KR100373352B1 - memory cell in FeRAM device having resistance for compensation of voltage-down in cell storage node - Google Patents

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KR100373352B1 KR10-1999-0024851A KR19990024851A KR100373352B1 KR 100373352 B1 KR100373352 B1 KR 100373352B1 KR 19990024851 A KR19990024851 A KR 19990024851A KR 100373352 B1 KR100373352 B1 KR 100373352B1
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Abstract

본 발명은 강유전체 메모리 소자에 관한 것으로, 강유전체 커패시터를 포함하는 셀의 저장노드로부터 누설전류가 발생하여 상기 저장노드에서 전압다운이 발생되는 것을 보상해 주기 위한 강유전체 메모리 소자를 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 강유전체 메모리 장치의 메모리 셀에 있어서, 게이트가 워드라인에 접속되며, 제1 접합이 비트라인에 접속된 스위칭 트랜지스터; 플레이트 전극이 공급전원의 실질적인 1/2 레벨의 전압을 공급하는 플레이트 라인에 접속되며, 스토리지 전극이 상기 스위칭 트랜지스터의 제2 접합에 접속된 강유전체 커패시터; 및 상기 제2 접합과 상기 플레이트 라인 사이에 상기 강유전체 커패시터와 병렬로 접속되며, 상기 강유전체 커패시터의 누설전류에 대응하는 전류를 상기 강유전체 커패시터의 스토리지 전극에 제공하기 위한 저항값을 가지는 저항 소자를 구비하는 강유전체 메모리 장치의 메모리 셀이 제공된다.The present invention relates to a ferroelectric memory device, and an object of the present invention is to provide a ferroelectric memory device for compensating for a leakage current generated from a storage node of a cell including a ferroelectric capacitor to generate a voltage drop in the storage node. According to an aspect of the present invention, a memory cell of a ferroelectric memory device, comprising: a switching transistor having a gate connected to a word line and a first junction connected to a bit line; A ferroelectric capacitor connected to a plate line for supplying a voltage of substantially one half level of a power supply, and a storage electrode connected to a second junction of the switching transistor; And a resistance element connected in parallel with the ferroelectric capacitor between the second junction and the plate line and having a resistance value for providing a current corresponding to the leakage current of the ferroelectric capacitor to the storage electrode of the ferroelectric capacitor. A memory cell of a ferroelectric memory device is provided.

Description

셀 저장노드의 전압다운 보상을 위한 저항을 갖는 강유전체 메모리 장치의 메모리 셀{memory cell in FeRAM device having resistance for compensation of voltage-down in cell storage node}Memory cell in FeRAM device having resistance for compensation of voltage-down in cell storage node

본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로서, 특히 강유전체 물질을 커패시터의 유전체로 사용하여 그 커패시터를 정보의 저장수단으로 이용하는 강유전체 메모리 장치(FeRAM)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a ferroelectric memory device (FeRAM) using a ferroelectric material as a dielectric of a capacitor and using the capacitor as a means for storing information.

잘 알려진 바와 같이, 강유전체 물질을 사용하는 커패시터는 커패시터 양단의 전압과 유기된 전하량과의 관계가 히스테리시스 곡선의 관계를 갖는다.As is well known, capacitors using ferroelectric materials have a hysteresis curve in the relationship between the voltage across the capacitor and the amount of charged charge.

도1a는 단자 a, b 사이에 형성된 강유전체 커패시터의 심볼을 나타낸 것이고, 도1b는 커패시터의 양단자 a, b 사이의 전압에 따른 전하량의 관계를 도식화 한 것이다.FIG. 1A shows a symbol of a ferroelectric capacitor formed between terminals a and b, and FIG. 1B shows a relationship of the amount of charge according to the voltage between both terminals a and b of the capacitor.

도1a 및 도1b를 참조하면, 강유전체 커패시터 a, b 양단의 전위차가 없을 때에도 일반적인 선형 커패시터(Linear Capacitor)와는 달리 일정량의 전하량이 "가" 또는 "나" 두 가지 상태로 유지되므로 전원의 공급이 없어도 2진 형태의 데이터를 저장할 수 있다. 상기와 같은 이유는, 강유전체 물질의 특성이 상기 물질에 전계가 인가되었다가 그 전계가 끊어졌을 때 강유전체 물질의 원자배열이 분극작용을 일으키게 되기 때문이다.Referring to FIGS. 1A and 1B, unlike a general linear capacitor, even when there is no potential difference across ferroelectric capacitors a and b, since a certain amount of charge is maintained in two states of “a” or “b”, the supply of power is reduced. You can store binary data even if you do not have it. The reason for the above is that the characteristics of the ferroelectric material cause polarization of the atomic arrangement of the ferroelectric material when an electric field is applied to the material and the electric field is cut off.

a, b 양 단자의 전위차가 없을 때의 저장된 "1"의 정보를 "가"의 상태로 하고, "0"의 정보를 "나"의 상태로 볼 때, 저장된 정보를 읽어내기 위해 단자 b에 충분히 큰 음의 전압(-V)을 인가하게 되면, "가"의 위치에 있던 분극은 "다"의 상태로 끌려 내려가 ΔQ1 만큼의 전하량을 발생하게 된다. 또한 "나"의 위치에 있던 분극은 역시 "다"의 상태로 끌려 내려가 ΔQ0 만큼의 전하량을 발생시키게 된다. 이 두 상태 변화에 의한 전하량의 차이에 의해 강유전체커패시터는 비휘발성 메모리 소자의 기억수단으로 사용되어 진다.When the information of "1" stored when there is no potential difference between a and b terminals is set to "a" state, and the information of "0" is set to "b" state, the terminal b is read to read the stored information. When a sufficiently large negative voltage (-V) is applied, the polarization at the "high" position is dragged to the "high" state to generate an amount of charge as ΔQ1. In addition, the polarization at the "I" position is also dragged to the "multi" state to generate the amount of charge ΔQ0. Due to the difference in the charge amount caused by these two state changes, the ferroelectric capacitor is used as a storage means of the nonvolatile memory device.

상기와 같은 강유전체 커패시터의 특징을 이용하여 메모리 장치를 구현한 많은 기술들이 발표되고 있다. 도2는 종래기술의 일예를 보여주는 것으로서 1개의 스위칭 엔모스트랜지스터와 1개의 강유전체 커패시터(1T1C)로 구성되는 강유전체 메모리의 단위 셀 회로도를 나타낸 것이다.Many technologies for implementing a memory device using the above characteristics of the ferroelectric capacitor have been published. FIG. 2 shows an example of the prior art, and shows a unit cell circuit diagram of a ferroelectric memory composed of one switching NMOS transistor and one ferroelectric capacitor 1T1C.

도2를 참조하면, 단위 셀(10)은 셀의 억세스를 위해 워드라인(WL0)이 접속되고 일측단(소오스)에 비트라인(BL)이 접속된 스위칭 엔모스트랜지스터(11)와 상기 스위칭 엔모스트랜지스터(11)의 타측단(드레인)과 플레이트라인(PL) 사이에 접속된 강유전체 커패시터로 이루어진다.Referring to FIG. 2, the unit cell 10 includes a switching NMOS transistor 11 and a switching node in which a word line WL0 is connected and a bit line BL is connected at one end (source) to access a cell. It consists of a ferroelectric capacitor connected between the other end (drain) of the MOS transistor 11 and the plate line PL.

상기와 같은 구성을 갖는 강유전체 단위 셀(10)은, 상기 워드라인(WL0)과 상기 비트라인(BL)에 각각 로우 어드레스 신호와 컬럼 어드레스 신호가 디코딩된 신호를 인가받고 셀 플레이트 라인(PL)에 플레이트 신호를 인가받아 선택된 강유전체 커패시터(12)에서의 변화한 전하량을 가지고 메모리 기능을 수행할 수가 있다.The ferroelectric unit cell 10 having the above-described configuration receives a signal from which a row address signal and a column address signal are decoded to the word line WL0 and the bit line BL, respectively, and is applied to the cell plate line PL. The memory device may perform a memory function with the changed charge amount in the selected ferroelectric capacitor 12 by receiving the plate signal.

상기와 같이 강유전체 메모리 셀은 강유전체 커패시터에 저장된 전하량을 검출하거나 저장하기 위해서 상기 강유전체 커패시터 양단에 전계가 인가되어야 하며, 한번 읽혀진 메모리 셀을 원래의 상태로 되돌리기 위하여 리스토어(Restore) 작업이 필요하다. 이러한 이유 때문에 강유전체 메모리 셀을 동작시켜 읽거나 쓰기 위해서 플레이트 라인의 구동이 필요하다. 그러나, 플레이트 라인에 연결된 다수의 강유전체 커패시터는 큰 커패시턴스(Capacitance)를 가지며 플레이트 라인의 저항 또한 금속 배선에 비해 크므로 RC 시간 상수가 증가하여 플레이트 라인 구동시 신호의 큰 지연을 발생하여 고속동작에 장애요인이 된다.As described above, in the ferroelectric memory cell, an electric field is applied across the ferroelectric capacitor in order to detect or store the amount of charge stored in the ferroelectric capacitor, and a restore operation is required to return the once read memory cell to its original state. For this reason, it is necessary to drive a plate line in order to operate and read or write ferroelectric memory cells. However, many ferroelectric capacitors connected to the plate line have a large capacitance, and the resistance of the plate line is also larger than that of the metal wires. Therefore, the RC time constant increases, causing a large delay in the signal when driving the plate line, thereby preventing high-speed operation. It becomes a factor.

도3은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 플레이트 라인을 1/2 공급전압(1/2 Vcc)로 고정시켜 셀을 동작시키는 개선된 종래기술의 강유전체 메모리 장치를 나타내는 것으로서, 코어(core)부분의 회로를 도시하고 있다.3 illustrates an improved prior art ferroelectric memory device which operates a cell by fixing a plate line to 1/2 supply voltage (1/2 Vcc) in order to solve the problems of the prior art as described above. The circuit of the core portion is shown.

도3을 참조하여, 개선된 종래기술의 강유전체 메모리 장치 구성 및 그의 작용(읽기 구동)을 살펴본다.Referring to Fig. 3, an improved conventional ferroelectric memory device configuration and its operation (read drive) will be described.

먼저, 메모리 셀(30)은 앞서 언급한 바와 같이 정비트라인(bl)에 일측단(소오스)이 연결되고 워드라인(wl)에 게이트단이 연결된 스위칭 엔모스 트랜지스터(32)와, 상기 엔모스 트랜지스터(32)의 타측단(드레인)과 플레이트 라인(PL) 사이에 접속된 강유전체 커패시터(31)로 이루어진다.First, as described above, the memory cell 30 includes a switching NMOS transistor 32 having one end connected to a positive bit line bl and a gate connected to a word line wl, and the NMOS. The ferroelectric capacitor 31 is connected between the other end (drain) of the transistor 32 and the plate line PL.

정비트라인(bl)과 부비트라인(blb)에는 프리차지신호(blpcg)에 제어받는 프리차지부(40)가 접속되어 있는바, 프리차지부(40)는 프리차지 모드에서 비트라인을 접지전압 레벨로 프리차지 시키도록 구성되어 있다.The precharge unit 40 controlled by the precharge signal blpcg is connected to the positive bit line bl and the sub bit line blb. The precharge unit 40 grounds the bit line in the precharge mode. It is configured to precharge to a voltage level.

이와 같이 정비트라인(bl)과 부비트라인(blb)이 프리차지된 상태에서 기준전압이 정비트라인(bl)과 부비트라인(blb) 중 어느하나로 전달되는 바, 이를 위해 정비트라인(bl)과 부비트라인(blb)에는 기준전압전달제어부(50)를 통해 기준전압발생부(60)가 접속된다. 기준전압전달제어부(50)는 제어신호 even이 활성되면 부비트라인(blb)에 기준전압이 실리고 제어신호 odd가 활성되면 정비트라인(bl)에 기준전압이 실리도록, 제어신호 even 및 제어신호 odd에 게이트 제어받는 스위칭트랜지스터로 구성된다. 여기서는 부비트라인(blb)에 기준전압이 전달되었다고 가정한다.As such, when the positive bit line bl and the sub bit line blb are precharged, the reference voltage is transferred to one of the positive bit line bl and the sub bit line blb. The reference voltage generator 60 is connected to bl) and the sub bit line blb through the reference voltage transfer controller 50. The reference voltage transfer control unit 50 carries a reference voltage on the sub bit line blb when the control signal even is activated and a reference voltage on the positive bit line bl when the control signal odd is activated. It consists of a switching transistor gated at odds. Here, it is assumed that the reference voltage is transferred to the sub bit line blb.

한편, 부비트라인(blb)에 기준전압이 전달됨과 거의 동시에 워드라인(wl)이 온되면 정비트라인(bl)과 저장노드(SN)에 저장된 데이터 사이에 차아지쉐어링(charge sharing)이 일어나게 되고, 이로 인해 정비트라인(bl)과 셀의 저장노드(SN)는 동일 전위가 된다.On the other hand, when the word line wl is turned on at the same time as the reference voltage is transmitted to the sub bit line blb, charge sharing occurs between the bit line bl and the data stored in the storage node SN. As a result, the positive bit line bl and the storage node SN of the cell are at the same potential.

이후, 제어신호 sap가 활성화되면 정비트라인(bl)과 부비트라인(blb)의 전위는 감지증폭부(10)에 의해 각각 논리 "하이"와 "로우"로 벌어진 다음, 출력버퍼(도시되지 않음)를 통해 출력되게 된다.Subsequently, when the control signal sap is activated, the potentials of the positive bit line bl and the sub bit line blb are separated by logic "high" and "low" by the sense amplifier 10, and then output buffers (not shown). Will be printed).

이후, "하이"와 "로우"로 벌어진 정비트라인(bl)과 부비트라인(blb)은 플레이트라인(PL)이 1/2 Vcc로 고정되어 있기 때문에 앞서 도2에서 설명한 바와 같은 히스테리시스 특성을 따르기 위해, 즉 상기 강유전체 커패시터(31) 양단의 전압차를 "0V"로 만들어 원래의 상태로 돌리기 위하여 제어신호 start 및 이퀄라이즈 신호 eq에 응답하여 정비트라인(bl) 및 부비트라인(blb)을 1/2 Vcc로 이퀄라이즈시키는 이퀄라이즈부(20)가 구성된다.Subsequently, the positive bit line bl and the sub bit line blb having “high” and “low” have hysteresis characteristics as described above with reference to FIG. 2 since the plate line PL is fixed at 1/2 Vcc. In order to comply with it, i.e., to make the voltage difference across the ferroelectric capacitor 31 "0V" and return it to its original state, the positive bit line bl and the sub bit line blb in response to the control signal start and the equalizing signal eq. An equalizing unit 20 is configured to equalize to 1/2 Vcc.

이후 워드라인(wl)이 오프되고 정 및 부 비트라인(bl, blb)이 다시 접지전압으로 프리차지 되어 한 싸이클을 마치게 된다.After that, the word line wl is turned off and the positive and negative bit lines bl and blb are again precharged to the ground voltage to complete one cycle.

상기와 같이 플레이트라인(PL)을 고정시켜 구성한 구조를 NDP(Non-Driven Plate, IEEE Solid-State Circuit, Vol.31, No.11, Novemver 1996, pp1625-pp1633)구조라 하며, 상기 NDP 구조를 사용하면 플레이트라인(PL)을 드라이브할 필요가 없기 때문에 강유전체 메모리의 전체 동작속도를 빠르게 할 수 있다.The structure formed by fixing the plate line PL as described above is referred to as NDP (Non-Driven Plate, IEEE Solid-State Circuit, Vol. 31, No. 11, Novemver 1996, pp1625-pp1633) structure, and uses the NDP structure. This eliminates the need to drive the plateline PL, which speeds up the overall operating speed of the ferroelectric memory.

그런데, 상술한 바와 같은 종래의 강유전체 메모리 장치는 도4에 도시한 바와 같이 스위칭 엔모스트랜지스터(32) 및 강유전체 커패시터(31)에 연결된 저장노드(SN)의 접합에 저항성분이 존재하기 때문에 워드라인(wl)이 오프된 대기상태에서 누설전류가 발생하게 되어 이 누설전류에 의해 저장노드(SN)의 전위는 1/2 Vcc에서 점점 다운되게 된다. 결국, 저장노드(SN)의 전위 감소는 상기 강유전체 커패시터(31) 양단의 전위차를 발생시켜 저장된 데이터의 손실을 유발하게 된다.However, in the conventional ferroelectric memory device as described above, as shown in FIG. 4, since a resistive component is present at the junction of the storage node SN connected to the switching nMOS transistor 32 and the ferroelectric capacitor 31, the word line ( The leakage current is generated in the standby state where wl) is turned off, and the potential of the storage node SN gradually decreases at 1/2 Vcc due to the leakage current. As a result, the potential reduction of the storage node SN generates a potential difference across the ferroelectric capacitor 31, causing loss of stored data.

따라서, 종래에는 이를 보상하기 위해서 상기 워드라인(wl)을 수시로 턴온시키는 리프레쉬(Refresh) 동작을 수행하고 있는데, 이러한 리프레쉬 구동은 커다란 전력손실을 유발하게 된다.Therefore, conventionally, in order to compensate for this, a refresh operation is performed in which the word line wl is frequently turned on. This refresh driving causes a large power loss.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 강유전체 메모리 장치의 메모리 셀 저장노드에서 누설전류로 야기되는 전하량 감소를 방지하여 리프레시 동작이 필요없도록 하고, 이로 인해 전력소모를 억제할 수 있는 강유전체 메모리 장치의 메모리 셀를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, to prevent a reduction in the amount of charge caused by the leakage current in the memory cell storage node of the ferroelectric memory device to eliminate the need for a refresh operation, thereby power consumption SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a memory cell of a ferroelectric memory device capable of suppressing the "

도1a는 강유전체 커패시터의 심볼을 나타낸 도면.1A shows a symbol of a ferroelectric capacitor.

도1b는 강유전체 커패시터의 특성을 보여주는 히스테리시스 곡선.1B is a hysteresis curve showing the characteristics of a ferroelectric capacitor.

도2는 종래의 기술에 따른 강유전체 메모리의 단위 셀 회로도.2 is a unit cell circuit diagram of a ferroelectric memory according to the prior art.

도3은 종래의 기술에 따른 강유전체 메모리 장치의 코아부분을 도시한 회로도.3 is a circuit diagram showing a core portion of a ferroelectric memory device according to the prior art.

도4는 도2의 회로에서 스토리지 노드에 접합 커패시턴스와 접합저항이 존재하는 것을 보여주는 도면.4 illustrates the presence of junction capacitance and junction resistance in a storage node in the circuit of FIG.

도5는 본 발명의 일실시예에 따른 강유전체 메모리 장치의 코아부분을 도시한 회로도.5 is a circuit diagram illustrating a core portion of a ferroelectric memory device according to an embodiment of the present invention.

도6은 본 발명에 따른 강유전체 메모리의 단위 셀 회로도.6 is a unit cell circuit diagram of a ferroelectric memory according to the present invention;

도7은 본 발명에 따른 도5의 제어신호 타이밍 다이아그램.7 is a control signal timing diagram of FIG. 5 in accordance with the present invention;

*도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명* Brief description of symbols for the main parts of the drawings

100 : 감지 증폭기부 200 : 비트라인 이퀄라이즈부100: sense amplifier unit 200: bit line equalization unit

300 : 메모리 셀부 400 : 비트라인 프리차지부300: memory cell unit 400: bit line precharge unit

500 : 기준전압전달제어부 600 : 기준전압 발생기500: reference voltage transfer control unit 600: reference voltage generator

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 강유전체 메모리 장치의 메모리 셀에 있어서, 게이트가 워드라인에 접속되며, 제1 접합이 비트라인에 접속된 스위칭 트랜지스터; 플레이트 전극이 공급전원의 실질적인 1/2 레벨의 전압을 공급하는 플레이트 라인에 접속되며, 스토리지 전극이 상기 스위칭 트랜지스터의 제2 접합에 접속된 강유전체 커패시터; 및 상기 제2 접합과 상기 플레이트 라인 사이에 상기 강유전체 커패시터와 병렬로 접속되며, 상기 강유전체 커패시터의 누설전류에 대응하는 전류를 상기 강유전체 커패시터의 스토리지 전극에 제공하기 위한 저항값을 가지는 저항 소자를 구비하는 강유전체 메모리 장치의 메모리 셀이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a memory cell of a ferroelectric memory device, comprising: a switching transistor having a gate connected to a word line and a first junction connected to a bit line; A ferroelectric capacitor connected to a plate line for supplying a voltage of substantially one half level of a power supply, and a storage electrode connected to a second junction of the switching transistor; And a resistance element connected in parallel with the ferroelectric capacitor between the second junction and the plate line and having a resistance value for providing a current corresponding to the leakage current of the ferroelectric capacitor to the storage electrode of the ferroelectric capacitor. A memory cell of a ferroelectric memory device is provided.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.

도5는 본 발명의 일실시예에 따른 메모리 셀의 코아 부분을 도시한 회로도로서, 100은 감지 증폭기부, 200은 비트라인 이퀄라이즈부, 300은 메모리 셀부, 400은 비트라인 프리차지부, 500은 기준전압전달제어부, 600은 기준전압 발생기를 각각 나타낸다. 도5의 구성에서 메모리 셀부(300)를 제외한 타 구성요소들은 실질적으로 도3의 종래기술과 동일하다.5 is a circuit diagram illustrating a core portion of a memory cell according to an exemplary embodiment of the present invention, where 100 is a sense amplifier unit, 200 is a bit line equalization unit, 300 is a memory cell unit, 400 is a bit line precharge unit, and 500 Denotes a reference voltage transfer control unit, and denotes a reference voltage generator. Other components except for the memory cell unit 300 in the configuration of FIG. 5 are substantially the same as the prior art of FIG. 3.

도6은 본 발명에 따른 상기 메모리 셀부(300)의 2개의 메모리 셀 중 하나를도시한 것으로서 그 구성은 다음과 같다. 워드라인(wl)은 스위칭 엔모스트랜지스터(311)의 게이트에 연결되어 온-오프를 제어하며, 비트라인(bl)은 상기 스위칭 엔모스트랜지스터(311)의 일측단자(소오스)에 연결되고, 상기 스위칭 엔모스 트랜지스터(311)의 타측단자(드레인)는 강유전체 커패시터(301)와 연결되고, 상기 강유전체 커패시터(301)의 다른쪽 단자는 1/2 Vcc 로 고정되어 구동하는 플레이트 라인(PL)에 연결되며, 상기 플레이트 라인(PL)과 저장노드(SN)에 사이에 상기 강유전체 커패시터(301)와 병렬로 접속된 고저항(321)을 구비한다.FIG. 6 shows one of two memory cells of the memory cell unit 300 according to the present invention. The configuration is as follows. The word line wl is connected to the gate of the switching NMOS transistor 311 to control on-off, and the bit line bl is connected to one terminal (source) of the switching NMOS transistor 311. The other terminal (drain) of the switching NMOS transistor 311 is connected to the ferroelectric capacitor 301, and the other terminal of the ferroelectric capacitor 301 is connected to the plate line PL which is fixed at 1/2 Vcc and driven. And a high resistance 321 connected in parallel with the ferroelectric capacitor 301 between the plate line PL and the storage node SN.

상기와 같이 1/2 Vcc 레벨인 플레이트 라인(PL)과 상기 저장노드(SN) 사이에 고저항을 연결하면 상기 플레이트 라인(PL) 쪽에서 상기 저장노드(SN) 쪽으로 미소한 전류를 공급함으로서, 워드라인(wl)이 턴-오프되었을 시에 발생하는 상기 스토리지 노드(SN) 에서의 누설전류에 의한 전하량 손실을 보상할 수 있다. 여기서 저장노드(SN)로 공급되는 전류의 양은 누설전류와 실질적으로 같아야 한다. 즉, 너무나 큰 저항을 달아주면 상기 플레이트 라인(PL)과 상기 스토리지 노드(SN) 사이가 전기적으로 오픈(Open) 되어 저장노드(SN)의 전압다운을 보상할 수 없게 되고, 반면에 작은 저항을 연결하면 상기 플레이트 라인(PL)과 상기 스토리지 노드(SN) 사이가 쇼트(Short) 되어 상기 워드라인(wl)이 턴-오프되었을 때는 문제가 되지 않지만 상기 워드라인(wl)이 턴-온되었을 때는 저항이 무시 되기 때문에 상기 플레이트 라인(PL)의 1/2 Vcc 레벨이 그대로 상기 비트라인(BL)에 실리게 된다. 이에 의해 감지 증폭기에 의한 센싱 작용에 문제가 생겨 원하지 않은 데이터가 출력되게 된다. 따라서 상기 저항은 적절한 값의 저항을 연결하여야 하는데, 상기 적절한 값의 저항은 조건에 따라 달라지겠지만 300 ns의 싸이클(Cycle)과 25℃ 정도의 온도 및 플레이트 라인 레벨이 1.5 V 정도의 조건에서 대략 500 - 700 ㏀의 저항을 가져야 한다.As described above, when a high resistance is connected between the plate line PL and the storage node SN having a level of 1/2 Vcc, a minute current is supplied from the plate line PL toward the storage node SN. The amount of charge loss due to leakage current in the storage node SN generated when the line wl is turned off may be compensated for. The amount of current supplied to the storage node SN should be substantially equal to the leakage current. That is, if too much resistance is applied, the plate line PL and the storage node SN are electrically open to compensate for the voltage drop of the storage node SN. When the connection is made, the plate line PL and the storage node SN are shorted, which is not a problem when the word line wl is turned off, but when the word line wl is turned on Since the resistance is ignored, the 1/2 Vcc level of the plate line PL is loaded on the bit line BL as it is. This causes a problem in the sensing action by the sense amplifier, and outputs unwanted data. Therefore, the resistance should be connected to the appropriate value of the resistance, the resistance of the appropriate value will vary depending on the conditions, but the cycle of 300 ns (Cycle), the temperature of about 25 ℃ and the plate line level is approximately 500 at about 1.5V -Should have a resistance of 700 ㏀.

도7은 상기 도5에서 도시한 메모리 셀의 코아 부분을 동작시키기 위한 제어 신호 다이아그램을 도시한 것으로서, 도5와 도7을 참조하여 본 발명의 동작을 설명한다.FIG. 7 is a control signal diagram for operating the core portion of the memory cell shown in FIG. 5, and the operation of the present invention will be described with reference to FIGS.

먼저, 대기상태에서 프리차지신호 blpcg는 '하이"가 되어 정 및 부비트라인(bl, blb)을 접지레벨로 프리차지시킨 후, 셀에 저장되어 있는 데이터를 읽기 위하여 프리차지신호 blpcg를 "로우"로 인가하여 비트라인 프리차지부(400)를 오프시키므로서 정 및 부비트라인(bl, blb)을 0V로 프리차지된 상태에서 플로팅되도록 한다. 이후 메모리 셀부(300)의 제1 스위칭 엔모스트랜지스터(311)의 드레인 단자와 연결된 워드라인(wl0)은 "하이"로 되어 상기 제1스위칭 엔모스트랜지스터(311)가 턴온되고, 강유전체 커패시터(301)에 저장된 전하가 정비트라인(bl)에 실리게 되어 상기 정비트라인(bl) 전압이 변동되고, 유사한 시기에 부비트라인(blb)에 기준전압생성부(600)에서 생성된 기준전압이 실리게 된다. 이때, 상기 기준전압생성부(600)에서 생성된 기준전압이 인가되기 위한 정비트라인(bl)과 부비트라인(blb) 중 부비트라인(blb)을 선택하기 위해 기준전압전달제어부(500)의 스위칭 엔모스트랜지스터(501)가 제어신호 even이 "하이"로 인가되면서 턴온된다. 이어서, 감지증폭인에이블신호 sap가 "로우"로 액티브 되면 감지증폭기부(100)를 통해 정비트라인(bl)과 부비트라인(blb)의 신호가 감지 증폭되어 "하이"와 "로우"값으로 만들어져 출력되게 된다. 다음으로 상기 강유전체 커패시터(301) 양단의 전압차를 "0V"로 만들어 원래의 상태로 되돌리기 위하여 비트라인 이퀄라이즈부(200)의 제어신호 start를 "하이"로 인가하고, 동시에 이퀄라이즈신호 eq도 "하이'로 인가하면 상기 정 및 부비트라인(bl, blb)을 1/2 Vcc로 프리차지시키고 등화시켜 주게된다. 다음으로 등화가 다 끝나고 나면 제어신호 start와 이퀄라이즈신호 eq를 "로우"로 인가하여 턴-오프시켜 주고, 이후 워드라인 신호(wl)도 "로우"로 인가하여 턴-오프시켜주고 비트라인 프리차지신호(blpcg)를 "하이"로 인가하여 주면 도1b에서와 같은 히스테리시스 커브를 끝마치게 된다.First, in the standby state, the precharge signal blpcg becomes 'high', precharges the positive and sub bit lines bl and blb to the ground level, and then sets the precharge signal blpcg to “low” to read the data stored in the cell. And the bit line precharge unit 400 is turned off, so that the positive and sub bit lines bl and blb are floated in the precharged state to 0 V. Thereafter, the first switching NMOS of the memory cell unit 300 is The word line wl0 connected to the drain terminal of the transistor 311 is "high" so that the first switching NMOS transistor 311 is turned on, and the charge stored in the ferroelectric capacitor 301 is stored in the positive bit line bl. When the positive bit line bl is changed, the reference voltage generated by the reference voltage generator 600 is loaded on the sub bit line blb at a similar time. Positive for applying the reference voltage generated in 600) The switching nMOS transistor 501 of the reference voltage transfer control unit 500 is turned on when the control signal even is applied as “high” to select the sub bit line blb among the tbl line and the sub bit line blb. Subsequently, when the sense amplifier enable signal sap is activated as "low", the signals of the positive bit line bl and the sub bit line blb are sensed and amplified by the detection amplifier unit 100 to "high" and "low". Then, the control signal start of the bit line equalizing unit 200 is applied as "high" in order to return the voltage difference across the ferroelectric capacitor 301 to "0V". At the same time, when the equalization signal eq is also applied as "high", the positive and sub bit lines bl and blb are precharged to 1/2 Vcc and equalized. After the equalization is completed, the control signal start and the equalization signal eq are turned off by applying "low", and then the word line signal (wl) is turned off by applying "low" and bit line free. Applying the charge signal blpcg to " high " ends the hysteresis curve as shown in FIG.

이후, 비트라인은 다시 접지전압으로 프리차지되어 대기상태로 들어가게 되는데, 이때 저장노드(SN)는 플레이트라인(PL)으로부터 고저항을 통해 누설전류에 따른 전압강하를 보상받게 된다.Thereafter, the bit line is precharged to the ground voltage again and enters the standby state. At this time, the storage node SN is compensated for the voltage drop due to the leakage current through the high resistance from the plate line PL.

한편, 본 발명은 메모리 셀 뿐만 아니라 기준전압발생부의 기준셀과 같이 강유전체 커패시터를 이용하는 모든 셀에 적용할 수 있는 바, 이렇듯 본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Meanwhile, the present invention can be applied to not only memory cells but all cells using ferroelectric capacitors, such as reference cells of reference voltage generators. Thus, the technical idea of the present invention has been described in detail according to the preferred embodiment. It should be noted that the examples are illustrative only and not intended to be limiting. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 대기상태에서 메모리 셀의 저장노드에서발생하는 누설전류에 의한 전하량 손실을 보상하는 고저항을 더 추가함으로서 리프레시와 같은 별도의 동작을 없애기 때문에, 안정되며 빠른 동작 수행을 가능하게 하고, 전력의 손실과 면적의 증가를 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.The present invention made as described above is stable and can perform fast operation by eliminating a separate operation such as refresh by further adding a high resistance to compensate for the loss of charge caused by the leakage current generated in the storage node of the memory cell in the standby state In addition, it is possible to reduce the loss of power and increase the area.

Claims (5)

삭제delete 강유전체 메모리 장치의 메모리 셀에 있어서,In a memory cell of a ferroelectric memory device, 게이트가 워드라인에 접속되며, 제1 접합이 비트라인에 접속된 스위칭 트랜지스터;A switching transistor having a gate connected to the word line and a first junction connected to the bit line; 플레이트 전극이 공급전원의 실질적인 1/2 레벨의 전압을 공급하는 플레이트 라인에 접속되며, 스토리지 전극이 상기 스위칭 트랜지스터의 제2 접합에 접속된 강유전체 커패시터; 및A ferroelectric capacitor connected to a plate line for supplying a voltage of substantially one half level of a power supply, and a storage electrode connected to a second junction of the switching transistor; And 상기 제2 접합과 상기 플레이트 라인 사이에 상기 강유전체 커패시터와 병렬로 접속되며, 상기 강유전체 커패시터의 누설전류에 대응하는 전류를 상기 강유전체 커패시터의 스토리지 전극에 제공하기 위한 저항값을 가지는 저항 소자A resistance element connected in parallel with the ferroelectric capacitor between the second junction and the plate line and having a resistance value for providing a current corresponding to the leakage current of the ferroelectric capacitor to the storage electrode of the ferroelectric capacitor 를 구비하는 강유전체 메모리 장치의 메모리 셀.A memory cell of a ferroelectric memory device having a. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 공급전원의 실질적인 1/2 레벨이 1.5V이며, 상기 저항 소자는 500∼700 ㏀의 저항값을 갖는 것을 특징으로 하는 강유전체 메모리 장치의 메모리 셀.A substantially half level of the power supply is 1.5V, and the resistance element has a resistance value of 500 to 700 kΩ. 삭제delete 삭제delete
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