KR20100042955A - Muti-level-cell non-volatile memory device using charge trapping region - Google Patents

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KR20100042955A
KR20100042955A KR1020080102190A KR20080102190A KR20100042955A KR 20100042955 A KR20100042955 A KR 20100042955A KR 1020080102190 A KR1020080102190 A KR 1020080102190A KR 20080102190 A KR20080102190 A KR 20080102190A KR 20100042955 A KR20100042955 A KR 20100042955A
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이태윤
서정목
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A multi level cell nonvolatile memory device is provided to overcome interference between devices due to a scale down using a charge trap region to localize and stores a charge. CONSTITUTION: A semiconductor substrate(101) comprises three source/drain regions(105a) per unit cell or more. A charge trapping insulation unit is formed on a semiconductor substrate. The charge trapping insulation unit includes a charge trap region which traps the charge according to the voltage applied to the source/drain region. A gate electrode(150) is formed on the charge trapping insulation unit. The gate electrode has a flat shape of N polygons. The charge trapping region provides a charge trap site which localizes the charge and stores the charge. The source/drain region is arranged on angular points of N polygon formed by the gate electrode.

Description

전하 트랩 영역을 이용한 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자{Muti-level-cell Non-volatile Memory Device Using Charge Trapping Region}Multi-level-cell Non-volatile Memory Device Using Charge Trapping Region

본 발명은 비휘발성 메모리 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전하가 지역화되어(localized) 저장될 수 있는 전하 트랩 영역을 이용하여 단위 셀당 3개 비트 이상을 저장할 수 있는 새로운 구조를 갖는 멀리-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to nonvolatile memory devices, and more particularly to far-level- having a novel structure capable of storing more than three bits per unit cell using charge trap regions in which charge can be stored localized. The present invention relates to a cell nonvolatile memory device.

플래시 메모리 등의 개서 가능한 비휘발성 메모리 소자는 기존의 전형적인 MOS 구조의 유전막 사이에 플로팅 게이트(floating gate)라고 불리우는 전하 저장부를 포함하며, 전원 공급이 차단된 상태에서도 데이터를 저장할 수 있는 특성을 갖는다. 기존의 플래시 메모리 소자에서는 전하를 저장하는 플로팅 게이트로서 폴리실리콘을 주로 사용하였으나, 소자간 간섭으로 인한 집적도 향상의 어려움 때문에 최근에는 폴리실리콘을 대체하기 위한 전하 트랩형 메모리 소자(charge trap type memory device)에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 전하 트랩형 메모리 소자에는, 플로팅 게이트로서 질화막을 사용하는 SONOS 구조의 메모리 소자와, 전하 트랩 사이트(charge trap sites)로서 나노 구조를 이용하는 나노 플로팅 게이트 메모리 소자가 있다. Rewritable nonvolatile memory devices, such as flash memory, include a charge storage unit called a floating gate between dielectric layers of a conventional MOS structure, and has a characteristic of storing data even when a power supply is cut off. In the conventional flash memory device, polysilicon is mainly used as a floating gate for storing charge. However, due to the difficulty of improving the integration density due to interference between devices, a charge trap type memory device is recently used to replace polysilicon. There is an active research on. The charge trapping memory device includes a memory device having a SONOS structure using a nitride film as a floating gate, and a nano floating gate memory device using a nano structure as charge trap sites.

비휘발성 메모리 소자의 성능은 데이터 저장 능력과 그 데이타의 쓰기 및 읽기 동작의 안정성 및 속도 등에 의해 결정된다. 플래시 등의 비휘발성 메모리 소자 분야에서도 고집적화의 필요성이 증대되고 있다. 이를 위해서 메모리 소자의 크기를 줄이기 위한 노력이 계속되고 있으나 소자 축소에 따른 단채널 효과등 소자 특성의 악화를 방지하기 위한 방안이 요구되고 있다. 고집적화를 위한 다른 방안으로서, 단위 셀에 2비트 등 다중 비트 동작을 구현하는 멀티-레벨-셀의 가능성이 제시되고 있다. The performance of a nonvolatile memory device is determined by the data storage capability and the stability and speed of the write and read operations of the data. In the field of nonvolatile memory devices such as flash, the need for high integration is increasing. To this end, efforts have been made to reduce the size of memory devices, but there is a need for a method for preventing deterioration of device characteristics such as short channel effects due to device shrinkage. As another method for high integration, the possibility of a multi-level-cell for implementing a multi-bit operation such as 2 bits in a unit cell has been proposed.

그러나 기존의 폴리실리콘 플로팅 게이트를 이용한 멀티-레벨-셀은 단순히 플로팅 게이트에 저장되는 전하의 양에 따라 각 상태를 구분하여, 안정적인 데이타 쓰기와 읽기 동작에 어려움이 있고 동작 자체가 복잡하다. 또한, 트랩 사이트를 통해서 구현되는 멀티-레벨-셀이 제시되었으나, 각 데이타 저장 상태를 명확하고 안정적으로 구분하는 데에 어려움이 있고, 단위셀당 3비트 이상의 데이타 저장이 효율적이지 못하거나 어렵다. 단위셀당 멀티비트 구현이 가능한 전하 트랩형 플래시 메모리 소자는 기존의 MOS 구조로 구현될 경우 그 한계가 분명해 보인다.However, the multi-level-cell using a conventional polysilicon floating gate simply divides each state according to the amount of charge stored in the floating gate, which makes it difficult to perform stable data writing and reading operations and complicated operation itself. In addition, although multi-level-cells implemented through trap sites have been proposed, it is difficult to clearly and stably distinguish each data storage state, and data storage of more than 3 bits per unit cell is not efficient or difficult. The charge trapping flash memory device capable of implementing a multi-bit unit cell has a clear limitation when implemented in a conventional MOS structure.

본 발명의 일 과제는 단위셀당 3비트 이상의 데이타를 효율적이고 안정적으로 저장하여 메모리 집적도 향상에 기여하는 새로운 구조의 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자를 제공하는 것이다. One object of the present invention is to provide a multi-level-cell nonvolatile memory device having a novel structure that efficiently and stably stores data of 3 bits or more per unit cell, thereby contributing to memory density improvement.

본 발명의 일 측면에 따른 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자는, 단위 셀당 3개 이상의 소스/드레인 영역이 형성된 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 형성되며, 상기 소스/드레인 영역에 인가되는 전압에 따라 전하를 트랩핑하는 전하 트랩 영역을 갖는 전하 트래핑 절연부; 및 상기 전하 트래핑 절연부 상에 형성되며, N각형(N은 3이상의 정수)의 평면 형상을 갖는 게이트 전극을 포함하고, 상기 전하 트랩 영역은 전하가 지역화되어(localized) 저장될 수 있는 전하 트랩 사이트를 제공하고, 상기 소스/드레인 영역은 상기 게이트 전극이 형성하는 N각형의 꼭지점부에 배치되어 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a multi-level-cell nonvolatile memory device, including: a semiconductor substrate on which three or more source / drain regions are formed per unit cell; A charge trapping insulating portion formed on the semiconductor substrate and having a charge trap region trapping charge according to a voltage applied to the source / drain region; And a gate electrode formed on the charge trapping insulation and having a planar shape of an N-angle (N is an integer greater than or equal to 3), wherein the charge trap region can be stored in which charge is localized. And the source / drain regions are disposed at vertices of an N-shape formed by the gate electrode.

상기 전하 트래핑 절연부는, 상기 반도체 기판과 상기 전하 트랩 영역 사이에 형성된 터널링 절연막; 및 상기 터널링 절연막 상에 형성된 블로킹 절연막;을 포함할 수 있다.The charge trapping insulating unit may include a tunneling insulating layer formed between the semiconductor substrate and the charge trap region; And a blocking insulating layer formed on the tunneling insulating layer.

상기 비휘발성 메모리 소자는, 상기 소스/드레인 영역에 인가되는 전압에 따라, 상기 전하 트랩 영역 중에서 상기 소스/드레인 영역(또는 N각형의 꼭지점부)에 인접한 부분에 전하를 지역화하여(localize) 선택적으로 저장함으로써, 단위 셀당 3비트 이상의 데이타를 저장할 수 있다. The nonvolatile memory device selectively localizes charge in a portion of the charge trap region adjacent to the source / drain region (or a vertex portion of an N-angle) according to a voltage applied to the source / drain region. By storing, more than 3 bits of data can be stored per unit cell.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 N각형의 변을 따라 또는 상기 N각형의 대각선을 따라 상기 반도체 기판에서 고유의 채널 영역이 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a unique channel region may be formed in the semiconductor substrate along the sides of the N-angle or along the diagonal of the N-angle.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 전하 트랩 영역은 상기 터널링 절연막 상에 형성된 복수의 금속 나노닷(nanodots)으로 이루어질 수 있다. 상기 금속 나노닷은 금, 은, 니켈, 백금, 루테늄 중에서 선택된 금속으로 형성될 수 있다. 다른 실시형태에 따르면, 상기 전하 트랩 영역은 전하 트랩 사이트를 제공하는 질화막으로 형성될 수도 있다. In an embodiment, the charge trap region may be formed of a plurality of metal nanodots formed on the tunneling insulating layer. The metal nano dot may be formed of a metal selected from gold, silver, nickel, platinum, and ruthenium. According to another embodiment, the charge trap region may be formed of a nitride film providing a charge trap site.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 게이트 전극은 4각형의 평면 형상을 갖고, 상기 소스/드레인 영역은 상기 4각형의 각 꼭지점부에 배치되고, 상기 비휘발성 메모리 소자는 단위 셀당 4비트의 데이타를 저장할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the gate electrode has a quadrangular planar shape, the source / drain regions are disposed at each vertex of the quadrangular shape, and the nonvolatile memory device stores four bits of data per unit cell. Can be stored.

다른 실시형태로서, 상기 게이트 전극은 6각형의 평면 형상을 갖고, 상기 소스/드레인 영역은 상기 6각형의 각 꼭지점부에 배치되고, 상기 비휘발성 메모리 소 자는 단위 셀당 6비트의 데이타를 저장할 수 있다.In another embodiment, the gate electrode may have a hexagonal planar shape, the source / drain regions may be disposed at each vertex of the hexagon, and the nonvolatile memory element may store 6 bits of data per unit cell. .

또 다른 실시형태로서, 상기 게이트 전극은 8각형의 평면 형상을 갖고, 상기 소스/드레인 영역은 상기 8각형의 각 꼭지점부에 배치되고, 상기 비휘발성 메모리 소자는 단위 셀당 8비트의 데이타를 저장할 수 있다. In another embodiment, the gate electrode has an octagonal planar shape, the source / drain regions are disposed at each vertex of the octagon, and the nonvolatile memory device may store 8 bits of data per unit cell. have.

또 다른 실시형태로서, 상기 게이트 전극은 3각형의 평면 형상을 갖고, 상기 소스/드레인 영역은 상기 3각형의 각 꼭지점부에 배치되고, 상기 비휘발성 메모리 소자는 단위 셀당 3비트의 데이타를 저장할 수 있다. In another embodiment, the gate electrode has a triangular planar shape, the source / drain regions are disposed at each vertex of the triangle, and the nonvolatile memory device may store 3 bits of data per unit cell. have.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 단위 셀당 N개의(N은 3 이상의 정수) 소스/드레인 영역이 형성된 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 형성된 터널링 절연막; 상기 터널링 절연막 상에 형성되며, 상기 소스/드레인에 인가되는 전압에 따라 전하를 트랩하여 지역화된 전하를 저장하는 복수의 금속 나노닷; 상기 금속 나노닷 상에 형성된 블로킹 절연막; 및 상기 블로킹 절연막 상에 형성되며, N각형의 평면 형상을 갖는 게이트 전극;을 포함하고, 상기 소스/드레인 영역은 상기 N각형의 각 꼭지점부에 배치되고, 상기 복수의 금속 나노닷은 상기 N각형의 꼭지점부에 인접하게 전하를 지역화하여 선택적으로 저장함으로써 단위 셀당 N비트의 데이타 저장을 구현하는, 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자를 제공한다. In addition, according to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate including N (N is an integer of 3 or more) source / drain regions formed per unit cell; A tunneling insulating film formed on the semiconductor substrate; A plurality of metal nanodots formed on the tunneling insulating layer and configured to trap charges according to a voltage applied to the source / drain to store localized charges; A blocking insulating film formed on the metal nano dot; And a gate electrode formed on the blocking insulating layer, the gate electrode having a planar shape of an N-angle, wherein the source / drain region is disposed at each vertex of the N-angle, and the plurality of metal nanodots is the N-angle. A multi-level-cell nonvolatile memory device is provided which realizes N-bit data storage per unit cell by localizing and selectively storing charge adjacent to a vertex of.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 N은 3 이상 8이하인 정수로 선택될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, N may be selected as an integer of 3 or more and 8 or less.

본 발명에 따르면, 다각형 게이트 모양에 따라 다양한 비트를 단위 메모리 셀에 안정적으로 저장할 수 있다. 본 발명은 기존의 비휘발성 메모리가 갖는 저장 능력의 한계와 스케일 다운시 발생하는 소자간 간섭을 동시에 극복하면서, 1개의 메모리 셀에 3개 또는 4개 이상의 비트를 저장하여 회로의 집적도를 기존에 비해 크게 향상시킬 수 있다. 고집적도와 높은 신뢰성을 갖는 플래시 메모리 소자의 구현에 기여할 수 있다.According to the present invention, various bits can be stably stored in a unit memory cell according to a polygonal gate shape. The present invention saves three or more bits in one memory cell while simultaneously overcoming the limitations of the storage capability of the conventional nonvolatile memory and the inter-device interference that occurs during scale-down. It can greatly improve. It can contribute to the implementation of a flash memory device having high integration and high reliability.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The shape and the size of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity and the same elements are denoted by the same reference numerals in the drawings.

본 발명자가 제안하는 3비트 또는 4비트 이상의 멀티-레벨-셀은, 금속 나노닷 또는 질화막 등에 의해 제공되는 전하 트랩 사이트의 전하 지역화 특성에 의해 실현될 수 있다. 또한, 이 멀티-레벨-셀은, 다각형(3각형 이상)의 평면 형상을 갖는 게이트 전극 구조와, 다각형 게이트 전극의 엣지부(꼭지점부)에 오버랩되는 복수의 소스/드레인 영역(이하, 반도체 기판에서 소스 또는 드레인이 되는 불순물 영역을 '소스/드레인 영역'이라 통칭함)을 이용한다. 본 발명자에 의해 새롭게 제안되는 멀티 비트 구조는 기존 MOS 구조의 3전극(소스, 드레인 및 게이트 전극) 형태에서 발전하여 4개 이상의 전극이 관련된 구조이며, 각 비트는 다양한 게이트 평면 모양(게이트 상면 위로부터 바라본 모양으로서 사각형, 육각형, 팔각형 등)의 꼭지점에 해당하는 지역에 저장되는 특성을 갖는다. The multi-level-cell of 3 or 4 bits or more proposed by the present invention can be realized by the charge localization characteristic of the charge trap site provided by the metal nano dot or nitride film. In addition, the multi-level-cell has a gate electrode structure having a polygonal (triangular or larger) planar shape, and a plurality of source / drain regions (hereinafter, referred to as semiconductor substrates) overlapping edge portions (vertical portions) of the polygonal gate electrodes. Impurity region serving as a source or a drain is referred to as a 'source / drain region'. The multi-bit structure newly proposed by the present inventors is a structure in which four or more electrodes are associated with the development of three electrodes (source, drain and gate electrodes) of the existing MOS structure, and each bit has various gate plane shapes (from above the gate top surface). As seen from the above figure, the shape is stored in the area corresponding to the vertex of the square, hexagon, octagon, etc.).

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자, 특히 메모리 소자의 단위셀을 개략적으로 보여주는 평면도이다. 도 1의 XX' 라인을 따라 자른 단면도가 도 2에 나타나 있다. 도 3은 도 1의 비휘발성 메모리 소자를 3차원 입체 구조로 개략적으로 나타낸 사시도이다.1 is a plan view schematically illustrating a unit cell of a multi-level-cell nonvolatile memory device, in particular, a memory device according to an exemplary embodiment of the present invention. A cross-sectional view taken along the line XX 'of FIG. 1 is shown in FIG. 3 is a perspective view schematically illustrating the nonvolatile memory device of FIG. 1 in a three-dimensional structure.

도 1 내지 3을 참조하면, 비휘발성 메모리 소자(100)는 4개의 소스/드레인 영역(105a, 105b, 105c, 105d)을 갖는 반도체 기판(101)을 포함한다. 소스/드레인 영역(105a~105d)은 예를 들어, n채널 트랜지스터 형성을 위한 n-도프 불순물 영역일 수 있다. 이와 달리, 다른 실시예로서, p채널 트랜지스터 형성을 위한 p-도프 불순물 영역의 소스/드레인이 이용될 수도 있다. 1 to 3, the nonvolatile memory device 100 includes a semiconductor substrate 101 having four source / drain regions 105a, 105b, 105c, and 105d. The source / drain regions 105a to 105d may be, for example, n-doped impurity regions for forming n-channel transistors. Alternatively, as another embodiment, a source / drain of a p-doped impurity region for forming a p-channel transistor may be used.

반도체 기판(101) 상에는 전하의 트래핑(trapping)과 트랩된 전하의 유지를 위한 전하 트래핑 절연부(140)가 형성되어 있고, 전하 트래핑 절연부(140) 상에는 폴리실리콘 또는 다른 도전체의 게이트 전극(150)이 형성되어 있다. 전하 트래킹 절연부(140)와 게이트 전극(150)은 반도체 기판(101) 상에서 게이트 구조를 이루며, 후술하는 바와 같이 다각형의 평면 형상을 가질 수 있다. 전하 트래핑 절연부(140)는 기판(101) 상에 순차 형성된 터널링 절연막(110), 전하 트랩 영역(60), 블로킹 절연막(130)을 포함한다. A charge trapping insulation 140 is formed on the semiconductor substrate 101 for trapping charge and maintaining trapped charges, and a gate electrode (eg, a polysilicon or other conductor) is formed on the charge trapping insulation 140. 150) is formed. The charge tracking insulation unit 140 and the gate electrode 150 form a gate structure on the semiconductor substrate 101, and may have a polygonal planar shape as described below. The charge trapping insulating unit 140 includes a tunneling insulating layer 110, a charge trap region 60, and a blocking insulating layer 130 sequentially formed on the substrate 101.

터널링 절연막(110)과 블로킹 절연막(130)은 SiO2 등의 산화물로 형성될 수 있다. 블로킹 절연막(130)은 전하 트랩 영역(60)에 트랩된 전하가 게이트 전극(150)으로 누설되는 것을 방지하고, 게이트 전극(15))으로부터 전하 트랩 영역(60)으로 전하가 주입되는 것을 방지한다. 금속 나노닷(120)으로는 일함수(work function)가 실리콘과 비슷거나 더 큰 금속, 예를 들어 금, 은, 니켈, 백금, 루테늄 등의 금속 물질을 사용할 수 있다.The tunneling insulating layer 110 and the blocking insulating layer 130 may be formed of an oxide such as SiO 2 . The blocking insulating layer 130 prevents charge trapped in the charge trap region 60 from leaking to the gate electrode 150, and prevents charge from being injected from the gate electrode 15 into the charge trap region 60. . As the metal nano dot 120, a metal having a work function similar to or larger than that of silicon, for example, a metal material such as gold, silver, nickel, platinum, ruthenium, or the like may be used.

본 실시형태에서는, 전하 트랩 사이트를 제공하기 위한 전하 트랩 영역(60)으로서 금속 나노닷(nanodots: 120)을 사용한다. 이러한 금속 나노닷(120)으로 된 전하 트랩 영역(60)은 프로그램(전하 저장) 동작시 전하를 지역화하여 높은 필드가 있는 부분에 비대칭적으로 저장할 수 있다. 예를 들어, n채널의 경우, 도 2에서 왼 쪽의 소스/드레인 영역(105b)에 0V 전압, 오른쪽의 소스/드레인 영역(105a)에 소정의 양 전압, 게이트에 기설정된 게이트 전압(양 전압)을 인가하여 소스측(105b)으로부터 드레인측(105a)으로 흐르는 전자(e-)가 열전자 주입(hot electron injection) 등에 의해 터널링 절연막(110)을 통과하여 드레인측(105a)에 인접한 금속 나노닷 지역(A)에 트랩되게 할 수 있다(도 2 참조). 이로써, 전자는 드레인측(105a)에 인접한 소정 지역(A)에 비대칭적으로 지역화되어 저장될 수 있다. 소스/드레인 영역(105a, 105b)에 인가되는 전압을 반대로 바꿈으로써, 상기 지역(A)의 반대쪽 지역(B)에 전하를 지역화하여 저장할 수 있다. 마찬가지로 p채널의 경우에도, 소스/드레인 영역(105a, 105b)에 인가되는 전압에 따라, A 지역 또는 B 지역에(또는 A 및 B 지역 모두에) 전하를 지역화하여 저장할 수 있다. In this embodiment, metal nanodots 120 are used as the charge trap region 60 for providing a charge trap site. The charge trap region 60 formed of the metal nano dot 120 may localize charge in a program (charge storage) operation and store the charge asymmetrically in a high field. For example, in the case of n-channel, in FIG. 2, 0V voltage is applied to the left source / drain region 105b, a predetermined positive voltage is applied to the source / drain region 105a on the right side, and a gate voltage (positive voltage) preset to the gate. ) Electrons (e-) flowing from the source side 105b to the drain side 105a pass through the tunneling insulating film 110 by hot electron injection or the like and are adjacent to the drain side 105a. May be trapped in area A (see FIG. 2). As a result, the electrons may be asymmetrically localized and stored in the predetermined region A adjacent to the drain side 105a. By inverting the voltage applied to the source / drain regions 105a and 105b, the charge can be localized and stored in the region B opposite to the region A. Similarly, in the case of the p-channel, according to the voltage applied to the source / drain regions 105a and 105b, the charge may be localized and stored in the region A or the region B (or both the regions A and B).

마찬가지의 방식으로, 소스/드레인 영역(105a, 105b, 105c, 105d)에 인가되는 전압에 따라, 4각형 게이트 전극(150)의 꼭지점에 인접한 전하 트랩 영역 부분(A, B, C, D)에 전하를 지역화하여 선택적으로 저장할 수 있다. 이와 같이 전하가 저장된 지역에 따라 메모리 소자의 문턱 전압 등 전기적 특성이 달라지고 메모리의 데이타 저장 상태를 구분한다. 게이트 전극(150)의 4각형 꼭지점에 소스/드레인 영역(150)를 배치하고 각 꼭지점부에서 전하를 저장 또는 소거함으로써, 각 꼭지점부에서 0 또는 1을 구분해서 1개의 비트를 저장한다. 이로써, 4각형 평면 형상의 게이트 전극(150)의 꼭지점에 해당하는 지역(A, B, C, D)에 각각 1개의 비트가 저장되어 총 4개 비트를 1개의 단위 셀에 저장할 수 있게 된다. In a similar manner, depending on the voltage applied to the source / drain regions 105a, 105b, 105c, and 105d, the charge trap region portions A, B, C, and D adjacent to the vertex of the quadrilateral gate electrode 150 are applied. The charge can be localized and stored selectively. As such, the electrical characteristics such as the threshold voltage of the memory device vary according to the region where the charge is stored, and the data storage state of the memory is classified. By arranging the source / drain regions 150 at the four corners of the gate electrode 150 and storing or erasing charges at each vertex portion, one bit is stored by dividing 0 or 1 at each vertex portion. As a result, one bit is stored in each of areas A, B, C, and D corresponding to the vertex of the gate electrode 150 having a quadrangular planar shape, so that a total of four bits can be stored in one unit cell.

전하를 저장하는 프로그램 동작시 또는 데이타를 읽는 읽기 동작시, 4각형의 변의 양 끝단에 배치된 1쌍의 소스/드레인 영역(예컨대, 105a와 105b)에 기설정된 동작 전압을 인가해줌으로써, 4각형의 변을 따라 반도체 기판(101)에 고유의 채널 영역이 형성될 수 있다. 예를 들어, 1쌍의 소스/드레인 영역(105a, 105b)에 동작 전압을 인가해줌으로써 1쌍의 소스/드레인 영역(105b, 105c)을 잇는 변을 따라 채널 영역이 형성될 수 있다. 또한, 1쌍의 소스/드레인 영역(105b, 105c)에 동작 전압을 인가해줌으로써 1쌍의 소스/드레인 영역(105b, 105c)을 잇는 변을 따라 다른 채널 영역이 형성될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 도 1의 비휘발성 메모리 소자의 단위 셀에서, 게이트의 4각형의 4개 변을 따라, 4개의 채널 영역이 형성될 수 있다. 이와 달리, 게이트의 4각형의 적어도 하나의 대각선 방향으로 채널을 형성하는 것도 가능하다. 예컨대, 1쌍의 소스/드레인 영역(105a, 105c)에 동작 전압을 인가해줌으로써 1쌍의 소스/드레인 영역(105a, 105c)를 잇는 대각선을 따라 채널 영역이 형성될 수도 있다.In the program operation for storing charge or the read operation for reading data, by applying a predetermined operating voltage to a pair of source / drain regions (for example, 105a and 105b) disposed at both ends of a quadrilateral side, A unique channel region may be formed in the semiconductor substrate 101 along the side of. For example, a channel region may be formed along the side connecting the pair of source / drain regions 105b and 105c by applying an operating voltage to the pair of source / drain regions 105a and 105b. In addition, by applying an operating voltage to the pair of source / drain regions 105b and 105c, another channel region may be formed along the side connecting the pair of source / drain regions 105b and 105c. In this manner, in the unit cell of the nonvolatile memory device of FIG. 1, four channel regions may be formed along four sides of the quadrangle of the gate. Alternatively, it is also possible to form a channel in at least one diagonal direction of the quadrilateral of the gate. For example, a channel region may be formed along a diagonal line connecting the pair of source / drain regions 105a and 105c by applying an operating voltage to the pair of source / drain regions 105a and 105c.

상술한 메모리 소자(100)는 예를 들어, 아래와 같이 여러 층을 순차적으로 증착시켜 제조할 수 있다. 우선, 반도체 기판(101)에 이온 주입(ion implantation)과 급속 열처리를 통해 소스/드레인 영역(105)를 형성한다. 여기서, 소스/드레인 영역(105)은 나중에 형성될 게이트 전극(150)의 꼭지점에 오버랩되는 위치에 형성한다. 그 후, 반도체 기판(101) 상에 터널링 절연막(110)용 제1 절연막(예컨대, SiO2 등)을 건식 산화 방법으로 약 7nm 증착하고, 그 위에 금속막을 2~8nm 증착한 후, 700~900℃에서 15~16초로 급속 열처리하여 금속 나노닷(120)을 형성할 수 있다. The memory device 100 described above may be manufactured by sequentially depositing several layers as described below. First, the source / drain regions 105 are formed in the semiconductor substrate 101 through ion implantation and rapid heat treatment. Here, the source / drain regions 105 are formed at positions overlapping the vertices of the gate electrode 150 to be formed later. Thereafter, about 7 nm of the first insulating film (for example, SiO 2, etc.) for the tunneling insulating film 110 is deposited on the semiconductor substrate 101 by a dry oxidation method. Rapid heat treatment at 15 ° C. for 15 seconds may form the metal nano dot 120.

도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 비휘발성 메모리 소자의 전하 트랩 사이트로 사용되는 금속 나노닷을 나타낸 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다. 도 4(a)는 4nm 두께로 금속막(Pt)을 증착한 후에 약 800℃에서 열처리하여 얻은 금속 나노닷을 나타내고, 도 4(b)는 8nm 두께로 금속막(Pt)을 증착한 후에 약 800℃에서 열처리하여 얻은 Pt 나노닷을 나타낸다. 4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a metal nanodot used as a charge trap site of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention. 4 (a) shows a metal nano dot obtained by heat treatment at about 800 ° C. after depositing the metal film Pt to a thickness of 4 nm, and FIG. Pt nanodots obtained by heat treatment at 800 ° C are shown.

그 이후에는 게이트로의 전하 누설을 방지하기 위한 블로킹 절연막(130)용 제2 절연막(예컨대, SiO2 등)을 30~100nm 두께로 PECVD를 통해 증착하고, 게이트 전극(150)용 게이트 도전층을 100~200nm 증착한다. 이러한 일련의 증착 과정을 거친 후, 패터닝 과정을 통해 원하는 다각형 게이트 모양(예컨대, 4각형, 6각형, 8각형, 3각형 등, 도 1, 7, 8, 9 참조)을 얻는다.Thereafter, a second insulating film (eg, SiO 2, etc.) for the blocking insulating film 130 to prevent charge leakage to the gate is deposited by PECVD to a thickness of 30 to 100 nm, and the gate conductive layer for the gate electrode 150 is deposited. Deposit 100 ~ 200nm. After such a series of deposition processes, a desired polygonal gate shape (eg, hexagonal, hexagonal, octagonal, triangular, etc., see FIGS. 1, 7, 8, 9) is obtained through the patterning process.

도 5는 본 발명의 실시형태에 따라 도 1 내지 3의 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자(100)를 사용하여 전하의 지역화(localization)를 통해 4개 비트를 한개의 단위셀에 저장하는 방식을 설명하기 위한 모식도이다. 5 is a scheme of storing four bits in one unit cell through localization of charges using the multi-level-cell nonvolatile memory device 100 of FIGS. 1 to 3 according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram for explaining.

도 5의 (a)~(p)에 도시된 바와 같이, 4각형의 게이트 모양을 갖는 메모리 소자의 경우를 예로 들어 설명하면, 게이트 전극의 4각형(또는 전하 트랩 영역의 4각형)의 각 꼭지점에 소스/드레인이 배치된다. 이 경우, 4각형의 전하 트랩 영역(60)의 각 꼭지점(또는 4각형의 게이트 전극(150)의 각 꼭지점)에 위치하는 전하 트랩 영역 부분에 전하가 지역화되어 저장되어 있을 경우를 1, 전하가 없을 경우를 0으로 나타낼 수 있다. 이에 따라, 각 꼭지점 부근의 소스/드레인 영역(105)에 인가되는 전압에 따라, 각각의 꼭지점 1개의 비트를 저장할 수 있고, 단위셀당 총 4개의 꼭지점을 갖고 있으므로 총 4개의 비트를 1개의 메모리 셀에 저장할 수 있게 된다. 따라서, 도 5의 (a)~(p)에 도시된 바와 같이, 단위 셀에는 총 24개의 데이타 저장 상태들이 구별되어 나타날 수 있고, 단위 셀당 총 4비트의 데이타 저장이 가능하게 된다. As illustrated in (a) to (p) of FIG. 5, a memory device having a quadrangular gate shape will be described as an example. The source / drain is placed in the. In this case, 1 is a case where charge is localized and stored in a portion of the charge trap region located at each vertex of the quadrilateral charge trap region 60 (or at each vertex of the tetragonal gate electrode 150). If there is none, it can be represented as 0. Accordingly, according to the voltage applied to the source / drain region 105 near each vertex, one bit of each vertex can be stored, and since there are four vertices per unit cell, a total of four bits are stored in one memory cell. You can save it to. Accordingly, as shown in FIGS. 5A to 5P, a total of 2 4 data storage states can be distinguished and displayed in a unit cell, and a total of 4 bits of data can be stored per unit cell.

상술한 실시형태에서는, 전하의 지역화가 가능하도록 전하 트랩 사이트를 제공하는 전하 트랩 영역(60)으로서 금소 나노닷(120)을 사용하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 게이트 구조(161)에 있어서, 전하 트래핑 절연부(141) 내에 전하 트랩 영역(60)으로서 전하의 지역화가 가능한 질화막(125)을 사용할 수도 있다. 도 6을 참조하면, 소스/드레인 영역(105a, 105b)이 형성된 반도체 기판(101) 상에 터널링 절연막(110), 질화 막(125), 블로킹 절연막(130) 및 게이트 전극(150)이 순차적으로 적층되어 있다. 터널링 절연막(110), 질화막(125), 블로킹 절연막(130)은 ONO 구조의 전하 트래핑 절연부(141)를 구성하여, 전체적으로 SONOS형 메모리 소자를 이룰 수 있다. 평면 형상은 도 1에 도시된 바와 마찬가지이다. 이와 같이, 질화막(125)의 전하 트랩 영역(60)을 이용하여 전하를 4각형 게이트 모양의 꼭지점에 지역화하여 저장할 수 있다. In the above-described embodiment, although the nano-dot 120 is used as the charge trap region 60 which provides the charge trap site so that charge localization is possible, the present invention is not limited thereto. For example, as illustrated in FIG. 6, in the gate structure 161, a nitride film 125 capable of localizing charges may be used as the charge trapping region 60 in the charge trapping insulating portion 141. Referring to FIG. 6, the tunneling insulating film 110, the nitride film 125, the blocking insulating film 130, and the gate electrode 150 are sequentially formed on the semiconductor substrate 101 on which the source / drain regions 105a and 105b are formed. It is stacked. The tunneling insulating film 110, the nitride film 125, and the blocking insulating film 130 may constitute the charge trapping insulating portion 141 having an ONO structure, thereby forming a SONOS-type memory device as a whole. The planar shape is the same as shown in FIG. As such, the charge may be localized and stored at the vertex of the quadrangular gate shape by using the charge trap region 60 of the nitride film 125.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시형태들에 따른 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자(특히, 단위셀)를 개략적으로 나타낸 평면도들이다. 이 실시형태들에 따른 메모리 소자의 단면 구조(예컨대, YY', ZZ'를 따라 자른 단면도)는 도 2 또는 도 6에 도시된 바와 마찬가지로 형성될 수 있다. 도 7 내지 9에 도시된 바와 같이, 게이트 전극은 다양한 다각형 형상으로 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 반도체 기판(101) 상에 육각형 형상의 게이트 전극(250)을 형성하여 그 아래에 육각형 형상의 전하 트랩 영역(60)을 한정할 수도 있고, 도 8 및 9에 도시된 바와 같이, 8각형 또는 3각형 형상의 게이트 전극(350, 450)을 형성하여 그 아래에 8각형 또는 3각형 형상의 전하 트랩 영역(60)을 한정할 수도 있다. 7 to 9 are plan views schematically illustrating multi-level-cell nonvolatile memory devices (particularly, unit cells) according to other embodiments of the present invention. Cross-sectional structures (eg, cross-sectional views cut along YY ', ZZ') of the memory device according to these embodiments may be formed as shown in FIG. 2 or 6. As illustrated in FIGS. 7 to 9, the gate electrode may be patterned into various polygonal shapes. For example, as shown in FIG. 7, a hexagonal gate electrode 250 may be formed on the semiconductor substrate 101 to define a hexagonal charge trap region 60 thereunder. As shown in FIG. 9, the gate electrodes 350 and 450 having an octagonal or triangular shape may be formed to define the charge trap region 60 having an octagonal or triangular shape beneath it.

각 다각형(6각형, 8각형 또는 3각형 등)의 꼭지점에 소스/드레인 영역(205, 305, 405)을 배치하고 각 꼭지점부에 전하를 선택적으로 저장함으로써 0 또는 1의 저장 상태를 구분하여 각 꼭지점부마다 1개 비트를 저장할 수 있다. 따라서, 도 7 에 도시된 6각형의 게이트 모양의 경우 단위셀당 총 6비트의 데이타 저장이 가능하고, 도 8에 도시된 8각형의 게이트 모양의 경우 단위셀당 총 8비트의 데이타 저장이 가능하며, 도 9에 도시된 3각형의 게이트 모양의 경우 단위셀당 총 3비트의 데이타 저장이 가능하다. 이러한 방식으로, 게이트의 평면 모양이 이루는 다각형의 꼭지점 수에 따라서 단위셀당 저장할 수 있는 비트의 수가 정해지는 새로운 형태의 고용량 고집적 비휘발성 메모리 소자가 구현된다.By placing source / drain regions 205, 305, and 405 at the vertices of each polygon (hexagon, octagon, or triangle), and selectively storing charges at each vertex, the storage states of 0 or 1 are distinguished. One bit can be stored for each vertex. Accordingly, in the case of the hexagonal gate shape shown in FIG. 7, 6 bits of data can be stored per unit cell. In the case of the gate shape of the octagonal gate shown in FIG. 8, 8 bits of data can be stored per unit cell. In the triangular gate shape shown in FIG. 9, a total of 3 bits of data can be stored per unit cell. In this manner, a new type of high-capacity high-density nonvolatile memory device in which the number of bits that can be stored per unit cell is determined according to the number of vertices of the polygon formed by the planar shape of the gate.

상기한 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자(도 1, 7~9 참조)는 기존의 횡적 축소과정에서 문제가 되었던 소자간 간섭 현상을 또한 함께 해결함으로써, 안정적인 멀티-레벨-셀 구현이 가능하고 생산 비용을 낮춤과 동시에 현저히 증가된 회로 집적도 효과를 가져올 수 있다. The multi-level-cell nonvolatile memory devices (see FIGS. 1 and 7 to 9) also solve the inter-device interference problem, which has been a problem in the conventional horizontal reduction process, thereby enabling stable multi-level-cell implementation. This can result in significantly increased circuit integration, while lowering production costs.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims, .

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자의 단위셀을 나타낸 평면도이다.1 is a plan view illustrating a unit cell of a multi-level-cell nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 XX' 라인을 따라 자른 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line XX ′ of FIG. 1.

도 3은 도 1의 비휘발성 메모리 소자의 3차원 입체 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.3 is a perspective view schematically illustrating a three-dimensional structure of the nonvolatile memory device of FIG. 1.

도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자의 전하 트랩 사이트로 사용되는 금속 나노닷을 나타낸 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.4 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a metal nanodot used as a charge trap site for a multi-level-cell nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시형태에 따라 전하의 지역화(localization)를 통해 4개 비트를 한개의 단위셀에 저장하는 방식을 설명하기 위한 모식도이다.FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a method of storing four bits in one unit cell through localization of charges according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a multi-level-cell nonvolatile memory device according to another embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자의 단위셀을 나타낸 평면도이다.7 is a plan view illustrating a unit cell of a multi-level-cell nonvolatile memory device according to another embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자의 단위셀을 나타낸 평면도이다.8 is a plan view illustrating a unit cell of a multi-level-cell nonvolatile memory device according to still another embodiment of the present invention.

도 9은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자의 단위셀을 나타낸 평면도이다.9 is a plan view illustrating a unit cell of a multi-level-cell nonvolatile memory device according to still another embodiment of the present invention.

Claims (13)

단위 셀당 3개 이상의 소스/드레인 영역이 형성된 반도체 기판; A semiconductor substrate on which three or more source / drain regions are formed per unit cell; 상기 반도체 기판 상에 형성되며, 상기 소스/드레인 영역에 인가되는 전압에 따라 전하를 트랩핑하는 전하 트랩 영역을 갖는 전하 트래핑 절연부; 및 A charge trapping insulating portion formed on the semiconductor substrate and having a charge trap region trapping charge according to a voltage applied to the source / drain region; And 상기 전하 트래핑 절연부 상에 형성되며, N각형(N은 3이상의 정수)의 평면 형상을 갖는 게이트 전극을 포함하고, A gate electrode formed on the charge trapping insulating part and having a planar shape of an N-angle (N is an integer of 3 or more), 상기 전하 트랩 영역은 전하가 지역화되어 저장될 수 있는 전하 트랩 사이트를 제공하고, 상기 소스/드레인 영역은 상기 게이트 전극이 형성하는 N각형의 꼭지점부에 배치된 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자. And the charge trap region provides charge trap sites in which charge can be localized and stored, and the source / drain regions are disposed at vertices of an N-shape formed by the gate electrode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전하 트래핑 절연부는, The charge trapping insulation unit, 상기 반도체 기판과 상기 전하 트랩 영역 사이에 형성된 터널링 절연막; 및 A tunneling insulating layer formed between the semiconductor substrate and the charge trap region; And 상기 터널링 절연막 상에 형성된 블로킹 절연막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자.And a blocking insulating film formed on the tunneling insulating film. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 비휘발성 메모리 소자는, 상기 소스/드레인 영역에 인가되는 전압에 따라, 상기 전하 트랩 영역 중 상기 소스/드레인 영역에 인접한 부분에 전하를 지역화하여 선택적으로 저장함으로써, 단위 셀당 3비트 이상의 데이타를 저장하는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자.The nonvolatile memory device stores data of three bits or more per unit cell by locally storing and selectively storing charge in a portion adjacent to the source / drain region of the charge trap region according to a voltage applied to the source / drain region. And a multi-level-cell nonvolatile memory device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 N각형의 변을 따라 또는 상기 N각형의 대각선을 따라 상기 반도체 기판에서 고유의 채널 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자.And a unique channel region is formed in the semiconductor substrate along the sides of the N-angle or along the diagonal of the N-angle. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전하 트랩 영역은 상기 터널링 절연막 상에 형성된 복수의 금속 나노닷으로 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자.And the charge trap region is formed of a plurality of metal nanodots formed on the tunneling insulating layer. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 금속 나노닷은 금, 은, 니켈, 백금, 루테늄 중에서 선택된 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자.The metal nanodot is formed of a metal selected from gold, silver, nickel, platinum and ruthenium. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전하 트랩 영역은 전하 트랩 사이트를 제공하는 질화막으로 형성된 것을 특징으로 하는 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자.And wherein the charge trap region is formed of a nitride film providing a charge trap site. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 전극은 4각형의 평면 형상을 갖고, 상기 소스/드레인 영역은 상기 4각형의 각 꼭지점부에 배치되고, 상기 비휘발성 메모리 소자는 단위 셀당 4비트의 데이타를 저장하는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자.The gate electrode has a quadrangular planar shape, the source / drain regions are disposed at each vertex of the tetragon, and the nonvolatile memory device stores four bits of data per unit cell. Level-Cell Nonvolatile Memory Device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 전극은 6각형의 평면 형상을 갖고, 상기 소스/드레인 영역은 상기 6각형의 각 꼭지점부에 배치되고, 상기 비휘발성 메모리 소자는 단위 셀당 6비트의 데이타를 저장하는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자.The gate electrode has a hexagonal planar shape, the source / drain regions are disposed at each vertex of the hexagon, and the nonvolatile memory device stores 6 bits of data per unit cell. Level-Cell Nonvolatile Memory Device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 전극은 8각형의 평면 형상을 갖고, 상기 소스/드레인 영역은 상기 8각형의 각 꼭지점부에 배치되고, 상기 비휘발성 메모리 소자는 단위 셀당 8비트의 데이타를 저장하는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자.The gate electrode has an octagonal planar shape, the source / drain region is disposed at each vertex of the octagon, and the nonvolatile memory device stores 8 bits of data per unit cell. Level-Cell Nonvolatile Memory Device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 전극은 3각형의 평면 형상을 갖고, 상기 소스/드레인 영역은 상기 3각형의 각 꼭지점부에 배치되고, 상기 비휘발성 메모리 소자는 단위 셀당 3비트의 데이타를 저장하는 것을 특징으로 하는 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자.The gate electrode has a triangular planar shape, the source / drain regions are disposed at each vertex of the triangular shape, and the nonvolatile memory device stores three bits of data per unit cell. Level-Cell Nonvolatile Memory Device. 단위 셀당 N개의(N은 3 이상의 정수) 소스/드레인 영역이 형성된 반도체 기판; A semiconductor substrate in which N (N is an integer of 3 or more) source / drain regions are formed per unit cell; 상기 반도체 기판 상에 형성된 터널링 절연막; A tunneling insulating film formed on the semiconductor substrate; 상기 터널링 절연막 상에 형성되며, 상기 소스/드레인에 인가되는 전압에 따라 전하를 트랩하여 지역화된 전하를 저장하는 복수의 금속 나노닷; A plurality of metal nanodots formed on the tunneling insulating layer and configured to trap charges according to a voltage applied to the source / drain to store localized charges; 상기 금속 나노닷 상에 형성된 블로킹 절연막; 및 A blocking insulating film formed on the metal nano dot; And 상기 블로킹 절연막 상에 형성되며, N각형의 평면 형상을 갖는 게이트 전극;을 포함하고, A gate electrode formed on the blocking insulating film and having a planar shape of an N-angle; 상기 소스/드레인 영역은 상기 N각형의 각 꼭지점부에 배치되고, 상기 복수 의 금속 나노닷은 상기 N각형의 꼭지점부에 인접하게 전하를 지역화하여 저장함으로써 단위 셀당 N비트의 데이타 저장을 구현하는 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자.The source / drain regions are disposed at each vertex of the N-angle, and the plurality of metal nanodots are configured to store N bits of data per unit cell by localizing and storing charge adjacent to the vertex of the N-shape. -Level-cell nonvolatile memory device. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 N은 3 이상 8이하인 정수인 것을 특징으로 하는 멀티-레벨-셀 비휘발성 메모리 소자.N is an integer of 3 or more and 8 or less, the multi-level-cell nonvolatile memory device.
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