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KR101874054B1 - Semiconductor memory device and method of manufacturing the same - Google Patents

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KR101874054B1
KR101874054B1 KR1020110105834A KR20110105834A KR101874054B1 KR 101874054 B1 KR101874054 B1 KR 101874054B1 KR 1020110105834 A KR1020110105834 A KR 1020110105834A KR 20110105834 A KR20110105834 A KR 20110105834A KR 101874054 B1 KR101874054 B1 KR 101874054B1
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KR
South Korea
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transistor
transistors
selection
memory device
cell
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이창현
최정달
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삼성전자주식회사
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Abstract

반도체 메모리 소자는, 공유 비트 라인에 접속되어 순차적으로 직렬 연결되고, 채널 영역이 제1 도전형을 갖는 증가형으로 이루어지고 제1 기준 전압보다 높은 문턱 전압을 갖는 제1 선택 트랜지스터, 전기적 동작에 의해 제2 기준 전압보다 낮은 문턱 전압을 갖는 제2 선택 트랜지스터, 셀 트랜지스터들, 그라운드 선택 트랜지스터를 포함하는 제1 셀 스트링과, 상기 공유 비트 라인에 공통으로 접속되어 순차적으로 직렬 연결되고, 채널 영역이 제2 도전형을 갖는 공핍형으로 이루어지고 상기 제1 기준 전압보다 낮은 문턱 전압을 갖는 제3 선택 트랜지스터, 전기적 동작에 의해 상기 제2 기준 전압보다 높은 문턱 전압을 갖는 제4 선택 트랜지스터, 셀 트랜지스터들, 그라운드 선택 트랜지스터를 포함하는 제2 셀 스트링을 포함한다. 상기 반도체 메모리 소자에 포함되는 선택 트랜지스터들은 문턱 전압 조절이 용이하다.A semiconductor memory device includes a first selection transistor connected in series to a shared bit line and connected in series, the channel region being of an incremental type having a first conductivity type and having a threshold voltage higher than the first reference voltage, A first cell string including a second selection transistor having a threshold voltage lower than a second reference voltage, cell transistors, and a ground selection transistor; and a second cell string connected in common to the common bit line and serially connected in series, A fourth selection transistor having a threshold voltage higher than the second reference voltage by an electric operation, a fourth selection transistor formed of a depletion type having a two-conductivity type and having a threshold voltage lower than the first reference voltage, And a second cell string including a ground selection transistor. The selection transistors included in the semiconductor memory device are easy to control the threshold voltage.

Description

반도체 메모리 소자 및 그 제조 방법{Semiconductor memory device and method of manufacturing the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a semiconductor memory device,

본 발명은 반도체 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 고집적화된 NAND 플래시 메모리 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof. More particularly, the present invention relates to a highly integrated NAND flash memory device and a method of manufacturing the same.

반도체 메모리 소자 중에서 NAND 플래시 메모리 소자는 대용량의 데이터를 저장할 수 있어 다양한 전자 기기의 메인 메모리로 사용되고 있다. 상기 NAND 플래시 메모리 소자들은 고도로 집적화되고 많은 수의 데이터를 저장할 수 있도록 다양하게 연구되고 있다.Among semiconductor memory devices, NAND flash memory devices can store large amounts of data and are used as main memories of various electronic devices. The NAND flash memory devices are highly integrated and variously researched to store a large number of data.

본 발명의 목적은 동작 특성이 우수하고 고집적화된 반도체 메모리 소자를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device having excellent operation characteristics and highly integrated.

본 발명의 다른 목적은 상기한 반도체 메모리 소자의 제조 방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing the semiconductor memory device.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는, 공유 비트 라인이 구비된다. 상기 공유 비트 라인에 접속되어 순차적으로 직렬 연결되고, 채널 영역이 제1 도전형을 갖는 증가형으로 이루어지고 제1 기준 전압보다 높은 문턱 전압을 갖는 제1 선택 트랜지스터, 전기적 동작에 의해 제2 기준 전압보다 낮은 문턱 전압을 갖는 제2 선택 트랜지스터, 셀 트랜지스터들, 그라운드 선택 트랜지스터를 포함하는 제1 셀 스트링이 구비된다. 상기 공유 비트 라인에 공통으로 접속되어 순차적으로 직렬 연결되고, 채널 영역이 제2 도전형을 갖는 공핍형으로 이루어지고 상기 제1 기준 전압보다 낮은 문턱 전압을 갖는 제3 선택 트랜지스터, 전기적 동작에 의해 상기 제2 기준 전압보다 높은 문턱 전압을 갖는 제4 선택 트랜지스터, 셀 트랜지스터들, 그라운드 선택 트랜지스터를 포함하는 제2 셀 스트링이 구비된다. 또한, 상기 제1 및 제2 셀 스트링에 포함된 그라운드 선택 트랜지스터의 단부에 공통으로 접속되는 공통 소오스 라인이 구비된다.According to an aspect of the present invention, a semiconductor memory device includes a shared bit line. A first selection transistor connected in series to the common bit line and connected in series, the channel region being of an increasing type having a first conductivity type and having a threshold voltage higher than the first reference voltage, A first cell string including a second selection transistor having a lower threshold voltage, cell transistors, and a ground selection transistor is provided. A third selection transistor connected in common to the shared bit line and serially connected in series, the channel region being of a depletion type having a second conductivity type and having a threshold voltage lower than the first reference voltage, And a second cell string including a fourth selection transistor having a threshold voltage higher than the second reference voltage, cell transistors, and a ground selection transistor. Further, a common source line commonly connected to the ends of the ground selection transistors included in the first and second cell strings is provided.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터의 채널 영역은 동일한 도전형을 가질 수 있다. 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터는 채널 영역이 제1 도전형인 증가형 트랜지스터이거나 또는 채널 영역이 제2 도전형인 공핍형 트랜지스터일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the channel regions of the second and fourth selection transistors may have the same conductivity type. The second and fourth selection transistors may be an enhancement type transistor having a channel region of the first conductivity type or a depletion type transistor having a channel region of the second conductivity type.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터의 채널 영역은 서로 반대의 도전형을 가질 수 있다. 상기 제2 선택 트랜지스터는 채널 영역이 제2 도전형인 공핍형 트랜지스터이거나 또는 채널 영역이 제1 도전형인 증가형 트랜지스터일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the channel regions of the second and fourth selection transistors may have opposite conductivity types. The second select transistor may be a depletion transistor having a channel region of a second conductivity type or an enhancement transistor having a channel region of a first conductivity type.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터는 셀 트랜지스터들과 동일한 적층 구조를 가질 수 있다.In an embodiment of the present invention, the second and fourth selection transistors may have the same stacking structure as the cell transistors.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 선택 트랜지스터는 소거된 상태이고, 상기 제4 선택 트랜지스터는 프로그래밍된 상태일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the second selection transistor may be in an erased state, and the fourth selection transistor may be in a programmed state.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 선택 트랜지스터는 초기 상태인 문턱 전압을 가지고, 상기 제4 선택 트랜지스터는 프로그래밍된 상태일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the second selection transistor has a threshold voltage in an initial state, and the fourth selection transistor may be in a programmed state.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터는 직렬로 연결되어 있는 복수개의 트랜지스터들을 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the second and fourth selection transistors may include a plurality of transistors connected in series.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 공유 비트 라인 및 상기 공유 비트 라인과 인접하는 선택 트랜지스터 사이의 영역과, 상기 셀 트랜지스터들과 상기 셀 트랜지스터와 인접하는 선택 트랜지스터 사이의 영역 중 적어도 하나의 영역에 더미 선택 트랜지스터가 직렬 연결될 수 있다.In one embodiment of the present invention, at least one region of the region between the shared bit line and the selection transistor adjacent to the shared bit line and the selection transistor adjacent to the cell transistor and the cell transistor, Selection transistors can be connected in series.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 제조 방법으로, 기판 상에, 채널 영역이 제1 도전형을 갖는 증가형으로 이루어지고 제1 기준 전압보다 높은 문턱 전압을 갖는 제1 선택 트랜지스터, 전기적 동작에 의해 제2 기준 전압보다 낮은 문턱 전압을 갖는 제2 선택 트랜지스터, 셀 트랜지스터들, 그라운드 선택 트랜지스터를 포함하는 제1 셀 스트링을 형성한다. 상기 기판 상에 채널 영역이 제2 도전형을 갖는 공핍형으로 이루어지고 상기 제1 기준 전압보다 낮은 문턱 전압을 갖는 제3 선택 트랜지스터, 전기적 동작에 의해 상기 제2 기준 전압보다 높은 문턱 전압을 갖는 제4 선택 트랜지스터, 셀 트랜지스터들, 그라운드 선택 트랜지스터를 포함하는 제2 셀 스트링을 형성한다. 상기 제1 및 제2 셀 스트링에 포함된 그라운드 선택 트랜지스터의 단부에 공통으로 접속되는 공통 소오스 라인을 형성한다. 또한, 상기 제1 및 제2 셀 스트링에 포함된 제1 및 제3 셀 선택 트랜지스터의 단부에 공통으로 접속되는 공유 비트 라인을 형성한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor memory device, the method comprising: forming a channel region of an increase type having a first conductivity type on a substrate, And a second selection transistor having a threshold voltage lower than the second reference voltage by electric operation, cell transistors, and a ground selection transistor. A third selection transistor having a channel region on the substrate of a depletion type having a second conductivity type and having a threshold voltage lower than the first reference voltage, a third selection transistor having a threshold voltage higher than the second reference voltage by an electrical operation, 4 selection transistors, cell transistors, and ground selection transistors. And a common source line commonly connected to the ends of the ground selection transistors included in the first and second cell strings is formed. In addition, shared bit lines commonly connected to the ends of the first and third cell selection transistors included in the first and second cell strings are formed.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 셀 스트링을 형성하는 과정에서 전기적 동작에 의해 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터 문턱 전압을 조절하는 과정이 포함된다. 상기 문턱 전압을 조절하기 위하여, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터를 소거한다. 다음에, 상기 제4 선택 트랜지스터를 선택적으로 프로그래밍 시킨다.In one embodiment of the present invention, a process of adjusting the threshold voltages of the second and fourth selection transistors by an electrical operation in the process of forming the first and second cell strings is included. In order to adjust the threshold voltage, the second and fourth selection transistors are erased. Next, the fourth selection transistor is selectively programmed.

상기 제4 선택 트랜지스터를 선택적으로 프로그래밍 시키는 단계에서, 상기 제4 선택 트랜지스터가 목표한 문턱 전압에 도달하면 더이상 문턱 전압이 상승되지 않도록 상기 공유 비트 라인에 프로그래밍 방해 전압을 인가할 수 있다.In the step of selectively programming the fourth selection transistor, a programming disturb voltage may be applied to the shared bit line such that the threshold voltage is no longer raised when the fourth selection transistor reaches a desired threshold voltage.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터와 셀 선택 트랜지스터의 게이트는 동일한 적층 구조를 가지며, 터널 절연막, 전하 저장막 패턴, 블록킹 유전막 및 콘트롤 게이트 전극이 적층되도록 형성할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the gates of the second and fourth selection transistors and the cell selection transistor have the same stacked structure, and may be formed to stack the tunnel insulating film, the charge storage film pattern, the blocking dielectric film, and the control gate electrode .

상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터와 셀 선택 트랜지스터의 게이트에서 상기 전하 저장막 패턴은 플로팅 게이트 전극 또는 전하 트랩막 패턴으로 형성할 수 있다.The charge storage film pattern at the gates of the second and fourth selection transistors and the cell selection transistor may be formed as a floating gate electrode or a charge trap film pattern.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제3 선택 트랜지스터를 형성하기 위하여, 상기 제3 선택 트랜지스터의 채널 영역 해당하는 기판 표면 아래에 선택적으로 제2 도전형의 불순물을 도핑할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in order to form the third selection transistor, an impurity of the second conductivity type may selectively be doped under the substrate surface corresponding to the channel region of the third selection transistor.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 및 제3 선택 트랜지스터의 채널 영역에 도핑된 불순물 농도는 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터의 채널 영역에 도핑된 불순물 농도보다 높게 형성된다.In one embodiment of the present invention, the dopant concentration in the channel region of the first and third selection transistors is higher than the dopant concentration in the channel region of the second and fourth selection transistors.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터는 복수개의 트랜지스터들이 직렬 연결된 형상을 갖도록 형성하고, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터를 소거하는 동작을 수행할 때, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터에 포함된 트랜지스터들 중에서, 상기 제1 및 제3 선택 트랜지스터에 인접하는 트랜지스터의 게이트 라인에는 소거 전압보다 낮은 양 전압을 인가하고, 나머지 트랜지스터의 게이트 라인에는 그라운드 전압을 인가할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second and fourth selection transistors are formed so as to have a plurality of transistors connected in series, and when performing the operation of erasing the second and fourth selection transistors, Among the transistors included in the fourth selection transistor, a positive voltage lower than the erase voltage may be applied to the gate line of the transistor adjacent to the first and third selection transistors, and a ground voltage may be applied to the gate line of the remaining transistors .

본 발명에 따른 반도체 메모리 소자의 셀 스트링에서, 선택 트랜지스터들 중 하나는 전기적인 동작에 의해 문턱 전압이 조절된 것이다. 그러므로, 채널 영역의 불순물들이 확산되어 혼입됨으로써 발생되는 문턱 전압 산포 불량을 억제할 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 반도체 메모리 소자는 프로그램 디스터브 불량을 감소시킬 수 있다.In the cell string of the semiconductor memory device according to the present invention, one of the selection transistors is a threshold voltage controlled by an electrical operation. Therefore, it is possible to suppress the defective threshold voltage dispersion caused by the diffusion of impurities in the channel region. Therefore, the semiconductor memory device according to the present invention can reduce the program disturb defect.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 전체 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예 1에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 회로도이다.
도 2b는 본 발명의 실시예 1에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 변형된 형태의 회로도이다.
도 3a 내지 도 3c는 선택 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하는 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
도 4는 도 2b에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 일 예의 평면도이다.
도 5는 도 2b에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 일 예의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 4에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 4 및 도 5에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자를 제조하는 다른 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 도 2b에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 다른 예의 평면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
도 11은 도 2b에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 다른 예의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 2에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 회로도이다.
도 13은 도 12에 도시된 셀 어레이의 단면도이다.
도 14a 및 도 14b는 도 12에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자에 포함된 트랜지스터의 문턱 전압 조절 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 15는 본 발명의 실시예 3에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 회로도이다.
도 16은 도 15에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자에 포함된 트랜지스터의 문턱 전압 조절 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 17은 도 15에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 단면도이다.
도 18은 도 15에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 다른 적층 구조의 단면도이다.
도 19는 본 발명의 실시예 4에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 회로도이다.
도 20은 본 발명의 실시예 4에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 단면도이다.
도 21은 본 발명의 실시예 5에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 회로도이다.
도 22는 본 발명의 실시예 5에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 단면도이다.
도 23은 본 발명의 실시예 6에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 회로도이다.
도 24는 본 발명의 실시예 6에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 단면도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 카드의 개략도이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템의 블록도이다.
1 is a block diagram showing the overall configuration of a NAND flash memory device according to embodiments of the present invention.
2A is a circuit diagram of a cell array of a NAND flash memory device according to the first embodiment of the present invention.
2B is a circuit diagram of a modified form of the cell array of the NAND flash memory device according to the first embodiment of the present invention.
3A to 3C are circuit diagrams for explaining a method of adjusting a threshold voltage of a selection transistor.
4 is a plan view of an example of a cell array of the NAND flash memory device shown in FIG. 2B.
5 is a cross-sectional view showing an example of a cell array of the NAND flash memory device shown in FIG. 2B.
6A and 6B are plan views illustrating a method of manufacturing the NAND flash memory device shown in FIG.
FIGS. 7A through 7C are cross-sectional views illustrating another method of manufacturing the NAND flash memory device shown in FIGS. 4 and 5. FIG.
8 is a plan view of another example of a cell array of the NAND flash memory device shown in FIG. 2B.
9 is a cross-sectional view showing a cell array of the NAND flash memory device shown in FIG.
FIG. 10 is a plan view for explaining a method of manufacturing the NAND flash memory device shown in FIGS. 8 and 9. FIG.
11 is a cross-sectional view of another example showing a cell array of the NAND flash memory device shown in FIG. 2B.
12 is a circuit diagram of a cell array of a NAND flash memory device according to a second embodiment of the present invention.
13 is a cross-sectional view of the cell array shown in Fig.
14A and 14B are circuit diagrams for explaining a threshold voltage adjusting operation of a transistor included in the NAND flash memory device shown in FIG.
15 is a circuit diagram of a NAND flash memory device according to a third embodiment of the present invention.
16 is a circuit diagram for explaining a threshold voltage adjusting operation of a transistor included in the NAND flash memory device shown in FIG.
17 is a cross-sectional view showing a cell array of the NAND flash memory device shown in FIG.
18 is a cross-sectional view of another laminated structure showing a cell array of the NAND flash memory device shown in FIG.
19 is a circuit diagram of a cell array of a NAND flash memory device according to a fourth embodiment of the present invention.
20 is a cross-sectional view of a cell array of a NAND flash memory device according to a fourth embodiment of the present invention.
21 is a circuit diagram of a cell array of a NAND flash memory device according to a fifth embodiment of the present invention.
22 is a cross-sectional view of a cell array of a NAND flash memory device according to a fifth embodiment of the present invention.
23 is a circuit diagram of a cell array of the NAND flash memory device according to the sixth embodiment of the present invention.
24 is a cross-sectional view of a cell array of a NAND flash memory device according to a sixth embodiment of the present invention.
25 is a schematic diagram of a memory card according to an embodiment of the present invention.
26 is a block diagram of an electronic system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.In the drawings of the present invention, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.

본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In the present invention, the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

본 발명에 있어서, 각 층(막), 영역, 전극, 패턴 또는 구조물들이 대상체, 기판, 각 층(막), 영역, 전극 또는 패턴들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 영역, 전극, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 전극, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 대상체나 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다.In the present invention, it is to be understood that each layer (film), region, electrode, pattern or structure may be formed on, over, or under the object, substrate, layer, Means that each layer (film), region, electrode, pattern or structure is directly formed or positioned below a substrate, each layer (film), region, or pattern, , Other regions, other electrodes, other patterns, or other structures may additionally be formed on the object or substrate.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.For the embodiments of the invention disclosed herein, specific structural and functional descriptions are set forth for the purpose of describing an embodiment of the invention only, and it is to be understood that the embodiments of the invention may be practiced in various forms, But should not be construed as limited to the embodiments set forth in the claims.

즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
That is, the present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the following description. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

실시예 1Example 1

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 전체 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2a는 본 발명의 실시예 1에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 회로도이다.1 is a block diagram showing the overall configuration of a NAND flash memory device according to embodiments of the present invention. 2A is a circuit diagram of a cell array of a NAND flash memory device according to the first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, NAND 플래시 메모리 장치는 메모리 셀 어레이(10), 페이지 버퍼 회로(12), 데이터 입출력 회로(14), 로우 데코더(16), 및 콘트롤 회로(18) 등을 포함한다.Referring to FIG. 1, a NAND flash memory device includes a memory cell array 10, a page buffer circuit 12, a data input / output circuit 14, a row decoder 16, and a control circuit 18, and the like.

도 2a를 참조하면, 상기 메모리 셀 어레이(10)는 제1 셀 스트링(102a) 및 상기 제1 셀 스트링(102a)에 이웃하는 제2 셀 스트링(102b)과, 상기 제1 및 제2 셀 스트링(102a, 102b)의 일 단부에 공통으로 연결되는 공유 비트 라인(B/L)과, 상기 제1 및 제2 셀 스트링(102a, 102b)의 타단부에 연결되는 공통 소오스 라인(CSL)을 포함한다. 상기 공유 비트 라인(B/L)은 제1 방향으로 연장될 수 있다. 상기 메모리 셀 어레이(10)는 하나의 공유 비트 라인(B/L)에 2개의 셀 스트링(102a, 102b)이 연결되어 있는 형태의 유닛 셀 스트링들이 반복하여 배치된다.2A, the memory cell array 10 includes a first cell string 102a and a second cell string 102b adjacent to the first cell string 102a, and a second cell string 102b adjacent to the first cell string 102a. A shared bit line B / L commonly connected to one end of the first and second cell strings 102a and 102b and a common source line CSL connected to the other ends of the first and second cell strings 102a and 102b do. The shared bit line B / L may extend in a first direction. In the memory cell array 10, unit cell strings in which two cell strings 102a and 102b are connected to one shared bit line B / L are repeatedly arranged.

구체적으로, 상기 제1 셀 스트링(102a)은 제1 선택 트랜지스터(104a), 제2 선택 트랜지스터(106a), 셀 트랜지스터들(108) 및 그라운드 선택 트랜지스터(110)가 순차적으로 직렬 연결된 형태를 갖는다.Specifically, the first cell string 102a has a configuration in which a first selection transistor 104a, a second selection transistor 106a, cell transistors 108, and a ground selection transistor 110 are sequentially connected in series.

상기 제2 셀 스트링(102b)은 제3 선택 트랜지스터(104b), 제4 선택 트랜지스터(106b), 셀 트랜지스터들(108) 및 그라운드 선택 트랜지스터(110)가 순차적으로 직렬 연결된 형태를 갖는다.The second cell string 102b has a configuration in which a third selection transistor 104b, a fourth selection transistor 106b, cell transistors 108, and a ground selection transistor 110 are sequentially connected in series.

상기 제1 및 제2 셀 스트링(102a, 102b)에 포함된 그라운드 선택 트랜지스터들(110)의 불순물 영역은 공통 소오스 라인(CSL)으로 연결된다.The impurity regions of the ground selection transistors 110 included in the first and second cell strings 102a and 102b are connected to a common source line CSL.

상기 제1 및 제2 셀 스트링(102a, 102b)에 포함된 트랜지스터들 및 그라운드 선택 트랜지스터들(110)의 게이트들은 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 서로 연결되어 있다. 즉, 상기 제1 및 제3 선택 트랜지스터(104a, 104b)의 게이트들은 제2 게이트 라인(SSL2)으로 제공되고, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)의 게이트들은 제1 게이트 라인(SSL1)으로 제공되고, 상기 셀 트랜지스터의 게이트들은 워드 라인으로 제공된다.The transistors included in the first and second cell strings 102a and 102b and the gates of the ground selection transistors 110 are connected to each other in a second direction perpendicular to the first direction. That is, the gates of the first and third selection transistors 104a and 104b are provided in the second gate line SSL2, and the gates of the second and fourth selection transistors 106a and 106b are provided in the first gate line SSL1), and the gates of the cell transistors are provided as word lines.

이하에서, 상기 셀 트랜지스터들(108)에 인접하여 있는 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)는 제1 군 선택 트랜지스터라 칭하고, 상기 공유 비트 라인(B/L)에 인접하여 있는 제1 및 제3 선택 트랜지스터(104a, 104b)는 제2 군 선택 트랜지스터라 칭한다. 상기 제1 군 선택 트랜지스터들은 상기 제2 방향으로 연장되는 하나의 제1 게이트 라인(SSL1)이 제공되어 게이트들을 공유한다. 상기 제2 군 선택 트랜지스터들은 상기 제2 방향으로 연장되는 하나의 제2 게이트 라인(SSL2)이 제공되어 게이트들을 공유한다.Hereinafter, the second and fourth selection transistors 106a and 106b adjacent to the cell transistors 108 are referred to as a first group selection transistor, and the first and second selection transistors 106a and 106b adjacent to the shared bit line B / And the third selection transistors 104a and 104b are referred to as a second group selection transistor. The first group select transistors are provided with a first gate line SSL1 extending in the second direction to share gates. The second group select transistors are provided with a second gate line SSL2 extending in the second direction to share gates.

하나의 공유 비트 라인(B/L)은 서로 이웃하는 하나의 제1 및 제3 선택 트랜지스터(104a, 104b)를 공통으로 연결한다.One shared bit line B / L connects one adjacent first and third selection transistors 104a and 104b in common.

그런데, 상기 하나의 공유 비트 라인(B/L)에 함께 연결된 제1 및 제2 셀 스트링(102a, 102b)은 각각 개별적으로 셀 선택이 이루어져야 한다. 즉, 상기 하나의 공유 비트 라인(B/L)에 함께 연결된 2개의 셀 스트링(102a, 102b) 중 하나의 셀 스트링이 선택되면, 나머지 셀 스트링은 선택되지 않도록 설계되어야 한다. 이를 위하여, 상기 제1 및 제2 셀 스트링(102a, 102b)에 포함되는 각각의 선택 트랜지스터들은 서로 다른 구성을 가져야 한다.However, the first and second cell strings 102a and 102b connected to the one shared bit line B / L must be individually cell-selected. That is, if one cell string of two cell strings 102a and 102b connected to the one shared bit line B / L is selected, the remaining cell strings should be designed not to be selected. For this purpose, the selection transistors included in the first and second cell strings 102a and 102b must have different configurations.

본 실시예에서, 동일한 공유 비트 라인(B/L)에 연결되어 있는 제1 군 선택 트랜지스터(106a, 106b)는 전기적인 동작 즉, 프로그래밍 또는 소거 동작에 의해 각 스트링 별로 문턱전압이 다른 트랜지스터들로 제공된다. 이와는 달리, 동일한 공유 비트 라인(B/L)에 연결되어 있는 제2 군 선택 트랜지스터(104a, 104b)는 채널 도핑에 따라 문턱 전압이 다른 트랜지스터들로 제공된다. 즉, 상기 제2 군 선택 트랜지스터(104a, 104b)중에서 하나는 공핍형 MOS 트랜지스터로 제공되고, 나머지 하나는 증가형 MOS 트랜지스터로 제공된다.In this embodiment, the first group selection transistors 106a and 106b connected to the same shared bit line B / L are electrically operated by transistors whose threshold voltages are different for each string by an electrical operation, that is, programming or erasing operation / RTI > On the other hand, the second group select transistors 104a and 104b connected to the same shared bit line B / L are provided with transistors having different threshold voltages according to channel doping. That is, one of the second group select transistors 104a and 104b is provided as a depletion type MOS transistor, and the other is provided as an increase type MOS transistor.

이하에서, 상기 제2 군 선택 트랜지스터(104a, 104b)에 포함되는 상기 제1 선택 트랜지스터(104a)는 증가형 MOS 트랜지스터(E)이고, 제3 선택 트랜지스터(104b)는 공핍형 MOS 트랜지스터(D)로 설명한다. 상기 MOS 트랜지스터는 전기적 동작에 의해 문턱 전압이 변화하지 않고 고정된 문턱 전압 값을 갖는다.The first select transistor 104a included in the second group select transistors 104a and 104b is an increase type MOS transistor E and the third select transistor 104b is a depletion type MOS transistor D, . The MOS transistor has a fixed threshold voltage value without changing the threshold voltage by an electrical operation.

상기 증가형 MOS 트랜지스터(E)는 문턱 전압이 제1 기준 전압 이상이고, 상기 공핍형 MOS 트랜지스터(D)는 문턱 전압이 상기 제1 기준 전압 이하이다. 일 예로, 상기 증가형 MOS 트랜지스터(E)는 문턱 전압이 0V 이상이고, 상기 공핍형 MOS 트랜지스터(D)는 문턱전압이 0V 이하이다. 상기 공핍형 MOS 트랜지스터(D)는 일반적인 트랜지스터의 Id-Vd 커브 특성을 가지지 않아도 되며, 다만, 0V 이하의 전압에서 턴 온되는 특성을 가지면 된다. 또는, 상기 공핍형 MOS 트랜지스터(D)는 저항 특성을 가질 수도 있다.The threshold voltage of the MOS transistor (E) is equal to or greater than a first reference voltage, and the threshold voltage of the depletion MOS transistor (D) is equal to or less than the first reference voltage. For example, the threshold voltage of the enhancement type MOS transistor (E) is 0 V or more and the threshold voltage of the depletion type MOS transistor (D) is 0 V or less. The depletion type MOS transistor D may not have the Id-Vd curve characteristic of a general transistor, but may have a characteristic of being turned on at a voltage of 0 V or less. Alternatively, the depletion type MOS transistor D may have a resistance characteristic.

상기 증가형 MOS 트랜지스터(E)는 채널 영역이 소오스/드레인 영역과 다른 도전형을 갖는 트랜지스터이다. 일 예로, 상기 증가형 트랜지스터의 채널 영역은 P형 불순물로 도핑된다. 또한, 상기 공핍형 MOS 트랜지스터(D)는 트랜지스터의 채널 영역이 소오스/드레인 영역과 동일한 도전형으로 되어 있는 트랜지스터이다. 일 예로, 상기 공핍형 MOS 트랜지스터(D)의 채널 영역은 N형 불순물로 도핑된다.The enhancement type MOS transistor (E) is a transistor whose channel region has a conductivity type different from that of the source / drain region. In one example, the channel region of the enhancement transistor is doped with a P-type impurity. The depletion type MOS transistor (D) is a transistor in which the channel region of the transistor has the same conductivity type as that of the source / drain region. For example, the channel region of the depletion type MOS transistor (D) is doped with an N-type impurity.

이와같이, 상기 제1 및 제3 선택 트랜지스터(104a, 104b)는 각각 증가형 MOS 트랜지스터(E) 및 공핍형 MOS 트랜지스터(D)로 제공되기 때문에, 상기 제2 게이트 라인(SSL2)에 상기 제1 기준 전압 이상의 전압이 인가되면, 상기 제1 및 제3 선택 트랜지스터(104a, 104b)가 모두 턴 온된다. 반면에, 상기 제2 게이트 라인(SSL2)에 상기 제1 기준 전압 이하의 전압이 인가되면, 전기적으로 공핍형 트랜지스터(D)인 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)만 턴 온되고, 상기 제1 선택 트랜지스터(104a)는 턴 오프된다.Since the first and third selection transistors 104a and 104b are provided as the increase type MOS transistor E and the depletion type MOS transistor D respectively as described above, When a voltage equal to or higher than the voltage is applied, both the first and third selection transistors 104a and 104b are turned on. On the other hand, when a voltage lower than the first reference voltage is applied to the second gate line SSL2, only the third selection transistor 104b, which is a depletion type transistor D, is turned on, The transistor 104a is turned off.

한편, 상기 제1 군 선택 트랜지스터인 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)는 채널 영역이 동일한 도전형으로 도핑된다. 본 실시예에서, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)는 모두 증가형의 셀 타입 트랜지스터로 제공된다. 상기 증가형의 셀 타입 트랜지스터는 트랜지스터의 채널 영역이 소오스/드레인 영역과 다른 도전형을 갖는다. 예를들어, 상기 증가형의 셀 타입 트랜지스터의 채널 영역은 P형 불순물로 도핑될 수 있다. 또한, 상기 셀 타입 트랜지스터는 셀 트랜지스터와 동일하게 게이트 절연막, 전하 저장막 패턴 및 게이트 전극이 적층된 구조를 갖는다. 그러므로, 상기 전하 저장막 패턴에 저장되는 전하에 따라 문턱 전압의 조절이 가능하다.Meanwhile, the second and fourth selection transistors 106a and 106b, which are the first group selection transistors, are doped with the same conductivity type in the channel region. In the present embodiment, the second and fourth selection transistors 106a and 106b are all provided as an increase-type cell type transistor. In the cell type transistor of the enhancement type, the channel region of the transistor has a conductivity type different from that of the source / drain region. For example, the channel region of the enhancement type cell-type transistor may be doped with a P-type impurity. The cell type transistor has a structure in which a gate insulating film, a charge storage film pattern, and a gate electrode are stacked like a cell transistor. Therefore, the threshold voltage can be adjusted according to the charge stored in the charge storage film pattern.

상기 공유 비트 라인(B/L)에 연결된 2개의 스트링(102a 102b) 중에서 하나를 선택하기 위해서는, 하나의 스트링에 문턱 전압이 서로 다른 2개의 선택 트랜지스터가 직렬 연결되어야 한다. 또한, 비트 라인(B/L)을 공유하는 2개의 스트링(102a 102b)에서 게이트 라인을 공유하는 각 선택 트랜지스터들은 서로 다른 문턱 전압을 가져야 한다.In order to select one of the two strings 102a and 102b connected to the shared bit line B / L, two select transistors having different threshold voltages must be connected in series to one string. In addition, each select transistor sharing a gate line in two strings 102a 102b sharing the bit line B / L must have a different threshold voltage.

구체적으로, 상기 제1 선택 트랜지스터(104a)가 증가형 MOS 트랜지스터(E)이므로, 이에 직렬 연결되어 있는 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)는 전기적으로 공핍형 트랜지스터로 제공되어야 한다. 따라서, 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)는 소거된 상태를 유지하여, 제2 기준 전압 이하의 낮은 문턱 전압을 갖는다. 바람직하게는, 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)는 0V 이하의 문턱 전압을 갖는다. 그러므로, 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)는 물리적으로는 증가형 트랜지스터이지만, 전기적으로는 0V 이하의 낮은 문턱 전압을 갖는 공핍형 트랜지스터로 동작된다.Specifically, since the first selection transistor 104a is an incremental MOS transistor E, the second selection transistor 106a connected in series to the first selection transistor 104a must be electrically depleted. Therefore, the second selection transistor 106a maintains the erased state, and has a lower threshold voltage than the second reference voltage. Preferably, the second selection transistor 106a has a threshold voltage of 0 V or less. Therefore, the second selection transistor 106a is physically an increasing transistor, but is electrically operated as a depletion type transistor having a low threshold voltage of 0V or less.

반면에, 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)가 공핍형 MOS 트랜지스터(D)이므로, 이에 직렬 연결되어 있는 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)는 전기적으로 증가형 트랜지스터로 제공되어야 한다. 따라서, 상기 제4 선택 트랜지스터는 프로그래밍된 상태를 유지하여, 상기 제2 기준 전압 이상의 문턱 전압을 갖는다. 상기 제2 기준 전압은 0V 이상의 전압이다. 그러므로, 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)는 전기적으로 증가형 트랜지스터로 동작된다.On the other hand, since the third selection transistor 104b is the depletion type MOS transistor D, the fourth selection transistor 106b connected in series to the third selection transistor 104b must be electrically provided as an increasing transistor. Therefore, the fourth selection transistor maintains the programmed state, and has a threshold voltage higher than the second reference voltage. The second reference voltage is a voltage of 0V or more. Therefore, the fourth selection transistor 106b is operated as an electrically increasing transistor.

상기 제1 게이트 라인(SSL1)에 상기 제2 기준 전압 이상의 전압이 인가되면, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)가 모두 턴 온된다. 반면에, 상기 제1 게이트 라인(SSL1)에 제2 기준 전압 이하의 전압이 인가되면, 전기적으로 공핍형 트랜지스터인 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)만 선별적으로 턴 온된다.When the voltage equal to or higher than the second reference voltage is applied to the first gate line SSL1, the second and fourth selection transistors 106a and 106b are all turned on. On the other hand, when a voltage lower than the second reference voltage is applied to the first gate line SSL1, only the fourth selection transistor 106b, which is an electrically depletion type transistor, is selectively turned on.

상기 그라운드 선택 트랜지스터(110)는 증가형 MOS 트랜지스터로 구성된다.The ground selection transistor 110 is formed of an incremental MOS transistor.

비트 라인을 공유하는 제1 및 제2 셀 스트링(102a, 102b)에 포함된 제1 내지 제4 선택 트랜지스터들(104a, 106a, 104b, 106b)이 상기의 설명한 것과 같이 구성됨으로써, 제1 또는 제2 셀 스트링(102a, 102b) 중에서 어느 하나의 셀 스트링이 턴 온 상태가 되도록 할 수 있다.The first to fourth selection transistors 104a, 106a, 104b, and 106b included in the first and second cell strings 102a and 102b sharing the bit line are configured as described above, One of the two cell strings 102a and 102b may be turned on.

또한, 비트 라인(B/L)을 공유하는 제1 및 제2 셀 스트링(102a, 102b)에서, 제1 내지 제4 선택 트랜지스터(104a, 106a, 104b, 106b) 중 3개의 선택 트랜지스터의 채널 영역은 동일한 도전형을 갖게 된다.In the first and second cell strings 102a and 102b sharing the bit line B / L, the channel region of the three selection transistors among the first to fourth selection transistors 104a, 106a, 104b, and 106b, Have the same conductivity type.

그러므로, 상기 제1 내지 제4 선택 트랜지스터들(104a, 106a, 104b, 106b)을 형성하기 위한 불순물 주입 공정이 단순해진다. 또한, 이온 주입 공정 시에 미스얼라인 발생을 억제할 수 있어서 서로 다른 도전형의 이온들이 서로 혼입되는 등의 문제가 방지된다. 따라서, 이온 주입 공정 불량에 의해 발생되는 NAND 플래시 메모리 소자의 동작 불량을 억제할 수 있다. 또한, 제1 군 선택 트랜지스터들은 전기적인 방법으로 선택 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하기 때문에, 선택 트랜지스터들이 목표한 문턱 전압이 되도록 용이하게 조절할 수 있다.
Therefore, the impurity implantation process for forming the first to fourth selection transistors 104a, 106a, 104b, and 106b is simplified. In addition, it is possible to suppress the occurrence of misalignment during the ion implantation process, thereby preventing problems such as mixing of ions of different conductivity types. Therefore, it is possible to suppress the malfunction of the NAND flash memory device caused by the defective ion implantation process. Also, since the first group selection transistors adjust the threshold voltage of the selection transistor by an electrical method, the selection transistors can be easily adjusted to a desired threshold voltage.

도 2b는 본 발명의 실시예 1에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 변형된 형태의 회로도이다.2B is a circuit diagram of a modified form of the cell array of the NAND flash memory device according to the first embodiment of the present invention.

도 2b를 참조하면, 메모리 셀 어레이는 상기 설명한 것과 동일하게 제1 셀 스트링(102a) 및 제2 셀 스트링(102b)과, 게이트 라인을 서로 공유하면서 이웃하는 한 쌍의 셀 스트링들(102a, 102b)을 함께 연결하고 제1 방향으로 연장되는 공유 비트 라인들(B/L)을 포함한다. 상기 공유 비트 라인(B/L) 반대편에서 제1 및 제2 셀 스트링(102a, 102b)은 공통 소오스 라인(CSL)으로 연결된다.Referring to FIG. 2B, the memory cell array includes a first cell string 102a and a second cell string 102b in the same manner as described above, and a pair of adjacent cell strings 102a and 102b ) And common bit lines (B / L) extending in a first direction. On the opposite side of the shared bit line B / L, the first and second cell strings 102a and 102b are connected to a common source line CSL.

도시된 것과 같이, 2개의 제1 셀 스트링(102a)과 2개의 제2 셀 스트링(102b)이 서로 번갈아가며 배치된다. 그러므로, 제1 군 선택 트랜지스터들은 제1 게이트 라인(SSL1)의 연장 방향으로 소거, 프로그래밍(P), 프로그래밍(P), 소거, 소거, 프로그래밍(P)된 선택 트랜지스터들 순으로 반복하여 배치된다. 또한, 제2 군 선택 트랜지스터들은, 제2 게이트 라인(SSL2)의 연장 방향으로 증가형, 공핍형, 공핍형, 증가형, 증가형, 공핍형 MOS 트랜지스터 순으로 배치된다.As shown, two first cell strings 102a and two second cell strings 102b are alternately arranged. Therefore, the first group select transistors are repeatedly arranged in the order of erase, programming (P), programming (P), erase, erase, programming (P) in the extending direction of the first gate line SSL1. The second group selection transistors are arranged in the order of increase type, depletion type, depletion type, increasing type, increasing type, and depletion type MOS transistors in the extending direction of the second gate line SSL2.

이와같이, 각 셀 스트링을 배치하는 경우, 제2 군 선택 트랜지스터들에서 2개의 공핍형 MOS 트랜지스터들(D)이 이웃하여 배치되는 형상을 갖는다. 그러므로, 상기 공핍형 MOS 트랜지스터들(D)을 형성하기 위한 이온 주입 공정 시에 불순물이 도핑되는 영역이 넓어지게 되어 공정이 용이하다.In this way, when each cell string is arranged, the two group-depletion type MOS transistors D are arranged adjacent to each other in the second group selection transistors. Therefore, the impurity doped region is widened during the ion implantation process for forming the depletion-type MOS transistors D, thus facilitating the process.

상기 메모리 셀 어레이는 셀 스트링들의 배치에서 차이가 있으며, 각 셀 스트링들의 동작은 도 2a의 메모리 셀 어레이와 동일하다.
The memory cell array differs in the arrangement of cell strings, and the operation of each cell string is the same as that of the memory cell array of FIG. 2A.

이하에서는, 도 2a에 도시된 셀 어레이에서, 제2 및 제4 선택 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of adjusting the threshold voltages of the second and fourth selection transistors in the cell array shown in FIG. 2A will be described.

도 3a 내지 도 3c는 선택 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하는 방법을 설명하기 위한 회로도이다.3A to 3C are circuit diagrams for explaining a method of adjusting a threshold voltage of a selection transistor.

도 2a에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 경우, 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)는 소거된 상태가 되어야 하고, 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)는 프로그래밍된 상태가 되어야 한다. 이를 위하여, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터들(106a, 106b)에 대해 모두 소거 동작을 수행한다. 이 후, 상기 제4 선택 트랜지스터들(106b)만 선택적으로 프로그래밍 동작을 수행한다.In the case of the NAND flash memory device shown in FIG. 2A, the second selection transistor 106a must be in an erased state and the fourth selection transistor 106b must be in a programmed state. To this end, an erase operation is performed on both the second and fourth selection transistors 106a and 106b. Thereafter, only the fourth selection transistors 106b selectively perform a programming operation.

상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터에 프로그래밍 또는 소거 동작을 수행하기 위하여, 도 3a에 도시된 같이, 상기 제2 및 제4 트랜지스터에 전압을 각각 독립적으로 인가하기 위한 별도의 회로(125)들이 더 구비될 수 있다.In order to perform a programming or erasing operation on the second and fourth selection transistors, separate circuits 125 for independently applying voltages to the second and fourth transistors, as shown in FIG. 3A, are further provided .

도 3a는 제2 및 제4 선택 트랜지스터들에 대해 소거 동작을 수행하는 것을 나타낸다. 소거 동작을 위해, 다음의 표와 같이 전기적 신호를 인가한다.3A shows performing an erase operation on the second and fourth select transistors. For erase operation, an electrical signal is applied as shown in the following table.

Figure 112011080843548-pat00001
Figure 112011080843548-pat00001

상기와 같이 동작시키면, 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b) 및 셀 트랜지스터(108)에 소거 동작이 수행된다. 본 실시예에서는, 상기 셀 트랜지스터(108)에도 소거 동작이 수행되는 것으로 설명하였으나, 상기 셀 트랜지스터(108)는 소거 동작을 수행하지 않을 수도 있다.When the above operation is performed, the erase operation is performed on the second and fourth selection transistors 106a and 106b and the cell transistor 108. [ In this embodiment, the erase operation is also performed on the cell transistor 108, but the cell transistor 108 may not perform erase operation.

도 3b는 제4 선택 트랜지스터들에 대해 프로그래밍 동작을 수행하는 것을 나타낸다. 프로그래밍 동작을 위해, 다음의 표와 같이 전기적 신호를 인가한다.3B shows performing a programming operation for the fourth selection transistors. For programming operation, an electrical signal is applied as shown in the following table.

Figure 112011080843548-pat00002
Figure 112011080843548-pat00002

상기와 같이 제2 게이트 라인(SSL2)에 그라운드 전압이 인가되면, 상기 제1 기준 전압 이상의 문턱 전압을 갖는 상기 제1 선택 트랜지스터(104a)가 턴 오프된다. 그러므로, 상기 제1 셀 스트링에 연결된 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)에는 프로그래밍 동작이 수행되지 않는다.When the ground voltage is applied to the second gate line SSL2 as described above, the first select transistor 104a having a threshold voltage higher than the first reference voltage is turned off. Therefore, no programming operation is performed on the second selection transistor 106a connected to the first cell string.

반면에, 상기와 같이 제2 게이트 라인(SSL2)에 그라운드 전압이 인가되면, 상기 제1 기준 전압 이하의 문턱 전압을 갖는 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)는 턴 온된다. 그러므로, 상기 제2 셀 스트링(102b)에 연결된 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)에 선택적으로 프로그래밍 동작이 수행된다. 따라서, 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)의 문턱 전압은 상기 제2 기준 전압보다 높아지게 된다.On the other hand, when the ground voltage is applied to the second gate line SSL2 as described above, the third selection transistor 104b having the threshold voltage lower than the first reference voltage is turned on. Therefore, a programming operation is selectively performed on the fourth selection transistor 106b connected to the second cell string 102b. Therefore, the threshold voltage of the fourth selection transistor 106b becomes higher than the second reference voltage.

한편, 상기 제1 게이트 라인(SSL1)을 공유하고 있는 복수개의 제4 선택 트랜지스터들(106b)이 모두 상기 제2 기준 전압보다 높은 목표 문턱 전압(Target Vth)을 가져야 한다. 그런데, 프로그래밍 동작을 통해 상기 목표 문턱 전압에 도달한 제4 선택 트랜지스터(106b)에 대하여 계속적으로 프로그래밍 동작이 수행되면, 오버 프로그래밍된 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)는 목표 문턱 전압보다 높은 문턱 전압을 가지게 되어 바람직하지 않다. 또한, 복수개의 제4 선택 트랜지스터들(106b)의 전기적 특성 산포가 나빠지게 된다. 그러므로, 상기 복수개의 제4 선택 트랜지스터들(106b)이 모두 동일한 목표 문턱 전압을 가지기 위해서, 목표 문턱 전압에 도달한 제4 선택 트랜지스터(106b)에 대해서는 프로그래밍 동작이 더이상 수행되지 않도록 하여야 한다.On the other hand, all the plurality of fourth selection transistors 106b sharing the first gate line SSL1 must have a target threshold voltage (Target Vth) higher than the second reference voltage. However, if the programming operation is continuously performed on the fourth selection transistor 106b that has reached the target threshold voltage through the programming operation, the over-programmed fourth selection transistor 106b is set to a threshold voltage higher than the target threshold voltage It is not desirable to have. Further, the distribution of the electrical characteristics of the plurality of fourth selection transistors 106b is deteriorated. Therefore, in order for the plurality of fourth selection transistors 106b to all have the same target threshold voltage, programming operation is no longer performed for the fourth selection transistor 106b that has reached the target threshold voltage.

이를 위하여, 먼저 상기 프로그래밍 동작 중에 문턱 전압 확인(Verify) 동작을 수행하여, 각각의 제4 선택 트랜지스터들(106b)의 문턱 전압을 확인하여야 한다. 즉, 상기 프로그래밍 동작을 위한 전압 펄스들을 인가한 다음에는 문턱 전압 확인을 위한 전압 펄스들을 인가하여야 한다.To do this, a threshold voltage verification operation must be performed during the programming operation to check the threshold voltages of the respective fourth selection transistors 106b. That is, after voltage pulses for the programming operation are applied, voltage pulses for threshold voltage verification must be applied.

상기 문턱 전압 확인 동작 시에는 다음의 표와 같이 전기적 신호를 인가한다.During the threshold voltage check operation, an electrical signal is applied as shown in the following table.

Figure 112011080843548-pat00003
Figure 112011080843548-pat00003

상기 문턱 전압 확인을 통해, 설정된 목표 문턱 전압에 도달한 제4 선택 트랜지스터(106b)에는 더이상 프로그래밍 동작이 수행되지 않도록 한다.Through the threshold voltage check, the programming operation is no longer performed in the fourth selection transistor 106b that has reached the set target threshold voltage.

도 3c는 프로그래밍 시에 목표 문턱 전압에 도달한 제4 선택 트랜지스터에 대한 동작을 나타낸다.3C shows an operation for the fourth selection transistor which has reached the target threshold voltage at the time of programming.

도 3c에 도시된 것과 같이, 상기 제4 선택 트랜지스터들(106b) 중 어느 하나의 제4 선택 트랜지스터(106b)가 설정된 목표 문턱 전압에 도달하면(왼쪽 스트링 유닛), 해당 비트 라인(B/L)에는 그라운드 전압을 인가하지 않고, 방해 전압(Inhibit Voltage, Vinhibit)을 인가한다. 상기 방해 전압(Vinhibit)은 상기 제2 게이트 라인(SSL2)에 인가되는 전압에서 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)의 문턱 전압를 뺀 값보다 크거나 같은 전압이 되도록 한다.When the fourth selection transistor 106b of any of the fourth selection transistors 106b reaches the set target threshold voltage (left string unit), the corresponding bit line B / L, as shown in FIG. 3C, (Inhibit Voltage, Vinhibit) is applied without applying a ground voltage. The disturbance voltage Vinhibit is a voltage equal to or greater than a voltage applied to the second gate line SSL2 minus a threshold voltage of the fourth selection transistor 106b.

따라서, 상기 목표 문턱 전압에 도달한 제4 선택 트랜지스터(106b)에는 더이상 프로그래밍 동작이 수행되지 않게 된다. 상기 동작에 의해, 상기 제4 선택 트랜지스터들(106b)은 설정된 목표 문턱 전압을 갖게된다.Therefore, the programming operation is no longer performed in the fourth selection transistor 106b that has reached the target threshold voltage. By the above operation, the fourth selection transistors 106b have a set target threshold voltage.

반면에, 상기 목표 문턱 전압에 도달하지 않은 오른쪽 스트링 유닛의 제4 선택 트랜지스터(106b)에는 계속 프로그래밍 동작이 수행되도록 한다.On the other hand, the fourth selecting transistor 106b of the right string unit which has not reached the target threshold voltage is caused to continue the programming operation.

상기 설명한 방법으로, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)이 목표한 문턱전압을 갖도록 조절할 수 있다.
With the above-described method, the second and fourth selection transistors 106a and 106b can be adjusted to have a desired threshold voltage.

도 2a 및 도 2b의 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 회로들은 공정 설계에 따라 기판 상에 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하에서는, 도 2b에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이들을 기판에 구현한 일 예에 대해 설명한다.The circuits of the cell array of the NAND flash memory device of Figs. 2A and 2B can be implemented in various forms on the substrate according to the process design. Hereinafter, an example in which the cell arrays of the NAND flash memory device shown in FIG. 2B are implemented on a substrate will be described.

도 4는 도 2b에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 일 예의 평면도이다. 도 5는 도 2b에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 일 예의 단면도이다.4 is a plan view of an example of a cell array of the NAND flash memory device shown in FIG. 2B. 5 is a cross-sectional view showing an example of a cell array of the NAND flash memory device shown in FIG. 2B.

본 실시예는 셀 트랜지스터들의 전하 저장막이 플로팅 게이트인 것으로 설명한다.The present embodiment describes that the charge storage film of the cell transistors is a floating gate.

도 4 및 5를 참조하면, 반도체 기판, 예를들어 P형 실리콘 기판에 소자 분리막 패턴(112a)이 구비된다. 상기 소자 분리막 패턴(112a)은 제1 방향으로 연장되는 라인 형상을 가지며, 상기 소자 분리막 패턴들(112a) 사이 영역이 액티브 영역(112b)이 된다.4 and 5, a device isolation film pattern 112a is provided on a semiconductor substrate, for example, a P-type silicon substrate. The device isolation film pattern 112a has a line shape extending in the first direction and an area between the device isolation film patterns 112a becomes an active area 112b.

상기 액티브 영역(112b)에서, 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)의 채널 영역인 제1 채널 영역(114)은 저농도의 n형 불순물이 도핑되어 있다.In the active region 112b, the first channel region 114, which is a channel region of the third select transistor 104b, is doped with a low concentration n-type impurity.

또한, 상기 액티브 영역(112b)에서 상기 제1, 2 및 4 선택 트랜지스터(104a, 106a, 106b)와 그라운드 선택 트랜지스터(110)의 채널 영역인 제2 채널 영역(116)은 p형 불순물을 도핑되어 있다. 상기 제2 채널 영역(116)은 상기 셀 트랜지스터들의 채널 영역에 비해 고농도의 p형 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.In the active region 112b, the first, second and fourth select transistors 104a, 106a and 106b and the second channel region 116, which is a channel region of the ground select transistor 110, are doped with a p-type impurity have. The second channel region 116 may be doped with a p-type impurity at a higher concentration than the channel region of the cell transistors.

도시하지는 않았지만, 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)의 채널 영역 부위를 다르게 배치하면, 상기 도 2a에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이를 구현할 수 있다. 즉, 도 2a의 NAND 플래시 메모리 소자를 구현하기 위해서는, 상기 제1 및 제2 셀 스트링(102a, 102b)이 번갈아 배치되도록 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)의 채널 영역이 형성된다.Although not shown, if the channel region of the third selection transistor 104b is arranged differently, the cell array of the NAND flash memory device shown in FIG. 2A can be realized. That is, in order to implement the NAND flash memory device of FIG. 2A, the channel region of the third select transistor 104b is formed so that the first and second cell strings 102a and 102b are alternately arranged.

상기 기판 상에는 셀 트랜지스터용 제1 게이트 구조물(140), 제 2 및 제4 선택 트랜지스터용 제2 게이트 구조물(142)과 제1 및 제3 선택 트랜지스터용과 그라운드 선택 트랜지스터용 제3 게이트 구조물(144)이 구비된다.On the substrate, a first gate structure 140 for the cell transistor, a second gate structure 142 for the second and fourth selection transistors, and a third gate structure 144 for the first and third selection transistors and the ground selection transistor Respectively.

도 5에서, 하부의 단면도는 제1 셀 스트링을 도시한 것이고, 상부의 단면도는 제2 셀 스트링을 도시한 것이다.In Figure 5, a bottom cross-sectional view shows a first cell string, and a top cross-sectional view shows a second cell string.

도 5에 도시된 것과 같이, 상기 제1 게이트 구조물들(140)은 터널 절연막(130), 플로팅 게이트 전극(132), 블록킹 유전막 패턴(134) 및 콘트롤 게이트 전극(136)이 적층된 형상을 갖는다. 상기 콘트롤 게이트 전극(136)은 워드 라인(W/L)으로 제공되며, 상기 액티브 영역과 수직한 방향인 제2 방향으로 연장되는 형상을 갖는다. 또한, 상기 제1 게이트 구조물(140)은 제1 선폭(d1)을 갖는다. 상기 플로팅 게이트 전극(132)은 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 상기 블록킹 유전막 패턴(134)은 산화물, 질화물 및 산화물이 적층된 구조를 가질 수 있다. 이와는 다른 예로, 상기 블록킹 유전막(134)은 고유전율을 갖는 금속 산화물을 포함할 수 있다.5, the first gate structures 140 have a stacked structure of a tunnel insulating layer 130, a floating gate electrode 132, a blocking dielectric layer pattern 134, and a control gate electrode 136 . The control gate electrode 136 is provided as a word line (W / L) and has a shape extending in a second direction perpendicular to the active region. Also, the first gate structure 140 has a first line width d1. The floating gate electrode 132 may comprise polysilicon. The blocking dielectric layer pattern 134 may have a structure in which oxides, nitrides, and oxides are stacked. As another example, the blocking dielectric layer 134 may include a metal oxide having a high dielectric constant.

상기 제2 게이트 구조물들(142)은 터널 절연막(130), 플로팅 게이트 전극(132), 블록킹 유전막 패턴(134) 및 콘트롤 게이트 전극(136)이 적층된 형상을 가진다. 다만, 상기 제2 게이트 구조물은 선택 트랜지스터로 사용되어야 하므로 상기 제1 선폭(d1)보다 넓은 제2 선폭(d2)을 갖는다. 상기 제2 게이트 구조물에서, 상기 제2 선택 트랜지스터들(106a)은 소거된 상태이므로, 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)의 플로팅 게이트 전극(132)에는 양전하가 주입된 상태가 된다. 또한, 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)들은 프로그래밍된 상태이므로, 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)에 포함된 플로팅 게이트 전극(132)에는 음전하가 주입된 상태가 된다.The second gate structures 142 have a shape in which a tunnel insulating layer 130, a floating gate electrode 132, a blocking dielectric layer pattern 134, and a control gate electrode 136 are stacked. However, since the second gate structure must be used as a selection transistor, the second gate structure has a second line width d2 that is wider than the first line width d1. In the second gate structure, since the second selection transistors 106a are in an erased state, a positive charge is injected into the floating gate electrode 132 of the second selection transistor 106a. In addition, since the fourth selection transistors 106b are in the programmed state, a negative charge is injected into the floating gate electrode 132 included in the fourth selection transistor 106b.

상기 제3 게이트 구조물들(144)은 터널 절연막(130), 플로팅 게이트 전극(132), 블록킹 유전막 패턴(134a) 및 콘트롤 게이트 전극(136a)이 적층된 형상을 가지지만, 상기 플로팅 게이트 전극(132)과 콘트롤 게이트 전극(136a)이 연결된 형상을 갖는다. 따라서, 상기 플로팅 게이트 전극(132)은 전하 저장막으로의 기능을 하지 않는다. 또한, 상기 제3 게이트 구조물은 선택 트랜지스터로 사용되어야 하므로, 제1 선폭(d1)보다 넓은 제2 선폭(d2)을 갖는다.Although the third gate structures 144 have a stacked structure of the tunnel insulating film 130, the floating gate electrode 132, the blocking dielectric film pattern 134a and the control gate electrode 136a, the floating gate electrode 132 And the control gate electrode 136a are connected to each other. Therefore, the floating gate electrode 132 does not function as a charge storage film. In addition, the third gate structure has to be used as a selection transistor, and thus has a second line width d2 that is wider than the first line width d1.

상기 제2 내지 제3 게이트 구조물(142, 144) 양 측의 액티브 영역에는 N형의 불순물 영역이 형성되어 있다. 상기 제1 게이트 구조물(140) 양 측의 액티브 영역에도 N형의 불순물 영역이 형성되어 있을 수 있다.N-type impurity regions are formed in the active regions on both sides of the second to third gate structures 142 and 144. N-type impurity regions may also be formed in the active regions on both sides of the first gate structure 140.

상기 제1 내지 제3 게이트 구조물(142, 144)을 덮는 층간 절연막(도시안됨)이 구비된다.An interlayer insulating film (not shown) covering the first to third gate structures 142 and 144 is provided.

상기 층간 절연막을 관통하고, 상기 제1 선택 트랜지스터(104a)의 불순물 영역 및 제3 선택 트랜지스터(104b)의 불순물 영역을 전기적으로 연결하는 하나의 비트 라인 콘택(138)이 구비된다.And one bit line contact 138 which penetrates the interlayer insulating film and electrically connects the impurity region of the first select transistor 104a and the impurity region of the third select transistor 104b.

상기 비트 라인 콘택(138)과 접속하여 액티브 영역의 연장 방향으로 연장되는 비트 라인(B/L, 도시안됨)이 구비된다. 상기 그라운드 선택 트랜지스터(110)의 일 측 불순물 영역과 연결되는 공통 소오스 라인(도시안됨)이 구비된다.
And a bit line (B / L, not shown) connected to the bit line contact 138 and extending in the extension direction of the active region. And a common source line (not shown) connected to the one-side impurity region of the ground selection transistor 110 is provided.

이하에서는 도 4 및 5에 도시된 셀 어레이를 갖는 NAND 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 간단하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the NAND flash memory device having the cell array shown in FIGS. 4 and 5 will be briefly described.

도 6a 및 도 6b는 도 4에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이다.6A and 6B are plan views illustrating a method of manufacturing the NAND flash memory device shown in FIG.

도 6a를 참조하면, 기판에 셸로우 트렌치 소자 분리 공정을 수행하여 소자 분리막 패턴(112a)을 형성한다. 상기 기판은 저농도의 p형 불순물이 도핑되어 있는 것일 수 있다.Referring to FIG. 6A, a substrate low-trench isolation process is performed on a substrate to form a device isolation film pattern 112a. The substrate may be doped with a low concentration p-type impurity.

상기 소자 분리막 패턴(112a) 사이의 액티브 영역(112b)에서, 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)의 채널 영역 부위를 선택적으로 노출하는 이온주입 마스크(도시안됨)를 형성한다. 이 후, 상기 노출된 영역에 저농도의 n형 불순물을 도핑하여 제1 채널 영역(114)을 형성한다.An ion implantation mask (not shown) for selectively exposing the channel region region of the third selection transistor 104b is formed in the active region 112b between the device isolation film patterns 112a. Thereafter, the exposed region is doped with a low concentration n-type impurity to form a first channel region 114.

도 6b를 참조하면, 상기 액티브 영역(112b)에서 제1, 제2, 및 제4 선택 트랜지스터(104a, 106a, 104b) 형성 부위 및 그라운드 선택 트랜지스터(110) 형성 부위를 선택적으로 노출하는 이온주입 마스크를 형성한다. 이 후, 상기 노출된 영역으로 p형 불순물을 도핑하여 제2 채널 영역(116)을 형성한다.6B, an ion implantation mask for selectively exposing the first, second, and fourth selection transistors 104a, 106a, 104b and the ground selection transistor 110 formation region in the active region 112b, . Thereafter, the exposed region is doped with a p-type impurity to form a second channel region 116.

상기 공정을 수행함으로써, 제1 내지 제4 선택 트랜지스터(104a, 106a, 104b, 106b)의 각 채널 영역들이 형성된다. 상기 도 6a 및 도 6b를 참조로 설명한 공정은 순서를 바꾸어 진행할 수도 있다.By performing the above process, channel regions of the first to fourth selection transistors 104a, 106a, 104b, and 106b are formed. The processes described with reference to FIGS. 6A and 6B may be performed by changing the order.

다시, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 기판 상에 터널 산화막, 플로팅 게이트 전극막, 블록킹 유전막 및 콘트롤 게이트 전극막을 형성한다. 상기 박막들을 적층할 때, 상기 제1 및 제3 선택 트랜지스터(104a, 104b)가 형성되는 부위에서 상기 플로팅 게이트 전극 및 콘트롤 게이트 전극이 서로 접촉되도록 상기 부위의 블록킹 유전막을 제거하는 공정이 수행된다. 이 후, 상기 박막들을 패터닝한다. 이로써, 셀 트랜지스터(108)용 제1 게이트 구조물(140), 제 2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)용 제2 게이트 구조물(142) 및 제1 및 제3 선택 트랜지스터(104a, 104b) 및 그라운드 선택 트랜지스터용 제3 게이트 구조물(144)을 각각 형성한다.Referring again to FIGS. 4 and 5, a tunnel oxide film, a floating gate electrode film, a blocking dielectric film, and a control gate electrode film are formed on the substrate. When the thin films are stacked, a process of removing the blocking dielectric film of the portion so that the floating gate electrode and the control gate electrode are in contact with each other is performed at a portion where the first and third selection transistors 104a and 104b are formed. Thereafter, the thin films are patterned. Thereby, the first gate structure 140 for the cell transistor 108, the second gate structure 142 for the second and fourth selection transistors 106a and 106b, and the first and third selection transistors 104a and 104b, And a third gate structure 144 for the ground selection transistor.

상기 제1 내지 제3 게이트 구조물(140, 142, 144) 양 측의 액티브 영역에는 N형의 불순물을 도핑한다.An active region on both sides of the first to third gate structures 140, 142 and 144 is doped with an N-type impurity.

상기 제1 내지 제3 게이트 구조물들(140, 142, 144)을 덮는 층간 절연막(도시안됨)을 형성한다. 상기 층간 절연막을 관통하여 상기 제1 선택 트랜지스터(104a)의 불순물 영역 및 제3 선택 트랜지스터(104b)의 불순물 영역을 전기적으로 연결하는 하나의 비트 라인 콘택(138)을 형성한다.An interlayer insulating film (not shown) is formed to cover the first to third gate structures 140, 142 and 144. And one bit line contact 138 electrically connecting the impurity region of the first select transistor 104a and the impurity region of the third select transistor 104b through the interlayer insulating film is formed.

상기 비트 라인 콘택(138)과 접속하여 액티브 영역의 연장 방향으로 연장되는 비트 라인(B/L, 도시안됨)을 형성한다.(B / L, not shown) extending in the direction of extension of the active region in connection with the bit line contact 138.

상기 그라운드 선택 트랜지스터(110)의 일 측 불순물 영역과 연결되는 공통 소오스 라인(도시안됨)을 형성한다.And forms a common source line (not shown) connected to the one-side impurity region of the ground selection transistor 110.

상기 설명한 공정을 수행함으로써, NAND 플래시 메모리 소자를 형성할 수 있다.By performing the above-described process, a NAND flash memory device can be formed.

이 후, 상기 NAND 플래시 메모리 소자의 제1 군 선택 트랜지스터들에 대해 상기 문턱 전압 조절 공정을 수행한다. 즉, 상기 제2 선택 트랜지스터들(106a)은 소거되도록 하고, 제4 선택 트랜지스터들(106b)은 프로그래밍되도록 한다. 상기 문턱 전압을 조절하는 방법은 도 3a 내지 도 3c를 참조로 설명한 것과 동일하다.
Thereafter, the threshold voltage adjusting process is performed on the first group select transistors of the NAND flash memory device. That is, the second selection transistors 106a are erased, and the fourth selection transistors 106b are programmed. The method of adjusting the threshold voltage is the same as that described with reference to FIGS. 3A to 3C.

도 7a 내지 도 7c는 도 4 및 도 5에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자를 제조하는 다른 방법을 설명하기 위한 단면도이다.FIGS. 7A through 7C are cross-sectional views illustrating another method of manufacturing the NAND flash memory device shown in FIGS. 4 and 5. FIG.

도 7a를 참조하면, 제1 내지 제4 선택 트랜지스터 및 그라운드 선택 트랜지스터 형성 부위를 선택적으로 노출하는 제1 이온주입 마스크(146a)를 형성한다. 이 후, 상기 노출된 영역으로 p형 불순물(147)을 도핑한다.Referring to FIG. 7A, a first ion implantation mask 146a selectively exposing the first through fourth selection transistors and the ground selection transistor formation region is formed. Thereafter, the p-type impurity 147 is doped into the exposed region.

도 7b를 참조하면, 상기 기판 상에 셀 트랜지스터(108)용 제1 게이트 구조물(140), 제 2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)용 제2 게이트 구조물(142) 및 제1 및 제3 선택 트랜지스터(104a, 104b) 및 그라운드 선택 트랜지스터(110)용 제3 게이트 구조물(144)을 각각 형성한다.Referring to FIG. 7B, a first gate structure 140 for the cell transistor 108, a second gate structure 142 for the second and fourth selection transistors 106a and 106b, and a second gate structure 142 for the first and third The selection transistors 104a and 104b, and the third gate structure 144 for the ground selection transistor 110, respectively.

도 7c를 참조하면, 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)의 채널 영역이 노출되도록 제2 이온주입 마스크(146b)를 형성한다. 할로 이온 주입 공정을 통해, 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)의 채널 영역(114)에만 선택적으로 N-형의 불순물을 도핑한다. 상기 공정을 통해, 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)는 공핍형 트랜지스터가 된다.Referring to FIG. 7C, a second ion implantation mask 146b is formed to expose a channel region of the third selection transistor 104b. Through the halo ion implantation process, only the channel region 114 of the third selection transistor 104b is doped with an N-type impurity selectively. Through the above process, the second selection transistor 106a becomes a depletion type transistor.

이 후에, 상기에서 설명한 것과 동일하게, N형 불순물 도핑, 층간 절연막, 비트 라인 콘택, 비트 라인, 공통 소오스 라인 형성 공정들을 수행하여 NAND 플래시 메모리 소자를 제조할 수 있다.
Thereafter, a NAND flash memory device can be manufactured by performing N-type impurity doping, an interlayer insulating film, a bit line contact, a bit line, and a common source line forming process as described above.

도 8은 도 2b에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 다른 예의 평면도이다. 도 9는 도 8에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 단면도이다.8 is a plan view of another example of a cell array of the NAND flash memory device shown in FIG. 2B. 9 is a cross-sectional view showing a cell array of the NAND flash memory device shown in FIG.

도 8 및 도 9의 셀 어레이는 제1 군 선택 트랜지스터에서 증가형 트랜지스터의 채널 영역(116a)과 제2 군 선택 트랜지스터의 채널 영역(116b)의 도핑 농도가 서로 다른 것을 제외하고는 도 4 및 도 5의 셀 어레이와 동일하다.8 and 9, in the cell array of FIG. 4 and FIG. 9, except that the doping concentrations of the channel region 116a of the enhancement type transistor and the channel region 116b of the second group selection transistor in the first group selection transistor are different, 5 cell array.

도 8 및 도 9를 참조하면, 기판의 액티브 영역에서 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)는 공핍형 트랜지스터이므로, 채널 영역(114)이 저농도의 n형 불순물을 도핑되어 있다. 또한, 상기 액티브 영역에서 상기 제1, 2 및 4 선택 트랜지스터와 그라운드 선택 트랜지스터는 증가형 트랜지스터이므로, 채널 영역(116a, 116b)이 p형 불순물을 도핑되어 있다.8 and 9, in the active region of the substrate, since the third select transistor 104b is a depletion type transistor, the channel region 114 is doped with a low concentration n-type impurity. In addition, in the active region, the first, second, and fourth selection transistors and the ground selection transistor are incremental transistors, so that the channel regions 116a and 116b are doped with p-type impurities.

상기 제1 군 선택 트랜지스터 중에서 증가형 트랜지스터로 제공되는 제1 선택 트랜지스터(104a)와 상기 그라운드 선택 트랜지스터(GSL)의 채널 영역(116a)는 상대적으로 고농도의 p형 불순물이 도핑된다. 또한, 제2 군 선택 트랜지스터들인 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)의 채널 영역(116b)은 상대적으로 저농도의 p형 불순물이 도핑되어 있다.Among the first group selection transistors, the first selection transistor 104a provided as an increase type transistor and the channel region 116a of the ground selection transistor GSL are doped with relatively high p-type impurity. In addition, the channel region 116b of the second and fourth selection transistors 106a and 106b, which are the second group selection transistors, is doped with a relatively low concentration p-type impurity.

이는, 상기 제2 군 선택 트랜지스터들인 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)의 경우 채널 도핑에 의해서 문턱 전압이 결정되는 것이 아니라, 전기적으로 문턱 전압이 결정되므로 채널 영역을 고농도로 도핑하지 않아도 된다. 그러므로, 셀 트랜지스터와 인접하는 제2 및 제4 트랜지스터(106a, 106b)의 채널 도핑 농도가 감소되어 셀 트랜지스터(108)와 제2 및 제4 선택 트랜지스터들(106a, 106b) 간의 정션 특성이 양호해질 수 있다.
This is because, in the case of the second and fourth selection transistors 106a and 106b which are the second group selection transistors, the threshold voltage is not determined by the channel doping but the threshold voltage is electrically determined. Therefore, do. Therefore, the channel doping concentration of the second and fourth transistors 106a and 106b adjacent to the cell transistor is reduced, so that the junction characteristic between the cell transistor 108 and the second and fourth selection transistors 106a and 106b becomes good .

도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 평면도이다.FIG. 10 is a plan view for explaining a method of manufacturing the NAND flash memory device shown in FIGS. 8 and 9. FIG.

먼저, 상기 도 6a를 참조로 설명한 공정을 수행하여, 상기 제3 선택 트랜지스터의 채널 영역(114) 부위에 선택적으로 저농도의 n형 불순물을 도핑한다.6A, the channel region 114 of the third selection transistor is selectively doped with a low concentration n-type impurity.

이 후, 도 10을 참조하면, 상기 액티브 영역에서 제1 선택 트랜지스터(104a) 및 그라운드 선택 트랜지스터(110) 형성 부위를 선택적으로 노출하는 이온주입 마스크(도시안함)를 형성한다. 다음에, 상기 이온주입 마스크에 의해 노출된 영역(116a)으로 p형 불순물을 도핑한다.Referring to FIG. 10, an ion implantation mask (not shown) for selectively exposing the first selection transistor 104a and the ground selection transistor 110 formation region is formed in the active region. Next, the p-type impurity is doped into the region 116a exposed by the ion implantation mask.

이와같이, 상기 제1 및 제3 선택 트랜지스터의 채널 영역에만 P형 불순물이 도핑되도록 함으로써, 상기 제2 내지 제4 선택 트랜지스터의 채널 영역(116b)은 상대적으로 상기 제1 선택 트랜지스터에 비해 저농도의 P형 불순물을 갖게된다.In this manner, the P-type impurity is doped only in the channel region of the first and third selection transistors, so that the channel region 116b of the second to fourth selection transistors is relatively low in the P-type Impurities.

상기 공정을 수행하면, 각 선택 트랜지스터의 채널 도핑 공정이 완료된다.When the above process is performed, the channel doping process of each selection transistor is completed.

계속하여, 상기 설명한 것과 동일하게, 게이트 구조물 형성, N형 불순물 도핑, 층간 절연막, 비트 라인 콘택, 비트 라인, 공통 소오스 라인 형성 공정들을 수행하여 NAND 플래시 메모리 소자를 제조할 수 있다.
Subsequently, a NAND flash memory device can be manufactured by performing gate structure formation, N-type impurity doping, interlayer insulating film, bit line contact, bit line, and common source line forming processes as described above.

도 11은 도 2b에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 다른 예의 단면도이다.11 is a cross-sectional view of another example showing a cell array of the NAND flash memory device shown in FIG. 2B.

본 실시예에서, 셀 트랜지스터들의 전하 저장막은 전하 트랩막이며, 이에 따라 선택 트랜지스터의 적층 구조가 달라지는 것을 제외하고는 도 4의 셀 어레이와 동일하다. 그러므로, 본 실시예의 셀 어레이의 평면도는 도 4에 도시된 것과 동일하다.In this embodiment, the charge storage film of the cell transistors is the charge trap film, and thus is the same as the cell array of Fig. 4 except that the stacking structure of the selection transistors is changed. Therefore, the plan view of the cell array of this embodiment is the same as that shown in Fig.

도 11을 참조하면, 상기 기판 상에는 셀 트랜지스터(108)용 제1 게이트 구조물(140a), 제 2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)용 제2 게이트 구조물(142a)과 제1 및 제3 선택 트랜지스터용(104a, 104b)과 그라운드 선택 트랜지스터(110)용 제3 게이트 구조물(144a)이 구비된다.11, on the substrate, a first gate structure 140a for the cell transistor 108, a second gate structure 142a for the second and fourth selection transistors 106a and 106b, Transistors 104a and 104b and a third gate structure 144a for the ground selection transistor 110 are provided.

상기 제1 게이트 구조물(140a)들은 터널 절연막(150), 전하 트랩막 패턴(152), 블록킹 유전막 패턴(154) 및 콘트롤 게이트 전극(156)이 적층된 형상을 갖는다. 상기 콘트롤 게이트 전극(156)은 워드 라인으로 제공되며, 상기 제2 방향으로 연장되는 형상을 갖는다. 또한, 상기 제1 게이트 구조물(140a)은 제1 선폭을 갖는다. 상기 전하 트랩막 패턴(152)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.The first gate structures 140a have a shape in which a tunnel insulating film 150, a charge trap film pattern 152, a blocking dielectric film pattern 154, and a control gate electrode 156 are stacked. The control gate electrode 156 is provided as a word line and has a shape extending in the second direction. Also, the first gate structure 140a has a first line width. The charge trap film pattern 152 may include silicon nitride.

상기 제2 게이트 구조물(142a)들은 터널 절연막(150), 전하 트랩막 패턴(152), 블록킹 유전막 패턴(154) 및 콘트롤 게이트 전극(156)이 적층된 형상을 가진다. 다만, 상기 제2 게이트 구조물(142a)은 선택 트랜지스터로 사용되어야 하므로 상기 제1 선폭(d1)보다 넓은 제2 선폭(d2)을 갖는다. 상기 제2 게이트 구조물(142a)에서, 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)들에 포함된 전하 트랩막 패턴(152)에는 양전하가 주입된 상태가 된다. 또한, 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)에 포함된 전하 트랩막 패턴(152)에는 음전하가 주입된 상태가 된다.The second gate structures 142a have a shape in which a tunnel insulating film 150, a charge trap film pattern 152, a blocking dielectric film pattern 154, and a control gate electrode 156 are stacked. However, since the second gate structure 142a must be used as a selection transistor, the second gate structure 142a has a second line width d2 that is wider than the first line width d1. In the second gate structure 142a, a positive charge is injected into the charge trap film pattern 152 included in the second selection transistor 106a. Further, a negative charge is injected into the charge trap film pattern 152 included in the fourth selection transistor 106b.

상기 제3 게이트 구조물(144a)들은 상기 제2 게이트 구조물(142a)과 동일하게 터널 절연막(150), 전하 트랩막 패턴(152), 블록킹 유전막 패턴 (154) 및 콘트롤 게이트 전극(156)이 적층된 형상을 가진다. 상기 제3 게이트 구조물(144a)의 전하 트랩막 패턴(152)은 전하를 저장하는 기능을 하지 않는다. 즉, 상기 제3 게이트 구조물(144a)에서, 터널 절연막(150), 전하 트랩막 패턴(152), 블록킹 유전막 패턴(154)은 게이트 산화막의 기능을 한다. 또한, 상기 제3 게이트 구조물(144a)은 선택 트랜지스터로 사용되어야 하므로, 제1 선폭(d1)보다 넓은 제2 선폭(d2)을 갖는다.
The third gate structures 144a are formed by stacking a tunnel insulating film 150, a charge trap film pattern 152, a blocking dielectric film pattern 154 and a control gate electrode 156 in the same manner as the second gate structure 142a Shape. The charge trap film pattern 152 of the third gate structure 144a does not function to store charge. That is, in the third gate structure 144a, the tunnel insulating film 150, the charge trap film pattern 152, and the blocking dielectric film pattern 154 function as a gate oxide film. The third gate structure 144a has a second line width d2 that is wider than the first line width d1 since it must be used as a selection transistor.

도 11에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자는 게이트 구조물에 포함되는 박막들의 적층 구조를 제외하고는 도 4에 도시된 플래시 메모리 소자와 동일하다. 그러므로, 상기 게이트 구조물을 형성하기 위하여 형성되는 박막을 다르게 하면서, 도 4의 NAND 플래시 메모리 소자의 제조 방법과 거의 동일한 방법으로 제조될 수 있다. 다만, 상기 제1 내지 제3 게이트 구조물이 모두 동일한 적층 구조를 가지므로, 상기 제1 내지 제3 게이트 구조물을 패터닝할 때 블록킹 유전막을 일부 제거하는 공정이 수행되지 않는다.
The NAND flash memory device shown in FIG. 11 is the same as the flash memory device shown in FIG. 4 except for the lamination structure of the thin films included in the gate structure. Therefore, it can be manufactured in almost the same manner as the method of manufacturing the NAND flash memory device of FIG. 4, while changing the thin film to be formed to form the gate structure. However, since the first through third gate structures all have the same lamination structure, a process for partially removing the blocking dielectric film is not performed when patterning the first through third gate structures.

실시예 2Example 2

도 12는 본 발명의 실시예 2에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 회로도이다. 도 13은 도 12에 도시된 셀 어레이의 단면도이다.12 is a circuit diagram of a cell array of a NAND flash memory device according to a second embodiment of the present invention. 13 is a cross-sectional view of the cell array shown in Fig.

실시예 2에 따른 NAND 플래시 메모리 소자는 제1 내지 제4 선택 트랜지스터의 구성을 제외하고는 실시예 1의 NAND 플래시 메모리 소자와 동일하다.The NAND flash memory device according to the second embodiment is the same as the NAND flash memory device according to the first embodiment except for the configuration of the first to fourth selection transistors.

도 12 및 도 13을 참조하면, 공유 비트 라인에 연결된 제2 군 선택 트랜지스터 중 어느 하나는 공핍형 MOS 트랜지스터(D)로 제공되고, 나머지 하나는 증가형 MOS 트랜지스터(E)로 제공된다. 일 예로, 제1 선택 트랜지스터(104a)는 공핍형 MOS 트랜지스터(D)로 제공되고, 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)는 증가형 MOS 트랜지스터(E)로 제공된다.12 and 13, any one of the second group select transistors connected to the shared bit line is provided as a depletion type MOS transistor (D), and the other is provided as an increase type MOS transistor (E). In one example, the first selection transistor 104a is provided as a depletion type MOS transistor (D), and the third selection transistor 104b is provided as an increasing type MOS transistor (E).

또한, 제1 군 선택 트랜지스터인 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)는 모두 채널 영역과 소오스 드레인으로 제공되는 불순물 영역이 동일한 도전형을 갖는 공핍형의 셀 타입 트랜지스터(D)로 제공된다.In addition, the second and fourth selection transistors 106a and 106b, which are the first group selection transistors, are provided with a depletion type cell type transistor D having the same conductivity type as the impurity regions provided in the channel region and the source drain do.

상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)는 물리적으로는 동일한 적층 구조를 갖는다. 그러나, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)는 각각의 전하 저장막 패턴 내에 전하가 다르게 주입되어 있어, 문턱 전압이 서로 다르다.The second and fourth selection transistors 106a and 106b physically have the same lamination structure. However, the second and fourth selection transistors 106a and 106b are charged differently in the respective charge storage film patterns, and have different threshold voltages.

즉, 상기 제1 선택 트랜지스터(104a)와 직렬 연결된 제2 선택 트랜지스터(106a)는 전기적으로 증가형 트랜지스터로 제공되어야 한다. 따라서, 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)는 프로그래밍된 상태(P)를 유지하며, 0V 이상의 상대적으로 높은 문턱 전압을 갖는다.That is, the second selection transistor 106a connected in series with the first selection transistor 104a must be electrically provided as an increasing transistor. Thus, the second selection transistor 106a maintains the programmed state P and has a relatively high threshold voltage of 0V or higher.

반면에, 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)와 직렬 연결된 제4 선택 트랜지스터(106b)는 전기적으로 공핍형의 트랜지스터(D)로 제공되어야 한다. 그런데, 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)는 프로그래밍 또는 소거 동작이 수행되지 않은 초기 상태에서도 공핍형 트랜지스터(D)이므로, 별도의 전기적 동작 없이도 0V 이하의 낮은 문턱 전압을 갖게 된다. 그러므로, 상기 제4 선택 트랜지스터는 소거된 상태일 수도 있고, 초기 상태일 수도 있다.On the other hand, the fourth selection transistor 106b connected in series with the third selection transistor 104b must be provided as an electrically depletion type transistor D. [ However, since the fourth selection transistor 106b is the depletion type transistor D even in the initial state in which no programming or erasing operation is performed, the fourth selection transistor 106b has a low threshold voltage of 0 V or less without any additional electrical operation. Therefore, the fourth selection transistor may be an erased state or an initial state.

이하에서는, 도 12 및 도 13에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자에서, 제2 및 제4 선택 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of adjusting the threshold voltages of the second and fourth selection transistors in the NAND flash memory device shown in Figs. 12 and 13 will be described.

도 14a 및 도 14b는 도 12에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자에 포함된 트랜지스터의 문턱 전압 조절 동작을 설명하기 위한 회로도이다.14A and 14B are circuit diagrams for explaining a threshold voltage adjusting operation of a transistor included in the NAND flash memory device shown in FIG.

도 12에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자에서, 상기 제2 선택 트랜지스터들(106a)은 상대적으로 높은 문턱 전압을 갖고, 상기 제4 선택 트랜지스터들(106b)은 상대적으로 낮은 문턱 전압을 가져야 한다. 이를 위하여, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터들(106a, 106b)에 대해 모두 소거 동작을 수행한다. 이 후, 상기 제2 선택 트랜지스터들(106a)만 선택적으로 프로그래밍 동작을 수행한다.In the NAND flash memory device shown in FIG. 12, the second selection transistors 106a have a relatively high threshold voltage, and the fourth selection transistors 106b have a relatively low threshold voltage. To this end, an erase operation is performed on both the second and fourth selection transistors 106a and 106b. Thereafter, only the second selection transistors 106a selectively perform a programming operation.

도 14a는 제2 및 제4 선택 트랜지스터들(106a, 106b)에 대해 모두 소거 동작을 수행하는 것을 나타낸다. 소거 동작을 위해, 다음의 표와 같이 전기적 신호를 인가한다.14A shows performing the erase operation for both the second and fourth selection transistors 106a and 106b. For erase operation, an electrical signal is applied as shown in the following table.

Figure 112011080843548-pat00004
Figure 112011080843548-pat00004

상기와 같이 동작시키면, 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b) 및 셀 트랜지스터(108)에도 소거 동작이 수행된다.When the above operation is performed, the erase operation is also performed on the second and fourth selection transistors 106a and 106b and the cell transistor 108. [

그러나, 본 실시예의 경우, 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)가 공핍형 트랜지스터로 제공되기 때문에, 별도의 소거 동작을 수행하지 않더라도 0V 보다 낮은 문턱 전압을 갖는다. 따라서, 상기 설명한 소거 동작은 수행하지 않을 수도 있다.However, in the case of this embodiment, since the fourth selection transistor 106b is provided as a depletion type transistor, it has a threshold voltage lower than 0V even if a separate erasing operation is not performed. Therefore, the erase operation described above may not be performed.

도 14b는 제2 선택 트랜지스터들에 대해 프로그래밍 동작을 수행하는 것을 나타낸다. 프로그래밍 동작을 위해, 다음의 표와 같이 전기적 신호를 인가한다.14B shows performing a programming operation for the second selection transistors. For programming operation, an electrical signal is applied as shown in the following table.

Figure 112011080843548-pat00005
Figure 112011080843548-pat00005

상기와 같이 동작시키면, 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)가 턴 오프되면서 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)에는 프로그래밍동작이 수행되지 않는다. 반면에, 상기 제1 선택 트랜지스터(104a)는 턴 온됨으로써 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)에 프로그래밍 동작이 수행된다. 따라서, 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)의 문턱 전압이 0V보다 높게 되도록 한다.When the above operation is performed, the third selection transistor 104b is turned off and the programming operation is not performed on the fourth selection transistor 106b. On the other hand, the programming operation is performed on the second selection transistor 106a by turning on the first selection transistor 104a. Therefore, the threshold voltage of the second selection transistor 106a is set to be higher than 0V.

상기 프로그래밍 동작 중에는, 문턱 전압 확인(Verify) 동작을 계속하여 수행하여야 한다. 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)의 문턱 전압이 설정된 기준 전압 이상으로 상승하면, 더이상 프로그래밍 동작이 수행되지 않도록 한다.During the programming operation, the threshold voltage verification operation must be continuously performed. When the threshold voltage of the second selection transistor 106a rises above the set reference voltage, the programming operation is no longer performed.

실시예 2의 셀 어레이에서 전하 저장막 패턴은 플로팅 게이트 전극으로 사용할 수도 있고, 전하 트랩막 패턴으로 사용할 수 있다.In the cell array of Example 2, the charge storage film pattern can be used as a floating gate electrode or as a charge trap film pattern.

또한, 실시예 2의 NAND 플래시 메모리 소자는 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)의 채널 영역에 도핑되는 불순물의 도전형을 제외하고는 실시예 1의 NAND 플래시 메모리 소자와 동일하다. 그러므로, 상기 실시예 2의 NAND 플래시 메모리 소자는 실시예 1에서 설명한 제조 방법과 거의 동일한 방법으로 제조될 수 있다. 다만, 상기 제1 선택 트랜지스터(104a)의 채널 영역을 형성하기 위한 N형 불순물을 도핑하는 공정에서, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)의 채널 영역에도 N형 불순물을 함께 도핑하여 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터의 채널 영역을 형성하는 것만이 차이가 있다.
The NAND flash memory device of the second embodiment is the same as the NAND flash memory device of the first embodiment except for the conductivity type of the impurity doped in the channel region of the second and fourth selection transistors 106a and 106b. Therefore, the NAND flash memory device of the second embodiment can be manufactured in substantially the same manner as the manufacturing method described in the first embodiment. However, in the step of doping the N-type impurity for forming the channel region of the first select transistor 104a, the channel regions of the second and fourth select transistors 106a and 106b are doped with N-type impurities Only the channel regions of the second and fourth selection transistors are formed.

실시예 3Example 3

도 15는 본 발명의 실시예 3에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 회로도이다.15 is a circuit diagram of a NAND flash memory device according to a third embodiment of the present invention.

실시예 3에 따른 NAND 플래시 메모리 소자는 선택 트랜지스터의 구성을 제외하고는 실시예 1의 NAND 플래시 메모리 소자와 동일하다.The NAND flash memory device according to the third embodiment is the same as the NAND flash memory device according to the first embodiment except for the configuration of the select transistor.

도 15를 참조하면, 제2 군 선택 트랜지스터 중 어느 하나는 공핍형 MOS 트랜지스터(D)로 제공되고, 나머지 하나는 증가형 MOS 트랜지스터(E)로 제공된다. 일 예로, 제1 선택 트랜지스터(104a)는 증가형 MOS 트랜지스터(E)로 제공되고, 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)는 공핍형 MOS 트랜지스터(D)로 제공된다.Referring to FIG. 15, one of the second group selection transistors is provided as a depletion type MOS transistor (D), and the other is provided as an increasing type MOS transistor (E). For example, the first selection transistor 104a is provided as an enhancement type MOS transistor E and the third selection transistor 104b is provided as a depletion type MOS transistor D.

또한, 제1 군 선택 트랜지스터인 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)는 모두 채널 영역과 소오스/드레인으로 제공되는 불순물 영역이 서로 다른 도전형을 갖는 증가형의 셀 타입 트랜지스터로 제공된다.Also, the second and fourth selection transistors 106a and 106b, which are the first group selection transistors, are all provided with an increase-type cell type transistor having a channel region and an impurity region provided as a source / drain with different conductivity types .

비트 라인을 공유하는 하나의 셀 스트링에는 복수개의 제2 선택 트랜지스터들(106a)이 직렬로 연결되어 있는 형상을 갖는다. 각각의 제2 선택 트랜지스터들(106a)은 물리적으로는 셀 트랜지스터들(108)과 동일한 구성을 갖는다. 또한, 상기 각각의 제2 선택 트랜지스터들(106a)은 상기 제1 군 선택 트랜지스터들(104a, 104b)에 비해 짧은 게이트 길이를 갖는다. 일 예로, 상기 각각의 제2 선택 트랜지스터들(106a)은 상기 셀 트랜지스터(108)와 실질적으로 동일한 게이트 길이를 가질 수 있다. 상기 직렬로 연결된 복수개의 제2 선택 트랜지스터는 채널 영역이 서로 연결된 형상을 가짐으로써, 전기적으로는 하나의 트랜지스터로 동작될 수 있다.And a plurality of second selection transistors 106a are connected in series to one cell string sharing a bit line. Each of the second selection transistors 106a physically has the same configuration as the cell transistors 108. [ In addition, each of the second selection transistors 106a has a shorter gate length than the first group selection transistors 104a and 104b. In one example, each of the second selection transistors 106a may have a gate length substantially equal to the cell transistor 108. [ The plurality of second select transistors connected in series have channel regions connected to each other, so that they can be electrically operated as one transistor.

비트 라인을 공유하는 다른 하나의 셀 스트링에는 복수개의 제4 선택 트랜지스터들(106b)이 직렬로 연결되어 있는 형상을 갖는다. 각각의 제4 선택 트랜지스터들(106b)은 물리적으로는 셀 트랜지스터들(108)과 동일한 구성을 갖는다. 또한, 상기 각각의 제4 선택 트랜지스터들(106b)은 상기 제1 군 선택 트랜지스터들(104a, 104b)에 비해 짧은 게이트 길이를 갖는다. 일 예로, 상기 각각의 제2 선택 트랜지스터들(106a)은 상기 셀 트랜지스터(108)와 실질적으로 동일한 게이트 길이를 가질 수 있다. 상기 직렬로 연결된 복수개의 제4 선택 트랜지스터는 채널 영역이 서로 연결된 형상을 가짐으로써, 전기적으로는 하나의 트랜지스터로 동작될 수 있다.And the other cell string sharing the bit line has a shape in which a plurality of fourth selection transistors 106b are connected in series. Each of the fourth selection transistors 106b physically has the same configuration as the cell transistors 108. [ In addition, each of the fourth selection transistors 106b has a shorter gate length than the first group selection transistors 104a and 104b. In one example, each of the second selection transistors 106a may have a gate length substantially equal to the cell transistor 108. [ The plurality of fourth selection transistors connected in series may have a configuration in which channel regions are connected to each other, so that they can be electrically operated as one transistor.

상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터(106a, 106b)는 각각의 전하 저장막 패턴 내에 전하를 다르게 주입되어 있어, 서로 다른 문턱 전압을 갖는다.The second and fourth selection transistors 106a and 106b have different charges injected into the respective charge storage film patterns, and have different threshold voltages.

구체적으로, 상기 제1 선택 트랜지스터(104a)가 증가형 MOS 트랜지스터이므로, 이에 직렬 연결되어 있는 상기 제2 선택 트랜지스터들(106a)은 모두 전기적으로 공핍형 트랜지스터로 제공된다. 따라서, 상기 제2 선택 트랜지스터는 소거된 상태를 유지되어, 0V보다 낮은 문턱 전압을 갖는다.Specifically, since the first selection transistor 104a is an incremental MOS transistor, the second selection transistors 106a connected in series to the first selection transistor 104a are electrically provided as a depletion type transistor. Thus, the second select transistor remains in the erased state and has a threshold voltage lower than 0V.

반면에, 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)가 공핍형 MOS 트랜지스터이므로, 이에 직렬 연결되어 있는 상기 제4 선택 트랜지스터들(106b)은 모두 전기적으로 증가형 트랜지스터로 제공된다. 따라서, 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)는 프로그래밍된 상태를 유지되어, 0V보다 낮은 문턱 전압을 갖는다.
On the other hand, since the third selection transistor 104b is a depletion type MOS transistor, the fourth selection transistors 106b connected in series to the third selection transistor 104b are electrically provided as an increasing transistor. Therefore, the fourth selection transistor 106b is maintained in the programmed state, and has a threshold voltage lower than 0V.

도 16은 도 15에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자에 포함된 트랜지스터의 문턱 전압 조절 동작을 설명하기 위한 회로도이다.16 is a circuit diagram for explaining a threshold voltage adjusting operation of a transistor included in the NAND flash memory device shown in FIG.

도 15에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자에서는 상기 제2 선택 트랜지스터들은 상대적으로 높은 문턱 전압을 갖고, 상기 제4 선택 트랜지스터들은 상대적으로 낮은 문턱 전압을 가져야 한다.In the NAND flash memory device shown in FIG. 15, the second select transistors have a relatively high threshold voltage, and the fourth select transistors have a relatively low threshold voltage.

이를 위하여, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터들에 대해 모두 소거 동작을 수행한다. 소거 동작 시에 인가되는 전기적 신호는 다음과 같다.To this end, an erase operation is performed on all of the second and fourth selection transistors. The electrical signals applied during the erase operation are as follows.

Figure 112011080843548-pat00006
Figure 112011080843548-pat00006

상기 셀 트랜지스터(108)에 소거 동작을 수행할 때, 복수의 제1 게이트 라인들 중에서 상기 제2 게이트 라인에 가장 인접하는 제1 게이트 라인에는 Vrelax 전압을 인가한다. 상기 Vrelax 전압은 0V 보다는 높고 P-웰에 인가되는 소거 전압보다는 작은 값이다. 이와같이, 상기 제2 게이트 라인에 가장 인접하는 제1 게이트 라인에는 0V보다 높은 전압을 인가함으로써, 플로팅되어 있는 제2 게이트 라인과 제1 게이트 라인간의 브레이크 다운을 억제할 수 있다.When the erase operation is performed on the cell transistor 108, a Vrelax voltage is applied to the first gate line closest to the second gate line among the plurality of first gate lines. The Vrelax voltage is higher than 0 V and smaller than the erase voltage applied to the P-well. Thus, by applying a voltage higher than 0 V to the first gate line closest to the second gate line, it is possible to suppress the breakdown between the floating second gate line and the first gate line.

다음에, 도 16에 도시된 것과 같이, 제4 선택 트랜지스터들에 대해 각각 순차적으로 프로그래밍 동작을 수행한다. 프로그래밍 동작을 위해, 다음의 표와 같이 전기적 신호를 인가한다.Next, as shown in FIG. 16, programming operations are sequentially performed on the fourth selection transistors, respectively. For programming operation, an electrical signal is applied as shown in the following table.

Figure 112011080843548-pat00007
Figure 112011080843548-pat00007

상기와 같이 동작시키면, 상기 제1 선택 트랜지스터(104a)가 턴 오프되면서 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)들에는 프로그래밍 동작이 수행되지 않는다. 반면에, 상기 제3 선택 트랜지스터(104b)는 턴 온된다. 선택된 제1 게이트 라인(SSL1'')에는 프로그래밍 전압(Vpgm)이 인가됨으로써 프로그래밍 동작이 수행된다. 또한, 선택되지 않은 제1 게이트 라인(SSL1', SSL1''')에는 패스 전압(Vpass)이 인가되어 프로그래밍 되지 않는다.When the operation is performed as described above, the first selection transistor 104a is turned off, and no programming operation is performed on the second selection transistors 106a. On the other hand, the third selection transistor 104b is turned on. A programming operation is performed by applying the programming voltage Vpgm to the selected first gate line SSL1 " '. Also, the path voltage Vpass is applied to the unselected first gate lines SSL1 'and SSL1' '', and is not programmed.

직렬 연결되어 있는 제4 선택 트랜지스터들(106b)이 모두 프로그래밍되도록 각각의 제1 게이트 라인(SSL1', SSL1'', SSL1''')을 선택하여 순차적으로 프로그래밍 동작을 수행한다. 이로써, 상기 제4 선택 트랜지스터들(106b)의 문턱 전압이 0V보다 높게 되도록 한다.SSL1 ', and SSL1' '' so that all of the fourth selection transistors 106b connected in series are all programmed to sequentially perform the programming operation. Thereby, the threshold voltage of the fourth selection transistors 106b is made higher than 0V.

또한, 상기 프로그래밍 동작 시에는, 문턱 전압 확인(Verify) 동작을 계속하여 수행할 수 있다.
Further, during the programming operation, the threshold voltage verification operation can be continuously performed.

도 15의 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 회로들은 공정 설계에 따라 기판 상에 다양하게 형성될 수 있다. 이하에서는, 도 15에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이들을 기판에 구현한 일 예에 대해 설명한다.The circuits of the cell array of the NAND flash memory device of Fig. 15 can be variously formed on the substrate according to the process design. Hereinafter, an example in which the cell arrays of the NAND flash memory device shown in FIG. 15 are implemented on a substrate will be described.

도 17은 도 15에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 단면도이다.17 is a cross-sectional view showing a cell array of the NAND flash memory device shown in FIG.

도 17을 참조하면, 기판 상에는 셀 트랜지스터용 제1 게이트 구조물(140), 제2 및 제4 선택 트랜지스터용 제2 게이트 구조물(142)과, 제1 및 제3 선택 트랜지스터 및 그라운드 선택 트랜지스터용 제3 게이트 구조물(144)이 구비된다.17, a first gate structure 140 for the cell transistor, a second gate structure 142 for the second and fourth selection transistors, and a third gate structure 142 for the first and third selection transistors and the ground selection transistor A gate structure 144 is provided.

상기 제1 게이트 구조물들(140)은 터널 절연막(130), 플로팅 게이트 전극(132), 블록킹 유전막 패턴(134) 및 콘트롤 게이트 전극(136)이 적층된 형상을 갖는다. 상기 제1 게이트 구조물(140)은 제1 선폭을 갖는다.The first gate structures 140 have a shape in which a tunnel insulating layer 130, a floating gate electrode 132, a blocking dielectric layer pattern 134, and a control gate electrode 136 are stacked. The first gate structure 140 has a first line width.

상기 제2 게이트 구조물들(142)은 제1 게이트 구조물(140)과 동일하게 터널 절연막(130), 플로팅 게이트 전극(132), 블록킹 유전막 패턴(134) 및 콘트롤 게이트 전극(136)이 적층된 형상을 가진다. 상기 제2 게이트 구조물(142)의 플로팅 게이트 전극(132)에는 문턱 전압을 조절하기 위한 전하가 주입되어 있다. 상기 제2 게이트 구조물들(142)은 상기 제3 게이트 구조물(144)보다 좁은 선폭을 갖는다. 본 실시예에서, 상기 제2 게이트 구조물(142)은 상기 제1 게이트 구조물(140)과 동일하게 제1 선폭(d1)을 갖는다. 상기 제2 게이트 구조물들(142) 아래의 채널 영역은 P형 불순물이 도핑된다. 직렬 연결되어 있는 제2 선택 트랜지스터의 채널 영역들(135a)은 서로 연결된 형상을 갖는다. 또한, 직렬 연결되어 있는 제4 선택 트랜지스터의 채널 영역들(135b)은 서로 연결된 형상을 갖는다.The second gate structures 142 are formed in the same manner as the first gate structure 140 by forming the tunnel insulating film 130, the floating gate electrode 132, the blocking dielectric film pattern 134 and the control gate electrode 136 in a stacked configuration . The floating gate electrode 132 of the second gate structure 142 is charged with a charge for controlling a threshold voltage. The second gate structures 142 have narrower linewidths than the third gate structures 144. In this embodiment, the second gate structure 142 has a first line width d1 as the first gate structure 140. The channel regions under the second gate structures 142 are doped with P-type impurities. The channel regions 135a of the second selection transistor connected in series have a shape connected to each other. In addition, the channel regions 135b of the fourth selection transistor connected in series have a shape connected to each other.

상기 제3 게이트 구조물들(144)은 터널 절연막(130), 플로팅 게이트 전극(132), 블록킹 유전막 패턴(134) 및 콘트롤 게이트 전극(136)이 적층된 형상을 갖고, 상기 플로팅 게이트와 콘트롤 게이트 전극은 서로 연결되어 있다. 상기 제3 게이트 구조물(144)은 제1 선폭(d1)보다 넓은 제2 선폭(d2)을 갖는다. 상기 제3 게이트 구조물(144)의 플로팅 게이트 전극은 전하 저장막으로의 기능을 하지 않는다.The third gate structures 144 have a stacked structure of a tunnel insulating layer 130, a floating gate electrode 132, a blocking dielectric layer pattern 134, and a control gate electrode 136, Are connected to each other. The third gate structure 144 has a second line width d2 that is wider than the first line width d1. The floating gate electrode of the third gate structure 144 does not function as a charge storage film.

본 실시예의 경우, 상기 제2 선택 트랜지스터들(106a)은 소거된 상태이어야 하므로, 상기 제2 선택 트랜지스터들(106a)에 포함된 플로팅 게이트 전극(132)에는 양전하가 주입되어 있다. 또한, 상기 제4 선택 트랜지스터는 프로그래밍된 상태이어야 하므로, 상기 제4 선택 트랜지스터에 포함된 플로팅 게이트 전극(132)에는 음전하가 주입된 상태가 된다.In the present embodiment, since the second selection transistors 106a must be in an erased state, a positive charge is injected into the floating gate electrode 132 included in the second selection transistors 106a. In addition, since the fourth selection transistor must be programmed, a negative charge is injected into the floating gate electrode 132 included in the fourth selection transistor.

상기 실시예 3의 셀 어레이는 복수의 제2 및 제4 선택 트랜지스터가 형성되도록 박막들을 패터닝하여 형성된다. 그러므로, 상기 패터닝하는 과정을 제외하고는 실시예 1의 셀 어레이의 제조 방법과 동일한 방법으로 제조될 수 있다.
The cell array of the third embodiment is formed by patterning thin films to form a plurality of second and fourth selection transistors. Therefore, it can be manufactured in the same manner as the method of manufacturing the cell array of Embodiment 1 except for the above patterning process.

도 18은 도 15에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이를 나타내는 다른 적층 구조의 단면도이다.18 is a cross-sectional view of another laminated structure showing a cell array of the NAND flash memory device shown in FIG.

도 18은 각 게이트 구조물들에 포함된 전하 저장막이 전하 트랩막 패턴으로 사용되는 것을 제외하고는 도 17에 도시된 것과 동일하다. 상기 전하 저장막이 전하 트랩막 패턴으로 사용되므로, 상기 제1 내지 제3 게이트 구조물(140, 142b, 144a)은 모두 터널 절연막(150), 전하 트랩막 패턴(152), 블록킹 유전막 패턴(154) 및 콘트롤 게이트 전극(156)이 적층된 구조를 갖는다.
18 is the same as that shown in Fig. 17 except that the charge storage film included in each gate structure is used as the charge trap film pattern. Since the charge storage film is used as the charge trap film pattern, the first to third gate structures 140, 142b and 144a are all formed of the tunnel insulating film 150, the charge trap film pattern 152, the blocking dielectric film pattern 154, And a control gate electrode 156 are stacked.

실시예 4Example 4

도 19는 본 발명의 실시예 4에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 회로도이다. 도 20은 본 발명의 실시예 4에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 단면도이다.19 is a circuit diagram of a cell array of a NAND flash memory device according to a fourth embodiment of the present invention. 20 is a cross-sectional view of a cell array of a NAND flash memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

실시예 4에 따른 셀 어레이는 더미 트랜지스터가 추가되는 것을 제외하고는 실시예 3의 NAND 플래시 메모리 소자와 동일하다.The cell array according to the fourth embodiment is the same as the NAND flash memory device according to the third embodiment except that a dummy transistor is added.

도 19 및 도 20을 참조하면, 상기 제1 군 선택 트랜지스터(106a, 106b)와 제2 군 선택 트랜지스터(104a, 104b) 사이에 더미 트랜지스터(d1, d2)가 연결된다. 상기 더미 트랜지스터(d1, d2)는 상기 제1 군 선택 트랜지스터(106a, 106b)와 동일한 채널 타입의 트랜지스터일 수 있다.Referring to FIGS. 19 and 20, dummy transistors d1 and d2 are connected between the first group selection transistors 106a and 106b and the second group selection transistors 104a and 104b. The dummy transistors d1 and d2 may be the same channel type transistors as the first group selection transistors 106a and 106b.

즉, 상기 제1 및 제2 선택 트랜지스터(104a, 106a) 사이에는 제1 더미 트랜지스터(d1)가 연결된다. 또한, 상기 제3 및 제4 선택 트랜지스터(104b, 106b) 사이에 제2 더미 트랜지스터(d2)가 연결된다. 상기 제1 및 제2 더미 트랜지스터(d1, d2)는 증가형 트랜지스터일 수 있다. 상기 제1 및 제2 더미 트랜지스터(d1, d2)는 상기 제1 군 선택 트랜지스터와 동일한 게이트 길이를 가질 수 있다.That is, a first dummy transistor d1 is connected between the first and second selection transistors 104a and 106a. A second dummy transistor d2 is connected between the third and fourth selection transistors 104b and 106b. The first and second dummy transistors d1 and d2 may be enhancement transistors. The first and second dummy transistors d1 and d2 may have the same gate length as the first group select transistor.

상기 더미 트랜지스터들(d1, d2)은 패스 트랜지스터로써 스위칭 기능을 하지 않는다. 따라서, 상기 더미 트랜지스터(d1, d2)는 제1 군 선택 트랜지스터와 제2 군 선택 트랜지스터의 간격을 증가시키는 역할을 한다. 그러므로, 제2 군 선택 트랜지스터들에 의해 상기 제2 군 선택 트랜지스터와 인접하는 선택 트랜지스터에 방해 구동(inhibit operation)이 생겨서 발생되는 동작 불량을 억제할 수 있다.The dummy transistors d1 and d2 are pass transistors and do not perform a switching function. Therefore, the dummy transistors d1 and d2 serve to increase the interval between the first group selection transistor and the second group selection transistor. Therefore, it is possible to suppress an operation failure caused by an inhibit operation in the selection transistor adjacent to the second group selection transistor by the second group selection transistors.

상기 제1 군 선택 트랜지스터들(106a, 106b) 중에서, 상기 제2 선택 트랜지스터들(106a)은 소거된 상태가 되어, 전기적으로 공핍형 트랜지스터의 기능을 하며 0V 이하의 문턱 전압을 갖는다. 또한, 상기 제4 선택 트랜지스터들(106b)은 프로그래밍 상태이므로, 전기적으로 증가형 트랜지스터의 기능을 하며 0V 이상의 문턱 전압을 갖는다.Among the first group selection transistors 106a and 106b, the second selection transistors 106a are in an erased state and electrically function as a depletion type transistor and have a threshold voltage of 0 V or less. In addition, since the fourth selection transistors 106b are in a programming state, they electrically function as an increasing transistor and have a threshold voltage of 0V or more.

상기 더미 트랜지스터(d1, d2)에는 프로그래밍 또는 소거 동작이 수행되지 않아서 초기 상태의 문턱 전압을 갖는다. 상기 초기 상태의 문턱 전압은 상기 프로그래밍 상태의 문턱 전압보다는 낮고, 소거 상태의 문턱 전압보다 높은 문턱 전압이 된다. No programming or erasing operations are performed on the dummy transistors d1 and d2, so that the dummy transistors d1 and d2 have an initial state threshold voltage. The threshold voltage of the initial state is lower than the threshold voltage of the programming state and becomes a threshold voltage higher than the threshold voltage of the erasing state.

도시된 것과 같이, 상기 제3 및 제4 선택 트랜지스터(104b, 106b)는 각각 공핍형 및 증가형 트랜지스터이므로, 채널 영역의 불순물이 서로 다른 도전형을 갖는다. 그러므로, 상기 제3 및 제4 선택 트랜지스터(104b, 106b)의 이격 거리가 좁은 경우에는 상기 공핍형 트랜지스터인 제3 선택 트랜지스터(104b)의 채널 영역의 불순물들이 제4 선택 트랜지스터(106b)의 채널 영역으로 열확산되어 제4 선택 트랜지스터(106b)의 문턱 전압이 변동될 수 있다. 그러나, 본 실시예에서와 같이, 상기 제3 및 제4 선택 트랜지스터들(104b, 106b) 사이에 제2 더미 트랜지스터(d2)가 구비됨으로써 상기 제3 및 제4 선택 트랜지스터(104b, 106b)의 간격이 증가되어, 상기 불순물 확산에 따라 문턱 전압이 변동되는 문제를 억제할 수 있다.As shown, the third and fourth selection transistors 104b and 106b are depletion type and increment type transistors, respectively, so that impurities in the channel region have different conductivity types. Therefore, when the distance between the third and fourth selection transistors 104b and 106b is narrow, impurities in the channel region of the third selection transistor 104b, which is the depletion type transistor, The threshold voltage of the fourth selection transistor 106b may be varied. However, since the second dummy transistor d2 is provided between the third and fourth selection transistors 104b and 106b as in the present embodiment, the interval between the third and fourth selection transistors 104b and 106b So that the problem that the threshold voltage fluctuates due to the impurity diffusion can be suppressed.

각각의 스트링에 하나의 더미 트랜지스터가 형성된 것으로 설명하였다. 그러나, 이와는 다른 실시예로, 각 스트링에서 제1 군 선택 트랜지스터와 제2 군 선택 트랜지스터 사이에 복수개의 더미 트랜지스터들이 직렬 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 군 선택 트랜지스터(104a, 104b)와 제2 군 선택 트랜지스터(106a, 106b)가 이격되는 간격은 더욱 증가된다.
And one dummy transistor is formed in each string. However, in another embodiment, a plurality of dummy transistors may be serially connected between the first group select transistor and the second group select transistor in each string. In this case, the interval between the first group selection transistors 104a and 104b and the second group selection transistors 106a and 106b is further increased.

도 19 및 도 20의 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이에서, 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)에는 소거 동작이 수행되어 전하 저장막 패턴 내에 양전하가 저장되어야 한다. 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)에는 프로그래밍 동작이 수행되어 전하 저장막 패턴 내에 음전하가 저장되어야 한다. 그러나, 상기 더미 트랜지스터들(d1, d2)에는 소거 및 프로그래밍 동작이 수행되지 않아야 한다.In the cell array of the NAND flash memory device of FIGS. 19 and 20, an erase operation is performed on the second selection transistor 106a so that a positive charge is stored in the charge storage film pattern. A programming operation is performed on the fourth selection transistor 106b so that a negative charge is stored in the charge storage film pattern. However, the dummy transistors d1 and d2 must not be subjected to erase and programming operations.

이하에서는, 본 실시예의 NAND 플래시 메모리 소자에서 상기 각 선택 트랜지스터들의 문턱 전압을 조절하는 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method of adjusting the threshold voltages of the selection transistors in the NAND flash memory device of the present embodiment will be described.

먼저, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터들에 대해 소거 동작을 수행한다. 이 때, 상기 제1 및 제2 더미 트랜지스터(d1, d2)는 소거 동작이 수행되지 않거나 소거 동작이 억제되도록 하여, 제1 및 제2 더미 트랜지스터(d1, d2)와 이웃하는 선택 트랜지스터에 방해 구동을 억제하여야 한다. 소거 동작을 위해, 다음의 표와 같이 전기적 신호를 인가한다.First, an erase operation is performed on the second and fourth selection transistors. At this time, the first and second dummy transistors (d1, d2) are not subjected to the erasing operation or the erasing operation is suppressed, so that the first and second dummy transistors (d1, d2) . For erase operation, an electrical signal is applied as shown in the following table.

Figure 112011080843548-pat00008
Figure 112011080843548-pat00008

이와같이, 상기 더미 게이트 라인에 소거 억제 전압(Vrelex)을 인가함으로써 상기 더미 트랜지스터들(d1, d2)에 소거 동작이 억제되도록 한다. 상기 소거 억제 전압(Vrelex)은 공핍형 트랜지스터의 문턱 전압보다 높고, 선택 트랜지스터를 소거하기 위하여 p-웰에 공급하는 소거 전압(Vers)보다는 낮은 값으로 설정될 수 있다. Thus, the erase operation is suppressed to the dummy transistors d1 and d2 by applying the erase suppression voltage Vrelex to the dummy gate line. The erase suppression voltage Vrelex may be set to a value lower than the threshold voltage of the depletion type transistor and lower than the erase voltage Vers supplied to the p-well for erasing the selection transistor.

다음에, 제4 선택 트랜지스터들에 대해 각각 순차적으로 프로그래밍 동작을 수행한다.Next, the programming operation is sequentially performed for each of the fourth selection transistors.

제4 선택 트랜지스터의 프로그래밍 동작을 위해, 다음의 표와 같이 전기적 신호를 인가한다.For the programming operation of the fourth selection transistor, an electrical signal is applied as shown in the following table.

Figure 112011080843548-pat00009
Figure 112011080843548-pat00009

상기와 같이, 상기 더미 트랜지스터들(d1, d2)의 게이트 라인(dummy)에 전원 전압을 인가함으로써 상기 더미 트랜지스터들(d1, d2)은 프로그래밍되지 않고 초기 상태를 유지할 수 있다. 또한, 상기 제4 선택 트랜지스터들(106b)이 순차적으로 프로그래밍 동작을 하게 된다.As described above, by applying the power supply voltage to the gate line of the dummy transistors d1 and d2, the dummy transistors d1 and d2 can be maintained in the initial state without being programmed. In addition, the fourth selection transistors 106b sequentially perform a programming operation.

상기 프로그래밍 동작 시에는, 문턱 전압 확인(Verify) 동작을 계속하여 수행할 수 있다.
During the programming operation, the threshold voltage verification operation can be continuously performed.

도 19 및 20에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이는 더미 트랜지스터가 추가되는 것 이외에, 각 셀들의 단면 구조와 및 제조 방법이 실시예 3에서 설명한 것과 동일하다.The cell array of the NAND flash memory device shown in Figs. 19 and 20 is the same as that described in the third embodiment, except that a dummy transistor is added, and the cross-sectional structure and manufacturing method of each cell are also described.

도 20에는 각 셀 어레이에 포함된 전하 저장막이 전하 트랩막 패턴으로 도시되어 있다. 그러나, 상기 전하 저장막은 플로팅 게이트 전극으로 형성될 수도 있다.
In Fig. 20, the charge storage film included in each cell array is shown as a charge trap film pattern. However, the charge storage film may be formed of a floating gate electrode.

실시예 5Example 5

도 21은 본 발명의 실시예 5에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 회로도이다. 도 22는 본 발명의 실시예 5에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 단면도이다.21 is a circuit diagram of a cell array of a NAND flash memory device according to a fifth embodiment of the present invention. 22 is a cross-sectional view of a cell array of a NAND flash memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

실시예 6에 따른 NAND 플래시 메모리 소자는 하나의 스트링에 포함되는 더미 트랜지스터들이 더 추가되는 것을 제외하고는 실시예 5의 NAND 플래시 메모리 소자와 동일하다.The NAND flash memory device according to the sixth embodiment is the same as the NAND flash memory device according to the fifth embodiment except that dummy transistors included in one string are further added.

도 21 및 도 22를 참조하면, 상기 제1 군 선택 트랜지스터와 제2 군 선택 트랜지스터 사이에 제1 군 더미 트랜지스터(d1, d2)가 구비된다. 또한, 상기 제1 군 선택 트랜지스터와 셀 트랜지스터의 사이에는 제2 군 더미 트랜지스터(d3, d4)가 구비된다. 21 and 22, first group dummy transistors d1 and d2 are provided between the first group select transistor and the second group select transistor. In addition, second group dummy transistors d3 and d4 are provided between the first group select transistor and the cell transistor.

상기 제1 군 더미 트랜지스터는 제1 및 제2 선택 트랜지스터(104a, 106a) 사이의 제1 더미 트랜지스터(d1)와, 상기 제3 및 제4 선택 트랜지스터(104b, 106b) 사이의 제2 더미 트랜지스터(d2)가 포함된다. 상기 제1 및 제2 더미 트랜지스터(d1, d2)는 증가형 트랜지스터이다.The first group of dummy transistors includes a first dummy transistor d1 between the first and second selection transistors 104a and 106a and a second dummy transistor d1 between the third and fourth selection transistors 104b and 106b. d2). The first and second dummy transistors d1 and d2 are increase type transistors.

상기 제2 군 더미 트랜지스터는 상기 제2 선택 트랜지스터(106a) 및 셀 트랜지스터들(108) 사이의 제3 더미 트랜지스터(d3)와, 상기 제4 선택 트랜지스터(106b) 및 셀 트랜지스터들(108) 사이의 제4 더미 트랜지스터(d4)가 포함된다. 상기 제3 및 제4 더미 트랜지스터(d3, d4)는 증가형 트랜지스터이다.The second group of dummy transistors includes a third dummy transistor d3 between the second selection transistor 106a and the cell transistors 108 and a third dummy transistor d3 between the fourth selection transistor 106b and the cell transistors 108. [ And a fourth dummy transistor d4 are included. The third and fourth dummy transistors d3 and d4 are increase type transistors.

상기 제2 군 더미 트랜지스터는 셀 트랜지스터의 동작 시에 셀 트랜지스터와 인접해있는 선택 트랜지스터의 문턱 전압이 방해 구동에 의해 변화되는 것을 억제하기 위하여 제공되는 것이다.The second group dummy transistor is provided for suppressing the threshold voltage of the selection transistor adjacent to the cell transistor from being changed by the disturbance driving in the operation of the cell transistor.

상기 제2 선택 트랜지스터들(106a)은 소거된 상태로 0V 이하의 문턱 전압을 갖는다. 상기 제4 선택 트랜지스터들(106b)은 프로그래밍된 상태로 0V 이상의 문턱 전압을 갖는다.The second selection transistors 106a have a threshold voltage of 0 V or less in an erased state. The fourth selection transistors 106b have a threshold voltage of 0 V or more in a programmed state.

상기 제1 군 및 제2 군 더미 트랜지스터(d1~d4)는 스위칭 역할은 하지 않고 패스 트랜지스터로 제공된다. 상기 제1 군 및 제2 군 더미 트랜지스터(d1, d2)는 각각 제1 및 제2 초기 문턱 전압을 갖는다. 상기 제1 및 제2 초기 문턱 전압은 각각 프로그래밍된 선택 트랜지스터의 문턱 전압보다는 낮고, 소거 상태의 선택 트랜지스터의 문턱 전압보다 높은 문턱 전압이 된다. 상기 제1 및 제2 초기 문턱 전압은 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.The first and second group dummy transistors d1 to d4 are provided as pass transistors without switching. The first and second group dummy transistors (d1, d2) have first and second initial threshold voltages, respectively. The first and second initial threshold voltages are respectively lower than the threshold voltage of the programmed select transistor and higher than the threshold voltage of the select transistor in the erase state. The first and second initial threshold voltages may be the same or different from each other.

다른 실시예로, 도시하지는 않았지만, 상기 제1 군 더미 트랜지스터및 제2 군 더미 트랜지스터에는 복수개의 더미 트랜지스터들을 포함할 수도 있다.In another embodiment, although not shown, the first group dummy transistor and the second group dummy transistor may include a plurality of dummy transistors.

또 다른 실시예로, 도시하지는 않았지만, 상기 제1 군 더미 트랜지스터는 구비되지 않고, 상기 제2 군 더미 선택 트랜지스터만 구비될 수도 있다.
In another embodiment, although not shown, the first group of dummy transistors may not be provided, and only the second group of dummy select transistors may be provided.

도 21 및 도 22에 도시된 셀 어레이에서, 상기 제2 선택 트랜지스터(106a)에는 소거 동작이 수행되어 전하 저장막 패턴 내에 양전하가 저장되어야 한다. 상기 제4 선택 트랜지스터(106b)에는 프로그래밍 동작이 수행되어 전하 저장막 패턴 내에 음전하가 저장되어야 한다. 또한, 상기 제1 군 및 제2 군 더미 트랜지스터(d1~d4))에는 소거 및 프로그래밍 동작을 억제하면서 더미 트랜지스터와 이웃하는 선택 트랜지스터에 방해 구동을 억제하여야 한다.In the cell array shown in Figs. 21 and 22, an erase operation is performed on the second selection transistor 106a so that a positive charge is stored in the charge storage film pattern. A programming operation is performed on the fourth selection transistor 106b so that a negative charge is stored in the charge storage film pattern. In addition, the first group and second group dummy transistors (d1 to d4)) should be prevented from interfering with a selection transistor adjacent to the dummy transistor while suppressing erasing and programming operations.

상기 선택 트랜지스터들의 문턱 전압을 조절하는 방법은 실시예 5에서 설명한 것과 동일하다. 또한, 상기 제1 및 2 군 더미 트랜지스터에는 실시예 5의 더미 트랜지스터들에 인가되는 것과 동일한 전압 신호가 인가된다.The method of adjusting the threshold voltages of the selection transistors is the same as that described in the fifth embodiment. The same voltage signal as that applied to the dummy transistors of the fifth embodiment is applied to the first and second group dummy transistors.

상기에서도 설명하였듯이, 상기 제2 군 더미 트랜지스터(d3, d4)는 셀 트랜지스터를 동작시킬 때, 셀 트랜지스터(108)와 인접해있는 선택 트랜지스터의 문턱 전압이 방해 구동에 의해 변경되는 것을 억제하기 위하여 제공되는 것이다.As described above, the second group of dummy transistors d3 and d4 are provided for suppressing the threshold voltage of the selection transistor adjacent to the cell transistor 108 from being changed by the disturbance driving when the cell transistor is operated .

보다 자세하게 설명하면, 상기 셀 트랜지스터(108)에 소거 동작을 수행할 때, 상기 셀 트랜지스터(108)와 인접하는 선택 트랜지스터의 문턱 전압 레벨이 낮아질 수 있다. 즉, 프로그래밍된 상태로 유지되어야 하는 선택 트랜지스터의 문턱 전압이 낮아지게 되는 문제가 발생된다. 반대로, 상기 셀 트랜지스터(108)에 프로그래밍 동작을 수행하면, 상기 셀 트랜지스터(108)와 인접하는 선택 트랜지스터의 문턱 전압 레벨이 높아질 수 있다. 즉, 소거된 상태로 유지되어야 하는 선택 트랜지스터의 문턱 전압이 높아지게 되는 문제가 발생된다.More specifically, when the erase operation is performed on the cell transistor 108, the threshold voltage level of the select transistor adjacent to the cell transistor 108 may be lowered. That is, the threshold voltage of the selection transistor to be maintained in the programmed state is lowered. Conversely, when the programming operation is performed on the cell transistor 108, the threshold voltage level of the selection transistor adjacent to the cell transistor 108 can be increased. That is, the threshold voltage of the selection transistor to be maintained in the erased state is increased.

이러한 문제를 감소시키기 위하여, 상기 셀 트랜지스터(108)에 소거 동작을 수행할 때, 상기 제2 군 더미 트랜지스터(d3, d4)의 게이트 라인(dummy2)에는 Vrelax 전압을 인가한다. 상기 Vrelax 전압은 0V 보다는 높고 P-웰에 인가되는 소거 전압보다는 작은 값이다. 이와같이, 셀 트랜지스터의 소거 동작 시에 제2 군 더미 트랜지스터(d3, d4)의 게이트 라인에 일정 전압을 인가함으로써, 상기 제1 군 선택 트랜지스터(106a, 106b)의 문턱 전압이 낮아지는 것을 방지할 수 있다.In order to reduce this problem, when the erase operation is performed on the cell transistor 108, a Vrelax voltage is applied to the gate line dummy2 of the second group of dummy transistors d3 and d4. The Vrelax voltage is higher than 0 V and smaller than the erase voltage applied to the P-well. Thus, by applying a constant voltage to the gate lines of the second group of dummy transistors d3 and d4 during the erase operation of the cell transistors, it is possible to prevent the threshold voltages of the first group select transistors 106a and 106b from being lowered have.

또한, 상기 셀 트랜지스터(108)에 프로그래밍 동작을 수행할 때, 상기 제2 군 더미 트랜지스터(d3, d4)의 게이트 라인(dummy2)에는 프로그래밍 전압보다 낮은 전압인 전원 전압(Vcc)을 인가한다. 이로써, 상기 제1 군 선택 트랜지스터(106a, 106b)의 문턱 전압이 높아지는 것을 방지할 수 있다.When a programming operation is performed on the cell transistor 108, a power supply voltage Vcc, which is a voltage lower than the programming voltage, is applied to the gate line dummy2 of the second group of dummy transistors d3 and d4. Thus, it is possible to prevent the threshold voltages of the first group select transistors 106a and 106b from increasing.

도 21 및 22에 도시된 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이는 더미 트랜지스터가 더 추가되는 것 이외에, 각 셀들의 단면 구조와 및 제조 방법이 실시예 3에서 설명한 것과 동일하다.The cell array of the NAND flash memory device shown in Figs. 21 and 22 is the same as that described in the third embodiment, except that a dummy transistor is further added, and the cross-sectional structure and manufacturing method of each cell are described.

도 22에는 각 셀 어레이에 포함된 전하 저장막이 전하 트랩막 패턴으로 도시되어 있다. 그러나, 상기 전하 저장막은 플로팅 게이트 전극으로 형성될 수도 있다.
In Fig. 22, the charge storage film included in each cell array is shown as a charge trap film pattern. However, the charge storage film may be formed of a floating gate electrode.

실시예 6Example 6

도 23은 본 발명의 실시예 6에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 회로도이다. 도 24는 본 발명의 실시예 6에 따른 NAND 플래시 메모리 소자의 셀 어레이의 단면도이다.23 is a circuit diagram of a cell array of the NAND flash memory device according to the sixth embodiment of the present invention. 24 is a cross-sectional view of a cell array of a NAND flash memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

도 23 및 도 24를 참조하면, 공유 비트 라인(B/L)에 연결된 제1 셀 스트링(102a) 및 제2 셀 스트링(102b)이 포함된다. 상기 제1 셀 스트링(102a)에는 제1 및 제2 선택 트랜지스터(105a, 107a)가 직렬 연결되고, 상기 제2 셀 스트링에는 제3 및 제4 선택 트랜지스터(105b, 107b)가 직렬 연결된다. 상기 제1 내지 제4 선택 트랜지스터(105a, 107a, 105b, 107b)는 채널에 도핑되는 도전형에 따라 공핍형 또는 증가형 트랜지스터로 제공되며, 각 스트링에는 서로 다른 형의 트랜지스터들이 직렬 연결된다.23 and 24, a first cell string 102a and a second cell string 102b connected to the shared bit line B / L are included. The first and second selection transistors 105a and 107a are connected in series to the first cell string 102a and the third and fourth selection transistors 105b and 107b are connected in series to the second cell string. The first to fourth selection transistors 105a, 107a, 105b, and 107b are provided as a depletion type or an increasing type transistor in accordance with a conductivity type doped to a channel, and transistors of different types are serially connected to each string.

본 실시예에서, 상기 제1 선택 트랜지스터(105a)는 증가형 트랜지스터(E)이고, 상기 제2 선택 트랜지스터(107a)는 공핍형 트랜지스터(D)이다. 또한, 상기 제3 선택 트랜지스터(105b)는 공핍형 트랜지스터(D)이고, 상기 제4 선택 트랜지스터(107b)는 증가형 트랜지스터(E)이다. 상기에서와 같이, 공유 비트 라인(B/L)에 인접하는 제1 및 제3 선택 트랜지스터(105a, 105b)는 제2 군 선택 트랜지스터라 하고, 상기 셀 트랜지스터(108)와 인접하는 제2 및 제4 선택 트랜지스터(107a, 107b)는 제1 군 선택 트랜지스터라 한다.In the present embodiment, the first selection transistor 105a is an increase type transistor E and the second selection transistor 107a is a depletion type transistor D. [ The third selection transistor 105b is a depletion type transistor D and the fourth selection transistor 107b is an increasing type transistor E. [ As described above, the first and third selection transistors 105a and 105b adjacent to the shared bit line B / L are referred to as a second group selection transistor, and the second and third selection transistors 105a and 105b adjacent to the cell transistor 108, Fourth selection transistors 107a and 107b are referred to as a first group selection transistor.

도시된 것과 같이, 상기 제1 군 선택 트랜지스터들은 상기 제2 군 선택 트랜지스터들보다 선폭이 작은 복수의 트랜지스터들이 직렬 연결될 수 있다.As shown in the figure, the first group selection transistors may be connected in series with a plurality of transistors having a smaller line width than the second group selection transistors.

상기 증가형 트랜지스터(E)인 제1 및 제4 선택 트랜지스터(105a, 107b)의 채널 영역에는 셀 트랜지스터의 채널 영역보다 고농도의 불순물이 채널 도핑되어 있다.The channel regions of the first and fourth selection transistors 105a and 107b, which are the increase type transistors E, are doped with impurities at a higher concentration than the channel region of the cell transistor.

상기 제1 군 선택 트랜지스터에서 증가형 트랜지스터(E)인 제4 선택 트랜지스터(107b)는 프로그래밍에 의해 목표 문턱 전압을 갖는다. 즉, 상기 제4 선택 트랜지스터(107b)는 프로그래밍된 상태(P)이다. 반면에, 상기 제2 군 선택 트랜지스터의 증가형 트랜지스터(E)인 제1 선택 트랜지스터(105a)는 채널에 도핑된 불순물 농도에 의해 문턱 전압이 결정된다.The fourth selection transistor 107b, which is the incremental transistor E in the first group selection transistor, has a target threshold voltage by programming. That is, the fourth selection transistor 107b is in a programmed state (P). On the other hand, the threshold voltage of the first select transistor 105a, which is the enhancement transistor E of the second group select transistor, is determined by the impurity concentration doped in the channel.

이와는 다른 예로, 상기 제1 군 선택 트랜지스터에서 증가형 트랜지스터(E)인 제4 선택 트랜지스터(107b)는 프로그래밍에 의해 목표 문턱 전압을 갖는다. 즉, 상기 제4 선택 트랜지스터(107b)는 프로그래밍된 상태(P)이다. 또한, 상기 제2 군 선택 트랜지스터의 증가형 트랜지스터(E)인 제1 선택 트랜지스터(105a)도 역시 프로그래밍에 의해 목표 문턱 전압을 갖는다.As another example, the fourth selection transistor 107b, which is the incremental transistor E in the first group selection transistor, has a target threshold voltage by programming. That is, the fourth selection transistor 107b is in a programmed state (P). Also, the first selection transistor 105a, which is the incremental transistor E of the second group selection transistor, also has a target threshold voltage by programming.

이와같이, 프로그래밍에 의해 선택 트랜지스터의 문턱 전압을 조절할 수 있다.
In this way, the threshold voltage of the selection transistor can be adjusted by programming.

도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 카드의 개략도이다.25 is a schematic diagram of a memory card according to an embodiment of the present invention.

도 25를 참조하면, 메모리 카드(400)는 하우징(430) 내에 제어기(410)와 메모리(420)를 포함할 수 있다. 제어기(410)와 메모리(420)는 전기적인 신호를 교환할 수 있다. 예를 들어, 제어기(410)의 명령에 따라서, 메모리(420)와 제어기(410)는 데이터를 주고받을 수 있다. 이에 따라, 메모리 카드(400)는 메모리(420)에 데이터를 저장하거나 또는 메모리(420)로부터 데이터를 외부로 출력할 수 있다.Referring to FIG. 25, the memory card 400 may include a controller 410 and a memory 420 in a housing 430. Controller 410 and memory 420 may exchange electrical signals. For example, in accordance with a command of the controller 410, the memory 420 and the controller 410 can exchange data. Accordingly, the memory card 400 can store data in the memory 420 or output the data from the memory 420 to the outside.

예를 들어, 메모리(420)는 상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 NAND 플래시 메모리 소자를 포함할 수 있다. 이러한 메모리 카드(400)는 다양한 휴대용 기기의 데이터 저장 매체로 이용될 수 있다. 예를 들어, 메모리 카드(400)는 멀티미디어 카드(multi media card; MMC) 또는 보안 디지털(secure digital card; SD) 카드를 포함할 수 있다.For example, the memory 420 may include a NAND flash memory device according to an embodiment of the present invention described above. The memory card 400 may be used as a data storage medium of various portable devices. For example, the memory card 400 may include a multi media card (MMC) or a secure digital card (SD) card.

도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템의 블록도이다.26 is a block diagram of an electronic system according to an embodiment of the present invention.

도 26을 참조하면, 전자 시스템(500)은 프로세서(510), 입/출력 장치(530) 및 메모리 칩(520)을 포함할 수 있고, 이들은 버스(bus, 540)를 이용하여 서로 데이터 통신을 할 수 있다. 프로세서(510)는 프로그램을 실행하고, 시스템(500)을 제어하는 역할을 할 수 있다. 입/출력 장치(530)는 시스템(500)의 데이터를 입력 또는 출력하는데 이용될 수 있다. 시스템(500)은 입/출력 장치(530)를 이용하여 외부 장치, 예컨대 개인용 컴퓨터 또는 네트워크에 연결되어, 외부 장치와 서로 데이터를 교환할 수 있다. 메모리(520)는 프로세서(510)의 동작을 위한 코드 및 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(520)는 상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 NAND 플래시 메모리 소자를 포함할 수 있다.26, the electronic system 500 may include a processor 510, an input / output device 530, and a memory chip 520, which may communicate with each other using a bus 540 can do. The processor 510 may be responsible for executing the program and controlling the system 500. The input / output device 530 may be used to input or output data of the system 500. The system 500 may be connected to an external device, e.g., a personal computer or network, using the input / output device 530 to exchange data with the external device. The memory 520 may store code and data for operation of the processor 510. For example, the memory 520 may include a NAND flash memory device according to an embodiment of the present invention described above.

상기 설명한 것과 같이, 본 발명에 의하면 공유 비트라인을 가지면서 고집적화된 NAND 플래시 메모리 소자를 제공할 수 있다. 상기 NAND 플래시 메모리 소자는 다양한 전자 제어 장치를 구성할 수 있고, 예컨대 모바일 폰(mobile phone), MP3 플레이어, 네비게이션(navigation), 고상 디스크(solid state disk; SSD) 또는 가전 제품(household appliances) 등에 이용될 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide a highly integrated NAND flash memory device having a shared bit line. The NAND flash memory device can configure various electronic control devices and can be used for, for example, a mobile phone, an MP3 player, navigation, a solid state disk (SSD), or household appliances .

102a, 102b : 제1 및 제2 셀 스트링
104a, 106a, 104b, 106b : 제1 내지 제4 선택 트랜지스터
108 : 셀 트랜지스터 110 : 그라운드 선택 트랜지스터
130 : 터널 절연막 132 : 플로팅 게이트 전극
134 : 블록킹 유전막 패턴 136 : 콘트롤 게이트 전극
138 : 비트 라인 콘택 140, 140a : 제1 게이트 구조물
142, 142a, 142b : 제2 게이트 구조물
144, 144a : 제3 게이트 구조물 150 : 터널 절연막
152 : 전하 트랩막 154 : 블록킹 유전막
156 : 콘트롤 게이트 전극
102a, 102b: first and second cell strings
104a, 106a, 104b, 106b: first to fourth selection transistors
108: Cell transistor 110: Ground selection transistor
130: tunnel insulating film 132: floating gate electrode
134: blocking dielectric layer pattern 136: control gate electrode
138: bit line contact 140, 140a: first gate structure
142, 142a, 142b: a second gate structure
144, 144a: third gate structure 150: tunnel insulating film
152: charge trap film 154: blocking dielectric film
156: Control gate electrode

Claims (13)

공유 비트 라인;
상기 공유 비트 라인에 접속되어 순차적으로 직렬 연결되고, 채널 영역이 제1 도전형을 갖는 증가형으로 이루어지고 제1 기준 전압보다 높은 문턱 전압을 갖는 제1 선택 트랜지스터, 전기적 동작에 의해 제2 기준 전압보다 낮은 문턱 전압을 갖는 제2 선택 트랜지스터, 셀 트랜지스터들, 그라운드 선택 트랜지스터를 포함하는 제1 셀 스트링;
상기 공유 비트 라인에 공통으로 접속되어 순차적으로 직렬 연결되고, 채널 영역이 제2 도전형을 갖는 공핍형으로 이루어지고 상기 제1 기준 전압보다 낮은 문턱 전압을 갖는 제3 선택 트랜지스터, 전기적 동작에 의해 상기 제2 기준 전압보다 높은 문턱 전압을 갖는 제4 선택 트랜지스터, 셀 트랜지스터들, 그라운드 선택 트랜지스터를 포함하는 제2 셀 스트링; 및
상기 제1 및 제2 셀 스트링에 포함된 그라운드 선택 트랜지스터의 단부에 공통으로 접속되는 공통 소오스 라인을 포함하고,
상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터는 셀 트랜지스터들과 동일한 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자.
A shared bit line;
A first selection transistor connected in series to the common bit line and connected in series, the channel region being of an increasing type having a first conductivity type and having a threshold voltage higher than the first reference voltage, A first cell string including a second select transistor having a lower threshold voltage, cell transistors, and a ground select transistor;
A third selection transistor connected in common to the shared bit line and serially connected in series, the channel region being of a depletion type having a second conductivity type and having a threshold voltage lower than the first reference voltage, A second cell string including a fourth selection transistor having a threshold voltage higher than the second reference voltage, the cell transistors, and the ground selection transistor; And
And a common source line commonly connected to ends of the ground selection transistors included in the first and second cell strings,
And the second and fourth selection transistors have the same stacking structure as the cell transistors.
제1항에 있어서, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터의 채널 영역은 서로 동일한 도전형을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자.The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the channel regions of the second and fourth selection transistors have the same conductivity type. 제2항에 있어서, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터는 채널 영역이 제1 도전형인 증가형 트랜지스터이거나 또는 채널 영역이 제2 도전형인 공핍형 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자.3. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the second and fourth selection transistors are depletion type transistors whose channel region is the first conductivity type or whose channel region is the second conductivity type. 제1항에 있어서, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터의 채널 영역은 서로 반대의 도전형을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자.The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the channel regions of the second and fourth selection transistors have opposite conductivity types. 제4항에 있어서, 상기 제2 선택 트랜지스터는 채널영역이 제2도전형인 공핍형 트랜지스터이고 제4 선택 트랜지스터는 채널영역이 제1 도전형인 증가형 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자.The semiconductor memory device according to claim 4, wherein the second selection transistor is a depletion type transistor having a channel region of a second conductivity type, and the fourth selection transistor is an enhancement type transistor having a channel region of a first conductivity type. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제2 선택 트랜지스터는 소거된 상태이고, 상기 제4 선택 트랜지스터는 프로그래밍된 상태인 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자.The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said second select transistor is in an erased state and said fourth select transistor is in a programmed state. 제1항에 있어서, 상기 제2 선택 트랜지스터는 초기 상태인 문턱 전압을 가지고, 상기 제4 선택 트랜지스터는 프로그래밍된 상태인 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자.The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the second select transistor has a threshold voltage in an initial state, and the fourth select transistor is in a programmed state. 제1항에 있어서, 상기 제2 및 제4 선택 트랜지스터는 각각 직렬로 연결되어 있는 복수개의 트랜지스터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자.The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the second and fourth selection transistors include a plurality of transistors connected in series. 제1항에 있어서, 상기 공유 비트 라인 및 상기 공유 비트 라인과 인접하는 선택 트랜지스터 사이의 영역과, 상기 셀 트랜지스터들 및 상기 셀 트랜지스터와 인접하는 선택 트랜지스터 사이의 영역 중 적어도 하나의 영역에 더미 선택 트랜지스터가 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 소자.The semiconductor memory device according to claim 1, wherein at least one of a region between the shared bit line and the selection transistor adjacent to the shared bit line, and a region between the cell transistors and the selection transistor adjacent to the cell transistor, Are connected in series. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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