KR950004865B1 - Non-volatile semiconductor memory device with nand cell structure - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 EEPROM의 전체적인 회로구성을 개략적으로 나타낸 도면.1 is a diagram schematically showing the overall circuit configuration of an EEPROM according to a first embodiment of the present invention.
제2도는 NAND셀구조의 구성을 위해 직렬 접속된 선택트랜지스터와 메모리 트랜지스터를 포함하는 NAND셀 블럭의 평면도.2 is a plan view of a NAND cell block including a selection transistor and a memory transistor connected in series for the construction of the NAND cell structure.
제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 셀블럭의 단면도.3 is a cross-sectional view of the cell block taken along the line III-III of FIG.
제4도는 제2도의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 셀블럭의 단면도.4 is a cross-sectional view of the cell block taken along the line IV-IV of FIG.
제5도는 제2도에 도시된 셀블럭의 등가회로도.5 is an equivalent circuit diagram of the cell block shown in FIG.
제6도는 데이터소거모드 및 데이터기록모드시에 본 발명 EPROM의 주요부에서 발생되는 전압신호의 전형적인 파형을 나타낸 도면.6 shows typical waveforms of voltage signals generated in the main part of the EPROM of the present invention in the data erase mode and the data write mode.
제7도(a)는 데이터소거모드시에 EPROM의 메모리셀의 전자운송메카니즘을 나타낸 도면.Fig. 7A shows the electronic transportation mechanism of the memory cells of the EPROM in the data erasing mode.
제7도(b)는 데이터기록모드시에 EPROM의 메모리셀의 전자운송메카니즘을 나타낸 도면.Fig. 7 (b) shows the electronic transportation mechanism of the memory cells of the EPROM in the data recording mode.
제8도는 데이터독출모드시에 EPROM의 주요부에서 발생되는 전압신호의 전형적인 파형을 나타낸 도면.8 shows typical waveforms of voltage signals generated in the main part of the EPROM in the data reading mode.
제9도는 EPROM에 사용될 수 있는 변형된 메모리셀 트랜지스터의 단면도.9 is a cross-sectional view of a modified memory cell transistor that may be used in an EPROM.
제10도는 본 발명의 제2실시예에 따른 EEPROM의 전체적인 회로구성을 개략적으로 나타낸 도면.10 is a diagram schematically showing the overall circuit configuration of an EEPROM according to a second embodiment of the present invention.
제11도는 제10도에 도시된 EEPROM에 구비된 셀부의 메모리셀 매트릭스구성을 나타낸 도면.FIG. 11 is a diagram showing a memory cell matrix structure of a cell unit included in the EEPROM shown in FIG.
제12도는 데이터기록모드시에 제10도에 도시된 EEPROM의 주요부에서 발생되는 전압신호의 전형적인 파형을 나타낸 도면.FIG. 12 shows typical waveforms of voltage signals generated in the main part of the EEPROM shown in FIG. 10 in the data write mode.
제13도는 제11도에서 도시된 메모리셀 매트릭스를 포함하고 2개의 선택트랜지스터를 갖춘 NAND셀 블럭의 단면을 나타낸 도면.FIG. 13 is a cross-sectional view of a NAND cell block including the memory cell matrix shown in FIG. 11 and having two select transistors. FIG.
제14도는 데이터소거모드 및 데이터기록모드시에 제2실시예에 따른 EPROM의 주요부에서 발생되는 전압신호의 전형적인 파형을 나타낸 도면.Fig. 14 shows typical waveforms of voltage signals generated in the main part of the EPROM according to the second embodiment in the data erasing mode and the data writing mode.
제15도는 EEPROM의 소거특성과 기록특성을 나타낸 그래프.FIG. 15 is a graph showing erase and write characteristics of an EEPROM. FIG.
제16도는 제2실시예 장치의 변형예의 부분적인 메모리셀 매트릭스배열을 나타낸 도면.Fig. 16 shows a partial memory cell matrix arrangement of a modification of the device of the second embodiment.
제17도는 데이터소거모드시에 변형된 EEPROM의 주요부에서 발생된 전압신호의 전형적인 파형을 나타낸 도면.FIG. 17 shows typical waveforms of voltage signals generated in the main part of the modified EEPROM in the data erasing mode. FIG.
제18도는 본 발명의 실시예에 따른 EEPROM들에 구비되는 디코더회로로서 바람직한 디코더회로구성을 나타낸 도면.18 is a diagram showing a preferred decoder circuit configuration as a decoder circuit included in EEPROMs according to an embodiment of the present invention.
제19도는 제18도에 도시된 디코더회로에 대한 다른 실시예에 따른 EEPROM의 부분적인 메모리셀 매트릭스배열을 나타낸 도면.FIG. 19 shows a partial memory cell matrix arrangement of an EEPROM according to another embodiment of the decoder circuit shown in FIG.
제20도는 데이터기록모드시에 제18도에 도시된 디코더회로와 제19도에 도시된 NAND셀 어레이의 주요부에서 발생되는 전압신호의 전형적인 파형을 나타낸 도면.FIG. 20 shows typical waveforms of voltage signals generated in the decoder circuit shown in FIG. 18 and in the main portion of the NAND cell array shown in FIG. 19 in the data write mode.
제21도는 제18도에 도시된 디코더회로의 변형예에 대한 회로구성을 나타낸 도면.FIG. 21 is a diagram showing a circuit arrangement of a modification of the decoder circuit shown in FIG.
제22도는 제18도에 도시된 디코더회로의 다른 변형예에 대한 회로구성을 나타낸 도면.FIG. 22 is a diagram showing the circuit arrangement of another modified example of the decoder circuit shown in FIG.
제23도는 본 발명에 따른 EEPROM의 NAND셀 블럭에 대한 단면도.Fig. 23 is a sectional view of a NAND cell block of an EEPROM according to the present invention.
제24도는 데이터소거모드 및 데이터기록모드시 EEPROM의 주요부에서 발생되는 전압신호의 전형적인 파형을 나타낸 도면.FIG. 24 shows typical waveforms of voltage signals generated in the main part of the EEPROM in the data erase mode and the data write mode.
제25도는 본 발명에 따른 EEPROM에 사용될 수 있는 NAND메모리셀 트랜지스터의 변형예에 대한 부분적인 평면도.25 is a partial plan view of a variation of a NAND memory cell transistor that may be used in an EEPROM in accordance with the present invention.
제26도는 제25도의 XXⅥ-XXⅥ선에 따른 메모리셀 트랜지스터의 단면도.FIG. 26 is a cross-sectional view of the memory cell transistor taken along the line XXVI-XXVI of FIG. 25. FIG.
제27도는 제13도에 도시된 NAND셀 어레이의 변형예에 대한 단면도를 나타낸 도면이다.FIG. 27 is a sectional view of a modification of the NAND cell array shown in FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 셀어레이부 12 : 어드레스버퍼부10: cell array portion 12: address buffer portion
14,86 : 열디코더 16,82 : 행디코더14,86:
18 : 선 20 : 데이터입력회로부18: line 20: data input circuit section
22 : 감지증폭회로 24 : 출력버퍼22: sense amplifier circuit 24: output buffer
QL : 데이터입력 트랜지스터 30 : 콘택트홀QL: Data input transistor 30: Contact hole
32 : P형 실리콘기판 34 : 접속선(알루미늄 스트립)32: P-type silicon substrate 34: connection line (aluminum strip)
M1~Mn : 메모리셀 트랜지스터 QS : 선택트랜지스터M1 ~ Mn: Memory cell transistor QS: Select transistor
QS1 : 제1선택트랜지스터 QS2 : 제2선택트랜지스터QS1: first selection transistor QS2: second selection transistor
QCm : MOSFET 36 : 소자분리절연층QCm: MOSFET 36: device isolation layer
WL : 병렬 워드선 BL : 비트선WL: Parallel word line BL: Bit line
SGi : 게이트제어선 CLm : 열제어선SGi: Gate control line CLm: Thermal control line
38 : 제1다결정 실리콘층 38' : 부유게이트38: first polycrystalline silicon layer 38 ': floating gate
40 : 열산화절연층(제1게이트절연층)40: thermal oxidation insulating layer (first gate insulating layer)
42 : 제2다결정 실리콘층(제어게이트층)42: second polycrystalline silicon layer (control gate layer)
44 : 게이트절연층(제2게이트절연층) 44a,44b : 열산화층44: gate insulating layer (second gate insulating layer) 44a, 44b: thermal oxidation layer
44b : 실리콘질화층 46 : 다결정 실리콘층44b: silicon nitride layer 46: polycrystalline silicon layer
48,50,52,54,56,58,112,162 : N+형 확산층48,50,52,54,56,58,112,162: N + type diffusion layer
150,152,154,156,158,160 : N형 확산층150,152,154,156,158,160: N type diffusion layer
60 : CVD절연층 Vbit : 비트선전위60: CVD insulating layer Vbit: bit line potential
Vsg : 선택트랜지스터(QS)의 게이트전위Vsg: Gate potential of select transistor (QS)
Vw1,Vw2,Vw3,Vw4 : 워드선전위 N1,N2 : 노드Vw1, Vw2, Vw3, Vw4: Word line potential N1, N2: Node
80 : 메모리셀부 80 : 메모리셀부80: memory cell part 80: memory cell part
84 : 감지증폭기 88 : 래치회로84: detection amplifier 88: latch circuit
90 : 행어드레스버퍼 91,93 : 어드레스신호단90:
92 : 열어드레스버퍼 94 : 데이터입력버퍼92: open buffer Buffer 94: data input buffer
96 : I/O감지증폭기 98 : 데이터출력버퍼96: I / O detection amplifier 98: data output buffer
CGi : 제어게이트: 기록제어신호CGi: Control Gate : Recording control signal
E : 소거제어신호 G1 : 3입력 NAND게이트E: Erase control signal G1: 3 input NAND gate
G2,G3 : NOR게이트 Cfs,Cfc : 결합캐패시턴스G2, G3: NOR gate Cfs, Cfc: Combined capacitance
100 : SRAM: 칩이네이블신호100: SRAM : Chip enable signal
: 출력이네이블신호: 기록이네이블신호 : Output enable signal : Record enable signal
R/: 대기/작업신호 110 : 도전층R / : Standby / work signal 110: conductive layer
120,130,140 : 디코더회로 D1~D8 : 디코더120,130,140: Decoder circuit D1 ~ D8: Decoder
[산업상의 이용분야][Industrial use]
본 발명은 불휘발성 반도체기억장체이 관한 것으로, 특히 큰 저장용량을 갖는 EPROM에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
[종래의 기술 및 그 문제점][Traditional Technology and Problems]
디지털 컴퓨터시스템의 고성능과 고신뢰성에 대한 필요가 증가됨에 따라, 컴퓨터에 있어서 마그네틱 플로피 디스크유니트 등과 같은 기존의 불휘발성 데이터저장장치를 대신하기에 충분히 큰 저장용량을 갖는 반도체메모리의 개발이 크게 요구되어 왔다. 현재 사용되고 있는 EEPROM(electrically erasable programmable readonly memory)은 고신뢰성과 고속의 데이터독출 및 데이터기록 등에도 불구하고, 데이터저장용량면에서 마그네틱 플로피 디스크유니트를 대신하기에는 충분하지가 않다. 즉, 종래의 EEPROM에 있어서의 각 메모리셀이 전형적으로 2개의 트랜지스터로 이루어져 있고, 데이터기록/소거동작이 한번에 1바이트씩 랜덤하게 실행되므로, 주변 데이터 저장장치를 대신하기에 충분히 큰 저장용량을 제공하는 고밀도 집적화는 기대하기가 어렵다.As the demand for high performance and high reliability of digital computer systems increases, there is a great demand for the development of semiconductor memory having a storage capacity large enough to replace the existing nonvolatile data storage devices such as magnetic floppy disk units. come. Electrically erasable programmable readonly memory (EEPROM), which is currently used, is not sufficient to replace the magnetic floppy disk unit in terms of data storage capacity despite high reliability, high speed data reading and data writing. That is, each memory cell in a conventional EEPROM is typically composed of two transistors, and the data write / erase operations are randomly performed one byte at a time, thus providing a storage capacity large enough to replace the peripheral data storage device. High density integration is difficult to expect.
대용량의 불휘발성 반도체메모리로서 "NAND형 셀"구조를 갖는 EPROM은["VLSI symposium", R.Stewart et al., RCA, 1984, PP. 89-90]에 개시되어 있는 바, 이 EEPROM에 있어서는 각 메모리셀로서 단일 트랜지스터가 사용되고, "NAND셀"구조를 구성하기 위해 기판상에 배열된 메모리셀 어레이와 그에 대응하는 비트선사이에 단일접점이 구비되어 있다. 따라서, 종래의 EEPROM에 비해 기판에서 메모리셀이 차지하는 영역이 줄어들게 되므로 집적도가 개선되었다.As a large-capacity nonvolatile semiconductor memory, an EPROM having a " NAND cell " structure is described in [VLSI symposium], R. Stewart et al., RCA, 1984, PP. 89-90. In this EEPROM, a single transistor is used as each memory cell, and a single contact between a memory cell array arranged on a substrate and a corresponding bit line for forming a " NAND cell " It is provided. Therefore, the area occupied by the memory cells in the substrate is reduced compared to the conventional EEPROM, thereby improving the degree of integration.
그러나, 상기 EPROM은 동작면에 있어서 신뢰도가 낮다는 문제가 있었다. 즉, 선택된 셀로 데이터가 기록될 때 그 선택된 셀에 인접한 선택되지 않는 셀(또는 복수의 셀)은 전기적으로 불안정상태로 되어 버릴 수 있는 바, 이러한 경우에는 데이터가 선택되지 않은 셀(또는 복수의 셀)로 기록되는 오동작이 발생하게 된다. 이러한 선택되지 않은 셀(또는 복수의 셀)로 데이터가 기록되는 오동작은 EEPROM의 신뢰성을 상당히 열화시키게 된다.However, the EPROM has a problem of low reliability in terms of operation. That is, when data is written to a selected cell, an unselected cell (or a plurality of cells) adjacent to the selected cell may become electrically unstable. In this case, a cell in which data is not selected (or a plurality of cells) A malfunction recorded by) will occur. Malfunctions in which data is written to these unselected cells (or plural cells) will significantly degrade the reliability of the EEPROM.
[발명의목적][Objective of the invention]
본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 발명된 것으로, 새롭게 개량된 불휘발성 반도체메모리를 제공하고자 함에 그 목적이 있고, 큰 저장용량에 대한 고밀도 집적용으로 적합하고 동작면에서 고신뢰성을 갖는 새롭게 개량된 EPROM을 제공하고자 함에 또 다른 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a new and improved nonvolatile semiconductor memory, and is suitable for high density integration for a large storage capacity and newly improved with high reliability in terms of operation. Another aim is to provide a customized EPROM.
[발명의 구성 및 작용][Configuration and Function of Invention]
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 NAND셀구조를 갖는 불휘발성 반도체기억장치는, 반도체기판과, 이 기판상에 설치된 병렬 비트선, 및 이 비트선에 접속된 재기록가능한 메모리셀을 구비하여 이루어져 있다. 그리고, 상기 메모리셀은 대응하는 비트선에 접속된 하개의 선택트랜지스터와, 일단이 상기 선택트랜지스터에 접속되고 타단이 기판전위에 접속된 메모리셀 트랜지스터의 직렬어레이를 각각 갖춘 NAND셀 블록으로 이루어지고, 각각의 셀트랜지스터는 부유게이트와 제어게이트를 갖추고 있다. 또, 각각의 셀트랜지스터에서 부유게이트와 기판사이의 결합캐패시턴스는 부유게이트와 제어게이트사이의 결합캐패시턴스보다도 더 작게 설정되어 있다. 또한, 기판위에는 비트선을 가로질러 트랜지스터의 제어게이트에 접속된 병렬워드선이 설치되어 있다.In order to achieve the above object, a nonvolatile semiconductor memory device having a NAND cell structure according to the present invention comprises a semiconductor substrate, a parallel bit line provided on the substrate, and a rewritable memory cell connected to the bit line. have. The memory cell is composed of a NAND cell block each having a select transistor connected to a corresponding bit line, and a series array of memory cell transistors having one end connected to the selection transistor and the other end connected to the substrate potential. Each cell transistor has a floating gate and a control gate. Further, in each cell transistor, the coupling capacitance between the floating gate and the substrate is set smaller than the coupling capacitance between the floating gate and the control gate. Further, a parallel word line is provided on the substrate connected to the control gate of the transistor across the bit line.
디코더회로는 비트선과 워드선에 접속되어, 데이터기록모드시에 선택된 메모리 셀을 포함하는 어느 셀블럭의 선택트랜지스터가 그 셀블럭을 대응하는 비트선에 전기적으로 접속시키기위해 도통되도록, 대응하는 비트선에 "H"레베전압을 인가하고, 그 셀블럭의 선택된 셀에 접속된 워드선에 "L"레벨전압을 인가하며, 선택된 셀과 대응하는 비트선사이에 위치한 그 셀블럭의 메모리셀(또는 복수의 메모리셀)에 "H"레벨전압을 인가하고, 선택된 셀과 기판사이에 위치한 그 셀블럭의 메모리셀(또는 복수의 메모리셀)에 "L"레벨전압을 인가함으로써 선택된 메모리셀에, 소망하는 데이터가 기록되도록 한다.The decoder circuit is connected to the bit line and the word line so that the selection transistor of any cell block including the selected memory cell in the data write mode is turned on to electrically connect the cell block to the corresponding bit line. Applies the voltage to the word line connected to the selected cell of the cell block, applies the voltage level to the word line connected to the selected cell of the cell block, and stores a memory cell (or a plurality of memory cells) located between the selected cell and the corresponding bit line. The desired data to the selected memory cell by applying the " H " level voltage to the selected memory cell by applying the " H " level voltage to the memory cell (or a plurality of memory cells) of the cell block located between the selected cell and the substrate. To be recorded.
어느 셀블럭에 포함된 메모리셀로 데이터를 연속적으로 기록하기 위해, 디코더 회로는 먼저 대응하는 비트선으로부터 가장멀리 떨어져 배치된 메모리셀을 선택하고, 그후 마지막으로 비트선에 가장 가깝게 배치된 메모리셀의 위치순서에 다라 순차적으로 나머지 메모리셀들을 선택한다. 데이터가 기록되어 있는 메모리 셀들은 그 게이트에서 연속적으로 "L"레벨전압이 공급되고, 다른 메모리셀들은 선택되어진다. 디코더회로는 데이터소거 모드시에 어떤 셀블럭에 포함됨 모든 메모리셀의제어게이트에 접속된 워드선에 "H"레벨의 전압을 인가함으로써 동시에 상기와 같은 셀트랜지스터를 소거한다.In order to continuously write data to the memory cells included in a cell block, the decoder circuit first selects the memory cell disposed farthest from the corresponding bit line, and finally the memory cell of the memory cell disposed closest to the bit line. The remaining memory cells are sequentially selected according to the position order. The memory cells in which data is written are continuously supplied with an LV level voltage at their gates, and other memory cells are selected. The decoder circuit erases the above-mentioned cell transistors simultaneously by applying a voltage of HV level to word lines connected to the control gates of all memory cells included in a certain cell block in the data erasing mode.
[실시예]EXAMPLE
이하, 예시 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings.
제1도는 셀어레이부(10)와 어드레스버퍼부(12). 열디코더(14) 및 행디코더(16)로 이루어진 본 발명의 제1실시예에 따른 EEPROM을 나타낸 도면으로, 상기 셀어레이부(10)와 어드레스버퍼부(12), 열디코더(14) 및 행드코더(16)는 도시되지 않은 칩기판상에 모두 형성되어 있다.1 shows the cell array unit 10 and the
기판상에는 소정 개수의 병렬 비트선(BL1,BL2,…,BLm)이 서로 절연되게 형성되어 있다(이하, 이러한 비트선이 언급되면 "BLi"로 칭한다). 상기 각각의 비터선은 복수의 메모리셀들에 접속되고, 이 메모리셀들은 서브어레이[sub-array(이하 "NADN셀 블록"또는 간단하게 "셀블럭"으로 칭한다); B11,B12.…]로 분할되는데, 그 각각은 한 개의 선택트랜지스터(QS)와 소정갯수의 메모리셀(M)로 구성된다(이하, 상기 메모리셀들중 한 개를 Bij로 표기한다]. 상기 선택트랜지스터(QS)는 단일게이트 MOSFET로 구성되고, 각 메모리셀은 기본적으로 부유게이트와 제어게이트를 갖춘 2중게이트 MOSFET로 구성된다.A predetermined number of parallel bit lines BL1, BL2, ..., BLm are formed on the substrate so as to be insulated from each other (hereinafter referred to as " BLi "). Each bitter line is connected to a plurality of memory cells, which are called sub-arrays (hereinafter referred to as " NADN cell blocks " or simply " cell blocks "); B11, B12 ... Which is composed of one select transistor QS and a predetermined number of memory cells M (hereinafter, one of the memory cells is denoted Bij). Is composed of single gate MOSFET, and each memory cell is basically composed of double gate MOSFET with floating gate and control gate.
각 NAND셀 블록(Bij)에 있어서, 셀트랜지스터의 직렬접속은 일단이 대응하는 비트선에 접속되고 타단이 기판에 접지되어 있다. 본 실시예에 있어서, 각 NAND셀 블록(Bij)의 메모리셀은 직렬접속되어 소위 "NAND셀 EPROM구조를 구성하는 메모리셀 트랜지스터(M1,M2…Mn)로 이루어져 있다. 다음의 설명에서 각 NAND셀 블록(Bij)에 포함된 메모리셀 트랜지스터의 갯수 "n"은 도면의 간단화만을 위해 4개로 설정되지만, 실질적인 적용에서는 메모리셀의 갯수 "n"은 8개 또는 16개이어도 된다.In each NAND cell block Bij, the series connection of the cell transistors is connected at one end to a corresponding bit line and the other end is grounded to the substrate. In this embodiment, the memory cells of each NAND cell block Bij are composed of memory cell transistors M1, M2 ... Mn, which are connected in series to form a so-called " NAND cell EPROM structure. In the following description, the number 메모리 n "of the memory cell transistors included in each NAND cell block Bij is set to four only for simplicity of the drawing, but in practical applications, the number of memory cells" n "is 8 or 16 It may be.
행디코더(16)에 접속된 병렬 워드선(WL11,WL12,…,WL1n,WL21,…,WL2n)은 비트선(BL)에 대해 직교하는 형태로 기판상에 설치되어 있다. 선택트랜지스터(QS)와 메모리셀 트랜지스터(M)는 도시된 바와 같이 비트선(BL)과 워드선(W1)의 교점에 위치하여 셀매트릭스(cell matrix)를 형성한다. 여기서, 각 NAND셀 블록(Bij)의 선택트랜지스터(QS)에 접속된 선(SG1)은 이하에서 "게이트제어선"으로 언급한다.Parallel word lines WL11, WL12, ..., WL1n, WL21, ..., WL2n connected to the
병렬 열제어선(CL1,CL2,…,CLm)은 비트선(BL1,BL2,…,BLm)에 대해 기판상에서 수직으로 지나가고, MOSFET(QC1,QC2,…,QCm)는 열선(CL1,CL2,…,CLm)과 비트선(BL1,BL2,…,BLm)의 교점에 위치하며, MOSFET(QC1,QC2,…,QCm)의 드레인은 선(18)에 공통 접속되어 있다. 도시된 바와같이 상기 선(18)에는 데이터입력회로(20)와 감지증폭회로(22), 출력버퍼(24) 및 데이터입력트랜지스터(QL)를 포함하는 트랜지스터들이 접속되어 있다.The parallel column control lines CL1, CL2, ..., CLm pass vertically on the substrate with respect to the bit lines BL1, BL2, ..., BLm, and the MOSFETs QC1, QC2, ..., QCm are connected to the heat lines CL1, CL2, ..., CLm is located at the intersection of the bit lines BL1, BL2, ..., BLm, and the drains of the MOSFETs QC1, QC2, ..., QCm are commonly connected to the
제2도에 도시된 바와같이, NAND셀 블록(예컨대 "B11")에는 불순물이 소량 도프(dope)된 P형 실리콘기판(32)상에 콘택트홀(contact hole;30)이 형성되어 있다. 특히, 접속된[(알루미늄 스트립(strip);34]은 트랜지스터(QS,M1∼M4)의 직렬결합을 가로질러 연장되어 있는데, 이 알루미늄 스트립(34)은 NAND셀 블록(B11)내에서 트랜지스터(QS,M1∼M4)의 게이트와 중첩되어 있다.As shown in FIG. 2, a
제3도와 제4도에 나타낸 바와같이, NAND셀 블록(B11)의 트랜지스터 어레이는 기판(32)상에 형성된 소자분리절연층(36)에 의해 둘러싸인 기판표면영역내에 형성되어 있다. 제3도에 명백히 낱낸 바와같이, 다른 메모리셀과 마찬가지로 한개의 메모리셀을 형성하는 MOSFET(M1)는 기판(32)위의 열산화절연층(40)에 의해 절연되는 제1다결정 실리콘층(38)과 이 제1다결정 실리콘층(38)위의 게이트절연층(44)에 의해 절여되는 제2다결정 실리콘층(42)을 갖추고 있다.As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the transistor array of the NAND cell block B11 is formed in the substrate surface region surrounded by the
여기서, 상기 제1다결정 실리콘층(38)은 MOSFET(Mi)의 부유게이트로서 기능하고, 상기 제2다결정성실리콘층(42)은 MOSFET(Mi)의 제어게이트로서 기능하는 바, 이 제어게이트로서 사용되는 제2다결정실리콘층(42)은 한쪽 방향을 따러서 형성되어 워드선을 구성한다. [(워드선(WL11)은 메모리셀(M1)에 대한 것이다)]. 제4도에 나타낸 바와같이, 선택트랜지스터(QS)는 기판(32)위에 절연되게 배치된 다결정 실리콘층(46)을 갖추고 있는데, 이 다결정 실리콘층(46)은 선택트랜지스터(QS)의 제어게이트로서 기능한다.Here, the first
제4도에 나타낸 바와같이, 기판(32)의 표면부분에 불순물이 다량 도프된 N+형 확산층(48,50,52,54,56,58)은 트랜지스터(QS,M1,M2,M3,M4)의 게이트를 사용하는 자기정합공정(self-aligned process)에 의해 형성되는데, 이들 N+확산층은 트랜지스터의 소오스와 드레인으로 기능한다. 예컨대, N+확산층(48,50)은 각각 선택트(QS)의 드레인과 소오스로 기능하고, 마찬가지로 N+확산층(50,52)은 각각 셀 트랜지스터(M1)의 드레인과 소오스로 기능한다. 한편, "NAND셀"구조를 구성하기 위해 배열된 트랜지스터의 직렬결합은 제5도에 도시된 바와같은 등가회로로 표현된다.As shown in FIG. 4, the N + type diffusion layers 48, 50, 52, 54, 56, 58 doped with a large amount of impurities in the surface portion of the
상기 층구조의 전체표면은 CVD절연층(60)으로 덮혀있고, 이 CVD절연층(60)에는 도시된 바와같이 관통구멍이 형성되어 있는데, 이 관통구멍은 NAND셀 블록 (Bij)의 직렬트랜지스터 어레이에 대한 콘택트홀(30)로서 기능한다. 이 콘택트홀(30)은 선택트(QS)의 드레인확산층(48)상에 위치되어 있고, 알루미늄 스트립(34)은 CVD절연층(60)위를 통과하여 콘택트홀(30)을 통해 선택트랜지스터(QS)의 드레인 확산층(48)과 접촉되어 있다. 알루미늄 스트립(34)은 데이터 입력선이나 데이터출력선에 선택적으로 접속된다.The entire surface of the layer structure is covered with a
각 메모리셀(Mi)에서 부유게이트(38)와 기판(32)사이의 결합캐패시턴스(CFS)는 부유게이트(38)와 제어게이트(42)사이의 결합캐패시턴스(Cfc)보다 작게 설정하는 것이 바람직하다. 제2도에 나타낸 바와같이, NAND셀 블록(B11)에서 트랜지스터의 직렬결합의 패턴 레이아우트(pattern layout)는 1㎛의 척도에 따라 설계되는 바, 특히 각 셀트랜지스터(Mi)의 뷰유게이트 폭과 제어게이트의 폭 및 채널폭이 1㎛이고, 인접하는 셀트랜지스터들의 게이트층사이의 간격이 1㎛이며, 알루미늄 스트립(34)의 폭이 1㎛이다. 예컨대, 제1게이트절연층(40;제3도참조)은 두께가 20㎚인 열산화막으로 형성되고, 제2게이트절연층(44;제3도 참조)은 두께가 35㎚인 열산화막으로 형성된다. 열산화막의 유전상수를 "ε"로 가정하면, 결합캐패시턴스는In each memory cell Mi, the coupling capacitance CFS between the floating
[수학식 1][Equation 1]
Cfs=ε/0.02Cfs = ε / 0.02
Cfs=3ε/0.035Cfs = 3ε / 0.035
로 된다. 따라서 상기 조건은 Cfs<Cfc를 만족한다.It becomes Therefore, the above condition satisfies Cfs < Cfc.
다음으로, 본 발명에 따른 EPROM의 동작모드에 대해 제6도를 참조하여 설명한다. 제6도에서는 대응하는 비트선의 전위를 "Vbit", 선택트랜지스터(QS)의 게이트 전위를 "Vsg"로 나타내고, 워드선(WL11,…,WL14)에 인가되는 전위를 각각 "Vw1","Vw2","Vw3","Vw4"로 나타냈다.Next, the operation mode of the EPROM according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the potential of the corresponding bit line is represented by VV, the gate potential of the selected transistor QS is represented by Vsg, and the potentials applied to the word lines WL11, ..., WL14 are respectively represented by VV1, VV2. "," Vw3 "," Vw4 ".
EPROM은 모든 메모리셀에 저장된 데이터를 동시에 소거하는데[이러한 특징 때문에 본 발명에 따른 EEPROM은 소위"플래쉬 EEPROM(flash EEPROM)"dlfk 불린다)], 이때 각 NAND셀 블록(Bij)에서 모든 셀트랜지스터(Mi)에 저당된 데이터는 다음과 같은 방법으로 동시에 소거된다. 즉, 워드선(WL11∼WL1n)에 접속된 NAND셀 블록(B11,B12,…,B1m)에서 메모리셀(M1∼M4)을 포함GK는 모든 메모리셀을 동시에 소거하기 위해서 "H"레벨전압(예컨대 +20V)을 워드선(WL11∼WL1n)에 인가하고, 또 열선(CL1∼CLm)과 노드(N2)에도 "H"레벨전압을 인가할 필요가 있다.EPROM erases data stored in all memory cells at the same time (because of this feature, the EEPROM according to the present invention is called flash EEPROM (dlfk)), where all cell transistors (Mi) in each NAND cell block (Bij) The data stored in) are erased simultaneously in the following manner. In other words, in the NAND cell blocks B11, B12, ..., B1m connected to the word lines WL11 to WL1n, the memory cells M1 to M4 are included in the GK. For example, it is necessary to apply + 20V to the word lines WL11 to WL1n, and to apply the HV level voltage to the heating lines CL1 to CLm and the node N2.
여기서는 셀블럭(B11)을 예로들어 데이터소거의 메카니즘을 상세히 설명하지만, 마찬가지의 메카니즘이 다른 NAND셀 블록(Bij)에도 적용된다. 동시소거모드(제6도에서 t1과 t2사이의 시간간격에 대응)에서 NAND셀 블력(B11)에 대한 비트선전위(Vbit)는 저전위(OV)로 설정되고, 선택트랜지스터(QS)의 게이트 전위(Vsg)는 고전위(20V)로 설정된다. 이와 동시에, 제6도에 나타낸 바와같이 워드선(WL11,WL12,WL13,WL14)에는 "H"레벨전압(예컨대 "H"레벨은 20V)이 공급된다. 그 결과, 각 셀트랜지스터(M1∼M4)에서는 전자가 게이트절연층(40)을 통해 기판(32)에서 부유게이트(38)로 터널되어[제6도에 나타낸 바와같이 전위(VS)는 OV로 유지됨].임계치가 포지티브(positive)로 된다. 동시 소거모드에서 어느 셀트랜지스터(Mi)내의 전자는 제7도에서 화살표 70로 나타낸 바와 같이 기판(32)과 부유게이트(38)사이에서 거의 균일하게 이동하게 된다.Here, the mechanism of data erasing will be described in detail by taking the cell block B11 as an example, but the same mechanism is applied to other NAND cell blocks Bij. In the simultaneous erasing mode (corresponding to the time interval between t1 and t2 in FIG. 6), the bit line potential Vbit for the NAND cell block force B11 is set to the low potential OV and the gate of the selection transistor QS. The potential Vsg is set to a high potential 20V. At the same time, as shown in FIG. 6, the word lines WL11, WL12, WL13, and WL14 are supplied with the H level voltage (for example, the H level is 20V). As a result, in each of the cell transistors M1 to M4, electrons are tunneled from the
데이터기록모드에 있어서, 데이터입력 트랜지스터(QL)는 데이터입력회로(20)의 제어에 의해 도통되게 된다. 여기서 NAND셀 블록(B11)을 예로들어 설명하기 위해, 예컨대 열디코더(14)는 열선(CL1)에 "H"레벨 전압(또는 "L"레벨전압)을 인가하고, 나머지 열선(CL2∼CLm)에 "L"레벨전압을 인가한다. 이때, 행디코더(16)는 선택트랜지스터(QS)를 온상태로 하기위해 NAND셀 블록(B11)에서 선택트랜지스터(QS)에 접속된 게이트제어선(SG1)에 "H"레벨전압을 인가한다.In the data write mode, the data input transistor QL is turned on by the control of the
선택된 NAND셀 블록(B11)에서의 메모리셀(M1∼M4)은 다음과 같은 시퀀스에서 기록되어진다. 즉, 셀블럭(B11)에서 콘택트홀(30)로부터 가장 멀리 떨어져 위치된 메모리셀(M4)이 가장 먼저 기록되고, 그후 순차적으로 메모리셀(M3)과 메모리셀(M2)이 기록되며, 콘택트홀(30)로부터 가장 가까운 메모리셀(M1)이 마지막으로 기록된다.The memory cells M1 to M4 in the selected NAND cell block B11 are written in the following sequence. That is, the memory cell M4 located farthest from the
메모리셀(M4)이 기록되어지는 동안(즉, t2과 t3 사이의 간격)에 선택트랜지스터(QS)의 드레인에 접속된 알루미늄 스트립(34)의 전위, 즉 대응하는 비트선(BL1)의 전위(Vbit)는 기록되는 디지털 2진데이터가 "1"인가 또는 "0"인가에 따라 고전위(20V) 또는 저전위(OV)로 설정되고, 선택트랜지스터(QS)의 게이트전위(Vsg)는 "H"레벨(20V)로 설정된다. 그리고, 선택된 메모리셀(M4)의 제어게이트(42)에 접속된 워드선(WL4)의 전위(Vw4)는 저전위로 설정되고, 각 워드선(WL1,WL2,WL3)의 전위(Vw1,Vw2,Vw3)는 고전위레벨(20V)로 고정된다.While the memory cell M4 is being written (i.e., the interval between t2 and t3), the potential of the
이러한 상태에서 선택트랜지스터(QS)가 도통상태로 되어, 비트선전위(Vbit)가 NAND셀 블록(B11)의 트랜지스터 직렬어레이의 채널들을 경우하여 선택된 메모리셀트랜지스터(M4)의 드레인층(56)으로 전송된다. 그리고, 셀트랜지스터(M4)의 제어게이트(42)에는 "L"레벨전압이 인가되고 있으므로, 메모리셀(M4)은 비도통상태를 유지하여 메모리셀(M4)내의 부유게이트(38)와 기판(32)사이에는 고전계가 생성되게 된다.In this state, the select transistor QS is brought into a conducting state, so that the bit line potential Vbit takes the channels of the transistor series array of the NAND cell block B11 to the
상기한 바와같이, 부유게이트(38)와 기판(32) 사이의 결합캐패시턴스(Cfs)는 부유게이트(38)와 제어게이트(42)사이의 결합캐패시턴스(Cfc)보다 작으므로, 선택된 셀트랜지스터(M4)의 부유게이트에 축적된 전자는 터널효과에 의해 게이트절연층(40)을 통해 깊판(32)으로 방전전된다[제7도(b)에서 화살표 72로 표시된 바와같이, 전자는 부유게이트(38)와 불순물이 다량 도프된 확산영역(56)사이에서 주로 이동한다].제7도(b)에서 N+확산층(56)에 인가되는 전압이"18V"로 표시되어 있는데, 이것은 비트선전압(Vbit)이 선택트랜지스터(QS)의 임계전압의 전압강하를 받기 때문이다. 그 결과, 임계치는 네가티브(negative)로 된다. 본 실시예에 의하면, 이것은 데이터"1"이 메모리셀(M4)에 기록되어지는 것을 의미한다. t2와 t3 사이의 간격동안, 선택된 메모리셀(M4)에서와 같은 부유전극으로부터의 전자의 방전이 금지되도록 선택되지 않은 메모리셀(M1,M2,M3)의 제어게이트에는 고전압(20V)이 인가된다.As described above, since the coupling capacitance Cfs between the floating
그후, 메모리셀(M3)이 선택되었을때[즉, t3와 t4사이의 간격동안], 메모리셀(M3)에서 제어게이트(42)에 접속된 워드선(WL13)의 전위(Vw3)는 제6도에 나타낸 바와같이 메모리셀(M4)과 마찬가지로 저전위(0V)로 설정된다. 이 경우, 선택트랜지스터(QS)의 게이트전압(Vsg)과 워드선(WL11,WL12)의 전압(Vw1,Vw2)는 "H"레벨(20V)로 유지된다. 메모리셀(M3)이 선택되었을 때, 데이터가 기록되어진 상기 메모리셀(M4)에 접속된 워드선(WL14)이 저전압레벨로 유지되도록 제어함으로써, 메모리셀(M40에 기록되어진 데이터의 소멸 또는 소거를 피할 수 있게 되다. 이어서 데이터가 상기와 마찬가지의 방법으로 메모리셀(M2)과 메모리셀(M1)에 순차적으로 기록된다.Then, when the memory cell M3 is selected (ie, during the interval between t3 and t4), the potential Vw3 of the word line WL13 connected to the
메모리셀(M2)에 데이터가 기록되는 시간(즉, t4와 t5 사이의 간격)동안, 데이터가 완전히 기록된 메모리셀(M4,M3)의 워드선(WL14,WL13)의 전위(Vw4,Vw3)는 로우레벨(0V)로 유지된다. 메모리셀(M1)에 데이터가 마지막으로 기록되는 시간(t5와 t6 사이의 간격)동안, 데이터가 기록된 메모리셀의 워드선(WL14,WL13,WL12)의 전위(Vw4,Vw3,Vw2)는 "L"레벨(0V)로 유지된다.During the time when data is written into the memory cell M2 (i.e., the interval between t4 and t5), the potentials Vw4 and Vw3 of the word lines WL14 and WL13 of the memory cells M4 and M3 in which the data is completely written. Is maintained at the low level (0V). During the time (interval between t5 and t6) when data is last written to the memory cell M1, the potentials Vw4, Vw3, Vw2 of the word lines WL14, WL13, WL12 of the memory cell in which the data is written are It is maintained at the L 'level (0V).
제6도에 나타낸 바와같이, 비트선전압(Vbit)이 20V로 설정된 때에는 선택된 메모리셀에 논리"1"의 데이터가 기록되고, 비트선전압(Vbit)이"O"볼트로 설정된때에는 선택된 메모리셀에 논리"O"의 데이터가 기록된다. 그 결과, 논리"1"과 "0"데이터의 소망하는 패턴이 메모리셀(M1∼M4)에 저정된다.As shown in FIG. 6, when the bit line voltage Vbit is set to 20 V, data of
제8도에 나타낸 바와같이, 데이터독출모드에서 선택트랜지스터(QS)의 게이트전압(Vsg)은 논리"1"레벨에 대응하는 5V의 전압으로 설정된다. 선택된 메모리셀에 접속된 워드선에는 저전압(0V)이 인가된고, 나머지 선택되지 않은 메모리셀에 접속된 워드선에는 5V가 공급된다. 즉, 0V가 인가된 워드선에 연결된 셀(Mi)만 선택된다.As shown in FIG. 8, in the data read mode, the gate voltage Vsg of the selection transistor QS is set to a voltage of 5V corresponding to the
제8도 나타낸 바와같이, NAND셀 블록(B11)내의 메모리셀 트랜지스터(M1,M2,M3,M4)의 제어게이트에 차례로 저전압(0V)이 인가된면, 데이터는 메모리셀(M1)에서 메모리셀(M4)까지 순차적으로 독출된다.As shown in FIG. 8, when low voltage (0V) is sequentially applied to the control gates of the memory cell transistors M1, M2, M3, and M4 in the NAND cell block B11, data is transferred from the memory cell M1 to the memory cell. It is sequentially read out up to (M4).
워드선(WL11)에 0V가 인가되어 대응하는 트랜지스터(M1)가 선택되면, 다른 워드선(WL2WL3,WL4)에 5V가 인가되고 있기 때문에 셀트랜지스터(M2∼,4)가 턴온된다. 선택된 셀트랜지스터(M1)는 그 임계치가 포지티브인 상태에서 오프상태로 되고, 선택 임게치가 네가티브인 상태에서 온상태로 된다. 따라서, 선택된 메모리셀(M1)을 포함하는 셀블럭(B11)을 통해 전류가 흐르는지 또는 흐르지 않는지는 오직 데이터기록상태에 따라 결정된다. 메모리셀(M1)이 선택된 때, NAND셀 블록(B11)을 통해 전류가 흐르는지 또는 흐르지 않는지를 검출함으로써, 메모리셀(M11)내에 저장된 데이터를 판별할 수 있게 된다. 독출에 대한 상기방식은 다른 셀(M2∼M4)에서도 적용된다.When 0V is applied to the word line WL11 and the corresponding transistor M1 is selected, the cell transistors M2 to 4 are turned on because 5V is applied to the other word lines WL2WL3 and WL4. The selected cell transistor M1 is turned off when its threshold is positive, and is turned on when the selection threshold is negative. Therefore, whether or not current flows through the cell block B11 including the selected memory cell M1 is determined only depending on the data writing state. When the memory cell M1 is selected, it is possible to discriminate the data stored in the memory cell M11 by detecting whether a current flows through the NAND cell block B11 or not. The above manner of reading also applies to other cells M2 to M4.
이러한 구성에 의해 데이터의 동시소거와 선택적인 기록을 효과적으로 수행할 수 있다. 특히, 데이터기록모드에서 상기한 바와같이 전압을 인가하는 이러한 특별한 기법을 채용함으로써 신뢰성이 향상된 효과적인 데이터기록/소거동작의 수행이 가능하게 된다. 또한, 예컨대 NAND셀 브럭(B11)에서 콘택트홀(30)로부터 가장 먼 메모리셀(M4)은 가장 먼저 기록되고, 그후 메모리셀(M3,M4)이 순차적으로 기록되며, 마지막으로 콘택트홀(30)에 가장 가까운 메모리셀(M1)이 기록된다. 이 때문에, 한번 기록된 셀데이터는 이어지는 기록 동작동안 소멸되거나 소거되지 않게 되는 바, 이것은 EEPROM동작의 신뢰성을 크게 향상시키게 된다. 예컨대, 메모리셀(M1∼M4)중 어느 한 개의 논리 "1"의 데이터가 기록된 후에 논리 "0"의 데이터가 메모리셀(M4)에 기록되면, 셀(M1∼M4)내에 포함된 데이터"1"이 저장된 셀을 강제적으로 데이터소거모드로 설정되어 바람직하지 않게 데이터가 소거된다. 이러한 바람직하지 않은 현상은 상술한 셀기록 시퀀스의 데이터 기록동작을 수행함으로써 방지될 수 있다.This configuration can effectively perform simultaneous erasing and selective recording of data. In particular, by employing such a special technique of applying a voltage as described above in the data recording mode, it becomes possible to perform an effective data recording / erase operation with improved reliability. Further, for example, in the NAND cell block B11, the memory cell M4 furthest from the
EEPROM은 각가 제9도에 나타낸 바와 같은 단면구조를 갖는 혼합구조의 메모리셀을 사용하도록 변형될 수 있는바, 여기서 제2게이트절연층(44)은 제어게이트(42)로부터 부유게이트(38)의 전기적 절연을 위해 채택된 것으로서, 열산화층(44a)과 실리콘질화층(44b) 및 열산화층(44c)의 적층구조로 이루어져 있다.The EEPROM can be modified to use a memory cell of a mixed structure, each having a cross-sectional structure as shown in FIG. 9, where the second
제1게이트절연층(40)은 20㎚의 두께를 갖고, 층(44a,,44b,44c)의 적층구조도 20㎚의 두께를 갖는다. 이러한 구성에 의해 각 메모리셀(Mi)은 결합캐패시턴스(Cfs)가 결합캐패시턴스(Cfc)보다 작게 형성될 수 있다.The first
제10도를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 EEPROM은 래치회로보다 더 큰 용량을 갖는 부가적인 데이터버퍼 메모리부를 구비한 것을 특징으로 하고, 이 데이터버퍼 메모리부는 효과적으로 페이지모드 데이터어드레싱을 수행하기 위해 래치회로에 인가된 데이터를 순차적으로 저장하기 위해 채택된 것이다.Referring to FIG. 10, the EEPROM according to the second embodiment of the present invention has an additional data buffer memory section having a larger capacity than the latch circuit, and this data buffer memory section effectively implements page mode data addressing. It is adopted to sequentially store the data applied to the latch circuit to perform.
제10도에 나타낸 바와같이, 제1실시예와 거의 마찬가지로 메모리셀부(80)는 행디코더(82)와 감지증폭기(84) 및 열디코더(86)와 결합되어 있다. 제11도에 나타낸 바와같이, 메모리셀부(80)는 병렬 비트선(BL1,BL2,…,BLm; 본 실시예에서는 m=256)과 병렬 워드선(WL1,WL2,…)의 교차점에 위치한 메모릿셀(M1,M2,…)로 구성되어 있다. 셀블럭(Bij)에 포함된 메모리셀 트랜지스터는 상술한 실시예와 마찬가지로 "NAND셀"구조를 구성하기 위해 직렬접속되어 있다. 상기 메모리셀 트랜지스터(M1,M2,…,M4)의 직렬 어레이는 일단이 제1선택트랜지스터(QS1)를 거쳐 대응하는 비트선(BL1)에 접속되어 있고, 감지증폭기부(84)는 출력전압을 검출하기 위해 비트선(BL)에 접속되어 있으며, 셀트랜지스터(M1,M2,…,M4)의 직렬어레이는 타단이 제2선택트랜지스터(SQ2)를 거쳐 기판전위(Vs)에 접속되어 있다.As shown in FIG. 10, the memory cell portion 80 is coupled to the
래치회로(88)는 메모리셀(80)에 입력되는 입력데이터나 메모리셀부(80)에서 출력되는 출력데이터를 일시적으로 저장하기 위해 열디코더(86)에 접속되어 있다. 상기 래치회로(88)는 메모리셀부(80)의 비트선(BL)의 개수에 대응하는(같은)래치용량을 갖고 있는데, 이 래치용량은 비트선수보다 더 적어도 된다. 예컨대, 데이터입력동작이 4입력 부동작(four input sub-operations)으로 시분할되면, 래치회로(88)의 용량은 비트선수의 1/4로 감소된다. 어드레스신호단(91)을 갖춘 행어드레스버퍼(90)는 행디코더(82)에 접속되고, 어드레스신호단(93)을 갖춘 열어드레스버퍼(92)는 열디코더(86)에 접속되어 있다. 입력데이터는 데이터입력버퍼(94)를 거쳐 I/O 선단으로부터 래치회로(88)에 인가되고, 래치회로(88)로부터의 출력데이터는 I/O감지증폭기(96)와 데이터출력버퍼(98)를 거쳐 I/O선단에 공급된다.The
SRAM(static random access memory ; 100)은 데이터 입력버퍼(94)와 래치회로(88)t이에 부가적으로 설치되어 있는데, 이 SRAM(100)은 래치회로(88)보다 더 큰 메모리용량을 갖고 있다. 본 실시예에서, 상기 SRAM(100)은 256×4비트[비트선(BL)의 갯수와 각 NAND셀 블록(Bij)내에 포함된 메모리셀(M1∼M4)의 갯수의 곱] 또는 1K비트의 메모리용량을 갖는다. 즉, SRAM(100)은 NAND셀에서 스테이지(STAGE)의 갯수에 대응하는 갯수(본 실시예에서는 4)의 스태틱 메모리셀의 직렬어레이를 갖춘 스태틱 메모리셀 매트릭스를 갖추고 있는데, 각 어레이는 비트선(BL)의 갯수에 대응하는 페이지길이를 갖는다.A static random access memory (SRAM) 100 is additionally provided between the
제12도에 나타낸 타이밍챠트를 참조하여 페이지모드에서 EEPROM의 데이터 어드레싱동작을 설명한다.The data addressing operation of the EEPROM in the page mode will be described with reference to the timing chart shown in FIG.
제12도에 있어서,는 그 레벨이 "L"일 때 EEPROM을 이네이블시킬 수 있는 칩이네이블신호이고,는 그 레벨이 "H"일 때 기록모드가 되도록 하는 출력이네이블신호이며,는 그 레벨이 "H"에서 "L"로 바뀔 때 어드레스데이터의 입력을 허락하고 다시 "H"로 되면 입력데이터의 입력을 허락하는 기록이 네이블신호이다.는 기록동작동안 "L"로 되고 메모리가 기록동작 등에 있다는 것을 외부에 알리는 대기/작업(Ready/Busy)신호이다. 제10도에 도시된 SRAM(100)이 설치되어 있지 않은 것으로 가정하면, 1페이지(본 실시예에서는 비트선의 개수, 즉 256)에 대응하는 횟수만큼 기록이네이블신호()가 "H"→"L"→"H"의주기를 반복함으로써 고속으로 데이터를 기입하는 것이 가능하게 된다. 1페이지의 데이터는 비트선에 접속된 래치회로(88)에 저장되고, 이렇게 래치된 데이터는 비트선에 전송되어 어드레스 데이터에 의해 지정된 메모리셀로 기록되는바, 이는 잘 알려진 페이지모드동작이다. 예컨대, 페이지모드를 사용하지 않고 256비트의 데이터를 모두 기록하기위해서는, 소거시간이 10msec이고 기록시간이 10msce×256인 경우에 2.5sec가 걸린다. 한편, 페이지모드를 사용하면 256비트의 데이터를 기입하는데 걸리는 시간은(1μsec×256+10msec)=20.2msec가 된다. 그 결과, 데이터기록속도면에서 125배 만큼 증가하게 된다.In Figure 12, Is the chip enable signal that enables EEPROM when the level is "L", Is the output enable signal to enter the recording mode when the level is "H", When the level changes from "H" to "L", the write signal allows the input of the address data, and when the level goes back to "H 기록, the record is the enable signal. Is a ready / busy signal during the write operation to notify the outside that the memory is in write operation or the like. Assuming that the
본 실시예에 의하면, 제10도에 나타낸 바와같이 상기 SRAM(100)이 래치회로(88)와 함께 설치되는데, 상기한 바와같이 상기 SRAM(100)은 1페이지(256비트)×NAND셀(4)의 스테이지수, 즉 1K비트의 용량을 갖고 있다.According to this embodiment, as shown in FIG. 10, the
이는 페이지모드를 이용함으로써 상기 SRAM(100)의 어느 어드레스를 랜덤하게 데이터를 기록하는 것이 가능하게 된다. 즉, 먼저 상기 SRAM(100)에 1K비트의 데이터를 기록하기 위해서는 기록이네이블신호()의 "H"→"L"→"H"주기가 256×4회 반복된다. 상기 SRAM(100)으로 기록되는 데이터에서 먼저 M41,M42,…,M4n(n=256)의 1페이지 데이터가 래치회로(88)로 전송되고, 이렇게 전송된 1페이지 데이터는 상술한 동작방법에 따라 제11도의 워드선(WL4)을 따라 256개의 메모리셀로 동시에 기록된다. 그후, M31,M32,…,M3n의 1페이지 데이터가 상기 SRAM(100)에서 래치회로(88)로 전송되어 워드선(WL3)을 따라 256개의 메모리셀에 동시에 기록된다. 이와같이, SRAM(100)에 저장된 1K비트의 데이터가 순차적으로 래치회로(88)에 기록된다.This makes it possible to write data randomly to any address of the
상기 SRAM(100)이 설치되어 있지 않은 경우, 페이지모드에서 상기한 바와같이 1페이지 데이터를 기록하기 위해서는 20.2msec가 걸리고, 1K 비트를 기록하기 위해서는 20.2(msec)×4=80.8msec가 걸린다. 한편, 1K비트 용량의 상기 SRAM(100)이 설치된 실시예에 의하면, 페이지모드에서 1K비트를 기록하기 위해 필요한 시간은 256비트의 외부데이터를 기입하는데 필요한 시간(1μsec×256)+소거시간(10msec)+기록시간(10×4), 즉 50.2msec이다(이러한 접속은 데이터소거를 오직한번만 수행함). 즉, 상기 SRAM(100)을 설치함으로서 기록시간을 약 62% 감소시킬수 있게 된다.When the
상기한 바와같이, 본 실시예는 상기 실시예의 경우에서와 같이 기판과 부유게이트사이의 터널전류에 의해 기록과 소거동작을 수행하는 메모리셀의 NAND셀구조에 의해 고신뢰성을 갖는 EEPROM을 제공할 수 있게 된다. 또한, 래치회로(88)와 함께 1페이지보다도 더 큰 용량을 갖는 버퍼 SRAM을 설치함으로써 페이지모드에서 데이터기록을 더욱 고속으로 할 수 있게 된다. 상술한 실시에들에 의하면, 4개의 메모리셀이 한 개의 NAND셀을 구성하도록 직렬로 접속되어 있지만, 한 개의 NAND셀을 구성하는 메모리셀의 갯수는 4개로 제한되는 것은 아니다. NAND셀에서 메모리셀의 갯수를 증가시킴에 따라 페이지모드에서 데이터기록을 더욱 고속으로 할 수 있게 되는바, 8개의 메모리셀은 데이터기록속도를 56% 증가시키게 된다. 그리고, 출력데이터를 위한 버퍼메모리를 설치해도 된다.As described above, this embodiment can provide an EEPROM having high reliability by the NAND cell structure of the memory cell which performs the write and erase operations by the tunnel current between the substrate and the floating gate as in the case of the above embodiment. Will be. In addition, by providing a buffer SRAM having a capacity larger than one page together with the
상기 제2실시예의 또다른 중요한 특징은 각 NAND셀 블록(Bij)에 2개의 선택 트랜지스터(QS1,QS2)가 설치되어 있는 점이다. 전형적인 예로서 NAND셀블럭(B1)의 횡단면이 제13도에 도시되어 있다.Another important feature of the second embodiment is that two select transistors QS1 and QS2 are provided in each NAND cell block Bij. As a typical example, the cross section of the NAND cell block B1 is shown in FIG.
제13도에서 제1실시예의 도면인 제4도와 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 붙히고, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 그리고, 제1선택트랜지스터(QS1)와 제2선택트랜지스터(QS20에 접속된 배선은 각가 "SG1"가 "SG2"로 표기한다. 제13도에 낱낸 바와같이, 선택트랜지스터(QS2)는 기판(32)상에 형성되어 게이트로서 기능하는 도전층(110)과, 게이트(110)와 자기정합적으로 기판(32)의 표면부에 형성된 불순물이 다량 도프된 N형 확산층(58,112)으로 이루어져 있는데, N+층(58)은 기판전위(접지전위; VS)에 접속되어있다.In FIG. 13, the same reference numerals are attached to the same parts as FIG. 4, which is the drawing of the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. The wirings connected to the first select transistor QS1 and the second select transistor QS20 are denoted by the values 'SG1' and 'SG2', respectively. As shown in FIG. 13, the selection transistor QS2 is a
제2선택트랜지스터(QS2)는 데이터가 기록된 기록셀의 임계전압이 변동할 때에도 NAND셀 어레이에 어떠한 전류흐름경로의 생성을 방지하기 위해 설치된 것이다. 즉, 데이터가 기록된 셀에서 임계전압 레벨이 변동하면, 제2선택트랜지스터(QS2)가 비도통상태로 되어 NAND셀 어레이가 칩기판전압과 절연되도록 함으로써 전류흐름경로가 생성되는 것을 방지하게 된다. 필요할 경우에는 제2선택트랜지스터(QS2)가 제1선택트랜지스터(QS1)와 동시에 비도통상태로 된다.The second selection transistor QS2 is provided to prevent the generation of any current flow path in the NAND cell array even when the threshold voltage of the recording cell in which data is written varies. That is, when the threshold voltage level changes in the cell in which data is written, the second selection transistor QS2 is in a non-conducting state, and the NAND cell array is insulated from the chip substrate voltage, thereby preventing generation of a current flow path. If necessary, the second selection transistor QS2 is in a non-conductive state at the same time as the first selection transistor QS1.
제14도에 나타낸바와같이 EEPROM이 동시소거모드로 되면, 제1 및 제2선택트랜지스터(QS1,QS2)의 게이트에는 각각 "L"레벨(0V)의 게이트제어신호가 공급된다. 따라서, 선택트랜지스터(QS1,QS2)는 NAND셀 블록(B1)내에 메모리셀 트랜지스터(M1∼M4)의 직렬어레이가 대응하는 비트선(BL1)으로부터 전기적으로 분리되도록 비도통상태로 된다. 즉, NAND셀 트랜지스터(M1∼M4)의 드레인 및 소오스용위 N+확산영역(48,50,52,54,56,58,112)이 모드 전기적으로 부유상태로 되어, 기판전위(Vs)로의 접속이 완전히 금지된다. 이러한 상태에서 제1실시에와 같은 동시소거동작("플래쉬 소거")이 수행된다. 이러한 구성에의해 동시소거모드에서의 잘못된 소거를 효과적으로 회피할 수 있게 되는바, 그 이유는 다음과 같다.As shown in FIG. 14, when the EEPROM enters the simultaneous erasing mode, the gate control signals of the L level (0 V) are supplied to the gates of the first and second selection transistors QS1 and QS2, respectively. Therefore, the selection transistors QS1 and QS2 are in a non-conductive state such that the series arrays of the memory cell transistors M1 to M4 in the NAND cell block B1 are electrically separated from the corresponding bit lines BL1. That is, the drain and source N + diffusion regions 48, 50, 52, 54, 56, 58 and 112 of the NAND cell transistors M1 to M4 are in the mode electrically floating state, so that the connection to the substrate potential Vs is completely made. It is prohibited. In this state, the simultaneous erase operation ('flash erase') as in the first embodiment is performed. This configuration makes it possible to effectively avoid erroneous erasing in the simultaneous erasing mode, for the following reasons.
소거후에 메모리셀의 임계치는 데이터가 독출될 때 선택되지 않은 메모리셀의 제어게이트에 인가된 "1"레벨전압보다 낮아야하고, 기록후에 메모리셀의 임게치는 감지감도를 개선하기 위해 가능한 낮아야 한다. 본 발명에 의하면, NAND셀의 드레인 및 소오스는 소거모드에서 부유상태로 유지되면, 전자밀도가 높은 드레인가 소오스로부터 부유게이트로의 접지된 경우에 비해 적어지게 되어 임계치의 변화를 작게 할 수 있게 된다.After erasing, the threshold of the memory cell should be lower than the " 1 " level voltage applied to the control gate of the unselected memory cell when data is read out, and the threshold of the memory cell after writing should be as low as possible to improve the sensitivity. According to the present invention, when the drain and the source of the NAND cell remain in the floating state in the erase mode, the drain having a high electron density becomes smaller than when grounded from the source to the floating gate, so that the change in the threshold value can be made small.
제14도에 나타낸 바와같이, 이어지는 데이터기록모드에 있어서 EEPROM이 데이터기록모드에 있을 때 제1 및 제2선택트랜지스터(QS1,QS2)의 게이트에는 "H"레벨(23V)의 게이트제어신호가 공급된다. 따라서, 선택트랜지스터(QS1,QS2)는 NAND 셀 블록(B1)내에 메모리셀 트랜지스터(M1∼M4)의 직렬어레이를 대응하는 비트선(BL1)과 기판전위(Vs)에 접속하기 위해 도통상태로 된다. 이러한 상태에서 제1실시예에서와 마찬가지의 기록동작을 수행한다.As shown in FIG. 14, in the following data write mode, when the EEPROM is in the data write mode, the gate control signals of the H level (23 V) are supplied to the gates of the first and second select transistors QS1 and QS2. do. Therefore, the selection transistors QS1 and QS2 are brought into a conductive state to connect the serial array of the memory cell transistors M1 to M4 to the corresponding bit line BL1 and the substrate potential Vs in the NAND cell block B1. . In this state, the same recording operation as in the first embodiment is performed.
여기서, 선택트랜지스터(QS1,QS2)에 인가되는 게이트제어신호 "H"레벨과, 선택되지 않은 셀(또는 복수의 셀)에 접속된 각 워드선에 인가되는 전압(Vwi)의 "H"레벨은 각각 23V까지 상승하게 되는데, 이 값은 소거상태에서 비트선전압(Vbit)과 메모리셀(M1)의 임계치의 합이다. 먼저, t2와 t3사이의 간격에서 메모리셀(M4)은 워드선(WL4)에만 "L"레벨전압이 인가됨에 따라 선택된다. 이때, "H"레벨전압(Vbit)은 대응하는 비트선(B1)에 인가된다. 이러한 상태에서 "H"레벨전압은 선택트랜지스터(QS1)와 메모리셀(M1∼M3)의 각각은 제어게이트와 기판사이에 전계가 인가되지 않으므로 소거상태로 유지된다. 메모리셀(M4)로의 데이터기록에 있어서, 비트선(BL1)에 "L"레벨전압(Vbit)이 인가되면 데이터는 바뀌지 않은 상태로 유지되는데, 이는 논리 "0"데이터의 기록을 의미한다. 이러한 데이터기록동작은 메모리셀(M4,M3,M2,M1)의 순서, 즉 콘택트홀(30)과 비트선(BL1)으로부터의 거리순서대로 수행되는데, 콘택트홀(30)로부터 가장 먼 메모리셀(M4)에서 시작되는 것을 근본적으로 이전의 실시예와 마찬가지이다.Here, the gate control signal 'H' level applied to the selection transistors QS1 and QS2 and the 'H' level of the voltage Vwi applied to each word line connected to an unselected cell (or a plurality of cells) are Each rises to 23V, which is the sum of the bit line voltage Vbit and the threshold of the memory cell M1 in the erased state. First, in the interval between t2 and t3, the memory cell M4 is selected as the LV level voltage is applied only to the word line WL4. At this time, the HH level voltage Vbit is applied to the corresponding bit line B1. In this state, the HV level voltage is maintained in the erased state because no electric field is applied between the control transistor and the substrate in each of the selection transistor QS1 and the memory cells M1 to M3. In the data writing to the memory cell M4, when the L level voltage Vbit is applied to the bit line BL1, the data remains unchanged, which means writing the logical L0 data. This data write operation is performed in the order of the memory cells M4, M3, M2, and M1, that is, in the order of the distance from the
데이터독출모드에 있어서, 제1 및 제2선택트랜지스터(QS1,QS2)의 게이트에는 각각 "H"레벨(23V)의 게이트제어신호가 인가된다. 따라서, 선택트랜지스터(QS1,QS2)는 NAND셀 블록(B1)내의 메모리셀 트랜지스터(M1∼M4)의 직렬어레이를 대응하는 비트선(BL1)과 기판전위(Vs)에 접속시키기 위해 도통상태로 된다. 예컨대, 메모리셀(M3)로부터 독출하기 위해 "L"레벨전압(0V)이 메뫼셀(M3)의 접속된 워드선(WL3)에 인가되고, 선택되지 않은 셀트랜지스터(M1,M2,M4)를 온상태로 할 정도로 고전압이 이들 메모리셀(M1,M2,M4)에 접속된 워드선(WL1,WL2,WL4)에 인가된다. 따라서, NAND셀 블록(B1)내로 전류가 흐르는지 또는 흐르지 않는지를 검출함으로써 선택된 메모리셀(M3)내에 저장된 데이터가 논리 "1"데이터인지 논리 "0"데이터인지를 판정할 수 있게된다.In the data read mode, gate control signals of the H level (23 V) are applied to the gates of the first and second selection transistors QS1 and QS2, respectively. Therefore, the selection transistors QS1 and QS2 are brought into a conductive state to connect the series array of the memory cell transistors M1 to M4 in the NAND cell block B1 to the corresponding bit line BL1 and the substrate potential Vs. . For example, the LV level voltage 0V is applied to the connected word line WL3 of the memocell M3 to read from the memory cell M3, and the unselected cell transistors M1, M2, and M4 are applied. The high voltage is applied to the word lines WL1, WL2, and WL4 connected to these memory cells M1, M2, and M4 to the ON state. Therefore, by detecting whether or not current flows in the NAND cell block B1, it is possible to determine whether the data stored in the selected memory cell M3 is
제15도는 본 실시예의 EEPROM에 있어서, NAND셀 블록(Bi)의 소거 및 기록특성을 나타낸 도면이고, 동 도면에서 실선은 본 실시예 장치의 측정된 데이터를 나타내고, 점선은 소거모드에서 턴오프되어 셀블럭(Bi)을 기판전위(Vs)로부터 절연시키는 제2선택트랜지스터(QS2)가 없을 경우의 비교용 장치의 측정데이터를 나타낸 것이다. 이에 따라, 기판전위(Vs)로부터 NAND셀 블록(Bi)이 전기적으로 분리된다. 상기 실시예 장치와 비교용 장치는 기록태에서는 동일하다. 점선(14)으로 나타낸 것으로부터 명백히 알 수 있듯이 비교용 장치의소거특성은 포지티브방향으로 크게 변화하는데, 이러한 큰 변화는 NAND셀 어레이의 소오스와 드레인으로부터 전자의 주입에 기인한 것이다. 그 반대에, 실시예 장치의 소거특성을 변화는 실선(116)으로 나타낸 바와같이 포지티브장향으로 작게 변화한다.FIG. 15 is a diagram showing the erasing and writing characteristics of the NAND cell block Bi in the EEPROM of this embodiment, in which the solid line represents the measured data of the device of this embodiment, and the dotted line is turned off in the erase mode. The measurement data of the comparison device in the case where there is no second selection transistor QS2 that insulates the cell block Bi from the substrate potential Vs is shown. Thus, the NAND cell block Bi is electrically separated from the substrate potential Vs. The device of the embodiment and the comparison device are the same in the recording state. As is apparent from the dotted
본 실시예에 의하면, 동시소거모드에서 셀블럭을 기판전위(Vs)로부터 강제적으로 절연시킴으로써 셀블럭이 전기적 부유상태로 되도록 하여 기판표면의 반전된 층으로부터만 전자의 주입을 허용하고, NAND셀 어레이의 소오스와 드레인으로부터 전자의 주입을 방지하는 것이 가능하다. 이 때문에, 셀임계치의 포지티브변동(positive shift)을 최소화할 수 있게 된다.According to the present embodiment, in the simultaneous erase mode, the cell block is forcibly insulated from the substrate potential (Vs) so that the cell block is in an electrically floating state to allow the injection of electrons only from the inverted layer on the surface of the substrate. It is possible to prevent the injection of electrons from the source and the drain. For this reason, it is possible to minimize the positive shift of the cell threshold.
따라서, "O"상태에서 셀임계치는 비교적 낮게 유지되므로 독출시에 선택되지 않은 셀의 제어게이트에 인가되는 전압을 낮아지게 할 수 있다. 선택되지 않은 셀에서 제어게이트전압이 독출을 위해 높아지게 될 때 발생할 수도 있는 잘못된 소거는 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 이는 본 발명에 따른 동시소거동작이 높은 신뢰성을 갖고 있다는 것을 의미한다.Therefore, since the cell threshold is relatively low in the 'O' state, it is possible to lower the voltage applied to the control gate of the cell which is not selected at the time of reading. In an unselected cell, false erasure that may occur when the control gate voltage becomes high for reading can be effectively prevented. This means that the simultaneous erasing operation according to the present invention has high reliability.
제16도에 나타낸 바와같이, 제2선택트랜지스터(QS2)가 비트선(BL)에 접속된 NAND셀 블록(B1,B2,…,Bn)에 공통으로 되게 변형할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 소거모드시에 각 NAND셀 블록(B1)의 제1선택트랜지스터(QS1)와 공통 선택트랜지스터(QS2)는 제17도에 나타낸 바와 같이 "L"레벨전압(0V)이 동시에 공급되어 비도통상태로 된다. 이러한 경우도 상술한 실시에와 마찬가지의 잇점을 얻을수 있게 된다.As shown in FIG. 16, the second select transistor QS2 can be modified to be common to the NAND cell blocks B1, B2, ..., Bn connected to the bit line BL. According to this configuration, in the erase mode, the first select transistor QS1 and the common select transistor QS2 of each NAND cell block B1 are simultaneously supplied with the 'L' level voltage (0V) as shown in FIG. And become non-conductive. In this case as well, the same advantages as in the above-described embodiments can be obtained.
제18도에는 행드코더 (16,82)용으로 적합한 실제의 주변회로배열(120)이 도시되어 있다. 이러한 구성에 있어서 각 NAND셀 블록(Bi)에 포함된 메모리셀의 개수는 8개로 선택되어 있는바, 이 경우 제19도에 나타낸 바와 같이 각 ANND셀 어레이는 메모리셀 트랜지스터(M1∼M8)를 갖고 있다.18 shows an actual
제18도에 나타낸 바와같이, 디코더회로(120)는 8비트 NAND셀 블록(Bi:예컨대 B1)을 수용하기 위해 8개의 1비트 디코더(D1∼D8)를 포함하고, 이 디코더(D1∼D8)는 NAND셀 어레이(B1)에서 셀트랜지스터(M1∼M8)중 1개의 셀트랜지스터를 지정한다. 각 디코더(Di)는 3입력 NAND게이트(G10와 인버터(I1) 및 2입력 NOR게이트(G2,G3)의 직렬회로로 이루어지고, 각 디코더(Di)의 출력노드(Ni)는 인버터(I2,I3,I4)를 통해 대응하는 메모리셀 트랜지스터(Mi)의 제어게이트(CGi)에 접속되어 있다. 상기 3입력 NAND게이트(G1)의 입력은 어드레스 데이터(a1,a2,a3)를 인가받도록 접속되어 있는데, 이 각각의 어드레스 데이터(a1,a2,a3)는 논리 "1"레벨이나 또는 논리 "0"레벨을 갖는다. 어드레스 데이터(a1,a2,a3)에서 논리 "1"과 "0"레벨의 조합은 디코더(D1∼D8)의 인버터(I1)중 1개가 논리 "1"레벨을 발생시키도록 되어 있다.As shown in FIG. 18, the
각 디코더(Di)와 NOR게이트(G20에는 인버터(I1)의 출력신화 기록제어신호(*****)가 공급되고, NOR게이트(G3)에는 NOR게이트(G2)의 출력신호와 소거제어신호(E)가 공급된다. 제1스테이지 디코더(D1)의 출력노드(N1)는 제2스테이지 디코더(D2)에 있는 NOR게이트(G2)의 한쪽입력에 기록신호를 공급하기 위해 접속되어 있고, 각 디코더(Di)의 출력신호는 3개의 인버터(I2,I3,I4)의 종속접속을 통해 대응하는 메모리셀 트랜지스터(Mi)의 제어게이트(CGi)에 공급된다.Each decoder Di and the NOR gate G20 are supplied with an output myth recording control signal ***** of the inverter I1, and the NOR gate G3 is output with an NOR gate G2 and an erase control signal. (E) is supplied.The output node N1 of the first stage decoder D1 is connected to supply a recording signal to one input of the NOR gate G2 of the second stage decoder D2, The output signal of the decoder Di is supplied to the control gate CGi of the corresponding memory cell transistor Mi through the cascade connection of the three inverters I2, I3, I4.
상기와 같이 구성된 디코더회로(120)를 사용하여 제19도에 나타낸 NAND셀 블록(Bi)에 기록하기 위해서는, 먼저 어드레스 데이터(a1,a2,a3)가 외부에서 디코더회로(120)에 인가된다. 여기서, 제20도에 나타낸 바와같이 어드레스 데어터(a1,a2)는 논리 "H"레벨을 갖고, 어드레스 데이터(a3)는 논리 "L"레벨을 갖는 것으로 가정한다. 기록제어신호()는 논리 "L"레벨로 되고, 소거제어신호(E)는 기록제어신호()가 "L"레벨로 바뀌기 전에 논리 "L"레벨로 된다.In order to write to the NAND cell block Bi shown in FIG. 19 using the
어드레스 데이터(a3)가 "L"레벨상태이므로, 출력노드(N1)에서 논리 "H"레벨의 출력신호가 발생되지 않기 때문에 디코더(D1)는 선택되지 않는다. 이 출력신호는 인버터(I2,I3,I4)를 통해 셀트랜지스터(M1)에 공급되어 제어게이트(CG1)를 "H"레벨로 만들고, 디코더(D1)의 출력신호는 다음의 디코더(D2)의 NOR게이트(G2)에 인가된다.Since the address data a3 is at the L level level, the decoder D1 is not selected because no output signal of the logical L level is generated at the output node N1. This output signal is supplied to the cell transistor M1 through the inverters I2, I3, and I4 to bring the control gate CG1 to the " H " level, and the output signal of the decoder D1 is connected to the next decoder D2. It is applied to the NOR gate G2.
제18도에 나타낸 바와 같이, 디코더(D2)가 선택되지 않도록 어드레스(a1,a2,)가 인가되어 그 출력노드(N2)에서는 "L"레벨의 출력신호가 발생된다. 따라서, 메모리셀 트랜지스터(M2)의 제어게이트(CG2)는 "H"로 되고, 또한 디코더(D20의 출력신호는 다음의 디코더(D3)에 인가된다. 마찬가지로, 디코더(Di)에는 이전의 디코더(Di-1)의 출력신호와 그자체 입력어드레스 데이터가 공급된다. 모든 디코더는 선택된 메모리어드레스가 도착할 때까지 논리 "L"레벨의 출력신호를 발생시킨다.As shown in Fig. 18, the addresses a1, a2, ) Is applied to the output node N2 to generate an output signal of the L level. Therefore, the control gate CG2 of the memory cell transistor M2 becomes HH and the output signal of the decoder D20 is applied to the next decoder D3. Similarly, the decoder Di has a previous decoder ( The output signal of Di-1) and its own input address data are supplied, and all decoders generate an output signal of logic " L " level until the selected memory address arrives.
상기 예에 의하면, 디코더(D5)에는 모두"H"레벨인 어드레스 데이터(a1,a2,a3)가 공급되는데, 그러면 디코더(D5)는 선택상태로 된다. 이때, 이전의 디코더(D4)의 출력노드(N4)의 전위가 "L"이므로 디코더(D5)의 출력노드(N5)의 전위는 "H"로 된다. 그리고, 다음의 디코더(D6)가 선택되지 않더라도 이전의 디코더(D5)의 "H"레벨출력신호가 기록제어신호로서 디코더(D6)의 NOR게이트(G2)에 인가되므로 출력노드(N6)는 "H"레벨의 전위로 된다. 계속되는 디코더(D7,D8)의 출력노드(N7,N8)에도 마찬가지로 된다.According to this example, the decoder D5 is supplied with address data a1, a2, a3, all of which are < RTI ID = 0.0 > H 'level, < / RTI > At this time, since the potential of the output node N4 of the previous decoder D4 is L, the potential of the output node N5 of the decoder D5 becomes H. Even though the next decoder D6 is not selected, the output level N6 of the previous decoder D5 is applied to the NOR gate G2 of the decoder D6 as a recording control signal. It becomes the potential of H 'level. The same applies to the output nodes N7 and N8 of the subsequent decoders D7 and D8.
이러한 방법에 있어서, 제20도에 나타낸 바와 같이 선택된 메모리셀(M5)의 드레인측에 배치된 메모리셀(M1∼M4)의 제어게이트(CG1∼CG4)는 모두 "H"레벨신호가 인가되고, 여기서 메모리셀(M5)의 제어게이트(CG5)와 선택된 메모리셀(M5)의 소오스측에 배치된 메모리셀의 제어게이트(CG6∼CG8)에는 모두 "L"레벨신호가 인가된다. 비트선(BL)에 "H"레벨신호가 인가될 때, 메모리셀(M1∼M4)의 채널은 도전되고, 각 메모리셀(M4∼M4)의 제어게이트와 기판사이에 고전계가 인가된다. 그 결과, 부유게이트에 축적된 전자가 터널효과에 의해 기판으로 방전됨으로써 메모리셀(M1∼M4)로 "1"데이터가 기록된다. 선택된 메모리셀 (M5)의 소오스측에 배치된 메뫼셀(M6∼M8)에서 제어게이트와 기판사이에는 전게가 인가되지 않으므로 이미 기록된 데이터는 파괴되지 않는다.In this method, as shown in FIG. 20, the HH level signal is applied to all of the control gates CG1 to CG4 of the memory cells M1 to M4 arranged on the drain side of the selected memory cell M5. The L level signal is applied to both the control gate CG5 of the memory cell M5 and the control gates CG6 to CG8 of the memory cells arranged on the source side of the selected memory cell M5. When the H level signal is applied to the bit line BL, the channels of the memory cells M1 to M4 are conductive, and a high electric field is applied between the control gate and the substrate of each of the memory cells M4 to M4. As a result, electrons accumulated in the floating gate are discharged to the substrate by the tunnel effect, whereby # 1 data is recorded in the memory cells M1 to M4. In the memocells M6 to M8 arranged on the source side of the selected memory cell M5, no electric charge is applied between the control gate and the substrate, and thus the data already recorded is not destroyed.
제18도의 디코더회로(120)에서 소거제어신호(E)가 "H"로 되면, 디코더(D1∼D8)의 출력노드(N1∼N8)가 "L"레벨로 되어 메모리셀(M1∼M8)의 제어게이트(CG1∼CG8)에는 "H"레벨이 인가된다. 이러한 상태에서 비트선(BL1)이 "L"로 되면, 각 메모리셀(M1∼M8)내에서 기판으로부터 부유게이트로 전자가 주입되어 전체 소거가 수행된다.In the
한편, 디코더 회로(120)는 제21도에 나타낸 바와 같이 변형할 수 있는바, 변형된 디코더회로(130)는 기준어드레스신호(V0,V1,V2,V3)와 입력어드레스 데이터(a1,a2,a3)를 비교하여, 이 비교결과에 따라 제어게이트와 선택된 메모리셀(Mi)의 드레인에 배치된 메모리셀(또는 복수의 메모리셀의 제어게이트(또는 복수의제어게이트)에 "H"레벨전압을 인가하고, 선택된 메모리셀(Mi)의 소오스측에 배치된 메모리셀(또는 복수의 메모리셀의 제어게이트(또는 복수의 제어게이트)에 "L"레벨전압을 인가하도록 구성되어 있다. 이 예에서 입력어드레스(a1,a2,a3)와 대응하는 기준어드레스(V1,V2,V3)를 비교하기 위해 감산이 이용되는데, 2진수의 감산은 피감수에 감수의 "2의 보수"를 가산함으로써 수행된다. 따라서, 기준어드레스(V0,V1,V2,V3)는다음의 표에 나타낸 바와 같이 "2의 보수"로 이루어진다.The
[표 1]TABLE 1
이렇게 이루어진 2의 보수인 기준어드레스는 입력어드레스 데이터에 가산하기 위해 사용된다. 다만, 여기에서는 기준어드레스와 입력어드레스사이의 크기관계만이 필요하고 계산결과 그 자체에는 주의를 기울일 필요는 없다. 따라서, 가산기의 캐리(carry)발생부에 주의를 기울여야 한다. 입력어드레스의 최하위 비트(a1)와 디코더 어드레스이 최하위 비트(V3)는 반가산기의 캐리발생부에 인가된다. 상기 반가산기의 출력과 다음의 하위 비트(a2) 및 다음의 하위비트(V2)는 전가산기의 캐리발생부에 인가된다. 마찬가지로, 전가산기의 캐리발생부는 제어게이트(CG1∼CG8)의 레벨을 결정하기 위해 사용된다. 메모리셀(M5)이 이전의 실시예와 마찬가지로 기록된다고 가정하면, 이때 입력어드레스는 a1="H", s2="H", s3="L"로 된다. 이것은 3자리의 2진수 "001"로 간주되어 디코더 어드레스(V1,V2,V3)에 가산된다. 그 가산의 결과 "H"레벨전압이 제어게이트(CG1∼CG)에 인가되고, "L"레벨전압이 제어게이트(CG5∼CG8)에 인가된다. 여기서 V0는 최상위 비트까지의 계산한 결과의 캐리가 포지티브인지 네가티브인지를 검출하기 위해 사용된다.The two's complement reference address is used to add to the input address data. In this case, however, only the size relationship between the reference address and the input address is required, and the calculation result itself does not need attention. Therefore, attention should be paid to the carry generation of the adder. The least significant bit a1 of the input address and the least significant bit V3 of the decoder address are applied to the carry generation section of the half adder. The output of the half adder and the next lower bit a2 and the next lower bit V2 are applied to the carry generation section of the full adder. Similarly, the carry generation section of the full adder is used to determine the level of the control gates CG1 to CG8. Assuming that the memory cell M5 is written in the same manner as in the previous embodiment, the input addresses are a1 = 'H', s2 = 'H', and s3 = 'L'. This is regarded as a three-digit binary number " 001 " and added to the decoder addresses V1, V2, and V3. As a result of the addition, the H level voltage is applied to the control gates CG1 to CG, and the L level voltage is applied to the control gates CG5 to CG8. Where V0 is used to detect whether the carry of the calculation up to the most significant bit is positive or negative.
제22도는 본 발명의 디코더회로(140)의 또다른 실시에에 따른 구성을 나타낸 것으로, 이 디코더회로(140)에는 (0,0,0), (0,0,1), (010), (0,1,1), (1,0,0), (1,0,1), (1,1,0), (1,1,1)의 8가지 조합신호가 입력어드레스(a1,a2,a3)로서 제공될 수 있고, 상기 그 디코더회로(140)는 입력어드레스(a1,a2,a3)의 각 조합에 대해 "H"레벨이 CG1∼CG8중 어느 한개의 인가되도록 구성되어 있다.22 shows a configuration according to another embodiment of the decoder circuit 140 of the present invention. The decoder circuit 140 includes (0,0,0), (0,0,1), (010), Eight combination signals of (0,1,1), (1,0,0), (1,0,1), (1,1,0), and (1,1,1) are input addresses (a1, a2, a3), and the decoder circuit 140 is configured such that the H level is applied to any one of CG1 to CG8 for each combination of the input addresses a1, a2, a3.
또 이 제22도에서 W는 기록제어신호를 나타내고,는 소거제어신호를 나타낸다. 이러한 구성에서 기록시에는 W="H", E="H"이 인가되는 바, 이 조건하에서 예컨대 입력어드레스신호(a1,a2,a3)로서 (0,0,0)이 인가되면 CG1∼CG7에서는 "H"레벨이 출력되는 반면에 CG8에서는 "L"레벨이 출력되므로 메모리셀(M8)이 선택되고, 입력어드레스 신호(a1,a2,a3)로서 (0,0,1)이 인가되면 CG1∼CG6에서는 "H"레벨이 출력되는 반면에 CG7과 CG8에서는 "L"레벨이 출력되므로 메모리셀(M7)이 선택되며, 입력어드레스신호(a1,a2,a3)로서 (0,1,0)이 인가되면 CG1∼CG5에서는 "H"레벨이 출력되는 반면에 CG6∼CG8에서는 "L"레벨이 출력되므로 메모리셀(M6)이 선택되고, 입력어드레스신호(a1,a2,a3)로서 (0,1,1)이 인가되면 CG1∼CG4에서는 "H"레벨이 출력되는 반면에 CG5∼CG8에서는 "L"레벨이 출력되므로 메모리셀(M5)이 선택되며, 입력어드레스신호(a1,a2,a3)로서 (1,0,0)이 인가되면 CG1∼CG3에서는 "H"레벨이 출력되는 반면에 CG4∼CG8에서는 "L"레벨이 출력되므로 메뫼셀(M4)이 선택되고, 입력어드레스(a1,a2,a3)로서 (1,0,1)이 인가되면 CG1∼CG2에서는 "H"레벨이 출력되는 반면에 CG3∼CG8에서는 "L"레벨이 출력되므로 메모리셀(M3)이 선택되며, 입력어드레스(a1,a2,a3)로서 (1,1,0)이 인가되면 CG1에서는 "H"레벨이 출력되는 반면에 CG2∼CG8에서 "L"레벨이 출력되므로 메모리셀(M2)이 선택되고, 입력어드레스신호(a1,a2,a3)에서 (1,1,1)이 인가되면 CG1∼CG8에서는 "L"레벨이 출력되므로 메모리셀(M1)이 선택된다.In FIG. 22, W denotes a recording control signal. Denotes an erase control signal. In this configuration, W = "H" and E = "H" are applied during recording. If (0,0,0) is applied as the input address signals a1, a2, a3, under these conditions, CG1 to CG7, respectively. In the CG8, the HL level is output, while in the CG8, the memory cell M8 is selected, and when (0,0,1) is applied as the input address signal a1, a2, a3, CG1 is applied. In the CG6, the HH level is output, while in CG7 and CG8, the LH level is output, so the memory cell M7 is selected, and the input address signals a1, a2, a3 are (0, 1, 0). When this is applied, the 'H' level is output from CG1 to CG5, while the 'L' level is output from CG6 to CG8, so that memory cell M6 is selected and (0, 0) as the input address signal a1, a2, a3. When 1, 1) is applied, the "H 이 level is output from CG1 to CG4, while the" L "level is output from CG5 to CG8, so memory cell M5 is selected, and the input address signals a1, a2, a3 As (1,0,0) When the CG1 to CG3 outputs the H level, the CG4 to CG8 outputs the L level, so the memocell M4 is selected and the input address a1, a2, a3 is (1, 0, When 1) is applied, the "H" level is output from CG1 to CG2, while the "L" level is output from CG3 to CG8, so memory cell M3 is selected and (1) is selected as the input address (a1, a2, a3). When, 1,0) is applied, the 'H' level is output at CG1, while the 'L' level is output at CG2 to CG8, so that memory cell M2 is selected and at input address signals a1, a2, a3. When (1, 1, 1) is applied, the " L " level is output from CG1 to CG8 so that memory cell M1 is selected.
제23도는 본 발명의 제3실시예에 따른 EEPROM에 구성된 NAND셀 블록의 횡방향에 따른 단면도를 나타낸 것으로, 이 제23도에서는 상기 제4도에서의 구성과 동일한 부분에 대해서는 제4도와 동일한 참조부호를 붙히고, 그에대한 설명은 생략하기로 한다.FIG. 23 is a sectional view along the lateral direction of a NAND cell block configured in an EEPROM according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 23, the same parts as those in FIG. 4 are referred to in FIG. Reference signs are omitted, and description thereof will be omitted.
그리고, 제23도에서 N형 확산층(150,152,154,156,158,160)이 소자분리절연층(36)에 의해 둘러싸인 기판(32)의 상부면에 형성되어 있는데, 이들 확산층(150,152,154,156,158,160)은 상기 실시예들에서와 같이 인접하는 셀트랜지스터(Mi,Mi+1)의 소오스와 드레인으로서 가능하고, 콘택트홀(30)을 통해 알루미늄 스트립(34)에 접속된 N형 확산층(150)내에는 N형 불순물이 다량 도프된 N+형 확산층(162)이 형성되어 오믹(ohmic)접촉저항이 낮게 되어 있다. 또, 상기 N형 확산층(150,152,154,156,158,160)은주변회로를 구성하는 트랜지스터의 소오스 및 드레인확산층에 비해 낮은 불순물농도를 갖는 NAND셀 트랜지스터(M1∼M4)의 소오스 및 드레인으로 된다.In FIG. 23, N-type diffusion layers 150, 152, 154, 156, 158, and 160 are formed on the upper surface of the
이어, 상기 NAND셀 트랜지스터 어레이의 제조방법에 대해 설명한다.Next, a method of manufacturing the NAND cell transistor array will be described.
먼저, 기판(32)상에 열산화층을 5∼20㎚의 두께로 적층시켜 제1게이트절연층(40)을 형성하고, 제1게이트절연층(40)상에 200∼400㎚의 두께로 다결정 실리콘층(38)을 형성하는데, 이 다결정 실리콘층(38)상에 15∼40㎚의 두께로 열산화층(44)을 퇴적시켜 제2게이트절연층을 형성하고, 이 제2제어게이트절연층(44)상에 제1선택트랜지스터(QS1)와 셀트랜지스터(M1∼M4)의 제어게이트로서 기능하게 될 다결정 실리콘층(42)을 200∼400㎚의 두께로 형성해주게 되는데, 각 메모리셀 트랜지스터(M1∼M4)의 제어게이트로(42)에는 병렬워드선(WL)이 형성되게 된다.First, a thermal oxide layer is laminated on the
여기서, 상기 제어게이트층(42)에 대해서는 채널폭 방향에 따라 인접하는 NAND셀에서의 각 메모리셀 트랜지스터(Mi)의 부유게이트층(38)에 대한 엣칭-패터닝처리 후에 형성되고, 각 셀트랜지스터(Mi)의 부유게이트층(38)과 제어게이트층(42)에 대해서도 그 채널폭 방향에 대해 동일한 엣칭마스크를 사용하여 동시에 패터닝하게 된다. 그 결과, 각 메모리셀 트랜지스터(Mi)에서 부유게이트와 제어게이트는 서로 자기정합적으로 형성되게 된다. 그리고, 게이트층을 마스크로 해서 40kV의 가속전압과 7×1014/㎠의 도우즈량으로 N형 불순물[예컨대, 인(P)]을 주입해서 소오스와 드레인 확산층(150,152,154,156,158,160)을 형성하게 되는데, 이들 확산층에서 불순물농도의 최대치는 1012/㎤ 이하로 설정되고 또한 이들 확산층은 EEPROM의 주변회로에 구성되는 트랜지스터의 소오스와 디레인층에 대한 제조공정과 독립적인 공정에서 형성된다. 이와같이 해서 형성되는 NAND셀의 각 셀트랜지스터(M1∼M4)에서 소오스 및 드레인확산층[예컨대 메모리셀 트랜지스터(M1)에서의 확산층(152,154)]은 간격(d)정도로 부유게이트층(38)과 겹치게 되는데, 이간격(D)은 0.5㎛이하로 설정된다.In this case, the
또 콘택트홀(30)에 접속되는 확산층(150)의 표면영역에는 예컨대 이온주입법에 의해 비소가 도프되어 N+층(162)이 형성되는데, 이 경우 이온주입법이 조건은 가속전압이 100kV이면서 도우즈량이 5×1015/㎠으로된다. 이어, 이온주입을 수행한 다음에 불순물의 활성화를 위해 N2가스 분위기내에서 950℃의 온도로 대략 30분동안 열처리를 수행한다.In addition, in the surface region of the
본 실시예에 의하면, NAND셀 어레이를 구성하는 트랜지스터의 소오스와 드레인은 불순물이 소량 도프된 확산층에 의해 셩성되므로 EEPROM의 기록모드에서 그 드레인층에 높은 역전압이 인가되더라도 접합브레이크다운(junction break down)의 발생을 최소화할 수 있게 되고, 또 각 셀트랜지스터에서 부유게이트(38)와 드응하는 확산층사이의 내압이 향상될 수 있게 되어 데이터기록 마아진이 개선되게 된다. 더욱이, 실리콘기판(32)에서의 불순물농도가 소오스 및 드레인 확산층에서의 불순물농도의 감소에 따라 증가하는 경우에도 NAND셀 어레이는 기생적인 전계효과 트랜지스터의 악영향으로부터 보호받을수 있게 된다.According to this embodiment, since the source and the drain of the transistor constituting the NAND cell array are formed by the diffusion layer doped with a small amount of impurities, the junction break down even if a high reverse voltage is applied to the drain layer in the write mode of the EEPROM. ), And the internal pressure between the floating
상기 실시예에서는 기록모드시 제어전압의 인가형태를 제24도에 나타낸 바와같이 변형할 수 있는데, 제24도에서 SG는 선택트랜지스터에 대한 게이트전압을 나타내고, CGi는 NAND셀 트랜지스터(Mi; 가장기본적인 예가 제4도에 도시되어 있음)에 대한 제어게이트전압을 나타내며, BL은 대응하는 비트선상의 전위를 나타낸다.In the above embodiment, the form of application of the control voltage in the write mode can be modified as shown in FIG. 24. In FIG. 24, SG represents the gate voltage for the selection transistor, and CGi represents the NAND cell transistor (Mi; An example is shown for the control gate voltage), and BL represents the potential on the corresponding bit line.
제24도에 도시된바와같이 데이터기록모드에서 메모리셀(M4)에 최초로 기록하기 위해서는, 셀트랜지스터(M1∼M4)의 제어게이트(CG1∼CG4)상의 전압(워드선전압과 선택트랜지스터(SG)의 게이트(SG)상의 전압(선택게이트전압)이 일시적으로 접지 전위(0V)로 설정되고, 그후 선택된 메모리셀 트랜지스터(M4)의 제어게이트전압(CG4)이 접지전위로 고정되어 유지되는 반면에 다른 셀트랜지스터(M1∼M3)의 제어게이트전압(CG1∼CG3)이 "H"레벨(23V)로 변화됨으로써 메모리 셀(M4)에 데이터가 기록된다.As shown in FIG. 24, in order to write to the memory cell M4 for the first time in the data write mode, the voltage (word line voltage and selection transistor SG) on the control gates CG1 to CG4 of the cell transistors M1 to M4. The voltage on the gate SG of SG (selection gate voltage) is temporarily set to the ground potential (0V), and then the control gate voltage CG4 of the selected memory cell transistor M4 remains fixed to the ground potential, while the other The control gate voltages CG1 to CG3 of the cell transistors M1 to M3 are changed to the " H "
상기 메모리셀(M4)에 데이터가 기록된 다음에 대응하는 비트선사의 전압은 제어게이트전압(CG3)이 다음의 메모리셀(M3)을 선택하기 위해 접지전위로 저하되기 이전에 강제적으로 논리 "0"레벨로 저하되는데, 이 시간차이가 제24도에서는 "τ"로 표시되어 있다.After data is written to the memory cell M4, the voltage of the corresponding bit line is forcibly logic before the control gate voltage CG3 is lowered to the ground potential to select the next memory cell M3. It is lowered to the "level, and this time difference is indicated by" τ "in FIG.
또 선택게이트(SG)의 전압은 제어게이트전압(CG3)의 변화에 따라 "H"레벨(23V)로부터 "L"레벨(0V)로 변화된다. 이와 마찬가지로 메모리셀(M3)에 데이터가 기록된 다음에 대응하는 비트선(BL)상의 전압은 제어게이트전압(CG20이 다음의 메모리셀(M2)을 선택하기 위해 접지전위로 저하되기 이전에 강제적으로 논리"0"레벨로 저하된다. 이어, 메모리셀(M2)에 데이터가 기록된 다음에 대응하는 비트선(BL)상의 전압은 제어게이트전압(CG1)이 최종의 메모리셀(M1)을 선택하기 위해 접지전위로 저하되기 이전에 강제적으로 논리 "0"레벨로 저하된다.In addition, the voltage of the selection gate SG changes from the
이러한 구성에 의하여, 메모리셀(Mi)의 선택이전의 간격(τ)에서 선택된 셀트랜지스터(Mi)와 인접셀트랜지스터(Mi+1)사이의 노드가 로우레벨로 설정될 수 있고, 이에 따라 메모리셀의 임계치변동이 억압될 수 있어 각 메모리셀 (Mi)에 대한 데이터기록동작에서의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.By such a configuration, the node between the selected cell transistor Mi and the adjacent cell transistor Mi + 1 at the interval τ before the selection of the memory cell Mi can be set to a low level, and thus the memory cell. Threshold variation can be suppressed to improve the stability and reliability in the data write operation for each memory cell (Mi).
한편, 상기 실시예들에서의 각 NAND셀 트랜지스터(Mi)은 메모리 셀(M1)을 대표적으로 나타낸 제25도와 제26도에 도시된 바와같은 단면구조를 갖도록 변형될 수 있는데, 이들 제25도와 제26도에서는 상기 제4도 또는 제23도의 구성과 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 붙히고, 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.Meanwhile, each of the NAND cell transistors Mi in the above embodiments may be modified to have a cross-sectional structure as shown in FIGS. 25 and 26, which represent the memory cell M1. In FIG. 26, the same parts as those in FIG. 4 or FIG. 23 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
이 변형예에 의하면, 부유게이트(38)의 저면주(bottom surface)에 돌출부(150)가 갖추어져 있음에 따라 실리콘기판(32)과 그 부유게이트층(38')사이에 삽입된제 1게이트절연층(40)의 일부가 제26도에 도시된 바와 같이 얇게 형성되어 있고, 셀트랜지스터(M1)의 드레인 및 소오스확산층(152,154)은 각각 실리콘기판(32)에서 상기 부유게이트층(38')에 중복되도록 연장되어 형성되어 있으며, N+확산층(152)은 부유게이트층(38')의 돌출부(150)의 하부 또는 제1게이트절연층940)의 얇은 층부분(40a)의 하부까지 연장되어 형성되어있다. 이러한 구성에 의하면, 제1게이트절연층(40)의 내부전계가 얇은 층부분(40a)에서 높아지게 되므로, 데이터의 기록모드 또는 소거모드시에 부유게이트(38')와 드레인(152)사이의 캐리어이동은 게이트절연층(40)의 얇은 층부분을 통해서만 이루어지게 된다. 이에 따라 제어게이트전압(Vcg1)또는 워드선전압(Vw1)이 높지 않게 설정되더라도 부유게이트(38')와 드레인(152)사이에서 캐리어의 이동은 효과적으로 진행되게 되고, 이 결과 EEPROM의 기록/소거특성이 향상됨과 더불어 속도도 증진되게 된다.According to this modification, the first gate insulation interposed between the
한편, 이상에서는 본 발명의 특정실시예에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 그 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지로 변형해서 실시할 수 있다.On the other hand, while the specific embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be modified in various ways without departing from the technical gist of the present invention.
예컨대, 제1 및 제2선택트랜지스터(Qs1,Qs2)를 갖춘 NAND셀 블럭 (Bi)에서 NAND셀 어레이를 접지전위(Vs)에 선택적으로 접속시켜 주기 위해 채용된 제2선택트랜지스터 (QS2)의 챈널길이(L2)는, 제27도에 나타낸 바와 같이 트랜지스터 어레이를 대응하는 비트선(BLi)에 선택적으로 접속시켜 주기 위해 채용된 제1선택트랜지스터(QS1)의 챈널길이(L1)보다 작게 해 줄수 있고, 이러한 구성에 의하면 EEPROM의 펀치 쓰루우(punch-ghrough)를 개선할 수 있게 된다. 또, 상기 실시예에서는 부유게이트를 각각 갖춘 메모리셀이 사용되었지만, 실리콘질화막과 실리콘산화막이 전하축적층을 구성하도록 설치되는 MNOS구조를 갖춘 메모리셀을 본 발명에 따른 EEPROM에 사용할 수도 있다.For example, in the NAND cell block Bi having the first and second select transistors Qs1 and Qs2, the second select transistor QS2 is employed to selectively connect the NAND cell array to the ground potential Vs. As shown in FIG. 27, the null length L2 is made smaller than the channel length L1 of the first selection transistor QS1 employed to selectively connect the transistor array to the corresponding bit line BLi. In this configuration, the punch-ghrough of the EEPROM can be improved. In the above embodiment, memory cells each having a floating gate are used, but a memory cell having an MNOS structure in which a silicon nitride film and a silicon oxide film form a charge storage layer may be used in the EEPROM according to the present invention.
한편, 특허청구의 범위의 각 구성요소에 병기한 도면에 대응하는 참조부호는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 범위를 도면에 나타낸 실시예에 한정할의도로 병기한 것은 아니다.On the other hand, the reference numerals corresponding to the drawings written in the constituent elements of the claims are for the purpose of facilitating the understanding of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the embodiments shown in the drawings. It is not.
[발명의 효과][Effects of the Invention]
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 큰 저장용량과 동작의 신뢰성이 높으면서도 고집적화를 달성할 수 있는 NAND셀 구조를 갖는 불휘발성 반도체기억장치를 제공할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device having a NAND cell structure capable of achieving high integration while having high storage capacity and high operation reliability.
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