KR101459506B1 - Multi-Time Programmable memory device - Google Patents

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KR101459506B1
KR101459506B1 KR1020130131388A KR20130131388A KR101459506B1 KR 101459506 B1 KR101459506 B1 KR 101459506B1 KR 1020130131388 A KR1020130131388 A KR 1020130131388A KR 20130131388 A KR20130131388 A KR 20130131388A KR 101459506 B1 KR101459506 B1 KR 101459506B1
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김영희
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창원대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an MIP memory device. More particularly, the present invention relates to an MIP memory device which prevents the breakage of well bonding even in a high voltage. An MIP memory device according to an embodiment of the present invention includes an MTP memory cell. According to an embodiment of the present invention, the MIP memory device includes a control gate MOS capacitor (MC1); a tunnel gate_sense transistor (MN1); and a select transistor (NM2). According to an embodiment of the present invention, the control gate MOS capacitor (MC1) functions as a coupling capacitor.

Description

MTP 메모리 장치{Multi-Time Programmable memory device}MTP memory device {Multi-Time Programmable memory device}

본 발명은 MTP 메모리 장치에 관한 것으로, 특성 저하 없이 MTP 메모리 셀(Multi-Time Programmable Memory)의 사이즈를 줄이는 한편, 사용된 MOS 소자의 수를 감축시킨 MTP 메모리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an MTP memory device, and more particularly, to an MTP memory device in which the size of an MTP memory cell (Multi-Time Programmable Memory) is reduced while the number of MOS devices used is reduced without deteriorating the characteristics.

PMIC(Power Management IC)는 휴대폰, 노트북 PC, TV와 모니터 등의 정보기기에서 입력전원을 받아서 시스템에서 요구하는 안정적이고 효율적인 전원으로 변환하여 공급하는 칩이다. PMIC 칩은 다중 변환기에서 개별 변환기의 파워-온, 파워-다운의 순서 결정, 출력 전압 세팅, 출력 풀다운 저항 세팅, 인덕터 전류 한계 세팅, 돌입 전류에 따른 회로 보호 및 동작의 신뢰성 향상을 위한 소프트 시작 시간 세팅의 기능을 수행하기 위해 NVM(Non-Volatile Memory) 메모리 아이피가 요구된다.PMIC (Power Management IC) is a chip that receives input power from information equipment such as mobile phone, notebook PC, TV and monitor, and converts it into stable and efficient power required by the system. The PMIC chip provides a soft start time for sequencing power-on and power-down of individual transducers, setting the output voltage, setting the output pull-down resistor, setting the inductor current limit, protecting the circuit against inrush current, In order to perform the setting function, a non-volatile memory (NVM) memory IP is required.

PMIC 칩에 사용되는 NVM 셀은 수 Kb 이하인 경우 비트 셀 사이즈가 수 십 ㎛2 정도의 단일 폴리 이이피롬(single-poly EEPROM)인 MTP 메모리 셀이 사용되며, 대부분 한 개 또는 두 개의 마스크 레이어가 추가된다. MTP 메모리는 공정이 단순하고 가격 경쟁력이 있기 때문에 많은 PMIC 칩에 사용되고 있다. The NVM cell used for the PMIC chip is a single-poly EEPROM (MEP) memory cell with a bit cell size of several tens of microns in case of less than several Kb, and one or two mask layers are added do. MTP memory is used in many PMIC chips because of its simplicity and cost competitiveness.

종래의 MTP 메모리 셀은 커패시터, 센스 트랜지스터와 선택 트랜지스터(select transistor)로 구성되어 있다. 센스 트랜지스터와 선택 트랜지스터(select transistor)는 각각의 웰 공정상에 트랜지스터가 형성되며, 과도한 전압을 인가할 경우 웰접합이 파괴되는 문제점이 있었다.A conventional MTP memory cell is composed of a capacitor, a sense transistor, and a select transistor. The sense transistor and the select transistor have a problem that the well junction is broken when an excessive voltage is applied to the transistors in each well process.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, MTP 메모리의 컨트롤게이트 커패시터(MC1), 터널게이트 캐피시터(MC2), 센스 트랜지스터(MN1) 및 셀렉트 트랜지스터(MN2)의 딥엔웰영역(DNW)을 공유하며, 센스 트랜지스터(MN1)와 셀렉트 트랜지스터(MN2)는 P형웰영역(PW)을 공유하여 통상의 특성 저하 없이 MTP 메모리 셀(Multi-Time Programmable Memory)의 사이즈를 줄이며, 높은 전압에서도 웰접합이 파괴되지 않는 MTP 메모리 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device which shares a dip-and-well region DNW of a control gate capacitor MC1, a tunnel gate capacitor MC2, a sense transistor MN1 and a select transistor MN2 of an MTP memory, The transistor MN1 and the select transistor MN2 share the P-type well region PW so as to reduce the size of the MTP memory cell (Multi-Time Programmable Memory) without deteriorating the normal characteristics, and the MTP And a memory device.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 MTP 메모리 셀은 제1 P형웰영역(PW)에 형성되며 제1 단자 및 제2 단자에 컨트롤 게이트 구동 회로(CG Driver)가 연결되고, 제3 단자는 플로팅게이트(FG)에 연결된 컨트롤 게이트 모스 커패시터(MC1), 제2 P형웰영역(PW)에 형성되며 제2 단자에 터널 게이트(TG)가 연결되고, 제3 단자는 플로팅게이트(FG)와 연결되는 터널 게이트_센스 트랜지스터(MN1) 및 제2 P형웰영역(PW)에 형성되며 제1 단자에 비트 라인(BL)이 연결되고, 제2 단자는 터널 게이트_센스 트랜지스터(MN1)의 제1 단자와 연결되며, 제3 단자는 워드 라인(WL)이 연결되는 셀렉트 트랜지스터(MN2)로 구성되며, 터널 게이트_센스 트랜지스터(MN1)와 셀렉트 트랜지스터(MN2)는 제2 P형웰영역(PW)을 공유하고, 제1 P형웰영역(PW)과 제2 P형웰영역(PW)사이에 딥엔웰영역(DNW) 내부에 N형웰(NW)이 위치하며, 내부에 위치한 N형웰(NW)은 제1 P형웰영역(PW) 또는 제2 P형웰영역(PW)과 이격되는 것을 특징으로 한다. The MTP memory cell of the MTP memory device according to the present invention is formed in a first P-type well region (PW), a control gate driving circuit (CG Driver) is connected to the first terminal and the second terminal, 3 terminal is formed in the second P-type well region PW, the control gate MOS capacitor MC1 connected to the floating gate FG, the tunnel gate TG is connected to the second terminal, and the third terminal is connected to the floating gate FG The bit line BL is connected to the first terminal of the tunneling gate sense transistor MN1 and the second terminal of the tunneling gate sense transistor MN1 is formed in the second gate region of the tunneling gate sense transistor MN1. Sense transistor MN1 and the select transistor MN2 are connected to the second P-type well region PW (PW), and the third terminal is connected to the word line WL. ), And between the first P-type well region PW and the second P-type well region PW, Region (DNW) and N hyeongwel (NW) is located inside, N hyeongwel (NW) located therein is characterized in that spaced apart from the 1 P hyeongwel region (PW) or claim 2 P hyeongwel region (PW).

본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 메모리 셀은 과도전압에서 웰이 파괴되지 않도록 구성요소의 웰을 적절히 공유한다. 더불어 공유된 웰의 구조로 인하여 메모리 셀에 사용되는 MOS소자의 수를 감축 시킬 수 있어 전체적인 칩 사이즈를 축소하는 장점이 있다. The memory cells of the MTP memory device according to the present invention suitably share the wells of the components so that the wells are not destroyed at transient voltages. In addition, the structure of the shared well can reduce the number of MOS devices used in the memory cell, thereby reducing the overall chip size.

도 1. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 메모리 셀 회로도의 일실시예이다.
도 2. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 메모리 셀 공정 단면도의 일실시예이다.
도 3은 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 32 로우 X 16 컬럼 MTP 메모리 셀 어레이 회로의 일실시예이다.
도 4. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 소거 모드에서 바이어스 전압 조건에 대한 일실시예이다.
도 5. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 프로그램 모드에서 바이어스 전압 조건에 대한 일실시예이다.
도 6. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 읽기 모드에서 바이어스 전압 조건에 대한 일실시예이다.
도 7. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 사양에 대한 일실시예이다.
도 8. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 블록도에 대한 일실시예이다.
도 9. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 소거 모드에 대한 타이밍도의 일실시예이다.
도 10. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 프로그램 모드에 대한 타이밍도의 일실시예이다.
도 11. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 읽기 모드에 대한 타이밍도의 일실시예이다.
도 12. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 리셋 모드에 대한 타이밍도의 일실시예이다.
1 is an embodiment of a memory cell circuit diagram of an MTP memory device according to the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view of a memory cell process of an MTP memory device according to the present invention.
3 is an embodiment of a 32 row X 16 column MTP memory cell array circuit of an MTP memory device according to the present invention.
4. FIG. 4 illustrates an example of a bias voltage condition in the erase mode of the MTP memory device according to the present invention.
5 illustrates an example of a bias voltage condition in the program mode of the MTP memory device according to the present invention.
6. FIG. 6 illustrates an example of a bias voltage condition in a read mode of the MTP memory device according to the present invention.
7 is an embodiment of a specification of an MTP memory device according to the present invention.
8 is a block diagram of an MTP memory device according to an embodiment of the present invention.
9. FIG. 9 is a timing chart for the erase mode of the MTP memory device according to the present invention.
10 is a timing diagram for a program mode of the MTP memory device according to the present invention.
11 is a timing diagram for a read mode of the MTP memory device according to the present invention.
12 is a timing diagram for a reset mode of the MTP memory device according to the present invention.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 메모리 셀 회로도의 일실시예이다.1 is an embodiment of a memory cell circuit diagram of an MTP memory device according to the present invention.

도 2. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 메모리 셀 공정 단면도의 일실시예이다.Figure 2 is a cross-sectional view of a memory cell process of an MTP memory device according to the present invention.

도1 및 도2를 살펴보면, MTP 메모리 셀(100, 200)은 제1 P형웰영역(250)에 형성되며 제1 단자 및 제2 단자에 컨트롤 게이트 구동 회로(CG Driver)가 연결되고, 제3 단자는 플로팅게이트(FG)에 연결된 컨트롤 게이트 모스 커패시터(MC1, 210), 제2 P형웰영역(270)에 형성되며 제2 단자에 터널 게이트(TG)가 연결되고, 제3 단자는 플로팅게이트(FG)와 연결되는 터널 게이트_센스 트랜지스터(MN1, 220) 및 제2 P형웰영역(270)에 형성되며 제1 단자에 비트 라인(BL)이 연결되고, 제2 단자는 터널 게이트_센스 트랜지스터(MN1, 220)의 제1 단자와 연결되며, 제3 단자는 워드 라인(WL)이 연결되는 셀렉트 트랜지스터(MN2, 230)로 구성된다.1 and 2, MTP memory cells 100 and 200 are formed in a first P-type well region 250, a control gate driving circuit (CG Driver) is connected to a first terminal and a second terminal, The terminal is formed in the control gate MOS capacitor MC1 210 connected to the floating gate FG and the second P type well region 270. The tunnel gate TG is connected to the second terminal and the third terminal is connected to the floating gate Sense transistor MN1 220 and the second P-type well region 270 connected to the bit line BL and the bit line BL are connected to the first terminal and the second terminal is connected to the tunnel gate sense transistor MN1 and 220 and the third terminal is composed of select transistors MN2 and 230 connected to a word line WL.

터널 게이트_센스 트랜지스터(MN1, 220)와 셀렉트 트랜지스터(MN2, 230)는 제2 P형웰영역(270)을 공유한다.The tunnel gate sense transistors MN1 and 220 and the select transistors MN2 and 230 share the second P-type well region 270.

제1 P형웰영역(250)과 제2 P형웰영역(270)사이에 딥엔웰영역(DNW, 240)이 위치하고, 딥엔웰영역(DNW, 240) 내부에 N형웰(NW, 260)이 위치하며, 내부에 위치한 N형웰(NW, 260)은 제1 P형웰영역(250) 또는 제2 P형웰영역(270)과 이격된다.The dip-well region DNW 240 is located between the first P-type well region 250 and the second P-type well region 270 and the N-type well NW 260 is located within the deep-n-well region DNW 240 , N-type wells (NW) 260 located inside the first P-type well region 250 or the second P-type well region 270 are separated from each other.

컨트롤 게이트 모스 커패시터(MC1, 210), 터널 게이트_센스 트랜지스터(MN1, 220) 및 셀렉트 트랜지스터(MN2, 230)의 딥엔웰영역(DNW, 240)을 공유한다.The control gate MOS capacitors MC1 and 210, the tunnel gate sense transistors MN1 and 220, and the select gate transistors MN2 and 230 share the dipper well regions DNW and 240, respectively.

터널 게이트_센스 트랜지스터(MN1, 220)는 FN 터널링 방식으로 플로팅게이트(FG)의 전자를 방출시키거나 플로팅게이트(FG)로 전자를 주입한다.The tunnel gate sense transistors MN1 and 220 emit electrons of the floating gate FG or inject electrons into the floating gate FG by the FN tunneling method.

FN 터널링(Fowler-Nordheim tunneling) 방식은 양자 터널 효과로서 FN 터널링을 사용하여 전기적으로 데이터를 다시 기록할 수 있도록 하는 방식이다.The Fowler-Nordheim tunneling (FN) tunneling scheme is a quantum tunneling effect in which data can be electrically rewritten using FN tunneling.

컨트롤 게이트 모스 커패시터(MC1, 210)는 커플링 커패시터 역할을 한다.The control gate MOS capacitors MC1 and 210 serve as coupling capacitors.

셀렉트 트랜지스터(MN2, 230)는 과소거 되면 비트 라인(BL)에서의 오프-누설전류를 감소한다. The select transistors MN2 and 230, when erased, reduce the off-leakage current in the bit line BL.

MTP 메모리 셀(100, 200)의 크기를 줄이기 위해 512b 셀 어레이의 딥엔웰영역(Deep N-Well)을 공유하였으며, 사용된 MOS 소자의 수는 3개이다. To reduce the size of the MTP memory cells 100 and 200, a Deep N-Well region of the 512b cell array is shared, and the number of MOS devices used is three.

그리고 터널게이트_센스 트랜지스터와 선택 트랜지스터(select transistor)의 P형웰(250, 270)은 공유된다. 터널게이트_센스 트랜지스터는 소거 모드(erase mode)와 프로그램 모드(program mode)에서 터널링이 일어나는 터널 게이트 트랜지스터 역할을 하는 반면, 읽기 모드(read mode)에서는 센스 트랜지스터 역할을 한다. 한편 제안된 MTP 메모리 셀(100, 200)은 쓰기 모드(write mode)에서 저전력 소모를 위하여 FN 터널링 방식을 이용하였다. The P-type wells 250 and 270 of the tunnel gate sense transistor and the select transistor are shared. The tunnel gate sense transistor serves as a tunnel gate transistor for tunneling in an erase mode and a program mode, and as a sense transistor in a read mode. Meanwhile, the proposed MTP memory cells 100 and 200 use an FN tunneling scheme for low power consumption in a write mode.

본 발명에 따른 MTP(Multi-Time Programmable) 메모리 장치의 일실시예로 일반적인 CMOS 0.18㎛ 공정을 이용하여 레이아웃된 MTP의 셀 크기는 9.465㎛X4.28㎛(=40.51㎛2)이다. In an embodiment of the MTP (Multi-Time Programmable) memory device according to the present invention, the cell size of the MTP laid out using the general CMOS 0.18 탆 process is 9.465 탆 X 4.28 탆 (= 40.51 탆 2).

본 발명에서는 딥엔웰영역(Deep N-Well)안의 P형웰(250, 270)과 N형웰(260) 사이의 웰(well) 접합의 파괴전압(Breakdown Voltage)를 증가시키기 위해 P형웰(250, 270)과 N형웰(260)을 바로 버팅(butting)하는 대신, 추가 마스크 없이 P형웰(250, 270)과 N형웰(260) 사이의 공간을 소정의 간격으로 유지하여 딥엔웰영역(Deep N-Well)을 그대로 유지하도록 하였다. In the present invention, the P-type well 250 (250, 270) is formed in order to increase the breakdown voltage of the well junction between the P-type well 250 and 270 in the deep N-well region and the N- Type well 260 and the N-type well 260 without leaving an additional mask, the space between the P-type well 250 and the N-type well 260 is maintained at a predetermined interval, ).

제1 P형웰(250)과 N형웰(260) 사이 및 제2 P형웰(270)과 N형웰(260) 사이의 소정의 간격에 대한 일실시예로 일반적인 CMOS 0.18㎛ 공정상에서는 0.6μm로 할 수 있다.The first P-type well 250 and the N-type well 260 and the second P-type well 270 and the N-type well 260 are spaced apart from each other by a predetermined distance have.

도 3은 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 32 로우 X 16 컬럼 MTP 메모리 셀 어레이 회로의 일실시예이다.3 is an embodiment of a 32 row X 16 column MTP memory cell array circuit of an MTP memory device according to the present invention.

공급전압은 전원(VDD, =1.8Vㅁ10%)의 단일 전원 공급 장치를 사용하였으며, 동작 모드는 소거 모드, 프로그램 모드, 읽기 모드, 리셋 모드를 지원한다. MTP 메모리 셀의 쓰기 시간은 5ms이고 액세스 시간은 200)ns이다.The power supply (VDD, = 1.8V, 10%) uses a single power supply, and the operation modes support the erase mode, the program mode, the read mode, and the reset mode. The write time of the MTP memory cell is 5 ms and the access time is 200 ns.

도 4. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 소거 모드에서 바이어스 전압 조건에 대한 일실시예이다.4. FIG. 4 illustrates an example of a bias voltage condition in the erase mode of the MTP memory device according to the present invention.

소거 모드(erase mode)에서는 선택된 셀의 컨트롤 게이트(CG, Control Gate)와 터널 게이트(TG, Tunnel Gate)에 각각 -8V, +8V를 인가하여 FN 터널링 방식으로 플로팅 게이트의 전자를 방출 시킨다. In the erase mode, -8V and + 8V are applied to the control gate (CG) and the tunnel gate (TG) of the selected cell to emit electrons of the floating gate by the FN tunneling method.

도 5. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 프로그램 모드에서 바이어스 전압 조건에 대한 일실시예이다.5 illustrates an example of a bias voltage condition in the program mode of the MTP memory device according to the present invention.

프로그램 모드에서는 선택된 셀의 컨트롤 게이트(CG, Control Gate)와 터널 게이트(TG, Tunnel Gate)에 각각 +8V, -8V를 인가하여 소거와 동일한 FN 터널링 방식으로 플로팅 게이트에 전자를 주입 시킨다. In the program mode, +8 V and -8 V are applied to the control gate (CG) and the tunnel gate (TG) of the selected cell, respectively, and electrons are injected into the floating gate by the same FN tunneling method as the erase.

도 6. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 읽기 모드에서 바이어스 전압 조건에 대한 일실시예이다.6. FIG. 6 illustrates an example of a bias voltage condition in a read mode of the MTP memory device according to the present invention.

읽기 모드에서 소거된 셀은 비트라인에 0V를 출력하는 반면, 프로그램 된 셀은 비트라인 스위치의 NMOS 트랜지스터의 문턱 전압(VT)의 손실로 인해 전원(VDD)-문턱전압(VT)만큼 상승(pull-up)된다. The erased cell in the read mode outputs 0V on the bit line while the programmed cell is boosted by the power supply (VDD) -threshold voltage (V T ) due to the loss of the threshold voltage (V T ) of the NMOS transistor of the bit line switch (pull-up).

도 7. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 사양에 대한 일실시예이다.7 is an embodiment of a specification of an MTP memory device according to the present invention.

도 8. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 블록도에 대한 일실시예이다.8 is a block diagram of an MTP memory device according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 MTP 메모리 장치는 동작 모드에 따라 컨트롤 신호를 발생시키는 컨트롤로직(Control logic), 컨트롤로직(Control logic)의 신호를 받아 워드라인(WL) 및 컨트롤 게이트(CG)신호를 출력하는 컨트롤 게이트 구동 회로(CG Driver), 입력 데이터를 인가받아 터널 게이트(TG) 신호를 출력하는 터널 게이트 구동 회로(TG Driver), MTP 메모리 셀(100, 200)을 포함한다.The MTP memory device according to the present invention includes a control logic for generating a control signal according to an operation mode, a control for outputting a word line WL and a control gate (CG) signal in response to a control logic signal, A gate drive circuit CG Driver, a tunnel gate drive circuit (TG Driver) receiving input data and outputting a tunnel gate (TG) signal, and MTP memory cells 100 and 200.

MTP 메모리 셀(100, 200) 어레이는 워드라인(WL), 컨트롤 게이트(CG) 및 터널 게이트(TG) 신호를 받아 데이터를 저장한다.The MTP memory cell array 100, 200 receives the word line WL, control gate CG, and tunnel gate (TG) signals to store data.

어드레스에 따라 다수개의 로우(row) 중에 하나를 선택하여 워드 라인(WL)과 컨트롤 게이트 구동 회로(CG Driver)의 노드에 전압을 공급하는 로우 드라이버, MTP 메모리 셀(100, 200) 어레이의 데이터를 래치하여 데이터 출력 포트로 출력하는 데이터 출력 버퍼 회로 및 컨트롤 게이트 구동 회로(CG Driver) 및 터널 게이트 구동 회로(TG Driver)에 필요한 고전압인 제1 전압(VPP, +4.75V), 제2 전압(VNN, -4.75V), 제3 전압(=제2 전압/2) 전압을 공급해주는 직류-직류 변환기를 추가로 더 포함한다.A row driver for selecting one of a plurality of rows according to an address and supplying a voltage to a node of a word line WL and a control gate driving circuit CG Driver and the data of an array of MTP memory cells 100 and 200 (VPP, + 4.75V) and the second voltage (VNN) required for the control gate drive circuit (CG Driver) and the tunnel gate drive circuit (TG Driver) , -4.75V), and a third voltage (= second voltage / 2) voltage.

MTP 메모리 장치는 읽기 모드에서 비트 라인(BL)의 데이터를 데이터 출력 버퍼 회로의 데이터 라인(DL)에 전달하는 비트 라인 스위치를 더 포함 한다.The MTP memory device further includes a bit line switch for transferring the data of the bit line (BL) in the read mode to the data line (DL) of the data output buffer circuit.

설계된 512b MTP의 블록도은 도 8에서 보는바와 같이 32 로우 X 16 컬럼의 MTP 메모리 셀(100, 200) 어레이, 동작 모드에 따라 제어 신호을 발생시키는 컨트롤 로직, 어드레스[4:0]에 따라 32개의 로우 중에 하나를 선택하여 워드라인, 컨트롤 게이트(CG, Control Gate) 노드에 전압을 공급하는 로우 드라이버, 읽기 모드(read mode)에서 비트라인의 데이터를 데이터 출력(DOUT) 버퍼의 입력인 데이터 라인(data line)에 전달해주는 비트라인 스위치(Bit line switch), 읽기 데이터인 데이터 라인(data line)을 읽어내기 위한 데이터 출력(DOUT) 버퍼, 터널 게이트(TG, Tunnel Gate) 드라이버 및 쓰기 기능에 필요한 고전압인 제1 전압(VPP, =+8V), 제2 전압(VNN, =-8V), 제3 전압(VNNL, =VNN/2) 전압을 공급해주는 직류-직류 변환기 회로로 구성되어 있다. 인터페이스 신호는 제어 신호(RSTb, READ, ERS, PGM), 어드레스[4:0], 입력 데이터(DIN)[15:0], 출력 데이터 데이터 출력(DOUT)[15:0]이 있다. 그리고 읽기와 쓰기는 워드 단위로 수행된다. The block diagram of the designed 512b MTP includes 32 rows X M columns of memory cells 100, 200 arrays, control logic for generating control signals in accordance with the mode of operation, 32 rows according to address [4: 0] A row driver for supplying a voltage to a word line, a control gate (CG) node by selecting one of the data lines (data) to be input to the data output (DOUT) buffer in a read mode, a bit line switch for transferring data to a line, a data output (DOUT) buffer for reading a data line (read data), a tunnel gate (TG) driver, and a high voltage And a DC-DC converter circuit for supplying a first voltage (VPP, = + 8V), a second voltage (VNN, = -8V), and a third voltage (VNNL, = VNN / 2). The interface signals include control signals RSTb, READ, ERS and PGM, addresses [4: 0], input data DIN [15: 0] and output data data outputs DOUT [15: 0]. Reading and writing are done word by word.

본 발명에 따른 MTP 메모리 셀(100, 200)은 프로그램하기 전에 소거 동작을 먼저 수행해야 한다. The MTP memory cells 100 and 200 according to the present invention must first perform an erase operation before programming.

도 9. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 소거 모드에 대한 타이밍도의 일실시예이다.9. FIG. 9 is a timing chart for the erase mode of the MTP memory device according to the present invention.

도 9는 소거 타이밍도(erase timing diagram)로 소거할 주소(a[4:0])를 먼저 인가한 뒤 소거 신호(ERS)를 전원(VDD)으로 인가하면 선택된 워드 셀의 데이터를 소거 시간(tERS)이후 소멸 시간(texer)에 지우게 된다. 이때, 읽기 신호(READ)와 프로그램 신호(PGM)은 인가되지 않으며, 리셋반전신호(RSTb)에는 전원(VDD)가 인가되어 있다. 소거 시간(tERS)은 직류-직류 변환기의 세팅 시간(settling time)을 고려하여 5ms이다. 9 shows an example of the erase timing of the selected word cell when the erase signal ERS is applied to the power supply VDD after the address a [4: 0] to be erased is first applied in an erase timing diagram, t ERS ) and then to the destruction time (t exer ). At this time, the read signal READ and the program signal PGM are not applied, and the power source VDD is applied to the reset inversion signal RSTb. The erase time t ERS is 5 ms considering the settling time of the DC-DC converter.

도 10. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 프로그램 모드에 대한 타이밍도의 일실시예이다.10 is a timing diagram for a program mode of the MTP memory device according to the present invention.

프로그램 타이밍도(program timing diagram)로 주소(a[4:0])와 입력 데이터를 먼저 인가한 상태에서 프로그램 신호(PGM)를 전원(VDD)으로 인가하면 선택된 워드 셀에 입력 데이터(DIN)[15:0]을 프로그램하게 된다. When the program signal PGM is applied to the power supply VDD while the address a [4: 0] and the input data are first applied in the program timing diagram, the input data DIN [ 15: 0].

이때, 읽기신호(READ)와 소거 신호(ERS)는 인가되지 않으며, 리셋반전신호(RSTb)에는 전원(VDD)가 인가되어 있다. At this time, the read signal READ and the erase signal ERS are not applied, and the power supply VDD is applied to the reset inversion signal RSTb.

도 11. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 읽기 모드에 대한 타이밍도의 일실시예이다.11 is a timing diagram for a read mode of the MTP memory device according to the present invention.

읽기 동작은 읽어낼 주소(a[4:0])를 먼저 인가한 후 읽기 신호(READ)를 전원(VDD)으로 인가하면 선택된 셀의 워드 데이터가 액세스 시간인 시간 증폭 변환 시간(tAC)이 지난 이후 데이터 출력(DOUT)[15:0] 포트로 출력된다. A read operation is to read address (a [4: 0]) the first when the applied and then a read signal (READ) is applied to the power supply (VDD) the word data of the selected cell is an access time period amplification conversion time (t AC) is Outputs to the data output (DOUT) [15: 0] port after the last.

도 12. 본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 리셋 모드에 대한 타이밍도의 일실시예이다.12 is a timing diagram for a reset mode of the MTP memory device according to the present invention.

리셋 모드(Reset mode)는 회로적으로 직류-직류 변환기 회로를 차단시키는 동시에 MTP 메모리를 준비대기(stand-by)상태로 만든다.The reset mode circuitatically turns off the DC-to-DC converter circuit and puts the MTP memory in a stand-by state.

이때, 소거 신호(ERS)와 프로그램 신호(PGM)은 인가되지 않으며, 리셋반전신호(RSTb)에는 전원(VDD)가 인가되어 있다. At this time, the erase signal ERS and the program signal PGM are not applied, and the power source VDD is applied to the reset inversion signal RSTb.

본 발명에 따른 MTP 메모리 장치의 일실시예로, 0.18㎛ 일반적인 CMOS 공정상에서는 10,000번의 기록동작(write cycles), 10년의 데이터 보전 특성을 보장하기 위해서 소자에 인가되는 최대 전압을 8.5V 이내로 제한하고 있다. In an embodiment of the MTP memory device according to the present invention, in order to ensure 10,000 write cycles and 10 years of data integrity in a 0.18 mu m general CMOS process, the maximum voltage applied to the device is limited to 8.5 V or less have.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the present invention.

100, 200 : MTP 메모리 셀 110, 210 : 컨트롤 게이트 모스 커패시터
120, 220 : 터널 게이트_센스 트랜지스터
130, 230 : 셀렉트 트랜지스터
100, 200: MTP memory cell 110, 210: control gate MOS capacitor
120, 220: Tunnel gate sense transistor
130, 230: select transistor

Claims (7)

MTP 메모리 셀로 구성된 MTP 메모리 장치에 있어서,
상기 MTP 메모리 셀은
제1 P형웰영역(PW)에 형성되며 제1 단자 및 제2 단자에 컨트롤 게이트 구동 회로(CG Driver)가 연결되고, 제3 단자는 플로팅게이트(FG)에 연결된 컨트롤 게이트 모스 커패시터(MC1);
제2 P형웰영역(PW)에 형성되며 제2 단자에 터널 게이트(TG)가 연결되고, 제3 단자는 상기 플로팅게이트(FG)와 연결되는 터널 게이트_센스 트랜지스터(MN1); 및
상기 제2 P형웰영역(PW)에 형성되며 제1 단자에 비트 라인(BL)이 연결되고, 제2 단자는 터널 게이트_센스 트랜지스터(MN1)의 제1 단자와 연결되며, 제3 단자는 워드 라인(WL)이 연결되는 셀렉트 트랜지스터(MN2);로 구성되며,
상기 터널 게이트_센스 트랜지스터(MN1)와 상기 셀렉트 트랜지스터(MN2)는 상기 제2 P형웰영역(PW)을 공유하고,
상기 제1 P형웰영역(PW)과 상기 제2 P형웰영역(PW)사이에 딥엔웰영역(DNW)이 위치하고, 상기 딥엔웰영역(DNW) 내부에 N형웰(NW)이 위치하며, 내부에 위치한 상기 N형웰(NW)은 상기 제1 P형웰영역(PW) 또는 상기 제2 P형웰영역(PW)과 이격되는 것을 특징으로 하는 MTP 메모리 장치
1. An MTP memory device comprising an MTP memory cell,
The MTP memory cell
A control gate MOS capacitor MC1 formed in the first P-type well region PW and having a first terminal and a second terminal connected to a control gate driving circuit CG Driver and a third terminal connected to the floating gate FG;
A tunnel gate sense transistor MN1 formed in the second P-type well region PW and having a second terminal connected to the tunnel gate TG and a third terminal connected to the floating gate FG; And
A bit line BL is connected to the first terminal, a second terminal is connected to the first terminal of the tunnel gate sense transistor MN1, and a third terminal is formed in the second P type well region PW, And a select transistor MN2 to which a line WL is connected,
The tunnel gate sense transistor MN1 and the select transistor MN2 share the second P-type well region PW,
A deep-n-well region DNW is located between the first P-type well region PW and the second P-type well region PW, an N-type well NW is located inside the deep-n-well region DNW, Wherein the N-type well (NW) located at the first P-type well region (PW) is spaced from the first P-type well region (PW) or the second P-
제 1항에 있어서, 상기 터널 게이트_센스 트랜지스터(MN1)는
FN 터널링 방식으로 상기 플로팅게이트(FG)의 전자를 방출시키거나 상기 플로팅게이트(FG)로 전자를 주입하는 것을 특징으로 하는 MTP 메모리 장치
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the tunnel gate sense transistor MN1
Wherein the floating gate (FG) emits electrons by the FN tunneling method or injects electrons into the floating gate (FG)
제 1항에 있어서, 상기 컨트롤 게이트 모스 커패시터(MC1)는
커플링 커패시터 역할을 하는 것을 특징으로 하는 MTP 메모리 장치
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the control gate MOS capacitor (MC1)
MTP memory device characterized by acting as a coupling capacitor
제 1항에 있어서, 상기 셀렉트 트랜지스터(MN2)는
과소거 되었을 때 상기 비트 라인(BL)에서의 오프-누설전류를 감소시키는 것을 특징으로 하는 MTP 메모리 장치
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the select transistor (MN2)
Leakage current in the bit line (BL) when the memory cell is over-erased.
제 1항에 있어서,
상기 컨트롤 게이트 모스 커패시터(MC1), 상기 터널 게이트_센스 트랜지스터(MN1) 및 상기 셀렉트 트랜지스터(MN2)의 딥엔웰영역(DNW)을 공유하는 것을 특징으로 하는 MTP 메모리 장치
The method according to claim 1,
(DNW) of the control gate MOS capacitor (MC1), the tunnel gate sense transistor (MN1) and the select transistor (MN2).
제 1항에 있어서, 상기 MTP 메모리 장치는
동작 모드에 따라 컨트롤 신호를 발생시키는 컨트롤로직;
상기 컨트롤로직의 신호를 받아 워드라인(WL) 및 컨트롤 게이트(CG)신호를 출력하는 컨트롤 게이트 구동 회로(CG Driver);
입력 데이터를 인가받아 터널 게이트(TG) 신호를 출력하는 터널 게이트 구동 회로(TG Driver);
상기 MTP 메모리 셀을 포함하며, 상기 워드라인(WL), 상기 컨트롤 게이트(CG) 및 상기 터널 게이트(TG) 신호를 받아 데이터를 저장하는 MTP 메모리 셀 어레이;
어드레스에 따라 다수개의 로우(row) 중에 하나를 선택하여 상기 워드 라인(WL)과 상기 컨트롤 게이트 구동 회로(CG Driver)의 노드에 전압을 공급하는 로우 드라이버(30);
상기 MTP 메모리 셀 어레이의 데이터를 래치하여 데이터 출력 포트로 출력하는 데이터 출력 버퍼 회로; 및
상기 컨트롤 게이트 구동 회로(CG Driver) 및 상기 터널 게이트 구동 회로(TG Driver)에 필요한 고전압인 제1 전압(VPP, +4.75V), 제2 전압(VNN, -4.75V), 제3 전압(=제2 전압/2) 전압을 공급해주는 직류-직류 변환기(70);를 추가로 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 MTP 메모리 장치
2. The apparatus of claim 1, wherein the MTP memory device
Control logic for generating a control signal according to the operation mode;
A control gate driving circuit (CG Driver) for receiving a signal of the control logic and outputting a word line (WL) and a control gate (CG) signal;
A tunnel gate driving circuit (TG Driver) receiving input data and outputting a tunnel gate (TG) signal;
An MTP memory cell array including the MTP memory cell and storing data by receiving the word line (WL), the control gate (CG), and the tunnel gate (TG) signal;
A row driver (30) for selecting one of a plurality of rows according to an address to supply a voltage to a node of the word line (WL) and a node of the control gate drive circuit (CG Driver);
A data output buffer circuit for latching data of the MTP memory cell array and outputting the latched data to a data output port; And
(VPP, + 4.75V), the second voltage (VNN, -4.75V), and the third voltage (= 0V) required for the control gate drive circuit (CG Driver) and the tunnel gate drive circuit DC converter 70 for supplying a first voltage / second voltage to the MTP memory device 70. The MTP memory device 70 further includes a DC /
제 1항에 있어서, 상기 MTP 메모리 장치는
읽기 모드에서 상기 비트 라인(BL)의 데이터를 데이터 출력 버퍼 회로의 데이터 라인(DL)에 전달하는 비트 라인 스위치(40);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MTP 메모리 장치
2. The apparatus of claim 1, wherein the MTP memory device
And a bit line switch (40) for transferring data of the bit line (BL) to a data line (DL) of a data output buffer circuit in a read mode.
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