KR0121134B1 - 반도체 메모리장치의 워드라인드라이버 - Google Patents
반도체 메모리장치의 워드라인드라이버Info
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Abstract
본 발명은 시스템으로부터 입력된 로우어드레스에 대응되는 워드라인을 활성화시키는 워드라인드라이버에 관한 것으로, 상기 워드라인디코딩신호의 입력에 응답하여 소정의 제1워드라인이 연결되는 제1노드로 제1로우선택신호를 공급하는 제1풀엎트랜지스터와, 상기 제1노드와 접지전압단사이에 연결되고 상기 제1로우선택신호의 상보신호에 응답하여 상기 제1노드의 전위를 풀다운시키는 제1풀다운트랜지스터와, 상기 워드라인디코딩신호의 입력에 응답하여 소정의 제2워드라인이 연결되는 제2노드로 제2로우선택신호를 공급하는 제2풀엎트랜지스터와, 상기 제2노드와 접지전압단 사이에 연결되고 상기 제2로우선택신호의 상보신호의 입력에 응답하여 상기 제2노드의 전위를 풀다운시키는 제2풀다운트랜지스터와, 상기 제1노드와 제2노드 사이에 연결되고 상기 워드라인디코딩신호에 의해 제어되는 스위칭트랜지스터로 이루어지는 워드라인드라이버를 제공한다. 이와 같은 본 발명은 그 점유면적 및 전류소비에 있어서 고집적 및 저전력소비 반도체 메모리장치에 적합한 효과가 있다.
Description
제1도는 종래의 워드라인드라이버의 일예를 보여주는 회로도.
제2도는 종래의 워드라인드라이버의 다른예를 보여주는 회로도.
제3도는 본 발명에 의한 워드라인드라이버의 실시예를 보여주는 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
M13 : 제1풀엎트랜지스터 ADS : 워드라인디코딩신호
M14 : 제1풀다운트랜지스터 R1 : 제1로우선택신호
M15 : 제2풀엎프랜지스터 R2 : 제2로우선택신호
M16 : 제2풀다운트랜지스터 M17 : 스위칭트랜지스터
본 발명은 반도체 메모리장치(semiconductor memory device)에 관한 것으로, 특히 시스템으로부터 입력된 로우(row) 어드레스에 대응되는 워드라인을 활성화시키는 워드라인드라이버(word-line driver)에 관한 것이다.
반도체 메모리장치의 고집적화는 데이터액세스(data access) 동작의 고속화 외에도 저(低)전력소비를 수반하여야 함은 잘 알려진 사실이다. 그러나 실제적으로 반도체 메모리장치에 있어서 이들을 모두 만족시킨다는 것은 현재의 반도체 메모리장치의 설계능력 및 공정기술을 고려할 시에 대단히 어려운 점이 있으나, 가능한 한 위의 조건들을 최대한으로 근접하게 만족시키도록 그 연구개발이 이루어지고 있는 실정이다.
한편 위에서 언급된 바와 같이 반도체 메모리장치의 고집적화에 비례하여 이루어져야 하는 데이터 액세스 동작의 고속화는 비트라인에 실리는 데이터를 센싱하는 동작외에도 메모리쎌의 데이터의 선택동작을 고속화하여야 한다. 특히 메모리쎌의 선택동작을 고속화하기 위해서는 로우어드레스의 입력으로부터 빠른 시간내에 대응되는 워드라인을 활성화시켜야 한다. 여기서 당 기술분야에 주지의 사실인 바와 같이 워드라인을 활성화시키는 경로는 다음과 같은 필수적인 경로를 가진다. 즉, 반도체 메모리장치는, 로우어드레스를 입력하는 어드레스입력버퍼와, 어드레스 입력버퍼로부터 출력된 내부 로우어드레스를 디코딩하는 워드라인디코더(또는 로우디코더라 통칭되기도 함)와, 상기 워드라인디코더의 출력단으로 불리워지기도 하며 상기 워드라인디코더의 출력신호에 응답하여 소정의 워드라인을 활성화시키는 워드라인드라이버와 같은 구성요소로 이루어지는 경로를 필수적으로 가진다. 여기서 특히 워드라인드라이버는, 동일 칩상에 집적되는 메모리쎌들의 수에 비례하여 그 수가 증가하게 되며, 워드라인의 활성화를 보다 신뢰성있게 그리고 고속으로 수행하는 것을 주 관건으로 한다.
이와 관련하여 미합중국 특허 제4,514,829호(등록일:1985. 4. 30 발명자:후 에이치 차오(Hu H. Chao)는, 반도체 메모리장치의 고집적화와 데이터 액세스동작의 고속화와 저전력소비를 달성하기 위한 워드라인드라이버를 개시하고 있다. 제1도는 상기 특허에 개시된 워드라인드라이버의 회로구성을 보여주고 있다. 제1도에 도시된 워드라인드라이버는, 워드라인디코더(도시되지 않음)의 출력신호인 워드라인디코딩신호 ADS에 응답하여 2개의 워드라인드라이버가 선택적으로 활성화되며, 이 선택적인 활성화를 위해 하나의 워드라인드라이버에 입력되는 소오스전원으로서의 로우선택신호가 다른 하나의 워드라인드라이버에 영향을 주는 것에 있다.
제1도에서 도면부호(M1,M2,M3)으로 이루어지는 회로를 제1워드라인드라이버로, 도면부호(M4,M5,M6)으로 이루어지는 회로를 제2워드라인드라이버로 가정한다. 그리고 제1도에서 R1은 워드라인 WL0의 소오스전원으로, R2는 워드라인 WL1이 소오스전원으로 작용하는 로우선택신호임을 밝혀둔다.
제1도의 구성에 따른 워드라인 활성화 동작을 살펴본다. 워드라인디코딩신호 ADS가 비활성화 레벨인 노리 하이(high)상태(내부전원전압과 같거나 근사한 전압레벨에 해당함)에 로 입력되면 제1 및 제2워드라인드라이버는 비활성화 상태를 유지하게 된다. 그러다가 로우어드레스의 입력에 응답하여 워드라인디코딩신호 ADS가 활성화 레벨인 노리 로우(low)상태(접지전압과 같거나 근사한 전압레벨에 해당함)로 입력되면 제1 및 제2워드라인드라이버는 활성화 상태로 바뀌게 된다. 즉, 워드라인디코딩신호 ADS의 로우상태의 입력에 응답하여 제1워드라인드라이버의 피모스트랜지스터 M1 및 제2워드라인드라이버의 피모스트랜지스터 M4는 각각 도통(turn-on)하게 된다. 여기서 칩내로 입력된 로우어드레스가 워드라인 WL0을 선택하는 어드레스라면 로우선택신호 R1이 활성화 입력되고, 상기 로우어드레스가 워드라인 WL1을 선택하는 어드레스라면 로우선택신호 R2가 활성화된다. 예를 들어서 상기 로우어드레스가 워드라인 WL0을 선택하는 어드레스라면 로우선택신호 R1은 활성화 레벨인 하이상태로 그리고 로우선택신호 R2는 비활성화 레벨인 로우상태로 입력된다. 그러면 워드라인 WL0은 로우선택신호 R1과 동등한 전압레벨로 출력되고, 워드라인 WL1은 엔모스트랜지스터 M5 및 M6의 도통동작에 의해 접지레벨인 GND레벨로 유지하게 된다. 만일 상기 로우어드레스가 워드라인 WL1을 선택하는 어드레스라면 상기한 것과 반대의 상태로 제1 및 제2워드라인드라이버가 동작하게 됨은 당연한 사실이다.
그러나 이와 같은 동작특성을 가지는 제1도의 워드라인드라이버는 현재와 같은 64M급 이상의 반도에 메모리장치에 적용하기에는 그 구성으로 인해 크게 불리하게 된다. 즉, 제1도의 구성과 같은 워드라인드라이버를 하나의 단위로 한다면 칩내의 2개의 워드라인에 적어도 6개의 트랜지스터가 필요하게 되는데, 이러한 상황은 고집적 반도체 메모리장치의 주변회로영역을 크게 확장시키는 결과를 초래하게 된다. 그리고 워드라인드라이버를 구성하는 트랜지스터의 수가 많음에 의해 워드라인드라이버를 구동하기 위한 전류소비가 크게되고 또한 로우선택신호가 제1워드라인드라이버 외에도 제2워드라인드라이버에도 공급됨에 의해 불필요한 전류소비를 야기한다.
한편 미합중국 특허 제4,953,133호는 종래의 워드라인드라이버회로의 또 다른 예를 보여주고 있다. 제2도는 상기 미합중국 특허 제4,953,133호에 개시된 워드라인드라이버의 구성을 도시하고 있다. 제2도의 워드라인드라이버는, 그 구성트랜지스터는 전술한 제1도와 같이 6개로 이루어지고 있지만 하나의 워드라인드라이버에 하나의 로우선택신호만 공급됨에 의해 불필요한 전류소비를 억제하는 것을 그 구성상 특징으로 한다.
제2도의 워드라인드라이버의 구성에 따른 동작특성을 살펴보면, 워드라인디코딩신호 ADS가 비활성화 레벨인 하이상태로 입력되면 피모스트랜지스터 M7이 비도통(trun-off)하고 엔모스트랜지스터 M8이 도통하여, 로우선택신호 R1, R2가 둘다 하이상태로 입력되거나 또는 로우선택신호 R1 및 R2중 둘중의 하나만 이 하이상태로 입력되어도 모두 워드라인 WL0 및 WL1이 비활성화 레벨인 로우상태로 유지한다. 그러다가 워드라인디코딩신호 ADS가 활성화 레벨인 로우상태로 입력되면 피모스트랜지스터 M7이 도통되고, 엔모스트랜지스터 M8은 비도통된다. 여기서 워드라인 WL0를 선택하기 위한 워드라인드라이버가 트랜지스터 M11 및 M12로 구성되고 워드라인 WL1을 선택하기 위한 워드라인드라이버가 트랜지스터 M9 및 M10으로 구성된다고 가정한 경우, 로우선택신호 R1 또는 R2중 로우로 입력되는 워드라인드라이버만이 활성화 되고 그에 대응되는 워드라인 WL0 또는 WL1이 하이상태로 출력된다.
그러나 제2도의 구성에 따른 워드라인드라이버도 제1도의 불필요한 전류소비문제는 다소 해결하였지만, 그 구성소자가 6개로 이루어짐에 의해 그 점유면적을 크게 차지하는 것 외에도, 자체의 전류소비문제를 발생하게 된다. 따라서 특히 고집적 반도체 메모리장치의 워드라인드라이버로서는 부적합한 것으로 평가되어 왔다.
따라서, 본 발명의 목적은 반도체 메모리장치의 고집적화에 대응하여 적합한 구성으로 이루어지는 워드라인드라이버를 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 저전력을 채용하는 고집적 반도체 메모리장치에 적합하도록 자체의 전류소비가 최소로 이루어지는 워드라인드라이버를 제공함에 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 워드라인드라이버는, 워드라인디코딩신호의 입력에 응답하여 소정의 제1워드라인이 연결되는 제1노드로 제1로우선택신호를 공급하는 제1풀엎트랜지스터와, 상기 제1노드와 접지전압단사이에 연결되고 상기 제1로우선택신호의 상보신호의 입력에 응답하여 상기 제1노드의 전위를 풀다운시키는 제1풀다운트랜지스터와, 상기 워드라인디코딩신호의 입력에 응답하여 소정의 제2워드라인이 연결되는 제2노드로 제2로우선택신호를 공급하는 제2풀엎트랜지스터와, 상기 제2노드와 접지전압단사이에 연결되고, 상기 제2로우선택신호의 상보신호의 입력에 응답하여 상기 제2노드의 전위를 풀다운시키는 제2풀다운트랜지스터와, 상기 제1노드와 제2노드 사이에 연결되고 상기 워드라인디코딩신호에 의해 제어되는 스위칭트랜지스터를 가짐을 특징으로 한다.
이하 상기 본 발명의 다른 목적들의 달성과정이 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 이루어질 것이다.
제3도는 본 발명에 의한 워드라인드라이버의 바람직한 실시예를 도시하고 있다.
제3도의 구성은, 제1로우선택신호 R1을 입력하고 워드라인디코딩신호 ADS의 입력에 응답하여 워드라인 WL0이 연결되는 노드 N1으로 상기 제1로우선택신호 R1을 공급하는 제1풀엎(pull-up)트랜지스터 13과, 상기 노드 N1과 접지전압단사이에 연결되고 상기 제1로우선택신호 R1의 상보신호의 입력에 응답하여 상기 노드 N1을 풀다운(pull-down)시키는 제1풀다운트랜지스터 M14와, 제2로우선택신호 R2를 입력하고 상기 워드라인디코딩신호 ADS의 입력에 응답하여 워드라인 WL1이 연결되는 노드 N2로 상기 제2로우선택신호 ADS를 공급하는 제2풀엎트랜지스터 M15와, 상기 노드 N2와 접지전압단사이에 연결되고 상기 제2로우선택신호 R2의 상보신호의 입력에 응답하여 상기 노드 N2를 풀다운시키는 제2풀다운트랜지스터 M16과, 상기 노드 N1과 노드 N2사이에 연결되고 상기 워드라인디코딩신호 ADS를 게이트입력하는 스위칭트랜스지터 M17로 이루어진다. 여기에서 제3도에 도시된 바와 같이 제1 및 제2풀엎트랜지스터 M13 및 M15는 각각 피모스트랜지스터로 실시되었다. 그리고 제1 및 제2풀다운트랜지스터 M14 및 M16과 스위칭트랜지스트 M17는 각각 엔모스트랜지스터로 실시되었다.
상술한 구성에 의거하여 제3도의 워드하인 활성화 동작을 설명한다. 동작설명에 앞서 제3도의 구성에서 로우선택신호 R1 및 R2는 대응되는 워드라인이 선택될시에 각각 하이상태로 공급되는 신호임을 유의하여야 한다.
(i) 먼저 워드라인이 비선택될시에 또는 워드라인드라이버가 비활성화될시의 동작을 살펴본다. 이때에는 워드라인디코딩신호 ADS가 하이상태로 공급된다. 하이상태의 워드라인디코딩신호 ADS에 대응하여 제1 및 제2풀엎트랜지스터 M13 및 M15는 각각 비도통하고, 스위칭트랜지스터 M17은 도통된다. 그래서 노드 N1와 N2는 서로 연결상태에 있게 되어 워드라인 WL0과 WL1이 서로 연결된다. 그리고 로우선택신호 R1 및 R2중에 적어도 하나가 로우상태로 되면 워드라인 WL0 및 WL1은 로우상태를 유지하게 된다.
(ii)다음으로 워드라인이 선택될시에 또는 워드라인드라이버가 활성화될시의 동작을 살펴본다. 이때에는 워드라인디코딩신호 ADS가 로우상태로 공급된다. 로우상태의 워드라인디코딩신호 ADS에 대응하여 제1 및 제2풀엎트랜지스터 M13 및 M15는 각각 도통하고, 스위칭트랜지스터 M17은 비도통된다. 여기서 예를들어 칩내로 입력된 로우어드레스가 워드라인 WL0을 선택하는 어드레스일시에는, 로우선택신호 R1이 하이상태(이때 R1의 상보신호는 로우상태임)로 입력되고 로우선택신호 R2 로우상태로 입력된다. 그래서 제1풀엎트랜지스터 M13이 도통된 상태에서 제1풀엎다운트랜지스터 M14는 비도통되어 워드라인 WL0이 하이상태 즉, 활성화된다. 이때 워드라인 WL0의 하이상태는 로우선택신호 R1과 동등한 레벨로 된다. 그리고 워드라인 WL1은 이전의 동작과 같이 로우상태 즉, 비활성화 상태를 계속 유지하게 된다. 한편 칩내로 입력된 로우어드레스가 워드라인 WL1을 선택하는 어드레스일시에는, 로우선택신호 R2가 하이상태(이때 R2의 상보신호는 로우상태임)로 입력되고 로우선택신호 R2는 로우상태로 입력된다. 그래서 제2풀엎트랜지스터 M15가 도통된 상태에서 제2풀다운트랜지스터 M16은 비도통되어 워드라인 WL1이 하이상태 즉, 활성화된다. 이때 워드라인 WL1의 하이상태는 로우선택신호 R2와 동등한 레벨로 된다. 그리고 워드라인 WL0은 이전의 동작과 같이 로우상태 즉, 비활성화 상태를 계속 유지하게 된다.
이와 같이 제3도의 본 발명에 의한 워드라인드라이버는 종래와 대비할시에 그 구성소자가 5개의 트랜지스터로 이루어지는 구성하에서 워드라인드라이버로서의 동작은 완전하게 수행한다. 그리고 제1도 내지 제3도의 도면에 나타난 구성을 수치적으로 비교한다면 종래에는 워드라인드라이버의 구성이 6개이던 것을 본 발명에서는 워드라인드라이버의 구성이 5개로 되어 한 개가 줄어든 구성으로 드러나지만, 동일칩상에 구비되는 워드라인드라이버의 개수를 고려하여 볼시에 이는 큰 폭으로 줄어든 것이며 이는 메모리장치의 집적도에 비례하여 상대적으로 더욱 효율적으로 됨은 쉽게 이해할 수 있는 사실이다.
제3도의 워드라인드라이버의 회로구성은 전술한 분 발명의 기술적 사상에 입각하여 실현된 최적의 실시예이다. 그러나 그 구성트랜지스터는 제3도의 구성과 같이 최소화한다는 전제하에, 예컨대 스위칭트랜지스터 M17을 같은 효과를 발휘하는 다른 소자로 대치하는 것과 같이 로직을 고려하여 다르게 실시되어질 수도 있음을 유의하여야 한다. 그리고 제3도에서 워드라인디코딩신호와 로우선택신호는, 각각 전원전압레벨로 이루어지거나, 각각 부우스팅(boosting)전압레벨로 이루어질 수도 있음을 아울러 유의하여야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 워드라인드라이버는, 그 구성요소를 최소화함에 의해 동일칩상에서의 점유면적을 최소화하는 장점이 있으며, 이러한 장점은 반도체 메모리장치의 집적도에 비례하여 더욱 커지는 효과가 있다. 그리고 구성트랜지스터의 감소에 의해 워드라인드라이버 자체에서 소비되는 전류소비가 대응하여 줄어드는 이점이 있다.
Claims (3)
- 로우어드레스를 입력하는 어드레스버퍼와, 상기 어드레스버퍼의 출력신호를 디코딩하여 워드라인디코딩신호를 출력하는 워드라인디코더를 가지는 반도체 메로리장치에 있어서, 상기 워드라인디코딩신호의 입력에 응답하여 소정의 제1워드라인이 연결되는 제1노드로 제1로우선택신호를 공급하는 제1풀엎트랜지스터와, 상기 제1노드와 접지전압단사이에 연결되고 상기 제1로우선택신호의 상보신호에 응답하여 상기 제1노드의 전위를 풀다운시키는 제1풀다운트랜지스터와, 상기 워드라인디코딩신호의 입력에 응답하여 소정의 제2워드라인이 연결되는 제노드로 제2로우선택신호를 공급하는 제2풀엎트랜지스터와, 상기 제2노드와 접지전압단사이에 연결되고 제2로우선택신호의 상보신호의 입력에 응답하여 상기 제2노드의 전위를 풀다운시키는 제2풀다운크랜지스터와, 상기 제1노드와 제2노드 사이에 연결되고 상기 워드라인디코딩신호에 의해 제어되는 스위칭트랜지스터를 구비함을 특징으로 하는 반도체 메모리장치의 워드라인드라이버.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2풀엎트랜지스터가 각각 피모스트랜지스터로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 메모리장치의 워드라인드라이버.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2풀다운트랜지스터와 스위칭트랜지스터가 각각 엔모스트랜지스터로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 메모리장치의 워드라이드라이버.
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