KR100351979B1 - Memory unit cell circuit - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메모리 단위셀 회로에 관한 것으로, 종래에는 리소그래피 기술의 발전에 따라 셀을 구성하는 트랜지스터, 워드라인, 비트라인의 디멘션(Dimension)이 급격히 감소하고 있는데, 커패시터는 필요로 하는 데이터를 구별할 수 있는 충분한 커패시턴스를 가지고 있어야 하나 물질의 고유한 특성이므로 일정크기 이하로 줄어들기 힘들기 때문에 집적도를 향상시키는데 어려운 문제점이 있다. 따라서, 본 발명은 게이트에 제1 워드라인이, 드레인에 제1 데이터라인이 접속된 제1 엔모스트랜지스터와, 게이트에 제2 워드라인이, 드레인에 제2 데이터라인이 접속된 제2 엔모스트랜지스터와, 상기 제1,제2 엔모스트랜지스터의 소스 사이에 접속된 비대칭 커패시터로 구성함으로써 하나의 비대칭 커패시터를 이용하여 3가지 스테이트의 챠지를 저장하고 읽어낼 수 있으므로 하나의 커패시터에 2가지 스테이트를 가지는 기존 메모리 셀에 비에 셀 커패시터의 면적이 도미넌트(Dominant)할 경우 정보 저장 능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a memory unit cell circuit, and in the related art, the dimensions of transistors, word lines, and bit lines constituting cells are rapidly decreasing according to the development of lithography technology. It should have sufficient capacitance, but due to the inherent properties of the material, it is difficult to reduce the density below a certain size, which makes it difficult to improve the density. Accordingly, the present invention provides a first NMOS transistor having a first word line connected to a gate, a first data line connected to a drain, a second NMOS connected to a second word line connected to a gate, and a second data line connected to a drain. By configuring an asymmetric capacitor connected between the transistor and the source of the first and second NMOS transistors, the charge of three states can be stored and read using one asymmetric capacitor, so that two states are stored in one capacitor. When the area of the cell capacitor is dominant compared to the existing memory cell, the information storage capability can be improved.

Description

메모리 단위셀 회로{MEMORY UNIT CELL CIRCUIT}Memory unit cell circuit {MEMORY UNIT CELL CIRCUIT}

본 발명은 메모리 단위셀 회로에 관한 것으로, 특히 비대칭적인 커패시터를 사용하여 정보 저장능력을 향상시킬 수 있도록 한 메모리 단위셀 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a memory unit cell circuit, and more particularly, to a memory unit cell circuit capable of improving information storage capability by using an asymmetric capacitor.

일반적으로 디램의 단위셀은 하나의 트랜지스터와 하나의 커패시터로 이루어져 2비트의 정보를 저장할 수 있는데, 이와같은 메모리 단위셀 회로를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.In general, a unit cell of a DRAM is composed of one transistor and one capacitor to store two bits of information. The memory unit cell circuit will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 종래 메모리 단위셀 회로에 대한 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와같이 게이트가 워드라인(Word Line)에, 드레인이 비트라인(Bit Line)에 접속된 엔모스트랜지스터(Tr)와, 일측이 접지되고, 타측이 상기 엔모스트랜지스터 (Tr)의 소스에 접속된 커패시터(C)로 구성되며, 이와같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명한다.FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a conventional memory unit cell circuit. As shown in FIG. 1, an n-MOS transistor Tr having a gate connected to a word line and a drain connected to a bit line, One side is grounded, and the other side is constituted by a capacitor C connected to the source of the enMOS transistor Tr, and the operation of the conventional apparatus configured as described above will be described.

먼저, 데이터 '0'이 저장될 경우, 도2의 (a)와 같이 고전위가 워드라인(Word Line)에 인가되고, 이에 의해 엔모스트랜지스터(Tr)는 턴온되며, 이때 비트라인 (Bit Line)에 '저전위'가 인가되면 커패시터(C)는 방전되고 소정 시점에 상기 워드라인(Word Line)을 '저전위'로 만들면 엔모스트랜지스터(Tr)는 턴오프되어 상기 커패시터(C)에는 데이터'0'이 저장된다.First, when data '0' is stored, a high potential is applied to a word line as shown in FIG. 2 (a), whereby the NMOS transistor Tr is turned on, and at this time, a bit line When the low potential is applied to the capacitor C, the capacitor C is discharged, and when the word line is made low voltage at a predetermined time, the NMOS transistor Tr is turned off and data is stored in the capacitor C. '0' is stored.

반대로, 데이터 '1'이 저장될 경우, 도2의 (b)와 같이 '고전위'가워드라인(Word Line)에 인가되고, 이에 의해 엔모스트랜지스터(Tr)는 턴온되며, 이때 비트라인(Bit Line)에 '고전위'가 인가되면 그 '고전위'는 상기 엔모스트랜지스터(Tr)를 통해 커패시터(C)를 충전시키고, 소정시점에 상기 워드라인(Word Line)을 '저전위'로 만들면 엔모스트랜지스터(Tr)는 턴오프되어 상기 커패시터(C)에는 데이터 '1'이 저장된다.On the contrary, when data '1' is stored, 'high potential' is applied to the word line as shown in FIG. 2 (b), whereby the NMOS transistor Tr is turned on, where the bit line ( When 'high potential' is applied to the bit line, the 'high potential' charges the capacitor C through the NMOS transistor Tr, and at a predetermined time, the word line turns to 'low potential'. When the NMOS transistor Tr is turned off, data '1' is stored in the capacitor C.

리소그래피 기술의 발전에 따라 셀을 구성하는 트랜지스터, 워드라인, 비트라인의 디멘션(Dimension)이 급격히 감소하고 있는데, 커패시터는 필요로 하는 데이터를 구별할 수 있는 충분한 커패시턴스를 가지고 있어야 하나 물질의 고유한 특성이므로 일정크기 이하로 줄어들기 힘들기 때문에 집적도를 향상시키는데 어려운 문제점이 있다.With the development of lithography technology, the dimensions of the transistors, word lines, and bit lines that make up a cell are rapidly decreasing. Capacitors must have sufficient capacitance to distinguish the required data. Therefore, there is a problem that it is difficult to improve the density because it is difficult to shrink below a certain size.

따라서,상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 비대칭적인 커패시터를 사용하여 칩의 면적을 늘리지 않으면서도 정보 저장능력을 향상시킬 수 있도록 한 메모리 단위셀 회로를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a memory unit cell circuit capable of improving information storage capability without increasing an area of a chip by using an asymmetric capacitor.

도1은 종래 메모리 단위셀 회로에 대한 구성을 보인 회로도.1 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional memory unit cell circuit.

도2는 도1에 있어서의 테이터 저장을 보인 회로도.FIG. 2 is a circuit diagram showing data storage in FIG.

도3은 본 발명 메모리 단위셀 회로에 대한 구성을 보인 회로도.Figure 3 is a circuit diagram showing the configuration of the memory unit cell circuit of the present invention.

도4는 도3에 있어서의 데이터 저장및 센싱을 보인도.4 shows data storage and sensing in FIG.

*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명********** Description of the symbols for the main parts of the drawings *****

Tr1,Tr2:엔모스트랜지스터 C1:비대칭 커패시터Tr1, Tr2: NMOS transistor C1: Asymmetric capacitor

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 게이트에 제1 워드라인이, 드레인에 제1 데이터라인이 접속된 제1 엔모스트랜지스터와, 게이트에 제2 워드라인이, 드레인에 제2 데이터라인이 접속된 제2 엔모스트랜지스터와, 상기 제1,제2 엔모스트랜지스터의 소스 사이에 접속된 비대칭 커패시터로 구성한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a first NMOS transistor having a first word line connected to a gate, a first data line connected to a drain, a second word line connected to a gate, and a second data line connected to a drain. And an asymmetric capacitor connected between the connected second NMOS transistor and the sources of the first and second NMOS transistors.

이하, 본 발명에 의한 메모리 단위셀 회로에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, operations and effects of the memory unit cell circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도2는 본 발명 메모리 단위셀 회로에 대한 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 게이트에 제1 워드라인(Word Line1)이, 드레인에 제1 데이터라인 (Data Line1)이 접속된 제1 엔모스트랜지스터(Tr1)와, 게이트에 제2 워드라인(Word Line2)이, 드레인에 제2 비트라인(Bit Line2)이 접속된 제2 엔모스트랜지스터 (Tr2)와, 상기 제1,제2 엔모스트랜지스터(Tr1,Tr2)의 소스 사이에 접속된 비대칭 커패시터 (C1)로 구성하며, 이와같은 본 발명의 동작을 설명한다.FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a memory unit cell circuit according to an embodiment of the present invention, in which a first word line having a first word line (Word Line1) connected to a gate and a first data line (Data Line1) connected to a drain connected thereto, as shown in FIG. A second NMOS transistor Tr2 having a MOS transistor Tr1, a second word line Word2 connected to a gate thereof, a second bit line Bit2 connected to a drain thereof, and the first and second NMOS transistors; It consists of an asymmetric capacitor C1 connected between the sources of the transistors Tr1 and Tr2, and this operation of the present invention will be described.

먼저, 데이터 '0'을 저장할 경우, 도4의 (a)와 같이 제1,제2 워드라인(Word Line1,2)에 '고전위'가 인가되고 제1,제2 비트라인(Bit Line1,2)에 '저전위'가 인가되면 비대칭 커패시터(C1)에 데이터 '0'이 저장되고, 또한 제1,제2 워드라인(Word Line1,2)에 '고전위'가 인가되고 제1,제2 비트라인(Bit Line1,2)에 '고전위'가 인가되면 비대칭 커패시터(C1)에 데이터 '0'이 저장된다.First, when storing the data '0', 'high potential' is applied to the first and second word lines (Word Line 1, 2) as shown in Figure 4 (a) and the first and second bit lines (Bit Line 1, When 'low potential' is applied to 2), data '0' is stored in the asymmetric capacitor C1, and 'high potential' is applied to the first and second word lines 1, 2 and When 'high potential' is applied to the two bit lines Bit Line 1 and 2, data '0' is stored in the asymmetric capacitor C1.

그리고, 데이터 '1'을 저장할 경우, 도4의 (b)와 같이 제1,제2 워드라인 (Word Line1,2)에 '고전위'가 인가되고 제1 비트라인(Bit Line1)에 '저전위' 제2 비트라인(Bit Line2)에 '고전위'가 인가되면 비대칭 커패시터(C1)에 데이터'1'이 저장된다.When the data '1' is stored, 'high potential' is applied to the first and second word lines (Word Line 1 and 2) as shown in FIG. 4 (b) and 'low' to the first bit line (Bit Line 1). When 'high potential' is applied to the potential 'second bit line Bit Line2, data' 1 'is stored in the asymmetric capacitor C1.

그리고, 데이터'2'를 저장할 경우, 도4의 (c)와 같이 제1,제2 워드라인(Word Line1,2)에 '고전위'가 인가되고 제1 비트라인(Bit Line1)에 '고전위' 제2 비트라인(Bit Line2)에 '저전위'가 인가되면 비대칭 커패시터(C1)에 데이터'2'가 저장된다.When the data '2' is stored, 'high potential' is applied to the first and second word lines (Word Lines 1 and 2) and 'classic' is applied to the first bit line as shown in FIG. When 'low potential' is applied to the second bit line Bit line 2, data '2' is stored in the asymmetric capacitor C 1.

만약, 상기 비대칭 커패시터(C1)에 저장된 데이터를 읽을 경우, 도4의 (d)와 같이 제1 워드라인(Word Line1)에 '저전위', 제2 워드라인(Word Line2)에 '고전위'가 인가되고 제1 비트라인(Bit Line1)에 레퍼런스전압(Ref)을 인가하면 비대칭 커패시터(C1)에 저장된 데이터가 제2 비트라인(Bit Line2)을 통해 센싱된다.When reading the data stored in the asymmetric capacitor C1, as shown in (d) of FIG. 4, 'low potential' in the first word line (Word Line1) and 'high potential' in the second word line (Word Line2). When the reference voltage Ref is applied to the first bit line Bit Line 1, the data stored in the asymmetric capacitor C 1 is sensed through the second bit line Bit Line 2.

즉, 비대칭 커패시터(C1)의 양단의 전압 극성이 바뀔때 서로 다른 챠지(Charge)를 저장하게 되므로 하나의 비대칭 커패시터(C1)에 상이한 3가지 스테이트(State)의 정보를 저장할 수 있는데, 예를 들어 내부에 Depletion영역을 가지는 Poly-Si과 Metal 그리고 그 중간에 존재하는 Dielctric Layer로 이루어진다.That is, since different charges are stored when the voltage polarities of both ends of the asymmetric capacitor C1 are changed, information of three different states can be stored in one asymmetric capacitor C1. It is composed of Poly-Si and Metal having Depletion area inside and Dielctric Layer existing in the middle.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 하나의 비대칭 커패시터를 이용하여 3가지 스테이트의 챠지를 저장하고 읽어낼 수 있으므로 하나의 커패시터에 2가지 스테이트를 가지는 기존 메모리 셀에 비에 셀 커패시터의 면적이 도미넌트 (Dominant)할 경우 정보 저장 능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention can store and read charges of three states using a single asymmetric capacitor, so that the area of the cell capacitor becomes smaller than that of an existing memory cell having two states in one capacitor. Dominant has the effect of improving information storage ability.

Claims (6)

게이트에 제1 워드라인(Word Line1)이, 드레인에 제1 비트라인(Bit Line1)이 접속된 제1 엔모스트랜지스터(Tr1)와, 게이트에 제2 워드라인(Word Line2)이, 드레인에 제2 비트라인(Bit Line2)이 접속된 제2 엔모스트랜지스터 (Tr2)와, 상기 제1,제2 엔모스트랜지스터(Tr1,Tr2)의 소스 사이에 접속된 비대칭 커패시터(C1)로 구성한 것을 특징으로 하는 메모리 단위셀 회로.The first NMOS transistor Tr1 having a first word line (Word Line1) connected to the gate, the first bit line (Bit Line1) connected to the drain, and the second word line (Word Line2) connected to the drain, And an asymmetric capacitor (C1) connected between a second NMOS transistor (Tr2) to which two bit lines (Bit Line2) are connected and a source of the first and second NMOS transistors (Tr1 and Tr2). Memory unit cell circuit. 제1 항에 있어서, 제1,제2 워드라인(Word Line1,2)에 '고전위'가 인가되고 제1.제2 비트라인(Bit Line1,2)에 '저전위'가 인가되면 비대칭 커패시터(C1)에 데이터'0'이 저장되는 것을 특징으로 하는 메모리 단위셀 회로.The asymmetric capacitor of claim 1, wherein 'high potential' is applied to the first and second word lines, and 'low potential' is applied to the first and second bit lines. A memory unit cell circuit, characterized in that data '0' is stored in (C1). 제1 항에 있어서, 제1,제2 워드라인(Word Line1,2)에 '고전위'가 인가되고 제1.제2 비트라인(Bit Line1,2)에 '고전위'가 인가되면 비대칭 커패시터(C1)에 데이터 '0'이 저장되는 것을 특징으로 하는 메모리 단위셀 회로.2. The asymmetric capacitor of claim 1, wherein 'high potential' is applied to the first and second word lines, and 'high potential' is applied to the first and second bit lines. A memory unit cell circuit, characterized in that data '0' is stored in (C1). 제1 항에 있어서, 제1,제2 워드라인(Word Line1,2)에 '고전위'가 인가되고 제1 비트라인(Bit Line1)에 '저전위' 제2 비트라인(Bit Line2)에 '고전위'가 인가되면 비대칭 커패시터(C1)에 데이터'1'이 저장되는 것을 특징으로 하는 메모리 단위셀 회로.The method of claim 1, wherein 'high potential' is applied to the first and second word lines (Word Lines 1 and 2) and 'low potential' is applied to the first bit line (Bit Line1). The memory unit cell circuit is characterized in that when the high potential 'is applied data' 1 'is stored in the asymmetric capacitor (C1). 제1 항에 있어서, 제1,제2 워드라인(Word Line1,2)에 '고전위'가 인가되고 제1 비트라인(Bit Line1)에 '고전위' 제2 비트라인(Bit Line2)에 '저전위'가 인가되면 비대칭 커패시터(C1)에 데이터 '2'가 저장되는 것을 특징으로 하는 메모리 단위셀 회로.The method of claim 1, wherein 'high potential' is applied to the first and second word lines (Word Lines 1 and 2), and 'high potential' is applied to the first bit line (Bit Line1). The memory unit cell circuit, characterized in that the data '2' is stored in the asymmetric capacitor (C1) when the low potential 'is applied. 제1 항에 있어서, 제1 워드라인(Word Line1)에 '저전위', 제2 워드라인(Word Line2)에 '고전위'가 인가되고 제1 비트라인(Bit Line1)에 레퍼런스전압(Ref)을 인가하면 비대칭 커패시터(C1)에 저장된 데이터가 제2 비트라인(Bit Line2)을 통해 센싱되는 것을 특징으로 하는 메모리 단위셀 회로.The method of claim 1, wherein 'low potential' is applied to the first word line (Word Line1), 'high potential' is applied to the second word line (Word Line2), and the reference voltage Ref is applied to the first bit line (Bit Line1). The memory unit cell circuit of claim 1, wherein the data stored in the asymmetric capacitor C1 is sensed through the second bit line.
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