KR100920844B1 - Semiconductor memory apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 메모리 장치의 메모리 셀과 그 제어 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a memory cell of a semiconductor memory device and a control circuit thereof.
일반적으로 DRAM(Dynamic Random Access Memory)은 하나의 트랜지스터와 하나의 캐패시터로 이루어지는 수많은 메모리 셀을 구비하여 데이터를 저장한다. 그러나 이와 같은 구조의 메모리 셀은 메모리 코어 영역의 면적을 감소시키기에 용이하지 않아, 반도체 메모리 장치의 집적도 향상에 있어 기술적 한계로서 작용하였다. 이에, 메모리 셀의 트랜지스터와 캐패시터를 하나의 트랜지스터로 구현하기 위한 FBC(Floating Body Cell) 기술이 개발되었다.In general, DRAM (Dynamic Random Access Memory) has a large number of memory cells consisting of one transistor and one capacitor to store data. However, the memory cell of such a structure is not easy to reduce the area of the memory core region, and thus served as a technical limitation in improving the integration degree of the semiconductor memory device. Thus, a floating body cell (FBC) technology has been developed to implement a transistor and a capacitor of a memory cell into one transistor.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 FBC 기술에 대해 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail for the FBC technology.
도 1은 FBC를 구현하는 트랜지스터의 단면도로서, N-타입의 트랜지스터를 예시적으로 나타낸 것이다.1 is a cross-sectional view of a transistor implementing an FBC, and exemplarily shows an N-type transistor.
도시한 바와 같이, FBC를 구현하는 트랜지스터는 일반적인 N-타입의 MOS 트 랜지스터와 같이, 소스(1)와 드레인(2)에는 N-타입의 불순물이 도핑되어 있고, 소스(1)와 드레인(2)의 상층부의 소정 영역에 게이트 전극(3)과 게이트 산화막(4)이 형성되는 형태의 구조를 갖는다. 그러나 바디 영역의 중심부에 절연층(5)이 구비되며, 이에 따라 바디 영역은 플로팅 바디부(6)와 기판부(7)로 구분되는 특징을 가지고 있다. 이 때, 상기 플로팅 바디부(6)와 상기 기판부(7)에는 P-타입의 불순물이 도핑되어 있다.As shown, a transistor implementing FBC has an N-type impurity doped in the
상기 플로팅 바디부(6)와 상기 기판부(7)의 사이에 상기 절연층(5)이 구비됨에 따라, 상기 소스(1), 상기 드레인(2) 및 상기 게이트 전극(3)에 각각 인가되는 전압의 레벨들에 의해 상기 플로팅 바디부(6)에 정공이 축적되고, 이에 따라 상기 FBC에는 가상의 캐패시터가 형성되는 효과가 도출된다. 이와 같이 발생하는 캐패시터의 특성으로 인해, 상기 트랜지스터는 스위칭 트랜지스터와 메모리 셀이 결합된 형태의 메모리 셀로서 활용될 수 있다.As the
상술한 FBC 기술을 구현하기 위해서는, 리드(Read) 동작시와 라이트(Write) 동작시, 상기 트랜지스터의 소스, 드레인 및 게이트가 각각 설정된 전압을 정확히 인가 받아야 한다. 또한 FBC 기술에서는 리드 및 라이트 동작뿐만 아니라, 홀드(Hold) 동작에 대한 지원이 필요하며, 라이트 동작에서도 논리값 ‘1’을 입력하는 동작과 논리값 ‘0’을 입력하는 동작에 대한 구분이 필요하다.In order to implement the above-described FBC technology, during the read operation and the write operation, the source, the drain, and the gate of the transistor must receive the correct voltage. In addition, the FBC technology requires support for a hold operation as well as a read and write operation. In the write operation, a distinction between an operation of inputting a logic value '1' and an operation of inputting a logic value '0' is required. Do.
이처럼, 각 동작에 따라 소스, 드레인 및 소스에 인가되어야 하는 전압의 레벨을 정리하여 표 1에 나타내었다.As such, Table 1 summarizes the levels of the source, drain, and voltage to be applied to the source according to each operation.
[표 1]TABLE 1
표 1을 통해 확인할 수 있듯이, FBC 기술에서의 셀 트랜지스터는 4가지로 구분되는 동작을 수행함에 있어서, 각각의 상황에 따라 설정된 전압 레벨들을 소스, 드레인 및 게이트에 각각 인가 받아야 한다. 이를 위해, 각각의 동작마다 상기 셀 트랜지스터의 소스, 드레인 및 게이트에 각각 상기와 같은 전압을 공급하기 위한 회로를 구비하여야만 한다.As can be seen from Table 1, the cell transistor in the FBC technology has to be applied to the source, drain and gate, respectively, the voltage level set according to each situation in performing the operation divided into four types. For this purpose, a circuit for supplying the above voltages to the source, the drain and the gate of the cell transistor should be provided for each operation.
현재까지, 상술한 것과 같은 FBC 기술은 반도체 메모리 장치의 메모리 셀로서 활용되기에 어려움이 있었는데, 이는 각 셀 트랜지스터의 소스, 드레인 및 게이트에 각각의 전압을 공급하기 위한 회로들의 개발이 이루어지지 않았기 때문이다. 그러므로, 반도체 메모리 장치의 집적도 향상을 위한 FBC 기술의 적용을 위해, 관련 회로들의 개발이 절실히 요구되고 있다.To date, the above-described FBC technology has been difficult to be utilized as a memory cell of a semiconductor memory device because circuits for supplying respective voltages to the source, drain and gate of each cell transistor have not been developed. to be. Therefore, in order to apply the FBC technology to improve the integration of semiconductor memory devices, the development of related circuits is urgently required.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 메모리 코어 영역의 셀 트랜지스터에 FBC 기술을 구현한 반도체 메모리 장치를 제공하는 데에 그 기술적 과제가 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and there is a technical problem to provide a semiconductor memory device in which FBC technology is implemented in a cell transistor in a memory core region.
또한 본 발명은 메모리 코어 영역의 점유 면적을 감소시켜 집적도를 향상시키는 반도체 메모리 장치를 제공하는 데에 다른 기술적 과제가 있다.In addition, the present invention has another technical problem to provide a semiconductor memory device that improves the degree of integration by reducing the area occupied by the memory core area.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는, 워드라인과 접속되는 게이트, 비트라인과 소스라인에 연결되는 드레인 및 소스를 각각 구비하되, 소스라인을 공유하여 트랜지스터 쌍을 형성하는 복수 개의 FBC 트랜지스터를 포함하는 메모리 셀 블록; 동작 모드에 따라 상기 워드라인에 전압을 공급하는 워드라인 드라이버; 동작 모드에 따라 상기 소스라인에 전압을 공급하는 소스라인 드라이버; 및 동작 모드에 따라 상기 비트라인에 전압을 공급하는 비트라인 드라이버;를 포함하며, 상기 비트라인 드라이버는, 컬럼 라이트 지시 신호를 이용하여 라이트 동작 모드로의 진입 여부를 구분하며, 라이트 동작시 데이터의 논리값을 판별하여 구동 데이터를 제 1 라이트 드레인 전압 또는 제 2 라이트 드레인 전압 레벨로 구동하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a semiconductor memory device includes a gate connected to a word line, a drain and a source connected to a bit line and a source line, respectively, and the transistor is shared by the source line. A memory cell block including a plurality of FBC transistors forming a pair; A word line driver supplying a voltage to the word line in accordance with an operation mode; A source line driver supplying a voltage to the source line according to an operation mode; And a bit line driver supplying a voltage to the bit line according to an operation mode, wherein the bit line driver distinguishes whether or not to enter a write operation mode by using a column write indication signal. The logic value is determined to drive the driving data to the first light drain voltage or the second light drain voltage level.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는, 제 1 FBC 트랜지스터; 상기 제 1 FBC 트랜지스터와 소스를 공유하는 제 2 FBC 트랜지스터; 상기 제 1 및 제 2 FBC 트랜지스터에 라이트 게이트 전압, 리드 게이트 전압 및 홀드 게이트 전압 중 어느 하나를 제공하는 워드라인 드라이버; 상기 제 1 및 제 2 FBC 트랜지스터에 액티브 소스 전압 또는 홀드 소스 전압을 제공하는 소스라인 드라이버; 및 상기 제 1 및 제 2 FBC 트랜지스터에 제 1 라이트 드레인 전압 또는 제 2 라이트 드레인 전압을 제공하는 비트라인 드라이버;를 포함하며, 상기 제 1 FBC 트랜지스터와 상기 제 2 FBC 트랜지스터는 서로 다른 워드라인에 접속되는 것을 특징으로 한다.In addition, a semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention, the first FBC transistor; A second FBC transistor sharing a source with the first FBC transistor; A word line driver providing one of a write gate voltage, a read gate voltage, and a hold gate voltage to the first and second FBC transistors; A source line driver providing an active source voltage or a hold source voltage to the first and second FBC transistors; And a bit line driver providing a first write drain voltage or a second write drain voltage to the first and second FBC transistors, wherein the first FBC transistor and the second FBC transistor are connected to different word lines. It is characterized by.
본 발명의 반도체 메모리 장치는, 동작 모드에 따라 FBC 트랜지스터의 소스, 드레인 및 게이트에 공급되는 전압을 제어함으로써, 셀 트랜지스터에 FBC 기술을 구현하여 메모리 셀의 점유 면적을 감소시키는 효과를 창출한다.The semiconductor memory device of the present invention controls the voltage supplied to the source, drain, and gate of the FBC transistor according to the operation mode, thereby creating the effect of reducing the occupied area of the memory cell by implementing the FBC technology in the cell transistor.
아울러, 본 발명의 반도체 메모리 장치는, FBC 트랜지스터를 셀 트랜지스터로서 활용함으로써, 메모리 코어 영역의 점유 면적을 감소시키고 집적도를 향상시키는 효과를 창출한다.In addition, the semiconductor memory device of the present invention uses the FBC transistor as a cell transistor, thereby creating an effect of reducing the occupied area of the memory core region and improving the degree of integration.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 메모리 코어 영역의 구성을 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of a memory core region of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는, 로우 커맨드(cmd_r)에 응답하여 로우 리드 지시 신호(rd_r) 및 로우 라이트 지시 신호(wt_r)를 생성하는 로우 커맨드 제어 수단(10); n 비트의 로우 어드레스(add_r<1:n>)를 디코딩하여 복수 개의 로우 선택 신호(xs)를 생성하는 로우 어드레스 디코더(11); 상기 리드 지시 신호(rd), 상기 라이트 지시 신호(wt) 및 상기 복수 개의 로우 선택 신호(xs)에 응답하여 복수 개의 워드라인(WL) 중 어느 하나를 활성화시키는 워드라인 드라이버(12); 상기 리드 지시 신호(RD), 상기 라이트 지시 신호(wt) 및 상기 복수 개의 워드라인(WL)의 활성화 여부에 응답하여 복수 개의 소스라인(SL) 중 어느 하나를 활성화시키는 소스라인 드라이버(13); 컬럼 커맨드(cmd_c)에 응답하여 컬럼 리드 지시 신호(rd_c) 및 컬럼 라이트 지시 신호(wt_c)를 생성하는 컬럼 커맨드 제어 수단(14); 상기 컬럼 리드 지시 신호(rd_c)에 응답하여 출력 데이터(d_out)를 감지 증폭하여 데이터 입출력 버스(IOBUS)에 전달하는 센스 앰프(15); 상기 컬럼 라이트 지시 신호(wt_c)에 응답하여 상기 데이터 입출력 버스(IOBUS)로부터 전달되는 데이터를 구동하여 구동 데이터(d_drv)를 생성하는 비트라인 드라이버(16); m 비트의 컬럼 어드레스(add_c<1:m>)를 디코딩하여 복수 개의 컬럼 선택 신호(ys)를 생성하는 컬럼 어드레스 디코더(17); 상기 복수 개의 컬럼 선택 신호(ys)에 응답하여 복수 개의 비트라인(BL) 중 어느 하나에 상기 구동 데이터(d_drv)를 전달하거나, 상기 복수 개의 비트라인(BL) 중 어느 하나가 전달하는 데이터를 상기 출력 데이터(d_out)로서 상기 센스 앰프(15)에 전달하는 비트라인 먹스(18); 및 상기 복수 개의 워드라인(WL), 상기 복수 개의 소스라인(SL) 및 상기 복수 개의 비트라인(BL)과 연결되며, 복수 개의 메모리 셀을 구비하는 메모리 셀 블록(19);을 포함한다.As shown, the semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, the row command control means 10 for generating a low read command signal rd_r and a low write command signal wt_r in response to the low command cmd_r. ); a
여기에서, 상기 메모리 셀 블록(19)은 FBC 트랜지스터를 구현한 메모리 셀을 복수 개 포함하고 있으며, 상기 워드라인(WL)은 복수 개의 메모리 셀의 행의 개수만큼 구비되고, 상기 소스라인(SL)은 상기 워드라인(WL)의 개수의 1/2에 해당하는 개수만큼 구비되며, 상기 비트라인(BL)은 복수 개의 메모리 셀의 열의 개수만큼 구 비된다.Here, the
상기 로우 커맨드(cmd_r)가 액티브 동작을 지시하여, 상기 로우 리드 지시 신호(rd_r)와 상기 컬럼 리드 지시 신호(rd_c) 또는 상기 로우 라이트 지시 신호(wt_r)와 상기 컬럼 라이트 지시 신호(wt_c)가 인에이블 되면, 상기 메모리 셀 블록(19)은 데이터 입력 또는 출력 동작을 수행하게 된다. 이를 위해, 상기 로우 어드레스 디코더(11)는 상기 복수 개의 로우 선택 신호(xs) 중 어느 하나를 활성화시키고, 상기 컬럼 어드레스 디코더(17)는 상기 복수 개의 컬럼 선택 신호(ys) 중 어느 하나를 활성화시킨다. 이후, 상기 워드라인 드라이버(12)는 상기 활성화된 로우 선택 신호(xs)에 응답하여 상기 복수 개의 워드라인(WL) 중 어느 하나를 활성화시키고, 상기 비트라인 먹스(18)는 상기 활성화된 컬럼 선택 신호(ys)에 응답하여 상기 복수 개의 비트라인(BL) 중 어느 하나를 활성화시킨다. 상기 소스라인 드라이버(13)는 상기 복수 개의 워드라인(WL) 중 활성화된 워드라인(WL)에 응답하여 상기 복수 개의 소스라인(SL) 중 어느 하나를 활성화시킨다.The low command cmd_r instructs an active operation so that the low read command signal rd_r and the column read command signal rd_c or the low write command signal wt_r and the column write command signal wt_c are When enabled, the
상기 로우 커맨드 제어 수단(10), 상기 로우 어드레스 디코더(11), 상기 컬럼 커맨드 제어 수단(14), 상기 센스 앰프(15) 및 상기 컬럼 어드레스 디코더(17)와 같은 구성은, 일반적으로 반도체 메모리 장치에 구비되는 구성 요소들로서, 당업자라면 용이하게 실시할 수 있는 구성에 해당하므로, 보다 상세한 설명은 지양하기로 한다.Configurations such as the row command control means 10, the
상기 워드라인 드라이버(12)는 상기 로우 리드 지시 신호(rd_r) 및 상기 로우 라이트 지시 신호(wt_r)를 이용하여 리드 동작 모드, 라이트 동작 모드 및 홀드 동작 모드를 구분하며, 각각의 동작 모드에 따라 라이트 게이트 전압, 리드 게이트 전압 및 홀드 게이트 전압 중 어느 하나를 활성화되는 워드라인(WL)에 공급한다.The
상기 소스라인 드라이버(13)는 상기 로우 리드 지시 신호(rd_r) 및 상기 로우 라이트 지시 신호(wt_r)를 이용하여 홀드 동작 모드와 액티브 동작 모드, 즉 리드 동작 모드 및 라이트 동작 모드를 구분하며, 각각의 동작 모드에 따라 액티브 소스 전압 또는 홀드 소스 전압을 활성화되는 소스라인(SL)에 공급한다.The
상기 비트라인 드라이버(13)는 상기 컬럼 라이트 지시 신호(wt_c)를 이용하여 라이트 동작 모드로의 진입 여부를 구분하며, 라이트 동작시 데이터의 논리값이 ‘0’인지 ‘1’인지를 판별하여, 상기 구동 데이터(d_drv)를 제 1 라이트 드레인 전압 또는 제 2 라이트 드레인 전압 레벨로 구동한다.The
상기 게이트 전압, 상기 소스 전압 및 상기 드레인 전압이라는 명칭은 상기 워드라인(WL)이 상기 메모리 셀 블록(19) 내의 셀 트랜지스터의 게이트에 접속되고, 상기 소스라인(SL)이 셀 트랜지스터의 소스에 접속되며, 상기 비트라인(BL)이 셀 트랜지스터의 드레인에 접속되기 때문에 부여한 것이다. 각각의 동작 모드에 따라, 상기 게이트 전압, 상기 소스 전압 및 상기 드레인 전압의 전압 레벨을 변동시키기 위한 전압 제너레이터들은 반도체 메모리 장치 내에 구비되는 여러 종류의 전압 제너레이터들을 이용하여 구현할 수 있으며, 이는 당업자에게 기술적으로 특별한 사항이 아님을 밝혀 둔다.The names of the gate voltage, the source voltage and the drain voltage are such that the word line WL is connected to a gate of a cell transistor in the
도 3은 도 2에 도시한 메모리 셀 블록의 상세 구성도로서, 설명의 편의상 16개의 셀 트랜지스터의 배치 관계만을 나타낸 것이다.FIG. 3 is a detailed configuration diagram of the memory cell block shown in FIG. 2 and illustrates only the arrangement relationship of the sixteen cell transistors for convenience of description.
도시한 바와 같이, 상기 메모리 셀 블록(19)은 직렬과 병렬로 연결되고, 드레인과 드레인, 소스와 소스가 각각 접속되는 16개의 셀 트랜지스터(CTR<1:16>)를 포함한다. 4개의 워드라인(WL<1:4>)은 각 셀 트랜지스터의 게이트에 각각 연결되고, 2개의 소스라인(SL<1:2>)은 각 셀 트랜지스터의 소스에 각각 연결되며, 4개의 비트라인(BL<1:4>)은 각 셀 트랜지스터의 드레인에 각각 연결된다.As shown, the
이와 같이, 본 발명에서의 셀 트랜지스터는 FBC 기술을 구현하여 제작된 것이므로, 각 메모리 셀에는 스위칭 트랜지스터와 셀 캐패시터가 각각 구비될 필요가 없으며, 각각 하나의 트랜지스터가 메모리 셀의 기능을 수행한다. 여기에서, 각각의 트랜지스터가 리드, 라이트 및 홀드 동작을 수행하기 위해서는, 게이트, 소스 및 드레인에 인가되는 전압들이 동작 모드에 따라 설정된 전압 레벨을 가져야만 한다. 그러므로, 각각의 셀 트랜지스터는 상기 워드라인(WL)을 통해 제공되는 전압과 상기 소스라인(SL)을 통해 제공되는 전압 및 상기 비트라인(BL)을 통해 제공되는 전압에 따라, 각각의 동작 모드를 구현할 수 있다.As described above, since the cell transistor of the present invention is manufactured by implementing the FBC technology, each memory cell need not be provided with a switching transistor and a cell capacitor, and each transistor performs the function of the memory cell. Here, in order for each transistor to perform read, write and hold operations, the voltages applied to the gate, the source and the drain must have a voltage level set according to the operation mode. Therefore, each cell transistor is configured to operate in each operation mode according to the voltage provided through the word line WL, the voltage provided through the source line SL, and the voltage provided through the bit line BL. Can be implemented.
도 4는 도 2에 도시한 워드라인 드라이버의 상세 구성도로서, 설명의 편의상 복수 개의 워드라인 중 어느 하나(WL<i>)에 전압을 제공하는 구성만을 나타낸 것이다. 도면에 도시한 구성은 워드라인(WL)의 수만큼 구비된다는 것은 당업자라면 용이하게 유추 가능할 것이다.FIG. 4 is a detailed configuration diagram of the word line driver illustrated in FIG. 2 and illustrates only a configuration of providing a voltage to any one of the plurality of word lines WL <i> for convenience of description. It will be readily apparent to those skilled in the art that the configuration shown in the drawings is provided with the number of word lines WL.
도시한 바와 같이, 상기 워드라인 드라이버(12)는, 상기 로우 라이트 지시 신호(wt_r), 상기 로우 리드 지시 신호(rd_r) 및 상기 복수 개의 로우 선택 신호(xs) 중 해당 로우 선택 신호(xs<i>)에 응답하여 라이트 모드 신호(wtmd), 리드 모드 신호(rdmd) 및 제 1 홀드 모드 신호(hdmd1)를 생성하는 제 1 동작 모드 판별부(122); 및 상기 라이트 모드 신호(wtmd), 상기 리드 모드 신호(rdmd) 및 상기 제 1 홀드 모드 신호(hdmd1)에 응답하여 상기 라이트 게이트 전압(Vgwt), 상기 리드 게이트 전압(Vgrd) 및 상기 홀드 게이트 전압(Vghd)을 해당 워드라인(WL<i>)에 공급하는 제 1 스위칭부(124);를 포함한다.As illustrated, the
상기 제 1 동작 모드 판별부(122)는, 상기 로우 선택 신호(xs<i>)와 상기 로우 라이트 지시 신호(wt_r)를 입력 받는 제 1 낸드게이트(ND1); 상기 제 1 낸드게이트(ND1)의 출력 신호를 입력 받아 상기 라이트 모드 신호(wtmd)를 출력하는 제 1 인버터(IV1); 상기 로우 선택 신호(xs<i>)와 상기 로우 리드 지시 신호(rd_r)를 입력 받는 제 2 낸드게이트(ND2); 상기 제 2 낸드게이트(ND2)의 출력 신호를 입력 받아 상기 리드 모드 신호(rdmd)를 출력하는 제 2 인버터(IV2); 및 상기 로우 라이트 지시 신호(wt_r)와 상기 로우 리드 지시 신호(rd_r)를 입력 받아 상기 제 1 홀드 모드 신호(hdmd1)를 출력하는 제 1 노어게이트(NR1);를 포함한다.The first operation
또한, 상기 제 1 스위칭부(124)는 상기 라이트 모드 신호(wtmd)를 입력 받는 제 3 인버터(IV3); 상기 라이트 모드 신호(wtmd)와 상기 제 3 인버터(IV3)의 출력 신호에 응답하여 상기 라이트 게이트 전압(Vgwt)을 상기 워드라인(WL<i>)에 전달하는 제 1 패스게이트(PG1); 상기 리드 모드 신호(rdmd)를 입력 받는 제 4 인버터(IV4); 상기 리드 모드 신호(rdmd)와 상기 제 4 인버터(IV4)의 출력 신호에 응답하여 상기 리드 게이트 전압(Vgrd)을 상기 워드라인(WL<i>)에 전달하는 제 2 패스게이트(PG2); 상기 제 1 홀드 모드 신호(hdmd1)를 입력 받는 제 5 인버터(IV5); 및 상기 제 1 홀드 모드 신호(hdmd1)와 상기 제 5 인버터(IV5)의 출력 신호에 응답하여 상기 홀드 게이트 전압(Vghd)을 상기 워드라인(WL<i>)에 전달하는 제 3 패스게이트(PG3);를 포함한다.In addition, the
여기에서, 상기 라이트 게이트 전압(Vgwt), 상기 리드 게이트 전압(Vgrd) 및 상기 홀드 게이트 전압(Vghd)의 레벨은 상기 셀 트랜지스터의 특성에 따라 가변될 수 있으나, 바람직하게는 각각 0.5V, -1.0V, -1.5V이다.Here, the levels of the write gate voltage Vgwt, the read gate voltage Vgrd, and the hold gate voltage Vghd may vary according to the characteristics of the cell transistor, but preferably 0.5 V and −1.0, respectively. V, -1.5V.
상기 제 1 동작 모드 판별부(122)는, 상기 로우 라이트 지시 신호(wt_r)가 인에이블 된 상태에서 상기 로우 선택 신호(xs<i>)가 인에이블 되면, 상기 라이트 모드 신호(wtmd)를 인에이블 시킨다. 상기 제 1 스위칭부(124)는 상기 라이트 모드 신호(wtmd)가 인에이블 됨에 응답하여, 상기 라이트 게이트 전압(Vgwt)을 상기 워드라인(WL<i>)에 공급한다.The first operation
반면에, 상기 제 1 동작 모드 판별부(122)는, 상기 로우 리드 지시 신호(rd_r)가 인에이블 된 상태에서 상기 로우 선택 신호(xs<i>)가 인에이블 되면, 상기 리드 모드 신호(rdmd)를 인에이블 시킨다. 상기 제 1 스위칭부(124)는 상기 리드 모드 신호(rdmd)가 인에이블 됨에 응답하여, 상기 리드 게이트 전압(Vgrd)을 상기 워드라인(WL<i>)에 공급한다.On the other hand, when the row select signal xs <i> is enabled in the state in which the low read command signal rd_r is enabled, the first
한편, 상기 로우 라이트 지시 신호(wt_r)와 상기 로우 리드 지시 신호(rd_r)가 모두 인에이블 되지 않으면, 상기 제 1 동작 모드 판별부(122)는 상기 제 1 홀드 모드 신호(hdmd1)를 인에이블 시킨다. 상기 제 1 스위칭부(124)는 상기 제 1 홀드 모드 신호(hdmd1)가 인에이블 됨에 응답하여, 상기 홀드 게이트 전압(Vhdmd)을 상기 워드라인(WL<i>)에 공급한다.On the other hand, if neither the low write indication signal wt_r nor the low read indication signal rd_r is enabled, the first operation
도 5는 도 2에 도시한 소스라인 드라이버의 상세 구성도로서, 설명의 편의상 복수 개의 소스라인 중 어느 하나(SL<i>)에 전압을 제공하는 구성만을 나타낸 것이다. 도면에 도시한 구성은 소스라인(SL)의 수만큼 구비된다는 것은 용이하게 이해될 수 있을 것이다.FIG. 5 is a detailed configuration diagram of the source line driver illustrated in FIG. 2 and illustrates only a configuration of providing a voltage to one of the plurality of source lines SL <i> for convenience of description. It will be readily understood that the configuration shown in the drawings is provided with the number of source lines SL.
도시한 바와 같이, 상기 소스라인 드라이버(13)는, 제 1 인접 워드라인(WL<j>) 또는 제 2 인접 워드라인(WL<j+1>)의 활성화 여부에 따라 소스라인 활성화 신호(slact)를 생성하는 인에이블부(132); 상기 로우 라이트 지시 신호(wt_r) 및 상기 로우 리드 지시 신호(rd_r)에 응답하여 제 2 홀드 모드 신호(hdmd2)를 생성하는 제 2 동작 모드 판별부(134); 및 상기 소스라인 활성화 신호(slact) 및 상기 제 2 홀드 모드 신호(hdmd2)에 응답하여 상기 액티브 소스 전압(Vsac) 및 상기 제 2 홀드 소스 전압(Vshd)을 해당 소스라인(SL<i>)에 공급하는 제 2 스위칭부(136);를 포함한다.As illustrated, the
상기 인에이블부(132)는, 입력단에 제 1 인접 워드라인(WL<j>) 및 제 2 인접 워드라인(WL<j+1>)이 접속되며, 상기 소스라인 활성화 신호(slact)를 출력하는 제 2 노어게이트(NR2);를 포함한다.The enable
또한, 상기 제 2 동작 모드 판별부(134)는 상기 로우 라이트 지시 신호(wt_r) 및 상기 로우 리드 지시 신호(rd_r)를 입력 받아 상기 제 2 홀드 모드 신호(hdmd2)를 출력하는 제 3 노어게이트(NR3);를 포함한다.In addition, the second operation
그리고, 상기 제 2 스위칭부(136)는, 게이트 단에 상기 소스라인 활성화 신 호(slact)가 입력되고, 소스 단에 상기 액티브 소스 전압(Vsac)이 인가되는 제 1 트랜지스터(TR1); 게이트 단에 상기 제 2 홀드 모드 신호(hdmd2)가 입력되고 소스 단이 상기 제 1 트랜지스터(TR1)의 드레인 단에 접속되며 소스 단이 상기 소스라인(SL<i>)에 접속되는 제 2 트랜지스터(TR2); 게이트 단에 상기 제 2 홀드 모드 신호(hdmd2)가 입력되고 드레인 단이 상기 소스라인(SL<i>)에 접속되는 제 3 트랜지스터(TR3); 및 게이트 단에 상기 소스라인 활성화 신호(slact)가 입력되고 드레인 단이 상기 제 3 트랜지스터(TR3)의 소스 단에 접속되며 소스 단에 상기 홀드 소스 전압(Vshd)이 인가되는 제 4 트랜지스터(TR4);를 포함한다.The
여기에서, 상기 제 1 인접 워드라인(WL<j>)과 상기 제 2 인접 워드라인(WL<j+1>)은, 도 3을 통해 확인할 수 있는 메모리 셀 블록(19) 내의 셀 트랜지스터 배치에 있어서, 상기 소스라인(SL<i>)의 양쪽에 배치되는 워드라인을 이르는 표현이다. 도 3을 보면, 소스라인(SL)은 워드라인(WL)의 개수의 1/2만큼만 구비되는 것을 알 수 있고, 도 5를 통해, 상기 소스라인(SL<i>)은 인접한 두 개의 워드라인(WL<j>, WL<j+1>)이 활성화될 때에만 활성화될 수 있다는 것을 알 수 있다.Here, the first adjacent word line WL <j> and the second adjacent word line WL <j + 1> may be arranged in a cell transistor arrangement in the
한편, 상기 액티브 소스 전압(Vsac) 및 상기 홀드 소스 전압(Vshd)의 레벨은 상기 셀 트랜지스터의 특성에 따라 가변될 수 있으나, 바람직하게는 각각 2.5V, 0V이다.Meanwhile, the levels of the active source voltage Vsac and the hold source voltage Vshd may vary according to characteristics of the cell transistor, but are preferably 2.5V and 0V, respectively.
상술한 구성에 의해, 상기 소스라인 활성화 신호(slact)는 상기 제 1 인접 워드라인(WL<j>)과 상기 제 2 인접 워드라인(WL<j+1>)이 활성화될 때에만 활성화될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 홀드 모드 신호(hdmd2)는 상기 로우 라이트 지시 신 호(wt_r)와 상기 로우 리드 지시 신호(rd_r)가 모두 디스에이블 되는 경우에 인에이블 된다.By the above-described configuration, the source line activation signal slact may be activated only when the first adjacent word line WL <j> and the second adjacent word line WL <j + 1> are activated. have. The second hold mode signal hdmd2 is enabled when both the low write instruction signal wt_r and the low read instruction signal rd_r are disabled.
따라서, 상기 소스라인 활성화 신호(slact)가 인에이블 되고, 액티브 동작 모드, 즉 라이트 동작 모드와 리드 동작 모드가 실시되면, 상기 소스라인(SL<i>)에는 상기 액티브 소스 전압(Vsac)이 공급된다. 반면에, 상기 소스라인 활성화 신호(slact)가 인에이블 되고, 홀드 동작 모드가 실시되면, 상기 소스라인(SL<i>)에는 상기 홀드 소스 전압(Vshd)이 공급된다.Accordingly, when the source line activation signal slact is enabled and an active operation mode, that is, a write operation mode and a read operation mode is performed, the active source voltage Vsac is supplied to the source line SL <i>. do. On the other hand, when the source line activation signal slact is enabled and the hold operation mode is performed, the hold source voltage Vshd is supplied to the source line SL <i>.
도 6은 도 2에 도시한 비트라인 먹스의 상세 구성도로서, 설명의 편의상 복수 개의 비트라인 중 4개(BL<1:4>)와 연결되는 구성만을 나타낸 것이다. 이에 따라, 상기 컬럼 선택 신호 또한 4개(ys<1:4>)가 도시한 구성에 입력된다.FIG. 6 is a detailed configuration diagram of the bit line mux shown in FIG. 2 and illustrates only a configuration connected to four BL <1: 4> of a plurality of bit lines for convenience of description. Accordingly, four column selection signals (ys <1: 4>) are also input to the configuration shown.
도시한 바와 같이, 상기 비트라인 먹스(18)는, 상기 비트라인 드라이버(16)로부터 구동 데이터(d_drv)를 전달 받고 상기 센스 앰프(15)에 출력 데이터(d_out)를 전송하는 입출력 노드(Nio); 게이트 단에 제 1 컬럼 선택 신호(ys<1>)가 입력되고 제 1 비트라인(BL<1>)과 상기 입출력 노드(Nio) 사이에 배치되는 제 5 트랜지스터(TR5); 게이트 단에 제 2 컬럼 선택 신호(ys<2>)가 입력되고 제 2 비트라인(BL<2>)과 상기 입출력 노드(Nio) 사이에 배치되는 제 6 트랜지스터(TR6); 게이트 단에 제 3 컬럼 선택 신호(ys<3>)가 입력되고 제 3 비트라인(BL<3>)과 상기 입출력 노드(Nio) 사이에 배치되는 제 7 트랜지스터(TR7); 및 게이트 단에 제 4 컬럼 선택 신호(ys<4>)가 입력되고 제 4 비트라인(BL<4>)과 상기 입출력 노드(Nio) 사이에 배치되는 제 8 트랜지스터(TR8);를 포함한다.As illustrated, the
이와 같은 구성에 의해, 상기 비트라인 먹스(18)는 리드 동작 모드, 라이트 동작 모드 및 홀드 동작 모드를 구분하지 않고, 상기 컬럼 어드레스 디코더(17)가 상기 m 비트의 컬럼 어드레스(add_c<1:m>)를 디코딩하여 출력하는 상기 복수 개의 컬럼 선택 신호(ys)의 제어에 따라 복수 개의 비트라인(BL)과 상기 입출력 노드(Nio)를 연결하는 동작을 수행한다. 라이트 동작 모드시에는 상기 센스 앰프(15)가 비활성화되고 상기 비트라인 드라이버(16)가 활성화되므로, 상기 구동 데이터(d_drv)가 어느 하나의 비트라인(BL)을 통해 메모리 셀에 전달될 수 있다. 반면에, 리드 동작 모드시에는 상기 비트라인 드라이버(16)가 비활성화되고 상기 센스 앰프(15)가 활성화되므로, 어느 하나의 메모리 셀로부터 지정된 비트라인(BL)을 통해 출력되는 상기 출력 데이터(d_out)가 상기 센스 앰프(15)를 통해 출력될 수 있다.By such a configuration, the
도 7은 도 2에 도시한 비트라인 드라이버의 상세 구성도로서, 설명의 편의상 일부의 구성만을 나타낸 것이다. 도면에 도시한 구성은 도 6에 도시한 입출력 노드(Nio)에 구동 데이터(d_drv)를 제공하는 회로 구성으로 이해될 수 있다.FIG. 7 is a detailed configuration diagram of the bit line driver shown in FIG. 2 and shows only some components for convenience of description. The configuration shown in the drawing can be understood as a circuit configuration for providing driving data d_drv to the input / output node Ni shown in FIG.
도시한 바와 같이, 상기 비트라인 드라이버(16)는, 데이터 입출력 버스(IOBUS)로부터 전달되는 입력 데이터(d_in)에 응답하여 제 1 라이트 드레인 전압(이하, 로우 레벨 라이트 전압(Vwl)) 또는 제 2 라이트 드레인 전압(이하, 하이 레벨 라이트 전압(Vwh))을 선택적으로 출력하는 제 3 스위칭부(162); 및 상기 컬럼 라이트 지시 신호(wt_c)에 응답하여 상기 제 3 스위칭부(162)의 출력 신호를 상기 구동 데이터(d_drv<i>)로서 출력하는 데이터 출력부(164);를 포함한다.As illustrated, the
상기 제 3 스위칭부(162)는, 상기 입력 데이터(d_in)를 입력 받는 제 6 인버터(IV6); 상기 데이터 입력 제어 신호(cntdin)와 상기 제 6 인버터(IV6)의 출력 신호에 응답하여 상기 로우 레벨 라이트 전압(Vwl)을 통과시키는 제 4 패스게이트(PG4); 및 상기 데이터 입력 제어 신호(cntdin)와 상기 제 6 인버터(IV6)의 출력 신호에 응답하여 상기 하이 레벨 라이트 전압(Vwh)을 통과시키는 제 5 패스게이트(PG5);를 포함한다.The
상기 데이터 출력부(164)는 게이트 단에 상기 컬럼 라이트 지시 신호(wt_c)가 입력되고 드레인 단에 상기 제 3 스위칭부(162)의 출력 신호가 인가되며 소스 단을 통해 상기 구동 데이터(d_drv<i>)를 출력하는 제 9 트랜지스터(TR9);를 포함한다.In the
여기에서, 상기 로우 레벨 라이트 전압(Vwl) 및 상기 하이 레벨 라이트 전압(Vwh)은 상기 구동 데이터(d_drv<i>)가 각각 ‘0’의 논리값을 갖는 데이터를 입력할 때 가져야 하는 레벨의 전압과 그 외의 경우에 가져야 하는 레벨의 전압으로서, 각각의 전위 레벨은 상기 셀 트랜지스터의 특성에 따라 가변될 수 있으나, 바람직하게는 각각 0.5V, 0V이다.Here, the low level write voltage Vwl and the high level write voltage Vwh are voltages of levels that the driving data d_drv <i> should have when inputting data having a logic value of '0', respectively. As the voltage of the level that should be in and other cases, each potential level can vary according to the characteristics of the cell transistor, but is preferably 0.5V and 0V, respectively.
상술한 구성에 의해, 상기 입력 데이터(d_in)의 논리값이 ‘0’일 때 상기 제 3 스위칭부(162)의 상기 제 4 패스게이트(PG4)가 턴 온(Turn On) 되므로, 상기 로우 레벨 라이트 전압(Vwl)이 상기 데이터 출력부(164)에 전달된다. 반면에, 상기 입력 데이터(d_in)의 논리값이 ‘1’이면 상기 제 3 스위칭부(162)의 상기 제 5 패스게이트(PG5)가 턴 온 되므로, 상기 하이 레벨 라이트 전압(Vwh)이 상기 데이터 출력부(164)에 전달된다.According to the above-described configuration, when the logic value of the input data d_in is '0', the fourth passgate PG4 of the
상기 데이터 출력부(164)의 상기 제 9 트랜지스터(TR9)는 상기 컬럼 라이트 지시 신호(wt_c)가 인에이블 될 때에만, 상기 제 3 스위칭부(162)로부터 전달되는 신호를 상기 구동 데이터(d_drv<i>)로서 출력한다. 결과적으로, 상기 구동 데이터(d_drv<i>)는 라이트 동작 모드시에만 유의미한 값을 가지며, 상기 입력 데이터(d_in)의 논리값에 대응되는 전압 레벨을 갖게 된다.The ninth transistor TR9 of the
상술한 바와 같이, 본 발명의 반도체 메모리 장치는 FBC 기술을 구현한 트랜지스터를 이용하여 메모리 셀 블록을 구현할 수 있다. 이를 위해, 메모리 셀 블록의 복수 개의 셀 트랜지스터의 게이트에 연결되는 복수 개의 워드라인, 소스에 연결되는 복수 개의 소스라인 및 드레인에 연결되는 복수 개의 비트라인을 구비하고, 각각의 동작 모드에 따라 설정된 전압을 인가한다. 이와 같은 구성에 의해 FBC를 구현한 셀 트랜지스터들은 각각 리드 동작과 라이트 동작시 입력되는 데이터의 논리값 및 홀드 동작을 구분하여, 각각의 동작 모드에 따른 동작을 수행할 수 있다. 이처럼, FBC 기술을 이용한 메모리 셀을 구현함으로써, 메모리 코어 영역의 점유 면적을 획기적으로 감소시킬 수 있고, 반도체 메모리 장치의 집적도를 현저히 향상시킬 수 있다.As described above, the semiconductor memory device of the present invention may implement a memory cell block using a transistor implementing FBC technology. To this end, a plurality of word lines connected to gates of a plurality of cell transistors of a memory cell block, a plurality of source lines connected to a source, and a plurality of bit lines connected to a drain are provided, and a voltage set according to each operation mode. Is applied. With this configuration, the cell transistors implementing the FBC can perform operations according to respective operation modes by dividing logic values and hold operations of data input during read and write operations. As such, by implementing the memory cell using the FBC technology, the occupied area of the memory core region can be significantly reduced, and the integration degree of the semiconductor memory device can be significantly improved.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예 시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As such, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, the embodiments described above are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
도 1은 FBC를 구현하는 트랜지스터의 단면도,1 is a cross-sectional view of a transistor implementing FBC,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 메모리 코어 영역의 구성을 나타낸 블록도,2 is a block diagram showing a configuration of a memory core region of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention;
도 3은 도 2에 도시한 메모리 셀 블록의 상세 구성도,3 is a detailed configuration diagram of the memory cell block shown in FIG. 2;
도 4는 도 2에 도시한 워드라인 드라이버의 상세 구성도,4 is a detailed configuration diagram of the word line driver shown in FIG. 2;
도 5는 도 2에 도시한 소스라인 드라이버의 상세 구성도,5 is a detailed configuration diagram of the source line driver shown in FIG. 2;
도 6은 도 2에 도시한 비트라인 먹스의 상세 구성도,6 is a detailed block diagram of the bit line mux shown in FIG.
도 7은 도 2에 도시한 비트라인 드라이버의 상세 구성도이다.FIG. 7 is a detailed configuration diagram of the bit line driver shown in FIG. 2.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 로우 커맨드 제어 수단 11 : 로우 어드레스 디코더10: row command control means 11: row address decoder
12 : 워드라인 드라이버 13 : 소스라인 드라이버12: word line driver 13: source line driver
14 : 컬럼 커맨드 제어 수단 16 : 비트라인 드라이버14 column command control means 16 bit line driver
17 : 컬럼 어드레스 디코더 19 : 메모리 셀 블록17: column address decoder 19: memory cell block
Claims (21)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020080043656A KR100920844B1 (en) | 2008-05-09 | 2008-05-09 | Semiconductor memory apparatus |
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KR1020080043656A KR100920844B1 (en) | 2008-05-09 | 2008-05-09 | Semiconductor memory apparatus |
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Family Applications (1)
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KR1020080043656A KR100920844B1 (en) | 2008-05-09 | 2008-05-09 | Semiconductor memory apparatus |
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Citations (4)
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- 2008-05-09 KR KR1020080043656A patent/KR100920844B1/en not_active IP Right Cessation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |