KR100412992B1 - Ferroelectric random access memory - Google Patents

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KR100412992B1
KR100412992B1 KR10-2001-0088705A KR20010088705A KR100412992B1 KR 100412992 B1 KR100412992 B1 KR 100412992B1 KR 20010088705 A KR20010088705 A KR 20010088705A KR 100412992 B1 KR100412992 B1 KR 100412992B1
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Abstract

강유전체 캐패시터의 스위칭 전하의 크기가 읽는 시간에 비례하여 커지는 점을 이용하여, 기준 셀의 플레이트라인 신호를 활성화시점을 메모리 셀의 플레이트라인이 활성화되는 시점보다 늦게하여 주면 감지증폭기가 동작하는 순간까지 부비트라인에 유기되는 기준 셀의 스위칭전하가 정비트라인에 유기되는 메모리셀의 스위칭전하보다 작게되므로, 기준전압이 데이타 "1"과 "0" 신호의 중앙값으로 오도록 조절할 수 있다. 이를 이용한 본 발명의 강유전체 메모리 소자는, 제1강유전체커패시터와, 상기 제1강유전체커패시터에 저장된 데이터신호를 정비트라인에 전달하기 위한 제1스위칭트랜지스터로 이루어진 메모리 셀; 상기 제1강유전체커패시터와 실질적으로 동일한 크기의 제2강유전체커패시터와, 상기 제2강유전체커패시터에 저장된 기준신호를 부비트라인에 전달하기 위한 제2스위칭트랜지스터로 이루어진 기준 셀; 및 읽기 구동시 상기 제1강유전체커패시터의 단자에 접속된 제1플레이트라인을 먼저 활성화시키고, 소정시간후 상기 제2강유전체커패시터의 단자에 접속된 제2플레이트라인을 활성화시키는 구동수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.Taking advantage of the fact that the size of the switching charge of the ferroelectric capacitor increases in proportion to the reading time, when the plateline signal of the reference cell is activated later than the plateline of the memory cell is activated, it is not possible until the detection amplifier operates. Since the switching charge of the reference cell induced in the bit line is smaller than the switching charge of the memory cell induced in the positive bit line, the reference voltage may be adjusted to come to the median value of the data "1" and "0" signals. The ferroelectric memory device of the present invention may include a memory cell including a first ferroelectric capacitor and a first switching transistor for transferring a data signal stored in the first ferroelectric capacitor to a positive bit line; A reference cell comprising a second ferroelectric capacitor having a size substantially the same as that of the first ferroelectric capacitor, and a second switching transistor for transmitting a reference signal stored in the second ferroelectric capacitor to a sub bit line; And driving means for first activating a first play line connected to a terminal of the first ferroelectric capacitor and a second play line connected to a terminal of the second ferroelectric capacitor during a predetermined time. It features.

Description

강유전체 메모리 소자{FERROELECTRIC RANDOM ACCESS MEMORY}Ferroelectric memory device {FERROELECTRIC RANDOM ACCESS MEMORY}

본 발명은 비휘발성 강유전체 메모리(Ferroelectric Random Access Memory, 이하 FeRAM라 한다) 장치에 관한 것으로서, 특히 저장된 정보의 '읽기' 구동시 감지 증폭 동작의 기준이 되는 기준전압을 발생시키는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile ferroelectric random access memory device (FERAM), and more particularly, to a method of generating a reference voltage which is a reference for a sense amplification operation during 'read' driving of stored information.

FeRAM은 강유전체(Ferroelectric Material)의 분극반전과 히스테리시스 (Hysteresis) 특성을 이용한 비휘발성(Nonvolatile) 기억소자의 일종으로서 전원이 끊어진 상태에서도 저장 정보를 기억하는 장점이 있을 뿐만 아니라 DRAM과 같은 고속, 대용량, 저전력을 가질 수 있는 이상적인 메모리이다.FeRAM is a nonvolatile memory device that uses the polarization reversal and hysteresis characteristics of ferroelectric material. It has the advantage of storing the stored information even when the power is cut off. It is an ideal memory to have low power.

강유전체는 두 개의 안정한 잔류분극(remnant polarization) 상태를 갖고 있어 이를 박막화하여 비휘발성(nonvolatile) 메모리 소자로의 응용이 실현되고 있다. 강유전체 박막을 이용하는 비휘발성 메모리 소자는, 가해주는 전기장의 방향으로 분극의 방향을 조절하여 신호를 입력하고 전기장을 제거하였을 때 남아있는 잔류분극의 방향에 의해 디지털 신호 1과 0을 저장하는 원리를 이용한다.Ferroelectrics have two stable remnant polarization states, so that they are thinned and applied to nonvolatile memory devices. Nonvolatile memory devices using a ferroelectric thin film use the principle of inputting a signal by adjusting the direction of polarization in the direction of an applied electric field and storing digital signals 1 and 0 by the direction of residual polarization remaining when the electric field is removed. .

도 1은 강유전체 물질을 유전체로 사용하는 캐패시터 양단의 전압과 유기된 전하량 사이에 히스테리시스 관계를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a hysteresis relationship between a voltage across a capacitor using a ferroelectric material as a dielectric and an amount of induced charges.

강유전체 캐패시터는 양단의 전압이 "0"V일 때 유기된 전하량이 두가지 상태로 존재하여 전원의 공급이 없어도 2진 형태의 데이터를 저장할 수 있다. 즉, 스위칭(switching) 전하(Q1)를 이용하여 데이타 "1" 신호를 얻고, 비스위칭(nonswitching) 전하(Q0)을 이용하여 데이타 "0"의 신호를 얻을 수 있어 비휘발성 메모리 소자의 기억수단으로 이용된다.In the ferroelectric capacitor, when the voltage at both ends is "0" V, the amount of charged charge exists in two states, thereby storing binary data even without a power supply. That is, the data "1" signal can be obtained using the switching charge Q1 and the data "0" signal can be obtained using the nonswitching charge Q0. Used as

도 2는 강유전체 메모리 소자의 1개의 캐패시터(205)와 1개의 트랜지스터(200)로 구성된 단위셀을 나타내는 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a unit cell including one capacitor 205 and one transistor 200 of a ferroelectric memory device.

단위셀에는 컬러방향의 비트라인(BL)과, 로(row) 방향의 워드라인(WL) 및 셀플레이트라인(CP)이 연결되어 있는 바, 단위셀은 상기 비트라인과 워드라인 교차부에 캐패시터의 일측전극과 상기 비트라인 사이에 연결되어 워드라인에 인가되는 신호에 응답하는 스위칭 트랜지스터(200)와. 상기 스위칭 트랜지스터에 연결되는 일측전극과 상기 플레이트라인에 결합된 타측전극을 가지는 강유전체 캐패시터(205)를 구비한다.The bit line BL in the color direction, the word line WL in the row direction, and the cell plate line CP are connected to the unit cell, and the unit cell has a capacitor at the intersection of the bit line and the word line. And a switching transistor connected between the one electrode of the bit line and the bit line to respond to a signal applied to the word line. A ferroelectric capacitor 205 having one electrode connected to the switching transistor and the other electrode coupled to the plate line is provided.

셀플레이트라인(CP)으로부터 강유전체 캐패시터에 전압을 가하여 스위칭 전하와 비스위칭 전하를 유도하고, 워드라인(WL)에 연결된 트랜지스터를 조절하여 비트라인(BL)에 데이타 "1" 또는 데이타 "0"을 보낸다.A voltage is applied from the cell plate line CP to the ferroelectric capacitor to induce switching charges and non-switching charges, and by controlling the transistor connected to the word line WL, data "1" or data "0" is applied to the bit line BL. send.

이러한 강유전 기억소자에 저장된 정보를 읽는 과정에서 워드라인(wordline, WL)을 활성화하여 캐패시터 양단에 전압을 가하면, 셀에 저장된 정보("0" 또는"1")에 따라 정비트라인(BL)은 서로 다른 전압 V0 또는 V1을 갖게 된다. 이 전압 V0, V1은 소신호이기 때문에 감지증폭기를 이용하여 증폭시켜 주어야 하는데, 이 V0,V1을 증폭시켜 주기 위해서는 V0와 V1의 사이값을 갖는 기준전압(reference voltage, Vref)이 부비트라인(/BL)에 인가되어야 한다. 즉, 부비트라인(/BL)에 인가된 기준전압(Vref)에 비하여 정비트라인(BL)의 전압이 더 낮은지 혹은 더 높은지를 감지증폭기에서 감지하여 증폭한 후 셀에 저장된 정보가 "0"인지 "1"인지를 판독하게 된다.In the process of reading information stored in the ferroelectric memory device, if a word line (WL) is activated and a voltage is applied across the capacitor, the positive bit line BL according to the information ("0" or "1") stored in the cell is It will have different voltages V0 or V1. Since the voltages V0 and V1 are small signals, they must be amplified using a sense amplifier. In order to amplify the voltages V0 and V1, the reference voltage Vref having a value between V0 and V1 is a negative bit line. / BL). That is, the sensing amplifier detects and amplifies whether the voltage of the positive bit line BL is lower or higher than the reference voltage Vref applied to the sub bit line / BL, and amplifies the information stored in the cell. It reads whether it is "1".

따라서, 기준전압(Vref)은 V0와 V1 사이의 값을 갖도록 만들어 주어야 하며, V0와 V1의 중간전압을 갖는 기준전압을 얻기 위한 여러가지 방법이 제안되어 있다.Therefore, the reference voltage Vref should be made to have a value between V0 and V1, and various methods for obtaining a reference voltage having an intermediate voltage between V0 and V1 have been proposed.

도 3a 및 도 3b는 종래기술에 의한 FeRAM의 기준전압 발생장치를 보여준다.3A and 3B show a reference voltage generator of a FeRAM according to the prior art.

도 3a는 메모리 셀의 강유전체 캐패시터와 같은 크기의 강유전체 캐패시터를 사용하되, 데이터 "1" 신호와 데이타 "0" 신호의 평균값을 이용하여 기준전압을 발생시키는 기준셀을 보여준다. "로우"(low) 데이타가 저장된 기준 셀(300)과 "하이"(high) 데이터가 저장된 기준셀(310)을 구비하여 강유전체 메모리 소자의 데이터 읽기 동작시 필요한 기준 전압을 생성한다. 두개의 기준셀(300, 310)은 각각 강유전체 메모리 셀과 동일하게 1개의 강유전체 캐패시터(C0 또는 C1)와 1개의 스위칭 트랜지스터(N0 또는 N1)로 이루어진다.FIG. 3A illustrates a reference cell using a ferroelectric capacitor of the same size as a ferroelectric capacitor of a memory cell, but generating a reference voltage using an average value of a data "1" signal and a data "0" signal. A reference cell 300 in which "low" data is stored and a reference cell 310 in which "high" data are stored are provided to generate a reference voltage required for a data read operation of the ferroelectric memory device. The two reference cells 300 and 310 are made up of one ferroelectric capacitor C0 or C1 and one switching transistor N0 or N1, similarly to ferroelectric memory cells.

그러나 이 방법은 원칙적으로는 두 신호의 평균값이 정확히 중앙값으로 나와야 하지만 실제로는 강유전체 캐패시터의 스위칭(swiching) 전하와 비스위칭(nonswitching) 전하의 열화 속도의 차이 등의 문제로 인하여 메모리 셀의 데이타 "0'과 데이타 "1"의 중앙값을 가지지 못하여 정확한 기준신호를 만들기에 어려운 문제점이 있었다. 또한 두 기준셀을 각각 데이타 "1"과 "0"으로 항상 쓰고읽기 위하여 더욱 복잡한 회로가 필요하다.In principle, however, this means that the mean value of the two signals must be exactly centered, but in practice the data in the memory cell is "0" due to problems such as differences in the deterioration rate of the switching charge and the nonswitching charge of the ferroelectric capacitor. There is a problem in that it is difficult to make an accurate reference signal because it does not have a median of "and data" 1. Also, a more complicated circuit is required to always write and read two reference cells as data "1" and "0", respectively.

도 3b는 종래기술에 의한 1개의 강유전체 캐패시터(C2)와 1개의 스위칭 트랜지스터(N2)로 구성된 기준셀(320)로서, 메모리 셀과 동일한 구성을 가지나, 강유전체 커패시터(C2)는 메모리 셀의 강유전체 캐패시터보다 큰 크기의 강유전체 캐패시터이다. 강유전체 커패시터에서 나오는 비스위칭(nonswitching) 전하로부터 메모리 셀의 데이타 "0" 신호보다 크고 데이타"1" 신호보다 작은 기준전압을 만든다. 비스위칭(nonswitching) 전하로부터 데이타 "0'이 나오지만 캐패시터의 크기가 메모리 셀의 것보다 크므로 데이타 "0"과 데이타 "1"의 중간 크기의 신호를 얻을 수 있다. 그러나 기준 셀의 강유전체 캐패시터가 메모리 셀의 것보다 크므로 캐패시터의 열화에 의한 영향도 기준 셀이 더욱 크게 받게 되어 메모리의 신뢰성에 나쁜 영향을 주는 문제점이 있다.3B is a reference cell 320 composed of one ferroelectric capacitor C2 and one switching transistor N2 according to the related art, and has the same configuration as a memory cell, but the ferroelectric capacitor C2 is a ferroelectric capacitor of a memory cell. Larger size ferroelectric capacitors. The nonswitching charge from the ferroelectric capacitor produces a reference voltage that is larger than the data "0" signal and smaller than the data "1" signal of the memory cell. The data "0" comes from the nonswitching charge, but because the capacitor is larger than that of the memory cell, a signal of the middle size between the data "0" and the data "1" is obtained, but the ferroelectric capacitor of the reference cell Since the size of the memory cell is larger than that of the memory cell, the reference cell is further affected by the deterioration of the capacitor, which adversely affects the reliability of the memory.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 메모리셀과 동일한 크기의 커패시터를 사용하여 기준셀의 커패시터의 크기를 최적화하는데 필요한 시간과 비용을 절감할 수 있는 강유전체 메모리 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide a ferroelectric memory device that can reduce the time and cost required to optimize the size of the capacitor of the reference cell using a capacitor of the same size as the memory cell. There is a purpose.

본 발명의 다른 목적은 커패시터의 열화에 의한 기준전압의 변화를 줄일수 있어 제품 수명을 늘리고 신뢰성을 향상시키기 위한 강유전체 메모리 소자를 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a ferroelectric memory device for reducing the change in the reference voltage due to deterioration of the capacitor to increase product life and improve reliability.

본 발명의 또 다른 목적은 단순한 회로 구성으로 정확한 기준전압을 만들어 데이터 읽기가 가능한 강유전체 메모리 소자를 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a ferroelectric memory device capable of reading data by making an accurate reference voltage with a simple circuit configuration.

도 1은 강유전체 캐패시터의 히스테리시스 곡선을 나타내는 도면,1 is a diagram showing a hysteresis curve of a ferroelectric capacitor;

도 2는 1개의 캐패시터와 1개의 트랜지스터로 구성된 강유전체 메모리 소자의 단위셀을 나타내는 회로도,FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a unit cell of a ferroelectric memory device composed of one capacitor and one transistor;

도 3a는 종래 기술에 의한 평균값을 이용한 기준셀.Figure 3a is a reference cell using the average value according to the prior art.

도 3b는 종래 기술에 의한 1개의 강유전체 캐패시터와 1개의 스위칭 트랜지스터로 구성된 기준셀,3b is a reference cell composed of one ferroelectric capacitor and one switching transistor according to the prior art;

도 4는 본 발명에 따른 강유전체 캐패시터의 스위칭 전하의 크기를 읽는 시간의 함수로 나타낸 도면,4 shows as a function of time reading the magnitude of the switching charge of a ferroelectric capacitor according to the invention,

도 5는 본 발명에 따른 FeRAM의 주(main) 회로,5 is a main circuit of FeRAM according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 FeRAM 주 회로와 연결된 딜레이박스를 나타내는 도면,6 illustrates a delay box connected to a FeRAM main circuit according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 딜레이 박스를 나타내는 예시도,7 is an exemplary view showing a delay box according to the present invention;

도 8은 본 발명에 따른 FeRAM의 셀의 읽기 동작 타이밍도.8 is a timing diagram of a read operation of a cell of a FeRAM according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

600 : 메모리 셀 610 : 기준 셀600: memory cell 610: reference cell

620 : 어드레스부 630 : 딜레이 박스620: address portion 630: delay box

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 강유전체 메모리 소자는, 제1강유전체커패시터와, 상기 제1강유전체커패시터에 저장된 데이터신호를 정비트라인에 전달하기 위한 제1스위칭트랜지스터로 이루어진 메모리 셀; 상기 제1강유전체커패시터와 실질적으로 동일한 크기의 제2강유전체커패시터와, 상기 제2강유전체커패시터에 저장된 기준신호를 부비트라인에 전달하기 위한 제2스위칭트랜지스터로 이루어진 기준 셀; 및 읽기 구동시 상기 제1강유전체커패시터의 단자에 접속된 제1플레이트라인을 먼저 활성화시키고, 소정시간후 상기 제2강유전체커패시터의 단자에 접속된 제2플레이트라인을 활성화시키는 구동수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.A ferroelectric memory device of the present invention for achieving the above object comprises a memory cell comprising a first ferroelectric capacitor and a first switching transistor for transmitting a data signal stored in the first ferroelectric capacitor to a positive bit line; A reference cell comprising a second ferroelectric capacitor having a size substantially the same as that of the first ferroelectric capacitor, and a second switching transistor for transmitting a reference signal stored in the second ferroelectric capacitor to a sub bit line; And driving means for first activating a first play line connected to a terminal of the first ferroelectric capacitor and a second play line connected to a terminal of the second ferroelectric capacitor during a predetermined time. It features.

바람직하게, 본 발명의 상기 구동수단은 상기 제1플레이트라인을 제어하는 플레이트라인신호; 상기 플레이트라인신호를 입력받는 홀수개의 직렬연결된 인버터 체인; 상기 플레이트라인신호를 일입력으로받고 상기 인버터체인의 출력을 타입력으로 받는 NAND 게이트; 및 상기 NAND 게이트의 출력을 반전시켜 상기 제2플레이트라인으로 제공하는 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 제1 및 제2 스위칭트랜지스터는 엔모스트랜지스터이고 이때 상기 워드라인신호는 하이 액티브신호이며, 상기 기준 셀은 '하이' 레벨 값 전하(데이타 "1" 신호)을 저장하고 있다.Preferably, the driving means of the present invention comprises a plate line signal for controlling the first play line; An odd number of serially connected inverter chains receiving the plate line signal; A NAND gate receiving the plate line signal as one input and receiving the output of the inverter chain as a type force; And an inverter for inverting an output of the NAND gate to provide the second plate line, wherein the first and second switching transistors are en-mo transistors, and the word line signal is a high active signal. The reference cell stores the 'high' level value charge (data "1" signal).

또한, 본 발명에서 상기 기준 셀은 읽기 구동이 완료된 후 '하이' 레벨 전압을 리스토어시키는 제3스위칭트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The reference cell may further include a third switching transistor for restoring the 'high' level voltage after the read driving is completed.

이와 같이 본 발명은 정비트라인의 데이터 신호를 감지증폭하기 위한 기준신호로서 메모리 셀과 같은 크기 셀의 스위칭전하(데이타 "1" 신호)만을 사용한다. 강유전체 캐패시터의 스위칭 전하의 크기가 읽는 시간에 비례하여 커지는 점을 이용하여, 기준 셀의 플레이트라인 신호를 활성화시점을 메모리 셀의 플레이트라인이 활성화되는 시점보다 늦게하여 주면 감지증폭기가 동작하는 순간까지 부비트라인에 유기되는 기준 셀의 스위칭전하가 정비트라인에 유기되는 메모리셀의 스위칭전하보다 작게되므로, 기준전압이 데이타 "1"과 "0" 신호의 중앙값으로 오도록 조절할 수 있다.As described above, the present invention uses only the switching charge (data "1" signal) of the same size cell as the memory cell as a reference signal for sensing and amplifying the data signal of the positive bit line. Taking advantage of the fact that the size of the switching charge of the ferroelectric capacitor increases in proportion to the reading time, when the plateline signal of the reference cell is activated later than the plateline of the memory cell is activated, it is not possible until the detection amplifier operates. Since the switching charge of the reference cell induced in the bit line is smaller than the switching charge of the memory cell induced in the positive bit line, the reference voltage may be adjusted to come to the median value of the data "1" and "0" signals.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 강유전체 캐패시터의 스위칭 전하(데이타 "1")의 크기를 읽기 구동시간의 함수로 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing the magnitude of the switching charge (data "1") of a ferroelectric capacitor according to the present invention as a function of read drive time.

도 4를 통해 알 수 있듯이, 플레이트라인을 활성화 시킨 후 시간에 비례하여 비트라인에 유기되는 스위칭전하가 커지므로 비트라인 전압레벨은 상승한다.As can be seen from FIG. 4, since the switching charge induced in the bit line increases in proportion to time after the plate line is activated, the bit line voltage level rises.

도 5는 본 발명에 따른 FeRAM의 주(main) 회로이다. 감지증폭기 어레이부(520)를 사이에 두고 상, 하부로 메모리 셀 어레이부(500a, 500b)와 기준셀 어레이부(510a, 510b)가 있다. 상부에서 메모리 셀이 선택되면 상부의 비트라인(BL) 전압과 하부의 기준셀 기준전압인 부비트라인(/BL)과 비교하여 감지증폭기에서 데이타를 읽는 구조이다.5 is a main circuit of the FeRAM according to the present invention. The memory cell array units 500a and 500b and the reference cell array units 510a and 510b are disposed above and below the sensing amplifier array unit 520. When the memory cell is selected in the upper portion, the data is read from the sense amplifier by comparing with the upper bit line BL voltage and the lower bit line / BL which is a reference voltage of the lower reference cell.

기준 셀은 메모리 셀과 동일하게 강유전체캐패시터의 일측전극과 비트라인 사이에 연결되어 기준워드라인에 인가되는 신호에 응답하는 스위칭 트랜지스터(511)와 상기 스위칭 트랜지스터(511)에 연결되는 일측전극과 기준 셀의 플레이트라인(RPL)에 결합된 타측전극을 가지는 강유전체캐패시터(512)를 구비하며, 중요하게 상기 기준셀의 강유전체커패시터는 상기 메모리 셀의 강유전체커패시터와 동일한 크기를 같는다. 그리고 기준 셀은 읽기 구동후 논리 '하이'값의 전압 레벨을 리스토어하기 위하여 스위칭트랜지스터(511)와 강유전체커패시터(512)의 접속단자인 스토리지노드와 프리차지라인(RPE) 사이에 결합되어 리스토어신호(RES)에 응답하는 스위칭트랜지스터(513)을 포함한다.The reference cell is connected between the one side electrode and the bit line of the ferroelectric capacitor and the one side electrode and the reference cell connected to the switching transistor 511 in response to a signal applied to the reference word line, similarly to the memory cell. A ferroelectric capacitor 512 having the other electrode coupled to the plate line RPL of the semiconductor cell, and the ferroelectric capacitor of the reference cell has the same size as the ferroelectric capacitor of the memory cell. The reference cell is coupled between the storage node and the precharge line RPE, which are the connection terminals of the switching transistor 511 and the ferroelectric capacitor 512, to restore the voltage level of the logic 'high' value after the read drive. And a switching transistor 513 responsive to RES.

도면에서 설명하지 않은 WLT 및 WLTB는 워드라인, RWLT 및 RWLTB는 기준 셀의 워드라인, PLT, PLTB는 플레이트라인, REST 및 RESTB는 리스토어라인이다. 그리고 각 라인의 뒤에 있는 첨자 T, B는 상부(Top)와 하부(Bottom)을 나타낸다.WLT and WLTB, which are not described in the drawing, are word lines, RWLT and RWLTB are word lines of reference cells, PLT and PLTB are plate lines, and REST and RESTB are restore lines. Subscripts T and B at the back of each line represent Top and Bottom.

도 6은 본 발명에 따른 FeRAM 주 회로와 연결된 딜레이 박스(delay box, 630)를 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating a delay box 630 connected to a FeRAM main circuit according to the present invention.

기준셀(610)에서의 플레이트라인(PL enable) 신호는 딜레이박스(630)를 지나게 된다. 따라서, 메모리 셀(600)의 어드레스부(620)에서 선택된 플레이트라인(PL)이 활성화되는 시간보다 기준 셀(610)의 플레이트라인(RPL)이 활성화 되는 시점이 늦어진다.The plate line (PL enable) signal in the reference cell 610 passes through the delay box 630. Therefore, the time at which the plate line RPL of the reference cell 610 is activated becomes later than the time at which the plate line PL selected by the address unit 620 of the memory cell 600 is activated.

도 7은 본 발명에 따른 딜레이 박스(delay box)를 나타내는 예시도이다.7 is an exemplary diagram illustrating a delay box according to the present invention.

플레이트라인 인에이블신호를 입력받는 홀수개의 직렬연결된 인버터 체인(inverter chain, 720), 상기 워드라인 인에이블신호를 일입력으로받고 상기 인버터체인(720)의 출력을 타입력으로 받는 NAND 게이트(710) 및 상기 낸드게이트(710)의 출력을 입력받아 기준셀(610)의 플레이트라인에 출력하는 인버터(700)로 구성되어, 플레이트라인 인에이블(PL enable) 신호를 딜레이(delay) 시시킨다.Odd-numbered serially connected inverter chain 720 receiving a plate line enable signal, NAND gate 710 receiving the word line enable signal as one input and receiving the output of the inverter chain 720 as a type force And an inverter 700 that receives the output of the NAND gate 710 and outputs the output of the NAND gate 710 to a plate line of the reference cell 610, thereby delaying a plate line enable signal.

NAND로직의 특징이 입력 전위가 모두 "하이"인 경우에만 "로우" 신호를 출력하고, 다른 경우에는 "하이" 신호를 출력한다. 도 7에서는 NAND 로직이 서로 반전상태에 있기 때문에 신호의 변화가 없는 경우에는 출력단은 고전위를 유지한다. 그러나 입력 신호가 고전위로 변하는 경우에는 일정 지연 시간 동안 두 입력 신호가 고전위를 유지하게 되므로 일정 시간 동안만 "로우" 신호를 출력한다.The characteristic of NAND logic outputs a "low" signal only when the input potentials are all "high", and outputs a "high" signal in other cases. In FIG. 7, since the NAND logics are inverted from each other, the output stage maintains a high potential when there is no signal change. However, when the input signal changes to high potential, the two input signals maintain the high potential for a predetermined delay time, and thus output a "low" signal only for a predetermined time.

도 8은 본 발명에 따른 FeRAM의 읽기 구동 타이밍도를 나타낸다.8 illustrates a read drive timing diagram of the FeRAM according to the present invention.

중요하게, 메모리 셀의 플레이트라인 신호(PLT)가 활성화된 후 감지증폭기 인에이블(SAN)가 활성화되는 시점까지의 시간 폭(AA)보다 기준 셀의 플레이트라인 신호(RPLB)가 활성화된 후 감지증폭기 인에이블(SAN)가 활성화되는 시점까지의 시간 폭(BB)이 짧다.Importantly, after the plateline signal PLT of the memory cell is activated, the detection amplifier after the plateline signal RPLB of the reference cell is activated, rather than the time width AA until the detection amplifier enable SAN is activated. The time span BB until the enable SAN is activated is short.

본 발명의 전반적인 읽기 구동 방법을 도 8을 참조하여 설명한다. 하부의 메모리 셀 블록이 선택되면, 상부의 기준셀 블록이 선택되어 구동하는 방법은 종래와 동일하며, 이하의 설명에서는 상, 하부를 구분하지 않고 설명한다.The overall read driving method of the present invention will be described with reference to FIG. When the lower memory cell block is selected, the method of selecting and driving the upper reference cell block is the same as in the related art. In the following description, the upper and lower parts are not distinguished.

먼저, 칩 인에이블신호(CEB)에 의해 칩이 인에이블되고 메모리 셀의 워드라인(WLT)과 플레이트라인(PLT)과 기준 셀의 워드라인(RWLB)과 플레이트라인(RPLB)이 각기 활성화된다. 이때 앞서 설명한 바와 같이 메모리 셀의 플레이트라인(PLT)이 먼저 활성화되고 기준셀의 플레이트라인(RPLB)은 소정시간 지연된 후 활성화 된다. 이에 의해 메모리 셀의 데이터에 대응되는 전압이 정비트라인(BLT)에 유기되고 소정시간 후 기준 셀의 데이터('하이' 레벨로 프리차지 되어 있음)가 부비트라인에 유기된다. 이후, 기준 셀의 전하가 완전히 부비트라인의 전하와 차지쉐어링되기 전에 감지증폭기 인에이블신호(SAN)가 활성화되면, 정비트라인의 신호는 감지증폭기에 의해 증폭되어 데이터 값을 읽을 수 있게 된다. 데이터가 충분히 읽혀진 후 기준 셀의 프리차지라인(PREB)과 리스토어라인(RESB)이 활성화되고, 메모리 셀의 워드라인 및 플레이트라인과 기준셀의 플레이트라인을 디스에이블시켜 기준셀에 '하이' 레벨의 값을 리스토어 시킨다.First, the chip is enabled by the chip enable signal CEB, and the word line WLT and plate line PLT of the memory cell and the word line RWLB and plate line RPLB of the reference cell are respectively activated. At this time, as described above, the plate line PLT of the memory cell is activated first, and the plate line RPLB of the reference cell is activated after a predetermined time delay. As a result, the voltage corresponding to the data of the memory cell is induced in the positive bit line BLT, and the data of the reference cell (precharged to the 'high' level) is induced in the sub bit line after a predetermined time. Thereafter, when the sense amplifier enable signal SAN is activated before the charge of the reference cell is fully charged with the charge of the subbit line, the signal of the positive bit line is amplified by the sense amplifier so that the data value can be read. After enough data has been read, the precharge line PREB and restore line REBS of the reference cell are activated, and the word line and plateline of the memory cell and the plateline of the reference cell are disabled so that the reference cell has a 'high' level. Restore the value.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 1 트랜지스터 1 캐패시터(1T1C)의 FeRAM을 제작하기 위하여 필요한 기준전압을 메모리 셀과 같은 크기의 강유전체 캐패시터를이용하며 단지 FeRAM의 동작상의 읽기 시간(read time)의 폭의 조절을 통하여 얻음으로써 기준 신호를 메모리 셀의 데이타 "1'과 데이타 "0" 사이 최적값을 구성하기 위하여 기준 캐패시터의 크기를 최적화 하는데 필요한 시간과 비용을 절감할 수 있다.According to the present invention, the reference voltage required for fabricating the FeRAM of one transistor 1 capacitor (1T1C) is a ferroelectric capacitor having the same size as that of a memory cell, and the width of the operational read time of the FeRAM. By adjusting, the time and cost required to optimize the size of the reference capacitor can be reduced to configure the reference signal to an optimal value between the data "1" and the data "0" of the memory cell.

또한, 종래의 메모리 셀보다 큰 강유전체 캐패시터의 데이타 "0" 신호를 기준 신호로 사용한 경우에 비하여 열화에 의한 기준 신호의 변화를 줄이 수 있어 제품의 수명을 늘리고 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, compared to the case where the data "0" signal of the ferroelectric capacitor larger than the conventional memory cell is used as the reference signal, the change in the reference signal due to deterioration can be reduced, thereby increasing the life of the product and improving reliability.

또한, 종래의 데이타 "1"과 데이타 "0" 신호의 평균을 이용하여 기준신호를 만드는 방법에 비하여 하나의 셀만을 이용하므로 단순한 회로만 필요하며 정확한 기준 신호를 만들기에 편리하다.In addition, since only one cell is used as compared with the conventional method of making a reference signal using an average of data "1" and data "0" signals, only a simple circuit is required and it is convenient to make an accurate reference signal.

또한, 종래에 사용 중인 여러 종류의 FeRAM 의 기준 회로에 적용 가능하며 단지 메모리 셀과 기준 셀의 읽기 시간(read time)의 폭을 다르게 조절함으로써 기준 신호의 크기 최적화에 유리한 효과가 있다.In addition, the present invention can be applied to various types of FeRAM reference circuits, which are conventionally used, and has an advantageous effect in optimizing the size of the reference signal by merely adjusting the read time widths of the memory cells and the reference cells differently.

Claims (4)

제1강유전체커패시터와, 상기 제1강유전체커패시터에 저장된 데이터신호를 정비트라인에 전달하기 위한 제1스위칭트랜지스터로 이루어진 메모리 셀;A memory cell comprising a first ferroelectric capacitor and a first switching transistor for transmitting a data signal stored in the first ferroelectric capacitor to a positive bit line; 상기 제1강유전체커패시터와 실질적으로 동일한 크기의 제2강유전체커패시터와, 상기 제2강유전체커패시터에 저장된 기준신호를 부비트라인에 전달하기 위한 제2스위칭트랜지스터로 이루어진 기준 셀; 및A reference cell comprising a second ferroelectric capacitor having a size substantially the same as that of the first ferroelectric capacitor, and a second switching transistor for transmitting a reference signal stored in the second ferroelectric capacitor to a sub bit line; And 읽기 구동시 상기 제1강유전체커패시터의 단자에 접속된 제1플레이트라인을 먼저 활성화시키고, 소정시간후 상기 제2강유전체커패시터의 단자에 접속된 제2플레이트라인을 활성화시키는 구동수단Driving means for firstly activating a first play line connected to a terminal of the first ferroelectric capacitor during a read drive, and a second play line connected to a terminal of the second ferroelectric capacitor after a predetermined time. 을 포함하여 이루어진 강유전체 메모리 소자.Ferroelectric memory device comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동수단은,The drive means, 상기 제1플레이트라인을 제어하는 플레이트라인신호;A plate line signal for controlling the first play line; 상기 플레이트라인신호를 입력받는 홀수개의 직렬연결된 인버터 체인;An odd number of serially connected inverter chains receiving the plate line signal; 상기 플레이트라인신호를 일입력으로받고 상기 인버터체인의 출력을 타입력으로 받는 NAND 게이트; 및A NAND gate receiving the plate line signal as one input and receiving the output of the inverter chain as a type force; And 상기 NAND 게이트의 출력을 반전시켜 상기 제2플레이트라인으로 제공하는 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 강유전체 메모리 소자.And an inverter for inverting the output of the NAND gate to provide the second plate line. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 플레이트라인신호는 하이 액티브신호이고, 상기 기준 셀은 '하이' 레벨 값을 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 강유전체 메모리 소자.And the plate line signal is a high active signal and the reference cell stores a 'high' level value. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기준 셀은 읽기 구동이 완료된 후 '하이' 레벨 전압을 리스토어시키는 제3스위칭트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강유전체 메모리 소자.And the reference cell further comprises a third switching transistor for restoring a 'high' level voltage after the read driving is completed.
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