KR100190068B1 - Circuit of non-volatile memory cell using ferroelectric gate capacitor - Google Patents

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Abstract

신규한 강유전체 게이트 캐패시터를 갖는 불활성, 비파괴형 메모리셀의 회로가 개시되어 있다. 그 게이트 위에 강유전체 게이트 캐패시터를 갖는 하나의 필드전계효과 트랜지스터, 상기 필드전계효과 트랜지스터를 구동시키기 위한 하나의 억세스 트랜지스터, 서로 직교하는 제1 워드라인과 제2 워드라인, 및 상기 제1 및 제2 워드라인에 각각 직교하면서 서로 직교하는 하나의 드라이브라인과 하나의 센싱라인을 구비한다. 하나의 메모리셀이 두 개의 트랜지스터로 이루어지므로, 회로의 단순화와 칩 면적의 감소를 도모할 수 있다.A circuit of an inert, non-destructive memory cell having a novel ferroelectric gate capacitor is disclosed. One field field effect transistor having a ferroelectric gate capacitor on the gate, one access transistor for driving the field field effect transistor, a first word line and a second word line orthogonal to each other, and the first and second words One drive line and one sensing line are orthogonal to each other and perpendicular to the line. Since one memory cell consists of two transistors, the circuit can be simplified and the chip area can be reduced.

Description

강유전체 게이트 캐패시터를 이용하는 불활성 메모리셀의 회로Circuit of Inactive Memory Cell Using Ferroelectric Gate Capacitor

본 발명은 불활성 메모리장치에 관한 것으로, 특히 강유전체(ferroelectric) 게이트 캐패시터를 이용하는 불활성 메모리셀의 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to inert memory devices, and more particularly to circuits of inert memory cells using ferroelectric gate capacitors.

DRAM(dynamic random access memory)은 높은 집적도와 빠른 동작속도라는 장점을 가지는 반면, 셀의 축적용량에 축적된 정보전하가 누설전류에 의해 시간이 지나면서 감소하므로 이를 위해 리프레쉬(refresh)라고 불리는 정보재생동작이 요구된다는 단점을 갖는다. 한편, SRAM(static RAM)이나 EEPROM(electrically erasable programmable read only memory), 플래쉬 메모리과 같은 불휘발성 메모리(non-volatile memory; NVM)는 데이터의 저장 면에서는 장점을 가지나, 동작전압이 높거나 고집적화가 어렵거나 동작속도가 느리다는 단점을 갖는다. 이에 따라, 강유전성이라는 물질의 물리적 특성을 이용하여 상기한 양쪽의 장점을 모두 살릴 수 있는 메모리소자의 개발이 활발히 시도되고 있다.Dynamic random access memory (DRAM) has the advantages of high integration and fast operation speed, while information charge accumulated in the cell's storage capacity decreases over time due to leakage current. The disadvantage is that operation is required. On the other hand, non-volatile memory (NVM), such as static RAM (SRAM), electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), and flash memory, has advantages in terms of data storage, but high operating voltages and high integration are difficult. Or slow operation speed. Accordingly, there is an active attempt to develop a memory device that can utilize both of the above advantages by using the physical properties of the ferroelectric material.

강유전체는 외부전계의 인가에 의하여 물질의 내부에 자발분극(remnant polarization)이 발생하고, 그 자발분극의 일부가 외부전계가 제거된 이후에도 잔존하며, 또한, 외부전계의 방향을 변화시켜서 그 자발분극의 방향을 바꿀 수 있는 물질이다. 이러한 강유전체의 쌍안정(bistable)의 성질은 현재 널리 쓰이는 디지탈 메모리소자의 기본이 되고 있는 이진(binary) 메모리의 기본개념과 합치하는 점이기 때문에, PZT와 같은 강유전체는 일찍부터 메모리 소재로서의 관심을 끌어왔다. 강유전체를 이용한 최초의 메모리소자는 벌크 재료를 이용한 것으로, 그 크기 및 동작전압 등이 고집적 메모리소자를 제조하기에는 적합하지 않아 수년전까지는 연구가 활발하지 못하였다. 그러나, 최근에 솔-겔(sol-gel), 스퍼터링(sputtering), 유기금속화학기상증착(Metal Organic Chemical Vapor deposition; MOCVD) 등의 박막 제조기술이 현격히 진보함에 따라, PZT 등의 강유전체 박막 제조기술이 크게 진보하여 강유전체 박막 분야의 선구적 기업인 미국의 램트론(Ramtron) 등에서는 이미 PZT를 이용한 강유전체 메모리소자를 상업적으로 생산 판매하는 중이다.The ferroelectric material has spontaneous polarization inside the material by the application of an external electric field, and a part of the spontaneous polarization remains after the external electric field is removed, and the direction of the external electric field is changed to change the direction of the spontaneous polarization. It is a substance that can change direction. Since the bistable nature of ferroelectrics coincides with the basic concept of binary memory, which is now the basis of widely used digital memory devices, ferroelectrics such as PZT attract attention as a memory material from early on. come. The first memory devices using ferroelectrics are made of bulk materials, and their size and operating voltage are not suitable for fabricating highly integrated memory devices. However, with the recent advances in thin film manufacturing techniques such as sol-gel, sputtering, and metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), ferroelectric thin film manufacturing techniques such as PZT With such a great advance, Ramtron, a pioneer in the field of ferroelectric thin films, is already producing and selling ferroelectric memory devices using PZT.

강유전체 박막을 이용하여 메모리소자를 제조하는 방법에는 크게 두가지가 있다. 하나는 강유전체 캐패시터를 제작하고 이 캐패시터에 저장된 두 방향의 신호를 읽고 쓰기 위하여 트랜지스터를 이용하는 방법으로서, 소위 하나의 트랜지스터/하나의 캐패시터(1T/1C) 또는 두개의 트랜지스터/두개의 캐패시터(2T/2C) 라고 불리는 방법이다. 이와 같은 메모리소자는 통칭하여 강유전체 램(ferroelectric RAM; 이하 FRAM이라 한다)이라고 불리우는데, DRAM의 동작원리에 준하는 기본개념을 갖고 있으며, DRAM과는 달리 리프레쉬가 필요없고 전기가 꺼져도 저장된 정보가 지워지지 않는 불활성 메모리소자이다. 그러나, 이러한 메모리소자는 캐패시터에 저장된 분극의 반전과 비반전을 이용하는 것을 그 원리로 하고 있기 때문에, 한 번 저장된 정보를 읽어내면 그 정보가 지워지므로 다시 읽을 때와 같은 정보를 써주어야 하는 정보파괴형(destructive read out; DRO) 메모리소자이다.There are two main methods for manufacturing a memory device using a ferroelectric thin film. One method is to use a transistor to fabricate a ferroelectric capacitor and to read and write signals in two directions stored in the capacitor, so-called one transistor / one capacitor (1T / 1C) or two transistors / two capacitors (2T / 2C). ) Is called. Such a memory device is commonly referred to as a ferroelectric RAM (FRAM), and has a basic concept in accordance with the operation principle of DRAM. Unlike DRAM, it does not require refreshing and does not erase stored information even when electricity is turned off. It is an inactive memory device. However, since the memory device uses the inversion and non-inversion of the polarization stored in the capacitor, since the information is erased when the stored information is read once, the information destruction type that requires writing the same information as when reading again is required. (destructive read out; DRO) memory device.

이와는 달리 저장된 정보를 파괴하지 않고 읽어내는 방법이 있는데, 소위 비파괴형(nondestructive read out; 이하 NDRO라 한다) 강유전체 메모리소자로서 최근 일본 및 미국의 선진업체들에 의하여 실용화될 경우 궁극의 메모리라는 평가를 받고 있는 소자이다. 이러한 메모리소자는 기본적으로 트랜지스터의 게이트 위에 강유전체 캐패시터를 형성하며, 이 강유전체 캐패시터가 갖는 분극방향에 따라 게이트산화막 아래의 실리콘기판 표면에 형성되는 채널의 존재여부가 결정된다. 예를 들어, 채널이 전도되면 1, 비전도되면 0을 기록하는 것으로 인식하는 방법을 그 동작원리로 한다. 이러한 메모리소자는 기존의 DRAM이나 FRAM에 비교하여 캐패시터를 제작하지 않고 단일 트랜지스터만으로 메모리셀을 구성하기 때문에 집적화의 측면에서 유리하다. 그러나, DRAM처럼 랜덤 억세스 동작을 위해서 어떤 특정 셀을 선택하기 위한 억세스 또는 선택 트랜지스터를 강유전체 게이트 캐패시터를 갖고 있는 트랜지스터에 부가하여 형성하여야 한다. 이와 같은 NDRO 형태의 강유전체 메모리를 통칭하여 강유전체 부유게이트 램(ferroelectric floating gate RAM; 이하 FFRAM이라 한다)이라고 한다.On the other hand, there is a method of reading stored information without destroying it. It is a so-called nondestructive read out (NDRO) ferroelectric memory device which is considered to be the ultimate memory when it is practically used by Japanese and US advanced companies recently. It is an element to receive. Such a memory device basically forms a ferroelectric capacitor on the gate of a transistor, and the presence of a channel formed on the surface of the silicon substrate under the gate oxide film is determined by the polarization direction of the ferroelectric capacitor. For example, the principle of operation is to recognize that the channel is recorded as 1 when conducting and 0 when it is not conducting. Such a memory device is advantageous in terms of integration since a memory cell is composed of only a single transistor without fabricating a capacitor as compared to a conventional DRAM or FRAM. However, an access or select transistor for selecting a specific cell for a random access operation like a DRAM must be added to a transistor having a ferroelectric gate capacitor. Such an NDRO type ferroelectric memory is collectively referred to as a ferroelectric floating gate RAM (hereinafter referred to as FFRAM).

이러한 FFRAM을 기존의 터널링전자를 이용하는 플래쉬 메모리와 같은 NVM과 비교하면 그 원리상 다음과 같은 장점들이 있다. 먼저, 플래쉬 메모리가 터널링산화막의 열화에 의하여 105∼106정도의 기록횟수 밖에 얻을 수 없음에 비하여, FFRAM은 강유전체의 분극반전을 이용하므로 기록 가능횟수가 훨씬 크다. 현재 사용하고 있는 백금(Pt)과 같은 귀금속 전극을 이용할 경우 약화(fatigue) 문제가 있음에도 불구하고 약 109회 정도의 기록횟수가 가능하고, 산화물 전도체 전극을 사용하면 1014∼1015회의 기록이 가능한 것으로 보고되고 있다. 또한, 강유전체 박막의 두께를 조절하여 억압전압(coercive voltagae)을 낮추는 방법을 통해 소자의 동작전압을 5V 또는 3V 정도로 할 수 있어 저전압화가 가능하다. 그리고, 산화막을 통한 전자 터널링에 의하여 분극반전이 훨씬 빠른 속도로 일어나므로 (약 10nsec 이하), 플래쉬 메모리에 비하여 고속동작의 불활성, 비파괴형 메모리소자의 실현이 가능하다.Compared to NVM such as flash memory using conventional tunneling electrons, the FFRAM has the following advantages in principle. First, the flash memory can only obtain the number of writes of about 10 5 to 10 6 due to the deterioration of the tunneling oxide film, whereas the FFRAM uses the polarization inversion of the ferroelectric, and thus the number of writes is much larger. In case of using precious metal electrode such as platinum (Pt), although there is a problem of fatigue, it is possible to record about 10 9 times. When using oxide conductor electrode, 10 14 ~ 10 15 times It is reported to be possible. In addition, the operating voltage of the device can be reduced to about 5V or 3V by controlling the thickness of the ferroelectric thin film to reduce the coercive voltagae, thereby lowering the voltage. In addition, since polarization inversion occurs at a much higher speed (about 10 nsec or less) by electron tunneling through the oxide film, it is possible to realize an inert, non-destructive memory device having a high speed operation as compared with a flash memory.

이와 같은 FFRAM의 실현을 위해서는 먼저 FFRAM의 동작원리를 창안하고 회로를 설계하여야 하는데, 이 제작에 관하여 가장 활발한 움직임을 보이고 있는 회사가 일본의 롬(Rohm)이며, 최근에는 NEC, 히타치, 마쯔시타 등이 적극적인 움직임을 보이고 있다. FFRAM의 실현에 장애가 되는 또하나의 큰 요소는, 트랜지스터의 게이트 위에 강유전체를 형성할 때 가장 유망한 강유전체 재료인 PZT의 경우 실리콘 및 이산화실리콘(SiO2)과 매우 심한 화학반응 또는 상호확산을 일으켜서 그 제조공정이 극히 어려운 점이다. 최근에, Rohm사는 이러한 문제를 해결할 수 있는 전극재료로서 이산화이리듐(IrO2)를 개발하고 이를 SiO2상에 형성시켜 PZT의 전극재료로서 우수한 특성을 보임을 보고한 바 있다.In order to realize such FFRAM, it is necessary to first design the operation principle of FFRAM and to design a circuit. The most active company about this fabrication is Japan's Rohm, and recently, NEC, Hitachi, Matsushita, etc. It is showing positive movement. Another big obstacle to the realization of FFRAMs is that PZT, the most promising ferroelectric material when forming a ferroelectric on the gate of a transistor, produces very severe chemical reactions or interdiffusion with silicon and silicon dioxide (SiO 2 ). The process is extremely difficult. Recently, Rohm has reported that iridium dioxide (IrO 2 ) has been developed as an electrode material that can solve this problem and formed on SiO 2 to show excellent characteristics as an electrode material of PZT.

도 1은 Rohm사가 전극재료로 IrO2를 사용하면서 FFRAM을 실용화시킬 수 있도록 설계한 회로도로서, 미합중국 특허공보 제5,345,414호에 개시되어 있다.FIG. 1 is a circuit diagram designed to enable Rohm to make FFRAM practical while using IrO 2 as an electrode material, and is disclosed in US Patent No. 5,345,414.

도 1을 참조하면, 하나의 강유전체 트랜지스터(FTr)을 하나의 메모리 기본단위로 하고, 상기 FTr 하나를 구동하기 위하여 기록 및 소거용 트랜지스터와 읽기용 트랜지스터를 각각 한 개씩 부가하고 있다. 즉, 하나의 메모리셀은 하나의 강유전체 트랜지스터(FTr)와 두 개의 트랜지스터들(기록/소거용 및 읽기용 트랜지스터들), 그리고 두 개의 나란한 워드라인, 상기 워드라인과 직교하고 서로간에는 평행한 하나의 드라이브라인과 하나의 센싱라인으로 이루어진다. 결국, 하나의 메모리셀이 세 개의 트랜지스터로써 구성된 회로를 갖고 있다.Referring to FIG. 1, one ferroelectric transistor (FTr) is used as one memory basic unit, and one write and erase transistor and one read transistor are added to drive one FTr. That is, one memory cell includes one ferroelectric transistor (FTr) and two transistors (write / erase and read transistors), two side-by-side word lines, and one orthogonal to and parallel to the word lines. It consists of a drive line and one sensing line. As a result, one memory cell has a circuit composed of three transistors.

본 발명의 목적은 하나의 강유전체 트랜지스터를 구동하기 위하여 하나의 억세스 트랜지스터만을 이용하고 신호의 읽기에 필요한 드라이브라인 하나를 추가하여 회로의 단순화와 칩 면적의 감소를 도모할 수 있는 불활성, 비파괴형 메모리소자의 회로를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to use a single access transistor to drive a single ferroelectric transistor and to add a drive line necessary for reading a signal, thereby inactivating a non-destructive memory device that can simplify the circuit and reduce the chip area. To provide a circuit.

도 1은종래의 강유전체 게이트 캐패시터를 이용한 불활성, 비파괴형 메모리셀의 회로도.1 is a circuit diagram of an inert, non-destructive memory cell using a conventional ferroelectric gate capacitor.

도 2는 본 발명에 의한 강유전체 게이트 캐패시터를 이용한 불활성, 비파괴형 메모리셀에 있어서, 제1 셀에만 1의 신호를 기록하고 제2, 제3 및 제4의 셀들에는 0을 기록하는 과정에서의 각 라인의 전위를 나타내는 회로도.FIG. 2 is a diagram illustrating a process of writing a signal of 1 only to a first cell and writing 0 to second, third, and fourth cells in an inactive, non-destructive memory cell using a ferroelectric gate capacitor according to the present invention. Circuit diagram showing the potential of the line.

도 3은 본 발명에 의한 강유전체 게이트 캐패시터를 이용한 불활성, 비파괴형 메모리셀에 있어서, 제1 셀에 기록된 1의 신호를 읽어낼 때의 각 라인의 전위와 출력신호의 위치를 나타내는 회로도.Fig. 3 is a circuit diagram showing the potential of each line and the position of an output signal when reading a signal of 1 written in a first cell in an inactive, non-destructive memory cell using a ferroelectric gate capacitor according to the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above object,

그 게이트 위에 강유전체 게이트 캐패시터를 갖는 하나의 필드전계효과 트랜지스터;A field field effect transistor having a ferroelectric gate capacitor on the gate;

상기 필드전계효과 트랜지스터를 구동시키기 위한 하나의 억세스 트랜지스터;One access transistor for driving the field field effect transistor;

서로 직교하는 제1 워드라인과 제2 워드라인; 및A first word line and a second word line orthogonal to each other; And

상기 제1 및 제2 워드라인에 각각 직교하면서 서로 직교하는 하나의 드라이브라인과 하나의 센싱라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 불활성, 비파괴형 메모리소자의 회로를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a circuit of an inert, non-destructive memory device, comprising one drive line and one sensing line that are orthogonal to each other and perpendicular to the first and second word lines.

상기 억세스 트랜지스터의 드레인은 상기 필드전계효과 트랜지스터의 강유전체 게이트 캐패시터의 상부전극에 접속된다.The drain of the access transistor is connected to the upper electrode of the ferroelectric gate capacitor of the field field effect transistor.

상기 제1 워드라인은 상기 억세스 트랜지스터의 게이트에 접속되고, 제2 워드라인은 상기 억세스 트랜지스터의 소오스에 접속된다.The first word line is connected to a gate of the access transistor, and the second word line is connected to a source of the access transistor.

상기 드라이브라인은 상기 필드전계효과 트랜지스터의 소오스에 접속되고, 상기 센싱라인은 상기 필드전계효과 트랜지스터의 드레인에 접속된다.The drive line is connected to the source of the field field effect transistor, and the sensing line is connected to the drain of the field field effect transistor.

임의의 셀에 신호를 쓰기 위해서는 상기 제1 및 제2 워드라인의 전위를 각각 조절하여 양쪽이 모두 하이(high)가 되는 셀에서만 필드전계효과 트랜지스터의 채널이 전도되게 하여 1의 신호를 기록한다.In order to write a signal to an arbitrary cell, the potentials of the first and second word lines are respectively adjusted so that the channel of the field field effect transistor is conducted only in a cell in which both are high.

신호를 읽어내기 위해서는 임의의 드라이브라인의 전위를 높여주고, 이때 신호 1이 기록된 셀에 연결된 센싱라인만의 전위가 높아져서 임의의 위치에서의 정보를 읽어낸다.In order to read the signal, the potential of an arbitrary drive line is increased, and at this time, the potential of only the sensing line connected to the cell in which the signal 1 is written is increased to read information at an arbitrary position.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 의한 강유전체 게이트 캐패시터를 이용한 불활성, 비파괴형 메모리셀에 있어서, 제1 셀에만 1의 신호를 기록하고 제2, 제3 및 제4의 셀들에는 0을 기록하는 과정에서의 각 라인의 전위를 나타내는 회로도이다. 도 3은본 발명에 의한 강유전체 게이트 캐패시터를 이용한 불활성, 비파괴형 메모리셀에 있어서, 제1 셀에 기록된 1의 신호를 읽어낼 때의 각 라인의 전위와 출력신호의 위치를 나타내는 회로도이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a process of writing a signal of 1 only to a first cell and writing 0 to second, third, and fourth cells in an inactive, non-destructive memory cell using a ferroelectric gate capacitor according to the present invention. A circuit diagram showing a potential of a line. Fig. 3 is a circuit diagram showing the potential of each line and the position of an output signal when reading a signal of 1 written in a first cell in an inactive, non-destructive memory cell using a ferroelectric gate capacitor according to the present invention.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 불활성, 비파괴형 메모리셀은 그 게이트 위에 강유전체 게이트 캐패시터를 갖는 하나의 필드전계효과 트랜지스터(FTr), 그 드레인이 상기 필드전계효과 트랜지스터(FTr)의 강유전체 게이트 캐패시터의 상부전극에 접속되며 상기 필드전계효과 트랜지스터(FTr)를 구동시키기 위한 하나의 억세스 트랜지스터(ATr), 서로 직교하는 제1 및 제2 워드라인 (W/L1, W/L2), 및 상기 제1 및 제2 워드라인(W/L1, W/L2)에 각각 직교하면서 서로간에도 직교하는 하나의 드라이브라인(D/L)과 하나의 센싱라인(S/L)으로 이루어진다.As shown in Figs. 2 and 3, an inert, non-destructive memory cell of the present invention has one field field effect transistor (FTr) having a ferroelectric gate capacitor on the gate thereof, and the drain thereof has the field field effect transistor (FTr). One access transistor (ATr) connected to the upper electrode of the ferroelectric gate capacitor of to drive the field effect transistor (FTr), the first and second word lines (W / L1, W / L2) orthogonal to each other, And one drive line D / L and one sensing line S / L that are orthogonal to each other and perpendicular to the first and second word lines W / L1 and W / L2, respectively.

이때, 상기 제1 워드라인(W/L1)은 상기 억세스 트랜지스터(ATr)의 게이트에 접속되고, 제2 워드라인(W/L2)은 그 소오스에 접속된다. 상기 드라이브라인(D/L)은 상기 필드전계효과 트랜지스터(FTr)의 소오스에 접속되고, 상기 센싱라인(S/L)은 그 드레인에 접속된다.In this case, the first word line W / L1 is connected to the gate of the access transistor ATr, and the second word line W / L2 is connected to the source thereof. The drive line D / L is connected to a source of the field field effect transistor FTr, and the sensing line S / L is connected to a drain thereof.

도 2를 참조하여 메모리셀에 정보를 기록하는 단계를 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 2, the steps of writing information to a memory cell are described below.

예를 들어, 필드전계효과 트랜지스터(FTr)의 채널이 전도되게 하기 위해서는 강유전체 게이트 캐패시터의 상부전극에 바이어스를 가해주어야 한다. 이와 같은 동작은, 제2 워드라인(W/L2)의 전위를 하이(high)로 하고() 제1 워드라인(W/L1)의 전위 역시 하이로 하여주면(), 억세스 트랜지스터(ATr)가 동작하여 필드전계효과 트랜지스터(FTr)의 강유전체 게이트 캐패시터의 상부전극에 원하는 바이어스가 가해져서 상기 필드전계효과 트랜지스터(FTr)의 채널이 전도되게 된다. 따라서, 상기 셀에 신호 1이 기록된다. 한편, 이 신호 1은 제1 및 제2 워드라인(W/L1, W/L2)의 신호가 제거되어도 강유전체의 잔류자발분극에 의하여 그대로 보존되므로, 불활성 메모리의 기능을 하게 된다. 만일, 임의의 셀에 0을 기록하고 싶다면, 즉 그 셀의 필드전계효과 트랜지스터의 채널이 비전도되게 하고 싶다면, 그 셀을 지나가는 제1 워드라인(W/L1) 또는 제2 워드라인(W/L2) 중의 어느 한 쪽의 전위를 로(low)로 해주면 된다. 결국, 두 개의 직교하는 워드라인 양쪽 모두의 전위가 하이가 되는 셀에서만 신호 1이 기록되므로, DRAM의 경우와 같이 임의의 셀에 대한 랜덤 억세스가 가능해진다.For example, in order to conduct a channel of the field field effect transistor FTr, a bias is applied to the upper electrode of the ferroelectric gate capacitor. In this operation, the potential of the second word line W / L2 is set to high ( If the potential of the first word line W / L1 is also made high ( ), The access transistor ATr is operated to apply a desired bias to the upper electrode of the ferroelectric gate capacitor of the field field effect transistor FTr, thereby causing the channel of the field field effect transistor FTr to conduct. Thus, signal 1 is written into the cell. On the other hand, the signal 1 remains as it is by the spontaneous spontaneous polarization of the ferroelectric even when the signals of the first and second word lines W / L1 and W / L2 are removed, thereby functioning as an inactive memory. If you want to write zero in any cell, that is, if you want the channel of the field field effect transistor in that cell to be non-conductive, the first word line W / L1 or the second word line W / The potential of either L2) may be set low. As a result, since signal 1 is written only in the cell where the potential of both orthogonal word lines becomes high, random access to any cell becomes possible as in the case of DRAM.

도3을 참조하여 저장된 정보를 독출(reading-out)하는 단계를 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 3, the steps of reading out the stored information are as follows.

일단 모든 셀의 제1 및 제2 워드라인(W/L1, W/L2)의 전위를 로(low)로 하고 (), 즉 억세스 트랜지스터를 모두 닫고 임의의 셀의 드라이브라인(D/L)의 전위를 하이(high)로 해줄 때 (), 채널이 열려있는 셀 (즉, 신호 1이 기록되어 있는 셀)을 통해 전류가 흘러서 센싱라인(S/L)에 까지 전류가 도달하게 된다. 그러나, 채널이 닫혀있는 셀 (즉, 신호 0이 기록되어 있는 셀)의 경우는 그에 해당되는 센싱라인(S/L)에 전류가 도달하지 못하게 된다. 따라서, 서로 직교하는 드라이브라인(D/L)과 센싱라인(S/L)의 배치에 의해 하나의 드라이브라인(D/L)에 연결된 셀들 중에서 신호 1이 기록된 셀에 연결된 센싱라인()의 전위만이 높아지게 되어 신호 1과 0이 기록된 셀들의 위치를 구분할 수 있다.First, the potentials of the first and second word lines W / L1 and W / L2 of all cells are set low ( Ie when the access transistors are all closed and the potential of the drive line (D / L) of any cell is set high ( ), Current flows through the open cell (that is, the cell where signal 1 is recorded) and reaches the sensing line (S / L). However, in the case of the cell in which the channel is closed (that is, the cell in which the signal 0 is recorded), the current does not reach the corresponding sensing line S / L. Accordingly, a sensing line connected to a cell in which signal 1 is recorded among cells connected to one drive line D / L by the arrangement of the drive lines D / L and the sensing line S / L which are orthogonal to each other ( ) Only the potential of the cell can be distinguished to distinguish the positions of the cells in which the signals 1 and 0 are recorded.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 강유전체 게이트 캐패시터를 갖는 불활성, 비파괴형 메모리소자의 회로에 의하면, 강유전체 게이트 캐패시터를 갖는 하나의 트랜지스터를 구동하기 위하여 하나의 억세스 트랜지스터만을 이용하고 그대신 신호의 읽기에 필요한 드라이브라인 하나를 추가한다. 따라서, 하나의 메모리셀이 두 개의 트랜지스터로 이루어지므로, 회로의 단순화와 칩 면적의 감소를 도모할 수 있다.As described above, according to the circuit of an inactive, non-destructive memory device having a ferroelectric gate capacitor according to the present invention, in order to drive one transistor having a ferroelectric gate capacitor, only one access transistor is required and the signal is required for reading a signal. Add a driveline. Therefore, since one memory cell is composed of two transistors, the circuit can be simplified and the chip area can be reduced.

본 발명이 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical idea of the present invention.

Claims (6)

그 게이트 위에 강유전체 게이트 캐패시터를 갖는 하나의 필드전계효과 트랜지스터;A field field effect transistor having a ferroelectric gate capacitor on the gate; 상기 필드전계효과 트랜지스터를 구동시키기 위한 하나의 억세스 트랜지스터;One access transistor for driving the field field effect transistor; 서로 직교하는 제1 워드라인과 제2 워드라인; 및A first word line and a second word line orthogonal to each other; And 상기 제1 및 제2 워드라인에 각각 직교하면서 서로 직교하는 하나의 드라이브라인과 하나의 센싱라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 불활성, 비파괴형 메모리소자의 회로.And one drive line and one sensing line that are orthogonal to each other and orthogonal to the first and second word lines, respectively. 제1항에 있어서, 상기 억세스 트랜지스터의 드레인은 상기 필드전계효과 트랜지스터의 강유전체 게이트 캐패시터의 상부전극에 접속되는 것을 특징으로 하는 불활성, 비파괴형 메모리소자의 회로.The circuit of claim 1, wherein the drain of the access transistor is connected to an upper electrode of a ferroelectric gate capacitor of the field field effect transistor. 제1항에 있어서, 상기 제1 워드라인은 상기 억세스 트랜지스터의 게이트에 접속되고, 제2 워드라인은 상기 억세스 트랜지스터의 소오스에 접속되는 것을 특징으로 하는 불활성, 비파괴형 메모리소자의 회로.2. The circuit of claim 1, wherein the first word line is connected to a gate of the access transistor and the second word line is connected to a source of the access transistor. 제1항에 있어서, 상기 드라이브라인은 상기 필드전계효과 트랜지스터의 소오스에 접속되고, 상기 센싱라인은 상기 필드전계효과 트랜지스터의 드레인에 접속되는 것을 특징으로 하는 불활성, 비파괴형 메모리소자의 회로.The circuit of claim 1, wherein the drive line is connected to a source of the field field effect transistor, and the sensing line is connected to a drain of the field field effect transistor. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 워드라인의 전위를 각각 조절하여 양쪽이 모두 하이(high)가 되는 셀에서만 상기 필드전계효과 트랜지스터의 채널이 전도되게 하여 1의 신호를 기록하는 것을 특징으로 하는 불활성, 비파괴형 메모리소자의 회로.2. The signal of claim 1, wherein the potential of the first and second word lines is adjusted so that the channel of the field field effect transistor is conducted only in a cell in which both are high. An inactive, nondestructive memory device circuit. 제1항에 있어서, 임의의 드라이브라인의 전위를 높여주고, 이때 신호 1이 기록된 셀에 연결된 센싱라인만의 전위가 높아져서 임의의 위치에서의 정보를 읽어내는 것을 특징으로 하는 불활성, 비파괴형 메모리소자의 회로.2. The inert, non-destructive memory of claim 1, wherein the potential of an arbitrary drive line is increased, wherein the potential of only the sensing line connected to the cell in which signal 1 is written is increased to read information at an arbitrary position. Circuit of the device.
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