KR101598075B1 - A semiconductor memory element having a single gate structure and a semiconductor memory element array having a single gate structure - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

실시예에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자는 반도체 기판의 상부에 나란히 형성된 제1도전형 웰 및 제2도전형 웰; 상기 제1도전형 웰 및 상기 제2도전형 웰 위에 각각 형성된 제1 게이트 및 제2 게이트; 상기 제1 게이트 일측의 상기 제1도전형 웰에 형성된 제2도전형 제1 이온주입영역 및 상기 제1 게이트 타측의 상기 제1도전형 웰에 형성된 제2도전형 제2 이온주입영역; 상기 제2 게이트 일측의 상기 제2도전형 웰에 형성된 제1도전형 제1 이온주입영역 및 상기 제2 게이트 타측의 상기 제2도전형 웰에 형성된 제1도전형 제2 이온주입영역을 포함한다.A semiconductor memory device of a single gate structure according to an embodiment includes: a first conductive well and a second conductive well formed side by side on a semiconductor substrate; A first gate and a second gate formed on the first conductive well and the second conductive well, respectively; A second conductivity type first ion implantation region formed in the first conductivity type well on one side of the first gate and a second conductivity type second ion implantation region formed in the first conductivity type well on the other side of the first gate; A first conductivity type first ion implantation region formed in the second conductivity type well at one side of the second gate and a first conductivity type second ion implantation region formed in the second conductivity type well at the other side of the second gate .

실시예에 의하면, 반도체 메모리 소자가 셀렉트 NMOS TR과 플로팅 PMOS TR이 직렬로 연결된 싱글 게이트 구조로 구현됨으로써, 반도체 메모리 소자의 크기를 최소화하고 셀의 집적도를 증가시킬 수 있다.According to the embodiment, since the semiconductor memory device is realized as a single gate structure in which the select NMOS transistor and the floating PMOS transistor are connected in series, the size of the semiconductor memory device can be minimized and the degree of integration of the cell can be increased.

반도체 메모리 소자, EPROM, 싱글 게이트, 워드라인, 비트라인, 공통소스라인Semiconductor memory device, EPROM, single gate, word line, bit line, common source line

Description

Translated fromKorean

싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 및 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 어레이{Semiconductor memory device of single gate structure and semiconductor memory device array of single gate structure}BACKGROUND OF THEINVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device having a single gate structure and a semiconductor memory device having a single gate structure,

실시예는 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 및 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 어레이에 관한 것이다.The embodiment relates to a semiconductor memory element of a single gate structure and a semiconductor memory element array of a single gate structure.

일반적으로, EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)과 같은 반도체 메모리 소자는 플로팅 게이트(Floating gate), ONO(Oxide-Nitride-Oxide)층, 컨트롤 게이트(Control gate)가 적층된 다중 폴리 구조를 가지나, 공정의 단순함, 동작 우수성 등의 특성을 보이는 싱글 게이트(single gate) 구조에 대한 연구가 진행중이다.2. Description of the Related Art In general, a semiconductor memory device such as an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) has a multi-layered structure including a floating gate, an oxide-nitride-oxide (ONO) layer, and a control gate, And a single gate structure showing characteristics such as simplicity and operational superiority of the device is under development.

도 1은 일반적인 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자를 프로그램하는 경우의 전압 인가 형태를 도시한 도면인데, 이하의 설명에서 인용된 반도체 메모리 소자는 EPROM인 것으로 한다.1 is a diagram showing a voltage application mode when a semiconductor memory device of a general single gate structure is programmed. It is assumed that the semiconductor memory device cited in the following description is an EPROM.

상기 반도체 메모리 소자는 핫채널 전자 주입(Hot Channel Electron Injection) 방식으로 프로그램되며, N-웰(10; 컨트롤 게이트로 동작됨)에 프로그램 전압(Program Voltage; +Vp)이 인가되면 2개의 플로팅 게이트(20)의 커플링 비율(ratio)에 의하여 특정 전압이 유기된다.When the program voltage (+ Vp) is applied to the N-well 10 (operated as a control gate), the semiconductor memory device is programmed by a hot channel electron injection (Hot Channel Electron Injection) 20, the specific voltage is induced by the coupling ratio.

상기 플로팅 게이트(20)에 유기된 전압은 NMOS(30) 채널 영역의 전위를 반전시키고, 상기 NMOS(30)의 드레인(31)에 소정 전압(VDS)이 인가되면 상기 드레인(31)으로부터 소스(32) 측으로 전류가 흐른다.The voltage induced in thefloating gate 20 inverts the potential of the channel region of theNMOS 30 and is supplied from thedrain 31 to thesource 31 when thedrain 31 of theNMOS 30 is applied with a predetermined voltage VDS. 32).

따라서, 상기 드레인(31) 접합 영역 부근에서 발생되는 핫채널 전자가 상기 플로팅 게이트(20)로 주입되어 상기 NMOS(30)의 문턱 전압이 높아질 수 있다.Therefore, hot channel electrons generated near the junction region of thedrain 31 are injected into thefloating gate 20, so that the threshold voltage of theNMOS 30 can be increased.

도 2는 일반적인 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자의 데이터를 읽는(reading) 경우의 전압 인가 형태를 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing a voltage application form when reading data of a semiconductor memory device of a general single gate structure. FIG.

상기 N-웰(10)에 읽기 전압(Reading Voltage; +VR)을 인가하면, 상기 플로팅 게이트(20)에 특정 전압이 유기된다. 또한, 상기 NMOS(30)의 드레인(31)에 읽기 동작을 위한 드레인 전압(Positive Drain Voltage)를 인가하고 상기 소스(32)는 그라운드시킨다.When a reading voltage (+ VR) is applied to the N-well 10, a specific voltage is induced in thefloating gate 20. Also, a drain voltage (positive drain voltage) for a read operation is applied to thedrain 31 of theNMOS 30, and thesource 32 is grounded.

상기 플로팅 게이트(20)에 전자가 주입되어 있고 상기 NMOS(30)의 문턱 전압이 높은 프로그램 상태이면, 상기 플로팅 게이트(20)에 유기된 특정 전압으로도 상기 NMOS(30)를 턴온(turn-on)시킬 수 없으므로 전류가 흐르지 않는다.TheNMOS 30 may be turned on with a specific voltage induced in thefloating gate 20 if electrons are injected into thefloating gate 20 and a threshold voltage of theNMOS 30 is high. ), So no current flows.

또한, 상기 플로팅 게이트(20)로부터 전자가 빠져나가 있고 상기 NMOS(30)의 문턱 전압이 낮은 삭제 상태라면, 상기 플로팅 게이트(20)에 유기된 특정 전압으로 상기 NMOS(30)를 턴온시킬 수 있으므로 전류가 흐른다.Further, if the electrons have escaped from thefloating gate 20 and the threshold voltage of theNMOS 30 is low, theNMOS 30 can be turned on with a specific voltage induced in thefloating gate 20 Current flows.

따라서, 각각의 경우에 따라 데이터를 읽을 수 있다.Therefore, the data can be read in each case.

이와 같은 일반적인 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자는 상기 NMOS(30)가 형성되어 프로그램/읽기 동작이 이루어지는 P-웰(40)이 반도체 기판과 전기적으로 연결되어 있다.In the conventional semiconductor memory device having a single gate structure, the P-well 40 in which theNMOS 30 is formed and a program / read operation is performed is electrically connected to the semiconductor substrate.

따라서, 도면에 도시되지 않았으나 상기 반도체 기판의 다른 영역에 소정 회로소자가 함께 구현되고, 이때 반도체 기판이 특정 음전위로 바이어스 된다면 상기 반도체 메모리 소자는 동작될 수 없다.Therefore, although not shown in the drawing, a predetermined circuit element is implemented together with another region of the semiconductor substrate, and the semiconductor memory element can not be operated if the semiconductor substrate is biased to a specific negative potential.

이렇게 반도체 기판이 음전위로 바이어스된 상태에서, 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자를 동작시키기 위하여 P-웰과 반도체 기판을 분리하는 Deep N-웰을 형성하는 방법이 있다.In a state where the semiconductor substrate is biased to a negative potential, there is a method of forming a Deep N-well for separating the P-well and the semiconductor substrate to operate the semiconductor memory device of the single gate structure.

그러나, 이때 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자의 워드 라인(word line) 역할을 하는 상기 N-웰(10)과 상기 Deep N-웰을 다시 분리시켜야 하므로 구현이 어렵고 동작이 불안정해지는 문제점이 있다.However, since the N-well 10 serving as a word line of the semiconductor memory device of a single gate structure must be separated from the Deep N-well again, it is difficult to implement and the operation becomes unstable.

또한, 상기 N-웰(10)은 상기 플로팅 게이트(20)를 특정 전위로 유기시키는 컨트롤 게이트로 기능되므로, 비트 라인(상기 NMOS(30)의 드레인(31)과 연결됨) 방향의 인접된 N-웰(10)과 격리되어야 한다.Since the N-well 10 functions as a control gate for causing thefloating gate 20 to have a specific potential, the N-well 10 is connected to the bit line (connected to thedrain 31 of the NMOS 30) Should be isolated from the well (10).

따라서 반도체 메모리 소자의 셀(cell) 사이즈가 매우 커지고, 대용량 반도체 메모리 소자에 적용하기 힘들어지는 문제점이 있다.Therefore, the size of the cell of the semiconductor memory device becomes very large, which makes it difficult to apply it to a large-capacity semiconductor memory device.

실시예는 저전압 환경에서도 안정적으로 동작되고, 셀 사이즈 및 주변 회로 영역의 사이즈를 최소화할 수 있는 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 및 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 어레이를 제공한다.Embodiments provide a semiconductor memory device of a single gate structure and a semiconductor memory device array of a single gate structure that can be stably operated even under a low voltage environment and can minimize the size of a cell size and a peripheral circuit area.

실시예에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자는 반도체 기판의 상부에 나란히 형성된 제1도전형 웰 및 제2도전형 웰; 상기 제1도전형 웰 및 상기 제2도전형 웰 위에 각각 형성된 제1 게이트 및 제2 게이트; 상기 제1 게이트 일측의 상기 제1도전형 웰에 형성된 제2도전형 제1 이온주입영역 및 상기 제1 게이트 타측의 상기 제1도전형 웰에 형성된 제2도전형 제2 이온주입영역; 상기 제2 게이트 일측의 상기 제2도전형 웰에 형성된 제1도전형 제1 이온주입영역 및 상기 제2 게이트 타측의 상기 제2도전형 웰에 형성된 제1도전형 제2 이온주입영역을 포함한다.A semiconductor memory device of a single gate structure according to an embodiment includes: a first conductive well and a second conductive well formed side by side on a semiconductor substrate; A first gate and a second gate formed on the first conductive well and the second conductive well, respectively; A second conductivity type first ion implantation region formed in the first conductivity type well on one side of the first gate and a second conductivity type second ion implantation region formed in the first conductivity type well on the other side of the first gate; A first conductivity type first ion implantation region formed in the second conductivity type well at one side of the second gate and a first conductivity type second ion implantation region formed in the second conductivity type well at the other side of the second gate .

실시예에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 어레이는 실시예에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자가 단위셀을 이루고, 상기 단위셀이 2×2 행렬을 이루어 4비트셀을 구성하며; 1행 1열의 제1 단위셀 및 1행 2열의 제2 단위셀은 X축 상에서 서로 마주하여 대칭 구조를 이루고, 2행 1열의 제3 단위셀 및 2행 2열의 제4 단위셀은 X축 상에서 서로 마주하여 대칭 구조를 이루며; 상기 제1 단위셀 및 상기 제3 단위셀은 Y축 상에서 나란히 배열되고, 상기 제2 단위셀 및 상기 제4 단위셀은 Y축 상에서 나란히 배열되는 것을 특징으로 한다.A single-gate semiconductor memory element array according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor memory device of a single gate structure as a unit cell, and the unit cells form a 2x2 matrix to form a 4-bit cell; The first unit cell of the first row and the first column and the second unit cell of the first row and the second column are symmetrical with respect to each other on the X axis and the third unit cell of the second row and the first column and the fourth unit cell of the second row and the second column are arranged on the X axis Facing each other and forming a symmetrical structure; The first unit cell and the third unit cell are arranged side by side on the Y axis, and the second unit cell and the fourth unit cell are arranged side by side on the Y axis.

실시예에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the embodiment, the following effects can be obtained.

첫째, 반도체 메모리 소자가 셀렉트 NMOS TR과 플로팅 PMOS TR이 직렬로 연결된 싱글 게이트 구조로 구현됨으로써, 반도체 메모리 소자의 크기를 최소화하고 셀의 집적도를 증가시킬 수 있다.First, since the semiconductor memory device is implemented as a single gate structure in which the select NMOS transistor and the floating PMOS transistor are connected in series, the size of the semiconductor memory device can be minimized and the degree of integration of the cell can be increased.

둘째, 반도체 메모리 소자의 프로그램, 리딩 동작이 저전압 환경에서도 안정적으로 이루어질 수 있으므로, 반도체 메모리 셀을 구동시키기 위한 주변회로를 단순화할 수 있고, 회로 영역의 사이즈를 최소화할 수 있다.Secondly, since the program and read operation of the semiconductor memory device can be stably performed in a low-voltage environment, the peripheral circuit for driving the semiconductor memory cell can be simplified, and the size of the circuit area can be minimized.

첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 및 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 어레이에 대하여 상세히 설명한다.A semiconductor memory device of a single gate structure and a semiconductor memory device array of a single gate structure according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되므로 본 발명의 기술적 사상과 직접적인 관련이 있는 핵심적인 구성부만을 언급하기로 한다.Hereinafter, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention unclear. Therefore, only the essential components directly related to the technical idea of the present invention will be described .

본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준 으로 설명한다.In describing an embodiment according to the present invention, it is to be understood that each layer (film), region, pattern or structure may be referred to as being "on" or "under" Quot; on "and" under "refer to both " directly" or "indirectly & do. Also, the criteria for top, bottom, or bottom of each layer will be described with reference to the drawings.

도 3은 실시예에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자의 구조를 도시한 상면도이고, 도 4는 도 3의 표시선 A-A'를 기준으로 한 실시에에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자의 구조를 도시한 측단면도이다.FIG. 3 is a top view illustrating a structure of a semiconductor memory device of a single gate structure according to an embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor memory device of a single gate structure according to an embodiment, Fig.

이하, 도 3 내지 도 4를 참조하여 실시예에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자에 대하여 설명하는데, 실시예에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자는 EPROM인 것으로 한다.Hereinafter, a semiconductor memory device having a single gate structure according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 4. The semiconductor memory device having a single gate structure according to an embodiment is an EPROM.

도 3 및 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자는 반도체 기판(100), 제1도전형 웰(105), 제2도전형 웰(110), 소자분리영역(115), 제2도전형 제1 이온주입영역(120), 제2도전형 제2 이온주입영역(125), 제1 게이트절연막(140), 제1 게이트(145), 제1도전형 제1 이온주입영역(130), 제1도전형 제2 이온주입영역(135), 제2 게이트절연막(150), 제2 게이트(155), 살리사이드 블럭층(Salicide blocking layer)(160), 제1탭(170), 제2탭(175), 제3탭(180), 제4탭(185)을 포함하여 구성된다.3 and 4, the semiconductor memory device of the single gate structure according to the embodiment includes asemiconductor substrate 100, a firstconductive well 105, a secondconductive well 110, an element isolation region 115 ), A second conductive type first ion implantedregion 120, a second conductive type second ion implantedregion 125, a firstgate insulating film 140, afirst gate 145, a first conductive type first ion A secondgate insulating layer 150, asecond gate 155, asalicide blocking layer 160, a firstgate insulating layer 150, a secondgate insulating layer 150, Afirst tab 170, asecond tab 175, athird tab 180, and afourth tab 185.

도 3 및 도 4에 도시된 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 단위셀 영역만을 도시한 것이다.The semiconductor memory device according to the embodiment shown in FIGS. 3 and 4 shows only a unit cell region.

이하, 설명의 편의를 위하여 상기 제1도전형 웰(105), 제2도전형 웰(110), 제2도전형 제1 이온주입영역(120), 제2도전형 제2 이온주입영역(125), 제1도전형 제1 이온주입영역(130), 제1도전형 제2 이온주입영역(135)은 각각 "P웰(105)", "N웰(110)", "N소스 영역(120)", "N드레인 영역(125)", "P소스 영역(130)", "P드레인 영역(135)"으로 지칭한다.Hereinafter, for convenience of explanation, the firstconductive type well 105, the secondconductive type well 110, the second conductive type first ion-implantedregion 120, the second conductive-type second ion-implantedregion 125 , The first conductive type firstion implantation region 130 and the first conductive type secondion implantation region 135 are formed in theP well 105, N well 110, N source region Quot ;, "N drain region 125 ","P source region 130 ", and "P drainregion 135"

이하의 설명에서, 상기 제1도전형은 P타입을 의미하고, 상기 제2도전형은 N타입을 의미하는 것으로 하였으나, 그 반대의 타입으로 해석될 수도 있다.In the following description, the first conductive type means the P type, and the second conductive type means the N type, but it may be interpreted as the opposite type.

이와 같은 실시예에 따른 반도체 메모리 소자는 셀렉트(select) 제2도전형 MOS 트랜지스터, 즉 셀렉트 NMOS TR"의 제1 영역(B)과, 플로팅(floating) 제1도전형 MOS 트랜지스터, 즉 "플로팅 PMOS TR"의 제2 영역(D)으로 구분될 수 있다.The semiconductor memory device according to this embodiment includes a first region B of a select second conductive type MOS transistor, that is, a select NMOS TR " and a floating first conductive type MOS transistor, Quot; and "TR ".

상기 반도체 기판(100), 가령 P형 서브(sub) 기판의 상부에 상기 P웰(105)과 상기 N웰(110)이 나란히 형성된다. 이때, 상기 P웰(105)과 상기 N웰(110)은 동일한 깊이로 형성되는 것이 좋다.TheP well 105 and theN well 110 are formed in parallel on thesemiconductor substrate 100, for example, a P type sub substrate. At this time, the P-well 105 and the N-well 110 may be formed at the same depth.

상기 P웰(105)과 상기 N웰(110)은 상기 소자분리영역(115)에 의하여 이격될 수 있는데, 상기 소자분리영역(115)은 상기 P웰(105)과 N웰(110)을 완전히 이격시키거나 도 4에 도시된 것처럼 상측 일부만을 이격시킬 수도 있다.TheP well 105 and theN well 110 may be separated by theisolation region 115. Theisolation region 115 may completely isolate theP well 105 and the N well 110 from each other. Or may separate only a part of the upper side as shown in Fig.

상기 P웰(105)은 상기 제1 영역(B)을 이루는 베이스층이 되고, 상기 N웰(110)은 상기 제2 영역(D)을 이루는 베이스층이 된다.TheP well 105 serves as a base layer forming the first region B and the N well 110 serves as a base layer forming the second region D. [

상기 P웰(105)이 형성된 상기 반도체 기판(100) 위에 제1 게이트절연막(140)이 형성되고, 그 위로 제1 게이트(145)가 형성된다.A firstgate insulating layer 140 is formed on thesemiconductor substrate 100 on which theP well 105 is formed, and afirst gate 145 is formed thereon.

또한, 상기 제1 게이트(145) 일측의 상기 P웰(105) 상측에 상기 N소스 영역(120)이 형성되고, 상기 제1 게이트(145) 타측의 상기 P웰(105) 상측에 상기 N드레인 영역(125)이 형성된다.TheN source region 120 is formed on the P-well 105 at one side of thefirst gate 145 and the N-drainregion 120 is formed at the other side of the P-Region 125 is formed.

상기 N웰(110)이 형성된 상기 반도체 기판(100) 위에 제1 게이트절연막(150) 이 형성되고, 그 위로 제2 게이트(155)가 형성된다.A firstgate insulating layer 150 is formed on thesemiconductor substrate 100 on which theN well 110 is formed and asecond gate 155 is formed thereon.

또한, 상기 제2 게이트(155) 일측의 상기 N웰(110) 상측에 상기 P소스 영역(130)이 형성되고, 상기 제2 게이트(155) 타측의 상기 N웰(110) 상측에 상기 P드레인 영역(135)이 형성된다.TheP source region 130 is formed on the N well 110 on one side of thesecond gate 155 and theP drain region 130 is formed on theN well 110 on the other side of thesecond gate 155. [Region 135 is formed.

이와 같이 하여, 제1 영역(B)의 셀렉트 NMOS TR과 제2 영역(D)의 플로팅 PMOS TR가 형성되는데, 각각의 트랜지스터 영역에는 LDD(Lightly doped drain) 영역, 사이드월, 스페이서 등의 구조물이 더 포함될 수 있음은 물론이다.In this manner, the floating NMOS transistor TR of the first region B and the floating PMOS TR of the second region D are formed. In each transistor region, structures such as LDD (lightly doped drain) regions, sidewalls, Of course, be included.

상기 살리사이드 블럭층(160)은 상기 제2 게이트(155)를 적어도 포함하여 상기 제2 게이트(155) 위에 형성되며, 상기 제2 게이트(155)에 살리사이드가 형성되는 것을 방지한다.Thesalicide block layer 160 is formed on thesecond gate 155 at least including thesecond gate 155 to prevent the salicide from being formed in thesecond gate 155.

상기 N드레인 영역(125)과 상기 P소스 영역(130)은 상기 소자분리영역(115)에 의하여 이격된다.TheN drain region 125 and theP source region 130 are separated by thedevice isolation region 115.

상기 제1탭(170), 상기 제2탭(175), 상기 제3탭(180), 상기 제4탭(185)은 각각 상기 N소스 영역(120), 상기 N드레인 영역(125), 상기 P소스 영역(130), 상기 P드레인 영역(135) 위에 형성되며, 전압 인가시 전극으로 이용되거나 본딩 패드로 이용될 수 있다.Thefirst tab 170, thesecond tab 175, thethird tab 180 and thefourth tab 185 are formed on theN source region 120, theN drain region 125,P source region 130 and theP drain region 135, and may be used as an electrode or a bonding pad when a voltage is applied.

이하, 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 프로그램(program) 동작, 리딩(reading) 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a program operation and a reading operation of the semiconductor memory device according to the embodiment will be described.

상기 N소스 영역(120)은 공통 소스 라인(CSL; Common Source Line)과 연결되고, 상기 N드레인 영역(125)은 상기 P소스 영역(130)과 별도의 라인(C)을 통하여 연결된다.TheN source region 120 is connected to a common source line CSL and theN drain region 125 is connected to theP source region 130 through a separate line C.

또한, 상기 제1 게이트(145)는 워드 라인(WL; Word Line)과 연결되고, 상기 제2 게이트(155)는 플로팅되며, 상기 P드레인 영역(135)은 비트 라인(BL; Bit Line)과 연결된다.Thefirst gate 145 is connected to a word line WL and thesecond gate 155 is floated and theP drain region 135 is connected to a bit line BL .

따라서, 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 단위셀은 제1 영역(B)의 셀렉트 NMOS TR과 제2 영역(D)의 플로팅 PMOS TR이 직렬로 연결된 구조를 가지게 된다.Accordingly, the unit cell of the semiconductor memory device according to the embodiment has a structure in which the select NMOS transistor TR of the first region B and the floating PMOS TR of the second region D are connected in series.

실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 단위셀이 프로그램되는 경우, 상기 비트 라인과 연결된 상기 P드레인 영역(135)과 상기 N웰(110)에 양전위의 제1전압(Vpp; Positive Program Vlotage)을 인가하고, 상기 워드 라인과 연결된 상기 제1 게이트(145)에 양전위의 제2전압(Vwlp; Program Word Line Voltage)을 인가한다.When a unit cell of the semiconductor memory device according to the embodiment is programmed, a positive voltage (Vpp) of positive potential is applied to the P-drain region 135 connected to the bit line and the N-well 110 And applies a second voltage Vwlp (Program Word Line Voltage) to thefirst gate 145 connected to the word line.

상기 공통 소스 라인과 연결된 상기 N소스 영역(120)과 상기 P웰(105)은 약 0V가 인가된다.TheN source region 120 connected to the common source line and the P well 105 are applied with a voltage of about 0V.

이때, 상기 제2 게이트(155)와 상기 P소스 영역(130) 사이에 제1 커플링 커패시턴스가 존재하고, 상기 제2 게이트(155)와 상기 P드레인 영역(135) 사이에 제2 커플링 커패시턴스가 존재하며, 상기 P소스 영역(130)과 상기 P드레인 영역(135) 사이의 채널 영역과 상기 제2 게이트(155) 사이에 제3 커플링 커패시턴스가 존재한다.A first coupling capacitance exists between thesecond gate 155 and theP source region 130 and a second coupling capacitance exists between thesecond gate 155 and theP drain region 135. [ And a third coupling capacitance exists between thesecond gate 155 and the channel region between theP source region 130 and theP drain region 135. [

이와 같은 바이어스(Bias) 조건에 의하면, 상기 N웰(110)과 상기 P드레인 영역(135)에 인가된 상기 제1전압에 의하여 상기 제3 커플링 커패시턴스가 상대적으 로 커지며, 상기 제2 게이트(155)에 소정의 양전위의 제3전압(Positive Voltage)이 발생된다.According to such a bias condition, the third coupling capacitance is relatively increased by the first voltage applied to the N well 110 and theP drain region 135, and the second gate A positive voltage having a predetermined positive potential is generated.

상기 제3전압의 영향에 의하여, 상기 제2 영역(D)의 플로팅 PMOS TR이 턴온(Turn-on)되고, 상기 제2전압에 의하여 상기 제1 영역(B)의 셀렉트 NMOS TR도 턴온됨으로써, 상기 P드레인 영역(135), 즉 상기 비트 라인으로부터 상기 N소스 영역(120), 즉 상기 공통 소스 라인으로 전류가 흐른다.The floating PMOS TR of the second region D is turned on by the influence of the third voltage and the select NMOS TR of the first region B is also turned on by the second voltage, Current flows from theP drain region 135, that is, the bit line to theN source region 120, that is, the common source line.

이와 같이, 상기 제1 영역(B)의 셀렉트 NMOS TR과 상기 제2 영역(D)의 플로팅 PMOS TR이 함께 턴온되면 상기 플로팅 PMOS TR의 상기 P드레인 영역(135) 부근에서 CHEI(Channel Hot Electron Injection) 현상이 발생하고, 상기 제2 게이트(155)에 전자가 추가적으로 주입된다.When the select NMOS transistor TR of the first region B and the floating PMOS transistor TR of the second region D are turned on together, a channel hot electron injection (CHEI) is performed in the vicinity of theP drain region 135 of the floating PMOS TR. ), And electrons are further injected into thesecond gate 155.

이로 인하여, 상기 플로팅 PMOS TR의 문턱 전압(Threshold Voltage)가 낮아지고, 상기 플로팅 PMOS TR은 더욱 강하게 턴온되어 상기 CHEI 현상이 지속되며 상기 플로팅 PMOS TR의 문턱 전압은 계속 낮아질 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 프로그래밍 시간을 증가시킬수록 상기 제2 영역(D)의 플로팅 PMOS TR의 문턱전압이 낮아지는 현상을 유도할 수 있다.As a result, the threshold voltage of the floating PMOS transistor is lowered, the floating PMOS transistor is turned on more strongly, the CHEI phenomenon continues, and the threshold voltage of the floating PMOS transistor can be lowered. Therefore, as the programming time of the semiconductor memory device according to the embodiment increases, the threshold voltage of the floating PMOS TR of the second region D may be lowered.

참고로, 상기 플로팅 PMOS TR의 문턱전압이 낮아지는 것은 상기 셀렉트 NMOS TR의 문턱전압이 높아지는 것으로 해석될 수 있다.For reference, the lowering of the threshold voltage of the floating PMOS transistor TR can be interpreted as the increase of the threshold voltage of the select NMOS transistor TR.

따라서, 실시예에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자는 프로그램될 수 있다.Therefore, the semiconductor memory element of the single gate structure according to the embodiment can be programmed.

한편, 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 단위셀이 리딩되는 경우, 상기 비트 라인과 연결된 상기 P드레인 영역(135)과 상기 N웰(110)에 양전위의 제4전압(Vpr; Positive Reading Vlotage)을 인가하고, 상기 워드 라인과 연결된 상기 제1 게이트(145)에 양전위의 제5전압(Vwlr; Reading Word Line Voltage)을 인가한다.When the unit cell of the semiconductor memory device according to the embodiment is to be read, a fourth voltage Vpr (Positive Reading Voltage) of positive potential is applied to theP drain region 135 connected to the bit line and the N well 110, And applies a fifth voltage Vwlr (Reading Word Line Voltage) of a positive potential to thefirst gate 145 connected to the word line.

상기 공통 소스 라인과 연결된 상기 N소스 영역(120)과 상기 P웰(105)은 약 0V가 인가된다.TheN source region 120 connected to the common source line and the P well 105 are applied with a voltage of about 0V.

이때, 상기 제4전압(Vpr)은 상기 제1전압(Vpp)보다 낮아야 한다.At this time, the fourth voltage Vpr should be lower than the first voltage Vpp.

실시예에 따른 반도체 메모리 소자가 리딩되는 경우 역시 상기 제1 커플링 커패시턴스, 상기 제2 커플링 커패시턴스, 상기 제3 커플링 커패시턴스가 작용되며, 이와 같은 바이어스 조건에 의하면, 상기 N웰(110)과 상기 P드레인 영역(135)에 인가된 상기 제4전압에 의하여 상기 제3 커플링 커패시턴스가 상대적으로 커지며, 상기 제2 게이트(155)에 소정의 양전위의 제6전압(Positive Voltage)이 발생된다.The first coupling capacitance, the second coupling capacitance, and the third coupling capacitance are also operated when the semiconductor memory device according to the embodiment is read. According to such a bias condition, the N well 110 and the N- The third coupling capacitance is relatively increased by the fourth voltage applied to theP drain region 135 and a sixth positive voltage having a predetermined positive potential is generated in thesecond gate 155 .

첫째, 상기 제2 영역(D)의 플로팅 PMOS TR이 프로그램된 상태, 즉 상기 제2 게이트(155)에 전자가 주입되어 있는 상태면, 전술한 바와 같이 상기 플로팅 PMOS TR의 문턱전압이 매우 낮으므로 턴온되고, 상기 셀렉트 NMOS TR 역시 상기 제5전압에 의하여 턴온된다.First, when the floating PMOS TR of the second region D is programmed, that is, when electrons are injected into thesecond gate 155, the threshold voltage of the floating PMOS TR is very low as described above And the select NMOS TR is also turned on by the fifth voltage.

따라서, 상기 P드레인 영역(135), 즉 상기 비트 라인으로부터 상기 N소스 영역(120), 즉 상기 공통 소스 라인으로 전류가 흐르며, 상기 비트 라인의 전류를 읽음으로써 실시예에 따른 반도체 메모리 소자가 프로그램된 상태(가령, "1")임을 알 수 있다.Therefore, current flows from theP drain region 135, that is, from the bit line to theN source region 120, that is, the common source line, and the current of the bit line is read, (E.g., "1").

둘째, 상기 제2 영역(D)의 플로팅 PMOS TR이 프로그램되지 않은 상태, 즉 상기 제2 게이트(155)에 전자가 주입되어 있지 않은 초기 상태면, 상기 플로팅 PMOS TR의 문턱전압이 높으므로(상기 셀렉트 NMOS TR의 문턱전압이 낮으므로) 턴 오프(turn off)되고, 상기 비트 라인으로부터 상기 공통 소스 라인으로 전류가 흐르지 않게 된다. 따라서, 상기 비트 라인의 단락 상태를 읽음으로써 실시예에 따른 반도체 메모리 소자가 프로그램되지 않은 상태(가령, "0")임을 알 수 있다.In the initial state in which the floating PMOS transistor TR of the second region D is not programmed, that is, the electrons are not injected into thesecond gate 155, since the threshold voltage of the floating PMOS TR is high The threshold voltage of the select NMOS TR is low), and no current flows from the bit line to the common source line. Therefore, it can be seen that the semiconductor memory device according to the embodiment is not programmed (e.g., "0") by reading the short-circuit state of the bit line.

참고로, 실시예에 따른 반도체 메모리 소자가 리딩되는 경우, 상기 제1전압과 상기 제4전압의 크기는 일정 수치로 한정될 필요는 없으나, 상기 제4전압이 상기 제1전압보다 낮게 인가되는 상기 조건은 반드시 충족되어야 한다. When the semiconductor memory device according to the embodiment is read, the magnitude of the first voltage and the fourth voltage need not be limited to a certain value. However, when the fourth voltage is lower than the first voltage, Conditions must be met.

도 5는 실시예에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자의 단위셀(A)이 어레이(array)를 이룬 형태를 도시한 상면도이다.FIG. 5 is a top view showing an array of unit cells A of a semiconductor memory device of a single gate structure according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 실시예에 따른 반도체 메모리 소자의 단위셀(A1, A2, A3, A4)은 4개로 구비되어 2×2 행렬을 이루고 4비트(bit)셀을 구성할 수 있다.Referring to FIG. 5, the unit cells A1, A2, A3, and A4 of the semiconductor memory device according to the embodiment may be arranged in four to form a 2x2 matrix and form a 4-bit cell.

상기 4비트셀의 X축 상에서 인접된 제1 단위셀(A1) 및 제2 단위셀(A2), 그리고 제3 단위셀(A3) 및 제4 단위셀(A4)은 서로 마주하여 대칭되는 구조를 가지며, Y축 상에서 인접된 제1 단위셀(A1) 및 제3 단위셀(A3), 그리고 제2 단위셀(A2) 및 제4 단위셀(A4)은 나란히 배열된 구조를 가진다.The first unit cell A1 and the second unit cell A2 and the third unit cell A3 and the fourth unit cell A4 adjacent to each other on the X axis of the 4 bit cell are symmetrical with respect to each other And the first unit cell A1 and the third unit cell A3 adjacent to each other on the Y axis and the second unit cell A2 and the fourth unit cell A4 are arranged side by side.

상기 제1 단위셀(A1)과 상기 제3 단위셀(A3)의 상기 N소스 영역(120)은 전기적으로 연결되고 상기 4비트셀의 일측 끝단에 형성된다.The first unit cell A1 and theN source region 120 of the third unit cell A3 are electrically connected and formed at one end of the 4-bit cell.

상기 제2 단위셀(A2)과 상기 제4 단위셀(A4)의 상기 N소스 영역(120)은 전기적으로 연결되고 상기 4비트셀의 타측 끝단에 형성된다.The second unit cell A2 and theN source region 120 of the fourth unit cell A4 are electrically connected and formed at the other end of the 4-bit cell.

상기 제1 단위셀(A1)의 N드레인 영역(125)과 상기 제3 단위셀(A3)의 N드레인 영역(125)은 서로 이격되고, 상기 제2 단위셀(A2)의 N드레인 영역(125)과 상기 제4 단위셀(A4)의 N드레인 영역(125)은 서로 이격된다.TheN drain region 125 of the first unit cell A1 and theN drain region 125 of the third unit cell A3 are spaced from each other and theN drain region 125 of the second unit cell A2 And the N-drain region 125 of the fourth unit cell A4 are spaced apart from each other.

또한, 상기 제1 단위셀(A1)과 상기 제3 단위셀(A3)의 상기 제1 게이트(145)는 서로 연결되고, 상기 제2 단위셀(A2)과 상기 제4 단위셀(A4)의 상기 제1 게이트(145)는 서로 연결될 수 있다.Thefirst gates 145 of the first unit cell A1 and the third unit cell A3 are connected to each other and thefirst gates 145 of the second unit cell A2 and the fourth unit cell A4 are connected to each other. Thefirst gate 145 may be connected to each other.

상기 제1 단위셀(A1)과 상기 제2 단위셀(A2)의 P드레인 영역(135)은 공유되고, 상기 제3 단위셀(A3)과 상기 제4 단위셀(A4)의 P드레인 영역(135)은 공유된다.The first unit cell A1 and theP drain region 135 of the second unit cell A2 are shared and the third unit cell A3 and the P drain region of the fourthunit cell A4 135 are shared.

그리고, 상기 제1 단위셀(A1)과 상기 제2 단위셀(A2)의 공유된 상기 플로팅 PMOS TR과 상기 제3 단위셀(A3)과 상기 제4 단위셀(A4)의 공유된 상기 플로팅 PMOS TR은 서로 이격된다.The floating PMOS TR shared between the first unit cell A1 and the second unit cell A2 and the floating PMOS shared between the third unit cell A3 and the fourth unit cell A4, TRs are spaced from each other.

이와 같은 구조의 상기 4비트셀은 다시 반복적으로 어레이를 이룸으로써 대용량의 반도체 메모리 소자를 구성할 수 있다.The 4-bit cell having such a structure repeatedly constitutes an array, so that a large-capacity semiconductor memory device can be constructed.

상기 4비트셀에 전압이 인가되어 동작되는 경우를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a case where a voltage is applied to the 4-bit cell will be described.

도 6은 실시예에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자가 4비트셀을 구성한 경우의 등가 회로를 도시한 회로도이다.6 is a circuit diagram showing an equivalent circuit in the case where the semiconductor memory device of the single gate structure according to the embodiment constitutes a 4-bit cell.

도 6을 참조하면, 상기 제1 단위셀(A1)과 상기 제2 단위셀(A2)의 공유된 P드레인 영역(135)과 상기 제3 단위셀(A3)과 상기 제4 단위셀(A4)의 공유된 P드레인 영역(135)은 각각 제1 비트라인(BL_0) 및 제2 비트라인(BL_1)과 연결된다.Referring to FIG. 6, the sharedP drain region 135, the third unit cell A3, and the fourth unit cell A4 of the first unit cell A1 and the second unit cell A2, The sharedP drain region 135 of the second bit line BL2 is connected to the first bit line BL_0 and the second bit line BL_1, respectively.

또한, 상기 제1 단위셀(A1)과 상기 제3 단위셀(A3)의 N소스 영역(120)은 공통 소스 라인과 연결되고, 상기 제2 단위셀(A2)과 상기 제4 단위셀(A4)의 N소스 영역(135)은 공통 소스 라인과 연결된다.TheN source regions 120 of the first unit cell A1 and the third unit cell A3 are connected to a common source line and the second unit cell A2 and the fourth unit cell A4 Are connected to a common source line.

그리고, 상기 제1 단위셀(A1)과 상기 제3 단위셀(A3)의 제1 게이트(145)와 상기 제2 단위셀(A2)과 상기 제4 단위셀(A4)의 제1 게이트(145)는 각각 제1 워드라인(WL_0)과 제2 워드라인(WL_1)과 연결된다.Thefirst gate 145 of the first unit cell A1 and the third unit cell A3 and thefirst gate 145 of the second unit cell A2 and the fourth unit cell A4 Are connected to the first word line WL_0 and the secondword line WL_ 1, respectively.

첫째, 상기 4비트셀을 프로그램시키는 경우에 대하여 설명한다.First, the case of programming the 4-bit cell will be described.

상기 4비트셀을 구성하는 4개의 단위셀 중 상기 제1 단위셀(A1)을 선택하여 프로그램시키기 위해서는 다음과 같은 바이어스(vias) 전압을 인가한다.In order to select and program the first unit cell A1 among the four unit cells constituting the 4-bit cell, the following bias voltage is applied.

라인 명칭Line name전압 수치Voltage reading제1 워드라인(WL_0)The first word line (WL_0)제2 전압The second voltage제2 워드라인(WL_1)The second word line (WL_1)0V0V제1 비트라인(BL_0)The first bit line (BL_0)제1 전압The first voltage제2 비트라인(BL_1)The second bit line (BL_1)0V0V공통 소스 라인(CSL)Common Source Line (CSL)0V0VN웰(110)N well 110,제1 전압(제4 전압보다 낮아야 함)The first voltage (which should be lower than the fourth voltage)P웰(105)P well 105,0V0V

이와 같이 바이어스 전압이 인가되면, 상기 제1 단위셀(A1)의 상기 셀렉트 NMOS TR과 상기 플로팅 PMOS TR이 모두 턴온되고, CHEI 현상에 의하여 상기 플로팅 PMOS TR의 상기 제2 게이트(155)에 전자가 주입되어 문턱 전압이 낮아짐으로써 전술한 바와 같이 프로그램 동작이 수행된다.When the bias voltage is applied, both the select NMOS transistor TR and the floating PMOS transistor TR of the first unit cell A1 are turned on, and electrons are injected into thesecond gate 155 of the floating PMOS TR And the threshold voltage is lowered to perform the program operation as described above.

상기 제2 단위셀(A2)과 상기 제3 단위셀(A3)의 경우 상기 셀렉트 NMOS TR이 턴오프되고, 상기 제4 단위셀(A4)의 경우 상기 플로팅 PMOS TR이 턴오프되어 프로그램 동작이 일어나지 않는다.In the case of the second unit cell A2 and the third unit cell A3, the select NMOS transistor TR is turned off. In the case of the fourth unit cell A4, the floating PMOS transistor TR is turned off and a program operation is performed Do not.

따라서, 상기 제1 단위셀(A1)만이 선택적으로 프로그램될 수 있다.Therefore, only the first unit cell A1 can be selectively programmed.

이와 같이, 상기 제1 워드라인(WL_0)과 상기 제2 워드라인(WL_1)에 상기 제2 전압과 0V를 조합적으로 인가하고, 상기 제1 비트라인(BL_0)과 상기 제2 비트라인(BL_1)에 상기 제1 전압과 0V를 조합적으로 인가함으로써 상기 4개의 단위셀 중 어느 하나의 단위셀을 선택하여 프로그램시킬 수 있다.In this manner, the second voltage and 0V are applied to the first word line WL_0 and the second word line WL_1 in combination, and the first bit line BL_0 and the second bit line BL_1 ), The unit cell of any one of the four unit cells can be selected and programmed by applying the first voltage and 0V in combination.

둘째, 상기 4비트셀을 리딩하는 경우에 대하여 설명한다.Second, the case of reading the 4-bit cell will be described.

상기 4비트셀을 구성하는 4개의 단위셀 중 상기 제1단위셀(A1)을 선택하여 리딩하기 위해서는 다음과 같은 바이어스 전압을 인가한다.In order to select and read the first unit cell A1 among the four unit cells constituting the 4-bit cell, the following bias voltage is applied.

라인 명칭Line name전압 수치Voltage reading제1 워드라인(WL_0)The first word line (WL_0)제5 전압Fifth voltage제2 워드라인(WL_1)The second word line (WL_1)0V0V제1 비트라인(BL_0)The first bit line (BL_0)제4 전압Fourth voltage제2 비트라인(BL_1)The second bit line (BL_1)0V0V공통 소스 라인(CSL)Common Source Line (CSL)0V0VN웰(110)N well 110,제4 전압(제1 전압보다 높아야 함)The fourth voltage (which should be higher than the first voltage)P웰(105)P well 105,0V0V

이와 같이 바이어스 전압이 인가되면, 상기 제1 단위셀(A1)의 상기 셀렉트 NMOS TR은 턴온되고, 상기 플로팅 PMOS TR이 프로그램된 상태이면 상기 플로팅 PMOS TR도 턴온되어 프로그램 상태, 즉 "1" 상태를 읽게 된다.When the bias voltage is applied, the select NMOS transistor TR of the first unit cell A1 is turned on. When the floating PMOS transistor TR is programmed, the floating PMOS transistor TR is also turned on to set the program state, that is, the "1 & I read it.

상기 플로팅 PMOS TR이 프로그램되지 않은 상태이면 상기 플로팅 PMOS TR이 턴오프되고, 프로그램되지 않은 상태, 즉 "0" 상태를 읽게 된다.If the floating PMOS TR is not programmed, the floating PMOS TR is turned off and the non-programmed state, that is, the "0" state is read.

상기 제2 단위셀(A2)과 상기 제3 단위셀(A3)의 경우 상기 셀렉트 NMOS TR이 턴오프되고, 상기 제4 단위셀(A4)의 경우 상기 플로팅 PMOS TR이 턴오프되어 리딩 동작이 일어나지 않는다.The select NMOS transistor TR is turned off in the case of the second unit cell A2 and the third unit cell A3 and the floating operation is performed in the case of the fourth unit cell A4 by turning off the floating PMOS transistor TR Do not.

따라서, 상기 제1 단위셀(A1)만이 선택적으로 리딩될 수 있다.Therefore, only the first unit cell A1 can be selectively read.

이와 같이, 상기 제1 워드라인(WL_0)과 상기 제2 워드라인(WL_1)에 상기 제5 전압과 0V를 조합적으로 인가하고, 상기 제1 비트라인(BL_0)과 상기 제2 비트라인(BL_1)에 상기 제4 전압과 0V를 조합적으로 인가함으로써 상기 4개의 단위셀 중 어느 하나의 단위셀을 선택하여 리딩할 수 있다.In this manner, the fifth voltage and 0V are applied to the first word line WL_0 and the second word line WL_1 in combination, and the first bit line BL_0 and the second bit line BL_1 ) By applying the fourth voltage and 0V in combination, any one of the four unit cells can be selected and read.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications other than those described above are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments of the present invention can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

도 1은 일반적인 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자를 프로그램하는 경우의 전압 인가 형태를 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram showing a voltage application mode when a semiconductor memory element of a general single gate structure is programmed. Fig.

도 2는 일반적인 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자의 데이터를 읽는 경우의 전압 인가 형태를 도시한 도면.2 is a diagram showing a voltage application form when data of a semiconductor memory device having a general single gate structure is read.

도 3은 실시예에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자의 구조를 도시한 상면도.3 is a top view illustrating a structure of a semiconductor memory device of a single gate structure according to an embodiment.

도 4는 도 3의 표시선 A-A'를 기준으로 한 실시에에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자의 구조를 도시한 측단면도.FIG. 4 is a side cross-sectional view showing the structure of a semiconductor memory device of a single gate structure according to the embodiment based on the line A-A 'of FIG. 3; FIG.

도 5는 실시예에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자의 단위셀(A)이 어레이(array)를 이룬 형태를 도시한 상면도.FIG. 5 is a top view showing an array of unit cells A of a semiconductor memory device of a single gate structure according to an embodiment. FIG.

도 6은 실시예에 따른 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자가 4비트셀을 구성한 경우의 등가 회로를 도시한 회로도.6 is a circuit diagram showing an equivalent circuit in the case where a semiconductor memory device of a single gate structure according to the embodiment constitutes a 4-bit cell.

Claims (20)

Translated fromKorean

반도체 기판의 상부에 나란히 형성된 제1도전형 웰 및 제2도전형 웰;A first conductive well and a second conductive well formed side by side on the semiconductor substrate;상기 제1도전형 웰 및 상기 제2도전형 웰 위에 각각 형성된 제1 게이트 및 제2 게이트;A first gate and a second gate formed on the first conductive well and the second conductive well, respectively;상기 제1 게이트 일측의 상기 제1도전형 웰에 형성된 제2도전형 제1 이온주입영역 및 상기 제1 게이트 타측의 상기 제1도전형 웰에 형성된 제2도전형 제2 이온주입영역;A second conductivity type first ion implantation region formed in the first conductivity type well on one side of the first gate and a second conductivity type second ion implantation region formed in the first conductivity type well on the other side of the first gate;상기 제2 게이트 일측의 상기 제2도전형 웰에 형성된 제1도전형 제1 이온주입영역 및 상기 제2 게이트 타측의 상기 제2도전형 웰에 형성된 제1도전형 제2 이온주입영역; 및A first conductivity type first ion implantation region formed in the second conductivity type well on one side of the second gate and a first conductivity type second ion implantation region formed in the second conductivity type well on the other side of the second gate; And상기 제2도전형 제2 이온주입영역과 상기 제1 도전형 제1 이온주입영역을 연결하는 연결 라인을 포함하는 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자.And a connection line connecting the second conductive type second ion-implanted region and the first conductive type first ion-implanted region.제1항에 있어서,The method according to claim 1,상기 제1도전형 웰 및 상기 제2도전형 웰을 완전히 이격시키거나Completely separating the first conductivity type well and the second conductivity type well상기 제1도전형 웰 및 상기 제2도전형 웰의 상측 경계면 일부에 형성되어 상기 제2도전형 제1 이온주입영역 및 상기 제2도전형 제2 이온주입영역을 상기 제1도전형 제1 이온주입영역 및 상기 제1도전형 제2 이온주입영역과 이격시키는 소자분리영역을 더 포함하는 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자.Wherein the second conductivity type well and the second conductivity type well are formed in a part of an upper interface of the first conductivity type well and the second conductivity type well, and the second conductivity type first ion-implantation region and the second conductivity type second ion- And a device isolation region for separating the first conductive type second ion-implanted region from the first conductive type second ion-implanted region.제1항에 있어서,The method according to claim 1,상기 제1 게이트, 및 상기 제2 게이트 중 적어도 하나의 밑에 형성된 게이트절연막;A gate insulating film formed under at least one of the first gate and the second gate;상기 제1 게이트, 및 상기 제2 게이트 중 적어도 하나의 측면에 형성된 사이드월 및 스페이서; 및A sidewall and a spacer formed on at least one side of the first gate and the second gate; And상기 제1 게이트, 상기 제2 게이트 중 적어도 하나의 측면의 상기 반도체 기판 상부에 형성된 LDD 영역 중 적어도 하나 이상의 구조물이 더 포함된 것을 특징으로 하는 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자.And at least one structure of an LDD region formed on the semiconductor substrate on at least one side of the first gate and the second gate.제1항에 있어서,The method according to claim 1,상기 제2도전형 제1 이온주입영역, 상기 제2도전형 제2 이온주입영역, 상기 제1도전형 제1 이온주입영역, 상기 제1도전형 제2 이온주입영역 중 적어도 하나의 영역 위에 형성되고, 전압 인가시 전극으로 이용되거나 본딩 패드로 이용되는 하나 이상의 패드를 더 포함하는 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자.Formed on at least one region of the second conductive type first ion-implanted region, the second conductive-type second ion-implanted region, the first conductive-type first ion-implanted region, and the first conductive-type second ion- And at least one pad used as an electrode or a bonding pad when a voltage is applied.제1항에 있어서,The method according to claim 1,상기 제1도전형 웰, 상기 제1 게이트, 상기 제2도전형 제1 이온주입영역 및 상기 제2도전형 제2 이온주입영역은 셀렉트(select) 제2도전형 트랜지스터를 구성하고,Wherein the first conductivity type well, the first gate, the second conductivity type first ion implantation region, and the second conductivity type second ion implantation region constitute a select second conductivity type transistor,상기 제2도전형 웰, 상기 제2 게이트, 상기 제1도전형 제1 이온주입영역 및 상기 제1도전형 제2 이온주입영역은 플로팅(floating) 제1도전형 트랜지스터를 구성하며,Wherein the second conductivity type well, the second gate, the first conductivity type first ion implantation region, and the first conductivity type second ion implantation region constitute a floating first conductivity type transistor,상기 셀렉트 제2도전형 트랜지스터 및 상기 플로팅 제1도전형 트랜지스터는 직렬 연결되는 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자.Wherein the select second conductivity type transistor and the floating first conductivity type transistor are connected in series.제1항에 있어서,The method according to claim 1,상기 제1 도전형은 P형이고, 상기 제2 도전형은 N형이며,The first conductivity type is P type, the second conductivity type is N type,상기 제2도전형 제1 이온주입영역은 공통 소스 라인과 연결되고, 상기 제1 게이트는 워드 라인과 연결되고, 상기 제1 도전형 제2 이온주입영역은 비트 라인과 연결되며, 상기 제2 게이트는 플로팅되는 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자.The second conductive type first ion implantation region is connected to a common source line, the first gate is connected to a word line, the first conductive type second ion implantation region is connected to a bit line, Is a floating gate type semiconductor memory device having a single gate structure.삭제delete삭제delete삭제delete삭제delete삭제delete싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자가 단위셀을 이루고, 상기 단위셀이 2×2 행렬을 이루어 4비트셀을 구성하며;A semiconductor memory device of a single gate structure constitutes a unit cell, the unit cell forms a 2x2 matrix and constitutes a 4-bit cell;1행 1열의 제1 단위셀 및 1행 2열의 제2 단위셀은 X축 상에서 서로 마주하여 대칭 구조를 이루고, 2행 1열의 제3 단위셀 및 2행 2열의 제4 단위셀은 X축 상에서 서로 마주하여 대칭 구조를 이루며;The first unit cell of the first row and the first column and the second unit cell of the first row and the second column are symmetrical with respect to each other on the X axis and the third unit cell of the second row and the first column and the fourth unit cell of the second row and the second column are arranged on the X axis Facing each other and forming a symmetrical structure;상기 제1 단위셀 및 상기 제3 단위셀은 Y축 상에서 나란히 배열되고, 상기 제2 단위셀 및 상기 제4 단위셀은 Y축 상에서 나란히 배열되는 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 어레이.Wherein the first unit cell and the third unit cell are arranged side by side on the Y axis, and the second unit cell and the fourth unit cell are arranged side by side on the Y axis.제12항에 있어서, 상기 제1 내지 제4 단위셀들 각각은 청구항 제1항의 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자인 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 어레이.13. The semiconductor memory device array of claim 12, wherein each of the first through fourth unit cells is a single-gate structure semiconductor memory device according to claim 1.제13항에 있어서,14. The method of claim 13,상기 제1 단위셀의 제2도전형 제1 이온주입영역 및 상기 제3 단위셀의 제2도전형 제1 이온주입영역은 전기적으로 연결되고,The second conductive type first ion-implanted region of the first unit cell and the second conductive type first ion-implanted region of the third unit cell are electrically connected, 상기 제2 단위셀의 제2도전형 제1 이온주입영역 및 상기 제4 단위셀의 제2도전형 제1 이온주입영역은 전기적으로 연결되는 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 어레이. Wherein the second conductivity type first ion implantation region of the second unit cell and the second conductivity type first ion implantation region of the fourth unit cell are electrically connected to each other.제13항에 있어서,14. The method of claim 13,상기 제1 단위셀의 제1 게이트 및 상기 제3 단위셀의 제1 게이트는 전기적으로 연결되고,A first gate of the first unit cell and a first gate of the third unit cell are electrically connected,상기 제2 단위셀의 제1 게이트 및 상기 제4 단위셀의 제1 게이트는 전기적으로 연결되는 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 어레이.And a first gate of the second unit cell and a first gate of the fourth unit cell are electrically connected to each other.제13항에 있어서,14. The method of claim 13,상기 제1 단위셀의 제2도전형 제2 이온주입영역 및 상기 제3 단위셀의 제2도전형 제2 이온주입영역은 이격되고,The second conductivity type second ion implantation region of the first unit cell and the second conductivity type second ion implantation region of the third unit cell are spaced apart,상기 제2 단위셀의 제2도전형 제2 이온주입영역 및 상기 제4 단위셀의 제2도전형 제2 이온주입영역은 이격되는 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 어레이.The second conductive type second ion-implanted region of the second unit cell and the second conductive type second ion-implanted region of the fourth unit cell are spaced apart from each other.제13항에 있어서,14. The method of claim 13,상기 제1 단위셀의 제1 도전형 제2 이온주입영역 및 상기 제2 단위셀의 제1도전형 제2 이온주입영역은 공유되고,The first conductive type second ion implantation region of the first unit cell and the first conductive type second ion implantation region of the second unit cell are shared,상기 제3 단위셀의 제1 도전형 제2 이온주입영역 및 상기 제4 단위셀의 제1 도전형 제2 이온주입영역은 공유되는 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 어레이.Wherein the first conductivity type second ion implantation region of the third unit cell and the first conductivity type second ion implantation region of the fourth unit cell are shared.제13항에 있어서,14. The method of claim 13,상기 제1 단위셀의 제2도전형 웰과 상기 제2 단위셀의 제2도전형 웰은 연결되고,The second conductivity type well of the first unit cell and the second conductivity type well of the second unit cell are connected,상기 제3 단위셀의 제2도전형 웰과 상기 제4 단위셀의 제2도전형 웰은 연결되며,The second conductivity type well of the third unit cell and the second conductivity type well of the fourth unit cell are connected,상기 제1 단위셀과 상기 제2 단위셀의 상기 제2도전형 웰 및 상기 제3 단위셀과 상기 제4 단위셀의 상기 제2도전형 웰은 이격되는 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 어레이.The second conductivity type wells of the first unit cell and the second unit cell, and the third unit cell and the second conductivity type well of the fourth unit cell are spaced apart from each other.제13항에 있어서,14. The method of claim 13,상기 제1 단위셀과 상기 제2 단위셀 각각의 제1도전형 제2 이온주입영역은 제1 비트라인과 연결되고,The first conductive type second ion implantation region of each of the first unit cell and the second unit cell is connected to the first bit line,상기 제3 단위셀과 상기 제4 단위셀 각각의 제1도전형 제2 이온주입영역은 제2 비트라인과 연결되며,The first conductive type second ion implantation region of each of the third unit cell and the fourth unit cell is connected to the second bit line,상기 제1 단위셀 내지 상기 제4 단위셀 각각의 제2도전형 제1 이온주입영역은 공통 소스 라인과 연결되고,The second conductivity type first ion implantation region of each of the first unit cell to the fourth unit cell is connected to a common source line,상기 제1 단위셀과 상기 제3 단위셀 각각의 제1 게이트는 제1 워드라인과 연결되고,A first gate of each of the first unit cell and the third unit cell is connected to a first word line,상기 제2 단위셀과 상기 제4 단위셀 각각의 제1 게이트는 제2 워드라인과 연결되며,A first gate of each of the second unit cell and the fourth unit cell is connected to a second word line,상기 제1 단위셀 내지 상기 제4 단위셀 각각의 제2 게이트는 플로팅되는 싱글 게이트 구조의 반도체 메모리 소자 어레이.And a second gate of each of the first unit cell to the fourth unit cell is floating.삭제delete

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