KR100802248B1 - Nonvolatile Semiconductor Memory Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비휘발성 반도체 메모리 장치에 관한 것으로서, 반도체 메모리 장치의 셀 어레이를 3차원으로 구현하여 칩 사이즈를 획기적으로 줄일 수 있도록 하는 기술을 개시한다. 이러한 본 발명은, 로오와 컬럼 방향으로 복수개 배열된 단위 셀을 포함하는 복수개의 셀 어레이가 수직 방향으로 다층으로 적층된 단위 블록 셀 어레이를 포함하고, 복수개의 셀 어레이의 적층 방향을 기준으로 하여 X,Y,Z 방향으로 배열된 특정 그룹 단위의 단위 블록 셀 어레이가 하나의 단위 뱅크 셀 어레이를 이루며, 각 단위 뱅크 셀 어레이는 독립적으로 리드/라이트 동작을 수행한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and discloses a technology for dramatically reducing chip size by implementing a cell array of a semiconductor memory device in three dimensions. The present invention includes a unit block cell array in which a plurality of cell arrays including a plurality of unit cells arranged in a row and a column direction are stacked in multiple layers in a vertical direction, and X based on the stacking direction of the plurality of cell arrays. The unit block cell arrays of a specific group unit arranged in the, Y, Z directions form one unit bank cell array, and each unit bank cell array independently performs a read / write operation.
Description
도 1은 본 발명에 따른 비휘발성 반도체 메모리 장치의 단위 블록 셀 어레이 구성도. 1 is a block diagram of a unit block cell array of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 비휘발성 반도체 메모리 장치의 단위 뱅크 셀 어레이 구성도. 2 is a configuration diagram of a unit bank cell array of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 비휘발성 반도체 메모리 장치의 복수개의 뱅크 셀 어레이 구성도. 3 is a configuration diagram of a plurality of bank cell arrays of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention;
도 4는 도 1의 셀 어레이에 관한 레이아웃도. 4 is a layout diagram of the cell array of FIG. 1;
도 5 및 도 6은 도 4의 셀 어레이에 관한 단면도. 5 and 6 are cross-sectional views of the cell array of FIG.
도 7은 도 1의 단위 블록 셀 어레이에 관한 단면 구성도. 7 is a cross-sectional configuration diagram of a unit block cell array of FIG. 1.
본 발명은 비휘발성 반도체 메모리 장치에 관한 것으로서, 반도체 메모리 장치의 셀 어레이를 3차원으로 구현하여 칩 사이즈를 획기적으로 줄일 수 있도록 하는 기술이다. BACKGROUND OF THE
일반적으로 불휘발성 강유전체 메모리 즉, FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory)은 디램(DRAM;Dynamic Random Access Memory) 정도의 데이터 처리 속도를 갖고, 전원의 오프시에도 데이타가 보존되는 특성 때문에 차세대 기억 소자로 주목받고 있다. In general, the nonvolatile ferroelectric memory, or ferroelectric random access memory (FeRAM), has a data processing speed of about DRAM (DRAM) and is attracting attention as a next-generation memory device due to its characteristic that data is preserved even when the power is turned off. have.
이러한 FeRAM은 디램과 거의 유사한 구조를 갖는 기억소자로써 캐패시터의 재료로 강유전체를 사용하여 강유전체의 특성인 높은 잔류 분극을 이용한 것이다. 이와 같은 잔류 분극 특성으로 인하여 전계를 제거하더라도 데이터가 지워지지 않는다. The FeRAM is a memory device having a structure almost similar to that of a DRAM, and uses a ferroelectric material as a capacitor material to utilize high residual polarization characteristic of the ferroelectric material. Due to this residual polarization characteristic, data is not erased even when the electric field is removed.
상술된 FeRAM에 관한 기술내용은 본 발명과 동일 발명자에 의해 출원된 대한민국 특허 출원 제 2001-57275호에 개시된 바 있다. 따라서, FeRAM에 관한 기본적인 구성 및 그 동작에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다. Description of the above-described FeRAM has been disclosed in Korean Patent Application No. 2001-57275 filed by the same inventor as the present invention. Therefore, a detailed description of the basic configuration of the FeRAM and its operation will be omitted.
이러한 종래의 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 단위 셀은, 워드라인의 상태에 따라 스위칭 동작하여 서브 비트라인과 불휘발성 강유전체 캐패시터를 연결시키는 하나의 스위칭 소자와, 스위칭 소자의 일단과 플레이트 라인 사이에 연결된 하나의 불휘발성 강유전체 캐패시터를 구비하여 이루어진다. 여기서, 종래의 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 스위칭 소자는 게이트 제어 신호에 의해 스위칭 동작이 제어되는 NMOS트랜지스터를 주로 사용한다.The unit cell of the conventional nonvolatile ferroelectric memory device includes one switching element connecting a sub bit line and a nonvolatile ferroelectric capacitor by switching according to a state of a word line, and one connected between one end of the switching element and a plate line. Of nonvolatile ferroelectric capacitors. Here, the switching element of the conventional nonvolatile ferroelectric memory device mainly uses an NMOS transistor whose switching operation is controlled by a gate control signal.
하지만, 이러한 종래의 불휘발성 강유전체 메모리 장치는, 셀 사이즈가 작아질 경우 데이타 유지 특성이 저하되어 정상적인 셀의 동작이 어렵게 된다. 즉, 셀의 리드 동작시 인접한 셀에 전압이 가해지게 되어 데이타가 파괴됨으로써 셀 간에 인터페이스 노이즈가 발생하게 된다. 또한, 셀의 라이트 동작시 비선택된 셀에 라 이트 전압이 인가되어 비선택된 셀들의 데이타가 파괴됨으로써 랜덤한 엑세스(Random Access) 동작이 어렵게 되는 문제점이 있다. However, in such a conventional nonvolatile ferroelectric memory device, when the cell size becomes small, the data retention characteristic is deteriorated, which makes normal cell operation difficult. In other words, when a cell read operation, voltage is applied to an adjacent cell, and data is destroyed, thereby causing interface noise between cells. In addition, since a write voltage is applied to an unselected cell during the write operation of the cell, data of the unselected cells is destroyed, thereby making it difficult to perform a random access operation.
또한, 종래의 MFIS(Metal Ferroelectric Insulator Silicon), MFMIS(Metal Ferroelectric Metal Insulator Silicon)의 경우 감극(Depolarization) 전하에 의해 데이타 보존(Retention) 특성이 현격히 열화하게 되는 문제점이 있다. In addition, in the conventional MFIS (Metal Ferroelectric Insulator Silicon) and MFMIS (Metal Ferroelectric Metal Insulator Silicon) there is a problem that the data retention characteristics are significantly deteriorated by the depolarization charge.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 다음과 같은 목적을 갖는다. The present invention has been made to solve the above problems, and has the following object.
첫째, 로오 및 컬럼 방향으로 복수개 배열된 단위 블록 셀 어레이를 수직방향으로 적층하여 칩 사이즈를 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.First, the purpose is to reduce the chip size by stacking a plurality of unit block cell array arranged in the row and column direction in the vertical direction.
둘째, 수직 방향으로 적층된 복수개의 단위 블록 셀 어레이를 뱅크 단위로 구분하여 독립적인 리드/라이트 동작을 수행함으로써 셀의 동작 속도를 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. Second, the purpose of the present invention is to improve the operation speed of a cell by performing independent read / write operations by dividing a plurality of unit block cell arrays stacked in a vertical direction in bank units.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비휘발성 반도체 메모리 장치는, 로오와 컬럼 방향으로 각각 복수개 배열된 단위 셀을 포함하는 복수개의 셀 어레이가 수직 방향으로 다층으로 적층된 단위 블록 셀 어레이를 포함하고, 복수개의 셀 어레이의 적층 방향을 기준으로 하여 X,Y,Z 방향으로 배열된 특정 그룹 단위의 단위 블록 셀 어레이가 하나의 단위 뱅크 셀 어레이를 이루며, 각 단위 뱅크 셀 어레이는 독립적으로 리드/라이트 동작을 수행함을 특징으로 한다. A nonvolatile semiconductor memory device of the present invention for achieving the above object includes a unit block cell array in which a plurality of cell arrays including a plurality of unit cells each arranged in a row and column direction are stacked in multiple layers in a vertical direction. The unit block cell array of a specific group unit arranged in the X, Y, and Z directions based on the stacking direction of the plurality of cell arrays constitutes one unit bank cell array, and each unit bank cell array is independently read / write. Characterized in performing the operation.
또한, 본 발명은 로오와 컬럼 방향으로 각각 배열된 복수개의 단위 셀을 포함하는 제 1셀 어레이; 로오와 컬럼 방향으로 각각 배열된 복수개의 단위 셀을 포함하고, 제 1셀 어레이에 대해 Z 방향으로 배열된 하나 또는 복수개의 제 2셀 어레이; 제 1셀 어레이와 복수개의 제 2셀 어레이를 포함하는 단위 블록 셀 어레이; 및 단위 블록 셀 어레이가 하나 또는 복수개 구비되는 단위 뱅크 셀 어레이를 구비하고, 단위 블록 셀 어레이는 수직 어드레스에 의해 제 1셀 어레이와 복수개의 제 2셀 어레이 중 하나의 셀 어레이가 선택됨을 특징으로 한다. In addition, the present invention includes a first cell array including a plurality of unit cells each arranged in a row and column direction; One or a plurality of second cell arrays each including a plurality of unit cells arranged in a row and column direction and arranged in a Z direction with respect to the first cell array; A unit block cell array including a first cell array and a plurality of second cell arrays; And a unit bank cell array including one or a plurality of unit block cell arrays, wherein the unit block cell array includes one cell array selected from a first cell array and a plurality of second cell arrays by a vertical address. .
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 비휘발성 반도체 메모리 장치의 단위 블록 셀 어레이(100) 구성도이다. 1 is a block diagram illustrating a unit
도 1을 참조하면, 하나의 셀 어레이 CA1는 로오(Row) 방향(X축 방향)으로 복수개 배열된 로오 어드레스(X) 영역과, 컬럼(Column) 방향(Y축 방향)으로 복수개 배열된 컬럼 어드레스(Y) 영역을 포함하여 2차원 평면 구조를 이룬다. Referring to FIG. 1, one cell array CA1 includes a plurality of row address X regions arranged in a row direction (X-axis direction) and a plurality of column addresses arranged in a column direction (Y-axis direction). The two-dimensional plane structure is formed including the area (Y).
그리고, 단위 블록 셀 어레이(100)는 복수개의 셀 어레이 CA1~CAn가 수직방향(Z축 방향)으로 적층되어 3차원 구조를 이루며, 수직(Vertical) 어드레스(Z)에 의해 복수개의 셀 어레이 CA1~CAn 중 하나를 선택한다. In the unit
여기서, 하나의 셀 어레이 CA1에서 워드라인을 선택하기 위한 어드레스를 로오 어드레스(X)라 지칭하고, 비트라인을 선택하기 위한 어드레스를 컬럼 어드레스(Y)라 지칭한다. 그리고, 복수개의 셀 어레이 CA1~CAn 중 하나를 선택하기 위한 어드레스를 수직 어드레스(Z)라 지칭한다. Here, an address for selecting a word line in one cell array CA1 is referred to as a row address (X), and an address for selecting a bit line is referred to as a column address (Y). The address for selecting one of the plurality of cell arrays CA1 to CAn is referred to as a vertical address Z.
도 2는 본 발명에 따른 비휘발성 반도체 메모리 장치의 단위 뱅크 셀 어레이 BCA 구성도이다. 도 2를 참조하면, 수직 방향으로 적층된 복수개의 셀 어레이 CA1~CAn가 하나의 단위 블록 셀 어레이(100)를 이루며, 복수개의 단위 블록 셀 어레이(100)는 하나의 단위 뱅크 셀 어레이 BCA로 구성된다. 2 is a block diagram illustrating a unit bank cell array BCA of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. Referring to FIG. 2, a plurality of cell arrays CA1 to CAn stacked in a vertical direction constitute one unit
본 발명의 실시예에서는 수직 방향으로 적층된 복수개의 셀 어레이 CA1~CAn를 하나의 단위 블록 셀 어레이(100)로 설명하고, 복수개의 단위 블록 셀 어레이(100)를 하나의 단위 뱅크 셀 어레이 BCA로 설명하였다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 수평 방향에서 동일한 레이어에 형성된 복수개의 셀 어레이 CA1,CA1들을 하나의 단위 뱅크 셀 어레이 BCA로 형성하고, 복수개의 단위 뱅크 셀 어레이 BCA를 수직 방향으로 적층 할 수도 있다. In the exemplary embodiment of the present invention, the plurality of cell arrays CA1 to CAn stacked in the vertical direction are described as one unit
그리고, 하나의 단위 뱅크 셀 어레이 BCA는 도 3에서와 같이 로오 및 컬럼 방향으로 복수개 배열되어, 각 단위 뱅크 셀 어레이 BCA 단위로 독립적인 리드/라이트 동작을 수행함으로써 셀의 동작 속도를 향상시킬 수 있도록 한다. In addition, a plurality of unit bank cell arrays BCAs are arranged in a row and column direction as shown in FIG. 3 to perform an independent read / write operation in each unit bank cell array BCA unit to improve an operation speed of a cell. do.
본 발명은 복수개의 단위 뱅크 셀 어레이 BCA가 로오 및 컬럼 방향으로 배열된 것을 그 실시예로 설명하였지만, 본 발명의 복수개의 단위 뱅크 셀 어레이 BCA는 복수개의 셀 어레이 CA1~CAn의 적층 방향을 기준으로 하여 X,Y,Z 방향으로 배열될 수 있다. 그리고, 특정 그룹 단위의 단위 블록 셀 어레이(100)가 하나의 단위 뱅크 셀 어레이 BCA를 이루며, 각 단위 뱅크 셀 어레이 BCA는 독립적으로 리드/라이트 동작을 수행하게 된다. Although the present invention has been described in the embodiment in which a plurality of unit bank cell arrays BCAs are arranged in row and column directions, the plurality of unit bank cell arrays BCA of the present invention is based on the stacking direction of the plurality of cell arrays CA1 to CAn. It can be arranged in the X, Y, Z direction. In addition, the unit
도 4는 본 발명에 따른 비휘발성 반도체 메모리 장치의 제 n층 셀 어레이 CAn에 관한 레이아웃 단면도이다. 4 is a layout cross-sectional view of an n-th layer cell array CAn of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.
본 발명은 워드라인 WL과 버텀 워드라인 BWL이 서로 동일한 방향으로 평행하게 배치되며 컬럼 방향으로 복수개 구비된다. 그리고, 복수개의 비트라인 BL은 워드라인 WL과 수직한 방향으로 복수개 구비된다. 또한, 복수개의 워드라인 WL, 복수개의 버텀 워드라인 BWL과, 복수개의 비트라인 BL이 교차되는 영역에 복수개의 단위 셀 C가 위치한다. In the present invention, the word line WL and the bottom word line BWL are arranged in parallel in the same direction and provided in plural in the column direction. A plurality of bit lines BL are provided in a direction perpendicular to the word line WL. In addition, a plurality of unit cells C are positioned in an area where a plurality of word lines WL, a plurality of bottom word lines BWL, and a plurality of bit lines BL intersect.
도 5는 본 발명에 따른 비휘발성 반도체 메모리 장치의 제 n층 셀 어레이 CAn에 관한 단면도이다. 5 is a cross-sectional view of an nth layer cell array CAn of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention.
도 5는 도 4의 레이아웃 단면도에서 워드라인 WL과 평행인 (A) 방향에서의 제 n층 셀 어레이 CAn에 관한 단면 구조를 나타낸다. FIG. 5 shows a cross-sectional structure of the n-th layer cell array CAn in the direction (A) parallel to the word line WL in the layout sectional view of FIG. 4.
본 발명의 제 n층 셀 어레이 CAn는 버텀 워드라인(10)의 상부에 복수개의 절연층(11)이 형성되고, 복수개의 절연층(11)의 상부에 복수개의 P형 채널 영역(12)이 형성된다. 그리고, 복수개의 채널 영역(12) 상부에 복수개의 강유전체층(16)이 형성되고, 복수개의 강유전체층(16)의 상부에 버텀 워드라인(10)과 평행하게 워드라인(17)이 형성된다. 따라서, 하나의 워드라인 WL_1과 하나의 버텀 워드라인 BWL_1 사이에 복수개의 셀들이 연결된다. In the n-th layer cell array CAn of the present invention, a plurality of
또한, 도 6은 도 4의 레이아웃 단면도에서 워드라인 WL과 수직인 (B) 방향에서의 제 n층 셀 어레이 CAn에 관한 단면 구조를 나타낸다. 6 illustrates a cross-sectional structure of the n-th layer cell array CAn in the direction (B) perpendicular to the word line WL in the layout cross-sectional view of FIG. 4.
본 발명의 제 n층 셀 어레이 CAn는 각각의 버텀 워드라인 BWL_1,BWL_2,BWL_3 의 상부에 절연층(11)이 형성된다. 그리고, 절연층(11)의 상부에 P형 드레인영역(13)과 P형 채널영역(12) 및 P형 소스영역(14)이 직렬 연결된 플로팅 채널층(15)이 형성된다. In the nth layer cell array CAn of the present invention, an
여기서, P형 드레인영역(13)은 인접한 셀에서 소스 영역으로 사용될 수 있으며, P형 소스영역(14)은 인접한 셀에서 드레인 영역으로 사용될 수 있다. 즉, P형영역은 인접한 셀에서 드레인영역과 소스영역으로 공통으로 사용된다. Here, the P-
그리고, 플로팅 채널층(15)의 드레인영역(13), 소스영역(14), 및 채널 영역(12)은 P형으로 이루어져 플로팅 상태가 된다. 플로팅 채널층(15)의 반도체는 탄소 나노 튜브(Carbon Nano Tube), 실리콘, Ge(게르마늄) 또는 유기체(Organic) 등의 재료가 이용될 수 있다. In addition, the
또한, 플로팅 채널층(15)의 각각의 채널 영역(12) 상부에 강유전체층(16)이 형성되고, 강유전체층(16)의 상부에 워드라인 WL_1,WL_2,WL_3이 형성된다. 여기서, 버텀 워드라인(10)과 워드라인(17)은 동일한 로오 어드레스 디코더(미도시)에 의해 선택적으로 구동된다.In addition, a
이러한 구성을 갖는 본 발명은 강유전체층(16)의 분극(Polarization) 상태에 따라 플로팅 채널층(15)의 채널 저항이 달리지는 특성을 이용하여 데이타를 리드/라이트 한다. 즉, 강유전체층(16)의 극성이 채널영역(12)에 양(+)의 전하를 유도할 경우 메모리 셀은 고저항 상태가 되어 채널이 오프된다. 반대로, 강유전체층(16)의 극성이 채널영역(12)에 음(-)의 전하를 유도할 경우 메모리 셀은 저저항 상태가 되어 채널이 턴온된다. The present invention having such a configuration reads and writes data using the characteristic that the channel resistance of the floating
도 7은 본 발명에 따른 비휘발성 반도체 메모리 장치의 단위 블록 셀 어레이(100)에 관한 단면도이다. 7 is a cross-sectional view of a unit
도 7에 도시된 단위 블록 셀 어레이(100)는 도 6과 같은 구성을 갖는 본 발명의 단위 셀 어레이 CAn가 다층 구조로 적층된다. 그리고, 각각의 단위 셀 어레이 CA1~CAn는 셀 절연층(18)을 통해 서로 분리된다. In the unit
본 발명에서는 플로팅 채널층(15)이 P형 드레인영역(13), P형 채널영역(12) 및 P형 소스영역(14)으로 이루어진 것을 그 실시예로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 플로팅 채널층(15)이 N형 드레인 영역, N형 채널영역 및 N형 소스영역으로 이루어질 수도 있다. In the present invention, the floating
본 발명에 따른 비휘발성 반도체 메모리 장치의 하이 데이타 라이트/리드 동작을 설명하면 다음과 같다. The high data write / read operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention will be described as follows.
먼저, 데이타 "1"의 라이트 동작 모드시 버텀 워드라인(10)에 그라운드 전압 <GND>을 인가하고 워드라인(17)에 음의 전압인 <-V>를 인가한다. 이때, 드레인영역(13)과 소스영역(14)은 그라운드 전압 <GND> 상태가 되도록 한다. First, in the write operation mode of the data "1", the ground voltage <GND> is applied to the
이러한 경우 강유전체층(16)과 절연층(11) 사이의 캐패시터의 전압 분배에 의해, 플로팅 채널층(15)의 P형 채널 영역(12)과 강유전체층(16) 사이에 전압이 인가된다. 따라서, 강유전체층(16)의 극성에 따라 채널 영역(12)에 양의 전하가 유도되어 메모리 셀은 저저항 상태가 된다. 이에 따라, 라이트 동작 모드시 메모리 모든 셀에 데이타 "1"을 라이트할 수 있게 된다. In this case, a voltage is applied between the P-
반면에, 데이타 "1"의 리드 동작 모드시 버텀 워드라인(10)에 그라운드 전압 <GND> 또는 양의 값을 갖는 리드전압 <+Vrd>을 인가한다. 그리고, 워드라인(17)에 그라운드 전압 <GND>을 인가한다. 이때, 버텀 워드라인(10)으로부터 인가되는 리드전압 <+Vrd>에 의해 채널영역(12)의 하부에 공핍층이 형성된다. On the other hand, the ground voltage <GND> or the positive read voltage <+ Vrd> is applied to the
또한, 채널영역(12)의 상부에 양의 전하가 유도되어 공핍층이 생기지 않게 된다. 이에 따라, 채널영역(12)이 턴온되어 소스영역(14)에서 드레인영역(13)으로 전류가 흐르게 된다. 따라서, 리드 동작 모드시 메모리 셀에 저장된 데이타 "1"을 리드할 수 있게 된다. 이때, 드레인영역(13)과 소스영역(14)에 약간의 전압차를 주어도 채널 영역(12)이 턴온된 상태이므로 많은 전류가 흐르게 된다. In addition, a positive charge is induced on the
본 발명에 따른 비휘발성 반도체 메모리 장치의 로우 데이타 라이트/리드 동작을 설명하면 다음과 같다. A low data write / read operation of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention will be described below.
먼저, 데이타 "0"의 라이트 동작 모드시 버텀 워드라인(10)에 음의 값을 갖는 전압 <-V>을 인가하고 워드라인(17)에 그라운드 전압 <GND>을 인가한다. 그리고, 드레인영역(13)과 소스영역(14)에 음의 값을 갖는 전압 <-V>을 인가한다. First, in the write operation mode of the data "0", a negative voltage <-V> is applied to the
이때, 워드라인(17)으로부터 인가되는 양의 전압 <+V>과 채널영역(12)에 형성된 음의 전압 <-V> 사이에 높은 전압이 형성된다. 따라서, 강유전체층(16)의 극성에 따라 채널 영역(12)에 음의 전하가 유도되어 메모리 셀은 고저항 상태가 된다. 이에 따라, 라이트 동작 모드시 메모리 셀에 데이타 "0"을 라이트할 수 있게 된다. At this time, a high voltage is formed between the positive voltage <+ V> applied from the
반면에, 데이타 "0"의 리드 동작 모드시 버텀 워드라인(10)에 그라운드 전압 <GND> 또는 양의 값을 갖는 리드전압 <+Vrd>을 인가한다. 그리고, 워드라인(17)에 그라운드 전압 <GND>을 인가한다. On the other hand, in the read operation mode of the data "0", the ground voltage <GND> or the read voltage <+ Vrd> having a positive value is applied to the
이때, 버텀 워드라인(10)으로부터 인가되는 리드전압 <+Vrd>에 의해 채널영역(12)의 하부에 공핍층이 형성된다. 그리고, 채널영역(12)의 상부에 음의 전하가 유도되어 공핍층이 형성된다. 이에 따라, 채널영역(12)에 형성된 공핍층에 의해 채널영역(12)의 채널이 오프되어 소스영역(14)에서 드레인영역(13)으로 전류 경로가 차단된다. At this time, the depletion layer is formed under the
이때, 드레인영역(13)과 소스영역(14) 사이에 약간의 전압차를 주어도 채널 영역(12)이 오프된 상태이므로 적은 전류가 흐르게 된다. 이에 따라, 리드 동작 모드시 메모리 셀에 저장된 데이타 "0"을 리드할 수 있게 된다. At this time, even if a slight voltage difference is applied between the
따라서, 리드 동작 모드시 워드라인(17)과 버텀 워드라인(10)을 그라운드로 제어하여 강유전체층(16)에 전압 스트레스가 가해지지 않기 때문에 셀의 데이타 유지 특성이 향상될 수 있게 된다. Accordingly, since the voltage line is not applied to the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다. As described above, the present invention provides the following effects.
첫째, NDRO(Non Destructive Read Out) 방식을 사용하여 리드 동작시 셀의 데이타가 파괴되지 않는다. 이에 따라, 본 발명은 나노 스케일(Nano scale) 강유전체 셀의 저전압 동작시 셀의 신뢰성이 향상되고 리드 동작 속도를 향상시킬 수 있게 된다. First, data of a cell is not destroyed during a read operation using a non destructive read out (NDRO) method. Accordingly, the present invention can improve the reliability of the cell during the low voltage operation of the nano-scale ferroelectric cell and improve the read operation speed.
둘째, 이러한 강유전체 단위 셀 어레이를 로오 및 컬럼 방향으로 복수개 구비하고, 이를 수직 방향으로 적층하여 셀의 집적 용량을 향상시킴으로써 칩의 전체 적인 사이즈를 줄일 수 있도록 한다. Second, a plurality of ferroelectric unit cell arrays are provided in the row and column directions, and stacked in the vertical direction to improve the integrated capacity of the cell, thereby reducing the overall size of the chip.
셋째, 수직 방향으로 적층된 복수개의 단위 블록 셀 어레이를 뱅크 단위로 구분하여 독립적인 리드/라이트 동작을 수행함으로써 셀의 동작 속도를 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다. Third, a plurality of unit block cell arrays stacked in a vertical direction may be divided into bank units to perform independent read / write operations, thereby improving an operation speed of a cell.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.
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