KR20220052684A - Three dimensional flash memory for improving program and operation method thereof - Google Patents

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KR20220052684A KR1020200136905A KR20200136905A KR20220052684A KR 20220052684 A KR20220052684 A KR 20220052684A KR 1020200136905 A KR1020200136905 A KR 1020200136905A KR 20200136905 A KR20200136905 A KR 20200136905A KR 20220052684 A KR20220052684 A KR 20220052684A
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Abstract

Disclosed are a three-dimensional flash memory for improving a program operation and an operation method thereof. According to an embodiment of the present invention, the three-dimensional flash memory comprises: a plurality of word lines horizontally extended and formed on a substrate and successively laminated; and a plurality of strings penetrating the plurality of word lines and extended in one direction and formed on the substrate. Each of the plurality of strings includes: a channel layer extended in the one direction; and an electric charge storage layer extended in the one direction to surround the channel layer. The channel layer and the electric charge storage layer configure a plurality of memory cells corresponding to the plurality of word lines. The channel layer includes: a back gate extended in one direction with at least a part surrounded by the channel layer; and an insulation film formed between the back gate and the channel layer and extended in the one direction. When the program operates, a ground selection line (GSL) placed on a lower end of the plurality of word lines is floated.

Description

프로그램 동작을 개선하는 3차원 플래시 메모리 및 그 동작 방법{THREE DIMENSIONAL FLASH MEMORY FOR IMPROVING PROGRAM AND OPERATION METHOD THEREOF}THREE DIMENSIONAL FLASH MEMORY FOR IMPROVING PROGRAM AND OPERATION METHOD THEREOF

아래의 실시예들은 3차원 플래시 메모리에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 프로그램 동작을 개선하는 3차원 플래시 메모리 및 그 동작 방법에 대한 기술이다.The following embodiments relate to a three-dimensional flash memory, and more particularly, a description of a three-dimensional flash memory for improving a program operation and an operation method thereof.

플래시 메모리 소자는 전기적으로 소거가능하며 프로그램 가능한 판독 전용 메모리(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory; EEPROM)로서, 그 메모리는, 예를 들어, 컴퓨터, 디지털 카메라, MP3 플레이어, 게임 시스템, 메모리 스틱(Memory stick) 등에 공통적으로 이용될 수 있다. 이러한, 플래시 메모리 소자는 F-N 터널링(Fowler-Nordheimtunneling) 또는 열전자 주입(Hot electron injection)에 의해 전기적으로 데이터의 입출력을 제어한다.A flash memory element is an Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM), the memory of which can be, for example, a computer, a digital camera, an MP3 player, a game system, a memory stick. ) can be commonly used. Such a flash memory device electrically controls input/output of data by Fowler-Nordheimtunneling or hot electron injection.

구체적으로, 기존의 3차원 플래시 메모리의 어레이를 나타낸 도 1을 참조하면, 3차원 플래시 메모리의 어레이는 공통 소스 라인(CSL), 비트 라인(BL) 및 공통 소스 라인(CSL)과 비트 라인(BL) 사이에 배치되는 복수 개의 셀 스트링들(CSTR)을 포함할 수 있다.Specifically, referring to FIG. 1 showing a conventional three-dimensional flash memory array, the three-dimensional flash memory array includes a common source line CSL, a bit line BL, and a common source line CSL and a bit line BL. ) may include a plurality of cell strings (CSTR) disposed between.

비트 라인들은 2차원적으로 배열되고, 그 각각에는 복수 개의 셀 스트링들(CSTR)이 병렬로 연결된다. 셀 스트링들(CSTR)은 공통 소스 라인(CSL)에 공통으로 연결될 수 있다. 즉, 복수의 비트 라인들과 하나의 공통 소스 라인(CSL) 사이에 복수의 셀 스트링들(CSTR)이 배치될 수 있다. 이 때, 공통 소스 라인들(CSL)은 복수 개일 수 있으며, 복수 개의 공통 소스 라인들(CSL)이 2차원적으로 배열될 수 있다. 여기서, 복수 개의 공통 소스 라인들(CSL)에는 전기적으로 동일한 전압이 인가될 수 있으며, 또는 복수 개의 공통 소스 라인들(CSL) 각각이 전기적으로 제어될 수도 있다.The bit lines are two-dimensionally arranged, and a plurality of cell strings CSTR are connected in parallel to each of the bit lines. The cell strings CSTR may be commonly connected to the common source line CSL. That is, a plurality of cell strings CSTR may be disposed between the plurality of bit lines and one common source line CSL. In this case, there may be a plurality of common source lines CSL, and the plurality of common source lines CSL may be two-dimensionally arranged. Here, the same voltage may be applied to the plurality of common source lines CSL, or each of the plurality of common source lines CSL may be electrically controlled.

셀 스트링들(CSTR) 각각은 공통 소스 라인(CSL)에 접속하는 접지 선택 트랜지스터(GST), 비트 라인(BL)에 접속하는 스트링 선택 트랜지스터(SST), 및 접지 및 스트링 선택 트랜지스터들(GST, SST) 사이에 배치되는 복수 개의 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)로 구성될 수 있다. 그리고, 접지 선택 트랜지스터(GST), 스트링 선택 트랜지스터(SST) 및 메모리 셀 트랜지스터들(MCT)은 직렬로 연결될 수 있다.Each of the cell strings CSTR includes a ground select transistor GST connected to the common source line CSL, a string select transistor SST connected to the bit line BL, and ground and string select transistors GST and SST. ) may be formed of a plurality of memory cell transistors MCT disposed between. In addition, the ground select transistor GST, the string select transistor SST, and the memory cell transistors MCT may be connected in series.

공통 소스 라인(CSL)은 접지 선택 트랜지스터들(GST)의 소스들에 공통으로 연결될 수 있다. 이에 더하여, 공통 소스 라인(CSL)과 비트 라인(BL) 사이에 배치되는, 접지 선택 라인(GSL), 복수 개의 워드 라인들(WL0-WL3) 및 복수개의 스트링 선택 라인들(SSL)이 접지 선택 트랜지스터(GST), 메모리 셀 트랜지스터들(MCT) 및 스트링 선택 트랜지스터들(SST)의 전극층들로서 각각 사용될 수 있다. 또한, 메모리 셀 트랜지스터들(MCT) 각각은 메모리 요소(memory element)를 포함한다. 이하, 스트링 선택 라인(SSL)은 상부 선택 라인(Upper Selection Line; USL)으로 표현될 수 있으며, 접지 선택 라인(GSL)은 하부 선택 라인(Lower Selection Line; LSL)으로 표현될 수 있다.The common source line CSL may be commonly connected to sources of the ground select transistors GST. In addition, the ground select line GSL, the plurality of word lines WL0 - WL3 and the plurality of string select lines SSL disposed between the common source line CSL and the bit line BL are ground selectable. It may be used as electrode layers of the transistor GST, the memory cell transistors MCT, and the string select transistors SST, respectively. In addition, each of the memory cell transistors MCT includes a memory element. Hereinafter, the string selection line SSL may be expressed as an upper selection line USL, and the ground selection line GSL may be expressed as a lower selection line LSL.

한편, 기존의 3차원 플래시 메모리는 소비자가 요구하는 우수한 성능 및 저렴한 가격을 충족시키기 위해, 수직적으로 셀을 적층함으로써, 집적도를 증가시키고 있다.On the other hand, the conventional 3D flash memory increases the degree of integration by vertically stacking cells in order to meet the excellent performance and low price demanded by consumers.

예를 들어, 기존의 3차원 플래시 메모리의 구조를 나타낸 도 2를 참조하면, 기존의 3차원 플래시 메모리는 기판(200) 상에 층간 절연층들(211) 및 수평 구조체들(250)이 교대로 반복적으로 형성된 전극 구조체(215)가 배치되어 제조된다. 층간 절연층들(211) 및 수평 구조체들(250)은 제1 방향으로 연장될 수 있다. 층간 절연층들(211)은 일례로 실리콘 산화막일 수 있으며, 층간 절연층들(211) 중 최하부의 층간 절연층(211a)은 나머지 층간 절연층들(211)보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 수평 구조체들(250) 각각은 제1 및 제2 블로킹 절연막들(242, 243) 및 전극층(245)을 포함할 수 있다. 전극 구조체(215)는 복수 개로 제공되며, 복수 개의 전극 구조체들(215)은 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 서로 마주보며 배치될 수 있다. 제1 및 제2 방향은 각각 도 2의 x축 및 y축에 해당할 수 있다. 복수 개의 전극 구조체들(215) 사이에는 이들을 이격시키는 트렌치들(240)이 제1 방향으로 연장될 수 있다. 트렌치들(240)에 의해 노출된 기판(200) 내에는 고농도로 도핑된 불순물 영역들이 형성되어 공통 소스 라인(CSL)이 배치될 수 있다. 도시하지 않았으나, 트렌치들(240)을 채우는 분리 절연막들이 더 배치될 수 있다.For example, referring to FIG. 2 showing the structure of a conventional three-dimensional flash memory, in the conventional three-dimensional flash memory, interlayer insulating layers 211 and horizontal structures 250 are alternately formed on a substrate 200 . Repeatedly formed electrode structures 215 are disposed and manufactured. The interlayer insulating layers 211 and the horizontal structures 250 may extend in the first direction. The interlayer insulating layers 211 may be, for example, a silicon oxide layer, and the lowermost interlayer insulating layer 211a of the interlayer insulating layers 211 may have a thickness smaller than that of the other interlayer insulating layers 211 . Each of the horizontal structures 250 may include first and second blocking insulating layers 242 and 243 and an electrode layer 245 . A plurality of electrode structures 215 may be provided, and the plurality of electrode structures 215 may be disposed to face each other in a second direction crossing the first direction. The first and second directions may correspond to the x-axis and the y-axis of FIG. 2 , respectively. Trenches 240 separating the plurality of electrode structures 215 may extend in the first direction. Highly doped impurity regions may be formed in the substrate 200 exposed by the trenches 240 , so that a common source line CSL may be disposed. Although not shown, isolation insulating layers filling the trenches 240 may be further disposed.

전극 구조체(215)를 관통하는 수직 구조체들(230)이 배치될 수 있다. 일례로, 수직 구조체들(230)은 평면적 관점에서, 제1 및 제2 방향을 따라 정렬되어 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 다른 예로, 수직 구조체들(230)은 제2 방향으로 정렬되되, 제1 방향으로 지그재그 형태로 배치될 수도 있다. 수직 구조체들(230) 각각은 보호막(224), 전하 저장막(225), 터널 절연막(226), 및 채널층(227)을 포함할 수 있다. 일례로, 채널층(227)은 그 내부의 속이 빈 튜브형으로 배치될 수 있으며, 이 경우 채널층(227)의 내부를 채우는 매립막(228)이 더 배치될 수 있다. 채널층(227)의 상부에는 드레인 영역(D)이 배치되고, 드레인 영역(D) 상에 도전 패턴(229)이 형성되어, 비트 라인(BL)과 연결될 수 있다. 비트 라인(BL)은 수평 전극들(250)과 교차하는 방향, 예를 들어 제2 방향으로 연장될 수 있다. 일례로, 제2 방향으로 정렬된 수직 구조체들(230)은 하나의 비트 라인(BL)에 연결될 수 있다.Vertical structures 230 penetrating the electrode structure 215 may be disposed. For example, in a plan view, the vertical structures 230 may be arranged in a matrix form along the first and second directions. As another example, the vertical structures 230 may be arranged in the second direction, and may be arranged in a zigzag shape in the first direction. Each of the vertical structures 230 may include a passivation layer 224 , a charge storage layer 225 , a tunnel insulating layer 226 , and a channel layer 227 . For example, the channel layer 227 may be disposed in a hollow tube shape therein, and in this case, a buried film 228 filling the inside of the channel layer 227 may be further disposed. A drain region D may be disposed on the channel layer 227 , and a conductive pattern 229 may be formed on the drain region D to be connected to the bit line BL. The bit line BL may extend in a direction crossing the horizontal electrodes 250 , for example, in a second direction. For example, the vertical structures 230 aligned in the second direction may be connected to one bit line BL.

수평 구조체들(250)에 포함된 제1 및 제2 블로킹 절연막들(242, 243) 및 수직 구조체들(230)에 포함된 전하 저장막(225) 및 터널 절연막(226)은 3차원 플래시 메모리의 정보 저장 요소인 ONO(Oxide-Nitride-Oxide)층으로 정의될 수 있다. 즉, 정보 저장 요소 중 일부는 수직 구조체들(230)에 포함되고, 나머지 일부는 수평 구조체들(250)에 포함될 수 있다. 일례로, 정보 저장 요소 중 전하 저장막(225) 및 터널 절연막(226)은 수직 구조체들(230)에 포함되고, 제1 및 제2 블로킹 절연막들(242, 243)은 수평 구조체들(250)에 포함될 수 있다.The first and second blocking insulating layers 242 and 243 included in the horizontal structures 250 and the charge storage layer 225 and the tunnel insulating layer 226 included in the vertical structures 230 are the 3D flash memory. It can be defined as an oxide-nitride-oxide (ONO) layer that is an information storage element. That is, some of the information storage elements may be included in the vertical structures 230 , and others may be included in the horizontal structures 250 . For example, among the information storage elements, the charge storage layer 225 and the tunnel insulating layer 226 are included in the vertical structures 230 , and the first and second blocking insulating layers 242 and 243 are the horizontal structures 250 . can be included in

기판(200) 및 수직 구조체들(230) 사이에 에피택시얼 패턴들(222)이 배치될 수 있다. 에피택시얼 패턴들(222)은 기판(200)과 수직 구조체들(230)을 연결한다. 에피택시얼 패턴들(222)은 적어도 한 층의 수평 구조체들(250)과 접할 수 있다. 즉, 에피택시얼 패턴들(222)은 최하부의 수평 구조체(250a)와 접하도록 배치될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 에피택시얼 패턴들(222)은 복수 개의 층, 예를 들어 두 개의 층의 수평 구조체들(250)과 접하도록 배치될 수도 있다. 한편, 에피택시얼 패턴들(222)이 최하부의 수평 구조체(250a)와 접하도록 배치되는 경우, 최하부의 수평 구조체(250a)는 나머지 수평 구조체들(250)보다 두껍게 배치될 수 있다. 에피택시얼 패턴들(222)에 접하는 최하부의 수평 구조체(250a)는 도 1을 참조하여 기재한 3차원 플래시 메모리의 어레이의 접지 선택 라인(GSL)에 해당할 수 있으며, 수직 구조체들(230)에 접하는 나머지 수평 구조체들(250)은 복수 개의 워드 라인들(WL0-WL3)에 해당할 수 있다.Epitaxial patterns 222 may be disposed between the substrate 200 and the vertical structures 230 . The epitaxial patterns 222 connect the substrate 200 and the vertical structures 230 . The epitaxial patterns 222 may contact the horizontal structures 250 of at least one layer. That is, the epitaxial patterns 222 may be disposed to be in contact with the lowermost horizontal structure 250a. According to another embodiment, the epitaxial patterns 222 may be disposed to contact the horizontal structures 250 of a plurality of layers, for example, two layers. Meanwhile, when the epitaxial patterns 222 are disposed to be in contact with the lowermost horizontal structure 250a , the lowermost horizontal structure 250a may be disposed to be thicker than the remaining horizontal structures 250 . The lowermost horizontal structure 250a in contact with the epitaxial patterns 222 may correspond to the ground selection line GSL of the 3D flash memory array described with reference to FIG. 1 , and the vertical structures 230 . The remaining horizontal structures 250 in contact with may correspond to a plurality of word lines WL0-WL3.

에피택시얼 패턴들(222) 각각은 리세스된 측벽(222a)을 갖는다. 그에 따라, 에피택시얼 패턴들(222)에 접하는 최하부의 수평 구조체(250a)는 리세스된 측벽(222a)의 프로파일을 따라 배치된다. 즉, 최하부의 수평 구조체(250a)는 에피택시얼 패턴들(222)의 리세스된 측벽(222a)을 따라 안쪽으로 볼록한 형태로 배치될 수 있다.Each of the epitaxial patterns 222 has a recessed sidewall 222a. Accordingly, the lowermost horizontal structure 250a in contact with the epitaxial patterns 222 is disposed along the profile of the recessed sidewall 222a. That is, the lowermost horizontal structure 250a may be disposed in a convex shape inward along the recessed sidewalls 222a of the epitaxial patterns 222 .

이와 같은 구조를 갖는 기존의 3차원 플래시 메모리는, 수직 메모리 셀 개수의 증가로 인해 셀 특성 및 신뢰성이 열화되는 문제점을 갖는다.The conventional three-dimensional flash memory having such a structure has a problem in that cell characteristics and reliability are deteriorated due to an increase in the number of vertical memory cells.

따라서, 아래의 실시예들은 셀 특성 및 신뢰성을 개선하는 기술을 제안하고자 한다.Accordingly, the following embodiments intend to propose a technique for improving cell characteristics and reliability.

일 실시예들은 셀 특성 및 신뢰성을 개선하고자, 채널층의 내부에 백 게이트가 연장 형성된 구조의 3차원 플래시 메모리를 제안한다.In order to improve cell characteristics and reliability, one embodiment proposes a three-dimensional flash memory having a structure in which a back gate is extended inside a channel layer.

이 때, 일 실시예들은 프로그램 동작에서 발생될 수 있는 문제들을 개선하는 3차원 플래시 메모리의 동작 방법을 제안한다.In this case, one embodiment proposes a method of operating a 3D flash memory to improve problems that may occur in a program operation.

보다 상세하게, 일 실시예들은 프로그램 동작의 대상이 되는 대상 메모리 셀이 포함되지 않는 비선택된 스트링에서의 부스팅 효율이 감소되는 문제 및 대상 메모리 셀에서 발생되는 프린징 필드(Fringing field)가 대상 메모리 셀의 상하부에 인접한 인접 메모리 셀들에 영향을 미치는 문제를 해결하는 3차원 플래시 메모리의 동작 방법을 제안한다.In more detail, embodiments relate to a problem in which boosting efficiency is reduced in an unselected string that does not include a target memory cell that is a target of a program operation, and a fringing field generated in the target memory cell is a target memory cell. We propose an operating method of a 3D flash memory that solves the problem of affecting adjacent memory cells adjacent to the upper and lower parts of

일 실시예에 따르면, 프로그램 동작을 개선하는 3차원 플래시 메모리는, 기판 상 수평 방향으로 연장 형성되며 순차적으로 적층되는 복수의 워드 라인들; 및 상기 복수의 워드 라인들을 관통하여 상기 기판 상 일 방향으로 연장 형성되는 복수의 스트링들-상기 복수의 스트링들 각각은 상기 일 방향으로 연장 형성되는 채널층 및 상기 채널층을 감싸도록 상기 일 방향으로 연장 형성되는 전하 저장층을 포함하고, 상기 채널층 및 상기 전하 저장층은 상기 복수의 워드 라인들에 대응하는 복수의 메모리 셀들을 구성하며, 상기 채널층은 상기 채널층에 의해 적어도 일부분이 감싸진 채 일 방향으로 연장 형성되는 백 게이트 및 상기 백 게이트와 상기 채널층 사이에 상기 일 방향으로 연장 형성되는 절연막을 포함함-을 포함하고, 상기 3차원 플래시 메모리는, 상기 프로그램 동작 시 상기 복수의 워드 라인들의 하단에 배치되는 GSL(Ground Selection Line)을 플로팅(Floating)시키는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment, a 3D flash memory for improving a program operation includes: a plurality of word lines extending in a horizontal direction on a substrate and sequentially stacked; and a plurality of strings extending in one direction on the substrate through the plurality of word lines, each of the plurality of strings extending in the one direction and extending in the one direction to surround the channel layer and the channel layer. an extended charge storage layer, wherein the channel layer and the charge storage layer constitute a plurality of memory cells corresponding to the plurality of word lines, wherein the channel layer is at least partially surrounded by the channel layer. and a back gate extending in one direction and an insulating layer extending in the one direction between the back gate and the channel layer, wherein the three-dimensional flash memory includes: It is characterized in that the GSL (Ground Selection Line) disposed at the lower end of the lines is floated.

일 측면에 따르면, 상기 3차원 플래시 메모리는, 상기 복수의 스트링들 중 상기 프로그램 동작의 대상이 되는 대상 메모리 셀을 포함하는 선택된 스트링을 제외한 비선택된 스트링에서의 부스팅(Boosting) 효율을 향상시키기 위해, 상기 프로그램 동작 시 상기 GSL을 플로팅시키는 것을 특징으로 할 수 있다.According to one aspect, the 3D flash memory is configured to improve boosting efficiency in an unselected string except for a selected string including a target memory cell to be subjected to the program operation among the plurality of strings; The GSL may be floated during the program operation.

다른 일 측면에 따르면, 상기 3차원 플래시 메모리는, 상기 프로그램 동작 시 상기 GSL과 함께 CSL(Common Source Line)을 플로팅시키는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the 3D flash memory may float a common source line (CSL) together with the GSL during the program operation.

또 다른 일 측면에 따르면, 상기 3차원 플래시 메모리는, 판독 동작 시 상기 GSL을 플로팅시키는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the 3D flash memory may be characterized in that the GSL is floated during a read operation.

일 실시예에 따르면, 기판 상 수평 방향으로 연장 형성되며 순차적으로 적층되는 복수의 워드 라인들; 및 상기 복수의 워드 라인들을 관통하여 상기 기판 상 일 방향으로 연장 형성되는 복수의 스트링들-상기 복수의 스트링들 각각은 상기 일 방향으로 연장 형성되는 채널층 및 상기 채널층을 감싸도록 상기 일 방향으로 연장 형성되는 전하 저장층을 포함하고, 상기 채널층 및 상기 전하 저장층은 상기 복수의 워드 라인들에 대응하는 복수의 메모리 셀들을 구성하며, 상기 채널층은 상기 채널층에 의해 적어도 일부분이 감싸진 채 일 방향으로 연장 형성되는 백 게이트 및 상기 백 게이트와 상기 채널층 사이에 상기 일 방향으로 연장 형성되는 절연막을 포함함-을 포함하는 3차원 플래시 메모리의 프로그램 동작 방법은, 상기 복수의 워드 라인들의 하단에 배치되는 GSL(Ground Selection Line)을 플로팅시키는 단계; 프로그램 동작의 대상이 되는 대상 메모리 셀에 대응하는 대상 워드 라인에 프로그램 전압을 인가하고 상기 복수의 워드 라인들 중 상기 대상 워드 라인을 제외한 나머지 워드 라인들을 플로팅시키는 단계; 및 상기 백 게이트에 상기 프로그램 동작을 위한 전압을 인가하여 상기 대상 메모리 셀에 대한 프로그램 동작을 수행하는 단계를 포함한다.According to an embodiment, a plurality of word lines extending in a horizontal direction on a substrate and sequentially stacked; and a plurality of strings extending in one direction on the substrate through the plurality of word lines, each of the plurality of strings extending in the one direction and extending in the one direction to surround the channel layer and the channel layer. an extended charge storage layer, wherein the channel layer and the charge storage layer constitute a plurality of memory cells corresponding to the plurality of word lines, wherein the channel layer is at least partially surrounded by the channel layer. A method of operating a 3D flash memory program comprising: a back gate extending in one direction and an insulating layer extending in the one direction between the back gate and the channel layer; Floating a Ground Selection Line (GSL) disposed at the bottom; applying a program voltage to a target word line corresponding to a target memory cell that is a target of a program operation, and floating word lines other than the target word line among the plurality of word lines; and performing a program operation on the target memory cell by applying a voltage for the program operation to the back gate.

일 측면에 따르면, 상기 GSL을 플로팅시키는 단계는, 상기 대상 메모리 셀을 포함하는 선택된 스트링을 제외한 비선택된 스트링에서의 부스팅(Boosting) 효율을 향상시키기 위해, 상기 GSL을 플로팅시키는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an aspect, the floating of the GSL may include floating the GSL in order to improve boosting efficiency in an unselected string except for the selected string including the target memory cell. .

다른 일 측면에 따르면, 상기 GSL을 플로팅시키는 단계는, 상기 GSL과 함께 CSL(Common Source Line)을 플로팅시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the floating of the GSL may include floating a Common Source Line (CSL) together with the GSL.

일 실시예에 따르면, 프로그램 동작을 개선하는 3차원 플래시 메모리는, 기판 상 수평 방향으로 연장 형성되며 순차적으로 적층되는 복수의 워드 라인들; 및 상기 복수의 워드 라인들을 관통하여 상기 기판 상 일 방향으로 연장 형성되는 복수의 스트링들-상기 복수의 스트링들 각각은 상기 일 방향으로 연장 형성되는 채널층 및 상기 채널층을 감싸도록 상기 일 방향으로 연장 형성되는 전하 저장층을 포함하고, 상기 채널층 및 상기 전하 저장층은 상기 복수의 워드 라인들에 대응하는 복수의 메모리 셀들을 구성하며, 상기 채널층은 상기 채널층에 의해 적어도 일부분이 감싸진 채 일 방향으로 연장 형성되는 백 게이트 및 상기 백 게이트와 상기 채널층 사이에 상기 일 방향으로 연장 형성되는 절연막을 포함함-을 포함하고, 상기 3차원 플래시 메모리는, 상기 프로그램 동작 시 상기 프로그램 동작의 대상이 되는 대상 메모리 셀에 대응하는 대상 워드 라인에 프로그램 전압을 인가하는 동시에 상기 대상 워드 라인의 상하부에 인접하는 인접 워드 라인들에 패스 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment, a 3D flash memory for improving a program operation includes: a plurality of word lines extending in a horizontal direction on a substrate and sequentially stacked; and a plurality of strings extending in one direction on the substrate through the plurality of word lines, each of the plurality of strings extending in the one direction and extending in the one direction to surround the channel layer and the channel layer. an extended charge storage layer, wherein the channel layer and the charge storage layer constitute a plurality of memory cells corresponding to the plurality of word lines, wherein the channel layer is at least partially surrounded by the channel layer. and a back gate extending in one direction and an insulating layer extending in the one direction between the back gate and the channel layer, wherein the three-dimensional flash memory is configured to: A program voltage is applied to a target word line corresponding to a target memory cell as a target, and a pass voltage is applied to adjacent word lines adjacent to upper and lower portions of the target word line.

일 측면에 따르면, 상기 3차원 플래시 메모리는, 상기 대상 메모리 셀에서 발생되는 프린징 필드(Fringing field)가 상기 대상 메모리 셀의 상하부에 인접하는 인접 메모리 셀들에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 상기 프로그램 동작 시 상기 인접 워드 라인들에 패스 전압을 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an aspect, in the 3D flash memory, in order to prevent a fringing field generated in the target memory cell from affecting adjacent memory cells adjacent to upper and lower portions of the target memory cell, the program The pass voltage may be applied to the adjacent word lines during operation.

다른 일 측면에 따르면, 상기 3차원 플래시 메모리는, 상기 복수의 워드 라인들 중 상기 대상 워드 라인 및 상기 인접 워드 라인들을 제외한 나머지 워드 라인들을 플로팅시키는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the 3D flash memory may float word lines other than the target word line and the adjacent word lines among the plurality of word lines.

일 실시예에 따르면, 기판 상 수평 방향으로 연장 형성되며 순차적으로 적층되는 복수의 워드 라인들; 및 상기 복수의 워드 라인들을 관통하여 상기 기판 상 일 방향으로 연장 형성되는 복수의 스트링들-상기 복수의 스트링들 각각은 상기 일 방향으로 연장 형성되는 채널층 및 상기 채널층을 감싸도록 상기 일 방향으로 연장 형성되는 전하 저장층을 포함하고, 상기 채널층 및 상기 전하 저장층은 상기 복수의 워드 라인들에 대응하는 복수의 메모리 셀들을 구성하며, 상기 채널층은 상기 채널층에 의해 적어도 일부분이 감싸진 채 일 방향으로 연장 형성되는 백 게이트 및 상기 백 게이트와 상기 채널층 사이에 상기 일 방향으로 연장 형성되는 절연막을 포함함-을 포함하는 3차원 플래시 메모리의 프로그램 동작 방법은, 프로그램 동작의 대상이 되는 대상 메모리 셀에 대응하는 대상 워드 라인에 프로그램 전압을 인가하는 단계; 상기 대상 워드 라인의 상하부에 인접하는 인접 워드 라인들에 패스 전압을 인가하는 단계; 상기 복수의 워드 라인들 중 상기 대상 워드 라인 및 상기 인접 워드 라인들을 제외한 나머지 워드 라인들을 플로팅시키는 단계; 및 상기 백 게이트에 상기 프로그램 동작을 위한 전압을 인가하여 상기 대상 메모리 셀에 대한 프로그램 동작을 수행하는 단계를 포함한다.According to an embodiment, a plurality of word lines extending in a horizontal direction on a substrate and sequentially stacked; and a plurality of strings extending in one direction on the substrate through the plurality of word lines, each of the plurality of strings extending in the one direction and extending in the one direction to surround the channel layer and the channel layer. an extended charge storage layer, wherein the channel layer and the charge storage layer constitute a plurality of memory cells corresponding to the plurality of word lines, wherein the channel layer is at least partially surrounded by the channel layer. A three-dimensional flash memory program operation method comprising: a back gate extending in one direction and an insulating layer extending in the one direction between the back gate and the channel layer; applying a program voltage to a target word line corresponding to a target memory cell; applying a pass voltage to adjacent word lines adjacent to upper and lower portions of the target word line; floating word lines other than the target word line and the adjacent word lines among the plurality of word lines; and performing a program operation on the target memory cell by applying a voltage for the program operation to the back gate.

일 측면에 따르면, 상기 인접 워드 라인들에 패스 전압을 인가하는 단계는, 상기 대상 메모리 셀에서 발생되는 프린징 필드(Fringing field)가 상기 대상 메모리 셀의 상하부에 인접하는 인접 메모리 셀들에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 상기 인접 워드 라인들에 패스 전압을 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an aspect, the applying the pass voltage to the adjacent word lines may include causing a fringing field generated in the target memory cell to affect adjacent memory cells adjacent to upper and lower portions of the target memory cell. In order to prevent this, a pass voltage may be applied to the adjacent word lines.

일 실시예들은 셀 특성 및 신뢰성을 개선하고자, 채널층의 내부에 백 게이트가 연장 형성된 구조의 3차원 플래시 메모리를 제안할 수 있다.In order to improve cell characteristics and reliability, one embodiment may propose a three-dimensional flash memory having a structure in which a back gate is extended inside a channel layer.

이 때, 일 실시예들은 프로그램 동작에서 발생될 수 있는 문제들을 개선하는 3차원 플래시 메모리의 동작 방법을 제안할 수 있다.In this case, embodiments may propose a method of operating a 3D flash memory that improves problems that may occur in a program operation.

보다 상세하게, 일 실시예들은 프로그램 동작의 대상이 되는 대상 메모리 셀이 포함되지 않는 비선택된 스트링에서의 부스팅 효율이 감소되는 문제 및 대상 메모리 셀에서 발생되는 프린징 필드(Fringing field)가 대상 메모리 셀의 상하부에 인접한 인접 메모리 셀들에 영향을 미치는 문제를 해결하는 3차원 플래시 메모리의 동작 방법을 제안할 수 있다.In more detail, embodiments relate to a problem in which boosting efficiency is reduced in an unselected string that does not include a target memory cell that is a target of a program operation, and a fringing field generated in the target memory cell is a target memory cell. It is possible to propose a method of operating a 3D flash memory that solves the problem of affecting adjacent memory cells adjacent to the upper and lower portions of .

도 1은 기존의 3차원 플래시 메모리의 어레이를 나타낸 간략 회로도이다.
도 2는 기존의 3차원 플래시 메모리의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리를 나타낸 Y-Z 단면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 3차원 플래시 메모리의 A-A'의 단면을 나타낸 X-Y 평면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 비선택된 스트링에서의 부스팅 효율을 향상시키기 위한 프로그램 동작 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 5는 도 4에 도시된 비선택된 스트링에서의 부스팅 효율을 향상시키기 위한 프로그램 동작 방법을 설명하기 위한 3차원 플래시 메모리의 Y-Z 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 대상 메모리 셀의 프린징 필드가 인접 메모리 셀들에 영향을 미치는 것을 방지하기 위한 프로그램 동작 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 7은 도 6에 도시된 대상 메모리 셀의 프린징 필드가 인접 메모리 셀들에 영향을 미치는 것을 방지하기 위한 프로그램 동작 방법을 설명하기 위한 3차원 플래시 메모리의 Y-X 단면도이다.
1 is a simplified circuit diagram illustrating an array of a conventional three-dimensional flash memory.
2 is a perspective view showing the structure of a conventional three-dimensional flash memory.
3A is a YZ cross-sectional view illustrating a three-dimensional flash memory according to an exemplary embodiment.
FIG. 3B is an XY plan view illustrating a cross-section taken along line A-A' of the three-dimensional flash memory shown in FIG. 3A.
4 is a flowchart illustrating a program operation method for improving boosting efficiency in an unselected string according to an exemplary embodiment.
FIG. 5 is a YZ cross-sectional view of a 3D flash memory for explaining a program operation method for improving boosting efficiency in the non-selected string shown in FIG. 4 .
6 is a flowchart illustrating a program operation method for preventing a fringing field of a target memory cell from affecting adjacent memory cells according to an exemplary embodiment.
7 is a YX cross-sectional view of a 3D flash memory for explaining a program operation method for preventing the fringing field of the target memory cell shown in FIG. 6 from affecting adjacent memory cells.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the examples. Also, like reference numerals in each figure denote like members.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms used in this specification are terms used to properly express the preferred embodiment of the present invention, which may vary depending on the intention of a user or operator or customs in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

도 3a는 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리를 나타낸 Y-Z 단면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 3차원 플래시 메모리의 A-A'의 단면을 나타낸 X-Y 평면도이다.3A is a Y-Z cross-sectional view illustrating a three-dimensional flash memory according to an exemplary embodiment, and FIG. 3B is an X-Y plan view illustrating a cross-section A-A′ of the three-dimensional flash memory shown in FIG. 3A.

도 3a 내지 3b를 참조하면, 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(300)는 복수의 워드 라인들(310) 및 복수의 스트링들(320, 330)을 포함한다.3A to 3B , the 3D flash memory 300 according to an embodiment includes a plurality of word lines 310 and a plurality of strings 320 and 330 .

복수의 워드 라인들(310)은 기판(305) 상 수평 방향(예컨대, Y 방향)으로 연장 형성된 채 순차적으로 적층되며, 각각이 W(텅스텐), Ti(티타늄), Ta(탄탈륨), Cu(구리), Mo(몰리브덴), Ru(루테늄) 또는 Au(금)과 같은 도전성 물질(설명된 금속 물질 이외에도 ALD 형성 가능한 모든 금속 물질이 포함됨)로 형성되어 각각에 대응하는 메모리 셀들로 전압을 인가하여 메모리 동작(판독 동작, 프로그램 동작 및 소거 동작 등)이 수행되도록 할 수 있다. 이러한 복수의 워드 라인들(310)의 사이에는 절연 물질로 형성되는 복수의 절연층들(311)이 개재될 수 있다.The plurality of word lines 310 are sequentially stacked while extending in the horizontal direction (eg, Y direction) on the substrate 305 , respectively, W (tungsten), Ti (titanium), Ta (tantalum), Cu ( Copper), Mo (molybdenum), Ru (ruthenium), or Au (gold) is formed of a conductive material (all metal materials capable of forming ALDs are included in addition to the described metal materials), and a voltage is applied to the corresponding memory cells. Memory operations (such as a read operation, a program operation, and an erase operation) may be performed. A plurality of insulating layers 311 formed of an insulating material may be interposed between the plurality of word lines 310 .

여기서, 복수의 워드 라인들(310)의 상단에는 SSL(String Selection Line)이 배치될 수 있으며, 하단에는 GSL(Ground Selection Line)(312)이 배치될 수 있다. 기판(305) 상 GSL(312)의 하부 영역에는 CSL(Common Source Line; 공통 소스 라인)(313)이 형성될 수 있다.Here, a String Selection Line (SSL) may be disposed at an upper end of the plurality of word lines 310 , and a Ground Selection Line (GSL) 312 may be disposed at a lower end of the plurality of word lines 310 . A common source line (CSL) 313 may be formed in a lower region of the GSL 312 on the substrate 305 .

복수의 스트링들(320, 330)은 복수의 워드 라인들(310)을 관통하여 기판(305) 상 일 방향(예컨대, Z 방향)으로 연장 형성되는 가운데, 각각이 채널층(321, 331) 및 전하 저장층(322, 332)을 포함할 수 있다.The plurality of strings 320 and 330 pass through the plurality of word lines 310 to extend in one direction (eg, the Z direction) on the substrate 305 , and each of the channel layers 321 and 331 and It may include charge storage layers 322 and 332 .

전하 저장층(322, 332)은 채널층(321, 331)을 감싸도록 연장 형성된 채, 복수의 워드 라인들(310)을 통해 인가되는 전압에 의한 전하 또는 홀을 트랩하거나, 전하들의 상태(예를 들어, 전하들의 분극 상태)를 유지하는 구성요소로서, 복수의 워드 라인들(310)에 대응하는 영역들로 구분되며 채널층(321, 331)과 함께 복수의 메모리 셀들을 구성하여 3차원 플래시 메모리(300)에서 데이터 저장소의 역할을 할 수 있다. 일례로, 전하 저장층(322, 332)으로는 ONO(Oxide-Nitride-Oxide)층 또는 강유전체층이 사용될 수 있다.The charge storage layers 322 and 332 are formed to extend to surround the channel layers 321 and 331 , and trap charges or holes due to voltages applied through the plurality of word lines 310 , or the states of charges (eg, For example, as a component for maintaining the polarization state of electric charges), the three-dimensional flash is divided into regions corresponding to the plurality of word lines 310 and constitutes a plurality of memory cells together with the channel layers 321 and 331 . The memory 300 may serve as a data store. For example, an oxide-nitride-oxide (ONO) layer or a ferroelectric layer may be used as the charge storage layers 322 and 332 .

채널층(321, 331)은 복수의 워드 라인들(310), SSL, GSL(312), 비트 라인을 통해 인가되는 전압에 의해 전하 또는 홀을 전하 저장층(322, 332)으로 전달하는 구성요소로서, 딘결정질의 실리콘 또는 폴리 실리콘으로 형성될 수 있다. 또한, 채널층(321, 331)은 후술되는 백 게이트(323, 333)을 통해 인가되는 전압에 의해 전하 또는 홀을 전하 저장층(322, 332)으로 전달하는 역할을 할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 아래에서 기재하기로 한다.The channel layers 321 and 331 are a component that transfers charges or holes to the charge storage layers 322 and 332 by a voltage applied through the plurality of word lines 310, SSL, GSL 312, and bit lines. As such, it may be formed of di-crystalline silicon or polysilicon. In addition, the channel layers 321 and 331 may serve to transfer charges or holes to the charge storage layers 322 and 332 by a voltage applied through the back gates 323 and 333 to be described later. A detailed description thereof will be provided below.

채널층(321, 331)은 채널층(321, 331)에 의해 적어도 일부분이 감싸진 채 일 방향(예컨대, Z 방향)으로 연장 형성되는 백 게이트(323, 333) 및 백 게이트(323, 333)와 채널층(321, 331) 사이에 일 방향으로 연장 형성되는 절연막(324, 334)을 포함한다. 이하, 백 게이트(323, 333)가 채널층(321, 331)에 의해 적어도 일부분이 감싸진다는 것은, 백 게이트(323, 333)가 채널층(321, 331)의 적어도 일부분에 포함되어 있는 것 또는 채널층(321, 331)을 관통하는 것을 포함한다.The channel layers 321 and 331 have back gates 323 and 333 and back gates 323 and 333 extending in one direction (eg, the Z direction) while being at least partially surrounded by the channel layers 321 and 331 . and insulating layers 324 and 334 extending in one direction between the channel layers 321 and 331 . Hereinafter, that the back gates 323 and 333 are at least partially covered by the channel layers 321 and 331 means that the back gates 323 and 333 are included in at least a portion of the channel layers 321 and 331 . or penetrating the channel layers 321 and 331 .

여기서, 채널층(321, 331)은 GSL(312)에서의 누설 전류를 방지하기 위한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 채널층(321, 331) 중 복수의 워드 라인들(310)의 하단에 배치되는 GSL(312)에 대응하는 영역은, 채널층(321, 331) 중 GSL(312)에 대응하는 영역에 B(boron)이 더 넣어져 해당 영역의 문턱 전압을 증가시키는 구조를 가질 수 있다.Here, the channel layers 321 and 331 may have a structure to prevent leakage current from the GSL 312 . For example, a region corresponding to the GSL 312 disposed below the plurality of word lines 310 among the channel layers 321 and 331 corresponds to the GSL 312 among the channel layers 321 and 331 . The region may have a structure in which B (boron) is further added to increase the threshold voltage of the corresponding region.

백 게이트(323, 333)는 채널층(321, 331)으로의 전압 인가가 가능하도록 W(텅스텐), Ti(티타늄), Ta(탄탈륨), Cu(구리), Mo(몰리브덴), Ru(루테늄) 또는 Au(금)과 같은 도전성 물질(설명된 금속 물질 이외에도 ALD 형성 가능한 모든 금속 물질이 포함됨)이나, 도핑된 폴리 실리콘으로 형성될 수 있으며, 채널층(321, 331)에서 복수의 워드 라인들(310)에 대응되는 내부 영역(GSL(312)부터 복수의 워드 라인들(310)까지의 영역)에 걸쳐 연장 형성될 수 있다. 그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 채널층(321, 331)에서 GSL(312)로부터 SSL까지 대응되는 내부 영역에 걸쳐 연장 형성될 수 있다.The back gates 323 and 333 may include W (tungsten), Ti (titanium), Ta (tantalum), Cu (copper), Mo (molybdenum), and Ru (ruthenium) to enable voltage application to the channel layers 321 and 331 . ) or a conductive material such as Au (gold) (all metal materials capable of forming an ALD are included in addition to the described metal materials), or may be formed of doped polysilicon, and a plurality of word lines are formed in the channel layers 321 and 331 . It may be formed to extend over an inner region corresponding to 310 (a region from the GSL 312 to the plurality of word lines 310 ). However, the present invention is not limited thereto, and the channel layers 321 and 331 may be formed to extend from the GSL 312 to the SSL in the corresponding inner region.

또한, 백 게이트(323, 333)는 복수의 스트링들(320, 330)이 연장 형성된 기판(305)을 관통한 채, 기판(305)의 하부에 위치하는 백 게이트(323, 333)를 위한 기판(315)까지 연장 형성될 수 있다. 즉, 백 게이트(323, 333)를 포함하는 3차원 플래시 메모리(300)는 이중 기판 구조를 가질 수 있다.In addition, the back gates 323 and 333 pass through the substrate 305 on which the plurality of strings 320 and 330 are extended, and are substrates for the back gates 323 and 333 positioned below the substrate 305 . It may be formed extending up to 315 . That is, the 3D flash memory 300 including the back gates 323 and 333 may have a double substrate structure.

이중 기판 구조에서, 하부에 위치하는 기판(315)은 복수의 스트링들(320, 330)의 방열을 위해 사용될 수 있다. 복수의 스트링들(320, 330)의 방열 패스(Path)가 복수의 스트링들(320, 330)이 연장 형성된 기판(305)과 구별되는 기판(315)에 위치함에 따라, 복수의 스트링들(320, 330)의 방열 패스(Path)가 복수의 스트링들(320, 330)이 연장 형성된 기판(305)에 형성되어 셀 트랜지스터가 영향을 받는 문제점이 해결될 수 있다.In the double-substrate structure, the lower substrate 315 may be used for heat dissipation of the plurality of strings 320 and 330 . As the heat dissipation path of the plurality of strings 320 and 330 is located on the substrate 315 that is distinct from the substrate 305 on which the plurality of strings 320 and 330 are extended, the plurality of strings 320 , 330 may be formed on the substrate 305 on which the plurality of strings 320 and 330 are extended, so that the problem that the cell transistor is affected can be solved.

그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 백 게이트(323, 333)를 포함하는 3차원 플래시 메모리(300)는 싱글 기판 구조를 가질 수 있다. 이러한 경우, 백 게이트(323, 333)는 복수의 스트링들(320, 330)이 연장 형성된 기판(305) 상 채널층(321, 331)에서 복수의 워드 라인들(310)에 대응되는 내부 영역(GSL(312)부터 복수의 워드 라인들(310)까지의 영역)에 걸쳐 연장 형성되거나, 복수의 스트링들(320, 330)이 연장 형성된 기판(305) 상 채널층(321, 331)에서 GSL(312)로부터 SSL까지 대응되는 내부 영역에 걸쳐 연장 형성될 수 있다.However, the present invention is not limited thereto, and the 3D flash memory 300 including the back gates 323 and 333 may have a single substrate structure. In this case, the back gates 323 and 333 are internal regions corresponding to the plurality of word lines 310 in the channel layers 321 and 331 on the substrate 305 on which the plurality of strings 320 and 330 are formed to extend. In the channel layers 321 and 331 on the substrate 305 extending from the GSL 312 to the plurality of word lines 310) or formed to extend over the plurality of strings 320 and 330, the GSL ( 312) to SSL may be formed to extend over the corresponding inner region.

또한, 백 게이트(323, 333)를 포함하는 3차원 플래시 메모리(300)는 복수의 워드 라인들(310)이 적층되고 복수의 스트링들(320, 330)이 일 방향으로 연장 형성되는 기판(305)만을 포함하는 싱글 기판 구조에서, 기판(305)을 관통한 채, 기판(305)의 하부에 수평 방향으로 배치되는 백 게이트 플레이트(325)를 더 포함할 수 있다. 이러한 백 게이트 플레이트(325)는 백 게이트(323, 333)와 동일한 물질로 형성되는 가운데, 복수의 워드 라인들(310)의 필름 스트레스(Film Stress)를 완화하여 기판(305)의 와페이지(Warpage)를 방지하는 역할을 담당할 수 있다. 이러한 구조에서, 백 게이트(323, 333)는 백 게이트 플레이트(325)까지 연장 형성될 수 있다.In addition, the 3D flash memory 300 including the back gates 323 and 333 includes a substrate 305 on which a plurality of word lines 310 are stacked and a plurality of strings 320 and 330 extend in one direction. ) may further include a back gate plate 325 disposed in a horizontal direction under the substrate 305 while penetrating the substrate 305 . While the back gate plate 325 is formed of the same material as the back gates 323 and 333 , the film stress of the plurality of word lines 310 is relieved to warp the substrate 305 . ) can play a role in preventing In this structure, the back gates 323 and 333 may be formed to extend to the back gate plate 325 .

싱글 기판 구조 및 이중 기판 구조 모두에서, 백 게이트(323, 333)와 연결되는 기판(315)의 상면에는 백 게이트(323, 333)에 인가되는 전압을 위한 배선(340)이 형성될 수 있다. 그러나 도면에 제한되거나 한정되지 않고, 백 게이트(323, 333)에 인가되는 전압을 위한 배선(340)은 백 게이트(323, 333)와 연결되는 기판(315)의 하면에 형성될 수 있으며(미도시), 백 게이트(323, 333)의 상부에 형성될 수도 있다.In both the single substrate structure and the double substrate structure, a wiring 340 for a voltage applied to the back gates 323 and 333 may be formed on the upper surface of the substrate 315 connected to the back gates 323 and 333 . However, it is not limited or limited to the drawings, and the wiring 340 for the voltage applied to the back gates 323 and 333 may be formed on the lower surface of the substrate 315 connected to the back gates 323 and 333 (not shown). city), may be formed on the back gates 323 and 333 .

이와 같은 구조의 백 게이트(323, 333)는, 3차원 플래시 메모리(300)의 메모리 동작(예컨대, 프로그램 동작, 소거 동작 및 판독 동작)에서 전하 저장층(322, 332)의 전하들의 상태를 변화 및 유지시키기 위한 전압이 인가되는 용도(예컨대, 채널층(321, 331)을 통한 전하 저장층(322, 323)으로의 전압 인가를 통해 전하 저장층(322, 323)에서 전하들을 트랩, 저장 및 유지하는 용도)로 사용될 수 있다. 이에, 백 게이트(323, 333)에 인가되는 전압은 복수의 워드 라인들(310)에 인가되는 전압 및 복수의 스트링들(320, 330)에 각각 연결된 복수의 비트 라인들(미도시)에 인가되는 전압들과 함께 3차원 플래시 메모리(300)의 메모리 동작을 야기하는 바, 일 실시예에 따른 3차원 플래시 메모리(300)는 메모리 동작 과정에서 복수의 워드 라인들(310), 복수의 비트 라인들과 더불어 백 게이트(323, 333)를 더 사용함으로써, 메모리 동작 전류를 개선하여 메모리 동작 속도를 빠르게 하고, 이를 통해 셀 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The back gates 323 and 333 having such a structure change states of charges of the charge storage layers 322 and 332 in the memory operation (eg, a program operation, an erase operation, and a read operation) of the 3D flash memory 300 . and for applications to which a voltage is applied to maintain (eg, trap, store, and maintenance) can be used. Accordingly, the voltage applied to the back gates 323 and 333 is applied to the voltage applied to the plurality of word lines 310 and the voltage applied to the plurality of bit lines (not shown) respectively connected to the plurality of strings 320 and 330 . The three-dimensional flash memory 300 according to an embodiment causes the memory operation of the three-dimensional flash memory 300 together with the voltages that are By further using the back gates 323 and 333 together with the , the memory operation current can be improved to increase the memory operation speed, thereby improving cell characteristics and reliability.

예를 들어, 3차원 프로그램 메모리(300)의 프로그램 동작 시 복수의 스트링들(320, 330) 각각 내에 포함되는 백 게이트(323, 333)에는, 복수의 워드 라인들(310) 중 프로그램 동작의 대상이 되는 대상 메모리 셀에 대응하는 대상 워드 라인에 인가되는 프로그램 전압(Vpgm)과 복수의 스트링들(320, 330)에 각각 연결된 복수의 비트 라인들에 인가되는 전압들에 기초하여, 대상 메모리 셀만이 프로그램되도록 하는 전압(예컨대, 패스 전압(Vpass))이 인가될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 4 내지 5 및 도 6 내지 7을 참조하여 기재하기로 한다.For example, in the back gates 323 and 333 included in each of the plurality of strings 320 and 330 during a program operation of the 3D program memory 300 , the target of the program operation among the plurality of word lines 310 . Based on the program voltage Vpgm applied to the target word line corresponding to the target memory cell and voltages applied to the plurality of bit lines respectively connected to the plurality of strings 320 and 330, only the target memory cell A voltage to be programmed (eg, a pass voltage Vpass) may be applied. A detailed description thereof will be described with reference to FIGS. 4 to 5 and 6 to 7 .

다른 예를 들면, 3차원 프로그램 메모리(300)의 판독 동작 시 복수의 스트링들(320) 중 판독 동작의 대상이 되는 대상 메모리 셀을 포함하는 선택된 스트링 내(320)에 포함되는 백 게이트(323)는, 복수의 워드 라인들(310) 중 대상 메모리 셀에 대응하는 대상 워드 라인에 인가되는 검증 전압(Vverify), 복수의 워드 라인들(310) 중 대상 메모리 셀을 제외한 적어도 하나의 나머지 메모리 셀에 대응하는 적어도 하나의 워드 라인에 인가되는 판독 전압(Vread)과 선택된 스트링(320)에 연결된 비트 라인에 인가되는 전압에 기초하여, 대상 메모리 셀만이 판독되도록 플로팅될 수 있다.For another example, during a read operation of the 3D program memory 300 , the back gate 323 included in the selected string 320 including a target memory cell to be read from among the plurality of strings 320 . is a verification voltage Vverify applied to a target word line corresponding to a target memory cell among the plurality of word lines 310 , and is applied to at least one remaining memory cell of the plurality of word lines 310 excluding the target memory cell. Based on the read voltage Vread applied to the corresponding at least one word line and the voltage applied to the bit line connected to the selected string 320 , only the target memory cell may be floated to be read.

이상, 백 게이트(323, 333)가 스트링들(320, 330)이 그룹핑된 블록 단위로 서로 상이한 전압이 인가되도록 블록 단위로 전기적으로 분리되는 구조인 것으로 설명되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 백 게이트(323, 333)는 스트링 단위로 서로 상이한 전압을 인가될 수 있도록 스트링 별로 전기적으로 분리되는 구조일 수도 있다.In the above, the back gates 323 and 333 have been described as having a structure in which the strings 320 and 330 are grouped and electrically separated in units of blocks so that different voltages are applied in units of blocks, but the present invention is not limited thereto. Reference numerals 323 and 333 may have a structure in which each string is electrically separated so that different voltages can be applied in units of strings.

절연막(324, 334)은 백 게이트(323, 333)가 직접적으로 채널층(321, 331)과 맞닿는 것을 방지시키고자 절연 물질로 형성될 수 있으며, 특히, GSL(312)에서의 누설 전류를 방지하기 위한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 절연막(324, 334) 중 복수의 워드 라인들(310)의 하단에 배치되는 GSL(312)에 대응하는 영역은, GSL에서의 누설 전류를 방지하기 위하여 나머지 영역보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다.The insulating layers 324 and 334 may be formed of an insulating material to prevent the back gates 323 and 333 from directly contacting the channel layers 321 and 331 , and in particular, to prevent leakage current from the GSL 312 . It may have a structure for For example, a region corresponding to the GSL 312 disposed at the lower end of the plurality of word lines 310 among the insulating layers 324 and 334 is formed to be thicker than the remaining regions in order to prevent leakage current from the GSL. can be

이와 같은 3차원 플래시 메모리(300)는, 전술된 백 게이트(323, 333)가 적용된 구조를 기반으로, 프로그램 동작에서 발생되는 문제들을 개선하기 위한 특징적인 동작 방법을 수행할 수 있다.The three-dimensional flash memory 300 may perform a characteristic operation method for improving problems occurring in a program operation based on the structure to which the above-described back gates 323 and 333 are applied.

예를 들어, 3차원 플래시 메모리(300)는 프로그램 동작의 대상이 되는 대상 메모리 셀이 포함되지 않는 비선택된 스트링(320)에서의 부스팅 효율이 감소되는 문제를 개선하고자, 프로그램 동작 시 복수의 워드 라인들(310)의 하단에 배치되는 GSL(312)을 플로팅시키는 것을 특징으로 한다. 이에 대한 상세한 설명은 아래의 도 4 내지 5를 참조하여 기재하기로 한다.For example, the three-dimensional flash memory 300 uses a plurality of word lines during a program operation in order to improve a problem that boosting efficiency is reduced in an unselected string 320 that does not include a target memory cell that is a target of a program operation. It is characterized by floating the GSL (312) disposed at the bottom of the (310). A detailed description thereof will be described with reference to FIGS. 4 to 5 below.

다른 예를 들면, 3차원 플래시 메모리(300)는 대상 메모리 셀에서 발생되는 프린징 필드(Fringing field)가 대상 메모리 셀의 상하부에 인접한 인접 메모리 셀들에 영향을 미치는 것을 방지하고자, 대상 메모리 셀에 대응하는 대상 워드 라인에 프로그램 전압을 인가하는 동시에, 대상 워드 라인의 상하부에 인접하는 인접 워드 라인들에 패스 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다. 이에 대한 상세한 설명은 아래의 도 6 내지 7을 참조하여 기재하기로 한다.As another example, the 3D flash memory 300 corresponds to the target memory cell in order to prevent a fringing field generated in the target memory cell from affecting adjacent memory cells adjacent to upper and lower portions of the target memory cell. and applying a program voltage to the target word line and simultaneously applying a pass voltage to adjacent word lines adjacent to upper and lower portions of the target word line. A detailed description thereof will be described with reference to FIGS. 6 to 7 below.

이하, 도 4 내지 5 및 도 6 내지 7을 참조하여 설명되는 프로그램 동작 방법은 도 3a 내지 3b를 참조하여 설명된 구조의 3차원 플래시 메모리에 의해 수행됨을 전제로 한다.Hereinafter, it is assumed that the program operation method described with reference to FIGS. 4 to 5 and 6 to 7 is performed by the 3D flash memory having the structure described with reference to FIGS. 3A to 3B.

도 4는 일 실시예에 따른 비선택된 스트링에서의 부스팅 효율을 향상시키기 위한 프로그램 동작 방법을 나타낸 플로우 차트이고, 도 5는 도 4에 도시된 비선택된 스트링에서의 부스팅 효율을 향상시키기 위한 프로그램 동작 방법을 설명하기 위한 3차원 플래시 메모리의 Y-Z 단면도이다.4 is a flowchart illustrating a program operation method for improving boosting efficiency in an unselected string according to an exemplary embodiment, and FIG. 5 is a program operation method for improving boosting efficiency in the unselected string illustrated in FIG. 4 . It is a Y-Z cross-sectional view of a 3D flash memory for explaining the

도 4 내지 5를 참조하면, 3차원 플래시 메모리(500)는 단계(S410)에서, 복수의 워드 라인들(510)의 하단에 배치되는 GSL을 플로팅시킬 수 있다.4 to 5 , the 3D flash memory 500 may float the GSL disposed below the plurality of word lines 510 in operation S410 .

단계(S410)에서 3차원 플래시 메모리(500)는, 선택된 스트링(String 1)을 제외한 비선택된 스트링(String 2, 대상 메모리 셀을 포함하지 않는 스트링)에서의 부스팅 효율을 향상시키기 위해 GSL을 플로팅시키는 동시에, GSL과 함께 CSL(Common Source Line)도 플로팅시킬 수 있다.In step S410, the three-dimensional flash memory 500 floats the GSL to improve boosting efficiency in an unselected string (String 2, a string that does not include a target memory cell) except for the selected string (String 1). At the same time, you can float the Common Source Line (CSL) along with the GSL.

이와 같은 GSL 및 CSL은 설명된 프로그램 동작뿐만 아니라, 판독 동작에서도 플로팅될 수 있다.Such GSLs and CSLs can be floated in read operations as well as program operations described.

이어서, 3차원 플래시 메모리(500)는 단계(S420)에서, 대상 메모리 셀에 대응하는 대상 워드 라인(511)에 프로그램 전압(Vpgm)을 인가하고 복수의 워드 라인들(510) 중 대상 워드 라인(511)을 제외한 나머지 워드 라인들(512)을 플로팅시킬 수 있다. 일례로, 단계(S420)에서 3차원 플래시 메모리(500)는, 대상 워드 라인(511)에 프로그램 전압을 인가하고 나머지 워드 라인들(512)을 플로팅시킬 수 있다.Subsequently, the 3D flash memory 500 applies the program voltage Vpgm to the target word line 511 corresponding to the target memory cell in step S420 , and applies the target word line (Vpgm) among the plurality of word lines 510 . The remaining word lines 512 except for 511 may be floated. For example, in operation S420 , the 3D flash memory 500 may apply a program voltage to the target word line 511 and float the remaining word lines 512 .

이에, 3차원 플래시 메모리(500)는 단계(S430)에서, 백 게이트(520, 521)에 프로그램 동작을 위한 전압을 인가하여 대상 메모리 셀에 대한 프로그램 동작을 수행할 수 있다.Accordingly, the 3D flash memory 500 may perform a program operation on the target memory cell by applying a voltage for the program operation to the back gates 520 and 521 in operation S430 .

보다 상세하게, 단계(S430)에서 3차원 플래시 메모리(500)는, 대상 워드 라인(511)에 인가되는 프로그램 전압, 복수의 스트링들(String 1, String 2)에 각각 연결된 복수의 비트 라인들에 인가되는 전압들(접지 전압인 0V 또는 전원 전압(Vcc))과 SSL에 인가되는 전원 전압에 응답하여, 복수의 스트링들 각각 내에 포함되는 백 게이트(520, 521)에 대상 메모리 셀만이 프로그램되도록 하는 패스 전압(Vpass)을 인가함으로써, 대상 메모리 셀에 대한 프로그램 동작을 수행할 수 있다.In more detail, in step S430 , the 3D flash memory 500 provides a program voltage applied to the target word line 511 and a plurality of bit lines respectively connected to the plurality of strings String 1 and String 2 . In response to the applied voltages (the ground voltage 0V or the power supply voltage (Vcc)) and the power supply voltage applied to the SSL, only the target memory cell is programmed in the back gates 520 and 521 included in each of the plurality of strings. By applying the pass voltage Vpass, a program operation may be performed on the target memory cell.

예를 들어, 선택된 스트링(String 1)에 대하여 3차원 플래시 메모리(500)는 단계(S430)에서, 대상 워드 라인(511)에 인가되는 프로그램 전압, 비트 라인에 인가되는 접지 전압(예컨대, 0V)과 SSL에 인가되는 전원 전압에 응답하여, 백 게이트(520)에 패스 전압을 인가할 수 있다.For example, with respect to the selected string String 1, the 3D flash memory 500 performs a program voltage applied to the target word line 511 and a ground voltage applied to the bit line (eg, 0V) in step S430 . A pass voltage may be applied to the back gate 520 in response to the power voltage applied to the and SSL.

다른 예를 들면, 비선택된 스트링(String 2)에 대하여 3차원 플래시 메모리(500)는 단계(S430)에서, 대상 워드 라인(511)에 인가되는 프로그램 전압, 비트 라인에 인가되는 전원 전압과 SSL에 인가되는 전원 전압에 응답하여, 백 게이트(521)에 패스 전압을 인가할 수 있다.As another example, for the unselected string (String 2), the 3D flash memory 500 performs the program voltage applied to the target word line 511, the power supply voltage applied to the bit line, and SSL in step S430. A pass voltage may be applied to the back gate 521 in response to the applied power voltage.

이처럼 일 실시예에 따른 프로그램 동작은, 워드 라인에 패스 전압이 인가되는 것이 아닌 백 게이트(520, 521)에 패스 전압이 인가되는 방식에 기반함으로써, 대상 메모리 셀을 제외한 적어도 하나의 나머지 메모리 셀에 대응하는 워드 라인에 패스 전압이 인가되지 않게 되어 워드 라인에 패스 전압이 인가됨에 따른 방해(Disturb) 현상이 방지될 수 있다. 또한, 방해 현상이 방지됨으로써, 프로그램 동작 특성이 개선되어 셀 특성 및 신뢰성이 향상될 수 있으며, 선택된 스트링(String 1)의 채널층에서 채널이 형성되는 속도가 향상될 수 있다.As such, the program operation according to an embodiment is based on a method in which a pass voltage is applied to the back gates 520 and 521 rather than to a word line, and is applied to at least one remaining memory cell except for the target memory cell. Since the pass voltage is not applied to the corresponding word line, a disturbance phenomenon caused by the pass voltage being applied to the word line can be prevented. In addition, since the interference phenomenon is prevented, program operation characteristics are improved, cell characteristics and reliability can be improved, and a channel formation speed in the channel layer of the selected string String 1 can be improved.

특히, 이와 같은 프로그램 동작에서 단계(S410)를 통해 GSL(520) 및 CSL이 플로팅됨으로써, 비선택된 스트링(String 2)에서의 부스팅 효율이 개선될 수 있다.In particular, since the GSL 520 and the CSL are floated through the step S410 in such a program operation, boosting efficiency in the unselected string String 2 may be improved.

도 6은 일 실시예에 따른 대상 메모리 셀의 프린징 필드가 인접 메모리 셀들에 영향을 미치는 것을 방지하기 위한 프로그램 동작 방법을 나타낸 플로우 차트이고, 도 7은 도 6에 도시된 대상 메모리 셀의 프린징 필드가 인접 메모리 셀들에 영향을 미치는 것을 방지하기 위한 프로그램 동작 방법을 설명하기 위한 3차원 플래시 메모리의 Y-X 단면도이다.6 is a flowchart illustrating a program operation method for preventing a fringing field of a target memory cell from affecting adjacent memory cells according to an exemplary embodiment, and FIG. 7 is a fringing of the target memory cell shown in FIG. 6 . It is a Y-X cross-sectional view of a 3D flash memory for explaining a program operation method for preventing a field from affecting adjacent memory cells.

도 6 내지 7을 참조하면, 3차원 플래시 메모리(700)는 단계(S610)에서, 복수의 워드 라인들(710) 중 프로그램 동작의 대상이 되는 대상 메모리 셀에 대응하는 대상 워드 라인(711)에 프로그램 전압(Vpgm)을 인가할 수 있다.6 to 7 , in step S610 , the three-dimensional flash memory 700 is configured to be connected to a target word line 711 corresponding to a target memory cell to be subjected to a program operation among a plurality of word lines 710 . A program voltage Vpgm may be applied.

이어서, 3차원 플래시 메모리(700)는 단계(S620)에서, 대상 메모리 셀에서 발생되는 프린징 필드(Fringing field)가 대상 메모리 셀의 상하부에 인접하는 인접 메모리 셀들에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 대상 워드 라인(711)의 상하부에 인접하는 인접 워드 라인들(712, 713)에 패스 전압(Vpass)을 인가할 수 있다.Subsequently, the three-dimensional flash memory 700 is configured in step S620 to prevent a fringing field generated in the target memory cell from affecting adjacent memory cells adjacent to the upper and lower portions of the target memory cell, A pass voltage Vpass may be applied to adjacent word lines 712 and 713 adjacent to upper and lower portions of the target word line 711 .

그 다음, 3차원 플래시 메모리(700)는 단계(S630)에서, 복수의 워드 라인들(710) 중 대상 워드 라인(711) 및 인접 워드 라인들(712, 713)을 제외한 나머지 워드 라인들(714)을 플로팅시킬 수 있다.Next, in operation S630 , the three-dimensional flash memory 700 includes the remaining word lines 714 excluding the target word line 711 and adjacent word lines 712 and 713 among the plurality of word lines 710 . ) can be plotted.

이에, 3차원 플래시 메모리(700)는 단계(S640)에서, 백 게이트(720, 721)에 프로그램 동작을 위한 전압을 인가하여 대상 메모리 셀에 대한 프로그램 동작을 수행할 수 있다.Accordingly, in operation S640 , the 3D flash memory 700 may apply a voltage for the program operation to the back gates 720 and 721 to perform the program operation on the target memory cell.

보다 상세하게, 단계(S640)에서 3차원 플래시 메모리(700)는, 대상 워드 라인(711)에 인가되는 프로그램 전압, 복수의 스트링들(String 1, String 2)에 각각 연결된 복수의 비트 라인들에 인가되는 전압들(접지 전압인 0V 또는 전원 전압(Vcc))과 SSL에 인가되는 전원 전압에 응답하여, 복수의 스트링들 각각 내에 포함되는 백 게이트(720, 721)에 대상 메모리 셀만이 프로그램되도록 하는 패스 전압(Vpass)을 인가함으로써, 대상 메모리 셀에 대한 프로그램 동작을 수행할 수 있다.In more detail, in step S640 , the 3D flash memory 700 provides a program voltage applied to the target word line 711 and a plurality of bit lines respectively connected to the plurality of strings String 1 and String 2 . In response to the applied voltages (the ground voltage of 0V or the power supply voltage (Vcc)) and the power supply voltage applied to the SSL, only the target memory cell is programmed in the back gates 720 and 721 included in each of the plurality of strings. By applying the pass voltage Vpass, a program operation may be performed on the target memory cell.

예를 들어, 선택된 스트링(String 1)에 대하여 3차원 플래시 메모리(700)는 단계(S640)에서, 대상 워드 라인(711)에 인가되는 프로그램 전압, 비트 라인에 인가되는 접지 전압(예컨대, 0V)과 SSL에 인가되는 전원 전압에 응답하여, 백 게이트(720)에 패스 전압을 인가할 수 있다.For example, with respect to the selected string (String 1), the 3D flash memory 700 performs a program voltage applied to the target word line 711 and a ground voltage applied to the bit line (eg, 0V) in step S640 . A pass voltage may be applied to the back gate 720 in response to the power voltage applied to the and SSL.

다른 예를 들면, 비선택된 스트링(String 2)에 대하여 3차원 플래시 메모리(700)는 단계(S640)에서, 대상 워드 라인(711)에 인가되는 프로그램 전압, 비트 라인에 인가되는 전원 전압과 SSL에 인가되는 전원 전압에 응답하여, 백 게이트(721)에 패스 전압을 인가할 수 있다.As another example, for the unselected string (String 2), the 3D flash memory 700 performs the program voltage applied to the target word line 711, the power supply voltage applied to the bit line, and SSL in step S640. A pass voltage may be applied to the back gate 721 in response to the applied power voltage.

이처럼 일 실시예에 따른 프로그램 동작은, 워드 라인에 패스 전압이 인가되는 것이 아닌 백 게이트(720, 721)에 패스 전압이 인가되는 방식에 기반함으로써, 대상 메모리 셀을 제외한 적어도 하나의 나머지 메모리 셀에 대응하는 워드 라인에 패스 전압이 인가되지 않게 되어 워드 라인에 패스 전압이 인가됨에 따른 방해(Disturb) 현상이 방지될 수 있다. 또한, 방해 현상이 방지됨으로써, 프로그램 동작 특성이 개선되어 셀 특성 및 신뢰성이 향상될 수 있으며, 선택된 스트링(String 1)의 채널층에서 채널이 형성되는 속도가 향상될 수 있다.As such, the program operation according to an embodiment is based on a method in which a pass voltage is applied to the back gates 720 and 721 rather than to a word line, and is applied to at least one remaining memory cell except for the target memory cell. Since the pass voltage is not applied to the corresponding word line, a disturbance phenomenon caused by the pass voltage being applied to the word line can be prevented. In addition, since the interference phenomenon is prevented, program operation characteristics are improved, cell characteristics and reliability can be improved, and a channel formation speed in the channel layer of the selected string String 1 can be improved.

특히, 이와 같은 프로그램 동작에서 단계(S620)를 통해 대상 워드 라인(711)의 상하부에 인접하는 인접 워드 라인들(712, 713)에 패스 전압이 인가됨으로써, 대상 메모리 셀에서 발생되는 프린징 필드가 대상 메모리 셀의 상하부에 인접하는 인접 메모리 셀들에 영향을 미치는 것이 방지될 수 있다.In particular, in such a program operation, a pass voltage is applied to the adjacent word lines 712 and 713 adjacent to the upper and lower portions of the target word line 711 through step S620, so that the fringing field generated in the target memory cell is reduced. Affecting adjacent memory cells adjacent to the upper and lower portions of the target memory cell may be prevented.

이상, 도 4 내지 5의 프로그램 동작 방법과 도 6 내지 7의 프로그램 동작 방법이 각기 개별적으로 수행되는 것으로 설명되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 통합되어 수행될 수도 있다.In the above, it has been described that the program operation method of FIGS. 4 to 5 and the program operation method of FIGS. 6 to 7 are individually performed, but the present invention is not limited thereto and may be performed in combination.

예를 들어, 아래와 같은 단계들(단계 1 내지 단계 5)을 통해 프로그램 동작 방법이 수행됨으로써, 비선택된 스트링(String 2)에서의 부스팅 효율이 개선되는 동시에, 대상 메모리 셀에서 발생되는 프린징 필드가 대상 메모리 셀의 상하부에 인접하는 인접 메모리 셀들에 영향을 미치는 것이 방지될 수 있다.For example, by performing the program operation method through the following steps (steps 1 to 5), boosting efficiency in the unselected string String 2 is improved and the fringing field generated in the target memory cell is Affecting adjacent memory cells adjacent to the upper and lower portions of the target memory cell may be prevented.

단계 1: 복수의 워드 라인들의 하단에 배치되는 GSL 및 CSL을 플로팅시킴.Step 1: Float the GSL and CSL disposed at the bottom of the plurality of word lines.

단계 2: 대상 메모리 셀에 대응하는 대상 워드 라인에 프로그램 전압 인가.Step 2: A program voltage is applied to the target word line corresponding to the target memory cell.

단계 3: 대상 워드 라인의 상하부에 인접하는 인접 워드 라인들에 패스 전압 인가.Step 3: A pass voltage is applied to adjacent word lines adjacent to upper and lower portions of the target word line.

단계 4: 복수의 워드 라인들 중 대상 워드 라인 및 인접 워드 라인들을 제외한 나머지 워드 라인들을 플로팅시킴.Step 4: Floating the remaining word lines excluding the target word line and adjacent word lines among the plurality of word lines.

단계 5: 백 게이트에 프로그램 동작을 위한 전압을 인가하여 대상 메모리 셀에 대한 프로그램 동작을 수행.Step 5: A program operation is performed on the target memory cell by applying a voltage for the program operation to the back gate.

단계 1 내지 5에서의 3차원 플래시 메모리의 동작들은 도 4 내지 5 및 도 6 내지 7을 참조하여 설명된 바와 동일하게 수행될 수 있다.Operations of the 3D flash memory in steps 1 to 5 may be performed in the same manner as described with reference to FIGS. 4 to 5 and 6 to 7 .

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those skilled in the art. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (12)

프로그램 동작을 개선하는 3차원 플래시 메모리에 있어서,
기판 상 수평 방향으로 연장 형성되며 순차적으로 적층되는 복수의 워드 라인들; 및
상기 복수의 워드 라인들을 관통하여 상기 기판 상 일 방향으로 연장 형성되는 복수의 스트링들-상기 복수의 스트링들 각각은 상기 일 방향으로 연장 형성되는 채널층 및 상기 채널층을 감싸도록 상기 일 방향으로 연장 형성되는 전하 저장층을 포함하고, 상기 채널층 및 상기 전하 저장층은 상기 복수의 워드 라인들에 대응하는 복수의 메모리 셀들을 구성하며, 상기 채널층은 상기 채널층에 의해 적어도 일부분이 감싸진 채 일 방향으로 연장 형성되는 백 게이트 및 상기 백 게이트와 상기 채널층 사이에 상기 일 방향으로 연장 형성되는 절연막을 포함함-
을 포함하고,
상기 3차원 플래시 메모리는,
상기 프로그램 동작 시 상기 복수의 워드 라인들의 하단에 배치되는 GSL(Ground Selection Line)을 플로팅(Floating)시키는 것을 특징으로 하는 3차원 플래시 메모리.
A three-dimensional flash memory for improving program operation, comprising:
a plurality of word lines extending in a horizontal direction on a substrate and sequentially stacked; and
a plurality of strings extending in one direction on the substrate through the plurality of word lines, each of the plurality of strings extending in one direction to surround the channel layer and the channel layer extending in the one direction and a charge storage layer formed, wherein the channel layer and the charge storage layer constitute a plurality of memory cells corresponding to the plurality of word lines, wherein the channel layer is at least partially surrounded by the channel layer. a back gate extending in one direction and an insulating layer extending in the one direction between the back gate and the channel layer;
including,
The three-dimensional flash memory,
and floating a ground selection line (GSL) disposed below the plurality of word lines during the program operation.
제1항에 있어서,
상기 3차원 플래시 메모리는,
상기 복수의 스트링들 중 상기 프로그램 동작의 대상이 되는 대상 메모리 셀을 포함하는 선택된 스트링을 제외한 비선택된 스트링에서의 부스팅(Boosting) 효율을 향상시키기 위해, 상기 프로그램 동작 시 상기 GSL을 플로팅시키는 것을 특징으로 하는 3차원 플래시 메모리.
According to claim 1,
The three-dimensional flash memory,
Floating the GSL during the program operation to improve boosting efficiency in an unselected string except for a selected string including a target memory cell to be subjected to the program operation among the plurality of strings 3D flash memory.
제1항에 있어서,
상기 3차원 플래시 메모리는,
상기 프로그램 동작 시 상기 GSL과 함께 CSL(Common Source Line)을 플로팅시키는 것을 특징으로 하는 3차원 플래시 메모리.
According to claim 1,
The three-dimensional flash memory,
3D flash memory, characterized in that the CSL (Common Source Line) is floated together with the GSL during the program operation.
제1항에 있어서,
상기 3차원 플래시 메모리는,
판독 동작 시 상기 GSL을 플로팅시키는 것을 특징으로 하는 3차원 플래시 메모리.
According to claim 1,
The three-dimensional flash memory,
A three-dimensional flash memory characterized in that the GSL is floated during a read operation.
기판 상 수평 방향으로 연장 형성되며 순차적으로 적층되는 복수의 워드 라인들; 및 상기 복수의 워드 라인들을 관통하여 상기 기판 상 일 방향으로 연장 형성되는 복수의 스트링들-상기 복수의 스트링들 각각은 상기 일 방향으로 연장 형성되는 채널층 및 상기 채널층을 감싸도록 상기 일 방향으로 연장 형성되는 전하 저장층을 포함하고, 상기 채널층 및 상기 전하 저장층은 상기 복수의 워드 라인들에 대응하는 복수의 메모리 셀들을 구성하며, 상기 채널층은 상기 채널층에 의해 적어도 일부분이 감싸진 채 일 방향으로 연장 형성되는 백 게이트 및 상기 백 게이트와 상기 채널층 사이에 상기 일 방향으로 연장 형성되는 절연막을 포함함-을 포함하는 3차원 플래시 메모리의 프로그램 동작 방법에 있어서,
상기 복수의 워드 라인들의 하단에 배치되는 GSL(Ground Selection Line)을 플로팅시키는 단계;
프로그램 동작의 대상이 되는 대상 메모리 셀에 대응하는 대상 워드 라인에 프로그램 전압을 인가하고 상기 복수의 워드 라인들 중 상기 대상 워드 라인을 제외한 나머지 워드 라인들을 플로팅시키는 단계; 및
상기 백 게이트에 상기 프로그램 동작을 위한 전압을 인가하여 상기 대상 메모리 셀에 대한 프로그램 동작을 수행하는 단계
를 포함하는 3차원 플래시 메모리의 프로그램 동작 방법.
a plurality of word lines extending in a horizontal direction on a substrate and sequentially stacked; and a plurality of strings extending in one direction on the substrate through the plurality of word lines, each of the plurality of strings extending in the one direction in the one direction to surround the channel layer and the channel layer. an extended charge storage layer, wherein the channel layer and the charge storage layer constitute a plurality of memory cells corresponding to the plurality of word lines, wherein the channel layer is at least partially surrounded by the channel layer. A method for programming a three-dimensional flash memory, comprising: a back gate extending in one direction; and an insulating layer extending in the one direction between the back gate and the channel layer;
floating a ground selection line (GSL) disposed below the plurality of word lines;
applying a program voltage to a target word line corresponding to a target memory cell to be subjected to a program operation, and floating word lines other than the target word line among the plurality of word lines; and
performing a program operation on the target memory cell by applying a voltage for the program operation to the back gate
3D flash memory program operation method comprising a.
제5항에 있어서,
상기 GSL을 플로팅시키는 단계는,
상기 대상 메모리 셀을 포함하는 선택된 스트링을 제외한 비선택된 스트링에서의 부스팅(Boosting) 효율을 향상시키기 위해, 상기 GSL을 플로팅시키는 것을 특징으로 하는 3차원 플래시 메모리의 프로그램 동작 방법.
6. The method of claim 5,
Floating the GSL comprises:
In order to improve boosting efficiency in an unselected string except for the selected string including the target memory cell, the GSL is floated.
제5항에 있어서,
상기 GSL을 플로팅시키는 단계는,
상기 GSL과 함께 CSL(Common Source Line)을 플로팅시키는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 플래시 메모리의 프로그램 동작 방법.
6. The method of claim 5,
Floating the GSL comprises:
Plotting a Common Source Line (CSL) with the GSL
3D flash memory program operation method comprising a.
프로그램 동작을 개선하는 3차원 플래시 메모리에 있어서,
기판 상 수평 방향으로 연장 형성되며 순차적으로 적층되는 복수의 워드 라인들; 및
상기 복수의 워드 라인들을 관통하여 상기 기판 상 일 방향으로 연장 형성되는 복수의 스트링들-상기 복수의 스트링들 각각은 상기 일 방향으로 연장 형성되는 채널층 및 상기 채널층을 감싸도록 상기 일 방향으로 연장 형성되는 전하 저장층을 포함하고, 상기 채널층 및 상기 전하 저장층은 상기 복수의 워드 라인들에 대응하는 복수의 메모리 셀들을 구성하며, 상기 채널층은 상기 채널층에 의해 적어도 일부분이 감싸진 채 일 방향으로 연장 형성되는 백 게이트 및 상기 백 게이트와 상기 채널층 사이에 상기 일 방향으로 연장 형성되는 절연막을 포함함-
을 포함하고,
상기 3차원 플래시 메모리는,
상기 프로그램 동작 시 상기 프로그램 동작의 대상이 되는 대상 메모리 셀에 대응하는 대상 워드 라인에 프로그램 전압을 인가하는 동시에 상기 대상 워드 라인의 상하부에 인접하는 인접 워드 라인들에 패스 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 3차원 플래시 메모리.
A three-dimensional flash memory for improving program operation, comprising:
a plurality of word lines extending in a horizontal direction on a substrate and sequentially stacked; and
a plurality of strings extending in one direction on the substrate through the plurality of word lines, each of the plurality of strings extending in one direction to surround the channel layer and the channel layer extending in the one direction and a charge storage layer formed, wherein the channel layer and the charge storage layer constitute a plurality of memory cells corresponding to the plurality of word lines, wherein the channel layer is at least partially surrounded by the channel layer. a back gate extending in one direction and an insulating layer extending in the one direction between the back gate and the channel layer;
including,
The three-dimensional flash memory,
In the program operation, a program voltage is applied to a target word line corresponding to a target memory cell to be programmed, and a pass voltage is applied to adjacent word lines adjacent to upper and lower portions of the target word line. 3D flash memory.
제8항에 있어서,
상기 3차원 플래시 메모리는,
상기 대상 메모리 셀에서 발생되는 프린징 필드(Fringing field)가 상기 대상 메모리 셀의 상하부에 인접하는 인접 메모리 셀들에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 상기 프로그램 동작 시 상기 인접 워드 라인들에 패스 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 3차원 플래시 메모리.
9. The method of claim 8,
The three-dimensional flash memory,
In order to prevent a fringing field generated in the target memory cell from affecting adjacent memory cells adjacent to upper and lower portions of the target memory cell, a pass voltage is applied to the adjacent word lines during the program operation. A three-dimensional flash memory, characterized in that.
제8항에 있어서,
상기 3차원 플래시 메모리는,
상기 복수의 워드 라인들 중 상기 대상 워드 라인 및 상기 인접 워드 라인들을 제외한 나머지 워드 라인들을 플로팅시키는 것을 특징으로 하는 3차원 플래시 메모리.
9. The method of claim 8,
The three-dimensional flash memory,
and floating word lines other than the target word line and the adjacent word lines among the plurality of word lines.
기판 상 수평 방향으로 연장 형성되며 순차적으로 적층되는 복수의 워드 라인들; 및 상기 복수의 워드 라인들을 관통하여 상기 기판 상 일 방향으로 연장 형성되는 복수의 스트링들-상기 복수의 스트링들 각각은 상기 일 방향으로 연장 형성되는 채널층 및 상기 채널층을 감싸도록 상기 일 방향으로 연장 형성되는 전하 저장층을 포함하고, 상기 채널층 및 상기 전하 저장층은 상기 복수의 워드 라인들에 대응하는 복수의 메모리 셀들을 구성하며, 상기 채널층은 상기 채널층에 의해 적어도 일부분이 감싸진 채 일 방향으로 연장 형성되는 백 게이트 및 상기 백 게이트와 상기 채널층 사이에 상기 일 방향으로 연장 형성되는 절연막을 포함함-을 포함하는 3차원 플래시 메모리의 프로그램 동작 방법에 있어서,
프로그램 동작의 대상이 되는 대상 메모리 셀에 대응하는 대상 워드 라인에 프로그램 전압을 인가하는 단계;
상기 대상 워드 라인의 상하부에 인접하는 인접 워드 라인들에 패스 전압을 인가하는 단계;
상기 복수의 워드 라인들 중 상기 대상 워드 라인 및 상기 인접 워드 라인들을 제외한 나머지 워드 라인들을 플로팅시키는 단계; 및
상기 백 게이트에 상기 프로그램 동작을 위한 전압을 인가하여 상기 대상 메모리 셀에 대한 프로그램 동작을 수행하는 단계
를 포함하는 3차원 플래시 메모리의 프로그램 동작 방법.
a plurality of word lines extending in a horizontal direction on a substrate and sequentially stacked; and a plurality of strings extending in one direction on the substrate through the plurality of word lines, each of the plurality of strings extending in the one direction in the one direction to surround the channel layer and the channel layer. an extended charge storage layer, wherein the channel layer and the charge storage layer constitute a plurality of memory cells corresponding to the plurality of word lines, wherein the channel layer is at least partially surrounded by the channel layer. A method for programming a three-dimensional flash memory, comprising: a back gate extending in one direction; and an insulating layer extending in the one direction between the back gate and the channel layer;
applying a program voltage to a target word line corresponding to a target memory cell to be subjected to a program operation;
applying a pass voltage to adjacent word lines adjacent to upper and lower portions of the target word line;
floating word lines other than the target word line and the adjacent word lines among the plurality of word lines; and
performing a program operation on the target memory cell by applying a voltage for the program operation to the back gate
3D flash memory program operation method comprising a.
제11항에 있어서,
상기 인접 워드 라인들에 패스 전압을 인가하는 단계는,
상기 대상 메모리 셀에서 발생되는 프린징 필드(Fringing field)가 상기 대상 메모리 셀의 상하부에 인접하는 인접 메모리 셀들에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 상기 인접 워드 라인들에 패스 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 3차원 플래시 메모리의 프로그램 동작 방법.
12. The method of claim 11,
The step of applying a pass voltage to the adjacent word lines includes:
In order to prevent a fringing field generated in the target memory cell from affecting adjacent memory cells adjacent to upper and lower portions of the target memory cell, a pass voltage is applied to the adjacent word lines. 3D flash memory program operation method.
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