KR20070109029A - Semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 반도체 메모리 장치를 도시한 회로도.1 is a circuit diagram showing a semiconductor memory device according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치를 도시한 회로도.2 is a circuit diagram illustrating a semiconductor memory device according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 동작을 도시한 타이밍도.3 is a timing diagram showing an operation of a semiconductor memory device according to the present invention;
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 특히 폴디드(folded) 센스앰프를 사용하는 메모리 제품에서 액티브 및 프리차지 동작을 제어하기 위한 기술이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a technique for controlling active and precharge operations in a memory product using a folded sense amplifier.
반도체 메모리 장치가 축소됨에 따라 비트라인 커플링에 대한 문제점이 제기되고 있다. 이러한 비트라인 커플링은 비트라인쌍의 간격이 좁아짐에 따라 발생되는 것이 주된 원인이며, 리프레쉬 특성 향상을 위해 셀 캐패시턴스(Cs)를 증가시키고, 비트라인 캐패시턴스(Cb)를 감소시키는 것에 의해서도 발생되고 있다. As semiconductor memory devices shrink, problems with bitline coupling have arisen. This bit line coupling is mainly caused by the narrowing of the bit line pairs, and is also caused by increasing the cell capacitance (Cs) and decreasing the bit line capacitance (Cb) to improve the refresh characteristics. .
도 1은 종래기술에 따른 반도체 메모리 장치를 도시한 회로도이며, 폴디드(folded) 비트라인 구조를 갖는 반도체 메모리 장치를 예를 들어 설명한다. 1 is a circuit diagram illustrating a semiconductor memory device according to the prior art, and illustrates a semiconductor memory device having a folded bit line structure as an example.
종래의 반도체 메모리 장치는 셀 어레이부(10) 및 비트라인 프리차지부(20) 를 포함한다.The conventional semiconductor memory device includes a
여기서, 셀 어레이부(10)는 셀 트랜지스터와 캐패시터로 이루어진 다수개의 셀(11)을 포함한다. 그리고, 비트라인 프리차지부(20)는 NMOS 트랜지스터 N1, N2를 포함한다. 여기서, NMOS 트랜지스터 N1, N2는 비트라인 BL과 비트 바 라인 /BL 사이에 직렬 연결되어 공통 게이트 단자를 통해 균등화신호 BLEQ가 인가된다. 그리고, NMOS 트랜지스터 N1, N2의 공통 드레인 단자를 통해 비트라인 프리차지 전압 VBLP이 인가된다.Here, the
이러한 구성을 갖는 종래의 반도체 메모리 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the conventional semiconductor memory device having such a configuration will be described below.
먼저, 프리차지 명령이 인가되면 이전에 인에이블된 워드라인 WL이 디스에이블되고, 균등화 신호 BLEQ에 의해 비트라인 BL과 비트 바 라인 /BL이 비트라인 프리차지 전압 VBLP으로 프리차지된다.First, when a precharge command is applied, the previously enabled word line WL is disabled, and the bit line BL and the bit bar line / BL are precharged to the bit line precharge voltage VBLP by the equalization signal BLEQ.
이때, 비트라인 프리차지 전압 VBLP은 코어전압 VCORE의 1/2 전위를 갖는 전압이다.At this time, the bit line precharge voltage VBLP is a voltage having half the potential of the core voltage VCORE.
그 다음, 액티브 명령이 인가되면, 새로운 워드라인 WL0이 인에이블되기 전에 균등화 신호 BLEQ가 로우로 디스에이블되어 프리차지부(20)의 NMOS 트랜지스터 N1, N2를 턴 오프시키므로, 비트라인 BL과 비트 바 라인 /BL이 플로팅(floating)된다. 그 다음, 워드라인 WL0이 인에이블되면, 선택된 워드라인 WL0에 연결된 셀(11)의 데이터가 비트 바 라인 /BL에 실린다. Next, when an active command is applied, the equalization signal BLEQ is turned low before the new wordline WL0 is enabled, thereby turning off the NMOS transistors N1 and N2 of the
이때, 선택된 셀(11) 캐패시터의 캐패시턴스가 비트 바 라인 /BL의 캐패시턴 스에 더해져 전하 분배된다. 이로 인해 비트 바 라인 /BL에 ΔV의 전압차가 발생한다. At this time, the capacitance of the
종래의 반도체 메모리 장치는 균등화 신호 BLEQ에 의해 비트라인 BL과 비트 바 라인 /BL이 동시에 플로팅(floating)되기 때문에, 항상 부트스트래핑(bootstrapping)이 발생하여 비트 라인 BL에도 전하가 유입되어 ΔV'의 전압차가 발생한다. 결국, 비트라인 BL과 비트 바 라인 /BL 사이에 ΔV-ΔV'의 전압차가 발생한다. 여기서, ΔV'의 값은 비트라인 BL과 비트 바 라인 /BL 간의 간격이 좁을수록 커진다.In the conventional semiconductor memory device, since the bit line BL and the bit bar line / BL are floating at the same time by the equalization signal BLEQ, bootstrapping occurs at all times, and charge is also introduced into the bit line BL, thereby providing a voltage of ΔV '. A difference occurs. As a result, a voltage difference of ΔV−ΔV ′ occurs between the bit line BL and the bit bar line / BL. Here, the value of ΔV 'becomes larger as the interval between the bit line BL and the bit bar line / BL becomes smaller.
이후, 비트라인 센스앰프(미도시)가 동작하여 비트 바 라인 /BL에 실린 데이터를 센싱 및 증폭하여 외부로 출력한다.Thereafter, the bit line sense amplifier (not shown) operates to sense and amplify the data carried on the bit bar line / BL and output it to the outside.
이와 같이, ΔV'가 센싱 동작시 부하(load)로 작용하게 되어 센싱 마진을 저하시키는 문제점이 있다.As such, ΔV ′ acts as a load during the sensing operation, thereby lowering the sensing margin.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 반도체 메모리 장치의 센싱 동작시 기준 비트라인에 일정시간 비트라인 프리차지 전압을 공급하여 커플링 캐패시턴스에 의한 부트스트래핑(bootstrapping)을 방지하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and prevents bootstrapping due to coupling capacitance by supplying a bit line precharge voltage to a reference bit line for a predetermined time during a sensing operation of a semiconductor memory device. There is a purpose.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 메모리 장치는, 균등화 신호의 반전신호를 인가받아 일정시간 반전지연하여 균등화 신호를 발생하는 균등화 신 호 발생부; 다수개의 로오 어드레스 신호 및 균등화 신호의 반전신호를 인가받아 논리조합하여 액티브 동작시 비트라인과 비트 바 라인 중 어느 하나에 일정시간 동안 비트라인 프리차지 전압을 공급하는 프리차지 제어부; 및 균등화 신호에 의해 턴 온되어 비트라인 및 비트 바 라인을 프리차지시키는 프리차지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device including: an equalization signal generator configured to generate an equalization signal by applying an inversion signal of an equalization signal and delaying an inversion for a predetermined time; A precharge control unit receiving a plurality of row address signals and an inversion signal of the equalization signal and performing logical combination to supply a bit line precharge voltage to any one of a bit line and a bit bar line during an active operation for a predetermined time; And a precharge unit which is turned on by the equalization signal to precharge the bit line and the bit bar line.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치를 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a semiconductor memory device according to the present invention.
본 발명의 반도체 메모리 장치는 셀 어레이부(10), 균등화 신호 발생부(30), 프리차지 제어부(40) 및 프리차지부(50)를 포함한다. 여기서, 프리차지 제어부(40)는 어드레스 조합부(41), 비트라인 프리차지 전압 공급 제어부(43) 및 비트라인 프리차지 전압 공급부(45)를 포함한다.The semiconductor memory device of the present invention includes a
셀 어레이부(10)는 셀 트랜지스터와 캐패시터로 이루어진 다수개의 셀(11)을 포함한다.The
그리고, 균등화 신호 발생부(30)는 인버터 IV1~IV3를 포함한다. 인버터 IV1는 균등화 신호의 반전신호 /BLEQ를 인가받아 반전하여 출력하고, 인버터 IV2는 인버터 IV1의 출력을 인가받아 반전하여 출력하며, 인버터 IV3는 인버터 IV2의 출력을 인가받아 균등화 신호 BLEQ를 출력한다. 즉, 균등화 신호 발생부(30)는 홀수개의 인버터 체인을 포함하여 균등화 신호의 반전신호 /BLEQ를 반전지연하여 균등화 신호 BLEQ를 출력한다.The
어드레스 조합부(41)는 익스크루시브 오아 게이트 XOR를 포함한다. 익스크루시브 오아 게이트 XOR는 로로 어드레스 신호 XA0, XA1를 인가받아 익스크루시브 오아 연산하여 출력한다.The
그리고, 비트라인 프리차지 전압 공급 제어부(43)는 인버터 IV4 및 앤드 게이트 AND1, AND2를 포함한다. The bit line precharge voltage
여기서, 인버터 IV4는 익스크루시브 오아 게이트 XOR의 출력을 인가받아 반전하여 출력하고, 앤드 게이트 AND1는 익스크루시브 오아 게이트 XOR의 출력 및 균등화 신호의 반전신호 /BLEQ를 인가받아 앤드 연산하여 출력하며, 앤드 게이트 AND2는 인버터 IV4의 출력 및 균등화 신호의 반전신호 /BLEQ를 인가받아 앤드 연산하여 출력한다.Here, the inverter IV4 receives the output of the exclusive OR gate XOR and inverts the output, and the AND gate AND1 receives and outputs the inversion signal / BLEQ of the exclusive OR gate XOR and the equalization signal, and outputs the AND operation. The AND gate AND2 receives and outputs the inverted signal / BLEQ of the output of the inverter IV4 and the equalization signal, and outputs the AND operation.
그리고, 비트라인 프리차지 전압 공급부(45)는 PMOS 트랜지스터 P1, P2를 포함한다. 여기서, PMOS 트랜지스터 P1는 프리차지부(50)와 비트라인 프리차지 전압 VBLP 인가단 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 앤드 게이트 AND1의 출력이 인가된다. 그리고, PMOS 트랜지스터 P2는 프리차지부(50)와 비트라인 프리차지 전압 VBLP 인가단 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 앤드 게이트 AND2의 출력이 인가된다. The bit line precharge
프리차지부(50)는 NMOS 트랜지스터 N3, N4를 포함한다. 여기서, NMOS 트랜지스터 N3는 비트라인 BL과 PMOS 트랜지스터 P1 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 균등화 신호 BLEQ가 인가된다. 그리고, NMOS 트랜지스터 N4는 비트 바 라인 /BL과 PMOS 트랜지스터 P2 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 균등화 신호 BLEQ가 인가 된다. The
이러한 구성을 갖는 본 발명의 반도체 메모리 장치의 동작과정을 도 3의 타이밍도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.An operation process of the semiconductor memory device of the present invention having such a configuration will be described below with reference to the timing diagram of FIG. 3.
먼저, 프리차지 명령 PCG이 인가되면, 균등화 신호의 반전신호 /BLEQ가 클럭 CLK의 라이징(rising) 에지에 동기되어 일정시간 딜레이된 후 인에이블된다. First, when the precharge command PCG is applied, the inversion signal / BLEQ of the equalization signal is enabled after being delayed for a predetermined time in synchronization with the rising edge of the clock CLK.
이에 따라, 앤드 게이트 AND1, AND2의 출력이 로우가 되어 PMOS 트랜지스터 P1, P2를 턴 온시킨다. As a result, the outputs of the AND gates AND1 and AND2 go low to turn on the PMOS transistors P1 and P2.
이때, 균등화 신호의 반전신호 /BLEQ에 의해 일정시간 딜레이된 후 균등화 신호 BLEQ가 인에이블되면 NMOS 트랜지스터 N3, N4가 턴 온되고, 비트라인 BL과 비트 바 라인 /BL에 비트라인 프리차지 전압 VBLP이 인가된다.At this time, when the equalization signal BLEQ is enabled after a predetermined time delay by the inversion signal / BLEQ of the equalization signal, the NMOS transistors N3 and N4 are turned on, and the bit line precharge voltage VBLP is applied to the bit line BL and the bit bar line / BL. Is approved.
그 다음, 액티브 명령 ACT이 인가되면, 균등화 신호의 반전신호 /BLEQ가 클럭 CLK의 라이징(rising) 에지에 동기되어 일정시간 딜레이된 후 디스에이블된다.Then, when the active command ACT is applied, the inversion signal / BLEQ of the equalization signal is disabled after being delayed for a predetermined time in synchronization with the rising edge of the clock CLK.
이때, 로오 어드레스 신호 XA0, XA1의 상태에 따라 워드라인 WL0~WL3 중 하나가 선택된다. 예를 들어, 로오 어드레스 신호 XA0, XA1가 '00'인 경우는 워드라인 WL0가 선택되고, '10'인 경우는 워드라인 WL1이 선택된다. 여기서는 워드라인 WL0가 선택된 경우를 예를 들어 설명한다.At this time, one of the word lines WL0 to WL3 is selected according to the state of the row address signals XA0 and XA1. For example, if the row address signals XA0 and XA1 are '00', the word line WL0 is selected, and if it is '10', the word line WL1 is selected. Here, the case where the word line WL0 is selected will be described as an example.
이에 따라, 앤드 게이트 AND1의 출력은 로우가 되고, 앤드 게이트 AND2의 출력은 하이가 되어 PMOS 트랜지스터 P1는 턴 온되고, PMOS 트랜지스터는 턴 오프된다.As a result, the output of the AND gate AND1 becomes low, the output of the AND gate AND2 becomes high so that the PMOS transistor P1 is turned on, and the PMOS transistor is turned off.
이때, NMOS 트랜지스터 N3, N4는 턴 온된 상태이므로, 비트라인 BL에 비트라 인 프리차지 전압 VBLP이 인가되고, 비트 바 라인 /BL은 플로팅(floating)된다. At this time, since the NMOS transistors N3 and N4 are turned on, the bit line precharge voltage VBLP is applied to the bit line BL, and the bit bar line / BL is floating.
그 다음, 워드라인 WL0이 인에이블되면, 선택된 워드라인 WL0에 연결된 셀(11)의 데이터가 비트 바 라인 /BL에 실려 캐패시터의 캐패시턴스가 비트 바 라인 /BL의 캐패시턴스에 더해져 전하 분배된다. 이로 인해 비트 바 라인 /BL에 ΔV의 전압차가 발생한다. Then, when word line WL0 is enabled, data of the
여기서, 비트 라인 BL과 비트 바 라인 /BL 중 전하 분배가 이루어지지 않는 라인을 기준 비트라인으로 설정하고, 선택된 셀(11)에 저장된 데이터가 로우 레벨인 경우를 예를 들어 설명한다. Here, an example will be described in which a line in which charge distribution is not performed among the bit line BL and the bit bar line / BL is set as the reference bit line, and the data stored in the
그 다음, 균등화 신호의 반전신호 /BLEQ에 의해 일정시간 딜레이된 후 균등화 신호 BLEQ가 디스에이블되어 NMOS 트랜지스터 N3, N4가 턴 오프된다.Then, after a predetermined time delay by the inversion signal / BLEQ of the equalization signal, the equalization signal BLEQ is disabled to turn off the NMOS transistors N3 and N4.
이후, 비트라인 센스앰프(미도시)가 동작하여 비트 바 라인 /BL에 실린 데이터를 센싱 및 증폭하여 외부로 출력한다.Thereafter, the bit line sense amplifier (not shown) operates to sense and amplify the data carried on the bit bar line / BL and output it to the outside.
여기서, 비트 바 라인 /BL이 플로팅(floating)될 때, T1 구간동안 비트 라인 BL에는 프리차지 전압 VBLP이 인가되고 있기 때문에, 부트스트래핑(bootstrapping) 동작이 발생되지 않게 된다. 따라서, 종래기술에서와 같이 비트라인 BL과 비트 바 라인 /BL이 동시에 플로팅(floating)되어 비트 라인 BL에 전하가 유입되는 것을 방지함으로써 센싱 마진(sensing margin)을 확보할 수 있다. Here, when the bit bar line / BL is floating, since the precharge voltage VBLP is applied to the bit line BL during the T1 period, a bootstrapping operation is not generated. Thus, as in the prior art, the bit line BL and the bit bar line / BL are simultaneously floated to prevent the charge from flowing into the bit line BL, thereby ensuring a sensing margin.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 반도체 메모리 장치는 센싱 동작시 기준 비트라인에 일정시간 비트라인 프리차지 전압을 공급하여 커플링 캐패시턴스 에 의한 부트스트래핑(bootstrapping)을 방지함으로써 센싱마진을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, in the semiconductor memory device of the present invention, a sensing margin can be secured by supplying a bit line precharge voltage to a reference bit line for a predetermined time to prevent bootstrapping due to coupling capacitance. Provide effect.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.
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