of the two strings that share a? Are alternately arranged in a depletion type having a threshold voltage of '-' and an incremental type having a '+' value.

또한, 하나의 단위 스트링을 구성하는 2개의 스트링 선택라인(SSL1, SSL2)에 각각 직렬 접속된 스트링 선택트랜지스터의 문턱전압은 상,하가 서로 다른 값 즉, 공핍형과 증가형으로 구성되어 기존의 공유된 비트라인 셀 구조와 평면 레이아웃 상으로는 차이가 없다.In addition, the threshold voltages of the string selection transistors connected in series to the two string selection lines SSL1 and SSL2 constituting one unit string, respectively, are composed of different values, that is, depletion type and increase type, and thus, There is no difference in shared bitline cell structure and planar layout.

본 발명의 특징을 제10도의 A-A'선 방향으로 절단한 제12A도 내지 제12D도에 도시된 공정 단면도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The features of the present invention will be described with reference to the process sectional views shown in FIGS. 12A to 12D taken along the line AA ′ of FIG. 10.

제12A도를 참조하여, p형 기판(11)에 n-웰(13)을 형성한 후, n-웰(13) 내에 포켓 p-웰(15)을 형성한다. 이어, 통상의 소자격리 공정에 의해 활성영역을 한정하고 노출된 활성영역의 전면에 약 150∼300Å두께를 갖는 후막의 게이트 산화막(42)을 형성한다. 이어, 단일 마스크 패턴(PR)을 사용하여 메모리 셀의 활성영역과 이에 이웃한 스트링 선택트랜지스터(SSL2 Tr.)의 채널영역을 한정하여 공핍형 이온주입을 실시한다.Referring to FIG. 12A, after forming the n-well 13 in the p-type substrate 11, the pocket p-well 15 is formed in the n-well 13. Subsequently, the gate oxide film 42 of a thick film having a thickness of about 150 to 300 microseconds is formed on the entire surface of the exposed active region by limiting the active region by a conventional device isolation process. Subsequently, the depletion ion implantation is performed by defining the active region of the memory cell and the channel region of the string selection transistor SSL2 Tr. Adjacent thereto using the single mask pattern PR.

이때, 상기 공핍형 이온주입은 비소(As)나 인(P)과 같은 n형 불순물을 사용하여 1.5-2.0×1012ions/㎠, 50KeV로 실시한다.At this time, the depletion ion implantation is performed at 1.5-2.0 × 10 12 ions / cm 2, 50 KeV using n-type impurities such as arsenic (As) or phosphorus (P).

제12B도를 참조하여, 상기 마스크 패턴(PR)에 의해 노출된 게이트 산화막(42)을 습식식각한 후, 메모리 셀 영역과 선택된 스트링 선택트랜지스터(SSL2 Tr.)의 채널영역에 양자역학적인 터널링이 가능하도록 수십 정도의 두께를 갖는 터널 산화막(52)을 형성한다.Referring to FIG. 12B, after wet etching the gate oxide layer 42 exposed by the mask pattern PR, quantum mechanical tunneling is performed on the memory cell region and the channel region of the selected string selection transistor SSL2 Tr. A tunnel oxide film 52 having a thickness of about several tens is formed as possible.

제12C도를 참조하여, 후막의 게이트 산화막(42)이 성장된 스트링 선택트랜지스터(SSL1 Tr.)와 접지 선택트랜지스터(GSL Tr.) 및 터널 산화막(52)이 성장된 메모리 셀의 활성영역과 선택된 스트링 선택트랜지스터(SSL2 Tr.)의 전면에 부유 게이트용 폴리실리콘과 인터폴리 ONO 유전막 및 컨트롤 게이트용 폴리실리콘을 차례로 적층한 후 패터닝하여 축적 게이트(stact gate)를 형성한다.Referring to FIG. 12C, the active region of the memory cell in which the string select transistor SSL1 Tr. And the ground select transistor GSL Tr. And the tunnel oxide layer 52 in which the thick gate oxide layer 42 is grown is selected and selected. A floating gate polysilicon, an interpoly ONO dielectric layer, and a control gate polysilicon are sequentially stacked on the front surface of the string selection transistor SSL2 Tr. To form a accumulation gate.

이어, 상기 축적 게이트들을 마스크로 이용하여 각 트랜지스터에 고농도 n형 불순물을 주입하여 소오스/드레인 영역을 형성한다. 최종적으로, 제12D도에 도시한 바와 같이, 층간절연막(24)과 금속막(26) 배선공정을 실시하여 셀 어레이의 제작을 완료한다.Subsequently, a high concentration n-type impurity is implanted into each transistor using the accumulation gates as a mask to form a source / drain region. Finally, as shown in FIG. 12D, the wiring process between the interlayer insulating film 24 and the metal film 26 is performed to complete the fabrication of the cell array.

이상의 공정을 통해 완성된 플래쉬 메모리 셀은 종래구조와 달리 2개의 스트링 선택라인(SSL1, SSL2)에 접속된 트랜지스터들 가운데 문턱전압이 공핍형일 경우, 그 트랜지스터는 증가형 선택 트랜지스터의 게이트 산화막 보다 얇은 두께를 갖는 즉, 양자역학적 터널링이 가능한 터널 산화막으로 구성되고, 문턱전압이 증가형인 경우에는 종래와 같이 후막의 게이트 산화막으로 형성된다.Unlike the conventional structure, the flash memory cell completed through the above process has a thinner thickness than the gate oxide layer of the increased select transistor when the threshold voltage is depleted among the transistors connected to the two string select lines SSL1 and SSL2. That is, it is composed of a tunnel oxide film having a quantum mechanical tunneling, and when the threshold voltage is increased, it is formed of a gate oxide film of a thick film as in the prior art.

이는 공유된(shared) 비트라인 셀에서 추가된 공핍형 스트링 선택 트랜지스터를 통한 리드(read) 전류 감소를 억제할 수 있도록 게이트 산화막의 두께를 감소시킨 것이다. 또한, 공정에서도 단일 마스크를 사용하여 공핍형 이온주입과 터널 산화막의 형성을 함께 수행함으로써 마스크의 추가를 방지할 수 있다.This is to reduce the thickness of the gate oxide film so as to suppress the decrease in read current through the depletion type string select transistor added in the shared bit line cell. In addition, in the process, the addition of the mask can be prevented by performing the depletion ion implantation and the formation of the tunnel oxide film together using a single mask.

이하, 각 동작시의 스케임을 요약한 제 13A~13C 도의 타이밍도를 참조하여 본 발명에 의한 메모리 셀의 동작방법을 설명한다.Hereinafter, a method of operating a memory cell according to the present invention will be described with reference to the timing charts of FIGS. 13A to 13C summarizing the schedules in each operation.

제13A도를 참조하면, 부유 게이트내 전자를 소거하여 셀의 문턱전압을 -3V 정도로 만드는 소거(erase) 동작은 종래의 방법과 동일하다. 즉, 셀 어레이가 형성된 벌크(BULK)에 18V 내외의 소거 전압(Vers)을 인가하고 SSL1, SSL2, GSL 및 비선택 워드 라인에 소거전압과 동일한 전압을 인가하거나 플로우팅 시키고, 선택 워드라인(W/L)을 OV로하고 비트라인과 소오스 라인을 플로우팅 시키면 벌크와 선택 셀의 플로우팅 게이트 사이에 위치한 약 90정도의 터널 산화막 양단에 유도된 전압에 의해 부유 게이트내 전자가 벌크로 소거된다.Referring to FIG. 13A, the erase operation for erasing electrons in the floating gate to make the threshold voltage of the cell at about -3V is the same as in the conventional method. That is, the erase voltage Vers of about 18V is applied to the bulk BULK in which the cell array is formed, and the same voltage as the erase voltage is applied or floated to the SSL1, SSL2, GSL, and unselected word lines, and the selected word line W is applied. When / L) is set to OV and the bit line and the source line are floated, the electrons in the floating gate are erased in bulk by the voltage induced across the tunnel oxide film about 90 degrees between the bulk and the floating gate of the selected cell.

제13B도를 참조하여, 셀의 부유 게이트에 선택적으로 전자를 주입하여 셀의 문턱전압을 '+1V'로 이동시키는 프로그램 동작은 B/L2의 오른쪽 스트링에 위치한 선택 셀(제11도 참조)을 프로그램하는 것을 예로 설명한다.Referring to FIG. 13B, a program operation of selectively injecting electrons into the floating gate of the cell to shift the threshold voltage of the cell to '+1 V' may be performed by selecting the selected cell (see FIG. 11) located in the right string of B / L2. Programming is described as an example.

우선, 모든 비트라인(B/L1, B/L2)에 Vcc를 인가하고 선택 스트링의 SSL과 선택 스트링내 워드라인에 각각 Vcc를 인가하고, GSL과 벌크 및 CSL을 OV로 하여 선택 스트링을 공유하는 워드라인이 연결된 셀의 채널 영역에 Vcc 이하의 전압을 프라차아지 시킨 후, 선택 워드라인(W/L2)에 페흐을 18V 정도 인가하고 선택 스트링내 비선택 워드라인에는 Vpgm보다는 낮고 Vcc보다는 높은 Vpass 전압을 인가하면, 상기 셀의 채널 전압은 프리차아지 레벨 이상으로 증가하여 셀프부스팅 전압을 갖게된다.First, Vcc is applied to all bit lines (B / L1, B / L2), Vcc is applied to SSL of the selected string and word lines in the selected string, and the selected string is shared with GSL, bulk, and CSL as OV. After voltage charging below Vcc is applied to the channel region of the cell to which the wordline is connected, 18V is applied to the select wordline (W / L2) and Vpass is lower than Vpgm and higher than Vcc to the unselected wordline in the select string. When a voltage is applied, the channel voltage of the cell increases above the precharge level to have a self boosting voltage.

또한, 프로그램을 위해 선택 스트링의 채널영역의 부스팅 전압만을 OV로 방전시키기 위해 SSL!을 OV로 하고 선택 비트라인(B/L2)을 OV로 하면 선택 스트링의 채널 전압이 B/L2의 OV로 전환되고 선택 워드라인에 가해진 Vpgm 전압에 의해 벌크로부터 전자가 터널 산화막을 통해 플로우팅 게이트내로 주입된다.In addition, if the SSL! Is set to OV and the selection bit line (B / L2) is set to OV to discharge only the boosting voltage of the channel region of the selection string to OV for programming, the channel voltage of the selection string is switched to the OV of B / L2. And electrons are injected from the bulk through the tunnel oxide into the floating gate by the Vpgm voltage applied to the selected word line.

이때, 워드라인을 공유하는 이웃한 스트링에는 부스팅된 채널전압이 워드라인의 Vpgm 전압과 전위차를 감소시켜 원치않는 셀이 프로그램되는 것을 방지할 수 있고, 선택 스트링의 비선택 워드라인에 가해진 Vpass 전압은 Vpgm 전압보다 낮게하여 선택 스트링내 비선택 셀이 프로그램되는 것도 방지할 수 잇다.At this time, the boosted channel voltage in the neighboring string sharing the word line reduces the potential difference with the Vpgm voltage of the word line to prevent the unwanted cell from being programmed, and the Vpass voltage applied to the unselected word line of the selected string is Lowering the Vpgm voltage also prevents unselected cells in the select string from being programmed.

제13C도를 참조하면, 선택 셀을 리드(read)하는 동작은 스트링 선택을 위해 SSL2와 GSL에 Vcc나 리드전류를 증가시키기 위해, Vcc 이상의 리드전압(Vread)을 인가하고, SSL1에는 OV 이상이며 증가형 스트링 선택트랜지스터를 턴-온시키지 못하는 Vcc 렘의 전압인 Vx을 인가하면 -1V 내외의 공핍형 문턱전압을 갖는 스트링 선택트랜지스터를 통해 소오스라인으로 흐를 수 있는 전류와 전압이 증가하게 된다.Referring to FIG. 13C, the operation of reading a selection cell applies a read voltage of Vcc or more to SSL2 and GSL to increase Vcc or a read current to SSL2 and GSL for string selection, and to OV or more to SSL1. Applying Vx, a voltage of Vcc RAM that does not turn on the incremental string select transistor, increases the current and voltage that can flow to the source line through a string select transistor with a depletion threshold voltage of around -1V.

또한, 증가형 스트링 선택트랜지스터의 문턱전압을 1V 이상으로 증가시킬 경우에는 공핍형 트랜지스터의 게이트에 인가되는 전압을 더욱 증가시킬 수 있다. 이때에는 리드시 비선택 워드라인이나 증가형 스트링 선택트랜지스터의 게이트에 인가되는 전압을 Vcc 이상으로 증가시켜 증가형 트랜지스터를 통한 전류 및 전압의 흐름이 제한받지 않도록 할 수 있다.In addition, when the threshold voltage of the increased string select transistor is increased to 1V or more, the voltage applied to the gate of the depletion transistor may be further increased. At this time, the voltage applied to the gate of the unselected word line or the increased string select transistor at the time of read may be increased to Vcc or more so that the flow of current and voltage through the increased transistor is not restricted.

또한, 선택 스트링내 비선택 워드라인에 Vcc나 Vread 전압을, 선택 워드라인에는 OV를 인가하고 선택 비트라인(B/L2)에 1V를 인가하면, 선택 셀이 프로그램 상태일 경우 셀을 통한 전류 흐름이 없으며, 셀이 소거(erase) 상태일 경우에는 선택 셀과 소오스 라인을 통해 비트라인 전류가 발생되어 이를 센스 증폭기를 통해 읽어내게 된다.In addition, if Vcc or Vread voltage is applied to the unselected word line in the select string, OV is applied to the select word line, and 1 V is applied to the select bit line B / L2, current flows through the cell when the select cell is in a program state. If the cell is in an erased state, a bit line current is generated through the selected cell and the source line and read out through the sense amplifier.

이상의 동작방법에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 셀의 고집적화에 따라 감소된 셀 액티브 폭으로 인해 셀의 리드 전류가 감소할 경우, 비트라인 전압을 1V 이상으로 증가시키고 스트링 선택트랜지스터들 가운데 증가형 트랜지스터의 문턱전압을 1V 이상으로 한 후 증가형 스트링 선택트랜지스터에 인가되는 전압을 Vcc 이상의 Vread 전압으로 하고 공핍형 스트링 선택트랜지스터에 인가되는 전압도 1V 이상으로 하여 비트라인 전압이나 전류가 추가된 스트링 선택트랜지스터에 의해 제한되지 않도록 할 수 있어 고집적 플래쉬 메모리 셀에 적용할 수 있다.As described in the above operation method, according to the present invention, when the read current of the cell decreases due to the reduced cell active width due to the high integration of the cell, the bit line voltage is increased to 1 V or more and the transistor of the string selection transistors is increased. After setting the threshold voltage of 1V or more, the voltage applied to the incremental string select transistor is set to Vread voltage of Vcc or higher and the voltage applied to the depleted string select transistor is also 1V or higher, so that the string select transistor with added bit line voltage or current It can be applied to highly integrated flash memory cells because it can not be limited by.

이상 설명한 바와 같이 본 설명에 의하면, 공핍형 스트링 선택트랜지스터의 게이트 산화막의 두께를 증가형 스트링 선택트랜지스터의 게이트 산화막의 두께보다 감소시킴으로써, 종래 공유된 비트라인 셀에서의 문제점인 공정 마스크의 추가와 고집적화에 따른 스트링 선택트랜지스터를 통한 리드 전류의 감소 문제를 해결할 수 있다. 또한, 공유된 비트라인 셀에서 스트링 선택트랜지스터에 인가되는 리드전압을 Vcc와 OV에서 Vcc 이상과 OV 이상으로 동작시킴으로써 셀 스트링 전류의 증가를 도모할 수 있다.As described above, according to the present description, the thickness of the gate oxide film of the depletion type string select transistor is reduced to the thickness of the gate oxide film of the increase type string select transistor, thereby adding and increasing integration of a process mask, which is a problem in a conventional shared bit line cell. The reduction of the read current through the string select transistor can be solved. In addition, the cell string current can be increased by operating the read voltage applied to the string select transistor in the shared bit line cell above Vcc and OV at Vcc and OV.

Claims (7)

(정정) 직렬 접속된 한쌍의 트랜지스터들로 이루어진 다수의 데이타 기억용 메모리 셀들, 이들 셀 가운데 적어도 어느 하나의 특정셀을 선택하기 위해 공핍형 및 증가형 트랜지스터가 직렬 접속된 2개의 스트링 선택라인, 및 접지선택 트랜지스터가 접속된 접지선택 라인이 비트라인과 소오스라인 사이에 서로 직렬회로로 구성되어 하나의단위 스트링(string)을 구성하며, 상기 이웃한 단위 스트링들이 하나의 비트라인 콘택을 공유하는 공유된 비트라이 셀에 있어서,(Correction) a plurality of data storage memory cells comprising a pair of transistors connected in series, two string select lines in which depletion and increment transistors are connected in series to select at least one of the cells, and The ground select line to which the ground select transistor is connected is composed of a series circuit between a bit line and a source line to form a unit string, and the neighboring unit strings share a bit line contact. In a non-fly cell, 상기 동일한 스트링 선택라인을 통해 연결된 공핍형 스트링 선택 트랜지스터의 게이트 절연막은 상기 증가형 스트링 선택 트랜지스터의 게이트 절연막보다 얇고 양자역학적 터널링이 가능한 두께의 터널산화막(tunnel oxide)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 셀.The gate insulating layer of the depletion type string selection transistor connected through the same string selection line may be formed of a tunnel oxide thinner than the gate insulating film of the incremental string selection transistor and having a thickness capable of quantum mechanical tunneling. . 제1항에 있어서, 상기 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 산화막의 두께느 상기 공핍형 스트링 선택트랜지스터의 게이트 산화막의 두께와 동일하게 구성된 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 셀.2. The flash memory cell of claim 1, wherein a thickness of the gate oxide layer of the memory cell transistor is equal to a thickness of the gate oxide layer of the depletion type string select transistor. 제2항에 있어서, 상기 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 구조는 전기적 개서가 가능하도록 부유게이트/ONO 유전막/컨트롤 게이트가 차례로 적층된 축적 게이트(stact gate)인 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 셀.3. The flash memory cell of claim 2, wherein the gate structure of the memory cell transistor is a stating gate in which floating gates / ONO dielectric films / control gates are sequentially stacked to enable electrical rewriting. 포켓 웰이 형성된 반도체 기판의 활성영역에 게이트 산화막을 형성하는 단계;Forming a gate oxide film in an active region of a semiconductor substrate on which pocket wells are formed; 단일 마스크를 사용하여 메모리 셀의 활성영역과 이에 인접한 공핍형 스트링 선택트랜지스터의 채널영역을 동시에 한정한 후, 공핍형 이온주입을 실시하는 단계;Simultaneously defining the active region of the memory cell and the channel region of the depletion type string select transistor adjacent thereto using a single mask, and then performing depletion ion implantation; 상기 노출된 게이트 산화막을 제거한 후 양자역학적 터널링이 가능한 터널 산화막을 형성하는 단계;Removing the exposed gate oxide layer to form a tunnel oxide layer capable of quantum mechanical tunneling; 결과물 전면에 축적 게이트를 형성한 후, 이를 마스크로 이용하여 각 트랜지스터의 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계; 및Forming an accumulation gate on the entire surface of the resultant, and then using this as a mask to form source / drain regions of each transistor; And 결과물 전면에 층간 절연막과 금속막 배선공정을 실시하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 셀 어레이의 제조방법.A method of fabricating a cell array, comprising the step of performing an interlayer insulating film and a metal film wiring process on the entire surface of the resultant product. 제4항에 있어서, 상기 축적 게이트는 전기적 개서가 가능하도록 부유 게이트/ONO 유전막/컨트롤 게이트가 차례로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 셀 어레이의 제조방법.The method of manufacturing a cell array according to claim 4, wherein the accumulation gate is sequentially stacked with a floating gate / ONO dielectric film / control gate to enable electrical reorganization. 직렬 접속된 한쌍의 트랜지스터들로 이루어진 다수의 데이타 기억용 메모리 셀들. 이들 셀 가운데 적어도 어느 하나의 특징 셀을 선택하기 위해 공핍형 및 증가형 트랜지스터가 직렬 접속되 2개의 스트링 선택라인 및 접지선택 트랜지스터가 접속된 접지선택 라인이 비트라인과 소오스라인 사이에 서로 직렬회로로 구성되어 하나의 단위 스트링(string)을 구성하며, 상기 이웃한 단위 스트링들이 하나의 비트라인 콘택을 공유하는 공유된 비트라인 셀을 동작시키는 방법에 있어서,A plurality of data storage memory cells consisting of a pair of transistors connected in series. Deselective and incremental transistors are connected in series to select at least one of these cells, and two string select lines and a ground select line connected with a ground select transistor are connected in series with each other between the bit line and the source line. A method of operating a shared bitline cell configured to constitute one unit string, wherein the neighboring unit strings share one bitline contact. 상기 선택 셀을 돌출(read)하기 위한 동작 방법은 상기 스트링 선택라인들에 접속된 스트링 선택트랜지스터들 가운데 공핍형 스트링 선택트랜지스터를 턴-온 시키기 위하여 OV 이상이면서 상기 공핍형 스트링 선택트랜지스터에 이웃한 증가형 스트링 선택트랜지스터의 문턱전압 이하의 값을 갖는 전압을 리드전압으로 인가하고, 상기 증가형 스트링 선택트랜지스터를 턴-온 시키기 위해 이 증가형 스트링 선택트랜지스터의 문턱전압 이상의 전압을 인가하여 이웃한 공핍형 스트링 선택트랜지스터도 동시에 턴-온시키는 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 셀의 동작방법.An operation method for reading the selection cell is an increase of OV or more adjacent to the depletion type string selection transistor to turn on a depletion type string selection transistor among the string selection transistors connected to the string selection lines. A neighboring depletion type is applied by applying a voltage having a value less than or equal to the threshold voltage of the type string select transistor as a read voltage, and applying a voltage equal to or greater than the threshold voltage of the increased string select transistor to turn on the incremental string select transistor. And operating the string select transistor at the same time. 제6항에 있어서, 상기 증가형 스트링 선택트랜지스터를 턴-온시키기 위한 리드전압은 Vcc 이상인 것을 특징으로 하는 플래쉬 메모리 셀의 동작방법.7. The method of claim 6, wherein the read voltage for turning on the incremental string select transistor is greater than or equal to Vcc.
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