KR100557938B1 - 워드라인 드라이버 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 메모리 장치의 워드라인 드라이버 회로에 관한 것으로, px 라인의 양쪽 끝단에 각각 부스팅 드라이버를 구성하여 px 라인을 함께 구동함으로써, px 라인의 풀업 특성을 향상시켜 워드 라인이 활성화되는 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다. 본 발명의 워드라인 드라이버 회로는, 연속적으로 배열된 다수개의 메모리 셀 블럭들과, 상기 메모리 셀 블럭의 한쪽 끝에 위치하며 로오 디코더 신호에 의해 메인워드라인을 선택적으로 구동하기 위한 메인워드라인 드라이버부와, 상기 메모리 셀 블럭들 사이사이에 위치하며 메인워드라인과 부스팅 라인의 조합에 의해 선택된 서브 워드 라인에 고전압을 공급하는 다수개의 서브 워드라인 드라이버부와, 상기 부스팅 라인의 양쪽 끝에 각각 하나씩 구성되며 상기 부스팅 라인을 선택적으로 구동하기 위한 제1 및 제2 부스팅 라인 드라이버부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

워드라인 드라이버 회로{WORD LINE DRIVER CIRCUIT}

도 1은 종래기술에 따른 워드라인 드라이버 회로 및 그 주변 회로를 도시한 블럭구성도

도 2는 종래의 워드라인 드라이버 회로에서의 부스팅 전압 파형도

도 3은 본 발명에 의한 워드라인 드라이버 회로 및 그 주변 회로를 도시한 블럭구성도

도 4는 본 발명에 의한 워드라인 드라이버 회로의 개략도

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 워드라인 드라이버 회로의 상세 회로도

도 6은 본 발명의 워드라인 드라이버 회로에서의 부스팅 전압 파형도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10, 110 : 메모리 셀 블럭부

20, 120 : 메인워드라인 드라이버부 30 : px 드라이버부

40, 140 : 서브워드라인 드라이버부 130 : 제1 px 드라이버부

230 : 제2 px 드라이버부

본 발명은 반도체 메모리 장치의 워드라인 드라이버 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부스팅(px) 라인의 양쪽 끝단에 각각 부스팅 드라이버를 구성하여 px 라인을 함께 구동함으로써, px 라인의 풀업 특성을 향상시켜 워드 라인이 활성화되는 시간을 줄인 워드라인 드라이버 회로에 관한 것이다.

통상의 디램(DRAM ; Direct Random Access Memory)과 같은 반도체 메모리 장치는 2진정보를 저장하기 위한 다수의 메모리 셀 어래이와, 어드레스에 의하여 상기 다수의 메모리 셀 어래이들을 선택하는 디코더를 구비한다. 상기 메모리 셀들은 각각 하나의 캐패시터 및 하나의 MOS 트랜지스터로 구성되며, 상기 메모리 셀용 MOS 트랜지스터로는 제작이 손쉽고, 면적 및 전력소모가 작은 NMOS 트랜지스터가 주로 사용된다. 상기 메모리 셀에 포함된 상기 NMOS 트랜지스터는 자신의 문턱전압 만큼 전원전압을 손실시키는 단점을 안고 있다. 그리고 상기 메모리 셀 어래이는 다수의 메모리 셀들의 NMOS 트랜지스터들이 공통 접속된 워드라인을 구비한다. 상기 워드라인은 상기 다수의 NMOS 트랜지스터들을 정상적으로 구동하기 위하여 전원전압보다 높은 고전압(Vpp)의 신호를 공급받아야 한다.

상기 워드라인을 구동하기 위한 워드라인 구동 회로는 상기 메모리 셀 어래이의 워드라인과 상기 디코더의 사이에 접속되어 상기 디코더의 출력에 의하여 상기 워드라인에 접속된 다수의 메모리 셀들을 구동하기 위한 고전압의 워드라인 구동신호를 발생한다.

그러면, 도 1을 참조하여 종래의 워드라인 드라이버 회로의 구성 및 동작에 대해 알아보고 그 문제점에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 워드라인 부스팅 드라이버 및 그 주변 회로를 나타낸 반도체 메모리 장치의 블럭 구성도이다.

도시된 바와 같이, 연속적으로 배열된 메모리 셀 블럭부(10)의 한쪽 끝에 위치하며 로오 디코더 신호에 의해 메인워드라인을 선택적으로 구동하기 위한 메인워드라인 드라이버부(20)와, 상기 메인워드라인 드라이버부(20)가 있는 방향에 부스팅(px) 라인을 선택적으로 구동하기 위한 px 드라이버부(30, 32)와, 상기 메모리 셀 블럭부(10)의 사이사이에 위치하며 메인워드라인과 px 라인의 조합에 의해 선택된 서브 워드라인에 고전압(Vpp)을 공급하는 서브 워드라인 드라이버부(40)가 도시되어 있다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래의 워드라인 드라이버 회로에 있어서는, 1개의 px 라인에 각각 1개의 px 드라이버부가 구성되어 있어서, px 드라이버로부터 가장 멀리 떨어진 반대편의 px 라인에서는 px 라인의 부하(loading)로 인하여 px 전압이 도 2에 도시한 것과 같이 떨어져 워드 라인이 활성화되지 못하거나 또는 활성화시키는데 많은 시간이 요구되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명은 px 라인의 양쪽 끝단에 각각 부스팅 드라이버를 구성하여 px 라인을 함께 구동함으로써, px 라인의 풀업 특성을 향상시켜 워드 라인이 활성화되는 시간을 줄인 워드라인 드라이버 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 워드라인 드라이버 회로는,
연속적으로 배열된 다수개의 메모리 셀 블럭들과,
상기 메모리 셀 블럭의 한쪽 끝에 위치하며 로오 디코더 신호에 의해 메인워드라인을 선택적으로 구동하기 위한 메인워드라인 드라이버부와,
상기 메모리 셀 블럭들 사이사이에 위치하며 메인워드라인과 부스팅 라인의 조합에 의해 선택된 서브 워드 라인에 고전압을 공급하는 다수개의 서브 워드라인 드라이버부와,
상기 부스팅 라인의 한쪽 끝에 구성되어 상기 부스팅 라인을 구동하는 제1 부스팅 라인 드라이버부와,
상기 부스팅 라인의 다른쪽 끝에 구성되고, 컨트롤 신호에 의하여 워드라인의 턴온 시간을 빠르게 하기 위하여 구동되는 것이 선택되며, 상기 워드라인의 턴온 시간을 빠르게 하기 위한 경우 상기 제1 부스팅 라인 드라이버부와 같이 상기 부스팅 라인을 구동하는 제2 부스팅 라인 드라이버부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

삭제

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삭제

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여기서, 제1 부스팅 라인 드라이버부는 기존의 부스팅 라인 드라이버부와 같은 회로를 쓰거나, 아래의 제2 부스팅 라인 드라이버부와 같은 것을 쓸 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 부스팅 라인 드라이버부가 모두 부스팅 라인을 플로팅(floating) 시키는 타입이어서는 안된다.

그리고, 상기 제2 부스팅 라인 드라이버부는, 컨트롤 신호를 반전하여 출력하는 제1 인버터와, 상기 제1 인버터의 출력 신호가 '로우' 논리 상태를 가질 때 부스팅 라인으로 고전압을 공급하여 부스팅 라인을 액티브시키고 '하이' 논리 상태를 가질 때는 상기 부스팅 라인을 플로팅시키는 제1 PMOS 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 인버터는 로우 트리거링 포인트를 갖는 인버터인 것을 특 징으로 한다.

그리고, 상기 제2 부스팅 라인 드라이버부는, 상기 컨트롤 신호가 '하이' 상태일 때 부스팅 라인으로 고전압을 공급하여 부스팅 라인을 액티브시키고 상기 컨트롤 신호가 '로우' 상태일 때 상기 부스팅 라인을 '로우'로 드라이브하는 직렬접속된 제2 및 제3 인버터로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2 인버터는 로우 트리거링 포인트를 갖는 인버터이고, 상기 제3 인버터는 하이 트리거링 포인트를 갖는 인버터로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2 부스팅 라인 드라이버부는, 상기 컨트롤 신호가 '로우' 상태일 때 부스팅 라인으로 고전압을 공급하여 부스팅 라인을 액티브시키고 상기 컨트롤 신호가 '하이' 상태일 때는 상기 부스팅 라인을 플로팅 상태로 만드는 제2 PMOS 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2 부스팅 라인 드라이버부는, 상기 컨트롤 신호가 '로우' 상태일 때 부스팅 라인으로 고전압을 공급하여 부스팅 라인을 액티브시키고 상기 컨트롤 신호가 '하이' 상태일 때는 상기 부스팅 라인을 '로우'로 드라이브하는 제4 인버터로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제4 인버터는 로우 트리거링 포인트를 갖는 인버터인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

또, 실시예를 설명하기 위한 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 사용하고 그 반복적인 설명은 생략한다.

일반적으로, 선택된 서브 워드 라인의 모든 영역에서 그 전압이 일정 레벨 이상이 되었을 때 해당 워드 라인이 턴온되었다고 하며, 이때까지 걸리는 시간은 메모리 반도체의 특성 및 성능에 매우 중요한 영향을 미치게 된다. 여기서 워드 라인의 턴온에 큰 영향을 미치는 신호는 부스팅(px) 신호이다. 왜냐하면, px가 서브 워드 라인에 고전압(Vpp)을 공급하는 실질적인 전압원으로 작용하기 때문이다. 따라서, px 라인의 전 영역에 걸쳐 그 전압 레벨이 일정 수준 이상까지 도달하는 시간이 워드라인 턴온 시간에 미치는 영향은 매우 크다고 할 수 있으며, 이 시간을 단축시킴으로써 워드라인 턴온 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 본 발명은 워드 라인의 턴온 시간을 줄이기 위해 px 라인 양쪽에 px 드라이버를 각각 구성하여 px 라인을 구동하도록 하였다.

도 3은 본 발명에 의한 워드라인 드라이버 회로 및 그 주변 회로를 도시한 것으로, 연속적으로 배열된 메모리 셀 블럭부(110)의 한쪽 끝에 위치하며 로오 디코더 신호에 의해 메인워드라인을 선택적으로 구동하기 위한 메인워드라인 드라이버부(120)와, 상기 메모리 셀 블럭부(110)의 사이사이에 위치하며 메인워드라인과 px 라인의 조합에 의해 선택된 서브 워드라인에 고전압을 공급하는 서브 워드라인 드라이버부(140)와, 상기 px 라인의 양쪽 끝에 각각 하나씩 구성되며 상기 px 라인을 구동하기 위한 제1 및 제2 px 드라이버부(130, 230)를 구비한다.
제2 px 드라이버부(230)는 컨트롤 신호(ctrl)에 의하여 구동이 제어되며, 제2 px 드라이버부(230)는 상기 워드라인의 턴온 시간을 빠르게 하기 위한 경우 컨트롤신호(crtl)의 제어에 따라 구동되어서 제1 px 드라이버부와 같이 부스팅 라인을 구동한다.

도 4는 본 발명에 의한 워드라인 드라이버 회로의 개략도를 나타낸 것으로, 1개의 px 라인 양 끝에 각각 px 드라이버부(130, 230)가 구성되어 있다.

본 발명은 2개의 px 드라이버부(130, 230)가 함께 구동하기 때문에 종래와 같이 1개의 px 드라이버로 구동할 때보다 워드 라인을 턴온하는 시간이 빠르다.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 워드라인 드라이버 회로의 각 실시예에 따른 상세 회로를 나타낸 것이다.

먼저 도 5a의 워드라인 드라이버 회로는, 컨트롤 신호(ctrl)가 '하이' 상태일 때 고전압(Vpp)을 px 라인으로 공급하여 px 라인을 액티브시키는 PMOS 트랜지스터(P1)로 구성된다. 컨트롤 신호(ctrl)를 입력하는 단자와 상기 PMOS 트랜지스터(P1)의 게이트 사이에는 로우 트리거링(triggering) 포인트를 갖는 인버터(INV1)가 접속되어 있다. 여기서, 컨트롤 신호(ctrl)가 '로우' 상태에서는 px 라인은 플로팅(floating) 상태에 있게 된다.

도 5b의 워드라인 드라이버 회로는, 컨트롤 신호(ctrl)가 '하이' 상태일 때 px 라인으로 고전압(Vpp)을 공급하여 px 라인을 액티브시키는 직렬접속된 2개의 인버터(INV2, INV3)로 구성된다. 이때, 인버터(INV2)는 로우 트리거링(triggering) 포인트를 갖는 인버터이고 인버터(INV3)는 하이 트리거링 포인트를 갖는 인버터로 구성되며, 이들 모두 고전압(Vpp) 레벨의 인버터로 구성된다. 도 5b의 회로는 컨트롤 신호(ctrl)가 '로우'로 디스에이블될 때는 상기 px 라인을 '로우'로 드라이브한다.

도 5c의 워드라인 드라이버 회로는, 컨트롤 신호(ctrl)가 '로우' 상태일 때 고전압(Vpp)을 px 라인으로 공급하여 px 라인을 액티브시키는 PMOS 트랜지스터(P2)로 구성된다. 여기서, 컨트롤 신호(ctrl)가 '하이' 상태에서는 px 라인은 플로팅(floating) 상태에 있게 된다.

도 5d의 워드라인 드라이버 회로는, 컨트롤 신호(ctrl)가 '로우' 상태일 때 px 라인으로 고전압(Vpp)을 공급하여 px 라인을 액티브시키는 로우 트리거링 포인트를 갖는 인버터(INV4)로 구성된다. 이때, 컨트롤 신호(ctrl)가 '하이'일 때 상기 px 라인을 '로우'로 드라이브한다.

도 6은 본 발명의 워드라인 드라이버 회로에서의 부스팅 전압 파형을 나타낸 것으로, 워드라인 턴온 전압(V_{turn on})에 대한 워드라인 턴온 시간(t)이 도 2에 도시된 종래의 경우 도 1의 px1 지점에서 결정되어 t1 이었는데, 본 발명에서는 도 4의 px3 지점에서 결정되어 t3으로 시간이 훨씬 단축되었음을 알 수 있다. 여기서, 시간 t_T는 본 발명에서 구현한 제2 px 드라이버(230)가 동작하는 시점이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 워드라인 드라이버 회로에 의하면, 래이아웃 면적의 증가없이도 워드 라인을 빠르게 인에이블시킴으로써 t_RAS, t_RCD, t _RAC 등을 줄일 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (8)

1. 반도체 메모리 장치에 있어서,

   연속적으로 배열된 다수개의 메모리 셀 블럭들과,

   상기 메모리 셀 블럭의 한쪽 끝에 위치하며 로오 디코더 신호에 의해 메인워드라인을 선택적으로 구동하기 위한 메인워드라인 드라이버부와,

   상기 메모리 셀 블럭들 사이사이에 위치하며 메인워드라인과 부스팅 라인의 조합에 의해 선택된 서브 워드 라인에 고전압을 공급하는 다수개의 서브 워드라인 드라이버부와,

   상기 부스팅 라인의 한쪽 끝에 구성되어 상기 부스팅 라인을 구동하는 제1 부스팅 라인 드라이버부와,

   상기 부스팅 라인의 다른쪽 끝에 구성되고, 컨트롤 신호에 의하여 워드라인의 턴온 시간을 빠르게 하기 위하여 구동되는 것이 선택되며, 상기 워드라인의 턴온 시간을 빠르게 하기 위한 경우 상기 제1 부스팅 라인 드라이버부와 같이 상기 부스팅 라인을 구동하는 제2 부스팅 라인 드라이버부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 워드라인 드라이버 회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 부스팅 라인 드라이버부는,

   컨트롤 신호를 반전하여 출력하는 제1 인버터와,

   상기 제1 인버터의 출력 신호가 '로우' 논리 상태를 가질 때 부스팅 라인으로 고전압을 공급하여 부스팅 라인을 액티브시키고 '하이' 논리 상태를 가질 때는 상기 부스팅 라인을 플로팅시키는 제1 PMOS 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 워드라인 드라이버 회로.
3. 제 2 항에 있어서

   상기 제1 인버터는 로우 트리거링 포인트를 갖는 인버터인 것을 특징으로 하는 워드라인 드라이버 회로.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 부스팅 라인 드라이버부는,

   상기 컨트롤 신호가 '하이' 상태일 때 부스팅 라인으로 고전압을 공급하여 부스팅 라인을 액티브시키고 상기 컨트롤 신호가 '로우' 상태일 때 상기 부스팅 라인을 '로우'로 드라이브하는 직렬접속된 제2 및 제3 인버터로 구성된 것을 특징으로 하는 워드라인 드라이버 회로.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제2 인버터는 로우 트리거링 포인트를 갖는 인버터이고,

   상기 제3 인버터는 하이 트리거링 포인트를 갖는 인버터로 구성된 것을 특징으로 하는 워드라인 드라이버 회로.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 부스팅 라인 드라이버부는,

   상기 컨트롤 신호가 '로우' 상태일 때 부스팅 라인으로 고전압을 공급하여 부스팅 라인을 액티브시키고 상기 컨트롤 신호가 '하이' 상태일 때는 상기 부스팅 라인을 플로팅 상태로 만드는 제2 PMOS 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 워드라인 드라이버 회로.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 부스팅 라인 드라이버부는,

   상기 컨트롤 신호가 '로우' 상태일 때 부스팅 라인으로 고전압을 공급하여 부스팅 라인을 액티브시키고 상기 컨트롤 신호가 '하이' 상태일 때는 상기 부스팅 라인을 '로우'로 드라이브하는 제4 인버터로 구성된 것을 특징으로 하는 워드라인 드라이버 회로.
8. 제 7 항에 있어서

   상기 제4 인버터는 로우 트리거링 포인트를 갖는 인버터인 것을 특징으로 하는 워드라인 드라이버 회로.

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