KR20070089441A - Direct tunneling memory cell and cell array - Google Patents

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KR20070089441A KR1020060019491A KR20060019491A KR20070089441A KR 20070089441 A KR20070089441 A KR 20070089441A KR 1020060019491 A KR1020060019491 A KR 1020060019491A KR 20060019491 A KR20060019491 A KR 20060019491A KR 20070089441 A KR20070089441 A KR 20070089441A
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훠종량
백승재
여인석
김시은
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삼성전자주식회사
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Abstract

A memory cell and a memory cell array of a direct tunneling memory device are provided to reduce the voltage applied to the memory cell, to improve a data write speed and to decrease the consumption of power by storing warm electrons of a high energy state in a charge storing layer. A memory cell of a direct tunneling memory device includes a semiconductor substrate(50), a first junction region(52a) in the substrate, a second junction region, a channel region and a stacked structure. The second junction region(52b) is spaced apart from the first junction region in the substrate. A forward bias is applied to the second junction region in a first write process. The channel region is defined between the first and the second junction regions in the substrate. The stacked structure is formed on the channel region. The stacked structure is composed of a tunnel insulating layer(54), a charge storing layer(56), a control insulating layer(58) and a control gate electrode(60).

Description

직접 터널링 기억 장치의 기억 셀 및 기억 셀 어레이{DIRECT TUNNELING MEMORY CELL AND CELL ARRAY}DIRECT TUNNELING MEMORY CELL AND CELL ARRAY}

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 비휘발성 기억 장치의 기억 셀의 단면도.1 and 2 are cross-sectional views of memory cells of a conventional nonvolatile memory device.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기억 장치의 기억 셀의 단면도.3 is a cross-sectional view of a memory cell of the memory device according to the first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제 1 실시에에 따른 기억 장치의 기억 셀 어레이의 등가회로도.Fig. 4 is an equivalent circuit diagram of a memory cell array of the memory device according to the first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기억 장치의 기억 셀의 단면도.5 is a cross-sectional view of a memory cell of the memory device according to the second embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기억 장치의 셀 어레이의 등가회로도.Fig. 6 is an equivalent circuit diagram of a cell array of a memory device according to the second embodiment of the present invention.

도 7 내지 도 11은 본 발명의 제 1 실시에에 따른 기억 장치의 기억 셀의 동작 방법.7 to 11 are operations of memory cells of the memory device according to the first embodiment of the present invention.

도 12 내지 도 16은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기억 장치의 기억 셀의 동작 방법.12 to 16 illustrate a method of operating memory cells of a memory device according to a second embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 기억 장치의 기억 셀 및 기억 셀 어레이에 관한 것으로써, 더 구체적으로는 비휘발성 기억 장치의 기억 셀 및 기억 셀 어레이에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to memory cells and memory cell arrays of semiconductor memory devices, and more particularly to memory cells and memory cell arrays of nonvolatile memory devices.

디램 장치의 고집적화를 위하여 트랜지스터와 커패시터가 결합된 하이브리드 디램 장치에 대한 연구가 진행되고 있으며, 최근에는 플래시 메모리와 유사한 구조의 직접 터널링 기억 장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In order to achieve high integration of DRAM devices, researches on hybrid DRAM devices in which transistors and capacitors are combined, and in recent years, research on direct tunneling memory devices having a structure similar to flash memory has been actively conducted.

일반적인 플래시 메모리는 채널 영역과 플로팅 게이트 사이에 10㎚ 정도의 두께를 가지는 터널 절연막이 개재되고, FN터널링(Fowler-Nordheim tunneling) 또는 채널 핫캐리어 주입(CHI; Channel Hot carrier Injection)에 의해 플로팅 게이트에 전하를 저장한다.In general, a flash memory includes a tunnel insulating film having a thickness of about 10 nm between a channel region and a floating gate, and is connected to the floating gate by FN tunneling or channel hot carrier injection (CHI). Store the charge.

도 1은 FN터널링에 의해 전자가 플로팅 게이트에 저장되는 종래의 플래시 기억 장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 채널 핫캐리어 주입에 의해 전자가 플로팅 게이트에 저장되는 종래의 플래시 기억 장치를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a conventional flash memory device in which electrons are stored in a floating gate by FN tunneling, and FIG. 2 is a view illustrating a conventional flash memory device in which electrons are stored in a floating gate by channel hot carrier injection. It is a section for.

도 1을 참조하면, 종래의 플래시 기억 장치는 반도체 기판(10)에 형성된 제 1 정션 영역(12s) 및 제 2 정션 영역(12d)과, 상기 제 1 정션 영역(12s)과 상기 제 2 정션 영역(12d) 사이에 정의되는 채널 영역 상에 터널절연막(14), 전하저장층(16) 및 제어 절연막(18)을 포함한다. 상기 제어절연막(18) 상에 게이트 전극(20)이 형성된다. 상기 전하저장층(16)은 전하가 저장되는 플로팅 게이트 또는 전하가 포획되는 트랩사이트를 가지는 절연막일 수 있다.Referring to FIG. 1, a conventional flash memory device includes a first junction region 12s and a second junction region 12d, a first junction region 12s, and a second junction region formed in a semiconductor substrate 10. The tunnel insulating film 14, the charge storage layer 16, and the control insulating film 18 are included on the channel region defined between 12d. The gate electrode 20 is formed on the control insulating film 18. The charge storage layer 16 may be an insulating layer having a floating gate in which charge is stored or a trap site in which charge is trapped.

플래시 기억 장치의 터널 절연막(14)은 10㎚정도의 두께를 가지며, 게이트 전극(20)에 10V를 인가하고, 채널 영역에 0V를 인가하여 상기 터널 절연막(14)을 통해 상기 전하저장층(16)에 전자를 저장한다. The tunnel insulating film 14 of the flash memory device has a thickness of about 10 nm, and applies 10 V to the gate electrode 20 and 0 V to the channel region, thereby allowing the charge storage layer 16 to pass through the tunnel insulating film 14. Stores the electron in).

도 2를 참조하면, 채널 핫캐리어 주입에 의해 프로그램이 이루어지는 플래시 기억 장치는 게이트 전극에 5V, 제 2 정션 영역(12d)에 3V를 인가하여 상기 전하저장층(16)에 전자를 저장한다. 제 2 정션 영역 부근에서 생성된 높은 에너지 상태의 전자는 상기 터널 절연막(14)의 포텐션 장벽을 넘어 상기 전하저장층(16)으로 주입된다.Referring to FIG. 2, a flash memory device programmed by channel hot carrier injection applies 5V to a gate electrode and 3V to a second junction region 12d to store electrons in the charge storage layer 16. High energy electrons generated near the second junction region are injected into the charge storage layer 16 over the potential barrier of the tunnel insulating layer 14.

플래시 기억 장치에서, 프로그램 및 소거는 높은 전압이 요구되고 반복되는 프로그램/소거 사이클에서 터널절연막이 열화되는 단점이 있다. 최근에 소개된 직접 터널링 기억 장치는 플래시 기억 장치와 유사한 구조를 가지며 FN터널링과 마찬가지로 게이트 전극과 채널 영역 사이의 전압차를 이용하여 프로그램 및 소거가 이루어진다. 직접 터널링 기억 장치는 플래시 기억 장치에 비해 얇은 약 1㎚ 내지 3㎚ 정도 두께의 터널 절연막을 가지며, 전자는 FN터널링 또는 핫 캐리어 주입이 아닌 직접 터널링을 통해 상기 터널 절연막을 통해 전하저장층에 저장된다. 절연막을 통과하는 터널 전류는 절연막의 두께 감소에 지수함수적으로 증가한다. 따라서, 직접 터널링 기억 장치는 FN 터널링에 비해 상대적으로 낮은 게이트 전압이 요구되고, 매우 낮은 전력소모 특성을 가지며, 빠른 동작 속도 및 우수한 내구성(indurance)을 가지는 장점이 있다.In flash memory devices, program and erase are disadvantageous in that high voltage is required and the tunnel insulation film deteriorates in repeated program / erase cycles. The recently introduced direct tunneling memory device has a structure similar to that of a flash memory device, and like FN tunneling, programming and erasing are performed by using a voltage difference between the gate electrode and the channel region. The direct tunneling memory device has a tunnel insulating film about 1 nm to 3 nm thinner than the flash memory device, and electrons are stored in the charge storage layer through the tunnel insulating film through direct tunneling rather than FN tunneling or hot carrier injection. . Tunnel current passing through the insulating film increases exponentially with decreasing thickness of the insulating film. Therefore, the direct tunneling memory device requires a relatively low gate voltage, has a very low power consumption characteristic, and has a high operating speed and excellent durability compared to FN tunneling.

직접 터널링 기억 장치는 플래시 기억 장치에 비해 낮은 전력소모 및 빠른 동작 속도를 가지는 장점이 있으나, 고집적화에 따라 보다 더 낮은 전력소모 및 동작 속도를 실현하는 것이 중요하다. 본 발명은 종래의 직접 터널링 기억 장치의 기억 셀과 기하학적인 구조는 유사하면서도 보다 더 낮은 전력소모 및 빠른 동작속도 를 실현할 수 있는 기억 셀을 제공하기 위한 것이다.Direct tunneling memory devices have the advantages of lower power consumption and faster operating speed than flash memory devices, but it is important to realize lower power consumption and operating speed due to high integration. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to provide a memory cell that is similar in geometry to a memory cell of a conventional direct tunneling memory device and can realize lower power consumption and faster operating speed.

나아가서, 본 발명은 고용량 멀티비트 저장이 가능하며, 고집적화에 유리한 기억 셀 어레이 구조를 제공하기 위한 것이다.Furthermore, the present invention is to provide a memory cell array structure capable of high capacity multi-bit storage and advantageous for high integration.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은 웜캐리어 주입(warm carrier injection)을 이용하여 프로그램되는 직접 터널링 기억 장치를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a direct tunneling memory device that is programmed using warm carrier injection.

이 기억 장치의 기억 셀은 반도체 기판과, 상기 반도체 기판에 형성된 제 1 정션 영역과, 상기 제 1 정션 영역으로부터 이격된 상기 반도체 기판에 형성된 제 2 정션 영역을 포함한다. 상기 제 2 정션 영역은 기입동작시 상기 반도체 기판과의 순방향 바이어스가 인가된다. 상기 제 1 정션 영역 및 상기 제 2 정션 영역 사이의 반도체 기판에 채널 영역이 정의되고, 상기 채널 영역 상에 순차적으로 적층된 터널절연막, 전하저장층, 제어 절연막 및 제어게이트 전극을 포함한다.The memory cell of this storage device includes a semiconductor substrate, a first junction region formed in the semiconductor substrate, and a second junction region formed in the semiconductor substrate spaced apart from the first junction region. The second junction region is applied with a forward bias with the semiconductor substrate during a write operation. A channel region is defined in the semiconductor substrate between the first junction region and the second junction region, and includes a tunnel insulation layer, a charge storage layer, a control insulation layer, and a control gate electrode sequentially stacked on the channel region.

본 발명은 6F2 및 4F2의 집적도를 가지는 직접 터널링 기억 장치의 기억 셀 어레이를 제공한다. 여기서 'F'는 디자인룰의 최소 피쳐 사이즈를 의미하며, nF2는 하나의 기억 셀이 점유하는 크기가 최소 피쳐 면적의 n배인 것을 의미한다. 6F2 셀 어레이는 평행하게 배치된 복수개의 비트라인 쌍과, 상기 비트라인 쌍을 이루는 제 1 비트라인과 제 2 비트라인 사이에 배치된 소오스 라인 및 상기 비트라인 쌍 및 상기 소오스 라인과 교차하는 워드라인을 포함한다.The present invention provides a memory cell array of a direct tunneling memory device having an integration degree of 6F2 and 4F2. Here, 'F' means the minimum feature size of the design rule, nF2 means that the size occupied by one memory cell is n times the minimum feature area. The 6F2 cell array includes a plurality of pairs of bit lines arranged in parallel, a source line disposed between the first bit line and the second bit line constituting the bit line pair, and a word line crossing the bit line pair and the source line. It includes.

복수개의 기억 셀들이 상기 제 1 비트라인과 상기 소오스 라인 사이에 배치되어 제 2 정션 영역들은 상기 제 1 비트라인에 연결되고 제 1 정션 영역들은 상기 소오스 라인에 연결된다. 또한, 복수개의 다른 기억 셀들이 상기 제 2 비트라인과 상기 소오스 라인 사이에 배치되어 제 2 정션 영역들은 상기 제 2 비트라인에 연결되고 제 1 정션 영역들은 상기 소오스 라인에 연결된다. 이 실시예에서 상기 기억 셀들의 게이트 전극들은 상기 워드라인에 연결되며, 동일한 비트라인에 연결된 기억 셀들은 각각 다른 워드라인에 연결된다.A plurality of memory cells are disposed between the first bit line and the source line such that second junction regions are connected to the first bit line and first junction regions are connected to the source line. In addition, a plurality of other memory cells are disposed between the second bit line and the source line such that second junction regions are connected to the second bit line and first junction regions are connected to the source line. In this embodiment, the gate electrodes of the memory cells are connected to the word line, and the memory cells connected to the same bit line are connected to different word lines.

4F2 셀 어레이는 복수개의 평행한 비트라인 쌍과 상기 비트라인 쌍과 교차하는 복수개의 워드라인들을 포함하고, 복수개의 기억 셀들이 상기 비트라인 쌍을 이루는 제 1 비트라인 및 제 2 비트라인 사이에 배치된다. 상기 기억 셀들의 제 1 정션 영역들은 상기 제 1 비트라인에 연결되고 제 2 정션 영역들은 상기 제 2 비트라인에 연결되고 게이트 전극들은 상기 워드라인에 연결된다. 이 실시예에서 동일한 비트라인에 연결된 기억 셀들은 각각 다른 워드라인에 연결된다.The 4F2 cell array includes a plurality of parallel bit line pairs and a plurality of word lines crossing the bit line pair, and a plurality of memory cells are disposed between the first bit line and the second bit line forming the bit line pair. do. First junction regions of the memory cells are connected to the first bit line, second junction regions are connected to the second bit line, and gate electrodes are connected to the word line. In this embodiment, memory cells connected to the same bit line are connected to different word lines.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한, 어느 구성부분이 다른 구성부분에 인접한다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 구성부분과 직접 접촉되 거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성부분이 개재되어 이격될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the spirit of the present invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. Where a layer is said to be "on" another layer or substrate it may be formed directly on the other layer or substrate or a third layer may be interposed therebetween. In addition, where one component is said to be adjacent to another component, it may be in direct contact with another component or spaced apart by intervening third components therebetween. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직접 터널링 기억 장치의 기억 셀을 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a memory cell of the direct tunneling memory device according to the first embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 이 기억 셀은 종래의 플래시 기억 장치 및 직접 터널링 기억 장치의 그 기하학적인 구조는 유사하다. 이 기억 장치는, 반도체 기판(50)에 제 1 정션 영역(20a)와 제 2 정션 영역(20b)가 소정 거리 이격되어 형성된다. 상기 제 1 정션 영역(20a) 및 상기 제 2 정션 영역(20b) 사이의 기판에는 채널 영역이 정의된다. 상기 채널 영역 상에 터널 절연막(54), 전하저장층(56) 및 제어 절연막(58)이 적층되고, 상기 제어 절연막(58) 상에 게이트 전극(60)이 형성되어 있다. 상기 터널 절연막(54)은 서브-나노 내지 3㎚ 정도의 두께를 가지며, 바람직하게는 1㎚ 내지 1.5㎚의 두께를 가진다. 상기 전하저장층(56)은 도전막 또는 반도체막으로 이루어진 부유 게이트일 수도 있고, 나노 스케일의 도전체 또는 반도체 쿼텀 닷(quantum dot)이 내부에 스프레드된 절연체일 수도 있고, 자체 트랩사이트(bulk trap site) 및 계면 트랩 사이트(interface trap site)를 가지는 절연체일 수도 있다. 상기 터널 절연막(54)의 두께가 플래시 기억 장치에 비해 상대적으로 얇기 때문에, 비휘발성 기억 장치인 플래시 기억 장치에 비해 데이터 유지특성(data retention)이 낮을 수 있다. 그러나, 채널 영역의 도우핑 농도 증가에 따른 플랫밴드 전위를 높여주는 방법으로 전하저장층(56)으로부터 채널 영역으로의 전하 터널링을 억제하는 등, 기존의 직접 터널링 기억 장치에 사용된 방법으로 유지특성을 향상킬 수 있다.Referring to Fig. 3, these memory cells have similar geometrical structures in conventional flash memory devices and direct tunneling memory devices. The memory device is formed in the semiconductor substrate 50 with the first junction region 20a and the second junction region 20b spaced apart from each other by a predetermined distance. A channel region is defined in the substrate between the first junction region 20a and the second junction region 20b. A tunnel insulating layer 54, a charge storage layer 56, and a control insulating layer 58 are stacked on the channel region, and a gate electrode 60 is formed on the control insulating layer 58. The tunnel insulating film 54 has a thickness of about sub-nano to about 3 nm, and preferably has a thickness of about 1 nm to about 1.5 nm. The charge storage layer 56 may be a floating gate made of a conductive film or a semiconductor film, a nanoscale conductor or an insulator in which semiconductor quantum dots are spread therein, or may have its own trap site. It may be an insulator having a site and an interface trap site. Since the tunnel insulating layer 54 is thinner than the flash memory device, data retention may be lower than that of the flash memory device, which is a nonvolatile memory device. However, the retention characteristics of the conventional direct tunneling memory device, such as suppressing charge tunneling from the charge storage layer 56 to the channel region by increasing the flat band potential as the doping concentration of the channel region increases. Can improve.

종래의 직접 터널링 기억 장치의 기입 동작에서, 제 1 정션 영역과 제 2 정션 영역, 그리고 채널 영역에 0V가 인가되고 게이트 전극에 6V의 전압이 인가된다. 그러나, 본 발명의 직접 터널링 기억 장치의 제 2 정션 영역은 기입 동작 시 제 2 정션 영역의 정션에 순방향 바이어스가 인가되는데 특징이 있다. 예컨대, 기입 동작에서 상기 제 2 정션 영역(52b)에 -4V의 전압이 인가되고, 게이트 전극에는 종래의 직접 기억 장치보다 상대적으로 낮은 4V의 전압이 인가된다. 제 2 정션 영역의 정션에 순방향 바이어스가 인가됨에 따라 기판 및 채널로 전자가 흘러들어가 전자의 포텐셜이 높아지고 상기 제 1 정션 영역(52a)의 정션은 역방향 바이어스된다. 종래의 채널 핫캐리어 주입과 유사하게, 상기 채널 영역을 따라 상기 제 1 정션 영역(52a)을 향해 가속된 전자는 제 1 정션 영역 부근에서 핫캐리어에 비해 상대적으로 낮은 에너지 상태의 웜캐리어를 생성하여 게이트 전계에 이끌려 상기 터널 절연막(54)을 통해 직접 터널링된다. 종래의 직접 터널링 기억 장치의 터널링 전자에 비해 상대적으로 높은 에너지 상태인 웜 전자는 낮은 게이트 전압에서도 상기 터널 절연막(54)을 통하여 상기 전하저장층(56)에 저장된다. 따라서, 이 기억 셀은 순방향 바이어스 되는 제 2 정션 영역의 반대편인 제 1 정션 영역에 인접한 부분의 전하저장층에 정보저장 영역을 가진다.In the write operation of the conventional direct tunneling memory device, 0 V is applied to the first junction region, the second junction region, and the channel region, and a voltage of 6 V is applied to the gate electrode. However, the second junction region of the direct tunneling memory device of the present invention is characterized in that a forward bias is applied to the junction of the second junction region during a write operation. For example, a voltage of -4V is applied to the second junction region 52b in a write operation, and a voltage of 4V relatively lower than that of a conventional direct memory device is applied to the gate electrode. As forward bias is applied to the junction of the second junction region, electrons flow into the substrate and the channel to increase the potential of the electron, and the junction of the first junction region 52a is reversely biased. Similar to conventional channel hot carrier injection, electrons accelerated along the channel region toward the first junction region 52a produce a warm carrier in a relatively lower energy state than the hot carrier in the vicinity of the first junction region. It is attracted to a gate electric field and tunnels directly through the tunnel insulating film 54. Worm electrons, which are in a relatively high energy state compared to tunneling electrons of the conventional direct tunneling memory device, are stored in the charge storage layer 56 through the tunnel insulating film 54 even at a low gate voltage. Thus, the memory cell has an information storage region in the charge storage layer in a portion adjacent to the first junction region opposite to the second junction region which is forward biased.

본 발명에 따른 기억 셀에서는 종래의 직접 터널링 기억 장치에 비해 낮은 게이트 전압에서도 직접 터널링이 일어난다. 또한, 제 2 정션 영역에 음 전압이 인가되기 때문에 기입 장애(program disturbance)를 줄일 수 있는 구조의 셀 어레이 를 구현하는 것도 가능하다.In the memory cell according to the present invention, direct tunneling occurs even at a low gate voltage as compared with a conventional direct tunneling memory device. In addition, since a negative voltage is applied to the second junction region, it is possible to implement a cell array having a structure that can reduce program disturbance.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 직접 터널링 기억 장치의 셀 어레이를 나타낸 등가회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram illustrating a cell array of a direct tunneling memory device according to a first embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 이 기억 셀 어레이는 행 방향으로 배치된 복수개의 워드라인과, 상기 워드라인과 교차하는 복수개의 비트라인 쌍 및 소오스 라인을 포함한다. 상기 비트라인들은 제 1 비트라인(BLn)과 제 2 비트라인(/BLn)으로 이루어진다. 상기 소오스 라인(SLn)은 상기 제 1 비트라인(BLn)과 상기 제 2 비트라인(/BLn) 사이에 배치된다. 상기 제 1 비트라인(BLn)과 상기 소오스 라인(SLn) 사이에 복수개의 기억 셀들로 구성된 제 1 기억 셀 그룹이 배치되고, 상기 제 2 비트라인(/BLn)과 상기 소오스 라인(SLn) 사이에도 복수개의 기억 셀들로 구성된 제 2 기억 셀 그룹이 배치된다. 상기 제 1 기억 셀 그룹의 제 2 정션 영역들은 상기 제 1 비트라인(BLn)에 연결되고, 상기 제 2 기억 셀 그룹의 제 2 정션 영역들은 상기 제 2 비트라인(/BLn)에 연결된다. 상기 제 1 기억 셀 그룹의 기억 셀과 상기 제 2 기억 셀 그룹의 기억 셀은 1:1로 대응되어 제 1 정션 영역을 공유하고, 제 1 정션 영역들은 상기 제 소오스 라인(SLn)에 연결된다. 상기 기억 셀들의 게이트 전극은 워드라인에 연결된다. 이 때, 각 그룹 내의 기억 셀들의 게이트 전극은 서로 다른 워드라인에 연결되고, 다른 셀 그룹에 속하며 제 1 정션 영역을 공유하는 기억 셀들의 게이트 전극들은 동일한 워드라인에 연결된다. 따라서, 동일한 비트라인에 연결된 기억 셀들은 서로 다른 워드라인에 연결되어, 반복되는 비트라인 쌍들 사이에는 비트라인에 연결된 기억 셀들이 배치되지 않는다.Referring to FIG. 4, the memory cell array includes a plurality of word lines arranged in a row direction, a plurality of pairs of bit lines and a source line intersecting the word lines. The bit lines include a first bit line BLn and a second bit line / BLn. The source line SLn is disposed between the first bit line BLn and the second bit line / BLn. A first memory cell group composed of a plurality of memory cells is disposed between the first bit line BLn and the source line SLn, and also between the second bit line / BLn and the source line SLn. A second memory cell group consisting of a plurality of memory cells is arranged. Second junction regions of the first memory cell group are connected to the first bit line BLn, and second junction regions of the second memory cell group are connected to the second bit line / BLn. The memory cells of the first memory cell group and the memory cells of the second memory cell group correspond to one-to-one to share a first junction region, and the first junction regions are connected to the first source line SLn. The gate electrode of the memory cells is connected to a word line. At this time, the gate electrodes of the memory cells in each group are connected to different word lines, and the gate electrodes of the memory cells belonging to different cell groups and sharing the first junction region are connected to the same word line. Therefore, memory cells connected to the same bit line are connected to different word lines, so that memory cells connected to the bit line are not disposed between repeated pairs of bit lines.

본 발명에 따른 직접 터널링 기억 장치에서 선택된 기억 셀은 기입 동작 시비트라인(/BLn)에 -4V, 소오스 라인(SL1)에 0V, 워드라인(Wsel)에 4V가 인가된다. 상기 비트라인(/BLn)에 음의 전압인 -4V가 인가되어, NMOS인 기억 셀의 제 2 정션 영역 정션은 순방향 바이어스되고, 0V가 인가된 소오스 라인(SL1)에 연결된 제 1 정션 영역 부근의 전하저장층에 위치하는 저장영역에 데이터(Bit)가 저장된다. 이 같은 방법으로 셀 어레이를 구성하는 기억 셀을 랜덤 억세스하여 기입동작이 이루어질 수 있다. 소거동작은 게이트 전극에 음의 소거 전압 및/또는 채널 영역에 양의 소거 전압을 인가하여 소거할 수도 있고, 게이트 전극에 음의 소거 전압을 인가하고, 제 1 정션 영역에 양의 전압을 인가하여 생성되는 핫 홀을 전하저장층으로 주입하여 소거할 수도 있다.In the memory cell selected in the direct tunneling memory device according to the present invention, -4 V is applied to the write operation bit line / BLn, 0 V is applied to the source line SL1, and 4 V is applied to the word line Wsel. A negative voltage of -4V is applied to the bit line / BLn, so that the second junction region junction of the NMOS memory cell is forward biased and near the first junction region connected to the source line SL1 to which 0V is applied. Data Bit is stored in a storage area located in the charge storage layer. In this manner, the write operation can be performed by randomly accessing the memory cells constituting the cell array. The erase operation may be performed by applying a negative erase voltage to the gate electrode and / or a positive erase voltage to the channel region, applying a negative erase voltage to the gate electrode, and applying a positive voltage to the first junction region. The generated hot holes may be injected into the charge storage layer and erased.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 직접 터널링 기억 장치의 기억 셀을 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a memory cell of the direct tunneling memory device according to the second embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 직접 터널링 기억 장치는 제 1 정션 영역(102a)에 인접한 부분(106a)과 제 2 정션 영역(102b)에 인접한 부분(106b)으로 분리된 전하저장층을 가진다.Referring to FIG. 5, the direct tunneling memory device according to the second embodiment includes a charge storage layer divided into a portion 106a adjacent to the first junction region 102a and a portion 106b adjacent to the second junction region 102b. Has

도시된 것과 같이, 상기 제 1 정션 영역(102a) 및 상기 제 2 정션 영역(102b) 사이의 반도체 기판(100)에 채널 영역이 정의되며, 상기 채널 영역 상에 터널 절연막(104), 전하저장층(106a, 106b) 및 제어 절연막(108)이 적층되어 있다. 상기 전하저장층은 상기 제 1 정션 영역(102a)에 인접한 제 1 부분(106a)과 상기 제 2 정션 영역(102b)에 인접한 제 2 부분(106b)로 나누어져 있으며, 상기 제 1 부 분(106a)과 상기 제 2 부분(106b) 사이에는 절연막이 개재되어 이들을 전기적으로 분리하고 있다. 상기 제어 절연막(108) 상에 게이트 전극(110)이 형성된다.As illustrated, a channel region is defined in the semiconductor substrate 100 between the first junction region 102a and the second junction region 102b, and the tunnel insulating layer 104 and the charge storage layer are formed on the channel region. 106a and 106b and the control insulating film 108 are laminated. The charge storage layer is divided into a first portion 106a adjacent to the first junction region 102a and a second portion 106b adjacent to the second junction region 102b, and the first portion 106a. ) And the second portion 106b are interposed therebetween to electrically separate them. The gate electrode 110 is formed on the control insulating layer 108.

상술한 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 2 실시예의 기억 셀 또한 기입 동작 시 상기 제 2 정션 영역(102b)에 순방향 바이어스가 인가되는데 특징이 있다. 예컨대, 기입 동작에서 상기 제 2 정션(102b)에 -4V의 전압이 인가되고, 게이트 전극에는 4V의 전압이 인가된다. 상기 채널 영역을 따라 상기 제 1 정션 영역(102a)을 향해 가속된 전자는 제 1 정션 영역 부근에서 핫캐리어에 비해 상대적으로 낮은 에너지 상태의 웜캐리어를 생성하여 게이트 전계에 이끌려 상기 터널 절연막(104)을 통해 직접 터널링된다. 제 2 실시예에 따른 기억 셀을 이용하여 도 4에 도시된 기억 셀 어레이를 구성할 수 있다. 이 경우, 순방향 바이어스가 인가되는 제 2 정션 영역이 아닌 제 1 정션 영역에 인접하는 제 1 부분에 저장영역(Bit1)을 가진다.Like the first embodiment described above, the memory cell of the second embodiment is also characterized in that a forward bias is applied to the second junction region 102b during a write operation. For example, a voltage of -4V is applied to the second junction 102b and a voltage of 4V is applied to the gate electrode in the write operation. The electrons accelerated along the channel region toward the first junction region 102a generate a warm carrier in an energy state relatively lower than that of the hot carrier in the vicinity of the first junction region and are attracted to the gate electric field to form the tunnel insulating layer 104. Tunneled directly through. The memory cell array shown in Fig. 4 can be constructed by using the memory cells according to the second embodiment. In this case, the storage region Bit1 is disposed in the first portion adjacent to the first junction region instead of the second junction region to which the forward bias is applied.

상기 도 3 및 도 5에 도시된 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 기억 셀은 하나의 기억 셀에 2비트의 데이터를 저장할 수 있는 멀티 비트 기억 셀로도 사용될 수 있다. 멀티 비트 기억 셀인 경우 상기 전하저장층은 플로팅 게이트가 아닌 트랩사이트를 가지는 절연체 또는 퀀텀 닷이 스프레드된 절연체일 때 가능하다.The memory cells according to the first and second embodiments shown in FIGS. 3 and 5 may also be used as multi-bit memory cells capable of storing two bits of data in one memory cell. In the case of a multi-bit memory cell, the charge storage layer may be an insulator having a trap site rather than a floating gate or an insulator in which quantum dots are spread.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기억 셀 어레이를 나타낸 등가회로도이다.6 is an equivalent circuit diagram illustrating a memory cell array according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 이 기억 셀 어레이는 행 방향으로 배치된 복수개의 워드라인(WLn)과, 상기 워드라인과 교차하여 열 방향으로 배치된 복수개의 비트라인 쌍을 포함한다. 각 비트라인 쌍은 제 1 비트라인(BLn)과 제 2 비트라인(/BLn)으로 구성 된다. 상기 제 1 비트라인(BLn)과 상기 제 2 비트라인(/BLn) 사이에 복수개의 기억 셀들로 구성된 기억 셀 그룹이 배치된다. 기억 셀의 게이트 전극은 상기 워드라인(WLn)에 연결되고, 제 1 정션 영역은 상기 제 1 비트라인(BLn)에 연결되고, 제 2 정션 영역은 상기 제 2 비트라인(/BLn)에 연결된다. 이 셀 어레이에서 선택된 기억 셀은 제 1 정션 영역에 인접한 부분과 제 2 정션 영역에 인접한 부분에 각각 제 1 저장영역(Bit1)과 제 2 저장영역(Bit2)을 가진다.Referring to FIG. 6, the memory cell array includes a plurality of word lines WLn arranged in a row direction and a plurality of pairs of bit lines arranged in a column direction crossing the word lines. Each bit line pair is composed of a first bit line BLn and a second bit line / BLn. A memory cell group consisting of a plurality of memory cells is disposed between the first bit line BLn and the second bit line / BLn. A gate electrode of a memory cell is connected to the word line WLn, a first junction region is connected to the first bit line BLn, and a second junction region is connected to the second bit line / BLn. . The memory cells selected in this cell array have a first storage region Bit1 and a second storage region Bit2 at portions adjacent to the first junction region and portions adjacent to the second junction region, respectively.

도 7 내지 도 11은 도 3에 도시된 기억 셀 구조로써 도 6에 도시된 기억 셀 어레이를 구성하였을 때, 선택된 기억 셀의 기입, 소거 및 읽기 동작을 설명하기 위한 도면들이다.7 to 11 illustrate the write, erase and read operations of a selected memory cell when the memory cell array shown in FIG. 6 is configured using the memory cell structure shown in FIG. 3.

도 7을 참조하면, 제 1 저장영역(Bit1)과 제 2 저장영역(Bit2)에 전자가 저장된 상태에 따라 본 발명의 기억 장치는 '00', '01', '10' 및 '11'의 논리값을 가질 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 저장 영역(Bit1, Bit2)의 포텐셜에 따른 기억 셀의 문턱 전압 차이에 의해 판단될 수 있다.Referring to FIG. 7, according to a state in which electrons are stored in the first storage area Bit1 and the second storage area Bit2, the memory devices of the present invention may correspond to '00', '01', '10' and '11'. It can have a logical value. The threshold voltage difference of the memory cells according to the potentials of the first and second storage regions Bit1 and Bit2 may be determined.

제 1 정션 영역(102a) 부근의 제 1 저장 영역(Bit2)에 전자가 저장되는 제 1 기입 동작은 도 3에 도시된 것과 동일하다. 따라서, 선택된 기억 셀의 워드라인(WL2)에 4V의 기입 전압을 인가하고, 제 1 비트라인(BL2)에는 0V, 제 2 비트라인(/BL2)에는 -4V를 인가하여, 상기 제 1 비트라인(BL2)에 연결된 제 1 정션 영역(102a) 부근의 상기 제 1 저장 영역(Bit1)에 데이터를 저장한다.The first writing operation in which electrons are stored in the first storage area Bit2 near the first junction area 102a is the same as that shown in FIG. 3. Accordingly, a write voltage of 4 V is applied to the word line WL2 of the selected memory cell, 0 V is applied to the first bit line BL2, and -4 V is applied to the second bit line / BL2, thereby providing the first bit line. Data is stored in the first storage area Bit1 near the first junction area 102a connected to BL2.

제 2 저장 영역(Bit2)에 전자를 저장하는 제 2 기입 동작(쓰기2)은 제 1 기입 동작(쓰기1)과 반대로 제 1 정션 영역(102a) 및 제 2 정션 영역(102b)에 전압이 인가된다. 즉, 상기 제 1 정션 영역(102a)가 연결된 제 1 비트라인(BLn)에 음의 전압을 인가하여 제 1 정션 영역(102a)에 순방향 바이어스가 인가되도록 하고, 상기 제 2 정션 영역(102b)이 연결된 제 2 비트라인(/BLn)에는 0V를 인가하여 상기 제 2 비트라인(/BLn)에 인접한 제 2 저장영역(Bit2)에 전자를 저장한다.In the second write operation (write 2) for storing electrons in the second storage area Bit2, a voltage is applied to the first junction region 102a and the second junction region 102b as opposed to the first write operation (write1). do. That is, a negative voltage is applied to the first bit line BLn to which the first junction region 102a is connected so that a forward bias is applied to the first junction region 102a, and the second junction region 102b is Electrons are stored in the second storage area Bit2 adjacent to the second bit line / BLn by applying 0V to the connected second bit line / BLn.

도 8 및 도 9는 이 기억 셀의 읽기 동작을 설명하기 위한 도면이다.8 and 9 are diagrams for explaining the read operation of this memory cell.

도 8을 참조하면, 제 1 저장영역(Bit1)에 저장된 데이터를 읽기 위한 동작은 게이트 전극(60)에 2V, 제 1 정션 영역(52a)에 0V, 제 2 정션 영역(52b)에 1.5V를 인가한다.Referring to FIG. 8, an operation for reading data stored in the first storage region Bit1 may include 2V at the gate electrode 60, 0V at the first junction region 52a, and 1.5V at the second junction region 52b. Is authorized.

상기 제 1 저장영역(Bit1) 및 제 2 저장영역(Bit2)에 전자가 저장되지 않은 경우, 이 기억 셀은 제 1 레벨의 문턱 전압을 가진다. 상기 제 2 저장영역(Bit2)은 상기 제 2 정션 영역(52b)의 디플리션 영역 상에 위치하여 채널 영역의 온/오프에 미치는 영향이 미약하다. 따라서, 제 2 저장영역(Bit2)에만 전자가 저장된 경우 상기 제 1 레벨보다 높은 제 2 레벨의 문턱 전압을 가지고, 제 1 저장영역(Bit1)만 전자가 저장된 경우 상기 제 2 레벨보다 높은 제 3 레벨의 문턱전압을 가진다. 제 1 및 제 2 저장영역(Bit1, Bit2) 모두에 전자가 저장된 경우 제 3 레벨의 문턱 전압보다 높은 제 4 레벨의 문턱 전압을 가진다. 상기 제 1 레벨, 제 2 레벨, 제 3 레벨 및 제 4 레벨의 문턱 전압을 가지는 경우에 각각 '00', '01', '10' 및 '11'의 논리값을 부여하여 2비트의 데이터를 식별할 수 있다.When electrons are not stored in the first storage area Bit1 and the second storage area Bit2, the memory cell has a threshold voltage of a first level. The second storage area Bit2 is located on the depletion area of the second junction area 52b and has a low influence on the on / off of the channel area. Therefore, when electrons are stored only in the second storage area Bit2, the threshold voltage is higher than the first level, and when only electrons are stored in the first storage area Bit1, the third level is higher than the second level. Has a threshold voltage of. When electrons are stored in both the first and second storage regions Bit1 and Bit2, the threshold voltage of the fourth level is higher than the threshold voltage of the third level. When the threshold voltages of the first level, the second level, the third level, and the fourth level are provided, logic values of '00', '01', '10', and '11' are assigned to provide 2-bit data. Can be identified.

도 9를 참조하면, 제 2 저장영역(Bit2)에 저장된 데이터를 읽기 위한 동작은 게이트 전극(60)에 2V, 제 1 정션 영역(52a)에 0V, 제 2 정션 영역(52b)에 1.5V를 인가한다.Referring to FIG. 9, the operation for reading data stored in the second storage area Bit2 is 2V at the gate electrode 60, 0V at the first junction area 52a and 1.5V at the second junction area 52b. Is authorized.

따라서, 도 8 또는 도 9에 도시된 읽기 방향에서 문턱전압의 변화를 센싱하여 2비트의 데이터를 식별할 수 있고, 양 방향 읽기를 통하여 제 1 저장영역(Bit1) 및 제 2 저장영역(Bit2)에 전자의 저장 여부를 센싱하여 모든 저장영역에 전자가 없는 경우, 제 1 저장 영역만 저장된 경우, 제 2 저장 영역만 저장된 경우 및 모든 저장 영역에 전자가 저장된 경우에 따라 각각 '00', '01', '10' 및 '11'의 논리값을 부여하여 2비트의 데이터를 식별할 수 있다.Accordingly, two bits of data can be identified by sensing a change in the threshold voltage in the read direction shown in FIG. 8 or 9, and the first storage area Bit1 and the second storage area Bit2 are read through bidirectional reading. If there are no electrons in all storage areas by sensing whether electrons are stored in the storage area, only the first storage area is stored, only the second storage area is stored, and the electrons are stored in all storage areas, respectively, '00' and '01 Logical values of ',' 10 'and' 11 'can be assigned to identify two bits of data.

도 10 및 도 11은 각각 제 1 저장영역(Bit1)에 저장된 데이터 및 제 2 저장영역(Bit2)에 저장된 데이터를 소거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.10 and 11 are diagrams for describing a method of erasing data stored in the first storage area Bit1 and data stored in the second storage area Bit2, respectively.

도 10을 참조하면, 상기 게이트 전극(60)에 -6V, 상기 제 1 정션 영역(52a)에 10V, 상기 제 1 정션 영역(52a)에 0V를 인가하여 상기 제 1 저장영역(Bit1)에 핫 홀을 주입하여 데이터를 소거한다.Referring to FIG. 10, −6 V is applied to the gate electrode 60, 10 V is applied to the first junction region 52a, and 0 V is applied to the first junction region 52a to hot the first storage region Bit1. Inject holes to erase data.

반대로 도 11을 참조하면, 상기 게이트 전극(60)에 -6V, 상기 제 1 정션 영역(52a)에 0V, 상기 제 1 정션 영역(52a)에 10V를 인가하여 상기 제 2 저장영역(Bit2)에 핫 홀을 주입하여 데이터를 소거한다.Conversely, referring to FIG. 11, -6V is applied to the gate electrode 60, 0V is applied to the first junction region 52a, and 10V is applied to the first junction region 52a to the second storage region Bit2. Hot holes are injected to erase data.

이 소거 방법을 이용하여 도 6에 도시된 기억 셀 어레이는 기억 셀을 랜덤 억세스하여 각각의 비트를 소거할 수 있다. 이 방법 뿐만 아니라, 기억 셀 어레이를 블록으로 구분하여 기판과 게이트 전극 사이에 소거전압을 인가함으로써 FN터널링 또는 직접 터널링을 이용해 블록 소거를 실시할 수도 있다.Using this erase method, the memory cell array shown in Fig. 6 can erase each bit by randomly accessing the memory cells. In addition to this method, block erasing can be performed using FN tunneling or direct tunneling by dividing the memory cell array into blocks and applying an erase voltage between the substrate and the gate electrode.

도 3에 도시된 기억 셀은 제 1 정션 영역에 인접한 부분과 제 2 정션 영역에 인접한 부분이 연결된 전하저장층(56)을 가지는 것이 특징이다. 이 경우, 제 1 저장영역(Bit1)과 제 2 저장영역(Bit2)에 데이터를 기입 및 소거할 때 서로간의 기입 및 소거 방해(disturbance)가 일어날 수도 있다. 이러한 문제까지 해결할 수 있는 구조가 도 5에 도시된 기억 셀 구조이다.The memory cell shown in FIG. 3 is characterized in that it has a charge storage layer 56 having a portion adjacent to the first junction region and a portion adjacent to the second junction region. In this case, when writing and erasing data in the first storage area Bit1 and the second storage area Bit2, write and erase disturbances may occur. The structure which can solve such a problem is the memory cell structure shown in FIG.

도 12 내지 도 16은 도 5에 도시된 기억 셀로써 도 6에 도시된 기억 셀 어레이를 구성하였을 때, 기입, 소거 및 읽기 동작을 설명하기 위한 도면들이다.12 to 16 are diagrams for describing write, erase, and read operations when the memory cell array shown in FIG. 6 is configured with the memory cells shown in FIG.

도 12 내지 도 16을 참조하면, 이 실시예의 기입, 소거 및 읽기 동작은 도 7 내지 도 11에서 설명한 것과 동일하다. 다만, 기억 셀의 전하저장층이 제 1 정션 영역(102a)에 인접한 제 1 부분(106a)와 제 2 정션 영역(102b)에 인접한 제 2 부분(106b)으로 분리되어 있는데 특징이 있고, 채널 영역의 중앙부분 상에는 전하저장층이 형성되지 않기 때문에 채널 영역의 중앙 부분에서 전하저장층으로 전자가 터널링되지 않는다. 따라서, 제 1 저장영역(Bit1)에 데이터를 기입하는 동안 제 2 저장영역(Bit2)에 전자가 저장되거나, 제 2 저장영역(Bit2)에 데이터를 기입하는 동안 제 1 저장영역(Bit1)에 전자가 저장되는 기입 방해가 일어나지 않는 장점도 가질 수 있다.12 to 16, the write, erase and read operations of this embodiment are the same as those described with reference to Figs. However, the charge storage layer of the memory cell is divided into a first portion 106a adjacent to the first junction region 102a and a second portion 106b adjacent to the second junction region 102b. Since no charge storage layer is formed on the central portion of the electrons, the electrons do not tunnel from the central portion of the channel region to the charge storage layer. Therefore, electrons are stored in the second storage area Bit2 while writing data in the first storage area Bit1, or electrons are stored in the first storage area Bit1 while writing data in the second storage area Bit2. It is also possible to have the advantage that the write disturbance that is stored does not occur.

상술한 것과 같이 본 발명에 따르면, 높은 에너지 상태의 웜 전자를 직접 터널링 방법으로 전하저장층에 저장함으로써 기억 셀에 인가되는 전압을 낮출 수 있고, 기입 속도를 향상시킬 수 있고 전력소모를 줄일 수 있다.As described above, according to the present invention, by storing the warm energy worm electrons in the charge storage layer by the direct tunneling method, the voltage applied to the memory cell can be lowered, the writing speed can be improved, and the power consumption can be reduced. .

또한, NMOS 구조를 가지는 기억 셀로 구성된 셀 어레이에서 음의 전압이 비트라인에 인가되기 때문에 양의 전압이 비트라인에 인가될 때 비 선택 기억 셀에 저장된 정보가 소프트 소거되는 비트라인 방해(bitline disturbance)를 억제할 수도 있다.In addition, in a cell array consisting of memory cells having an NMOS structure, since a negative voltage is applied to the bit line, bit line disturbance in which information stored in the non-selected memory cell is soft erased when a positive voltage is applied to the bit line. It can also be suppressed.

더 나아가서, 전하저장영역을 제 1 정션 영역에 인접한 부분과 제 2 정션 영역에 인접한 부분으로 분리함으로써 하나의 기억 셀에 2비트의 정보를 저장하여 기하학적으로 8F2의 집적도를 가지는 셀 어레이에서 4F2 수준의 데이터를 저장할 수 있다.Furthermore, by separating the charge storage region into a portion adjacent to the first junction region and a portion adjacent to the second junction region, two bits of information are stored in one memory cell, so that a geometrical density of 4F2 is achieved in a cell array having a geometrical density of 8F2. Data can be saved.

Claims (10)

반도체 기판;Semiconductor substrates; 상기 반도체 기판에 형성된 제 1 정션 영역;A first junction region formed on the semiconductor substrate; 상기 제 1 정션 영역으로부터 이격된 상기 반도체 기판에 형성되며, 제 1 기입동작시 상기 반도체 기판과의 순방향 바이어스가 인가되는 제 2 정션 영역;A second junction region formed on the semiconductor substrate spaced apart from the first junction region, and having a forward bias applied to the semiconductor substrate during a first write operation; 상기 제 1 정션 영역 및 상기 제 2 정션 영역 사이의 반도체 기판에 정의된 채널 영역; 및A channel region defined in the semiconductor substrate between the first junction region and the second junction region; And 상기 채널 영역 상에 순차적으로 적층된 터널절연막, 전하저장층, 제어 절연막 및 제어게이트 전극을 포함하는 직접 터널링 기억 장치의 기억 셀.And a tunnel insulating film, a charge storage layer, a control insulating film, and a control gate electrode sequentially stacked on the channel region. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 터널 절연막의 두께는 1㎚ 내지 1.5㎚인 것을 특징으로 하는 직접 터널링 기억 장치의 기억 셀.And the tunnel insulating film has a thickness of 1 nm to 1.5 nm. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제 1 기입 동작시 전하가 저장되는 저장영역을 더 포함하되,And a storage area in which charge is stored during the first write operation. 상기 저장영역은 상기 제 1 정션 영역 부근의 상기 전하저장층의 트랩 사이트인 것을 특징으로 하는 직접 터널링 기억 장치의 기억 셀.And said storage region is a trap site of said charge storage layer near said first junction region. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 전하저장층은 절연막, 반도체막 및 도전막 가운데 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 직접 터널링 기억 장치의 기억 셀.And the charge storage layer is one selected from an insulating film, a semiconductor film and a conductive film. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 전하저장층은 상기 제 1 정션에 인접한 제 1 부분과 상기 제 2 정션에 인접한 제 2 부분으로 분리된 것을 특징으로 하는 직접 터널링 기억 장치의 기억 셀.And the charge storage layer is divided into a first portion adjacent to the first junction and a second portion adjacent to the second junction. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분은 절연막에 의해 이격된 것을 특징으로 하는 직접 터널링 기억 장치의 기억 셀.And said first portion and said second portion are spaced apart by an insulating film. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 제 2 기입 동작에서 상기 제 2 정션 영역에 순방향 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 직접 터널링 기억 장치의 기억 셀.And a forward voltage is applied to said second junction region in a second write operation. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 제 1 기입 동작시 전하가 저장되는 제 1 저장영역과, 상기 제 2 기입 동작시 전하가 저장되는 제 2 저장영역을 포함하되,A first storage region in which charge is stored in the first write operation, and a second storage region in which charge is stored in the second write operation, 상기 제 1 저장영역은 상기 제 1 부분의 트랩 사이트이고, 상기 제 2 저장영역은 상기 제 2 부분의 트랩 사이트 인 것을 특징으로 하는 직접 터널링 기억 장치의 기억 셀.And said first storage area is a trap site of said first portion and said second storage area is a trap site of said second portion. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 기억 셀들로 이루어진 셀 어레이에 있어서,A cell array consisting of memory cells of any one of claims 1 to 6, 평행하게 배치된 복수개의 비트라인 쌍;A plurality of pairs of bit lines arranged in parallel; 상기 비트라인 쌍을 이루는 제 1 비트라인과 제 2 비트라인 사이에 배치된 소오스 라인; 및A source line disposed between the first bit line and the second bit line constituting the bit line pair; And 상기 비트라인 쌍 및 상기 소오스 라인과 교차하는 워드라인을 포함하되,A word line crossing the bit line pair and the source line; 복수개의 기억 셀들이 상기 제 1 비트라인과 상기 소오스 라인 사이에 배치되어 제 2 정션 영역들은 상기 제 1 비트라인에 연결되고 제 1 정션 영역들은 상기 소오스 라인에 연결되고,A plurality of memory cells are disposed between the first bit line and the source line such that second junction regions are connected to the first bit line and first junction regions are connected to the source line, 복수개의 다른 기억 셀들이 상기 제 2 비트라인과 상기 제 1 정션 영역 사이에 배치되어 제 2 정션 영역들은 상기 제 2 비트라인에 연결되고 제 1 정션 영역들은 상기 소오스 라인에 연결되고,A plurality of other memory cells are disposed between the second bit line and the first junction region such that second junction regions are connected to the second bit line and first junction regions are connected to the source line, 상기 기억 셀들의 게이트 전극들은 상기 워드라인에 연결되되 동일한 비트라인에 연결된 기억 셀들은 각각 다른 워드라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 직접 터널링 기억 장치의 셀 어레이.And gate electrodes of the memory cells are connected to the word line, and memory cells connected to the same bit line are respectively connected to different word lines. 청구항 1 내지 청구항 3 및 청구항 5 내지 청구항 8 중 어느 하나의 기억 셀들로 이루어진 셀 어레이에 있어서,A cell array consisting of memory cells of any one of claims 1 to 3 and 5 to 8, 복수개의 평행한 비트라인 쌍; 및A plurality of parallel bitline pairs; And 상기 비트라인 쌍과 교차하는 복수개의 워드라인들을 포함하되,A plurality of word lines intersecting the bit line pair; 복수개의 기억 셀들이 상기 비트라인 쌍을 이루는 제 1 비트라인 및 제 2 비트라인 사이에 배치되고, 상기 기억 셀들의 제 1 정션 영역들은 상기 제 1 비트라인에 연결되고 제 2 정션 영역들은 상기 제 2 비트라인에 연결되고 게이트 전극들은 상기 워드라인에 연결되되, 동일한 비트라인에 연결된 기억 셀들은 각각 다른 워드라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 직접 터널링 기억 장치의 셀 어레이.A plurality of memory cells are disposed between the first bit line and the second bit line constituting the bit line pair, the first junction regions of the memory cells are connected to the first bit line, and the second junction regions are the second bit line. And a memory cell connected to a bit line and gate electrodes connected to the word line, wherein memory cells connected to the same bit line are connected to different word lines.
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