KR100980606B1 - 워드라인 구동회로 및 구동방법 - Google Patents

워드라인 구동회로 및 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 워드라인 구동회로 및 구동방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 워드라인 구동회로는, 워드라인을 활성화 전위로 구동하기 위한 제1구동수단; 상기 워드라인을 비활성화 전위로 구동하기 위한 제2구동수단; 및 상기 워드라인을 상기 활성화 전위와 상기 비활성화 전위 사이의 전위로 구동하기 위한 제3구동수단을 포함한다.
워드라인, 음전압, 메모리장치

Description

워드라인 구동회로 및 구동방법{CIRCUIT AND METHOD FOR WORDLINE DRIVING}
본 발명은 반도체 메모리장치에서 사용되는 워드라인 구동회로 및 구동방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 워드라인의 구동을 위해 필요한 전류소모량을 줄이는 기술에 관한 것이다.
반도체 메모리장치는 데이터를 저장하기 위해 다수의 메모리 셀(memory cell)을 가지며, 기본적인 메모리 셀의 형태는 도 1과 같다.
워드라인(WL: WordLine)은 메모리셀을 선택하여 활성화하기 위한 신호선으로, 로우 어드레스(row address)에 의해 선택된다.
어드레스에 의해 특정의 워드라인(WL)이 선택되면 워드라인(WL)의 전위는 높은 전압으로 변경된다. 따라서 셀트랜지스터(T)가 턴온되고, 스토리지 노드(S)에 저장되어 있던 데이터가 데이터의 입/출력에 사용되는 신호선인 비트라인(BL: BitLine)과 차지 쉐어링(charge sharing)을 하면서 1차적인 데이터의 전달이 발생한다. 이러한 동작이 바로 메모리장치의 액티브(active) 동작이다.
프리차지(precharge) 명령이 인가되면 액티브 동작시 선택되었던 워드라인(WL)의 전위가 낮은 전위로 바뀌면서, 트랜지스터(T)가 오프되고 스토리지 노드(S)에 데이터가 저장된다.
워드라인(WL)이 낮은 전위로 비활성화되어 트랜지스터(T)가 오프되어 있는 동안에도 스토리지 노드(S)로부터는 전하의 누설(leakage)이 발생한다. 따라서 스토리지 노드(S)에 저장된 데이터는 시간이 지나면서 소실된다. 이러한 데이터의 소실을 방지하기 위해 일정 시간 간격으로 스토리지 노드(S)에 저장된 데이터를 재저장하는 리프레쉬(refresh) 동작이 필요한데, 물리적으로 스토리지 노드(S)에서 데이터를 소실할 때까지의 시간특성을 리프레쉬 특성이라 한다.
메모리장치의 집적기술이 향상되면서 메모리 셀과 인접부의 간격이 점차적으로 좁아지고, 이에 따른 전하의 누설은 증가하고 있다. 게다가 캐패시터(C)의 용량까지 줄어들기 때문에 리프레쉬 특성은 점차 열화되고 있다. 이에 대한 대응방안으로 트랜지스터(T)의 문턱전압(threshhold voltage)을 일정 부분 높게 유지하여 전하의 누설을 줄일 수 있으나, 이러한 방법을 사용하면 데이터를 저장하는데 걸리는 시간이 늘어나는 문제점이 있다.
네가티브 워드라인 스킴(negative wordline scheme)이란 이러한 문제에 대응하기 위한 것으로, 워드라인(WL)의 비활성화 전압으로 접지전압(VSS, ground) 대신에 접지전압(VSS)보다 낮은 전압인 음전압(VBBW)을 사용하는 방식을 말한다. 네가티브 워드라인 스킴을 사용하는 경우 트랜지스터(T)의 문턱전압을 높이지 않으면서도 트랜지스터(T)의 Vgs 관계를 이용하여 누설을 단속하기 때문에, 데이터를 저장 하는데 걸리는 시간이 늘어나는 문제를 막을 수 있다는 장점이 있다.
다만, 네가티브 워드라인 스킴의 단점으로는 워드라인(WL)의 전위 변화 폭 증대에 따른 전류 소모량이 증가한다는데 있다. 워드라인(WL)의 활성화시와 비활성화시의 전위 변화의 폭이 커져서 전류 소모량이 늘어나는 것이다.
워드라인(WL)의 활성화 전위로는 전원전압(VDD)이 사용되기도 하지만, 전원전압(VDD)보다 높은 펌핑전압(VPP)을 사용하기도 한다. 활성화시 워드라인(WL)의 전위가 상승하는데 걸리는 시간을 줄이고 트랜지스터(T)를 더욱 확실히 턴온하기 위해서이다. 네가티브 워드라인 스킴을 사용하면서 워드라인(WL)의 활성화 전위로 펌핑전압(VPP)을 사용할 경우 워드라인(WL)의 전위는 활성화/비활성화에 따라 VBBW→VPP의 큰 폭으로 변경된다. 이러한 경우 워드라인(WL)의 구동에 더욱 많은 전류가 소모됨은 당연하다.
펌핑전압(VPP)은 전원전압(VDD)보다 높은 전압이며, 음전압(VBBW)은 접지전압(VSS)보다도 낮은 전압이기 때문에 메모리장치 내부적으로 펌핑동작을 통해 생성해야 하는 전압에 해당한다. 이러한 펌핑동작은 전류의 소모 면에서 비효율적일 수밖에 없어 펌핑전압(VPP)과 음전압(VBBW)의 레벨을 유지하는데는 더욱 많은 전류가 소모된다. 따라서 워드라인(WL) 구동에 필요한 전류 소모를 줄이기 위한 기술이 더욱더 요구되고 있다.
도 2는 종래의 워드라인 구동회로를 개념적으로 도시한 도면이다.
워드라인 구동회로는 워드라인(WL)을 활성화시키기 위한 구동수단(210)과, 워드라인(WL)을 비활성화시키기 위한 구동수단(220)을 포함하여 구성된다.
액티브 명령이 인가되고, 어드레스에 의해 워드라인(WL)이 선택되면 구동수단10)는 워드라인(WL)을 펌핑전압(VPP)의 레벨로 구동한다(물론 스킴에 따라 전원전압(VDD)으로 구동할 수도 있음). 따라서 워드라인(WL)은 활성화되며 워드라인에 연결된 셀트랜지스터들(예, 도 1의 T)은 모두 턴온되어 액티브 동작이 시작된다. 그러다가 프리차지 명령이 인가되면 구동수단(210)의 동작은 중단되고 구동수단(220)가 워드라인(WL)을 음전압으로 구동한다. 따라서 워드라인(WL)은 비활성화되며 워드라인(WL)에 연결된 셀트랜지스터(T)들은 모두 오프된다.
상기 설명한 바와 같은 동작으로 워드라인(WL)은 활성화/비활성화되는데, 워드라인(WL)을 구동하기 위한 워드라인 구동회로는 여러 가지의 방식으로 구성될 수 있다.
그러나 워드라인 구동회로가 어떻게 구성되던지, 액티브시 어드레스에 의해 선택된 워드라인(WL)이 활성화되고, 프리차지시 모든 워드라인(WL)이 비활성화됨에는 변함이 없다.
도 3은 종래의 워드라인 구동회로의 한가지 구성방식을 도시한 도면이다.
워드라인 구동회로는, 메인 워드라인 신호(MWLB)와 파이액스 제어신호(FXB)에 응답해 서브 워드라인(SWL)을 활성화/비활성화한다.
메인 워드라인 신호(MWLB)는 액티브시 소정 어드레스의 조합에 의해 인에이블된다. 하나의 메인 워드라인(MWLB)에는 다수개의 서브 워드라인(SWL)이 종속되어 있다. 예컨데, 메인 워드라인(MWLB) 하나당 8개의 서브 워드라인(SWL)이 묶여 있다(1:8 코딩). 여기서의 서브 워드라인(SWL)이 바로 셀트랜지스터(T)를 제어하는 진정한 워드라인에 해당한다. 즉, 도 1,2에서의 워드라인(WL)은 바로 서브 워드라인(SWL)에 대응된다.
파이액스 제어신호(FXB)는 메인 워드라인(MWLB)에 속하는 서브 워드라인 중 활성화시킬 서브 워드라인(SWL)을 고르기 위한 신호이다. 예를 들어, 총 10개의 어드레스를 이용하여 활성화시킬 서브 워드라인(SWL)을 선택한다면, 7개의 어드레스를 이용하여 64(2^7)개의 전체 메인 워드라인 중 활성화시킬 메인 워드라인(MWLB)을 선택하게 되고, 나머지 3개의 어드레스를 이용하여 활성화된 메인 워드라인(MWLB)에 속하는 8개(2^3)의 서브 워드라인(SWL) 중 하나를 선택하게 된다.
이제, 도 3의 워드라인 구동회로의 동작을 보자. 메인 워드라인 신호(MWLB)와 파이액스 제어신호(FXB)가 '로우'로 활성화되면 트랜지스터(303)과 트랜지스터(301)이 턴온된다. 따라서 서브 워드라인(SWL)은 펌핑전압(VPP)의 레벨로 활성화된다. 그러나 메인 워드라인 신호(MWLB)와 파이액스 제어신호(FXB) 중 어느 하나라도 '하이'로 비활성화되면 서브 워드라인(SWL)은 음전압(VBBW)의 레벨로 비활성화된다.
즉, 서브 워드라인(SWL)은, 메인 워드라인 신호(MWLB)와 파이액스 제어신호(FXB)가 모두 활성화되어야지만 활성화되며, 둘 중 어느 하나라도 비활성화되면 비활성화된다.
도 3을 도 2에 대응하여 보면 301+303이 구동부(210)에 대응되며, 305와 304 가 구동부(220)에 대응된다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 워드라인 구동회로에서 소모하는 전류에 대한 부담을 덜어주기 위한 기술에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 워드라인 구동회로에서 소모하는 음전압(VBBW)과 펌핑전압(VPP) 등의 소모에 대한 부담을 덜어주기 위함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 워드라인 활성화 방법은, 음전위로 비활성화되어 있던 워드라인을 활성화하는 방법에 있어서, 상기 워드라인에 접지전압을 인가하는 단계; 및 상기 접지전압의 인가 이후 상기 워드라인에 활성화전압을 인가하는 단계를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 워드라인 비활성화 방법은, 활성화전압으로 활성화되어 있던 워드라인을 비활성화하는 방법에 있어서, 상기 워드라인에 접지전압을 인가하는 단계; 및 상기 접지전압의 인가 이후에 상기 워드라인에 음전압을 인가하는 단계를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 워드라인 구동방법은, 액티브 명령에 응답하여 음전압으로 비활성화되어 있던 워드라인에 접지전압을 인가하는 제1단계; 상기 워드라인에 활성화전압을 인가하는 제2단계; 및 프리차지 명령에 응 답하여 상기 워드라인에 접지전압을 인가하는 제3단계; 상기 워드라인에 음전압을 인가하는 제4단계를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 워드라인 구동회로는, 워드라인을 활성화 전위로 구동하기 위한 제1구동수단; 상기 워드라인을 비활성화 전위로 구동하기 위한 제2구동수단; 및 상기 워드라인을 상기 활성화 전위와 상기 비활성화 전위 사이의 전위로 구동하기 위한 제3구동수단을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 워드라인 구동회로는, 메인 워드라인 하위의 서브 워드라인을 선택하기 위한 어드레스 정보를 가지는 제1파이액스 제어신호를 출력하는 제1파이액스 드라이버; 상기 제1파이액스 제어신호와 동일한 어드레스에 의해 생성되는 제2파이액스 제어신호에 응답하여 전압공급단에 고전압 또는 접지전압을 공급하는 제2파이액스 드라이버; 및 상기 메인 워드라인에 응답하여 상기 서브 워드라인을 상기 전압공급단의 전압 또는 음전압으로 구동하며, 상기 제1파이액스 제어신호에 응답하여 상기 서브 워드라인을 음전압으로 구동하는 서브 워드라인 드라이버를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 워드라인 구동회로 및 구동방법은, 워드라인을 활성화 시키거나 비활성화 시킬 때 접지전압으로 구동하는 구간을 갖는다.
워드라인을 활성화/비활성화할 때, 어느 정도의 구간 동안은 음전압이나 펌핑전압을 사용하지 아니하고 접지전압을 이용하여 구동하기 때문에, 이 구간동안에 음전압이나 펌핑전압이 소모되지 아니한다. 따라서 워드라인의 구동에 필요한 전류소모를 획기적으로 줄일 수 있다는 장점이 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 워드라인 구동회로의 개념을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 워드라인 구동회로는, 워드라인(WL)을 활성화 전위(VPP 또는 VDD)로 구동하기 위한 제1구동수단(410)과, 워드라인(WL)을 비활성화 전위(VBBW)로 구동하기 위한 제2구동수단(420)과, 워드라인(WL)을 활성화 전위와 비활성화 전위 사이의 전위(예, VSS)로 구동하기 위한 제3구동수단(430)을 포함한다.
기존의 워드라인 구동회로(도 2)는 워드라인(WL)을 활성화 전위(VPP 또는 VDD)로 구동하기 위한 제1구동수단(210)과 워드라인(WL)을 비활성화 전위(VBBW)로 구동하기 위한 제2구동수단(220)만을 구비했다. 그러나 본 발명에 따른 워드라인 구동회로는 활성화 전위와 비활성화 전위 사이의 전위, 예를 들어 접지전압(VSS)으로 구동하기 위한 제3구동수단(430)을 더 구비한다.
기존의 워드라인 구동회로는 액티브(active) 명령이 인가되고 어드레스에 의해 구동할 워드라인(WL)이 선택되면 선택된 워드라인(WL)을 제1구동수단(210)을 이 용해 활성화 전위(VPP)로 구동했으며, 이 상태에서 프리차지(precharge) 명령이 인가되면 제2구동수단(220)을 이용해 워드라인(WL)을 비활성화 전위(VBBW)로 구동했다.
본 발명에서도 액티브 명령이 인가되고 어드레스에 의해 구동할 워드라인(WL)이 선택되면 워드라인(WL)을 활성화시키고, 프리차지 명령에 의해 워드라인(WL)을 비활성화시킨다는 것은 기존의 워드라인 구동회로와 동일하게 동작한다. 그러나 본 발명은 워드라인(WL)의 활성화/비활성화 상태가 바뀔 때마다 제3구동수단(430)이 동작하는 것을 특징으로 한다.
도 5는 도 4의 워드라인 구동회로의 동작을 도시한 도면인데, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 워드라인 구동방식 및 그 효과에 대해 알아보기로 한다.
먼저 워드라인(WL)이 비활성화되어 있는 ①의 구간동안 제2구동수단(420)이 동작한다. 즉, 워드라인(WL)에는 음전압(VBBW)이 인가되어 있다.
액티브 명령이 인가되면 워드라인(WL)은 활성화되기 시작하는데 워드라인을 활성화시키기 시작하는 ②구간 동안 제3구동수단(430)이 동작한다. 즉, 워드라인(WL)에는 접지전압(VSS)이 인가된다. 기존에는 액티브 명령이 인가되자마자 바로 제1구동수단(410)을 이용하여 워드라인(WL)에 펌핑전압(VPP)을 인가했다. 따라서 펌핑전압(VPP)이 많이 소모되는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명은 워드라인(WL)의 활성화 초기구간인 ②구간 동안에는 제1구동수단(410) 대신에 제3구동수단(430)이 동작해 워드라인(WL)에 접지전압(VSS)을 인가한다. 본래 워드라인(WL)이 음전 압(VBBW)으로 매우 낮게 비활성화되어 있었기에 접지전압(VSS)을 인가하더라도 워드라인(WL)의 전압을 높이는 것은 가능하다. ②구간 동안에는 제3구동수단(430)을 이용해 접지전압(VSS)을 인가할 뿐이기 때문에 실질적으로 전류를 소모하지 않으며, ②구간 동안에 펌핑전압(VPP)은 전혀 소모되지 않는다.
본 발명의 도면에서는 제3구동수단(430)이 워드라인(WL)을 접지전압으로 구동하는 것을 예시하고 있지만, 제3구동수단(430)은 접지전압(VSS)뿐만이 아니라 음전압(VBBW)과 펌핑전압(VPP) 사이의 임의의 전압으로 워드라인(WL)을 구동하게 설계될 수도 있다. 본 발명의 주요 목적은 음전압(VBBW) 및 펌핑전압(VPP)의 소모량을 줄이는데 있으며, 이러한 목적은 제3구동수단(430)이 워드라인(WL)을 1/2VDD로 구동한다고 하여도 달성될 수 있기 때문이다. 다만, 접지전압(VSS)으로 워드라인(WL)을 구동할 경우에는 어떠한 전류도 소모되지 않는 효과가 있으므로, 제3구동수단(430)이 워드라인(WL)을 접지전압(VDD)으로 구동하는 것이 바람직하다.
워드라인(WL)을 활성화시키기 위한 초기 구간인 ②구간 이후에 ③구간이 시작된다. ③구간 동안에는 제1구동수단(410)이 동작한다. 즉, 워드라인(WL)에는 펌핑전압(VPP)이 인가된다. 만약 워드라인(WL)의 활성화 전압으로 펌핑전압(VPP)이 아닌 전원전압(VDD)을 사용한다면 제1구동수단(410)이 ③구간 동안 워드라인(WL)을 전원전압(VDD)으로 구동한다. 이러한 ③구간은 프리차지 명령이 인가될 때까지 지속된다.
프리차지 명령이 인가되면 이제 활성화된 워드라인(WL)을 다시 비활성화시키기 위한 동작이 시작한다. 그리고 워드라인(WL)을 비활성화시키기 시작하는 ④구간 동안 제3구동수단(430)이 동작한다. 즉, 워드라인(WL)에는 접지전압(VSS)이 인가된다. 기존에는 프리차지 명령이 인가되자마자 바로 워드라인(WL)에 음전압(VBBW)을 인가했다. 따라서 음전압(VBBW)이 많이 소모되는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명은 워드라인(WL)의 비활성화 초기 구간인 ④구간 동안에는 제2구동수단(420) 대신에 제3구동수단(430)이 동작하여 워드라인(WL)에 접지전압(VSS)을 인가한다. 따라서 음전압(VBBW)을 소모하지 않으면서도 워드라인(WL)의 전압을 낮출 수 있다.
워드라인(WL)을 비활성화시키기 위한 초기 구간인 ④구간 이후에 ⑤구간이 시작된다. ⑤구간 동안에는 제2구동수단(420)이 동작한다. 즉, 워드라인(WL)에는 음전압(VBBW)이 인가된다. 이러한 ⑤구간은 다시 액티브 명령이 인가될 때까지 지속된다.
앞서 설명한 워드라인(WL)의 활성화/비활성화 동작은 제2구동수단(420)과 제3구동수단(430)의 구동구간이 겹치지 않으며, 제1구동수단(410)과 제3구동수단(430)의 구동구간이 겹치지 않는다는 가정 하에 이루어졌다. 물론 도면에 도시된 바와 같이, 서로의 구동구간은 겹치지 않는 것이 바람직하지만 구동수단(410, 420, 430) 간의 구동구간이 조금씩 겹친다고 해서 본 발명의 효과가 발휘되지 않는 것은 아니다.
워드라인 구동회로가 도 4와 같은 제1구동수단(410), 제2구동수단(420), 제3구동수단(430)을 포함하며, 도 5와 같이 동작시키기만 하면 본 발명의 효과는 달성될 수 있다. 이와 같이 구성되고 동작하는 워드라인 구동회로의 설계는 워드라인 스킴에 따라 다양한 조합이 있을 수 있는데, 이하에서는 메인 워드라인과 서브 워 드라인의 상 하위 구조로 설계되는 워드라인 구동회로에 본 발명이 적용되는 예에 대해 알아보기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 워드라인 구동회로의 상세 실시예 도면이다.
본 발명에 따른 워드라인 드라이버는, 제1파이액스 드라이버(610)와, 제2파이액스 드라이버(620), 및 서브 워드라인 드라이버(630)를 포함하여 구성된다.
구성에 대한 설명에 앞서 도면의 신호들에 대해 설명하기로 한다. 배경기술 부분에서 설명한 바와 같이, 메인 워드라인 신호(MWLB)는 액티브시 소정 어드레스의 조합에 의해 인에이블되는 신호를 말하며, 하나의 메인 워드라인(MWLB)에는 다수개의 서브 워드라인(SWL)이 묶여 있다. 그리고 서브 워드라인(SWL)이 바로 셀트랜지스터를 제어하는 진정한 워드라인에 해당한다. 즉, 도 4,5에서의 워드라인(WL)은 도 6의 서브 워드라인(SWL)에 대응된다.
파이액스 제어신호(FXB1, FXB2)는 메인 워드라인(MWLB)에 속하는 서브 워드라인(SWL) 중 활성화시킬 서브 워드라인(SWL)을 고르기 위한 신호이다. 도 6의 실시예에서는 제1파이액스 제어신호(FXB1)와, 제2파이액스 제어신호(FXB2)라는 두개의 파이액스 제어신호(FXB1, FXB2)가 사용되는데, 두 파이액스 제어신호(FXB2)는 동일한 어드레스의 조합에 의해 생성된다. 즉, 제1파이액스 제어신호(FXB1)가 활성화되는 어드레스의 조합과 제2파이액스 제어신호(FXB2)가 활성화되는 어드레스의 조합은 동일하다. 다만, 제1파이액스 제어신호(FXB1)와 제2파이액스 제어신호(FXB2)가 활성화/비활성화되는 타이밍에 있어서 약간의 차이가 있을 뿐이다.
제1파이액스 드라이버(610)는 메인 워드라인(MWLB) 하위의 서브 워드라인(SWL)을 선택하기 위한 어드레스 정보를 가지는 제1파이액스 제어신호(FXB1)를 출력한다.
제2파이액스 드라이버(620)는 제1파이액스 제어신호(FXB1)와 동일한 어드레스에 의해 생성되는 제2파이액스 제어신호(FXB2)에 응답하여 전원공급단(V)에 펌핑전압(VPP) 또는 접지전압(VSS)을 공급한다.
서브 워드라인 드라이버(630)는 메인 워드라인(MWLB)에 응답하여 서브 워드라인(SWL)을 전압공급단(V)의 공급전압 또는 음전압(VBBW)으로 구동하며, 제1파이액스 제어신호(FXB1)에 응답하여 서브 워드라인(SWL)을 음전압(VBBW)으로 구동한다.
도 6을 도 4에 대응하여 보면, 제1구동수단(410)은 트랜지스터(623, 631)로 구성되었으며, 제2구동수단(420)은 트랜지스터(632, 633)으로, 제3구동수단(430)은 트랜지스터(624, 631)로 구성된 것을 확인할 수 있다. 트랜지스터(623, 631)이 턴온되면 서브 워드라인(SWL)은 펌핑전압(VPP)으로 구동되고, 트랜지스터(632, 633)이 턴온되면 서브 워드라인(SWL)은 음전압(VBBW)으로 구동되고, 트랜지스터(624, 631)이 턴온되면 서브 워드라인(SWL)은 접지전압(VSS)으로 구동되기 때문이다.
도 7은 도 6의 동작을 도시한 도면인데, 이를 참조하여 도 6에 도시된 워드라인 구동회로의 상세 동작에 대해 알아보기로 한다.
메인 워드라인 신호(MWLB)가 '하이', 파이액스 제어신호(FXB1, FXB2)가 '하 이'로 비활성화되어 있는 동안, 트랜지스터(632, 633)이 턴온되어 서브 워드라인(SWL)은 음전압(VBBW)으로 비활성화되어 있다(①구간).
액티브 명령이 인가되고 어드레스에 의해 서브 워드라인(SWL)이 선택되면 서브 워드라인(SWL)을 제어하는 메인 워드라인 신호(MWLB)와 제1파이액스 제어신호(FXB1)가 '로우'로 활성화된다. 이때 아직 제2파이액스 제어신호(FXB2)는 '하이'로 비활성화되어 있다. 따라서 트랜지스터(624, 631)이 턴온되어 서브 워드라인(SWL)은 접지전압(VSS)으로 구동된다(②구간).
이후, 제2파이액스 제어신호가 '로우'로 활성화된다. 따라서 트랜지스터(623, 631)이 턴온되고 서브 워드라인(SWL)은 펌핑전압(VPP)으로 구동된다(③구간).
이제 프리차지 명령이 인가되면 제2파이액스 제어신호(FXB2)가 먼저 '하이'로 비활성화된다. 이때 아직 제1파이액스 제어신호(FXB1)와 메인 워드라인 신호(MWLB)는 '로우'로 활성화되어 있다. 따라서 트랜지스터(624, 631)이 턴온되어 서브 워드라인은 접지전압으로 구동된다(④구간).
이제 메인 워드라인 신호(MWLB)와 제1파이액스 제어신호(FXB1)도 '하이'로 비활성화된다. 따라서 트랜지스터(632, 633)이 턴온되어 서브 워드라인(SWL)을 음전압(VBBW)으로 구동한다.
도 8은 제1파이액스 제어신호(FX1)와 제2파이액스 제어신호(FX2)를 생성하는 방법을 예시하는 도면이다.
제1파이액스 제어신호(FX1, FXB1으로 반전되기 전의 신호)와 제2파이액스 제어신호(FX2, FX2로 반전되기 전의 신호)는 동일한 어드레스의 조합에 의해 생성되기 때문에 그 원천신호(IN)는 동일하다. 다만, 활성화/비활성화되는 타이밍에 있어서 약간의 차이를 가질 뿐이다. 여기서의 원천신호(IN)는 메인 워드라인(MWLB)에 속하는 서브 워드라인들(SWL) 중 구동할 서브 워드라인(SWL)을 선택하기 위한 어드레스의 조합에 의해 활성화/비활성화되는 신호이다.
원천신호(IN)를 상승(rising) 지연회로(810)와 하강(falling) 지연회로(820)를 이용하여 각각 지연시킨다. 그러면 상승 지연회로(810)를 통과한 신호는 제2파이액스 제어신호(FX2)가 되고, 하강 지연회로(820)를 통과한 신호는 제1파이액스 제어신호(FX1)가 된다.
도면의 하단에는 원천신호(IN), 제1파이액스 제어신호(FX1), 제2파이액스 제어신호(FX2)를 도시하였다.
도 9a는 종래와 같은 구동방식을 사용하였을 때 워드라인 구동회로의 소모전류를 나타내는 도면이며, 도 9b는 본 발명에서와 같은 구동방식을 사용하였을 때 워드라인 구동회로에서 소모되는 전류를 나타내는 도면이다.
두 도면을 비교하여 보면 본 발명에서 펌핑전압(VPP)의 경우 평균 전류소모가 7.7% 감소하고 피크전류(peak current)가 감소한 것을 확인할 수 있으며, 음전압(VBBW)의 경우 평균전류소모가 48.9% 감소하고 피크전류가 감소하여 음전위(VBBW)의 변화량(voltage drop)이 0.4V에서 0.08V로 크게 감소하여 매우 안정적 인 동작을 하고 있는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 알 수 있을 것이다.
특히, 본 발명에서 제안하는 워드라인 구동회로는, 도 4에 예시된 바와 같이, 제1구동수단, 제2구동수단, 제3구동수단을 구비하고, 도 5와 같이 제어하기만 한다면, 워드라인 구동회로가 세부적으로 어떻게 설계되던지 본 발명의 목적이 달성될 수 있음은 당연하다.
도 1은 반도체 멤모리장치의 메모리 셀을 도시한 도면.
도 2는 종래의 워드라인 구동회로를 개념적으로 도시한 도면.
도 3은 종래의 워드라인 구동회로의 한가지 구성방식을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 워드라인 구동회로의 개념을 나타낸 도면.
도 5는 도 4의 워드라인 구동회로의 동작을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 워드라인 구동회로의 상세 실시예 도면.
도 7은 도 6의 동작을 도시한 도면.
도 8은 제1파이액스 제어신호(FX1)와 제2파이액스 제어신호(FX2)를 생성하는 방법을 예시하는 도면.
도 9a는 종래와 같은 구동방식을 사용하였을 때 워드라인 구동회로의 소모전류를 나타내는 도면.
도 9b는 본 발명에서와 같은 구동방식을 사용하였을 때 워드라인 구동회로에서 소모되는 전류를 나타내는 도면.

Claims (17)

  1. 음전위로 비활성화되어 있던 워드라인-셀트렌지스터의 게이트에 직접 인가되는 라인-을 활성화하는 방법에 있어서,
    상기 워드라인에 접지전압을 인가하는 단계; 및
    상기 접지전압의 인가 이후 상기 워드라인에 활성화전압을 인가하는 단계
    를 포함하는 워드라인 활성화방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 활성화전압의 인가단계에서,
    상기 접지전압은 인가되지 않는 것을 특징으로 하는 워드라인 활성화방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 활성화전압은,
    전원전압 또는 상기 전원전압보다 높은 펌핑전압인 것을 특징으로 하는 워드라인 활성화방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 워드라인 활성화방법은,
    액티브 명령의 인가에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 워드라인 활성화방법.
  5. 활성화전압으로 활성화되어 있던 워드라인-셀트랜지스터의 게이트에 직접 인가되는 라인-을 비활성화하는 방법에 있어서,
    상기 워드라인에 접지전압을 인가하는 단계; 및
    상기 접지전압의 인가 이후에 상기 워드라인에 음전압을 인가하는 단계
    를 포함하는 워드라인 비활성화방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 음전압의 인가단계에서,
    상기 접지전압은 인가되지 않는 것을 특징으로 하는 워드라인 비활성화방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 활성화전압은,
    전원전압 또는 상기 전원전압보다 높은 펌핑전압인 것을 특징으로 하는 워드라인 비활성화방법.
  8. 액티브 명령에 응답하여 음전압으로 비활성화되어 있던 워드라인-셀트랜지스터의 게이트에 직접 인가되는 라인-에 접지전압을 인가하는 제1단계;
    상기 워드라인에 활성화전압을 인가하는 제2단계; 및
    프리차지 명령에 응답하여 상기 워드라인에 접지전압을 인가하는 제3단계;
    상기 워드라인에 음전압을 인가하는 제4단계
    를 포함하는 워드라인 구동방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 활성화전압은,
    전원전압 또는 상기 전원전압보다 높은 펌핑전압인 것을 특징으로 하는 워드라인 구동방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제2단계에서 상기 접지전압은 인가되지 않으며,
    상기 제4단계에서 상기 접지전압은 인가되지 않는 것을 특징으로 하는 워드라인 구동방법.
  11. 워드라인-셀트랜지스터의 게이트에 직접 인가되는 라인-을 활성화 전위로 구동하기 위한 제1구동수단;
    상기 워드라인을 비활성화 전위로 구동하기 위한 제2구동수단; 및
    상기 워드라인을 상기 활성화 전위와 상기 비활성화 전위 사이의 전위로 구동하기 위한 제3구동수단을 포함하고,
    상기 제3구동수단은 상기 워드라인의 활성화/비활성화 상태가 변할 때 일정구간 동작하는 것을 특징으로 하는 워드라인 구동회로.
  12. 삭제
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제3구동수단은,
    상기 제1구동수단의 동작구간과 상기 제2구동수단의 동작구간 사이에서 동작하는 것을 특징으로 하는 워드라인 구동회로.
  14. 제 11항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제1구동수단의 구동전위는 전원전압보다 높은 펌핑전압이고, 상기 제2구동수단의 구동전위는 음전압이고, 상기 제3구동수단의 구동전위는 접지전압인 것을 특징으로 하는 워드라인 구동회로.
  15. 메인 워드라인 하위의 서브 워드라인을 선택하기 위한 어드레스 정보를 가지는 제1파이액스 제어신호를 출력하는 제1파이액스 드라이버;
    상기 제1파이액스 제어신호와 동일한 어드레스에 의해 생성되는 제2파이액스 제어신호에 응답하여 전압공급단에 고전압 또는 접지전압을 공급하는 제2파이액스 드라이버; 및
    상기 메인 워드라인에 응답하여 상기 서브 워드라인을 상기 전압공급단의 전압 또는 음전압으로 구동하며, 상기 제1파이액스 제어신호에 응답하여 상기 서브 워드라인을 음전압으로 구동하는 서브 워드라인 드라이버
    를 포함하는 워드라인 구동회로.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제1파이액스 제어신호와 상기 제2파이액스 제어신호는 서로 다른 타이밍에 활성화/비활성화 되는 것을 특징으로 하는 워드라인 구동회로.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 제2파이액스 제어신호는,
    상기 제1파이액스 제어신호의 활성화 이후에 활성화되고, 상기 제1파이액스 제어신호의 비활성화 시점보다 먼저 비활성화되는 것을 특징으로 하는 워드라인 구동회로.
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