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KR20040064965A - Non-volatile semiconductor memory device - Google Patents

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KR20040064965A
KR20040064965A KR1020030001978A KR20030001978A KR20040064965A KR 20040064965 A KR20040064965 A KR 20040064965A KR 1020030001978 A KR1020030001978 A KR 1020030001978A KR 20030001978 A KR20030001978 A KR 20030001978A KR 20040064965 A KR20040064965 A KR 20040064965A
Authority
KR
South Korea
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drain
gate
memory device
semiconductor memory
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1020030001978A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김기철
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020030001978A priority Critical patent/KR20040064965A/en
Publication of KR20040064965A publication Critical patent/KR20040064965A/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/30EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by the memory core region

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

본 발명은 비휘발성 반도체 메모리 장치에 관한 것으로서, 이를 위해 본 발명은 표면의 양측에는 각각 드레인 A,B(D1)(D2)를 형성하고, 상기 드레인 A(D1)와 드레인 B(D2)의 사이에는 소오스(S)가 형성되도록 하는 실리콘 기판(10)과; 상기 드레인 A(D1)와 소오스(S) 및 상기 드레인 B(D2)와 소오스(S)의 사이에서 양끝단이 동시에 각각 오버랩되면서 상기 실리콘 기판(10)의 상부에 순차적으로 적층되는 제1 산화막(21)과 질화막(22)과 제2 산화막(23)으로 이루어지는 전하 저장부(20); 및 상기 전하 저장부(20)의 상부에 적층되어 컨트롤 게이트를 이루는 도전막(30)으로서 단위 셀을 구비하는 구성인 바 이러한 단위 셀의 개선에 의해 1-Bit 및 멀티-Bit의 동작 시 1-Bit 및 멀티-Bit의 데이터를 동시에 저장 및 소거할 수가 있도록 함으로써 데이터의 집적도를 증대시킬 수 있도록 하는데 특징이 있다.The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device. To this end, the present invention forms drains A and B (D1) and D2 on both sides of a surface, respectively, between the drain A (D1) and the drain B (D2). A silicon substrate 10 having a source S formed thereon; A first oxide film sequentially stacked on the silicon substrate 10 with both ends simultaneously overlapping between the drain A (D1) and the source S and between the drain B (D2) and the source S ( A charge storage unit 20 comprising a 21, a nitride film 22, and a second oxide film 23; And a unit cell as a conductive layer 30 stacked on the charge storage unit 20 to form a control gate. The unit cell is improved to improve the unit cell. It is characterized by increasing the data density by enabling simultaneous storage and erasure of Bit and Multi-Bit data.

Description

비휘발성 반도체 메모리 장치{Non-volatile semiconductor memory device}Non-volatile semiconductor memory device

본 발명은 비휘발성 반도체 메모리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 단위 셀에 멀티-Bit 및 1-Bit의 동작이 가능하도록 함과 동시에 특히 2-Bit의 데이터 저장을 동시에 할 수 있도록 하는 비휘발성 반도체 메모리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device. More particularly, the present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device. A volatile semiconductor memory device.

일반적으로 반도체 메모리 장치는 DRAM(dynamic random access memory) 및 SRAM(static random access memory)과 같이 시간이 지남에 따라 데이터를 잃어버리는 휘발성(volatile)이면서 데이터의 입·출력이 빠른 RAM과, 한번 데이터를 입력하면 그 상태를 유지할 수 있지만 데이터의 입·출력이 느린 ROM(read only memory)으로 크게 구분할 수 있다. 이중 ROM은 ROM, PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable PROM), 및 EEPROM(Electrically EPROM)으로 분류할 수 있는데, 이 중에서도 특히 전기적 방법으로 데이터를 프로그램 및 소거(erase)할 수 있도록 하는 EEPROM과 플래쉬 메모리가 다양한 용도로서 수요가 대폭적으로 증가하고 있는 추세이다.In general, semiconductor memory devices, such as dynamic random access memory (DRAM) and static random access memory (SRAM), are volatile and fast data input / output that loses data over time. It can be maintained as it is, but it can be divided into read only memory (ROM) which has slow input / output of data. Dual ROM can be categorized into ROM, Programmable ROM (PROM), Eraseable PROM (EPROM), and Electrically EPROM (EEPROM), among which EEPROM and Flash allow you to program and erase data, especially in an electrical way. As memory is used for various purposes, demand is increasing drastically.

EEPROM 셀이나 일괄 소거 기능을 갖는 플래쉬 메모리 셀은 통상 플로팅 게이트와 컨트롤 게이트를 적층시킨 스택형 게이트 구조를 갖도록 하고 있다.Flash memory cells having an EEPROM cell or a batch erase function generally have a stacked gate structure in which a floating gate and a control gate are stacked.

한편 현재 SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Si sub) 및 MONOS (Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Si sub) 구조를 기반으로 하는 스탠드-얼론(Stand-Alone)형 EEPROM과 Flash 메모리 및 임베디드(Embedded)형 EEPROM과 Flash 메모리에 사용되는 Multi-Bit, 2-Bit 그리고 1-Bit 동작(Operation)에는 프로그램(Program) 및 소거(Erase)의 효율성을 증대하기 위한 방안으로 대부분 리버스 리드(Reverse Read)의 개념을 채용하고 있다.Meanwhile, stand-alone EEPROM, Flash-memory and embedded (SONOS (Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Si sub) and MONOS (Metal-Oxide-Nitride-Oxide-Si sub) structures Multi-Bit, 2-Bit and 1-Bit Operation used in Embedded) type EEPROM and Flash memory are mainly designed to increase the efficiency of program and erase. We adopt concept of.

리버스 리드의 개념을 적용한 소자의 기본구조는 도 1에서와 같이 통상 실리콘 기판(1)의 상부로 제1 산화막(2)과 플로팅 게이트로 구비되는 질화막(3) 및 제2 산화막(4)이 순차 적층되도록 하고, 제2 산화막(3)에는 상부에 컨트롤 게이트로 구비되는 도전막(5)이 적층되는 구성을 단위 메모리 셀로서 형성하면서 이때 단위 셀에는 실리콘 기판(1)의 상부에 증착되는 구조를 하나의 셀 구성으로 보면서 결국 단위 셀을 하나의 게이트(G, gate)와 2개의 터미널(Terminal), 즉 소오스(S, source)와 드레인(D, drain)이 형성되도록 한 구조로서 이루어진다.The basic structure of the device to which the concept of reverse lead is applied is, as shown in FIG. 1, in which the nitride film 3 and the second oxide film 4, which are provided as the first oxide film 2 and the floating gate, are sequentially disposed on the silicon substrate 1. The second oxide film 3 is formed in such a manner that the conductive film 5 provided as a control gate is stacked on the second oxide film 3 as a unit memory cell, and the unit cell has a structure deposited on the silicon substrate 1. Looking at one cell configuration, the unit cell is formed as a structure in which one gate (G) and two terminals (ie, a source (S) and a source (D)) are formed.

따라서 상기의 결합 구조를 통해 다중 비트(Multi-Bit)의 작동에 의해서 저장되는 전하(Charge)는 비대칭적으로 왼쪽의 게이트 에지(Gate Edge)와 소오스간 오버랩(Overlap)되는 부분에서 실리콘 기판(Si-sub)의 채널(channel)쪽으로 수백Å 정도의 범위 내에서 전하를 CHEI(Channel Hot Electron Injection) 혹은 CHISEL(CHannel Initiated Secondary ELectron Injection) 방법으로 저장시킨다.Therefore, the charge stored by the operation of the multi-bit through the coupling structure is asymmetrically overlapped between the gate gate and the gate edge on the left side. The charges are stored in the channel of -sub) in the range of several hundred Å by CHEI (Channel Hot Electron Injection) or CHISEL (CHannel Initiated Secondary ELectron Injection) method.

한편 반대로 오른 쪽에 전하를 저장할 때에는 소오스(S)와 드레인(D)의 위치를 바꾸어 프로그램을 행하는 방법으로 저장하게 된다.On the other hand, when the charge is stored on the right side, it is stored by changing the positions of the source S and the drain D and executing a program.

하지만 기존에는 전술한 바와 같이 순차적인 전하 저장 방법으로만 2-Bit 동작을 행할 수 밖에 없으므로 2-Bit의 데이터를 동시에 저장할 수 있는 방법은 결코 사용할 수 없다는 현실적 한계에 당면하게 된다.However, as mentioned above, since 2-Bit operation can only be performed by a sequential charge storage method, a method of simultaneously storing data of 2-Bit cannot be used at all.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 2-Bit 동작 시 동시에 2-Bit의 전하를 저장할 수있도록 하는데 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above-mentioned problems of the prior art, and a main object of the present invention is to be able to store charge of 2-Bit at the same time during 2-Bit operation.

또한 본 발명은 2-Bit의 유무 판별이 한번의 리딩 방법으로 가능토록 하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention has another object to enable the determination of the presence or absence of 2-Bit in one reading method.

본 발명의 또 다른 목적은 2-Bit를 소거할 때에도 동시에 소거할 수 있도록 하는데 있다.Still another object of the present invention is to enable simultaneous erasing even when 2-bit is erased.

도 1은 종래의 단위 셀 구조를 도시한 측단면도,1 is a side cross-sectional view showing a conventional unit cell structure;

도 2는 본 발명에 따른 단위 셀의 배치 상태를 도시한 평면도,2 is a plan view showing an arrangement state of a unit cell according to the present invention;

도 3은 도 2의 A-A선 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 실리콘 기판 20 : 전하 저장부10: silicon substrate 20: charge storage unit

21 : 제1 산화막 22 : 질화막21: first oxide film 22: nitride film

23 : 제2 산화막 30 : 도전막23: second oxide film 30: conductive film

G : 게이트 S : 소오스G: Gate S: Source

D1 : 드레인 A D2 : 드레인 BD1: Drain A D2: Drain B

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 표면의 양측에는 각각 드레인 A,B를 형성하고, 상기 드레인 A와 드레인 B의 사이에는 소오스가 형성되도록 하는 실리콘 기판과; 상기 드레인 A와 소오스 및 상기 드레인 B와 소오스의 사이에서 양끝단이 동시에 각각 오버랩되면서 상기 실리콘 기판의 상부에 순차적으로 적층되는 제1 산화막과 질화막과 제2 산화막으로 이루어지는 전하 저장부; 및 상기 전하 저장부의 상부에 적층되어 컨트롤 게이트를 이루는 도전막으로서 단위 셀을 구비하는 구성으로 이루어지도록 하는 것이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a silicon substrate for forming drains A and B on both sides of the surface, and a source formed between the drains A and B; A charge storage unit including a first oxide film, a nitride film, and a second oxide film sequentially stacked on the silicon substrate while the both ends of the drain A and the source and the drain B and the source overlap each other at the same time; And a unit cell as a conductive layer stacked on the charge storage unit to form a control gate.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 도 2에서와 같이 실리콘 기판(10)의 단위 셀(Unit Cell) 안에 하나의 소오스(S)와 두 개의 드레인(Drain) 영역 즉 드레인 A(D1)와 B(D2), 하나의 게이트 (G)구조, 그리고 전하를 저장할 수 있는 전하 저장부(20)가 도전막(30)과 실리콘 기판(10) 사이에 구비된다.2, one source S and two drain regions, that is, drains A (D1) and B (D2), one gate in a unit cell of the silicon substrate 10, as shown in FIG. 2. A structure (G) and a charge storage unit 20 capable of storing charges are provided between the conductive film 30 and the silicon substrate 10.

다시 말해 실리콘 기판(10)에는 도 3에서와 같이 표면 양측으로 두 개의 드레인 영역인 드레인 A(D1)와 드레인 B(D2)가 형성되도록 하고, 이 표면 중앙에는 양 드레인 A,B(D1)((D2)의 사이로 소오스(S)가 형성되도록 하며, 그러한 실리콘 기판(10)의 표면에는 상부로 전하가 저장될 수 있도록 하는 전하 저장부(20)가 증착되도록 하되 전하 저장부(20)는 도시한 바와 같이 드레인 A(D1)와 B(D2) 그리고 소오스(S)에 끝단부의 일부가 오버랩되도록 한다.In other words, as shown in FIG. 3, two drain regions, Drain A (D1) and Drain B (D2), are formed on the silicon substrate 10, and both drains A, B (D1) ( A source S may be formed between the D2s, and a charge storage unit 20 may be deposited on the surface of the silicon substrate 10 to allow charge to be stored thereon. As described above, a part of the end portion overlaps the drains A (D1), B (D2) and the source S.

그리고 실리콘 기판(10)의 표면에 증착되는 전하 저장부(20)의 상부에는 도전막(30)이 증착되도록 한다.In addition, the conductive layer 30 is deposited on the charge storage unit 20 deposited on the surface of the silicon substrate 10.

이때 전하 저장부(20)는 통상 실리콘 기판(10)의 상부로 제1 산화막(21, Oxide)과 질화막(22, Nitride) 및 제2 산화막(23, Oxide)이 순차적으로 적층되도록 한 ONO(Oxide/Nitride/Oxide)층으로 이루어지도록 한다.In this case, the charge storage unit 20 is ONO (Oxide) in which the first oxide layer 21, the nitride layer 22, the nitride layer 22, and the second oxide layer 23 are sequentially stacked on the silicon substrate 10. / Nitride / Oxide) layer.

이와 같은 구성에서 전하 저장부(20)의 질화막(22)은 플로트 게이트로서 기능을 하게 되며, 전하 저장부(20)의 상부에 증착되는 도전막(30)은 컨트롤 게이트의 기능을 한다.In such a configuration, the nitride film 22 of the charge storage unit 20 functions as a float gate, and the conductive film 30 deposited on the charge storage unit 20 functions as a control gate.

전하 저장부(20)에서 일반적으로 상측의 제2 산화막(23)은 50~200Å, 플로트 게이트인 질화막(22)은 40~150Å, 하부의 터널링 산화막(11, Tunneling Oxide)은 15~60Å 정도로 구성된다.In the charge storage unit 20, the upper second oxide layer 23 is generally 50 to 200 mV, the nitride film 22 as a float gate is 40 to 150 mV, and the tunneling oxide layer 11 (tunneling oxide) 11 is about 15 to 60 mV. do.

이때 질화막(22)은 질화막(22)이나 산화막(21, 23)의 임계전압(Threshold Voltage, Vth)보다는 낮은 임계전압를 얻도록 하기 위해서 알루미늄(Al) 산화물/지르코늄(Zr) 산화물/하프늄(Hf)/ 란타니움(La) 산화물로서 대체하여 이용할 수도 있다.In this case, the nitride film 22 is made of aluminum (Al) oxide / zirconium (Zr) oxide / hafnium (Hf) to obtain a lower threshold voltage than the threshold voltage (Vth) of the nitride film 22 or the oxide films 21 and 23. It can also be used as a / lanthanum (La) oxide.

또한 알루미늄(Al) 산화물/지르코늄(Zr) 산화물/하프늄(Hf)/ 란타니움(La) 산화물의 조합을 이용하여 질화막(12) 대신 이용할 수도 있다.Alternatively, a combination of aluminum (Al) oxide / zirconium (Zr) oxide / hafnium (Hf) / lanthanum (La) oxide may be used instead of the nitride film 12.

이와 함께 하부의 터널링 산화막인 제2 산화막(23)이나 상측의 제1 산화막(21)의 경우에도 낮은 임계전압을 얻기 위하여 Al2O3, AlON, SBT, HfO2, HfZrO, Zr-Silicates, Zr-Si-Oxynitride으로 대체 되거나 혹은 그들의 조합으로 된 막으로서 대체될 수도 있다.In addition, even in the case of the second oxide film 23, which is a lower tunneling oxide film, or the upper first oxide film 21, Al 2 O 3 , AlON, SBT, HfO 2 , HfZrO, Zr-Silicates, Zr It may be replaced by -Si-Oxynitride or as a combination film.

또한 전하 저장부(20)는 ONO의 구성에 상부로 다시 제2 질화막과 제3 산화막을 증착시킨 ONONO(Oxide-Nitride-Oxide-Nitride-Oxide)의 Multi-Layer 형태로도 대체가 가능하다.In addition, the charge storage unit 20 may be replaced with a multi-layer form of ONONO (Oxide-Nitride-Oxide-Nitride-Oxide) in which the second nitride film and the third oxide film are deposited on top of the ONO structure.

이상의 구성에 따른 본 발명에 의한 1-Bit의 데이터를 저장하는 방법은 우선 핫-홀 소거(Hot-Hole Erase) 방식이나 F-N 소거 방식을 이용하여 잔여 전하(Residual Charge)에 의한 임계전압 상승을 방지하도록 한 후에 게이트(G)에 5~9V, 드레인 A(D1)에는 5~8V, 그리고 드레인 B(D2)는 Floating 되도록 한 후 드레인 A(D1) 쪽으로 인접한 게이트(G)의 에지쪽으로 전하가 저장되도록 한다.The method of storing 1-Bit data according to the present invention according to the above configuration first prevents the increase of the threshold voltage due to residual charge by using a hot-hole erasure method or an FN erase method. After 5-9V at the gate G, 5-8V at the drain A (D1), and drain B (D2) are floating, the charge is stored toward the edge of the gate G adjacent to the drain A (D1). Be sure to

마찬가지로 드레인 B(D2)에 인접한 게이트(G) 에지 쪽에 전하가 저장되도록 하기 위해서는 게이트(G)에 5~9V, 드레인 A(D1)는 플로팅되도록 하고, 드레인 B(D2)는 5~8V를 가하면 된다.Similarly, in order for the charge to be stored at the edge of the gate G adjacent to the drain B (D2), 5 to 9 V and the drain A (D1) are floated to the gate G, and the drain B (D2) is 5 to 8 V do.

한편 게이트(G)나 소오스(S)/드레인 A,B(D1)((D2)에 가해지는 전압을 줄이기 위해서는 실리콘 기판(10)에 역방향의 바이어스(0V~-5V)를 가한다.On the other hand, in order to reduce the voltage applied to the gate G or the source S / drains A and B (D1) ((D2), a reverse bias (0 V to -5 V) is applied to the silicon substrate 10.

이렇게 저장된 1-Bit의 데이터는 다음과 같은 방식으로 읽게 된다. 가령 전술한 바와 같이 드레인 A(D1)에 인접한 게이트(G) 에지에 저장된 전하를 읽어내는 방법은 소오스(S)에 0.5V~3V, 게이트(G)에 전원 전압, 드레인 A(D1)에 OV(Ground)를 가하여 현재의 흐름을 읽어내는 리버스 방법과 드레인 B(D2)에는 0.5V~3V, 게이트(G)에는 전원 전압, 드레인 A(D1)에는 OV(Ground)를 가하여 현재의 흐름을 읽어 내는 방법이 있다.The 1-Bit data stored in this way is read in the following way. For example, as described above, the method of reading the charge stored at the edge of the gate G adjacent to the drain A (D1) is 0.5V to 3V at the source S, the power supply voltage at the gate G, and the OV at the drain A (D1). Reverse method to read current flow by applying (Ground) and 0.5V ~ 3V to drain B (D2), supply voltage to gate (G), OV (Ground) to drain A (D1) to read current flow There is a way.

전자의 경우 프로그램 방향과 리딩(Reading) 방향이 서로 반대 방향이지만, 후자의 경우에는 프로그램에 사용되지 않은 터미널인 드레인 B(D2)를 사용하여 저장된 전하를 읽어 낸다는 점이 특징이다.In the former case, the program direction and the reading direction are opposite to each other. In the latter case, the stored charge is read using the drain B (D2), which is a terminal not used in the program.

본 발명에 따른 2-Bit의 데이터를 동시에 저장하는 방법은 다음과 같다.The method of simultaneously storing data of 2-Bit according to the present invention is as follows.

게이트(G)에 5~9V, 소오스(S)에 0V~3V, 드레인 A(D1)와 드레인 B(D2)에 각각 5~8V를 동시에 가하게 되면 CHEI(Channel Hot Electron Injection) 방법으로 전하가 각각 드레인 A,B(D1)(D2)에 인접한 게이트(G) 에지에 저장된다.When 5 to 9 V is applied to the gate G, 0 to 3 V to the source S, and 5 to 8 V are respectively applied to the drain A (D1) and the drain B (D2) at the same time, the charges are generated by the channel hot electron injection (CHEI) method. It is stored at the edge of the gate G adjacent to the drains A, B (D1) and D2.

이와 같은 방식으로 전하를 저장하게 되면 종래와 같이 각각 순차적인 방법으로 2-Bit의 데이터를 저장할 때 보다도 시간이 대폭적으로 단축된다.When the charge is stored in this manner, the time is significantly shorter than that of storing 2-bit data in the sequential method as in the prior art.

다시 이렇게 저장된 2-Bit의 데이터를 읽어 내는 방법은 다음과 같다.Here's how to read 2-Bit data.

첫 번째는 소오스(S)에 0.5V~3V, 게이트(G)에 전원 전압, 드레인 A(D1)에 OV(Ground)를 가하여 드레인 A(D1)에 인접한 게이트(G) 에지쪽에 저장된 전하의 유무를 먼저 판별하고, 그 다음에 소오스(S)에 0.5V~3V, 게이트(G)에 전원 전압, 드레인 B(D2)에 OV(Ground)를 가하여 드레인 B(D2)에 인접한 게이트(G) 에지쪽에 저장된 전하의 유무를 판별한다.The first is the presence of charge stored at the edge of the gate (G) adjacent to the drain A (D1) by applying 0.5V to 3V to the source S, the supply voltage to the gate G, and OV (Ground) to the drain A (D1). Is determined first, and then a source voltage of 0.5 V to 3 V is applied to the source S, a power supply voltage to the gate G, and OV (Ground) is applied to the drain B (D2), and the edge of the gate G adjacent to the drain B (D2) is determined. Determine if there is any charge stored on the page.

이외 다른 방법으로는 드레인 A,B(D1)((D2)에 인접한 게이트(G) 에지에 저장된 2-Bit의 전하를 동시에 판별할 수 있도록 하는 방법으로서, 게이트(G)에는 전원 전압, 드레인 A,B(D1)((D2)에는 OV(Ground) 그리고 소오스(S)에는 0.5V~3V를 가하여 흐르는 전류량을 이용하여 판별한다. 이때에는 1-Bit으로만 저장된 경우보다 흐르는 전류량이 반이나 반 이하로 줄어들기 때문에 한 번에 2-Bit의 데이터를 읽어낼 수 있는 장점이 있다.Another method is to simultaneously determine the charge of 2-Bit stored at the edges of the gate G adjacent to the drains A and B (D1) ((D2). Using B (D1) ((D2), OV (Ground) and source (S), apply 0.5V ~ 3V to determine the amount of current flowing. Since it is reduced to below, it has the advantage of reading 2-bit data at once.

드레인 A,B(D1)(D2)에 인접한 게이트(G) 에지에 저장된 전하를 소거하는 방법은 다음과 같다.A method of erasing the charge stored at the edge of the gate G adjacent to the drains A, B (D1) and D2 is as follows.

게이트(G)에는 -5V~-9V를 가하고, 드레인 A,B(D1)(D2)에는 5~8V를 가하며, 동시에 소오스(S)를 플로팅 하거나 접지로 형성하게 되면 동시에 2-Bit의 데이터를 소거할 수가 있게 된다.-5V to -9V is applied to the gate G, and 5 to 8V are applied to the drains A and B (D1) and D2.At the same time, when the source S is floated or formed as ground, 2-Bit data is simultaneously applied. It can be erased.

이처럼 본 발명은 소오스(S)를 중간에 두고 양측으로 한 쌍의 드레인 즉 드레인 A(D1)와 B(D2)가 동시에 형성되게 함으로써 2-Bit의 동작 시에 2-Bit의 전하를 동시에 저장 및 소거할 수가 있으며, 2-Bit의 유무도 한 번에 판별할 수가 있게 된다.As described above, the present invention allows a pair of drains, ie, drains A (D1) and B (D2), to be simultaneously formed on both sides with the source S in the middle to simultaneously store and charge charges of 2-Bit during operation of 2-Bit. It can be erased, and the presence or absence of 2-bit can be determined at once.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.On the other hand, while many matters have been described in detail in the above description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments rather than to limit the scope of the invention.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 단위 셀을 하나의 소오스(S)와 두 개의 드레인 영역인 드레인 A(D1)와 드레인 B(D2) 그리고 하나의 게이트(G), 상기 게이트(G)와 실리콘 기판(10) 사이에 전하 저장부(20)가 구비되도록 하는 구성의 개선에 의해 1-Bit 및 멀티-Bit의 동작 시 1-Bit 및 멀티-Bit의 데이터를 동시에 저장 및 소거할 수가 있도록 함으로써 데이터의 집적도를 증대시킬 수 있도록 하는 매우 유용한 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the unit cell includes one source S, two drain regions Drain A (D1) and Drain B (D2), one gate (G), the gate (G), and a silicon substrate. By improving the configuration that the charge storage unit 20 is provided between the (10), the data of the 1-Bit and multi-Bit can be simultaneously stored and erased during the operation of 1-Bit and multi-Bit There is a very useful effect of increasing the density.

Claims (20)

표면의 양측에는 각각 드레인 A,B를 형성하고, 상기 드레인 A와 드레인 B의 사이에는 소오스가 형성되도록 하는 실리콘 기판과;Silicon substrates each having drains A and B formed on both sides of the surface, and a source formed between the drains A and B; 상기 드레인 A와 소오스 및 상기 드레인 B와 소오스의 사이에서 양끝단이 동시에 각각 오버랩되면서 상기 실리콘 기판의 상부에 순차적으로 적층되는 제1산화막과 질화막과 제2산화막으로 이루어지는 전하 저장부; 및A charge storage unit including a first oxide film, a nitride film, and a second oxide film sequentially stacked on the silicon substrate while both ends of the drain A and the source and the drain B and the source overlap each other at the same time; And 상기 전하 저장부의 상부에 적층되어 컨트롤 게이트를 이루는 도전막;A conductive layer stacked on the charge storage unit to form a control gate; 으로서 유니트 셀을 구비되는 비휘발성 반도체 메모리 장치.A nonvolatile semiconductor memory device comprising a unit cell. 제 1 항에 있어서, 상기 전하 저장부의 질화막은 HfO2, Al2O3, HfAlO, HfSiO, HfSiON, HfZrO, HfZrON 들 중 하나로 이루어지는 비휘발성 반도체 메모리 장치.The nonvolatile semiconductor memory device of claim 1, wherein the nitride layer of the charge storage unit is formed of one of HfO 2 , Al 2 O 3 , HfAlO, HfSiO, HfSiON, HfZrO, and HfZrON. 제 1 항에 있어서, 상기 전하 저장부의 질화막은 HfO2, Al2O3, HfAlO, HfSiO, HfSiON, HfZrO, HfZrON 들의 조합으로 이루어지는 비휘발성 반도체 메모리 장치.The nonvolatile semiconductor memory device of claim 1, wherein the nitride layer of the charge storage unit is formed of a combination of HfO 2 , Al 2 O 3 , HfAlO, HfSiO, HfSiON, HfZrO, and HfZrON. 제 1 항에 있어서, 상기 전하 저장부는 제1 산화막과 질화막과 제2 산화막에 제2 질화막과 제3 산화막이 적층되게 한 멀티 레이어 형태로 이루어지는 비휘발성 반도체 메모리 장치.The nonvolatile semiconductor memory device of claim 1, wherein the charge storage unit has a multilayer structure in which a second nitride layer and a third oxide layer are stacked on the first oxide layer, the nitride layer, and the second oxide layer. 제 1 항에 있어서, 상기 유니트 셀의 프로그램 시 게이트에는 5~9V, 드레인 A에는 5~8V, 소오스에는 0V~3V 그리고 드레인 B는 플로팅하도록 하여 상기 드레인 A쪽으로 인접한 상기 게이트의 에지쪽으로 전하가 저장되도록 하여 1-Bit의 데이터가 저장되도록 하는 비휘발성 반도체 메모리 장치The method of claim 1, wherein when the unit cell is programmed, 5 to 9 V is applied to the gate, 5 to 8 V is applied to the drain A, 0 V to 3 V is applied to the source, and the drain B is floated to store charge toward the edge of the gate adjacent to the drain A. Nonvolatile semiconductor memory device to store 1-bit data 제 5 항에 있어서, 상기 유니트 셀에는 소오스에 0.5V~3V, 게이트에는 전원 전압, 드레인 A에는 OV(Ground)를 인가하여 저장된 데이터를 읽는 비휘발성 반도체 메모리 장치.The nonvolatile semiconductor memory device of claim 5, wherein the data is stored by applying 0.5V to 3V to a source cell, a power supply voltage to a gate, and OV (Ground) to a drain A. 7. 제 5 항에 있어서, 상기 유니트 셀에는 드레인 B에 0.5V~3V, 게이트에 전원 전압, 드레인 A에 OV(Ground)를 인가하여 저장된 데이터를 읽는 비휘발성 반도체 메모리 장치.6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 5, wherein the unit cell reads data stored by applying 0.5V to 3V to drain B, a power supply voltage to a gate, and OV (Ground) to drain A. 제 1 항에 있어서, 상기 유니트 셀의 프로그램 시 게이트에는 5~9V, 드레인 A는 플로팅되게 하고, 소오스에는 0V~3V 그리고 드레인 B에는 5~8V가 인가되게 하여 상기 드레인 B 쪽에 인접한 게이트의 에지쪽으로 전하가 저장되도록 하여 1-Bit의 데이터가 저장되도록 하는 비휘발성 반도체 메모리 장치.The method of claim 1, wherein when programming the unit cell, 5 to 9 V is applied to a gate, a drain A is floating, a source is applied to 0 V to 3 V, and a drain B is applied to 5 to 8 V, toward the edge of the gate adjacent to the drain B side. A nonvolatile semiconductor memory device in which charge is stored so that 1-bit data is stored. 제 8 항에 있어서, 상기 유니트 셀에는 소오스에 0.5V~3V, 게이트에 전원 전압, 드레인 B에 OV(Ground)를 인가하여 저장된 데이터를 읽는 비휘발성 반도체 메모리 장치.10. The nonvolatile semiconductor memory device of claim 8, wherein the unit cell reads data stored by applying 0.5V to 3V to a source, a power supply voltage to a gate, and OV (Ground) to a drain B. 제 8 항에 있어서, 상기 유니트 셀에는 드레인 A에 0.5V~3V, 게이트에 전원 전압, 드레인 B에 OV(Ground)를 인가하여 저장된 데이터를 읽는 비휘발성 반도체 메모리 장치.10. The nonvolatile semiconductor memory device of claim 8, wherein the unit cell reads data stored by applying 0.5V to 3V to drain A, a power supply voltage to a gate, and OV (Ground) to drain B. 제 1 항에 있어서, 상기 유니트 셀의 프로그램 시 게이트에 5~9V, 드레인 A 5~8V, 소오스는 0V~3V 그리고 드레인 B는 플로팅하도록 하여 상기 드레인 A쪽으로 인접한 상기 게이트의 에지쪽으로 전하가 저장되도록 하여 1-Bit의 데이터가 저장되도록 한 후, 다시 게이트에 5~9V, 드레인 A는 플로팅하고, 소오스는 0V~3V, 그리고 드레인 B는 5~8V로서 인가하여 상기 드레인 B쪽에 인접한 상기 게이트의 에지쪽으로 전하가 저장되도록 하여 1-Bit의 데이터가 저장되도록 하여 순차적으로 2-Bit의 데이터를 저장하는 비휘발성 반도체 메모리 장치.The method of claim 1, wherein 5 to 9 V, a drain A 5 to 8 V, a source 0 V to 3 V, and a drain B float to the gate during programming of the unit cell so that charge is stored toward the edge of the gate adjacent to the drain A. After the 1-Bit data is stored, the gate 5V, 9V, drain A is floated, the source is applied as 0V ~ 3V, and drain B is 5 ~ 8V to the edge of the gate adjacent to the drain B side A non-volatile semiconductor memory device which stores 2-bit data sequentially by allowing charge to be stored toward the 1-bit data. 제 1 항에 있어서, 상기 유니트 셀의 프로그램 시 게이트에 5~9V, 드레인 A 5~8V, 드레인 B는 5~8V, 그리고 소오스는 0V~3V 인가하여 상기 드레인 A쪽으로 인접한 상기 게이트의 에지쪽으로 전하가 저장되면서 동시에 상기 드레인 B쪽으로 인접한 상기 게이트의 에지쪽으로도 전하가 저장되도록 하여 2-Bit의 데이터를 동시 하는 비휘발성 반도체 메모리 장치.The method of claim 1, wherein 5 to 9 V, a drain A 5 to 8 V, a drain B 5 to 8 V, and a source 0 V to 3 V are applied to the gate of the unit cell when the unit cell is programmed to charge toward the edge of the gate adjacent to the drain A. Is stored and at the same time the charge is also stored toward the edge of the gate adjacent to the drain B to simultaneously perform 2-bit data. 제 1 항에 있어서, 상기 유니트 셀에서 상기 드레인 A, B에 인접한 게이트 에지에 저장된 전하는 상기 게이트에 -5V~-9V를 인가하고, 상기 드레인 A,B에 동시에 5~8V를 인가하면서 소오스를 플로팅 또는 접지시키면 2-Bit의 데이터를 동시에 소거할 수 있는 비휘발성 반도체 메모리 장치.The method of claim 1, wherein the charge stored at the gate edges adjacent to the drains A and B in the unit cell applies -5V to -9V to the gate and floats the source while simultaneously applying 5 to 8V to the drains A and B. Or a nonvolatile semiconductor memory device capable of simultaneously erasing 2-bit data when grounded. 제 13 항에 있어서, 상기 유니트 셀에서 상기 드레인 A에 0.5V~3V, 상기 게이트에 전원 전압, 상기 드레인 B에 OV(Ground)를 인가하여 출력되는 임계전압이 초기 임계전압과 같은지의 비교에 의해 소거 검증을 하는 비휘발성 반도체 메모리 장치.14. The method of claim 13, wherein in the unit cell, a threshold voltage output by applying 0.5V to 3V to the drain A, a power supply voltage to the gate, and an OV (Ground) to the drain B is equal to an initial threshold voltage. A nonvolatile semiconductor memory device for erasing verification. 제 13 항에 있어서, 상기 유니트 셀에서 상기 드레인 A에 0V, 상기 게이트에 전원 전압, 상기 드레인 B에 0.5~3V를 인가하여 출력되는 임계전압이 초기 임계전압과 같은지의 비교에 의해 소거 검증을 하는 비휘발성 반도체 메모리 장치.15. The method of claim 13, wherein erase verification is performed by comparing whether or not a threshold voltage output by applying 0 V to the drain A, a power supply voltage to the gate, and 0.5 to 3 V to the drain B in the unit cell is equal to an initial threshold voltage. Nonvolatile Semiconductor Memory Device. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 유니트 셀에서의 소거 완료 동작은 상기 드레인 A와 상기 드레인 B에 0V를 인가하고, 소오스에 0.5V~3V를 인가하여 출력되는 임계전압이 초기 임계전압과 같아지는 상태로서 수행되는 비휘발성 반도체 메모리 장치.The method of claim 14 or 15, wherein the erase completion operation in the unit cell is applied by applying 0V to the drain A and the drain B, and applying a voltage of 0.5V to 3V to the source to output an initial threshold voltage. A nonvolatile semiconductor memory device performed as being in the same state. 제 1 항에 있어서, 상기 전하 저장부의 제1 산화막은 낮은 임계전압을 갖도록 하기 위해 Al2O3, AlON, SBT, HfO2, HfZrO, Zr-Silicates, Zr-Si-Oxynitride 중 하나로 이루어지는 비휘발성 반도체 메모리 장치.The nonvolatile semiconductor of claim 1, wherein the first oxide layer of the charge storage unit is made of one of Al 2 O 3 , AlON, SBT, HfO 2 , HfZrO, Zr-Silicates, and Zr-Si-Oxynitride to have a low threshold voltage. Memory device. 제 1 항에 있어서, 상기 전하 저장부의 제1 산화막은 낮은 임계전압을 갖도록 하기 위해 Al2O3, AlON, SBT, HfO2, HfZrO, Zr-Silicates, Zr-Si-Oxynitride 의 조합에 의해서 이루어지는 비휘발성 반도체 메모리 장치.The method of claim 1, wherein the first oxide layer of the charge storage unit is formed by a combination of Al 2 O 3 , AlON, SBT, HfO 2 , HfZrO, Zr-Silicates, and Zr-Si-Oxynitride to have a low threshold voltage. Volatile semiconductor memory device. 제 1 항에 있어서, 상기 전하 저장부의 제2 산화막은 낮은 임계전압을 갖도록 하기 위해 Al2O3, AlON, SBT, HfO2, HfZrO, Zr-Silicates, Zr-Si-Oxynitride 중 하나로 이루어지는 비휘발성 반도체 메모리 장치.The non-volatile semiconductor of claim 1, wherein the second oxide layer of the charge storage unit is made of one of Al 2 O 3 , AlON, SBT, HfO 2 , HfZrO, Zr-Silicates, and Zr-Si-Oxynitride to have a low threshold voltage. Memory device. 제 1 항에 있어서, 상기 전하 저장부의 제2 산화막은 낮은 임계전압을 갖도록 하기 위해 Al2O3, AlON, SBT, HfO2, HfZrO, Zr-Silicates, Zr-Si-Oxynitride 의 조합에 의해서 이루어지는 비휘발성 반도체 메모리 장치.2. The ratio of claim 1, wherein the second oxide layer of the charge storage unit is formed by a combination of Al 2 O 3 , AlON, SBT, HfO 2 , HfZrO, Zr-Silicates, and Zr-Si-Oxynitride to have a low threshold voltage. Volatile semiconductor memory device.
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