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KR20090009724A - Memory cell structures, memory cell arrays, memory devices, memory controllers, memory systems, and methods of operating them - Google Patents

Memory cell structures, memory cell arrays, memory devices, memory controllers, memory systems, and methods of operating them Download PDF

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KR20090009724A
KR20090009724A KR1020080069564A KR20080069564A KR20090009724A KR 20090009724 A KR20090009724 A KR 20090009724A KR 1020080069564 A KR1020080069564 A KR 1020080069564A KR 20080069564 A KR20080069564 A KR 20080069564A KR 20090009724 A KR20090009724 A KR 20090009724A
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South Korea
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memory
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node
memory device
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송기환
탁남균
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 바이폴라 접합 트랜지스터(바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)) 동작을 사용하는 메모리 셀 구조들, 메모리 어레이들, 메모리 장치들, 메모리 제어기들, 및 메모리 시스템들이 공개한다. 이 장치는 복수개의 메모리 셀들을 구비하는 메모리 어레이 및 제어부를 구비하고, 복수개의 메모리 셀들 각각은 적어도 하나의 비트 라인, 적어도 하나의 소스 라인 및 적어도 하나의 워드 라인 각각에 연결된 제1 노드, 제2노드 및 게이트 노드를 구비하는 플로팅 바디 트랜지스터를 구비하고, 제어부는 적어도 하나의 소스 라인 및 적어도 하나의 비트 라인의 하나를 선택함에 의해서 리프레쉬 명령에 응답하여 리프레쉬 동작을 수행하도록 하고, 만일 제1 데이터가 선택된 라인에 연결된 메모리 셀에 저장되면, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작에 의해서 유발되는 제1전류가 흐르게 된다.The present invention discloses memory cell structures, memory arrays, memory devices, memory controllers, and memory systems that use bipolar junction transistor (bipolar junction transistor (BJT)) operation. The apparatus includes a memory array having a plurality of memory cells and a controller, each of the plurality of memory cells having a first node connected to each of at least one bit line, at least one source line, and at least one word line, a second node; And a floating body transistor having a node and a gate node, wherein the controller is configured to perform a refresh operation in response to a refresh command by selecting one of at least one source line and at least one bit line. When stored in a memory cell connected to the selected line, a first current caused by the bipolar junction transistor operation flows.

Description

메모리 셀 구조들, 메모리 셀 어레이들, 메모리 장치들, 메모리 제어기들, 메모리 시스템들, 및 이들을 동작하는 방법{Memory cell structures, memory cell arrays, memory devices, memory controllers, memory systems, and method of operating the same}Memory cell structures, memory cell arrays, memory devices, memory controllers, memory systems, and methods of operating them {Memory cell structures, memory cell arrays, memory devices, memory controllers, memory systems, and method of operating the same}

본 발명은 커패시터가 없는 하나의 트랜지스터를 구비하는 메모리 셀 구조들, 메모리 셀 어레이들, 메모리 장치들, 메모리 제어기들, 메모리 시스템들, 및 이들을 동작하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to memory cell structures, memory cell arrays, memory devices, memory controllers, memory systems, and methods of operating them having a transistor without a capacitor.

일반적인 메모리, 예를 들면, 동적 반도체 메모리 장치(DRAM)은 하나의 트랜지스터와 하나의 커패시터를 구비한다. 그러나, 커패시터, 특히, 커패시터의 크기로 인하여 일반적인 메모리의 크기의 축소에 한계가 있다. 결과로서, “커패시터가 없는(capacitor-less)” 메모리들로 언급되는, 하나의 트랜지스터(1T)를 가지고 커패시터를 가지지 않는 메모리 셀을 구비하는 메모리들이 개발되었고, 일반적인 커패시터가 없는 동적 반도체 메모리 장치로 이후에 언급되는 커패시터가 없는 1T DRAM은 전기적으로 플로팅된 바디를 포함할 수 있다.A typical memory, for example a dynamic semiconductor memory device (DRAM), has one transistor and one capacitor. However, due to the size of capacitors, especially capacitors, there is a limit to the size reduction of a general memory. As a result, memories have been developed with memory transistors with one transistor 1T and no capacitors, referred to as “capacitor-less” memories, and have been developed as a general capacitorless dynamic semiconductor memory device. The capacitor-less 1T DRAM, which is mentioned later, may comprise an electrically floating body.

일반적으로, 종래의 커패시터리스 메모리는 절연체상에 실리콘을 가지는 SOI 웨이퍼를 이용하고, 플로팅 바디 영역에 다수 캐리어(정공들 또는 전자들)을 축적하거나, 플로팅 바디 영역로부터 다수 캐리어를 방출함에 의해서 플로팅 바디 영역 전압을 제어하는 데이터를 식별한다. 다수 캐리어가 플로팅 바디 영역에 축적되면, 이 상태는 데이터 “1”로서 표현되고, 반대로, 다수 캐리어가 플로팅 바디 영역로부터 방출되면, 이 상태는 데이터 “0”로서 표현된다.In general, conventional capacitorless memory utilizes an SOI wafer with silicon on an insulator and accumulates multiple carriers (holes or electrons) in the floating body region, or emits multiple carriers from the floating body region. Identify the data that controls the area voltage. If a majority carrier is accumulated in the floating body region, this state is represented as data "1", and conversely, if a majority carrier is emitted from the floating body region, this state is represented as data "0".

일반적인 커패시터가 없는 메모리 장치의 동작에는 2가지 종류가 있다. 하나는 금속 산화물 반도체 트랜지스터(MOS) 동작 특성을 사용하는 것이고, 다른 하나는 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT) 동작 특성을 사용하는 것이다. 일반적으로, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작은 MOS동작보다 고속 동작 및/또는 더 좋은 전하 보유 성질을 가진다는 사실이 공개되어 있다.There are two kinds of operation of a general capacitorless memory device. One uses metal oxide semiconductor transistor (MOS) operating characteristics and the other uses bipolar junction transistor (BJT) operating characteristics. In general, it is disclosed that bipolar junction transistor operation has high speed operation and / or better charge retention properties than MOS operation.

본 발명의 목적은 바이폴라 접합 트랜지스터 동작을 위한 커패시터가 없는 하나의 트랜지스터를 구비하는 메모리 셀 구조들, 메모리 셀 어레이들, 메모리 장치들, 메모리 제어기들, 메모리 시스템들, 및 이들을 동작하는 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide memory cell structures, memory cell arrays, memory devices, memory controllers, memory systems, and methods of operating the same having a single transistor without a capacitor for bipolar junction transistor operation. have.

실시예들은 메모리 셀 구조들, 메모리 어레이들, 메모리 장치들, 메모리 제어기들, 및 메모리 시스템들, 및 이들을 동작하는 방법을 나타내고, 메모리 셀 구조들, 메모리 어레이들, 메모리 장치들, 메모리 제어기들 및 메모리 시스템들이 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT) 동작을 사용하는 것을 나타내고 있다.Embodiments illustrate memory cell structures, memory arrays, memory devices, memory controllers, and memory systems, and methods of operating them, including memory cell structures, memory arrays, memory devices, memory controllers, and It is shown that memory systems use bipolar junction transistor (BJT) operation.

실시예는 복수개의 메모리 셀들을 구비하는 메모리 어레이 및 제어부를 구비하는 메모리 장치들을 나타내고, 복수개의 메모리 셀들 각각은 적어도 하나의 비트 라인, 적어도 하나의 소스 라인 및 적어도 하나의 워드 라인 각각에 연결된 제1 노드, 제2노드 및 게이트 노드를 구비하는 플로팅 바디 트랜지스터를 구비하고, 제어부는 적어도 하나의 소스 라인 및 적어도 하나의 비트 라인의 하나를 선택함에 의해서 리프레쉬 명령에 응답하여 리프레쉬 동작을 수행하도록 하고, 만일 제1 데이터가 선택된 라인에 연결된 메모리 셀에 저장되면, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작에 의해서 유발되는 제1전류가 흐르게 된다.Embodiments represent a memory array having a plurality of memory cells and a memory device having a control unit, each of the plurality of memory cells being connected to at least one bit line, at least one source line, and at least one word line, respectively; And a floating body transistor having a node, a second node, and a gate node, wherein the controller selects one of the at least one source line and the at least one bit line to perform a refresh operation in response to the refresh command. When the first data is stored in the memory cell connected to the selected line, the first current caused by the bipolar junction transistor operation flows.

실시예는 복수개의 메모리 셀들을 구비하는 메모리 어레이 및 제어부를 구비 하는 메모리 장치들을 나타내고, 복수개의 메모리 셀들 각각은 적어도 하나의 비트 라인, 적어도 하나의 소스 라인 및 적어도 하나의 워드 라인 각각에 연결된 제1노드, 제2노드 및 게이트 노드를 구비하는 플로팅 바디 트랜지스터를 구비하고, 제어부는 데이터 정보에 따라 적어도 하나의 비트 라인에 비트 라인 라이트 전압을 인가하고, 적어도 하나의 소스 라인에 소스 라인 전압을 인가하고, 적어도 하나의 워드 라인에 워드 라인 라이트 전압을 인가함에 의해서 라이트 동작을 수행한다. An embodiment represents a memory array having a plurality of memory cells and a memory device having a control unit, each of the plurality of memory cells being connected to at least one bit line, at least one source line, and at least one word line, respectively; And a floating body transistor including a node, a second node, and a gate node, wherein the controller applies a bit line write voltage to at least one bit line and a source line voltage to at least one source line according to data information. The write operation is performed by applying a word line write voltage to at least one word line.

실시예는 기판, 절연체 및 실리콘 층을 포함하는 절연체 상 실리콘(SOI) 구조 및 게이트 구조를 포함하는 메모리 구조를 나타내고, 실리콘 층은 불순물 주입된 제1 및 제2노드들, 플로팅 바디 영역, 제1 및 제2노드들의 하나와 플로팅 바디 영역사이의 버퍼 영역을 포함하고, 버퍼 영역은 인접 노드 및 플로팅 바디 영역의 불순물 농도보다 낮은 불순물 농도를 가지고, 버퍼 영역은 제1 및 제2노드들의 하나의 모든 경계부를 덮고, 게이트 구조는 실리콘 층 상부에 형성된다.An embodiment illustrates a memory structure including a gate structure and an insulator silicon (SOI) structure including a substrate, an insulator, and a silicon layer, wherein the silicon layer includes impurity implanted first and second nodes, a floating body region, and a first structure. And a buffer region between the one of the second nodes and the floating body region, wherein the buffer region has an impurity concentration lower than that of the adjacent node and the floating body region, and the buffer region includes all one of the first and second nodes. Covering the boundary, a gate structure is formed over the silicon layer.

실시예는 기판, 절연체 및 실리콘 층을 포함하는 절연체 상 실리콘 구조 및 게이트 구조를 포함하는 메모리 구조를 나타내고, 실리콘 층은 불순물 주입된 제1 및 제2노드들, 제1노드와 제2노드사이의 플로팅 바디 길이를 가지는 플로팅 바디 영역, 및 제1노드와 제2노드들의 하나와 플로팅 바디 영역사이의 버퍼 영역을 포함하고, 게이트 구조는 게이트 길이를 가지고 실리콘 층 상부에 형성되고, 버퍼 영역은 인접 노드 또는 플로팅 바디 영역의 불순물 농도보다 낮은 불순물 농도를 가지고, 플로팅 바디 길이가 게이트 길이보다 길다. Embodiments illustrate a memory structure including a gate structure and a silicon structure over an insulator comprising a substrate, an insulator and a silicon layer, wherein the silicon layer is formed between the first and second nodes implanted with impurities, between the first node and the second node. A floating body region having a floating body length, and a buffer region between one of the first and second nodes and the floating body region, the gate structure having a gate length formed over the silicon layer, the buffer region being an adjacent node Or has an impurity concentration lower than that of the floating body region, and the floating body length is longer than the gate length.

실시예는 기판, 절연체 및 실리콘 층을 포함하는 절연체 상 실리콘 구조를 포함하는 메모리 구조를 나타내고, 실리콘 층은 불순물 주입된 에미터/소스 및 콜렉터/드레인, 플로팅 바디 영역, 에미터/소스와 플로팅 바디 영역사이의 보조 바디 영역 및 실리콘 상부의 게이트 구조를 구비하고, 보조 바디 영역은 플로팅 바디 영역보다 낮은 불순물 농도를 가진다. Embodiments represent a memory structure comprising a silicon structure on an insulator comprising a substrate, an insulator and a silicon layer, wherein the silicon layer is impurity implanted emitter / source and collector / drain, floating body region, emitter / source and floating body. An auxiliary body region between the regions and a gate structure on top of the silicon, the auxiliary body region having a lower impurity concentration than the floating body region.

실시예는 기판, 절연체 및 실리콘 층을 포함하는 절연체 상 실리콘 구조 및 게이트 구조를 포함하는 메모리 구조를 나타내고, 실리콘 층은 불순물 주입된 제1 및 제2노드들, 플로팅 바디 영역, 플로팅 바디 영역에 인접한 신장 바디 영역을 포함하고, 게이트 구조는 실리콘 층 상부에 형성된다.An embodiment represents a memory structure including a gate structure and a silicon structure over an insulator comprising a substrate, an insulator and a silicon layer, wherein the silicon layer is adjacent to the impurity implanted first and second nodes, the floating body region, and the floating body region. An elongated body region, and the gate structure is formed over the silicon layer.

실시예는 기판 상부의 절연층, 절연층 상부에 형성되고, 제1노드, 제2노드 및 플로팅 바디 영역를 포함하는 실리콘 패턴, 및 플로팅 바디 영역을 둘러싸는 게이트를 포함하는 메모리 셀 구조를 나타내고, 게이트의 길이가 플로팅 바디 영역의 길이보다 짧고, 게이트로 인가되는 설정된 전압에 대하여 제1 및 제2노드들로 인가되는 전압들사이의 전압 차가 바이폴라 접합 동작을 유도한다. An embodiment illustrates a memory cell structure including an insulating layer over a substrate, a silicon pattern formed over the insulating layer, the silicon pattern including a first node, a second node, and a floating body region, and a gate surrounding the floating body region. The length of P is shorter than the length of the floating body region, and the voltage difference between the voltages applied to the first and second nodes with respect to the set voltage applied to the gate induces a bipolar junction operation.

실시예는 기판 상부의 절연층, 제1노드, 제2노드, 플로팅 바디 영역 및 플로팅 바디 영역 상부의 확장 바디 영역을 포함하는 절연층 상부의 실리콘 패턴, 및 플로팅 바디 영역 및 확장 바디 영역을 둘러싸는 게이트 구조를 포함하는 메모리 셀 구조를 나타낸다.An embodiment encompasses a silicon pattern over an insulating layer including an insulating layer over the substrate, a first node, a second node, a floating body region and an extended body region over the floating body region, and a floating body region and an extended body region. A memory cell structure including a gate structure is shown.

실시예는 복수개의 커패시터가 없는 메모리 셀들을 포함하는 메모리 장치를 제어하는 방법을 나타내고, 이 방법은 블록 리프레쉬 동작, 부분 리프레쉬 동작의 하나를 지정하는 모드 레지스터 설정(MRS) 명령을 제공하고, 리프레쉬 동작을 위한 리프레쉬 명령을 제공하는 것을 포함한다.An embodiment illustrates a method of controlling a memory device including memory cells without a plurality of capacitors, the method providing a mode register set (MRS) instruction that specifies one of a block refresh operation, a partial refresh operation, and a refresh operation. Providing a refresh command for the request.

실시예는 블록 리프레쉬 및 부분 리프레쉬 동작의 하나를 선택하기 위한 MRS 명령을 저장하는 레지스터를 구비하는 메모리 제어기를 나타낸다.An embodiment represents a memory controller having a register that stores an MRS instruction for selecting one of a block refresh and a partial refresh operation.

실시예는 블록 리프레쉬 및 부분 리프레쉬 동작의 하나를 선택하기 위한 정보를 저장하는 레지스터를 포함하는 커패시터가 없는 메모리 장치를 나타낸다. An embodiment represents a capacitorless memory device that includes a register that stores information for selecting one of a block refresh and a partial refresh operation.

실시예는 기판, 절연체, 및 실리콘 층을 포함하는 절연체 상 실리콘 구조를 포함하는 메모리 셀 구조를 나타내고, 실리콘 층은 제1 및 제2노드들, 플로팅 바디 영역, 및 플로팅 바디 영역 상의 게이트를 포함하고, 게이트의 길이가 플로팅 바디 영역의 길이보다 짧고, 게이트로 인가되는 설정된 전압에 대하여 제1노드 및 제2노드들로 인가되는 전압들사이의 전압 차가 바이폴라 접합 동작을 유도한다.An embodiment illustrates a memory cell structure comprising a silicon structure on an insulator comprising a substrate, an insulator, and a silicon layer, wherein the silicon layer includes first and second nodes, a floating body region, and a gate on the floating body region. The length of the gate is shorter than the length of the floating body region, and the voltage difference between the voltages applied to the first node and the second nodes with respect to the set voltage applied to the gate induces a bipolar junction operation.

실시예는 복수개의 메모리 셀들 및 제어부를 구비하는 메모리 장치를 나타내고, 복수개의 메모리 셀들 각각은 적어도 하나의 비트 라인, 적어도 하나의 소스 라인 및 적어도 하나의 워드 라인 각각에 연결된 제1노드, 제2노드, 게이트를 포함하고, 제어부는 적어도 하나의 소스 라인의 하나를 선택하고 적어도 하나의 워드 라인의 하나를 선택하지 않음에 의해서 리드 동작을 수행하도록 하고, 만일 제1데이터가 선택된 소스 라인에 연결된 메모리 셀에 저장되었다면, 바이폴라 접합 동작에 의해서 유발되는 제1전류가 흐르게 된다.An embodiment is a memory device having a plurality of memory cells and a control unit, each of which comprises a first node and a second node connected to each of at least one bit line, at least one source line, and at least one word line. And a gate, wherein the controller is configured to perform a read operation by selecting one of the at least one source line and not selecting one of the at least one word line, and if the first data is connected to the selected source line If stored at, the first current caused by the bipolar junction operation flows.

본 발명의 메모리 셀 구조들, 메모리 어레이들 및 메모리 장치들은 전하 보유 시간이 증가하고, 이에 따라 리프레쉬 주기가 늘리는 것이 가능하고, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.The memory cell structures, memory arrays, and memory devices of the present invention have an increased charge retention time, and thus, a refresh period can be increased, and bipolar junction transistor operation can be made more smoothly.

본 발명의 메모리 시스템은 로우 어드레스를 전송하기 위한 별도의 명령이 요구되지 않으며, 라이트 명령 및 리드 명령 전송시에 로우 어드레스와 컬럼 어드레스를 동시에 전송하는 것이 가능하여 고속 동작이 이루어질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 메모리 제어기의 제어가 단순화된다.The memory system of the present invention does not require a separate command for transmitting a row address, and can transmit a row address and a column address simultaneously during a write command and a read command, thereby enabling high-speed operation. Thus, the control of the memory controller of the present invention is simplified.

본 발명의 동작 방법은 바이폴라 접합 트랜지스터의 동작 제어가 간단하고 용이하다. 특히, 리프레쉬 동작시에 비트 라인 또는 소스 라인을 제어하여 부분 리프레쉬 동작 및 블럭 리프레쉬 동작을 수행하는 것이 가능하며, 블럭 리프레쉬 동작이 부분 리프레쉬 동작에 비해서 리프레쉬 동작에 소요되는 시간이 길기는 하지만, 두 동작 모두 리프레쉬 동작에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. The operation method of the present invention is simple and easy to control the operation of the bipolar junction transistor. In particular, it is possible to perform a partial refresh operation and a block refresh operation by controlling a bit line or a source line during the refresh operation, and although the block refresh operation takes longer for the refresh operation than the partial refresh operation, the two operations are longer. Both reduce the time required for the refresh operation.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 메모리 셀 구조들, 메모리 셀 어레이들, 메모리 장치들, 메모리 제어기들, 메모리 시스템들, 및 이들을 동작하는 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, memory cell structures, memory cell arrays, memory devices, memory controllers, memory systems, and a method of operating the same will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 수평 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀의 실시예의 구조를 나타내는 것이다. 도 1a에 도시된 것처럼, 수평 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀은 기판 (10)을 포함하고, 예를 들면, 기판은 P도전형 또는 N도전형 기판일 수 있다. NMOS트랜지스터라면, 기판(10)은 P도전형 기판이다.1A illustrates the structure of an embodiment of a memory cell without a capacitor in a horizontal structure. As shown in FIG. 1A, a memory cell without a capacitor having a horizontal structure includes a substrate 10, for example, the substrate may be a P conductive type or an N conductive type substrate. In the case of an NMOS transistor, the substrate 10 is a P conductive substrate.

메모리 셀은 기판(10)상의 절연층 (12)를 포함하고, 절연층 (12)은 절연체 상 실리콘(SOI; silicon on insulator) 배치의 절연체이다. 메모리 셀은 절연층 (12) 상에 제1노드(14) 및 제2노드(16)을 포함한다. MOS동작에서, 제1 및 제2노드(14 및 16)은 소스 (S) 및 드레인 (D)로서 언급될 수 있다. 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)동작에서, 제1 및 제2노드들(14 및 16)은 에미터(E) 및 콜렉터(C)로서 언급될 수 있다. 제1 및 제2노드들 (14 및 16)은 상호 변경될 수 있다. 실시예로서, 제1 및 제2노드들 (14 및 16)은 N도전형 또는 P도전형일 수 있다. NMOS트랜지스터라면, 제1 및 제2노드들(14 및 16)은 N도전형일 수 있다.The memory cell includes an insulating layer 12 on the substrate 10, which is an insulator in a silicon on insulator (SOI) arrangement. The memory cell includes a first node 14 and a second node 16 on the insulating layer 12. In the MOS operation, the first and second nodes 14 and 16 may be referred to as the source S and the drain D. In bipolar junction transistor BJT operation, the first and second nodes 14 and 16 may be referred to as emitter E and collector C. The first and second nodes 14 and 16 can be interchanged. As an example, the first and second nodes 14 and 16 may be N conductive or P conductive. If it is an NMOS transistor, the first and second nodes 14 and 16 may be N conductive.

메모리 셀은 제1 및 제2노드들(14 및 16)사이 및 절연층(12)상에 플로팅 바디 영역(18)을 포함하고, 플로팅 바디 영역(18)의 도전형은 제1 및 제2노드들 (14 및 16)과 다른 도전형일 수 있다. NMOS트랜지스터의 실시예라면, 플로팅 바디 영역(18)은 P도전형일 수 있다. 결과로서, 도 1a에 도시된 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)는 NPN도전형 바이폴라 접합 트랜지스터이다. 플로팅 바디 영역 (18)은 절연층(12)에 의해서 기판(12)과 전기적으로 분리되어 플로팅된다. 도 1a에 도시된 것처럼, 플로팅 바디 영역 (18)은 플로팅 바디 길이(L1)를 가질 수 있다. The memory cell includes a floating body region 18 between the first and second nodes 14 and 16 and on the insulating layer 12, the conductivity type of the floating body region 18 being the first and second nodes. It may be of a different conductivity type than the ones 14 and 16. In an embodiment of an NMOS transistor, the floating body region 18 may be P conductive. As a result, the bipolar junction transistor BJT shown in FIG. 1A is an NPN conductive bipolar junction transistor. The floating body region 18 is electrically separated from the substrate 12 by the insulating layer 12 and floated. As shown in FIG. 1A, the floating body region 18 may have a floating body length L1.

메모리 셀은 게이트 절연층(20) 및 게이트(22)를 포함하는 게이트 구조 (G)를 추가적으로 포함하고, 게이트(22)는 게이트 길이(L2)를 가질 수 있다. 도 1a에 도시된 것처럼, 플로팅 바디 영역(18)를 가지는 수평 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀은 실리콘 기판(10)상에 추가적으로 형성된 절연층(12)상에 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 에미터/소스 E/S 또는 콜렉터/드레인 C/D는 상대적인 것으로 서로 변경될 수 있다. 결과로서, 실시예에서, 제1 노드 및 제2노드라는 용어로 기술될 것이다.The memory cell may further include a gate structure G including the gate insulating layer 20 and the gate 22, and the gate 22 may have a gate length L2. As shown in FIG. 1A, a capacitorless memory cell having a floating structure having a floating body region 18 may be formed on an insulating layer 12 additionally formed on a silicon substrate 10. As mentioned above, the emitter / source E / S or collector / drain C / D may be relative to one another. As a result, in the embodiment, the first node and the second node will be described in terms.

일반적으로, 에미터/소스 E/S 는 상대적으로 낮은 전압이 인가되는 노드이고, 콜렉터/드레인C/D는 상대적으로 높은 전압이 인가되는 노드이다. 일반적으로, L1은 에미터/소스 E/S 및 콜렉터/드레인 C/D사이의 거리를 나타내고, L2는 게이트 길이를 나타낸다. 실시예들에서, L2는 L1보다 길다. 이는 일반적으로 자기 정합 기술(self-alignment technology) 또는 LDD(lightly doped drain) 기술이 에미터/소스 E/S 및 콜렉터/드레인(C/D)를 형성하기 위하여 사용되고, 열처리는 안정화를 위하여 적용되기 때문이다.In general, emitter / source E / S is a node to which a relatively low voltage is applied, and collector / drain C / D is a node to which a relatively high voltage is applied. In general, L1 represents the distance between emitter / source E / S and collector / drain C / D, and L2 represents the gate length. In embodiments, L2 is longer than L1. It is generally used for self-alignment technology or lightly doped drain (LDD) technology to form emitter / source E / S and collector / drain (C / D), and heat treatment is applied for stabilization. Because.

도 1b는 수직 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀의 실시예를 나타내는 것이다. 도 1b에 도시된 것처럼, 수직 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀은 기판 (10), 제1노드(14), 플로팅 바디 영역(18) 및 제2노드(16)이 기판(10)상에 수직으로 적층된다. 플로팅 바디 영역(18)은 전기적으로 플로팅된다. 도 1b에 도시된 것처럼, 플로팅 바디 영역(18)은 플로팅 바디 길이(L1)를 가질 수 있다.1B illustrates an embodiment of a memory cell without a capacitor of vertical structure. As shown in FIG. 1B, a capacitorless memory cell having a vertical structure has a substrate 10, a first node 14, a floating body region 18, and a second node 16 perpendicular to the substrate 10. Are stacked. Floating body region 18 is electrically floating. As shown in FIG. 1B, the floating body region 18 may have a floating body length L1.

게이트 절연층(10) 및 게이트(22)는 플로팅 바디 영역(18)을 감쌀 수 있다. 예를 들면, 게이트 절연층(10) 및 게이트(22)는 플로팅 바디 영역(18)의 2개이상의 면의 전부 또는 일부와 접촉될 수 있다. 실시예로서, L2는 L1보다 길다.The gate insulating layer 10 and the gate 22 may surround the floating body region 18. For example, the gate insulating layer 10 and the gate 22 may be in contact with all or part of two or more surfaces of the floating body region 18. As an example, L2 is longer than L1.

만일 수직 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀이 NMOS트랜지스터라면, 제1 및 제2노드들(14 및 16)은 제1도전형, 예를 들면, N도전형일 수 있고, 플로팅 바디 영역(18)은 제2도전형, 예를 들면, P도전형일 수 있다. 또한, 수직 커패시터 구조는 SOI 기판을 가질 수 있거나, 도 1b에 도시된 것처럼 일반적인 벌크 기판을 가질 수 있다.If the memory cell without the capacitor of the vertical structure is an NMOS transistor, the first and second nodes 14 and 16 may be of the first conductivity type, for example, the N conductivity type, and the floating body region 18 may be formed. It may be of two conductivity type, for example, P conductivity type. In addition, the vertical capacitor structure may have an SOI substrate or may have a general bulk substrate as shown in FIG. 1B.

도 2는 도 1a 및 도 1b의 커패시터가 없는 메모리 셀의 등가회로를 나타내는 것이다. 도 2에 도시된 것처럼, 등가회로는 하나의 NMOS트랜지스터 및 하나의 NPN바이폴라 접합 트랜지스터를 포함한다. 예를 들면, 도 1a및 1b의 에미터/소스(E/S), 콜렉터/드레인(C/D) 및 게이트(G)가 NMOS트랜지스터를 형성한다. 마찬가지로, 도 1a 및 1b의 에미터/소스 E/S, 콜렉터/드레인(C/D) 및 전기적인 플로팅 영역 18(또는 베이스(B))가 NPN형의 바이폴라 접합 트랜지스터를 형성한다. 도 2에 도시된 것처럼, 커플링 커패시터(CC)는 NMOS트랜지스터의 게이트(G)와 바이폴라 접합 트랜지스터의 베이스(B)사이에 형성된다. 2 shows an equivalent circuit of the capacitorless memory cell of FIGS. 1A and 1B. As shown in Fig. 2, the equivalent circuit includes one NMOS transistor and one NPN bipolar junction transistor. For example, the emitter / source (E / S), collector / drain (C / D) and gate (G) of FIGS. 1A and 1B form an NMOS transistor. Likewise, the emitter / source E / S, collector / drain (C / D) and electrical floating region 18 (or base B) of FIGS. 1A and 1B form an NPN type bipolar junction transistor. As shown in FIG. 2, a coupling capacitor CC is formed between the gate G of the NMOS transistor and the base B of the bipolar junction transistor.

실시예에서, 바이폴라 접합 트랜지스터는 메모리 셀을 리드 및 리프레쉬하기 위해서만이 아니라 프로그램/라이트하기 위해서도 사용된다. 바이폴라 접합 트랜지스터는 메모리 셀에 데이터 상태를 프로그램/라이트하기 위하여 메모리 셀의 데이터 상태를 리드하고, 메모리 셀의 데이터 상태를 리프레쉬하기 위하여 사용되는 바이폴라 트랜지스터 전류를 발생한다.In an embodiment, bipolar junction transistors are used to program / write as well as to read and refresh memory cells. The bipolar junction transistor reads the data state of the memory cell to program / write the data state to the memory cell, and generates a bipolar transistor current that is used to refresh the data state of the memory cell.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 커패시터가 없는 메모리 셀의 DC특성을 나타내는 것이다. 도 3에 도시된 것처럼, 예를 들면, Vg가 OV, -1V, -2V로 각각 설정될 때, Vds(또는 Vce)는 0V부터 OV보다 높은 전압까지 올라갈 수 있으며, logIds(또는 Ice)는 μA단위로 변화된다. 도 3에 도시된 것처럼, 각 게이트 전압에 대한 그래프의 왼쪽 선은 데이터 “1”을 지정하기 위하여 사용될 수 있고, 오른쪽 선은 데이터 “0”을 지정하기 위하여 사용될 수 있다. 데이터 “1”을 지정하는 왼쪽 선과 데이터 “0”을 지정하는 오른쪽 선사이의 차는 각 게이트 전압에 대한 센싱 마아진(sensing margin)으로 언급될 수 있다. 데이터 “1”에 대한 플로팅 바디 영역(18)의 다수 캐리어는 데이터 “0”에 대한 플로팅 바디 영역(18)의 다수 캐리어보다 많다. 특히, 도 3는 3가지의 게이트 전압 모두에 대하여 Vds가 1.5V이상일 때 전류 흐름에 급격한 변화를 나타내는 것이다. 급격한 전류 증가는 아래에 설명된다. 3 illustrates a DC characteristic of a memory cell without a capacitor according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 3, for example, when Vg is set to OV, -1V, -2V, respectively, Vds (or Vce) can rise from 0V to a voltage higher than OV, and logIds (or Ice) are μA. It is changed in units. As shown in FIG. 3, the left line of the graph for each gate voltage may be used to designate data “1”, and the right line may be used to designate data “0”. The difference between the left line designating data “1” and the right line designating data “0” can be referred to as the sensing margin for each gate voltage. There are more carriers in the floating body region 18 for data “1” than there are multiple carriers in the floating body region 18 for data “0”. In particular, FIG. 3 shows a sharp change in current flow when Vds is 1.5V or more for all three gate voltages. Rapid current increase is described below.

도 2 및 3에 도시된 것처럼, 전압 Vds를 상승하는 것은 에미터/소스(E/S)와 베이스(B)사이의 순방향 바이어스 및 베이스(B)와 콜렉터/드레인(C/D)사이의 역방향 바이어스를 발생하는 전기적인 플로팅 영역(18) 또는 바디(B)의 전위를 증가한다. 따라서, 바이폴라 접합 트랜지스터가 온된다. 결과로서, 전자들은 바디(B)를 통하여 에미터/소스(E/S)로부터 베이스(B)와 콜렉터/드레인(C/D)사이의 접합까지 이동하고, 이러한 전자들은 접합부에서 실리콘 격벽과 충돌하고, 전자-정공쌍을 발생한다. 이는 임팩트 이온화(impact ionization) 또는 밴드 대 밴드 터널링(band-to-band tunneling)으로 언급될 수 있다.As shown in Figures 2 and 3, increasing the voltage Vds is the forward bias between emitter / source (E / S) and base (B) and the reverse between base (B) and collector / drain (C / D). The potential of the electrically floating region 18 or the body B, which causes the bias, is increased. Thus, the bipolar junction transistor is turned on. As a result, electrons move through the body B from the emitter / source (E / S) to the junction between the base B and the collector / drain (C / D), which electrons collide with the silicon barrier at the junction. And electron-hole pairs. This may be referred to as impact ionization or band-to-band tunneling.

각 전자-정공쌍에 대하여, 전자들은 콜렉터/드레인(C/D)로 이동하고, 정공들은 베이스(B)로 이동한다. 그리고, 베이스(B)의 전압이 증가하고, 에미터/소스(E/S)로부터의 더 많은 전자들이 플로팅 바디 영역에 주입되고, 바디(B)를 통하여 베이스(B)와 콜렉터/드레인(C/D)사이의 접합부에 도달한다. 상술한 동작이 반복적으로 수행되고, 포지티브 궤환으로 인하여, 증배가 커질 수 있고, 이는 “애벌런쉬 생성”으로 언급될 수 있다. 포지티브 궤환의 결과로서, 정공들은 플로팅 바디 영역에 축적되고, 이 상태가 데이터 상태 “1”로서 언급될 수 있다.For each electron-hole pair, electrons move to the collector / drain (C / D), and holes move to the base (B). Then, the voltage of the base B increases, and more electrons from the emitter / source E / S are injected into the floating body region, and through the body B, the base B and the collector / drain C / D) to reach the junction. The above-described operation is performed repeatedly, and due to the positive feedback, the multiplication can be large, which may be referred to as "avalanche generation". As a result of the positive feedback, holes accumulate in the floating body region, which state may be referred to as data state "1".

도 3에 도시된 것처럼, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작은 Vg=-1V 및 Vg= -2V일 때보다 Vg=0V일 때 더 빨리 일어난다. 이는 Vg=0V의 바디의 정전위가 더 크고, 높은 Vg의 베이스(B)와 에미터/소스(E/S)사이의 전압이 낮은 Vg의 베이스(B)와 에미터/소스(E/S)사이의 전압보다 순방향 바이어스에 더 빨리 도달하기 때문이다. 마찬가지로, 데이터 “1”의 바이폴라 접합 트랜지스터 동작은 데이터 “0”의 바이폴라 접합 트랜지스터 동작보다 더 빨리 일어난다.As shown in FIG. 3, bipolar junction transistor operation occurs faster when Vg = 0V than when Vg = −1V and Vg = −2V. This means that the body has a higher potential of Vg = 0 V and a lower Vg base (B) and emitter / source (E / S) between the high Vg base (B) and the emitter / source (E / S). This is because the forward bias is reached faster than the voltage between. Similarly, bipolar junction transistor operation of data "1" occurs faster than bipolar junction transistor operation of data "0".

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치를 나타내는 것으로, 도 4는 메모리 어레이(150), 로우 제어부(52) 및 컬럼 제어부(54)를 구비하는 메모리 장치를 나타내고 있다. 4 illustrates a memory device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 illustrates a memory device including a memory array 150, a row controller 52, and a column controller 54.

메모리 어레이(150)은 복수개의 커패시터가 없는 메모리 셀들(MC1 ~ MCi)를 포함하고, 각 메모리 셀은 로우 제어부(52) 및 컬럼 제어부(54)에 연결된다. 로우 제어부(52) 및 컬럼 제어부(54) 각각은 라이트 명령(WR), 리드 명령(RD), 리프레쉬 명령(REF), 및/또는 어드레스 신호들(ADD)을 수신한다. 각 메모리 셀은 또한 워드 라인(WL1, …, WLi), 소스 라인(SL1, …, SLi), 및 비트 라인(BL1, …, BLj)에 연결된다. 도 4에 도시된 것처럼, 메모리 셀들의 각 로우는 대응하는 워드 라인과 대응하는 소스 라인을 가지고, 즉, 워드 라인의 수와 소스 라인의 수가 동일하다. 이 구조는 분리된 소스 라인 구조로서 언급될 수 있다. 도 4의 실시예에서, 제1노드는 소스 라인에 연결되고, 제2노드는 비트 라인에 연결된다. 도 4에 도시된 것처럼, 워드 라인들(WL1, …, WLi)과 소스 라인들(SL1, …, SLi)은 동일 방향으로 배치될 수 있고, 비트 라인들((BL1, …, BLj)은 워드 라인들 및 소스 라인들에 직교 하는 방향으로 배치될 수 있다.The memory array 150 includes memory cells MC1 ˜ MCi without a plurality of capacitors, and each memory cell is connected to the row controller 52 and the column controller 54. Each of the row controller 52 and the column controller 54 receives a write command WR, a read command RD, a refresh command REF, and / or address signals ADD. Each memory cell is also connected to word lines WL1, ..., WLi, source lines SL1, ..., SLi, and bit lines BL1, ..., BLj. As shown in FIG. 4, each row of memory cells has a corresponding word line and a corresponding source line, that is, the number of word lines and the number of source lines are the same. This structure may be referred to as a separate source line structure. In the embodiment of Figure 4, the first node is connected to the source line and the second node is connected to the bit line. As shown in FIG. 4, the word lines WL1 to WLi and the source lines SL1 to SLi may be disposed in the same direction, and the bit lines BL1 to BLj may be words. It may be arranged in a direction orthogonal to the lines and source lines.

도 4에 도시된 것처럼, 로우 제어부(52)는 라이트 명령(WR), 리드 명령(RD), 및 리프레쉬 명령(REF)중 하나에 응답하여 워드 라인들중의 하나 및 소스 라인들중의 하나를 선택하기 위하여 어드레스(ADD)를 수신할 수 있다. 컬럼 제어부(54)는 라이트 명령(WR), 리드 명령(RD), 및 리프레쉬 명령(REF)중 하나에 응답하여 비트 라인들중의 하나를 선택하기 위하여 어드레스(ADD)를 수신할 수 있다. As shown in FIG. 4, the row controller 52 selects one of the word lines and one of the source lines in response to one of the write command WR, the read command RD, and the refresh command REF. The address ADD may be received for selection. The column controller 54 may receive an address ADD to select one of the bit lines in response to one of the write command WR, the read command RD, and the refresh command REF.

컬럼 제어부(54)는 라이트 동작동안 선택된 비트 라인에 데이터 정보를 제공하고, 리드 동작동안 선택된 비트 라인으로부터 데이터 정보를 수신할 수 있다. 또한, 컬럼 제어부(54)는 리프레쉬 동작동안 비트 라인들중의 적어도 하나에 설정된 전압 레벨을 공급할 수 있다.The column controller 54 may provide data information to the selected bit line during the write operation and receive data information from the selected bit line during the read operation. In addition, the column controller 54 may supply a voltage level set to at least one of the bit lines during the refresh operation.

실시예로서, 리프레쉬 명령(REF)는 외부 장치로부터 공급될 수도 있고, 리프레쉬 주기를 카운팅함에 의해서 내부적으로 발생될 수도 있다.In an embodiment, the refresh command REF may be supplied from an external device or internally generated by counting the refresh period.

비록 로우 제어부(52) 및 컬럼 제어부(54)가 도 4에 분리되어 도시되어 있지만, 2개의 제어부의 기능들을 수행하는 하나의 제어부로 구현될 수 있다.Although the row control unit 52 and the column control unit 54 are illustrated separately in FIG. 4, the row control unit 52 and the column control unit 54 may be implemented as one control unit that performs the functions of the two control units.

도 5는 도 4의 메모리 장치의 로우 동작을 위한 실시예의 타이밍도를 나타내는 것으로, 도 5는 데이터 “1”과 데이터 “0” 모두를 라이트하기 위한 라이트 동작, 리드 동작 및 리프레쉬 동작을 나타내는 것이다. 아래의 실시예에서, 리프레쉬 동작은 블록 리프레쉬 동작 또는 부분 리프레쉬 동작일 수 있다. 블록 리프레쉬 동작에서 모든 메모리 셀들이 동시에 리프레쉬되고, 블록 리프레쉬 동작은 고속으로 리프레쉬를 수행할 수 있으나, 많은 양의 전류를 요구한다. 부분 리프레쉬 동 작에서, 셀들의 그룹(예를 들면, 2, 또는 4, 또는 8)단위로 동시에 리프레쉬되고, 각 그룹은 모든 메모리 셀들이 리프레쉬될 때까지 순차적으로 리프레쉬된다. 부분 리프레쉬 동작은 저 전류가 요구하지만, 고속 리프레쉬를 수행할 수 없다. FIG. 5 illustrates a timing diagram of an embodiment of a row operation of the memory device of FIG. 4. FIG. 5 illustrates a write operation, a read operation, and a refresh operation for writing both data “1” and data “0”. In the following embodiments, the refresh operation may be a block refresh operation or a partial refresh operation. In the block refresh operation, all memory cells are refreshed at the same time, and the block refresh operation may perform the refresh at a high speed, but requires a large amount of current. In a partial refresh operation, the cells are refreshed simultaneously in groups of cells (e.g., 2, 4, or 8), and each group is refreshed sequentially until all memory cells are refreshed. The partial refresh operation requires low current, but cannot perform fast refresh.

도 5에 도시된 것처럼, 구간(T0, T3 및 T5)는 라이트, 리드 또는 리프레쉬 동작 전 및/또는 후의 유지 또는 프리차지 또는 대기 상태를 지정하고, 구간(T1 및 T2)는 라이트 구간(Twrite)를 지정하고, T4는 리드 구간(Tread)를 지정하고, T6은 리프레쉬 구간(Trefresh)를 지정한다. 라이트 동작 동안의 비트 라인들(BL1-j) 및 라이트, 리드 및 리프레쉬 동작 동안의 비트라인 전류(iBL1-j)에 대하여, 도면에서, 실선으로 표시한 것은 데이터 “0”에 대한 것을, 점선으로 표시한 것은 데이터 “1”에 대한 것을 나타낸다.As shown in Fig. 5, the sections T0, T3 and T5 designate a maintenance or precharge or standby state before and / or after a write, read or refresh operation, and the sections T1 and T2 are write sections Twrite. , T4 designates a read section Tread, and T6 designates a refresh section Treat. For the bit lines BL1-j during the write operation and the bit line currents iBL1-j during the write, read and refresh operations, in the drawing, the solid lines indicate data “0” for the dotted lines. What is shown is for data "1".

도 5에 도시된 것처럼, 워드 라인(WL1)과 소스 라인(SL1)에 연결된 하나의 로우에 연결된 메모리 셀들(MC1)에 라이트 구간(Twrite)동안 데이터 ‘1” 또는 데이터 “1”이 라이트되고, 리드 구간(Tread)동안 리드된다. 그러나, 이것은 실시예일 뿐이고, 어떠한 로우에 연결된 메모리 셀들에 대하여도 라이트, 리드될 수 있다.As shown in FIG. 5, data '1' or data '1' is written in the memory cells MC1 connected to one row connected to the word line WL1 and the source line SL1 during the write period Twrite. It is read during the read period Tread. However, this is only an embodiment and can be written and read for memory cells connected to any row.

도 5에 도시된 것처럼, 라이트 동작 이전의 구간(T0)에서, 비트 라인들로 비트 라인 유지 전압이 인가되고, 예를 들면, OV, 소스 라인들로 소스 라인 유지 전압, 예를 들면, 0V가 인가되고, 워드 라인들로 워드 라인 유지 전압, 예를 들면, -1V가 인가된다. As shown in FIG. 5, in the period T0 before the write operation, the bit line sustain voltage is applied to the bit lines, for example, OV, and the source line sustain voltage, for example, 0V is applied to the source lines. Is applied, and a word line sustain voltage, for example -1V, is applied to the word lines.

도 5에 도시된 것처럼, 구간(T1)에서, 만일 메모리 셀들(MC1)에 데이터 “0 ”을 라이트하기를 원한다면, 컬럼 제어부(54)는 제1레벨, 예를 들면, 0.5V의 비트 라인 라이트 전압을 비트 라인들(BL1 ~ j)에 공급한다.As shown in FIG. 5, in the period T1, if it is desired to write data “0” to the memory cells MC1, the column controller 54 writes a bit line of a first level, for example, 0.5V. The voltage is supplied to the bit lines BL1 to j.

만일 메모리 셀들(MC1)에 데이터 “1”을 라이트하기를 원한다면, 컬럼 제어부(54)는 제2레벨, 예를 들면, 0V의 비트 라인 라이트 전압을 비트 라인들(BL1 ~ j)에 공급한다. 실시예로서, 비트 라인 라이트 전압의 제2레벨은 비트 라인 유지 전압, 예를 들면, 0V와 동일할 수 있다.If it is desired to write data “1” to the memory cells MC1, the column controller 54 supplies bit line write voltages of a second level, for example, 0V, to the bit lines BL1 to j. In an embodiment, the second level of the bit line write voltage may be equal to the bit line sustain voltage, eg, 0V.

메모리 셀들(MC2 ~ i)은 비트 라인 유지 전압, 예를 들면, OV, 소스 라인 유지 전압, 예를 들면, 0V, 및 워드 라인 유지 전압, 예를 들면, -1V가 해당 비트 라인들, 소스 라인들, 및 워드 라인들로 인가되면 메모리 셀들(MC2 ~ i)에 저장된 데이터 상태를 유지할 수 있다.The memory cells MC2 to i have a bit line holding voltage, eg, OV, a source line holding voltage, eg, 0V, and a word line holding voltage, eg, -1V, corresponding bit lines, source line. And word lines may maintain a data state stored in the memory cells MC2 to i.

이때, 로우 제어부(52)는 소스 라인 라이트 전압, 예를 들면, 2V를 소스 라인(SL1)에 공급하고, 소스 라인 유지 전압, 예를 들면, 0V를 다른 모든 소스 라인들(SL2 ~ i)에 계속적으로 공급한다.At this time, the row controller 52 supplies a source line write voltage, for example, 2V to the source line SL1, and supplies a source line sustain voltage, for example, 0V, to all other source lines SL2 to i. Supply continuously.

로우 제어부(52)는 워드 라인 라이트 전압, 예를 들면, OV를 워드 라인(WL1)에 공급하고, 워드 라인 유지 전압, 예를 들면, -1V를 다른 모든 워드 라인들(WL2 ~ i)에 계속적으로 공급한다.The row controller 52 supplies a word line write voltage, for example, OV, to the word line WL1, and continuously supplies the word line holding voltage, eg, -1V, to all other word lines WL2 to i. To supply.

도 5에 도시된 것처럼, 먼저, 비트 라인 라이트 전압(전압 레벨은 쓰여지는 데이터 정보에 의존한다)이 비트 라인들(BL1 ~ j)에 인가되고, 다음으로, 소스 라인 라이트 전압이 소스 라인(SL1)에 인가된다. 마지막으로, 워드 라인 라이트 전압이 워드 라인(WL1)에 인가된다. 도 5에 도시된 것처럼, 비트 라인 라이트 전압, 소 스 라인 라이트 전압 및 워드 라인 라이트 전압이 데이터 “1”을 라이트하기 위하여 인가되면 전압(i2)가 비트 라인들(BL1 ~ j)을 통하여 흐른다.As shown in Fig. 5, first, the bit line write voltage (voltage level depends on the data information to be written) is applied to the bit lines BL1 to j, and then the source line write voltage is applied to the source line SL1. Is applied. Finally, a word line write voltage is applied to the word line WL1. As shown in Fig. 5, when the bit line write voltage, the source line write voltage and the word line write voltage are applied to write data “1”, the voltage i2 flows through the bit lines BL1 to j.

도 5의 타이밍도에 도시된 것처럼, 데이터 “1”에 대하여, 구간(T1)동안, Vds는 2V이고, Vg는 0V이다. 그래서, 도 3에 따르면, 비트 라인들(BL1 ~ j)를 통하여 흐르는 전류(i2)는 바이폴라 접합 트랜지스터 동작의 애벌런쉬 발생에 의해서 유발된다. 데이터 “1”에 대하여, 구간(T2)동안, Vds는 2V이고, Vg는 -1V이다. 그래서, 도 3에 따르면, 비트 라인들(BL1 ~ j)를 통하여 흐르는 전류(i1)이 바이폴라 접합 트랜지스터 동작의 애벌런쉬 발생에 의해서 유발된다. 도 5에 도시된 것처럼, 구간(T2)동안 비트 라인들(BL1 ~ j)을 통하여 흐르는 전류(i1)는 전류(i2)보다 작다. 이는 커플링 커패시터(CC)의 커플링 효과의 결과로서 바디 전위가 감소하기 때문이다.As shown in the timing diagram of Fig. 5, for the data " 1 ", during the period T1, Vds is 2V and Vg is 0V. Thus, according to FIG. 3, the current i2 flowing through the bit lines BL1 to j is caused by the avalanche generation of the bipolar junction transistor operation. For the data "1", during the period T2, Vds is 2V and Vg is -1V. Thus, according to FIG. 3, the current i1 flowing through the bit lines BL1 to j is caused by the avalanche generation of the bipolar junction transistor operation. As illustrated in FIG. 5, the current i1 flowing through the bit lines BL1 to j during the period T2 is smaller than the current i2. This is because the body potential decreases as a result of the coupling effect of the coupling capacitor CC.

도 5의 타이밍도에 도시된 것처럼, 데이터 “0”에 대하여, 구간(T1)동안, Vds는 1.5V이고, Vg는 0V이다. 그래서, 도 3에 따르면, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작의 애벌런쉬 발생이 유발되지 않고, 정공은 게이트 커플링 효과에 의해서 비트 라인들(BL1 ~ j)로 방출될 수 있다. 마찬가지로, 데이터 “0”에 대하여, 구간(T2)동안, Vds는 1.5V이고, Vg는 -1V이다. 그래서, 도 3에 따르면, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작의 애벌런쉬 발생이 유발되지 않고, 결과로서, 비트 라인들(BL1 ~ j)을 통하여 전류가 흐르지 않게 된다.As shown in the timing diagram of Fig. 5, for the data " 0 ", during the period T1, Vds is 1.5V and Vg is 0V. Thus, according to FIG. 3, avalanche generation of the bipolar junction transistor operation is not induced, and holes may be emitted to the bit lines BL1 to j by the gate coupling effect. Similarly, for the data "0", during the period T2, Vds is 1.5V and Vg is -1V. Thus, according to FIG. 3, avalanche generation of the bipolar junction transistor operation is not caused, and as a result, no current flows through the bit lines BL1 to j.

비트 라인 라이트 전압은 소스 라인 라이트 전압이 인가되기 전에 인가되어야 하고, 이는 만일 비트 라인(BL1)으로 전압이 인가되기 전에 소스 라인(SL1)이 2V로 변화된다면, 콜렉터/드레인(C/D)와 에미터/소스(E/S)사이의 전압이 2V로 되기 때문이다. 도 3에 도시된 것처럼, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작은 유발되고, 정공은 플로팅 바디 영역(B)에 축적될 수 있고, 결과로서, 데이터 정보에 무관하게 데이터 “1”이 다시 쓰여질 수 있기 때문이다. The bit line write voltage must be applied before the source line write voltage is applied, which is equivalent to the collector / drain C / D if the source line SL1 changes to 2V before the voltage is applied to the bit line BL1. This is because the voltage between the emitter / source (E / S) becomes 2V. As shown in Fig. 3, the bipolar junction transistor operation is triggered, holes can accumulate in the floating body region B, and as a result, data " 1 " can be rewritten regardless of the data information.

도 5에 도시된 것처럼, 비트 라인 라이트 전압의 인가는 순간적일 수 없다. 비트 라인 라이트 전압은 소스 라인 라이트 전압이 인가되기 전에 인가되기 시작할 수 있다. 또는, 비트 라인 라이트 전압은 소스 라인 라이트 전압이 인가되기 전에 일정 상태(예를 들면, 제1레벨)에 도달할 수 있다. As shown in Fig. 5, the application of the bit line write voltage cannot be instantaneous. The bit line write voltage may begin to be applied before the source line write voltage is applied. Alternatively, the bit line write voltage may reach a predetermined state (eg, the first level) before the source line write voltage is applied.

소스 라인 라이트 전압은 워드 라인 라이트 전압이 인가되기 전에 인가되어야 한다. 이는 만일 소스 라인(SL1)으로 소스 라인 라이트 전압이 인가되기 전에 워드 라인 라이트 전압이 OV로 변화되면, 플로팅 바디 영역(B)내의 정공들이 커플링 커패시터(CC)의 커플링 효과에 의해서 비트 라인(BL1) 또는 소스 라인(SL1)으로 방출될 수 있다.The source line write voltage must be applied before the word line write voltage is applied. This is because if the word line write voltage is changed to OV before the source line write voltage is applied to the source line SL1, the holes in the floating body region B may be caused by the coupling effect of the coupling capacitor CC. BL1) or source line SL1.

또한, 도 5의 타이밍도에 도시된 것처럼, 구간(T2)동안, 소스 라인 유지 전압이 소스 라인(SL1)으로 인가되기 전에 워드 라인 유지 전압이 워드 라인(WL1)으로 다시 인가된다. 그리고, 비트 라인 유지 전압이 비트 라인(BL1)으로 인가되기 전에 소스 라인 유지 전압이 소스 라인(SL1)으로 다시 인가된다. 특히, 워드 라인 유지 전압은 소스 라인(SL1)으로 소스 라인 유지 전압이 다시 인가되기 전에 워드 라인(WL1)으로 인가되고, 이는 만일 워드 라인(WL1)으로 워드 라인 유지 전압이 인가되기 전에 소스 라인(SL1)이 0V로 변화하면, 플로팅 바디 영역(B)내의 정공들이 플로팅 바디 영역(B)와 소스 라인(SL1)사이의 순방향 바이어스로 인하여 소스 라인(SL1)으로 제거되어, 결과로서, 메모리 셀들(MC1)에 쓰여진 데이터 “1”이 손상될 수 있기 때문이다. Further, as shown in the timing diagram of FIG. 5, during the period T2, the word line sustain voltage is applied back to the word line WL1 before the source line sustain voltage is applied to the source line SL1. The source line sustain voltage is again applied to the source line SL1 before the bit line sustain voltage is applied to the bit line BL1. In particular, the word line sustain voltage is applied to the word line WL1 before the source line sustain voltage is again applied to the source line SL1, which is applied if the word line sustain voltage is applied before the word line sustain voltage is applied to the word line WL1. When SL1 is changed to 0V, holes in floating body region B are removed to source line SL1 due to the forward bias between floating body region B and source line SL1, resulting in memory cells ( This is because the data “1” written to MC1) may be damaged.

추가적으로, 비트 라인 유지 전압이 비트 라인(BL1)으로 인가되기 전에 소스 라인(SL1)으로 소스 라인 유지 전압이 다시 인가되어야 한다. 이는 만일 소스 라인(SL1)으로 소스 라인 유지 전압이 인가되기 전에 비트 라인(BL1)의 전압이 OV로 변화되면, 콜렉터/드레인(C/D) 및 에미터/소스(E/S)사이의 전압(Vds)가 2V가 되어, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작이 유발되고, 결과로서, 메모리 셀들(MC1)에 쓰여진 데이터 “0”가 손상될 수 있기 때문이다. In addition, the source line sustain voltage must be applied to the source line SL1 again before the bit line sustain voltage is applied to the bit line BL1. This is because if the voltage of the bit line BL1 is changed to OV before the source line sustain voltage is applied to the source line SL1, the voltage between the collector / drain C / D and the emitter / source E / S. This is because (Vds) becomes 2V, which causes bipolar junction transistor operation, and as a result, data " 0 " written in the memory cells MC1 may be damaged.

비록 도 5가 워드 라인(WL1)과 비트 라인들(BL1 ~ j)(또는 BLi)에 연결된 모든 메모리 셀들이 데이터 “1” 과 데이터 “1”의 하나가 쓰여지는 것을 도시하고 있지만, 이는 간략하게 설명을 하기 위한 것이고, 또한, 각 메모리 셀은 대응하는 비트 라인의 전압에 따라 데이터 “1” 또는 데이터 “0”이 쓰여질 수 있다.Although FIG. 5 shows that all memory cells connected to the word line WL1 and the bit lines BL1 to j (or BLi) are written one of the data “1” and the data “1”, this is briefly described. For the purpose of explanation, each memory cell may be written with data "1" or data "0" depending on the voltage of the corresponding bit line.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리드 동작을 나타내는 것이고, 도 5에 도시된 것처럼, 구간(T4)동안 리드 동작이 워드 라인(WL1)과 소스 라인(SL1)에 연결된 하나의 로우의 메모리 셀들에 대하여 수행된다.FIG. 5 illustrates a read operation according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, one row of memory cells in which a read operation is connected to the word line WL1 and the source line SL1 during the period T4. Is performed against.

도 5에 도시된 것처럼, 리드 동작 전 구간(T3)에서, 비트 라인들(BL1 ~ j)에 비트 라인 유지 전압, 예를 들면, 0V, 소스 라인들(SL1 ~ i)에 소스 라인 유지 전압, 예를 들면, 0V, 및 워드 라인들(WL1 ~ i)에 워드 라인 유지 전압, 예를 들면, -1V가 인가된다.As shown in FIG. 5, in the period T3 before the read operation, the bit line sustain voltage, for example, 0V, in the bit lines BL1 to j, the source line sustain voltage in the source lines SL1 to i, For example, 0V and a word line sustain voltage, for example, -1V, are applied to the word lines WL1 to i.

로우 제어부(52)는 소스 라인 리드 전압, 예를 들면, 2V를 소스 라인(SL1)에 공급하고, 다른 소스 라인들(SL2 ~ i)로 소스 라인 유지 전압, 예를 들면, 0V를 계속적으로 인가한다. 로우 제어부(52)는 워드 라인 유지 전압, 예를 들면, -1V를 워드 라인들(WL1 ~ i)로 계속적으로 공급한다.The row controller 52 supplies a source line read voltage, for example, 2V to the source line SL1, and continuously applies a source line sustain voltage, for example, 0V, to the other source lines SL2 to i. do. The row controller 52 continuously supplies a word line sustain voltage, for example, -1V to the word lines WL1 to i.

실시예에서, 리드 동작은 리드되는 메모리 셀에 연결된 소스 라인 리드 전압을 공급함에 의해서 수행될 수 있다. 리드 동작동안, 비트 라인들(BL1 ~ j)는 유지 전압에 의해서 프리차지된 후에 전기적으로 플로팅될 수 있고, 비트 라인들(BL1 ~ j)의 전압은 메모리 셀에 저장된 데이터에 따라 변화될 수 있다. 즉, 컬럼 제어부(54)는 리드 동작동안 비트 라인들에 유지 전압을 공급할 필요가 없다. 또한, 상술한 설명은 전압 센스 증폭기가 비트 라인 센스 증폭기로서 사용되는 경우에 적용 가능하다. 그러나, 만일 전류 센스 증폭기가 비트 라인 센스 증폭기로 사용되는 경우에는 적용될 수 없다.In an embodiment, the read operation may be performed by supplying a source line read voltage connected to the memory cell being read. During the read operation, the bit lines BL1 to j may be electrically floated after being precharged by the sustain voltage, and the voltages of the bit lines BL1 to j may vary according to data stored in the memory cell. . That is, the column controller 54 does not need to supply the sustain voltage to the bit lines during the read operation. In addition, the above description is applicable to the case where the voltage sense amplifier is used as the bit line sense amplifier. However, it is not applicable if the current sense amplifier is used as a bit line sense amplifier.

메모리 셀들(MC2 ~ i)은 비트 라인 유지 전압, 예를 들면, OV, 소스 라인 유지 전압, 예를 들면, OV, 및 워드 라인 유지 전압, 예를 들면, -1V이 공급됨에 의해서 유지 상태를 유지할 수 있다.The memory cells MC2 to i are maintained in a sustained state by supplying a bit line sustain voltage, for example, OV, a source line sustain voltage, for example, OV, and a word line sustain voltage, for example, -1V. Can be.

도 3에 도시된 것처럼, Vg가 -1V일 때 드레인과 소스사이의 전압(Vds)이 2V에 도달하기만 하면, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작이 데이터 “0”셀이 아닌 데이터 “1”셀에 대해서 유발된다. 즉, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작에 의해서 유발된 리드 전류(i1)가 데이터 “1”셀을 통하여 흐르고, 리드 전류(i1)는 데이터 “0”셀을 통하여 흐르지 않는다. 실시예에서, 라이트 전류(i2)와 리드 전류(i1)을 동일할 수 있다. As shown in Fig. 3, when the voltage Vds between the drain and the source reaches 2V when Vg is -1V, the bipolar junction transistor operation is induced for the data "1" cell, not the data "0" cell. do. That is, the read current i1 caused by the bipolar junction transistor operation flows through the data “1” cell, and the read current i1 does not flow through the data “0” cell. In an embodiment, the write current i2 and the read current i1 may be the same.

결과적으로, 데이터는 이후의 센스 증폭기, 예를 들면, 전류 센스 증폭기 또는 전압 센스 증폭기에 의해서 식별될 수 있다. 실시예에서, 도 5에 도시된 것과 같은 로우 동작에서, 비트 라인들 각각에 대한 데이터가 리드되기 때문에 비트 라인과 같은 수의 센스 증폭기가 요구된다. As a result, the data can be identified by a later sense amplifier, for example a current sense amplifier or a voltage sense amplifier. In an embodiment, in a row operation such as that shown in FIG. 5, the same number of sense amplifiers are required as the data for each of the bit lines is read.

추가적으로, 리드 동작 동안 선택된 소스 라인(SL1)에 연결된 메모리 셀에 저장된 데이터 “1” 및 데이터 “0”은 각각 바이폴라 접합 트랜지스터 동작 및 커플링 동작에 의해서 재저장될 수 있다.In addition, data “1” and data “0” stored in the memory cell connected to the selected source line SL1 during the read operation may be restored by the bipolar junction transistor operation and the coupling operation, respectively.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리프레쉬 동작을 나타내는 동작 타이밍도이다. 5 is an operation timing diagram illustrating a refresh operation according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 것처럼, 리프레쉬 동작 전의 구간(T5)에서, 비트 라인들(BL1 ~ j)는 비트 라인 유지 전압, 예를 들면, 0V, 소스 라인들(SL1 ~ i)로 소스 라인 유지 전압, 예를 들면, 0V, 및 워드 라인들(WL1 ~ i)로 워드 라인 유지 전압, 예를 들면, -1V가 인가된다.As shown in FIG. 5, in the period T5 before the refresh operation, the bit lines BL1 to j may include a bit line sustain voltage, for example, 0V, a source line sustain voltage as the source lines SL1 to i, For example, 0V and a word line sustain voltage, for example -1V, are applied to the word lines WL1 to i.

리프레쉬 명령(REF)이 외부 장치 또는 내부 회로에 의해서 발생되면, 로우 제어부(52)는 리프레쉬 전압, 예를 들면, 2V를 모든 소스 라인들(SL1 ~ i)에 공급한다. 또한, 로우 제어부(52)는 적어도 2개의 소스 라인들에 순차적으로 리프레쉬 전압을 공급할 수 있으며, 이에 따라 리프레쉬 동작시의 전류가 감소될 수 있다. 리프레쉬 동작동안 한번에 활성화되는 소스 라인의 수는 도 20과 관련되어 아래에 상세하게 설명될 셋업 단계를 사용하여 사용자에 의해서 설정될 수 있다. When the refresh command REF is generated by an external device or an internal circuit, the row controller 52 supplies a refresh voltage, for example, 2V to all the source lines SL1 to i. In addition, the row controller 52 may sequentially supply the refresh voltage to at least two source lines, thereby reducing the current during the refresh operation. The number of source lines that are active at one time during the refresh operation can be set by the user using the setup steps described below in detail with respect to FIG. 20.

데이터 “1”이 저장된 셀들에 바이폴라 접합 트랜지스터 동작을 유발할 수 있는 전압을 소스 라인들(SL1 ~ i)에 공급하기만 하면, 소스 라인들(SL1 ~ i)에 연결된 모든 메모리 셀들이 리프레쉬된다. 즉, 데이터 “1”이 저장된 셀들은 바이폴라 접합 트랜지스터 동작에 의해서 리프레쉬되고, 데이터 “0”이 저장된 셀들은 소스 라인과 플로팅 바디 영역사이의 커플링 효과에 의해서 리프레쉬된다. 로우 제어부(52)는 워드 라인 유지 전압, 예를 들면, -1V를 워드 라인들(WL1 ~ i)에 계속적으로 공급한다.The memory cells connected to the source lines SL1 to i are refreshed by supplying voltages to the source lines SL1 to i that may cause a bipolar junction transistor operation to the cells in which the data “1” are stored. That is, cells in which data “1” are stored are refreshed by the bipolar junction transistor operation, and cells in which data “0” are stored are refreshed by the coupling effect between the source line and the floating body region. The row controller 52 continuously supplies a word line sustain voltage, for example, -1V to the word lines WL1 to i.

도 5에 도시된 것처럼, 리프레쉬 주기(Trefresh) 동안, 데이터 “1”이 저장된 셀에 연결된 비트 라인을 통하여 전류(i1)가 흐른다. 실시예로서, 리프레쉬 전류(i1)는 리드 전류(i1) 및/또는 라이트 전류(i2)와 동일할 수 있다.As shown in FIG. 5, during the refresh period Tre1, current i1 flows through a bit line connected to a cell in which data “1” is stored. In an embodiment, the refresh current i1 may be the same as the read current i1 and / or the write current i2.

실시예로서, 리프레쉬 동작은 적어도 하나의 소스 라인에 전압을 인가하는 대신에 적어도 하나의 비트 라인에 리프레쉬 전압을 공급함에 의해서 수행될 수 있다. In an embodiment, the refresh operation may be performed by supplying a refresh voltage to at least one bit line instead of applying a voltage to at least one source line.

도 5에 도시된 것처럼, 모든 소스 라인들(SL1 ~ i)이 리프레쉬된다. 만일 바이폴라 접합 트랜지스터 동작을 유발할 수 있는 전압이 모드 소스 라인들 또는 모든 비트 라인들에 공급된다면, 모든 메모리 셀들이 동시에 리프레쉬될 수 있다. 이는 블록 리프레쉬로 언급될 수 있다. As shown in FIG. 5, all source lines SL1 to i are refreshed. If a voltage that can cause bipolar junction transistor operation is supplied to the mode source lines or all the bit lines, all the memory cells can be refreshed at the same time. This may be referred to as block refresh.

실시예에서, 동시 리프레쉬 동작을 위하여 선택되는 소스 라인들의 수는 도 20과 관련하여 아래에 상세하게 설명될 사용자에 의해서 설정된 모드 레지스터내의 소스 라인들의 그룹(예를 들면, 2, 또는 4, 또는 8)단위일 수 있다. 이는 부분 리 프레쉬 동작으로 언급될 수 있다.In an embodiment, the number of source lines selected for a concurrent refresh operation is a group of source lines (eg, 2, 4 or 8) in a mode register set by a user, which will be described in detail below with respect to FIG. Can be in units. This may be referred to as a partial refresh operation.

실시예에서, 리프레쉬 동작은 센싱 동작에 의해서 수행될 필요가 없다.In an embodiment, the refresh operation need not be performed by the sensing operation.

도 6은 도 4의 메모리 장치의 하나의 셀의 동작을 설명하기 위한 동작 타이밍도로서, 라이트 동작(데이터 “1” 및 데이터 “0”을 위한 라이트 동작), 리드 동작, 및 리프레쉬 동작의 실시예를 나타내는 것이다. 아래에 기술되는 실시예에서, 리프레쉬 동작은 블록 리프레쉬 동작 또는 부분 리프레쉬 동작일 수 있다.FIG. 6 is an operation timing diagram for describing an operation of one cell of the memory device of FIG. 4. FIG. 6 is an embodiment of a write operation (write operation for data “1” and data “0”), a read operation, and a refresh operation. It represents. In the embodiments described below, the refresh operation may be a block refresh operation or a partial refresh operation.

도 6에 도시된 것처럼, 라이트 동작 및 리드 동작은 비트 라인(BL1), 소스 라인(SL1), 및 워드 라인(WL1)에 연결된 메모리 셀(MC1)에 대해서만 수행되고, 소스 라인(SL1)과 워드 라인(WL1)에 연결된 다른 메모리 셀(MC1)에 대해서는 수행되지 않고, 금지 상태에 있게 된다. 라이트 동작 및 리드 동작 모두에 대한 금지 상태이외의 다른 설명은 도 5의 설명을 참고로 하면 쉽게 이해될 수 있을 것이다.As shown in FIG. 6, the write operation and the read operation are performed only on the memory cell MC1 connected to the bit line BL1, the source line SL1, and the word line WL1, and the source line SL1 and the word are performed. The other memory cell MC1 connected to the line WL1 is not performed and is in a prohibition state. Other descriptions other than the prohibited state for both the write operation and the read operation may be easily understood with reference to the description of FIG. 5.

상술한 바와 같이, 도 5와 도 6사이의 차이점은 도 6에서 하나의 로우가 아니라 하나의 셀에 라이트되거나 리드되는 것이다. 결과적으로, 도 6에서, 라이트되거나 리드되지 않는 하나의 로우의 나머지 셀들은 라이트 또는 리드가 금지된다. 실시예에서, 하나의 로우의 나머지 셀들이 비트 라인들(BL2 ~ j)에 비트 라인 라이트 금지 전압 또는 비트 라인 리드 금지 전압의 인가에 의해서 라이트 또는 리드가 금지된다.As described above, the difference between FIG. 5 and FIG. 6 is that in FIG. 6, one cell is written or read rather than one row. As a result, in FIG. 6, the remaining cells of one row that are not written or read are prohibited from being written or read. In an embodiment, the remaining cells of one row are prohibited from being written or read by applying the bit line write inhibit voltage or the bit line read inhibit voltage to the bit lines BL2 to j.

라이트 동작시, 구간(T1 및 T2)동안, 비트 라인 라이트 금지 전압, 예를 들면, 1V이 비트 라인들(BL2 ~ j)에 인가된다. 결과적으로, Vds는 1V이고, 도 3에 도시된 것처럼, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작이 금지되고, 전류가 흐르지 않게 된 다.In the write operation, the bit line write prohibition voltage, for example, 1V is applied to the bit lines BL2 to j during the periods T1 and T2. As a result, Vds is 1V, and as shown in Fig. 3, the bipolar junction transistor operation is inhibited and no current flows.

마찬가지로, 리드 동작시, 구간(T4)동안, 비트 라인 리드 금지 전압, 예를 들면, 1V가 비트 라인들(BL2 ~ j)에 인가된다. 결과적으로, Vds는 1V이고, 도 3에 도시된 것처럼, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작이 금지되고, 전류가 흐르지 않게 된다.Similarly, during the read operation, the bit line read prohibition voltage, for example, 1V, is applied to the bit lines BL2 to j during the period T4. As a result, Vds is 1V, and as shown in Fig. 3, the bipolar junction transistor operation is inhibited and no current flows.

도 6에 도시된 리프레쉬 동작은 도 5에 도시된 리프레쉬 동작과 동일하다.The refresh operation shown in FIG. 6 is the same as the refresh operation shown in FIG. 5.

도 6의 타이밍도는 메모리 셀 어레이의 랜덤 억세스 동작이 가능함을 명백하게 나타내주고 있다.The timing diagram of FIG. 6 clearly shows that the random access operation of the memory cell array is possible.

도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, 메모리 장치는 라이트, 리드 및 리프레쉬 동작을 위하여 단지 2개의 전압 레벨, 워드 라인 라이트 전압 및 워드 라인 유지 전압을 필요로 한다. As shown in Figs. 5 and 6, the memory device requires only two voltage levels, a word line write voltage and a word line sustain voltage for write, read and refresh operations.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치를 나타내는 것으로, 분리된 소스 라인 구조를 나타내는 도 4에 나타낸 실시예에 따른 메모리 장치와 달리, 도 7의 메모리 장치는 예를 들면, 인접 메모리 셀들(MC2 및 MC3)가 대응하는 소스 라인(SL2)를 공유하는 공통 소스 라인 구조를 나타내고 있다. 도 7의 나머지 부분의 설명은 도 4의 설명을 참고로 하면 쉽게 이해될 수 있다.FIG. 7 illustrates a memory device according to an embodiment of the present invention. Unlike the memory device according to the embodiment shown in FIG. 4, which shows a separate source line structure, the memory device of FIG. 7 may include, for example, adjacent memory cells ( The common source line structure in which MC2 and MC3 share the corresponding source line SL2 is shown. The description of the rest of FIG. 7 may be easily understood with reference to the description of FIG. 4.

도 7에 도시된 것처럼, 소스 라인들(SL1 ~ k)의 수는 워드 라인들(WL1 ~ i)의 수보다 작다. 이 배열의 장점을 레이아웃 복잡성을 감소할 수 있다. 추가적으로, 도 4의 실시예에서 기술하였듯이, 로우 제어부(52)와 컬럼 제어부(54)는 하나의 제어부로 구현될 수 있다.As shown in FIG. 7, the number of source lines SL1 to k is smaller than the number of word lines WL1 to i. The advantage of this arrangement is that it reduces layout complexity. In addition, as described in the embodiment of FIG. 4, the row controller 52 and the column controller 54 may be implemented as one controller.

도 8은 도 7의 메모리 장치의 로우 동작을 설명하기 위한 동작 타이밍도로서, 라이트 동작(데이터 “1” 및 데이터 “0” 라이트 동작), 리드 동작 및 리프레쉬 동작의 실시예의 타이밍도를 나타내는 것이다. 아래에 기술되는 실시예에서, 리프레쉬 동작은 블록 리프레쉬 동작 또는 부분 리프레쉬 동작일 수 있다.FIG. 8 is an operation timing diagram for describing a row operation of the memory device of FIG. 7 and illustrates a timing diagram of an embodiment of a write operation (data “1” and data “0” write operation), a read operation, and a refresh operation. In the embodiments described below, the refresh operation may be a block refresh operation or a partial refresh operation.

도 8의 타이밍도는 공통 소스 라인들(SL1 ~ k)를 공유하는 트랜지스터들이 오프될 것 같기 때문에 구간들(T0, T3, T5)동안 게이트 전압(Vg)이 도 5에 도시된 것보다 더 낮은 네거티브(예를 들면, -2V) 전압일 수 있다는 것을 제외하면 도 5의 타이밍도와 유사하다. The timing diagram of FIG. 8 shows that the gate voltage Vg during the periods T0, T3, T5 is lower than that shown in FIG. 5 because the transistors sharing the common source lines SL1-k are likely to be off. It is similar to the timing diagram of FIG. 5 except that it can be a negative (eg -2V) voltage.

도 8에 도시된 실시예에서, 라이트 동작시의 비트 라인들(BL1 ~ j), 소스 라인들(SL1 ~ k) 및 워드 라인들(WL1 ~ i)로 인가되는 제어 신호들의 순서는 도 5에 도시된 것과 동일할 수 있다. In the embodiment shown in FIG. 8, the order of the control signals applied to the bit lines BL1 to j, the source lines SL1 to k and the word lines WL1 to i during the write operation are described in FIG. 5. It may be the same as shown.

도 8의 타이밍도에 도시된 것처럼, 데이터 “1”에 대하여, 구간(T1)동안, Vds는 2V이고, Vg는 0V이고, 그래서, 도 3에 따르면, 비트 라인들(BL1 ~ j)를 통하여 전류(i3)가 바이폴라 접합 트랜지스터 동작의 애벌런쉬 발생에 의해서 유발된다. 데이터 “1”에 대하여, 구간(T2)동안, 비록 Vds가 2V이고 Vg가 -2V이지만, 바디 전위가 비트 라인들(BL1 ~ j)사이의 순방향 바이어스를 만들 정도로 충분하게 유지되기 때문에 비트 라인들(BL1 ~ j)를 통한 전류(i4)가 바이폴라 접합 트랜지스터 동작의 애벌런쉬 발생에 의해서 유발된다. 도 8에 도시된 것처럼, 구간(T2)동안 비트 라인들(BL1 ~ j)를 통한 전류(i4)는 전류(i3)보다 작다. 이는 커플링 커패시터(CC)의 커플링 효과에 의해서 바디 전위가 감소하기 때문이다.As shown in the timing diagram of FIG. 8, for the data “1”, during the period T1, Vds is 2V and Vg is 0V, so, according to FIG. 3, through the bit lines BL1 to j. Current i3 is caused by the avalanche generation of bipolar junction transistor operation. For the data “1”, during the period T2, even though Vds is 2V and Vg is -2V, the bit lines are maintained enough to create a forward bias between the bit lines BL1 to j. Current i4 through BL1-j is caused by the avalanche generation of the bipolar junction transistor operation. As shown in FIG. 8, the current i4 through the bit lines BL1 to j is smaller than the current i3 during the period T2. This is because the body potential decreases due to the coupling effect of the coupling capacitor CC.

도 8의 타이밍도에 도시된 것처럼, 데이터 “0”에 대하여, 구간(T1)동안, Vds가 1.5V이고, Vg가 0V이다. 그래서, 도 3에 따르면, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작의 애벌런쉬 발생이 유발되지 않는다. 마찬가지로, 데이터 “0”에 대하여, 구간(T2)동안, Vds가 1.5V이고 Vg가 -2V이다. 그래서, 도 3에 따르면, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작의 애벌런쉬 발생이 유발되지 않는다. 결과적으로, 비트 라인들(BL1 ~ j)를 통하여 전류가 흐르지 않는다.As shown in the timing chart of Fig. 8, for the data " 0 ", Vds is 1.5V and Vg is 0V during the period T1. Thus, according to FIG. 3, avalanche generation of the bipolar junction transistor operation is not caused. Similarly, for the data " 0 ", during the period T2, Vds is 1.5V and Vg is -2V. Thus, according to FIG. 3, avalanche generation of the bipolar junction transistor operation is not caused. As a result, no current flows through the bit lines BL1 to j.

실시예에서, 워드 라인 라이트 전압은 도 5 및 8에 도시된 것처럼 0V가 아닌 -1V일 수 있다.In an embodiment, the word line write voltage may be -1V rather than 0V as shown in FIGS. 5 and 8.

도 8에 도시된 것처럼, 비록 도 5에 도시된 것처럼 워드 라인들(WL1 ~ i)을 위하여 2개 레벨의 전압 대신에 워드 라인들(WL1 ~ i)에 3개 레벨의 전압, -2V, -1V, 및 0V이 사용될 수 있지만, 도 5에 도시된 것처럼 2개 레벨의 전압, 예를 들면, -1V 및 0V의 전압이 사용될 수 있다. As shown in FIG. 8, three levels of voltage on word lines WL1 to i, -2V,-instead of two levels of voltage for word lines WL1 to i, as shown in FIG. 1V and 0V may be used, but two levels of voltage, for example, −1V and 0V, may be used as shown in FIG. 5.

도 8에 도시된 실시예에서, 리드 동작동안 비트 라인들(BL1 ~ j), 소스 라인들(SL1 ~ k), 워드 라인들(WL1 ~ i)에 인가되는 제어 신호들의 순서는 도 5에 도시된 것과 동일할 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 8, the order of control signals applied to the bit lines BL1 to j, the source lines SL1 to k, and the word lines WL1 to i during a read operation is shown in FIG. 5. May be the same as

도 8에 도시된 것처럼, 리드 동작동안, 로우 제어부(52)는 소스 라인 리드 전압, 예를 들면, 2V를 소스 라인(SL1)으로 공급하고, 나머지 모든 소스 라인들(SL2 ~ k)로 소스 라인 유지 전압, 예를 들면, 0V를 계속적으로 공급한다. 로우 제어부(52)는 워드 라인 리드 전압, 예를 들면, -1V를 워드 라인(WL1)로 인가하고, 다른 워드 라인들(WL2 ~ i)로 워드 라인 유지 전압, 예를 들면, -2V를 계속적으로 공급한다.As shown in FIG. 8, during the read operation, the row controller 52 supplies a source line read voltage, for example, 2V to the source line SL1, and supplies the source line to all remaining source lines SL2 to k. A sustain voltage, for example 0V, is continuously supplied. The row controller 52 applies a word line read voltage, for example, -1V to the word line WL1, and continuously applies a word line sustain voltage, for example, -2V, to the other word lines WL2 to i. To supply.

실시예에서, 리드 동작은 리드되는 메모리 셀에 연결된 소스 라인으로 소스 라인 리드 전압만 공급함에 의해서 수행될 수 있다. 리드 동작시에, 비트 라인들(BL1 ~ j)는 유지 전압에 의해서 프리차지된 후에 전기적으로 플로팅될 수 있고, 비트 라인들(BL1 ~ j)의 전압은 메모리 셀에 저장된 데이터에 따라 변경될 수 있다. 즉, 컬럼 제어부(54)는 리드 동작시에 비트 라인들(BL1 ~ j)로 유지 전압을 공급할 필요가 없고, 또한, 상술한 설명은 전압 센스 증폭기가 비트 라인 센스 증폭기로서 사용될 때 적용될 수 있고, 전류 센스 증폭기가 비트 라인 센스 증폭기로서 사용될 때는 적용될 수 없다.In an embodiment, the read operation may be performed by supplying only the source line read voltage to the source line connected to the memory cell being read. In the read operation, the bit lines BL1 to j may be electrically floated after being precharged by the sustain voltage, and the voltages of the bit lines BL1 to j may be changed according to data stored in the memory cell. have. That is, the column controller 54 does not need to supply the sustain voltage to the bit lines BL1 to j during the read operation, and the above description can also be applied when the voltage sense amplifier is used as the bit line sense amplifier, It is not applicable when the current sense amplifier is used as a bit line sense amplifier.

도 3에 도시된 것처럼, 게이트 전압(Vg)이 -1V일 때, 드레인과 소스사이의 전압(Vds)이 2V에 도달하기만 하면, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작이 데이터 “0”이 저장된 셀이 아니라 데이터 “1”이 저장된 셀에 대해서 유발된다. 즉, 데이터 바이폴라 접합 트랜지스터 동작에 의해서 유발된 리드 전류(i5)가 데이터 “1”이 저장된 메모리 셀에 대하여 흐르고, 데이터 “0”이 저장된 메모리 셀에 대하여는 흐르지 않는다.As shown in Fig. 3, when the gate voltage Vg is -1V, if the voltage Vds between the drain and the source only reaches 2V, the bipolar junction transistor operation is not a cell in which data "0" is stored. “1” is triggered for the stored cell. That is, the read current i5 caused by the data bipolar junction transistor operation flows for the memory cell in which data "1" is stored, and not in the memory cell in which data "0" is stored.

결과적으로, 데이터는 센스 증폭기, 예를 들면, 전류 센스 증폭기 또는 전압 센스 증폭기에 의해서 식별될 수 있다. As a result, the data can be identified by a sense amplifier, for example a current sense amplifier or a voltage sense amplifier.

추가적으로, 리드 동작시에 데이터 “1” 및 데이터 “0”이 바이폴라 접합 트랜지스터 동작 및 커플링 효과 각각에 의해서 재저장될 수 있다.In addition, during read operation, data “1” and data “0” may be restored by the bipolar junction transistor operation and the coupling effect, respectively.

도 8의 실시예에서, 로우 제어부(52)가 적어도 2개의 워드 라인들을 선택하 고, 적어도 2개의 워드 라인들로 워드 라인 리프레쉬 전압을 공급하는 것을 제외하면, 비트 라인들(BL1 ~ j), 소스 라인들(SL1 ~ k) 및 워드 라인들(WL1 ~ i)사이의 리프레쉬 동작을 위한 제어신호들의 순서는 도 5에 도시된 리드 동작과 동일할 수 있다. 워드 라인 리프레쉬 전압은 워드 라인 리드 전압과 동일할 수 있고, 리드 전류(i5)는 리프레쉬 전류(i6)와 동일할 수 있다. 도 5의 리프레쉬 동작과 동일한 설명이 도 8의 리프레쉬 동작에 적용될 수 있다.In the embodiment of FIG. 8, except that the row controller 52 selects at least two word lines and supplies a word line refresh voltage to the at least two word lines, the bit lines BL1 to j, The order of the control signals for the refresh operation between the source lines SL1 to k and the word lines WL1 to i may be the same as the read operation illustrated in FIG. 5. The word line refresh voltage may be equal to the word line read voltage, and the read current i5 may be equal to the refresh current i6. The same description as the refresh operation of FIG. 5 may be applied to the refresh operation of FIG. 8.

도 9는 도 7에 나타낸 메모리 장치의 하나의 셀 동작을 설명하기 위한 타이밍도를 나타내는 것이다. 도 9는 라이트 동작(데이터 “1”과 데이터 “0”의 라이트 동작), 리드 동작 및 리프레쉬 동작의 실시예의 타이밍도를 나타내는 것이다. 아래에 기술되는 실시예에서, 리프레쉬 동작은 블록 리프레쉬 동작 및 부분 리프레쉬 동작일 수 있다.FIG. 9 is a timing diagram for describing an operation of one cell of the memory device shown in FIG. 7. Fig. 9 shows a timing diagram of an embodiment of a write operation (write operation of data “1” and data “0”), read operation, and refresh operation. In the embodiments described below, the refresh operation may be a block refresh operation and a partial refresh operation.

도 9에 도시된 것처럼, 라이트 동작 및 리드 동작은 비트 라인(BL1), 소스 라인(SL1) 및 워드 라인(WL1)에 연결된 메모리 셀(MC1) 하나에 대해서만 수행되고, 소스 라인( SL1) 및 워드 라인(WL1) 에 연결된 다른 메모리 셀들(MC1)은 금지 상태에 있다. 라이트 동작 및 리드 동작을 위한 금지 상태이외는 도 8에 도시된 것과 같다.As shown in FIG. 9, the write operation and the read operation are performed on only one memory cell MC1 connected to the bit line BL1, the source line SL1, and the word line WL1, and the source line SL1 and the word are performed. The other memory cells MC1 connected to the line WL1 are in a prohibited state. Except for the prohibition states for the write operation and the read operation, they are the same as those shown in FIG. 8.

상술한 바와 같이, 도 8과 도 9사이의 차이는 하나의 로우에 연결된 모든 셀들에 라이트되거나 리드되는 것이 아니라, 도 9에서는 단지 하나의 셀에 라이트되거나 리드된다.As described above, the difference between FIG. 8 and FIG. 9 is not written or read in all cells connected to one row, but is written or read in only one cell in FIG. 9.

라이트 동작시, 구간(T1 및 T2) 동안, 비트 라인 금지 전압, 예를 들면, 1V 가 비트 라인들(BL2 ~ BLj) 에 인가된다. 결과로서, Vds는 1V이고, 도 3에 도시된 것처럼, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작이 금지되어 전류가 흐르지 않는다.In the write operation, the bit line prohibition voltage, for example, 1V is applied to the bit lines BL2 to BLj during the periods T1 and T2. As a result, Vds is 1V, and as shown in Fig. 3, the bipolar junction transistor operation is prohibited and no current flows.

마찬가지로, 리드 동작시, 구간(T4) 동안, 비트 라인 리드 금지 전압, 예를 들면, 1V가 비트 라인들(BL2 ~ BLj)에 인가된다. 결과로서, Vds는 1V이고, 도 3에 도시된 것처럼, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작이 금지되고, 전류가 흐르지 않는다.Similarly, during the read operation, a bit line read prohibition voltage, for example, 1V, is applied to the bit lines BL2 to BLj during the period T4. As a result, Vds is 1V, and as shown in Fig. 3, the bipolar junction transistor operation is prohibited, and no current flows.

도 9에 도시된 것처럼, 리프레쉬 동작은 도 8과 동일하다.As shown in FIG. 9, the refresh operation is the same as in FIG.

도 9의 타이밍도는 메모리 셀 어레이의 랜덤 억세스 동작이 가능하다는 것을 명백하게 나타내고 있다.The timing diagram of FIG. 9 clearly shows that the random access operation of the memory cell array is possible.

도 8 및 도 9에 도시된 것처럼, 비록 3개 레벨의 전압(예를 들면, 0V의 워드 라인 라이트 전압, -1V의 워드 라인 리프레쉬 전압 및 워드 라인 리드 전압, 및 -2V의 워드 라인 유지 전압)이 워드 라인들(WL1 ~ i)에 대하여 도시되어 있지만, 2개 레벨의 전압(예를 들면, 도 5에 도시된 것처럼, 워드 라인들(WL1 ~ i)에 대하여 0V의 워드 라인 라이트 전압 및 -1V의 워드 라인 유지 전압, 워드 라인 리드 전압, 워드 라인 리프레쉬 전압)이 사용될 수 있다. As shown in Figures 8 and 9, although three levels of voltage (e.g., word line write voltage of 0V, word line refresh voltage and word line read voltage of -1V, and word line sustain voltage of -2V), Although shown for these word lines WL1 to i, a word line write voltage of 0 V for two levels of voltage (e.g., as shown in FIG. 5, and word lines WL1 to i) and- 1 V word line holding voltage, word line read voltage, word line refresh voltage) may be used.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 장치를 나타내고 있다. 도 10은 로우 제어부 및 컬럼 제어부 뿐만 아니라 복수개의 메모리 블록들(BK1, BK2, …, BKn)을 포함하는 메모리 장치를 나타내고 있다. 실시예에서, 각 메모리 셀 블록은 도 4 및 7에 도시된 메모리 셀 블록들과 동일하거나 유사할 수 있다. 추가적으로, 도 10에 도시된 것처럼, 센스 증폭기들(SA1 ~ n)은 메모리 블록들사이에 제공될 수 있고, 센스 증폭기들(SA1 ~ n)은 전압 센스 증폭기이거나 전류 센스 증폭기일 수 있다.10 illustrates a memory device according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 illustrates a memory device including a plurality of memory blocks BK1, BK2,..., BKn as well as a row controller and a column controller. In an embodiment, each memory cell block may be the same as or similar to the memory cell blocks shown in FIGS. 4 and 7. In addition, as illustrated in FIG. 10, sense amplifiers SA1 to n may be provided between memory blocks, and the sense amplifiers SA1 to n may be voltage sense amplifiers or current sense amplifiers.

또한, 도 10은 오픈(open) 비트 라인 구조를 나타내고 있으나, 폴디드 (folded) 비트 라인 구조에도 적용될 수 있다.10 illustrates an open bit line structure, but may also be applied to a folded bit line structure.

도 10에 도시된 실시예에서, 메모리 셀 어레이는 도 4 및 7에 도시된 것과 같은 복수개의 메모리 셀 블록들을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 선택된 메모리 셀 블록에 데이터를 라이트하고 리드할 수 있다. 실시예에서, 로우 제어부(52”)는 라이트 명령(WR), 리드 명령(RD) 및/또는 어드레스 신호(ADD)에 응답하여 적어도 하나의 메모리 블록, 선택된 메모리 블록내의 소스 라인 및 워드 라인을 선택하고, 선택된 소스 라인 및 워드 라인에 적절한 전압을 공급할 수 있다. In the embodiment shown in FIG. 10, the memory cell array may include a plurality of memory cell blocks as shown in FIGS. 4 and 7, and may write and read data to at least one selected memory cell block. In an embodiment, the row controller 52 ″ selects at least one memory block, source line and word line in the selected memory block in response to the write command WR, read command RD and / or address signal ADD. In addition, an appropriate voltage may be supplied to the selected source line and the word line.

또한, 로우 제어부(52”)는 리프레쉬 명령(REF)에 응답하여 적어도 하나의 메모리 블록을 선택하고, 선택된 메모리 블록내의 적어도 2개의 소스 라인들로 리프레쉬 전압을 공급한다. 추가적으로, 로우 제어부(52”)는 선택된 메모리 블록내의 모든 소스 라인들(SL1 ~ k)로 리프레쉬 전압을 공급할 때 블록 리프레쉬 동작을 수행할 수 있다. 또한, 메모리 장치의 모든 메모리 블록들은 각 메모리 블록내의 모든 소스 라인들(SL1 ~ k)에 리프레쉬 전압을 공급함에 의해서 리프레쉬될 수 있다. In addition, the row controller 52 ″ selects at least one memory block in response to the refresh command REF and supplies a refresh voltage to at least two source lines in the selected memory block. In addition, the row controller 52 ″ may perform a block refresh operation when the refresh voltage is supplied to all the source lines SL1 to k in the selected memory block. In addition, all memory blocks of the memory device may be refreshed by supplying a refresh voltage to all source lines SL1 to k in each memory block.

실시예에서, 컬럼 제어부(54”)은 하나의 로우 동작 또는 하나의 셀 동작에 따른 데이터 정보에 따라 비트 라인 전압 레벨을 제어한다. 또한, 컬럼 제어부(54”)는 적어도 하나의 비트 라인에 소정 전압을 공급함에 의해서 리프레쉬 동작을 제어할 수 있다. 만일 소정 전압이 모든 비트 라인들(BL1 ~ j)에 인가된다면, 메모리 셀 어레이내의 모든 메모리 셀들이 리프레쉬될 수 있다. 소정 전압은 소스 라인에 인가되는 리프레쉬 전압과 동일할 수 있다.In an embodiment, the column controller 54 ″ controls the bit line voltage level according to data information according to one row operation or one cell operation. In addition, the column controller 54 ″ may control the refresh operation by supplying a predetermined voltage to at least one bit line. If a predetermined voltage is applied to all the bit lines BL1 to j, all the memory cells in the memory cell array may be refreshed. The predetermined voltage may be the same as the refresh voltage applied to the source line.

도 10에 나타낸 실시예에서, 각 센스 증폭 블록(SA1 ~ n)은 라이트 동작시에 대응하는 비트 라인에 데이터 정보를 공급하고, 메모리 셀의 데이터를 센싱하고 증폭할 수 있다. 하나의 로우 동작을 위하여, 각 센스 증폭 블록((SA1 ~ n )의 센스 증폭기의 수는 비트 라인들의 수와 동일한 수가 있을 수 있다. 랜덤 억세스 동작을 위하여, 각 센스 증폭 블럭(SA1 ~ n )의 센스 증폭기의 수는 줄어들 수 있다. In the embodiment shown in FIG. 10, each of the sense amplification blocks SA1 to n may supply data information to a corresponding bit line during a write operation, and sense and amplify data of a memory cell. For one row operation, the number of sense amplifiers of each of the sense amplification blocks SA1 to n may be equal to the number of bit lines. For the random access operation, the number of sense amplifiers of each sense amplification block SA1 to n may be the same. The number of sense amplifiers can be reduced.

커패시터가 없는 메모리 셀을 포함하는 메모리 장치를 위한 바이폴라 접합 트랜지스터 동작이 실시예에 따라 설명될 것이다. 비록 도 1A 및 1b의 메모리 셀 구조들이 상술한 도 4, 7, 및 10과 같은 메모리 장치를 위하여 사용될 수 있다. 실시예에 따른 도 4, 7 및 10의 메모리 장치를 위한 추가적인 새로운 메모리 셀 구조들이 이후에 기술될 것이다. 도면에서, 메모리 셀의 동일 요소는 동일 참조 번호를 가진다.Bipolar junction transistor operation for a memory device including a memory cell without a capacitor will be described according to an embodiment. Although the memory cell structures of FIGS. 1A and 1B may be used for a memory device such as FIGS. 4, 7, and 10 described above. Additional new memory cell structures for the memory devices of FIGS. 4, 7 and 10 according to an embodiment will be described later. In the figures, like elements of memory cells have like reference numerals.

도 11a 및 11b는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 셀 구조를 나타내는 것이다. 도시된 것처럼, 소스 라인이 콜렉터/드레인(C/D) 에 연결되고 비트 라인이 에미터/소스(E/S)에 연결될 수 있다. 실시예에서, 실리콘 층내의 제1 및 제2노드들(14 및 16)이 N형 불순물일 수 있다. 실시예에서, 에미터/소스(E/S)는 콜렉터/드레인(C/D)보다 불순물 농도가 높은 N형 불순물(예를 들면, N+)일 수 있다. 실시예에서, 도 11a에 도시된 것처럼, 게이트, 에미터/소스(E/S) 및/또는 콜렉터/드레 인(C/D)가 중첩되지 않는다. 도 11a에 도시된 것처럼, 플로팅 바디 영역(18), 에미터/소스(E/S) 및/또는 콜렉터/드레인(C/D)사이의 경계부는 게이트, 에미터/소스(E/S) 및/또는 콜렉터/드레인(C/D)사이가 중첩되지만 않으면 되고 어떠한 형태든 가질 수 있다.11A and 11B show a memory cell structure according to an embodiment of the present invention. As shown, the source line may be connected to the collector / drain (C / D) and the bit line may be connected to the emitter / source (E / S). In an embodiment, the first and second nodes 14 and 16 in the silicon layer may be N-type impurities. In an embodiment, the emitter / source E / S may be an N-type impurity (eg, N +) having a higher impurity concentration than the collector / drain (C / D). In an embodiment, as shown in FIG. 11A, the gate, emitter / source (E / S) and / or collector / drain (C / D) do not overlap. As shown in FIG. 11A, the boundary between the floating body region 18, emitter / source (E / S) and / or collector / drain (C / D) is at the gate, emitter / source (E / S) and The collector / drain (C / D) does not have to overlap, and may have any form.

도 3에 도시된 것처럼, 센싱 마아진은 데이터 “1”과 데이터 “0”사이의 전압(Vds)에 의해서 결정될 수 있다. 센싱 마아진을 증가하기 위하여 드레인 캐패시턴스(Cd) 또는 소스 캐패시턴스(Cs)에 비례하여 게이트와 플로팅 바디 영역사이의 게이트(G)의 캐패시턴스는 감소되어야 한다.As shown in FIG. 3, the sensing margin may be determined by the voltage Vds between the data “1” and the data “0”. In order to increase the sensing margin, the capacitance of the gate G between the gate and the floating body region must be reduced in proportion to the drain capacitance Cd or the source capacitance Cs.

결과적으로, 게이트 및 소스 및/또는 드레인사이가 중첩되지 않아야 한다. 게이트(G) 및 에미터/소스(E/S) 및 콜렉터/드레인(C/D)사이의 간격이 크기 때문에, 중첩되지 않는 메모리 셀 구조는 도 1a의 메모리 셀 구조보다 낮은 에너지 대역 기울기를 가질 수 있다. 결과로서, 도 1a의 메모리 셀 구조와 비교하여, 최대 전계(E-field)는 감소될 수 있고, 재결합(recombination) 율은 감소될 수 있다. 이러한 특성으로 인하여, 도 11a의 중첩되지 않는 메모리 셀 구조는 더 좋은 보유 시간 및/또는 더 좋은 누설 특성을 나타낸다. As a result, there should be no overlap between the gate and the source and / or drain. Because of the large spacing between the gate G and the emitter / source E / S and the collector / drain C / D, non-overlapping memory cell structures have lower energy band slopes than the memory cell structure of FIG. Can be. As a result, compared with the memory cell structure of FIG. 1A, the maximum electric field (E-field) can be reduced and the recombination rate can be reduced. Due to this property, the non-overlapping memory cell structure of FIG. 11A exhibits better retention time and / or better leakage characteristics.

추가적으로, 게이트와 드레인사이의 캐패시턴스(Cgd)가 작아지기 때문에 데이터 “0”을 손상할 수 있는 게이트 유도 드레인 누설(GIDL; gate induced drain leakage) 현상이 감소될 수 있다.In addition, since the capacitance Cgd between the gate and the drain becomes small, a gate induced drain leakage (GIDL) phenomenon that may damage the data “0” may be reduced.

추가적으로, 감소된 게이트 캐패시턴스(Cg)는 게이트와 플로팅 바디 영역(18)사이의 커플링 캐패시턴스를 안정화하기 위하여 절연층(20)을 더 얇게 만듬 에 의해서 보상될 수 있다.Additionally, the reduced gate capacitance Cg can be compensated for by making the insulating layer 20 thinner to stabilize the coupling capacitance between the gate and the floating body region 18.

비록 도 11a에 도시되지는 않았지만, 게이트는 제1노드(14)와 제2노드(16)의 하나만 중첩될 수 있다. 예를 들면, 게이트는 바이폴라 접합 동작동안 더 높은 전압을 수신하는 제1노드(14)와 제2노드(16)의 하나만 중첩될 수 있다.Although not shown in FIG. 11A, the gate may overlap only one of the first node 14 and the second node 16. For example, the gate may overlap only one of the first node 14 and the second node 16 that receives a higher voltage during the bipolar junction operation.

센싱 마아진은 데이터 “1”이 저장된 셀과 데이터 “0”이 저장된 셀사이의 플로팅 바디 영역내에 저장된 전하 차이에 따라 달라질 수 있다. 데이터 “1”이 저장된 셀은 데이터 “0”이 저장된 셀보다 더 많은 전하를 가지고, 데이터 “1”이 저장된 셀의 바디 전위는 데이터 “0”이 저장된 셀의 바디 전위보다 높기 때문에, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작은 데이터 “0”이 저장된 셀에서 보다 빠르게 데이터 “1”이 저장된 셀에서 유발된다. 이는 도 3에 도시된 것처럼, 모든 게이트 전압(Vg)에 대하여 데이터 “1”이 저장된 셀이 데이터 “0”이 저장된 셀의 왼편에 있다는 것으로부터 알 수 있다. The sensing margin may vary depending on the charge difference stored in the floating body region between the cell where data “1” is stored and the cell where data “0” is stored. The cell in which data "1" is stored has more charge than the cell in which data "0" is stored, and the bipolar junction transistor is because the body potential of the cell in which data "1" is stored is higher than the body potential of the cell in which data "0" is stored. The operation is triggered in the cell in which data "1" is stored faster than in the cell in which data "0" is stored. This can be seen from the left side of the cell in which data “1” is stored for all the gate voltages Vg as shown in FIG. 3.

결과적으로, 만일 라이트 동작동안 더 많은 전하가 데이터 “1”이 저장된 셀의 플로팅 바디 영역에 저장될 수 있다면, 더 좋은 센싱 마아진이 확보된다.As a result, if more charge can be stored in the floating body region of the cell where data “1” is stored during the write operation, a better sensing margin is ensured.

추가적으로, 베이스와 콜렉터사이의 전자의 평균 자유 행로가 도 1a의 평균 자유 행로보다 길어질 수 있다. 이에 따라, 애벌런쉬 발생이 더 쉽게 일어날 수 있다. 또한, 더 많은 전하가 데이터 “1” 셀의 플로팅 바디 영역에 저장될 수 있다. 실시예에서, 에미터/소스(E/S)사이의 불순물 농도는 콜렉터/드레인(C/D)사이의 불순물 농도보다 클 수 있다. 추가적으로, 실시예에서 기술된 것처럼, 바이폴라 접합 트랜지스터 동작에 의해서 축적된 정공들은 네거티브 워드 라인 유지 전압으로 인 하여 게이트 근처에 유지될 수 있다. 도 11a에 도시된 것처럼, 만일 게이트(G)근처의 플로팅 바디 영역(18)이 플로팅 바디 영역(18)의 적어도 하나의 다른 부분보다 넓다면, 보유 시간이 개선될 수 있다. In addition, the average free path of electrons between the base and the collector may be longer than the average free path of FIG. 1A. Accordingly, occurrence of avalanches may occur more easily. Also, more charge can be stored in the floating body region of the data “1” cell. In an embodiment, the impurity concentration between emitter / source (E / S) may be greater than the impurity concentration between collector / drain (C / D). Additionally, as described in the embodiment, holes accumulated by bipolar junction transistor operation can be maintained near the gate due to the negative word line sustain voltage. As shown in FIG. 11A, the retention time can be improved if the floating body region 18 near the gate G is wider than at least one other portion of the floating body region 18.

도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 수직 구조의 메모리 셀을 나타내는 것이다. 도 11b에 도시된 것처럼, 수직 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀은 기판(10), 기판(10)상에 수직으로 적층된 제1노드(14), 플로팅 바디 영역(18), 및 제2노드(16)를 포함할 수 있다. 플로팅 바디 영역(18)은 전기적으로 플로팅일 수 있다. 도 11b에 도시된 것처럼, 플로팅 바디 영역(18)은 플로팅 바디 길이(L1)를 가질 수 있다.11B illustrates a memory cell having a vertical structure in accordance with an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11B, a capacitorless memory cell having a vertical structure includes a substrate 10, a first node 14 vertically stacked on the substrate 10, a floating body region 18, and a second node. 16). Floating body region 18 may be electrically floating. As shown in FIG. 11B, the floating body region 18 may have a floating body length L1.

게이트 절연층(20)과 게이트(22)는 플로팅 바디 영역(18)을 둘러싸면서 형성될 수 있다. 예를 들면, 게이트 절연층(20)과 게이트(22)는 플로팅 바디 영역(18)의 전면 또는 2개이상의 부분의 면과 접촉될 수 있다. 만일 수직 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀이 NMOS트랜지스터라면, 제1 및 제2노드들(14 및 16)은 제1도전형, 예를 들면, N도전형일 수 있고, 플로팅 바디 영역(18)은 제2도전형, 예를 들면, P도전형일 수 있다. 또한, 수직 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀은 SOI기판 또는 도 11b에 도시된 것처럼 일반적인 벌크 기판을 가질 수 있다.The gate insulating layer 20 and the gate 22 may be formed to surround the floating body region 18. For example, the gate insulating layer 20 and the gate 22 may contact the front surface of the floating body region 18 or the surfaces of two or more portions. If the memory cell without the capacitor of the vertical structure is an NMOS transistor, the first and second nodes 14 and 16 may be of the first conductivity type, for example, the N conductivity type, and the floating body region 18 may be formed. It may be of two conductivity type, for example, P conductivity type. Also, a memory cell without a vertical capacitor may have a SOI substrate or a general bulk substrate as shown in FIG. 11B.

도시된 것처럼, 소스 라인은 콜렉터/드레인(C/D)에 연결될 수 있고, 비트 라인은 에미터/소스(E/S)에 연결될 수 있다. 실시예에서, 도 11b에 도시된 것처럼, 게이트 전극 및 에미터/소스(E/S) 및/또는 콜렉터/드레인(C/D)사이에 중첩이 없다. 도 11a에 대하여 언급된 특징들이 도 11b의 수직 구조의 메모리 셀에 존재할 수 있 다. As shown, the source line may be connected to the collector / drain (C / D), and the bit line may be connected to the emitter / source (E / S). In an embodiment, there is no overlap between the gate electrode and emitter / source (E / S) and / or collector / drain (C / D), as shown in FIG. 11B. Features mentioned with respect to FIG. 11A may exist in the memory cell of the vertical structure of FIG. 11B.

도 12a 및 12b는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 셀 구조를 나타내는 것으로, 도 12a 및 12b에 도시된 것처럼, 증배 및 애벌런쉬 발생을 개선하기 위하여, 버퍼 영역(24)가 플로팅 바디 영역(18)과 콜렉터/드레인(C/D)사이에 형성될 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)는 플로팅 바디 영역(18)과 에미터/소스(E/S)사이에 제공되지 않는다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)의 불순물 농도는 콜렉터/드레인(C/D) 및/또는 플로팅 바디 영역(18)의 불순물 농도보다 낮을 수 있다. 실시예에서, 진성 반도체가 버퍼 영역(24)로 사용될 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)은 근접한 제2노드(16)과 동일한 높이를 가질 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)는 근접한 제2노드(16)의 모든 경계부를 덮을 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)는 절연층(12)와 접촉한다.12A and 12B illustrate a memory cell structure in accordance with an embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 12A and 12B, in order to improve the multiplication and avalanche occurrence, the buffer region 24 is a floating body region 18. And between collector / drain (C / D). In an embodiment, the buffer region 24 is not provided between the floating body region 18 and the emitter / source E / S. In an embodiment, the impurity concentration of the buffer region 24 may be lower than the impurity concentration of the collector / drain (C / D) and / or floating body region 18. In an embodiment, intrinsic semiconductor may be used as buffer region 24. In an embodiment, the buffer region 24 may have the same height as the adjacent second node 16. In an embodiment, the buffer region 24 may cover all of the boundaries of the adjacent second node 16. In an embodiment, the buffer region 24 is in contact with the insulating layer 12.

실시예에서, 버퍼 영역(24)은 베이스로부터 콜렉터/드레인(C/D)까지의 전자들의 평균 자유 행로를 증가한다. 평균 자유 행로를 증가함에 의해서, 애벌런쉬 발생을 위한 임팩트 이온화가 개선될 수 있다. 이에 따라, 더 많은 전하가 데이터 “1” 셀에 저장될 수 있다.In an embodiment, buffer region 24 increases the average free path of electrons from the base to the collector / drain (C / D). By increasing the average free path, impact ionization for avalanche generation can be improved. Thus, more charge can be stored in the data “1” cell.

실시예에서, 에미터/소스(E/S)의 불순물 농도가 콜렉터/드레인(C/D)의 불순물 농도보다 클 수 있다. 실시예에서, 만일 버퍼 영역(24)가 N-의 불순물 농도라면, L2가 L1보다 클 수 있다. 반면에, 만일 버퍼 영역(24)가 P-의 불순물 농도라면, L2가 L1보다 작을 수 있다.In an embodiment, the impurity concentration of the emitter / source (E / S) may be greater than the impurity concentration of the collector / drain (C / D). In an embodiment, if the buffer region 24 is an impurity concentration of N−, L2 may be greater than L1. On the other hand, if the buffer region 24 is an impurity concentration of P−, L2 may be smaller than L1.

도 12b에 도시된 것처럼, 수직 셀 구조는 버퍼 영역(24)의 레이아웃 면적을 증가함이 없이 구현될 수 있다. 이는 도 12b에 도시된 것처럼, 버퍼 영역(24)가 수직 방향으로 형성되기 때문이다.As shown in FIG. 12B, the vertical cell structure can be implemented without increasing the layout area of the buffer area 24. This is because the buffer region 24 is formed in the vertical direction as shown in Fig. 12B.

도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 수직 구조의 메모리 셀을 나타내는 것으로, 도 12b에 도시된 것처럼, 수직 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀은 기판(10), 및 기판(10)상에 수직으로 적층으로 제1노드(14), 플로팅 바디 영역(18), 버퍼 영역(24), 및 제2노드(16)를 포함한다. 플로팅 바디 영역(18)은 전기적으로 플로팅이고, 도 12b에 도시된 것처럼, 플로팅 바디 영역(18)은 플로팅 바디 길이(L1)를 가질 수 있다.12B illustrates a vertical structure memory cell according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12B, a memory cell having no vertical capacitor is stacked vertically on the substrate 10 and the substrate 10. The first node 14 includes a first body 14, a floating body region 18, a buffer region 24, and a second node 16. Floating body region 18 is electrically floating, and as shown in FIG. 12B, floating body region 18 may have a floating body length L1.

게이트 절연층(20) 및 게이트(22)는 플로팅 바디 영역(18)을 둘러쌀 수 있다. 예를 들면, 게이트 절연층(20) 및 게이트(22)는 플로팅 바디 영역(18)의 모든 면 또는 2개이상의 부분의 면들에 접촉될 수 있다. 만일 수직 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀이 NMOS트랜지스터라면, 제1 및 제2노드들(14 및 16)은 제1도전형, 예를 들면, N도전형일 수 있고, 플로팅 바디 영역(18)은 제2도전형, 예를 들면, P도전형일 수 있다. 또한, 수직 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀은 SOI기판 또는 도 12b에 도시된 것처럼 일반적인 벌크 기판을 가질 수 있다. The gate insulating layer 20 and the gate 22 may surround the floating body region 18. For example, the gate insulating layer 20 and the gate 22 may contact all surfaces of the floating body region 18 or the surfaces of two or more portions. If the memory cell without the capacitor of the vertical structure is an NMOS transistor, the first and second nodes 14 and 16 may be of the first conductivity type, for example, the N conductivity type, and the floating body region 18 may be formed. It may be of two conductivity type, for example, P conductivity type. In addition, a memory cell without a vertical capacitor may have a SOI substrate or a general bulk substrate as shown in FIG. 12B.

도시된 것처럼, 증배 및 애벌런쉬 발생을 개선하기 위하여, 버퍼 영역(24)은 플로팅 바디 영역(18) 및 콜렉터/드레인(C/D)사이에 형성될 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)은 플로팅 바디 영역(18)과 에미터/소스(E/S)사이에 제공되지 않는다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)의 불순물 농도는 콜렉터/드레인(C/D) 및/또는 플로팅 바디 영역(18)의 불순물 농도보다 낮을 수 있다. 실시예에서, 진성 반도체가 버 퍼 영역(24)으로서 사용될 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)은 N-, N, 또는 P-의 하나의 불순물 농도를 가질 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)는 근접한 제2노드(16)와 동일한 높이를 가진다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)은 근접한 제2노드(16)의 모든 경계부를 덮을 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)는 절연층(12)과 접촉된다.As shown, to improve multiplication and avalanche occurrence, a buffer region 24 may be formed between the floating body region 18 and the collector / drain (C / D). In an embodiment, the buffer region 24 is not provided between the floating body region 18 and the emitter / source E / S. In an embodiment, the impurity concentration of the buffer region 24 may be lower than the impurity concentration of the collector / drain (C / D) and / or floating body region 18. In an embodiment, intrinsic semiconductor can be used as buffer region 24. In an embodiment, the buffer region 24 may have one impurity concentration of N-, N, or P-. In an embodiment, the buffer region 24 has the same height as the adjacent second node 16. In an embodiment, the buffer region 24 may cover all of the boundaries of the adjacent second node 16. In an embodiment, the buffer region 24 is in contact with the insulating layer 12.

도 12a 및 12b에 도시된 것처럼, 플로팅 바디 영역(18), 에미터/소스(E/S), 콜렉터/드레인(C/D), 및/또는 버퍼 영역(24)사이의 경계부는 어떠한 형태를 가질 수 있다.12A and 12B, the boundary between the floating body region 18, emitter / source (E / S), collector / drain (C / D), and / or buffer region 24 may be of any shape. Can have

도 12a이 대하여 상술된 다른 특징들은 도 12b의 수직 구조의 메모리 셀에 대하여도 존재할 수 있다.Other features described above with respect to FIG. 12A may also exist for the memory cell of the vertical structure of FIG. 12B.

실시예에서, 수직 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀은 SOI 기판 또는 도 12b에 도시된 것과 같은 일반적인 벌크 기판을 가질 수 있다.In an embodiment, the capacitorless memory cell of the vertical structure may have a SOI substrate or a general bulk substrate as shown in FIG. 12B.

도 13a 및 13b는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 셀 구조를 나타내는 것으로, 도 13a 및 13b는 도 11과 도 12a, 12b에 도시된 특징들을 결합한 구조를 나타내는 것이다. 도 13a 및 13b에 도시된 실시예에서, 버퍼 영역(24)가 N-일 때 조차도 L1이 L2보다 크다. 도 11a 및 11b에 비해서, 도 13a 및 13b에 도시된 실시예는 게이트 유도 드레인 누설 현상의 감소 및/또는 평균 자유 행로의 증가를 가져올 수 있다.13A and 13B show a memory cell structure according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 13A and 13B show a structure combining the features shown in FIGS. 11 and 12A and 12B. In the embodiment shown in Figs. 13A and 13B, L1 is greater than L2 even when the buffer region 24 is N-. Compared to FIGS. 11A and 11B, the embodiment shown in FIGS. 13A and 13B may result in a reduction in gate induced drain leakage and / or an increase in average free path.

도시된 것처럼, 소스 라인이 콜렉터/드레인(C/D)에 연결되고, 비트 라인이 에미터/소스(E/S)에 연결될 수 있다. 실시예에서, 도 13a에 도시된 것처럼, 게이트 전극(G), 콜렉터/드레인(C/D), 및 에미터/소스(E/S)사이에 중첩이 없다. 도 3에 도시된 것처럼, 센싱 마아진은 데이터 “1”셀과 데이터 “0”셀사이의 드레인과 소스사이의 전압 차(Vds)에 의해서 결정될 수 있다. 센싱 마아진을 증가하기 위하여, 드레인 캐패시턴스(Cd) 또는 소스 캐패시턴스(Cs)에 대한 게이트 캐패시턴스(Cg)는 감소되어야 한다.As shown, the source line may be connected to the collector / drain (C / D) and the bit line may be connected to the emitter / source (E / S). In an embodiment, there is no overlap between the gate electrode G, the collector / drain C / D, and the emitter / source E / S, as shown in FIG. 13A. As shown in FIG. 3, the sensing margin may be determined by the voltage difference Vds between the drain and the source between the data “1” cell and the data “0” cell. In order to increase the sensing margin, the gate capacitance Cg with respect to the drain capacitance Cd or the source capacitance Cs must be reduced.

결과적으로, 게이트 및 소스 또는 드레인사이에 중첩이 없고, 추가적으로, 게이트와 드레인사이의 캐패시턴스(Cgd)가 감소되기 때문에 데이터 “0” 셀을 손상할 수 있는 게이트 유도 드레인 누설 현상이 감소될 수 있다.As a result, there is no overlap between the gate and the source or the drain, and in addition, since the capacitance Cgd between the gate and the drain is reduced, the gate induced drain leakage phenomenon that may damage the data “0” cell can be reduced.

추가적으로, 감소된 게이트 캐패시턴스(Cg)는 절연층(20)을 더 얇게 만듬에 의해서 보상될 수 있고, 게이트와 바디사이의 커플링 캐패시턴스를 안정화한다. 실시예에서, 게이트 길이(L2)는 플로팅 바디 길이(L1)보다 작다. 이러한 파라메터는 확장성(scalability)을 개선할 수 있다.In addition, the reduced gate capacitance Cg can be compensated for by making the insulating layer 20 thinner, which stabilizes the coupling capacitance between the gate and the body. In an embodiment, the gate length L2 is less than the floating body length L1. These parameters can improve scalability.

센싱 마아진은 데이터 “1” 셀과 데이터 “0”셀사이의 플로팅 바디 영역(18)에 저장된 전하 차이에 따라 달라질 수 있다. 데이터 “1”셀은 데이터 “0” 셀보다 더 많은 전하를 가진다. 이에 따라 데이터 “1” 셀의 바디 전위가 데이터 “0” 셀의 바디 전위보다 높다. 바이폴라 접합 트랜지스터 동작은 데이터 “0”셀보다 데이터 “1”셀에서 보다 빠르게 일어난다. 이는 도 3에 도시된 것처럼, 데이터 “1”셀의 그래프가 데이터 “0”셀의 그래프의 왼쪽에 있기 때문이다.The sensing margin may vary depending on the charge difference stored in the floating body region 18 between the data "1" cell and the data "0" cell. The data "1" cell has more charge than the data "0" cell. Accordingly, the body potential of the data "1" cell is higher than the body potential of the data "0" cell. Bipolar junction transistor operation occurs faster in data “1” cells than in data “0” cells. This is because the graph of the data "1" cell is to the left of the graph of the data "0" cell, as shown in FIG.

결과적으로, 만일 라이트 동작시에 더 많은 전하가 데이터 “1”셀인 플로팅 바디 영역(18)에 저장될 수 있다면, 더 좋은 센싱 마아진을 가질 것이다.As a result, if more charge can be stored in the floating body region 18 which is a data “1” cell during the write operation, it will have a better sensing margin.

추가적으로, 베이스와 콜렉터/드레인(C/D)사이의 정공들의 평균 자유 행로는 도 1a의 평균 자유 행로보다 더 길어질 수 있다. 이에 따라, 애벌런쉬 발생을 위한 임팩트 이온화가 더 빠르게 일어날 수 있다. 결과로서, 더 많은 전하가 데이터 “1”셀에 저장될 수 있다. 실시예로서, 에미터/소스(E/S)의 임팩트 이온화가 콜렉터/드레인(C/D)의 임팩트 이온화보다 더 커질 수 있다.Additionally, the average free path of holes between the base and the collector / drain (C / D) may be longer than the average free path of FIG. 1A. Accordingly, impact ionization for avalanche generation can occur more quickly. As a result, more charge can be stored in data “1” cells. As an example, the impact ionization of the emitter / source (E / S) may be greater than the impact ionization of the collector / drain (C / D).

도 13a 및 13b에 도시된 것처럼, 증배 및 애벌런쉬 발생을 개선하기 위하여, 버퍼 영역(24)은 플로팅 바디 영역(18) 및 콜렉터/드레인(C/D)사이에 형성될 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)은 플로팅 바디 영역(18)과 에미터/소스(E/S)사이에 제공되지 않는다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)의 불순물 농도는 콜렉터/드레인(C/D)의 불순물 농도보다 낮을 수 있다. 실시예에서, 진성 반도체가 버퍼 영역(24)으로서 사용될 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)은 N-, N, 또는 P-의 하나의 불순물 농도를 가질 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)는 근접한 제2노드(16)와 동일한 높이를 가진다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)은 근접한 제2노드(16)의 모든 경계부를 덮을 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)는 절연층(12)과 접촉된다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)은 베이스로부터 콜렉터/드레인(C/D)까지의 정공들의 평균 자유 행로를 증가한다. 평균 자유 행로가 증가함에 의해서 애벌런쉬 발생을 위한 임팩트 이온화가 개선될 수 있다. 이에 따라, 더 많은 전하가 데이터 “1”셀에 저장될 수 있다.As shown in FIGS. 13A and 13B, to improve multiplication and avalanche generation, a buffer region 24 may be formed between the floating body region 18 and the collector / drain (C / D). In an embodiment, the buffer region 24 is not provided between the floating body region 18 and the emitter / source E / S. In an embodiment, the impurity concentration of the buffer region 24 may be lower than the impurity concentration of the collector / drain (C / D). In an embodiment, intrinsic semiconductor can be used as buffer region 24. In an embodiment, the buffer region 24 may have one impurity concentration of N-, N, or P-. In an embodiment, the buffer region 24 has the same height as the adjacent second node 16. In an embodiment, the buffer region 24 may cover all of the boundaries of the adjacent second node 16. In an embodiment, the buffer region 24 is in contact with the insulating layer 12. In an embodiment, buffer region 24 increases the average free path of holes from the base to the collector / drain (C / D). By increasing the mean free path, impact ionization for avalanche development can be improved. Thus, more charge can be stored in the data “1” cell.

실시예에서, 에미터/소스(E/S)의 불순물 농도는 콜렉터/드레인(C/D)의 불순물 농도보다 높을 수 있다.In an embodiment, the impurity concentration of the emitter / source (E / S) may be higher than the impurity concentration of the collector / drain (C / D).

도 13b에 도시된 것처럼, 수직 구조의 메모리 셀은 버퍼 영역(24)의 레이아웃 면적을 증가함이 없이 구현될 수 있다. 이는 도 13b에 도시된 것처럼, 버퍼 영역(24)은 수직 구조로 형성되기 때문이다.As shown in FIG. 13B, a memory cell having a vertical structure may be implemented without increasing the layout area of the buffer area 24. This is because the buffer region 24 is formed in a vertical structure as shown in Fig. 13B.

도 13a 및 13b에 도시된 것처럼, 플로팅 바디 영역(18), 에미터/소스(E/S), 콜렉터/드레인(C/D), 및/또는 버퍼 영역(24)사이의 경계부는 어떠한 형태를 가질 수 있다.As shown in FIGS. 13A and 13B, the boundary between floating body region 18, emitter / source (E / S), collector / drain (C / D), and / or buffer region 24 may be of any shape. Can have

실시예에서, 수직 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀은 SOI 기판 또는 도 13b에 도시된 것과 같은 일반적인 벌크 기판을 가질 수 있다.In an embodiment, the capacitorless memory cell of the vertical structure may have an SOI substrate or a general bulk substrate as shown in FIG. 13B.

도 14a 및 14b는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 셀 구조를 나타내고 있다. 도 14a 및 14b에 도시된 것처럼, 보조 바디 영역(26)은 에미터/소스(E/S)로부터 플로팅 바디 영역(18)으로의 전자 주입 효율를 증가하기 위하여 제공된다. 실시예에서, 보조 바디 영역(26)의 불순물 농도는 플로팅 바디 영역(18)의 불순물 농도보다 작을 수 있다. 실시예에서, 플로팅 바디 영역(18)은 보조 바디 영역(26)보다 길 수 있다. 실시예에서, 보조 바디 영역(26)은 에미터/소스(E/S)와 접촉된다. 14A and 14B show a memory cell structure according to an embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 14A and 14B, an auxiliary body region 26 is provided to increase the electron injection efficiency from the emitter / source (E / S) to the floating body region 18. In an embodiment, the impurity concentration of the auxiliary body region 26 may be less than the impurity concentration of the floating body region 18. In an embodiment, the floating body region 18 can be longer than the secondary body region 26. In an embodiment, the secondary body region 26 is in contact with the emitter / source E / S.

실시예에서, 보조 바디 영역(26)은 더 많은 정공들이 플로팅 바디 영역(18)로 주입되도록 하고, 베이스 및 콜렉터/드레인(C/D)에 얻어지도록 하고, 이에 따라 더 효과적은 바이폴라 접합 트랜지스터 동작이 일어날 수 있다. 실시예에서, 에미터/소스(E/S)의 불순물 농도는 콜렉터/드레인(C/D) 및/또는 베이스의 불순물 농도보다 높다.In an embodiment, the auxiliary body region 26 allows more holes to be injected into the floating body region 18 and to be obtained at the base and collector / drain (C / D), thus more effective bipolar junction transistor operation This can happen. In an embodiment, the impurity concentration of the emitter / source (E / S) is higher than the impurity concentration of the collector / drain (C / D) and / or base.

도 14b에 도시된 것처럼, 수직 구조의 메모리 셀은 보조 바디 영역(26)의 레 이아웃을 증가함이 없이 구현될 수 있다. 이는 도 14b에 도시된 것처럼, 보조 바디 영역(26)이 수직 방향으로 형성되기 때문이다.As shown in FIG. 14B, a memory cell having a vertical structure may be implemented without increasing the layout of the auxiliary body region 26. This is because the auxiliary body region 26 is formed in the vertical direction as shown in Fig. 14B.

도 14a 및 14b에 도시된 것처럼, 플로팅 바디 영역(18), 에미터/소스(E/S), 콜렉터/드레인(C/D), 및/또는 보조 바디 영역(26)사이의 경계부는 어떠한 형태를 가질 수 있다.As shown in FIGS. 14A and 14B, the boundary between floating body region 18, emitter / source (E / S), collector / drain (C / D), and / or auxiliary body region 26 may be of any shape. It can have

실시예에서, 수직 구조의 메모리 셀은 SOI기판 또는 도 14b에 도시된 것처럼 일반적인 기판을 가질 수 있다. In an embodiment, the memory cell of the vertical structure may have a SOI substrate or a general substrate as shown in FIG. 14B.

도 15a 내지 15c는 도 11a 내지 14b의 특징들을 결합한 실시예의 메모리 셀 구조를 나타내는 것이다. 도 15a는 도 11a 및 14a의 특징들을 결합한 메모리 셀 구조를 나타내고, 특히 도 15a는 게이트(22) 및 플로팅 바디 영역(18)을 나타내고, L1은 L2보다 클 수 있고, 보조 바디 영역(26)은 에미터/소스(E/S)로부터 플로팅 바디 영역(18)으로의 전자 주입 효율을 증가하기 위하여 제공된다. 15A-15C show an embodiment memory cell structure combining the features of FIGS. 11A-14B. FIG. 15A shows a memory cell structure combining the features of FIGS. 11A and 14A, in particular FIG. 15A shows a gate 22 and floating body region 18, L1 may be larger than L2, and auxiliary body region 26 may be In order to increase the electron injection efficiency from the emitter / source (E / S) to the floating body region 18.

도시된 것처럼, 소스 라인이 콜렉터/드레인(C/D)에 연결되고, 비트 라인이 에미터/소스(E/S)에 연결될 수 있다. 실시예에서, 도 11a에 도시된 것처럼, 게이트(22), 콜렉터/드레인(C/D), 및 에미터/소스(E/S)사이에 중첩이 없다. 도 3에 도시된 것처럼, 센싱 마아진은 데이터 “1”셀과 데이터 “0”셀사이의 드레인과 소스사이의 전압 차(Vds)에 의해서 결정될 수 있다. 센싱 마아진을 증가하기 위하여, 드레인 캐패시턴스(Cd) 또는 소스 캐패시턴스(Cs)에 대하여 게이트 캐패시턴스(Cg)는 감소되어야 한다. As shown, the source line may be connected to the collector / drain (C / D) and the bit line may be connected to the emitter / source (E / S). In an embodiment, there is no overlap between gate 22, collector / drain (C / D), and emitter / source (E / S), as shown in FIG. 11A. As shown in FIG. 3, the sensing margin may be determined by the voltage difference Vds between the drain and the source between the data “1” cell and the data “0” cell. In order to increase the sensing margin, the gate capacitance Cg with respect to the drain capacitance Cd or the source capacitance Cs must be reduced.

결과적으로, 게이트(22) 및 에미터/소스(E/S) 또는 콜렉터/드레인(C/D)사이 에 중첩이 없고, 추가적으로, 게이트와 드레인사이의 캐패시턴스(Cgd)가 감소되기 때문에 데이터 “0” 셀을 손상할 수 있는 게이트 유도 드레인 누설 현상이 감소될 수 있다.As a result, there is no overlap between the gate 22 and the emitter / source (E / S) or collector / drain (C / D), and in addition, the capacitance (Cgd) between the gate and drain is reduced, so that the data “0 The gate induced drain leakage, which can damage the cell, can be reduced.

추가적으로, 감소된 게이트 캐패시턴스(Cg)는 절연층(20)을 더 얇게 만듬에 의해서 보상될 수 있고, 게이트와 바디사이의 커플링 캐패시턴스를 안정화한다. 실시예에서, 게이트 길이(L2)는 플로팅 바디 길이(L1)보다 작다. 이러한 파라메터는 확장성(scalability)을 개선할 수 있다.In addition, the reduced gate capacitance Cg can be compensated for by making the insulating layer 20 thinner, which stabilizes the coupling capacitance between the gate and the body. In an embodiment, the gate length L2 is less than the floating body length L1. These parameters can improve scalability.

센싱 마아진은 데이터 “1” 셀과 데이터 “0”셀사이의 플로팅 바디 영역(18)에 저장된 전하 차이에 따라 달라질 수 있다. 데이터 “1”셀은 데이터 “0” 셀보다 더 많은 전하를 가진다. 이에 따라 데이터 “1” 셀의 바디 전위가 데이터 “0” 셀의 바디 전위보다 높다. 바이폴라 접합 트랜지스터 동작은 데이터 “0”셀보다 데이터 “1”셀에서 보다 빠르게 일어난다. 이는 도 3에 도시된 것처럼, 데이터 “1”셀의 그래프가 데이터 “0”셀의 그래프의 왼쪽에 있기 때문이다.The sensing margin may vary depending on the charge difference stored in the floating body region 18 between the data "1" cell and the data "0" cell. The data "1" cell has more charge than the data "0" cell. Accordingly, the body potential of the data "1" cell is higher than the body potential of the data "0" cell. Bipolar junction transistor operation occurs faster in data “1” cells than in data “0” cells. This is because the graph of the data "1" cell is to the left of the graph of the data "0" cell, as shown in FIG.

결과적으로, 만일 라이트 동작시에 더 많은 전하가 데이터 “1”셀인 플로팅 바디 영역(18)에 저장될 수 있다면, 더 좋은 센싱 마아진을 가질 것이다.As a result, if more charge can be stored in the floating body region 18 which is a data “1” cell during the write operation, it will have a better sensing margin.

추가적으로, 베이스와 콜렉터/드레인(C/D)사이의 정공들의 평균 자유 행로는 도 1a의 평균 자유 행로보다 더 길어질 수 있다. 이에 따라, 애벌런쉬 발생을 위한 임팩트 이온화가 더 빠르게 일어날 수 있다. 결과로서, 더 많은 전하가 데이터 “1”셀에 저장될 수 있다. 실시예에서, 에미터/소스(E/S)의 불순물 농도가 콜렉터/드레인(C/D)의 불순물 농도보다 높을 수 있다.Additionally, the average free path of holes between the base and the collector / drain (C / D) may be longer than the average free path of FIG. 1A. Accordingly, impact ionization for avalanche generation can occur more quickly. As a result, more charge can be stored in data “1” cells. In an embodiment, the impurity concentration of the emitter / source (E / S) may be higher than the impurity concentration of the collector / drain (C / D).

실시예에서, 보조 바디 영역(26)의 불순물 농도는 플로팅 바디 영역(18)의 불순물 농도보다 낮을 수 있다. 실시예에서, 플로팅 바디 영역(18)은 보조 바디 영역(26)보다 더 길 수 있다. 실시예에서, 보조 바디 영역(26)은 에미터/소스(E/S)와 접촉된다.In an embodiment, the impurity concentration of the auxiliary body region 26 may be lower than the impurity concentration of the floating body region 18. In an embodiment, the floating body region 18 can be longer than the secondary body region 26. In an embodiment, the secondary body region 26 is in contact with the emitter / source E / S.

실시예에서, 보조 바디 영역(26)은 더 많은 정공들이 플로팅 바디 영역(18)로 주입되도록 하고, 베이스 및 콜렉터/드레인(C/D)에 얻어지도록 하고, 이에 따라 더 효과적은 바이폴라 접합 트랜지스터 동작이 일어날 수 있다. 실시예에서, 에미터/소스(E/S)의 불순물 농도는 콜렉터/드레인(C/D) 및/또는 베이스의 불순물 농도보다 높다.In an embodiment, the auxiliary body region 26 allows more holes to be injected into the floating body region 18 and to be obtained at the base and collector / drain (C / D), thus more effective bipolar junction transistor operation This can happen. In an embodiment, the impurity concentration of the emitter / source (E / S) is higher than the impurity concentration of the collector / drain (C / D) and / or base.

수직 구조의 메모리 셀은 보조 바디 영역(26)의 레이아웃을 증가함이 없이 구현될 수 있다. 이는 도 14b에 도시된 것처럼, 보조 바디 영역(26)이 수직 방향으로 형성되기 때문이다.The memory cells of the vertical structure may be implemented without increasing the layout of the auxiliary body region 26. This is because the auxiliary body region 26 is formed in the vertical direction as shown in Fig. 14B.

실시예에서, 수직 구조의 메모리 셀은 15a의 특징들을 가질 수 있고, 수직 구조의 메모리 셀은 SOI기판 또는 도 15a에 도시된 것처럼 일반적인 기판을 가질 수 있다.In an embodiment, the vertical memory cell may have the features of 15a, and the vertical memory cell may have an SOI substrate or a general substrate as shown in FIG. 15A.

도 15b는 도 12a와 14a에 나타낸 특징들의 결합을 가지는 메모리 셀을 나타내는 것이다. 도 15b에 도시된 것처럼, 증배 및 애벌런쉬 발생을 개선하기 위하여, 버퍼 영역(24)은 플로팅 바디 영역(18) 및 콜렉터/드레인(C/D)사이에 형성될 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)은 플로팅 바디 영역(18)과 에미터/소스(E/S)사이에 제공되지 않는다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)의 불순물 농도는 콜렉터/드레인(C/D) 의 불순물 농도보다 낮을 수 있다. 실시예에서, 진성 반도체가 버퍼 영역(24)으로서 사용될 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)은 N-, N, 또는 P-의 하나의 불순물 농도를 가질 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)는 근접한 제2노드(16)와 동일한 높이를 가진다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)은 근접한 제2노드(16)의 모든 경계부를 덮을 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)는 절연층(12)과 접촉된다. FIG. 15B illustrates a memory cell having a combination of the features shown in FIGS. 12A and 14A. As shown in FIG. 15B, the buffer region 24 may be formed between the floating body region 18 and the collector / drain (C / D) to improve multiplication and avalanche generation. In an embodiment, the buffer region 24 is not provided between the floating body region 18 and the emitter / source E / S. In an embodiment, the impurity concentration of the buffer region 24 may be lower than the impurity concentration of the collector / drain (C / D). In an embodiment, intrinsic semiconductor can be used as buffer region 24. In an embodiment, the buffer region 24 may have one impurity concentration of N-, N, or P-. In an embodiment, the buffer region 24 has the same height as the adjacent second node 16. In an embodiment, the buffer region 24 may cover all of the boundaries of the adjacent second node 16. In an embodiment, the buffer region 24 is in contact with the insulating layer 12.

실시예에서, 버퍼 영역(24)은 베이스로부터 콜렉터/드레인(C/D)까지의 정공들의 평균 자유 행로를 증가한다. 평균 자유 행로가 증가함에 의해서 애벌런쉬 발생을 위한 임팩트 이온화가 개선될 수 있다. 이에 따라, 더 많은 전하가 데이터 “1”셀에 저장될 수 있다.In an embodiment, buffer region 24 increases the average free path of holes from the base to the collector / drain (C / D). By increasing the mean free path, impact ionization for avalanche development can be improved. Thus, more charge can be stored in the data “1” cell.

실시예에서, 에미터/소스(E/S)의 불순물 농도는 콜렉터/드레인(C/D)의 불순물 농도보다 높을 수 있다. 실시예에서, 만일 버퍼 영역(24)가 N-라면, L2는 L1보다 길 수 있고, 반면에, 버퍼 영역(24)가 P-라면, L2가 L1보다 작을 수 있다.In an embodiment, the impurity concentration of the emitter / source (E / S) may be higher than the impurity concentration of the collector / drain (C / D). In an embodiment, if buffer region 24 is N-, L2 may be longer than L1, whereas if buffer region 24 is P-, L2 may be less than L1.

도 15b에 도시된 것처럼, 보조 바디 영역(26)은 에미터/소스(E/S)로부터 플로팅 바디 영역(18)으로의 전자 주입 효율을 증가하기 위하여 제공된다. 실시예에서, 보조 바디 영역(26)의 불순물 농도는 플로팅 바디 영역(18)의 불순물 농도보다 낮을 수 있다. 실시예에서, 플로팅 바디 영역(18)은 보조 바디 영역(26)보다 길 수 있다. 실시예에서, 보조 바디 영역(26)은 에미터/소스(E/S)와 접촉된다. As shown in FIG. 15B, an auxiliary body region 26 is provided to increase the electron injection efficiency from the emitter / source (E / S) to the floating body region 18. In an embodiment, the impurity concentration of the auxiliary body region 26 may be lower than the impurity concentration of the floating body region 18. In an embodiment, the floating body region 18 can be longer than the secondary body region 26. In an embodiment, the secondary body region 26 is in contact with the emitter / source E / S.

실시예에서, 보조 바디 영역(26)은 더 많은 정공들이 플로팅 바디 영역(18)로 주입되도록 하고, 베이스 및 콜렉터/드레인(C/D)에 얻어지도록 하고, 이에 따라 더 효과적은 바이폴라 접합 트랜지스터 동작이 일어날 수 있다. 실시예에서, 에미 터/소스(E/S)의 불순물 농도는 콜렉터/드레인(C/D) 및/또는 베이스의 불순물 농도보다 높다.In an embodiment, the auxiliary body region 26 allows more holes to be injected into the floating body region 18 and to be obtained at the base and collector / drain (C / D), thus more effective bipolar junction transistor operation This can happen. In an embodiment, the impurity concentration of the emitter / source (E / S) is higher than the impurity concentration of the collector / drain (C / D) and / or base.

수직 구조의 메모리 셀은 버퍼 영역(24) 및 보조 바디 영역(26)의 레이아웃을 증가함이 없이 구현될 수 있다. 이는 도 13b 및 14b에 도시된 것처럼, 버퍼 영역(24) 및 보조 바디 영역(26)이 수직 방향으로 형성되기 때문이다.The vertical memory cells may be implemented without increasing the layout of the buffer area 24 and the auxiliary body area 26. This is because the buffer region 24 and the auxiliary body region 26 are formed in the vertical direction as shown in Figs. 13B and 14B.

실시예에서, 수직 구조의 메모리 셀은 15b의 특징들을 가질 수 있고, 실시예에서, 수직 구조의 메모리 셀은 SOI기판 또는 도 15a에 도시된 것처럼 일반적인 기판을 가질 수 있다.In an embodiment, the vertical memory cell may have features of 15b, and in an embodiment, the vertical memory cell may have an SOI substrate or a general substrate as shown in FIG. 15A.

도 15c는 도 11a, 12a 및 14a의 특징들을 결합한 실시예의 메모리 셀을 나타내는 것으로, 도 15c에 도시된 것처럼, 소스 라인(SL)이 콜렉터/드레인(C/D)에 연결되고, 비트 라인(BL)이 에미터/소스(E/S)에 연결될 수 있다. 실시예에서, 도 11a에 도시된 것처럼, 게이트(22), 콜렉터/드레인(C/D), 및 에미터/소스(E/S)사이에 중첩이 없다. FIG. 15C illustrates an embodiment memory cell combining the features of FIGS. 11A, 12A and 14A. As shown in FIG. 15C, the source line SL is connected to the collector / drain C / D and the bit line BL. ) May be connected to the emitter / source (E / S). In an embodiment, there is no overlap between gate 22, collector / drain (C / D), and emitter / source (E / S), as shown in FIG. 11A.

도 3에 도시된 것처럼, 센싱 마아진은 데이터 “1”셀과 데이터 “0”셀사이의 드레인과 소스사이의 전압 차(Vds)에 의해서 결정될 수 있다. 센싱 마아진을 증가하기 위하여, 드레인 캐패시턴스(Cd) 또는 소스 캐패시턴스(Cs)에 대하여 게이트 캐패시턴스(Cg)는 감소되어야 한다.결과적으로, 게이트(22) 및 에미터/소스(E/S) 또는 콜렉터/드레인(C/D)사이에 중첩이 없고, 추가적으로, 게이트와 드레인사이의 캐패시턴스(Cgd)가 감소되기 때문에 데이터 “0” 셀을 손상할 수 있는 게이트 유도 드레인 누설 현상이 감소될 수 있다.As shown in FIG. 3, the sensing margin may be determined by the voltage difference Vds between the drain and the source between the data “1” cell and the data “0” cell. In order to increase the sensing margin, the gate capacitance Cg must be reduced with respect to the drain capacitance Cd or the source capacitance Cs. As a result, the gate 22 and the emitter / source E / S or collector / Since there is no overlap between the drains C / D, and in addition, the capacitance Cgd between the gate and the drain is reduced, a gate induced drain leakage phenomenon that may damage the data “0” cell can be reduced.

추가적으로, 감소된 게이트 캐패시턴스(Cg)는 절연층(20)을 더 얇게 만듬에 의해서 보상될 수 있고, 게이트와 바디사이의 커플링 캐패시턴스를 안정화한다. 실시예에서, 게이트 길이(L2)는 플로팅 바디 길이(L1)보다 작다. 이러한 파라메터는 확장성(scalability)을 개선할 수 있다.In addition, the reduced gate capacitance Cg can be compensated for by making the insulating layer 20 thinner, which stabilizes the coupling capacitance between the gate and the body. In an embodiment, the gate length L2 is less than the floating body length L1. These parameters can improve scalability.

센싱 마아진은 데이터 “1” 셀과 데이터 “0”셀사이의 플로팅 바디 영역(18)에 저장된 전하 차이에 따라 달라질 수 있다. 데이터 “1”셀은 데이터 “0” 셀보다 더 많은 전하를 가진다. 이에 따라 데이터 “1” 셀의 바디 전위가 데이터 “0” 셀의 바디 전위보다 높다. 바이폴라 접합 트랜지스터 동작은 데이터 “0”셀보다 데이터 “1”셀에서 보다 빠르게 일어난다. 이는 도 3에 도시된 것처럼, 데이터 “1”셀의 그래프가 데이터 “0”셀의 그래프의 왼쪽에 있기 때문이다.The sensing margin may vary depending on the charge difference stored in the floating body region 18 between the data "1" cell and the data "0" cell. The data "1" cell has more charge than the data "0" cell. Accordingly, the body potential of the data "1" cell is higher than the body potential of the data "0" cell. Bipolar junction transistor operation occurs faster in data “1” cells than in data “0” cells. This is because the graph of the data "1" cell is to the left of the graph of the data "0" cell, as shown in FIG.

결과적으로, 만일 라이트 동작시에 더 많은 전하가 데이터 “1”셀인 플로팅 바디 영역(18)에 저장될 수 있다면, 더 좋은 센싱 마아진을 가질 것이다.As a result, if more charge can be stored in the floating body region 18 which is a data “1” cell during the write operation, it will have a better sensing margin.

추가적으로, 베이스와 콜렉터/드레인(C/D)사이의 정공들의 평균 자유 행로는 도 1a의 평균 자유 행로보다 더 길어질 수 있다. 이에 따라, 애벌런쉬 발생을 위한 임팩트 이온화가 더 빠르게 일어날 수 있다. 결과로서, 더 많은 전하가 데이터 “1”셀에 저장될 수 있다. 실시예에서, 에미터/소스(E/S)의 불순물 농도가 콜렉터/드레인(C/D)의 불순물 농도보다 높을 수 있다.Additionally, the average free path of holes between the base and the collector / drain (C / D) may be longer than the average free path of FIG. 1A. Accordingly, impact ionization for avalanche generation can occur more quickly. As a result, more charge can be stored in data “1” cells. In an embodiment, the impurity concentration of the emitter / source (E / S) may be higher than the impurity concentration of the collector / drain (C / D).

도 15c에 도시된 것처럼, 증배 및 애벌런쉬 발생을 개선하기 위하여, 버퍼 영역(24)가 플로팅 바디 영역(18)과 콜렉터/드레인(C/D)사이에 형성될 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)는 플로팅 바디 영역(18)과 에미터/소스(E/S)사이에 제공 되지 않는다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)의 불순물 농도는 콜렉터/드레인(C/D) 및/또는 플로팅 바디 영역(18)의 불순물 농도보다 낮을 수 있다. 실시예에서, 진성 반도체가 버퍼 영역(24)로 사용될 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)은 근접한 제2노드(16)과 동일한 높이를 가질 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)는 근접한 제2노드(16)의 모든 경계부를 덮을 수 있다. 실시예에서, 버퍼 영역(24)는 절연층(12)와 접촉한다.As shown in FIG. 15C, a buffer region 24 may be formed between the floating body region 18 and the collector / drain (C / D) to improve multiplication and avalanche occurrence. In an embodiment, the buffer region 24 is not provided between the floating body region 18 and the emitter / source E / S. In an embodiment, the impurity concentration of the buffer region 24 may be lower than the impurity concentration of the collector / drain (C / D) and / or floating body region 18. In an embodiment, intrinsic semiconductor may be used as buffer region 24. In an embodiment, the buffer region 24 may have the same height as the adjacent second node 16. In an embodiment, the buffer region 24 may cover all of the boundaries of the adjacent second node 16. In an embodiment, the buffer region 24 is in contact with the insulating layer 12.

실시예에서, 버퍼 영역(24)은 베이스로부터 콜렉터/드레인(C/D)까지의 전자들의 평균 자유 행로를 증가한다. 평균 자유 행로를 증가함에 의해서, 애벌런쉬 발생을 위한 임팩트 이온화가 개선될 수 있다. 이에 따라, 더 많은 전하가 데이터 “1” 셀에 저장될 수 있다.In an embodiment, buffer region 24 increases the average free path of electrons from the base to the collector / drain (C / D). By increasing the average free path, impact ionization for avalanche generation can be improved. Thus, more charge can be stored in the data “1” cell.

실시예에서, 에미터/소스(E/S)의 불순물 농도는 콜렉터/드레인(C/D)의 불순물 농도보다 높을 수 있다. 도 15c에 도시된 것처럼, 보조 바디 영역(26)은 에미터/소스(E/S)로부터 플로팅 바디 영역(18)으로의 전자 주입 효율을 증가하기 위하여 제공된다. 실시예에서, 보조 바디 영역(26)의 불순물 농도는 플로팅 바디 영역(18)의 불순물 농도보다 낮을 수 있다. 실시예에서, 플로팅 바디 영역(18)은 보조 바디 영역(26)보다 길 수 있다. 실시예에서, 보조 바디 영역(26)은 에미터/소스(E/S)와 접촉된다. 실시예에서, 보조 바디 영역(26)은 더 많은 정공들이 플로팅 바디 영역(18)로 주입되도록 하고, 베이스 및 콜렉터/드레인(C/D)에 얻어지도록 하고, 이에 따라 더 효과적은 바이폴라 접합 트랜지스터 동작이 일어날 수 있다. 실시예에서, 에미터/소스(E/S)의 불순물 농도는 콜렉터/드레인(C/D) 및/또는 베이스의 불순 물 농도보다 높다.In an embodiment, the impurity concentration of the emitter / source (E / S) may be higher than the impurity concentration of the collector / drain (C / D). As shown in FIG. 15C, an auxiliary body region 26 is provided to increase the electron injection efficiency from the emitter / source (E / S) to the floating body region 18. In an embodiment, the impurity concentration of the auxiliary body region 26 may be lower than the impurity concentration of the floating body region 18. In an embodiment, the floating body region 18 can be longer than the secondary body region 26. In an embodiment, the secondary body region 26 is in contact with the emitter / source E / S. In an embodiment, the auxiliary body region 26 allows more holes to be injected into the floating body region 18 and to be obtained at the base and collector / drain (C / D), thus more effective bipolar junction transistor operation This can happen. In an embodiment, the impurity concentration of the emitter / source (E / S) is higher than the impurity concentration of the collector / drain (C / D) and / or base.

수직 구조의 메모리 셀은 버퍼 영역(24) 및 보조 바디 영역(26)의 레이아웃을 증가함이 없이 구현될 수 있다. 이는 도 13b 및 14b에 도시된 것처럼, 버퍼 영역(24) 및 보조 바디 영역(26)이 수직 방향으로 형성되기 때문이다. The vertical memory cells may be implemented without increasing the layout of the buffer area 24 and the auxiliary body area 26. This is because the buffer region 24 and the auxiliary body region 26 are formed in the vertical direction as shown in Figs. 13B and 14B.

도 11a 및 14b에 도시된 것처럼, 영역들사이의 경계부는 어떠한 형태를 가질 수 있다.As shown in FIGS. 11A and 14B, the boundary between the regions may have any shape.

실시예에서, 수직 구조의 메모리 셀은 도 15c의 특징들을 가질 수 있고, 수직 구조의 메모리 셀은 SOI기판 또는 도 14b에 도시된 것처럼 일반적인 기판을 가질 수 있다.In an embodiment, the vertical memory cell may have the features of FIG. 15C, and the vertical memory cell may have an SOI substrate or a general substrate as shown in FIG. 14B.

도 16a는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 셀 구조의 평면도를 나타내는 것으로, 도 16a에 도시된 것처럼, 메모리 셀 구조는 제1노드(14)(예를 들면, 에미터/소스(E/S)), 제2노드(16)(예를 들면, 콜렉터/드레인(C/D)), 플로팅 바디 영역(18), 워드 라인(21), 확장 바디 영역(27), 제1콘택(30), 제2콘택(32), 소스 라인(34), 및/또는 비트 라인(36)을 포함한다. 실시예에서, 확장 바디 영역(27)은 워드 라인(21) 하부에 배치될 수 있고, 플로팅 바디 영역(18)의 일측으로부터 신장되어 추가적인 전하 축적 영역으로 사용된다. 실시예에서, 확장 바디 영역(27)은 커패시터가 없는 메모리의 전하 보유 능력을 개선할 수 있다.FIG. 16A illustrates a plan view of a memory cell structure in accordance with an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 16A, the memory cell structure may include a first node 14 (eg, emitter / source (E / S)). ), Second node 16 (e.g., collector / drain (C / D)), floating body region 18, word line 21, extended body region 27, first contact 30, Second contact 32, source line 34, and / or bit line 36. In an embodiment, the extended body region 27 may be disposed under the word line 21 and extend from one side of the floating body region 18 to be used as an additional charge accumulation region. In an embodiment, the extended body region 27 may improve the charge retention capability of the capacitorless memory.

도 16b는 도 16a의 I-I’방향으로 절단한 메모리 셀의 단면도를 나타내는 것으로, 도 16b에 도시된 것처럼, 메모리 셀 구조는 기판(10), 절연층(12), 제1노드(예를 들면, 에미터/소스(E/S)), 제2노드(16)(예를 들면, 콜렉터/드레인(C/D)), 및 플로팅 바디 영역(18)을 포함할 수 있다. 메모리 셀은 제1노드(14) 및 제2노드(16)에 인접한 아이솔레이션 층들(44)을 추가적으로 포함할 수 있다. 메모리 셀은 제1콘택(30) 및 소스 라인(34), 제2콘택(48) 및 비트 라인(36), 게이트 절연층(20) 및 게이트 층(22)을 포함하는 게이트(21), 및 절연층들(42 및 46)을 포함할 수 있다. 도 16b에 도시된 것처럼, L1은 L2보다 크고, 확장 바디 영역(27)은 도 16b에 나타나지 않는다.16B is a cross-sectional view of the memory cell cut along the line II ′ of FIG. 16A. As shown in FIG. 16B, the memory cell structure includes a substrate 10, an insulating layer 12, and a first node (eg For example, it may include an emitter / source (E / S), a second node 16 (eg, collector / drain (C / D)), and a floating body region 18. The memory cell may further include isolation layers 44 adjacent to the first node 14 and the second node 16. The memory cell includes a gate 21 including a first contact 30 and a source line 34, a second contact 48 and a bit line 36, a gate insulating layer 20 and a gate layer 22, and Insulating layers 42 and 46 may be included. As shown in FIG. 16B, L1 is greater than L2 and the extended body region 27 does not appear in FIG. 16B.

도 16c는 도 16a의 II-II’방향으로 절단한 경우의 메모리 셀의 단면도를 나타내는 것으로, 도 16c는 기판(10), 절연층(12), 플로팅 바디 영역(18), 확장 바디 영역(27), 아이솔레이션 층들(44), 게이트(21), 절연층들(42 및 46), 및 비트 라인(36)을 나타내고, 확장 바디 영역(27)은 플로팅 바디 영역(18)의 확장으로서 도 16c에 도시되어 있다.FIG. 16C is a cross-sectional view of the memory cell when cut in the direction II-II 'of FIG. 16A, and FIG. 16C is a substrate 10, an insulating layer 12, a floating body region 18, and an extended body region 27. ), Isolation layers 44, gate 21, insulating layers 42 and 46, and bit line 36, and the extension body region 27 is shown in FIG. 16C as an extension of the floating body region 18. Is shown.

도 16a 내지 16c의 확장 바디 영역(27)은 도 11a 내지 15c에서 상술한 특징들의 전부 또는 일부와 결합하여 이용될 수 있다.The extended body region 27 of FIGS. 16A-16C may be used in combination with all or some of the features described above in FIGS. 11A-15C.

추가적으로, 도 17에 도시된 것처럼, 정공 저장기(140)가 플로팅 바디 영역(18)아래에 형성될 수 있다. 정공 저장기(140)는 절연층(12)내에 매몰될 수 있다. 정공 저장기(140)는 실리콘(Si)보다 높은 원자가 전자대(valence band)를 가질 수 있다. 예를 들면, 정공 저장기(140)는 Ge, Si-Ge, Al-Sb, 및 Ga-Sb중 하나를 포함할 수 있다. 정공 저장기(140)의 원자가 전자대가 실리콘의 원자가 전자대보다 높기 때문에, 정공들은 정공 저장기(140)에 더 쉽게 축적될 수 있다. 정공 보유기(140)는 에미터/소스(E/S) 및 콜렉터/드레인(C/D)와 분리될 수 있고, 이에 따라, 데이터 보유 특성이 접합 누설 전류를 감소함에 의해서 개선될 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 커패시터가 없는 메모리는 개선된 데이터 보유 특성을 가질 수 있다. 정공 저장기에 관한 추가적인 상세한 설명은 2007년 12월 27일자로 “커패시터가 없는 동적 반도체 메모리 장치 및 이 장치를 제조하는 방법”이라는 제목으로 출원된 미국 출원 번호 12/005,399를 참조하기 바란다. Additionally, as shown in FIG. 17, a hole reservoir 140 may be formed below the floating body region 18. The hole reservoir 140 may be embedded in the insulating layer 12. The hole reservoir 140 may have a valence band higher than that of silicon (Si). For example, the hole reservoir 140 may include one of Ge, Si-Ge, Al-Sb, and Ga-Sb. Because the valence electron band of the hole reservoir 140 is higher than the valence electron band of silicon, holes can be more easily accumulated in the hole reservoir 140. The hole retainer 140 can be separated from the emitter / source (E / S) and the collector / drain (C / D), so that data retention characteristics can be improved by reducing the junction leakage current. Thus, a capacitorless memory according to an embodiment may have improved data retention characteristics. For further details on the hole reservoir, see US application number 12 / 005,399 filed Dec. 27, 2007 entitled “Capacitorless Dynamic Semiconductor Memory Devices and Methods of Manufacturing the Device”.

또한, 벌크 실리콘 기판에 기초한 일반적인 CMOS기술이 40nm보다 짧은 게이트 채널 길이에서 치명적인 쇼트 채널 효과(short channel effect)를 나타낸다. 일반적인 MOS 장치들의 한계로 인하여, 핀 전계 효과 트랜지스터(FinFET; Fin Field Effect Transistor) 장치의 분야에서 활발한 연구가 이루어지고 있다. In addition, general CMOS technology based on bulk silicon substrates exhibits a critical short channel effect at gate channel lengths shorter than 40 nm. Due to the limitations of general MOS devices, active research is being conducted in the field of Fin Field Effect Transistor (FinFET) devices.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 셀 구조를 나타내고 있다. 도 18에 도시된 핀 전계 효과 트랜지스터 메모리 셀은 기판(10)상의 절연층(12)에 제조된다. 핀 전계 효과 트랜지스터 메모리 셀은 제1노드(14), 제2노드(16) 및/또는 플로팅 바디 영역(18)을 가지는 절연층(12)상의 실리콘 패턴을 포함한다. 핀 전계 효과 트랜지스터 메모리 셀은 게이트 절연층(20) 및 게이트(22)를 추가적으로 포함한다. 게이트(22)는 플로팅 바디 영역(18)을 둘러싸고 있으며, 게이트 절연층(20)과 게이트(22)는 플로팅 바디 영역(18)의 모든 면 또는 2개이상의 부분의 면들에 접촉될 수 있다. 도 18에 도시된 것처럼, 게이트 절연층(20)과 게이트(22)는 플로팅 바디 영역(18)의 3개 부분의 면들에 접촉되어 있다.18 illustrates a memory cell structure according to an embodiment of the present invention. The pin field effect transistor memory cell shown in FIG. 18 is fabricated in the insulating layer 12 on the substrate 10. The fin field effect transistor memory cell includes a silicon pattern on an insulating layer 12 having a first node 14, a second node 16, and / or a floating body region 18. The fin field effect transistor memory cell further includes a gate insulating layer 20 and a gate 22. The gate 22 surrounds the floating body region 18, and the gate insulating layer 20 and the gate 22 may contact all surfaces or surfaces of two or more portions of the floating body region 18. As shown in FIG. 18, the gate insulating layer 20 and the gate 22 are in contact with the faces of three portions of the floating body region 18.

실시예에서, 도 18에 도시된 것처럼, 게이트(22) 및 제1노드(14) 또는 제2노드(16)사이의 중첩은 없다. 즉, 게이트 길이(L2)는 도 11a에 도시된 것처럼, 플로 팅 바디 길이(L1)보다 짧을 수 있다. 다른 실시예로, 게이트(22)가 제1노드(14) 및 제2노드(16)의 하나이상에 중첩될 수 있다.In an embodiment, as shown in FIG. 18, there is no overlap between the gate 22 and the first node 14 or the second node 16. That is, the gate length L2 may be shorter than the floating body length L1, as shown in FIG. 11A. In another embodiment, the gate 22 may overlap one or more of the first node 14 and the second node 16.

마찬가지로, 상술한 실시예에서 제시된 버퍼 영역(24) 및/또는 보조 바디 영역(26)이 도 18의 핀 전계 효과 트랜지스터과 결합하여 사용될 수 있다.Similarly, the buffer region 24 and / or auxiliary body region 26 presented in the above embodiments can be used in combination with the fin field effect transistor of FIG. 18.

도 19는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 셀 구조를 나타내는 것으로, 도 19의 메모리 셀 구조는 도 18의 메모리 셀 구조와 동일한 구조를 가진다. 다만, 플로팅 바디 영역(18)의 상부 및 게이트 구조(20및 22)의 하부에 확장 바디 영역(27)을 포함하는 것이 상이하다. 게이트 구조(20 및 22)는 플로팅 바디 영역(18) 및 확장 바디 영역(27)을 둘러싸고 있다. 추가적인 전하 저장 영역으로 기능하는 확장 바디 영역(27)은 메모리 장치의 전하 보유 능력을 개선할 수 있다. 실시예에서, 도 18에 도시된 것처럼, 메모리 장치는 제1노드(14)와 제2노드(16)사이에 버퍼 영역(24) 및/또는 보조 바디 영역(26)을 포함할 수 있다.19 illustrates a memory cell structure according to an embodiment of the present invention, in which the memory cell structure of FIG. 19 has the same structure as that of FIG. 18. However, it is different that the expansion body region 27 is included above the floating body region 18 and below the gate structures 20 and 22. Gate structures 20 and 22 surround floating body region 18 and extended body region 27. Extended body region 27, which functions as an additional charge storage region, may improve the charge retention capability of the memory device. In an embodiment, as shown in FIG. 18, the memory device may include a buffer region 24 and / or an auxiliary body region 26 between the first node 14 and the second node 16.

비록 실시예들이 상술되었지만, 이러한 실시예들은 다양한 방법으로 변경될 수 있다. 도 11a 내지 도 19와 결합하여 변경 및/또는 대체가 도 1a 내지 10에 도시된 실시예에 적용될 수 있다. 본 명세서는 많은 다른 특징들을 가지는 많은 다양한 실시예를 공개하고 있으며, 이러한 특징들 각각이 다양하게 결합되어 사용될 수 있다.Although embodiments have been described above, these embodiments can be modified in various ways. Modifications and / or substitutions in conjunction with FIGS. 11A-19 may be applied to the embodiment shown in FIGS. 1A-10. The specification discloses many different embodiments having many different features, and each of these features can be used in various combinations.

도 20은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 시스템을 나타내는 것으로, 도 20에 도시된 것처럼, 메모리 시스템은 메모리 제어기(1800) 및 커패시터가 없는 메모리 장치(1802)를 포함한다. 실시예에서, 커패시터가 없는 메모리 장치(1802)는 도 4, 7 및 10에서 상술한 메모리들의 하나일 수 있다. 또한, 메모리 제어기(1800)는 집적 회로, 예를 들면, 다른 특정 기능을 수행하는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 그래픽 제어기내에 포함될 수 있다.20 illustrates a memory system according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 20, the memory system includes a memory controller 1800 and a memory device 1802 without a capacitor. In an embodiment, the capacitorless memory device 1802 may be one of the memories described above in FIGS. 4, 7 and 10. In addition, the memory controller 1800 may be included in an integrated circuit, for example, a central processing unit (CPU) or graphics controller that performs other specific functions.

도 20에 도시된 것처럼, 메모리 제어기(1800)는 메모리 장치(1802)로 명령들(CMD) 및 어드레스(ADDR)을 제공하고, 메모리 제어기(1800)와 메모리 장치(1802)는 데이터(DATA)를 양방향으로 주고 받는다.As shown in FIG. 20, the memory controller 1800 provides commands CMD and an address ADDR to the memory device 1802, and the memory controller 1800 and the memory device 1802 store data DATA. Send and receive in both directions.

메모리 제어기(1800)는 레지스터(211)를 포함할 수 있고, 메모리 장치(1802)는 레지스터(221)을 포함할 수 있다. 레지스터들(211, 221) 각각은 메모리 장치(1802)가 블록 리프레쉬 모드 또는 부분 리프레쉬 모드로 동작하는지를 나타내는 정보를 저장할 수 있다. 또한, 만일 메모리(1802)가 부분 리프레쉬 모드로 결정된다면, 레지스터들(211, 221) 각각은 부분 리프레쉬 모드에서 한번에 활성화되는 소스 라인들 및 비트 라인들의 수를 저장할 수 있다.The memory controller 1800 may include a register 211, and the memory device 1802 may include a register 221. Each of the registers 211 and 221 may store information indicating whether the memory device 1802 operates in a block refresh mode or a partial refresh mode. Also, if memory 1802 is determined to be in partial refresh mode, each of registers 211 and 221 may store the number of source lines and bit lines that are activated at one time in the partial refresh mode.

도 21에 도시된 것처럼, 실시예에서, 커패시터가 없는 메모리 장치(1802)는 메모리 용량을 증가하기 위한 복수개의 커패시터가 없는 메모리 장치들(1802), 예를 들면, x개의 메모리 장치들(18021 ~ x) (x는 1이상의 정수)을 포함하는 메모리 모듈일 수 있다.As shown in FIG. 21, in an embodiment, the capacitorless memory device 1802 is a plurality of capacitorless memory devices 1802, eg, x memory devices 1802 1 , for increasing memory capacity. x may be a memory module including (x is an integer of 1 or more).

실시예에서, 메모리 모듈(1804)은 레지스터(231), 예를 들면, 캐스 레이턴스(CL), 시간(tRCD; RAS부터 CAS까지의 지연 시간), 부분 리프레쉬 모드 또는 블록 리프레쉬 모드를 지정하는 식별 정보, 및/또는 부분 리프레쉬 동작 동안 한번에 리 프레쉬되는 소스 라인들의 수 및/또는 비트 라인들의 수를 저장하는 EEPROM을 포함할 수 있다.In an embodiment, memory module 1804 identifies registers 231, for example, a cascade latency (CL), time tRCD (delay time from RAS to CAS), partial refresh mode, or block refresh mode. EEPROM that stores information, and / or the number of source lines and / or the number of bit lines that are refreshed at one time during a partial refresh operation.

실시예에서, 메모리 제어기(1800)는 메모리 시스템이 온된 후 메모리 모듈(1804)의 레지스터(231)로부터 저장된 값을 리드하고, 메모리 제어기(1800)의 레지스터(211)에 리드된 값을 라이트한다. 이에 따라, 모드 레지스터 설정(MRS) 명령을 사용하여 메모리 모듈(1804)의 대응하는 메모리 장치들(18021 ~ x) 각각의 레지스터(2211 ~ x)에 하나이상의 값을 라이트한다. 예를 들면, 메모리 제어기(1800)은 블록 리프레쉬 모드 및 부분 리프레쉬 모드중 하나를 결정하기 위하여 MRS명령을 제공하고, 리프레쉬 동작시에 리프레쉬 명령을 제공할 수 있다. 부분 리프레쉬 모드로 결정되면, 모드 레지스터 설정 명령은 메모리 장치(18011 ~ x)내에 리프레쉬 동작시에 한번에 활성화되어야 하는 소스 라인들(또는 비트 라인들)의 수를 포함할 수 있다.In an embodiment, the memory controller 1800 reads the stored value from the register 231 of the memory module 1804 after the memory system is turned on, and writes the value read into the register 211 of the memory controller 1800. Accordingly, one or more values are written to the registers 221 1 to x of the corresponding memory devices 1802 1 to x of the memory module 1804 using the mode register set (MRS) command. For example, the memory controller 1800 may provide an MRS command to determine one of a block refresh mode and a partial refresh mode, and may provide a refresh command in a refresh operation. When determined as the partial refresh mode, the mode register setting command may include the number of source lines (or bit lines) that must be activated at a time in a refresh operation in the memory devices 1801 1 to x .

메모리 제어기(1800)내의 레지스터(211) 및 메모리 장치(18011 ~ x)내의 레지스터들(2211 ~ x)은 메모리 시스템이 파워 업 또는 리셋될 때 일어나는 초기화 과정의 부분으로서 설정될 수 있다.The register in the memory controller register 211 and a memory device (1801 1 ~ x) in the (1800) (221 1 ~ x ) may be set as part of the initialization process, which occurs as the memory system is powered up or reset.

도 22a는 종래의 메모리 시스템의 일반적인 동작 타이밍도를 나타내는 것으로, 도 22a에 도시된 것처럼, 클럭 신호(CLK)에 따라, 종래의 메모리 제어기는 로우 어드레스에 따라 지정된 워드 라인을 활성화하기 위하여 로우 어드레스(R-ADDR) 와 함께 액티브 명령(ACT)을 제공할 수 있다. 시간(tRCD) 후에, 메모리 제어기(1800)가 라이트 명령(WR), 컬럼 어드레스(C-ADDR), 라이트 데이터(WD)을 발생하고, 메모리 장치(18011 ~ x)는 로우 어드레스(R-ADDR)과 컬럼 어드레스(C-ADDR)에 의해서 지정된 메모리 셀에 라이트 데이터(WR)를 라이트한다. 로우 어드레스(R-ADDR)에 의해서 활성화된 워드 라인에 연결된 메모리 셀로부터 리드 동작시에, 메모리 제어기(1800)는 컬럼 어드레스(C-ADDR)와 함께 리드 명령(RD)을 발생하고, 메모리 장치(18011 ~ x)로부터 리드 데이터(RD)가 리드된다. 만일 리드 명령(RE)이 동일 로우 어드레스가 아니라면, 메모리 제어기(1800)는 리드 명령을 위하여 다른 액티브 명령(ACT)을 발생해야한다. FIG. 22A illustrates a general operation timing diagram of a conventional memory system. As shown in FIG. 22A, in accordance with a clock signal CLK, a conventional memory controller generates a row address in order to activate a word line designated according to a row address. In addition to the R-ADDR, an active command ACT may be provided. After the time tRCD, the memory controller 1800 generates a write command WR, a column address C-ADDR, and write data WD, and the memory devices 1801 1 to x have a row address R-ADDR. ) And the write data WR is written to the memory cell designated by the column address C-ADDR. In a read operation from a memory cell connected to a word line activated by the row address R-ADDR, the memory controller 1800 generates a read command RD together with the column address C-ADDR and generates a memory device ( Read data RD is read from 1801 1 to x . If the read command RE is not the same row address, the memory controller 1800 must generate another active command ACT for the read command.

도 22b는 도 20 및 도 21에 따른 메모리 시스템의 동작 타이밍도를 나타내는 것으로, 도 22b에 도시된 것처럼, 메모리 제어기(1800)가 워드 라인 활성화 명령(ACT)을 발생할 필요가 없다. 대신에, 메모리 제어기(1800)가 활성화되는 워드 라인을 지정하는 로우 어드레스와 활성화되는 워드 라인에 연결된 커패시터가 없는 메모리 셀을 선택하는 컬럼 어드레스를 포함하는 어드레스(ADDR)와 함께 라이트 명령(WR)을 출력할 수 있다. 커패시터가 없는 메모리 셀은 상술한 실시예의 메모리 셀일 수 있다.FIG. 22B illustrates an operation timing diagram of the memory system according to FIGS. 20 and 21. As illustrated in FIG. 22B, the memory controller 1800 does not need to generate a word line activation command ACT. Instead, the memory controller 1800 issues a write command WR with an address ADDR comprising a row address specifying the word line to be activated and a column address to select a memory cell without a capacitor connected to the word line to be activated. You can print The memory cell without the capacitor may be the memory cell of the embodiment described above.

추가적으로, 메모리 제어기(1800)는 액티브 명령(ACT)없이 로우 어드레스와 컬럼 어드레스를 포함하는 어드레스(ADDR)와 함께 리드 명령(RE)을 출력할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 시스템은 종래의 메모리 장치들처 럼 시간(tRCD)가 요구되지 않는다. 그래서, 종래의 메모리 시스템보다 고속 동작 시스템을 구현하는 것이 가능하다. 추가적으로, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 제어기(1800)는 로우 어드레스와 컬럼 어드레스를 한꺼번에 출력하기 때문에 제어가 단순화되고 구현이 용이할 수 있다. 종래의 메모리 제어기는 로우 어드레스와 컬럼 어드레스를 출력하기 위하여 분리된 제어가 필요하였다.In addition, the memory controller 1800 may output the read command RE together with the address ADDR including the row address and the column address without the active command ACT. Accordingly, the memory system according to the embodiment of the present invention does not require the time tRCD as in the conventional memory devices. Thus, it is possible to implement a faster operating system than a conventional memory system. In addition, since the memory controller 1800 outputs the row address and the column address at the same time, the control may be simplified and easy to implement. Conventional memory controllers require separate control to output row addresses and column addresses.

도 22b에 도시된 것처럼, 실시예에서, 메모리 제어기는 블록 리프레쉬 모드 및 부분 리프레쉬 모드의 하나를 선택하기 위하여 모드 설정 레지스터 명령(MRS)을 발생할 수 있고, 만일 부분 리프레쉬 모드가 선택된다면, 모드 설정 레지스터 명령(MRS)은 부분 리프레쉬 동작동안 한번에 활성화되는 소스 라인들(SL) 또는 비트 라인들(BL)의 수를 포함할 수 있다. 메모리 제어기(1800)는 모드 레지스터 설정 명령(MRS) 이후에 리프레쉬 명령(REF)을 발생할 수 있다.As shown in Fig. 22B, in an embodiment, the memory controller may generate a mode setting register command (MRS) to select one of the block refresh mode and the partial refresh mode, and if the partial refresh mode is selected, the mode setting register. The command MRS may include the number of source lines SL or bit lines BL that are activated at one time during the partial refresh operation. The memory controller 1800 may generate a refresh command REF after the mode register setting command MRS.

도 20 내지 도 22b와 결합하여 상술한 변경 및/또는 대체는 도 1A 내지 10 또는 11a 내지 19에 도시된 실시예에 적용될 수 있다. 본 명세서는 많은 다른 특징들을 가지는 많은 실시예를 공개하고 있으며, 이러한 특징들 각각은 결합하여 사용될 수 있다.The changes and / or substitutions described above in conjunction with FIGS. 20-22B may be applied to the embodiment shown in FIGS. 1A-10 or 11A-19. The specification discloses many embodiments with many different features, each of which may be used in combination.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand that you can.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 수평 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀을 나타내는 것이다.1A illustrates a capacitorless memory cell of a horizontal structure in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 수직 구조의 커패시터가 없는 메모리 셀을 나타내는 것이다.1B illustrates a memory cell without a capacitor having a vertical structure in accordance with an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 커패시터가 없는 메모리 셀의 등가도를 나타내는 것이다.2 shows an equivalent diagram of a memory cell without a capacitor according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 커패시터가 없는 메모리 셀의 DC특성을 나타내는 것이다.3 illustrates a DC characteristic of a memory cell without a capacitor according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분리된 소스 라인 구조를 가지는 메모리 장치를 나타내는 것이다.4 illustrates a memory device having a separate source line structure in accordance with an embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 메모리 장치의 하나의 로우에 대한 동작을 설명하기 위한 동작 타이밍도이다.FIG. 5 is an operation timing diagram for describing an operation of one row of the memory device of FIG. 4.

도 6은 도 4의 메모리 장치의 하나의 셀에 대한 동작을 설명하기 위한 동작 타이밍도이다.6 is an operation timing diagram for describing an operation of one cell of the memory device of FIG. 4.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공통 소스 라인 구조를 가지는 메모리 장치를 나타내는 것이다.7 illustrates a memory device having a common source line structure according to an embodiment of the present invention.

도 8은 도 7의 메모리 장치의 하나의 로우에 대한 동작을 설명하기 위한 동작 타이밍도이다.FIG. 8 is an operation timing diagram for describing an operation of one row of the memory device of FIG. 7.

도 9는 도 7의 메모리 장치의 하나의 셀에 대한 동작을 설명하기 위한 동작 타이밍도이다.FIG. 9 is an operation timing diagram for describing an operation of one cell of the memory device of FIG. 7.

도 10은 본 발명의 다른 실시예의 메모리 장치를 나타내는 것이다.Figure 10 shows a memory device of another embodiment of the present invention.

도 11a, b는 본 발명의 실시예에 따른 커패시터가 없는 메모리 셀의 구조를 나타내는 것이다.11A and 11B illustrate the structure of a memory cell without a capacitor according to an embodiment of the present invention.

도 12a, b는 본 발명의 실시예에 따른 커패시터가 없는 메모리 셀의 구조를 나타내는 것이다.12A and 12B illustrate the structure of a memory cell without a capacitor according to an embodiment of the present invention.

도 13a, b는 본 발명의 실시예에 따른 커패시터가 없는 메모리 셀의 구조를 나타내는 것이다.13A and 13B illustrate the structure of a capacitorless memory cell according to an embodiment of the present invention.

도 14a, b는 본 발명의 실시예에 따른 커패시터가 없는 메모리 셀의 구조를 나타내는 것이다.14A and 14B illustrate the structure of a memory cell without a capacitor according to an embodiment of the present invention.

도 15a, b, c는 본 발명의 실시예에 따른 커패시터가 없는 메모리 셀의 구조를 나타내는 것이다.15a, b, and c illustrate a structure of a capacitorless memory cell according to an embodiment of the present invention.

도 16a는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 셀 구조의 평면도를 나타내는 것이다.16A illustrates a top view of a memory cell structure in accordance with an embodiment of the present invention.

도 16b는 도 16a의 I-I’방향으로 절단한 경우의 단면도를 나타내는 것이다.FIG. 16B is a cross-sectional view when cut along the line II ′ of FIG. 16A.

도 16c는 도 16a의 II-II’방향으로 절단한 경우의 단면도를 나타내는 것이다.FIG. 16C is a cross-sectional view when cut in the direction II-II ′ of FIG. 16A.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 커패시터가 없는 메모리 셀의 단면도를 나타내는 것이다.Figure 17 illustrates a cross-sectional view of a memory cell without a capacitor in accordance with an embodiment of the present invention.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 핀 전계 효과 트랜지스터 구조를 가지는 메모리 셀을 나타내는 것이다.18 illustrates a memory cell having a fin field effect transistor structure according to an embodiment of the present invention.

도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 핀 전계 효과 트랜지스터 구조를 가지는 메모리 셀을 나타내는 것이다.19 illustrates a memory cell having a fin field effect transistor structure according to another embodiment of the present invention.

도 20은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 시스템을 나타내는 것이다.20 illustrates a memory system according to an embodiment of the present invention.

도 21은 본 발명의 실시예에 따른 메모리 시스템을 나타내는 것이다.21 illustrates a memory system according to an embodiment of the present invention.

도 22a는 종래의 메모리 시스템의 동작 타이밍도를 나타내는 것이다.22A shows an operation timing diagram of a conventional memory system.

도 22b는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 시스템의 동작 타이밍도를 나타내는 것이다.22B illustrates an operation timing diagram of a memory system according to an embodiment of the present invention.

Claims (56)

복수개의 메모리 셀들을 구비하고, 상기 복수개의 메모리 셀들 각각이 적어도 하나의 비트 라인, 적어도 하나의 소스 라인 및 적어도 하나의 워드 라인 각각에 연결된 제1노드, 제2노드 및 게이트 노드를 가지는 플로팅 바디 트랜지스터를 구비하는 메모리 어레이; 및A floating body transistor having a plurality of memory cells, each of the plurality of memory cells having a first node, a second node, and a gate node connected to at least one bit line, at least one source line, and at least one word line, respectively. A memory array having a; And 상기 적어도 하나의 소스 라인 및 상기 적어도 하나의 비트 라인중 하나를 선택함에 의해서 리프레쉬 명령에 응답하여 리프레쉬 동작을 수행하도록 제어하는 제어부를 구비하고, And a controller configured to perform a refresh operation in response to a refresh command by selecting one of the at least one source line and the at least one bit line, 만일 상기 선택된 라인에 연결된 메모리 셀에 제1데이터가 저장되면, 바이폴라 접합 동작에 의해서 유발되는 제1전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.If the first data is stored in the memory cell connected to the selected line, the first current caused by the bipolar junction operation flows. 제1항에 있어서, 만일 상기 선택된 라인에 연결된 상기 메모리 셀에 제2데이터가 저장되면, 상기 바이폴라 접합 동작에 의해서 유발되는 전류가 흐르지 않는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.2. The memory device of claim 1, wherein if the second data is stored in the memory cell connected to the selected line, no current caused by the bipolar junction operation flows. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 메모리 셀들 각각은 상기 제1노드와 상기 제2노드사이에 플로팅 바디 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.The memory device of claim 1, wherein each of the plurality of memory cells includes a floating body region between the first node and the second node. 제1항에 있어서, 상기 플로팅 바디 영역은 플로팅 바디 길이를 가지고, 상기 게이트는 게이트 길이를 가지며, 상기 플로팅 바디 길이가 상기 게이트 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 메모리 장치. The memory device of claim 1, wherein the floating body region has a floating body length, the gate has a gate length, and the floating body length is shorter than the gate length. 제1항에 있어서, 상기 소스 라인들의 수는 상기 비트 라인들의 수와 동일한 것을 특징으로 하는 메모리 장치.The memory device of claim 1, wherein the number of source lines is equal to the number of bit lines. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 소스 라인과 상기 적어도 하나의 비트 라인으로 인가되는 전압과 상기 적어도 하나의 워드 라인으로 인가되는 전압사이의 차이는 바이폴라 접합 동작을 유도하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.6. The memory device of claim 5, wherein a difference between the voltage applied to the at least one source line and the at least one bit line and the voltage applied to the at least one word line induces a bipolar junction operation. . 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 적어도 하나의 소스 라인 및 상기 적어도 하나의 워드 라인을 제어하기 위한 로우 제어부와 상기 적어도 하나의 비트 라인을 제어하기 위한 컬럼 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.The memory device of claim 1, wherein the controller comprises a row controller for controlling the at least one source line and the at least one word line, and a column controller for controlling the at least one bit line. . 제1항에 있어서, 상기 소스 라인의 수는 상기 비트 라인의 수보다 작은 것을 특징으로 하는 메모리 장치.The memory device of claim 1, wherein the number of source lines is smaller than the number of bit lines. 제8항에 있어서, 상기 비트 라인 방향으로 인접한 메모리 셀들은 상기 적어도 하나의 소스 라인들의 하나를 공유하고, 상기 제어부는 상기 적어도 하나의 워 드 라인을 추가적으로 제어함에 의해서 상기 리프레쉬 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.The method of claim 8, wherein the memory cells adjacent in the bit line direction share one of the at least one source line, and the controller performs the refresh operation by additionally controlling the at least one word line. Memory device. 복수개의 메모리 셀들을 구비하고, 상기 복수개의 메모리 셀들 각각이 적어도 하나의 비트 라인, 적어도 하나의 소스 라인 및 적어도 하나의 워드 라인 각각에 연결된 제1노드, 제2노드 및 게이트 노드를 가지는 플로팅 바디 트랜지스터를 구비하는 메모리 어레이; 및A floating body transistor having a plurality of memory cells, each of the plurality of memory cells having a first node, a second node, and a gate node connected to at least one bit line, at least one source line, and at least one word line, respectively. A memory array having a; And 데이터 정보에 따라 상기 적어도 하나의 비트 라인에 비트 라인 라이트 전압을 인가하고, 적어도 하나의 소스 라인에 소스 라인 라이트 전압을 인가하고, 적어도 하나의 워드 라인에 워드 라인 라이트 전압을 인가함에 의해서 라이트 동작을 수행하도록 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치. The write operation is performed by applying a bit line write voltage to the at least one bit line, applying a source line write voltage to at least one source line, and applying a word line write voltage to at least one word line according to data information. And a control unit for controlling to perform the memory device. 제10항에 있어서, 상기 소스 라인 라이트 전압은 상기 비트 라인 라이트 전압 및 상기 워드 라인 라이트 전압보다 큰 것을 특징으로 하는 메모리 장치.The memory device of claim 10, wherein the source line write voltage is greater than the bit line write voltage and the word line write voltage. 제11항에 있어서, 상기 워드 라인 라이트 전압에 대한 상기 소스 라인 라이트 전압과 상기 비트 라인 라이트 전압사이의 차이가 상기 데이터 정보에 따라 바이폴라 접합 동작을 유도하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.12. The memory device of claim 11, wherein a difference between the source line write voltage and the bit line write voltage with respect to the word line write voltage induces a bipolar junction operation according to the data information. 제10항에 있어서, 상기 제어부는 적어도 하나의 워드 라인으로 워드 라인 유 지 전압을 인가하고, 적어도 하나의 소스 라인으로 소스 라인 유지 전압을 인가하고, 이 후, 적어도 하나의 비트 라인으로 비트 라인 유지 전압을 인가함에 의해서 에 의해서 라이트 동작을 수행함에 의해서 라이트 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.The method of claim 10, wherein the control unit applies a word line holding voltage to at least one word line, applies a source line holding voltage to at least one source line, and then holds the bit line as at least one bit line. And performing a write operation by applying a voltage to the memory device. 제10항에 있어서, 상기 제어부는 적어도 하나의 워드 라인으로 적어도 2개의 전압 레벨을 인가함에 의해서 라이트 동작, 리드 동작 및 리프레쉬 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.The memory device of claim 10, wherein the controller performs a write operation, a read operation, and a refresh operation by applying at least two voltage levels to at least one word line. 제10항에 있어서, 상기 소스 라인들의 수는 상기 워드 라인들의 수와 동일한 것을 특징으로 하는 메모리 장치.The memory device of claim 10, wherein the number of source lines is equal to the number of word lines. 제10항에 있어서, 상기 소스 라인들의 수가 상기 워드 라인들의 수보다 작은 것을 특징으로 하는 메모리 장치.The memory device of claim 10, wherein the number of the source lines is smaller than the number of the word lines. 기판, 절연체, 및 실리콘 층을 구비하고, 상기 실리콘 층은 불순물 주입된 제1 및 제2노드들, 플로팅 바디 영역, 및 상기 제1 및 제2노드들중 하나와 상기 플로팅 바디 영역사이의 버퍼 영역을 구비하고, 상기 버퍼 영역은 상기 인접 노드 또는 상기 플로팅 바디 영역의 불순물 농도보다 낮은 불순물 농도를 가지고, 상기 버퍼 영역은 상기 제1 및 제2노드들중 하나의 모든 경계부를 덮는 절연체 상 실리콘; 및A substrate, an insulator, and a silicon layer, the silicon layer having impurity implanted first and second nodes, a floating body region, and a buffer region between one of the first and second nodes and the floating body region. Wherein the buffer region has an impurity concentration lower than that of the adjacent node or the floating body region, and the buffer region comprises: silicon on insulator covering all boundary portions of one of the first and second nodes; And 상기 실리콘 층 상부의 게이트 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.And a gate structure over the silicon layer. 제17항에 있어서, 상기 버퍼 영역은 상기 제1 및 제2노드들중 하나와 동일한 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.18. The memory cell structure of claim 17, wherein the buffer region has the same height as one of the first and second nodes. 제17항에 있어서, 상기 버퍼 영역은 상기 절연체와 접촉되는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.18. The memory cell structure of claim 17, wherein the buffer region is in contact with the insulator. 기판, 절연체, 및 실리콘 층을 구비하고, 상기 실리콘 층은 불순물 주입된 제1 및 제2노드들, 상기 제1노드 및 제2노드들사이의 플로팅 바디 길이를 가지는 플로팅 바디 영역, 및 상기 제1 및 제2노드들중 하나와 상기 플로팅 바디 영역사이의 버퍼 영역을 구비하고, 상기 버퍼 영역은 상기 인접 노드 또는 상기 플로팅 바디 영역의 불순물 농도보다 낮은 불순물 농도를 가지는 절연체 상 실리콘; 및A substrate, an insulator, and a silicon layer, said silicon layer having a doped implanted first and second nodes, a floating body region having a floating body length between said first and second nodes, and said first layer And a buffer region between one of the second nodes and the floating body region, wherein the buffer region has an impurity concentration lower than an impurity concentration of the adjacent node or the floating body region; And 상기 실리콘 층 상부에 게이트 길이를 가지는 게이트 구조를 구비하고,A gate structure having a gate length on the silicon layer, 상기 플로팅 바디 길이가 상기 게이트 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.And the floating body length is greater than the gate length. 기판, 절연체, 및 실리콘 층을 구비하고, 상기 실리콘 층은 불순물 주입된 에미터/소스 및 콜렉터/드레인, 플로팅 바디 영역, 및 상기 에미터/소스와 상기 플로팅 바디 영역사이의 보조 바디 영역을 구비하고, 상기 보조 바디 영역이 상기 플로팅 바디 영역의 불순물 농도보다 낮은 불순물 농도를 가지는 절연체 상 실리콘; 및A substrate, an insulator, and a silicon layer, the silicon layer having an impurity implanted emitter / source and collector / drain, a floating body region, and an auxiliary body region between the emitter / source and the floating body region; Silicon on an insulator, wherein the auxiliary body region has an impurity concentration lower than that of the floating body region; And 상기 실리콘 층 상부의 게이트 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.And a gate structure over the silicon layer. 제21항에 있어서, 상기 보조 바디 영역이 상기 에미터/소스를 덮는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.22. The memory cell structure of claim 21, wherein said auxiliary body region covers said emitter / source. 제21항에 있어서, 상기 플로팅 바디 영역이 상기 보조 바디 영역보다 긴 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.22. The memory cell structure of claim 21, wherein the floating body region is longer than the auxiliary body region. 기판, 절연체, 및 실리콘 층을 구비하고, 상기 실리콘 층은 불순물 주입된 제1 및 제2노드들, 플로팅 바디 영역, 및 상기 플로팅 바디 영역에 인접한 확장 바디 영역을 구비하는 절연체 상 실리콘; 및A silicon on insulator having a substrate, an insulator, and a silicon layer, said silicon layer having impurity implanted first and second nodes, a floating body region, and an extended body region adjacent said floating body region; And 상기 실리콘 층 상부의 게이트 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.And a gate structure over the silicon layer. 제24항에 있어서, 상기 확장 바디 영역은 상기 제1 및 제2노드들과 상기 플 로팅 바디 영역의 방향에 직교하는 방향으로 신장되는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.25. The memory cell structure of claim 24, wherein the extended body region extends in a direction orthogonal to the direction of the first and second nodes and the floating body region. 제24항에 있어서, 상기 확장 바디 영역은 상기 게이트 구조 하부 방향으로 신장되는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.25. The memory cell structure of claim 24, wherein the extension body region extends downward in the gate structure. 기판상의 절연층;An insulating layer on the substrate; 상기 절연층상에 형성되고, 제1노드, 제2노드, 및 플로팅 바디 영역을 포함하는 실리콘 패턴; 및A silicon pattern formed on the insulating layer, the silicon pattern including a first node, a second node, and a floating body region; And 상기 플로팅 바디 영역을 둘러싸는 게이트를 구비하고,A gate surrounding the floating body region, 상기 게이트의 길이가 상기 플로팅 바디 영역의 길이보다 짧고, 상기 게이트에 인가되는 전압에 대하여 상기 제1노드와 상기 제2노드로 인가되는 전압들사이의 차이가 바이폴라 접합 동작을 유발하는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.Wherein the length of the gate is shorter than the length of the floating body region, and a difference between voltages applied to the first node and the second node with respect to a voltage applied to the gate causes a bipolar junction operation. Memory cell structure. 제27항에 있어서, 상기 플로팅 바디 영역과 상기 제1노드와 상기 제2노드중의 하나사이에 버퍼 영역을 추가적으로 구비하고, 상기 버퍼 영역은 상기 제1노드와 상기 제2노드중의 하나의 불순물 농도보다 낮은 불순물 농도를 가지는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.28. The method of claim 27, further comprising a buffer region between the floating body region and one of the first node and the second node, wherein the buffer region is an impurity of one of the first node and the second node. A memory cell structure, characterized in that it has an impurity concentration lower than the concentration. 기판상의 절연층;An insulating layer on the substrate; 상기 절연층상에 형성되고, 제1노드, 제2노드 및 플로팅 바디 영역을 구비하는 실리콘 패턴;A silicon pattern formed on the insulating layer and having a first node, a second node, and a floating body region; 상기 플로팅 바디 영역상의 확장 바디 영역; 및An extended body region on the floating body region; And 상기 플로팅 바디 영역 및 상기 확장 바디 영역을 둘러싸는 게이트 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.And a gate structure surrounding the floating body region and the extended body region. 제29항에 있어서, 상기 게이트 길이는 상기 플로팅 바디 영역의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.30. The memory cell structure of claim 29, wherein the gate length is longer than the length of the floating body region. 제29항에 있어서, 상기 플로팅 바디 영역과 상기 제1노드와 상기 제2노드중 하나사이에 버퍼 영역을 추가적으로 구비하고, 상기 버퍼 영역은 상기 제1노드와 상기 제2노드중 하나의 불순물 농도보다 낮은 불순물 농도를 가지는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.30. The method of claim 29, further comprising a buffer region between the floating body region and one of the first and second nodes, wherein the buffer region is less than an impurity concentration of one of the first and second nodes. A memory cell structure characterized by having a low impurity concentration. 블록 리프레쉬 동작 및 부분 리프레쉬 동작의 하나를 지정하기 위한 모드 레지스터 설정 명령을 제공하고,Provide a mode register setting instruction for specifying one of a block refresh operation and a partial refresh operation, 상기 리프레쉬 동작을 위한 리프레쉬 명령을 제공하는 복수개의 커패시터가 없는 메모리 셀들을 구비하는 메모리 장치를 제어하는 방법.And a plurality of capacitorless memory cells that provide a refresh command for the refresh operation. 제32항에 있어서, 상기 모드 레지스터 설정 명령은 상기 부분 리프레쉬 동작 이 결정되면 상기 리프레쉬 동작시에 상기 메모리 장치내에 활성화되는 라인들의 개수를 추가적으로 지정하는 것을 특징으로 하는 복수개의 커패시터가 없는 메모리 셀들을 구비하는 메모리 장치를 제어하는 방법.33. The plurality of capacitorless memory cells of claim 32, wherein the mode register setting command additionally specifies the number of lines activated in the memory device when the partial refresh operation is determined. To control a memory device. 제32항에 있어서, 상기 방법은33. The method of claim 32, wherein the method is 상기 메모리 장치에 로우 활성화 명령을 미리 인가하지 않고 라이트 명령을 제공하고,Provide a write command to the memory device without applying a row enable command in advance; 상기 메모리 장치에 라이트 데이터, 제1로우 어드레스 및 제1컬럼 어드레스를 제공하는 것을 추가적으로 구비하는 복수개의 커패시터가 없는 메모리 셀들을 구비하는 메모리 장치를 제어하는 방법.And a plurality of capacitorless memory cells further comprising providing write data, a first row address, and a first column address to the memory device. 제34항에 있어서, 상기 방법은The method of claim 34, wherein the method is 상기 메모리 장치에 워드 라인 활성화 명령의 인가없이 리드 명령을 제공하고,Provide a read command to the memory device without applying a word line enable command, 상기 메모리 장치로부터 리드 데이터를 수신하는 것을 추가적으로 구비하는 복수개의 커패시터가 없는 메모리 셀들을 구비하는 메모리 장치를 제어하는 방법.And a plurality of capacitorless memory cells further comprising receiving read data from the memory device. 메모리 장치의 블록 리프레쉬 및 부분 리프레쉬의 하나를 선택하기 위한 모드 레지스터 설정 명령을 저장하는 제1레지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 메모리 제어기.And a first register for storing a mode register setting command for selecting one of a block refresh and a partial refresh of the memory device. 제36항에 있어서, 상기 메모리 제어기는37. The memory of claim 36, wherein the memory controller is 상기 메모리 장치내에서 활성화되는 적어도 하나의소스 라인들과 비트 라인들의 수에 대한 정보를 저장하는 제2레지스터를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 메모리 제어기.And a second register for storing information about the number of at least one source line and the bit lines activated in the memory device. 블록 리프레쉬 및 부분 리프레쉬의 하나를 선택하는 리프레쉬 동작에 관한 정보를 저장하는 제1레지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 커패시터가 없는 메모리 장치.And a first register for storing information relating to a refresh operation for selecting one of block refresh and partial refresh. 제38항에 있어서, 상기 메모리 장치는39. The memory device of claim 38, wherein the memory device is 상기 부분 리프레쉬시에 활성화되는 적어도 하나의 소스 라인들 및 비트 라인들의 수에 대한 정보를 저장하는 제2레지스터를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 커패시터가 없는 메모리 장치.And a second register for storing information about the number of at least one source line and the bit lines activated at the partial refresh. 기판, 절연체, 및 반도체 패턴을 포함하고, 상기 반도체 패턴은 제1노드, 제2노드, 플로팅 바디 영역을 포함하는 절연체 상 실리콘; 및A silicon on an insulator comprising a substrate, an insulator, and a semiconductor pattern, the semiconductor pattern comprising a first node, a second node, and a floating body region; And 상기 플로팅 바디 영역상의 게이트를 구비하고,A gate on the floating body region, 상기 게이트의 길이가 상기 플로팅 바디 영역의 길이보다 짧고, 상기 게이트로 인가되는 전압에 대하여 상기 제1노드와 상기 제2노드로 인가되는 전압들사이의 차이가 바이폴라 접합 동작을 유발하는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.The length of the gate is shorter than the length of the floating body region, and the difference between the voltages applied to the first node and the second node with respect to the voltage applied to the gate causes a bipolar junction operation. Memory cell structure. 제40항에 있어서, 상기 게이트는 상기 제1노드 및 상기 제2노드와 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.41. The memory cell structure of claim 40, wherein the gate does not overlap the first node and the second node. 제40항에 있어서, 상기 게이트는 상기 제1노드 및 상기 제2노드중의 하나와 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.41. The memory cell structure of claim 40, wherein the gate does not overlap one of the first node and the second node. 제42항에 있어서, 상기 제1노드와 상기 제2노드중의 하나는 상기 바이폴라 접합 동작을 위하여 더 높은 전압을 수신하는 것을 특징으로 하는 메모리 셀 구조.43. The memory cell structure of claim 42, wherein one of the first node and the second node receives a higher voltage for the bipolar junction operation. 복수개의 메모리 셀들을 구비하고, 상기 복수개의 메모리 셀들 각각은 적어도 하나의 비트 라인, 적어도 하나의 소스 라인, 및 적어도 하나의 워드 라인 각각에 연결된 제1노드, 제2노드, 게이트를 포함하는 메모리 어레이; 및A memory array including a plurality of memory cells, each of the plurality of memory cells including a first node, a second node, and a gate connected to each of at least one bit line, at least one source line, and at least one word line ; And 상기 적어도 하나의 소스 라인을 선택하고, 적어도 하나의 워드 라인을 선택하지 않음에 의해서 리드 동작을 수행하고, 만일 제1데이터가 상기 선택된 소스 라인에 연결된 메모리 셀에 저장되어 있으면, 바이폴라 접합 동작에 의해서 유발되는 제1전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.A read operation is performed by selecting the at least one source line and not selecting at least one word line, and if the first data is stored in a memory cell connected to the selected source line, by a bipolar junction operation. And a first current to be caused to flow. 제44항에 있어서, 만일 제2데이터가 상기 선택된 메모리 셀에 연결된 메모리 셀에 저장되었으면, 바이폴라 접합 동작에 의해서 유발되는 제2전류가 흐르지 않는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.45. The memory device of claim 44, wherein if the second data is stored in a memory cell connected to the selected memory cell, the second current caused by the bipolar junction operation does not flow. 제44항에 있어서, 상기 제어부는 상기 선택된 적어도 하나의 소스 라인으로 소스 라인 리드 전압을 인가하고, 적어도 하나의 워드 라인으로 워드 라인 유지 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.45. The memory device of claim 44, wherein the controller applies a source line read voltage to the selected at least one source line, and applies a word line sustain voltage to at least one word line. 제46항에 있어서, 상기 제어부는 상기 적어도 하나의 소스 라인, 상기 적어도 하나의 비트 라인, 상기 적어도 하나의 워드 라인을 선택함에 의해서 라이트 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.47. The memory device of claim 46, wherein the controller performs a write operation by selecting the at least one source line, the at least one bit line, and the at least one word line. 제47항에 있어서, 상기 제어부는 라이트 동작시에 상기 선택된 적어도 하나의 소스 라인으로 소스 라인 라이트 전압을 인가하고, 상기 선택된 적어도 하나의 워드 라인으로 워드 라인 라이트 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.48. The memory device of claim 47, wherein the controller applies a source line write voltage to the selected at least one source line and applies a word line write voltage to the selected at least one word line during a write operation. . 제48항에 있어서, 상기 소스 라인 리드 전압이 상기 소스 라인 라이트 전압과 동일한 것을 특징으로 하는 메모리 장치.49. The memory device of claim 48, wherein the source line read voltage is equal to the source line write voltage. 제47항에 있어서, 상기 제어부는 적어도 2개의 소스 라인을 선택하고 상기 적어도 하나의 워드 라인을 선택하지 않음에 의해서 리프레쉬 동작을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.48. The memory device of claim 47, wherein the controller selects at least two source lines and performs the refresh operation by not selecting the at least one word line. 제50항에 있어서, 상기 제어부는 리프레쉬 동작시에 상기 선택된 적어도 하나의 소스 라인으로 소스 라인 리프레쉬 전압을 인가하고, 상기 적어도 하나의 워드 라인으로 상기 워드 라인 유지 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.51. The memory device of claim 50, wherein the controller applies a source line refresh voltage to the selected at least one source line and applies the word line sustain voltage to the at least one word line during a refresh operation. . 제51항에 있어서, 상기 소스 라인 리드 전압은 상기 소스 라인 라이트 전압 및 상기 소스 라인 리프레쉬 전압과 동일한 것을 특징으로 하는 메모리 장치.53. The memory device of claim 51, wherein the source line read voltage is the same as the source line write voltage and the source line refresh voltage. 제51항에 있어서, 상기 제어부는 적어도 하나의 워드 라인으로 워드 라인 유지 전압, 워드 라인 라이트 전압을 인가함에 의해서 상기 라이트 동작, 상기 리드 동작 및 상기 리프레쉬 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.The memory device of claim 51, wherein the controller is further configured to perform the write operation, the read operation, and the refresh operation by applying a word line sustain voltage and a word line write voltage to at least one word line. 제44항에 있어서, 상기 메모리 장치는45. The memory device of claim 44, wherein the memory device is 제1 및 제2전류를 센싱하는 전압 센스 증폭기와 전류 센스 증폭기중 하나인 것을 특징으로 하는 센싱부를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 메모리 장치.And a sensing unit which is one of a voltage sense amplifier and a current sense amplifier sensing the first and second currents. 제44항에 있어서, 상기 복수개의 메모리 셀들 각각은 상기 제1노드와 상기 제2노드사이에 플로팅 바디 영역을 구비하고, 상기 플로팅 바디 영역은 플로팅 바디 길이를 가지고, 상기 게이트는 게이트 길이를 가지고, 상기 게이트 길이가 상기 플로팅 바디 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 메모리 장치.45. The method of claim 44, wherein each of the plurality of memory cells has a floating body region between the first node and the second node, the floating body region has a floating body length, and the gate has a gate length, And the gate length is shorter than the floating body length. 제54항에 있어서, 상기 소스 라인들의 수와 상기 비트 라인들의 수가 동일한 것을 특징으로 하는 메모리 장치.55. The memory device of claim 54, wherein the number of source lines and the number of bit lines are equal.
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