KR100861187B1 - One transistor type dram - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 1-트랜지스터형 디램에 관한 것으로서, 플로팅 바디(Floating Body) 저장 소자를 이용한 1-트랜지스터형 디램에 있어서 클램프(Clamp) 전압과 레퍼런스(Reference) 전압을 발생시켜 센스앰프의 센싱 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 기술이다. The present invention relates to a 1-transistor type DRAM, which generates a clamp voltage and a reference voltage in a 1-transistor type DRAM using a floating body storage device to improve sensing efficiency of a sense amplifier. It's a technology that makes it possible.
일반적으로 디램(DRAM)과 같은 반도체 소자는 실리콘 웨이퍼 상에 집적된다. 그러나, 반도체 소자에서 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼는 전체 실리콘이 소자의 동작에 이용되는 것이 아니라 단지 표면으로부터 수 ㎛의 제한된 두께만 소자 동작에 이용된다. 결국, 소자의 동작에 필요한 일부를 제외한 나머지 실리콘 웨이퍼는 전력 소비를 증가시키고, 구동속도(Driving Speed)를 떨어뜨리는 요인이 된다. In general, semiconductor devices such as DRAM are integrated on a silicon wafer. However, silicon wafers used in semiconductor devices are not used for the operation of the device but only a limited thickness of several micrometers from the surface for device operation. As a result, the remaining silicon wafers, except for those required for the operation of the device, increase power consumption and reduce driving speeds.
이에, 실리콘 기판에 절연층을 개재해서 수 ㎛ 두께의 실리콘 단결정층을 형성하여 구성한 SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼의 필요성이 대두되었다. SOI 웨이퍼에 집적된 반도체 소자는 통상의 실리콘 웨이퍼에 집적된 반도체 소자와 비교해서 작은 접합 용량에 의한 고속화가 가능하고, 낮은 문턱전압에 의한 저전압화로 인해 고속화 및 저전압화를 충족시킬 있는 장점이 있다. Accordingly, there is a need for a silicon on insulator (SOI) wafer formed by forming a silicon single crystal layer having a thickness of several μm through an insulating layer on a silicon substrate. The semiconductor device integrated on the SOI wafer can be speeded up by the small junction capacity compared to the semiconductor device integrated on the conventional silicon wafer, and has the advantages of speeding up and voltage reduction due to the low voltage due to the low threshold voltage.
하지만, 이러한 SOI 웨이퍼에 집적된 반도체 소자에서 레퍼런스 전압을 효과적으로 제어하지 못할 경우 센스앰프의 센싱 효율이 저하된다. 이에 따라, 칩 전체의 데이터 센싱 마진 및 수율이 저하되는 문제점이 있다. However, if the reference voltage is not effectively controlled in the semiconductor device integrated in the SOI wafer, the sensing efficiency of the sense amplifier is reduced. Accordingly, there is a problem that the data sensing margin and yield of the entire chip is reduced.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 플로팅 바디(Floating Body) 저장 소자를 이용한 1-트랜지스터형 디램에 있어서 메인 셀의 특성을 반영하는 클램프 전압과 레퍼런스 전압을 발생하여 센스앰프의 효율을 증가시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems. In the 1-transistor type DRAM using a floating body storage device, a clamp voltage and a reference voltage are generated to reflect the characteristics of the main cell. The purpose is to increase the efficiency.
또한, 본 발명은 1-트랜지스터형 디램에 NDRO(Non Destructive Read Out) 방식을 적용하여 리드 동작시 셀의 데이터가 파괴되지 않도록 함으로써 셀의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to improve the reliability of the cell by applying a non-destructive read out (NDRO) method to the 1-transistor DRAM so that the data of the cell is not destroyed during the read operation.
또한, 본 발명은 1-트랜지스터형 디램을 구현하여 셀 사이즈를 획기적으로 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to implement a 1-transistor type DRAM to significantly reduce the cell size.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 1-트랜지스터형 디램은, 비트라인과 소스 라인 사이에 연결되어 워드라인에 의해 제어되는 플로팅 바디(Floating Body) 저장 소자를 이용한 1-트랜지스터형 디램에 있어서, 로오 방향으로 복수개 배열된 소스라인 및 워드라인; 컬럼 방향으로 복수개 배열된 비트라인; 컬럼 방향으로 복수개 배열된 클램프 비트라인 및 레퍼런스 비트라인; 플로팅 바디 저장 소자를 포 함하며, 소스라인, 워드라인, 및 비트라인이 교차하는 영역에 각각 형성된 셀 어레이; 플로팅 바디 저장 소자를 포함하며, 소스라인, 워드라인, 및 클램프 비트라인이 교차하는 영역에 형성된 클램프 셀 어레이; 플로팅 바디 저장 소자를 포함하며, 소스라인, 워드라인, 및 레퍼런스 비트라인이 교차하는 영역에 형성된 레퍼런스 셀 어레이; 및 비트라인에 각각 연결되어 클램프 전압과 레퍼런스 전압이 인가되는 센스앰프 및 라이트 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the 1-transistor type DRAM of the present invention for achieving the above object, in the 1-transistor type DRAM using a floating body storage element connected between the bit line and the source line controlled by the word line, A plurality of source lines and word lines arranged in a row direction; A plurality of bit lines arranged in a column direction; A plurality of clamp bit lines and reference bit lines arranged in a column direction; A cell array including a floating body storage element, each cell array formed in an area where a source line, a word line, and a bit line cross each other; A clamp cell array including a floating body storage element, said clamp cell array formed in an area where a source line, a word line, and a clamp bit line cross each other; A reference cell array including a floating body storage element, the reference cell array formed in an area where a source line, a word line, and a reference bit line cross each other; And a sense amplifier and a write driver connected to the bit lines, respectively, to which the clamp voltage and the reference voltage are applied.
본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다. The present invention provides the following effects.
첫째, 플로팅 바디(Floating Body) 저장 소자를 이용한 1-트랜지스터형 디램에 있어서 메인 셀의 특성을 반영하는 클램프 전압과 레퍼런스 전압을 발생하여 센스앰프의 효율을 증가시킬 수 있도록 한다. First, in a 1-transistor type DRAM using a floating body storage element, a clamp voltage and a reference voltage reflecting characteristics of a main cell may be generated to increase the efficiency of a sense amplifier.
둘째, 본 발명은 1-트랜지스터형 디램에 NDRO(Non Destructive Read Out) 방식을 적용하여 리드 동작시 셀의 데이터가 파괴되지 않도록 함으로써 셀의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한다. Second, the present invention applies a non-destructive read out (NDRO) method to a 1-transistor DRAM to prevent cell data from being destroyed during a read operation, thereby improving cell reliability.
셋째, 본 발명은 1-트랜지스터형 디램을 구현하여 셀 사이즈를 획기적으로 줄일 수 있도록 한다. Third, the present invention implements a 1-transistor type DRAM to significantly reduce the cell size.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 1-트랜지스터형 디램의 단위 셀을 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a unit cell of a 1-transistor DRAM according to the present invention.
SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼(10)는 실리콘 기판(1)과 매몰 산화막(Buried Oxide Layer;2) 및 실리콘층(3)의 적층 구조로 이루어진다. 이러한 SOI 웨이퍼(10)의 실리콘층(3)에 활성영역을 한정하는 소자분리막(11)이 매몰산화막(2)과 접하도록 형성된다. The silicon on insulator (SOI)
그리고, 실리콘층(3)의 활성영역 상부에는 게이트(12)가 형성된다. 또한, 게이트(12) 양측의 실리콘층(3) 내에 매몰산화막(2)과 접하도록 소스/드레인 영역(13a,13b)이 형성된다. The gate 12 is formed on the active region of the
SOI 웨이퍼(10)에 구현된 디램 셀은, 게이트(12) 아래의 채널영역에 해당하는 플로팅 바디(Floating Body;15)에 정공(Hole)과 전자(Electron)가 포획되는 것에 의해 데이터 저장이 이루어진다. In the DRAM cell implemented in the
예컨대, 도 2a에 도시된 바와 같이, 데이터 "1" 저장(Store) 상태는 플로팅 바디(15)에 정공이 많은 상태로 이해될 수 있다. 그리고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 데이터 "0" 저장 상태는 플로팅 바디(15)에 정공이 적은 상태 또는 전자가 많은 상태로 이해될 수 있다. For example, as shown in FIG. 2A, the data “1” store state may be understood as a state where there are many holes in the floating
도 3은 본 발명에 따른 1-트랜지스터형 디램의 셀 리드 전류의 특성을 나타 낸 파형도이다. Figure 3 is a waveform diagram showing the characteristics of the cell lead current of the 1-transistor DRAM according to the present invention.
도 3은 SOI 웨이퍼(10)에 구현된 디램 셀에 대하여 셀 드레인 전압(Vd)을 0.2V로 하고, 셀 소스 전압을 그라운드(GND)로 하면서 셀 게이트 전압을 스윕(Sweep) 했을 때의 셀 읽기 전류를 나타낸 그래프이다. 3 shows a cell read when the cell gate voltage is set to 0.2V for the DRAM cell implemented in the
즉, 워드라인(WL)에 워드라인 리드전압이 인가되면 리드전류가 비트라인(BL)에서 소스라인(SL) 쪽으로 흐른다. 이때, 흐르는 센싱 전류의 양이 기준전류보다 크면 데이터 "1"이 리드되고, 기준전류보다 낮으면 데이터 "0"이 리드된다. That is, when the word line read voltage is applied to the word line WL, the read current flows from the bit line BL toward the source line SL. At this time, if the amount of sensing current flowing is larger than the reference current, data "1" is read, and if it is lower than the reference current, data "0" is read.
도시된 바와 같이, 리드 상태에서 1-트랜지스터형 셀은 데이터 "1" 저장 상태일 때 데이터 "0" 저장 상태일 때보다 많은 양의 센싱 전류가 흐른다. 즉, 데이터 "1" 저장 상태일 때 리드 전류가 가장 크고, 데이터 "0" 상태일 때 리드 전류가 가장 작다. 그리고, 기준(Reference) 전류 REF는 데이터 "1" 저장 상태와 데이터 "0" 저장 상태의 중간값에 해당하는 리드 전류 값을 갖는다. As shown, the 1-transistor cell in the read state flows a larger amount of sensing current when in the data "1" storage state than in the data "0" storage state. That is, the read current is largest when the data "1" is stored, and the read current is smallest when the data "0". The reference current REF has a read current value corresponding to an intermediate value between the data "1" storage state and the data "0" storage state.
도 4a는 본 발명에 따른 1-트랜지스터형 디램의 데이터 리드 방법을 설명하기 위한 회로도이다. 4A is a circuit diagram illustrating a data read method of a 1-transistor DRAM according to the present invention.
본 발명의 1-트랜지스터형 디램은 플로팅 바디 트랜지스터 FBT의 소스(13a)와 드레인(13b)에 각각 소스 라인 SL과 비트라인 BL이 연결되고, 게이트(12)에 워드라인 WL이 연결된다. In the 1-transistor DRAM of the present invention, the source line SL and the bit line BL are connected to the
도 4b는 도 4a의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다. 4B is a timing diagram for describing the operation of FIG. 4A.
본 발명의 1-트랜지스터형 디램 셀은 데이터를 리드 하기 위한 타이밍이 t0 내지 t2 구간으로 구분된다. 여기서, t0,t2 구간은 데이터를 유지하는 홀드(Hold) 구간이다. 그리고, t1 구간은 데이터 리드를 수행하는 구간이다. In the 1-transistor type DRAM cell of the present invention, the timing for reading data is divided into t0 to t2 sections. Here, the t0 and t2 sections are hold sections that hold data. The t1 section is a section for performing data read.
먼저, t0 구간 즉, 제 1홀드 구간에서는 워드라인 WL이 그라운드 GND 레벨을 유지한다. 그리고, 소스 라인 SL과, 비트라인 BL이 프리차지 전압 Vpre 레벨을 유지한다. 이에 따라, t0 구간에서는 플로팅 바디(15)에 데이터가 유지되는 동작을 수행한다. First, the word line WL maintains the ground GND level in the t0 period, that is, the first hold period. The source line SL and the bit line BL maintain the precharge voltage Vpre level. Accordingly, the data is maintained in the
그 후, t1 구간에서는 셀에 저장된 데이터를 리드하기 위해 워드라인 WL의 전압이 워드라인 센싱 전압 Vwlsense 레벨로 천이한다. 이때, 소스 라인 SL이 소스라인 센싱 전압 Vslsense 레벨로 천이하고, 비트라인 BL이 프리차지 전압 Vpre 레벨을 유지한다. 이에 따라, 비트라인 BL에서 소스 라인 SL 쪽으로 센싱 전류를 감지하기 위한 센싱 전류 Icellse가 흐르게 된다. Thereafter, in the period t1, the voltage of the word line WL transitions to the word line sensing voltage Vwlsense level to read data stored in the cell. At this time, the source line SL transitions to the source line sensing voltage Vslsense level, and the bit line BL maintains the precharge voltage Vpre level. Accordingly, the sensing current Icellse for sensing the sensing current flows from the bit line BL toward the source line SL.
즉, 비트라인 BL과 소스 라인 SL 사이에 센싱전류 Icellse를 감지하기 위한 드레인 소스 전압 Vds이 걸리도록 하여 셀 데이터를 리드하게 된다. That is, the cell data is read by applying the drain source voltage Vds for sensing the sensing current Icellse between the bit line BL and the source line SL.
이어서, t2 구간, 즉 제 2홀드 구간에서는 워드라인 WL이 그라운드 전압 GND 레벨로 천이한다. 그리고, 소스 라인 SL이 프리차지 전압 Vpre 레벨로 천이하고, 비트라인 BL이 프리차지 전압 Vpre 레벨을 유지한다. Subsequently, in the t2 period, that is, the second hold period, the word line WL transitions to the ground voltage GND level. The source line SL transitions to the precharge voltage Vpre level, and the bit line BL maintains the precharge voltage Vpre level.
본 발명의 실시예에서 워드라인 센싱 전압 Vwlsense은 그라운드 전압 GND 보다 높은 레벨을 가지며, 소스라인 센싱 전압 Vslsense은 프리차지 전압 Vpre 보다 낮고 그라운드 전압 GND 보다 높은 레벨을 갖는 것이 바람직하다. In an embodiment of the present invention, the word line sensing voltage Vwlsense has a level higher than the ground voltage GND, and the source line sensing voltage Vslsense preferably has a level lower than the precharge voltage Vpre and higher than the ground voltage GND.
도 5는 본 발명에 따른 1-트랜지스터형 디램의 제 1실시예이다. 5 is a first embodiment of a one-transistor DRAM according to the present invention.
본 발명은 클램프(Clamp) 및 레퍼런스(Reference) 셀 어레이(20)와, 셀 어레 이(30)와, 레퍼런스 오프셋 전류 조정부(40)와, 클램프 전압 발생부(50)와, 레퍼런스 전압 발생부(60)와, 센스앰프 S/A 및 라이트 구동부 W/D를 포함한다. The present invention provides a clamp and
여기서, 클램프 및 레퍼런스 셀 어레이(20)는 복수개의 소스라인 SL0~SL2과 복수개의 워드라인 WL0~WL3이 로오 방향으로 배치된다. 그리고, 클램프 비트라인 CBL0,CBL1 및 레퍼런스 비트라인 RBL이 컬럼 방향으로 배치된다. 이러한 클램프 및 레퍼런스 셀 어레이(20)는 메인 셀의 특성을 반영하는 클램프 셀 CC 및 레퍼런스 셀 RC을 구현하여 클램프 전압과 레퍼런스 전압을 발생시킴으로써 센스앰프의 효율을 증가시킬 수 있도록 한다. In the clamp and
클램프 및 레퍼런스 셀 어레이(20)에서 각각의 클램프 셀 CC1,CC2은 소스라인 SL0과 소스라인 SL1 사이에 연결되어 공통 드레인 단자가 클램프 비트라인 CBL0을 공유한다. 그리고, 클램프 셀 CC1,CC2은 게이트 단자가 워드라인 WL0,WL1과 각각 연결된다. 상하로 배치된 클램프 셀 CC1,CC2은 소스 단자가 서로 다른 소스라인 SL0,SL1과 연결된다. In the clamp and
이러한 클램프 및 레퍼런스 셀 어레이(20)에 포함된 셀 들은 모두 데이터 "0"을 저장하게 된다. 이에 따라, 클램프 비트라인 CBL0,CBL1과 레퍼런스 비트라인 RBL을 통해 셀 데이터 "0"과 동일한 전류가 흐르게 된다. The cells included in the clamp and the
그리고, 각각의 레퍼런스 셀 RC1,RC2은 소스라인 SL0과 소스라인 SL1 사이에 연결되어 공통 드레인 단자가 레퍼런스 비트라인 RBL을 공유한다. 그리고, 레퍼런스 셀 RC1,RC2은 게이트 단자가 워드라인 WL0,WL1과 각각 연결된다. 상하로 배치된 레퍼런스 셀 RC1,RC2은 소스 단자가 서로 다른 소스라인 SL0,SL1과 연결된다. Each of the reference cells RC1 and RC2 is connected between the source line SL0 and the source line SL1 so that the common drain terminal shares the reference bit line RBL. The gate terminals of the reference cells RC1 and RC2 are connected to the word lines WL0 and WL1, respectively. The reference cells RC1 and RC2 disposed up and down are connected to source lines SL0 and SL1 having different source terminals.
그리고, 셀 어레이(30)는 복수개의 소스 라인 SL0~SL2과 복수개의 워드라인 WL0~WL3이 로오 방향으로 배치된다. 그리고, 복수개의 비트라인 BL0,BL1이 컬럼 방향으로 배치된다. In the
셀 어레이(30)에서 각각의 셀 C1,C2은 소스라인 SL0과 소스라인 SL1 사이에 연결되어 공통 드레인 단자가 비트라인 BL0을 공유한다. 그리고, 셀 C1,C2은 게이트 단자가 워드라인 WL0,WL1과 각각 연결된다. 상하로 배치된 셀 C1,C2은 소스단자가 서로 다른 소스라인 SL0,SL1과 연결된다. Each cell C1, C2 in the
여기서, 비트라인 BL과 소스라인 SL 사이에는 셀의 센싱 전류를 감지하기 위한 센싱 바이어스 전압인, 소스라인 센싱 전압 Vslsense이 인가된다. 이에 따라, 셀 데이터의 저장 상태에 따라 셀 센싱 전류 Icell가 흐르게 된다. Here, a source line sensing voltage Vslsense, which is a sensing bias voltage for sensing a sensing current of a cell, is applied between the bit line BL and the source line SL. Accordingly, the cell sensing current Icell flows according to the storage state of the cell data.
그리고, 레퍼런스 오프셋 전류 조정부(40)는 레퍼런스 비트라인 RBL과 연결되어, 레퍼런스 비트라인 RBL에 흐르는 레퍼런스 오프셋 전류 Iref_offset를 조정한다. The reference offset
그리고, 클램프 전압 발생부(50)는 클램프 비트라인 CBL0,CBL1에 의해 공유되어 클램프 비트라인 CBL0,CBL1에 흐르는 클램프 전류 Iclmp를 제어하여 클램프 전압 Vclmp 전압을 발생시킨다. The clamp
레퍼런스 전압 발생부(60)는 레퍼런스 비트라인 RBL과 연결되어 클램프 전압 Vclmp이 인가되며, 레퍼런스 비트라인 RBL에 흐르는 레퍼런스 전류 Iref를 제어하여 레퍼런스 전압 Nref을 발생시킨다. The
각각의 비트라인 BL0,BL1에는 센스앰프 S/A 및 라이트 구동부 W/D가 연결된 다. 비트라인 BL0,BL1에는 센스앰프 S/A 및 라이트 구동부 W/D가 각각 일대일 대응하여 연결된다. 여기서, 센스앰프 S/A 및 라이트 구동부 W/D에는 센싱 전압을 판별하기 위한 레퍼런스 전압 Nref과 클램프 전압 Vclmp이 인가되어 셀 전류 Icell를 제어한다. Each of the bit lines BL0 and BL1 is connected to the sense amplifier S / A and the write driver W / D. The sense amplifiers S / A and the write driver W / D are respectively connected to the bit lines BL0 and BL1 in a one-to-one correspondence. Here, the reference voltage Nref and the clamp voltage Vclmp for determining the sensing voltage are applied to the sense amplifier S / A and the write driver W / D to control the cell current Icell.
센스앰프 S/A는 셀 데이터를 감지하여 데이터 "1"과 데이터 "0"을 구별한다. 그리고, 라이트 구동부 W/D는 셀에 데이터를 라이트할 때 비트라인 BL에 라이트 데이터에 대응하는 구동 전압을 공급한다. The sense amplifier S / A senses cell data to distinguish data "1" from data "0". The write driver W / D supplies a driving voltage corresponding to the write data to the bit line BL when writing data to the cell.
도 6은 본 발명에 따른 1-트랜지스터형 디램의 제 2실시예이다. 6 is a second embodiment of a one-transistor DRAM according to the present invention.
본 발명은 클램프(Clamp) 및 레퍼런스(Reference) 셀 어레이(60)와, 셀 어레이(70)와, 레퍼런스 오프셋 전류 조정부(80)와, 클램프 전압 발생부(90)와, 레퍼런스 전압 발생부(100)와, 센스앰프 S/A 및 라이트 구동부 W/D를 포함한다. The present invention provides a clamp and
여기서, 클램프 및 레퍼런스 셀 어레이(60)는 복수개의 소스라인 SL0~SL3과 복수개의 워드라인 WL0~WL5이 로오 방향으로 배치된다. 그리고, 클램프 비트라인 CBL0,CBL1 및 레퍼런스 비트라인 RBL이 컬럼 방향으로 배치된다. In the clamp and
클램프 및 레퍼런스 셀 어레이(60)에서 각각의 클램프 셀 CC1,CC2은 소스라인 SL0과 소스라인 SL1 사이에 연결되어 공통 드레인 단자가 클램프 비트라인 CBL0을 공유한다. 그리고, 클램프 셀 CC1,CC2은 게이트 단자가 워드라인 WL0,WL1과 각각 연결된다. 상하로 배치된 클램프 셀 CC1,CC2은 소스 단자가 서로 다른 소스라인 SL0,SL1과 연결된다. In the clamp and
그리고, 각각의 레퍼런스 셀 RC1,RC2은 소스라인 SL0과 소스라인 SL1 사이에 연결되어 공통 드레인 단자가 레퍼런스 비트라인 RBL을 공유한다. 그리고, 레퍼런스 셀 RC1,RC2은 게이트 단자가 워드라인 WL0,WL1과 각각 연결된다. 상하로 배치된 레퍼런스 셀 RC1,RC2은 소스 단자가 서로 다른 소스라인 SL0,SL1과 연결된다. Each of the reference cells RC1 and RC2 is connected between the source line SL0 and the source line SL1 so that the common drain terminal shares the reference bit line RBL. The gate terminals of the reference cells RC1 and RC2 are connected to the word lines WL0 and WL1, respectively. The reference cells RC1 and RC2 disposed up and down are connected to source lines SL0 and SL1 having different source terminals.
이러한 클램프 및 레퍼런스 셀 어레이(60)에 포함된 셀 들은 모두 데이터 "0"을 저장하게 된다. 이에 따라, 클램프 비트라인 CBL0,CBL1과 레퍼런스 비트라인 RBL을 통해 셀 데이터 "0"과 동일한 전류가 흐르게 된다. The cells included in the clamp and the
그리고, 셀 어레이(70)는 복수개의 소스 라인 SL0~SL3과 복수개의 워드라인 WL0~WL5이 로오 방향으로 배치된다. 그리고, 복수개의 비트라인 BL0,BL1이 컬럼 방향으로 배치된다. In the
셀 어레이(70)에서 각각의 셀 C1,C2은 소스라인 SL0과 소스라인 SL1 사이에 연결되어 공통 드레인 단자가 비트라인 BL0을 공유한다. 그리고, 셀 C1,C2은 게이트 단자가 워드라인 WL0,WL1과 각각 연결된다. 상하로 배치된 셀 C1,C2은 소스단자가 서로 다른 소스라인 SL0,SL1과 연결된다. Each cell C1, C2 in the
여기서, 비트라인 BL과 소스라인 SL 사이에는 셀의 센싱 전류를 감지하기 위한 센싱 바이어스 전압인, 소스라인 센싱 전압 Vslsense이 인가된다. 이에 따라, 셀 데이터의 저장 상태에 따라 셀 센싱 전류 Icell가 흐르게 된다. Here, a source line sensing voltage Vslsense, which is a sensing bias voltage for sensing a sensing current of a cell, is applied between the bit line BL and the source line SL. Accordingly, the cell sensing current Icell flows according to the storage state of the cell data.
그리고, 레퍼런스 오프셋 전류 조정부(80)는 레퍼런스 비트라인 RBL과 연결되어, 레퍼런스 비트라인 RBL에 흐르는 레퍼런스 오프셋 전류 Iref_offset를 조정한다. The reference offset
그리고, 클램프 전압 발생부(90)는 클램프 비트라인 CBL0,CBL1에 의해 공유 되어 클램프 비트라인 CBL0,CBL1에 흐르는 클램프 전류 Iclmp를 제어하여 클램프 전압 Vclmp을 발생시킨다. The clamp
레퍼런스 전압 발생부(100)는 레퍼런스 비트라인 RBL과 연결되어 클램프 전압 Vclmp이 인가되고, 레퍼런스 비트라인 RBL에 흐르는 레퍼런스 전류 Iref를 제어하여 레퍼런스 전압 Nref을 발생시킨다. The
각각의 비트라인 BL0,BL1에는 센스앰프 S/A 및 라이트 구동부 W/D가 연결된다. 비트라인 BL0,BL1에는 센스앰프 S/A 및 라이트 구동부 W/D가 각각 일대일 대응하여 연결된다. 여기서, 센스앰프 S/A 및 라이트 구동부 W/D에는 센싱 전압을 판별하기 위한 레퍼런스 전압 Nref과 클램프 전압 Vclmp이 인가되어 셀 전류 Icell를 제어한다. A sense amplifier S / A and a write driver W / D are connected to each of the bit lines BL0 and BL1. The sense amplifiers S / A and the write driver W / D are respectively connected to the bit lines BL0 and BL1 in a one-to-one correspondence. Here, the reference voltage Nref and the clamp voltage Vclmp for determining the sensing voltage are applied to the sense amplifier S / A and the write driver W / D to control the cell current Icell.
센스앰프 S/A는 셀 데이터를 감지하여 데이터 "1"과 데이터 "0"을 구별한다. 그리고, 라이트 구동부 W/D는 셀에 데이터를 라이트할 때 비트라인 BL에 라이트 데이터에 대응하는 구동 전압을 공급한다. The sense amplifier S / A senses cell data to distinguish data "1" from data "0". The write driver W / D supplies a driving voltage corresponding to the write data to the bit line BL when writing data to the cell.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 클램프 레퍼런스 셀 어레이(60)는 클램프 비트라인 CBL0과 연결된 복수개의 클램프 셀 그룹 CCG1,CCG2과, 클램프 비트라인 CBL1과 연결된 복수개의 클램프 셀 그룹 CCG3,CCG4을 포함한다. 그리고, 클램프 레퍼런스 셀 어레이(60)는 레퍼런스 비트라인 RBL에 연결된 레퍼런스 셀 그룹 RCG1,RCG2을 포함한다. 그리고, 셀 어레이(70)는 비트라인 BL에 연결된 복수개의 셀 그룹 CG1,CG2을 포함한다. The clamp
여기서, 클램프 비트라인 CBL0과 연결된 복수개의 클램프 셀 그룹 CCG1,CCG2 은 로오 및 컬럼 방향으로 하나 건너 하나씩 배치된다. 즉, 클램프 비트라인 CBL0을 기준으로 하여 좌/우 지그재그 패턴으로 배치된다. Here, the plurality of clamp cell groups CCG1 and CCG2 connected to the clamp bit line CBL0 are arranged one by one in the row and column directions. That is, the left and right zigzag patterns are arranged based on the clamp bit line CBL0.
그리고, 클램프 비트라인 CBL1과 연결된 복수개의 클램프 셀 그룹 CCG3,CCG4은 로오 및 컬럼 방향으로 하나 건너 하나씩 배치된다. 즉, 클램프 비트라인 CBL1을 기준으로 하여 좌/우 지그재그 패턴으로 배치된다. The plurality of clamp cell groups CCG3 and CCG4 connected to the clamp bit line CBL1 are arranged one by one in the row and column directions. That is, the left and right zigzag patterns are arranged based on the clamp bit line CBL1.
또한, 레퍼런스 비트라인 RBL과 연결된 레퍼런스 셀 그룹 RCG1,RCG2은 로오 및 컬럼 방향으로 하나 건너 하나씩 배치된다. 즉, 레퍼런스 비트라인 RBL을 기준으로 하여 좌/우 지그재그 패턴으로 배치된다. 또한, 비트라인 BL과 연결된 복수개의 셀 그룹 CG1,CG2은 로오 및 컬럼 방향으로 하나 건너 하나씩 배열된다. In addition, the reference cell groups RCG1 and RCG2 connected to the reference bit line RBL are arranged one by one in the row and column directions. That is, the left and right zigzag patterns are arranged based on the reference bit line RBL. In addition, the plurality of cell groups CG1 and CG2 connected to the bit line BL are arranged one by one in the row and column directions.
또한, 상하로 배치된 두 개의 클램프 셀 그룹 CCG1,CCG2은 하나의 소스 라인 SL1을 공유한다. 그리고, 동일한 로오 라인에 배열된 복수개의 클램프 셀 그룹 CCG1,CCG3, 레퍼런스 셀 그룹 RCG1 및 셀 그룹 CG1은 하나의 소스 라인 SL1을 공유하게 된다. In addition, two clamp cell groups CCG1 and CCG2 disposed up and down share one source line SL1. The plurality of clamp cell groups CCG1 and CCG3, the reference cell group RCG1 and the cell group CG1 arranged in the same row line share one source line SL1.
동일한 컬럼 라인에 배열된 복수개의 클램프 셀 그룹 CCG2,CCG3들 중, 소스 라인 SL1을 기준으로 상하로 인접하여 배치된 클램프 셀 그룹 CCG2,CCG3은 각각 다른 클램프 비트라인 CBL0 또는 클램프 비트라인 CBL1에 연결된다. 즉, 소스 라인 SL1의 위쪽에 배치된 클램프 셀 그룹 CCG3은 클램프 비트라인 CBL1에 연결되고, 소스 라인 SL1의 아래쪽에 배치된 클램프 셀 그룹 CCG2은 비트라인 CBL0에 연결된다. Of the plurality of clamp cell groups CCG2 and CCG3 arranged in the same column line, the clamp cell groups CCG2 and CCG3 arranged up and down adjacent to the source line SL1 are connected to different clamp bit lines CBL0 or clamp bit lines CBL1, respectively. . That is, the clamp cell group CCG3 disposed above the source line SL1 is connected to the clamp bit line CBL1, and the clamp cell group CCG2 disposed below the source line SL1 is connected to the bit line CBL0.
상하에 배치된 여러 개의 셀이 동일한 비트라인을 공유하는 경우 라이트 동작 모드시 소스 라인 SL1을 공유하는 상태에서 비트라인 BL에 바이어스 전압을 인 가하게 되면, 상하에 배치된 플로팅 바디 셀 들에 공통으로 같은 전압이 인가된다. 이에 따라, 선택된 셀과 선택되지 않은 셀에서 모두 동일한 바이어스 전압이 인가되어 비 선택된 셀에 동작 오류가 발생하게 된다. When a plurality of cells arranged above and below share the same bit line If a bias voltage is applied to the bit line BL while sharing the source line SL1 in the write operation mode, the same applies to the floating body cells arranged above and below. Voltage is applied. Accordingly, the same bias voltage is applied to both the selected cell and the unselected cell, thereby causing an operation error in the unselected cell.
이에 따라, 본 발명은 상하에 배치된 셀 그룹 CG3,CG2이 각각 서로 다른 클램프 비트라인 CBL1,CBL0과 연결되도록 한다. 따라서, 선택된 셀에만 바이어스 전압이 인가되고, 선택되지 않은 셀에는 비트라인으로부터의 바이어스 전압이 인가되지 않도록 하여 셀의 동작 오류를 방지할 수 있게 된다. Accordingly, the present invention allows the cell groups CG3 and CG2 disposed above and below to be connected to different clamp bit lines CBL1 and CBL0, respectively. Therefore, the bias voltage is applied only to the selected cell, and the bias voltage from the bit line is not applied to the unselected cell, thereby preventing an operation error of the cell.
여기서, 클램프 셀 그룹 CCG5은 실질적으로 클램프 비트라인 CBL과 연결되지는 않지만, 프로세스(Process) 상에서의 셀 연속성을 유지하기 위해 셀 어레이에 구현된다. 이에 따라, 셀 그룹의 배치를 도 6과 같이 변경함으로써 각 셀에 인가되는 바이어스 조건을 달리할 수 있게 된다. Here, clamp cell group CCG5 is not substantially connected to clamp bitline CBL, but is implemented in a cell array to maintain cell continuity on a process. Accordingly, the bias condition applied to each cell can be changed by changing the arrangement of the cell groups as shown in FIG. 6.
도 7은 본 발명에 따른 1-트랜지스터형 디램의 레퍼런스 전류를 설명하기 위한 파형도이다. 7 is a waveform diagram illustrating a reference current of the 1-transistor DRAM according to the present invention.
도 4b의 센싱 구간 t1에서 워드라인 WL의 전압이 워드라인 센싱 전압 Vwlsense 레벨로 천이하면, 클램프 레퍼런스 셀 어레이(20)의 레퍼런스 셀 RC에서 셀 데이터 "0"과 동일한 레퍼런스 전류 Iref_cell가 흐르게 된다. When the voltage of the word line WL transitions to the word line sensing voltage Vwlsense level in the sensing period t1 of FIG. 4B, the reference current Iref_cell equal to the cell data “0” flows in the reference cell RC of the clamp
그리고, 레퍼런스 오프셋 전류 조정부(40)에서는 셀 데이터 "1"과 셀 데이터 "0"의 중간값에 해당하는 레퍼런스 전류 Iref를 발생시키기 위한 추가 전류 성분을 발생시키게 된다. In addition, the reference offset
이 추가 전류 성분을 레퍼런스 오프셋 전류 Iref_offset로 정의한다. 따라 서, 전체 레퍼런스 전류 Iref는 레퍼런스 전류 Iref_cell와 레퍼런스 오프셋 전류 Iref_offset를 합한 값이 된다. This additional current component is defined as the reference offset current Iref_offset. Therefore, the total reference current Iref is the sum of the reference current Iref_cell and the reference offset current Iref_offset.
도 8은 도 5 및 도 6의 레퍼런스 오프셋 전류 조정부(40,80)에 관한 상세 회로도이다. 본 발명에서는 레퍼런스 오프셋 전류 조정부(40)의 구성을 그 실시예로 설명한다. FIG. 8 is a detailed circuit diagram of the reference offset
레퍼런스 오프셋 전류 조정부(40)는 레퍼런스 비트라인 RBL과 그라운드(GND) 전압단 사이에 연결된 오프셋 전류 제어 소자를 포함한다. 오프셋 전류 제어 소자는 레퍼런스 전압 발생부(60)에서 레퍼런스 비트라인 RBL을 통해 그라운드(GND)로 흐르는 레퍼런스 오프셋 전류 Iref_offset의 흐름을 조정한다. The reference offset
본 발명에서는 오프셋 전류 제어 소자가 저항 R으로 구성된 것을 그 실시예로 설명한다. 이러한 오프셋 전류 제어 소자의 구성은 이에 한정되는 것이 아니라, 저항 R 뿐만 아니라, 모스(MOS) 소자 또는 저항값이 조절되는 그 어떤 소자로 이루어질 수도 있다. In the present invention, the offset current control element is constituted by the resistor R in the embodiment. The configuration of the offset current control element is not limited to this, but may be made of not only the resistor R but also a MOS element or any element whose resistance value is adjusted.
도 9는 도 5 및 도 6의 클램프 전압 발생부(50,90)에 관한 상세 회로도이다. 본 발명에서는 클램프 전압 발생부(50)의 구성을 그 실시예로 설명한다.9 is a detailed circuit diagram of the
클램프 전압 발생부(50)는 레퍼런스 바이어스부(51)와, 클램프 전압 조정부(52) 및 클램프 전압 출력부(53)를 포함한다. The
여기서, 레퍼런스 바이어스부(51)는 PMOS트랜지스터 P1와 NMOS트랜지스터 N1를 포함한다. PMOS트랜지스터 P1는 전원전압 VDD 인가단과 NMOS트랜지스터 N1 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 클램프 인에이블 신호 Clmp_en가 인가된다. 그 리고, NMOS트랜지스터 N1는 PMOS트랜지스터 P1와 클램프 비트라인 CBL0 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 전원전압 VDD이 인가된다. Here, the
클램프 전압 조정부(52)는 증폭기 A를 포함하여 클램프 전압 제어신호 Vclmp_con를 출력한다. 증폭기 A는 네가티브(-) 단자가 클램프 비트라인 CBL0과 연결되어 클램프 레퍼런스 신호 Cref1가 인가된다. 그리고, 증폭기 A는 포지티브(+) 단자가 클램프 비트라인 CBL1과 연결되어 클램프 레퍼런스 신호 Cref2가 인가된다. The clamp
클램프 전압 출력부(53)는 PMOS트랜지스터 P2~P4와, NMOS트랜지스터 N2,N3를 포함한다. PMOS트랜지스터 P2는 전원전압단과 PMOS트랜지스터 P3 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 클램프 인에이블 신호 Clmp_en가 인가된다. PMOS트랜지스터 P3는 PMOS트랜지스터 P2와 NMOS트랜지스터 N2의 게이트 단자 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 클램프 전압 제어신호 Vclmp_con가 인가된다. The clamp
PMOS트랜지스터 P4는 전원전압 VDD 인가단과 NMOS트랜지스터 N2 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 클램프 인에이블 신호 Clmp_en가 인가된다. NMOS트랜지스터 N2는 PMOS트랜지스터 P4와 클램프 비트라인 CBL1 사이에 연결되어 게이트 단자가 클램프 전압 Vclmp 단과 연결된다. NMOS트랜지스터 N3는 클램프 전압 Vclmp 단과 접지전압단 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 클램프 인에이블 신호 Clmp_en가 인가된다. The PMOS transistor P4 is connected between the supply voltage VDD terminal and the NMOS transistor N2 to receive the clamp enable signal Clmp_en through the gate terminal. The NMOS transistor N2 is connected between the PMOS transistor P4 and the clamp bit line CBL1 so that the gate terminal is connected to the clamp voltage Vclmp terminal. The NMOS transistor N3 is connected between the clamp voltage Vclmp terminal and the ground voltage terminal, and the clamp enable signal Clmp_en is applied through the gate terminal.
이러한 구성을 갖는 클램프 전압 발생부(50)의 동작을 살펴보면 다음과 같다. Looking at the operation of the clamp
레퍼런스 바이어스부(51)는 클램프 전압 Vclmp의 발생을 위한 레퍼런스 전압을 발생시키기 위한 회로 구성이다. 이러한 레퍼런스 바이어스부(51)는 클램프 비트라인 CBL0에 흐르는 클램프 레퍼런스 신호 Cref1의 전류 값이 일정하게 되도록 로드 값을 설정하게 된다. The
여기서, 글램프 바이어스부(51)의 활성화 조건은 클램프 인에이블 신호 Clmp_en에 의해 조정된다. 그리고, 일정한 목표 전류 값은 NMOS트랜지스터 N1에 의해 결정된다. Here, the activation condition of the
클램프 전압 조정부(52)는 클램프 레퍼런스 신호 Cref1를 입력받아 클램프 레퍼런스 신호 Cref2가 결정되도록 조정하는 증폭회로이다. 즉, 증폭기 A는 클램프 레퍼런스 신호 Cref1에 따라 클램프 레퍼런스 신호 Cref2를 조정하여 클램프 전압 제어신호 Vclmp_con를 출력한다. The clamp
클램프 전압 출력부(53)는 클램프 전압 Vclmp의 출력을 제어하는 회로 구성이다. 클램프 전압 출력부(53)의 활성화 조건은 클램프 인에이블 신호 Clmp_en에 의해 조정된다. The clamp
클램프 인에이블 신호 Clmp_en가 하이 레벨로 비활성화되면 NMOS트랜지스터 N3가 턴온되어 클램프 전압 Vclmp이 그라운드 전압 레벨을 유지하도록 한다. 반면에, 클램프 인에이블 신호 Clmp_en가 로우 레벨로 활성화되면 PMOS트랜지스터 P1,P2,P4가 활성화된다. When the clamp enable signal Clmp_en is deactivated to a high level, the NMOS transistor N3 is turned on, causing the clamp voltage Vclmp to maintain the ground voltage level. On the other hand, when the clamp enable signal Clmp_en is activated at a low level, the PMOS transistors P1, P2, and P4 are activated.
이에 따라, 클램프 전압 제어신호 Vclmp_con에 따라 PMOS트랜지스터 P3가 조정되어 클램프 전압 Vclmp가 제어된다. 그리고, 클램프 전압 Vclmp에 따라 NMOS트 랜지스터 N2가 제어되어 클램프 레퍼런스 신호 Cref2의 전압을 결정하게 된다. Accordingly, the PMOS transistor P3 is adjusted according to the clamp voltage control signal Vclmp_con to control the clamp voltage Vclmp. The NMOS transistor N2 is controlled according to the clamp voltage Vclmp to determine the voltage of the clamp reference signal Cref2.
또한, 클램프 레퍼런스 신호 Cref2는 증폭기 A의 포티티브(+) 단자로 입력되어 클램프 전압 Vclmp을 조정하게 된다. 이에 따라, 클램프 레퍼런스 신호 Cref1,Cref2는 일정한 오프셋 전압을 항상 유지하도록 한다. In addition, the clamp reference signal Cref2 is input to the positive (+) terminal of the amplifier A to adjust the clamp voltage Vclmp. Accordingly, the clamp reference signals Cref1 and Cref2 always maintain a constant offset voltage.
이러한 구성을 갖는 클램프 전압 발생부(50)의 동작 과정을 도면 제 10도의 타이밍도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. An operation process of the
즉, 스탠바이 상태에서는 클램프 인에이블 신호 Clmp_en가 하이 레벨로 비활성화 상태를 유지한다. 이에 따라, 클램프 레퍼런스 신호 Cref1,Cref2와, 클램프 전압 제어신호 Vclmp_con 및 클램프 전압 Vclmp이 로우 레벨 상태를 유지한다. That is, in the standby state, the clamp enable signal Clmp_en remains in an inactive state at a high level. Accordingly, the clamp reference signals Cref1 and Cref2, the clamp voltage control signal Vclmp_con and the clamp voltage Vclmp maintain the low level.
반면에, 클램프 인에이블 신호 Clmp_en가 로우 레벨로 활성화되면 PMOS트랜지스터 P1가 턴온된다. 이에 따라, 클램프 레퍼런스 신호 Cref1의 전압이 일정 바이어스 전압 레벨로 상승한다. On the other hand, when the clamp enable signal Clmp_en is activated to a low level, the PMOS transistor P1 is turned on. As a result, the voltage of the clamp reference signal Cref1 rises to a constant bias voltage level.
그리고, 클램프 레퍼런스 신호 Cref2의 전압은 일정시간 지연된 이후에 상승하게 되어 클램프 전압 제어신호 Vclmp_con가 로우 레벨이 된다. 이러한 클램프 전압 제어신호 Vclmp_con에 따라 PMOS트랜지스터 P3가 턴온되어 클램프 전압 Vclmp의 레벨이 상승하게 된다. Then, the voltage of the clamp reference signal Cref2 rises after a predetermined time delay, so that the clamp voltage control signal Vclmp_con becomes a low level. According to the clamp voltage control signal Vclmp_con, the PMOS transistor P3 is turned on to raise the level of the clamp voltage Vclmp.
이어서, 클램프 전압 Vclmp이 상승하게 되면 클램프 레퍼런스 신호 Cref2가 상승하기 시작한다. 그리고, 클램프 레퍼런스 신호 Cref1,Cref2의 전압 차가 목표 오프셋 전압이 도달하게 되면, 클램프 전압 제어신호 Vclmp_con의 전압이 하이 레벨로 상승하게 된다. 이에 따라, 클램프 전압 Vclmp의 레벨은 더 이상 상승하지 않게 된다. Then, when the clamp voltage Vclmp rises, the clamp reference signal Cref2 starts to rise. When the target offset voltage reaches the voltage difference between the clamp reference signals Cref1 and Cref2, the voltage of the clamp voltage control signal Vclmp_con rises to a high level. As a result, the level of the clamp voltage Vclmp no longer rises.
도 11은 도 5 및 도 6의 전류 센스앰프 S/A에 관한 상세 회로도이다. FIG. 11 is a detailed circuit diagram of the current sense amplifier S / A of FIGS. 5 and 6.
센스앰프 S/A는 이퀄라이징부(110)와, 증폭부(120)와, 풀업부(130)와, 증폭부(140)와, 증폭 활성화 제어부(150)와, 전류 감지 로드부(160) 및 비트라인 전압 바이어스 제어부(170)를 포함한다. The sense amplifier S / A includes an equalizing
여기서, 이퀄라이징부(110)는 PMOS트랜지스터 P5~P7를 포함한다. PMOS트랜지스터 P5는 전원전압 VDD 인가단과 출력단 OUT 사이에 연결된다. PMOS트랜지스터 P6는 전원전압 VDD 인가단과 출력단 /OUT 사이에 연결된다. PMOS트랜지스터 P7는 출력단 OUT,/OUT 사이에 연결된다. 그리고, PMOS트랜지스터 P5~P7는 공통 게이트 단자를 통해 센스앰프 인에이블 신호 SEN가 인가된다. Here, the equalizing
증폭부(120)는 PMOS트랜지스터 P8,P9와, NMOS트랜지스터 N4,N5를 포함한다. PMOS트랜지스터 P8,P9와, NMOS트랜지스터 N4,N5는 크로스 커플드 연결된다. The
풀업부(130)는 PMOS트랜지스터 P10~P12를 포함한다. 여기서, PMOS트랜지스터 P10는 전원전압 VDD 인가단과 노드 Nsabl 사이에 연결된다. PMOS트랜지스터 P11는 노드 Nsabl와 노드 Nsaref 사이에 연결된다. PMOS트랜지스터 P12는 전원전압 VDD 인가단과 노드 Nsaref 사이에 연결된다. PMOS트랜지스터 P10~P12는 공통 게이트 단자를 통해 센스앰프 인에이블 신호 SEN가 인가된다. The pull-up
증폭부(140)는 NMOS트랜지스터 N6,N7를 포함한다. NMOS트랜지스터 N6는 노드 Nsabl와 NMOS트랜지스터 N8 사이에 연결되어 게이트 단자가 노드 Nbl에 연결된다. 그리고, NMOS트랜지스터 N7는 노드 Nsaref와 NMOS트랜지스터 N8 사이에 연결 되어 게이트 단자를 통해 레퍼런스 전압 Nref이 인가된다. The
증폭 활성화 제어부(150)는 증폭부(140)와 그라운드 전압 GND 인가단 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 센스앰프 인에이블 신호 SEN가 인가된다. The amplification
전류 감지 로드부(160)는 PMOS트랜지스터 P13를 포함한다. 여기서, PMOS트랜지스터 P13는 전원전압 VDD 인가단과 노드 Nbl 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 로드전압 Vload이 인가된다. The current
비트라인 전압 바이어스 제어부(170)는 NMOS트랜지스터 N9를 포함한다. 여기서, NMOS트랜지스터 N9는 노드 Nbl와 비트라인 BL 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 클램프 전압 Vclmp이 인가된다. The bit line
이러한 구성을 갖는 센스앰프 S/A의 동작 과정을 도 12의 파형도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. An operation process of the sense amplifier S / A having such a configuration will be described below with reference to the waveform diagram of FIG. 12.
클램프 전압 Vclmp이 상승하게 되면 NMOS트랜지스터 N9가 턴온되어 메인 셀의 비트라인 전류가 노드 Nbl에 전달된다. 여기서, NMOS트랜지스터 N9의 게이트 전압은 클램프 전압 Vclmp에 의해 제어된다. When the clamp voltage Vclmp rises, the NMOS transistor N9 is turned on to transfer the bit line current of the main cell to the node Nbl. Here, the gate voltage of the NMOS transistor N9 is controlled by the clamp voltage Vclmp.
전류 감지 로드부(160)는 로드전압 Vload에 의해 제어되는 PMOS트랜지스터 P13를 포함한다. PMOS트랜지스터 P13의 로드 값에 의해 비트라인 BL의 전류가 노드 Nbl에서 센싱 전압 값으로 변환된다. The current
증폭 활성화 제어부(150)는 센스앰프 인에이블 신호 SEN에 의해 제어된다. 증폭 활성화 제어부(150)의 상태에 따라 증폭부(120,140)가 활성화된다. 여기서, 증폭부(140)는 NMOS트랜지스터 N6,N7의 이득(Gain)을 이용하여 노드 Nbl와 레퍼런 스 전압 Nref 단의 전압을 증폭한다. The amplification
양 노드 Nsabl,Nsaref 단은 풀업부(130)의 동작에 따라 프리차지 기간 동안 하이 레벨로 프리차지된다. 이에 따라, 센스앰프 S/A의 1차 증폭 특성을 개선하게 된다. 즉, t1 구간 동안 양 노드 Nsabl,Nsaref 단은 풀다운 하면서 증폭된 전압 값을 갖게 된다. 증폭부(140)에서 증폭된 전압은 증폭부(120)에 전달되어 2차 증폭부의 증폭 특성을 개선하게 된다. Both nodes Nsabl and Nsaref are precharged to a high level during the precharge period according to the operation of the pull-up
증폭부(120)는 증폭부(140)의 이득을 다시 한번 증폭하는 역할을 수행하여 센스앰프 S/A의 오프셋 특성을 개선할 수 있도록 한다. 이퀄라이징부(110)는 프치차지 구간 동안 증폭부(120)의 출력을 하이 레벨로 프리차지하게 된다. The
도 13은 도 5 및 도 6의 레퍼런스 전압 발생부(60,100)에 관한 상세 회로도이다. 본 발명에서는 레퍼런스 전압 발생부(60)의 구성을 그 실시예로 설명한다.FIG. 13 is a detailed circuit diagram of the
레퍼런스 전압 발생부(60)는 전류 감지 로드부(61)와, 비트라인 전압 바이어스 제어부(62)를 포함한다. The
여기서, 전류 감지 로드부(61)는 전원전압 VDD 인가단과 레퍼런스 전압 Nref 단 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 로드전압 Vload이 인가되는 PMOS트랜지스터 P14를 포함한다. Here, the current
그리고, 비트라인 전압 바이어스 제어부(62)는 레퍼런스 전압 Nref 단과 레퍼런스 비트라인 RBL 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 클램프 전압 Vclmp이 인가되는 NMOS트랜지스터 N10를 포함한다. The bit line voltage
이러한 구성을 갖는 레퍼런스 전압 발생부(60)는 NMOS트랜지스터 N10의 게이 트 전압이 클램프 전압 Vclmp에 의해 제어된다. 그리고, PMOS트랜지스터 P14의 로드 값에 의해 레퍼런스 전류 Iref가 레퍼런스 전압 Nref 단에서 레퍼런스 전압 값으로 변환된다. In the
도 14는 도 11의 전류 센스앰프 S/A에서 동작 전압을 설명하기 위한 타이밍도이다. FIG. 14 is a timing diagram illustrating an operating voltage in the current sense amplifier S / A of FIG. 11.
도 14는 두 개의 리드 사이클에서의 데이터 "1"과 데이터 "0"의 전류 센싱 동작에 관한 타이밍도이다. FIG. 14 is a timing diagram of a current sensing operation of data "1" and data "0" in two read cycles.
리드 사이클 n에서 컬럼 선택 스위치(CS) 및 레퍼런스 컬럼 선택 스위치(REFCS)가 활성화되면 셀(Cell)과 레퍼런스(REF) 전류가 흐르기 시작한다. 일정 시간 이후에 센스앰프 인에이블 신호 SEN가 활성화되면, 출력단 OUT,/OUT의 전압이 증폭된다. 이때, 셀의 전류 Icell가 레퍼런스 전류 Iref 보다 크므로 출력단 OUT이 하이로, 출력단 /OUT이 로우 전압 레벨로 출력된다. When the column select switch CS and the reference column select switch REFCS are activated in the read cycle n, the cell and the reference REF currents start to flow. When the sense amplifier enable signal SEN is activated after a certain time, the voltage at the output terminals OUT and / OUT is amplified. At this time, since the current Icell of the cell is greater than the reference current Iref, the output terminal OUT is high and the output terminal / OUT is output at a low voltage level.
이후에, 리드 사이클 n+1에서 컬럼 선택 스위치(CS) 및 레퍼런스 컬럼 선택 스위치(REFCS)가 활성화되면 셀(Cell)과 레퍼런스(REF) 전류가 흐르기 시작한다. 일정 시간 이후에 센스앰프 인에이블 신호 SEN가 활성화되면, 출력단 OUT,/OUT의 전압이 증폭된다. 이때, 셀의 전류 Icell가 레퍼런스 전류 Iref 보다 작으므로 출력단 OUT이 로우로, 출력단 /OUT이 하이 전압 레벨로 출력된다. Thereafter, when the column select switch CS and the reference column select switch REFCS are activated in the read cycle n + 1, the cell and the reference REF currents start to flow. When the sense amplifier enable signal SEN is activated after a certain time, the voltage at the output terminals OUT and / OUT is amplified. At this time, since the current Icell of the cell is smaller than the reference current Iref, the output terminal OUT is low and the output terminal / OUT is output at a high voltage level.
도 1은 본 발명에 따른 1-트랜지스터형 디램의 단위 셀을 도시한 단면도. 1 is a cross-sectional view showing a unit cell of a 1-transistor type DRAM according to the present invention.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 1-트랜지스터형 디램의 셀 데이터 저장 상태를 보여주는 도면. 2A and 2B show cell data storage states of a 1-transistor DRAM according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 1-트랜지스터형 디램의 셀 리드 전류의 특성을 나타낸 파형도. Figure 3 is a waveform diagram showing the characteristics of the cell lead current of the 1-transistor DRAM according to the present invention.
도 4a는 본 발명에 따른 1-트랜지스터형 디램의 리드 방법을 설명하기 위한 회로도. 4A is a circuit diagram for explaining a method of reading a 1-transistor type DRAM according to the present invention.
도 4b는 도 4a의 동작을 설명하기 위한 타이밍도. 4B is a timing diagram for explaining the operation of FIG. 4A.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 1-트랜지스터형 디램의 회로도. 5 and 6 are circuit diagrams of a 1-transistor type DRAM according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 1-트랜지스터형 디램의 레퍼런스 전류를 설명하기 위한 파형도. 7 is a waveform diagram illustrating a reference current of a 1-transistor DRAM according to the present invention.
도 8은 도 5 및 도 6의 레퍼런스 오프셋 전류 조정부에 관한 상세 회로도. FIG. 8 is a detailed circuit diagram of the reference offset current adjuster of FIGS. 5 and 6.
도 9는 도 5 및 도 6의 클램프 전압 발생부에 관한 상세 회로도. 9 is a detailed circuit diagram of the clamp voltage generator of FIGS. 5 and 6.
도 10은 도 9의 클램프 전압 발생부에 관한 동작 타이밍도. 10 is an operation timing diagram relating to the clamp voltage generator of FIG. 9;
도 11은 도 5 및 도 6의 전류 센스앰프에 관한 상세 회로도. FIG. 11 is a detailed circuit diagram of the current sense amplifier of FIGS. 5 and 6.
도 12는 도 11의 전류 센스앰프에서 1차 및 2차 증폭단의 동작 파형도. 12 is an operational waveform diagram of a primary and secondary amplifier stage in the current sense amplifier of FIG.
도 13은 도 5 및 도 6의 레퍼런스 전압 발생부에 관한 상세 회로도. FIG. 13 is a detailed circuit diagram of the reference voltage generator of FIGS. 5 and 6.
도 14는 도 11의 전류 센스앰프에서 동작 전압을 설명하기 위한 타이밍도. FIG. 14 is a timing diagram for describing an operating voltage in the current sense amplifier of FIG. 11.
Claims (23)
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