For low-cost embedded EEPROM, in this paper, single polysilicon EEPROM and n-channel high-voltage LDMOST device are developed in a $0.25{\mu}m$ standard CMOS logic process. Using these devices developed, the EEPROM chip is fabricated. The fabricated EEPROM chip is composed of 1 Kbit single polysilicon EEPROM away and high voltage driver circuits. The program and erase characteristics of the fabricated EEPROM chip are evaluated using 'STA-EL421C'. The fabricated n-channel high-voltage LDMOST device operation voltage is over 10 V and threshold voltage window between program and erase states of the memory cell is about 2.0 V.
Inthis apper wa analyzed the channel-hot-electron programming characteristics of the single-poly EEPROM with different control gate and drain structures. The single-poly EEPROM uses the p$^{+}$/n$^{+}$-diffusion in the n-well as a control gate instead of the second poly-silicon. The program and erase characteristics of the single-poly EEPROM were verified using the two-dimensional device simulator, MEDICI. The single-poly EEPROM was fabricated using 0.8$\mu$m ASIC CMOS process, and its CHE programming characteristics were measured using HP4155 parameteric analyzer and HP8110 pulse gnerator. Especially we investigated the CHE programming characteristics of the single-poly EEPROM with the p$^{+}$-diffusion or n$^{+}$-diffusion in the n-well as a control gate and the LDD or single-drain structure. The single-poly EEPROM with p$^{+}$-diffusion in the n-well as a control gate and single-drain structure was programmed to about VT$\thickapprox$5V with VDS=6V, VCG=12V(1ms pulse width).th).
대용량 EEPROM 메모리를 테스트하는 경우 erase time과 program time이 많이 걸리는 문제가 있다. 또한 신뢰성 테스트를 진행하면서 각 스텝마다 EEPROM 셀의 문턱전압 VT를 테스트할 필요가 있다. 본 논문에서는 512kb EEPROM 셀 검증용 모듈 회로를 설계하였으며, negative VTE를 갖는 split gate EEPROM의 VT 측정을 위한 CG(Control Gate) 구동회로를 제안하였다. 제안된 CG 구동회로는 erase VT를 측정하기 위해 -3V~0V의 negative 전압이 인가될 수 있도록 asymmetric isolated HV (High-Voltage) NMOS 소자를 사용하였다. 그리고 test time reduction 모드에서는 even page, odd page, chip 단위로 erase나 program 수행이 가능하도록 회로를 설계하므로 512Kb EEPROM 전체 메모리를 erase하거나 program할 때 시간을 even page와 odd page를 이용하는 경우는 4ms, chip 전체로 하는 경우는 2ms로 테스트 시간을 줄일 수 있었다.
본 논문에서는 터치스크린 컨트롤러용 IC를 위한 저면적, 저전력, 고속 EEPROM 회로 설계기술을 제안하였다. 저면적 EEPROM 기술로는 SSTC (Side-wall Selective Transistor Cell) 셀을 제안하였고 EEPROM 코어회로에서 반복되는고전압 스위칭 회로를 최적화하였다. 저전력 기술은 디지털 Data Bus 감지 증폭기 회로를 제안하였다. 그리고 고속 EEPROM 기술로는 Distributed DB 방식이 적용되었으며, Dual Power Supply를 사용하여 EEPROM 셀과 고전압 스위칭 회로의 구동전압은 로직전압 VDD(=1.8V)보다 높은 전압인 VDDP(=3.3V)를 사용하였다. 설계된 128Kb EEPROMIP(Intellectual Property)의 레이아웃 면적은 $662.31{\mu}m{\times}1314.89{\mu}m$이다.
본 논문에서는 수동형 UHF RFID 태그 칩에 사용되는 저전력, 저면적 256b 비동기식 EEPROM을 설계 하였다. 먼저 EEPROM의 저전력 특성을 얻기 위해 1.8V의 공급전압을 사용하였고, 저전압 특성을 갖는 N-type Schottky Diode를 사용하여 Dickson Charge pump를 설계하였다. 그리고 주변회로에서의 저면적 설계를 위해 비동기식 인터페이스 방식과 Separate I/O 방식을 사용하였다. 그리고 DC-DC 변환기의 면적을 줄이기 위하여 Schottky Diode를 사용한 Dickson Charge Pump를 설계하였다. $0.18{\mu}m$ EEPROM 공정을 이용하여 설계된 16 행 ${\times}$ 16 열의 어레이를 갖는 256b EEPROM의 레이아웃 면적은 $311.66{\times}490.59{\mu}m^2$이다.
본 논문에서는 $0.18{\mu}m$의 EEPROM cell을 사용하여 수동형 UHF RFID 태그 칩에 사용되는 저전력, 저면적의 1Kbits 비동기식 EEPROM IP를 설계하였다. 저면적 회로 설계 기술로는 $0.18{\mu}m$ EEPROM 공정을 이용하여 비동기식 EEPROM IP를 설계하므로 command buffer와 address buffer를 제거하였고 separate I/O 방식을 사용하므로 tri-state 데이터 출력 버퍼(data output buffer)를 제거하였다. 그리고 저전압(low voltage)의 VDD에서 EEPROM cell이 필요로 하는 고전압(high voltage)인 VPP와 VPPL 전압을 안정적으로 공급하기 위해 기존의 PN 접합 다이오드 대신 Schottky 다이오드를 사용한 Dickson 전하펌프를 설계하므로 전하펌프의 펌핑단(pumping stage)의 수를 줄여 전하펌프가 차지하는 면적을 줄였다. 저전력 회로 설계 기술로 Dickson 전하 펌프(charge pump)를 이용하여 VPP generator를 만들고 Dickson 전하펌프의 임의의 노드 전압을 이용하여 프로그램과 지우기 모드에서 각각 필요로 하는 VPPL 전압을 선택하도록 하게 해주는 VPPL 전원 스위칭 회로를 제안하여 쓰기전류(write current)를 줄이므로 저전력 EEPROM IP를 구현하였다. $0.18{\mu}m$ 공정을 이용하여 설계된 비동기식 EEPROM용 테스트 칩은 제작 중에 있으며, 비동기식 1Kbits EEPROM의 레이아웃 면적은 $554.8{\times}306.9{\mu}m2$로 동기식 1Kbits EEPROM에 비해 레이아웃면적을 11% 정도 줄였다.
Kim, Du-Hwi;Jang, Ji-Hye;Jin, Liyan;Ha, Pan-Bong;Kim, Young-Hee
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제10권4호
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pp.316-324
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2010
In this paper, we design a 256 kbits EEPROM for a MCU (Microcontroller unit) with the wide voltage range of 1.8 V to 5.5 V. The memory space of the EEPROM is separated into a program and data region. An option memory region is added for storing user IDs, serial numbers and so forth. By making HPWs (High-voltage P-wells) of EEPROM cell arrays with the same bias voltages in accordance with the operation modes shared in a double word unit, we can reduce the HPW-to-HPW space by a half and hence the area of the EEPROM cell arrays by 9.1 percent. Also, we propose a page buffer circuit reducing a test time, and a write-verify-read mode securing a reliability of the EEPROM. Furthermore, we propose a DC-DC converter that can be applied to a MCU with the wide voltage range. Finally, we come up with a method of obtaining the oscillation period of a charge pump. The layout size of the designed 256 kbits EEPROM IP with MagnaChip's 0.18 ${\mu}m$ EEPROM process is $1581.55{\mu}m{\times}792.00{\mu}m$.
8$\times$8 bit scaled SONOSFET NAND type flash EEPROM that shows better characteristics on cell density and endurance than NOR type have been designed and its electrical characteristics are verified with computer aided simulation. For the simulation, the spice model parameter was extracted from the sealed down SONOSFET that was fabricated by $1.5mutextrm{m}$ topological design rule. To improve the endurance of the device, the EEPROM design to have modified Fowler-Nordheim tunneling through the whole channel area in Write/Erase operation. As a result, it operates Write/Erase operation at low current, and has been proven Its good endurance. The NAND type flash EEPROM, which has upper limit of V$_{th}$, has the upper limit of V$_{th}$ as 4.5V. It is better than that of floating gate as 4V. And a EEPROM using the SONOSFET without scaling (65$\AA$-l65$\AA$-35$\AA$), was also designed and its characteristics have been compared. It has more possibliity of error from the V$_{th}$ upper limit as 4V, and takes more time for Read operation due to low current. As a consequence, it is proven that scaled down SONOSFET is more pertinent than existing floating gate or SONOSFET without scaling for the NAND type flash EEPROM.EPROM.
외부전하를 감지할 수 있는 EEPROM 구조를 기반으로 한 센서를 제안하였다. 부유게이트로부터 확장된 큰 면적의 접촉부위 (CCM)는 외부전하를 고정화하도록 설계되었으며, $0.13{\mu}m$ 단일-다결정 CMOS 공정에 적합한 적층의 금속-절연체-금속 (MIM) 제어케이트구조로 구성되었다. N-채널 EEPROM의 CCW 캐패시터 영역에 양의 전압이 인가되면 제어 게이트의 문턱전압이 음의 방향으로 변화하여 드레인 전류는 증가하는 특성을 보였다. 또한 이미 충전된 외부 캐패시터가 CCW의 부유게이트의 금속영역에 직접 연결되면, 외부 캐패시터로부터 유입된 양의 전하는 n-채널 EEPROM의 드레인 전류를 증가시키지만 반면에 음의 전하는 이를 감소시켰다. 외부 전압과 전하에 의해 PMOS의 특성은 NMOS에 비교하여 반대로 나타남이 확인되었다. EEPROM 인버터의 CCW 영역에 외부전하를 연결하면 인버터의 입-출력 특성이 기준 시료에 비해 외부전하의 극성에 따라 변화하였다. 그러므로, EEPROM 인버터는 외부전하를 감지하여 부유게이트에 고정된 전하의 밀도 크기에 따라 출력을 전압으로 표현할 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 MCU(Micro Controller Unit) IC를 위한 50ns 256Kb EEPROM 회로를 설계하였다. 설계된 EEPROM IP는 기준전압을 이용한 차동증폭기 형태의 DB(Data Bus) 센싱 회로를 제안하여 읽기 동작시 데이터 센싱 속도를 빠르게 하였으며, DB를 8등분한 Distributed DB 구조를 적용하여 DB의 기생 커패시턴스 성분을 줄여 DB의 스위칭 속도를 높였다. 또한 기존의 RD 스위치 회로에서 5V 스위치 NMOS 트랜지스터를 제거함으로써 읽기 동작 시 BL의 프리차징 시간을 줄여 액세스 시간을 줄였고 데이터 센싱 시 DB 전압과 기준전압 간의 전압차 ${\Delta}V$를 0.2VDD 정도 확보하여 출력 데이터의 신뢰도를 높였다. 매그나칩반도체 $0.18{\mu}m$ EEPROM 공정으로 설계된 256Kb EEPROM IP의 액세스 시간은 45.8ns 이며 레이아웃 면적은 $1571.625{\mu}m{\times}798.540{\mu}m$이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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