KR19990045050A - Semiconductor memory device having circuitry for generating different word line voltages - Google Patents
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Abstract
여기에 개시되는 반도체 메모리 장치는 복수 개의 드레솔드 전압들 중 하나의 드레솔드 전압을 가지며 멀티-비트 데이터를 저장하는 적어도 하나의 메모리 셀, 상기 메모리 셀에 연결된 적어도 하나의 워드 라인, 그리고 데이터 독출 동작 동안 상기 메모리 셀로부터 데이터가 독출될 때 상기 워드 라인으로 인가될 다른 워드 라인 전압들을 순차적으로 발생하는 워드 라인 전압 발생 회로를 포함한다. 상기 다른 워드 라인 전압들은 상기 메모리 셀의 드레솔드 전압 또는 다른 워드 라인 전압들이 변화될 때, 메모리 셀의 게이트-소오스 전압이 일정하게 유지되도록 상기 워드 라인 전압 발생 회로에 의해서 자동으로 조정된다.The semiconductor memory device disclosed herein includes at least one memory cell having a threshold voltage of one of a plurality of threshold voltages and storing multi-bit data, at least one word line connected to the memory cell, and a data read operation. And a word line voltage generation circuit that sequentially generates other word line voltages to be applied to the word line when data is read from the memory cell. The other word line voltages are automatically adjusted by the word line voltage generation circuit so that the gate-source voltage of the memory cell remains constant when the threshold voltage or other word line voltages of the memory cell change.
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 멀티-비트 데이터를 저장하는 반도체 메모리 장치에서 사용하기 위한 워드 라인 전압 발생 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor memory devices, and more particularly, to word line voltage generation circuits for use in semiconductor memory devices storing multi-bit data.
예를 들면, 독출 전용 메모리 (read-only memory) (이후, ROM이라 칭함)의 메모리 셀 어레이는 복수의 행들과 복수의 열들로 배열된 복수 개의 메모리 셀들을 포함한다. 복수의 워드 라인들은 상기 메모리 셀들의 행들을 따라 신장하고, 복수의 비트 라인들은 상기 메모리 셀들의 열들을 따라 신장한다. 각 메모리 셀은 대응하는 워드 라인에 연결된 게이트, 접지된 소오스 그리고 대응하는 비트 라인에 연결된 드레인을 가진다. 어드레스된 (또는 선택된) 메모리 셀로부터 데이터를 독출하기 위해서는, 상기 어드레스된 메모리 셀에 연결된 비트 라인이 선택되고, 상기 어드레스된 메모리 셀에 연결된 워드 라인이 워드 라인 전압으로 설정된다.For example, a memory cell array of read-only memory (hereinafter referred to as ROM) includes a plurality of memory cells arranged in a plurality of rows and a plurality of columns. A plurality of word lines extends along the rows of memory cells, and a plurality of bit lines extends along the columns of the memory cells. Each memory cell has a gate connected to a corresponding word line, a grounded source, and a drain connected to a corresponding bit line. To read data from an addressed (or selected) memory cell, a bit line connected to the addressed memory cell is selected, and a word line connected to the addressed memory cell is set to a word line voltage.
일반적으로, 1-비트 데이터를 저장하는 메모리 셀은 하나의 트랜지스터를 가진다. 상기 트랜지스터의 드레솔드 전압은 상기 메모리 셀이 데이터를 저장하도록 하이 또는 로우 레벨 (high or low level)로 설정된다. 하지만, 상기 메모리 셀은 한번에 1 비트의 데이터를 저장한다. 많은 양의 데이터를 저장하기 위해서, 상기 메모리 셀 어레이는 저장될 데이터의 양에 비례하여 더 많은 메모리 셀들을 가져야 하며, 이는 칩 사이즈가 불가피하게 증가하게 하는 원인이 된다.In general, a memory cell that stores 1-bit data has one transistor. The threshold voltage of the transistor is set at a high or low level such that the memory cell stores data. However, the memory cell stores one bit of data at a time. In order to store a large amount of data, the memory cell array must have more memory cells in proportion to the amount of data to be stored, which causes the chip size to inevitably increase.
칩 사이즈의 증가 없이 많은 양의 데이터를 저장하는 메모리 디바이스를 제조하기 위해서, 2 비트의 데이터가 하나의 메모리 셀에 저장되는 것이 최근 제안되어 왔다. 그러한 메모리 셀은 "멀티-레벨 메모리" 또는 "멀티-비트 메모리"라 불린다. 여러 가지 종류의 멀티-레벨 메모리들이 제공된다. 한가지 타입에 있어서, 각 메모리 셀 트랜지스터의 게이트 길이 또는 게이트 폭이 상기 메모리 셀이 선택될 때 흐르는 전류가 다양한 값으로 설정되도록 변화된다. 다른 타입에 있어서, MOS 트랜지스터의 드레솔드 전압이 다양한 값으로 변화되도록 각 메모리 셀의 MOS 트랜지스터에 주입되는 불순물 이온의 양이 변화된다. 멀티-레벨 메모리 장치의 각 메모리 셀은 2 또는 그 보다 많은 상태들로 설정될 때 2 또는 그 보다 많은 비트들을 저장할 수 있다. 그러므로, 상기 멀티-레벨 메모리 장치의 저장 능력이 증가된다.In order to manufacture a memory device that stores a large amount of data without increasing the chip size, it has recently been proposed that two bits of data be stored in one memory cell. Such memory cells are called "multi-level memory" or "multi-bit memory". Several kinds of multi-level memories are provided. In one type, the gate length or gate width of each memory cell transistor is varied such that the current flowing when the memory cell is selected is set to various values. In another type, the amount of impurity ions injected into the MOS transistor of each memory cell is varied so that the threshold voltage of the MOS transistor is varied to various values. Each memory cell of a multi-level memory device may store two or more bits when set to two or more states. Therefore, the storage capacity of the multi-level memory device is increased.
도 1은 하나의 메모리 셀이 2-비트의 데이터를 저장하는 경우 멀티-레벨 데이터 상태들에 따른 워드 라인 전압과 드레솔드 전압 분포들의 관계를 보여준다. 멀티-비트 ROM의 각 메모리 셀은 4개의 다른 드레솔드 전압들 (Vth1)-(Vth4) 중 하나를 가진다. 상기 드레솔드 전압들 (Vth1)-(Vth4)은 Vth1<Vth2<Vth3<Vth4의 관계를 가진다. 드레솔드 전압 (Vth1)을 가지는 메모리 셀은 메모리 셀 (M00)로 판별되고, 드레솔드 전압 (Vth2)을 가지는 메모리 셀은 메모리 셀 (M01)로 판별되고, 드레솔드 전압 (Vth3)을 가지는 메모리 셀은 메모리 셀 (M10)로 판별되고, 드레솔드 전압 (Vth4)을 가지는 메모리 셀은 메모리 셀 (M11)로 판별될 것이다. 상기 메모리 셀들 (M00), (M01), (M10) 및 (M11)이 "0", "1", "10" 및 "11"을 각각 저장한다고 가정하자.1 shows the relationship between word line voltage and threshold voltage distributions according to multi-level data states when one memory cell stores 2-bit data. Each memory cell of a multi-bit ROM has one of four different threshold voltages Vth1-Vth4. The threshold voltages Vth1 to Vth4 have a relationship of Vth1 <Vth2 <Vth3 <Vth4. The memory cell having the threshold voltage Vth1 is determined as the memory cell M00, the memory cell having the threshold voltage Vth2 is determined as the memory cell M01, and the memory cell having the threshold voltage Vth3. Is determined as the memory cell M10, and the memory cell having the threshold voltage Vth4 will be determined as the memory cell M11. Assume that the memory cells M00, M01, M10, and M11 store "0", "1", "10", and "11", respectively.
도 2는 데이터 독출 동작 동안 워드 라인으로 인가되는 전압 변화를 보여주는 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하여, 2 비트의 데이터를 저장하는 메모리 셀의 데이터 독출 동작이 이하 설명된다.2 is a diagram illustrating a voltage change applied to a word line during a data read operation. 1 and 2, a data read operation of a memory cell that stores two bits of data will be described below.
먼저, 2-비트 데이터를 저장하는 선택된 메모리 셀에 연결된 워드 라인은 제 1 워드 라인 전압 (WL0)으로 구동되고, 그 다음에 선택된 메모리 셀을 통해서 전류가 흐르는지의 여부가 감지 증폭기 회로 (17, 도 3 참조)에 의해서 판별된다. 그 다음에, 상기 제 1 워드 라인 전압 (WL0)보다 높은 제 2 워드 라인 전압 (WL1)이 상기 선택된 메모리 셀에 관련된 워드 라인으로 인가된 후, 셀 전류가 메모리 셀을 통해서 흐르는지의 여부가 그것에 의해서 판별된다. 마지막으로, 상기 제 1 및 제 2 워드 라인 전압들 (WL0) 및 (WL1)보다 높은 제 3 워드 라인 전압 (WL2)이 상기 워드 라인으로 인가되고, 그 다음에 셀 전류가 상기 메모리 셀을 통해서 흐르는지의 여부가 판별된다. 앞서 언급된 바와 같이, 메모리 셀이 2-비트 데이터 (즉, "0", "1", "10" 및 "11" 중 하나)를 저장하는 경우에 있어서, 다른 워드 라인 전압들 (WL0), (WL1) 및 (WL2)을 이용하여 3번의 센싱 동작들이 순차적으로 수행되고, 그 다음에 그렇게 센싱된 결과들이 논리적으로 조합되며, 그 결과 데이터 독출 동작이 완료된다. 데이터 독출 동작 동안 도 2에 도시된 바와 같이 그러한 다른 레벨들을 갖는 워드 라인 전압이 요구되는 레벨로 정확하게 제어되는 것이 멀티-비트 데이터를 저장하는 메모리 디바이스에서 매우 중요하다. 멀티-비트 데이터를 저장하는 종래 반도체 메모리 장치 (1)에서 워드 라인 전압을 제어하는 스킴이 도 3에 도시되어 있다.First, a word line connected to a selected memory cell that stores 2-bit data is driven with a first word line voltage WL0, and then whether current flows through the selected memory cell is determined by the sense amplifier circuit 17 (Fig. 3). Then, after the second word line voltage WL1 higher than the first word line voltage WL0 is applied to the word line associated with the selected memory cell, whether or not the cell current flows through the memory cell is thereby determined. Is determined. Finally, a third word line voltage WL2 higher than the first and second word line voltages WL0 and WL1 is applied to the word line, and then cell current flows through the memory cell. Is determined. As mentioned above, in the case where the memory cell stores 2-bit data (ie, one of "0", "1", "10" and "11"), other word line voltages WL0, Three sensing operations are sequentially performed using WL1 and WL2, and then the results thus sensed are logically combined, resulting in a data read operation being completed. It is very important in a memory device to store multi-bit data that the word line voltage with such different levels is accurately controlled to the required level as shown in FIG. 2 during the data read operation. A scheme for controlling word line voltage in a conventional semiconductor memory device 1 storing multi-bit data is shown in FIG.
도 3을 참조하면, 반도체 메모리 장치 (1)는, 도면에는 도시되지 않았지만, 복수의 워드 라인들, 복수의 비트 라인들, 상기 워드 라인들과 상기 비트 라인들의 교차점에 배열되고 각각 2 또는 그 보다 많은 비트 데이터를 저장하는 복수의 메모리 셀들로 구성되는 메모리 셀 어레이 (10)를 포함한다. 워드 라인들 중 하나는 어드레스 (Ai)에 따라 행 프리 디코더 회로 (11) 및 블록 디코더 회로 (12)에 의해서 선택되며, 워드 라인 전압 발생 회로 (13)는 전압 (VP)을 발생하고 데이터 독출 동작 동안 상기 회로들 (11) 및 (12)을 통해서 상기 전압 (VP)을 상기 선택된 워드 라인으로 공급한다. 상기 전압 (VP)은 도 2에 도시된 바와 같이 다른 전압 레벨들 (WL0), (WL1) 및 (WL2)을 가진다. 상기 장치 (1)가 낮은 전원 전압 하에서 동작할 때, 워드 라인 전압 발생 회로 (13)는 전원 전압으로서 워드 라인 전압원 (14)으로부터의 전압 (VCC) 또는 상기 전압 (VCC)보다 높은 전압 (VPP)을 받아들이며, 상기 전압원 (14)은 고전압 발생기이며, 그 다음에 워드 라인 전압 (VP)으로서 다른 전압들을 발생한다. 상기 선택된 메모리 셀에 연결된 비트 라인은 열 디코더 회로 (15) 및 열 패스 게이트 회로 (16)를 통해서 선택되고, 그 다음에 감지 증폭기 회로 (17)는 셀 전류가 상기 선택된 비트 라인에 연결된 메모리 셀을 통해서 흐르는지의 여부를 판별한다.Referring to FIG. 3, the semiconductor memory device 1, although not shown in the figures, is arranged at the intersection of a plurality of word lines, a plurality of bit lines, the word lines and the bit lines, and each two or more. It includes a memory cell array 10 composed of a plurality of memory cells that store a lot of bit data. One of the word lines is selected by the row free decoder circuit 11 and the block decoder circuit 12 in accordance with the address Ai, the word line voltage generator circuit 13 generates a voltage VP and performs a data read operation. While supplying the voltage VP through the circuits 11 and 12 to the selected word line. The voltage VP has different voltage levels WL0, WL1 and WL2 as shown in FIG. 2. When the device 1 operates under a low power supply voltage, the word line voltage generation circuit 13 is a power supply voltage (VCC) from the word line voltage source 14 or a voltage VPP higher than the voltage VCC. The voltage source 14 is a high voltage generator, which then generates other voltages as a word line voltage VP. The bit line connected to the selected memory cell is selected through column decoder circuit 15 and column pass gate circuit 16, and then the sense amplifier circuit 17 selects a memory cell whose cell current is connected to the selected bit line. Determine whether it flows through.
종래 기술에 따른 도 3의 반도체 메모리 장치 (1)에서 사용하기 위한 워드 라인 전압 발생 회로 (13)는 도 4에 상세히 도시되어 있다. 상기 워드 라인 전압 발생 회로 (13)는 "APPARATUS AND METHOD FOR READING MULTI-BIT DATA STORED IN A SEMICONDUCTOR MEMORY"라는 제목으로 미국 특허 공보 제5457650호에 게재되었다.A word line voltage generator circuit 13 for use in the semiconductor memory device 1 of FIG. 3 according to the prior art is shown in detail in FIG. The word line voltage generator circuit 13 was published in US Patent Publication No. 5457650 entitled "APPARATUS AND METHOD FOR READING MULTI-BIT DATA STORED IN A SEMICONDUCTOR MEMORY."
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 워드 라인 전압 발생 회로 (13)는 3개의 더미 셀들 (M01), (M10) 및 (M11)을 가지며, 각각이 NMOS 트랜지스터를 포함한다. 상기 더미 셀들 (M01), (M10) 및 (M11)은 각각 드레솔드 전압들 (Vth2), (Vth3) 및 (Vth4)을 가진다. 상기 더미 셀들 (M01), (M10) 및 (M11)은 접지된 소오스들 및 드레인들 그리고 저항들 (RM11), (RM22) 및 (RM33)을 통해서 PMOS 트랜지스터 (47)에 연결된 게이트들을 가진다. 상기 트랜지스터 (47)는 신호 (CEB)를 받아들이도록 연결된 게이트 및 도 3의 상기 워드 라인 전압원 (14)으로부터의 전원 전압 (VCC/VPP)에 연결된 소오스를 가진다. 상기 더미 셀들 (M01), (M10) 및 (M11)의 드레인들은 각각 NMOS 트랜지스터들 (41), (42) 및 (43)의 게이트들에 연결된다. 상기 트랜지스터들 (41), (42) 및 (43)의 소오스들은 저항 (RM44)을 통해서 접지 된다. 상기 트랜지스터들 (41), (42) 및 (43)의 드레인들은 PMOS 트랜지스터들 (44), (45) 및 (46)의 드레인들에 각각 연결된다. 상기 트랜지스터들 (44), (45) 및 (46)은 신호들 (NO_ACT1), (NO_ACT2) 및 (NO_ACT3)을 받아들이도록 연결된 게이트들을 가지며, 그들의 소오스들은 상기 전원 전압 (VCC/VPP)에 연결된다. 출력 전압 (VP)은 상기 트랜지스터들 (41), (42) 및 (43)의 소오스들이 저항 (RM44)에 연결된 노드로부터 인가된다.As shown in Fig. 4, the word line voltage generation circuit 13 has three dummy cells M01, M10 and M11, each including an NMOS transistor. The dummy cells M01, M10, and M11 have threshold voltages Vth2, Vth3, and Vth4, respectively. The dummy cells M01, M10 and M11 have grounded sources and drains and gates connected to the PMOS transistor 47 through resistors RM11, RM22 and RM33. The transistor 47 has a gate connected to receive a signal CEB and a source connected to a power supply voltage VCC / VPP from the word line voltage source 14 of FIG. Drains of the dummy cells M01, M10, and M11 are connected to gates of the NMOS transistors 41, 42, and 43, respectively. The sources of the transistors 41, 42, and 43 are grounded through a resistor RM44. The drains of the transistors 41, 42, and 43 are connected to the drains of the PMOS transistors 44, 45, and 46, respectively. The transistors 44, 45, and 46 have gates connected to receive signals NO_ACT1, NO_ACT2, and NO_ACT3, and their sources are connected to the power supply voltage VCC / VPP. . The output voltage VP is applied from a node where the sources of the transistors 41, 42 and 43 are connected to the resistor RM44.
상기 저항들 (RM11), (RM22) 및 (RM33)은 큰 저항값을 가진다. 상기 트랜지스터들 (41), (42) 및 (43)은 거의 0V에 가까운 드레솔드 전압들을 가지는 증가형 트랜지스터들 (enhancement-type transistors)이다. PMOS 트랜지스터 (47)의 게이트에 공급되는 상기 신호 (CEB)가 로우 레벨일 때, 노드 (4B)의 전압은 두 가지 이유들 때문에 거의 드레솔드 전압 (Vth2) 이다. 첫째로, 저항 (RM11)이 큰 저항값을 가지기 때문에 전류가 더미 셀 (M01)을 통해서 거의 흐르지 않는다. 둘째로, 노드 (4B)의 전압이 상기 더미 셀 (M01)의 게이트 및 드레인이 서로 연결되어 있기 때문에 상기 더미 셀 (M01)의 드레솔드 전압 (Vth2)이상으로 증가할 때 전류가 갑자기 더미 셀 (M01)로 흐른다. 전원 전압이 변할 때, 노드 (4B)의 전압 또한 Vth2이다. 이는 노드 (4B)의 전압이 Vth2 이상 증가할 때 더미 셀 (M01)을 통해 흐르는 전류 때문이다.The resistors RM11, RM22 and RM33 have a large resistance value. The transistors 41, 42, and 43 are enhancement-type transistors with threshold voltages near zero volts. When the signal CEB supplied to the gate of the PMOS transistor 47 is at the low level, the voltage of the node 4B is almost the threshold voltage Vth2 for two reasons. First, almost no current flows through the dummy cell M01 because the resistor RM11 has a large resistance value. Secondly, when the voltage of the node 4B is increased above the threshold voltage Vth2 of the dummy cell M01 because the gate and the drain of the dummy cell M01 are connected to each other, the current suddenly becomes a dummy cell ( M01). When the power supply voltage changes, the voltage of the node 4B is also Vth2. This is due to the current flowing through the dummy cell M01 when the voltage at the node 4B increases above Vth2.
비슷한 이유 때문에, 노드 (4C)의 전압이 더미 셀 (M10)의 드레솔드 전압 (Vth3)과 동일하고, 노드 (4D)의 전압이 더미 셀 (M11)의 드레솔드 전압 (Vth4)과 동일하다. 상기 트랜지스터들 (41), (42) 및 (43)은 앞서 언급된 바와 같이 0V와 거의 동일한 드레솔드 전압들을 가지는 증가형 트랜지스터들이고, 저항 (RM44)은 큰 저항값을 가진다. 그러므로, 출력 전압 (VP)은 신호 (NO_ACT1)가 로우 레벨일 때 Vth2 (노드 (4B)의 전압과 거의 동일함), 신호 (NO_ACT2)가 로우 레벨일 때 Vth3 (노드 (4C)의 전압과 거의 동일함), 그리고 신호 (NO_ACT3)가 로우 레벨일 때 Vth4 (노드 (4D)의 전압과 거의 동일함)이다.For a similar reason, the voltage of the node 4C is equal to the threshold voltage Vth3 of the dummy cell M10, and the voltage of the node 4D is equal to the threshold voltage Vth4 of the dummy cell M11. The transistors 41, 42, and 43 are incremental transistors having threshold voltages almost equal to 0V as mentioned above, and the resistor RM44 has a large resistance value. Therefore, the output voltage VP is almost equal to the voltage of Vth2 when the signal NO_ACT1 is at the low level, and almost equal to the voltage of Vth3 (the voltage at the node 4C) when the signal NO_ACT2 is at the low level. Same), and Vth4 (nearly equal to the voltage of the node 4D) when the signal NO_ACT3 is at the low level.
상기 워드 라인 전압 발생 회로 (13)의 출력 전압 (VP)은 상기 행 프리 디코더 회로 (11)에 인가된다. 그런 까닭에, 워드 라인 전압은 상기 신호 (NO_ACT1)가 로우 레벨일 때 Vth2이고, 워드 라인 전압은 상기 신호 (NO_ACT2)가 로우 레벨일 때 Vth3이고, 워드 라인 전압은 상기 신호 (NO_ACT3)가 로우 레벨일 때 Vth4이다.The output voltage VP of the word line voltage generator circuit 13 is applied to the row pre decoder circuit 11. Therefore, the word line voltage is Vth2 when the signal NO_ACT1 is low level, the word line voltage is Vth3 when the signal NO_ACT2 is low level, and the word line voltage is low level when the signal NO_ACT3 is low level. Is Vth4.
종래 기술에 따른 앞서 언급된 워드 라인 전압 발생 회로 (13)는 출력 전압 (VP)이 더 높아지는 경우, 상기 출력 전압 (VP)이 그렇게 증가된 레벨만큼 상기 저항 (RM44)을 통해서 더 낮아지도록 설계되었다. 반면에, 출력 전압 (VP)이 요구되는 워드 라인 전압보다 낮아지는 경우, 상기 출력 전압 (VP)이 증가되게 하는 것이 불가능하다. 이는 더미 셀들 (M01), (M10) 및 (M11)의 드레솔드 전압들 (Vth2), (Vth3) 및 (Vth4)과 상기 트랜지스터들 (41), (42) 및 (43)의 드레솔드 전압들이 고정되었기 때문이다. 게다가, 상기 트랜지스터들 (41), (42) 및 (43)의 드레솔드 전압들이 공정 변화로 인해서 변화될 때, 출력 전압 (VP) 즉, 워드 라인 전압은 더욱 많이 변화될 것이다.The aforementioned word line voltage generation circuit 13 according to the prior art is designed such that when the output voltage VP becomes higher, the output voltage VP is lowered through the resistor RM44 by that increased level. . On the other hand, when the output voltage VP becomes lower than the required word line voltage, it is impossible to cause the output voltage VP to increase. The threshold voltages Vth2, Vth3, and Vth4 of the dummy cells M01, M10, and M11 and the threshold voltages of the transistors 41, 42, and 43 Because it is fixed. In addition, when the threshold voltages of the transistors 41, 42, and 43 are changed due to a process change, the output voltage VP, that is, the word line voltage, will be changed even more.
상기 NMOS 트랜지스터들 (41), (42) 및 (43)의 소오스 전압들이 변화되면, 그것들의 드레솔드 전압들은 이 분야에 잘 알려진 바디 효과에 따라 변한다. 상기 소오스 전압들이 각 센싱 동작에서 서로 다르기 때문에, 각 트랜지스터 (41), (42) 및 (43)의 드레솔드 전압 변화 량 역시 서로 다르다. 이로 인해서, 선택된 메모리 셀의 게이트-소오스 전압 (Vgs)이 각 센싱 동작에서 다르다. 그러므로, 선택된 메모리 셀을 통해서 흐르는 셀 전류는 각 센싱 구간에서 다르며, 그 결과 선택된 메모리 셀의 센싱 마진이 감소될 것이다. 즉, 데이터 독출 동작의 신뢰성이 더 나빠지고, 최악의 경우, 데이터 독출 동작이 페일 된다. 그러므로, 각 메모리 셀의 게이트-소오스 전압이 일정하게 유지되게 하는 반도체 메모리 장치의 워드 라인 전압 발생 회로가 요구된다.If the source voltages of the NMOS transistors 41, 42 and 43 are changed, their dress voltages change according to body effects well known in the art. Since the source voltages are different in each sensing operation, the amount of change in the threshold voltage of each of the transistors 41, 42, and 43 is also different. As a result, the gate-source voltage Vgs of the selected memory cell is different in each sensing operation. Therefore, the cell current flowing through the selected memory cell is different in each sensing period, and as a result, the sensing margin of the selected memory cell will be reduced. That is, the reliability of the data read operation is worse, and in the worst case, the data read operation is failed. Therefore, there is a need for a word line voltage generation circuit of a semiconductor memory device in which the gate-source voltage of each memory cell is kept constant.
따라서 본 발명의 목적은 하나의 메모리 셀에 멀티-비트 데이터를 저장하는 향상된 신뢰성을 가지는 반도체 메모리 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having improved reliability for storing multi-bit data in one memory cell.
본 발명의 다른 목적은 공정 변화에 관계없이 메모리 셀의 게이트-소오스 전압을 일정하게 유지할 수 있는 워드 라인 전압 발생 회로를 구비한 멀티-비트 반도체 메모리 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a multi-bit semiconductor memory device having a word line voltage generation circuit capable of keeping the gate-source voltage of a memory cell constant regardless of process variations.
도 1은 하나의 메모리 셀이 2-비트 데이터를 저장하는 경우 멀티-레벨 데이터 상태들에 따른 워드 라인 전압들 및 드레솔드 전압 분포들 사이의 관계를 보여주는 도면;1 shows the relationship between word line voltages and threshold voltage distributions according to multi-level data states when one memory cell stores 2-bit data;
도 2는 데이터 독출 동작 동안 워드 라인에 인가되는 전압 변화를 보여주는 도면;2 is a diagram showing a voltage change applied to a word line during a data read operation;
도 3은 워드 라인 전압 발생 회로를 구비한 종래 반도체 메모리 장치의 블록도;3 is a block diagram of a conventional semiconductor memory device having a word line voltage generation circuit;
도 4는 종래 기술에 따른 도 3의 반도체 메모리 장치의 워드 라인 전압 발생 회로를 보여주는 도면;4 illustrates a word line voltage generation circuit of the semiconductor memory device of FIG. 3 according to the prior art;
도 5는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 도 3의 반도체 메모리 장치의 워드 라인 전압 발생 회로를 보여주는 도면;FIG. 5 shows a word line voltage generation circuit of the semiconductor memory device of FIG. 3 according to the first preferred embodiment of the present invention; FIG.
도 6은 도 5의 워드 라인 전압 발생 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도;FIG. 6 is a timing diagram for describing an operation of the word line voltage generation circuit of FIG. 5; FIG.
도 7은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 도 3의 반도체 메모리 장치의 워드 라인 전압 발생 회로를 보여주는 도면; 그리고FIG. 7 shows a word line voltage generating circuit of the semiconductor memory device of FIG. 3 in accordance with a second preferred embodiment of the present invention; FIG. And
도 8은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 도 3의 반도체 메모리 장치의 워드 라인 전압 발생 회로를 보여주는 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a word line voltage generation circuit of the semiconductor memory device of FIG. 3 according to the second embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 메모리 셀 어레이 11 : 행 프리 디코더 회로10: memory cell array 11: row predecoder circuit
12 : 블록 디코더 회로 13 : 워드 라인 전압 발생 회로12: block decoder circuit 13: word line voltage generation circuit
14 : 워드 라인 전압원 15 : 열 디코더 회로14 word line voltage source 15 column decoder circuit
16 : 열 패스 게이팅 회로 17 : 감지 증폭기 회로16: thermal pass gating circuit 17 sense amplifier circuit
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 본 발명의 반도체 메모리 장치는 복수 개의 드레솔드 전압들 중 하나의 드레솔드 전압을 가지며 멀티-비트 데이터를 저장하는 적어도 하나의 메모리 셀, 상기 메모리 셀에 연결된 적어도 하나의 워드 라인, 그리고 데이터 독출 동작 동안 상기 메모리 셀로부터 데이터가 독출될 때 상기 워드 라인으로 인가될 다른 워드 라인 전압들을 순차적으로 발생하는 워드 라인 전압 발생 회로를 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the semiconductor memory device of the present invention has at least one memory cell having one of the plurality of threshold voltages and storing multi-bit data At least one word line coupled to the memory cell, and a word line voltage generation circuit that sequentially generates other word line voltages to be applied to the word line when data is read from the memory cell during a data read operation.
이와 같은 반도체 메모리 장치에 의하면, 상기 다른 워드 라인 전압들은 상기 메모리 셀의 드레솔드 전압 또는 다른 워드 라인 전압들이 변화될 때, 메모리 셀의 게이트-소오스 전압이 일정하게 유지되도록 상기 워드 라인 전압 발생 회로에 의해서 자동으로 조정된다.According to such a semiconductor memory device, the other word line voltages are connected to the word line voltage generation circuit so that the gate-source voltage of the memory cell is kept constant when the threshold voltage or other word line voltages of the memory cell are changed. Is adjusted automatically.
이하 본 발명의 실시예들이 참조도면들에 의거하여 상세히 설명된다.Embodiments of the present invention are described in detail below with reference to the drawings.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 멀티-비트 데이터를 저장하는 반도체 메모리 장치 (1)에서 사용하기 위한 워드 라인 전압 발생 회로 (13-1)를 보여주는 회로도이다. 제 1 실시예에 있어서, 상기 회로 (13-1)가 도 3의 반도체 메모리 장치 (1)에 구현됨은 이 분야에 숙련된 자들에게 자명하며, 다른 구성 요소들의 설명은 그러므로 생략된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 워드 라인 전압 발생 회로 (13-1)는 전원 전압이 변화하더라도 또는 메모리 셀들이 설계된 특성과 다른 특성을 갖더라도 데이터를 독출하기 위한 최적의 워드 라인 전압 (VP)을 발생하기 위해서 드레솔드 전압들 (Vth1), (Vth2) 및 (Vth3)을 가지는 3개의 더미 셀들 (M00), (M01) 및 (M10)을 사용한다.FIG. 5 is a circuit diagram showing a word line voltage generation circuit 13-1 for use in the semiconductor memory device 1 for storing multi-bit data according to the first preferred embodiment of the present invention. In the first embodiment, it is apparent to those skilled in the art that the circuit 13-1 is implemented in the semiconductor memory device 1 of Fig. 3, and the description of other components is therefore omitted. As shown in Fig. 5, the word line voltage generation circuit 13-1 obtains an optimal word line voltage VP for reading data even if the power supply voltage changes or the memory cells have different characteristics from those designed. Three dummy cells M00, M01, and M10 having the threshold voltages Vth1, Vth2, and Vth3 are used to generate them.
도 5에 관련하여, 상기 회로 (13-1)는 레퍼런스 전압 발생기 (62) 및 제 1 내지 제 3 워드 라인 전압 발생기들 (100a), (100b) 및 (100c)을 포함한다. 상기 레퍼런스 전압 발생기 (62)는 전원 전압 변화에 관계없이 일정한 레벨, 예를 들면, 2V의 레퍼런스 전압 (Vref)을 발생하고, 상기 레퍼런스 전압 (Vref)을 상기 제 1 내지 제 3 워드 라인 전압 발생기들 (100a), (100b) 및 (100c)으로 공급한다. 상기 제 1 내지 제 3 워드 라인 전압 발생기들 (100a), (100b) 및 (100c)은 전압 (VP) 즉, 워드 라인 전압을 출력하기 위한 노드 (ND1)에 연결된다. 상기 발생기들 (100a), (100b) 및 (100c) 각각은 전원 전압으로서 도 3의 워드 라인 전압원 (14)으로부터의 전압 (VCC/VPP)을 받아들인다. 게다가, 상기 노드 (ND1)는 데이터 독출 동작 전후에 신호 (STG)에 따라 스위치 온/오프 되는 NMOS 트랜지스터 (59)를 통해서 방전된다. 상기 제 1 워드 라인 전압 발생기 (100a)는 제 1 센싱 동작이 수행될 때 도 2의 제 1 워드 라인 전압 (WL0) 레벨의 전압 (VP)을 발생하고, 상기 제 2 워드 라인 전압 발생기 (100b)는 제 2 센싱 동작이 수행될 때 도 2의 제 2 워드 라인 전압 (WL1) 레벨의 전압 (VP)을 발생하고, 상기 제 3 워드 라인 전압 발생기 (100c)는 제 3 센싱 동작이 수행될 때 도 2의 제 3 워드 라인 전압 (WL2) 레벨의 전압 (VP)을 발생한다.5, the circuit 13-1 includes a reference voltage generator 62 and first to third word line voltage generators 100a, 100b and 100c. The reference voltage generator 62 generates a reference voltage Vref of a constant level, for example, 2V, regardless of a power supply voltage change, and converts the reference voltage Vref into the first to third word line voltage generators. It supplies to (100a), (100b), and (100c). The first to third word line voltage generators 100a, 100b, and 100c are connected to a node VP1, that is, a node ND1 for outputting a word line voltage. Each of the generators 100a, 100b and 100c accepts the voltage (VCC / VPP) from the word line voltage source 14 of FIG. 3 as the power supply voltage. In addition, the node ND1 is discharged through the NMOS transistor 59 which is switched on / off in accordance with the signal STG before and after the data read operation. The first word line voltage generator 100a generates the voltage VP of the first word line voltage WL0 level of FIG. 2 when the first sensing operation is performed, and the second word line voltage generator 100b. The second word line voltage generator 100c generates a voltage VP of the second word line voltage WL1 level when the second sensing operation is performed, and the third word line voltage generator 100c performs the third sensing operation when the third sensing operation is performed. A voltage VP of the third word line voltage WL2 level of two is generated.
상기 제 1 워드 라인 전압 발생기 (100a)는 검출 회로 (110a), 더미 셀 (M00), PMOS 트랜지스터 (54), NMOS 트랜지스터 (58) 및 커패시터 (60)로 구성된다. 상기 검출 회로 (110a)는 3개의 PMOS 트랜지스터들 (51), (52) 및 (53) 및 2개의 NMOS 트랜지스터들 (56) 및 (57)으로 이루어졌다. 상기 PMOS 트랜지스터들 (51) 및 (53)은 전류 미러 회로로서 기능한다. 게이트가 신호 (NO_ACT1)를 받아들이는 상기 PMOS 트랜지스터 (51)는 도 3의 전압원 (14)으로부터의 전압 (VCC/VPP)을 받아들이는 일 전류 전극과 노드 (5C)에 연결된 다른 전류 전극을 가진다. 상기 신호 (NO_ACT1)는 제 1 센싱 동작이 수행되는 구간 동안만 하이 레벨로 활성화된다. 상기 PMOS 트랜지스터 (52)는 상기 전압 (VCC/VPP)과 상기 노드 (5C) 사이에 형성되는 전류 통로 및 노드 (5C) 즉, 드레인에 연결된 게이트를 가진다. 게이트가 상기 노드 (5C)에 연결된 PMOS 트랜지스터 (53)는 상기 전압 (VCC/VPP)과 노드 (ND1) 사이에 형성된 전류 통로를 가진다. 전류 통로들이 상기 노드 (5C)와 접지 사이에 직렬로 형성되는 NMOS 트랜지스터들 (56) 및 (57)은 각각 노드 (5A)에 연결되고 신호 (NO_ACT1)를 받아들이는 게이트들을 가진다. 상기 더미 셀 (M00)은 드레솔드 전압 (Vth1)을 갖도록 설정되고, 상기 커패시터 (60)의 일단에 연결된 게이트를 가진다. 상기 셀 (M00)의 일 전류 전극은 접지 되고 그것의 다른 전류 전극은 게이트가 접지 된 PMOS 트랜지스터 (54)를 통해서 레퍼런스 전압 발생기 (62)에 연결된다. 상기 커패시터 (60)의 다른 단은 상기 노드 (ND1)에 연결된다. 게이트가 신호 (STG)를 공급받는 NMOS 트랜지스터 (58)는 노드 (5B) 즉, 더미 셀 (M00)의 게이트와 접지 사이에 형성되는 전류 통로를 가진다.The first word line voltage generator 100a includes a detection circuit 110a, a dummy cell M00, a PMOS transistor 54, an NMOS transistor 58, and a capacitor 60. The detection circuit 110a consists of three PMOS transistors 51, 52 and 53 and two NMOS transistors 56 and 57. The PMOS transistors 51 and 53 function as current mirror circuits. The PMOS transistor 51 whose gate accepts the signal NO_ACT1 has one current electrode which receives the voltage VCC / VPP from the voltage source 14 of FIG. 3 and another current electrode connected to the node 5C. The signal NO_ACT1 is activated to a high level only during the period in which the first sensing operation is performed. The PMOS transistor 52 has a current path formed between the voltage VCC / VPP and the node 5C and a gate connected to the node 5C, that is, the drain. PMOS transistor 53 having a gate connected to node 5C has a current path formed between the voltage VCC / VPP and node ND1. NMOS transistors 56 and 57 in which current paths are formed in series between the node 5C and ground, respectively, have gates connected to node 5A and receiving a signal NO_ACT1. The dummy cell M00 is set to have a threshold voltage Vth1 and has a gate connected to one end of the capacitor 60. One current electrode of the cell M00 is grounded and its other current electrode is connected to the reference voltage generator 62 through a gated PMOS transistor 54. The other end of the capacitor 60 is connected to the node ND1. The NMOS transistor 58 whose gate is supplied with the signal STG has a current path formed between the gate of the node 5B, that is, the dummy cell M00 and ground.
제 1 실시예에 있어서, 상기 PMOS 트랜지스터 (54)의 전류 구동 능력은 상기 더미 셀 (M00)의 그것보다 작다. 즉, 상기 PMOS 트랜지스터 (54)는 노드 (5A)를 프리챠지하는 트랜지스터로서 기능하다. 상기 신호 (STG)는 데이터 독출 동작이 수행되기 전후에 하이 레벨로 활성화되고, 상기 신호 (NO_ACT1)는 제 1 센싱 동작 (또는 구간)을 나타낸다.In the first embodiment, the current driving capability of the PMOS transistor 54 is smaller than that of the dummy cell M00. In other words, the PMOS transistor 54 functions as a transistor for precharging the node 5A. The signal STG is activated to a high level before and after the data read operation is performed, and the signal NO_ACT1 indicates a first sensing operation (or interval).
상기 제 2 및 제 3 워드 라인 전압 발생기들 (100b) 및 (100c)에 있어서, 제 1 워드 라인 전압 발생기 (100a)의 그것과 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 번호들로 표기된다. 편의상, 그러한 구성 요소들에 대한 설명은 반복되지 않는다. 상기 제 2 워드 라인 전압 발생기 (100b)는 더미 셀 (M01)이 상기 더미 셀 (M00)의 드레솔드 전압 보다 높은 드레솔드 전압 (Vth2)을 가진다는 점이 제 1 워드 라인 전압 발생기 (100a)와 다르다. 그러므로, 신호 (NO_ACT2)가 활성화될 때, 즉, 제 2 센싱 구간 동안에, 상기 전압 (VPP)은 제 1 센싱 구간보다 더 높아진다. 그리고, 상기 제 3 워드 라인 전압 발생기 (100c)는 더미 셀 (M10)이 상기 더미 셀들 (M00) 및 (M01)의 드레솔드 전압들 보다 높은 드레솔드 전압 (Vth3)을 가진다는 점이 제 1 및 제 2 워드 라인 전압 발생기들 (100a) 및 (100b)과 다르다. 그러므로, 신호 (NO_ACT3)가 활성화될 때, 즉, 제 3 센싱 구간 동안에, 상기 전압 (VPP)은 제 2 센싱 구간보다 더 높아진다.In the second and third word line voltage generators 100b and 100c, the same components as those of the first word line voltage generator 100a are denoted by the same reference numerals. For convenience, descriptions of such components are not repeated. The second word line voltage generator 100b differs from the first word line voltage generator 100a in that the dummy cell M01 has a threshold voltage Vth2 higher than the threshold voltage of the dummy cell M00. . Therefore, when the signal NO_ACT2 is activated, that is, during the second sensing period, the voltage VPP becomes higher than the first sensing period. In addition, the third word line voltage generator 100c includes the first and the second points that the dummy cell M10 has a higher threshold voltage Vth3 than the threshold voltages of the dummy cells M00 and M01. Is different from the two word line voltage generators 100a and 100b. Therefore, when signal NO_ACT3 is activated, that is, during the third sensing period, the voltage VPP becomes higher than the second sensing period.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 워드 라인 전압 발생 회로 (13-1)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다. 상기 워드 라인 전압 발생 회로 (13-1)의 동작이 도 5 및 도 6에 의거하여 이하 설명된다.Fig. 6 is a timing chart for explaining the operation of the word line voltage generation circuit 13-1 according to the first preferred embodiment of the present invention. The operation of the word line voltage generation circuit 13-1 will be described below with reference to Figs.
전압 (VP) 즉, 선택된 메모리 셀에 공급될 워드 라인 전압이 상기 워드 라인 전압 발생 회로 (13-1)로부터 발생되지 않을 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 신호 (STG)는 하이 레벨의 상태이고 상기 신호들 (NO_ACT1), (NO_ACT2) 및 (NO_ACT3)은 로우 레벨의 상태에 있다. 이는 트랜지스터들 (51) 및 (56)이 도전되게 하고 트랜지스터 (57)가 도전되지 않게 하며, 그 결과 노드 (5C)는 PMOS 트랜지스터 (51)를 통해서 전압 (VCC/VPP)까지 충전된다. 결과적으로, 상기 PMOS 트랜지스터 (53)의 전류 통로가 생기지 않는다. 이때, 더미 셀들 (M00), (M01) 및 (M10)의 게이트들은 상기 신호 (STG)에 의해서 스위치 온된 NMOS 트랜지스터 (58)를 통해서 로우 레벨 즉, 0V로 초기화된다. 제 1 실시예에 있어서, 데이터 독출 동작이 수행되지 않을 때 워드 라인 전압 발생기들 (100a), (100b) 및 (100c)에 의해서 소모되는 전류는 없으며, 이는 트랜지스터 (57)의 전류 통로가 형성되지 않기 때문이다.When the voltage VP, that is, the word line voltage to be supplied to the selected memory cell is not generated from the word line voltage generation circuit 13-1, as shown in Fig. 6, the signal STG is in a high level state. And the signals NO_ACT1, NO_ACT2 and NO_ACT3 are in a low level state. This causes transistors 51 and 56 to be electrically conductive and transistor 57 is not electrically conductive, as a result node 5C is charged up to voltage VCC / VPP through PMOS transistor 51. As a result, the current path of the PMOS transistor 53 does not occur. At this time, the gates of the dummy cells M00, M01, and M10 are initialized to a low level, that is, 0V through the NMOS transistor 58 switched on by the signal STG. In the first embodiment, there is no current consumed by the word line voltage generators 100a, 100b, and 100c when the data read operation is not performed, so that no current path of the transistor 57 is formed. Because it does not.
만약 데이터 독출 동작이 시작되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 신호 (STG)는 하이 레벨에서 로우 레벨로 가고, 신호 (NO_ACT1)는 하이 레벨이 된다. 이와 동시에, 상기 신호들 (NO_ACT2) 및 (NO_ACT3)은 계속해서 로우 레벨로 유지된다. 이는 상기 제 1 워드 라인 전압 발생기 (100a)가 활성화되게 하고 상기 제 2 및 제 3 워드 라인 전압 발생기들 (100b) 및 (100c)이 비활성화되게 한다. 상기 제 1 워드 라인 전압 발생기 (100a)의 PMOS 트랜지스터 (51)는 비활성화되고 그것의 NMOS 트랜지스터 (57)는 상기 활성화된 신호 (NO_ACT1)에 따라 활성화되며, 그 결과 노드 (5C)는 NMOS 트랜지스터들 (56) 및 (57)을 통해서 방전된다.If the data read operation starts, as shown in Fig. 6, the signal STG goes from the high level to the low level, and the signal NO_ACT1 goes to the high level. At the same time, the signals NO_ACT2 and NO_ACT3 continue to be at a low level. This causes the first word line voltage generator 100a to be activated and the second and third word line voltage generators 100b and 100c to be deactivated. The PMOS transistor 51 of the first word line voltage generator 100a is deactivated and its NMOS transistor 57 is activated according to the activated signal NO_ACT1, so that the node 5C is connected to the NMOS transistors ( Discharge through 56) and (57).
PMOS 트랜지스터 (53)의 게이트 전위가 접지 전압이 될 때, 상기 노드 (ND1)의 전위는 요구되는 워드 라인 전압으로 점차 더 증가된다. 노드 (ND1) 전위가 증가됨에 따라 더미 셀 (M00)의 게이트 전위 역시 부스팅 커패시터 (60)에 의해서 높아진다. 즉, 게이트 커패시턴스와 커패시터 (60) 커패시턴스 사이의 커플링 비율에 비례하는 전압 (Vg)이 더미 셀 (M00)의 게이트에 인가된다. 그렇게 높아진 전압 (Vg)은 다음과 같이 표현된다.When the gate potential of the PMOS transistor 53 becomes the ground voltage, the potential of the node ND1 is gradually increased to the required word line voltage. As the node ND1 potential is increased, the gate potential of the dummy cell M00 is also increased by the boosting capacitor 60. That is, a voltage Vg proportional to the coupling ratio between the gate capacitance and the capacitor 60 capacitance is applied to the gate of the dummy cell M00. The voltage Vg thus increased is expressed as follows.
여기서, 기호 (Ccap)는 커패시터 (60)의 커패시턴스를 나타내고 기호 (Ccel)는 더미 셀 (M00)의 게이트 커패시턴스를 나타낸다.Here, the symbol Ccap represents the capacitance of the capacitor 60 and the symbol Ccel represents the gate capacitance of the dummy cell M00.
노드 (ND1) 전위가 계속해서 높아짐에 따라, 더미 셀 (M00)의 게이트 전압 (Vg)은 더미 셀 (M00)의 드레솔드 전압 (Vth1)이 되고, 그 결과 상기 더미 셀 (M00)이 턴 온된다. 레퍼런스 전압 (Vref)을 가지는 노드 (5A)는 상기 더미 셀 (M00)을 통해서 NMOS 트랜지스터 (56)의 드레솔드 전압 이하로 방전되며, 이는 상기 NMOS 트랜지스터 (56)가 턴오프 되게 한다. 노드 (5C)는 (VCC/VPP-Vtp) (Vtp는 트랜지스터 (52)의 드레솔드 전압이다)의 전압이 되고, 그 다음에 상기 PMOS 트랜지스터 (53)가 턴오프 된다. 즉, 상기 검출 회로 (110a)는 상기 더미 셀 (M00)을 통해서 전류가 흐르는지의 여부를 검출하고, 그 다음에 검출 결과에 따라 전류를 노드 (ND1)로 공급한다. 결과적으로, 전압 (VP) 즉, 워드 라인 전압 (WL0)은 (Vth1+Voffset)의 전압으로 설정된다. 상기 전압 (Voffset)은 메모리 셀의 게이트-소오스 전압 (Vgs)으로서 센싱 마진을 의미한다. 상기 전압 (Voffset)은 커플링 비율에 의해서 결정되고 일정하게 유지된다.As the potential of the node ND1 continues to increase, the gate voltage Vg of the dummy cell M00 becomes the threshold voltage Vth1 of the dummy cell M00, and as a result, the dummy cell M00 is turned on. do. Node 5A having a reference voltage Vref is discharged below the threshold voltage of the NMOS transistor 56 through the dummy cell M00, which causes the NMOS transistor 56 to be turned off. The node 5C becomes the voltage of (VCC / VPP-Vtp) (Vtp is the threshold voltage of the transistor 52), and then the PMOS transistor 53 is turned off. That is, the detection circuit 110a detects whether or not current flows through the dummy cell M00, and then supplies current to the node ND1 according to the detection result. As a result, the voltage VP, that is, the word line voltage WL0 is set to a voltage of (Vth1 + Voffset). The voltage Voffset represents a sensing margin as the gate-source voltage Vgs of the memory cell. The voltage Voffset is determined by the coupling ratio and remains constant.
계속해서, 상기 신호 (NO_ACT1)가 로우 레벨로 비활성화되는 반면에 신호 (NO_ACT2)는 도 6에 도시된 바와 같이 하이 레벨로 활성화된다. 상기 제 2 및 제 3 워드 라인 전압 발생기 (100b) 및 (100c)은 (Vth2+Voffset) 및 (Vth3+Voffset)의 전압들을 발생한다. 설명의 중복을 피하기 위해서 상기 발생기들 (100b) 및 (100c)의 동작 설명은 생략된다. 3번의 센싱 동작들이 완료된 후, 신호 (STG)는 로우 레벨에서 하이 레벨이 된다. 이는 노드 (ND1)가 접지 전압 (0V)이 되게 하며, 그 결과 워드 라인 전압 발생 회로 (13-1)는 비활성화된다.Subsequently, the signal NO_ACT1 is deactivated to the low level while the signal NO_ACT2 is activated to the high level as shown in FIG. The second and third word line voltage generators 100b and 100c generate voltages of (Vth2 + Voffset) and (Vth3 + Voffset). Operation descriptions of the generators 100b and 100c are omitted to avoid duplication of description. After three sensing operations are completed, the signal STG goes from low level to high level. This causes the node ND1 to become the ground voltage (0V), and as a result, the word line voltage generation circuit 13-1 is deactivated.
제 1 실시예에 있어서, 각 워드 라인 전압 발생기 (100a), (100b) 및 (100c)에는, 각각 드레솔드 전압들 (Vth1), (Vth2) 및 (Vth3)으로 설정된 더미 셀들 (M00), (M10) 및 (M10)이 제공된다. 이 때문에, 메모리 셀의 드레솔드 전압이 공정 변화로 인해서 변화되더라도, 더미 셀들의 드레솔드 전압들 역시 동일하게 변화된다. 특히, 전압 (VP) 즉, 워드 라인 전압이 (Vth1/2/3+Voffset)의 전압으로 유지됨에 유의해야 한다. 이는 메모리 셀의 게이트-소오스 전압 (Vgs)이 각 센싱 동작 동안 상기 전압 (Voffset)으로 고정됨을 의미한다 (셀 전류가 메모리 셀을 통해서 일정하게 흐름을 의미한다). 그러므로, 데이터 독출 동작이 신뢰성 있게 수행될 수 있다.In the first embodiment, each of the word line voltage generators 100a, 100b, and 100c includes dummy cells M00 and M00 set to the threshold voltages Vth1, Vth2, and Vth3, respectively. M10) and M10 are provided. For this reason, even if the dress voltage of the memory cell is changed due to the process change, the dress voltages of the dummy cells are also changed in the same manner. In particular, it should be noted that the voltage VP, that is, the word line voltage is maintained at the voltage of (Vth1 / 2/3 + Voffset). This means that the gate-source voltage Vgs of the memory cell is fixed at the voltage Voffset during each sensing operation (meaning that the cell current flows constantly through the memory cell). Therefore, the data read operation can be reliably performed.
더욱이, 제 1 실시예에 있어서, 제 1 내지 제 3 워드 라인 전압 발생기들 (100a), (100b) 및 (100c) 내의 커패시터들 (60)의 커패시턴스는 센싱 마진이 각 센싱 동작 동안 서로 동일하도록 설정된다. 하지만, 커패시터들 (60)의 값들을 다르게 설정함으로써 각 센싱 동작에서 센싱 마진이 서로 다르게 설정될 수 있음은 이 분야에 숙련된 자들에게 자명하다.Furthermore, in the first embodiment, the capacitances of the capacitors 60 in the first to third word line voltage generators 100a, 100b, and 100c are set such that the sensing margins are equal to each other during each sensing operation. do. However, it is apparent to those skilled in the art that the sensing margin can be set differently in each sensing operation by setting the values of the capacitors 60 differently.
도 7은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 도 3의 반도체 메모리 장치 (1)에서 사용하기 위한 워드 라인 전압 발생 회로 (13-2)의 회로도이다. 도 7에서, 도 5의 구성 요소들과 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 번호들로 표기된다.FIG. 7 is a circuit diagram of a word line voltage generator circuit 13-2 for use in the semiconductor memory device 1 of FIG. 3 according to the second preferred embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same components as those of FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.
도 7에 도시된 바와 같이, 워드 라인 전압 발생 회로 (13-2)는 레퍼런스 전압 발생기 (62) 및 전압 (VP) 즉, 워드 라인 전압을 출력하기 위한 노드 (ND2)에 공통으로 연결된 3개의 워드 라인 전압 발생기들 (120a), (120b) 및 (120c)으로 구성된다. 상기 제 2 실시예는 도 5의 커플링 커패시터 (60)가 제거되었다는 점에서 그리고 각 발생기 (120a), (120b) 및 (120c)의 PMOS 트랜지스터들 (61)이 프리챠지 트랜지스터 대신에 저항 소자로서 기능한다는 점에서 제 1 실시예와 다르다. 도 5의 회로 (13-1)와 마찬가지로, 상기 워드 라인 전압 발생 회로 (13-2) 역시 도 6의 타이밍도에 따라 동작한다.As shown in Fig. 7, the word line voltage generation circuit 13-2 has three words commonly connected to the reference voltage generator 62 and the voltage VP, that is, the node ND2 for outputting the word line voltage. Line voltage generators 120a, 120b, and 120c. The second embodiment is characterized in that the coupling capacitor 60 of FIG. 5 has been removed and that the PMOS transistors 61 of each of the generators 120a, 120b and 120c are used as resistive elements instead of precharge transistors. It differs from the first embodiment in that it functions. Like the circuit 13-1 of FIG. 5, the word line voltage generation circuit 13-2 also operates in accordance with the timing diagram of FIG.
전압 (VP) 즉, 선택된 메모리 셀에 공급될 워드 라인 전압이 상기 워드 라인 전압 발생 회로 (13-2)로부터 발생되지 않을 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 신호 (STG)는 하이 레벨의 상태이고 상기 신호들 (NO_ACT1), (NO_ACT2) 및 (NO_ACT3)은 로우 레벨의 상태에 있다. 이는 트랜지스터들 (51) 및 (56)이 도전되게 하고 트랜지스터 (57)가 도전되지 않게 하며, 그 결과 노드 (5E)는 PMOS 트랜지스터 (51)를 통해서 전압 (VCC/VPP)까지 충전된다. 결과적으로, 상기 PMOS 트랜지스터 (53)의 전류 통로가 생기지 않는다. 이때, 노드 (ND2)는 상기 신호 (STG)에 의해서 스위치 온된 NMOS 트랜지스터 (59)를 통해서 로우 레벨 즉, 0V로 초기화된다. 제 1 실시예와 마찬가지로, 데이터 독출 동작이 수행되지 않을 때 워드 라인 전압 발생기들 (120a), (120b) 및 (120c)에 의해서 소모되는 전류는 없으며, 이는 트랜지스터 (57)의 전류 통로가 형성되지 않기 때문이다.When the voltage VP, that is, the word line voltage to be supplied to the selected memory cell is not generated from the word line voltage generation circuit 13-2, as shown in Fig. 6, the signal STG is in a high level state. And the signals NO_ACT1, NO_ACT2 and NO_ACT3 are in a low level state. This causes transistors 51 and 56 to be electrically conductive and transistor 57 is not electrically conductive, as a result node 5E is charged up to voltage VCC / VPP through PMOS transistor 51. As a result, the current path of the PMOS transistor 53 does not occur. At this time, the node ND2 is initialized to a low level, that is, 0V through the NMOS transistor 59 switched on by the signal STG. As in the first embodiment, there is no current consumed by the word line voltage generators 120a, 120b, and 120c when the data read operation is not performed, so that no current path of the transistor 57 is formed. Because it does not.
만약 데이터 독출 동작이 시작되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 신호 (STG)는 하이 레벨에서 로우 레벨로 가고, 신호 (NO_ACT1)는 하이 레벨이 된다. 이와 동시에, 상기 신호들 (NO_ACT2) 및 (NO_ACT3)은 계속해서 로우 레벨로 유지된다. 이는 상기 제 1 워드 라인 전압 발생기 (120a)가 활성화되게 하고 상기 제 2 및 제 3 워드 라인 전압 발생기들 (120b) 및 (120c)이 비활성화되게 한다. 상기 제 1 워드 라인 전압 발생기 (120a)의 PMOS 트랜지스터 (51)는 비활성화되고 그것의 NMOS 트랜지스터 (57)는 상기 활성화된 신호 (NO_ACT1)에 따라 활성화되며, 그 결과 노드 (5E)는 NMOS 트랜지스터들 (56) 및 (57)을 통해서 방전된다.If the data read operation starts, as shown in Fig. 6, the signal STG goes from the high level to the low level, and the signal NO_ACT1 goes to the high level. At the same time, the signals NO_ACT2 and NO_ACT3 continue to be at a low level. This causes the first word line voltage generator 120a to be activated and the second and third word line voltage generators 120b and 120c to be deactivated. The PMOS transistor 51 of the first word line voltage generator 120a is deactivated and its NMOS transistor 57 is activated according to the activated signal NO_ACT1, so that the node 5E is connected to the NMOS transistors ( Discharge through 56) and (57).
소정 시간이 경과한 후 즉, PMOS 트랜지스터 (53)의 게이트 전위가 접지 전압이 될 때, 상기 노드 (ND2)의 전위는 요구되는 워드 라인 전압으로 점차 더 증가된다. 노드 (ND2) 전위가 증가됨에 따라 더미 셀 (M00)의 게이트 전위 역시 노드 (ND2) 전위까지 높아지며, 그 결과 더미 셀 (M00)은 턴 온 된다. PMOS 트랜지스터 (61)의 전류 구동 능력이 상기 더미 셀 (M00)의 그것보다 크기 때문에, 노드 (5D) 전압은 계속해서 상기 트랜지스터 (56)의 드레솔드 전압보다 높은 전압으로 유지된다.After a predetermined time has elapsed, that is, when the gate potential of the PMOS transistor 53 becomes the ground voltage, the potential of the node ND2 is gradually increased to the required word line voltage. As the potential of the node ND2 increases, the gate potential of the dummy cell M00 also rises to the potential of the node ND2, and as a result, the dummy cell M00 is turned on. Since the current driving capability of the PMOS transistor 61 is larger than that of the dummy cell M00, the node 5D voltage is continuously maintained at a voltage higher than the threshold voltage of the transistor 56.
노드 (ND2) 전위가 계속해서 높아짐에 따라, 더미 셀 (M00)의 게이트 전압은 더미 셀 (M00)의 드레솔드 전압 (Vth1)보다 더 높아지고, 그 결과 상기 노드 (5D) 전압이 상기 트랜지스터 (56)의 드레솔드 전압 이하로 낮아진다. 결과적으로, 상기 NMOS 트랜지스터 (56)가 턴오프 되고, 노드 (5E)는 (VCC/VPP-Vtp) (Vtp는 트랜지스터 (52)의 드레솔드 전압이다)의 전압이 되며, 상기 PMOS 트랜지스터 (53)가 턴오프 된다. 즉, 상기 검출 회로 (130a)는 상기 더미 셀 (M00)을 통해서 전류가 흐르는지의 여부를 검출하고, 그 다음에 검출 결과에 따라 전류를 노드 (ND2)로 공급한다. 그러므로, 전압 (VP) 즉, 워드 라인 전압 (WL0)은 (Vth1+Voffset)의 전압으로 설정된다. 상기 전압 (Voffset)은 메모리 셀의 게이트-소오스 전압 (Vgs)으로서 센싱 마진을 의미한다. 상기 전압 (Voffset)은 상기 PMOS 트랜지스터 (61)와 상기 더미 셀 (M00)의 턴온 저항 비율에 의해서 결정되고 일정하게 유지된다.As the potential of the node ND2 continues to increase, the gate voltage of the dummy cell M00 becomes higher than the threshold voltage Vth1 of the dummy cell M00, so that the node 5D voltage becomes higher than the transistor 56. Decreases below the threshold voltage. As a result, the NMOS transistor 56 is turned off, and the node 5E becomes the voltage of (VCC / VPP-Vtp) (Vtp is the threshold voltage of the transistor 52), and the PMOS transistor 53 Is turned off. That is, the detection circuit 130a detects whether or not current flows through the dummy cell M00, and then supplies current to the node ND2 in accordance with the detection result. Therefore, the voltage VP, that is, the word line voltage WL0 is set to a voltage of (Vth1 + Voffset). The voltage Voffset represents a sensing margin as the gate-source voltage Vgs of the memory cell. The voltage Voffset is determined by the ratio of the turn-on resistance of the PMOS transistor 61 and the dummy cell M00 and is kept constant.
계속해서, 상기 신호 (NO_ACT1)가 로우 레벨로 비활성화되는 반면에 신호 (NO_ACT2)는 도 6에 도시된 바와 같이 하이 레벨로 활성화된다. 상기 제 2 및 제 3 워드 라인 전압 발생기 (120b) 및 (120c)은 상기 제 1 워드 라인 전압 발생기 (120a)와 동일한 방법으로 동작하며 각각 (Vth2+Voffset) 및 (Vth3+Voffset)의 전압들을 발생한다. 설명의 중복을 피하기 위해서 상기 발생기들 (100b) 및 (100c)의 동작 설명은 생략된다. 3번의 센싱 동작들이 완료된 후, 신호 (STG)는 로우 레벨에서 하이 레벨이 된다. 이는 노드 (ND2)가 접지 전압 (0V)이 되게 하며, 그 결과 워드 라인 전압 발생 회로 (13-2)는 비활성화된다.Subsequently, the signal NO_ACT1 is deactivated to the low level while the signal NO_ACT2 is activated to the high level as shown in FIG. The second and third word line voltage generators 120b and 120c operate in the same manner as the first word line voltage generator 120a and generate voltages of (Vth2 + Voffset) and (Vth3 + Voffset), respectively. do. Operation descriptions of the generators 100b and 100c are omitted to avoid duplication of description. After three sensing operations are completed, the signal STG goes from low level to high level. This causes the node ND2 to become the ground voltage (0V), and as a result, the word line voltage generation circuit 13-2 is deactivated.
여기서, 전압 (VP) 즉, 워드 라인 전압이 (Vth1/2/3+Voffset)의 전압으로 유지됨에 유의해야 한다. 이는 메모리 셀의 게이트-소오스 전압 (Vgs)이 각 센싱 동작 동안 상기 전압 (Voffset)으로 고정됨을 의미한다 (셀 전류가 메모리 셀을 통해서 일정하게 흐름을 의미한다). 그러므로, 데이터 독출 동작이 신뢰성 있게 수행될 수 있다.Here, it should be noted that the voltage VP, that is, the word line voltage is maintained at the voltage of (Vth1 / 3/3 + Voffset). This means that the gate-source voltage Vgs of the memory cell is fixed at the voltage Voffset during each sensing operation (meaning that the cell current flows constantly through the memory cell). Therefore, the data read operation can be reliably performed.
상술한 제 2 실시예에 있어서, 제 1 내지 제 3 워드 라인 전압 발생기들 (120a), (120b) 및 (120c) 내의 각 PMOS 트랜지스터 (61)의 저항값은 센싱 마진이 각 센싱 동작 동안 서로 동일하도록 설정된다. 하지만, 상기 PMOS 트랜지스터들 (61)의 각 턴온 저항값을 서로 다르게 설정함으로써 각 센싱 동작에서 센싱 마진이 서로 다르게 설정될 수 있음은 이 분야에 숙련된 자들에게 자명하다.In the above-described second embodiment, the resistance values of the respective PMOS transistors 61 in the first to third word line voltage generators 120a, 120b, and 120c have the same sensing margin as each other during each sensing operation. Is set to. However, it is apparent to those skilled in the art that the sensing margins may be set differently in each sensing operation by setting the turn-on resistance values of the PMOS transistors 61 differently.
도 8은 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 도 3의 반도체 메모리 장치 (1)에 사용하기 위한 워드 라인 전압 발생 회로 (13-3)의 회로도이다. 도 8에 있어서, 도 5의 구성 요소들과 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 번호들로 표기된다. 상기 제 3 실시예는 도 5의 각 발생기 (100a), (100b) 및 (100c)의 커패시터들이 각각이 도 8에 도시된 바와 같이 연결된 2 개의 저항들 (R0, R1), (R0, R2) 및 (R0, R3)과 하나의 NMOS 트랜지스터 (62)로 구성되는 전압 분배기들 (160a), (160b) 및 (160c)으로 대치된다는 점만이 제 1 실시예와 다르다. 상기 전압 분배기들 (160a), (160b) 및 (160c)의 각 NMOS 트랜지스터 (62)는 대응하는 신호들 (NO_ACT1), (NO_ACT2) 및 (NO_ACT3)에 따라 스위치 온/오프 된다. 제 3 실시예에 있어서, 각 전압 분배기 (160a), (160b) 및 (160c)의 저항 (R0)은 동일한 값을 가지며, 저항들 (R1), (R2) 및 (R3)은 다른 저항값을 가진다. 도 5의 회로 (13-1)와 마찬가지로, 워드 라인 전압 발생 회로 (13-3) 역시 도 6의 타이밍도에 따라 동작한다.FIG. 8 is a circuit diagram of a word line voltage generator circuit 13-3 for use in the semiconductor memory device 1 of FIG. 3 according to the third preferred embodiment of the present invention. In Fig. 8, the same components as those in Fig. 5 are denoted by the same reference numerals. The third embodiment has two resistors (R0, R1), (R0, R2) in which the capacitors of each of the generators 100a, 100b, and 100c of FIG. 5 are each connected as shown in FIG. And the voltage dividers 160a, 160b, and 160c constituted of (R0, R3) and one NMOS transistor 62, and differ from the first embodiment. Each NMOS transistor 62 of the voltage dividers 160a, 160b and 160c is switched on / off in accordance with corresponding signals NO_ACT1, NO_ACT2 and NO_ACT3. In the third embodiment, the resistors R0 of each of the voltage dividers 160a, 160b, and 160c have the same value, and the resistors R1, R2, and R3 have different resistance values. Have Like the circuit 13-1 of FIG. 5, the word line voltage generation circuit 13-3 also operates in accordance with the timing diagram of FIG.
제 3 실시예에 따른 워드 라인 전압 발생 회로 (13-3)의 동작이 도 6 및 도 8에 의거하여 이하 설명된다.The operation of the word line voltage generation circuit 13-3 according to the third embodiment will be described below with reference to Figs.
전압 (VP) 즉, 선택된 메모리 셀에 공급될 워드 라인 전압이 상기 워드 라인 전압 발생 회로 (13-3)로부터 발생되지 않을 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 신호 (STG)는 하이 레벨의 상태이고 상기 신호들 (NO_ACT1), (NO_ACT2) 및 (NO_ACT3)은 로우 레벨의 상태에 있다. 이는 트랜지스터들 (51) 및 (56)이 도전되게 하고 트랜지스터 (57)가 도전되지 않게 하며, 그 결과 노드 (5H)는 PMOS 트랜지스터 (51)를 통해서 전압 (VCC/VPP)까지 충전된다. 결과적으로, 상기 PMOS 트랜지스터 (53)의 전류 통로가 생기지 않는다. 이때, 노드 (ND3)는 상기 신호 (STG)에 의해서 스위치 온된 NMOS 트랜지스터 (59)를 통해서 로우 레벨 즉, 0V로 초기화된다. 제 1 실시예와 마찬가지로, 데이터 독출 동작이 수행되지 않을 때 워드 라인 전압 발생기들 (140a), (140b) 및 (140c)에 의해서 소모되는 전류는 없으며, 이는 트랜지스터 (57)의 전류 통로가 형성되지 않기 때문이다.When the voltage VP, that is, the word line voltage to be supplied to the selected memory cell is not generated from the word line voltage generation circuit 13-3, as shown in Fig. 6, the signal STG is in a high level state. And the signals NO_ACT1, NO_ACT2 and NO_ACT3 are in a low level state. This causes transistors 51 and 56 to be electrically conductive and transistor 57 is not electrically conductive, as a result node 5H is charged up to voltage VCC / VPP through PMOS transistor 51. As a result, the current path of the PMOS transistor 53 does not occur. At this time, the node ND3 is initialized to a low level, that is, 0V through the NMOS transistor 59 switched on by the signal STG. As in the first embodiment, there is no current consumed by the word line voltage generators 140a, 140b, and 140c when no data read operation is performed, which means that no current path of the transistor 57 is formed. Because it does not.
만약 데이터 독출 동작이 시작되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 신호 (STG)는 하이 레벨에서 로우 레벨로 가고, 신호 (NO_ACT1)는 하이 레벨이 된다. 이와 동시에, 상기 신호들 (NO_ACT2) 및 (NO_ACT3)은 계속해서 로우 레벨로 유지된다. 이는 상기 제 1 워드 라인 전압 발생기 (140a)가 활성화되게 하고 상기 제 2 및 제 3 워드 라인 전압 발생기들 (140b) 및 (140c)이 비활성화되게 한다. 상기 제 1 워드 라인 전압 발생기 (140a)의 PMOS 트랜지스터 (51)는 비활성화되고 그것의 NMOS 트랜지스터 (57)는 상기 활성화된 신호 (NO_ACT1)에 따라 활성화되며, 그 결과 노드 (5H)는 NMOS 트랜지스터들 (56) 및 (57)을 통해서 방전된다.If the data read operation starts, as shown in Fig. 6, the signal STG goes from the high level to the low level, and the signal NO_ACT1 goes to the high level. At the same time, the signals NO_ACT2 and NO_ACT3 continue to be at a low level. This causes the first word line voltage generator 140a to be activated and the second and third word line voltage generators 140b and 140c to be deactivated. The PMOS transistor 51 of the first word line voltage generator 140a is deactivated and its NMOS transistor 57 is activated according to the activated signal NO_ACT1, so that node 5H is connected to NMOS transistors ( Discharge through 56) and (57).
소정 시간이 경과한 후 즉, PMOS 트랜지스터 (53)의 게이트 전위가 접지 전압이 될 때, 상기 노드 (ND3)의 전위는 요구되는 워드 라인 전압으로 점차 더 증가된다. 노드 (ND3) 전위가 증가됨에 따라 더미 셀 (M00)의 게이트 전위 역시 전압 분배기 (160a)를 통해서 노드 (ND3) 전위까지 높아진다. 하지만, 상기 전압 분배기 (160a)의 출력 전압이 상기 노드 (ND3) 전압보다 낮기 때문에, 상기 노드 (ND3) 전압이 더미 셀 (M00)의 드레솔드 전압 (Vth1)에 도달하더라도 상기 더미 셀 (M00)은 도전되지 않는다.After a predetermined time has elapsed, that is, when the gate potential of the PMOS transistor 53 becomes the ground voltage, the potential of the node ND3 is gradually increased to the required word line voltage. As the potential of the node ND3 increases, the gate potential of the dummy cell M00 also increases through the voltage divider 160a to the potential of the node ND3. However, since the output voltage of the voltage divider 160a is lower than the voltage of the node ND3, the dummy cell M00 even if the node ND3 voltage reaches the threshold voltage Vth1 of the dummy cell M00. Is not challenged.
노드 (ND3) 전위가 계속해서 높아짐에 따라, 더미 셀 (M00)의 게이트 전압은 더미 셀 (M00)의 드레솔드 전압 (Vth1)과 동일하거나 또는 더 높아지며, 그 결과 상기 노드 (5F) 전압이 상기 트랜지스터 (56)의 드레솔드 전압 이하로 낮아진다. 결과적으로, 상기 NMOS 트랜지스터 (56)가 턴오프 되고, 노드 (5H)는 (VCC/VPP-Vtp) (Vtp는 트랜지스터 (52)의 드레솔드 전압이다)의 전압이 되며, 상기 PMOS 트랜지스터 (53)가 턴오프 된다. 즉, 상기 검출 회로 (150a)는 상기 더미 셀 (M00)을 통해서 전류가 흐르는지의 여부를 검출하고, 그 다음에 검출 결과에 따라 전류를 노드 (ND3)로 공급한다. 그러므로, 전압 (VP) 즉, 워드 라인 전압 (WL0)은 (Vth1+Voffset)의 전압으로 설정된다. 상기 전압 (Voffset)은 메모리 셀의 게이트-소오스 전압 (Vgs)으로서 센싱 마진을 의미한다. 상기 전압 (Voffset)은 상기 저항들 (R0) 및 (R1) 사이의 저항 비율에 의해서 결정되고 일정하게 유지된다.As the potential of the node ND3 continues to increase, the gate voltage of the dummy cell M00 is equal to or higher than the threshold voltage Vth1 of the dummy cell M00, so that the node 5F voltage becomes higher. It is lowered below the threshold voltage of the transistor 56. As a result, the NMOS transistor 56 is turned off, and the node 5H becomes the voltage of (VCC / VPP-Vtp) (Vtp is the threshold voltage of the transistor 52), and the PMOS transistor 53 Is turned off. That is, the detection circuit 150a detects whether or not current flows through the dummy cell M00, and then supplies current to the node ND3 according to the detection result. Therefore, the voltage VP, that is, the word line voltage WL0 is set to a voltage of (Vth1 + Voffset). The voltage Voffset represents a sensing margin as the gate-source voltage Vgs of the memory cell. The voltage Voffset is determined by the resistance ratio between the resistors R0 and R1 and remains constant.
계속해서, 상기 신호 (NO_ACT1)가 로우 레벨로 비활성화되는 반면에 신호 (NO_ACT2)는 도 6에 도시된 바와 같이 하이 레벨로 활성화된다. 상기 제 2 및 제 3 워드 라인 전압 발생기 (140b) 및 (140c)은 상기 제 1 워드 라인 전압 발생기 (140a)와 동일한 방법으로 동작하며 각각 (Vth2+Voffset) 및 (Vth3+Voffset)의 전압들을 발생한다. 설명의 중복을 피하기 위해서 상기 발생기들 (140b) 및 (140c)의 동작 설명은 생략된다. 3번의 센싱 동작들이 완료된 후, 신호 (STG)는 로우 레벨에서 하이 레벨이 된다. 이는 노드 (ND3)가 접지 전압 (0V)이 되게 하며, 그 결과 워드 라인 전압 발생 회로 (13-3)는 비활성화된다.Subsequently, the signal NO_ACT1 is deactivated to the low level while the signal NO_ACT2 is activated to the high level as shown in FIG. The second and third word line voltage generators 140b and 140c operate in the same manner as the first word line voltage generator 140a and generate voltages of (Vth2 + Voffset) and (Vth3 + Voffset), respectively. do. Operational descriptions of the generators 140b and 140c are omitted to avoid duplication of description. After three sensing operations are completed, the signal STG goes from low level to high level. This causes the node ND3 to be the ground voltage (0V), and as a result, the word line voltage generation circuit 13-3 is inactivated.
여기서, 전압 (VP) 즉, 워드 라인 전압이 (Vth1/2/3+Voffset)의 전압으로 유지됨에 유의해야 한다. 이는 메모리 셀의 게이트-소오스 전압 (Vgs)이 각 센싱 동작 동안 상기 전압 (Voffset)으로 고정됨을 의미한다 (셀 전류가 메모리 셀을 통해서 일정하게 흐름을 의미한다). 그러므로, 데이터 독출 동작이 신뢰성 있게 수행될 수 있다.Here, it should be noted that the voltage VP, that is, the word line voltage is maintained at the voltage of (Vth1 / 3/3 + Voffset). This means that the gate-source voltage Vgs of the memory cell is fixed at the voltage Voffset during each sensing operation (meaning that the cell current flows constantly through the memory cell). Therefore, the data read operation can be reliably performed.
상술한 제 2 실시예에 있어서, 제 1 내지 제 3 워드 라인 전압 발생기들 (140a), (140b) 및 (140c) 내의 각 저항 (R1), (R2) 및 (R3) 값은 센싱 마진이 각 센싱 동작 동안 서로 동일하도록 설정된다. 하지만, 상기 저항들 (R1), (R2) 및 (R3)의 저항값을 변화시킴으로써 각 센싱 동작에서 센싱 마진이 서로 다르게 설정될 수 있음은 이 분야에 숙련된 자들에게 자명하다.In the above-described second embodiment, the values of the resistors R1, R2, and R3 in the first to third word line voltage generators 140a, 140b, and 140c are the sensing margins, respectively. It is set to be equal to each other during the sensing operation. However, it is apparent to those skilled in the art that the sensing margin can be set differently in each sensing operation by changing the resistance values of the resistors R1, R2 and R3.
예시적인 바람직한 실시예들을 이용하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 범위는 개시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것이 잘 이해될 것이다. 오히려, 본 발명의 범위에는 다양한 변형예들 및 그 유사한 구성들을 모두 포함될 수 있도록 하려는 것이다. 따라서, 청구 범위는 그러한 변형예들 및 그 유사한 구성들 모두를 포함하는 것으로 가능한 폭넓게 해석되어야 한다.While the invention has been described using exemplary preferred embodiments, it will be understood that the scope of the invention is not limited to the disclosed embodiments. Rather, the scope of the present invention is intended to include all of the various modifications and similar configurations. Accordingly, the claims should be construed as broadly as possible to cover all such modifications and similar constructions.
상기한 바와 같이, 워드 라인 전압이 (Vth1/2/3+Voffset)의 전압으로 유지됨에 따라 메모리 셀의 게이트-소오스 전압이 각 센싱 동작 동안 상기 전압 (Voffset)으로 고정된다. 즉, 셀 전류가 메모리 셀을 통해서 일정하게 흐른다. 그러므로, 데이터 독출 동작이 신뢰성 있게 수행될 수 있다.As described above, as the word line voltage is maintained at a voltage of (Vth1 / 3/3 + Voffset), the gate-source voltage of the memory cell is fixed to the voltage Voffset during each sensing operation. That is, cell current flows constantly through the memory cell. Therefore, the data read operation can be reliably performed.
Claims (47)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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