説明

メモリのプログラミング方法及びメモリアレイ

【課題】クリティカル・ディメンションの変動に鈍感であり且つ高速なメモリプログラミング方法等を提供する。
【解決手段】メモリの複数のメモリセルの夫々は、ウェルと、ソース及びドレイン領域と、記憶レイヤと、ゲートとを有する。メモリセルはマトリクス状である。同じ列ドレイン領域は同じビットラインへ接続し、同じ行ゲートは同じワードラインへ接続し、同じ列ソース領域は同じソースラインへ接続する。メモリは、いずれかのメモリセルへ電気的に接続されたワードラインへ第1の電圧を印加し、そのメモリセルへ電気的に接続されたビットラインへ少なくともプログラミング閾値だけ第1の電圧と異なる第2の電圧を印加し、そのメモリセルへ電気的に接続されたソースラインへ少なくともプログラミング閾値だけ第1の電圧と異なる第3の電圧を印加し、複数のメモリセルへ基板電圧を印加することによって、プログラミングされる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、不揮発性メモリに関し、より具体的には、不揮発性メモリをプログラミングする方法に関する。
【背景技術】
【0002】
現在の不揮発性メモリ応用では、クリティカル・ディメンション感度は、性能改善における障壁である。クリティカル・ディメンションに対して低い感度を示す1つのプログラミング方法はFowler−Nordheim(FN)プログラミングであり、これは良好な一様性を有し、従って、クリティカル・ディメンション感度が低い。しかし、FNプログラミングはスローでもある。ホットキャリア・プログラミング(例えば、バンド間ホットエレクトロン(band-to-band hot electron)(BBHE)・プログラミング)はより速いが、クリティカル・ディメンションに対してより敏感であり、このことは、不揮発性メモリプログラミング技術としてのその用途を制限する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は、クリティカル・ディメンションの変動に鈍感であり且つ高速なメモリプログラミング方法及びメモリアレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
実施形態に従って、プログラミング方法は、メモリにおける使用のためである。前記メモリの複数のメモリセルの夫々のメモリセルは、第1の導電型を有するウェルと、該第1の導電型とは反対の第2の導電型のソース及びドレイン領域と、記憶レイヤと、ゲートとを有する。前記複数のメモリセルは、同じビットラインへ電気的に接続された同じ列にあるドレイン領域と、同じワードラインへ電気的に接続された同じ行にあるゲートと、同じソースラインへ接続された同じ列にあるソース領域とを有してマトリクス状に配置される。当該プログラミング方法は、前記複数のメモリセルのいずれかのメモリセルへ電気的に接続されたワードラインへ第1の電圧を印加するステップと、当該メモリセルへ電気的に接続されたビットラインへ、少なくともプログラミング閾値だけ前記第1の電圧と異なる第2の電圧を印加するステップと、当該メモリセルへ電気的に接続されたソースラインへ、少なくとも前記プログラミング閾値だけ前記第1の電圧と異なる第3の電圧を印加するステップと、前記複数のメモリセルへ基板電圧を印加するステップとを有する。
【0005】
実施形態に従って、メモリアレイは、当該メモリアレイのメモリセルの列へ電気的に接続されるビットラインと、当該メモリアレイのメモリセルの列へ電気的に接続され、当該メモリアレイの他のソースラインへは電気的に接続されないソースラインと、当該メモリアレイのメモリセルの行へ電気的に接続されるワードラインと、メモリセルとを有する。前記メモリセルは、プログラミング動作中に第1の電圧を受けるよう前記ワードラインへ電気的に接続されるゲート端子と、前記プログラミング動作中に少なくともプログラミング閾値だけ前記第1の電圧と異なる第2の電圧を受けるよう前記ビットラインへ電気的に接続される第1の端子と、前記プログラミング動作中に少なくとも前記プログラミング閾値だけ前記第1の電圧と異なる第3の電圧を受けるよう前記ソースラインへ電気的に接続される第2の端子と、前記プログラミング動作中に基板電圧を受けるウェル端子とを有する。
【発明の効果】
【0006】
本発明の実施形態によれば、クリティカル・ディメンションの変動に鈍感であり且つ高速なメモリプログラミング方法及びメモリアレイを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施形態に従うメモリアレイの図である。
【図2】メモリアレイのメモリセル130Eのプログラミングを説明する図である。
【図3】プログラミングの間のメモリセル130Eの図である。
【図4】メモリアレイのメモリセルに対する読出動作の電圧を示す図である。
【図5】図1のメモリアレイ10のレイアウトを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の上記の及び他の目的は、図面において表される好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読むことで間違いなく当業者に明らかになるであろう。
【0009】
図1を参照されたい。図1は、実施形態に従うメモリアレイ10の図である。メモリアレイ10は、複数のワードライン100A〜100Cと、複数のビットライン110A〜110Cと、複数のソースライン120A〜120Cと、複数のメモリセル130A〜130Iとを有する。記載の簡単さのために、図1においては、9つのメモリセルしか示されていない。実際には、メモリアレイ10は、図1に示された9つよりも多い多数のメモリセルを有してよい。
【0010】
メモリセル130Eを例とすると、メモリセル130Eは、金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタ(例えば、P型MOS(PMOS)又はN型MOS(NMOS)トランジスタ)であってよく、スタック誘電体記憶レイヤを有してよい。メモリセル130Eは、ワードライン100Bへ電気的に接続されているゲート端子と、ビットライン110Bへ電気的に接続されているドレイン端子と、ソースライン120Bへ電気的に接続されているソース端子とを有する。ソースライン120A〜120Cは、互いに電気的に接続されていない。
【0011】
図2及び図3を参照されたい。図2は、メモリアレイ10のメモリセル130Eのプログラミングを説明する図である。図3は、プログラミングの間のメモリセル130Eの図である。メモリセル130Eは、ポリシリコンゲート131と、ソース領域132と、ドレイン領域133と、基板領域134と、電荷トラップレイヤ135とを有する。メモリセル130Eをプログラミングするよう、メモリセル130EがPMOSトランジスタである場合に、ハイ電圧V1がワードライン100Bを通じてメモリセル130Eのゲート131へ印加され、第1のロー電圧V2がビットライン110Bを通じてメモリセル130Eのドレイン133へ印加され、第2のロー電圧V3がソースライン120Bを通じてメモリセル130Eのソース132へ印加される。例えば、ハイ電圧V1は7ボルトであってよく、第1のロー電圧V2は−5ボルトであってよく、第2のロー電圧V3は−5ボルトであってよい。この例において、第1のロー電圧V2及び第2のロー電圧V3は同じである。第1のロー電圧V2及び第2のロー電圧V3は異なってもよい。例えば、例えばBBHEプログラミングによりメモリセル130Eをプログラミングするに十分な電圧差を示すプログラミング閾値が設定されてよい。プログラミング閾値は7ボルトであってよい。その場合に、第1のロー電圧V2は−5ボルトに設定されてよく、第2のロー電圧V3は−3ボルトに設定されてよい。よって、第1のロー電圧V2は、プログラミング閾値を超えるほど十分にハイ電圧V1と異なってさえいればよく、第2のロー電圧V3は、プログラミング閾値を超えるほど十分にハイ電圧V1と異なってさえいればよい。上記の方法によれば、ホットエレクトロン136、137は電荷トラップレイヤ135へ通り抜け、ホール138、139は基板134と引き下がる。メモリセル130Eのプログラミングの間、全ての他のワードライン、ビットライン、及びソースラインは0ボルトに設定されてよい。
【0012】
図2において示されるように、プログラミングの間、プログラミング下のセル(図2のセル130E)以外のアレイ10のセルは異なった状態にある。セル130D及び130Fは、ゲート端子へハイ電圧V1を印加され且つソース及びドレイン端子へ0ボルトを印加された行ストレスを受ける。セル130B及び130Hは、ゲート端子へ0ボルトを印加され且つドレイン及びソース端子へ夫々第1及び第2のロー電圧V2、V3を印加された列ストレスを受ける。セル130A、130C、130G及び130Iは、全ての端子(ゲート、ドレイン、ソース)が0ボルトに設定されたウェルディスターブ(well disturb)を受ける。
【0013】
図4を参照されたい。図4は、メモリアレイ10のメモリセル130Eに対する読出動作の電圧を示す図である。読出の間、電圧V1は0ボルトに設定され、電圧V2は−1.5ボルトに設定され、電圧V3は0ボルトに設定される。全ての他のソース及びビットライン電圧は0ボルトに設定され、全ての他のワードライン電圧は4ボルトに設定される。読出電流は、メモリセル130Eのプログラム状態(1又は0)を決定するよう、メモリセル130Eから読み出される。
【0014】
図5を参照されたい。図5は、図1のメモリアレイ10のレイアウトを示す図である。ワードライン100A〜100Cはポリシリコンから形成されてよく、ビットライン110A〜110C及びソースライン120A〜120Cは金属レイヤ(例えば、典型的なプロセルの金属1(M1))から形成されてよい。接点140は、ビットライン110A〜110Cを、対応するメモリセル130A〜130Iの夫々のドレイン領域へ電気的に接続し、ソースライン120A〜120Cを、対応するメモリセル130A〜130Iの夫々のソース領域へ電気的に接続する。ソースライン120A〜120Cは相互には電気的に接続されない。メモリアレイ10は、第1の導電型(例えば、N型)を有するウェルにおいて構成されてよい。夫々のメモリセル130A〜130Iのソース及びドレイン領域は、第1の導電型とは反対の第2の導電型(例えば、P型)であってよい。
【0015】
上記のアーキテクチャ及びプログラミング方法によれば、メモリアレイ10は、ポリシリコン・クリティカル・ディメンション(CD)の変動に対して鈍感であるツインサイド(twin-side)BBHE速度を有する。プログラム障害(program disturbance)もごく僅かである。また、BBHEプログラミングは、メモリアレイ10において良好なプログラム・イレースウィンドウ(erase window)を達成する。
【0016】
装置及び方法の多数の代替及び変更が本発明の教示を維持しながら行われてよいことは、当業者に容易に理解されるであろう。従って、上記の開示は、添付の特許請求の範囲の技術的範囲によってのみ限定されると解されるべきである。
【0017】
[関連出願の相互参照]
本願は、2011年9月30日付けで出願された米国特許仮出願第61/541085号(発明の名称「Method of Programming Nonvolatile Memory」)に基づく優先権を主張するものです。その内容は、全文を参照により本願に援用される。
【符号の説明】
【0018】
10 メモリアレイ
100A〜100C ワードライン
110A〜110C ビットライン
120A〜120C ソースライン
130A〜130I メモリセル
131 ポリシリコンゲート
132 ソース領域
133 ドレイン領域
134 基板領域
135 電荷トラップレイヤ
136,137 ホットエレクトロン
138,139 ホール
140 接点
V1 ハイ電圧
V2,V3 ロー電圧

【特許請求の範囲】
【請求項1】
メモリにおける使用のためのプログラミング方法であって、前記メモリの複数のメモリセルの夫々のメモリセルは、第1の導電型を有するウェルと、該第1の導電型とは反対の第2の導電型のソース及びドレイン領域と、記憶レイヤと、ゲートとを有し、前記複数のメモリセルは、同じビットラインへ電気的に接続された同じ列にあるドレイン領域と、同じワードラインへ電気的に接続された同じ行にあるゲートと、同じソースラインへ接続された同じ列にあるソース領域とを有してマトリクス状に配置される、プログラミング方法において、
前記複数のメモリセルのいずれかのメモリセルへ電気的に接続されたワードラインへ第1の電圧を印加するステップと、
当該メモリセルへ電気的に接続されたビットラインへ、少なくともプログラミング閾値だけ前記第1の電圧と異なる第2の電圧を印加するステップと、
当該メモリセルへ電気的に接続されたソースラインへ、少なくとも前記プログラミング閾値だけ前記第1の電圧と異なる第3の電圧を印加するステップと、
前記複数のメモリセルへ基板電圧を印加するステップと
を有するプログラミング方法。
【請求項2】
前記第2の電圧は、前記第3の電圧と略同じである、
請求項1に記載のプログラミング方法。
【請求項3】
前記第2の電圧は、前記第3の電圧と異なる、
請求項1に記載のプログラミング方法。
【請求項4】
前記第1の導電型はN型であり、前記第2の導電型はP型であり、
前記第2の電圧は前記第1の電圧よりも低く、前記第3の電圧は前記第1の電圧よりも低い、
請求項1に記載のプログラミング方法。
【請求項5】
前記プログラミング閾値は、前記メモリセルのバンド間ホットエレクトロン・プログラミングを引き起こすほど十分に大きい、
請求項1に記載のプログラミング方法。
【請求項6】
前記メモリのソースラインどうしは、電気的に接続されない、
請求項1に記載のプログラミング方法。
【請求項7】
前記記憶レイヤは、スタック誘電体記憶レイヤである、
請求項1に記載のプログラミング方法。
【請求項8】
メモリアレイであって、
当該メモリアレイのメモリセルの列へ電気的に接続されるビットラインと、
当該メモリアレイのメモリセルの列へ電気的に接続され、当該メモリアレイの他のソースラインへは電気的に接続されないソースラインと、
当該メモリアレイのメモリセルの行へ電気的に接続されるワードラインと
を有し、
前記メモリセルの夫々は、
プログラミング動作中に第1の電圧を受けるよう前記ワードラインへ電気的に接続されるゲート端子と、
前記プログラミング動作中に少なくともプログラミング閾値だけ前記第1の電圧と異なる第2の電圧を受けるよう前記ビットラインへ電気的に接続される第1の端子と、
前記プログラミング動作中に少なくとも前記プログラミング閾値だけ前記第1の電圧と異なる第3の電圧を受けるよう前記ソースラインへ電気的に接続される第2の端子と、
前記プログラミング動作中に基板電圧を受けるウェル端子と
を有する、メモリアレイ。
【請求項9】
前記第2の電圧は、前記第3の電圧と略同じである、
請求項8に記載のメモリアレイ。
【請求項10】
前記第2の電圧は、前記第3の電圧と異なる、
請求項8に記載のメモリアレイ。
【請求項11】
前記ウェル端子は、第1の導電型を有する前記メモリセルのウェル領域へ電気的に接続され、前記第1の端子は、前記第1の導電型とは反対の第2の導電型のソース領域へ電気的に接続され、前記第2の端子は、前記第2の導電型のドレイン領域へ電気的に接続される、
請求項8に記載のメモリアレイ。
【請求項12】
前記第1の導電型はN型であり、前記第2の導電型はP型であり、
前記第2の電圧は前記第1の電圧よりも低く、前記第3の電圧は前記第1の電圧よりも低い、
請求項11に記載のメモリアレイ。
【請求項13】
前記プログラミング閾値は、前記メモリセルのバンド間ホットエレクトロン・プログラミングを引き起こすほど十分に大きい、
請求項8に記載のメモリアレイ。
【請求項14】
前記メモリセルは、記憶レイヤを更に有する、
請求項8に記載のメモリアレイ。
【請求項15】
前記記憶レイヤは、スタック誘電体記憶レイヤである、
請求項14に記載のメモリアレイ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2013−80549(P2013−80549A)
【公開日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−127998(P2012−127998)
【出願日】平成24年6月5日(2012.6.5)
【出願人】(510199683)力旺電子股▲ふん▼有限公司 (11)
【Fターム(参考)】