KR20230001275A - Variable resistance memory device including a plurality of stacked memory cells - Google Patents

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KR20230001275A
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에스케이하이닉스 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a variable resistance memory device. In accordance with the present embodiment, the variable resistance memory device includes: a bank layer located in an upper part of a semiconductor substrate, and comprising a plurality of mats including a plurality of stacked memory cells; and a control circuit layer located between the semiconductor substrate and the bank layer, and including a plurality of control circuit areas partitioned in a shape corresponding to the plurality of mats. The plurality of stacked memory cells includes a plurality of stacked word lines, and a plurality of stacked bit lines cross-arranged between the plurality of stacked word lines. A word line selection unit formed to control the plurality of stacked word lines is placed in some of the plurality of control circuit areas, and a bit line selection part formed to control the plurality of bit lines can be placed in the rest thereof. A control circuit area in which the word line selection unit is placed and a control circuit area in which the bit line selection unit is placed can be repetitively arranged by turns with each other.

Description

적층된 복수의 메모리 셀들을 포함하는 저항 변화 메모리 장치{Variable resistance memory device including a plurality of stacked memory cells}Resistance variable memory device including a plurality of stacked memory cells

본 발명은 저항 변화 메모리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 적층된 복수의 메모리 셀들을 포함하는 저항 변화 메모리 장치에 관한 기술이다.The present invention relates to a resistance change memory device, and more particularly, to a resistance change memory device including a plurality of stacked memory cells.

메모리 장치의 고용량화 및 저전력화의 요구에 따라 비 휘발성이면서, 주기적인 리프레시(refresh)가 필요 없는 차세대 메모리 장치들에 대한 연구가 진행되고 있다. 이와 같은 차세대 메모리 장치로서, 저항 변화 메모리 장치인 PCRAM(Phase changeable RAM), NFGM(Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer RAM), MRAM(Magnetic RAM), FeRAM(Ferroelectric RAM) 및 ReRAM(Resistive RAM) 소자 등이 있다. In accordance with demands for high-capacity and low-power memory devices, research on next-generation memory devices that are non-volatile and do not require periodic refresh is being conducted. As such a next-generation memory device, phase changeable RAM (PCRAM), nano floating gate memory (NFGM), polymer RAM (PoRAM), magnetic RAM (MRAM), ferroelectric RAM (FeRAM), and resistive RAM (ReRAM) small, etc.

차세대 메모리 장치 중 PCRAM은 현재, 워드 라인 및 비트 라인의 교차부에 메모리 소자(storage element)를 구비하여, 크로스 포인트 어레이 구조로 형성되고 있다. 이와 같은 크로스 포인트 어레이 구조는 제 2 층 이상 메모리 셀 어레이 적층이 가능하다는 이점을 가질 수 있다.Among next-generation memory devices, a PCRAM is currently formed in a cross-point array structure by including a storage element at an intersection of a word line and a bit line. Such a cross point array structure may have an advantage of being able to stack a memory cell array of a second layer or more.

본 발명의 실시예들은 메모리 셀들의 적층 횟수의 제한 없이 메모리 셀들을 적층할 수 있는 저항 변화 메모리 장치를 제공하는 것이다. Embodiments of the present invention provide a resistance variable memory device capable of stacking memory cells without limiting the number of stacking memory cells.

본 발명의 일 실시예에 따른 저항 변화 메모리 장치는 반도체 기판 상부에 위치되며, 적층된 복수의 메모리 셀들을 포함하는 복수의 매트들로 구성된 뱅크층, 및 상기 반도체 기판과 상기 뱅크층 사이에 위치되며, 상기 복수의 매트와 대응되는 형태로 구획된 복수의 제어 회로 영역들을 포함하는 제어 회로층을 포함한다. 상기 적층된 복수의 메모리 셀은 적층된 복수의 워드 라인, 및 상기 적층된 복수의 워드 라인 사이에 교차 배열되는 적층된 복수의 비트 라인을 포함한다. 상기 복수의 제어 회로 영역 중 일부에 상기 적층된 복수의 워드 라인을 제어하도록 구성되는 워드 라인 선택부가 배치되고, 나머지에 상기 복수의 비트 라인을 제어하도록 구성되는 비트 라인 선택부가 배치되며, 상기 워드 라인 선택부가 배치되는 제어 회로 영역과 상기 비트 라인 선택부가 배치되는 제어 회로 영역은 서로 교대로 반복 배열된다. A resistance variable memory device according to an embodiment of the present invention is located on a semiconductor substrate, and is located between a bank layer composed of a plurality of mats including a plurality of stacked memory cells, and located between the semiconductor substrate and the bank layer. , a control circuit layer including a plurality of control circuit regions partitioned in a form corresponding to the plurality of mats. The plurality of stacked memory cells include a plurality of stacked word lines and a plurality of stacked bit lines intersecting between the plurality of stacked word lines. A word line selector configured to control the plurality of stacked word lines is disposed in a portion of the plurality of control circuit regions, and a bit line selector configured to control the plurality of bit lines is disposed in the remaining portion, and the word line selector is configured to control the plurality of bit lines. The control circuit area where the selector is disposed and the control circuit area where the bit line selector is disposed are alternately and repeatedly arranged.

상기 복수의 매트 각각은 복수의 로우(row) 영역 및 상기 로우(row)와 교차하는 복수의 컬럼(column) 영역으로 한정되어 있으며, 나의 로우마다 상기 적층된 복수의 워드 라인들이 연장되고, 하나의 컬럼 마다 상기 적층된 복수의 비트 라인들이 연장되며, 상기 적층된 복수의 워드 라인들은 상기 로우 방향을 따라 인접하게 배치되는 한 쌍의 워드 라인 선택부 사이만큼의 길이 단위로 분리되어 복수의 워드 라인 적층 구조체로 한정되고, 상기 적층된 복수의 비트 라인들은 상기 컬럼 방향을 따라 인접하게 배치되는 한 쌍의 비트 라인 선택부 사이만큼의 길이 단위로 분리되어 복수의 비트 라인 적층 구조체로 한정될 수 있다. Each of the plurality of mats is limited to a plurality of row areas and a plurality of column areas crossing the rows, and the plurality of stacked word lines extend for each row, and one The plurality of stacked bit lines extend for each column, and the plurality of stacked word lines are separated by a length unit equal to a length between a pair of word line selectors disposed adjacently along the row direction to stack a plurality of word lines structure, and the plurality of stacked bit lines may be separated by a unit of length between a pair of bit line selectors disposed adjacently along the column direction to be defined as a plurality of bit line stacked structures.

상기 워드 라인 선택부는 상기 워드 라인 선택부가 위치되는 상기 제어 회로 영역의 상기 로우 영역마다 구비되는 워드 라인 선택 스위치를 포함할 수 있다. 상기 워드 라인 선택 스위치는 그것을 중심으로 양측에 배치되는 상기워드 라인 적층 구조체와 동시에 연결되되, 상기 워드 라인 선택 스위치는의 일측의 워드 라인 적층 구조체의 홀수 번째(혹은 짝수 번째) 워드 라인들 및 타측의 워드 라인 적층 구조체의 짝수 번째(혹은 홀수 번째) 워드 라인과 동시에 연결될 수 있다.The word line selector may include a word line select switch provided for each row region of the control circuit region where the word line selector is located. The word line select switch is simultaneously connected to the word line stack structure disposed on both sides of the switch, and the word line select switch is connected to odd-numbered (or even-numbered) word lines of the word line stack structure on one side and the other side of the word line select switch. Even-numbered (or odd-numbered) word lines of the word line stack structure may be simultaneously connected.

상기 비트 라인 적층 구조체는 상기 적층된 비트 라인들 중 최하위에 위치하는 비트 라인의 일측단 및 타측단 중 선택되는 하나는 그 하부에 위치하는 상기 비트 라인 선택부와 전기적으로 연결되도록 구성된다. The bit line stack structure is configured so that one selected from one end and the other end of a lowermost bit line among the stacked bit lines is electrically connected to the bit line selector positioned thereunder.

상기 컬럼 방향으로 연속 배열되는 상기 비트 라인의 적층 횟수 만큼의 수의 상기 비트 라인 적층 구조체들은, 서로 다른 층에 위치하는 상기 비트 라인들이 상호 연결된다. In the bit line stacked structures as many as the number of stacked bit lines continuously arranged in the column direction, the bit lines positioned on different layers are connected to each other.

본 발명의 일 실시예에 따른 저항 변화 메모리 장치는 반도체 기판 상에 상호 교차되는 제 1 및 제 2 방향을 따라 매트릭스 형태로 구분된 복수의 제어 회로 영역을 포함하는 제어 회로층, 및 상기 제어 회로층 상부에 위치되며 복수의 메모리 셀들을 포함하는 뱅크층을 포함하는 저항 변화 메모리 장치로서, 상기 복수의 메모리 셀은 복수의 제 1 전극 라인, 상기 복수의 제 1 전극 라인과 교차되도록 배열되는 복수의 제 2 전극 라인, 및 상기 복수의 제 1 전극 라인과 상기 복수의 제 2 전극 라인의 교차부에 각각 위치되는 저항층을 포함한다. 상기 복수의 제어 회로 영역은 상기 제 1 전극 라인을 선택하는 제 1 전극 라인 선택부가 배치되는 복수의 제 1 제어 회로 영역들, 및 상기 복수의 제 2 전극 라인들을 선택하는 제 2 전극 라인 선택부가 배치되는 제 2 제어 회로 영역들을 포함한다. 상기 제 1 제어 회로 영역과 상기 제 2 제어 회로 영역은 상기 제 1 및 제 2 방향을 따라 번갈아 교대로 배치된다. A resistance variable memory device according to an embodiment of the present invention includes a control circuit layer including a plurality of control circuit regions divided in a matrix form along first and second directions intersecting each other on a semiconductor substrate; and the control circuit layer. A resistance variable memory device including a bank layer disposed thereon and including a plurality of memory cells, the plurality of memory cells comprising: a plurality of first electrode lines and a plurality of first electrode lines arranged to cross the plurality of first electrode lines; It includes two electrode lines, and a resistance layer respectively positioned at an intersection of the plurality of first electrode lines and the plurality of second electrode lines. The plurality of control circuit regions include a plurality of first control circuit regions in which a first electrode line selector for selecting the first electrode line is disposed, and a second electrode line selector for selecting the plurality of second electrode lines. It includes second control circuit regions. The first control circuit area and the second control circuit area are alternately disposed along the first and second directions.

상기 제 1 전극 라인 적층 구조체 및 상기 제 2 전극 라인 적층 구조체는, 상기 메모리 셀 선택 시, 상기 제 1 전극 라인 적층 구조체는 상기 제 2 전극 라인을 사이에 두고 마주하지 않는 적어도 하나의 상기 제 1 전극 라인에 제 1 전압이 인가되고, 상기 제 2 전극 라인 적층 구조체는 적층된 복수의 제 2 전극 라인 중 선택되는 하나에 상기 제 1 전압과 임계 전압 만큼의 차이를 갖는 제 2 전압이 인가되도록 구성된다.In the first electrode line stack structure and the second electrode line stack structure, when the memory cell is selected, the first electrode line stack structure includes at least one of the first electrodes that do not face each other with the second electrode line interposed therebetween. A first voltage is applied to a line, and the second electrode line stack structure is configured such that a second voltage having a difference between the first voltage and a threshold voltage is applied to a selected one of a plurality of stacked second electrode lines. .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 저항 변화 메모리 장치는 각각의 로우를 따라 n개의 워드 라인들이 적층되어 구성되는 복수의 워드 라인 적층 구조체, 상기 각각의 로우와 교차되는 컬럼을 따라 n-1개의 비트 라인들이 적층되는 복수의 비트 라인 적층 구조체, 상기 워드 라인 적층 구조체의 양측 단부의 하부 영역에 각각 배치되는 워드 라인 선택 스위치들; 및 상기 비트 라인 적층 구조체의 양측 단부 하부 영역에 각각 배치되는 비트 라인 선택 스위치들을 포함한다. 상기 워드 라인 선택 스위치들 중 선택되는 하나가 인에이블되면, 상기 인에이블된 워드 라인 선택 스위치와 연결된 상기 워드 라인 적층 구조체들 중 적어도 하나의 워드 라인에 제 1 전압이 제공될 수 있다. 상기 비트 라인 선택 스위치들 중 선택되는 하나가 인에이블되면, 상기 인에이블된 비트 라인 선택 스위치와 연결되는 상기 비트 라인 적층 구조체를 포함하여 상기 컬럼 방향으로 연속적으로 배열되는 총 n-1개의 비트 라인 적층 구조체의 선택된 비트 라인들에 상기 제 1 전압과 임계 전압 차이를 갖는 제 2 전압이 제공될 수 있다. In addition, a resistance variable memory device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of word line stack structures formed by stacking n word lines along each row, and n−1 number of word lines along a column crossing each row. a plurality of bit line stack structures in which bit lines are stacked, word line select switches respectively disposed in lower regions of both end portions of the word line stack structure; and bit line select switches respectively disposed in lower regions of both ends of the bit line stack structure. When a selected one of the word line select switches is enabled, a first voltage may be applied to at least one word line among the word line stacked structures connected to the enabled word line select switch. When a selected one of the bit line select switches is enabled, a total of n-1 bit line stacks sequentially arranged in the column direction including the bit line stack structure connected to the enabled bit line select switch. A second voltage having a difference between the first voltage and a threshold voltage may be provided to selected bit lines of the structure.

상기 인에이블된 비트 라인 선택 스위치와 연결되는 상기 n-1개의 비트 라인 적층 구조체들은 최하위 비트 라인으로부터 상기 n-1층의 비트 라인까지 계단 형태로 순차적으로 연결되도록 구성될 수 있다. The n−1 bit line stacked structures connected to the enabled bit line select switch may be sequentially connected from the lowest bit line to the bit lines of the n−1 layer in a stepwise manner.

상기 워드 라인 적층 구조체 및 상기 비트 라인 적층 구조체의 교차점 각각에 저항층이 구비되어, 메모리 셀들이 한정될 수 있다. A resistance layer may be provided at each intersection of the word line stack structure and the bit line stack structure to define memory cells.

상기 워드 라인 선택 스위치들이 형성되는 제어 회로 영역 및 상기 비트 라인 선택 스위치들이 형성되는 제어 회로 영역은 상기 로우 방향 및 상기 컬럼 방향을 따라 교대로 배열될 수 있다.A control circuit area where the word line select switches are formed and a control circuit area where the bit line select switches are formed may be alternately arranged along the row direction and the column direction.

적층 메모리 셀들을 포함하는 뱅크는 매트 별로 워드 라인 선택부 및 비트 라인 선택부를 교대로 번갈아 배치시킨다. 아울러, 워드 라인 적층 구조체는 서로 인접하게 적층되는 워드 라인이 동시에 선택되지 않도록 하면서, 동일 컬럼상에 인접하게 배치되는 비트 라인 구조체의 비트 라인들은 서로 다른 레벨의 비트 라인들이 계단 형태로 연결시키므로써, 하나의 메모리 셀만을 효과적으로 선택할 수 있다. In a bank including stacked memory cells, word line selection units and bit line selection units are alternately arranged for each mat. In addition, the word line stack structure prevents word lines stacked adjacent to each other from being selected at the same time, while bit lines of the bit line structure disposed adjacent to each other are connected in a stepwise manner with bit lines of different levels, Only one memory cell can be effectively selected.

이에 따라, 4층 이상의 워드 라인 및 비트 라인이 적층되더라도 하나의 메모리 셀을 효과적으로 선택할 수 있다. 나아가, 저항 변화 메모리 장치의 집적 밀도를 개선할 수 있다. Accordingly, even when word lines and bit lines of four or more layers are stacked, one memory cell can be effectively selected. Furthermore, the integration density of the resistance variable memory device may be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저항 변화 메모리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 뱅크의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 회로층의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 매트를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 셀의 등가 회로도이다.
도 은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 셀의 선택 원리를 설명하기 위한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 6개의 데크를 구현하는 워드 라인 및 비트 라인의 관계를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 6개의 데크를 구현하는 워드 라인 및 비트 라인의 관계를 설명하기 위한 개략적인 회로도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 매트에 배열되는 워드 라인 및 제어 회로 영역에 배치되는 워드 라인 선택부의 연결 관계를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9의 "C" 부분의 등가 회로도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 워드 라인과 평행하는 방향으로 절단하여 나타낸 저항 변화 메모리 장치의 요부 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 매트에 배열되는 비트 라인 및 제어 회로 영역에 배치되는 비트 라인 선택부의 연결 관계를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 13는 도 12의 "E"부분의 등가 회로도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 비트 라인과 평행하는 방향으로 절단하여 나타낸 저항 변화 메모리 장치의 요부 단면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비트 라인 방향으로 절단하여 나타낸 저항 변화 메모리 장치의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 특정 매트의 메모리 셀을 선택하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a block diagram showing a semiconductor system according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a perspective view schematically illustrating a resistance variable memory device according to an exemplary embodiment.
3 is a plan view of a bank according to an embodiment of the present invention.
4 is a plan view of a control circuit layer according to an embodiment of the present invention.
5 is a view schematically showing a mat according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are equivalent circuit diagrams of a memory cell according to an embodiment of the present invention.
is a circuit diagram for explaining a principle of selecting a memory cell according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram for explaining the relationship between word lines and bit lines implementing six decks according to an embodiment of the present invention.
8A and 8B are schematic circuit diagrams for explaining the relationship between word lines and bit lines implementing six decks according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram schematically illustrating a connection relationship between word lines arranged on a plurality of mats and word line selectors arranged in a control circuit area according to an embodiment of the present invention.
10 is an equivalent circuit diagram of part “C” of FIG. 9 .
11 is a cross-sectional view of a main part of a resistance variable memory device cut in a direction parallel to a word line according to an exemplary embodiment of the present invention.
12 is a diagram schematically illustrating a connection relationship between bit lines arranged on a plurality of mats and a bit line selection unit arranged in a control circuit area according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of part “E” in FIG. 12 .
14 is a main cross-sectional view of a resistance variable memory device cut in a direction parallel to a bit line according to an exemplary embodiment of the present invention.
15 is a cross-sectional view of a resistance variable memory device cut along a bit line direction according to another embodiment of the present invention.
16 is a diagram for explaining a process of selecting memory cells of a specific mat according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. The sizes and relative sizes of layers and regions in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 시스템을 보여주는 블록도이다. 1 is a block diagram showing a semiconductor system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 반도체 시스템(10)은 프로세서(1000), 콘트롤러(1100) 및 메모리 장치(100)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a semiconductor system 10 may include a processor 1000 , a controller 1100 and a memory device 100 .

프로세서(1000)는 버스(1110)에 의해 콘트롤러(1100)와 인터페이스될 수 있다. 프로세서(1000)는 메모리 어드레스 및 데이터를 포함하는 메모리 억세스 리퀘스트(리드 리퀘스트 또는 라이트 리퀘스트 등: 도시되지 않음)를 콘트롤러(1100)에 제공할 수 있다. 또한, 프로세서(1000)는 콘트롤러(1100)로부터 리드 데이터(read data)를 제공받을 수 있다. Processor 1000 may be interfaced with controller 1100 by bus 1110 . The processor 1000 may provide a memory access request (such as a read request or a write request: not shown) including memory addresses and data to the controller 1100 . Also, the processor 1000 may receive read data from the controller 1100 .

콘트롤러(1100)는 메모리 장치(100)의 메모리 동작을 위한 커맨드(CMD, 예컨대, 리드 커맨드 및 라이트 커맨드 등), 어드레스(ADD), 데이터(DATA) 및 제어 커맨드(CTRL)를 상기 메모리 장치(100)에 제공할 수 있다. 상기 콘트롤러(1100)에서 출력되는 신호들은 상기 프로세서(1000)로부터 제공된 상기 리퀘스트들을 통해 생성될 수 있다. The controller 1100 transmits commands (CMD, eg, read commands and write commands), addresses (ADD), data (DATA), and control commands (CTRL) for memory operations of the memory device 100 to the memory device 100. ) can be provided. Signals output from the controller 1100 may be generated through the requests provided from the processor 1000 .

메모리 장치(100)는 예를 들어, 비휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 상기 메모리 장치(100)는 저항 변화 메모리 장치로 예를 들어 설명될 것이다. 하지만, 여기에 한정되는 것만은 아니다. The memory device 100 may include, for example, a non-volatile memory device. In this embodiment, the memory device 100 will be described as an example of a resistance change memory device. However, it is not limited thereto.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 저항 변화 메모리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 뱅크의 평면도이다. 2 is a perspective view schematically illustrating a resistance variable memory device according to an exemplary embodiment. 3 is a plan view of a bank according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 메모리 장치(100)는 반도체 기판(110), 제어 회로층(120) 및 뱅크층(BA)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the memory device 100 may include a semiconductor substrate 110, a control circuit layer 120, and a bank layer BA.

반도체 기판(110)은 실리콘 기판 또는 갈륨 아세나이드 등과 같이 반도체 물질을 포함할 수 있다. 하지만, 여기에 한정되지 않고, SOI(silicon on insulator) 기판 및 다양한 화합물 반도체 기판이 여기에 이용될 수 있다. The semiconductor substrate 110 may include a semiconductor material such as a silicon substrate or gallium arsenide. However, it is not limited thereto, and a silicon on insulator (SOI) substrate and various compound semiconductor substrates may be used here.

반도체 기판(110) 상부에 제어 회로층(120)이 형성될 수 있다. 제어 회로층(120)은 상기 뱅크층(BA)의 동작을 제어하는 회로들을 포함할 수 있다. 상기 제어 회로층(120)은 상기 콘트롤러(1100)로부터 입력받는 커맨드들을 이용하여, 상기 뱅크층(BA)을 구성하는 메모리 셀을 구동시킬 수 있는 다양한 제어 신호들을 생성할 수 있다. 상기 제어 회로층(120)은 예를 들어, 워드 라인 선택부, 비트 라인 선택부, 전압 생성 회로 및 센스 앰프와 같은 다양한 회로들을 포함할 수 있다. A control circuit layer 120 may be formed on the semiconductor substrate 110 . The control circuit layer 120 may include circuits that control the operation of the bank layer BA. The control circuit layer 120 may generate various control signals capable of driving memory cells constituting the bank layer BA by using commands received from the controller 1100 . The control circuit layer 120 may include various circuits such as, for example, a word line selector, a bit line selector, a voltage generator circuit, and a sense amplifier.

뱅크층(BA)은 복수의 뱅크를 포함할 수 있다. 본 도면에서, 뱅크층(BA)은 복수의 뱅크 중 일부를 보여준다. 상기 각각의 뱅크는 도 3에 도시된 바와 같이, 매트릭스(Matrix) 형태로 배열된 복수의 매트(MAT)로 구분될 수 있다. 상기 매트(MAT)는 일반적으로 단절 없이 연장되는 복수의 워드 라인 및 복수의 비트 라인들을 포함할 수 있다. 이와 같은 일반적인 매트는 한 그룹의 제어 회로에 의해 제어되는 메모리 그룹으로 해석되었다. 하지만, 현재의 메모리 장치는 제어의 효율성을 위해 워드 라인(단절 없이 연장되는 워드 라인) 및 비트 라인(단절 없이 연장되는 비트 라인)은 적어도 하나, 예컨대 2개의 매트 단위로 연장될 수 있다. 본 실시예의 워드 라인 및 비트 라인은 3개의 매트를 점유하되, 실질적으로는 2개의 매트 단위의 폭(혹은 길이)에 해당되는 길이를 갖는 것을 일 예로 설명할 것이다. The bank layer BA may include a plurality of banks. In this figure, the bank layer BA shows some of a plurality of banks. As shown in FIG. 3, each of the banks may be divided into a plurality of mats arranged in a matrix form. The mat MAT may include a plurality of word lines and a plurality of bit lines that generally extend without interruption. A generic mat like this has been interpreted as a group of memories controlled by a group of control circuits. However, in current memory devices, word lines (word lines extended without interruption) and bit lines (bit lines extended without interruption) may be extended in units of at least one, for example, two mats, for control efficiency. The word line and the bit line of this embodiment will be described as an example in which they occupy three mats, but have lengths corresponding to the width (or length) of two mat units.

또한, 본 실시예의 매트(MAT)들은 상기 복수의 워드 라인 및 상기 복수의 비트 라인 사이의 교차부 각각은 저항층을 더 포함하여, 복수의 메모리 셀들을 포함할 수 있다. 본 실시예의 매트(MAT)는 상기 복수의 메모리 셀들이 적층된 형태로 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 한 층(또는 하나의 레벨)의 메모리 셀들은 데크(deck:D)로 명명될 수 있을 것이며, 본 실시예의 매트(MAT) 혹은 뱅크층은 적어도 4층 이상의 복수의 데크, 예컨대 6층의 데크(D1~D6)를 포함할 수 있다. 상기와 같이 복수의 데크(D1~D6)를 형성하기 위하여, 상기 워드 라인 및 비트 라인은 로우와 컬럼을 따라 교대로 적층된 형태로 구성될 수 있다. In addition, each of the mats (MAT) of the present embodiment may include a plurality of memory cells by further including a resistive layer at each intersection between the plurality of word lines and the plurality of bit lines. The mat (MAT) of this embodiment may be configured in a form in which the plurality of memory cells are stacked. In this embodiment, memory cells of one layer (or one level) may be referred to as a deck (deck: D), and a MAT or bank layer of this embodiment is a plurality of decks of at least four layers, for example Six layers of decks D1 to D6 may be included. In order to form the plurality of decks D1 to D6 as described above, the word lines and bit lines may be alternately stacked along rows and columns.

경우에 따라, 매트(MAT)는 타일(tile)로 명명될 수도 있다. 다른 일 예로, 본 발명의 발명자에 의해 2019년 9월 25일자로 출원된 U.S. 출원 번호 16/582,861 및 2020년 11월 2일자로 출원된 U.S. 출원 번호 17/087,080에 기술된 바와 같이, 상기 타일은 매트(MAT)의 일부, 즉 서브 매트에 해당될 수 있다. 상기 U.S. 출원 번호 16/582,861 및 2020년 11월 2일자로 출원된 U.S. 출원 번호 17/087,080 전체가 본원 발명의 레퍼런스로서 통합될 것이다. In some cases, the mat (MAT) may also be called a tile (tile). As another example, U.S. Patent Application filed on September 25, 2019 by the inventor of the present invention. Application No. 16/582,861 and filed on November 2, 2020, U.S. As described in Application No. 17/087,080, the tile may correspond to a part of a mat, that is, a sub-mat. The U.S. Application No. 16/582,861 and filed on November 2, 2020, U.S. Application Ser. No. 17/087,080 in its entirety is incorporated herein by reference.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 회로층의 평면도이다. 4 is a plan view of a control circuit layer according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 제어 회로층(120)은 상술한 바와 같이, 뱅크층(BA)의 하부에 위치될 수 있다. 상기 제어 회로층(120)은 각 매트(MAT01~MATxy)와 대응되도록 복수의 제어 회로 영역(120-01~120-xy)으로 구분될 수 있다. 일 예로서, 제 1 제어 회로 영역(120-01) 상부에 제 1 매트(MAT1)가 위치될 수 있다. Referring to FIG. 4 , the control circuit layer 120 may be positioned below the bank layer BA, as described above. The control circuit layer 120 may be divided into a plurality of control circuit regions 120-01 to 120-xy to correspond to respective mats MAT01 to MATxy. As an example, a first mat MAT1 may be positioned above the first control circuit area 120-01.

일반적으로 각각의 제어 회로 영역(120-01~120-xy)은 워드 라인 선택부, 비트 라인 선택부, 전압 생성 회로 및 센스 앰프와 같은 다양한 회로들이 모두 포함될 수 있지만 본 실시예 및 도면에서는, 설명의 편의를 위해, 메모리 셀을 선택하기 위한 워드 라인 선택부(WLSW) 및 비트 라인 선택부(BLSW)에 대해서만 설명할 것이다. 본 실시예에서, 상기 워드 라인 선택부(WLSW) 및 비트 라인 선택부(BLSW)는 워드 라인 선택 스위치 어레이(혹은 로우 스위치 어레이) 및 비트 라인 선택 스위치 어레이(혹은 컬럼 스위치 어레이)로 이해될 수 있을 것이다. In general, each of the control circuit regions 120-01 to 120-xy may include various circuits such as a word line selector, a bit line selector, a voltage generator circuit, and a sense amplifier, but in this embodiment and the drawings, description For convenience, only the word line selector WLSW and the bit line selector BLSW for selecting a memory cell will be described. In this embodiment, the word line selector WLSW and the bit line selector BLSW may be understood as a word line select switch array (or row switch array) and a bit line select switch array (or column switch array). will be.

각각의 제어 회로 영역(120-01~120-xy)은 예를 들어, 워드 라인 선택부(WLSW) 및 비트 라인 선택부(BLSW) 중 선택되는 하나가 위치될 수 있다. 본 실시예의 워드 라인 선택부(WLSW)는 워드 라인 디코딩부 혹은 워드 라인 디코더로 해석될 수 있고, 상기 비트 라인 선택부(BLSW)는 비트 라인 디코딩부 혹은 비트 라인 디코더로 해석될 수 있다. In each of the control circuit regions 120-01 to 120-xy, for example, one selected from among a word line selector WLSW and a bit line selector BLSW may be located. The word line selector WLSW of this embodiment may be interpreted as a word line decoder or word line decoder, and the bit line selector BLSW may be interpreted as a bit line decoder or bit line decoder.

일 예로서, 제 12 제어 회로 영역(120-12)에 워드 라인 선택부(WLSW)가 배치되는 경우, 상기 제 12 제어 회로 영역(120-12)과 인접하는 제 2, 제 11, 제 13 및 제 22 제어 회로 영역(120-02, 120-11, 120-13, 120-22)에 비트 라인 선택부(BLSW)가 배치될 수 있다. 한편, 제 13 제어 회로 영역(120-13)에 비트 라인 선택부(BLSW)가 배치되는 경우, 상기 제 13 제어 회로 영역(120-13)과 인접하는 제 3, 제 12, 제 14 및 제 23 제어 회로 영역(120-03, 120-12, 120-14, 120-23)에 워드 라인 선택부(WLSW)가 배치될 수 있다. As an example, when the word line selector WLSW is disposed in the twelfth control circuit area 120-12, the second, eleventh, thirteenth and A bit line selector BLSW may be disposed in the twenty-second control circuit regions 120-02, 120-11, 120-13, and 120-22. On the other hand, when the bit line selector BLSW is disposed in the thirteenth control circuit area 120-13, the third, twelfth, fourteenth, and twenty-third A word line selector WLSW may be disposed in the control circuit regions 120-03, 120-12, 120-14, and 120-23.

즉, 상기 워드 라인 선택부(WLSW) 및 비트 라인 선택부(BLSW)는 도면의 x 방향 및 y 방향으로 배열되는 제어 회로 영역(120-01~120-xy)에 교대로 번갈아 배치될 수 있다. That is, the word line selector WLSW and the bit line selector BLSW may be alternately arranged in the control circuit regions 120-01 to 120-xy arranged in the x and y directions of the drawing.

또한, 상기 워드 라인 선택부(WLSW)는 상기 매트(MAT)를 구성하는 각각의 로우(row) 마다 형성되는 워드 라인 선택 스위치들을 포함할 수 있다. 상기 로우(row)는 워드 라인이 배열되는 영역을 나타낼 수 있다. 또한, 본 실시예에서 상기 뱅크층(BA)의 로우를 따라 연장되는 워드 라인들은 복수의 워드 라인들이 적층된 구조로 해석될 수 있으며, 이들은 상기 워드 라인 선택부(WLSW)를 기준으로 분리되어, 워드 라인 적층 구조체, 단위 워드 라인 적층 구조체 또는 개별 워드 라인 적층 구조체로 명명될 수 있다. 이에 따라, 단위 워드 라인 적층 구조체는 상기 로우 방향으로 인접하는 한 쌍의 워드 라인 선택부 사이만큼의 길이를 가질 수 있다. Also, the word line selector WLSW may include word line select switches formed for each row constituting the mat MAT. The row may represent an area where word lines are arranged. In addition, in the present embodiment, word lines extending along rows of the bank layer BA may be interpreted as a structure in which a plurality of word lines are stacked, and they are separated based on the word line selector WLSW, It may be called a word line stack structure, a unit word line stack structure, or an individual word line stack structure. Accordingly, a unit word line stack structure may have a length equal to between a pair of adjacent word line selectors in the row direction.

마찬가지로, 상기 비트 라인 선택부(BLSW)는 각각의 컬럼(column) 마다 형성되는 비트 라인 선택 스위치를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 상기 컬럼은 상기 비트 라인이 배열되는 영역일 수 있다. 본 실시예에서 상기 뱅크층(BA)의 컬럼을 따라 연장되는 비트 라인이라 함은 적층된 복수의 비트 라인들로 해석될 수 있을 것이며, 상기 적층된 복수의 비트 라인은 상기 비트 라인 선택부(BLSW)를 기준으로 분리되어, 비트 라인 적층 구조체, 단위 비트 라인 적층 구조체, 혹은 개별 비트 라인 적층 구조체로 명명될 수 있을 것이다. Similarly, the bit line selector BLSW may include a bit line select switch formed for each column. In this embodiment, the column may be an area where the bit line is arranged. In the present embodiment, a bit line extending along a column of the bank layer BA may be interpreted as a plurality of stacked bit lines, and the plurality of stacked bit lines correspond to the bit line selector BLSW ), it may be referred to as a bit line stack structure, a unit bit line stack structure, or an individual bit line stack structure.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 매트를 개략적으로 보여주는 평면도이다. 5 is a plan view schematically showing a mat according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 매트(MAT)는 복수의 워드 라인(WL1~WL4) 및 복수의 비트 라인(BL1~BL4)을 포함할 수 있다. 복수의 워드 라인(WL1~WL4)과 복수의 비트 라인(BL1~BL4)은 교차하도록 배열될 수 있다. 복수의 워드 라인(WL1~WL4)과 복수의 비트 라인(BL1~BL4)의 교차부에 메모리 셀(MC)이 각각 형성된다. 메모리 셀(MC)은 워드 라인(WL), 비트 라인(BL) 및 그 사이에 위치되는 저항층(도시되지 않음)으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 도면의 편의를 위해, 4개의 워드 라인 및 4개의 비트 라인을 보여주고 있지만, 하나의 매트(MAT)내에 수백 개의 워드 라인 및 수백 개의 비트 라인이 연장될 수 있다. Referring to FIG. 5 , the mat MAT may include a plurality of word lines WL1 to WL4 and a plurality of bit lines BL1 to BL4. The plurality of word lines WL1 to WL4 and the plurality of bit lines BL1 to BL4 may be arranged to cross each other. Memory cells MC are formed at intersections of the plurality of word lines WL1 to WL4 and the plurality of bit lines BL1 to BL4, respectively. The memory cell MC may include a word line WL, a bit line BL, and a resistive layer (not shown) positioned therebetween. In this embodiment, 4 word lines and 4 bit lines are shown for convenience of drawing, but hundreds of word lines and hundreds of bit lines may be extended in one MAT.

상기 복수의 워드 라인(WL1~WL4)은 도면의 x 방향을 따라 일정 등간격을 가지고 평행하게 배열될 수 있고, 상기 복수의 비트 라인(BL1~BL4)은 도면의 y 방향을 따라 일정 등 간격을 가지고 평행하게 배열될 수 있다. The plurality of word lines WL1 to WL4 may be arranged in parallel at regular intervals along the x direction of the drawing, and the plurality of bit lines BL1 to BL4 may be arranged at regular intervals along the y direction of the drawing. can be arranged in parallel with

이후의 도면에서 자세히 설명되겠지만, 본 실시예의 매트(MAT)는 적층 데크(D)를 형성하기 위하여, 복수의 워드 라인(WL1~WL4) 및 복수의 비트 라인(BL1~BL4)은 상호 교대로 적층 배치될 수 있다. 또한, 상기 복수의 워드 라인(WL1~WL4)과 복수의 비트 라인(BL1~BL4)의 교차부에 저항층이 각각 배치될 수 있다. As will be described in detail in later drawings, in order to form a stacked deck D in the mat of the present embodiment, a plurality of word lines WL1 to WL4 and a plurality of bit lines BL1 to BL4 are alternately stacked with each other. can be placed. In addition, a resistive layer may be disposed at an intersection of the plurality of word lines WL1 to WL4 and the plurality of bit lines BL1 to BL4, respectively.

이하, 본 실시예에서, 실질적으로 동일한 길이를 가지며 상호 오버랩되도록 적층되는 워드 라인들을 워드 라인 적층 구조체로 명명할 것이며, 마찬가지로, 실질적으로 동일한 길이를 가지며 상호 오버랩되도록 적층되는 비트 라인들을 비트 라인 적층 구조체로 명명할 것이다. Hereinafter, in this embodiment, word lines having substantially the same length and stacked to overlap each other will be referred to as a word line stack structure, and similarly, bit lines having substantially the same length and stacked to overlap each other will be referred to as a bit line stack structure. will be named

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 메모리 셀의 등가 회로도이다. 6A and 6B are equivalent circuit diagrams of a memory cell according to an embodiment of the present invention.

도 6a를 참조하면, 메모리 셀(MCa)는 비트 라인(BL), 워드 라인(WL), 상기 비트 라인(BL)과 상기 워드 라인(WL) 사이에 연결되는 선택 소자(SE-SW) 및 가변 저항(Rv1)을 포함할 수 있다. 선택 소자(SE-SW)는 예를 들어, 다이오드 및 모스 트랜지스터 등과 같은 다양한 선택 소자가 여기에 포함될 수 있다. Referring to FIG. 6A , the memory cell MCa includes a bit line BL, a word line WL, a selection element SE-SW connected between the bit line BL and the word line WL, and a variable A resistor Rv1 may be included. The selection element SE-SW may include various selection elements such as, for example, a diode and a MOS transistor.

가변 저항(Rv1)은 예컨대, 칼코게나이드(chalcogenide)계 화합물, 전이금속 화합물, 강유전체, 강자성체 등을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 가변 저항은 상기한 물질에 한정되는 것만은 아니다. 보다 자세히 살펴보면 가변 저항(Rv1)는 금속 산화물을 포함할 수 있다. 금속 산화물은 예컨대, 니켈(Ni) 산화물, 티타늄(Ti) 산화물, 하프늄(Hf) 산화물, 지르코늄(Zq) 산화물, 텅스텐(W) 산화물, 코발트(Co) 산화물 등과 같은 전이 금속의 산화물, STO(SrTiO), PCMO(PrCaMnO) 등과 같은 페로브스카이트계 물질 등을 포함할 수 있다. 또한, 가변 저항(Rv1)은 상변화 물질을 포함할 수 있다. 상변화 물질은 예컨데, GST(Ge-Sb-Te) 등과 같은 칼코게나이드계 물질 등일 수 있다. 이러한 가변 저항 소자는 열에 의해 결정 상태와 비정질 상태 중 어느 하나로 안정됨으로써 서로 다른 저항 상태 사이에서 스위칭하는 특성을 나타낼 수 있다. 또한, 가변 저항(Rv1)은 두 개의 자성층 사이에 터널 베리어 층이 개재된 구조체를 포함할 수 있다. 자성층은 NiFeCo, CoFe 등의 물질로 형성될 수 있고, 터널 베리어층은, Al203 등의 물질로 형성될 수 있다. 이러한 가변 저항(Rv1)은 자성층의 자화 방향에 따라 서로 다른 저항 상태 사이에서 스위칭하는 특성을 나타낼 수 있다. 예컨대, 가변 저항(Rv1)은 두 개의 자성층의 자화 방향이 평행한 경우 저저항 상태일 수 있고, 두 개의 자성층의 자화 방향이 반평행한 경우 고저항 상태일 수 있다. The variable resistor Rv1 may include, for example, a chalcogenide-based compound, a transition metal compound, a ferroelectric, or a ferromagnetic material. However, the variable resistance of the present invention is not limited to the above materials. Looking more closely, the variable resistor Rv1 may include a metal oxide. Metal oxides include, for example, oxides of transition metals such as nickel (Ni) oxide, titanium (Ti) oxide, hafnium (Hf) oxide, zirconium (Zq) oxide, tungsten (W) oxide, cobalt (Co) oxide, STO (SrTiO) ), perovskite-based materials such as PCMO (PrCaMnO), and the like. Also, the variable resistor Rv1 may include a phase change material. The phase change material may be, for example, a chalcogenide-based material such as GST (Ge-Sb-Te). Such a variable resistance element may exhibit characteristics of switching between different resistance states by being stabilized in one of a crystalline state and an amorphous state by heat. Also, the variable resistor Rv1 may include a structure in which a tunnel barrier layer is interposed between two magnetic layers. The magnetic layer may be formed of a material such as NiFeCo or CoFe, and the tunnel barrier layer may be formed of a material such as Al 2 O 3 . The variable resistor Rv1 may exhibit characteristics of switching between different resistance states according to the magnetization direction of the magnetic layer. For example, the variable resistor Rv1 may be in a low resistance state when the magnetization directions of the two magnetic layers are parallel, and may be in a high resistance state when the magnetization directions of the two magnetic layers are antiparallel.

예를 들어, 워드 라인(WL)에 소정의 신호가 인가되고, 상기 워드 라인(WL)과 교차되는 비트 라인(BL)에 셋 또는 리셋 전압이 인가되면, 상기 선택 소자(SE-SW)가 턴온되어, 상기 가변 저항(Rv1)에 상기 셋 또는 리셋 전류가 인가될 수 있다. 이에 따라, 가변 저항(Rv1)의 저항 값이 가변되어, 메모리 동작이 수행될 수 있다. For example, when a predetermined signal is applied to the word line WL and a set or reset voltage is applied to the bit line BL crossing the word line WL, the selection element SE-SW is turned on. Therefore, the set or reset current may be applied to the variable resistor Rv1. Accordingly, the resistance value of the variable resistor Rv1 is varied, so that a memory operation can be performed.

또한, 도 6b에 도시된 바와 같이, 메모리 셀(MCb)은 비트 라인(BL), 워드 라인(WL) 및 가변 저항(Rv2)을 포함할 수 있다. 상기 가변 저항(Rv2)은 상기 비트 라인(BL)과 워드 라인(WL)의 전압 차가 임계 전압(Vth) 이상의 차이를 갖는 경우, 전류가 도통되어, 상기 가변 저항(Rv2)의 저항 값이 가변될 수 있다. 상기 저항 값은 상기 가변 저항(Rv2)에 인가되는 전류에 의해 셋 또는 리셋 상태로 가변될 수 있다. Also, as shown in FIG. 6B , the memory cell MCb may include a bit line BL, a word line WL, and a variable resistor Rv2. When the voltage difference between the bit line BL and the word line WL is greater than or equal to the threshold voltage Vth, current is conducted in the variable resistor Rv2, and the resistance value of the variable resistor Rv2 is changed. can The resistance value may be varied in a set or reset state by a current applied to the variable resistor Rv2.

이와 같이 스위칭 기능을 병행하는 가변 저항(Rv2)은 예를 들어, OTS(ovonic threshold switch)층을 저항층으로서 포함할 수 있다. OTS층은 상기 기술된 칼코게나이드 합금 시스템 중 임의의 하나를 포함하는 칼코게나이드 조성물을 포함할 수 있다. 상기 OTS층은 예를 들어, Te-As-Ge-Si, Ge-Te-Pb, Ge-Se-Te, Al-As-Te, Se-As-Ge-Si, Se-As-Ge-C, Se-Te-Ge-Si, Ge-Sb-Te-Se, Ge-Bi-Te-Se, Ge-As-Sb-Se, Ge-As-Bi-Te, 및 Ge-As-Bi-Se 중 하나를 포함할 수 있다. The variable resistor Rv2 performing the switching function as described above may include, for example, an ovonic threshold switch (OTS) layer as a resistance layer. The OTS layer may include a chalcogenide composition comprising any one of the chalcogenide alloy systems described above. The OTS layer is, for example, Te-As-Ge-Si, Ge-Te-Pb, Ge-Se-Te, Al-As-Te, Se-As-Ge-Si, Se-As-Ge-C, One of Se-Te-Ge-Si, Ge-Sb-Te-Se, Ge-Bi-Te-Se, Ge-As-Sb-Se, Ge-As-Bi-Te, and Ge-As-Bi-Se can include

이와 같은 도 6a 및 도 6b와 같은 메모리 셀 구조를 크로스 포인트 어레이 구조라 칭할 수 있다. The memory cell structure shown in FIGS. 6A and 6B may be referred to as a cross point array structure.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 셀의 선택 원리를 설명하기 위한 회로도이다. 참고로, 도 7의 메모리 셀은 상기 도 6b의 메모리 셀 구조를 채용하였다. 7 is a circuit diagram illustrating a principle of selecting a memory cell according to an exemplary embodiment of the present invention. For reference, the memory cell of FIG. 7 adopts the memory cell structure of FIG. 6B.

메모리 셀의 선택 원리를 설명하기 전에, 상기 워드 라인(WL) 및 비트 라인(BL)은 공지된 바와 같이, 계층적(Hierarchical) 방식으로 구성될 수 있다. 즉, 상기 계층적 방식은 하나의 글로벌 비트 라인(혹은 글로벌 워드 라인)에 복수의 로컬 비트 라인(혹은 복수의 로컬 워드 라인)이 연결될 수 있고, 하나의 로컬 비트 라인(혹은 하나의 로컬 워드 라인)에 복수의 비트 라인(혹은 복수의 워드 라인)이 연결되는 구조이다. 이와 같이 계층적으로 배열된 비트 라인들 및 워드 라인들은 제어 회로 영역(120)에 위치된 워드 라인 선택부 및 비트 라인 선택부를 포함하는 디코딩 회로부를 통해 어느 하나의 워드 라인 및 어느 하나의 비트 라인을 선택할 수 있다. Before explaining the principle of selecting a memory cell, the word line WL and the bit line BL may be configured in a hierarchical manner, as known in the art. That is, in the hierarchical method, a plurality of local bit lines (or a plurality of local word lines) may be connected to one global bit line (or one global word line), and one local bit line (or one local word line) It is a structure in which a plurality of bit lines (or a plurality of word lines) are connected to. The bit lines and word lines arranged hierarchically in this way select one word line and one bit line through a decoding circuit including a word line selection unit and a bit line selection unit located in the control circuit region 120 . You can choose.

공지된 바와 같이, 글로벌 비트 라인(GBL) 및 글로벌 워드 라인(GWL)은 제 1 전압(V1, 혹은 제 2 전압) 및 제 2 전압(V2, 혹은 제 1 전압)를 선택적으로 제공받을 수 있다. 상기 제 1 전압(V1)과 상기 제 2 전압(V2)은 상기 저항층(Rv)의 물성을 변경시킬 수 있을 정도의 전압 차를 가질 수 있다. 예컨대, 제 1 전압(V1)이 상기 제 2 전압(V2)보다 큰 레벨을 갖는 경우, 상기 제 1 전압(V1)은 셋 전압, 리셋 전압 및 리드(read) 전압에 해당될 수 있을 것이다. As is known, the global bit line GBL and the global word line GWL may be selectively supplied with a first voltage V1 (or second voltage) and a second voltage V2 (or first voltage). The first voltage V1 and the second voltage V2 may have a voltage difference sufficient to change physical properties of the resistance layer Rv. For example, when the first voltage V1 has a higher level than the second voltage V2, the first voltage V1 may correspond to a set voltage, a reset voltage, and a read voltage.

글로벌 워드 라인(GWL)과 복수의 로컬 워드 라인 사이 글로벌 워드 라인 선택 스위치(도시되지 않음)가 각각 연결될 수 있다. 상기 글로벌 워드 라인 선택 스위치는 글로벌 워드 라인 선택 신호에 응답하여 특정 로컬 워드 라인(LWL)을 선택할 수 있다.Global word line select switches (not shown) may be connected between the global word line GWL and the plurality of local word lines. The global word line selection switch may select a specific local word line LWL in response to a global word line selection signal.

글로벌 비트 라인(GBL)과 복수의 로컬 비트 라인 사이에 글로벌 비트 라인 선택 스위치(도시되지 않음)가 각각 연결될 수 있다. 상기 글로벌 비트 라인 선택 스위치는 글로벌 비트 라인 선택 신호에 응답하여, 특정 로컬 비트 라인(LBL)을 선택할 수 있다. Global bit line selection switches (not shown) may be respectively connected between the global bit line GBL and the plurality of local bit lines. The global bit line selection switch may select a specific local bit line LBL in response to a global bit line selection signal.

상기 특정 로컬 비트 라인(LBL)과 복수의 비트 라인(BL1~BL4) 사이에 로컬 비트 라인 선택 스위치들(TBL1~TBL4)이 각각 연결될 수 있고, 상기 특정 로컬 워드 라인(LWL)과 복수의 워드 라인(WL1~WL4) 사이에 로컬 워드 라인 선택 스위치(TWL1~TWL4)가 각각 연결될 수 있다. 본 도면 및 실시예에서는 글로벌 비트 라인(GBL)과 로컬 비트 라인(LBL) 사이의 계층적 구조 및 글로벌 워드 라인(GWL)과 로컬 워드 라인(LWL) 사이의 계층적 구조에 대해서는 당업자에게 공지된 구조이므로 이에 대한 자세한 구조는 생략하였다. 편의상 4개의 로컬 비트 라인 선택 스위치(TBL1~TBL4) 및 4개의 로컬 워드 라인 선택 스위치(TWL1~TWL4)만을 글로벌 비트 라인(GBL) 및 글로벌 워드 라인(GWL)에 연결시킨 구조를 도시하였다. Local bit line selection switches TBL1 to TBL4 may be connected between the specific local bit line LBL and the plurality of bit lines BL1 to BL4, respectively, and the specific local word line LWL and the plurality of word lines. Local word line select switches TWL1 to TWL4 may be respectively connected between (WL1 to WL4). In the drawings and embodiments, the hierarchical structure between the global bit line (GBL) and the local bit line (LBL) and the hierarchical structure between the global word line (GWL) and the local word line (LWL) are known to those skilled in the art. Therefore, the detailed structure is omitted. For convenience, a structure in which only four local bit line select switches TBL1 to TBL4 and four local word line select switches TWL1 to TWL4 are connected to the global bit line GBL and the global word line GWL is shown.

상기 디코딩 회로부(도시되지 않음)는 상기 글로벌 워드 라인 선택 신호(도시되지 않음) 및 상기 글로벌 비트 라인 선택 신호(도시되지 않음)를 생성할 수 있다. 더하여, 상기 디코딩 회로부(도시되지 않음)는 상기 로컬 워드 라인 선택 스위치(TWL1~TWL4) 중 하나를 인에이블시키는 워드 라인 선택 신호(SELW1~SELW4) 및 상기 로컬 비트 라인 선택 스위치(TBL1~TBL4) 중 하나 인에이블시키는 비트 라인 선택 신호(SELB1~SELB4)를 생성할 수 있다. 상기 글로벌 워드 라인 선택 신호, 상기 글로벌 비트 라인 선택 신호, 상기 워드 라인 선택 신호(SELW1~SELW4) 및 비트 라인 선택 신호(SELB1~SELB4)는 상기 콘트롤러(1100)에서 제공되는 어드레스(ADD)에 의해 상기 디코딩 회로부에 의해 생성될 수 있다. The decoding circuitry (not shown) may generate the global word line selection signal (not shown) and the global bit line selection signal (not shown). In addition, the decoding circuit unit (not shown) includes word line selection signals SELW1 to SELW4 enabling one of the local word line selection switches TWL1 to TWL4 and local bit line selection switches TBL1 to TBL4. Bit line selection signals SELB1 to SELB4 enabling one can be generated. The global word line selection signal, the global bit line selection signal, the word line selection signals SELW1 to SELW4, and the bit line selection signals SELB1 to SELB4 are configured according to an address ADD provided from the controller 1100. It can be generated by decoding circuitry.

상기 인에이블된 비트 라인 선택 신호(SELBL1~SELB4) 및 인에이블된 워드 라인 선택 신호(SELW1~SELW4)에 의해 특정 로컬 비트 라인 선택 스위치(TBL1~TBL4) 및 4개의 로컬 워드 라인 선택 스위치(TWL1~TWL4)가 턴온되면, 상기 특정 로컬 비트 라인 선택 스위치(TBL1~TBL4) 및 4개의 로컬 워드 라인 선택 스위치(TWL1~TWL4)와 연결된 비트 라인(BL) 및 워드 라인(WL)에 제 1 전압 및 제 2 전압이 각각 전달될 수 있다. 이에 따라, 상기 비트 라인(BL) 및 워드 라인(WL) 사이의 메모리 셀(MC)에 메모리 동작이 수행될 수 있다. By the enabled bit line selection signals SELBL1 to SELB4 and the enabled word line selection signals SELW1 to SELW4, specific local bit line selection switches TBL1 to TBL4 and four local word line selection switches TWL1 to SELW4 are selected. When TWL4) is turned on, a first voltage and a second voltage are applied to the bit lines BL and word lines WL connected to the specific local bit line selection switches TBL1 to TBL4 and the four local word line selection switches TWL1 to TWL4. 2 voltages can be delivered respectively. Accordingly, a memory operation may be performed on the memory cell MC between the bit line BL and the word line WL.

본 실시예에서, 상기 로컬 비트 라인 선택 스위치(TBL1~TBL4)는 예를 들어, PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있고, 도면에 도시되지는 않았지만, 글로벌 비트 라인 선택 스위치 역시 PMOS 트랜지스터로 구성될 수 있다. 한편, 상기 로컬 워드 라인 선택 스위치(TWL1~TWL4)는 예를 들어, NMOS 트랜지스터로 구성될 수 있고, 도면에 도시되지는 않았지만, 글로벌 워드 라인 선택 스위치 역시 NMOS 트랜지스터로 구성될 수 있다. In this embodiment, the local bit line select switches TBL1 to TBL4 may include, for example, PMOS transistors, and although not shown in the drawings, the global bit line select switches may also include PMOS transistors. Meanwhile, the local word line select switches TWL1 to TWL4 may include, for example, NMOS transistors, and although not shown, the global word line select switches may also include NMOS transistors.

상기 로컬 비트 라인 선택 스위치들(TBL1~TBL4) 및/또는 글로벌 비트 라인 선택 스위치들(도시되지 않음)은 상기 도 3의 비트 라인 선택부(BLSW)에 배치될 수 있다. 상기 로컬 워드 라인 선택 스위치들(TWL1~TWL4) 및/또는 글로벌 워드 라인 선택 스위치들(도시되지 않음)은 상기 도 3의 워드 라인 선택부(WLSW)에 형성될 수 있다. The local bit line selection switches TBL1 to TBL4 and/or global bit line selection switches (not shown) may be disposed in the bit line selection unit BLSW of FIG. 3 . The local word line selection switches TWL1 to TWL4 and/or global word line selection switches (not shown) may be formed in the word line selection unit WLSW of FIG. 3 .

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 6개의 데크를 구현하는 워드 라인 및 비트 라인의 관계를 설명하기 위한 개략적인 회로도이다. 도 8a는 워드 라인과 평행하는 관점에서의 회로도이고, 도 8b는 비트 라인과 평행하는 관점에서의 회로도이다. 8A and 8B are schematic circuit diagrams for explaining the relationship between word lines and bit lines implementing six decks according to an embodiment of the present invention. Fig. 8A is a circuit diagram in parallel with word lines, and Fig. 8B is a circuit diagram in parallel with bit lines.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 6개의 데크(D1~D6)는 제 1 내지 제 4 층의 워드 라인(WL_L1~WL_L4) 및 제 1 내지 제 3 층의 비트 라인(BL_L1~BL_L3)을 포함할 수 있다. 8A and 8B, the six decks D1 to D6 may include word lines WL_L1 to WL_L4 of the first to fourth layers and bit lines BL_L1 to BL_L3 of the first to third layers. can

상기 제 1 내지 제 4 층의 워드 라인(WL_L1~WL_L4)은 도면의 x 방향을 따라 연장될 수 있고, 도면의 z축 방향을 따라 적층될 수 있다. 상기 제 1 내지 제 3 층의 비트 라인(BL_L1~BL_L3)은 도면의 y 방향을 따라 연장될 수 있고, 도면의 z축 방향을 따라 적층될 수 있다. The word lines WL_L1 to WL_L4 of the first to fourth layers may extend along the x-direction of the drawing and may be stacked along the z-axis direction of the drawing. The bit lines BL_L1 to BL_L3 of the first to third layers may extend along the y-direction of the drawing and may be stacked along the z-axis direction of the drawing.

상기 제 1 층의 워드 라인(WL_L1)과 제 2 층의 워드 라인(WL_L2) 사이에 제 1 층의 비트 라인(BL_L1)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 층의 워드 라인(WL_L1)과 상기 제 1 층의 비트 라인(BL_L1) 사이에 제 1 가변 저항층(Rv1)이 개재되어, 제 1 데크(D1)를 구성할 수 있다. 상기 제 1 층의 비트 라인(BL_L1)과 상기 제 2 층의 워드 라인(WL_L2) 사이에 제 2 가변 저항층(Rv2)이 개재되어, 제 2 데크(D2)를 구성할 수 있다. 상기 제 2 층의 워드 라인(WL_L2)과 제 3 층의 워드 라인(WL_L3) 사이에 제 2 층의 비트 라인(BL_L2)이 배치될 수 있다. 상기 제 2 층의 워드 라인(WL_L2) 및 상기 제 2 층의 비트 라인(BL_L2) 사이에 제 3 가변 저항층(Rv3)이 개재되어, 제 3 데크(D3)를 구성할 수 있다. A bit line BL_L1 of the first layer may be disposed between the word line WL_L1 of the first layer and the word line WL_L2 of the second layer. A first variable resistance layer Rv1 may be interposed between the word line WL_L1 of the first layer and the bit line BL_L1 of the first layer to form the first deck D1. A second variable resistance layer Rv2 may be interposed between the bit line BL_L1 of the first layer and the word line WL_L2 of the second layer to form the second deck D2. A bit line BL_L2 of the second layer may be disposed between the word line WL_L2 of the second layer and the word line WL_L3 of the third layer. A third variable resistance layer Rv3 may be interposed between the word lines WL_L2 of the second layer and the bit lines BL_L2 of the second layer to form the third deck D3.

이와 같은 방식으로 워드 라인 및 비트 라인 교대로 적층될 수 있고, 워드 라인들(WL_L1~WL_L4)과 비트 라인들(BL_L1~BL_L3)의 교차부에 각각 저항층(Rv1~Rv6)이 개재되어, 4층 이상, 예를 들어, 6층의 적층 데크(D1~D6)가 형성될 수 있다. 특히, 최하층의 워드 라인(예컨대, 제 1 층의 워드 라인:WL_L1) 및 최상층의 워드 라인(예컨대, 제 4 층의 워드 라인: WL_L4)을 제외하고, 그 사이에 위치되는 워드 라인들(WL_L2, WL_L3) 및 비트 라인들(BL_L1~BL_L3)은 인접하는 적층 데크에 공통으로 적용될 수 있다. 다시 말해, 인접하는 적층 데크는 워드 라인 또는 비트 라인 중 어느 하나를 공유할 수 있다. In this way, word lines and bit lines may be alternately stacked, and resistance layers Rv1 to Rv6 are interposed at the intersections of the word lines WL_L1 to WL_L4 and the bit lines BL_L1 to BL_L3, respectively, so that 4 More than one layer, for example, six layers of stacked decks D1 to D6 may be formed. In particular, word lines (WL_L2, WL_L2, WL_L3) and the bit lines BL_L1 to BL_L3 may be commonly applied to adjacent stacked decks. In other words, adjacent stacked decks may share either word lines or bit lines.

예를 들어, 제 1 층의 비트 라인(BL_L1)은 제 1 데크(D1) 및 제 2 데크(D2)에 공통으로 적용되고, 제 2 층의 워드 라인(WL_L1)은 제 2 데크(D2) 및 제 3 데크(D3)에 공통으로 적용될 수 있다. 이와 같이 워드 라인 및 비트 라인이 2개의 데크에 공통적으로 적용되기 때문에, 6층의 데크(D1~D6)를 형성하는데, 실질적으로 4개의 적층된 워드 라인 및 3개의 적층된 비트 라인이 요구되는 것이다. For example, the bit line BL_L1 of the first layer is commonly applied to the first deck D1 and the second deck D2, and the word line WL_L1 of the second layer is applied to the second deck D2 and D2. It may be commonly applied to the third deck D3. Since word lines and bit lines are commonly applied to two decks in this way, to form 6-layer decks D1 to D6, substantially 4 stacked word lines and 3 stacked bit lines are required. .

본 도면에서는 설명의 편의를 위해 하나의 데크에 대해 하나의 메모리 셀을 예를 들어 설명하였지만, 하나의 데크는 복수의 메모리 셀들이 연결될 수 있다. In this drawing, one memory cell is described for one deck as an example for convenience of explanation, but a plurality of memory cells may be connected to one deck.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 매트에 배열되는 워드 라인 및 제어 회로 영역에 배치되는 워드 라인 선택부의 연결 관계를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 참고로, 도 9는 설명의 편의를 위해 서로 다른 평면에 위치되는 도 3의 A1에 해당하는 매트 부분 및 도 4의 A2에 해당하는 제어 회로 영역을 동일 평면에 도시하였다. 또한, 본 도면에서 비트 라인 선택부(BLSW) 및 비트 라인(BL1~BLn)에 대한 도시는 생략되었으며, 도 3 및 도 4의 제 21 내지 제 23 매트 부분(MAT21~MAT23) 및 제 21 내지 제 23 제어 회로 영역(120-21~120-23)을 일 예로 들어 설명할 것이다. 9 is a diagram schematically illustrating a connection relationship between word lines arranged on a plurality of mats and word line selectors arranged in a control circuit area according to an embodiment of the present invention. For reference, FIG. 9 shows a mat portion corresponding to A1 in FIG. 3 and a control circuit area corresponding to A2 in FIG. 4 on the same plane for convenience of description. Also, in this figure, the bit line selector BLSW and the bit lines BL1 to BLn are omitted, and the 21st to 23rd mat parts MAT21 to MAT23 and the 21st to 23rd mat parts MAT21 to MAT23 of FIGS. 3 and 4 are omitted. 23 Control circuit areas 120-21 to 120-23 will be described as an example.

도 9를 참조하면, 제 21 매트(MAT21) 및 제 23 매트(MAT23) 하부의 제어 회로 영역(120-21, 120-23)에 워드 라인 선택부(WLSW)가 배치될 수 있다. 상기 워드 라인 선택부(WLSW)는 제 21 제어 회로 영역(120-21) 및 제 23 제어 회로 영역(120-23)의 제 1 중심부(CAx)에 배치될 수 있다. 상기 제 1 중심부(CAx)는 제 21 및 제 23 제어 회로 영역(120-21,120-23)의 x축 길이의 중심 영역에 해당될 수 있다. 상기 워드 라인 선택부(WLSW)는 각 로우에 위치되는 워드 라인 선택 스위치들(TWL1~TWLm)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 9 , the word line selector WLSW may be disposed in the control circuit regions 120-21 and 120-23 below the 21st mat MAT21 and the 23rd mat MAT23. The word line selector WLSW may be disposed in the first central portion CAx of the twenty-first control circuit area 120-21 and the twenty-third control circuit area 120-23. The first center CAx may correspond to a central region of the x-axis length of the twenty-first and twenty-third control circuit regions 120-21 and 120-23. The word line selector WLSW may include word line select switches TWL1 to TWLm located in each row.

도면의 x 방향에 해당하는 로우 방향으로 연장되는 복수의 워드 라인들(WL1~WLm)은 상기 워드 라인 선택부(WLSW_21, WLSW_23)를 기준으로 분리되어, 복수의 워드 라인 적층 구조체로 구분될 수 있다. 상기 워드 라인 적층 구조체의 길이는 상기 로우 방향으로 인접하는 한 쌍의 워드 라인 선택부(WLSW_21, WLSW_23)간의 길이에 해당할 수 있다. The plurality of word lines WL1 to WLm extending in the row direction corresponding to the x direction of the drawing are separated based on the word line selectors WLSW_21 and WLSW_23, and can be divided into a plurality of word line stacked structures. . A length of the word line stack structure may correspond to a length between a pair of adjacent word line selectors WLSW_21 and WLSW_23 in the row direction.

상기 워드 라인 선택부(WLSW_21, WLSW_23) 사이에 배열되는 워드 라인 적층 구조체들(WL1~WLm)을 구성하는 적층된 워드 라인들은 제 21 및 제 23 워드 라인 선택부(WLSW_21, WLSW_23)중 선택되는 하나와 연결될 수 있다. 상기 적층된 워드 라인과 워드 라인 선택부간의 연결 구조에 대해서는 이하에서 보다 자세히 설명할 것이다. The stacked word lines constituting the word line stack structures WL1 to WLm arranged between the word line selectors WLSW_21 and WLSW_23 are selected from among the 21st and 23rd word line selectors WLSW_21 and WLSW_23. can be connected with A connection structure between the stacked word lines and the word line selector will be described in more detail below.

상술한 바와 같이, 상기 제 21 및 제 23 제어 회로 영역(120-21, 120-23)에 형성되는 상기 워드 라인 선택 스위치(TWL1~TWLm)는 예를 들어, 워드 라인 선택 신호(SELW1_21~SELWm_21, SELW1_23~SELWm_23)에 응답하여, 턴온되는 NMOS 트랜지스터일 수 있다. 상기 워드 라인 선택 신호(SELW1_21~SELWm_21, SELW1_23~SELWm_23)는 콘트롤러(도시되지 않음)에서 제공되는 어드레스 커맨드(도시되지 않음)를 기초로 하여 디코딩 회로부에서 생성될 수 있다. 턴온된 워드 라인 선택 스위치(TWL1~TWLm)와 전기적으로 연결된 워드 라인은 글로벌 워드 라인(GWL)에 인가되는 전압을 인가 받을 수 있다. As described above, the word line selection switches TWL1 to TWLm formed in the 21st and 23rd control circuit regions 120-21 and 120-23 include, for example, word line selection signals SELW1_21 to SELWm_21, It may be an NMOS transistor turned on in response to SELW1_23 to SELWm_23). The word line selection signals SELW1_21 to SELWm_21 and SELW1_23 to SELWm_23 may be generated in a decoding circuit unit based on address commands (not shown) provided from a controller (not shown). Word lines electrically connected to the turned-on word line select switches TWL1 to TWLm may receive a voltage applied to the global word line GWL.

도 10은 도 9의 "C" 부분의 등가 회로도이다. 10 is an equivalent circuit diagram of part “C” of FIG. 9 .

도 10을 참조하면, 제 21 제어 회로 영역(120-21) 및 제 23 제어 회로 영역(120-23)의 제 1 로우에 제 1 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21, TWL1_23)가 위치될 수 있다. 상술 하였듯이 인접하는 제 1 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21, TWL1_23) 사이에 제 1 워드 라인 적층 구조체가 연결된다. 본 실시예에서는 제 21 매트와 제 23 매트 사이의 제 1 로우에 위치되는 워드 라인 적층 구조체는 시작 지점의 매트 번호를 부여하여, 임의로 21번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(21th WL1 st)로 명명할 것이다. Referring to FIG. 10 , first word line select switches TWL1_21 and TWL1_23 may be positioned in the first row of the twenty-first control circuit region 120 - 21 and the twenty-third control circuit region 120 - 23 . As described above, the first word line stack structure is connected between the adjacent first word line select switches TWL1_21 and TWL1_23. In this embodiment, the word line stacked structure located in the first row between the 21st and 23rd mats is arbitrarily named a 21st first word line stacked structure (21st WL1 st) by assigning a mat number of the starting point. will be.

21번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(21th WL1 st)는 복수의 워드 라인, 예컨대, 제 1 층 내지 제 4 층의 제 1 워드 라인(WL1_L1~WL1_L4)이 적층될 수 있다. A plurality of word lines, eg, first word lines WL1_L1 to WL1_L4 of the first to fourth layers may be stacked in the 21st first word line stack structure 21th WL1 st.

상기 제 21 제어 회로 영역(120-21)에 위치되는 제 1 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21)는 게이트, 소스 및 드레인을 포함하는 NMOS 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 게이트는 워드 라인 선택 신호(SELW1_21)를 인가 받을 수 있다. 소스는 실질적으로 글로벌 워드 라인(GWL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 드레인은 상기 제 1 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21)를 중심으로 -x 방향(좌측 방향)으로 연장되는 제 1 워드 라인 적층 구조체(이하, 19번째 제 1 워드 라인 적층 구조체: 21th WL1 st) 중 선택되는 일부 및 상기 제 1 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21)를 중심으로 +x 방향(우측 방향)으로 연장되는 제 1 워드 라인 적층 구조체(이하, 21번째 제 1 워드 라인 적층 구조체: 21th WL1 st)중 선택되는 일부와 전기적으로 연결될 수 있다. The first word line select switch TWL1_21 positioned in the twenty-first control circuit region 120 - 21 may include an NMOS transistor including a gate, a source, and a drain. The gate may receive a word line selection signal SELW1_21. The source may be substantially electrically connected to the global word line GWL. The drain is selected from a first word line stacked structure (hereinafter, a 19th first word line stacked structure: 21st WL1 st) extending in the -x direction (left direction) with the first word line select switch TWL1_21 as a center. and a first word line stacked structure (hereinafter referred to as a 21st first word line stacked structure: 21st WL1 st) extending in the +x direction (right direction) centered on the first word line select switch TWL1_21. It can be electrically connected to a part that is.

일 예로서, 상기 19번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(21th WL1 st)의 짝수 번째 워드 라인, 즉, 제 2 층 및 제 4 층의 워드 라인(WL1_L2, WL1_L4)의 타측 단부는 상기 제 1 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21)의 드레인과 공통 연결될 수 있다. 동시에, 상기 21번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(21th WL1 st)의 홀수 번째 워드 라인, 즉, 제 1 층 및 제 3 층의 워드 라인(WL1_L1, WL1_L3)의 일측 단부 역시 상기 제 1 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21)의 드레인에 공통 연결될 수 있다. As an example, the other ends of the even-numbered word lines of the 19th first word line stack structure 21th WL1 st, that is, the word lines WL1_L2 and WL1_L4 of the second and fourth layers may be connected to the first word line It may be connected in common with the drain of the selection switch TWL1_21. At the same time, one end of the odd-numbered word lines of the 21st first word line stacked structure 21th WL1 st, that is, the word lines WL1_L1 and WL1_L3 of the first and third layers may also be connected to the first word line select switch. It can be commonly connected to the drain of (TWL1_21).

본 실시예에서 일측 단부는 예를 들어 도면의 좌측에 위치하는 단부를 의미할 수 있고, 타측 단부는 예를 들어 도면의 우측에 위치하는 단부를 의미할 수 있다. In this embodiment, one end may mean, for example, an end located on the left side of the drawing, and the other end may mean, for example, an end located on the right side of the drawing.

상기 제 23 제어 회로 영역(120-23)에 형성되는 제 1 워드 라인 선택 스위치(TWL1_23)는 워드 라인 선택 신호(SELW1_23)를 인가 받는 게이트 및 실질적으로 글로벌 워드 라인(GWL)과 전기적으로 연결되는 소스를 포함할 수 있다. 또한, 제 1 워드 라인 선택 스위치(TWL1_23)의 상기 드레인은 21번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(21th WL1 st) 중 제 1 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21)과 연결되지 않은 짝수 번째 워드 라인(WL1_L2, WL1_L4)의 타측 단부 및 23번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(23th WL1 st) 중 홀수 번째 워드 라인(WL1_L1, WL1_L3)의 일측 단부와 공통으로 연결될 수 있다. The first word line select switch TWL1_23 formed in the twenty-third control circuit region 120-23 has a gate receiving the word line select signal SELW1_23 and a source electrically connected to a substantially global word line GWL. can include In addition, the drain of the first word line select switch TWL1_23 is connected to the even-numbered word lines WL1_L2 and WL1_L4 not connected to the first word line select switch TWL1_21 of the 21st first word line stack structure 21th WL1 st. ) and one end of the odd-numbered word lines WL1_L1 and WL1_L3 of the 23rd first word line stack structure 23th WL1 st.

예를 들어, 제 21 워드 라인 선택 신호(SELW1_21)가 인에이블되면, 상기 제 21 제어 회로 영역(120-21)의 제 1 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21)가 턴온된다. 이에 따라, 19번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(19th WL1 st)의 짝수 번째층의 워드 라인(WL1_L2, WL1_L4) 및 21번째 워드 라인 적층 구조체(19th WL1 st)의 홀수 번째층의 워드 라인(WL1_L1, WL1_L3)에 글로벌 워드 라인 전압이 전달될 수 있다. For example, when the twenty-first word line selection signal SELW1_21 is enabled, the first word line selection switch TWL1_21 of the twenty-first control circuit region 120-21 is turned on. Accordingly, word lines WL1_L2 and WL1_L4 of even-numbered layers of the 19th first word line stack structure 19th WL1 st and word lines WL1_L1 of odd-numbered layers of the 21st word line stack structure 19th WL1 st A global word line voltage may be transferred to WL1_L3).

한편, 제 23 워드 라인 선택 신호(SELW1_23)가 인에이블되는 경우, 상기 제 23 제어 회로 영역(120-23)의 제 1 워드 라인 선택 스위치(TWL1_23)가 턴온된다. 이에 따라, 21번째 단위 제 1 워드 라인 적층 구조체(21th WL1 st)의 짝수 번째 워드 라인들(WL_L2, WL_L4) 및 23번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(23th WL1 st)의 홀수 번째 워드 라인(WL1_L1, WL_L3)에 글로벌 워드 라인 전압이 전달될 수 있다. Meanwhile, when the twenty-third word line selection signal SELW1_23 is enabled, the first word line selection switch TWL1_23 of the twenty-third control circuit region 120-23 is turned on. Accordingly, even-numbered word lines WL_L2 and WL_L4 of the 21st unit first word line stack structure 21th WL1 st and odd-numbered word lines WL1_L1, The global word line voltage may be transferred to WL_L3).

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 워드 라인과 평행하는 방향으로 절단하여 나타낸 저항 변화 메모리 장치의 요부 단면도이다.11 is a cross-sectional view of a main part of a resistance variable memory device cut in a direction parallel to a word line according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 반도체 기판(110)이 준비된다. 상기 반도체 기판(110)은 예를 들어, 복수의 매트(MAT21~MAT23) 및 상기 복수의 매트들(MAT21~MAT23)에 대응되는 제어 회로 영역(120-21, 120-22, 120-23)이 한정될 수 있다. Referring to FIG. 11 , a semiconductor substrate 110 is prepared. The semiconductor substrate 110 includes, for example, a plurality of mats MAT21 to MAT23 and control circuit regions 120 - 21 , 120 - 22 , and 120 - 23 corresponding to the plurality of mats MAT21 to MAT23 . may be limited.

상기 제 21 제어 회로 영역(120-21) 및 제 23 제어 회로 영역(120-23)에 대응되는 반도체 기판(110)의 소정 부분에, 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21, TWL1_23)로서 NMOS 트랜지스터가 공지의 방식으로 형성된다.In a predetermined portion of the semiconductor substrate 110 corresponding to the twenty-first control circuit region 120-21 and the twenty-third control circuit region 120-23, NMOS transistors are known as word line select switches TWL1_21 and TWL1_23. formed in a way

도면에는 자세히 도시되지는 않았지만, 상기 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21, TWL1_23)를 형성하는 단계 시, 다른 제어 회로 영역을 구성하는 NMOS 트랜지스터가 동시에 형성될 수 있다. Although not shown in detail in the drawings, during the step of forming the word line select switches TWL1_21 and TWL1_23, NMOS transistors constituting other control circuit regions may be formed at the same time.

워드 라인 선택 스위치(TWL1_21, TWL1_23)가 형성된 반도체 기판(110) 상부에 제 1 절연막(115)이 증착된다. 제 1 절연막(115)내에 상기 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21, TWL1_23)의 드레인과 전기적으로 콘택되도록 제 1 콘택 플러그(CP21, CP23)가 형성될 수 있다. 도면에는 도시되지 않았지만, 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21, TWL1_23)의 게이트는 제 1 워드 라인 선택 신호(SELW1_21, SELW1_23)를 전달하는 배선(도시되지 않음)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제 1 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21, TWL1_23)의 소스는 로컬 워드 라인(도시되지 않음) 및 글로벌 워드 라인 선택 스위치(도시되지 않음)를 거쳐 글로벌 워드 라인(GWL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 반도체 기판(110) 상부에 제어 회로층(120)이 형성될 수 있다. A first insulating layer 115 is deposited on the semiconductor substrate 110 on which the word line select switches TWL1_21 and TWL1_23 are formed. First contact plugs CP21 and CP23 may be formed in the first insulating layer 115 to electrically contact the drains of the word line select switches TWL1_21 and TWL1_23. Although not shown in the drawings, gates of the word line select switches TWL1_21 and TWL1_23 may be electrically connected to wires (not shown) transmitting the first word line select signals SELW1_21 and SELW1_23. Also, sources of the first word line select switches TWL1_21 and TWL1_23 may be electrically connected to the global word line GWL via a local word line (not shown) and a global word line select switch (not shown). . Accordingly, the control circuit layer 120 may be formed on the semiconductor substrate 110 .

제 1 절연막(115) 상부에 제 1 층의 제 1 워드 라인(WL1_L1)이 형성된다. 제 1 층의 단위 제 1 워드 라인(WL1_L1)은 상술한 바와 같이, 인접하는 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21, TWL1_23)의 간격만큼의 길이를 갖도록 패터닝될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 층의 제 1 워드 라인들(WL1)은 도면상에서는 3개의 매트(MAT21, MAT22, MAT23)를 지나도록 배치되지만, 실질적으로 워드 라인 선택 스위치(TWL)가 형성되는 제 21 매트(MAT21) 및 제 23 매트(MAT23)의 경우, 약 50% 정도의 영역만 차지하므로, 워드 라인의 길이는 실질적으로 2개의 매트의 x축 길이로 정의될 수 있다. A first word line WL1_L1 of a first layer is formed on the first insulating layer 115 . As described above, the unit first word line WL1_L1 of the first layer may be patterned to have a length equal to the distance between adjacent word line select switches TWL1_21 and TWL1_23. As described above, the first word lines WL1 of the first layer are arranged to pass through the three mats MAT21, MAT22, and MAT23 in the drawing, but the 21st word line select switch TWL is formed Since the mat MAT21 and the 23rd mat MAT23 occupy only about 50% of the area, the length of the word line can be substantially defined as the x-axis length of the two mats.

상기 제 1 층의 제 1 워드 라인(WL1_L1)을 형성하는 단계 이후, 저항층(Rv1)을 형성 단계, 비트 라인(BL1_L1~BLn_L1)을 형성하는 단계, 저항층(Rv2)을 형성 단계, 및 제 1 워드 라인을 형성하는 단계를 적어도 3회 반복 실시하여, 적어도 6층 이상의 데크(D1~D6)를 형성할 수 있다. 도면에는 자세히 도시되지 않았지만, 워드 라인 적층 구조체(WL1)를 구성하는 워드 라인들 양측, 저항층(Rv) 양측 및 비트 라인(BL)들 양측 각각에 절연막(도시되지 않음)이 형성되어, 메모리 셀간을 상호 절연시킬 수 있다. After forming the first word line WL1_L1 of the first layer, forming a resistive layer Rv1, forming bit lines BL1_L1 to BLn_L1, forming a resistive layer Rv2, and By repeating the step of forming one word line at least three times, at least six or more decks D1 to D6 can be formed. Although not shown in detail in the drawings, insulating films (not shown) are formed on both sides of the word lines constituting the word line stack structure WL1, on both sides of the resistance layer Rv, and on both sides of the bit lines BL, so that memory cells are connected to each other. can be insulated from each other.

이때, 상기 제 21 제어 회로 영역(120-21)에 위치되는 제 1 위드 라인 선택 스위치(TWL1_21)의 드레인은 콘택 플러그(CP21)를 통해, 19번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(19th WL st)의 제 2 층 및 제 4 층의 제 1 워드 라인(WL1_L2, WL1_L4)의 타측 단부 및 21번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(21th WL1 st)의 제 1 층 및 제 3 층의 제 1 워드 라인(WL1_L1, WL1_L3)의 일측 단부와 비아 플러그(VP)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. At this time, the drain of the first weed line select switch TWL1_21 located in the twenty-first control circuit region 120-21 is connected to the 19th first word line stacked structure 19th WL st through a contact plug CP21. The other end of the first word lines WL1_L2 and WL1_L4 of the second and fourth layers and the first word lines WL1_L1 of the first and third layers of the 21st first word line stack structure 21th WL1 st It may be electrically connected to one end of WL1_L3 through the via plug VP.

한편, 상기 제 23 제어 회로 영역(120-23)에 위치되는 제 1 워드 라인 선택 스위치(TWL1_23)의 드레인은 콘택 플러그(CP23) 및 비아 플러그(VP)를 통해, 21번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(21th WL1 st)의 제 2 층 및 제 4 층의 제 1 워드 라인(WL1_L2, WL1_L4)의 타측 단부 및 23번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(23th WL1 st)의 제 1 층 및 제 3 층의 제 1 워드 라인(WL1_L1, WL1_L3)의 일측 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. Meanwhile, the drain of the first word line select switch TWL1_23 located in the twenty-third control circuit region 120-23 is a 21st word line stacked structure through a contact plug CP23 and a via plug VP. The other end of the first word lines WL1_L2 and WL1_L4 of the second and fourth layers of (21st WL1 st) and the first and third layers of the 23rd first word line stack structure (23th WL1 st) It may be electrically connected to one end of one word line (WL1_L1, WL1_L3).

이에 따라, 제 21 제어 회로 영역(120-21)의 제 1 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21)가 턴온되는 경우, 21번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(21th WL1 st)의 제 2 층 및 제 4 층의 제 1 워드 라인(WL_L2, WL_L4) 및 23번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(23th WL1 st)의 제 1 층 및 제 3 층의 제 1 워드 라인(WL1_L1, WL1_L3)에 글로벌 워드 라인 전압이 제공될 수 있다. Accordingly, when the first word line select switch TWL1_21 of the twenty-first control circuit region 120-21 is turned on, the second and fourth layers of the twenty-first word line stacked structure 21th WL1 st are turned on. Global word line voltages may be provided to the first word lines WL_L2 and WL_L4 and the first word lines WL1_L1 and WL1_L3 of the first and third layers of the 23rd first word line stack structure 23th WL1 st. there is.

한편, 제 23 제어 회로 영역(120-23)에 형성되는 제 1 단위 위드 라인 선택 스위치(TWL1_23)가 턴온되는 경우, 21번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(22nd WL1 st)의 제 2 층 및 제 4 층의 제 1 워드 라인(WL1_L2, WL1_L4) 및 23번째 제 1 워드 라인 적층 구조체(23th WL st)의 제 1 층 및 제 3 층의 제 1 워드 라인(WL_L1, WL_L3)에 글로벌 워드 라인 전압이 제공될 수 있다. Meanwhile, when the first unit with line select switch TWL1_23 formed in the twenty-third control circuit region 120-23 is turned on, the second layer and the fourth layer of the 21st word line stacked structure 22nd WL1 st are turned on. The global word line voltage is provided to the first word lines WL1_L2 and WL1_L4 of the first layer and the first word lines WL_L1 and WL_L3 of the first and third layers of the 23rd first word line stack structure 23th WL st. It can be.

또한 본 실시예의 워드 라인 적층 구조체(WL1 st)를 구성하는 워드 라인들(WL1_L1, WL1_L2, WL1_L3, WL1_L4)은 실질적으로 동일한 길이를 갖지만, 도 11에서 도시된 바와 같이, 워드 라인 선택 스위치(TWL21, TWL23)와 상기 적층된 워드 라인들(WL1_L1, WL1_L2, WL1_L3, WL1_L4)간이 용이하게 연결될 수 있도록, 해당 워드 라인 선택 스위치와 연결되는 워드 라인 부분이 상기 해당 워드 라인 선택 스위치쪽으로 소정 길이만큼 인출될 수 있다. In addition, although the word lines WL1_L1, WL1_L2, WL1_L3, and WL1_L4 constituting the word line stacked structure WL1 st of the present embodiment have substantially the same length, as shown in FIG. 11, the word line select switch TWL21, TWL23) and the stacked word lines WL1_L1, WL1_L2, WL1_L3, and WL1_L4 may be easily connected, so that a portion of the word line connected to the corresponding word line selection switch may be drawn out toward the corresponding word line selection switch by a predetermined length. there is.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 매트에 배열되는 비트 라인 및 제어 회로 영역에 배치되는 비트 라인 선택부의 연결 관계를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 12 is a diagram schematically illustrating a connection relationship between bit lines arranged on a plurality of mats and a bit line selection unit arranged in a control circuit area according to an embodiment of the present invention.

참고로, 도 12는 설명의 편의를 위하여 서로 다른 평면에 형성되는 도 3의 B1 부분 및 도 4의 B2 부분을 동일 평면에 도시하였으며, 워드 라인 선택부(WLSW) 및 워드 라인(WL1~WLm)에 대한 도시는 생략되었다. 또한, 도 12는 도 3 및 도 4의 y 방향으로 연속적으로 배열되는 제 13, 제 23 및 제 33 매트 부분(MAT13, MAT23, MAT33 및 그에 대응되는 제어 회로 영역)을 일 예로 들어 설명할 것이다. For reference, FIG. 12 shows a portion B1 of FIG. 3 and a portion B2 of FIG. 4 formed on different planes on the same plane for convenience of explanation, and the word line selector WLSW and word lines WL1 to WLm are shown. The city for is omitted. In addition, FIG. 12 will explain the 13th, 23rd, and 33rd mat portions (MAT13, MAT23, MAT33 and control circuit areas corresponding thereto) sequentially arranged in the y-direction of FIGS. 3 and 4 as an example.

도 12를 참조하면, 제 13 매트(MAT13) 및 제 33 매트(MAT33) 하부의 제어 회로 영역(120-13, 120-33)에 비트 라인 선택부(BLSW13, BLSW33)가 배치될 수 있다. 상기 비트 라인 선택부(BLSW13, BLSW33)는 제 13 제어 회로 영역(120-13) 및 제 33 제어 회로 영역(120-33)의 제 2 중심부(CAy)에 배치될 수 있다. 상기 제 2 중심부(CAy)는 제 13 및 제 33 제어 회로 영역(120-21, 120-23)의 y축 길이의 중심 영역에 해당될 수 있다. 상기 제 13 제어 회로 영역(120-13) 및 제 33 제어 회로 영역(120-33)뿐만 아니라, 상기 워드 라인 선택부(WLSW)가 형성된 제어 회로 영역과 인접하는 제어 회로 영역에 비트 라인 선택부(BLSW)가 구비될 수 있다. 이와 같은 비트 라인 선택부(BLSW)는 각 비트 라인의 위치되는 각 컬럼 마다 비트 라인 선택 스위치들(TBL1~TBLm)이 구비될 수 있다. Referring to FIG. 12 , bit line selectors BLSW13 and BLSW33 may be disposed in the control circuit regions 120 - 13 and 120 - 33 below the 13th mat MAT13 and the 33rd mat MAT33 . The bit line selectors BLSW13 and BLSW33 may be disposed in the second central portion CAy of the thirteenth control circuit area 120 - 13 and the thirty third control circuit area 120 - 33 . The second center CAy may correspond to a center area of the y-axis length of the thirteenth and thirty-third control circuit areas 120-21 and 120-23. A bit line selector ( BLSW) may be provided. The bit line selector BLSW may include bit line select switches TBL1 to TBLm for each column in which each bit line is located.

또한, 각 컬럼마다 형성되는 비트 라인들(BL1~BLm)은 상기 비트 라인 선택부(BLSW_13, BLSW_33)를 기준으로 분리될 수 있다. 이때, 각각의 비트 라인들(BL1~BLm)은 적층된 비트 라인들로 구성되기 때문에, 상기 비트 라인 선택부(BLSW)에 의해 복수의 비트 라인 적층 구조체로 분리될 수 있다. 상기 비트 라인 적층 구조체의 길이는 상기 컬럼 방향으로 인접하는 한 쌍의 비트 라인 선택부(BLSW_13, BLSW_33)간의 길이에 해당할 수 있다.In addition, the bit lines BL1 to BLm formed for each column may be separated based on the bit line selectors BLSW_13 and BLSW_33. At this time, since each of the bit lines BL1 to BLm is composed of stacked bit lines, they may be separated into a plurality of bit line stacked structures by the bit line selector BLSW. A length of the bit line stack structure may correspond to a length between a pair of bit line selectors BLSW_13 and BLSW_33 adjacent in the column direction.

비트 라인 적층 구조체를 구성하는 비트 라인의 적층 수는 워드 라인 적층 구조체를 구성하는 워드 라인의 적층수 보다 한 층 작을 수 있다. The number of stacked bit lines constituting the bit line stack structure may be smaller than the number of stacked word lines constituting the word line stack structure.

상술한 바와 같이, 상기 비트 라인 선택 스위치(TBL1~TBLn)는 예를 들어, 비트 라인 선택 신호(SELB1_13~SELBn_13, SELB1_23~SELBn_23, SELB1_33~SELBn_33)에 응답하여, 턴온되는 PMOS 트랜지스터일 수 있다. 비트 라인 선택 신호(SELB1_13~SELBn_13, SELB1_23~SELBn_23, SELB1_33~SELBn_33)는 콘트롤러(도시되지 않음)에서 제공되는 어드레스 커맨드(도시되지 않음)를 기초하여 상기 디코딩 회로부에서 생성될 수 있다. 턴온된 비트 라인 선택 스위치(TBL1~TBLn)와 전기적으로 연결되는 비트 라인(BL1~BLn)은 글로벌 비트 라인(GBL)에 전달된 전압을 인가받을 수 있다. 본 도면에서는 y 방향으로 나란하게 배열되는 제 13 매트(MAT13), 제 23 매트(MAT23) 및 제 33 매트(MAT33)를 선택적으로 도시하고 있지만, 상기 매트들(MAT13, MAT23, MAT33)과 나란하게 제 43 매트, 제 53 매트, 및 제 63 매트가 나란히 배열된다면, 상기 제 13 매트(MAT13), 제 23 매트(MAT23) 및 제 33 매트(MAT33)과 동일한 규칙을 가지고 배열될 것이다. As described above, the bit line select switches TBL1 to TBLn may be, for example, PMOS transistors turned on in response to bit line select signals SELB1_13 to SELBn_13, SELB1_23 to SELBn_23, and SELB1_33 to SELBn_33. The bit line selection signals SELB1_13 to SELBn_13, SELB1_23 to SELBn_23, and SELB1_33 to SELBn_33 may be generated by the decoding circuit unit based on an address command (not shown) provided from a controller (not shown). The bit lines BL1 to BLn electrically connected to the turned-on bit line select switches TBL1 to TBLn may receive the voltage transferred to the global bit line GBL. Although the figure selectively shows the 13th mat MAT13, the 23rd mat MAT23, and the 33rd mat MAT33 arranged side by side in the y direction, the mats MAT13, MAT23, and MAT33 are arranged side by side. If the 43rd mat, the 53rd mat and the 63rd mat are arranged side by side, they will be arranged according to the same rules as the 13th mat (MAT13), the 23rd mat (MAT23) and the 33rd mat (MAT33).

도 13은 도 12의 "E"부분의 등가 회로도이다. FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of part “E” in FIG. 12 .

도 13을 참조하면, 제 13 매트(MAT13) 하부의 제 13 제어 회로 영역(120-13) 및 제 33 매트(MAT33) 하부의 제 33 제어 회로 영역(120-33)에 제 1 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13, TBL1_33)로서 PMOS 트랜지스터가 각 컬럼 별로 연결될 수 있다. 제 13 제어 회로 영역(120-13)의 제 1 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13)는 게이트, 소스 및 드레인을 포함할 수 있다. 상기 게이트는 비트 라인 선택 신호(SELB1_13)를 수신할 수 있다. 소스는 글로벌 비트 라인(GBL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 글로벌 비트 라인(GBL)과 상기 제 1 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13) 사이에 로컬 비트 라인 선택 스위치(도시되지 않음) 및 로컬 비트 라인(도시되지 않음)이 연결될 수 있다. 상기 드레인은 상기 제 1 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13)를 중심으로 -y 방향으로 연장되는 제 1 비트 라인 적층 구조체(이하, 1번째 제 1 비트 라인 적층 구조체: 3rd BL1 st) 중 선택되는 하나(예를 들어, 제 1 층의 제 1 비트 라인:BL1_L1) 및 상기 제 1 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13)를 중심으로 +y 방향으로 연장되는 제 1 비트 라인 적층 구조체(이하, 13번째 제 1 비트 라인 적층 구조체: 13th BL1 st) 중 선택되는 하나(예를 들어, 제 2 층의 제 1 비트 라인: BL1_L2)와 연결될 수 있다. Referring to FIG. 13 , the 13th control circuit area 120-13 under the 13th mat MAT13 and the 33rd control circuit area 120-33 under the 33rd mat MAT33 have a first bit line selection switch. As (TBL1_13, TBL1_33), PMOS transistors may be connected for each column. The first bit line select switch TBL1_13 of the thirteenth control circuit region 120 - 13 may include a gate, a source, and a drain. The gate may receive the bit line select signal SELB1_13. The source may be electrically connected to the global bit line GBL. Although not shown, a local bit line selection switch (not shown) and a local bit line (not shown) may be connected between the global bit line GBL and the first bit line selection switch TBL1_13. . The drain is one selected from among first bit line stacked structures (hereinafter referred to as first bit line stacked structures: 3rd BL1 st) extending in the -y direction centered on the first bit line select switch TBL1_13 (eg For example, a first bit line stacked structure extending in the +y direction centered on the first bit line of the first layer: BL1_L1 and the first bit line select switch TBL1_13 (hereinafter referred to as a 13th first bit line stack) Structure: 13th BL1 st) may be connected to a selected one (eg, the first bit line of the second layer: BL1_L2).

제 33 제어 회로 영역(120-33)의 제 1 비트 라인 선택 스위치(TBL1_33) 역시 게이트, 소스 및 드레인을 포함할 수 있다. 상기 게이트는 비트 라인 선택 신호(SELB1_33)를 수신할 수 있다. 소스는 글로벌 비트 라인(GBL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 드레인은 상기 제 1 비트 라인 선택 스위치(TBL1_33)를 중심으로 -y 방향으로 연장되는 13번째 제 1 비트 라인 적층 구조체: 13th BL1 st)중 선택되는 하나(예를 들어, 제 1 층의 제 1 비트 라인(BL1_L1) 및 상기 제 1 비트 라인 선택 스위치(TBL1_33)를 중심으로 +y 방향으로 연장되는 제 1 비트 라인 적층 구조체(이하, 33번째 제 1 비트 라인 적층 구조체: 33th BL st) 중 선택되는 하나(예를 들어, 제 2 층의 제 1 비트 라인:BL1_L2)와 연결될 수 있다. 이때, 상기 제 13 제어 회로 영역(120-13)에 제 1 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13)과 일측 단부가 연결된 13번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(13th BL1 st)의 제 2 층의 제 1 비트 라인(BL1_L2)의 타측 단부는 상기 33번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(13th BL1 st)의 제 3 층의 제 1 비트 라인(BL1_L2)의 일측 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. The first bit line selection switch TBL1_33 of the thirty-third control circuit region 120 - 33 may also include a gate, source, and drain. The gate may receive the bit line select signal SELB1_33. The source may be electrically connected to the global bit line GBL. The drain is a 13th bit line stacked structure extending in the -y direction centered on the first bit line select switch TBL1_33: 13th BL1 st) (eg, the first layer of the first layer). A first bit line stacked structure (hereinafter referred to as a 33rd first bit line stacked structure: 33th BL st) extending in the +y direction centered on the bit line BL1_L1 and the first bit line select switch TBL1_33. (eg, the first bit line of the second layer: BL1_L2). In this case, one end is connected to the first bit line select switch TBL1_13 to the thirteenth control circuit region 120-13. The other end of the first bit line BL1_L2 of the second layer of the 13th first bit line stacked structure 13th BL1 st is the first bit line of the third layer of the 33rd first bit line stacked structure 13th BL1 st. It may be electrically connected to one end of the bit line BL1_L2.

상기 제 13 제어 회로 영역(120-13) 및 제 33 제어 회로 영역(120-33) 사이의 제 23 제어 회로 영역(120-23)은 도면에 도시되지는 않았지만, 비트 라인 선택부(BLSW)를 포함하지 않는 대신, 워드 라인 선택부(WLSW)를 포함할 수 있다. Although not shown in the drawing, the 23rd control circuit area 120-23 between the 13th control circuit area 120-13 and the 33rd control circuit area 120-33 includes a bit line selector BLSW. Instead of not including it, a word line selector WLSW may be included.

일 예로서, 제 13 제어 회로 영역(120-13)의 제 1 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13)가 턴온되면, 3번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(13th BL1 st)의 제 1 층의 제 1 비트 라인(BL1_L1), 13번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(13th BL1 st)의 제 2 층 제 1 비트 라인(BL1_L2) 및 33번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(33th BL1 st)의 제 3 층의 제 1 비트 라인(BL1_L3)에 글로벌 비트 라인 전압(GBL)이 인가된다. 한편, 도 13에 도시되지는 않았지만, 상기 제 13, 제 23, 및 제 33 매트(MAT13, MAT23, MAT33) 상에 워드 라인들(도시되지 않음)이 각각의 로우를 따라 복수층의 배열될 수 있으며, 해당 매트 중 글로벌 워드 라인 전압을 제공받는 선택된 워드 라인과 교차되는 부분의 메모리 셀에 전압차가 발생되어, 메모리 동작이 수행될 수 있다. As an example, when the first bit line select switch TBL1_13 of the thirteenth control circuit region 120 - 13 is turned on, the first bit line of the first layer of the third first bit line stack structure 13th BL1 st (BL1_L1), the second layer first bit line BL1_L2 of the 13th first bit line stack structure 13th BL1 st and the first bit of the third layer of the 33rd first bit line stack structure 33th BL1 st A global bit line voltage GBL is applied to the line BL1_L3. Meanwhile, although not shown in FIG. 13, word lines (not shown) may be arranged in multiple layers along each row on the 13th, 23rd, and 33rd mats MAT13, MAT23, and MAT33. In addition, a voltage difference is generated in a memory cell at a portion crossing a selected word line receiving a global word line voltage in the corresponding mat, so that a memory operation can be performed.

이에 따라, 하나의 비트 라인 선택 스위치는 비트 라인의 적층 수만큼 동일 컬럼 방향으로 인접하게 배치되는 비트 라인 적층 구조체를 제어할 수 있다. 특히, 상기 하나의 비트 라인 선택 스위치에 의해 제어되는 인접하는 비트 라인 적층 구조체들은 비트 라인들이 층별로 순차적으로 계단 형태를 이루도록 연결될 수 있다. 결과적으로 비트 라인 선택 신호(SELB1)에 응답하여 하나의 비트 라인 적층 구조체 중 하나의 비트 라인이 선택되기 때문에, 비트 라인의 적층 회수의 제약이 없어지므로 무제한 메모리 셀을 적층할 수 있다. Accordingly, one bit line selection switch may control bit line stacked structures disposed adjacent to each other in the same column direction as many as the number of stacked bit lines. In particular, adjacent bit line stacked structures controlled by the one bit line selection switch may be sequentially connected in a stair form layer by layer. As a result, since one bit line is selected from one bit line stacked structure in response to the bit line select signal SELB1, there is no restriction on the number of stacked bit lines, so that unlimited memory cells can be stacked.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 비트 라인과 평행하는 방향으로 절단하여 나타낸 저항 변화 메모리 장치의 요부 단면도이다.14 is a main cross-sectional view of a resistance variable memory device cut in a direction parallel to a bit line according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 14는 도면의 y 방향을 따라 나란하게 배열되는 제 13 매트(MAT13), 제 23 매트(MAT23), 제 33 매트(MAT33), 제 43 매트(MAT43), 제 53 매트(MAT53), 제 63 매트(MAT63) 및 제 73 매트(MAT73)에서 제 1 비트 라인과 평행하는 방향을 따라 절단하여 나타낸 저항 변화 메모리 장치의 단면도이다. 상기 제 13 매트(MAT13), 제 23 매트(MAT23), 제 33 매트(MAT33), 제 43 매트(MAT43), 제 53 매트(MAT53), 제 63 매트(MAT63) 및 제 73 매트(MAT73)는 실제로는 동일 크기를 갖지만, 본 발명의 특징적인 구성 요소를 부각시키기 위하여, 주요 부분을 확대하여 도시하였다. 14 shows a 13th mat (MAT13), a 23rd mat (MAT23), a 33rd mat (MAT33), a 43rd mat (MAT43), a 53rd mat (MAT53), and a 63rd mat arranged side by side along the y direction of the drawing. A cross-sectional view of the resistance change memory device shown by cutting along a direction parallel to the first bit line in the mat MAT63 and the seventy-third mat MAT73. The 13th mat (MAT13), 23rd mat (MAT23), 33rd mat (MAT33), 43rd mat (MAT43), 53rd mat (MAT53), 63rd mat (MAT63) and 73rd mat (MAT73) Although they actually have the same size, in order to highlight the characteristic components of the present invention, the main parts are enlarged and shown.

도 14를 참조하면, 복수의 매트가 형성될 영역이 한정되어 있는 반도체 기판(110)이 준비된다. 예를 들어, 상기 제 13 매트(MAT13), 제 23 매트(MAT23), 제 33 매트(MAT33), 제 43 매트(MAT43), 제 53 매트(MAT53), 제 63 매트(MAT63) 및 제 73 매트(MAT73)의 소정 부분에 PMOS 트랜지스터를 형성하기 위하여, 별도의 n웰 영역(도시되지 않음)이 형성될 수 있으며, 상기 n웰 영역내에 상기 글로벌 선택 스위치 또한 같이 형성될 수 있다. 상기 제 13 매트(MAT13), 제 23 매트(MAT23), 제 33 매트(MAT33), 제 43 매트(MAT43), 제 53 매트(MAT53), 제 63 매트(MAT63) 및 제 73 매트(MAT73)의 상기 n웰 영역에 PMOS 트랜지스터를 공지의 방식으로 형성하여, 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13, TBL1_33, TBL1_53..)를 형성한다. 상기 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13, TBL1_33, TBL1_53..)는 상기 워드 라인 선택 스위치(TWL1_21, TWL1_23)와 동일 평면에 위치되지만 서로 다른 공정을 통하여 형성될 수 있다. Referring to FIG. 14 , a semiconductor substrate 110 in which an area where a plurality of mats are to be formed is limited is prepared. For example, the 13th mat (MAT13), the 23rd mat (MAT23), the 33rd mat (MAT33), the 43rd mat (MAT43), the 53rd mat (MAT53), the 63rd mat (MAT63) and the 73rd mat. In order to form a PMOS transistor in a predetermined portion of (MAT73), a separate n-well region (not shown) may be formed, and the global selection switch may also be formed in the n-well region. The 13th mat (MAT13), 23rd mat (MAT23), 33rd mat (MAT33), 43rd mat (MAT43), 53rd mat (MAT53), 63rd mat (MAT63) and 73rd mat (MAT73) A PMOS transistor is formed in the n-well region in a known manner to form bit line select switches TBL1_13, TBL1_33, TBL1_53.... The bit line select switches TBL1_13, TBL1_33, TBL1_53... are positioned on the same plane as the word line select switches TWL1_21 and TWL1_23, but may be formed through different processes.

상기 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13, TBL1_33, TBL1_53..) 및 상기 워드 라인 선택 스위치(도시되지 않음)가 형성된 반도체 기판(110) 상부에 제 1 절연막(115)이 증착된다. 상기 제 1 절연막(115)내에 공지의 방식으로, 상기 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13, TBL1_33, TBL1_53)의 드레인과 전기적으로 콘택되는 제 1 콘택 플러그(CP13, CP33. CP53)가 형성될 수 있다. 또한, 본 도면에서 자세히 도시되지는 않았지만, 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13, TBL1_33, TBL1_53)의 게이트는 제 1 비트 라인 선택 신호(SELB1_13, SELB1_33, SELB1_53)를 전달하는 도전 배선(도시되지 않음)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13, TBL1_33, TBL1_53)의 소스는 로컬 비트 라인(도시되지 않음) 및 글로벌 비트 라인 선택 스위치(도시되지 않음)를 거쳐 글로벌 비트 라인(GBL)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 반도체 기판(110) 상부에 상기 워드 라인 선택 스위치(TWL)와 함께 비트 라인 선택 스위치(TBL)가 형성되어, 각각의 제어 회로 영역을 포함하는 제어 회로층(120)이 구성될 수 있다. A first insulating layer 115 is deposited on the semiconductor substrate 110 on which the bit line select switches TBL1_13, TBL1_33, TBL1_53... and the word line select switches (not shown) are formed. First contact plugs CP13 , CP33 , and CP53 electrically contacting drains of the bit line select switches TBL1_13 , TBL1_33 , and TBL1_53 may be formed in the first insulating layer 115 by a known method. In addition, although not shown in detail in this drawing, the gates of the bit line select switches TBL1_13, TBL1_33, and TBL1_53 are electrically connected to conductive wires (not shown) transmitting the first bit line select signals SELB1_13, SELB1_33, and SELB1_53. can be connected to Sources of the bit line select switches TBL1_13, TBL1_33, and TBL1_53 may be electrically connected to the global bit line GBL via a local bit line (not shown) and a global bit line select switch (not shown). Accordingly, the bit line select switch TBL is formed on the semiconductor substrate 110 together with the word line select switch TWL, so that the control circuit layer 120 including each control circuit region can be configured. there is.

상기 제 1 절연막(115) 상부에 제 1 층의 제 1 워드 라인들(WL1_L1~WLm_L1)이 각 로우에 대응되어 형성될 수 있다. 상기 제 1 워드 라인들(WL1_L1~WLm_L1)은 일정 등 간격으로 이격되어, 도면의 x 방향(예를 들어 로우 방향)으로 소정 길이만큼 연장될 수 있다. First word lines WL1_L1 to WLm_L1 of the first layer may be formed on the first insulating layer 115 to correspond to each row. The first word lines WL1_L1 to WLm_L1 may be spaced apart at regular intervals and may extend by a predetermined length in the x direction (eg, row direction) of the drawing.

제 1 내지 제 m 워드 라인(WL1_L1~WLm_L1) 상부에 저항층(Rv)이 각각 형성된다. 상기 저항층(Rv)은 제 1 내지 제 m 워드 라인(WL1_L1~WLm_L1)의 선폭보다 작거나 같은 선폭을 갖도록 형성될 수 있다. 제 1 내지 제 m 워드 라인(WL1_L1~WLm_L1)과 교차되도록 제 1 층의 제 1 비트 라인(BL1_L1)이 복수 개 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 층의 제 1 비트 라인(BL1_L1) 각각은 인접하는 2개의 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13, TBL1_33, TBL1_53) 사이에 위치될 수 있다. 각각의 제 1 비트 라인(BL1_L1)은 길이 방향(y축 방향)에 대해 일측 단부 및 타측 단부를 가질 수 있다. 이때, 상기 제 1 비트 라인(BL1_L1)의 일측 단부는 그것의 하부에 위치하는 상기 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13, TBL1_33, TBL1_53)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 제 1 층의 워드 라인(WL1_L1), 저항층(Rv1) 및 제 1 층의 비트 라인(BL1_L1)으로 구성되는 제 1 데크(D1)가 형성된다. A resistive layer Rv is formed on the first to mth word lines WL1_L1 to WLm_L1, respectively. The resistive layer Rv may be formed to have a line width smaller than or equal to that of the first to m th word lines WL1_L1 to WLm_L1. A plurality of first bit lines BL1_L1 of the first layer may be formed to cross the first to mth word lines WL1_L1 to WLm_L1. As described above, each of the first bit lines BL1_L1 of the first layer may be positioned between two adjacent bit line select switches TBL1_13, TBL1_33, and TBL1_53. Each of the first bit lines BL1_L1 may have one end and the other end in the longitudinal direction (y-axis direction). In this case, one end of the first bit line BL1_L1 may be electrically connected to the bit line selection switches TBL1_13, TBL1_33, and TBL1_53 positioned below it. Accordingly, a first deck D1 including the first layer word line WL1_L1, the resistive layer Rv1, and the first layer bit line BL1_L1 is formed.

또한, 상기 제 1 층의 제 1 비트 라인(BL1_L1)을 형성하기 전에, 상기 절연막들(115)내에 상기 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13, TBL1_33, TBL1_53)의 드레인과 콘택되는 콘택 플러그(CP13, CP33, CP53)가 형성될 수 있다. 상기 제 1 층의 제 1 비트 라인(BL1_L1)들의 일측 단부(또는 타측 단부)는 상기 콘택 플러그(CP13, CP33, CP53)에 의해 상기 비트 라인 선택 스위치와 전기적으로 연결될 수 있다. In addition, before forming the first bit line BL1_L1 of the first layer, contact plugs CP13, CP33, CP53) can be formed. One end (or the other end) of the first bit lines BL1_L1 of the first layer may be electrically connected to the bit line selection switch through the contact plugs CP13 , CP33 , and CP53 .

한편, 상기 제 1 층의 제 1 비트 라인(BL1_L1) 상에 상기 저항층(Rv)을 형성하고, 상기 제 1 층의 제 1 비트 라인(BL_L1)과 교차되는 방향으로 제 2 층의 워드 라인(WL1_L2~WLm_L2)이 형성되어, 제 2 데크(D2)를 구성할 수 있다. Meanwhile, the resistive layer Rv is formed on the first bit line BL1_L1 of the first layer, and the word line of the second layer ( WL1_L2 to WLm_L2) may be formed to constitute the second deck D2.

이와 같은 방식으로, 워드 라인(WL1~WLm), 저항층(Rv) 및 비트 라인(BL1)을 교대로 적층하므로써, 복수의 데크층(D1~D6)을 형성할 수 있다. In this way, the plurality of deck layers D1 to D6 may be formed by alternately stacking the word lines WL1 to WLm, the resistance layer Rv, and the bit line BL1.

본 실시예에서는 워드 라인 적층 구조체와 마찬가지로, 비트 라인 적층 구조체가 시작되는 지점의 매트 번호를 부여하여 비트 라인 적층 구조체의 번호를 부여하였을 뿐, 해당 번호는 가변 될 수도 있다. In this embodiment, like the word line stack structure, the number of the bit line stack structure is assigned by giving the mat number of the starting point of the bit line stack structure, but the corresponding number may be variable.

일 예로, 13번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(13th BL1 st)의 제 1 층의 제 1 비트 라인(BL1_L1)의 일측 단부는 상기 콘택 플러그(CP13)에 의해 상기 제 13 제어 회로 영역(120-13)에 위치되는 비트 라인 선택 스위치(TBL1_13)와 전기적으로 연결된다. 한편, 상기 13번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(13th BL1 st)의 제 1 층의 제 1 비트 라인(BL1_L1)의 타측 단부는 비아 플러그(VP)에 의해 동일 컬럼 방향을 연속 배치되는 33번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(33th BL1 st)의 제 2 층의 제 1 비트 라인(BL1_L2)의 일측 단부와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 33번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(33th BL1 st)의 상기 제 2 층의 제 1 비트 라인(BL1_L2)의 타측 단부는 53번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(53th BL1 st)의 제 3 층의 제 1 비트 라인(BL1_L3)의 일측 단부와 비아 플러그에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. For example, one end of the first bit line BL1_L1 of the first layer of the 13th first bit line stack structure 13th BL1 st is connected to the 13th control circuit region 120-13 by the contact plug CP13. ) and electrically connected to the bit line selection switch (TBL1_13) located at Meanwhile, the other end of the first bit line BL1_L1 of the first layer of the thirteenth first bit line stack structure 13th BL1 st has a 33rd first bit line continuously arranged in the same column direction by a via plug VP. It may be electrically connected to one end of the first bit line BL1_L2 of the second layer of the bit line stack structure 33th BL1 st. The other end of the first bit line BL1_L2 of the second layer of the 33rd first bit line stacked structure 33th BL1 st is the third layer of the 53rd first bit line stacked structure 53th BL1 st. One end of the 1-bit line BL1_L3 may be electrically connected by a via plug.

결과적으로, 비트 라인 선택 스위치(TBL)는 그것의 상부에 위치하는 비트 라인 적층 구조체의 제 11 층 비트 라인과 연결되고, 상기 비트 라인의 적층 수 만큼 동일 컬럼 방향으로 인접하는 비트 라인 적층 구조체의 비트 라인들과 계단 형태로 연결된다. As a result, the bit line select switch TBL is connected to the bit line of the 11th layer of the bit line stack structure positioned thereon, and the bits of the bit line stack structure adjacent to each other in the same column direction by the number of stacked bit lines. It is connected in the form of lines and stairs.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비트 라인과 평행하는 방향으로 절단하여 나타낸 저항 변화 메모리 장치의 요부 단면도이다. 도 15는 상기 도 14의 구성과 대부분 유사하지만, 비트 라인 선택 스위치와 비트 라인들간의 연결 측면에서 일부 상이할 수 있다. 15 is a main cross-sectional view of a resistance variable memory device cut in a direction parallel to a bit line according to another embodiment of the present invention. 15 is mostly similar to the configuration of FIG. 14, but may be partially different in terms of connection between the bit line selection switch and the bit lines.

도 15를 참조하면, 워드 라인들(WL1~WLm), 저항층(Rv) 및 비트 라인들(BL1~BLn)은 도 14와 동일하게 적층 및 배열될 수 있다. Referring to FIG. 15 , the word lines WL1 to WLm, the resistive layer Rv, and the bit lines BL1 to BLn may be stacked and arranged in the same manner as in FIG. 14 .

상기 13번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(13th BL1 st)의 제 1 층의 제 1 비트 라인(BL1_L1)의 타측단부 및 33번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(33th BL1 st)의 제 2 층의 제 1 비트 라인(BL_L2)의 일측 단부가 33번째 제어 회로 영역(120-33)에 위치되는 비트 라인 선택 스위치(TBL1_33)의 드레인과 콘택 플러그(CP33) 및 비아 플러그(VP)에 의해 연결될 수도 있다. 또한, 상기 13번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(13th BL1 st)의 제 2 층의 제 1 비트 라인(BL1_L2)의 타측단부는 33번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(33th BL1 st)의 제 3 층의 제 1 비트 라인(BL_L3)의 일측 단부와 비아 플러그에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. The other end of the first bit line BL1_L1 of the first layer of the 13th first bit line stacked structure 13th BL1 st and the first layer of the second layer of the 33rd first bit line stacked structure 33th BL1 st. One end of the bit line BL_L2 may be connected to the drain of the bit line select switch TBL1_33 positioned in the 33rd control circuit region 120-33 by the contact plug CP33 and the via plug VP. In addition, the other end of the first bit line BL1_L2 of the second layer of the 13th first bit line stacked structure 13th BL1 st is the third layer of the 33rd first bit line stacked structure 33th BL1 st. One end of the first bit line BL_L3 may be electrically connected by a via plug.

마찬가지로, 제 53 제어 회로 영역(120-53)의 제 1 비트 라인 선택 스위치(TBL1_53)의 드레인 역시 33번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(33th BL1 st)의 제 1 층의 제 1 비트 라인(BL1_Ll)의 타측 단부와 53번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(53th BL1 st)의 제 2 층의 제 1 비트 라인(BL1_L2)의 일측 단부 역시 콘택 플러그(CP53) 및 비아 플러그(VP)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 53번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(53th BL1 st)의 제 2 층의 제 1 비트 라인(BL1_L2)의 타측 단부는 73번째 제 1 비트 라인 적층 구조체(73rd BL1 st)의 제 3 층의 제 1 비트 라인(BL1_L3)의 일측 단부와 비아 플러그(VP)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. Similarly, the drain of the first bit line select switch TBL1_53 of the 53rd control circuit region 120-53 is also the first bit line BL1_Ll of the first layer of the 33rd first bit line stacked structure 33th BL1 st. The other end of and one end of the first bit line BL1_L2 of the second layer of the 53rd first bit line stack structure 53th BL1 st may also be electrically connected by the contact plug CP53 and the via plug VP. there is. The other end of the first bit line BL1_L2 of the second layer of the 53rd first bit line stack structure 53th BL1 st is the first bit of the third layer of the 73rd first bit line stack structure 73rd BL1 st. One end of the line BL1_L3 may be electrically connected to the via plug VP.

이와 같은 구조 역시 인접하는 비트 라인 적층 구조체의 적층된 비트 라인과 계단 형태를 이루며 연결될 수 있다. Such a structure may also be connected to the stacked bit lines of an adjacent bit line stack structure in a stepped form.

또한, 본 실시예에서, 하나의 비트 라인 적층 구조체를 구성하는 적층된 복수의 비트 라인들은 실질적으로 동일한 길이를 가지며 오버랩되지만, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 비트 라인 선택 스위치와 직, 간접적으로 콘택되는 부분은 콘택이 용이해지도록 소정 길이만큼 인출될 수 있다. Further, in this embodiment, the plurality of stacked bit lines constituting one bit line stack structure have substantially the same length and overlap, but as shown in FIGS. 14 and 15, the bit line select switch and the direct, The indirectly contacted portion may be drawn out by a predetermined length to facilitate contact.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 특정 매트의 메모리 셀을 선택하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 본 실시예에서는 제 1 매트(MAT01)의 메모리 셀(MCab_D6)을 선택하는 과정에 대해 설명할 것이다. 도면에서, 120p는 제어 회로 영역의 일부분을 보여주는 평면도에 해당하고, MATs_x는 매트의 a번째 로우에 위치되는 제 a 워드 라인 방향으로 절단하여 나타낸 제 1 내지 제 4 매트(MAT01~MAT04)의 단면 구조를 개략적으로 지시한다. 또한, Mats_y는 b번째 컬럼에 위치되는 제 b 비트 라인 방향으로 절단하여 나타낸 제 1, 제 11, 제 21, 제 31, 제 41, 및 제 51 매트(MAT01, MAT11, MAT21, MAT31, MAT41, MAT51)의 개략적인 단면 구조를 지시한다. 아울러, 본 실시예에서는 편의상 제 1 제어 회로 영역(120-01)에 워드 라인 선택부(WLSW)가 위치되고, 제 1 제어 회로 영역(120-01)과 x 방향 및 y 방향으로 인접하는 제어 회로 영역(120-02, 120-11)에 비트 라인 선택부(BLSW)가 위치되고, 상기 워드 라인 선택부(WLSW)가 배치되는 제어 회로 영역과 비트 라인 선택부(BLSW) 배열되는 제어 회로 영역이 교대로 번갈아 배열된다는 전제로 설명될 것이다. 또한, 하나의 워드 라인 적층 구조체는 4층의 워드 라인이 적층되어 구성되고, 하나의 비트 라인 적층 구조체는 3층의 비트 라인이 적층되어 구성될 수 있다. 16 is a diagram for explaining a process of selecting memory cells of a specific mat according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, a process of selecting the memory cell MCab_D6 of the first mat MAT01 will be described. In the drawing, 120p corresponds to a plan view showing a part of the control circuit area, and MATs_x is a cross-sectional structure of the first to fourth mats (MAT01 to MAT04) shown by cutting in the direction of the a-th word line located in the a-th row of the mat indicates schematically. In addition, Mats_y is the 1st, 11th, 21st, 31st, 41st, and 51st mats (MAT01, MAT11, MAT21, MAT31, MAT41, MAT51 ) indicates the schematic cross-sectional structure of In addition, in this embodiment, for convenience, the word line selector WLSW is located in the first control circuit area 120-01, and the control circuit adjacent to the first control circuit area 120-01 in the x and y directions A bit line selector (BLSW) is located in the regions 120-02 and 120-11, and a control circuit area in which the word line selector (WLSW) is disposed and a control circuit area in which the bit line selector (BLSW) are arranged It will be explained on the premise that they are alternately arranged alternately. Also, one word line stack structure may be formed by stacking four layers of word lines, and one bit line stack structure may be formed by stacking three layers of bit lines.

도 16을 참조하면, 제 1 매트(MAT01)의 제 6 데크(D6)에 위치되는 메모리 셀(MCab_D6)을 선택하기 위해, 3번째 제 a 워드 라인 적층 구조체(3rd WLa st)의 제 4 층에 위치하는 제 a 워드 라인(WLa_L4) 및 1번째 제 b 비트 라인 적층 구조체(51st BLb st)의 제 3 층의 제 b 비트 라인(BLb_L3)이 선택되어야 한다. Referring to FIG. 16 , in order to select the memory cell MCab_D6 located on the sixth deck D6 of the first mat MAT01, the fourth layer of the third word line stack structure 3rd WLa st The position a th word line WLa_L4 and the b th bit line BLb_L3 of the third layer of the first b th bit line stack structure 51st BLb st should be selected.

상기 3번째 제 a 워드 라인 적층 구조체(3rd WLa st)의 제 4 층의 제 a 워드 라인(WLa_L4)은 상기 도 11에서 설명된 바와 같이, 비아 플러그(VP) 및 콘택 플러그를 통해 제 3 제어 회로 영역(120-03)에 위치된 워드 라인 선택부(WLSW)와 연결될 수 있다. 바람직하게는 상기 3번째 제 a 워드 라인 적층 구조체(3rd WLa st)의 제 4 층에 위치하는 제 a 워드 라인(WLa_L4)은 제 3 제어 회로 영역(120-03)에 위치된 워드 라인 선택부(WLSW)의 a번째 로우에 위치한 워드 라인 선택 스위치(도시되지 않음)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 3번째 제 a 워드 라인 적층 구조체(3rd WLa st)의 제 4 층에 위치하는 제 a 워드 라인(WLa_L4)에 글로벌 워드 라인 전압이 전달된다. 이때, 상기 3번째 제 a 워드 라인 적층 구조체(3rd WLa st)의 제 4 층의 제 a 워드 라인(WLa_L4)과 마주하는 제 3 층의 제 a 워드 라인(WLa_L3)은 상기 제 1 제어 회로 영역(120-01)의 워드 라인 선택부에 의해 제어되기 때문에 동시에 인에이블되지 않는다. As described in FIG. 11, the a-th word line WLa_L4 of the fourth layer of the third a-th word line stack structure 3rd WLa st is connected to a third control circuit through a via plug VP and a contact plug. It may be connected to the word line selector WLSW located in the region 120-03. Preferably, the a-th word line WLa_L4 positioned in the fourth layer of the third a-word line stacked structure 3rd WLa st is a word line selector located in the third control circuit region 120-03 ( WLSW) may be electrically connected to a word line selection switch (not shown) located in the a-th row. Accordingly, the global word line voltage is transferred to the a-th word line WLa_L4 located in the fourth layer of the third a-th word line stack structure 3rd WLa st. In this case, the a word line WLa_L3 of the third layer facing the a word line WLa_L4 of the fourth layer of the third word line stack structure 3rd WLa st is the first control circuit region ( 120-01), they are not enabled at the same time because they are controlled by the word line selector.

한편, 1번째 제 b 비트 라인 적층 구조체(1st BLb st)의 제 3 층에 위치하는 제 b 비트 라인(BLb_L3)을 선택하기 위하여, 상기 1번째 제 b 비트 라인 구조체(1st BLb st)의 제 1 층의 비트 라인(BLb_L1)과 연결되는 제 11 제어 회로 영역(120-11)의 비트 라인 선택부(BLSW)을 시작으로 하여 컬럼 방향으로 비트 라인의 적층 횟수 번째만큼 연속 배열되는(예를 들어 3번째에 해당되는) 제 51 제어 회로 영역(120-51)의 비트 라인 선택부(BLSW)의 b번째 컬럼에 위치한 비트 라인 선택 스위치를 인에이블 시킨다. 그러면, 5번째 제 b 비트 라인 적층 구조체(5th BLb st)의 제 1 층의 제 b 비트 라인(BLb_L1), 3번째 제 2 비트 라인 적층 구조체(3rd BLb st)의 제 2 층의 제 b 비트 라인(BLb_L2)를 거쳐, 상기 1번째 제 b 비트 라인 적층 구조체(1st BLb st)의 제 3 층에 위치하는 제 b 비트 라인(BLb_L3)에 글로벌 비트 라인 전압이 전달된다. Meanwhile, in order to select the b-th bit line BLb_L3 located in the third layer of the 1-th b-th bit line stack structure 1st BLb st, the first b-th bit line stack structure 1st BLb st Starting from the bit line selector BLSW of the 11th control circuit region 120-11 connected to the bit line BLb_L1 of the layer, as many as the stacked number of bit lines are sequentially arranged in the column direction (for example, 3 The bit line select switch located in the b-th column of the bit line selector BLSW of the 51st control circuit region 120-51 (corresponding to the th) is enabled. Then, the b-th bit line BLb_L1 of the first layer of the fifth bit line stack structure 5th BLb st and the b-th bit line of the second layer of the third and second bit line stack structure 3rd BLb st The global bit line voltage is transferred to the b-th bit line BLb_L3 positioned in the third layer of the first b-th bit line stack structure 1st BLb st via BLb_L2.

이에 따라, 3번째 제 a 워드 라인 적층 구조체(3rd WLa st)의 제 4 층에 위치하는 제 a 워드 라인(WLa_L4) 및 1번째 제 b 비트 라인 적층 구조체(51st BLb st)의 제 3 층의 제 b 비트 라인(BLb_L3) 사이의 저항층이 가변되어, 메모리 동작이 수행된다. Accordingly, the a-th word line WLa_L4 located in the fourth layer of the third a-th word line stack structure 3rd WLa st and the third layer of the first b-th bit line stack structure 51st BLb st The resistance layer between the b bit lines BLb_L3 is varied, and a memory operation is performed.

상기 5번째 제 b 비트 라인 적층 구조체(5th BLb st)의 제 1 층의 제 b 비트 라인(BLb_L1), 3번째 제 b 비트 라인 적층 구조체(3rd BLb st)의 제 2 층의 제 b 비트 라인(BLb_L2) 및 1번째 제 b 비트 라인 적층 구조체(1st BLb st)의 제 3 층의 제 b 비트 라인(BLb_L3)에 글로벌 비트 라인 전압이 인가되고, 3번째 제 a 워드 라인 적층 구조체(3rd WLa st)의 제 4 층 및 제 2 층의 워드 라인(WLa_L2, WLa_L4) 및 5번째 제 a 워드 라인 적층 구조체(5th WLa st)의 제 1 층 및 제 3 층 워드 라인(WLa_L1, WLa_L3)에 글로벌 워드 라인 전압이 모두 인가된다 하더라도, 실질적으로 3번째 제 b 비트 라인 적층 구조체(1st BLb st)의 제 3 층의 제 b 비트 라인(BLb_L3)과 3번째 제 a 워드 라인 적층 구조체(3rd WLa st)의 제 4 층의 워드 라인(WLa_L4) 사이에서 교차부가 발생되므로, 상기 교차부에 해당하는 메모리 셀(MCab_D6)만이 선택된다. The b-th bit line BLb_L1 of the first layer of the fifth b-th bit line stack structure 5th BLb st and the b-th bit line of the second layer of the third b-th bit line stack structure 3rd BLb st BLb_L2) and the b-th bit line BLb_L3 of the third layer of the first b-th bit line stack structure 1st BLb st, the global bit line voltage is applied, and the third a-th word line stack structure 3rd WLa st Global word line voltages on the word lines WLa_L2 and WLa_L4 of the 4th and 2nd layers and the 1st and 3rd layer word lines WLa_L1 and WLa_L3 of the 5th word line stack structure 5th WLa st Even if all of these are applied, substantially the b-th bit line BLb_L3 of the third layer of the third b-th bit line stack structure 1st BLb st and the fourth layer of the third a-th word line stack structure 3rd WLa st Since an intersection occurs between the word lines WLa_L4 of the layer, only the memory cell MCab_D6 corresponding to the intersection is selected.

본 도면에서, 상기 비트 라인 적층 구조체와 비트 라인 선택부의 연결 구조는 도 14의 예를 이용하여 설명하였지만, 상기 도 15의 예를 적용하여도 동일한 효과를 달성할 수 있다. In this figure, the connection structure between the bit line stacked structure and the bit line selector has been described using the example of FIG. 14 , but the same effect can be achieved by applying the example of FIG. 15 .

이상 본 실시예에 따르면, 적층 메모리 셀들을 포함하는 뱅크는 매트 별로 워드 라인 선택부 및 비트 라인 선택부를 교대로 번갈아 배치시킨다. 아울러, 워드 라인 적층 구조체는 서로 인접하게 적층되는 워드 라인이 동시에 선택되지 않도록 하면서, 동일 컬럼상에 인접하게 배치되는 비트 라인 구조체의 비트 라인들은 서로 다른 레벨의 비트 라인들이 계단 형태로 연결시키므로써, 하나의 메모리 셀만을 효과적으로 선택할 수 있다. According to the present embodiment, in a bank including stacked memory cells, word line selection units and bit line selection units are alternately disposed for each mat. In addition, the word line stack structure prevents word lines stacked adjacent to each other from being selected at the same time, while bit lines of the bit line structure disposed adjacent to each other are connected in a stepwise manner with bit lines of different levels, Only one memory cell can be effectively selected.

이에 따라, 6층 이상의 복수의 워드 라인 및 비트 라인이 적층되더라도 하나의 메모리 셀을 효과적으로 선택할 수 있다. 나아가, 저항 변화 메모리 장치의 집적 밀도를 개선할 수 있다. Accordingly, even if a plurality of word lines and bit lines of six or more layers are stacked, one memory cell can be effectively selected. Furthermore, the integration density of the resistance variable memory device may be improved.

또한, 본 실시예에서 도 9, 도 10, 도 12 및 도 13에서 하나의 스위치에 의해 글로벌 워드 라인 신호 또는 글로벌 비트 라인 신호가 선택된 워드 라인 및 선택된 비트 라인에 제공되는 것으로 도시되었지만, 이는 설명의 편의를 위해서일 뿐, 도 7에 설명된 바와 같이, 글로벌 워드 라인 스위치 및 글로벌 비트 라인 스위치가 일반적인 계층적 연결 구조로 연결되어 있음은 당업자에게 자명하다. In addition, although it is shown in this embodiment that a global word line signal or a global bit line signal is provided to a selected word line and a selected bit line by one switch in FIGS. 9, 10, 12, and 13, this is For convenience only, it is obvious to those skilled in the art that the global word line switch and the global bit line switch are connected in a general hierarchical connection structure as illustrated in FIG. 7 .

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.Although the present invention has been described in detail with preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. Do.

10 : 반도체 시스템 1000 :프로세서
1100 : 콘트롤러 100 : 메모리 장치
110 : 반도체 기판 120 : 제어 회로층
10: semiconductor system 1000: processor
1100: controller 100: memory device
110: semiconductor substrate 120: control circuit layer

Claims (22)

반도체 기판 상부에 위치되며, 적층된 복수의 메모리 셀들을 포함하는 복수의 매트들로 구성된 뱅크층; 및
상기 반도체 기판과 상기 뱅크층 사이에 위치되며, 상기 복수의 매트와 대응되는 형태로 구획된 복수의 제어 회로 영역들을 포함하는 제어 회로층을 포함하며,
상기 적층된 복수의 메모리 셀은 적층된 복수의 워드 라인, 및 상기 적층된 복수의 워드 라인 사이에 교차 배열되는 적층된 복수의 비트 라인을 포함하고,
상기 복수의 제어 회로 영역 중 일부에 상기 적층된 복수의 워드 라인을 제어하도록 구성되는 워드 라인 선택부가 배치되고, 나머지에 상기 복수의 비트 라인을 제어하도록 구성되는 비트 라인 선택부가 배치되며, 상기 워드 라인 선택부가 배치되는 제어 회로 영역과 상기 비트 라인 선택부가 배치되는 제어 회로 영역은 서로 교대로 반복 배열되도록 구성되는 저항 변화 메모리 장치.
a bank layer positioned on a semiconductor substrate and composed of a plurality of mats including a plurality of stacked memory cells; and
a control circuit layer positioned between the semiconductor substrate and the bank layer and including a plurality of control circuit regions partitioned in a form corresponding to the plurality of mats;
The plurality of stacked memory cells include a plurality of stacked word lines and a plurality of stacked bit lines intersecting between the plurality of stacked word lines,
A word line selector configured to control the plurality of stacked word lines is disposed in a portion of the plurality of control circuit regions, and a bit line selector configured to control the plurality of bit lines is disposed in the remaining portion, and the word line selector is configured to control the plurality of bit lines. A resistance variable memory device, wherein a control circuit area in which the selector is disposed and a control circuit area in which the bit line selector is disposed are alternately and repeatedly arranged.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 매트 각각은 복수의 로우(row) 영역 및 상기 로우(row)와 교차하는 복수의 컬럼(column) 영역으로 한정되어 있으며, 하나의 로우마다 상기 적층된 복수의 워드 라인들이 연장되고, 하나의 컬럼 마다 상기 적층된 복수의 비트 라인들이 연장되며,
상기 적층된 복수의 워드 라인들은 상기 로우 방향을 따라 인접하게 배치되는 한 쌍의 워드 라인 선택부 사이만큼의 길이 단위로 분리되어 복수의 워드 라인 적층 구조체로 한정되고,
상기 적층된 복수의 비트 라인들은 상기 컬럼 방향을 따라 인접하게 배치되는 한 쌍의 비트 라인 선택부 사이만큼의 길이 단위로 분리되어 복수의 비트 라인 적층 구조체로 한정되는 저항 변화 메모리 장치.
According to claim 1,
Each of the plurality of mats is limited to a plurality of row areas and a plurality of column areas crossing the rows, and the plurality of stacked word lines extend for each row, and one The stacked plurality of bit lines are extended for each column of
The plurality of stacked word lines are separated in units of length between a pair of word line selectors disposed adjacently along the row direction to be defined as a plurality of word line stacked structures;
The resistance change memory device of claim 1 , wherein the stacked plurality of bit lines are separated by a unit of length between a pair of bit line selectors disposed adjacently along the column direction and limited to a plurality of bit line stacked structures.
제 2 항에 있어서,
상기 적층된 복수의 메모리 셀은 교대로 적층되는 상기 워드 라인과 상기 비트 라인의 교차부 각각에 개재되는 저항층을 더 포함하는 저항 변화 메모리 장치.
According to claim 2,
The plurality of stacked memory cells may further include a resistive layer interposed at each intersection of the alternately stacked word line and the bit line.
제 2 항에 있어서,
상기 워드 라인 적층 구조체 중 홀수 번째(혹은 짝수 번째)층의 워드 라인들은 상기 워드 라인 적층 구조체의 일측 하부에 위치한 상기 워드 라인 선택부와 전기적으로 연결되고, 상기 워드 라인 적층 구조체 중 짝수 번째(혹은 홀수 번째)층의 워드 라인들은 상기 워드 라인 적층 구조체의 타측에 위치한 상기 워드 라인 선택부와 전기적으로 연결되는 저항 변화 메모리 장치.
According to claim 2,
Word lines of an odd (or even) layer of the word line stack structure are electrically connected to the word line selector located below one side of the word line stack structure, and the even (or odd) layer of the word line stack structure Word lines of the th) layer are electrically connected to the word line selector located on the other side of the word line stack structure.
제 2 항에 있어서,
상기 워드 라인 선택부는 상기 워드 라인 선택부가 위치되는 상기 제어 회로 영역의 상기 로우 영역마다 구비되는 워드 라인 선택 스위치를 포함하는 저항 변화 메모리 장치.
According to claim 2,
The resistance variable memory device of claim 1 , wherein the word line selector includes a word line select switch provided for each row region of the control circuit region where the word line selector is located.
제 5 에 있어서,
상기 워드 라인 선택 스위치는 그것을 중심으로 양측에 배치되는 상기워드 라인 적층 구조체와 동시에 연결되되,
상기 워드 라인 선택 스위치는의 일측의 워드 라인 적층 구조체의 홀수 번째(혹은 짝수 번째) 워드 라인들 및 타측의 워드 라인 적층 구조체의 짝수 번째(혹은 홀수 번째) 워드 라인과 동시에 연결되는 저항 변화 메모리 장치.
In the fifth,
The word line select switch is simultaneously connected to the word line stack structure disposed on both sides of the switch,
The word line select switch is simultaneously connected to odd (or even) word lines of one word line stack structure and even (or odd) word lines of the other word line stack structure.
제 6 항에 있어서,
상기 워드 라인 선택 스위치는 인에이블된 워드 라인 선택 신호에 응답하여, 상기 워드 라인 선택 스위치와 연결된 상기 워드 라인에 제 1 구동 전압을 전달하도록 구성되는 저항 변화 메모리 장치.
According to claim 6,
wherein the word line select switch is configured to transfer a first driving voltage to the word line connected to the word line select switch in response to an enabled word line select signal.
제 2 항에 있어서,
상기 비트 라인 적층 구조체는 상기 적층된 비트 라인들 중 최하위에 위치하는 비트 라인의 일측단 및 타측단 중 선택되는 하나는 그 하부에 위치하는 상기 비트 라인 선택부와 전기적으로 연결되도록 구성되는 저항 변화 메모리 장치.
According to claim 2,
The bit line stack structure is a resistance variable memory configured such that one end selected from one end and the other end of a lowermost bit line among the stacked bit lines is electrically connected to the bit line selector positioned thereunder. Device.
제 2 항에 있어서,
상기 컬럼 방향으로 연속 배열되는 상기 비트 라인의 적층 횟수 만큼의 수의 상기 비트 라인 적층 구조체들은, 서로 다른 층에 위치하는 상기 비트 라인들이 상호 연결되는 저항 변화 메모리 장치.
According to claim 2,
The resistance change memory device of claim 1 , wherein the bit lines positioned on different layers are connected to each other in the number of bit line stacked structures as many as the number of stacked bit lines continuously arranged in the column direction.
제 8 항에 있어서,
상기 비트 라인 적층 구조체를 구성하는 적층된 복수의 비트 라인 중 임의의 a번째층(상기 a는 2 이상의 자연수)의 비트 라인의 일측 단부는 동일 컬럼에 인접하게 위치하면서 상기 비트 라인 적층 구조체의 이전(또는 이후)에 위치하는 비트 라인 적층 구조체의 a-1번째층의 비트 라인의 타측 단부와 전기적으로 연결되는 저항 변화 메모리 장치.
According to claim 8,
One end of a bit line of an arbitrary a-th layer (where a is a natural number of 2 or more) among the plurality of stacked bit lines constituting the bit line stack structure is located adjacent to the same column and is located adjacent to the previous ( or later) the resistance variable memory device electrically connected to the other end of the bit line of the a-1th layer of the bit line stack structure.
제 9 항에 있어서,
상기 비트 라인 적층 구조체가 a+1개의 비트 라인이 적층되어 구성되는 경우, 상기 a번째층의 비트 라인의 타측 단부는 상기 동일 컬럼에 인접하게 위치되는 상기 비트 라인 적층 구조체의 이후(또는 이전)에 위치하는 비트 라인 적층 구조체의 a+1번째층의 비트 라인의 일측 단부와 전기적으로 연결되는 저항 변화 메모리 장치.
According to claim 9,
When the bit line stack structure is configured by stacking a+1 bit lines, the other end of the bit line of the a-th layer is located after (or before) the bit line stack structure adjacent to the same column. A resistance variable memory device electrically connected to one end of a bit line of an a+1 th layer of the bit line stack structure located thereon.
반도체 기판 상에 상호 교차되는 제 1 및 제 2 방향을 따라 매트릭스 형태로 구분된 복수의 제어 회로 영역을 포함하는 제어 회로층, 및 상기 제어 회로층 상부에 위치되며 복수의 메모리 셀들을 포함하는 뱅크층을 포함하는 저항 변화 메모리 장치로서,
상기 복수의 메모리 셀은 복수의 제 1 전극 라인, 상기 복수의 제 1 전극 라인과 교차되도록 배열되는 복수의 제 2 전극 라인, 및 상기 복수의 제 1 전극 라인과 상기 복수의 제 2 전극 라인의 교차부에 각각 위치되는 저항층을 포함하고,
상기 복수의 제어 회로 영역은 상기 제 1 전극 라인을 선택하는 제 1 전극 라인 선택부가 배치되는 복수의 제 1 제어 회로 영역들, 및 상기 복수의 제 2 전극 라인들을 선택하는 제 2 전극 라인 선택부가 배치되는 제 2 제어 회로 영역들을 포함하고,
상기 제 1 제어 회로 영역과 상기 제 2 제어 회로 영역은 상기 제 1 및 제 2 방향을 따라 번갈아 교대로 배치되는 저항 변화 메모리 장치.
A control circuit layer including a plurality of control circuit regions divided in a matrix form along first and second directions crossing each other on a semiconductor substrate, and a bank layer positioned on the control circuit layer and including a plurality of memory cells A resistance change memory device comprising a,
The plurality of memory cells include a plurality of first electrode lines, a plurality of second electrode lines arranged to cross the plurality of first electrode lines, and an intersection of the plurality of first electrode lines and the plurality of second electrode lines. Including a resistive layer respectively located in the portion,
The plurality of control circuit regions include a plurality of first control circuit regions in which a first electrode line selector for selecting the first electrode line is disposed, and a second electrode line selector for selecting the plurality of second electrode lines. Including second control circuit regions that become,
The resistance change memory device of claim 1 , wherein the first control circuit region and the second control circuit region are alternately disposed along the first and second directions.
제 12 항에 있어서,
상기 뱅크층은 상기 복수의 제 1 전극 라인, 및 상기 복수의 제 2 전극 라인이 교대로 복수 회 번갈아 적층되고, 상기 저항층은 교대로 적층된 상기 제 1 전극 라인과 상기 제 2 전극 라인의 교차부에 각각에 위치되는 저항 변화 메모리 장치.
According to claim 12,
In the bank layer, the plurality of first electrode lines and the plurality of second electrode lines are alternately stacked a plurality of times, and the resistance layer is an intersection of the alternately stacked first electrode lines and the second electrode lines. Resistance change memory devices located in each of the units.
제 13 항에 있어서,
상기 적층된 제 1 전극 라인들은 상기 제 1 방향으로 인접하는 한 쌍의 상기 제 1 전극 라인 선택부들 사이만큼의 길이를 갖도록 분리되어 단위 제 1 전극 라인 적층 구조체들로 분리되고,
상기 단위 제 1 전극 라인 적층 구조체를 구성하는 적층된 상기 제 1 전극 라인중 인접하게 적층되는 상기 제 1 전극 라인은 서로 다른 제 1 전극 라인 선택부에 의해 제어되도록 구성되는 저항 변화 메모리 장치.
According to claim 13,
The stacked first electrode lines are separated to have a length equal to between a pair of first electrode line selectors adjacent in the first direction and separated into unit first electrode line stacked structures,
The first electrode line stacked adjacently among the stacked first electrode lines constituting the unit first electrode line stack structure is configured to be controlled by a first electrode line selector different from each other.
제 14 항에 있어서,
상기 단위 제 1 전극 라인 적층 구조체의 일측 하단에 위치되는 상기 제 1 전극 라인 선택부는 상기 개별 제 1 전극 라인 적층 구조체를 구성하는 상기 적층된 제 1 전극 라인들 중 홀수 번째(혹은 짝수 번째) 제 1 전극 라인들의 일측 단부와 연결되고,
상기 단위 제 1 전극 라인 적층 구조체의 타측 하단에 위치되는 상기 제 1 전극 라인 선택부는 상기 단위 제 1 전극 라인 적층 구조체를 구성하는 상기 적층된 제 1 전극 라인들 중 짝수 번째(혹은 홀수 번째) 제 1 전극 라인들의 타측 단부와 전기적으로 연결되는 저항 변화 메모리 장치.
15. The method of claim 14,
The first electrode line selector positioned at the lower end of one side of the unit first electrode line stack structure is an odd-numbered (or even-numbered) first electrode line among the stacked first electrode lines constituting the individual first electrode line stack structure. It is connected to one end of the electrode lines,
The first electrode line selector positioned at the lower end of the other side of the unit first electrode line stack structure is an even-numbered (or odd-numbered) first of the stacked first electrode lines constituting the unit first electrode line stack structure. A resistance change memory device electrically connected to the other ends of the electrode lines.
제 13 항에 있어서,
상기 적층된 제 2 전극 라인들은 상기 제 2 방향으로 인접하는 한 쌍의 상기 제 2 전극 라인 선택부들 사이만큼의 길이를 갖도록 분리되어 단위 제 2 전극 라인 적층 구조체들로 분리되고,
상기 단위 제 2 전극 라인 적층 구조체들의 최하위에 위치되는 상기 제 2 전극 라인의 일측 단부 및 타측 단부 중 선택되는 하나의 단부는, 상기 선택되는 하나의 단부 하부에 위치되는 상기 제 2 전극 라인 선택부와 전기적으로 연결되고, 선택되지 않은 나머지 단부는 상기 제 2 방향으로 이웃하는 상기 단위 제 2 전극 라인 적층 구조체의 2번째층의 제 2 전극 라인의 일측 단부와 전기적으로 연결되는 저항 변화 메모리 장치.
According to claim 13,
The stacked second electrode lines are separated to have a length equal to between a pair of second electrode line selectors adjacent in the second direction and separated into unit second electrode line stacked structures,
One end selected from among one end and the other end of the second electrode line positioned at the lowermost of the unit second electrode line stack structures is the second electrode line selector positioned below the selected end, and electrically connected and electrically connected to one end of a second electrode line of a second layer of the unit second electrode line stack structure neighboring in the second direction with the remaining unselected end portion electrically connected to the resistance change memory device.
제 16 항에 있어서,
상기 단위 제 2 전극 라인 적층 구조체가 n-1개의 상기 제 2 전극 라인이 적층되어 구성되는 경우, 선택된 상기 단위 제 2 전극 라인 적층 구조체로부터 상기 제 2 방향으로 연속적으로 배열되는 상기 n-1개 만큼의 상기 제 2 전극 라인 적층 구조체까지 상기 제 2 전극 라인들이 서로 계단 형태를 이루며 상호 연결되는 저항 변화 메모리 장치.
17. The method of claim 16,
When the unit second electrode line stack structure is formed by stacking n−1 second electrode lines, as many as n−1 units continuously arranged in the second direction from the selected unit second electrode line stack structure. The resistance change memory device of claim 1 , wherein the second electrode lines are connected to each other in a stepped form up to the second electrode line stacked structure.
제 14 항에 있어서,
상기 제 1 전극 라인 적층 구조체 및 상기 제 2 전극 라인 적층 구조체는, 상기 메모리 셀 선택 시, 상기 제 1 전극 라인 적층 구조체는 상기 제 2 전극 라인을 사이에 두고 마주하지 않는 적어도 하나의 상기 제 1 전극 라인에 제 1 전압이 인가되고, 상기 제 2 전극 라인 적층 구조체는 적층된 복수의 제 2 전극 라인 중 선택되는 하나에 상기 제 1 전압과 임계 전압 만큼의 차이를 갖는 제 2 전압이 인가되도록 구성되는 저항 변화 메모리 장치.
15. The method of claim 14,
In the first electrode line stack structure and the second electrode line stack structure, when the memory cell is selected, the first electrode line stack structure includes at least one of the first electrodes that do not face each other with the second electrode line interposed therebetween. A first voltage is applied to a line, and the second electrode line stack structure is configured such that a second voltage having a difference between the first voltage and a threshold voltage is applied to a selected one of a plurality of stacked second electrode lines. Resistance change memory device.
각각의 로우를 따라 n개의 워드 라인들이 적층되어 구성되는 복수의 워드 라인 적층 구조체;
상기 각각의 로우와 교차되는 컬럼을 따라 n-1개의 비트 라인들이 적층되는 복수의 비트 라인 적층 구조체;
상기 워드 라인 적층 구조체의 양측 단부의 하부 영역에 각각 배치되는 워드 라인 선택 스위치들; 및
상기 비트 라인 적층 구조체의 양측 단부 하부 영역에 각각 배치되는 비트 라인 선택 스위치들을 포함하며,
상기 워드 라인 선택 스위치들 중 선택되는 하나가 인에이블되면, 상기 인에이블된 워드 라인 선택 스위치와 연결된 상기 워드 라인 적층 구조체들 중 적어도 하나의 워드 라인에 제 1 전압이 제공되고,
상기 비트 라인 선택 스위치들 중 선택되는 하나가 인에이블되면, 상기 인에이블된 비트 라인 선택 스위치와 연결되는 상기 비트 라인 적층 구조체를 포함하여 상기 컬럼 방향으로 연속적으로 배열되는 총 n-1개의 비트 라인 적층 구조체의 선택된 비트 라인들에 상기 제 1 전압과 임계 전압 차이를 갖는 제 2 전압이 제공되도록 구성되는 저항 변화 메모리 장치.
a plurality of word line stack structures formed by stacking n word lines along each row;
a plurality of bit line stack structures in which n−1 bit lines are stacked along columns crossing each row;
word line select switches disposed in lower regions of both end portions of the word line stack structure, respectively; and
bit line selection switches respectively disposed in lower regions of both ends of the bit line stack structure;
When a selected one of the word line select switches is enabled, a first voltage is applied to at least one word line among the word line stacked structures connected to the enabled word line select switch;
When a selected one of the bit line select switches is enabled, a total of n-1 bit line stacks sequentially arranged in the column direction including the bit line stack structure connected to the enabled bit line select switch. A resistive change memory device configured to provide a second voltage having a threshold voltage difference from the first voltage to selected bit lines of a structure.
제 19 항에 있어서,
상기 인에이블된 비트 라인 선택 스위치와 연결되는 상기 n-1개의 비트 라인 적층 구조체들은 최하위 비트 라인으로부터 상기 n-1층의 비트 라인까지 계단 형태로 순차적으로 연결되도록 구성되는 저항 변화 메모리 장치.
According to claim 19,
The resistance change memory device of claim 1 , wherein the n−1 bit line stacked structures connected to the enabled bit line select switch are sequentially connected from the lowest bit line to the bit lines of the n−1 layer in a stepwise manner.
제 19 항에 있어서,
상기 워드 라인 적층 구조체 및 상기 비트 라인 적층 구조체의 교차점 각각에 저항층이 구비되어, 메모리 셀들이 한정되는 저항 변화 메모리 장치.
According to claim 19,
A resistive variable memory device comprising a resistive layer provided at each intersection of the word line stack structure and the bit line stack structure to define memory cells.
제 19 항에 있어서,
상기 워드 라인 선택 스위치들이 형성되는 제어 회로 영역 및 상기 비트 라인 선택 스위치들이 형성되는 제어 회로 영역은 상기 로우 방향 및 상기 컬럼 방향을 따라 교대로 배열되는 저항 변화 메모리 장치.
According to claim 19,
A control circuit area in which the word line select switches are formed and a control circuit area in which the bit line select switches are formed are alternately arranged along the row direction and the column direction.
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