KR20080030358A - 셀프리프레쉬 주기 생성장치를 구비하는 반도체메모리소자및 그의 구동방법 - Google Patents

셀프리프레쉬 주기 생성장치를 구비하는 반도체메모리소자및 그의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공정 및 구동전압에 대한 적은 영향을 받아 안정적인 주기의 리프레쉬신호를 생성할 수 있는 반도체메모리소자의 셀프리프레쉬 주기신호 생성장치를 제공하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명으로온도 가변에 영향받지 않는 고정된 주기의 고정-주기신호를 생성하기 위한 고정주기신호 생성수단; 주기생성신호에 응답하여 온도 변동에 따라 가변 주기를 갖는 가변-주기신호를 생성하기 위한 가변 주기신호 생성수단; 및 상기 가변-주기신호를, 리프레쉬 구동을 수행하도록 제어하는 리프레쉬-주기신호로 출력하되, 저온 상황에서 상기 고정-주기신호를 상기 리프레쉬-주기신호로 출력하기 위한 클림핑 수단을 구비하는 반도체메모리소자를 제공한다.
Figure P1020060096524
리프레쉬, 주기, 온도, 선택, 공정 과정

Description

셀프리프레쉬 주기 생성장치를 구비하는 반도체메모리소자 및 그의 구동방법{SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE WITH SELF-REFRESH-PERIOD GENERATOR AND THERE FOR OPERATION METHOD}
도 1은 종래기술에 따른 셀프리프레쉬 주기 생성장치의 반도체메모리소자의 블록 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 셀프리프레쉬 주기신호 생성장치의 문제점을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 셀프리프레쉬 주기 생성장치를 구비하는 반도체메모리소자의 블록 구성도.
도 4는 도3의 비교구간 설정부의 내부 회로도.
도 5는 도 3의 감지부의 내부 회로도.
도 6은 도 3의 선택부의 내부 회로도.
도 7은 도 3 내지 도 6에 도시된 본 발명의 동작 파형도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
320 : 비교구동 제어부
340 : 비교구간 설정부
360 : 감지부
380 : 선택부
본 발명은 반도체 설계 기술에 관한 것으로, 특히 로우 파워 DRAM이나 수도 SDRAM 등에 사용되는 리프레쉬 주기를 온도에 따라 자동으로 조절하는 회로에 관한 것이다.
일반적으로, 셀프 리프레쉬란 디램 등의 반도체 메모리 소자가 대기상태에서 메모리 셀 내에 저장된 데이터를 유지하기 위해 자체적으로 내부에서 일정주기를 갖고 리프레쉬를 수행하는 것을 의미한다. 그리고 온도에 따라 반도체 메모리 소자가 갖는 특성이 달라지므로, 주변온도의 검출을 통해 셀프 리프레쉬 주기를 조절함으로써 반도체 메모리 소자의 전류소비를 감소시킬 수 있다.
따라서, 다음에서는 로우 파워 DRAM 또는 수도(Pseudo) SRAM과 같이 저전력 소자에서 사용되는 리프레쉬 주기를 온도에 따라 자동으로 변화시키는 회로인 Auto TCSR(Temperature Compensated Self Refresh)회로에 사용하는 회로를 도면을 참조하여 살펴보도록 한다.
도 1은 종래기술에 따른 셀프리프레쉬 주기 생성장치의 반도체메모리소자의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 리프레쉬 주기 생성장치는 온도의 가변에 관계없이 일정한 주기를 유지하여 고정-주기신호(TC_OSC)를 생성하기 위한 고정주기신호 생성부(20)와, 주기생성신호(OSC_EN)에 응답하여 기본-주기신호(BS_PRD)를 생성하거나, 조정-주기신호(CTRL_PRD)를 기본-주기신호(BS_PRD)로 출력하기 위한 오실레이터(10)와, 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기가 고정-주기신호(ST_PRD) 보다 긴 경우, 고정-주기신호(ST_PRD)를 조정-주기신호(CTRL_PRD)로 출력하기 위한 비교부(30)와, 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기를 분주하여 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력하기 위한 주기 조절부(40)를 구비한다.
참고적으로, 오실레이터(10)가 주기생성신호(OSC_EN)에 응답하여 생성하는 기본-주기신호(BS_PRD)를 온도의 변동에 따라 가변 된다. 예를 들어, 온도가 상승하면 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기는 짧아지고, 온도가 하강하면 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기는 길어진다.
이와 같이, 셀프리프레쉬 주기신호 생성장치는 온도에 영향을 받아 가변되는 주기신호를 생성하여, 셀프리프레쉬가 수행되는 간격을 조절한다. 다시 언급하면, 온도가 낮아지면 셀 데이터가 손실되기까지 걸리는 시간이 줄어들므로, 온도가 높을 때에 비해 자주 리프레쉬를 수행하지 않는 것이다.
그런데, 리프레쉬의 간격은 온도의 하강에 비례하여 지속적으로 줄지 않는다. 즉, 온도가 지속적으로 하강하여도 특정 온도에 이르르면, 데이터의 손실 우려로 인해, 더 이상 리프레쉬의 간격을 줄일 수 없는 상황이 발생한다. 따라서, 전술 한 장치는 온도에 관계없이 일정한 주기를 유지하는 고정-주기신호와 가변-주기신호(TV_OSC)와의 비교를 통해, 리프레쉬-주기신호의 주기가 더이상 길어지지 않도록 제어한다.
한편, 다음에서는 온도의 변동에 따라 셀프리프레쉬 주기가 결정되는 과정을 더욱 자세히 살펴보도록 한다.
먼저, 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기가 고정-주기신호(ST_PRD)의 주기보다 짧은 경우를 가정하도록 한다.
고정주기신호 생성부(20)는 온도의 가변에 관계없이 일정한 주기를 유지하여 고정-주기신호(ST_PRD)를 생성한다. 또한, 오실레이터(10)는 주기생성신호(OSC_EN)에 응답하여 기본-주기신호(BS_PRD)를 생성한다. 이어, 비교부(30)는 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기가 고정-주기신호(ST_PRD)의 주기보다 짧으므로, 조정-주기신호(CTRL_PRD)를 비활성화한다. 이어, 주기 조절부(40)는 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기를 분주하여 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)를 생성한다.
한편, 온도가 점차 하강함에 따라 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기가 길어져, 고정-주기신호(ST_PRD)보다 긴 경우를 가정하도록 한다. 따라서, 비교부(30)는 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기가 고정-주기신호(ST_PRD)의 주기보다 길므로, 고정-주기신호(ST_PRD)를 조정-주기신호(CTRL_PRD)로 출력한다. 이어, 오실레이터(10)는 조정-주기신호(CTRL_PRD)의 인가에 응답하여, 조정-주기신호(CTRL_PRD)를 기본-주기신호(BS_PRD)로 출력한다. 이어, 주기 조절부(40)는 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기를 분주하여 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)를 생성한다.
참고적으로, 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기는 공정 과정에 영향을 받아 길이가 달라진다. 따라서, 특정 온도에서 공정 과정에 영향받지 않고 일정한 주기를 갖는 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)를 생성하기 위해, 주기 조절부(40)를 통해 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기를 분주 한다. 예를 들어, 특정 온도에서 필요한 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)의 주기가 24us인데 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기가 6us이라면, 주기 조절부(40)는 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기를 4분주하여 출력한다. 또한, 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기가 3us이라면, 주기 조절부(40)는 기본-주기신호(BS_PRD)를 8분주하여, 24us의 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)를 출력한다.
전술한 바와 같이, 종래기술에 따른 셀프리프레쉬 주기 생성장치는 주변 온도에 따라 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)를 주기를 조절하여 출력한다. 또한, 온도가 하강하여 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기가 온도에 관계없이 일정한 주기를 갖는 고정-주기신호(ST_PRD)보다 길어지면, 고정-주기신호(ST_PRD)를 기본-주기신호(BS_PRD)로 대치하여 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)를 생성한다. 이와 같이, 기본-주기신호(BS_PRD)를 클림핑(clipping)하는 이유는 온도가 낮아져 기본-주기신호(BS_PRD)의 분주에 의해 생성된 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)의 주기가 너무 길어져, 셀 데이터가 유실되는 것을 방지하기 위한 것이다.
한편, 종래 기술을 이용하는 경우, 공정 과정에 따라 클림핑되는 기본-주기신호(BS_PRD)의 주기가 일정하지 못한 문제점이 발생하는데, 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 2는 도 1에 도시된 셀프리프레쉬 주기신호 생성장치의 문제점을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 온도가 감소함에 따라 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)의 주기가 길어지는 것을 알 수 있다.
이후, 온도가 특정 점 이하로 하강하면, 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)의 주기가 길어지지 않고, 일정 해지는 것을 알 수 있다. 이는 앞서 언급한 바와 같이, 온도가 하강함에 따라 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)가 길어져 리프레쉬가 제때 동작하지 못해 셀 데이터가 유실되는 현상을 방지하기 위해, 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)의 주기가 일정 이상 길어지지 않도록 비교부(30)를 통해 제어하기 때문이다.
한편, 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)가 기본-주기신호(BS_PRD)를 몇 분주하여 생성되는가에 따라, 주기가 클림핑되는 시점의 온도가 다른 것을 알 수 있다. 이는 기본-주기신호(BS_PRD)가 온도 가변뿐 아니라, 공정과정에도 큰 영향을 받는 반면, 고정-주기신호(ST_PRD)의 주기는 거의 영향을 받지 않기 때문이다.
이와 같이, 종래기술을 이용하는 경우, 기본-주기신호를 분주하여 생성되는 리프레쉬-주기신호의 클림핑 시점의 주기가 공정 변동에 큰 영향을 받아, 저온에서 커런트가 달라질 수 있으며, 리프레쉬가 페일되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 공정 및 구동전압에 대한 적은 영향을 받아 안정적인 주기의 리프레쉬신호를 생성할 수 있는 반도체메모리소자의 셀프리프레쉬 주기신호 생성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 반도체메모리소자는 온도 가변에 영향받지 않는 고정된 주기의 고정-주기신호를 생성하기 위한 고정주기신호 생성수단; 주기생성신호에 응답하여 온도 변동에 따라 가변 주기를 갖는 가변-주기신호를 생성하기 위한 가변 주기신호 생성수단; 및 상기 가변-주기신호를, 리프레쉬 구동을 수행하도록 제어하는 리프레쉬-주기신호로 출력하되, 저온 상황에서 상기 고정-주기신호를 상기 리프레쉬-주기신호로 출력하기 위한 클림핑 수단을 구비한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 반도체메모리소자는 온도 가변에 영향받지 않는 고정된 주기의 고정-주기신호를 생성하기 위한 고정주기신호 생성수단; 주기생성신호에 응답하여 온도 변동에 따라 가변 주기를 갖는 가변-주기신호를 생성하기 위한 가변 주기신호 생성수단; 리프레쉬-커맨드에 응답하여 상기 가변-주기신호와 상기 고정-주기신호의 주기의 비교를 통해, 저온 상황을 감지하기 위한 저온 감지수단; 및 상기 가변-주기신호를 리프레쉬-주기신호 출력하고, 상기 저온상황에서는 상기 고정-주기신호를 상기 리프레쉬-주기신호를 출력하되, 테스트신호의 활성화 시에는 항상 상기 가변-주기신호를 상기 리프레쉬-주기신호로 출력하기 위한 선택수단을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 반도체메모리소자의 구동 방법은 온도 가변에 영향받지 않는 고정된 주기의 고정-주기신호를 생성하는 단계; 주기생성신호에 응답하여 온도 변동에 따라 가변 주기를 갖는 가변-주기신호를 생성하는 단계; 및 상기 가변-주기신호를, 리프레쉬 구동을 수행하도록 제어하는 리프레쉬-주기신호로 출력하되, 저온 상황에서는 상기 고정-주기신호를 상기 리프레쉬-주기신호로 출력하는 신호 출력 단계를 포함한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 셀프리프레쉬 주기 생성장치를 구비하는 반도체메모리소자의 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 셀프리프레쉬 주기신호 생성장치는 온도 가변에 영향받지 않는 고정된 주기의 고정-주기신호(TC_OSC)를 생성하기 위한 고정주기신호 생성부(200)와, 주기생성신호(OSC_EN)에 응답하여 온도 변동에 의한 가변 주기를 갖는 가변-주기신호(TV_OSC)를 생성하기 위한 가변 주기신호 생성부(100)와, 가변-주기신호(TV_OSC)를 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력하되, 가변-주기신호(TV_OSC)가 고정-주기신호(TC_OSC)보다 긴 주기를 갖는 저온 상황에서 고정-주기신호(TC_OSC)를 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력하기 위한 클림핑부(300)를 구비한다.
그리고 클림핑부(300)는 리프레쉬-커맨드(SREF_P)에 응답하여 가변-주기신호(TV_OSC)와 고정-주기신호(TC_OSC)의 주기의 비교를 통해, 저온 상황을 감지하기 위한 저온 감지부(320, 340, 360)와, 가변-주기신호(TV_OSC)를 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력하고, 저온상황에서는 고정-주기신호(TC_OSC)를 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)를 출력하되, 테스트신호의 활성화 시에는 항상 가변-주기신호를 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력하기 위한 선택부(380)를 포함한다.
그리고 저온 감지부는 리프레쉬-커맨드(SREF_P)와 고정-주기신호(TC_OSC)를 인가받아 고정- 및 가변-주기신호의 주기를 비교하기 위한 주기비교의 시작점을 알리는 비교-구동신호(UPDT_P)를 출력하기 위한 비교구동 제어부(320)와, 비교-구동신호(UPDT_P)와 가변-주기신호(TV_OSC)를 인가받아 주기비교의 구간을 알리는 비교-구간신호(CMP)를 출력하기 위한 비교구간 설정부(340)와, 비교-구간신호(CMP) 동안 고정-주기신호(TC_OSC)의 인가 여부를 감지하여 저온 상황을 감지하여 저온-감지신호(CSTPB_P)를 생성하기 위한 감지부(360)를 포함한다.
즉, 선택부(380)는 비교-구동신호(UPDT_P)와 저온-감지신호(CSTPB_P)와 테스트신호(CLD_ST_DIS)에 응답하여 가변-주기신호(TV_OSC)와 고정-주기신호(TC_OSC) 중 하나를 선택하여 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력한다.
참고적으로, 비교구동 제어부(320)는 카운터를 포함하여, 셀프리프레쉬의 진입을 알리는 리프레쉬-커맨드(SREF_P)에 응답하여 비교-구동신호(UPDT_P)를 활성화하며, 일정 간격으로 비교-구동신호(UPDT_P)를 활성화한다. 일정 간격으로 비교-구동신호(UPDT_P)를 생성하기 위해, 온도에 영향받지 않고 일정한 주기를 유지하는 고정-주기신호(TC_OSC)를 인가받는다. 이와 같이, 리프레쉬-커맨드(SREF_P)의 활성화에 응답하여 활성화되는 비교-구동신호(UPDT_P)는 가변-주기신호(TV_OSC)와 고정-주기신호(TC_OSC)의 활성화 시점을 동기 시킨다. 왜냐하면, 가변-주기신호(TV_OSC)와 고정-주기신호(TC_OSC)의 주기 길이를 측정하기 위해서는 두 신호의 시작점이 동일해야 하기 때문이다. 도면에는 도시되지 않았으나, 비교-구동신호(UPDT_P)가 고정주기신호 생성부와 가변주기신호 생성부에 인가되어 각 블럭을 리셋한다. 또한, 일정 간격으로 비교-구동신호(UPDT_P)가 활성화됨으로, 그 간격으로 가변-주기신호(TV_OSC)와 고정-주기신호(TC_OSC)의 주기 비교가 지속적으로 이뤄진다.
또한, 가변-주기신호(TV_OSC)는 온도가 하강함에 따라 비례적으로 주기가 늘어나는 신호이다.
또한, 저온 상황은 온도가 하강하여 가변-주기신호(TV_OSC)의 주기가 고정-주기신호(TC_OSC)의 주기보다 길어져, 리프레쉬의 오동작이 발생되는 경우이다.
한편, 전술한 본 발명의 반도체메모리소자는 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)에 대응되는 주기를 갖는 고정-주기신호(TC_OSC)와 가변-주기신호(TV_OSC)를 비교하여, 선택된 신호를 분주 없이 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 바로 출력한다. 이와 같이, 이미 분주된 신호를 비교하므로, 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)가 고정-주기신호(TC_OSC)로 클림핑되는 시점의 온도가 일정하다.
한편, 다음에서는 각 블록의 내부 회로도를 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 4는 도3의 비교구간 설정부(340)의 내부 회로도이다.
도 4를 참조하면, 비교구간 설정부(340)는 비교-구동신호(UPDT_P)의 활성화로 부터 가변-주기신호(TV_OSC)의 활성화까지 자신의 출력신호를 활성화하기 위한 신호 입력부(322)와, 신호 입력부(322)의 출력신호를 반전 및 래치하기 위한 래치(324)와, 래치(324)의 출력신호를 반전시켜 비교-구간신호(CMP)로 출력하기 위한 인버터(I1)를 포함한다.
동작을 살펴보면, 비교구간 설정부(340) 내 신호 입력부(322)는 비교-구동신호(UPDT_P)의 활성화에 응답하여 출력신호를 활성화하고, 래치(324)는 이를 반전 및 저장하며, 인버터(I1)가 래치의 출력을 반전하여 비교-구간신호(CMP)로 출력한다. 이어, 가변-주기신호(TV_OSC)가 인가되면, 신호 입력부(322)와 래치(324)와 인버터에 의해 비교-구간신호(CMP)가 비활성화된다.
전술한 바와 같이, 비교구간 설정부(340)는 비교-구동신호(UPDT_P)의 활성화로 부터 가변-주기신호(TV_OSC)의 활성화까지를, 활성화 구간으로 갖는 비교-구간신호(CMP)를 생성한다. 이때, 가변-주기신호(TV_OSC)의 활성화 시점이 비교-구동신호(UPDT_P)에 동기되므로, 비교-구간신호(CMP)의 활성화 구간은 가변-주기신호(TV_OSC)의 주기와 같다.
이와 같이, 가변-주기신호(TV_OSC)의 주기를 비교-구간신호(CMP)의 활성화 구간으로 이용하는 이유는, 비교-구간신호(CMP)의 활성화 동안 고정-주기신호(TC_OSC)가 인가되었는지 감지하여, 가변-주기신호(TV_OSC)의 주기가 고정-주기신호(TC_OSC)보다 더 길어졌는지를 확인할 수 있기 때문이다. 구체적으로 언급하면, 특정 온도 이전에는 비교-구간신호(CMP)의 활성화 영역이 고정-주기신 호(TC_OSC)의 주기보다 짧지만, 온도가 특정 레벨까지 하강하면 비교-구간신호(CMP)의 활성화 영역이 고정-주기신호(TC_OSC)의 주기보다 길어진다. 따라서, 특정 온도 이하로 하강하면, 비교-구간신호(CMP)의 활성화 동안 고정-주기신호(TC_OSC)의 인가가 감지된다.
도 5는 도 3의 감지부(360)의 내부 회로도이다.
도 5를 참조하면, 감지부(360)는 비교-구간신호(CMP)와 고정-주기신호(TC_OSC)를 입력으로 가져 저온-감지신호(CSTPB_P)로 출력하기 위한 낸드게이트(ND1)를 포함한다.
감지부(360)는 비교-구간신호(CMP)의 활성화 구간 동안 고정-주기신호(TC_OSC)가 활성화되면, 저온-감지신호(CSTPB_P)를 논리레벨 'L'로 활성화한다. 여기서, 비교-구간신호(CMP)는 가변-주기신호(TV_OSC)와 동일한 주기를 갖는다. 따라서, 비교-구간신호(CMP)의 활성화 동안 고정-주기신호(TC_OSC)가 인가됐다는 것은, 가변-주기신호(TV_OSC)의 주기가 고정-주기신호(TC_OSC)보다 길다는 것을 의미한다. 다시 언급하면, 온도의 하강으로 가변-주기신호(TV_OSC)의 주기가 길어져서, 고정-주기신호(TC_OSC)보다 더 긴 주기를 가진 것을 의미한다.
즉, 감지부는 가변-주기신호(TV_OSC)의 주기가 고정-주기신호(TC_OSC)보다 길어지면, 저온-감지신호(CSTPB_P)를 활성화한다. 가변-주기신호(TV_OSC)의 주기가 짧은 경우에는 저온-감지신호(CSTPB_P)를 비활성화한다.
도 6은 도 3의 선택부(380)의 내부 회로도이다.
도 6을 참조하면, 선택부(380)는 비교-구동신호(UPDT_P)에 응답하여 초기화 되고, 저온-감지신호(CSTPB_P)와 테스트신호(CLD_ST_DIS)에 응답하여 선택신호를 출력하기 위한 선택 제어부(382)와, 선택신호에 응답하여 가변-주기신호(TV_OSC) 또는 고정-주기신호(TC_OSC) 중 하나를 선택하여 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력하기 위한 제1 및 제2 트랜스퍼 게이트(TG1, TG2)를 포함한다.
그리고 선택 제어부(382)는 비교-구동신호(UPDT_P)에 응답하여 초기화되고, 저온-감지신호(CSTPB_P)를 인가받기 위한 감지신호 입력부(384)와, 감지신호 입력부(384)의 출력신호를 반전 및 래치하기 위한 래치(386)와, 테스트신호(CLD_ST_DIS)에 제어받아 래치(386)의 출력신호를 전달하여 선택신호로 출력하기 위한 출력 제어부(388)를 포함한다.
다음에서는 선택부(380)의 동작을 살펴보도록 한다.
먼저, 저온-감지신호(CSTPB_P)와 테스트신호(CLD_ST_DIS)가 비활성화된 경우를 살펴보도록 한다.
감지신호 입력부(384)는 비교-구동신호(UPDT_P)의 인가 시 출력신호를 논리레벨 'L'로 초기화하고, 이어 저온-감지신호(CSTPB_P)의 비활성화에 응답하여 출력신호를 논리레벨 'L'로 활성화한다. 이어, 래치(386)는 감지신호 입력부의 출력신호를 반전하고 래치하여 논리레벨 'H'로 출력한다. 이어, 출력 제어부(388)는 테스트신호(CLD_ST_DIS)의 비활성화와 래치(386)의 출력신호에 응답하여 선택신호를 논리레벨 'H'로 출력한다. 이어, 제1 트랜스퍼 게이트(TG1)가 선택신호에 응답하여 가변-주기신호(TV_OSC)를 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력한다.
즉, 가변-주기신호(TV_OSC)가 고정-주기신호(TC_OSC)보다 긴 주기를 가져, 저온-감지신호(CSTPB_P)가 비활성화된 동안에는, 온도의 변동에 따라 가변되는 주기를 갖는 가변-주기신호(TV_OSC)가 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 선택되어 출력된다.
또한, 온도의 하강으로, 저온-감지신호(CSTPB_P)가 활성화된 경우를 살펴보도록 한다. 이때, 테스트신호(CLD_ST_DIS)는 논리레벨 'L'로 비활성화된 것으로 가정한다.
감지신호 입력부(384)는 비교-구동신호(UPDT_P)의 인가 시 출력신호를 논리레벨 'L'로 초기화하고, 이어 저온-감지신호(CSTPB_P)의 활성화에 응답하여 출력신호를 논리레벨 'H'로 활성화한다. 이어, 래치(386)는 감지신호 입력부(384)의 출력신호를 반전하고 래치하여 논리레벨 'L'로 출력한다. 이어, 출력 제어부(388)는 테스트신호(CLD_ST_DIS)의 비활성화와 래치(386)의 출력신호에 응답하여 선택신호를 논리레벨 'L'로 출력한다. 이어, 제2 트랜스퍼 게이트(TG2)가 선택신호에 응답하여 고정-주기신호(TC_OSC)를 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력한다.
전술한 바와 같이, 온도의 하강으로 가변-주기신호(TV_OSC)가 고정-주기신호(TC_OSC)의 주기보다 길어져 저온-감지신호(CSTPB_P)가 활성화되면, 선택부(380)는 고정-주기신호(TC_OSC)를 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력한다. 즉, 고정-주기신호(TC_OSC)를 셀프리프레쉬 신호로 출력하므로서, 온도의 하강으로 가변-주기신호(TV_OSC)의 주기가 길어져 리프레쉬가 정상적으로 수행되지 못하는 현상을 방지한다.
또한, 테스트신호(CLD_ST_DIS)가 활성화되는 경우를 살펴보도록 한다.
감지신호 입력부(384)가 비교-구동신호(UPDT_P)와 저온-감지신호(CSTPB_P)의 인가에 응답하여 출력신호를 출력하고, 래치(386)가 이를 반전 및 저장하여 출력한다. 그러나, 출력 제어부(388)는 래치의 출력이 'L' 또는 'H'인지에 관계없이, 테스트신호(CLD_ST_DIS)의 활성화에 응답하여 선택신호를 항상 논리레벨 'H'로 출력한다. 따라서, 제1 트랜스퍼 게이트(TG1)가 선택신호의 논리레벨 'H'에 응답하여, 가변-주기신호(TV_OSC)를 항상 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력한다.
즉, 테스트신호(CLD_ST_DIS)가 활성화되면, 온도가 하강되어 가변-주기신호(TV_OSC)의 주기가 고정-주기신호(TC_OSC)보다 길어진 경우에도 가변-주기신호(TV_OSC)를 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력한다. 이는 온도의 하강으로 셀프리프레쉬 페일이 발생되는 때의 가변-주기신호(TV_OSC)의 주기를 확인하기 위한 테스트모드에서 사용된다. 또한, 온도가 하강하면 셀프리프레쉬 간격을 늘리다가, 특정 온도에 이르면 리프레쉬의 수행 간격이 일정하게 유지되도록 하는 스톱퍼 동작을 사용하지 않고자 하는 경우에도, 테스트신호(CLD_ST_DIS)를 활성화하여 제어한다.
그러므로, 선택부(380)는 저온-감지신호(CSTPB_P)가 활성화되면 고정-주기신호(TC_OSC)를 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력하고, 비활성화 시에는 가변-주기신호(TV_OSC)를 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력한다. 또한, 테스트신호(CLD_ST_DIS)가 활성화되면, 고정-주기신호(TC_OSC)를 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력한다.
도 7은 도 3 내지 도 6에 도시된 본 발명의 동작 파형도로서, 특히 온도의 하강으로 가변-주기신호(TV_OSC)의 주기가 고정-주기신호(TC_OSC)의 주기보다 길어지는 경우에 따른 구동이다.
도면에 도시된 바와 같이, 't1' 시점에 리프레쉬-커맨드(SREF_P)의 인가로 비교구동 제어부(320)가 비교-구동신호(UPDT_P)를 활성화한다. 이어, 비교구간 설정부(340)가 비교-구동신호(UPDT_P)에 응답하여 비교-구간신호(CMP)를 활성화한다. 여기서, 비교-구간신호(CMP)는 가변-주기신호(TV_OSC)가 인가되는, 't3' 시점에 비활성화된다.
이어, 감지부(360)가 비교-구간신호(CMP)가 활성화 되어있는 't2'시점에 고정-주기신호(TC_OSC)가 인가되는 것을 감지하여, 저온-감지신호(CSTPB_P)를 활성화한다. 앞서 언급한 바와 같이, 온도의 하강으로 가변-주기신호(TV_OSC)의 주기가 더 길어지므로, 비교-구간신호(CMP)의 활성화 구간에서 고정-주기신호(TC_OSC)가 인가된다.
이어, 선택부(380)는 저온-감지신호(CSTPB_P)에 응답하여 고정-주기신호(TC_OSC)를 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)로 출력한다. 즉, 고정-주기신호(TC_OSC)가 갖는 주기 간격으로 리프레쉬-주기신호(SREF_OSC)가 활성화된다.
이후, 비교구동 제어부(320)는 첫번째 비교-구동신호(UPDT_P)의 활성화로부터 일정 간격 후인, 't4' 시점에 새로이 비교-구동신호(UPDT_P)를 활성화한다. 이때, 비교-구동신호(UPDT_P)의 활성화 시점이 고정-주기신호(TC_OSC)와 같지 않도록 하기 위해, 고정-주기신호(TC_OSC)의 주기만큼의 지연시간을 갖고 활성화된다. 만약, 지연시간이 없이 비교-구동신호(UPDT_P)가 활성화되면 비교-구동신호(UPDT_P) 와 고정-주기신호(TC_OSC)의 활성화 시점이 같아져, 가변-주기신호(TV_OSC)의 주기가 고정-주기신호(TC_OSC)의 주기보다 긴지 또는 짧은지와 관계없이 항상 저온-감지신호(CSTPB_P)가 활성화되어 오동작하게 된다.
이어, 비교-구동신호(UPDT_P)에 의한 비교구간 설정부(340) 등의 동작은 전술한 과정과 동일하므로, 구체적으로 언급하지 않는다.
이와 같이, 본 발명에 따른 셀프리프레쉬 주기신호 생성장치를 구비하는 반도체메모리소자는 리프레쉬-주기신호로 출력 가능한 주기를 갖는 가변-주기신호와 고정-주기신호를 비교함으로써, 공정 과정 또는 온도 등에 영향받지 않고 클림핑되는 시점의 주기가 일정하다. 다시 언급하면, 종래에는 기본-주기신호를 비교하여 선택한 뒤, 이를 다시 분주하여 리프레쉬-주기신호를 생성하였기 때문에, 온도 또는 공정과정 등에 영향받아 클림핑되는 시점의 온도가 달랐던 반면, 본 발명은 최종 주기를 비교하여 클림핑하기 때문에 일정한 온도에서 클림핑 동작이 수행된다.
한편, 전술한 본 발명은 셀프리프레쉬의 주기를 온도에 따라 조절하는 경우만을 예시하였으나, 본 발명의 사상은 셀프리프레쉬를 온도에 따라 가변시키는 다른 모든 블록에도 적용 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 본 발명은 최종 주기를 비교함으로써, 일정한 온도에서 리프레쉬-주기신호의 주기가 클림핑 되어, 소자의 안정적인 구동을 보장한다.

Claims (22)

  1. 온도 가변에 영향받지 않는 고정된 주기의 고정-주기신호를 생성하기 위한 고정주기신호 생성수단;
    주기생성신호에 응답하여 온도 변동에 따라 가변 주기를 갖는 가변-주기신호를 생성하기 위한 가변 주기신호 생성수단; 및
    상기 가변-주기신호를, 리프레쉬 구동을 수행하도록 제어하는 리프레쉬-주기신호로 출력하되, 저온 상황에서 상기 고정-주기신호를 상기 리프레쉬-주기신호로 출력하기 위한 클림핑 수단
    을 구비하는 반도체메모리소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저온 상황은 상기 가변-주기신호의 주기가 상기 고정-주기신호의 주기 보다 길어지는 시점을 의미하는 것
    을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클림핑 수단은,
    상기 리프레쉬-커맨드와 상기 고정-주기신호를 인가받아 주기비교의 시작점을 알리는 비교-구동신호를 출력하기 위한 비교구동 제어부와,
    상기 비교-구동신호와 상기 가변-주기신호를 인가받아 상기 주기비교의 구간을 알리는 비교-구간신호를 출력하기 위한 비교구간 설정부와,
    상기 비교-구간신호의 활성화 동안 상기 고정-주기신호의 인가 여부를 감지하여, 상기 저온 상황에서 저온-감지신호를 생성하기 위한 감지부와,
    상기 비교-구동신호와 상기 저온-감지신호와 테스트신호에 응답하여 상기 가변-주기신호와 상기 고정-주기신호 중 하나를 선택하여 상기 리프레쉬-주기신호로 출력하기 위한 선택부를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비교-구간신호의 활성화 구간은 상기 가변-주기신호의 주기와 같은 것을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비교구간 설정부는,
    상기 비교-구동신호의 활성화 시점으로부터 상기 가변-주기신호의 활성화까 지 자신의 출력신호를 활성화하기 위한 신호 입력부와,
    상기 신호 입력부의 출력신호를 반전 및 래치하기 위한 제1 래치와,
    상기 제1 래치의 출력신호를 반전시켜 상기 비교-구간신호로 출력하기 위한 제1 인버터를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 비교-구간신호와 상기 고정-주기신호를 입력으로 가져 상기 저온-감지신호를 출력하기 위한 낸드게이트를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 선택부는,
    상기 비교-구동신호에 액티브되어 상기 저온-감지신호와 상기 테스트신호에 응답하여 선택신호의 논리레벨을 출력하기 위한 선택 제어부와,
    상기 선택신호의 논리레벨에 따라 상기 가변-주기신호 또는 상기 고정-주기신호 중 하나를 선택하여 상기 리프레쉬-주기신호로 출력하기 위한 제1 및 제2 트랜스퍼 게이트를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 선택 제어부는,
    상기 비교-구동신호에 응답하여 초기화되고, 상기 저온-감지신호를 인가받기 위한 감지신호 입력부와,
    상기 감지신호 입력부의 출력신호를 반전 및 저장하기 위한 제2 래치와,
    상기 테스트신호에 제어받아 상기 제2 래치의 출력신호를 상기 선택신호로 전달하기 위한 출력 제어부를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비교구동 제어부는,
    상기 리프레쉬-커맨드에 의해 액티브되는 카운터를 포함하여, 상기 고정-주기신호의 주기 간격으로 상기 비교-구동신호를 생성하는 것
    을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가변-주기신호는 온도의 하강 비례적으로 주기가 증가하는 신호인 것을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  11. 온도 가변에 영향받지 않는 고정된 주기의 고정-주기신호를 생성하기 위한 고정주기신호 생성수단;
    주기생성신호에 응답하여 온도 변동에 따라 가변 주기를 갖는 가변-주기신호를 생성하기 위한 가변 주기신호 생성수단;
    리프레쉬-커맨드에 응답하여 상기 가변-주기신호와 상기 고정-주기신호의 주기의 비교를 통해, 저온 상황을 감지하기 위한 저온 감지수단; 및
    상기 가변-주기신호를 리프레쉬-주기신호 출력하고, 상기 저온상황에서는 상기 고정-주기신호를 상기 리프레쉬-주기신호를 출력하되, 테스트신호의 활성화 시에는 항상 상기 가변-주기신호를 상기 리프레쉬-주기신호로 출력하기 위한 선택수단
    을 구비하는 반도체메모리소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 저온 상황은 상기 가변-주기신호의 주기가 상기 고정-주기신호의 주기 보다 길어지는 시점인 것을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 저온 감지수단은,
    상기 리프레쉬-커맨드와 상기 고정-주기신호를 인가받아 주기비교의 시작점을 알리는 비교-구동신호를 출력하기 위한 비교구동 제어부와,
    상기 비교-구동신호와 상기 가변-주기신호를 인가받아 상기 주기비교의 구간을 알리는 비교-구간신호를 출력하기 위한 비교구간 설정부와,
    상기 비교-구간신호의 활성화 동안 상기 고정-주기신호의 인가 여부를 감지하여, 상기 저온 상황에서 저온-감지신호를 활성화하기 위한 감지부를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 비교-구간신호의 활성화 구간은 상기 가변-주기신호의 주기와 같은 것을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 선택수단은,
    상기 비교-구동신호에 액티브되어 상기 저온-감지신호와 상기 테스트신호에 응답하여 선택신호를 출력하기 위한 선택 제어부와,
    상기 선택신호의 논리레벨에 따라 상기 가변-주기신호 또는 상기 고정-주기신호 중 하나를 선택하여 상기 리프레쉬-주기신호로 출력하기 위한 제1 및 제2 트랜스퍼 게이트를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 선택 제어부는,
    상기 비교-구동신호에 응답하여 초기화되고, 상기 저온-감지신호를 인가받기 위한 감지신호 입력부와,
    상기 감지신호 입력부의 출력신호를 반전 및 저장하기 위한 제2 래치와,
    상기 테스트신호에 제어받아 상기 제2 래치의 출력신호를 상기 선택신호로 전달하기 위한 출력 제어부를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 비교구동 제어부는,
    상기 리프레쉬-커맨드에 의해 액티브되는 카운터를 포함하여, 상기 고정-주기신호의 주기 간격으로 상기 비교-구동신호를 생성하는 것
    을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 비교구간 설정부는,
    상기 비교-구동신호의 활성화 시점으로부터 상기 가변-주기신호의 활성화까지 자신의 출력신호를 활성화하기 위한 신호 입력부와,
    상기 신호 입력부의 출력신호를 반전 및 래치하기 위한 제1 래치와,
    상기 제1 래치의 출력신호를 반전시켜 상기 비교-구간신호로 출력하기 위한 제1 인버터를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 비교-구간신호와 상기 고정-주기신호를 입력으로 가져 상기 저온-감지신호를 출력하기 위한 낸드게이트를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 반도체메모리소자.
  20. 온도 가변에 영향받지 않는 고정된 주기의 고정-주기신호를 생성하는 단계;
    주기생성신호에 응답하여 온도 변동에 따라 가변 주기를 갖는 가변-주기신호를 생성하는 단계; 및
    상기 가변-주기신호를, 리프레쉬 구동을 수행하도록 제어하는 리프레쉬-주기신호로 출력하되, 저온 상황에서는 상기 고정-주기신호를 상기 리프레쉬-주기신호로 출력하는 신호 출력 단계
    를 포함하는 반도체메모리소자의 구동방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 신호 출력단계는,
    리프레쉬-커맨드에 응답하여 상기 가변-주기신호의 주기가 상기 고정-주기신호의 주기보다 긴 경우인, 상기 저온 상황을 감지하는 저온 감지단계와,
    상기 가변-주기신호를 리프레쉬-주기신호 출력하고, 상기 저온상황에서는 상기 고정-주기신호를 상기 리프레쉬-주기신호를 출력하되, 테스트신호의 활성화 시에는 항상 상기 가변-주기신호를 상기 리프레쉬-주기신호로 출력하기 위한 선택단계를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 반도체메모리소자의 구동방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 저온 감지단계는,
    상기 리프레쉬-커맨드에 응답하여 주기비교의 시작점을 알리는 비교-구동신호를 생성하는 단계와,
    상기 비교-구동신호의 활성화 시점으로부터 상기 가변-주기신호의 활성화까지를 감지하여 상기 주기비교의 구간을 알리는 단계와,
    상기 주기비교의 구간 동안 상기 고정-주기신호의 인가 여부를 감지하여, 상기 저온 상황을 판별하는 단계를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 반도체메모리소자의 구동방법.
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