KR20070033094A - The flash memory and the driving method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 플래쉬 메모리에서 지움(Erase)을 수행하는 순서도이다.1 is a flowchart of erasing from a flash memory.
도 2는 플래쉬 메모리에서 지움(Erase)의 단계를 수행함에 따라 변화하는 셀 전압을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating cell voltages that change as the erase phase is performed in the flash memory.
도 3은 플래쉬 메모리에서의 전압 및 커패시턴스 관계를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a voltage and capacitance relationship in a flash memory.
도 4는 셀 전압과 게이트의 폭에 대한 셀 지움(Erase) 에러를 도시한 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing cell erasure error versus cell voltage and gate width.
도 5는 게이트 폭에 따른 소스측 저항의 변화를 도시한 그래프이다.5 is a graph illustrating a change in source side resistance according to a gate width.
도 6은 게이트 폭에 따른 셀 전류의 변화를 도시한 그래프이다.6 is a graph illustrating a change in cell current according to a gate width.
도 7은 셀 전압과 게이트 폭에 대하여 오버타임 지움(Erase) 에러를 도시한 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating an over time erasure error with respect to the cell voltage and the gate width.
도 8 및 도 9는 본 발명을 적용하기 전과 적용한 후의 지움(Erase) 에러의 변화를 도시한 그래프이다.8 and 9 are graphs showing changes in erase error before and after applying the present invention.
본 발명은 플래쉬 메모리에 대한 발명이다. 좀더 상세하게는 NOR형 플래쉬 메모리의 지움(Erase)시 발생하는 에러를 줄이기 위한 발명이다.The present invention relates to a flash memory. More specifically, the present invention is to reduce an error occurring when erasing the NOR flash memory.
일반적으로 플래쉬 메모리는 EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)의 장점을 동시에 구현하고자 하는 데서 출발한 것으로, 전기적으로 데이터의 프로그래밍과 소거가 가능하면서도 간단한 제조 공정 및 소형화된 칩 사이즈 등의 면에서 낮은 제조단가를 지향한다.In general, flash memory starts with the purpose of simultaneously implementing the advantages of erasable programmable read only memory (EPROM) and electrically erasable programmable read only memory (EEPROM). It is aimed at low manufacturing cost in terms of chip size.
또한, 플래쉬 메모리는 전원이 끊겨도 데이터가 소멸되지 않는 비휘발성 반도체 메모리지만 정보의 프로그래밍과 소거(Erase)가 시스템 내에서 전기적으로 용이하게 이루어진다는 점에서 RAM(Random Access Memory)의 성격을 가지므로, 메모리 카드나 휴대용 사무 자동화 기기의 하드디스크를 대체하는 기억 장치 등에 이용되고 있다.In addition, the flash memory is a nonvolatile semiconductor memory that does not lose data even when the power supply is interrupted. However, since the flash memory is easily electrically programmed and erased in the system, it is a random access memory (RAM). It is used for the memory device which replaces the hard disk of a memory card or a portable office automation device.
이러한 플래쉬 메모리에서 데이터의 프로그래밍은 핫 일렉트론(hot electron)의 주입에 의해 이루어진다. 즉, 소스와 드레인 간에 걸리는 포텐셜(potential) 차이에 의해 채널 내에서 핫 일렉트론이 발생되면 그 중 게이트를 이루는 다결정 실리콘과 산화막 사이의 포텐셜 장벽 이상의 에너지를 얻은 일부 일렉트론이 컨트롤(control) 게이트에 걸리는 높은 전기장에 의해 플로팅(floating) 게이트로 이동하여 저장된다.The programming of data in such flash memory is by injection of hot electrons. In other words, when hot electrons are generated in a channel due to potential differences between a source and a drain, some of the electrons having energy above the potential barrier between the polycrystalline silicon forming the gate and the oxide layer are high at the control gate. It is moved and stored by the electric field to the floating gate.
플래쉬 메모리는 NAND형 플래쉬 메모리와 NOR형 플래쉬 메모리가 있다. NAND 형 플래쉬 메모리는 메모리 셀이 직렬로 연결된 구조를 가지는 플래쉬 메모리이며, NOR형 플래쉬 메모리는 메모리 셀이 병렬로 연결된 구조를 가지는 플래쉬 메모리이다. Flash memory includes NAND flash memory and NOR flash memory. A NAND type flash memory is a flash memory having a structure in which memory cells are connected in series, and a NOR type flash memory is a flash memory having a structure in which memory cells are connected in parallel.
NAND형 플래쉬 메모리에 비하여 NOR형 플래쉬 메모리는 억세스(random access)하는 데 걸리는 시간이 짧다는 장점이 있으나, 지움(Erase) 속도는 느리다는 단점이 있다.Compared to NAND flash memory, NOR flash memory has a short time for access (random access), but has a disadvantage of slow erasing.
도 1 및 도 2를 참고로 하여 NOR 형 플래쉬 메모리의 지움(Erase) 단계를 살펴본다.Referring to FIGS. 1 and 2, an erase step of the NOR type flash memory will be described.
도 1은 플래쉬 메모리에서 지움(Erase)을 수행하는 순서도이고, 도 2는 플래쉬 메모리에서 지움(Erase)의 단계를 수행함에 따라 변화하는 셀 전압을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating erasing in a flash memory, and FIG. 2 is a diagram illustrating a cell voltage that changes as the erasing is performed in a flash memory.
지움(Erase)을 위해서 우선 해당 블록(block)을 선 프로그램(pre-program) 한다(S1). 선 프로그램으로 인하여 블랙내의 각 셀의 전압은 높아진다(도 2 참조). 그 후 지움(Erase) 단계를 진행한다. 그렇게 되면, 셀 전압이 낮아지게 되는데, 지움 확인(Erase Verify) 단계에서는 셀 전압이 일정 값(도 2의 점선)의 전압보다 낮은지를 확인한다. 이때, 셀 전압이 일정 값보다 높으면 다시 지움(Erase) 단계를 수행하고, 셀 전압이 너무 낮아진 경우에는 이를 정정하는 후 프로그램(post-program)단계를 수행한다(S4). 후 프로그램 단계는 도 2의 ①과 같이 정규 범위 밖의 전압값을 정상 범위의 전압값(②)으로 변화시킨다.In order to erase, the block is first pre-programmed (S1). Due to the preprogramming, the voltage of each cell in the black is high (see Fig. 2). Then proceed with the Erase phase. If so, the cell voltage is lowered. In the erase verify step, it is checked whether the cell voltage is lower than a predetermined value (dotted line in FIG. 2). In this case, if the cell voltage is higher than a predetermined value, the erase step is performed. If the cell voltage is too low, the erase step is corrected and then a post-program step is performed (S4). The program step changes the voltage value outside the normal range to the
NOR 형 플래쉬 메모리에서 지움(Erase) 속도가 느린 이유는 블록(block) 단위로 지움(Erase)을 실행하기 때문에 블록 내에서 지워진 셀과 프로그램된 셀이 공 존하여 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이 선 프로그램(Pre-program) 단계, 지움(Erase) 단계, 지움 확인(Erase Verify) 단계 및 후 프로그램(Post-program) 단계를 거쳐야 하며, 확인 단계에서 Erase에서 요청하는 셀 전압이하로 떨어지지 않은 경우에는 다시 Erase 단계부터 반복해야하기 때문이다.The reason why the erase speed is slow in the NOR type flash memory is because erase is executed in units of blocks, and the erased cells and the programmed cells coexist in the block as shown in FIG. Pre-program phase, Erase phase, Erase verify phase, and post-program phase must be completed. If the verification phase does not fall below the cell voltage requested by Erase, This is because you have to repeat from the Erase step.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 NOR형 플래쉬 메모리에서 지움(Erase) 단계에서 발생하는 에러를 제거하고 그 속도를 향상시키고자 한다.The technical problem to be achieved by the present invention is to eliminate the error occurring in the erasing (Erase) step in the NOR flash memory and to improve the speed.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 셀 전압과 게이트 폭을 최적화한다.In order to solve this problem, the present invention optimizes the cell voltage and the gate width.
구체적으로, 본 발명에 따른 플래쉬 메모리는 반도체 기판의 소자 영역 상부의 일부 영역에 형성된 게이트 산화막; 상기 게이트 산화막 상부에 형성된 플로팅 게이트; 상기 플로팅 게이트 상부에 형성된 유전막; 상기 유전막 상부에 형성된 컨트롤 게이트; 상기 반도체 기판의 소자 영역에 불순물이 주입된 소스/드레인 영역을 포함하는 NOR형 플래쉬 메모리에서, 상기 플로팅 게이트에 걸리는 전압을 낮추고 상기 플로팅 게이트의 폭을 조절하여 상기 플래쉬 메모리의 지움 에러를 줄인다.Specifically, a flash memory according to the present invention may include a gate oxide film formed on a portion of an upper portion of an element region of a semiconductor substrate; A floating gate formed on the gate oxide layer; A dielectric layer formed on the floating gate; A control gate formed on the dielectric layer; In a NOR type flash memory including a source / drain region in which impurities are implanted in an element region of the semiconductor substrate, a voltage applied to the floating gate is lowered and a width of the floating gate is adjusted to reduce an erase error of the flash memory.
상기 플로팅 게이트에 걸리는 전압은 플래쉬 메모리가 동작하는 플로팅 게이트의 전압 중 가장 낮은 전압이 걸리도록 할 수 있다.The voltage applied to the floating gate may cause the lowest voltage among the voltages of the floating gate in which the flash memory operates.
상기 플로팅 게이트에 걸리는 전압은 3.5×1013atoms/cm2일 수 있다.The voltage across the floating gate may be 3.5 × 10 13 atoms /
상기 플로팅 게이트의 폭은 0.230 내지 0.255㎛일 수 있다.The width of the floating gate may be 0.230 to 0.255 μm.
상기 플로팅 게이트의 폭은 0.240㎛일 수 있다.The width of the floating gate may be 0.240 μm.
본 발명에 따른 플래쉬 메모리 동작 방법은 반도체 기판의 소자 영역 상부의 일부 영역에 형성된 게이트 산화막, 상기 게이트 산화막 상부에 형성된 플로팅 게이트, 상기 플로팅 게이트 상부에 형성된 유전막, 상기 유전막 상부에 형성된 컨트롤 게이트, 상기 반도체 기판의 소자 영역에 불순물이 주입된 소스/드레인 영역을 포함하는 NOR형 플래쉬 메모리를 동작시키는 방법에서, 상기 플래쉬 메모리의 동작시 상기 플로팅 게이트에 걸리는 전압값 중 가장 낮은 전압이 걸리도록 한다.A flash memory operating method according to an exemplary embodiment of the present invention includes a gate oxide film formed on a portion of an upper portion of an element region of a semiconductor substrate, a floating gate formed on the gate oxide film, a dielectric film formed on the floating gate, a control gate formed on the dielectric film, and the semiconductor. In a method of operating a NOR type flash memory including a source / drain region in which impurities are implanted in a device region of a substrate, the lowest voltage among voltage values applied to the floating gate is applied when the flash memory is operated.
상기 플로팅 게이트에 걸리는 전압은 3.5×1013atoms/cm2일 수 있다.The voltage across the floating gate may be 3.5 × 10 13 atoms /
상기 플로팅 게이트의 폭은 0.230 내지 0.255㎛일 수 있다.The width of the floating gate may be 0.230 to 0.255 μm.
상기 플로팅 게이트의 폭은 0.240㎛일 수 있다.The width of the floating gate may be 0.240 μm.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the other part being "right over" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
먼저 플래쉬 메모리에서 지움(Erase) 관련 중요 인자가 무엇인지 아래와 같은 과정을 통하여 추출하였다.First, the important factors related to erasing from the flash memory are extracted through the following process.
우선 IQC(In line Quality Control)와 PCM(Process Control Monitoring) 데이터를 가지고 문제가 발생하는 지움(Erase) 에러에 대해 상관 분석을 실시하여 셀 전압과 게이트 폭이 중요 인자로 주목되었으며, 이 인자들이 중요 인자인지 상술한 상관 분석을 토대로 실험하여 이 인자들이 중요 인자임을 확인하였다. 이하에서는 셀 전압과 게이트 폭이라는 인자를 중심으로 NOR형 플래쉬 메모리의 지움(Erase) 에러의 개선 방향을 살펴본다. 여기서 셀 전압은 플로팅 게이트에 인가되는 전압이며, 게이트 폭은 비트 라인 방향(소스 영역에서 드레인 영역을 향하는 방향 또는 그 반대 방향)의 플로팅 게이트의 폭을 의미한다. 이하에서는 셀 전압 또는 게이트 폭이라고 표현한다.First, we analyzed the error caused by Inline Quality Control (IQC) and PCM (Process Control Monitoring) data, and analyzed the error. Based on the correlation analysis described above, it was confirmed that these factors are important factors. Hereinafter, the improvement direction of the erasing error of the NOR flash memory will be described based on the factors such as the cell voltage and the gate width. The cell voltage is a voltage applied to the floating gate, and the gate width refers to the width of the floating gate in the bit line direction (the direction from the source region to the drain region or vice versa). Hereinafter, it is expressed as a cell voltage or a gate width.
NOR형 플래쉬 메모리는 지움(Erase)단계에서 발생하는 에러가 전체 발생하는 에러 중 통계적으로 약 42%정도를 차지하여 NOR형 플래쉬 메모리에서 개선해야할 중요한 부분으로 인식되고 있다.NOR-type flash memory accounts for about 42% of all errors that occur during erasure, and it is recognized as an important part to improve in NOR-type flash memory.
지움(Erase)단계에서 발생하는 에러의 종류를 구분하여 살펴보면 셀이 지워지지 않아서 발생하는 셀 지움(Erase)에러와 지워지는 속도가 늦어 일정시간 내에도 지워지지 않은 채로 남게되는 오버타임 지움(Erase) 에러 등이 있다. 이 두 종 류의 에러가 NOR형 플래쉬 메모리의 지움(Erase)단계에서 발생하는 에러 중 50%를 넘는다.If you look at the types of errors that occur in the erasing phase, you can see the erasing errors caused by the cells not being erased and the over-erasing erasing errors that remain undeleted within a certain time due to the speed of erasing. There is this. These two types of errors exceed 50% of the errors that occur during erasing of NOR flash memory.
이에 이하에서는 셀 지움(Erase)에러와 오버타임 지움(Erase) 에러를 중심으로 이를 개선하는 방법을 살펴본다.In the following, a method of improving the error will be described based on an erasure error and an overtime erasure error.
먼저 셀 지움(Erase)에러는 셀에서 흐르는 셀 전류가 일정 수준 이하의 값을 가져 지움(Erase) 상태로 인식되지 못하는 경우에 발생하는 에러이다. 이를 향상시키기 위해서는 셀 전류를 증가시켜야 하는데, 동일한 조건에서 셀 전류를 증가시키기 위해서는 셀 전류가 체감하는 저항을 줄여주어야 한다. 셀 전류가 흐르는 부분이 플로팅 게이트의 하부이므로 이 부분의 길이 즉, 게이트 폭을 줄여 체감 저항을 줄인다.First, the Erase error is an error that occurs when the cell current flowing in the cell is not recognized as an Erase state. To improve this, it is necessary to increase the cell current, but to increase the cell current under the same conditions, it is necessary to reduce the resistance experienced by the cell current. Since the part of the cell current flows under the floating gate, the length of the part, that is, the gate width, is reduced to reduce the haptic resistance.
한편, 지움(Erase)이라는 과정은 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이 셀 전압을 일정 수준 이하로 낮추는 것을 의미하므로 셀 전압이 높으면 높을수록 지움(Erase) 에러가 발생할 가능성이 크다.On the other hand, since the erase process means lowering the cell voltage to a predetermined level or less, as shown in FIG. 2, the higher the cell voltage, the greater the possibility of erasure error.
이러한 내용은 도 4에서 그래프로 도시하고 있다. 도 4는 셀 전압과 게이트의 폭에 따른 셀 지움(Erase) 에러를 도시하고 있다. 여기서 셀 전압의 단위는 atoms/cm2로 해당 값에 1013을 곱하여야 해당 값이 되며, 게이트 폭의 단위는 ㎛이다.This is illustrated graphically in FIG. 4. 4 illustrates a cell erase error according to the cell voltage and the width of the gate. Here, the unit of the cell voltage is atoms /
도 4에서 알 수 있는 바와 같이 셀 전압이 크면 클수록 셀 지움(Erase) 에러가 증가하는 것을 알 수 있다. 즉, 지움(Erase) 단계가 셀 전압을 일정 수준 이하 로 낮추는 것이므로 셀 전압이 증가할수록 에러가 증가한다.As can be seen in FIG. 4, the larger the cell voltage, the greater the erasure error. That is, since the erase step is to lower the cell voltage below a certain level, the error increases as the cell voltage increases.
또한, 게이트 폭이 커질수록 셀 지움(Erase) 에러도 함께 커지는 것을 알 수 있다. 이는 셀 전류가 체감하는 저항값이 증가하기 때문이다.In addition, it can be seen that as the gate width increases, the cell erase error also increases. This is because the resistance value experienced by the cell current increases.
도 4의 그래프를 상세하게 살펴보면, 셀 전압에 따른 셀 지움(Erase) 에러의 변화보다 게이트 폭에 따른 셀 지움(Erase) 에러의 변화가 더 큰 것을 알 수 있다. 즉, 셀 전압보다 게이트 폭에 의하여 셀 지움(Erase) 에러가 좌우된다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 게이트 폭이 증가할수록 셀 지움(Erase) 에러가 증가하는데 특히 0.255㎛ 이상에서 급격하게 셀 지움(Erase) 에러가 증가하는 것을 확인할 수 있다.Looking at the graph of FIG. 4 in detail, it can be seen that the change of the cell erase error according to the gate width is larger than the change of the cell erase error according to the cell voltage. That is, it can be confirmed that the cell erase error is more dependent on the gate width than the cell voltage. In addition, as the gate width increases, the erasure error increases. In particular, the erasure error increases rapidly at 0.255 μm or more.
한편, 게이트 폭에 따른 소스측 저항(Rs)과 셀 전류는 각각 도 5 및 도 6에서 도시하고 있다. 여기서 도 5 및 도 6의 X축 단위는 ㎛이고, 도 5의 Y축 단위는 Ω/cell이고, 도 6의 Y축 단위는 ㎂이다.Meanwhile, the source side resistance Rs and the cell current according to the gate width are shown in FIGS. 5 and 6, respectively. Here, the X-axis unit of FIGS. 5 and 6 is μm, the Y-axis unit of FIG. 5 is Ω / cell, and the Y-axis unit of FIG. 6 is ㎂.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이 게이트 폭이 증가할수록 소스측 저항(Rs)도 증가한다. 그러나 소스측 저항(Rs)은 게이트 폭이 증가할 때 0.255 ㎛ 부분에서 포화되어 소스측 저항(Rs)의 증가율이 급감하고 있다. 이에 따라 도 6에서 도시하고 있는 바와 같이 게이트 폭이 증가할수록 소스측 저항(Rs)이 증가하여 셀 전류가 체감하는 저항이 증가하며, 그에 따라 셀 전류는 줄어든다. As can be seen in FIG. 5, as the gate width increases, the source side resistance Rs also increases. However, the source side resistor Rs is saturated in the 0.255 占 퐉 portion as the gate width increases, and the increase rate of the source side resistor Rs decreases sharply. Accordingly, as shown in FIG. 6, as the gate width increases, the source side resistance Rs increases to increase the resistance of the cell current, thereby decreasing the cell current.
도 5와 도 6을 통해서 게이트 폭에 따른 소스측 저항(Rs)과 셀 전류의 변화를 알 수 있으며, 그 결과 도 4와 같이 게이트 폭에 따라 셀 지움(Erase) 에러가 증가하는 원인을 확인할 수 있다.5 and 6, the variation of the source side resistance (Rs) and the cell current according to the gate width can be seen. As a result, as shown in FIG. 4, the cause of the increase in the cell erasure error can be confirmed. have.
이하에서는 NOR형 플래쉬 메모리에서 오버타임 지움(Erase) 에러에 대하여 살펴본다.Hereinafter, an over time erasure error will be described in a NOR flash memory.
오버타임 지움(Erase) 에러는 지워지는 속도가 늦어 일정시간 내에 지워지지 않는 에러이다.Over time erasure (Erase) error is an error that can not be erased within a certain time due to the slow erase speed.
지움(Erase) 속도는 플로팅 게이트에서 기판으로 전자가 유출 또는 유입되는 터널링 전류와 깊은 관계가 있는데, 터널링 전류는 플로팅 게이트에 인가되는 전압과 터널 옥사이드 층의 면적에 비례한다.The Erase rate is deeply related to the tunneling current through which electrons flow out or flow from the floating gate to the substrate, which is proportional to the voltage applied to the floating gate and the area of the tunnel oxide layer.
컨트롤 게이트와 플로팅 게이트간에 커플링 비(coupling ratio)가 일정할 때 컨트롤 게이트에 인가되는 전압을 낮추면 플로팅 게이트에 인가되는 전력은 증가하고 그 결과 터널링 전류가 증가하여 플로팅 게이트에 저장된 전자가 기판으로 빨리 터널링된다. 그러므로 셀 전압이 낮을수록 지움(Erase) 속도는 증가하고 오버타임 지움(Erase) 에러는 감소한다.Reducing the voltage applied to the control gate when the coupling ratio between the control gate and the floating gate is constant increases the power applied to the floating gate, resulting in an increase in the tunneling current, resulting in fast transfer of electrons stored in the floating gate to the substrate. Tunneled. Therefore, the lower the cell voltage, the faster the erase rate and the less the overtime erase error.
또한, 게이트 폭이 크면 상대적으로 터널 옥사이드와 중첩하는 면적이 증가하여 플로팅 게이트의 전자가 단위시간에 더 많이 기판으로 터널링될 수 있다. 따라서 셀 전압이 낮고 게이트 폭이 크면 터널링 전류가 증가하여 지움(Erase) 속도가 증가한다.In addition, when the gate width is large, the area overlapping with the tunnel oxide is relatively increased, so that more electrons in the floating gate can be tunneled to the substrate in unit time. Therefore, when the cell voltage is low and the gate width is large, the tunneling current is increased to increase the erase speed.
이는 도 7에서 도시되어 있다. 여기서 셀 전압의 단위는 atoms/cm2로 해당 값에 1013을 곱하여야 해당 값이 되며, 게이트 폭의 단위는 ㎛이다.This is illustrated in FIG. 7. Here, the unit of the cell voltage is atoms /
도 7에서 알 수 있는 바와 같이 셀 전압이 증가하면 지움(Erase) 속도가 낮 아져서 오버타임 지움(Erase) 에러가 증가한다. 특히 3.5×1013atoms/cm2 이상 4.0×1013atoms/cm2 이하에서는 오버타임 지움(Erase) 에러가 급격히 증가하는데, 4.0×1013atoms/cm2 이상에서는 그 증가율이 감소하는 것을 알 수 있다.As can be seen in FIG. 7, as the cell voltage increases, the erase speed is lowered, thereby increasing the overtime erase error. In particular, over 3.5 × 10 13 atoms /
한편, 게이트 폭이 증가할수록 오버타임 지움(Erase) 에러는 도 7에서 도시하고 있는 바와 같이 일정한 기울기로 감소한다.On the other hand, as the gate width increases, the over time erasure error decreases with a constant slope as shown in FIG. 7.
그러므로 오버타임 지움(Erase) 에러를 감소시키기 위해서는 셀 전압은 낮은 것이 바람직하며, 게이트 폭은 큰 것이 바람직하다.Therefore, in order to reduce over time erasure error, the cell voltage is preferably low, and the gate width is preferably large.
셀 지움(Erase) 에러를 나타내는 도 4와 오버타임 지움(Erase) 에러를 타나내는 도 7의 결과를 종합하면 다음과 같다.Combining the results of FIG. 4 representing a cell erasure error and FIG. 7 representing an overtime erasure error are as follows.
셀 지움(Erase) 에러를 줄이기 위해서는 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이 셀 전압은 낮은 것이 좋고 게이트 폭은 좁은 것이 좋다. 그러나 오버타임 지움(Erase) 에러를 줄이기 위해서는 도 7에서 도시하고 있는 바와 같이 셀 전압은 낮은 것이 좋고 게이트 폭은 큰 것이 좋다.In order to reduce the erasure error, as shown in FIG. 4, the cell voltage is preferably low and the gate width is narrow. However, in order to reduce the over time erasure error, as shown in FIG. 7, the cell voltage is preferably low and the gate width is large.
셀 전압은 낮으면 낮을수록 셀 지움(Erase) 에러와 오버타임 지움(Erase) 에러를 모두 줄일 수 있으므로 셀 전압은 가장 낮은 값을 가지도록 설정한다. 그러나 게이트 폭은 셀 지움(Erase) 에러와 오버타임 지움(Erase) 에러를 모두 줄이는데 있어서 트레이드 오프(trade-off)관계가 있다. 즉, 게이트 폭이 좁으면 셀 지움(Erase) 에러는 줄어드나 오버타임 지움(Erase) 에러는 증가한다. 그러므로 게이트 폭을 일정 수준에서 정해야하는데, 도 4와 도 7을 참고하면 다음과 같은 결과 를 유추할 수 있다.The lower the cell voltage, the lower the cell erasure error and the overtime erasure error, so set the cell voltage to have the lowest value. However, the gate width is trade-off in reducing both erasure and overtime erasure errors. That is, when the gate width is narrow, the erasure error is reduced, but the overtime erasure error is increased. Therefore, the gate width must be determined at a predetermined level. Referring to FIGS. 4 and 7, the following results can be inferred.
도 4에서 게이트 폭에 따른 셀 지움(Erase) 에러율을 살펴보면 0.255㎛를 기준으로 이보다 큰 값에서 에러율이 급격하게 커지는 것을 알 수 있고, 도 7에서는 전체적으로 일정한 기울기로 에러율이 변하는 것을 확인할 수 있다.Looking at the cell erasure error rate according to the gate width in Figure 4 it can be seen that the error rate is rapidly increased at a value larger than this based on 0.255㎛, in Figure 7, it can be seen that the error rate is changed by a constant slope as a whole.
그러므로 셀 지움(Erase) 에러와 오버타임 지움(Erase) 에러를 모두 줄이기 위해서는 0.255㎛보다 작은 것이 바람직하나 너무 작아서는 안된다. 이러한 기준으로 다양한 게이트 폭을 설정하여 검토한 결과 0.240㎛ 전후의 값을 가지는 것이 가장 바람직하다는 것을 확인하였다.Therefore, in order to reduce both erasure error and overtime erasure error, it is desirable to be smaller than 0.255 mu m, but not too small. As a result of examining various gate widths based on these criteria, it was confirmed that it was most preferable to have a value of around 0.240 μm.
그러므로 본 실험을 통하여 NOR형 플래쉬 메모리의 지움(Erase) 에러를 줄이기 위하여 셀 전압과 게이트 폭을 표 1의 값을 가지도록 변경하는 것이 바람직하다.Therefore, it is desirable to change the cell voltage and gate width to have the values shown in Table 1 in order to reduce the erasure error of the NOR flash memory through this experiment.
표 1에서 나타내고 있는 바와 같이 종래와 다른 셀 전압과 게이트 폭을 이용함으로서 도 8 및 도 9와 같은 결과를 얻을 수 있다.As shown in Table 1, the results shown in FIGS. 8 and 9 can be obtained by using a cell voltage and a gate width different from those of the prior art.
도 8에서 도시하고 있는 바와 같이 셀 전압과 게이트 폭을 개선함으로 인하여 지움(Erase) 에러 비율이 전체적으로 감소하였고, 기타 에러의 비율도 6% 감소하고 그 결과 일드(yield)의 비율이 크게 증가하여 일드(yield)가 39%나 개선된 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 8, the erasure error rate is reduced overall by improving the cell voltage and the gate width, and the other error rate is also reduced by 6%, resulting in a large increase in the yield rate. You can see that the yield has improved by 39%.
한편, 도 9에서는 전체 지움(Erase) 에러를 도시하고 있다. 도 9와 같이 셀 전압과 게이트 폭을 개선함으로써 전체적인 지움(Erase) 에러율이 큰 폭으로 줄었다는 것을 알 수 있다. 특히 적용 전의 전체 에러율을 100으로 할 때, 적용 후의 전체 에러율은 18로 82%나 에러율을 감소시키는 결과를 보여준다.Meanwhile, FIG. 9 illustrates an Erase error. As shown in FIG. 9, it can be seen that the overall erasure error rate is greatly reduced by improving the cell voltage and the gate width. In particular, when the total error rate before application is 100, the overall error rate after application is 18, which shows a result of reducing the error rate by 82%.
이상과 같이 셀 전압과 게이트 폭을 조절하여 NOR형 플래쉬 메모리의 지움(Erase) 에러를 줄일 수 있다.As described above, the erasing error of the NOR flash memory may be reduced by adjusting the cell voltage and the gate width.
각각 살펴보면, 셀 전류가 적어 지움(Erase)이 안 되는 셀 지움(Erase) 에러는 게이트 폭을 이용하여 소스측과 채널의 저항을 조절하여 셀 전류를 조절하여 제어할 수 있다. 셀 전압은 셀 지움(Erase)에러에서 게이트 폭에 비하여 적은 영향을 미치지만, 셀 전압이 낮을수록 셀 지움(Erase) 에러를 줄일 수 있다.In each case, the Erase error, which cannot be erased due to the low cell current, may be controlled by adjusting the cell current by adjusting the resistance of the source and the channel using the gate width. The cell voltage has a smaller effect on the cell erase error than the gate width. However, a lower cell voltage can reduce the erasure error.
또한, 지움(Erase)의 속도가 늦어 발생하는 에러인 오버타임 지움(Erase) 에러는 셀 전압과 게이트 폭을 조절하여 터널링 전류를 증가시켜 플로팅 게이트에 저장된 전자를 빠른 시간에 기판으로 이동시켜서 제어할 수 있다.In addition, the overtime erasure error, which is an error caused by a slow erase rate, controls the cell voltage and the gate width to increase the tunneling current to move the electrons stored in the floating gate to the substrate in a short time. Can be.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
이상에서 살펴본 바와 같이, 셀 전압과 게이트 폭을 조절하여 셀 지움(Erase) 에러와 오버타임 지움(Erase) 에러를 줄여 NOR형 플래쉬 메모리에서 지움(Erase) 단계에서 발생하는 에러를 줄여 NOR형 플래쉬 메모리의 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, the cell voltage and the gate width are adjusted to reduce the erasure error and the overtime erasure error, thereby reducing the error occurring in the erasing step in the NOR type flash memory. Can improve the performance.
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