KR100960931B1 - Phase change random access memory and layout method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상 변화 메모리 장치에 관한 것으로서, 셀 어레이 영역 내에 비트라인들과 이들에 교차하는 글로벌 워드라인들 간의 교차점에서 상기 각 글로벌 워드라인에 전기적으로 연결되는 제 1 액티브 영역과 상기 비트라인들 사이에 형성되는 상 변화 메모리 셀들을 각각 포함하며, 상기 비트라인들 중 어느 하나로 제 1 전압이 공급되고 이에 교차하는 상기 글로벌 워드라인으로 상기 제 1 전압 레벨보다 낮은 레벨의 제 2 전압이 공급될 때 이들에 연결되는 메모리 셀의 상 변화가 이루어지는 복수의 메모리 셀 스트링; 및 상기 셀 어레이 영역 내에 상기 제 1 전압 이상의 레벨을 갖는 제 3 전압이 공급되는 더미 라인에 전기적으로 연결되는 제 2 액티브 영역과 상기 비트라인들 사이에 각각 형성되고 상기 메모리 셀들과 동일한 상 변화 구조를 갖는 복수의 더미 셀을 각각 포함하는 하나 이상의 더미 셀 스트링;을 포함하며, 상기 더미 라인을 통해 공급되는 상기 제 3 전압에 의해 상기 더미 셀 스트링이 턴 오프 상태로 유지됨을 특징으로 한다.

Figure R1020080023042

The present invention relates to a phase change memory device, comprising: a first active region electrically connected to each of the global word lines at an intersection point between bit lines in a cell array region and global word lines crossing the bit lines and the bit lines. Each of the phase change memory cells formed in a second voltage supply circuit, wherein a first voltage is supplied to any one of the bit lines, and a second voltage having a level lower than the first voltage level is supplied to the global word line crossing the bit line. A plurality of memory cell strings in which a phase change of a memory cell connected to the plurality is performed; And a phase change structure identical to that of the memory cells, each formed between the bit lines and the second active region electrically connected to a dummy line to which a third voltage having a level equal to or greater than the first voltage is supplied in the cell array region. And one or more dummy cell strings each including a plurality of dummy cells having a plurality of dummy cells, wherein the dummy cell strings are turned off by the third voltage supplied through the dummy lines.

Figure R1020080023042

Description

상 변화 메모리 장치 및 그의 레이아웃 방법{PHASE CHANGE RANDOM ACCESS MEMORY AND LAYOUT METHOD OF THE SAME}Phase change memory device and its layout method {PHASE CHANGE RANDOM ACCESS MEMORY AND LAYOUT METHOD OF THE SAME}

본 발명은 상 변화 메모리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 더미 셀들을 포함하는 상 변화 메모리 장치 및 그의 레이아웃 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a phase change memory device, and more particularly, to a phase change memory device including dummy cells and a layout method thereof.

일반적으로, 상 변화 메모리 장치(Phase change Random Access Memory : PRAM)의 메모리 셀 구성시 셀 어레이는 선택적 에피택셜 성장(Selective Epitaxial Growth)되어 형성된 다이오드들을 포함하는 메모리 셀 스트링(Memory Cell String)의 반복 배치로 구성될 수 있다.In general, in a memory cell configuration of a phase change random access memory (PRAM), a cell array is repeatedly arranged of a memory cell string including diodes formed by selective epitaxial growth. It can be configured as.

즉, 하나의 셀 어레이에는 글로벌 워드라인 방향으로 8비트 메모리 셀 스트링이 배치될 수 있고, 비트라인 방향으로는 8비트 메모리 셀 스트링과 함께 글로벌 로오 디코더(Global X-decoder)에 연결되는 글로벌 로오 디코딩 라인이 배치될 수 있다.That is, an 8-bit memory cell string may be arranged in one cell array in the global word line direction, and a global row decoding connected to the global X-decoder together with the 8-bit memory cell string in the bit line direction. Lines can be arranged.

여기서, 상기 글로벌 로오 디코딩 라인은 셀 어레이와 셀 어레이 사이에 위치한 로컬 스위치 트랜지스터의 게이트에 인가되는 바이어스 전달 목적으로 사용되므로, 셀 어레이 내에 배치되는 메모리 셀들과 연결되지 않는다. 그리고, 메모리 셀과 유사한 공정 조건을 만들기 위해 상기 글로벌 로오 디코딩 라인 하부에는 더미 셀이 형성된다.Here, the global row decoding line is used for the bias transfer purpose applied to the gate of the local switch transistor located between the cell array and the cell array, and thus is not connected to the memory cells disposed in the cell array. In addition, a dummy cell is formed under the global row decoding line to create a process condition similar to that of the memory cell.

이를 도 1을 참조하여 상세히 살펴보면, 글로벌 로오 디코딩 라인(10)은 비트라인(BL0~BL7)의 상부 레이어, 즉, 글로벌 워드라인과 동일 레이어에 형성되므로, 그 하부에는 메모리 셀과 유사한 조건을 만들기 위해 8비트 메모리 셀 스트링과 동일한 구조의 더미 셀 스트링(12)이 형성될 수 있다. 여기서, 글로벌 로오 디코딩 라인(10)은 글로벌 로오 디코더에서 출력되는 글로벌 워드라인을 선택하기 위한 신호를 전달하는 라인을 의미한다.Referring to FIG. 1, the global row decoding line 10 is formed on the upper layer of the bit lines BL0 to BL7, that is, on the same layer as the global word line, thereby creating a condition similar to that of a memory cell. For this purpose, a dummy cell string 12 having the same structure as an 8-bit memory cell string may be formed. Here, the global row decoding line 10 refers to a line for transmitting a signal for selecting a global word line output from the global row decoder.

그리고, 글로벌 로오 디코딩 라인(10)과 더미 셀 스트링(12) 간의 전기적 연결을 차단하기 위해 도 1의 점선 원(18)과 같이 더미 셀 스트링(12) 하부의 더미 액티브 영역(14)과 글로벌 로오 디코딩 라인(10) 간을 전기적으로 연결하는 비아(Via)가 형성되지 않는다. 아울러, 더미 액티브 영역(14)은 접지 VSS 상태로 둔다.In order to block the electrical connection between the global row decoding line 10 and the dummy cell string 12, the dummy active region 14 and the global row under the dummy cell string 12, as shown by the dotted circle 18 of FIG. Vias that electrically connect between the decoding lines 10 are not formed. In addition, the dummy active region 14 is left at the ground VSS state.

하지만, 더미 셀 스트링(12)도 다른 메모리 셀과 마찬가지로 비트라인(BL0~BL7)과 각각 전기적으로 연결된 구조이므로, 하나의 비트라인(예컨대, BL5)이 선택되었을 때 선택된 비트라인(BL5)에 전기적으로 연결되는 더미 셀(13)을 통해 더미 액티브 영역(14)으로 전류 Ipara가 흐를 수 있는 문제점이 있다.However, since the dummy cell string 12 is also electrically connected to the bit lines BL0 to BL7 like other memory cells, the dummy cell string 12 may be electrically connected to the selected bit line BL5 when one bit line (eg, BL5) is selected. The current Ipara may flow through the dummy cell 13 connected to the dummy active region 14.

즉, 하나의 비트라인(BL5)이 선택된 경우, 선택된 비트라인(BL5)으로 소정 전압(일반적으로, 승압 전압 VPP)이 공급되어 메모리 셀에 데이터가 액세스된다. 이때, 글로벌 로오 디코딩 라인(10)의 하부 더미 액티브 영역(14)은 접지 VSS 상태 이므로, 선택된 비트라인(BL5)과 연결된 더미 셀(13)을 통해 비트라인(BL5)에서 하부 더미 액티브 영역(14)으로 전류 Ipara가 흐르게 된다.That is, when one bit line BL5 is selected, a predetermined voltage (generally, a boosted voltage VPP) is supplied to the selected bit line BL5 to access data to the memory cell. In this case, since the lower dummy active region 14 of the global row decoding line 10 is in the ground VSS state, the lower dummy active region 14 in the bit line BL5 through the dummy cell 13 connected to the selected bit line BL5. Current Ipara flows.

이러한 더미 셀(13)을 통한 기생 전류 Ipara는 메모리 셀의 상 변화에 따른 데이터 상태에 영향을 줄 수 있으며, 그에 따라, 상기 데이터를 감지 및 증폭하는 감지 증폭기(도시되지 않음)의 오동작이 발생하여 데이터의 '1'과 '0'을 구분하는데 어려움이 있을 수 있는 문제점이 있다.The parasitic current Ipara through the dummy cell 13 may affect the data state according to the phase change of the memory cell. Accordingly, a malfunction of a sense amplifier (not shown) that senses and amplifies the data may occur. There is a problem that may be difficult to distinguish the '1' and '0' of the data.

본 발명은 셀 어레이 내의 더미 셀에서 발생하는 기생 전류로 인한 데이터 액세스 오류를 방지할 수 있는 상 변화 메모리 장치를 제공한다.The present invention provides a phase change memory device capable of preventing data access errors due to parasitic currents occurring in dummy cells in a cell array.

본 발명의 일면에 따른 상 변화 메모리 장치는, 셀 어레이 영역 내에 비트라인들과 이들에 교차하는 글로벌 워드라인들 간의 교차점에서 상기 각 글로벌 워드라인에 전기적으로 연결되는 제 1 액티브 영역과 상기 비트라인들 사이에 형성되는 상 변화 메모리 셀들을 각각 포함하며, 상기 비트라인들 중 어느 하나로 제 1 전압이 공급되고 이에 교차하는 상기 글로벌 워드라인으로 상기 제 1 전압 레벨보다 낮은 레벨의 제 2 전압이 공급될 때 이들에 연결되는 메모리 셀의 상 변화가 이루어지는 복수의 메모리 셀 스트링; 및 상기 셀 어레이 영역 내에 상기 제 1 전압 이상의 레벨을 갖는 제 3 전압이 공급되는 더미 라인에 전기적으로 연결되는 제 2 액티브 영역과 상기 비트라인들 사이에 각각 형성되고 상기 메모리 셀들과 동일한 상 변화 구조를 갖는 복수의 더미 셀을 각각 포함하는 하나 이상의 더미 셀 스트링;을 포함함을 특징으로 한다.A phase change memory device according to an aspect of the present invention includes a first active region and the bit lines electrically connected to each of the global word lines at an intersection point between bit lines in a cell array region and global word lines crossing them. Each of the phase change memory cells formed therebetween, when a first voltage is supplied to any one of the bit lines and a second voltage having a level lower than the first voltage level is supplied to the global word line crossing the bit line. A plurality of memory cell strings in which phase changes of the memory cells connected thereto are made; And a phase change structure identical to that of the memory cells, each formed between the bit lines and the second active region electrically connected to a dummy line to which a third voltage having a level equal to or greater than the first voltage is supplied in the cell array region. And one or more dummy cell strings each including a plurality of dummy cells having a plurality of dummy cells.

여기서, 상기 제 1 전압은 외부 전원 전압보다 높은 레벨을 갖는 승압 전압이고, 상기 제 2 전압은 접지 전압이며, 상기 제 3 전압은 상기 승압 전압 이상의 레벨을 갖는 전압임이 바람직하다.Here, the first voltage is a boosted voltage having a level higher than an external power supply voltage, the second voltage is a ground voltage, and the third voltage is a voltage having a level higher than or equal to the boosted voltage.

상기 구성에서, 상기 각 메모리 셀은 상기 제 1 액티브 영역과 상기 비트라 인 사이에 각각 전기적으로 연결되는 스위칭 소자와 상 변화 저항체를 포함하며, 상기 각 더미 셀은 상기 제 2 액티브 영역과 상기 비트라인 사이에 전기적으로 연결되는 더미 스위칭 소자와 더미 상 변화 저항체를 포함함이 바람직하다. 여기서, 상기 각 스위칭 소자는 상기 제 1 액티브 영역에 전기적으로 연결되는 캐소드 단자와 상기 각 상 변화 저항체에 전기적으로 연결되는 애노드 단자를 갖는 다이오드를 포함하며, 상기 각 더미 스위칭 소자는 상기 제 2 액티브 영역에 전기적으로 연결되는 캐소드 단자와 상기 각 더미 상 변화 저항체에 전기적으로 연결되는 애노드 단자를 갖는 더미 다이오드를 포함함이 바람직하다.In the above configuration, each of the memory cells includes a switching element and a phase change resistor electrically connected between the first active region and the bit line, respectively, wherein each dummy cell includes the second active region and the bit line. It is preferable to include a dummy switching element and a dummy phase change resistor electrically connected therebetween. Here, each switching element includes a diode having a cathode terminal electrically connected to the first active region and an anode terminal electrically connected to each of the phase change resistors, wherein each dummy switching element includes the second active region. And a dummy diode having a cathode terminal electrically connected to the anode terminal and an anode terminal electrically connected to each of the dummy phase change resistors.

그리고, 상기 각 더미 셀 스트링은 상기 셀 어레이 영역 내에 상기 글로벌 워드라인들과 평행하게 배치되는 글로벌 로오 디코딩 라인 하부의 상기 제 2 액티브 영역에 형성되며, 상기 글로벌 로오 디코딩 라인과 상기 제 2 액티브 영역 간은 전기적으로 차단됨이 바람직하다.Each dummy cell string is formed in the second active region below the global row decoding line disposed in parallel to the global word lines in the cell array region, and between the global row decoding line and the second active region. Is preferably electrically blocked.

또한, 상기 더미 라인은 상기 제 2 액티브 영역에서 상기 더미 셀 어레이의 외측 부분에 형성되는 비아를 통해 상기 제 2 액티브 영역에 전기적으로 연결됨이 바람직하며, 상기 더미 라인은 상기 글로벌 워드라인들보다 하부 레이어에 형성됨이 바람직하다.In addition, the dummy line may be electrically connected to the second active area through vias formed in an outer portion of the dummy cell array in the second active area, and the dummy line is a lower layer than the global word lines. It is preferably formed in.

본 발명의 다른 일면에 따른 상 변화 메모리 장치는, 비트라인들과 이들에 교차하는 글로벌 워드라인들 간의 교차점에 각각 형성되어 상기 각 비트라인의 전위가 이에 교차하는 상기 각 글로벌 워드라인의 전위보다 높을 때 상 변화가 이루어져 데이터를 액세스하는 복수의 메모리 셀과, 더미 라인에 전기적으로 연결되는 더미 액티브 영역과 상기 비트라인들 사이에 각각 형성되어 상기 각 비트라인의 전위가 상기 더미 액티브 영역의 전위보다 높을 때 상 변화가 이루어지는 복수의 더미 셀을 포함하는 셀 어레이; 및 데이터 액세스시 상기 복수의 글로벌 워드라인 중 어느 하나를 선택하여 상기 선택된 글로벌 워드라인으로 제 1 전압을 공급하고, 상기 데이터 액세스시 상기 복수의 비트라인 중 어느 하나를 선택하여 상기 선택된 비트라인으로 상기 제 1 전압보다 높은 레벨의 제 2 전압을 공급하며, 상기 더미 라인으로 상기 제 2 전압 레벨 이상의 제 3 전압을 공급하는 셀 어레이 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a phase change memory device may be formed at an intersection point between bit lines and global word lines crossing them so that the potential of each bit line is higher than the potential of each global word line crossing it. When the phase change is made, the plurality of memory cells for accessing data, the dummy active region electrically connected to the dummy line and the bit lines are respectively formed so that the potential of each bit line is higher than the potential of the dummy active region. A cell array including a plurality of dummy cells in which a phase change occurs; And select one of the plurality of global word lines during data access to supply a first voltage to the selected global word line, and select one of the plurality of bit lines during data access to the selected bit line. And a cell array controller supplying a second voltage having a level higher than a first voltage and supplying a third voltage equal to or greater than the second voltage level to the dummy line.

여기서, 상기 제 1 전압은 접지 전압이고, 상기 제 2 전압은 외부 전원 전압보다 높은 레벨을 갖는 승압 전압이며, 상기 제 3 전압은 상기 승압 전압 이상의 레벨을 갖는 전압임이 바람직하다.The first voltage may be a ground voltage, the second voltage may be a boosted voltage having a level higher than an external power supply voltage, and the third voltage may be a voltage having a level higher than or equal to the boosted voltage.

상기 구성에서, 상기 복수의 더미 셀의 상부에는 글로벌 워드라인들을 선택하기 위한 글로벌 로오 디코딩 라인이 형성되며, 상기 글로벌 로오 디코딩 라인과 상기 더미 액티브 영역 간은 전기적으로 차단됨이 바람직하다.In the above configuration, a global row decoding line for selecting global word lines is formed on the plurality of dummy cells, and the global row decoding line and the dummy active region are electrically blocked.

그리고, 상기 각 메모리 셀은 상기 각 글로벌 워드라인과 상기 각 비트라인 사이에 전기적으로 연결되는 스위칭 소자와 상 변화 저항체를 포함하며, 상기 각 더미 셀 은 상기 더미 액티브 영역과 상기 각 비트라인 사이에 전기적으로 연결되는 더미 스위칭 소자와 더미 상 변화 저항체를 포함함이 바람직하다. 여기서, 상기 각 스위칭 소자는 상기 각 글로벌 워드라인에 전기적으로 연결되는 캐소드 단자와 상기 각 상 변화 저항체에 전기적으로 연결되는 애노드 단자를 갖는 다이오드를 포함하며, 상기 각 더미 스위칭 소자는 상기 더미 액티브 영역에 전기적으로 연결되는 캐소드 단자와 상기 각 더미 상 변화 저항체에 전기적으로 연결되는 애노드 단자를 갖는 더미 다이오드를 포함함이 바람직하다.Each of the memory cells includes a switching element and a phase change resistor electrically connected between each of the global word lines and each of the bit lines, and each of the dummy cells is electrically connected between the dummy active region and each of the bit lines. It is preferable to include a dummy switching element and a dummy phase change resistor connected to each other. Here, each switching element includes a diode having a cathode terminal electrically connected to each of the global word lines and an anode terminal electrically connected to each of the phase change resistors, wherein each dummy switching element is connected to the dummy active region. It is preferable to include a dummy diode having a cathode terminal electrically connected to each other and an anode terminal electrically connected to each of the dummy phase change resistors.

본 발명에 따른 상 변화 메모리 장치의 레이아웃 방법은, 셀 어레이 영역 내에 복수의 제 1 액티브 영역과 하나 이상의 제 2 액티브 영역이 형성되고; 상기 각 제 1 액티브 영역에 상 변화 구조를 갖는 복수의 메모리 셀이 형성되고, 상기 각 제 2 액티브 영역에 상기 메모리 셀들과 동일한 상 변화 구조를 갖는 복수의 더미 셀이 형성되며; 상기 각 메모리 셀과 상기 각 더미 셀에 전기적으로 연결되며, 비활성화시 제 1 전압 레벨 상태로 유지되고 활성화시 상기 제 1 전압 레벨보다 높은 제 2 전압 레벨 상태를 갖는 복수의 비트라인이 상기 각 메모리 셀과 상기 각 더미 셀의 상부에 상기 제 1 및 제 2 액티브 영역과 교차하도록 형성되고; 상기 각 제 1 액티브 영역에 전기적으로 연결되며, 비활성화시 상기 제 2 전압 레벨 상태로 유지되고 활성화시 상기 제 1 전압 레벨 상태를 갖는 복수의 글로벌 워드라인이 상기 복수의 비트라인의 상부에 상기 각 제 1 액티브 영역과 오버랩되도록 형성되며; 상기 제 2 액티브 영역에 전기적으로 연결되고 상기 제 2 전압 이상의 레벨을 유지하는 더미 라인이 상기 더미 셀들의 외측에 형성되는 단계들을 포함함을 특징으로 한다.In the layout method of a phase change memory device according to the present invention, a plurality of first active regions and one or more second active regions are formed in a cell array region; A plurality of memory cells having a phase change structure are formed in each of the first active regions, and a plurality of dummy cells having the same phase change structure as the memory cells are formed in each of the second active regions; A plurality of bit lines electrically connected to each of the memory cells and each of the dummy cells, each bit line having a second voltage level state that is maintained at a first voltage level state when inactive and is higher than the first voltage level when activated. And an upper portion of each of the dummy cells to intersect the first and second active regions; A plurality of global wordlines electrically connected to the respective first active regions, the plurality of global wordlines having the first voltage level state when inactive and being maintained at the second voltage level state when inactive; 1 overlapping with the active region; And a dummy line electrically connected to the second active region and maintaining a level above the second voltage, outside the dummy cells.

여기서, 상기 제 1 전압은 접지 전압이고, 상기 제 2 전압은 외부 전원 전압보다 높은 레벨을 갖는 승압 전압이며, 상기 제 3 전압은 상기 승압 전압 이상의 레벨을 갖는 전압임이 바람직하다.The first voltage may be a ground voltage, the second voltage may be a boosted voltage having a level higher than an external power supply voltage, and the third voltage may be a voltage having a level higher than or equal to the boosted voltage.

상기 방법에서, 상기 더미 라인은 상기 제 2 액티브 영역의 상부에서 상기 복수의 비트라인과 동일 레이어에 형성되며, 상기 제 2 액티브 영역과 상기 더미 라인 사이에 비아가 형성되어 상기 비아를 통해 상기 제 2 액티브 영역과 상기 더미 라인 간이 전기적으로 연결됨이 바람직하다.In the method, the dummy line is formed on the same layer as the plurality of bit lines on top of the second active region, and a via is formed between the second active region and the dummy line so that the second line passes through the via. Preferably, the active region and the dummy line are electrically connected to each other.

그리고, 상기 제 2 액티브 영역에서 상기 셀 어레이 영역 외측으로 연장되는 제 3 액티브 영역이 더 형성되고, 상기 더미 라인은 상기 제 3 액티브 영역의 상부에 형성되며, 상기 제 3 액티브 영역과 상기 더미 라인 사이에 비아가 형성되어 상기 비아를 통해 상기 제 2 및 제 3 액티브 영역과 상기 더미 라인이 서로 전기적으로 연결됨이 바람직하다.In addition, a third active region extending from the second active region to the outside of the cell array region is further formed, and the dummy line is formed on the third active region, and between the third active region and the dummy line. The via is formed in the second and third active region and the dummy line is preferably electrically connected to each other through the via.

또한, 상기 각 제 2 액티브 영역과 오버랩되는 상기 복수의 비트라인의 상부에는 상기 복수의 글로벌 워드라인을 선택하기 위한 글로벌 로오 디코딩 라인이 더 형성됨이 바람직하다.In addition, it is preferable that a global row decoding line for selecting the plurality of global word lines is further formed on the plurality of bit lines overlapping each of the second active regions.

아울러, 상기 각 메모리 셀은, 상기 제 1 액티브 영역 상에 형성되는 제 1 N형 반도체와 제 1 P형 반도체를 포함하는 스위칭 소자; 및 상기 제 1 P형 반도체 상부에 형성되어 상기 스위칭 소자에 전기적으로 연결되는 상 변화 저항체;를 포함함이 바람직하다.Each of the memory cells may include a switching element including a first N-type semiconductor and a first P-type semiconductor formed on the first active region; And a phase change resistor formed on the first P-type semiconductor and electrically connected to the switching device.

상기 각 메모리 셀의 구성에 대응하여 상기 각 더미 셀은, 상기 제 2 액티브 영역 상에 형성되는 제 2 N형 반도체와 제 2 P형 반도체를 포함하는 더미 스위칭 소자; 및 상기 제 2 P형 반도체 상부에 형성되어 상기 더미 스위칭 소자에 전기적으로 연결되는 더미 상 변화 저항체;를 포함함이 바람직하다.Each dummy cell may include a dummy switching element including a second N-type semiconductor and a second P-type semiconductor formed on the second active region, corresponding to the configuration of each memory cell; And a dummy phase change resistor formed on the second P-type semiconductor and electrically connected to the dummy switching device.

본 발명은 더미 셀들이 형성되는 더미 액티브 영역에 비트라인 활성화 전압 레벨 이상의 전압을 공급하여 상기 더미 셀들을 항상 턴 오프 상태로 유지시키는 상 변화 메모리 장치를 제공함으로써, 상기 더미 셀들에서 발생하는 기생 전류로 인한 데이터 액세스 오류를 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention provides a phase change memory device for supplying a voltage higher than a bit line activation voltage level to a dummy active region where dummy cells are formed to keep the dummy cells turned off at all times, thereby providing parasitic current generated in the dummy cells. There is an effect that can prevent the data access error caused.

본 발명은 비트라인 활성화시 더미 셀들이 동작하지 않도록 상기 더미 셀들이 형성되는 더미 액티브 영역에 소정 전압을 공급함으로써, 상기 더미 셀에 의한 기생 전류를 제거할 수 있는 상 변화 메모리 장치를 개시한다.The present invention discloses a phase change memory device capable of removing parasitic currents caused by the dummy cells by supplying a predetermined voltage to the dummy active region where the dummy cells are formed so that the dummy cells do not operate when bit lines are activated.

구체적으로, 본 발명에 따른 상 변화 메모리 장치는 복수의 셀 어레이부를 포함하며, 하나의 셀 어레이부는, 도 2에 도시된 바와 같이, 셀 어레이(20)와 셀 어레이 제어부(28)를 포함하여 구성될 수 있다.Specifically, the phase change memory device according to the present invention includes a plurality of cell array units, and one cell array unit includes a cell array 20 and a cell array controller 28 as illustrated in FIG. 2. Can be.

셀 어레이(20)는 복수의 메모리 셀 스트링(22)과 하나 이상의 더미 셀 스트링(24)을 포함한다.The cell array 20 includes a plurality of memory cell strings 22 and one or more dummy cell strings 24.

여기서, 각 메모리 셀 스트링(23)은 셀 어레이(20) 영역 내에 비트라인들(BL0~BL7)과 이들에 교차하는 글로벌 워드라인들(GWL0~GWL7) 간의 교차점에서 각 글로벌 워드라인(GWL0~GWL7)에 전기적으로 연결되는 액티브 영역과 비트라인들(BL0~BL7) 사이에 형성되는 상 변화 메모리 셀들을 각각 포함하며, 비트라인들(BL0~BL7) 중 어느 하나의 전위가 이에 교차하는 글로벌 워드라인(예컨대, GWL0)의 전위보다 높을 때 이들에 연결되는 메모리 셀의 상 변화가 이루어진다.Here, each of the memory cell strings 23 has a global word line GWL0 to GWL7 at an intersection point between the bit lines BL0 to BL7 and the global word lines GWL0 to GWL7 crossing them in the cell array 20 region. Each of the phase change memory cells formed between the active region and bit lines BL0 to BL7 electrically connected to each other), and a global word line having a potential of one of the bit lines BL0 to BL7 intersected therewith. When higher than the potential of (e.g., GWL0), a phase change of the memory cells connected to them occurs.

그리고, 더미 셀 스트링(24)은 더미 라인(DL)에 전기적으로 연결되는 더미 액티브 영역과 비트라인들(BL0~BL7) 사이에 각각 형성되고 상기 메모리 셀들과 동일한 상 변화 구조를 갖는 복수의 더미 셀을 각각 포함한다.The dummy cell strings 24 are formed between the dummy active regions electrically connected to the dummy lines DL and the bit lines BL0 to BL7, respectively, and have a plurality of dummy cells having the same phase change structure as those of the memory cells. Each includes.

상기 구성을 갖는 셀 어레이(20)에서, 하나의 메모리 셀 스트링(23)은 일 예로, 비트라인들(BL0~BL7)에 대응하여 하나의 글로벌 워드라인(예컨대, GWL0)에 8개의 메모리 셀이 연결된 구조를 가질 수 있다. 그리고, 더미 셀 스트링(24)은 셀 어레이(20) 영역 내에서 복수의 메모리 셀(22)에 인접한 더미 액티브 영역, 특히, 글로벌 로오 디코딩 라인(GXDEC) 하부의 더미 액티브 영역에 형성되며, 하나의 글로벌 워드라인(예컨대, GWL0)에 연결되는 메모리 셀들(23)과 동일한 수의 더미 셀들을 포함한다.In the cell array 20 having the above configuration, one memory cell string 23 may include, for example, eight memory cells in one global word line (eg, GWL0) corresponding to the bit lines BL0 to BL7. It may have a connected structure. The dummy cell string 24 is formed in a dummy active area adjacent to the plurality of memory cells 22 in the cell array 20 area, in particular, a dummy active area under the global row decoding line GXDEC. The same number of dummy cells as the memory cells 23 connected to the global word line (eg, GWL0).

셀 어레이 제어부(28)는 데이터 액세스시 복수의 글로벌 워드라인(GWL0~GWL7) 중 어느 하나를 선택하여 상기 선택된 글로벌 워드라인으로 상기 제 1 전압을 공급하고, 상기 데이터 액세스시 복수의 비트라인(BL0~BL7) 중 어느 하나를 선택하여 상기 선택된 비트라인으로 상기 제 2 전압을 공급하며, 더미 라인(DL)을 통하여 복수의 더미 셀(24)이 형성되는 더미 액티브 영역으로 상기 제 2 전압 이상의 레벨을 갖는 상기 제 3 전압을 공급한다. 여기서, 상기 제 1 전압은 접지 전압 VSS이고, 상기 제 2 전압은 외부 전원 전압 VDD보다 높은 레벨을 갖는 승압 전압 VPP이며, 상기 제 3 전압은 승압 전압 VPP 또는 승압 전압 VPP보다 높은 레벨의 전압임이 바람직하다.The cell array controller 28 selects any one of a plurality of global word lines GWL0 to GWL7 during data access to supply the first voltage to the selected global word line, and a plurality of bit lines BL0 during data access. Select one of ˜BL7) to supply the second voltage to the selected bit line, and to raise the level above the second voltage to a dummy active region in which a plurality of dummy cells 24 are formed through the dummy line DL. Supplying the third voltage. Here, the first voltage is a ground voltage VSS, the second voltage is a boosted voltage VPP having a level higher than the external power supply voltage VDD, and the third voltage is a boosted voltage VPP or a voltage higher than the boosted voltage VPP. Do.

이와 같이 셀 어레이(20)의 데이터 액세스를 제어하는 셀 어레이 제어부(28) 는 글로벌 워드라인들(GWL0~GWL7)의 활성화를 제어하는 복수의 제 1 스위칭 소자와, 비트라인들(BL0~BL7)의 활성화를 제어하는 복수의 제 2 스위칭 소자를 포함하여 구성될 수 있다.As such, the cell array controller 28 that controls data access of the cell array 20 includes a plurality of first switching elements that control activation of the global word lines GWL0 to GWL7, and bit lines BL0 to BL7. It may be configured to include a plurality of second switching elements for controlling the activation of.

여기서, 상기 각 제 1 스위칭 소자는 MOS 트랜지스터(M1)로 구성될 수 있으며, 각 MOS 트랜지스터(M1)의 게이트는 글로벌 로오 디코딩 라인(GXDEC)에 공통으로 연결된다. 그리고, 각 MOS 트랜지스터(M1)의 일단은 각 글로벌 워드라인(GWL0~GWL7)과 연결되고, 각 MOS 트랜지스터(M1)의 타단에는 커맨드와 로오 어드레스 정보에 따라 선택적으로 승압 전압 VPP 또는 접지 전압 VSS이 공급된다.Here, each of the first switching elements may be configured by a MOS transistor M1, and a gate of each MOS transistor M1 is commonly connected to the global row decoding line GXDEC. One end of each of the MOS transistors M1 is connected to each of the global word lines GWL0 to GWL7, and the other end of each of the MOS transistors M1 optionally has a boost voltage VPP or a ground voltage VSS depending on the command and row address information. Supplied.

이러한 MOS 트랜지스터들(M1)은 글로벌 로오 디코딩 라인(GXDEC)을 통해 글로벌 로오 디코딩 신호가 전달될 때 인에이블되어 글로벌 워드라인들(GWL0~GWL7)로 승압 전압 VPP 또는 접지 전압 VSS를 공급하며, 특히, 상기 로오 어드레스 정보에 따라 선택된 글로벌 워드라인(예컨대, GWL0)으로 접지 전압 VSS를 공급하고, 나머지 글로벌 워드라인(GWL1~GWL7)으로 승압 전압 VPP을 공급한다.These MOS transistors M1 are enabled when the global row decoding signal is transmitted through the global row decoding line GXDEC to supply a boosted voltage VPP or ground voltage VSS to the global word lines GWL0 to GWL7, in particular. The ground voltage VSS is supplied to the selected global word line (eg, GWL0) according to the row address information, and the boosted voltage VPP is supplied to the remaining global word lines GWL1 to GWL7.

그리고, 각 비트라인(BL0~BL7)의 활성화를 제어하는 상기 각 제 2 스위칭 소자는 MOS 트랜지스터(M2)로 구성될 수 있으며, 각 MOS 트랜지스터(M2)의 게이트에는 커맨드와 컬럼 어드레스 정보에 따라 인에이블되는 선택 신호들이 입력된다. 그리고, 각 MOS 트랜지스터(M2)의 일단은 각 비트라인(BL0~BL7)과 연결되고, 각 MOS 트랜지스터(M2)의 타단은 글로벌 비트라인(GBL)에 공통으로 연결된다.Each of the second switching elements for controlling activation of each of the bit lines BL0 to BL7 may be configured by a MOS transistor M2, and gates of the respective MOS transistors M2 may be formed according to command and column address information. Selection signals that are enabled are input. One end of each MOS transistor M2 is connected to each bit line BL0 to BL7, and the other end of each MOS transistor M2 is commonly connected to the global bit line GBL.

이러한 MOS 트랜지스터들(M2)은 글로벌 비트라인(GBL)을 통하여 승압 전압 VPP가 공급되고 상기 선택 신호들 중 어느 하나가 인에이블될 때, 상기 인에이블된 선택 신호에 대응되는 비트라인(예컨대, BL0)으로 승압 전압 VPP를 공급한다.These MOS transistors M2 are provided with a bit line corresponding to the enabled selection signal when the boosted voltage VPP is supplied through the global bit line GBL and one of the selection signals is enabled. To boost voltage VPP.

이와 같이, 본 발명에 따른 상 변화 메모리 장치는 셀 어레이(20) 내에 복수의 메모리 셀(22)과 복수의 더미 셀(24)을 구비하며, 각 메모리 셀(22)은 각 글로벌 워드라인(GWL0~GWL7)과 각 비트라인(BL0~BL7) 간의 전위차에 따라 선택적으로 상 변화가 이루어져 데이터를 액세스한다.As described above, the phase change memory device according to the present invention includes a plurality of memory cells 22 and a plurality of dummy cells 24 in the cell array 20, each memory cell 22 having a global word line GWL0. The phase change is selectively performed according to the potential difference between the ~ GWL7) and each of the bit lines BL0 to BL7 to access data.

그리고, 각 더미 셀(24)은 각 메모리 셀(22)과 동일한 상 변화 구조로 형성되며, 더미 셀들(24)이 형성되는 더미 액티브 영역은 더미 라인(DL)을 통하여 글로벌 워드라인들(GWL0~GWL7)을 제외한 공간, 예컨대, 글로벌 로오 디코딩 라인(GXDEC) 하부에 배치되어 활성화된 비트라인 전위 이상의 레벨을 갖는 전압을 공급받는다.Each dummy cell 24 is formed in the same phase change structure as each memory cell 22, and the dummy active region in which the dummy cells 24 are formed is connected to the global word lines GWL0 to DWL through the dummy line DL. A space other than GWL7), for example, is disposed below the global row decoding line GXDEC to receive a voltage having a level equal to or higher than the activated bit line potential.

이러한 메모리 셀들(22)과 더미 셀들(24)의 구조를 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 살펴보면 아래와 같다.The structures of the memory cells 22 and the dummy cells 24 will be described below in detail with reference to FIGS. 3 and 4.

우선, 복수의 메모리 셀(22) 중 글로벌 워드라인(GWL0)에 연결되는 메모리 셀 스트링(23)의 구조를 도 3을 참조하여 살펴보면, 액티브 영역(30)이 정의되고, 액티브 영역(30) 상에 복수의 스위칭 소자(31)가 형성된다. 여기서, 스위칭 소자(31)는 액티브 영역(30) 상에 선택적 에피택셜 성장되어 형성된 다이오드를 포함하며, 상기 다이오드를 구성하는 N형 반도체(31a), 즉, 상기 다이오드의 캐소드 단자는 액티브 영역(30)에 전기적으로 연결되고, 상기 다이오드를 구성하는 P형 반도체(31b), 즉, 상기 다이오드의 애노드 단자는 상술할 하부 전극 컨택(32)을 통해 상 변화 저항체(33)에 전기적으로 연결된다.First, referring to FIG. 3, the structure of the memory cell string 23 connected to the global word line GWL0 among the plurality of memory cells 22 is defined as the active region 30 and is formed on the active region 30. A plurality of switching elements 31 is formed in the. Here, the switching element 31 includes a diode formed by selectively epitaxially growing on the active region 30, and the N-type semiconductor 31a constituting the diode, that is, the cathode terminal of the diode is the active region 30. The P-type semiconductor 31b constituting the diode, that is, the anode terminal of the diode is electrically connected to the phase change resistor 33 through the lower electrode contact 32 described above.

각 스위칭 소자(31)의 P형 반도체(31b) 상에 하부 전극 컨택(32)이 형성되고, 각 하부 전극 컨택(32) 상에는 상 변화 저항체(33)가 형성된다. 즉, 스위칭 소자(31)는 하부 전극 컨택(32)을 통하여 상 변화 저항체(33)에 전기적으로 연결된다. 여기서, 상 변화 저항체(33)는 상 변화 막(33a)과 상부 전극(33b)으로 구성될 수 있으며, 하부 전극(도시되지 않음)을 더 포함할 수도 있다.The lower electrode contact 32 is formed on the P-type semiconductor 31b of each switching element 31, and the phase change resistor 33 is formed on each lower electrode contact 32. That is, the switching element 31 is electrically connected to the phase change resistor 33 through the lower electrode contact 32. Here, the phase change resistor 33 may be composed of the phase change film 33a and the upper electrode 33b, and may further include a lower electrode (not shown).

그리고, 각 상 변화 저항체(33)의 상부 전극(33b) 상에 상부 전극 컨택(34)이 형성되고, 각 상부 전극 컨택(34) 상에는 비트라인(BL0~BL7)이 형성된다. 즉, 상 변화 저항체(33)는 상부 전극 컨택(34)을 통하여 비트라인(예컨대, BL0)에 전기적으로 연결된다.An upper electrode contact 34 is formed on the upper electrode 33b of each phase change resistor 33, and bit lines BL0 to BL7 are formed on each upper electrode contact 34. That is, the phase change resistor 33 is electrically connected to the bit line (eg, BL0) through the upper electrode contact 34.

한편, 액티브 영역(30)에서 메모리 셀 스트링(23)이 형성된 영역의 외측에는 비아(35,36)가 2층으로 형성되고, 상부 비아(36) 상에는 글로벌 워드라인(GWL0)이 형성된다. 즉, 액티브 영역(30)은 하부 비아(35)와 상부 비아(36)를 통하여 글로벌 워드라인(GWL0)에 전기적으로 연결된다.In the active region 30, two vias 35 and 36 are formed outside the region where the memory cell string 23 is formed, and a global word line GWL0 is formed on the upper via 36. In other words, the active region 30 is electrically connected to the global word line GWL0 through the lower via 35 and the upper via 36.

상기 구조에서, 데이터 액세스 동작이 수행되지 않을 때 글로벌 워드라인(GWL0)은 승압 전압 VPP 레벨로 유지되고, 비트라인들(BL0~BL7)은 접지 전압 VSS 레벨로 유지된다. 따라서, 메모리 셀 스트링(23)의 스위칭 소자(31)를 구성하는 다이오드에는 역방향 바이어스가 형성되어 상 변화 저항체(33)로 전류가 흐르지 않는다.In the above structure, the global word line GWL0 is maintained at the boosted voltage VPP level when the data access operation is not performed, and the bit lines BL0 to BL7 are maintained at the ground voltage VSS level. Therefore, a reverse bias is formed in the diode constituting the switching element 31 of the memory cell string 23 so that current does not flow to the phase change resistor 33.

반면에, 리드 또는 라이트 커맨드 등에 의해 데이터 액세스 동작이 수행될 때 글로벌 워드라인(GWL0)이 활성화되고 비트라인들(BL0~BL7) 중 어느 하나(예컨 대, BL0)가 활성화되는 경우, 글로벌 워드라인(GWL0)에는 접지 전압 VSS가 공급되고, 비트라인(BL0)에는 승압 전압 VPP가 공급된다. 따라서, 메모리 셀 스트링(23)의 스위칭 소자(31)를 구성하는 다이오드에는 순방향 바이어스가 형성되어 상 변화 저항체(33)로 전류가 흐르게 된다.On the other hand, when the global word line GWL0 is activated and any one of the bit lines BL0 to BL7 (for example, BL0) is activated when a data access operation is performed by a read or write command, the global word line The ground voltage VSS is supplied to the GWL0, and the boosted voltage VPP is supplied to the bit line BL0. Therefore, a forward bias is formed in the diode constituting the switching element 31 of the memory cell string 23 so that current flows to the phase change resistor 33.

즉, 글로벌 워드라인(GWL0)과 비트라인(BL0)이 활성화되면, 비트라인(BL0)에서 액티브 영역(30)으로 전류 경로가 형성된다. 상기 전류 경로가 형성됨에 따라, 상 변화 저항체(33)를 구성하는 상 변화 막(33a)의 결정질 상태와 비정질 상태의 저항에 따라 전류량이 변하며, 상기 변화되는 전류량으로 감지 증폭기(도시되지 않음)에서 데이터를 '1'과 '0'으로 구분하게 된다.That is, when the global word line GWL0 and the bit line BL0 are activated, a current path is formed from the bit line BL0 to the active region 30. As the current path is formed, the amount of current varies according to the resistance of the crystalline state and the amorphous state of the phase change film 33a constituting the phase change resistor 33, and the amount of current changes in the sense amplifier (not shown). The data is divided into '1' and '0'.

이때, 활성화되지 않은, 즉, 선택되지 않은 비트 라인(BL1~BL7)에는 모두 접지 전압 VSS가 인가되고, 선택되지 않은 글로벌 워드 라인(GWL1~GWL7)에는 모두 승압 전압 VPP가 인가된다. 따라서, 선택된 비트라인(BL0)과 이에 대응되는 연결되는 선택되지 않은 글로벌 워드 라인(GWL1~GWL7)은 모두 승압 전압 VPP 레벨로 동 전위 ㅍ상태가 되어 전류 패스가 형성되지 않는다. 마찬가지로, 선택되지 않은 비트라인(BL1~BL7)과 이에 대응되는 선택된 글로벌 워드 라인(GWL0)이 모두 접지 전압 VSS 레벨로 동 전위 상태가 되어 전류 패스가 형성되지 않는다.At this time, the ground voltage VSS is applied to all of the bit lines BL1 to BL7 that are not activated, that is, not selected, and the boosted voltage VPP is applied to all the global word lines GWL1 to GWL7 that are not selected. Accordingly, the selected bit line BL0 and the non-selected global word lines GWL1 to GWL7 connected to each other are at the same potential p state at the boosted voltage VPP level so that no current path is formed. Similarly, the non-selected bit lines BL1 to BL7 and the selected global word line GWL0 are all at the same potential at the ground voltage VSS level, so that no current path is formed.

다음, 도 3의 메모리 셀 스트링(23) 구조에 대응되는 더미 셀 스트링(24)의 구조를 도 4를 참조하여 살펴보면, 더미 액티브 영역(40)이 정의되고, 더미 액티브 영역(40) 상에 복수의 더미 스위칭 소자(41)가 형성된다. 여기서, 더미 스위칭 소자(41)는 더미 액티브 영역(40) 상에 선택적 에피택셜 성장되어 형성된 더미 다이 오드를 포함하며, 상기 더미 다이오드를 구성하는 N형 반도체(41a), 즉, 상기 더미 다이오드의 캐소드 단자는 더미 액티브 영역(40)에 전기적으로 연결되고, 상기 더미 다이오드를 구성하는 P형 반도체(41b), 즉, 상기 더미 다이오드의 애노드 단자는 상술할 하부 전극 컨택(42)을 통해 상 변화 저항체(43)에 전기적으로 연결된다.Next, referring to FIG. 4, a structure of the dummy cell string 24 corresponding to the structure of the memory cell string 23 of FIG. 3 is defined, and a plurality of dummy active regions 40 are defined on the dummy active regions 40. A dummy switching element 41 is formed. Here, the dummy switching element 41 includes a dummy diode formed by selective epitaxial growth on the dummy active region 40, and the N-type semiconductor 41a constituting the dummy diode, that is, the cathode of the dummy diode The terminal is electrically connected to the dummy active region 40, and the P-type semiconductor 41b constituting the dummy diode, that is, the anode terminal of the dummy diode is connected to the phase change resistor through the lower electrode contact 42 to be described above. 43) is electrically connected.

각 더미 스위칭 소자(41)의 P형 반도체(41b) 상에 하부 전극 컨택(42)이 형성되고, 각 하부 전극 컨택(42) 상에는 더미 상 변화 저항체(43)가 형성된다. 즉, 스위칭 소자(41)는 하부 전극 컨택(42)을 통하여 더미 상 변화 저항체(43)에 전기적으로 연결된다. 여기서, 더미 상 변화 저항체(43)는 상 변화 막(43a)과 상부 전극(43b)으로 구성될 수 있으며, 메모리 셀의 구조에 대응하여 하부 전극(도시되지 않음)을 더 포함할 수도 있다.A lower electrode contact 42 is formed on the P-type semiconductor 41b of each dummy switching element 41, and a dummy phase change resistor 43 is formed on each lower electrode contact 42. That is, the switching element 41 is electrically connected to the dummy phase change resistor 43 through the lower electrode contact 42. Here, the dummy phase change resistor 43 may be composed of a phase change film 43a and an upper electrode 43b, and may further include a lower electrode (not shown) corresponding to the structure of the memory cell.

그리고, 각 상 변화 저항체(43)의 상부 전극(43b) 상에 상부 전극 컨택(44)이 형성되고, 각 상부 전극 컨택(44) 상에는 비트라인(BL0~BL7)이 형성된다. 즉, 상 변화 저항체(43)는 상부 전극 컨택(44)을 통하여 비트라인(예컨대, BL0)에 전기적으로 연결된다.An upper electrode contact 44 is formed on the upper electrode 43b of each phase change resistor 43, and bit lines BL0 to BL7 are formed on each upper electrode contact 44. That is, the phase change resistor 43 is electrically connected to the bit line (eg, BL0) through the upper electrode contact 44.

한편, 더미 액티브 영역(40)에서 더미 셀 스트링(24)이 형성된 영역의 외측에는 비아(45)가 형성되고, 비아(45)의 상부에는 소정 간격 이격되어 글로벌 로오 디코딩 라인(GXDEC)이 형성된다. 즉, 더미 액티브 영역(40)은 글로벌 로오 디코딩 라인(GXDEC)에 전기적으로 연결되지 않는다.On the other hand, vias 45 are formed outside the region where the dummy cell strings 24 are formed in the dummy active region 40, and global row decoding lines GXDEC are formed on the vias 45 at predetermined intervals. . In other words, the dummy active region 40 is not electrically connected to the global row decoding line GXDEC.

그리고, 도 2의 셀 어레이(20) 영역의 에지에 대응되는 더미 액티브 영역(40)의 에지 상에는 비아(46)가 형성되고, 비아(46) 상에는 승압 전압 VPP 이상 의 레벨을 갖는 전압을 공급받는 더미 라인(DL)이 형성된다. 여기서, 더미 라인(DL)은 더미 액티브 영역(40)에서 더미 셀 스트링(24)이 형성된 영역을 제외한 어느 영역의 상부에도 형성될 수 있다. 또한, 더미 액티브 영역(40)이 셀 어레이(20) 영역의 외측으로 연장되고, 더미 라인(DL)이 상기 연장된 더미 액티브 영역(40)의 상부에 형성될 수도 있다.In addition, a via 46 is formed on the edge of the dummy active region 40 corresponding to the edge of the region of the cell array 20 of FIG. 2, and the via 46 receives a voltage having a level equal to or higher than the boost voltage VPP. The dummy line DL is formed. In this case, the dummy line DL may be formed on the upper portion of the dummy active region 40 except for the region where the dummy cell string 24 is formed. In addition, the dummy active region 40 may extend outside the region of the cell array 20, and a dummy line DL may be formed on the extended dummy active region 40.

상기 구조에서, 데이터 액세스 동작이 수행되지 않을 때 비트라인들(BL0~BL7)은 접지 전압 VSS 레벨로 유지되고, 더미 액티브 영역(40)은 승압 전압 VPP 이상의 레벨로 유지되므로, 더미 셀 스트링(24)의 더미 스위칭 소자(41)를 구성하는 더미 다이오드에는 역방향 바이어스가 형성되어 더미 상 변화 저항체(43)로 전류가 흐르지 않는다.In the above structure, the bit lines BL0 to BL7 are maintained at the ground voltage VSS level when the data access operation is not performed, and the dummy active region 40 is maintained at the level higher than the boosted voltage VPP, so that the dummy cell string 24 The reverse bias is formed in the dummy diode constituting the dummy switching element 41 of Fig. 2) so that no current flows to the dummy phase change resistor 43.

또한, 리드 또는 라이트 커맨드 등에 의해 데이터 액세스 동작이 수행될 때 비트라인들(BL0~BL7) 중 어느 하나(예컨대, BL0)가 활성화되는 경우, 비트라인(BL0)에는 승압 전압 VPP가 공급된다. 따라서, 더미 셀 스트링(24)의 더미 스위칭 소자(41)를 구성하는 더미 다이오드의 양단에 등전위가 형성되거나, 상기 더미 다이오드에 역방향 바이어스가 형성되어 상 변화 저항체(43)로 전류가 흐르지 않는다.In addition, when any one of the bit lines BL0 to BL7 (eg, BL0) is activated when a data access operation is performed by a read or write command, the boosted voltage VPP is supplied to the bit line BL0. Therefore, an equipotential is formed at both ends of the dummy diode constituting the dummy switching element 41 of the dummy cell string 24, or a reverse bias is formed at the dummy diode so that no current flows to the phase change resistor 43.

더미 액티브 영역(40)이 셀 어레이(20) 영역의 외측으로 연장되어 더미 라인(DL)에 전기적으로 연결되는 구조는 도 5와 같은 레이아웃 구조를 가질 수 있다. 도 5에서 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리킨다.A structure in which the dummy active region 40 extends outside the cell array 20 region to be electrically connected to the dummy line DL may have a layout structure as illustrated in FIG. 5. In FIG. 5, the same reference numerals as in the above-described drawing indicate the same members having the same function.

도 5에 도시된 바와 같이, 셀 어레이(20) 내에 메모리 셀 영역(50)과 더미 셀 영역(52)이 정의되고, 메모리 셀 영역(50)에는 복수의 액티브 영역(30)이 글로벌 워드라인(도시되지 않음)에 대응되게 배치된다. 또한, 각 액티브 영역(30)에는 메모리 셀 스트링(23)이 형성되며, 메모리 셀 스트링(23)의 상부에는 복수의 비트라인(BL0~BL7)이 형성된다.As shown in FIG. 5, a memory cell region 50 and a dummy cell region 52 are defined in the cell array 20, and a plurality of active regions 30 are defined in the memory cell region 50. Not shown). In addition, a memory cell string 23 is formed in each active region 30, and a plurality of bit lines BL0 to BL7 are formed on the memory cell string 23.

그리고, 더미 셀 영역(52)에는 글로벌 로오 디코딩 라인(도시되지 않음)에 대응되고 일단이 셀 어레이(20)의 외측으로 연장된 더미 액티브 영역(40)이 배치되며, 셀 어레이(20) 내의 더미 액티브 영역(40)에는 더미 셀 스트링(24)이 형성된다. 또한, 셀 어레이(20)의 외측으로 연장된 더미 액티브 영역(40)에는 비아(46)가 형성되어 더미 액티브 영역(40)이 비아(46)를 통해 셀 어레이(20) 외측에 형성된 더미 라인(DL)에 전기적으로 연결된다.In addition, a dummy active region 40 corresponding to a global row decoding line (not shown) and having one end extending outward of the cell array 20 is disposed in the dummy cell region 52, and a dummy in the cell array 20. The dummy cell string 24 is formed in the active region 40. In addition, a via 46 is formed in the dummy active region 40 extending outside the cell array 20 so that the dummy active region 40 is formed on the outside of the cell array 20 through the via 46. Electrically).

더미 셀 영역(52)에서 더미 셀 스트링(24)의 끝단에 배치되는 더미 셀과 상기 더미 셀에 전기적으로 연결되는 더미 라인(DL)의 레이아웃 구조를 구체적으로 살펴보면, 도 6과 같은 구조를 가질 수 있다. 마찬가지로, 도 6에서 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리킨다.Referring to the layout structure of the dummy cell disposed at the end of the dummy cell string 24 in the dummy cell region 52 and the dummy line DL electrically connected to the dummy cell, it may have a structure as shown in FIG. 6. have. Likewise, in Fig. 6, the same reference numerals as those in the previously shown drawings indicate the same members having the same function.

도 6을 참조하면, 셀 어레이(도시되지 않음)와 상기 셀 어레이의 외측에 걸쳐 더미 액티브 영역(40)이 정의되며, 상기 셀 어레이 내에 정의되는 더미 액티브 영역(40)의 일측에는 더미 스위칭 소자(41)가 배치되고 타측에는 비아(45)가 배치된다.Referring to FIG. 6, a dummy active region 40 is defined over a cell array (not shown) and an outer side of the cell array, and a dummy switching element is formed at one side of the dummy active region 40 defined in the cell array. 41 is disposed and the via 45 is disposed on the other side.

더미 스위칭 소자(41)의 상부에는 하부 전극 컨택(42)이 배치되고, 하부 전 극 컨택(42)의 상부에는 더미 상 변화 저항체(43)가 배치된다. 여기서, 더미 스위칭 소자(41)와 더미 상 변화 저항체(43)는 하부 전극 컨택(42)을 통해 서로 전기적으로 연결된다.The lower electrode contact 42 is disposed on the dummy switching element 41, and the dummy phase change resistor 43 is disposed on the lower electrode contact 42. Here, the dummy switching element 41 and the dummy phase change resistor 43 are electrically connected to each other through the lower electrode contact 42.

상 변화 저항체(43)의 상부에는 상부 전극 컨택(44)이 배치되고, 상부 전극 컨택(44)의 상부에는 비트라인(BL7)이 배치된다. 여기서, 상 변화 저항체(43)와 비트라인(BL7)은 상부 전극 컨택(44)을 통하여 서로 전기적으로 연결된다.An upper electrode contact 44 is disposed above the phase change resistor 43, and a bit line BL7 is disposed above the upper electrode contact 44. Here, the phase change resistor 43 and the bit line BL7 are electrically connected to each other through the upper electrode contact 44.

그리고, 비트라인(BL7)과 비아(45)의 상부에는 글로벌 로오 디코딩 라인(GXDEC)가 배치된다. 여기서, 글로벌 로오 디코딩 라인(GXDEC)은 비트라인(BL7)및 비아(45)에 전기적으로 연결되지 않는다.The global row decoding line GXDEC is disposed on the bit line BL7 and the via 45. Here, the global row decoding line GXDEC is not electrically connected to the bit line BL7 and the via 45.

한편, 상기 셀 어레이의 외측에 정의되는 더미 액티브 영역(40)의 상부에는 비아(46)가 배치되고, 비아(46)의 상부에는 더미 라인(DL)이 배치된다. 여기서, 더미 액티브 영역(40)과 더미 라인(DL)은 비아(46)를 통해 서로 전기적으로 연결된다.On the other hand, the via 46 is disposed above the dummy active region 40 defined outside the cell array, and the dummy line DL is disposed above the via 46. Here, the dummy active region 40 and the dummy line DL are electrically connected to each other through the via 46.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 상 변화 메모리 장치는 복수의 메모리 셀과 복수의 더미 셀을 포함하는 셀 어레이에서, 상기 복수의 더미 셀이 형성되는 더미 액티브 영역에 비트라인 활성화 전위 이상의 전위를 걸어줌으로써, 상기 복수의 더미 셀의 양단을 등전위 또는 상기 복수의 더미 셀을 역방향 바이어스 상태로 유지시킨다.As described above, in the phase change memory device according to the present invention, in a cell array including a plurality of memory cells and a plurality of dummy cells, a potential higher than a bit line activation potential may be applied to a dummy active region where the plurality of dummy cells are formed. By walking, both ends of the plurality of dummy cells are maintained at an equipotential or the plurality of dummy cells in a reverse bias state.

따라서, 비트라인 활성화시 상기 복수의 더미 셀을 통해 기생 전류가 흐르지 않으므로, 감지 증폭기의 전류 감지 마진이 확보될 수 있고, 그에 따라, 상기 전류 감지에 의한 데이터 액세스의 오류가 방지될 수 있는 효과가 있다.Therefore, since parasitic current does not flow through the plurality of dummy cells when the bit line is activated, a current sensing margin of the sense amplifier can be secured, thereby preventing an error in data access by the current sensing. have.

도 1은 종래의 상 변화 메모리 장치에 구비되는 더미 셀 스트링의 구조를 설명하기 위한 단면도.1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a dummy cell string provided in a conventional phase change memory device.

도 2는 본 발명에 따른 상 변화 메모리 장치를 나타내는 회로도.2 is a circuit diagram illustrating a phase change memory device according to the present invention.

도 3은 도 2의 셀 메모리 스트링(23)의 구조를 설명하기 위한 단면도.3 is a cross-sectional view for explaining the structure of the cell memory string 23 of FIG.

도 4는 도 2의 더미 셀 스트링(24)의 구조를 설명하기 위한 단면도.4 is a cross-sectional view illustrating the structure of the dummy cell string 24 of FIG. 2.

도 5는 본 발명에 따른 상 변화 메모리 장치의 레이아웃 구조를 나타내는 평면도.5 is a plan view showing a layout structure of a phase change memory device according to the present invention;

도 6은 도 5의 더미 셀 스트링(24)에 구비되는 하나의 더미 셀과 이에 전기적으로 연결되는 더미 라인(DL)의 레이아웃 구조를 나타내는 평면도.FIG. 6 is a plan view illustrating a layout structure of one dummy cell provided in the dummy cell string 24 of FIG. 5 and a dummy line DL electrically connected thereto.

Claims (19)

셀 어레이 영역 내에 비트라인들과 이들에 교차하는 글로벌 워드라인들 간의 교차점에서 상기 각 글로벌 워드라인에 전기적으로 연결되는 제 1 액티브 영역과 상기 비트라인들 사이에 형성되는 상 변화 메모리 셀들을 각각 포함하며, 상기 비트라인들 중 어느 하나로 제 1 전압이 공급되고 이에 교차하는 상기 글로벌 워드라인으로 상기 제 1 전압 레벨보다 낮은 레벨의 제 2 전압이 공급될 때 이들에 연결되는 메모리 셀의 상 변화가 이루어지는 복수의 메모리 셀 스트링;Each of the first active region electrically connected to each of the global word lines and a phase change memory cell formed between the bit lines at an intersection point between bit lines and global word lines crossing them in a cell array region; And a phase change of a memory cell connected thereto when a first voltage is supplied to one of the bit lines and a second voltage having a level lower than the first voltage level is supplied to the global word line crossing the bit line. A memory cell string; 상기 셀 어레이 영역 내에 상기 글로벌 워드라인들과 평행하게 배치되는 글로벌 로오 디코딩 라인 하부의 상기 제 2 액티브 영역과 상기 비트라인들 사이에 각각 형성되고 상기 메모리 셀들과 동일한 상 변화 구조를 갖는 복수의 더미 셀을 각각 포함하는 하나 이상의 더미 셀 스트링;A plurality of dummy cells each formed between the second active region and the bit lines below the global row decoding line disposed in the cell array region in parallel with the global word lines and having the same phase change structure as the memory cells; One or more dummy cell strings each including; 을 포함하며,Including; 상기 제2액티브 영역은 상기 글로벌 로우 디코딩 라인과 전기적으로 차단되고 상기 제1전압 이상이 레벨을 갖는 제3전압이 공급되는 더미 라인에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 상 변화 메모리 장치.And the second active region is electrically disconnected from the global row decoding line and electrically connected to a dummy line supplied with a third voltage having a level equal to or greater than the first voltage. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 전압은 외부 전원 전압보다 높은 레벨을 갖는 승압 전압이고, 상기 제 2 전압은 접지 전압이며, 상기 제 3 전압은 상기 승압 전압 이상의 레벨을 갖는 전압인 상 변화 메모리 장치.And the first voltage is a boosted voltage having a level higher than an external power supply voltage, the second voltage is a ground voltage, and the third voltage is a voltage having a level equal to or higher than the boosted voltage. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 메모리 셀은 상기 제 1 액티브 영역과 상기 비트라인 사이에 각각 전기적으로 연결되는 스위칭 소자와 상 변화 저항체를 포함하며, 상기 각 더미 셀은 상기 제 2 액티브 영역과 상기 비트라인 사이에 전기적으로 연결되는 더미 스위칭 소자와 더미 상 변화 저항체를 포함하는 상 변화 메모리 장치.Each of the memory cells includes a switching element and a phase change resistor electrically connected between the first active region and the bit line, and each dummy cell is electrically connected between the second active region and the bit line. A phase change memory device comprising a dummy switching element and a dummy phase change resistor. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 각 스위칭 소자는 상기 제 1 액티브 영역에 전기적으로 연결되는 캐소드 단자와 상기 각 상 변화 저항체에 전기적으로 연결되는 애노드 단자를 갖는 다이오드를 포함하며, 상기 각 더미 스위칭 소자는 상기 제 2 액티브 영역에 전기적으로 연결되는 캐소드 단자와 상기 각 더미 상 변화 저항체에 전기적으로 연결되는 애노드 단자를 갖는 더미 다이오드를 포함하는 상 변화 메모리 장치.Each switching element includes a diode having a cathode terminal electrically connected to the first active region and an anode terminal electrically connected to each phase change resistor, wherein each dummy switching element is electrically connected to the second active region. And a dummy diode having a cathode terminal connected to each other and an anode terminal electrically connected to each of the dummy phase change resistors. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 더미 라인은 상기 제 2 액티브 영역에서 상기 더미 셀 어레이의 외측 부분에 형성되는 비아를 통해 상기 제 2 액티브 영역에 전기적으로 연결되는 상 변화 메모리 장치.And the dummy line is electrically connected to the second active region through vias formed in an outer portion of the dummy cell array in the second active region. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 더미 라인은 상기 글로벌 워드라인들보다 하부 레이어에 형성되는 상 변화 메모리 장치.The dummy line is formed in a lower layer than the global word lines. 비트라인들과 이들에 교차하는 글로벌 워드라인들 간의 교차점에 각각 형성되어 상기 각 비트라인의 전위가 이에 교차하는 상기 각 글로벌 워드라인의 전위보다 높을 때 상 변화가 이루어져 데이터를 액세스하는 복수의 메모리 셀과, 상기 글로벌 워드라인들과 평행하게 배치되는 글로벌 로오 디코딩 라인 하부에 위치하며 상기 글로벌 로우 디코딩 라인과 전기적으로 차단되고 더미 라인에 전기적으로 연결되는 더미 액티브 영역과 상기 비트라인들 사이에 각각 형성되어 상기 각 비트라인의 전위가 상기 더미 라인의 전위보다 높을 때 상 변화가 이루어지는 복수의 더미 셀을 포함하는 셀 어레이; 및A plurality of memory cells each formed at an intersection point between bit lines and global word lines crossing the bit lines, and having a phase change when the potential of each bit line is higher than the potential of each global word line crossing it; And a dummy active region under the global row decoding line arranged in parallel with the global word lines and between the dummy active region and the bit lines, which are electrically disconnected from the global row decoding line and electrically connected to the dummy line. A cell array including a plurality of dummy cells in which a phase change occurs when the potential of each bit line is higher than the potential of the dummy line; And 데이터 액세스시 상기 복수의 글로벌 워드라인 중 어느 하나를 선택하여 상기 선택된 글로벌 워드라인으로 제 1 전압을 공급하고, 상기 데이터 액세스시 상기 복수의 비트라인 중 어느 하나를 선택하여 상기 선택된 비트라인으로 상기 제 1 전압보다 높은 레벨의 제 2 전압을 공급하며, 상기 더미 라인으로 상기 제 2 전압 레벨 이상의 제 3 전압을 공급하는 셀 어레이 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 상 변화 메모리 장치.Select one of the plurality of global word lines to supply a first voltage to the selected global word line during data access, and select one of the plurality of bit lines to access the selected bit line to the selected bit line during data access And a cell array controller configured to supply a second voltage having a level higher than one voltage, and supply a third voltage equal to or greater than the second voltage level to the dummy line. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제 1 전압은 접지 전압이고, 상기 제 2 전압은 외부 전원 전압보다 높은 레벨을 갖는 승압 전압이며, 상기 제 3 전압은 상기 승압 전압 이상의 레벨을 갖는 전압인 상 변화 메모리 장치.And the first voltage is a ground voltage, the second voltage is a boosted voltage having a level higher than an external power supply voltage, and the third voltage is a voltage having a level equal to or higher than the boosted voltage. 삭제delete 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 각 메모리 셀은 상기 각 글로벌 워드라인과 상기 각 비트라인 사이에 전기적으로 연결되는 스위칭 소자와 상 변화 저항체를 포함하며, 상기 각 더미 셀 은 상기 더미 액티브 영역과 상기 각 비트라인 사이에 전기적으로 연결되는 더미 스위칭 소자와 더미 상 변화 저항체를 포함하는 상 변화 메모리 장치.Each memory cell includes a switching element and a phase change resistor electrically connected between each global word line and each bit line, and each dummy cell is electrically connected between the dummy active region and each bit line. A phase change memory device comprising a dummy switching element and a dummy phase change resistor. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 각 스위칭 소자는 상기 각 글로벌 워드라인에 전기적으로 연결되는 캐소드 단자와 상기 각 상 변화 저항체에 전기적으로 연결되는 애노드 단자를 갖는 다이오드를 포함하며, 상기 각 더미 스위칭 소자는 상기 더미 액티브 영역에 전기 적으로 연결되는 캐소드 단자와 상기 각 더미 상 변화 저항체에 전기적으로 연결되는 애노드 단자를 갖는 더미 다이오드를 포함하는 상 변화 메모리 장치.Each switching element includes a diode having a cathode terminal electrically connected to each of the global word lines and an anode terminal electrically connected to each of the phase change resistors, wherein each dummy switching element is electrically connected to the dummy active region. And a dummy diode having a cathode terminal connected to each other and an anode terminal electrically connected to each of the dummy phase change resistors. 셀 어레이 영역 내에 복수의 제 1 액티브 영역과 하나 이상의 제 2 액티브 영역이 형성되고,A plurality of first active regions and one or more second active regions are formed in the cell array region, 상기 각 제 1 액티브 영역에 상 변화 구조를 갖는 복수의 메모리 셀이 형성되고, 상기 각 제 2 액티브 영역에 상기 메모리 셀들과 동일한 상 변화 구조를 갖는 복수의 더미 셀이 형성되며,A plurality of memory cells having a phase change structure are formed in each of the first active regions, and a plurality of dummy cells having the same phase change structure as the memory cells are formed in each of the second active regions, 상기 각 메모리 셀과 상기 각 더미 셀에 전기적으로 연결되며, 비활성화시 제 1 전압 레벨 상태로 유지되고 활성화시 상기 제 1 전압 레벨보다 높은 제 2 전압 레벨 상태를 갖는 복수의 비트라인이 상기 각 메모리 셀과 상기 각 더미 셀의 상부에 상기 제 1 및 제 2 액티브 영역과 교차하도록 형성되고,A plurality of bit lines electrically connected to each of the memory cells and each of the dummy cells, each bit line having a second voltage level state that is maintained at a first voltage level state when inactive and is higher than the first voltage level when activated. And an upper portion of each of the dummy cells to intersect the first and second active regions, 상기 각 제 1 액티브 영역에 전기적으로 연결되며, 비활성화시 상기 제 2 전압 레벨 상태로 유지되고 활성화시 상기 제 1 전압 레벨 상태를 갖는 복수의 글로벌 워드라인이 상기 복수의 비트라인의 상부에 상기 각 제 1 액티브 영역과 오버랩되도록 형성되고,A plurality of global wordlines electrically connected to the respective first active regions, the plurality of global wordlines having the first voltage level state when inactive and being maintained at the second voltage level state when inactive; 1 is formed to overlap the active area, 상기 복수의 글로벌 워드라인을 선택하기 위한 글로벌 로오 디코딩 라인이 상기 복수의 비트라인의 상부에 상기 각 제 2 액티브 영역과 오버되도록 형성되며,A global row decoding line for selecting the plurality of global word lines is formed to overlie the second active regions on top of the plurality of bit lines, 상기 제 2 액티브 영역에 전기적으로 연결되고 상기 제 2 전압 이상의 레벨을 유지하는 더미 라인이 상기 더미 셀들의 외측에 형성되는 것을 포함함을 특징으로 하는 상 변화 메모리 장치의 레이아웃 방법.And a dummy line electrically connected to the second active region and maintaining a level above the second voltage is formed outside the dummy cells. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 제 1 전압은 접지 전압이고, 상기 제 2 전압은 외부 전원 전압보다 높은 레벨을 갖는 승압 전압이며, 상기 제 3 전압은 상기 승압 전압 이상의 레벨을 갖는 전압인 상 변화 메모리 장치의 레이아웃 방법.And the first voltage is a ground voltage, the second voltage is a boosted voltage having a level higher than an external power supply voltage, and the third voltage is a voltage having a level equal to or higher than the boosted voltage. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 더미 라인은 상기 제 2 액티브 영역의 상부에서 상기 복수의 비트라인과 동일 레이어에 형성되며, 상기 제 2 액티브 영역과 상기 더미 라인 사이에 비아가 형성되어 상기 비아를 통해 상기 제 2 액티브 영역과 상기 더미 라인 간이 전기적으로 연결되는 상 변화 메모리 장치의 레이아웃 방법.The dummy line is formed on the same layer as the plurality of bit lines on the second active region, and a via is formed between the second active region and the dummy line, so that the second active region and the second line are formed through the via. A layout method of a phase change memory device in which dummy lines are electrically connected to each other. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 제 2 액티브 영역에서 상기 셀 어레이 영역 외측으로 연장되는 제 3 액티브 영역이 더 형성되고, 상기 더미 라인은 상기 제 3 액티브 영역의 상부에 형성되며, 상기 제 3 액티브 영역과 상기 더미 라인 사이에 비아가 형성되어 상기 비아를 통해 상기 제 2 및 제 3 액티브 영역과 상기 더미 라인이 서로 전기적으로 연결되는 상 변화 메모리 장치의 레이아웃 방법.A third active region extending from the second active region to the outside of the cell array region is further formed, and the dummy line is formed on the third active region, and a via is formed between the third active region and the dummy line. Is formed to electrically connect the second and third active regions and the dummy line to each other through the vias. 삭제delete 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 각 메모리 셀은,Each of the memory cells, 상기 제 1 액티브 영역 상에 형성되는 제 1 N형 반도체와 제 1 P형 반도체를 포함하는 스위칭 소자; 및A switching element including a first N-type semiconductor and a first P-type semiconductor formed on the first active region; And 상기 제 1 P형 반도체 상부에 형성되어 상기 스위칭 소자에 전기적으로 연결되는 상 변화 저항체;를 포함하는 상 변화 메모리 장치의 레이아웃 방법.And a phase change resistor formed on the first P-type semiconductor and electrically connected to the switching element. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 상기 각 더미 셀은,Each dummy cell, 상기 제 2 액티브 영역 상에 형성되는 제 2 N형 반도체와 제 2 P형 반도체를 포함하는 더미 스위칭 소자; 및A dummy switching element including a second N-type semiconductor and a second P-type semiconductor formed on the second active region; And 상기 제 2 P형 반도체 상부에 형성되어 상기 더미 스위칭 소자에 전기적으로 연결되는 더미 상 변화 저항체;를 포함하는 상 변화 메모리 장치의 레이아웃 방법.And a dummy phase change resistor formed on the second P-type semiconductor and electrically connected to the dummy switching element.
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