KR20090108468A - Memory apparatus and the driving method of the same - Google Patents

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권기원
김지홍
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삼성테크윈 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A memory apparatus and the driving method of the same are provided to minimize the area of the memory device by sharing a plurality of memory cell. CONSTITUTION: The memory device and driving method includes the memory device, the first transistor, and the first switching transistor and the first coupling capacitors. The memory device includes a substrate and a floating gate. The first transistor reads out data. The first switching transistor is connected to a dataline. The coupling capacitor is serially connected with the memory device. The first coupling capacitors include the second electrode electrically connected to the first electrode, and the word line.

Description

메모리 장치 및 그 구동방법{Memory apparatus and the driving method of the same}Memory apparatus and its driving method {Memory apparatus and the driving method of the same}

본 발명은 메모리 장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 특히 메모리의 내부 소자의 열화를 방지하고 기록 및 삭제 동작에 필요한 전압을 낮추는 메모리 장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a memory device and a method of driving the same, and more particularly, to a memory device and a method of driving the same, which prevents deterioration of internal elements of a memory and lowers a voltage required for writing and erasing operations.

반도체 메모리 장치는 전원 공급이 중단되면 기록되어 있는 내용을 잃어버리는 휘발성 메모리와 전원 공급이 중단되어도 기록되어 있는 내용을 잃어버리지 않는 비휘발성 메모리로 나뉠 수 있다. 이중 비휘발성 메모리는 Mask ROM(Read Only Memory)로부터 PROM(Programmable ROM), EPROM, EEPROM에 이르기까지 많은 발전을 거듭하였다. 특히 초기에 개발된 반도체 메모리 장치와 달리 최근에는 기록, 수정 또는 삭제가 가능한 횟수가 증가하였다. 이에 따라 반도체 메모리 장치에서의 데이터 기록, 수정 또는 삭제 등의 기능을 수행하는데 소비되는 전력의 절감이나 상기 기능의 수행에 소요되는 시간의 저감 등이 점점 중요한 요소로 간주되고 있다.The semiconductor memory device may be divided into a volatile memory which loses its recorded contents when the power supply is interrupted and a nonvolatile memory which does not lose its recorded contents even when the power supply is interrupted. The dual nonvolatile memory has been developed from Mask Read Only Memory (PROM) to Programmable ROM (PROM), EPROM, and EEPROM. In particular, unlike the semiconductor memory device developed in the early days, the number of times that can be written, modified or deleted has increased. Accordingly, reduction of power consumed to perform functions such as data writing, modification, or deletion in the semiconductor memory device, and reduction of time required to perform the above functions are increasingly considered as important factors.

한편, 최근 가장 큰 시장으로 발전한 플래시 메모리(flash memory)의 경우, NAND형 또는 NOR형 모두 기술의 발전과 더불어 외부에서 공급되는 전원전압이 감소 되고 최소 선폭의 미세화 되었음에도 불구하고 여전히 약 20V 정도의 높은 내부 전압이 데이터의 기록 및 삭제 동작에 사용되고 있다. 절연막에 터널링 효과(tunneling effect)를 유발시키고, 터널링 된 전하를 10년 이상 유지하기 위해서는 약 10V의 전압이 절연막 양단에 인가되어야 하는 것으로 알려져 있다. 그런데 상기 언급한 바와 같이 플래시 메모리의 경우 그 두 배에 해당하는 약 20V의 높은 전압이 필요하다. 이는 플래시 메모리의 구조에서 비롯되는 문제라고 할 수 있다. '게이트 - 절연막 - 기판'과 같은 수직 구조를 가지는 일반적인 MOS 커패시터 또는 MOS 트랜지스터와 달리 플래시 메모리는 '제어 게이트(control gate) - 커플링 산화막(coupling oxide) - 플로팅 게이트(floating gate) - 터널링 산화막(tunneling oxide) - 기판'의 구조로 이루어져 있다. 기판으로부터 플로팅 게이트로 혹은 그 반대 방향으로 터널링 효과에 의한 전류가 발생하기 위하여는 두 층 사이에 형성된 터널링 산화막의 양단에 약 10V의 전압이 인가되어야 한다. 그러나 기판과 제어 게이트에 인가되는 전압은 제어 게이트와 플로팅 게이트에 의하여 형성되는 커플링 커패시터, 플로팅 게이트와 기판에 의하여 형성되는 터널링 커패시터의 용량에 의하여 분배되며, 상기 두 종류의 커패시터의 용량은 거의 비슷한 값을 가진다. 따라서, 예를 들어 기판이 접지된 경우, 제어 게이트에는 터널링 효과에 필요한 전압의 두 배인 약 20V의 전압이 인가되어야 하는 것이다.Meanwhile, in the case of flash memory, which has recently developed into the largest market, both NAND and NOR types still have high voltages of about 20V despite the development of technology and a decrease in external power supply voltage and miniaturization of minimum line width. The internal voltage is used for writing and erasing data. It is known that a voltage of about 10 V must be applied across the insulating film to cause a tunneling effect on the insulating film and to maintain the tunneled charge for more than 10 years. However, as mentioned above, in the case of a flash memory, a high voltage of about 20 V, which is twice that, is required. This is a problem originating from the structure of the flash memory. Unlike conventional MOS capacitors or MOS transistors that have a vertical structure such as a 'gate-insulation-substrate', a flash memory has a 'control gate-coupling oxide-floating gate-tunneling oxide ( tunneling oxide)-consists of a substrate 'structure. In order to generate a current due to the tunneling effect from the substrate to the floating gate or vice versa, a voltage of about 10 V must be applied to both ends of the tunneling oxide film formed between the two layers. However, the voltage applied to the substrate and the control gate is distributed by the capacitance of the coupling capacitor formed by the control gate and the floating gate, and the tunneling capacitor formed by the floating gate and the substrate, and the capacitances of the two types of capacitors are almost similar. Has a value. Thus, for example, when the substrate is grounded, a voltage of about 20V, which is twice the voltage required for the tunneling effect, should be applied to the control gate.

이러한 과도한 동작 전압은 외부에서 공급되는 전압을 칩 내부에 마련된 전하 펌프(charge pump)라는 회로에서 승압함으로 인하여 생성한다. 그러나 외부에서 공급하는 전압과 승압한 내부 전압과의 비율이 크면 클수록 전하 펌프의 에너지 효 율은 감소하게 된다. 또한 트랜지스터의 크기가 기술의 발전과 함께 작아지면서 트랜지스터가 견딜 수 있는 최대 내압이 감소하기 때문에 큰 내부 전압을 견디기 위하여는 채널 길이(channel length)와 채널 폭(channel width)가 큰 트랜지스터를 사용하여야 하나, 채널 길이 및 채널 폭이 큰 트랜지스터는 칩 면적을 크게 하는 것은 물론 소비전력도 소자가 커진 만큼 비례해서 증가하게 된다.This excessive operating voltage is generated by boosting an externally supplied voltage in a circuit called a charge pump provided inside the chip. However, the greater the ratio between the externally supplied voltage and the boosted internal voltage, the lower the energy efficiency of the charge pump. In addition, as the size of the transistor decreases with the development of technology, the maximum withstand voltage of the transistor decreases, so a transistor having a large channel length and channel width must be used to withstand a large internal voltage. In addition, transistors with large channel lengths and channel widths not only increase chip area, but also increase power consumption proportionally as devices increase.

상기 언급한 바와 같이, 과도한 동작 전압을 저감하기 위하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 도 1은 종래 기술에 의한 반도체 메모리 장치의 셀의 회로를 나타내고 있다.As mentioned above, much research has been made to reduce excessive operating voltage. 1 shows a circuit of a cell of a semiconductor memory device according to the prior art.

도 1을 살펴보면, 메모리 장치의 셀(C100)은 제1, 제2 프로그래밍 트랜지스터(M106, M104), 저장 트랜지스터(M102)를 포함한다. 상기 제1 프로그래밍 트랜지스터(M106)와 제2 프로그래밍 트랜지스터(M104)는 플로팅 게이트를 게이트 전극으로 공유한다. 또한 상기 제1 프로그래밍 트랜지스터(M106)의 면적은 제2 프로그래밍 트랜지스터(M104)의 면적보다 크다.Referring to FIG. 1, a cell C100 of a memory device includes first and second programming transistors M106 and M104 and a storage transistor M102. The first programming transistor M106 and the second programming transistor M104 share a floating gate as a gate electrode. In addition, an area of the first programming transistor M106 is larger than that of the second programming transistor M104.

종래 기술에 따른 메모리 셀의 동작을 살펴보면, 소거 동작시에는 로우 레벨 전압(약 0V)이 제1 프로그래밍 트랜지스터(M106)의 소스, 드레인 및 n-well 단자에 인가된다. 그리고 하이 레벨 전압(약 10V)이 제2 프로그래밍 트랜지스터(M104)의 소스, 드레인 및 n-well단자에 인가된다. 두 개의 프로그래밍 트랜지스터의 면적 차이에 의하여 제2 프로그래밍 트랜지스터(M104)에 약 9V의 전압이 형성되며, 전자가 공유되는 플로팅 게이트로부터 제거된다.Referring to the operation of the memory cell according to the related art, a low level voltage (about 0V) is applied to the source, drain, and n-well terminals of the first programming transistor M106 during an erase operation. A high level voltage (about 10V) is applied to the source, drain and n-well terminals of the second programming transistor M104. Due to the area difference between the two programming transistors, a voltage of about 9 V is formed in the second programming transistor M104, and electrons are removed from the shared floating gate.

반면에 프로그램 동작시에는 제1 프로그래밍 트랜지스터(M106)에 하이와 로 우 레벨 사이의 전압을 인가하고 저장트랜지스터(M102)에 전류를 흐르게 하여 이때 발생하는 핫 캐리어(hot carrier)가 공유되는 플로팅 게이트로 주입된다.On the other hand, during a program operation, a voltage between a high level and a low level is applied to the first programming transistor M106 and a current flows through the storage transistor M102 to a floating gate where hot carriers generated at this time are shared. Is injected.

이와 같이, 데이터의 기록 또는 소거 동작시에 필요한 동작 전압이 약 10V로 감소하였다. 그러나 10V라는 동작 전압은 터널링 효과를 발생시킬 만큼 높은 전압이다. 따라서 터널링을 발생시키는 대상이 아닌 일반적인 트랜지스터에서도 상기 높은 전압에 의하여 터널링이 발생하고, 결과적으로 트랜지스터가 열화되는 문제점이 발생한다. 즉, 도 1의 경우 제1 프로그래밍 트랜지스터(M106) 및 제2 프로그래밍 트랜지스터(M104)에 고전압을 공급하기 위한 회로들에 포함된 트랜지스터들은 10V의 전압이 인가되어 열화될 가능성이 존재한다.In this manner, the operating voltage required for the data write or erase operation was reduced to about 10V. However, the 10V operating voltage is high enough to cause the tunneling effect. Therefore, even in a general transistor that is not the target of tunneling, tunneling occurs due to the high voltage, and as a result, the transistor deteriorates. That is, in the case of FIG. 1, transistors included in circuits for supplying a high voltage to the first programming transistor M106 and the second programming transistor M104 may be deteriorated by a voltage of 10V.

따라서 반도체 메모리 장치의 내부 셀에 포함되어 있는 많은 소자들의 열화를 최소화함과 동시에 동작 전압을 저감시킬 수 있는 셀 구조의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop a cell structure capable of minimizing deterioration of many elements included in an internal cell of a semiconductor memory device and reducing an operating voltage.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 터널링이 발생하는 소자를 제외한 다른 소자의 열화를 방지하고, 기록 및 삭제 동작 등에 필요한 동작 전압을 낮추는 메모리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a memory device which prevents deterioration of elements other than those in which tunneling occurs and lowers operating voltages required for write and erase operations.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 측면은 적어도 하나의 메모리 셀을 구비하는 메모리 장치에 있어서, 상기 메모리 셀은 기판과 플로팅 게이트를 포함하며 데이터가 기입되는 메모리 소자, 상기 데이터를 독출하는 제1 트랜지스터 및 제1 부스팅 회로를 포함하며, 상기 제1 부스팅 회로는 상기 메모리 소자와 직렬 연결되는 커플링 커패시터 및 제1 스위칭 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치를 제공한다.In order to solve the above technical problem, a first aspect of the present invention provides a memory device including at least one memory cell, wherein the memory cell includes a substrate and a floating gate, and a memory device to which data is written, and reads the data. The shipping device includes a first transistor and a first boosting circuit, and the first boosting circuit includes a coupling capacitor and a first switching transistor connected in series with the memory device.

본 발명에 있어서, 상기 제1 트랜지스터는 메모리 소자의 플로팅 게이트와 연결되는 게이트 전극, 비트라인과 연결되는 제1 전극 및 제1 전압이 인가되는 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 스위칭 트랜지스터는 상기 데이터 라인과 연결되는 제1 전극, 메모리 소자의 기판과 연결되는 제2 전극 및 제2 전압이 인가되는 게이트 전극을 포함하고, 상기 커플링 커패시터는 상기 메모리 소자의 플로팅 게이트와 연결되는 제1 전극 및 워드라인과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하는 제1 커플링 커패시터 및 상기 메모리 소자의 기판과 연결되는 제1 전극 및 프로그램 라인과 연결되는 제2 전극을 포함하는 제2 커플링 커패시터를 포함할 수 있다.The first transistor may include a gate electrode connected to a floating gate of a memory device, a first electrode connected to a bit line, and a second electrode to which a first voltage is applied. A first electrode connected to the data line, a second electrode connected to the substrate of the memory device, and a gate electrode to which the second voltage is applied, wherein the coupling capacitor comprises: a first electrode connected to the floating gate of the memory device; A first coupling capacitor including a second electrode electrically connected to a word line, and a second coupling capacitor including a first electrode connected to a substrate of the memory device and a second electrode connected to a program line. Can be.

본 발명에 있어서, 상기 워드라인과 연결되는 제1 전극과, 상기 제1 커플링 커패시터의 제2 전극과 연결되는 제2 전극과, 상기 제2 전압이 인가되는 게이트 전극을 포함하는 제2 스위칭 트랜지스터 및 상기 제1 커플링 커패시터의 제2 전극과 연결되는 제1 전극과, 소거라인에 연결되는 제2 전극을 포함하는 제3 커플링 커패시터를 구비하는 제2 부스팅 회로를 더 포함할 수 있다.In the present invention, a second switching transistor includes a first electrode connected to the word line, a second electrode connected to a second electrode of the first coupling capacitor, and a gate electrode to which the second voltage is applied. And a second boosting circuit including a first electrode connected to the second electrode of the first coupling capacitor and a third coupling capacitor including a second electrode connected to the erase line.

본 발명에 있어서, 상기 메모리 셀 외부에 구비되는 디코더를 더 포함하며, 상기 제2 부스팅 회로는 상기 디코더에 구비될 수 있다.The present invention may further include a decoder provided outside the memory cell, and the second boosting circuit may be provided in the decoder.

본 발명에 있어서, 상기 제3 커플링 커패시터는 복수의 메모리 셀이 공유할 수 있다.In the present invention, the third coupling capacitor can be shared by a plurality of memory cells.

본 발명에 있어서, 상기 제1 트랜지스터의 제2 전극에 연결되는 제1 전극과, 제1 전압이 인가되는 제2 전극과, 게이트 전극을 포함하는 제3 스위칭 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.The present invention may further include a third switching transistor including a first electrode connected to the second electrode of the first transistor, a second electrode to which the first voltage is applied, and a gate electrode.

또한 본 발명에 있어서, 상기 메모리 장치는 비휘발성 메모리 장치일 수 있다.In the present invention, the memory device may be a nonvolatile memory device.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제2 측면은 기판과 플로팅 게이트를 포함하는 메모리 소자, 상기 메모리 소자의 플로팅 게이트에 연결된 제1 전극과, 제2 전극을 포함하는 제1 커플링 커패시터, 및 상기 메모리 소자의 기판에 연결된 제1 전극과, 제2 전극을 포함하는 제2 커플링 커패시터를 구비하는 적어도 하나의 메모리 셀을 포함하는 메모리 장치의 구동 방법에 있어서, a) 상기 제1 커플링 커패시터의 제2 전극에 제1 전압을 인가하는 단계, b) 상기 메모리 소자의 제 2 전극에 제2 전압을 인가하는 단계 및 c) 상기 메모리 소자의 제2 전극에 인가되는 전압을 터널링 전류가 발생하는 제3 전압으로 승압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치의 구동방법을 제공한다.In order to solve the above technical problem, a second aspect of the present invention is a memory device including a substrate and a floating gate, a first electrode connected to the floating gate of the memory device, a first coupling capacitor comprising a second electrode, And at least one memory cell including a first electrode connected to a substrate of the memory device and a second coupling capacitor including a second electrode, the method comprising: a) the first coupling Applying a first voltage to a second electrode of the capacitor; b) applying a second voltage to the second electrode of the memory element; and c) generating a tunneling current to a voltage applied to the second electrode of the memory element. It provides a method of driving a memory device comprising the step of boosting to a third voltage.

본 발명에 있어서, 상기 c)단계는 상기 제2 커플링 커패시터의 제2 전극에 인가되는 전압을 제1 전압에서 제2 전압으로 변경하는 단계일 수 있다.In the present invention, step c) may be a step of changing the voltage applied to the second electrode of the second coupling capacitor from the first voltage to the second voltage.

또한 본 발명에 있어서, d) 상기 메모리 소자의 제2 전극에 상기 제3 전압 및 제2 전압이 번갈아 인가되도록 승압 및 감압을 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the method may further include d) repeating the boost and the depressurization so that the third voltage and the second voltage are alternately applied to the second electrode of the memory device.

이와 같이, 메모리 장치에 있어서 커플링 커패시터 및 스위칭 트랜지스터를 포함하는 부스팅 회로를 포함함으로 인하여 메모리 소자를 제외한 모든 소자들은 고전압 인가로 인한 열화 발생의 가능성이 줄어들게 되며, 전하 펌프의 에너지 효율도 향상될 수 있게 된다.As such, the memory device includes a boosting circuit including a coupling capacitor and a switching transistor, thereby reducing the possibility of deterioration due to the application of high voltage to all devices except the memory device, and also improving the energy efficiency of the charge pump. Will be.

또한 추가적인 스위칭 트랜지스터를 구비함으로 인하여 플로팅 게이트에 연결된 트랜지스터의 열화를 방지할 수 있게 된다.In addition, the additional switching transistor prevents deterioration of the transistor connected to the floating gate.

또한 큰 면적을 차지하는 제3 커플링 커패시터를 디코더 영역에 설치한 후 복수의 메모리 셀이 공유하도록 하여 메모리 장치의 면적을 최소화시킬 수 있게 된다.In addition, after the third coupling capacitor having a large area is installed in the decoder region, the plurality of memory cells are shared so that the area of the memory device can be minimized.

또한 프로그램 라인 및 소거라인에 인가되는 신호를 제1 전압과 제2 전압이 번갈아 인가되도록 함으로 인하여 터널링 효율이 감소하는 것을 방지할 수 있게 된 다.In addition, the first and second voltages are alternately applied to the signals applied to the program line and the erase line, thereby reducing the tunneling efficiency.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 6.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 셀 회로를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a cell circuit of a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 메모리 장치의 셀(200a) 내에는 메모리 소자(Cst), 제1 트랜지스터(M1) 및 제1 부스팅(boosting) 회로를 포함한다.Referring to FIG. 2, a cell 200a of a memory device includes a memory device Cst, a first transistor M1, and a first boosting circuit.

메모리 소자(Cst)는 기판 및 플로팅 게이트(FG)를 포함하며, 상기 기판 및 플로팅 게이트(FG) 양단에 인가되는 전압차로 인하여 발생하는 터널링을 이용하여 데이터를 기입한다. 또한 상기 터널링을 이용하여 데이터의 삭제도 가능하다. 상기 메모리 소자(Cst)는 MOS 캐패시터 또는 MOSFET일 수 있다.The memory device Cst includes a substrate and a floating gate FG, and writes data by using tunneling generated due to a voltage difference applied across the substrate and the floating gate FG. It is also possible to delete data using the tunneling. The memory device Cst may be a MOS capacitor or a MOSFET.

제1 트랜지스터(M1)는 상기 터널링에 의하여 플로팅 게이트(FG)에 기입된 데이터를 독출한다. 데이터의 독출은, 예를 들어, 상기 터널링에 의하여 플로팅 게이트(FG)로부터 전하가 인가된(전자가 제거된) 상태를 "1", 전하가 제거된(전자가 인가된) 상태를 "0"으로 할 수 있을 것이다.The first transistor M1 reads data written to the floating gate FG by the tunneling. The reading of data may be, for example, "1" for a state in which charge is applied (electron removed) from floating gate FG by the tunneling, and "0" for a state in which charge is removed (electron applied). You will be able to

상기 제1 트랜지스터(M1)는 메모리 소자(Cst)의 플로팅 게이트(FG)와 게이트 전극이 연결되고, 제1 전극은 비트라인(BL)에 연결된다. 제2 전극에는 제1 전압이 인가된다. 상기 비트라인(BL)에는 셀(200a) 외부로부터 비트라인 신호가 인가된다. 상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 소스 전극 및 드레인 전극일 수 있다. 또한 상 기 제1 전압으로는 접지 전압이 사용될 수 있다.The first transistor M1 is connected to the floating gate FG of the memory device Cst and the gate electrode, and the first electrode is connected to the bit line BL. The first voltage is applied to the second electrode. The bit line signal is applied to the bit line BL from the outside of the cell 200a. The first electrode and the second electrode may be a source electrode and a drain electrode, respectively. In addition, the ground voltage may be used as the first voltage.

제1 부스팅 회로는 상기 메모리 소자와 직렬 연결되는 커플링 커패시터 및 제1 스위칭 트랜지스터(M2)를 포함한다. 또한 상기 커플링 커패시터는 제1 커플링 커패시터(C1) 및 제2 커플링 커패시터(C2)를 구비할 수 있다.The first boosting circuit includes a coupling capacitor and a first switching transistor M2 connected in series with the memory device. In addition, the coupling capacitor may include a first coupling capacitor C1 and a second coupling capacitor C2.

상기 제1 스위칭 트랜지스터(M2)는 제1 전극이 데이터 라인(DL)과 연결되고, 제2 전극이 상기 메모리 소자(Cst)의 기판과 연결된다. 또한 게이트 전극에는 제2 전압이 인가된다. 상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 소스 전극 및 드레인 전극일 수 있다. 상기 데이터 라인(DL)에는 데이터 라인 신호가 인가될 수 있다. 한편, 터널링 효과를 발생시키기에 충분한 전압을 Vtn 이라고 하는 경우, 상기 제2 전압은 상기 Vtn 값의 절반 또는 반보다 약간 작은 값일 수 있다. 설명의 편의상 상기 제2 전압을 'VPP'라고 한다. 상기 데이터 라인(DL)에 VPP 값이 인가되면 상기 제1 스위칭 트랜지스터(M2)는 오프(OFF) 상태가 되어 제2 전극은 VPP-Vth(Vth : 문턱전압)가 걸리게 된다. 반면에 상기 데이터 라인(DL)에 제1 전압인 접지 전압이 인가되면 상기 제1 스위칭 트랜지스터가 도통되어 제2 전극도 접지 전압이 인가된다. 이러한 경우 상기 제1 스위칭 트랜지스터(M2)는 NMOS 트랜지스터일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 PMOS 트랜지스터가 사용될 수도 있으며, 이러한 경우 인가되는 전압의 조합을 변경하여 상기 동작을 수행할 수 있음은 당업자에게 자명하다고 할 것이다.In the first switching transistor M2, a first electrode is connected to the data line DL, and a second electrode is connected to the substrate of the memory device Cst. In addition, a second voltage is applied to the gate electrode. The first electrode and the second electrode may be a source electrode and a drain electrode, respectively. A data line signal may be applied to the data line DL. On the other hand, when a voltage sufficient to generate the tunneling effect is called Vtn, the second voltage may be a value slightly smaller than half or half of the Vtn value. For convenience of description, the second voltage is referred to as 'VPP'. When the VPP value is applied to the data line DL, the first switching transistor M2 is turned off, and the second electrode receives VPP-Vth (Vth: threshold voltage). On the other hand, when a ground voltage, which is a first voltage, is applied to the data line DL, the first switching transistor is turned on so that a ground voltage is also applied to the second electrode. In this case, the first switching transistor M2 may be an NMOS transistor. However, the present invention is not limited thereto, and a PMOS transistor may be used. In this case, it will be apparent to those skilled in the art that the above operation may be performed by changing a combination of applied voltages.

제1 커플링 커패시터(C1)는 제1 전극이 상기 메모리 소자(Cst)의 플로팅 게이트(FG)와 연결되고, 제2 전극이 워드라인(WL)과 전기적으로 연결된다. 상기 워드 라인(WL)에는 워드라인 신호가 인가될 수 있다.In the first coupling capacitor C1, a first electrode is connected to the floating gate FG of the memory device Cst, and a second electrode is electrically connected to the word line WL. A word line signal may be applied to the word line WL.

제2 커플링 커패시터(C2)는 제1 전극이 상기 메모리 소자(Cst)의 기판과 연결되고, 제2 전극이 프로그램 라인(PGM)과 연결된다. 상기 프로그램 라인(PGM)에는 프로그램 라인 신호가 인가될 수 있다.In the second coupling capacitor C2, a first electrode is connected to the substrate of the memory device Cst, and a second electrode is connected to the program line PGM. A program line signal may be applied to the program line PGM.

상기 제1, 제2 커플링 커패시터(C1, C2)는 메모리 소자(Cst)의 양단에 인가되는 전압을 분배하는 기능을 수행할 수 있다. 이 때, 제1, 제2 커플링 커패시터(C1, C2)는 메모리 소자(Cst)의 전기 용량보다 약 10배 정도 큰 전기 용량을 가지도록 형성할 수 있다.The first and second coupling capacitors C1 and C2 may perform a function of distributing a voltage applied to both ends of the memory device Cst. In this case, the first and second coupling capacitors C1 and C2 may be formed to have an electric capacity about 10 times larger than the electric capacity of the memory element Cst.

한편, 본 발명에 의한 메모리 셀(200a)은 제2 부스팅 회로(200b)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 부스팅 회로(200b)는 제2 스위칭 트랜지스터(M3) 및 제3 커플링 트랜지스터(C3)를 포함한다.Meanwhile, the memory cell 200a according to the present invention may further include a second boosting circuit 200b. The second boosting circuit 200b includes a second switching transistor M3 and a third coupling transistor C3.

제2 스위칭 트랜지스터(M3)는 제1 전극이 워드라인(WL)에 연결되고, 제2 전극이 상기 제1 커플링 커패시터(C1)의 제2 전극과 연결된다. 한편, 게이트 전극에는 제2 전압인 VPP가 인가된다.In the second switching transistor M3, a first electrode is connected to the word line WL, and a second electrode is connected to the second electrode of the first coupling capacitor C1. On the other hand, the second voltage VPP is applied to the gate electrode.

제3 커플링 커패시터(C3)는 제1 전극이 상기 제1 커플링 커패시터(C1)의 제2 전극과 연결되고, 제2 전극은 소거라인(ERS)에 연결된다. 상기 소거라인(ERS)에는 소거라인 신호가 인가될 수 있다. 상기 소거라인(ERS)과 제3 커플링 커패시터(C3)의 제2 전극 사이에 스위치(미도시)를 형성하여 필요한 경우에만 스위치를 온(ON) 시켜서 양 소자를 연결시키는 것이 가능할 것이다. 이에 대하여는 도 5에서 다시 살펴보도록 한다. 또한 상기 제3 커플링 커패시터(C3)의 전기 용량은 제1, 제2 커 플링 커패시터(C1, C2)의 전기 용량보다 10배 이상 큰 것이 바람직하다.In the third coupling capacitor C3, a first electrode is connected to the second electrode of the first coupling capacitor C1, and the second electrode is connected to the erase line ERS. An erase line signal may be applied to the erase line ERS. It may be possible to form a switch (not shown) between the erase line ERS and the second electrode of the third coupling capacitor C3 so as to connect both devices by turning the switch ON only when necessary. This will be described again with reference to FIG. 5. In addition, the capacitance of the third coupling capacitor (C3) is preferably at least 10 times larger than the capacitance of the first, second coupling capacitor (C1, C2).

상기 언급한 바와 같은 메모리 장치의 메모리 셀에서 데이터의 기입 및 소거 동작을 살펴보면 다음과 같다.The write and erase operations of data in the memory cells of the memory device as described above are as follows.

먼저 플로팅 게이트로에 전하를 저장하는, 즉 전자를 제거하는 동작을 살펴본다. 일단 전하를 저장하기 위하여 제1 커플링 커패시터(C1)의 제2 전극은 제1 전압인 접지 전압이 인가된다. 워드라인 신호로서 접지 전압이 인가되는 경우 제2 스위칭 트랜지스터(M3)가 온(ON) 되어 상기 제1 커플링 커패시터(C1)의 제2 전극에 접지 전압이 인가될 수 있을 것이다. 이와 함께, 전압 부스팅의 예비 단계로서 프로그램 라인(PGM)에는 프로그램 신호로서 접지 전압이 인가된다. 그리고 데이터 라인(DL)에 데이터 라인 신호로서 VPP 값이 인가된다. 상기 조건에서 제1 스위칭 트랜지스터(M2)는 오프(OFF) 상태 이므로 상기 제1 스위칭 트랜지스터(M2)의 제2 전극의 전위는 VPP-Vth가 된다. 이 때, 접지 전압이 인가되던 프로그램 라인(PGM)의 신호를 VPP로 상승시키면 노드 B의 전압은 2VPP-Vth로 상승하게 된다. 그러면 노드 B와 노드 A사이의 전위차는 2VPP-Vth이며, 상기 언급한 바와 같이 제1 커플링 커패시터(C1)의 전기 용량이 메모리 소자(Cst)의 전기 용량에 비하여 훨씬 크므로 상기 전압 2VPP-Vth의 대부분이 메모리 소자(Cst)에 걸리게 된다. 2VPP-Vth 값은 터널링이 발생할 수 있는 정도의 전압으로 메모리 소자(Cst)에 터널링 전류가 발생하여 플로팅 게이트(FG)에 전하를 저장(전자를 제거)하게 된다. 이 경우 메모리 소자(Cst)를 제외한 어떤 소자에서도 제2 전압인 VPP 보다 큰 전압이 걸리지 않는다. 따라서 메모리 소자(Cst)를 제외한 모든 소자들은 고전압 인가로 인한 열화 발생의 가능성이 줄어들게 되며, 오직 기입 및 소거 동작이 필요한 소자에서만 터널링이 일어나게 된다. 또한 종래 기술에 의한 셀과 터널링에 필요한 약 10V의 전압을 직접 외부로부터 인가받는 것이 아니라 이보다 훨씬 작은 약 5V의 전압을 동작 전압으로 인가받아 이를 부스팅 하여 터널링을 발생시킬 수 있어 전하 펌프의 에너지 효율도 향상될 수 있다.First, the operation of storing charge, ie, removing electrons, in a floating gate path is described. In order to store electric charges, a ground voltage, which is a first voltage, is applied to the second electrode of the first coupling capacitor C1. When the ground voltage is applied as the word line signal, the second switching transistor M3 may be turned on to apply the ground voltage to the second electrode of the first coupling capacitor C1. In addition, a ground voltage is applied as a program signal to the program line PGM as a preliminary step of voltage boosting. The VPP value is applied to the data line DL as a data line signal. Under the above conditions, since the first switching transistor M2 is in an OFF state, the potential of the second electrode of the first switching transistor M2 becomes VPP-Vth. At this time, if the signal of the program line PGM to which the ground voltage is applied is increased to VPP, the voltage of the node B is increased to 2VPP-Vth. Then, the potential difference between node B and node A is 2VPP-Vth, and as mentioned above, since the capacitance of the first coupling capacitor C1 is much larger than that of the memory element Cst, the voltage 2VPP-Vth Most of the time is caught in the memory element Cst. The value of 2VPP-Vth is a voltage such that tunneling can occur, and a tunneling current is generated in the memory device Cst to store charge (remove electrons) in the floating gate FG. In this case, no voltage other than the second voltage VPP is applied to any device except the memory device Cst. Therefore, all devices except the memory device Cst are less likely to deteriorate due to high voltage application, and tunneling occurs only in devices requiring write and erase operations. In addition, the voltage of about 10V required for cell tunneling and the conventional technology is not directly applied from the outside, but a much smaller voltage of about 5V can be applied as an operating voltage to boost the tunneling to generate a tunneling energy efficiency. Can be improved.

다음으로는 데이터의 소거 동작을 살펴본다. 데이터의 소거는 데이터의 기록과 반대 동작인 플로팅 게이트(FG)에 저장된 전하를 제거(전자를 주입)하는 것에 의하여 이루어질 수 있다.Next, the data erasing operation will be described. The erasing of data can be accomplished by removing the charge (injecting electrons) stored in the floating gate FG, which is the reverse operation of writing the data.

일단 데이터 라인(DL)에 제1 전압인 접지 전압을 인가하여 노드 B, 즉 메모리 소자(Cst)의 기판에 접지 전압을 인가한다. 워드라인(WL)에는 VPP 값을 인가하여 노드 A, 즉 제1 커플링 커패시터(C1)의 제2 전극의 전위를 VPP-Vth로 한다. 그런 다음 소거라인(ERS)에 VPP가 인가되면 노드 A의 전위는 2VPP-Vth로 승압된다. 그러면 노드 A와 노드 B사이의 전위차는 2VPP-Vth이며, 상기 언급한 바와 같이 제2 커플링 커패시터(C2)의 전기 용량이 메모리 소자(Cst)의 전기 용량에 비하여 훨씬 크므로 상기 전압 2VPP-Vth의 대부분이 메모리 소자(Cst)에 걸리게 된다. 2VPP-Vth 값은 터널링이 발생할 수 있는 정도의 전압으로 메모리 소자(Cst)에 터널링 전류가 발생하여 플로팅 게이트(FG)로부터 전하를 제거(전자를 주입)하게 된다. 이 경우 데이터의 기록 동작과 마찬가지로 메모리 소자(Cst)를 제외한 어떤 소자에서도 제2 전압인 VPP 보다 큰 전압이 걸리지 않는다. 따라서 메모리 소자(Cst)를 제외한 모든 소자들은 고전압 인가로 인한 열화 발생의 가능성이 줄어들게 되며, 전하 펌프 의 에너지 효율도 향상될 수 있다.First, a ground voltage, which is a first voltage, is applied to the data line DL, thereby applying a ground voltage to the substrate of the node B, that is, the memory device Cst. The VPP value is applied to the word line WL so that the potential of the second electrode of the node A, that is, the first coupling capacitor C1, is set to VPP-Vth. Then, when VPP is applied to the erase line ERS, the potential of the node A is boosted to 2VPP-Vth. The potential difference between node A and node B is then 2VPP-Vth, and as mentioned above, the capacitance of the second coupling capacitor C2 is much larger than that of the memory element Cst, so the voltage 2VPP-Vth Most of the time is caught in the memory element Cst. The value of 2VPP-Vth is a voltage such that tunneling can occur, and a tunneling current is generated in the memory device Cst to remove charges (inject electrons) from the floating gate FG. In this case, as in the data writing operation, no voltage other than the second voltage VPP is applied to any element except the memory element Cst. Therefore, all devices except the memory device Cst are less likely to deteriorate due to high voltage application, and the energy efficiency of the charge pump may be improved.

한편, 제2 스위칭 트랜지스터(M3) 및 제3 커플링 커패시터(C3)를 포함하는 제2 부스팅 회로(200b)는 메모리 장치의 셀 내에 포함되도록 형성하는 것도 가능하나, 이와는 다르게 복수의 셀 어레이 외부에 구비된 디코더에 형성하도록 하는 것도 가능하다. 또한 상기 제3 커플링 커패시터(C3)는 메모리 장치의 셀 개수만큼 구비할 필요 없이 전체 영역에 대하여 하나만 형성하도록 하는 것도 가능할 것이다. 이러한 경우, 상기 제3 커플링 커패시터(C3)는 메모리 소자(Cst)의 전기 용량에 비하여 적게는 수십배에서 수백배까지 큰 전기 용량을 가지도록 형성할 수 있으며, 각 선택한 셀에서 데이터의 소거 동작을 수행하기 위하여 스위치를 형성할 수 있다.Meanwhile, the second boosting circuit 200b including the second switching transistor M3 and the third coupling capacitor C3 may be formed to be included in a cell of the memory device. Alternatively, the second boosting circuit 200b may be formed outside the plurality of cell arrays. It is also possible to form the provided decoder. In addition, it may be possible to form only one third coupling capacitor C3 for the entire region without having to provide as many cells as the memory device. In this case, the third coupling capacitor C3 may be formed to have a large capacitance of several tens to hundreds of times larger than the capacitance of the memory element Cst, and erase the data in each selected cell. A switch can be formed to perform.

제3 커플링 커패시터(C3)는 제1, 제2 커플링 커패시터(C1, C2)에 비하여 10배 이상이어야 하므로 셀 내부에 형성하는 경우 각 셀의 크기를 지나치게 크게 만들 수 있으므로 상기 제2 부스팅 회로(200b)를 디코더 부분에 형성함으로 인하여 전체 메모리 장치의 크기를 줄일 수 있게 된다.Since the third coupling capacitor C3 should be 10 times or more than the first and second coupling capacitors C1 and C2, the second coupling circuit may be made too large when formed inside the cell. By forming 200b in the decoder part, the size of the entire memory device can be reduced.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 셀 회로를 나타내는 도면으로 도 2와의 차이점을 중심으로 설명하도록 한다. 도 3을 살펴보면, 도 2에 의한 셀 회로와 비교하여 제3 스위칭 트랜지스터(M11)를 더 포함한다.FIG. 3 is a diagram illustrating a cell circuit of a nonvolatile memory device according to another exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, a third switching transistor M11 is further included as compared with the cell circuit of FIG. 2.

상기 제3 스위칭 트랜지스터(M11)는 제1 전극이 상기 제1 트랜지스터(M1)의 제2 전극에 연결된다. 또한 제2 전극에는 제1 전압이 인가되며, 게이트 전극에는 리던던트 라인(RWL) 신호가 인가된다.In the third switching transistor M11, a first electrode is connected to the second electrode of the first transistor M1. In addition, a first voltage is applied to the second electrode, and a redundant line (RWL) signal is applied to the gate electrode.

상기 도 2의 설명에서 데이터의 소거 동작시, 플로팅 게이트(FG)에 고전압이걸리면 제1 트랜지스터(M1)에서 열화가 발생할 수 있다. 따라서 상기 제3 스위칭 트랜지스터(M11)을 더 포함시켜 제1 트랜지스터(M1)의 제1 전극 및 제2 전극을 플로팅 시킴으로 인하여 제1 트랜지스터(M1)의 열화를 방지할 수 있게 된다.In the data erasing operation of FIG. 2, when the high voltage is applied to the floating gate FG, degradation may occur in the first transistor M1. Therefore, the third switching transistor M11 may be further included to prevent the first transistor M1 from being deteriorated by floating the first electrode and the second electrode of the first transistor M1.

또한 셀의 면적은 제1, 제2 커패시터(C1, C2)의 크기에 의하여 결정되기 때문에 도 3에서와 같이 상기 제3 스위칭 트랜지스터(M11)를 더 포함시키는 것은 셀의 면적에 영향을 거의 미치지 않는다.In addition, since the area of the cell is determined by the sizes of the first and second capacitors C1 and C2, further inclusion of the third switching transistor M11 as shown in FIG. 3 has little effect on the area of the cell. .

도 4는 도 2에 따른 비휘발성 메모리 장치의 셀 회로의 구동신호를 나타내는 파형도이다. 도 2 및 도 4를 참조하여, 데이터의 기록 및 소거 동작에 대하여 설명하도록 한다. T1 내지 T4에서는 데이터의 기록이 이루어지며, T5 내지 T8에서 데이터의 소거가 이루어진다.4 is a waveform diagram illustrating a driving signal of a cell circuit of the nonvolatile memory device of FIG. 2. 2 and 4, the write and erase operations of data will be described. Data is written at T1 to T4, and data is erased at T5 to T8.

먼저 T1 내지 T4에서의 동작을 살펴본다. T1 이전부터 워드라인(WL)에는 접지 전압이 인가되고 있으며, 따라서 노드 A 또한 접지 전압이 걸린다. T1에서 데이터 라인(DL)에 인가되는 신호는 접지 전압으로부터 제2 전압인 VPP으로 변경된다. 이에 의하여 노드 B에는 VPP-Vth 의 전압이 걸리게 된다. 또한 상기 데이터 라인(DL)에 인가되는 신호의 변경 후, T2에서 프로그램 라인(PGM)에 인가되는 신호를 접지 전압에서 VPP로 변경한다. 제2 커플링 커패시터(C2)의 양단 전압을 일정하게 유지하기 위하여 노드 B는 2VPP-Vth로 승압된다. 각 커패시터들의 전기 용량에 의하여 상기 2VPP-Vth의 전압은 대부분 메모리 소자(Cst)에 인가된다. 상기 전압 2VPP-Vth 값은 터널링 전류가 발생할 수 있는 전압이므로 플로팅 게이트(FG)로 터 널링 전류가 발생하여 데이터가 기록된다. T4 내지 T5에서 플로팅 게이트(FG)의 전위가 유지되어 있는 것에서 데이터가 기록된 것을 확인할 수 있다.First, the operation in T1 to T4 will be described. Since the ground voltage is applied to the word line WL from before T1, the node A also takes the ground voltage. The signal applied to the data line DL at T1 is changed from the ground voltage to the second voltage VPP. As a result, the node B receives the voltage of VPP-Vth. In addition, after the signal applied to the data line DL is changed, the signal applied to the program line PGM at T2 is changed from the ground voltage to VPP. The node B is stepped up to 2VPP-Vth to maintain a constant voltage across the second coupling capacitor C2. Due to the capacitance of each capacitor, the voltage of 2VPP-Vth is mostly applied to the memory device Cst. Since the voltage 2VPP-Vth is a voltage at which a tunneling current can occur, the tunneling current is generated to the floating gate FG to record data. It can be confirmed that data has been written in that the potential of the floating gate FG is maintained at T4 to T5.

다음으로 T5 내지 T8의 동작을 살펴본다. T5 이전에 데이터 라인(DL)에 접지 전압이 인가되고, 제1 스위칭 트랜지스터(M2)가 온(ON) 상태가 되므로 노드 B에도 접지 전압이 인가된다. 한편, T5에서 워드라인(WL)에 제2 전압인 VPP가 인가되면 제2 스위칭 트랜지스터(M3)가 오프(OFF) 상태가 되어 노드 A의 전압은 VPP-Vth가 된다. 상기 노드 A의 전압이 상기 VPP-Vth가 되면, T6에서 소거라인(ERS)의 전압을 접지 전압으로부터 VPP로 변경한다. 제1 커플링 커패시터(C1)에서 양단에 걸리는 전압을 일정하게 유지하기 위하여 노드 A의 전압은 2VPP-Vth로 승압된다. 상기 2VPP-Vth의 전압은 커패시터들 간의 전기 용량의 비에 의하여 대부분이 메모리 소자(Cst)에 인가되며, 결과적으로 터널링 전류가 발생하여 데이터가 소거된다.Next, the operation of T5 to T8 will be described. The ground voltage is applied to the data line DL before T5, and the ground voltage is also applied to the node B because the first switching transistor M2 is turned on. On the other hand, when the second voltage VPP is applied to the word line WL at T5, the second switching transistor M3 is turned off and the voltage of the node A becomes VPP-Vth. When the voltage of the node A becomes the VPP-Vth, the voltage of the erase line ERS is changed from the ground voltage to VPP at T6. In order to maintain a constant voltage across the first coupling capacitor C1, the voltage of the node A is stepped up to 2VPP-Vth. Most of the voltage of 2VPP-Vth is applied to the memory device Cst by the ratio of the capacitance between the capacitors. As a result, a tunneling current is generated and data is erased.

한편, T2 내지 T3에서 노드 B를 살펴보면 전압이 점점 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는 노드 B에 연결된 연결점(junction)으로부터 누설 전류의 발생을 원인으로 한다. 결국 노드 B의 전압을 2VPP-Vth로 승압한 이후에 많은 시간이 경과하면 노드 B의 전압이 점점 감소하고 터널링 효과가 급격히 감소하게 된다.On the other hand, looking at the node B in T2 to T3 it can be seen that the voltage gradually decreases. This causes the generation of leakage currents from junctions connected to Node B. As a result, if a large amount of time passes after the voltage of the node B is boosted to 2VPP-Vth, the voltage of the node B gradually decreases and the tunneling effect decreases drastically.

따라서 프로그램 라인(PGM)의 전압을 VPP로 장시간 유지하는 것이 아니라 일정한 시간 간격을 두고 VPP와 접지 전압이 번갈아 인가되도록 함으로 인하여 누설 전류로 잃어버린 전하를 제1 스위칭 트랜지스터(M2)를 통해 보충하며, 도 4에서 도시한 바와 같이 노드 B의 전압을 일정 전압 이상으로 유지시켜 충분한 터널링이 발생하도록 할 수 있다.Therefore, instead of maintaining the voltage of the program line PGM at VPP for a long time, VPP and the ground voltage are alternately applied at regular time intervals, thereby replenishing the lost charge due to leakage current through the first switching transistor M2. As shown in Fig. 4, the voltage of the node B can be maintained above a certain voltage to allow sufficient tunneling to occur.

이는 T6 내지 T7에서도 마찬가지로, 누설 전류로 인한 터널링 효율의 저하를 방지하기 위하여 소거라인(ERS)에 인가되는 전압을 VPP로 계속 유지하는 것이 아니라, 일정 시간 간격으로 VPP 및 접지 전압이 번갈아 인가되도록 할 수 있다.Likewise, in T6 to T7, instead of maintaining the voltage applied to the erase line ERS at VPP to prevent the tunneling efficiency from being lowered due to leakage current, the VPP and the ground voltage are alternately applied at regular time intervals. Can be.

도 5는 도 2의 실시예에 따른 셀 회로 어레이를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a cell circuit array according to the embodiment of FIG. 2.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 메모리 장치는 복수의 데이터 라인(DL)들, 복수의 비트 라인(BL)들, 복수의 프로그램 라인(PGM)들 및 복수의 워드 라인(WL)들을 포함하며, 상기 데이터 라인(DL), 비트 라인(BL), 프로그램 라인(PGM) 및 워드 라인(WL)에 의하여 둘러쌓인 영역에 메모리 셀을 형성할 수 있다. 상기 셀 내에는 메모리 소자(Cst), 제1 트랜지스터(M1), 제1, 제2 커플링 커패시터(C1, C2) 및 제1 스위칭 트랜지스터(M2)를 포함할 수 있다. 상기 각 소자의 연결관계는 도 2에서 설명하였는바 생략하도록 한다.Referring to FIG. 5, the memory device includes a plurality of data lines DL, a plurality of bit lines BL, a plurality of program lines PGM, and a plurality of word lines WL. The memory cell may be formed in an area surrounded by the data line DL, the bit line BL, the program line PGM, and the word line WL. The cell may include a memory device Cst, a first transistor M1, first and second coupling capacitors C1 and C2, and a first switching transistor M2. The connection relationship of each device is described in Figure 2 will be omitted.

또한 상기 셀 어레이의 외부에는 디코더가 형성될 수 있으며, 상기 디코더 영역에는 제2 부스팅 회로로서의 제3 커플링 커패시터(C3) 및 제2 스위칭 트랜지스터(M3)를 구비할 수 있다. 상기 제3 커플링 커패시터(C3)는 도 2의 설명에서 언급하였듯이, 복수의 셀들이 공유하도록 형성될 수 있으며, 복수의 셀들 중에서 선택된 셀의 메모리 소자(Cst)과 소거 동작을 수행하기 위하여 스위치들을 형성할 수 있다. 상기 스위치들은 상기 선택된 셀과 연결된 워드 라인(WL) 신호에 의하여 온(ON) 되도록 할 수 있다.In addition, a decoder may be formed outside the cell array, and the decoder region may include a third coupling capacitor C3 and a second switching transistor M3 as a second boosting circuit. As mentioned in the description of FIG. 2, the third coupling capacitor C3 may be formed to share a plurality of cells, and switches may be used to perform an erase operation with the memory device Cst of a cell selected from the plurality of cells. Can be formed. The switches may be turned on by a word line signal connected to the selected cell.

이와 같이 다른 소자에 비하여 큰 면적을 차지하는 제3 커플링 커패시터(C3)를 전체 셀들이 공유함으로 인하여 메모리 장치의 제조에 필요한 면적을 최소화할 수 있게 된다.As described above, all cells share the third coupling capacitor C3, which occupies a larger area than other devices, thereby minimizing an area required for manufacturing a memory device.

도 6은 도 3에 따른 비휘발성 메모리 장치의 셀 구조의 상면도이다.6 is a top view of a cell structure of the nonvolatile memory device of FIG. 3.

제1, 제2 커플링 커패시터(C1, C2)의 면적은 메모리 소자(Cst) 면적의 몇 배로 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 또한 상기 도 3의 설명에서 언급하였듯이, 제3 스위칭 트랜지스터(M11)가 추가되어도 전체 면적에는 크게 영향을 미치지 않는 것을 확인할 수 있다. 도 6에 의한 상면도는 본 발명에 따른 셀의 회로를 구현하기 위한 일 실시예일 뿐으로, 도 6과 같은 구조에 한정되는 것은 아니며 다른 구조로 형성하는 것도 가능할 것이다.It can be seen that the areas of the first and second coupling capacitors C1 and C2 are formed to be several times the area of the memory element Cst. In addition, as mentioned in the description of FIG. 3, it can be seen that the addition of the third switching transistor M11 does not significantly affect the total area. The top view of FIG. 6 is merely an embodiment for implementing a circuit of a cell according to the present invention, and is not limited to the structure as shown in FIG. 6, and may be formed in another structure.

상기 도 2 내지 도 6에서 비휘발성 메모리 장치에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 당업자는 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다른 반도체 메모리 장치에 적용하는 것이 가능할 것이다. 제1 내지 제3 커플링 커패시터(C1, C2 및 C3)는 NMOS 커패시터 또는 PMOS 트랜지스터일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니면 일반적인 커패시터가 사용되는 것도 가능할 것이다. 또한 상기 제1 내지 제3 커플링 커패시터(C1, C2 및 C3) 사이의 전기 용량의 비율은 상기 설명에서 언급한 수치에 한정되는 것은 아니며 다양하게 변경이 가능할 것이다. 또한 본 발명에서 사용된 트랜지스터들은 NMOS 트랜지스터가 사용될 수 있으나, PMOS 트랜지스터를 사용하는 것도 가능할 것이다.Although the nonvolatile memory device has been described with reference to FIGS. 2 to 6, the present invention is not limited thereto, and a person skilled in the art will be able to apply it to other semiconductor memory devices without departing from the spirit of the present invention. The first to third coupling capacitors C1, C2, and C3 may be NMOS capacitors or PMOS transistors. However, the present invention is not limited thereto, and a general capacitor may be used. In addition, the ratio of the capacitance between the first to third coupling capacitors C1, C2, and C3 is not limited to the numerical values mentioned in the above description and may be variously changed. In addition, although the transistors used in the present invention may use an NMOS transistor, it will be possible to use a PMOS transistor.

상기 발명의 상세한 설명과 도면은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서 이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.The above detailed description and drawings are merely exemplary of the present invention, but are used only for the purpose of illustrating the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical protection scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

도 1은 종래기술에 따른 메모리 장치의 셀 회로를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a cell circuit of a memory device according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 셀 회로를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a cell circuit of a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 셀 회로를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a cell circuit of a nonvolatile memory device according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 도 2에 따른 비휘발성 메모리 장치의 셀 회로의 구동신호를 나타내는 파형도이다.4 is a waveform diagram illustrating a driving signal of a cell circuit of the nonvolatile memory device of FIG. 2.

도 5는 도 2의 실시예에 따른 셀 회로 어레이를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a cell circuit array according to the embodiment of FIG. 2.

도 6은 도 3에 따른 비휘발성 메모리 장치의 셀 구조의 일 실시예를 나타내는 상면도이다.FIG. 6 is a top view illustrating an exemplary embodiment of a cell structure of the nonvolatile memory device of FIG. 3.

Claims (10)

적어도 하나의 메모리 셀을 구비하는 메모리 장치에 있어서,A memory device having at least one memory cell, the memory device comprising: 상기 메모리 셀은The memory cell is 기판 및 플로팅 게이트를 포함하며 데이터가 기입되는 메모리 소자;A memory device including a substrate and a floating gate, to which data is written; 상기 데이터를 독출하는 제1 트랜지스터; 및A first transistor reading the data; And 제1 부스팅 회로를 포함하며,A first boosting circuit, 상기 제1 부스팅 회로는The first boosting circuit 상기 메모리 소자와 직렬 연결되는 커플링 커패시터 및 제1 스위칭 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.And a coupling capacitor and a first switching transistor connected in series with the memory device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 트랜지스터는 메모리 소자의 플로팅 게이트와 연결되는 게이트 전극, 비트라인과 연결되는 제1 전극 및 제1 전압이 인가되는 제2 전극을 포함하며,The first transistor includes a gate electrode connected to a floating gate of a memory device, a first electrode connected to a bit line, and a second electrode to which a first voltage is applied. 상기 제1 스위칭 트랜지스터는 상기 데이터 라인과 연결되는 제1 전극, 메모리 소자의 기판과 연결되는 제2 전극 및 제2 전압이 인가되는 게이트 전극을 포함하고,The first switching transistor includes a first electrode connected to the data line, a second electrode connected to a substrate of a memory device, and a gate electrode to which a second voltage is applied. 상기 커플링 커패시터는The coupling capacitor 상기 메모리 소자의 플로팅 게이트와 전기적으로 연결되는 제1 전극 및 워드라인과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하는 제1 커플링 커패시터; 및A first coupling capacitor including a first electrode electrically connected to the floating gate of the memory device and a second electrode electrically connected to a word line; And 상기 메모리 소자의 기판과 연결되는 제1 전극 및 프로그램 라인과 연결되는 제2 전극을 포함하는 제2 커플링 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.And a second coupling capacitor including a first electrode connected to a substrate of the memory device and a second electrode connected to a program line. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 워드라인과 연결되는 제1 전극, 상기 제1 커플링 커패시터의 제2 전극과 연결되는 제2 전극 및 상기 제2 전압이 인가되는 게이트 전극을 포함하는 제2 스위칭 트랜지스터; 및A second switching transistor including a first electrode connected to the word line, a second electrode connected to a second electrode of the first coupling capacitor, and a gate electrode to which the second voltage is applied; And 상기 제1 커플링 커패시터의 제2 전극과 연결되는 제1 전극 및 소거라인에 연결되는 제2 전극을 포함하는 제3 커플링 커패시터;A third coupling capacitor including a first electrode connected to a second electrode of the first coupling capacitor and a second electrode connected to an erase line; 를 구비하는 제2 부스팅 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.The memory device further comprises a second boosting circuit having a. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 메모리 셀 외부에 구비되는 디코더를 더 포함하며,Further comprising a decoder provided outside the memory cell, 상기 제2 부스팅 회로는 상기 디코더에 구비되는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.And the second boosting circuit is provided in the decoder. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제3 커플링 커패시터는 복수의 메모리 셀이 공유하는 것을 특징으로 하 는 메모리 장치.And the third coupling capacitor is shared by a plurality of memory cells. 제1항 내지 제5항의 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 제1 트랜지스터의 제2 전극에 연결되는 제1 전극, 제1 전압이 인가되는 제2 전극 및 게이트 전극을 포함하는 제3 스위칭 트랜지스터를 더 포함하는 메모리 장치.And a third switching transistor including a first electrode connected to the second electrode of the first transistor, a second electrode to which a first voltage is applied, and a gate electrode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 메모리 장치는 비휘발성 메모리 장치인 것을 특징으로 하는 메모리 장치.And the memory device is a nonvolatile memory device. 기판과 플로팅 게이트를 포함하는 메모리 소자, 상기 메모리 소자의 플로팅 게이트에 연결된 제1 전극과, 제2 전극을 포함하는 제1 커플링 커패시터, 및 상기 메모리 소자의 기판에 연결된 제1 전극과, 제2 전극을 포함하는 제2 커플링 커패시터를 구비하는 적어도 하나의 메모리 셀을 포함하는 메모리 장치의 구동 방법에 있어서,A memory device including a substrate and a floating gate, a first electrode connected to the floating gate of the memory device, a first coupling capacitor including a second electrode, a first electrode connected to a substrate of the memory device, and a second A method of driving a memory device including at least one memory cell having a second coupling capacitor including an electrode, the method comprising: a) 상기 제1 커플링 커패시터의 제2 전극에 제1 전압을 인가하는 단계;a) applying a first voltage to a second electrode of said first coupling capacitor; b) 상기 메모리 소자의 제2 전극에 제2 전압을 인가하는 단계; 및b) applying a second voltage to a second electrode of said memory element; And c) 상기 메모리 소자의 제2 전극에 인가되는 전압을 터널링 전류가 발생하는 제3 전압으로 승압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치의 구동방 법.c) boosting the voltage applied to the second electrode of the memory device to a third voltage at which a tunneling current is generated. 제8항에 있어서, 상기 c)단계는The method of claim 8, wherein step c) 상기 제2 커플링 커패시터의 제2 전극에 인가되는 전압을 제1 전압에서 제2 전압으로 변경하는 단계인 것을 특징으로 하는 메모리 장치의 구동방법.And changing the voltage applied to the second electrode of the second coupling capacitor from the first voltage to the second voltage. 제8항에 있어서,The method of claim 8, d) 상기 메모리 소자의 제2 전극에 상기 제3 전압 및 제2 전압이 번갈아 인가되도록 승압 및 감압을 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치의 구동방법.and d) repeating the boosting and the depressurizing such that the third voltage and the second voltage are alternately applied to the second electrode of the memory device.
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