KR100427041B1 - Apparatus for generating a reference voltage in ferroelectric memory device - Google Patents

Apparatus for generating a reference voltage in ferroelectric memory device Download PDF

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Abstract

본 발명은 FeRAM 소자의 불량품 구제 가능성을 높임으로써 생산 수율을 향상시킬 수 있는 강유전체 메모리의 기준전압 발생 장치를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명의 기준전압 발생 장치는, 부비트라인; 제1 및 제2 기준워드라인; 제1 및 제2 기준셀플레이트; 일측이 상기 제1 기준셀플레이트에 연결되며, 제1 레벨의 데이터를 저장하는 제1 강유전체 캐패시터와, 상기 부비트라인과 상기 제1 강유전체 캐패시터의 타측 사이에 연결되며, 상기 제1 기준워드라인이 게이트단에 연결되는 제1 스위칭 트랜지스터를 포함하는 제1 기준셀; 및 일측이 상기 제2 기준셀플레이트에 연결되며, 제2 레벨의 데이터를 저장하는 제2 강유전체 캐패시터와, 상기 부비트라인과 상기 제2 강유전체 캐패시터의 타측 사이에 연결되며, 상기 제2 기준워드라인이 게이트단에 연결되는 제2 스위칭 트랜지스터를 포함하는 제2 기준셀을 포함하고, 특정 셀에 저장된 데이타를 읽기 위하여 셀워드라인과 셀플레이트에 전압을 인가할 때, 동시에 상기 제1 및 제2기준워드라인에도 상기 셀워드라인과 동일한 전압을 인가하며, 상기 제1 및 제2 기준셀플레이트에도 전압을 인가하되 상기 셀플레이트에 인가되는 전압의 0.2 ∼ 0.8배인 전압을 인가함으로써 기준전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 강유전체 메모리의 기준전압 발생 장치를 제공한다.The present invention is to provide a reference voltage generator device of the ferroelectric memory which can improve the production yield by increasing the possibility of defective products of the FeRAM device, for this purpose, the reference voltage generator device of the present invention, the bit line; First and second reference word lines; First and second reference cell plates; One side is connected to the first reference cell plate, and is connected between a first ferroelectric capacitor for storing a first level of data, the sub bit line and the other side of the first ferroelectric capacitor, and the first reference word line is connected to the first reference cell plate. A first reference cell including a first switching transistor connected to a gate terminal; And a second side connected to the second reference cell plate, the second ferroelectric capacitor storing a second level of data, and the second bit line and the other side of the second ferroelectric capacitor. A second reference cell including a second switching transistor connected to the gate terminal, and simultaneously applying the voltage to the cell word line and the cell plate to read data stored in a specific cell; The same voltage as that of the cell word line is applied to the word line, and the voltage is applied to the first and second reference cell plates, but a reference voltage is generated by applying a voltage 0.2 to 0.8 times the voltage applied to the cell plate. A reference voltage generator for ferroelectric memory is provided.

Description

강유전체 메모리 장치에서의 기준전압 발생 장치{Apparatus for generating a reference voltage in ferroelectric memory device}Apparatus for generating a reference voltage in ferroelectric memory device

본 발명은 강유전체 캐패시터 메모리 셀을 사용한 비휘발성 강유전체 반도체 메모리 장치에 관한 것으로서, 특히 메모리 셀과 동일한 구조를 갖는 레퍼런스 셀 두 개가 하나의 부비트라인에 연결된 형태의 기준 전압 발생 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile ferroelectric semiconductor memory device using ferroelectric capacitor memory cells, and more particularly, to a reference voltage generator in which two reference cells having the same structure as a memory cell are connected to one sub bit line.

먼저, 강유전체 캐패시터의 특성을 살펴본다.도 1은 강유전체 캐패시터의 양단 전압에 따른 관계를 도시한 것으로서, 강유전체 물질을 유전체로 사용하는 캐패시터 양단의 전압(V)과 유기된 전하량(Q) 사이에 히스테리시스(Hysterisys) 관계가 있음을 보여준다.강유전체 캐패시터는 양단의 전압이 "0"V일 때 유기된 전하량이 '가', '나' 두가지 상태로 존재하여 전원의 공급이 없어도 2진 형태의 데이터("0", "1")를 저장할 수 있다. 이러한 특성을 이용하여 강유전체 캐패시터는 비휘발성 메모리 소자의 기억수단으로 이용된다. 또한, 강유전체 캐패시터의 양단에 인가되는 전압의 크기에 따라 강유전체 내의 분극상태가 변화하여 캐패시터에 저장된 전하량이 변화하는데, '가'상태의 분극을 유지하고 있는 강유전체 캐패시터에 충분히 큰 음의 전압을 인가하면 상기 도 1의 히스테리시스 곡선을 따라 캐패시터가 스위칭되면서 '다' 방향으로 분극 상태가 변화하며 이 음의 전압을 제거하여 캐패시터 양단의 전압을 "0V"로 만들면 '나' 상태로 이동하게 된다. 즉, 강유전체 캐패시터는 전압에 따라 화살표 방향으로 전하량 상태가 변화하고, 강유전체 캐패시터에 저장된 정보는 캐패시터 양단에 전압 인가시 유기되는 전하량의 변화 정도를 감지하여 데이터화한다.First, the characteristics of the ferroelectric capacitor will be described. FIG. 1 shows the relationship between the voltages of both ends of the ferroelectric capacitor. (Hysterisys) is a ferroelectric capacitor. When the voltage at both ends is "0" V, the induced charges exist in two states, 'ga' and 'me', so that data in binary form (" 0 "," 1 ") can be stored. By utilizing these characteristics, the ferroelectric capacitor is used as a storage means of the nonvolatile memory device. In addition, the polarization state in the ferroelectric is changed according to the magnitude of the voltage applied to both ends of the ferroelectric capacitor, and the amount of charge stored in the capacitor is changed. As the capacitor is switched along the hysteresis curve of FIG. 1, the polarization state changes in the 'multi' direction, and when the negative voltage is removed to make the voltage across the capacitor as “0 V”, the state moves to the “I” state. That is, in the ferroelectric capacitor, the state of the charge amount changes in the direction of the arrow according to the voltage, and the information stored in the ferroelectric capacitor detects the degree of change in the charge amount induced when the voltage is applied across the capacitor and makes data.

이러한 강유전체 메모리 셀에 저장된 정보를 읽는 과정에서, 워드라인(Wordline, 이하 WL이라 함)이 열리면 셀에 저장된 정보("0" 또는 "1")에따라 정비트라인(bitline, 이하 BL이라 함)은 서로 다른 전압값 V0 또는 V1을 갖게 된다. 편의상 두 전압 중 작은 것을 V0, 큰 것을 V1이라 부르며, V0과 V1에 해당하는 정보를 각각 "0"과 "1"이라고 한다. 이 전압 V0, V1은 소신호이기 때문에 감지 증폭기를 이용하여 증폭시켜 주어야 하는데, 이를 위해서는 V0과 V1 사이의 값을 갖는 기준전압(Reference voltage, 이하 Vref라 함)이 부비트라인(이하, /BL이라 함)에 인가되어야 한다. 즉, /BL에 인가된 Vref에 비하여 BL의 전압(V0 또는 V1)이 더 낮은지 혹은 더 높은 지를 감지 증폭기에서 감지 증폭하여 셀에 저장된 정보가 '0'인지 '1'인지를 판별하게 된다. 그러므로 기준 전압 Vref는 항상 V0과 V1 사이의 값을 갖도록 만들어 주어야 한다.In the process of reading the information stored in the ferroelectric memory cell, when a wordline (Wordline, WL) is opened, a bitline (hereinafter, referred to as BL) according to the information ("0" or "1") stored in the cell. Has different voltage values V0 or V1. For convenience, the smaller of the two voltages is called V0 and the larger of them is called V1, and the information corresponding to V0 and V1 is called "0" and "1", respectively. Since the voltages V0 and V1 are small signals, they must be amplified using a sense amplifier. For this purpose, a reference voltage having a value between V0 and V1 (hereinafter referred to as Vref) is a bit line (hereinafter, / BL). Must be authorized). That is, the sense amplifier senses and amplifies whether the voltage V0 or V1 of BL is lower than or higher than Vref applied to / BL to determine whether the information stored in the cell is '0' or '1'. Therefore, the reference voltage Vref should always be made to have a value between V0 and V1.

도 2는 강유전체 메모리 장치의 단위 셀 회로도로서, 하나의 워드라인(WL0)에 게이트가 연결되고 드레인 또는 소스가 하나의 비트라인(BL0)에 연결된 스위칭 트랜지스터(T1)와 상기 스위칭 트랜지스터(T1)의 다른 하나의 단자에 연결되며, 다른 하나의 단자가 하나의 셀 플레이트(CP0)에 접속되어 하나의 메모리 셀(21)을 이루는 정보 저장용 강유전체 캐패시터(C1)로 이루어진다.FIG. 2 is a unit cell circuit diagram of a ferroelectric memory device, in which the switching transistor T1 and the switching transistor T1 having a gate connected to one word line WL0 and a drain or source connected to one bit line BL0 are shown. It is connected to the other terminal, the other terminal is made of a ferroelectric capacitor (C1) for information storage that is connected to one cell plate (CP0) to form one memory cell (21).

상기한 구성을 갖는 FeRAM(Ferro Electric Random Access Memory)은 각 메모리 셀(21) 당 각각 하나의 트랜지스터(T1)와 캐패시터(C1)를 가지고 있다는 점에서는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)과 유사한 구조를 갖는다. FeRAM의 비휘발성을 갖게 하는 상기 강유전체 캐패시터(C1)의 유전층으로는 Pb(Zr,Ti)O3(PZT) 또는 SrBi2Ta2O9(SBT) 등의 강유전체 물질을 사용하고, 전극으로는 Pt, Ir 또는 Ru 등의귀금속(Novel metal)이나 그 산화물인 RuO2또는 IrO2등을 사용한다.The Ferro Electric Random Access Memory (FeRAM) having the above configuration has a structure similar to that of the Dynamic Random Access Memory (DRAM) in that each memory cell 21 has one transistor T1 and a capacitor C1. . A ferroelectric material, such as Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT) or SrBi 2 Ta 2 O 9 (SBT), is used as a dielectric layer of the ferroelectric capacitor C1 that makes the FeRAM nonvolatile, and Pt is used as an electrode. Noble metals such as, Ir or Ru, RuO 2 or IrO 2 , which are oxides thereof, are used.

따라서, FeRAM은 구동 방식에 있어서, DRAM과 차이점을 갖는 바, DRAM의 경우 상기 정보저장용 캐패시터(C1)의 한 쪽 전극인 CP의 전압이 구동전압(VCC)의 1/2로 고정되어 있으나, FeRAM의 경우 각 메모리 셀(21)을 구동시킬 때마다 CP의 전압도 '0V'에서 'VCC'로 구동된다.Therefore, the FeRAM has a difference from the DRAM in the driving method. In the case of DRAM, the voltage of CP, which is one electrode of the information storage capacitor C1, is fixed at 1/2 of the driving voltage VCC. In the case of FeRAM, the voltage of CP is driven from '0V' to 'VCC' each time each memory cell 21 is driven.

여기서, 상기 CP를 구동하는데 걸리는 시간은 CP가 갖는 캐패시턴스가 커질수록 커지는데, CP의 캐패시턴스를 줄위기 위해 라인 형태의 CP를 취함과 동시에 상기 메모리 셀(21)이 구동될 때마다 연결된 CP도 선택하여 구동시킨다.Herein, the time taken to drive the CP increases as the capacitance of the CP increases. To reduce the capacitance of the CP, the CP in the form of a line is taken, and the connected CP is selected every time the memory cell 21 is driven. To drive.

또한, DRAM에서는 저장된 데이타가 "1" 또는 "0"에 따라 BL의 전압이 VCC/2에서 상승 도는 강하되고, 이러한 전압의 상승 또는 강하를 감지증폭기(Sense amplifier, 도시하지 않음)에서 VCC/2로 고정된 /BL의 전압과 비교 및 증폭함으로써 저장된 데이타 "1"과 "0"을 구분한다. 그러나, FeRAM에서는 CP가 구동되면 저장된 데이타 "1"과 "0"의 구분이 없이 BL의 전압은 상승하게 된다. 다만, "1"이 저장되어 있을 때의 BL 전압 상승(ΔVBL"1"∼ Q"1"/CBL)이 "0"이 저장되어 있을 때의 BL 전압 상승(ΔVBL"0"∼ Q"0"/CBL) 보다 크다. 따라서, "1"과 "0"을 구분하기 위해서는 "1"이 저장되어 있을 때의 BL 전압 상승과 "0"이 저장되어 있을 때의 BL 전압 상승의 중간 값의 전압 상승을 발생시키는 장치가 별도로 필요하다.In addition, in the DRAM, the voltage of the BL rises or falls at VCC / 2 according to the stored data "1" or "0", and the rise or fall of such voltage is sensed at the VCC / 2 by a sense amplifier (not shown). The stored data "1" and "0" are distinguished by comparing and amplifying the voltage of / BL fixed with. However, in the FeRAM, when the CP is driven, the voltage of the BL increases without distinguishing the stored data "1" and "0". However, BL voltage rise (ΔV BL "1" to Q "1" / C BL ) when " 1 " is stored, BL voltage rise (ΔV BL "0" to Q when "0" is stored Greater than "0" / C BL ). Therefore, in order to distinguish between "1" and "0", an apparatus for generating a voltage rise of the intermediate value of the BL voltage rise when "1" is stored and the BL voltage rise when "0" is stored is separately. need.

도 3는 종래의 기준전압 발생 장치의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a conventional reference voltage generator.

도 3을 참조하면, 기준전압 발생 장치는 각각의 /BL로 기준 전압을 인가하기 위하여 두 개의 /BL(/BL0, /BL1) 당 강유전 메모리 셀과 동일한 구조를 갖는 2개의 기준셀(31, 32)을 각각 구비하며, 2개의 기준셀(31, 32)은 각각 "1"과 "0"을 항상 저장하고 있다. 구체적으로, /BL0 및 /BL1 으로 Vref를 인가하는 2개의 기준셀(31, 32)의 구성에 대해 살펴보면, 기준셀(31)은 일측이 기준셀플레이트(Reference Cell Plate, 이하 RCP라 함)에 연결되며, 데이터 "1"을 저장하고 있는 정보저장용 강유전체 캐패시터(C31) 및 /BL0와 상기 강유전체 캐패시터(C31)의 타측 사이에 연결되며 기준워드라인(Reference Word Line, 이하 RWL이라 함)이 게이트단에 연결되는 스위칭 트랜지스터(T31)로 이루어지며, 기준셀(32)은 일측이 상기 RCP에 연결되며, 데이터 "0"을 저장하고 있는 정보저장용 강유전체 캐패시터(C32) 및 상기 강유전체 캐패시터(C32)의 타측과 /BL1 사이에 연결되며 상기 RWL이 게이트단에 연결되는 스위칭 트랜지스터(T32)로 이루어지며, 여기에 도시되지 않은 나머지 기준셀들의 구성도 이와 동일하다.Referring to FIG. 3, the reference voltage generator includes two reference cells 31 and 32 having the same structure as ferroelectric memory cells per two / BLs (/ BL0 and / BL1) in order to apply a reference voltage to each / BL. ), And the two reference cells 31 and 32 always store "1" and "0", respectively. Specifically, referring to the configuration of two reference cells 31 and 32 for applying Vref to / BL0 and / BL1, one side of the reference cell 31 is referred to as a reference cell plate (hereinafter referred to as RCP). Connected between the ferroelectric capacitor C31 and / BL0 for storing data "1" and the other side of the ferroelectric capacitor C31, and a reference word line (hereinafter referred to as RWL) is gated. And a switching transistor T31 connected to a stage, and the reference cell 32 has one side connected to the RCP, and the information storage ferroelectric capacitor C32 and the ferroelectric capacitor C32 storing data "0". The switching transistor T32 is connected between the other side and / BL1 and the RWL is connected to the gate terminal. The configuration of the remaining reference cells not shown here is the same.

상기한 구성을 갖는 기준전압 발생 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the reference voltage generator having the above configuration will be described below.

상기 기준셀(31, 32)에 각각 "1"과 "0"을 저장해 놓은 상태에서 RWL 및 RCP를 구동하면, 각각의 셀에 ΔVBL"1"과 ΔVBL"0"를 발생시킬 크기의 전하가 발생된다. 이때, /BL1과 /BL0를 연결해 놓으면 두 개의 기준셀(31, 32)에서 발생된 전하에 의해 두개의 /BL에 동시에 전압 상승이 일어나며, 그 크기는 (ΔVBL"1"+ ΔVBL"0")/2이 되어 메모리 셀에 저장되어 있던 데이타 "1"과 "0"을 감지증폭기(도시하지 않음)에 의해 구분할 수 있다.When RWL and RCP are driven while "1" and "0" are stored in the reference cells 31 and 32, respectively, a charge having a size that will generate ΔV BL ″ 1 ” and ΔV BL ″ 0” in each cell. Is generated. At this time, if / BL1 and / BL0 are connected, the voltage rises to two / BL simultaneously due to the charge generated in the two reference cells 31 and 32, and the magnitude is (ΔV BL "1" + ΔV BL "0). The data " 1 " and " 0 " stored in the memory cell can be distinguished by a sense amplifier (not shown).

전술한 바와 같은 종래의 기준전압 발생 장치를 이용하면 매우 안정적인 기준전압을 발생시킬 수 있다. 강유전체 캐패시터의 피로특성(Fatigue) 및 이력특성 왜곡(Imprint) 현상에 의한 잔류분극의 변화가 서로 반대의 데이타를 써 놓은 두 개의 캐패시터(T31, T32)에 의해 상쇄되기 때문이다.By using the conventional reference voltage generator as described above, it is possible to generate a very stable reference voltage. This is because the change of residual polarization due to fatigue and hysteresis distortion of the ferroelectric capacitor is canceled by two capacitors T31 and T32 having opposite data.

일반적으로, 반도체 소자 제조 공정을 수행하는 과정에서는 예컨대, 캐패시터의 두 전극이 서로 연결되는 등의 여러가지 결함이 발생할 수 있다. 이러한, 결함은 최대한 제거되어야 하지만 한계가 있으므로, 결함이 발생된 소자는 불량품으로 분류되어 생산 수율(Yield)을 낮추는 주된 요인이 된다.In general, in the process of performing a semiconductor device manufacturing process, various defects may occur, for example, two electrodes of a capacitor are connected to each other. These defects should be eliminated as much as possible but have limitations, so that the defective device is classified as a defective product and becomes a major factor in lowering the production yield.

따라서, 메모리 소자 등의 경우에는 여분의 셀(Redundancy cell)을 설치하였다가, 메모리 셀에서 결함이 발생하여 불량품으로 분류된 소자의 결함이 발생된 셀을 여분의 셀로 치환하여 양품으로 만들도록 한다. 이때, 여분의 셀이 많을수록 불량품을 구제할 가능성은 높아지지만 칩(Chip)의 크기를 증가시키는 요인이 되므로 일정한 양만 배치한다. 이러한 결함은 FeRAM에서도 동일하게 발생할 수 있으며, 메모리 셀과 유사한 구조를 갖는 기준셀에서도 발생할 수 있다.Therefore, in the case of a memory device or the like, a redundant cell is provided, and a defective cell of the device classified as a defective product due to a defect in the memory cell is replaced with a spare cell to make a good product. At this time, the more the extra cells are more likely to remedy defective products, but because it is a factor that increases the size of the chip (chip) only a certain amount is placed. Such defects may occur in FeRAM in the same way and may occur in a reference cell having a structure similar to that of a memory cell.

기준셀에서 결함이 발생한 경우, 결함이 발생한 기준셀을 이용하는 BL에 연결된 모든 셀들이 작동하지 않게 된다(Column fail). 그런데, 전술한 종래의 기준전압 발생 장치는 두 개의 기준셀에서 출력된 신호를 두 개의 /BL이 이용하므로, 이들 중 한 개의 기준셀에서만 결함이 발생하여도 두 개의 BL에 연결된 셀들이 작동을 하지 않게 되므로, 두 개의 여분의 셀 컬럼을 사용하여야 구제가 가능하다. 따라서, 불량품의 구제 가능성이 낮아지므로 수율이 낮아지는 문제점이 발생하게된다.If a defect occurs in the reference cell, all cells connected to the BL using the defective reference cell are not operated (Column fail). However, since the conventional reference voltage generator uses two / BL signals output from two reference cells, even if a defect occurs in only one of the reference cells, the cells connected to the two BLs do not operate. Since two extra cell columns are used, relief is possible. Therefore, since the possibility of repair of defective products is lowered, there is a problem that the yield is lowered.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 하나의 부비트라인에 두 개의 기준셀을 연결함으로서 불량품의 구제 가능성을 높임으로써 수율을 향상시킬 수 있는 강유전체 메모리 장치에서의 기준전압 발생 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, by providing a reference voltage generator in a ferroelectric memory device that can improve the yield by increasing the possibility of repair of defective products by connecting two reference cells to one sub bit line. The purpose is.

도 1은 강유전체 캐패시터의 양단 전압에 따른 이력 특성을 도시한 그래프.1 is a graph showing hysteresis characteristics according to voltages across both ferroelectric capacitors.

도 2는 강유전체 메모리 장치의 단위 셀 회로도.2 is a unit cell circuit diagram of a ferroelectric memory device.

도 3은 종래기술에 따른 강유전체 메모리에서의 기준전압 발생 장치를 도시한 회로도.3 is a circuit diagram showing a reference voltage generator in a ferroelectric memory according to the prior art.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기준전압 발생 장치를 도시한 회로도.4 is a circuit diagram showing a reference voltage generator according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 각 신호의 특성을 도시한 타이밍 챠트.5 is a timing chart showing the characteristics of each signal according to the present invention;

* 도면의 주요 부분에 대한 설명* Description of the main parts of the drawing

41 : 제1 기준셀41: first reference cell

42 : 제2 기준셀42: second reference cell

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 부비트라인; 제1 및 제2 기준워드라인; 제1 및 제2 기준셀플레이트; 일측이 상기 제1 기준셀플레이트에 연결되며, 제1 레벨의 데이터를 저장하는 제1 강유전체 캐패시터와, 상기 부비트라인과 상기 제1 강유전체 캐패시터의 타측 사이에 연결되며, 상기 제1 기준워드라인이 게이트단에 연결되는 제1 스위칭 트랜지스터를 포함하는 제1 기준셀; 및 일측이 상기 제2 기준셀플레이트에 연결되며, 제2 레벨의 데이터를 저장하는 제2 강유전체 캐패시터와, 상기 부비트라인과 상기 제2 강유전체 캐패시터의 타측 사이에 연결되며, 상기 제2 기준워드라인이 게이트단에 연결되는 제2 스위칭 트랜지스터를 포함하는 제2 기준셀을 포함하고, 특정 셀에 저장된 데이타를 읽기 위하여 셀워드라인과 셀플레이트에 전압을 인가할 때, 동시에 상기 제1 및 제2기준워드라인에도 상기 셀워드라인과 동일한 전압을 인가하며, 상기 제1 및 제2 기준셀플레이트에도 전압을 인가하되 상기 셀플레이트에 인가되는 전압의 0.2 ∼ 0.8배인 전압을 인가함으로써 기준전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 강유전체 메모리의 기준전압 발생 장치를 제공한다.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.The present invention for achieving the above object, a bit line; First and second reference word lines; First and second reference cell plates; One side is connected to the first reference cell plate, and is connected between a first ferroelectric capacitor for storing a first level of data, the sub bit line and the other side of the first ferroelectric capacitor, and the first reference word line is connected to the first reference cell plate. A first reference cell including a first switching transistor connected to a gate terminal; And a second side connected to the second reference cell plate, the second ferroelectric capacitor storing a second level of data, and the second bit line and the other side of the second ferroelectric capacitor. A second reference cell including a second switching transistor connected to the gate terminal, and simultaneously applying the voltage to the cell word line and the cell plate to read data stored in a specific cell; The same voltage as that of the cell word line is applied to the word line, and the voltage is applied to the first and second reference cell plates, but a reference voltage is generated by applying a voltage 0.2 to 0.8 times the voltage applied to the cell plate. A reference voltage generation device for a ferroelectric memory is provided. Hereinafter, a person skilled in the art will appreciate. In order to detail the extent that can be easily implemented by the scope, with reference to the accompanying drawings the preferred embodiments of the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기준전압 발생 장치를 도시한 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating a reference voltage generator according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 기준전압 발생 장치는, 부비트라인(/BL0)과, 제1 및 제2 기준워드라인(RWL_H, RWL_L)과, 셀플레이트 전압의 0.2 내지 0.8배의 전압이 인가되는 제1 및 제2 기준셀플레이트(RCP_H, RCP_L)와, 상기 부비트라인(/BL0 또는 /BL1)에 일측이 연결되며 상기 제1 기준셀플레이트(RCP_H)에 타측이 연결되어, 항상 제1 레벨의 데이타("1")를 갖는 제1 기준셀(41)과 및 상기 제1 기준셀(41)과 공통으로 상기 부비트라인(/BL0)에 일측이 연결되며 상기 제2 기준셀플레이트(RCP_L)에 타측이 연결되어, 항상 제2 레벨의 데이타("0")를 갖는 제2 기준셀(42)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 4, the reference voltage generator of the present invention includes a sub bit line / BL0, first and second reference word lines RWL_H and RWL_L, and voltages of 0.2 to 0.8 times the cell plate voltage. One side is connected to the applied first and second reference cell plates RCP_H and RCP_L and the sub bit line / BL0 or / BL1, and the other side is connected to the first reference cell plate RCP_H and is always One side of the first reference cell 41 having one level of data (“1”) and the second reference cell plate are connected in common with the first reference cell 41 to the sub bit line / BL0. The other side is connected to RCP_L and includes a second reference cell 42 which always has a second level of data ("0").

또한, 상기 제1 기준셀(41)은, 일측이 상기 제1 기준셀플레이트(RCP_H)에 연결되며, 상기 제1 레벨의 데이터("1")를 저장하는 제1 강유전체 캐패시터(C41) 및 상기 부비트라인(/BL0)과 상기 제1 강유전체 캐패시터(C41)의 타측 사이에 연결되며, 상기 제1 기준워드라인(RWL_H)이 게이트단에 연결되는 제1 스위칭 트랜지스터(T41)를 포함하여 이루어지며,In addition, the first reference cell 41 is connected to the first reference cell plate RCP_H on one side thereof, and includes a first ferroelectric capacitor C41 and the data storing the first level data “1” and the first reference cell 41. A first switching transistor T41 connected between the sub bit line / BL0 and the other side of the first ferroelectric capacitor C41 and the first reference word line RWL_H connected to a gate terminal. ,

상기 제2 기준셀(42)은, 일측이 상기 제2 기준셀플레이트(RCP_L)에 연결되며, 상기 제2 레벨의 데이터("0")를 저장하는 제2 강유전체 캐패시터(C42) 및 상기 부비트라인(/BL0)과 상기 제2 강유전체 캐패시터(C42)의 타측 사이에 연결되며, 상기 제2 기준워드라인(RWL_L)이 게이트단에 연결되는 제2 스위칭 트랜지스터(T42)를 포함하여 이루어진다.The second reference cell 42 has one side connected to the second reference cell plate RCP_L and a second ferroelectric capacitor C42 and the sub-bit storing the second level of data "0". A second switching transistor T42 is connected between the line / BL0 and the other side of the second ferroelectric capacitor C42 and the second reference word line RWL_L is connected to a gate terminal.

설명의 편리함을 위해, 도 4에서 기준전압 발생 장치는 두 개의 부비트라인(/BL0과 /BL1)에 연결된 4개의 기준셀을 구비하도록 한정 도시하였으며,이는 충분히 확장 가능하다.For convenience of description, in FIG. 4, the reference voltage generator is limited to four reference cells connected to two sub-bit lines / BL0 and / BL1, which are fully expandable.

상기 도 4와 같이 구성되는 본 발명의 기준전압 발생 장치는, 메모리 셀과 동일한 구조의 기준셀(41, 42)에 항상 "1"의 데이타를 써 놓는 기준셀(41)과 항상 "0"의 데이타를 써 놓는 기준셀(42)을 동일한 /BL0에 연결하되, 읽기 동작을 수행할 때 RCP에 인가하는 인가하는 메모리 셀플레이트에 인가하는 전압보다 낮은 전압 예컨대, 메모리 셀플레이트에 인가하는 전압의 0.2 ∼ 0.8배의 전압을 인가하여 기준전압을 발생시킨다.In the reference voltage generator of the present invention configured as shown in FIG. 4, the reference cell 41 always writes " 1 " data in the reference cells 41 and 42 having the same structure as that of the memory cell. The reference cell 42 that writes data is connected to the same / BL0, but the voltage lower than the voltage applied to the memory cell plate applied to the RCP when performing a read operation, for example, 0.2 of the voltage applied to the memory cell plate. A reference voltage is generated by applying a voltage of -0.8 times.

한편, 한 개의 /BL에 항상 "1"의 데이타를 써 놓는 셀과 항상 "0"의 데이타를 서 놓는 셀을 배치하여 기준셀을 구성한 후, 전술한 종래와 같은 방식으로 RCP에 인가하는 전압과 메모리 셀플레이트에 인가하는 전압을 동일하게 하였을 경우에는 기준전압은 대략 ΔVBL"1"+ ΔVBL"0"정도가 되어, 기준전압으로서의 역할을 할 수 없게 된다.On the other hand, a cell which always writes "1" data in one / BL and a cell which always writes "0" data is arranged to configure the reference cell, and then the voltage applied to the RCP in the same manner as described above. When the voltages applied to the memory cell plates are made the same, the reference voltage is approximately ΔV BL ″ 1 ″ + ΔV BL ″ 0 ” , and thus cannot serve as a reference voltage.

그런데, FeRAM의 읽기 과정에서 신호 전압(ΔVBL"1", ΔVBL"0")은 강유전체 캐패시터의 분극-전압 이력 특성에 의해 발생되며, 이 크기는 강유전체 캐패시터에 인가되는 전압 즉, 셀플레이트에 인가되는 전압의 함수이다. 따라서, 읽기 과정에서 RCP에 인가하는 전압을 메모리 셀플레이트에 인가하는 전압에 비해 충분히 낮으면, 한 개의 /BL에 항상 "1"의 데이타를 써 놓는 기준셀(41)과 항상 "0"의 데이타를 써 놓는 기준셀(42)을 배치하여도 정상적인 읽기 동작이 가능한 Vref의 발생이 가능하다.However, the signal voltages ΔV BL ″ 1 ″ and ΔV BL ″ 0 ″ are generated by the polarization-voltage hysteresis characteristics of the ferroelectric capacitor, and the magnitude of the voltage is applied to the ferroelectric capacitor, that is, the cell plate. It is a function of the voltage applied. Therefore, if the voltage applied to the RCP in the reading process is sufficiently low compared to the voltage applied to the memory cell plate, the reference cell 41 always writes "1" data in one / BL and always "0" data. Even if the reference cell 42 is written, Vref can be generated which can be normally read.

여기서, 상기 제1 및 제2 강유전체 캐패시터(C41, C42)는, 메모리 셀 캐패시터의 0.5 내지 1.5배의 면적을 갖는다.In this case, the first and second ferroelectric capacitors C41 and C42 have an area of 0.5 to 1.5 times the memory cell capacitor.

도 5는 본 발명에 따른 각 신호의 특성을 나타내는 타이밍 챠트이다.5 is a timing chart showing the characteristics of each signal according to the present invention.

도 5를 참조하면, 특정 셀에 저장된 데이타를 읽기 위하여 워드라인과 셀플레이트에 전압(WL, CP)을 인가할 때, 동시에 RWL들(RWL_H, RWL_L)에도 WL과 동일한 전압을 인가한다. 또한, RCP들(RCP_H, RCP_L)에도 전압을 인가하되 셀플레이트에 인가되는 전압(CP)의 0.2 ∼ 0.8배인 전압을 인가함으로써 Vref가 발생된다.Referring to FIG. 5, when voltages WL and CP are applied to a word line and a cell plate to read data stored in a specific cell, the same voltage as WL is also applied to the RWLs RWL_H and RWL_L. In addition, Vref is generated by applying a voltage to the RCPs RCP_H and RCP_L but applying a voltage 0.2 to 0.8 times the voltage CP applied to the cell plate.

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 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. 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, FeRAM의 불량품 구제 가능성을 높임으로써, 생산 수율을 높일 수 있다.According to the present invention as described above, the production yield can be increased by increasing the possibility of defective products for FeRAM.

Claims (3)

삭제delete 부비트라인;Boobyline; 제1 및 제2 기준워드라인;First and second reference word lines; 제1 및 제2 기준셀플레이트;First and second reference cell plates; 일측이 상기 제1 기준셀플레이트에 연결되며, 제1 레벨의 데이터를 저장하는 제1 강유전체 캐패시터와, 상기 부비트라인과 상기 제1 강유전체 캐패시터의 타측 사이에 연결되며, 상기 제1 기준워드라인이 게이트단에 연결되는 제1 스위칭 트랜지스터를 포함하는 제1 기준셀; 및One side is connected to the first reference cell plate, and is connected between a first ferroelectric capacitor for storing a first level of data, the sub bit line and the other side of the first ferroelectric capacitor, and the first reference word line is connected to the first reference cell plate. A first reference cell including a first switching transistor connected to a gate terminal; And 일측이 상기 제2 기준셀플레이트에 연결되며, 제2 레벨의 데이터를 저장하는 제2 강유전체 캐패시터와, 상기 부비트라인과 상기 제2 강유전체 캐패시터의 타측 사이에 연결되며, 상기 제2 기준워드라인이 게이트단에 연결되는 제2 스위칭 트랜지스터를 포함하는 제2 기준셀을 포함하고,One side is connected to the second reference cell plate, and is connected between a second ferroelectric capacitor for storing a second level of data, the sub bit line and the other side of the second ferroelectric capacitor, and the second reference word line A second reference cell including a second switching transistor connected to a gate terminal, 특정 셀에 저장된 데이타를 읽기 위하여 셀워드라인과 셀플레이트에 전압을 인가할 때, 동시에 상기 제1 및 제2기준워드라인에도 상기 셀워드라인과 동일한 전압을 인가하며, 상기 제1 및 제2 기준셀플레이트에도 전압을 인가하되 상기 셀플레이트에 인가되는 전압의 0.2 ∼ 0.8배인 전압을 인가함으로써 기준전압을 발생하는 것을 특징으로 하는 강유전체 메모리의 기준전압 발생 장치.When a voltage is applied to a cell word line and a cell plate to read data stored in a specific cell, the same voltage as the cell word line is also applied to the first and second reference word lines simultaneously. A reference voltage generator of a ferroelectric memory, comprising applying a voltage to a cell plate but applying a voltage that is 0.2 to 0.8 times the voltage applied to the cell plate. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1 및 제2 강유전체 캐패시터는, 메모리 셀 캐패시터의 0.5 내지 1.5배인 것을 특징으로 하는 기준전압 발생장치.The first and second ferroelectric capacitors, the reference voltage generator, characterized in that 0.5 to 1.5 times the memory cell capacitor.
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