KR20110031653A - Semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 반도체 메모리 소자에 관한에 관한 것이다.Embodiments relate to a semiconductor memory device.
100ns 이하의 빠른 랜덤 억세스(random access) 속도 및 바이트 또는 워드 단위의 프로그램이 장점인 플래시 소자는 코드 저장용 메모리 분야에서 다양한 어플리케이션을 가지며, NVM(Non Volatile Memory) 분야에서 큰 비중을 차지한다.Flash devices, which have advantages of fast random access speed of less than 100ns and program of byte or word, have various applications in memory for code storage, and have a large weight in non-volatile memory (NVM) field.
그러나 FN(Fowler Nordheim) 터널링 메커니즘을 이용하여 삭제(erase) 동작 비트(single bit)들에 의한 비트 라인(bit line)성 오류(failure)를 유발시키는 OE(Over Erase) 문제점을 안고 있다.However, using the Fowler Nordheim (FN) tunneling mechanism, there is an OE (Over Erase) problem that causes a bit line failure due to erase single bits.
도 1은 일반적인 플래시 소자가 쓰기(program) 또는 삭제(erase) 동작되는 경우 전류 흐름을 모식화한 도면이다.FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a current flow when a general flash device is programmed or erased.
상기 플래시 소자를 쓰기/삭제/읽기(read) 동작시키기 위해서 다음의 표 1과 같이 전압을 인가하는데, 도 1에서 점선으로 표시된 화살표는 쓰기 동작시의 전류 흐름을 표시한 것이고, 실선으로 표시된 화살표는 삭제 동작시의 전류 흐름을 표시한 것이다.In order to write / delete / read the flash device, a voltage is applied as shown in Table 1 below. In FIG. 1, arrows indicated by dotted lines indicate current flow during write operations, and arrows indicated by solid lines This shows the current flow during the erase operation.
상기 표 1과 같이, 반도체 기판(벌크)(10), 소스(20), 드레인(30), 컨트롤 게이트(60)에 인가되는 전압을 제어함으로써, 플로팅 게이트(40)와 상기 기판(10)의 채널 영역 사이에 FN 터널링 현상을 유도하거나(삭제 동작), 상기 소스(20)로부터 상기 드레인(30) 측으로 HCI(Hot Carrier Injection) 현상을 유도할 수 있다(쓰기 동작). 상기 컨트롤 게이트(60)와 상기 플로팅 게이트(40) 사이에는 ONO(Oxide-Nitride-Oxide)층(50)이 형성된다.As shown in Table 1, the voltage applied to the semiconductor substrate (bulk) 10, the
이러한 구조의 상기 플래시 소자가 쓰기 동작을 위하여 HCI 방식으로 동작되는 경우 전류 소모량이 커지는 문제점이 있다.When the flash device having such a structure is operated in an HCI method for a write operation, current consumption increases.
실시예는 과도 삭제, HCI의 고전류 소모 등의 문제를 해결하기 위하여 다양한 동작 방식으로 쓰기/삭제/읽기 동작이 가능하고, 다양한 인가 전압의 조합이 가능한 반도체 메모리 소자를 제공한다.The embodiment provides a semiconductor memory device capable of writing / deleting / reading operations and combining various applied voltages in order to solve problems such as transient erasing and high current consumption of HCI.
실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 반도체 기판 위에 형성된 선택 게이트; 상기 선택 게이트와 이격되어 상기 반도체 기판 위에 형성된 플로팅 게이트; 상기 플로팅 게이트 위에 형성된 ONO층; 상기 ONO층 위에 형성된 컨트롤 게이트; 상기 선택 게이트 일측의 상기 반도체 기판에 형성된 제1 이온주입영역; 상기 선택 게이트 및 상기 플로팅 게이트 사이의 상기 반도체 기판에 형성된 제2 이온주입영역; 및 상기 플로팅 게이트 일측의 상기 반도체 기판에 형성된 제3 이온주입영역을 포함하고, 상기 제1 이온주입영역과 상기 제3 이온주입영역은 전압 인가 방식에 따라 각각 소스 영역 및 드레인 영역으로 기능되거나 그 역으로 기능되고, 상기 제2 이온주입영역은 상기 제1 이온주입영역과 상기 제3 이온주입영역의 채널연결영역으로 기능되는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, a semiconductor memory device may include a selection gate formed on a semiconductor substrate; A floating gate spaced apart from the selection gate and formed on the semiconductor substrate; An ONO layer formed on the floating gate; A control gate formed on the ONO layer; A first ion implantation region formed in the semiconductor substrate on one side of the selection gate; A second ion implantation region formed in the semiconductor substrate between the selection gate and the floating gate; And a third ion implantation region formed in the semiconductor substrate on one side of the floating gate, wherein the first ion implantation region and the third ion implantation region function as source and drain regions, respectively, or vice versa, according to a voltage application method. The second ion implantation region may function as a channel connection region between the first ion implantation region and the third ion implantation region.
실시예에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the embodiment, the following effects are obtained.
첫째, 쓰기/삭제 동작을 모두 FN 터널링 방식으로 구현할 수 있으므로 저전력 메모리 소자를 제작할 수 있고, 핫 캐리어 특성을 향상시킬 수 있다.First, since both write / erase operations can be implemented by FN tunneling, low power memory devices can be fabricated and hot carrier characteristics can be improved.
둘째, 다양한 인가 전압의 조합이 가능하고, 필요에 따라 다양한 동작 방식으로 반도체 메모리 소자를 쓰기/삭제/읽기의 동작을 처리할 수 있으므로 과도 삭제 문제를 해결할 수 있다.Second, the combination of various applied voltages is possible, and the operation of writing / deleting / reading the semiconductor memory device can be processed by various operation methods as necessary, thereby solving the problem of excessive erasing.
셋째, 반도체 메모리 소자가 저전력으로 동작되고, 과도 삭제의 문제가 해결되는 경우 메모리 확장형(embedded) 소자로 응용될 수 있다.Third, when the semiconductor memory device is operated at low power and the problem of over-erasing is solved, the semiconductor memory device can be applied as a memory-embedded device.
첨부된 도면을 참조하여, 실시예에 따른 반도체 메모리 소자에 대하여 상세히 설명한다.Referring to the accompanying drawings, a semiconductor memory device according to an embodiment will be described in detail.
이하, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되므로 본 발명의 기술적 사상과 직접적인 관련이 있는 핵심적인 구성부만을 언급하기로 한다.Hereinafter, in describing the embodiments, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are deemed to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, and thus only the essential components directly related to the technical spirit of the present invention will be referred to. .
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In the description of an embodiment according to the present invention, each layer (film), region, pattern or structure may be "on" or "under" the substrate, each layer (film), region, pad or pattern. "On" and "under" include both "directly" or "indirectly" formed through another layer, as described in do. Also, the criteria for top, bottom, or bottom of each layer will be described with reference to the drawings.
실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 다양한 인가 전압의 조합이 가능하고, 필요에 따라 다양한 동작 방식, 가령 HCI 방식 또는 FN 터널링 방식으로 쓰기/삭제/읽기의 동작을 처리할 수 있다.The semiconductor memory device according to the exemplary embodiment may be combined with various applied voltages, and may process write / delete / read operations in various operation methods, for example, HCI or FN tunneling, as necessary.
또한, 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 플래시 소자 또는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) 등과 같은 NMOS 타입의 비휘발성 메모리인 것으로 한다.In addition, the semiconductor memory device according to the embodiment may be a NMOS type nonvolatile memory such as a flash device or an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM).
이하, 다양한 인가 전압의 조합에 따른 6개의 실시예에 대하여 설명하는데, 각 실시예에 적용되는 반도체 메모리 소자의 구조는 동일하다.Hereinafter, six embodiments according to a combination of various applied voltages will be described, but the structure of the semiconductor memory device applied to each embodiment is the same.
즉, 도 2, 도 4, 도 6, 도 8, 도 10, 도 12에 도시된 반도체 소자의 구조는 동일하나, 첫째, 전압 인가 방식이 상이하고 둘째, 쓰기/삭제/읽기 동작 시의 동작 방식이 상이하며, 셋째, 이온주입영역의 기능이 상이해지고, 넷째, 셀 어레이 구조가 상이하다.That is, the structure of the semiconductor device shown in Figs. 2, 4, 6, 8, 10, 12 is the same, but, first, the voltage application method is different, and second, the operation method at the time of write / erase / read operation Third, the function of the ion implantation region is different, and fourth, the cell array structure is different.
따라서, 각 실시예를 설명함에 있어서 구조와 관련되는 반복되는 설명은 생략하기로 한다.Therefore, in the description of each embodiment, repeated descriptions related to the structure will be omitted.
이하, 제1 실시예에 따른 반도체 메모리 소자에 대하여 설명한다.Hereinafter, the semiconductor memory device according to the first embodiment will be described.
도 2는 제1 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 형태 및 쓰기/삭제 동작시의 전류 흐름을 모식화한 측단면도이고, 도 3은 제1 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 셀 어레이를 개략적으로 도시한 상면도이다.FIG. 2 is a side cross-sectional view schematically illustrating a shape of a semiconductor memory device according to a first embodiment and a current flow during a write / erase operation, and FIG. 3 schematically illustrates a cell array of a semiconductor memory device according to a first embodiment. It is a top view.
도 2에 도시된 제1 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 도 3의 셀 어레이 중 점선으로 표시된 영역의 단위셀을 도시한 것이다.The semiconductor memory device according to the first exemplary embodiment illustrated in FIG. 2 illustrates a unit cell of a region indicated by a dotted line in the cell array of FIG. 3.
도 2를 참조하면, 반도체 기판(100), 제1 이온주입영역(110), 제2 이온주입영역(130), 제3 이온주입영역(120), 선택 게이트(select gate)(140), 제1 절연층(142), 제2 절연층(152), 플로팅 게이트(154), ONO층(156), 컨트롤 게이트(157)를 포함하여 구성된다.2, the
이하의 실시예들에서 상기 제1 이온주입영역(110)과 상기 제3 이온주입영역(120)은 전압 인가 방식에 따라 각각 소스 영역 및 드레인 영역으로 기능되거나 또는 그 역으로 기능될 수 있다.In the following embodiments, the first
제1 실시예는 상기 선택 게이트(140)의 제어 방식으로 동작되며, 상기 제1 이온주입영역(110)은 소스 영역으로 기능되고, 상기 제3 이온주입영역(120)은 드레인 영역으로 기능된다.The first embodiment is operated by the control method of the
상기 제2 이온주입영역(130)은 상기 선택 게이트(140)와 상기 플로팅 게이트(154) 사이의 상기 반도체 기판(100) 영역에 형성되며, 상기 제1 이온주입영역(110)과 상기 제3 이온주입영역(120)의 채널연결영역으로 기능된다.The second
상기 제1 절연층(142)은 상기 선택 게이트(140)의 밑에 형성되며, 상기 선택 게이트(140)의 게이트 절연층으로 기능된다.The first
또한, 상기 제2 절연층(152)은 상기 플로팅 게이트(154)의 밑에 형성되며, 상기 플로팅 게이트(154)의 게이트 절연층으로 기능된다.In addition, the second
상기 제1 절연층(142)과 상기 제2 절연층(152) 밑의 상기 반도체 기판(100)의 상부에는 채널 형성을 위한 제4 이온주입영역과 제5 이온주입영역이 각각 형성될 수 있다.A fourth ion implantation region and a fifth ion implantation region for channel formation may be formed on the
참고로, 도 2에 도시되지 않았으나, 상기 반도체 기판(100)은 3층 웰(triple well) 구조를 포함할 수 있다.For reference, although not shown in FIG. 2, the
또한, 도 2의 "A"영역과 "B"영역과 같이 LDD(Lightly Doped Drain) 영역이 더 형성될 수 있다.In addition, a lightly doped drain (LDD) region may be further formed as shown in regions “A” and “B” of FIG. 2.
제1 실시예에 따른 반도체 메모리 소자를 쓰기/삭제/읽기로 동작시키기 위해서 다음의 표 2와 같이 전압을 인가하는데, 도 2에서 점선으로 표시된 화살표는 쓰기 동작시의 전류 흐름을 표시한 것이고, 실선으로 표시된 화살표는 삭제 동작시의 전류 흐름을 표시한 것이다.In order to operate the semiconductor memory device according to the first embodiment by writing / deleting / reading, a voltage is applied as shown in Table 2 below. In FIG. 2, an arrow indicated by a dotted line indicates a current flow during a write operation. Arrows marked with indicate the current flow during the erase operation.
writing
공유셀(B)Word line
Shared cell (B)
상기 표 2에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Table 2 as follows.
첫째, 상기 제1 이온주입영역(110)에 대하여 상기 소스 전압을 인가한다.First, the source voltage is applied to the first
둘째, 상기 제3 이온주입영역(120)에 대하여 상기 드레인 전압을 인가한다.Second, the drain voltage is applied to the third
셋째, 상기 반도체 기판(100)에 대하여 상기 벌크 전압을 인가한다.Third, the bulk voltage is applied to the
넷째, 도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 셀 어레이는 구분 영역(C)을 기준으로 상하측으로 대칭되는 구조를 이루며, 상기 구분 영역(C)으로부터 상기 선택 게이트(140; SG-1), 제2 워드 라인(W/L-2)을 이루는 컨트롤 게이트(157), 제1 워드 라인(W/L-1)을 이루는 컨트롤 게이트(157)가 반복되는 구조를 가진다.Fourth, referring to FIG. 3, the cell array according to the first embodiment has a structure that is symmetrical upward and downward with respect to the division region C, and the selection gate 140 (SG-1) is separated from the division region C. The
수직한 영역은 비트 라인(B/L-n)으로서, 상기 이온주입층들(110, 120, 130)이 형성되는 액티브 영역을 의미한다.The vertical region is a bit line B / L-n and refers to an active region in which the
다섯째, 상기 비트라인 공유셀은 제1 실시예에서 선택된 단위셀(점선 영역)과 비트라인(B/L)을 공유하는 셀, 가령 도 3의 "A" 영역을 의미한다. 표 2와 같이 제1 실시예에 따른 단위셀을 쓰기/삭제/읽기로 동작시키기 위하여 전압을 인가하는 경우 비트라인을 공유하는 다른 셀에도 영향(disturbance)이 발생되는데, 다른 셀에 미치는 영향을 제거하기 위하여 선택된 셀 이외의 비트라인을 공유하는 다른 셀, 가령 "A" 영역의 셀에도 표 2와 같이 전압을 인가할 수 있다.Fifth, the bit line sharing cell refers to a cell sharing a bit line B / L with a unit cell (dotted line area) selected in the first embodiment, for example, an “A” region of FIG. 3. As shown in Table 2, when a voltage is applied to operate a unit cell according to the first embodiment as a write / delete / read operation, disturbance is also generated in other cells sharing a bit line. In addition, voltages may be applied to other cells sharing bit lines other than the selected cell, for example, cells in an “A” region as shown in Table 2.
여섯째, 상기 워드라인 공유셀은 제1 실시예에서 선택된 단위셀(점선 영역)과 워드라인(W/L)을 공유하는 셀, 가령 도 3의 "B" 영역을 의미한다. 표 2와 같이 제1 실시예에 따른 단위셀을 쓰기/삭제/읽기로 동작시키기 위하여 전압을 인가하는 경우 워드라인을 공유하는 다른 셀에도 영향(disturbance)이 발생되는데, 다른 셀에 미치는 영향을 제거하기 위하여 선택된 셀 이외의 워드라인을 공유하는 다른 셀, 가령 "B" 영역의 셀에도 표 2와 같이 전압을 인가할 수 있다.Sixth, the word line sharing cell refers to a cell sharing the word line (W / L) and the unit cell (dotted area) selected in the first embodiment, for example, the "B" region of FIG. As shown in Table 2, when a voltage is applied to operate a unit cell according to the first embodiment as a write / delete / read operation, a disturbance is generated in other cells sharing a word line. Voltages may be applied to other cells sharing a word line other than the selected cell, for example, a cell in an “B” region, as shown in Table 2.
일곱째, 따라서 제1 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 쓰기 동작 시 HCI 방식으로 동작되고, 삭제 동작 시 FN 터널링 방식으로 동작된다.Seventh, therefore, the semiconductor memory device according to the first embodiment is operated in the HCI method during the write operation, and operated in the FN tunneling method during the erase operation.
이하, 제2 실시예에 따른 반도체 메모리 소자에 대하여 설명한다.Hereinafter, the semiconductor memory device according to the second embodiment will be described.
도 4는 제1 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 형태 및 쓰기/삭제 동작시의 전류 흐름을 모식화한 측단면도이고, 도 5는 제2 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 셀 어레이를 개략적으로 도시한 상면도이다.FIG. 4 is a side cross-sectional view schematically illustrating the shape of the semiconductor memory device according to the first embodiment and a current flow during a write / erase operation, and FIG. 5 schematically illustrates a cell array of the semiconductor memory device according to the second embodiment. It is a top view.
도 4에 도시된 제1 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 도 5의 셀 어레이 중 점선으로 표시된 영역의 단위셀을 도시한 것이다.The semiconductor memory device according to the first exemplary embodiment illustrated in FIG. 4 illustrates unit cells of a region indicated by a dotted line in the cell array of FIG. 5.
제2 실시예는 상기 선택 게이트(140)를 배제하고, 상기 컨트롤 게이트(157) 직접 제어(Direct control gate) 방식으로 동작되며, 상기 제1 이온주입영역(110)은 드레인 영역으로 기능되고, 상기 제3 이온주입영역(120)은 소스 영역으로 기능된다.The second embodiment excludes the
제1 실시예에 따른 반도체 메모리 소자를 쓰기/삭제/읽기로 동작시키기 위해서 다음의 표 3과 같이 전압을 인가하는데, 도 4에서 점선으로 표시된 화살표는 쓰기 동작시의 전류 흐름을 표시한 것이고, 실선으로 표시된 화살표는 삭제 동작시의 전류 흐름을 표시한 것이다.In order to operate the semiconductor memory device according to the first embodiment by writing / deleting / reading, a voltage is applied as shown in Table 3 below. In FIG. 4, an arrow indicated by a dotted line indicates a current flow during a write operation. Arrows marked with indicate the current flow during the erase operation.
writing
공유셀(A)Word line
Shared cell (A)
상기 표 3에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Table 3 as follows.
첫째, 상기 제1 이온주입영역(110)에 대하여 상기 드레인 전압을 인가한다.First, the drain voltage is applied to the first
둘째, 상기 제3 이온주입영역(120)에 대하여 상기 소스 전압을 인가한다.Second, the source voltage is applied to the third
셋째, 상기 반도체 기판(100)에 대하여 상기 벌크 전압을 인가한다.Third, the bulk voltage is applied to the
넷째, 도 5를 참조하면, 제2 실시예에 따른 셀 어레이는 구분 영역(C)을 기준으로 상하측으로 대칭되는 구조를 이루며, 상기 구분 영역(C)으로부터 워드 라인(W/L-1)을 이루는 컨트롤 게이트(157), 제2 선택 게이트(140; S/G-2), 제1 선택 게이트(140; S/G-1)가 반복되는 구조를 가진다.Fourth, referring to FIG. 5, the cell array according to the second embodiment has a structure that is symmetrical upward and downward based on the division region C, and the word line W / L-1 is separated from the division region C. FIG. The
다섯째, 제2 실시예는 상기 선택 게이트(140)가 연속 배치된 구조로서(제1 실시예의 경우 상기 컨트롤 게이트(157)가 연속 배치된 구조임), 제1 실시예와 같이 상기 비트라인 공유셀에 대한 영향을 고려할 필요가 없다.Fifth, the second embodiment has a structure in which the
여섯째, 상기 워드라인 공유셀은 제1 실시예에서 선택된 단위셀(점선 영역)과 워드라인(W/L)을 공유하는 셀, 가령 도 5의 "A" 영역을 의미한다. 표 3과 같이 제2 실시예에 따른 단위셀을 쓰기/삭제/읽기로 동작시키기 위하여 전압을 인가하는 경우 워드라인을 공유하는 다른 셀에도 영향(disturbance)이 발생되는데, 다른 셀에 미치는 영향을 제거하기 위하여 선택된 셀 이외의 워드라인을 공유하는 다른 셀, 가령 "A" 영역의 셀에도 표 3과 같이 전압을 인가할 수 있다.Sixth, the word line sharing cell refers to a cell sharing the word line (W / L) and the unit cell (dotted line area) selected in the first embodiment, for example, the "A" region of FIG. As shown in Table 3, when a voltage is applied to operate a unit cell according to the second embodiment as a write / delete / read operation, disturbance is generated in other cells sharing a word line. Voltages may be applied to other cells sharing a word line other than the selected cell, for example, cells in an “A” region as shown in Table 3.
일곱째, 따라서 제2 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 쓰기 동작 시 HCI 방식으로 동작되고, 삭제 동작 시 FN 터널링 방식으로 동작된다.Seventh, therefore, the semiconductor memory device according to the second embodiment is operated in the HCI method during the write operation, and operated in the FN tunneling method during the erase operation.
이하, 제3 실시예에 따른 반도체 메모리 소자에 대하여 설명한다.Hereinafter, the semiconductor memory device according to the third embodiment will be described.
도 6은 제3 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 형태 및 쓰기/삭제 동작시의 전류 흐름을 모식화한 측단면도이고, 도 7은 제3 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 셀 어레이를 개략적으로 도시한 상면도이다.FIG. 6 is a side cross-sectional view schematically illustrating a shape of a semiconductor memory device and a current flow during a write / erase operation according to a third embodiment, and FIG. 7 schematically illustrates a cell array of a semiconductor memory device according to a third embodiment. It is a top view.
도 6에 도시된 제3 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 도 7의 셀 어레이 중 점선으로 표시된 영역의 단위셀을 도시한 것이다.6 illustrates a unit cell of a region indicated by a dotted line in the cell array of FIG. 7.
제3 실시예는 상기 선택 게이트(140)의 제어 방식으로 동작되며, 상기 제1 이온주입영역(110)은 드레인 영역으로 기능되고, 상기 제3 이온주입영역(120)은 소스 영역으로 기능된다.The third embodiment is operated by the control method of the
제3 실시예에 따른 반도체 메모리 소자를 쓰기/삭제/읽기로 동작시키기 위해서 다음의 표 4와 같이 전압을 인가하는데, 도 6에서 점선으로 표시된 화살표는 쓰기 동작시의 전류 흐름을 표시한 것이고, 실선으로 표시된 화살표는 삭제 동작시의 전류 흐름을 표시한 것이다.In order to operate the semiconductor memory device according to the third embodiment by writing / deleting / reading, a voltage is applied as shown in Table 4 below. In FIG. Arrows marked with indicate the current flow during the erase operation.
writing
공유셀(A)Word line
Shared cell (A)
상기 표 4에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Table 4 as follows.
첫째, 상기 제1 이온주입영역(110)에 대하여 상기 드레인 전압을 인가한다.First, the drain voltage is applied to the first
둘째, 상기 제3 이온주입영역(120)에 대하여 상기 소스 전압을 인가한다.Second, the source voltage is applied to the third
셋째, 상기 반도체 기판(100)에 대하여 상기 벌크 전압을 인가한다.Third, the bulk voltage is applied to the
넷째, 도 6을 참조하면, 제3 실시예에 따른 셀 어레이는 구분 영역(C)을 기준으로 상하측으로 대칭되는 구조를 이루며, 상기 구분 영역(C)으로부터 워드 라인(W/L-1)을 이루는 컨트롤 게이트(157), 제2 선택 게이트(140; S/G-2), 제1 선택 게이트(140; S/G-1)가 반복되는 구조를 가진다.Fourth, referring to FIG. 6, the cell array according to the third exemplary embodiment has a structure in which the cell array is symmetrical upward and downward with respect to the division region C, and the word line W / L-1 is separated from the division region C. Referring to FIG. The
다섯째, 제3 실시예는 상기 선택 게이트(140)가 연속 배치된 구조로서, 제1 실시예와 같이 상기 비트라인 공유셀에 대한 영향을 고려할 필요가 없다.Fifth, the
여섯째, 상기 워드라인 공유셀은 제1 실시예에서 선택된 단위셀(점선 영역)과 워드라인(W/L)을 공유하는 셀, 가령 도 7의 "A" 영역을 의미한다. 표 4와 같이 제3 실시예에 따른 단위셀을 쓰기/삭제/읽기로 동작시키기 위하여 전압을 인가하는 경우 워드라인을 공유하는 다른 셀에도 영향(disturbance)이 발생되는데, 다른 셀에 미치는 영향을 제거하기 위하여 선택된 셀 이외의 워드라인을 공유하는 다른 셀, 가령 "A" 영역의 셀에도 표 4와 같이 전압을 인가할 수 있다.Sixth, the word line sharing cell refers to a cell sharing the word line (W / L) and the unit cell (dotted line area) selected in the first embodiment, for example, the "A" region of FIG. As shown in Table 4, when a voltage is applied to operate a unit cell according to the third embodiment as a write / delete / read operation, disturbance is also generated in other cells sharing a word line. Voltages may be applied to other cells sharing a word line other than the selected cell, for example, cells in an “A” region as shown in Table 4.
일곱째, 따라서 제3 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 쓰기 동작 시 FN 터널링 방식으로 동작되고, 삭제 동작 시 FN 터널링 방식으로 동작된다.Seventh, therefore, the semiconductor memory device according to the third embodiment is operated in the FN tunneling scheme during the write operation, and in the FN tunneling scheme during the erase operation.
이하, 제4 실시예에 따른 반도체 메모리 소자에 대하여 설명한다.Hereinafter, the semiconductor memory device according to the fourth embodiment will be described.
도 8은 제4 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 형태 및 쓰기/삭제 동작시의 전류 흐름을 모식화한 측단면도이고, 도 9는 제4 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 셀 어레이를 개략적으로 도시한 상면도이다.FIG. 8 is a side cross-sectional view schematically illustrating a shape of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment and a current flow during a write / erase operation, and FIG. 9 schematically illustrates a cell array of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment. It is a top view.
도 8에 도시된 제4 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 도 9의 셀 어레이 중 점선으로 표시된 영역의 단위셀을 도시한 것이다.The semiconductor memory device according to the fourth exemplary embodiment illustrated in FIG. 8 illustrates unit cells in regions indicated by dotted lines in the cell array of FIG. 9.
제4 실시예는 상기 선택 게이트(140)를 배제하고, 상기 컨트롤 게이트(157) 직접 제어(Direct control gate) 방식으로 동작되며, 상기 제1 이온주입영역(110)은 소스 영역으로 기능되고, 상기 제3 이온주입영역(120)은 드레인 영역으로 기능된다.The fourth embodiment excludes the
제4 실시예에 따른 반도체 메모리 소자를 쓰기/삭제/읽기로 동작시키기 위해서 다음의 표 5와 같이 전압을 인가하는데, 도 8에서 점선으로 표시된 화살표는 쓰기 동작시의 전류 흐름을 표시한 것이고, 실선으로 표시된 화살표는 삭제 동작시의 전류 흐름을 표시한 것이다.In order to operate the semiconductor memory device according to the fourth embodiment by writing / deleting / reading, a voltage is applied as shown in Table 5 below. In FIG. Arrows marked with indicate the current flow during the erase operation.
writing
공유셀(B)Word line
Shared cell (B)
상기 표 5에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Table 5 as follows.
첫째, 상기 제1 이온주입영역(110)에 대하여 상기 소스 전압을 인가한다.First, the source voltage is applied to the first
둘째, 상기 제3 이온주입영역(120)에 대하여 상기 드레인 전압을 인가한다.Second, the drain voltage is applied to the third
셋째, 상기 반도체 기판(100)에 대하여 상기 벌크 전압을 인가한다.Third, the bulk voltage is applied to the
넷째, 도 9를 참조하면, 제4 실시예에 따른 셀 어레이는 구분 영역(C)을 기준으로 상하측으로 대칭되는 구조를 이루며, 상기 구분 영역(C)으로부터 상기 선택 게이트(140; SG-1), 제2 워드 라인(W/L-2)을 이루는 컨트롤 게이트(157), 제1 워드 라인(W/L-1)을 이루는 컨트롤 게이트(157)가 반복되는 구조를 가진다.Fourth, referring to FIG. 9, the cell array according to the fourth embodiment has a structure that is symmetrical upward and downward with respect to the division region C, and the selection gate 140 (SG-1) is formed from the division region C. The
다섯째, 상기 비트라인 공유셀은 제4 실시예에서 선택된 단위셀(점선 영역)과 비트라인(B/L)을 공유하는 셀, 가령 도 9의 "A" 영역을 의미한다. 표 5와 같이 제4 실시예에 따른 단위셀을 쓰기/삭제/읽기로 동작시키기 위하여 전압을 인가하는 경우 비트라인을 공유하는 다른 셀에도 영향(disturbance)이 발생되는데, 다른 셀에 미치는 영향을 제거하기 위하여 선택된 셀 이외의 비트라인을 공유하는 다른 셀, 가령 "A" 영역의 셀에도 표 5와 같이 전압을 인가할 수 있다.Fifth, the bit line sharing cell refers to a cell sharing a bit line B / L with a unit cell (dotted line area) selected in the fourth embodiment, for example, an “A” region of FIG. 9. As shown in Table 5, when a voltage is applied to operate the unit cell according to the fourth embodiment to write / delete / read, influence is generated on other cells sharing the bit line. Voltages may be applied to other cells sharing a bit line other than the selected cell, for example, cells in an “A” region as shown in Table 5.
여섯째, 상기 워드라인 공유셀은 제4 실시예에서 선택된 단위셀(점선 영역)과 워드라인(W/L)을 공유하는 셀, 가령 도 9의 "B" 영역을 의미한다. 표 5와 같이 제4 실시예에 따른 단위셀을 쓰기/삭제/읽기로 동작시키기 위하여 전압을 인가하는 경우 워드라인을 공유하는 다른 셀에도 영향(disturbance)이 발생되는데, 다른 셀에 미치는 영향을 제거하기 위하여 선택된 셀 이외의 워드라인을 공유하는 다른 셀, 가령 "B" 영역의 셀에도 표 5와 같이 전압을 인가할 수 있다.Sixth, the word line sharing cell refers to a cell sharing the word line (W / L) and the unit cell (dotted area) selected in the fourth embodiment, for example, the "B" region of FIG. As shown in Table 5, when a voltage is applied to operate a unit cell according to the fourth embodiment as a write / delete / read operation, disturbance is also generated in other cells sharing a word line. Voltages may be applied to other cells sharing a word line other than the selected cell, for example, a cell in an area of “B”.
일곱째, 따라서 제4 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 쓰기 동작 시 FN 터널링 방식으로 동작되고, 삭제 동작 시 FN 터널링 방식으로 동작된다.Seventh, therefore, the semiconductor memory device according to the fourth embodiment is operated in the FN tunneling method during the write operation, and operated in the FN tunneling method during the erase operation.
이하, 제5 실시예에 따른 반도체 메모리 소자에 대하여 설명한다.Hereinafter, the semiconductor memory device according to the fifth embodiment will be described.
도 10은 제5 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 형태 및 쓰기/삭제 동작시의 전류 흐름을 모식화한 측단면도이고, 도 11은 제5 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 셀 어레이를 개략적으로 도시한 상면도이다.FIG. 10 is a side cross-sectional view schematically illustrating a shape of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment and a current flow during a write / erase operation, and FIG. 11 schematically illustrates a cell array of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment. It is a top view.
도 10에 도시된 제5 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 도 11의 셀 어레이 중 점선으로 표시된 영역의 단위셀을 도시한 것이다.The semiconductor memory device according to the fifth exemplary embodiment illustrated in FIG. 10 illustrates a unit cell of a region indicated by a dotted line in the cell array of FIG. 11.
제5 실시예는 상기 선택 게이트(140)의 제어 방식으로 동작되며, 상기 제1 이온주입영역(110)은 드레인 영역으로 기능되고, 상기 제3 이온주입영역(120)은 소스 영역으로 기능된다.The fifth embodiment is operated by the control method of the
제5 실시예에 따른 반도체 메모리 소자를 쓰기/삭제/읽기로 동작시키기 위해서 다음의 표 6과 같이 전압을 인가하는데, 도 10에서 점선으로 표시된 화살표는 쓰기 동작시의 전류 흐름을 표시한 것이고, 실선으로 표시된 화살표는 삭제 동작시의 전류 흐름을 표시한 것이다.In order to operate the semiconductor memory device according to the fifth embodiment by writing / deleting / reading, a voltage is applied as shown in Table 6 below. In FIG. 10, an arrow indicated by a dotted line indicates a current flow during a write operation. Arrows marked with indicate the current flow during the erase operation.
writing
공유셀(A)Word line
Shared cell (A)
상기 표 6에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Table 6 as follows.
첫째, 상기 제1 이온주입영역(110)에 대하여 상기 드레인 전압을 인가한다.First, the drain voltage is applied to the first
둘째, 상기 제3 이온주입영역(120)에 대하여 상기 소스 전압을 인가한다.Second, the source voltage is applied to the third
셋째, 상기 반도체 기판(100)에 대하여 상기 벌크 전압을 인가한다.Third, the bulk voltage is applied to the
넷째, 도 11을 참조하면, 제5 실시예에 따른 셀 어레이는 구분 영역(C)을 기준으로 상하측으로 대칭되는 구조를 이루며, 상기 구분 영역(C)으로부터 워드 라인(W/L-1)을 이루는 컨트롤 게이트(157), 제2 선택 게이트(140; S/G-2), 제1 선택 게이트(140; S/G-1)가 반복되는 구조를 가진다.Fourth, referring to FIG. 11, the cell array according to the fifth embodiment has a structure that is symmetrical upward and downward with respect to the division region C, and the word line W / L-1 is separated from the division region C. Referring to FIG. The
다섯째, 제5 실시예는 상기 선택 게이트(140)가 연속 배치된 구조로서(제1 실시예의 경우 상기 컨트롤 게이트(157)가 연속 배치된 구조임), 제1 실시예와 같이 상기 비트라인 공유셀에 대한 영향을 고려할 필요가 없다.Fifth, the fifth embodiment is a structure in which the
여섯째, 상기 워드라인 공유셀은 제5 실시예에서 선택된 단위셀(점선 영역)과 워드라인(W/L)을 공유하는 셀, 가령 도 11의 "A" 영역을 의미한다. 표 6과 같이 제5 실시예에 따른 단위셀을 쓰기/삭제/읽기로 동작시키기 위하여 전압을 인가하는 경우 워드라인을 공유하는 다른 셀에도 영향(disturbance)이 발생되는데, 다른 셀에 미치는 영향을 제거하기 위하여 선택된 셀 이외의 워드라인을 공유하는 다른 셀, 가령 "A" 영역의 셀에도 표 6과 같이 전압을 인가할 수 있다.Sixth, the word line sharing cell refers to a cell sharing the word line (W / L) and the unit cell (dotted area) selected in the fifth embodiment, for example, the "A" region of FIG. As shown in Table 6, when a voltage is applied to operate a unit cell according to the fifth embodiment as a write / delete / read operation, disturbance is generated in other cells sharing a word line. Voltages may be applied to other cells sharing a word line other than the selected cell, for example, cells in an “A” region as shown in Table 6.
일곱째, 따라서 제5 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 쓰기 동작 시 FN 터널링 방식으로 동작되고, 삭제 동작 시 FN 터널링 방식으로 동작된다.Seventh, therefore, the semiconductor memory device according to the fifth embodiment is operated in the FN tunneling method during the write operation, and operated in the FN tunneling method during the erase operation.
이하, 제6 실시예에 따른 반도체 메모리 소자에 대하여 설명한다.Hereinafter, the semiconductor memory device according to the sixth embodiment will be described.
도 12는 제6 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 형태 및 쓰기/삭제 동작시의 전류 흐름을 모식화한 측단면도이고, 도 13은 제6 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 셀 어레이를 개략적으로 도시한 상면도이다.FIG. 12 is a side cross-sectional view schematically illustrating a shape of a semiconductor memory device and a current flow during a write / erase operation according to a sixth embodiment, and FIG. 13 schematically illustrates a cell array of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment. It is a top view.
도 12에 도시된 제6 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 도 13의 셀 어레이 중 점선으로 표시된 영역의 단위셀을 도시한 것이다.The semiconductor memory device according to the sixth exemplary embodiment illustrated in FIG. 12 illustrates a unit cell of a region indicated by a dotted line in the cell array of FIG. 13.
제6 실시예는 상기 선택 게이트(140)를 배제하고, 상기 컨트롤 게이트(157) 직접 제어(Direct control gate) 방식으로 동작되며, 상기 제1 이온주입영역(110)은 소스 영역으로 기능되고, 상기 제3 이온주입영역(120)은 드레인 영역으로 기능된다.The sixth embodiment excludes the
제6 실시예에 따른 반도체 메모리 소자를 쓰기/삭제/읽기로 동작시키기 위해서 다음의 표 7과 같이 전압을 인가하는데, 도 12에서 점선으로 표시된 화살표는 쓰기 동작시의 전류 흐름을 표시한 것이고, 실선으로 표시된 화살표는 삭제 동작시의 전류 흐름을 표시한 것이다.In order to operate the semiconductor memory device according to the sixth embodiment by writing / deleting / reading, a voltage is applied as shown in Table 7 below. In FIG. 12, an arrow indicated by a dotted line indicates a current flow during a write operation. Arrows marked with indicate the current flow during the erase operation.
writing
공유셀(B)Word line
Shared cell (B)
상기 표 7에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Table 7, it is as follows.
첫째, 상기 제1 이온주입영역(110)에 대하여 상기 소스 전압을 인가한다.First, the source voltage is applied to the first
둘째, 상기 제3 이온주입영역(120)에 대하여 상기 드레인 전압을 인가한다.Second, the drain voltage is applied to the third
셋째, 상기 반도체 기판(100)에 대하여 상기 벌크 전압을 인가한다.Third, the bulk voltage is applied to the
넷째, 도 13을 참조하면, 제6 실시예에 따른 셀 어레이는 구분 영역(C)을 기준으로 상하측으로 대칭되는 구조를 이루며, 상기 구분 영역(C)으로부터 상기 선택 게이트(140; SG-1), 제2 워드 라인(W/L-2)을 이루는 컨트롤 게이트(157), 제1 워드 라인(W/L-1)을 이루는 컨트롤 게이트(157)가 반복되는 구조를 가진다.Fourth, referring to FIG. 13, the cell array according to the sixth embodiment has a structure that is symmetrical upward and downward with respect to the division region C. From the division region C, the selection gate 140 (SG-1) is formed. The
다섯째, 상기 비트라인 공유셀은 제6 실시예에서 선택된 단위셀(점선 영역)과 비트라인(B/L)을 공유하는 셀, 가령 도 13의 "A" 영역을 의미한다. 표 7과 같이 제6 실시예에 따른 단위셀을 쓰기/삭제/읽기로 동작시키기 위하여 전압을 인가하는 경우 비트라인을 공유하는 다른 셀에도 영향(disturbance)이 발생되는데, 다른 셀에 미치는 영향을 제거하기 위하여 선택된 셀 이외의 비트라인을 공유하는 다른 셀, 가령 "A" 영역의 셀에도 표 7와 같이 전압을 인가할 수 있다.Fifth, the bit line sharing cell refers to a cell sharing a bit line B / L with a unit cell (dotted line area) selected in the sixth embodiment, for example, an “A” region of FIG. 13. As shown in Table 7, when a voltage is applied to operate a unit cell according to the sixth embodiment to write / delete / read, a distinction occurs in other cells sharing a bit line. Voltages may be applied to other cells sharing a bit line other than the selected cell, for example, cells in an “A” region as shown in Table 7.
여섯째, 상기 워드라인 공유셀은 제6 실시예에서 선택된 단위셀(점선 영역)과 워드라인(W/L)을 공유하는 셀, 가령 도 13의 "B" 영역을 의미한다. 표 7와 같이 제6 실시예에 따른 단위셀을 쓰기/삭제/읽기로 동작시키기 위하여 전압을 인가하는 경우 워드라인을 공유하는 다른 셀에도 영향(disturbance)이 발생되는데, 다른 셀에 미치는 영향을 제거하기 위하여 선택된 셀 이외의 워드라인을 공유하는 다른 셀, 가령 "B" 영역의 셀에도 표 7과 같이 전압을 인가할 수 있다.Sixth, the word line sharing cell refers to a cell sharing the word line (W / L) and the unit cell (dotted area) selected in the sixth embodiment, for example, the "B" region of FIG. When a voltage is applied to operate the unit cell according to the sixth embodiment to write / delete / read according to the sixth embodiment, disturbance is also generated in other cells sharing the word line. Voltages may be applied to other cells sharing a word line other than the selected cell, for example, a cell in an “B” region, as shown in Table 7.
일곱째, 따라서 제6 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 쓰기 동작 시 FN 터널링 방식으로 동작되고, 삭제 동작 시 FN 터널링 방식으로 동작된다.Seventh, therefore, the semiconductor memory device according to the sixth embodiment is operated in the FN tunneling method during the write operation, and operated in the FN tunneling method during the erase operation.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에 포함된 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications other than those described above are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments of the present invention can be modified and implemented. And differences relating to such modifications and applications are included in the appended claims.
도 1은 일반적인 플래시 소자가 쓰기(program) 또는 삭제(erase) 동작되는 경우 전류 흐름을 모식화한 도면.1 is a view schematically illustrating a current flow when a general flash device is programmed or erased.
도 2는 제1 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 형태 및 쓰기/삭제 동작시의 전류 흐름을 모식화한 측단면도.Fig. 2 is a side cross-sectional view schematically illustrating the shape of the semiconductor memory device and the current flow during write / erase operations according to the first embodiment.
도 3은 제1 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 셀 어레이를 개략적으로 도시한 상면도.3 is a top view schematically showing a cell array of the semiconductor memory device according to the first embodiment;
도 4는 제1 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 형태 및 쓰기/삭제 동작시의 전류 흐름을 모식화한 측단면도.Fig. 4 is a side sectional view schematically illustrating the shape of the semiconductor memory element according to the first embodiment and the current flow during write / erase operations.
도 5는 제2 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 셀 어레이를 개략적으로 도시한 상면도.5 is a top view schematically showing a cell array of the semiconductor memory device according to the second embodiment.
도 6은 제3 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 형태 및 쓰기/삭제 동작시의 전류 흐름을 모식화한 측단면도.Fig. 6 is a side cross-sectional view schematically illustrating the shape of a semiconductor memory element and a current flow during write / erase operations according to the third embodiment.
도 7은 제3 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 셀 어레이를 개략적으로 도시한 상면도.7 is a top view schematically showing a cell array of a semiconductor memory device according to the third embodiment;
도 8은 제4 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 형태 및 쓰기/삭제 동작시의 전류 흐름을 모식화한 측단면도.Fig. 8 is a side sectional view schematically illustrating the shape of a semiconductor memory element and a current flow during write / erase operations according to the fourth embodiment.
도 9는 제4 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 셀 어레이를 개략적으로 도시한 상면도.9 is a top view schematically showing a cell array of the semiconductor memory device according to the fourth embodiment.
도 10은 제5 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 형태 및 쓰기/삭제 동작시 의 전류 흐름을 모식화한 측단면도.Fig. 10 is a side cross-sectional view schematically illustrating the shape of a semiconductor memory device and a current flow during write / erase operations according to the fifth embodiment.
도 11은 제5 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 셀 어레이를 개략적으로 도시한 상면도.Fig. 11 is a top view schematically showing a cell array of a semiconductor memory device according to the fifth embodiment.
도 12는 제6 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 형태 및 쓰기/삭제 동작시의 전류 흐름을 모식화한 측단면도.Fig. 12 is a side cross-sectional view schematically illustrating the shape of a semiconductor memory element according to the sixth embodiment and a current flow during write / erase operations.
도 13은 제6 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 셀 어레이를 개략적으로 도시한 상면도.13 is a top view schematically showing a cell array of a semiconductor memory device according to the sixth embodiment;
Claims (21)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020090088995A KR20110031653A (en) | 2009-09-21 | 2009-09-21 | Semiconductor memory device |
Publications (1)
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KR1020090088995A KR20110031653A (en) | 2009-09-21 | 2009-09-21 | Semiconductor memory device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |