JP2000100175A - Multiple-value ferroelectric memory - Google Patents

Multiple-value ferroelectric memory

Info

Publication number
JP2000100175A
JP2000100175A JP10264834A JP26483498A JP2000100175A JP 2000100175 A JP2000100175 A JP 2000100175A JP 10264834 A JP10264834 A JP 10264834A JP 26483498 A JP26483498 A JP 26483498A JP 2000100175 A JP2000100175 A JP 2000100175A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
potential
valued
bit line
ferroelectric memory
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10264834A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Ogiwara
隆 荻原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP10264834A priority Critical patent/JP2000100175A/en
Publication of JP2000100175A publication Critical patent/JP2000100175A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/56Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
    • G11C11/5657Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency using ferroelectric storage elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multiple-value ferroelectric memory that can be highly integrated, requires less bit costs, and can increase the reading operation speed of cell data by easily storing a multiple-value polarization amount that is equal to or more than four values while each '0' data and '1' data can be distinguished among a plurality of cell capacitors of an FRAM cell in a multiple-value FRAM and reading the data with one time read operation of the cell. SOLUTION: A multiple-value FRAM is provided with a plurality of cell capacitors CA and CB where a ferroelectric film is used for an insulation film between electrodes and each one end is commonly connected, at least one switch element Q where one end is connected to a common connection node at each one end side of a plurality of cell capacitors, and a memory cell array MCA where a memory cell that is constituted of a plurality of capacitors and one switch element are arranged two-dimensionally, a plurality of capacitors of each memory cell have essentially different capacitance values.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、情報記憶用キャパ
シタの絶縁膜に強誘電体薄膜を用いた強誘電体メモリセ
ルのアレイを有する強誘電体メモリ(FRAM)に係
り、特に複数個の強誘電体キャパシタが少なくとも1つ
のMOSトランジスタに接続されて構成されたメモリセ
ルに三値以上の多値のデータ(分極量)を蓄積するFR
AMにおけるセルデータの読み出し/書込み制御回路に
関するもので、FRAMを含む半導体集積回路に適用さ
れる。
The present invention relates to a ferroelectric memory (FRAM) having an array of ferroelectric memory cells using a ferroelectric thin film as an insulating film of an information storage capacitor, and more particularly to a plurality of ferroelectric memories. FR for storing multi-valued data (polarization amount) of three or more values in a memory cell configured by connecting a dielectric capacitor to at least one MOS transistor
The present invention relates to a cell data read / write control circuit in an AM, and is applied to a semiconductor integrated circuit including an FRAM.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、情報記憶用キャパシタの電極間絶
縁膜としてペロブスカイト構造あるいは層状ペロブスカ
イト構造の物質からなる強誘電体を用いたFRAMセル
のアレイを有するFRAMが注目を集めている。
2. Description of the Related Art In recent years, an FRAM having an array of FRAM cells using a ferroelectric material having a perovskite structure or a layered perovskite structure as an inter-electrode insulating film of an information storage capacitor has attracted attention.

【0003】強誘電体は、印加電界(V/m)と電気分
極量(C/m)との関係がヒステリシス特性を有し、強
誘電体膜の両端間の印加電圧(印加電界)を零に戻して
も分極が残る、つまり、不揮発性を示すことが特徴であ
る。
A ferroelectric has a hysteresis characteristic in a relationship between an applied electric field (V / m) and an electric polarization (C / m), and reduces an applied voltage (applied electric field) between both ends of a ferroelectric film. The characteristic is that the polarization remains even after returning to, that is, it shows non-volatility.

【0004】即ち、電界が印加された時に一旦発生した
電気分極は上記電界が印加されなくなっても残留し、上
記電界とは反対方向の向きにある程度以上の強さの電界
が印加された時に分極の向きが反転する特性を有してい
る。
That is, the electric polarization once generated when an electric field is applied remains even when the electric field is no longer applied, and becomes polarized when an electric field of a certain strength or more is applied in a direction opposite to the electric field. Has the characteristic of reversing the direction.

【0005】このような特性に着目し、強誘電体の薄膜
を電極間絶縁膜に用いた強誘電体キャパシタの分極の方
向として情報を蓄積するFRAMセルを実現し、二値の
データを記憶する技術が開発されている。
Focusing on such characteristics, a FRAM cell which stores information as a polarization direction of a ferroelectric capacitor using a ferroelectric thin film as an inter-electrode insulating film is realized and stores binary data. Technology is being developed.

【0006】前記FRAMセルは、DRAMセルのキャ
パシタを強誘電体キャパシタに置き換えた構成になって
おり、スイッチ用のMOSトランジスタを介して強誘電
体キャパシタから分極反転あるいは非反転の際の電荷が
取り出される(データ破壊読み出し)ので、データ読み
出し後に再書込みが行われる。
The FRAM cell has a configuration in which the capacitor of the DRAM cell is replaced with a ferroelectric capacitor, and electric charges at the time of polarization inversion or non-inversion are extracted from the ferroelectric capacitor via a switching MOS transistor. (Data destructive read), rewrite is performed after data read.

【0007】上記のようなFRAMセルのアレイを有す
るFRAMは、他の不揮発性メモリであるフラッシュメ
モリと比較すると、データ書換え回数が多く、かつデー
タ書き換え速度が著しく速いという特徴を持つ。また、
メモリーカード等に使用される電池バックアップ可能な
SRAMと比較しても、消費電力が小さく、セル面積を
大幅に小さくできるという特徴を持つ。
[0007] An FRAM having an array of FRAM cells as described above is characterized in that the number of times of data rewriting is large and the data rewriting speed is extremely high as compared with a flash memory which is another nonvolatile memory. Also,
Compared to a battery-backable SRAM used for a memory card or the like, it has features that the power consumption is small and the cell area can be significantly reduced.

【0008】上記のような特徴を持つFRAMは、既存
のDRAM、フラッシュメモリ、SRAMとの置き換
え、ロジック混載デバイスへの適用等、その期待は大変
大きい。また、FRAMは、バッテリーレスで高速動作
が可能であるので、非接触カード(RF−ID:Radio
Frequency-Identification)への展開が始まりつつあ
る。
The expectation of the FRAM having the above-mentioned features is very large, for example, replacement of existing DRAM, flash memory and SRAM, application to a logic embedded device, and the like. In addition, since FRAM can operate at high speed without a battery, a non-contact card (RF-ID: Radio-
Development to Frequency-Identification) is beginning.

【0009】なお、FRAMのメモリセルの構造は、情
報記憶用のキャパシタに強誘電体膜を用いる構造と、ス
イッチ用のMOSトランジスタのゲート絶縁膜に強誘電
体膜を用いる構造との2種類に大別される。後者は半導
体基板がシリコンである場合にその界面に直接形成でき
る適当な強誘電体膜が存在しないので実現性に疑問が残
る状況である。
There are two types of FRAM memory cell structures: a structure using a ferroelectric film for a capacitor for storing information and a structure using a ferroelectric film for a gate insulating film of a MOS transistor for a switch. It is roughly divided. In the latter case, if the semiconductor substrate is silicon, there is no suitable ferroelectric film that can be directly formed on the interface, and thus the feasibility remains a question.

【0010】前者のFRAMセルの構成には、図12に
示すように、スイッチ用の1つのMOSトランジスタQ
と情報記憶用の1つの強誘電体キャパシタCが直列に接
続されて構成される1トランジスタ・1キャパシタ型の
ものと、2組の1トランジスタ・1キャパシタ型のセル
(2つのトランジスタと2つの強誘電体キャパシタ)に
より構成される2トランジスタ・2キャパシタ型のもの
がある。
In the former FRAM cell configuration, as shown in FIG. 12, one MOS transistor Q for a switch is used.
And one ferroelectric capacitor C for storing information in series with one transistor and one capacitor, and two sets of one transistor and one capacitor cell (two transistors and two ferroelectric capacitors). (A dielectric capacitor).

【0011】1トランジスタ・1キャパシタ型のセル
は、DRAMと同等の高集積化が可能という長所を持
ち、2トランジスタ・2キャパシタ型のセルは、信頼性
に優れているという長所を持つ。
The one-transistor, one-capacitor type cell has the advantage of being able to achieve high integration equivalent to that of a DRAM, and the two-transistor, two-capacitor type cell has the advantage of being excellent in reliability.

【0012】上記1トランジスタ・1キャパシタ型のF
RAMセルにおいて、スイッチ用のMOSトランジスタ
Qは、ゲートにワード線WLが接続され、一端側のノー
ドにビット線BLが接続される。そして、強誘電体キャ
パシタCは、一端側のノードが前記MOSトランジスタ
Qの他端側のノードに接続され、他端側のノード(プレ
ート電極)がプレート線PLに接続される。
The one-transistor, one-capacitor type F
In the RAM cell, the switching MOS transistor Q has a gate connected to the word line WL and a node on one end side connected to the bit line BL. The ferroelectric capacitor C has one end connected to the other end of the MOS transistor Q and the other end (plate electrode) connected to the plate line PL.

【0013】図13は、図12に示した1トランジスタ
・1キャパシタ型のFRAMセルのセルキャパシタに対
応した"0" 読み、"1" 読み動作を説明するために示すヒ
ステリシス曲線であり、図中、a 、b 、c 、d 点は残留
分極量を示す。
FIG. 13 is a hysteresis curve shown to explain the "0" read operation and "1" read operation corresponding to the cell capacitor of the one-transistor, one-capacitor type FRAM cell shown in FIG. , A, b, c, and d indicate the amount of remanent polarization.

【0014】次に、図13を参照しながら1トランジス
タ・1キャパシタ型のFRAMセルのアレイを有する二
値情報記憶方式のFRAMの動作を説明する。まず、プ
リチャージサイクルにおいてビット線電圧VBLを接地
電位にする。次に、ビット線のプリチャージを解除し、
ワード線WLを選択してトランジスタQをオンにした
後、プレート線電圧VPLを接地電位から電源電圧に上
昇させることによりキャパシタCの電荷をビット線に読
み出し、これにより生じるビット線電位の変化をセンス
アンプ(図示せず)で比較増幅する。
Next, the operation of a binary information storage type FRAM having an array of one transistor / one capacitor type FRAM cells will be described with reference to FIG. First, in the precharge cycle, the bit line voltage VBL is set to the ground potential. Next, release the precharge of the bit line,
After the word line WL is selected and the transistor Q is turned on, the charge of the capacitor C is read out to the bit line by raising the plate line voltage VPL from the ground potential to the power supply voltage, and the change in the bit line potential caused by this is sensed. The signal is compared and amplified by an amplifier (not shown).

【0015】この時、"0" 読みの場合には、キャパシタ
Cの分極は反転しないので、ビット線に読み出される電
荷量は少なく、センスアンプによる比較増幅の結果、ビ
ット線(キャパシタCのストレージノード側)は接地電
位のままである。これにより、キャパシタCの分極点は
ヒステリシス曲線のa 点からc 点へ移動する。
At this time, in the case of "0" reading, since the polarization of the capacitor C does not reverse, the amount of charge read to the bit line is small, and as a result of comparison and amplification by the sense amplifier, the bit line (the storage node Side) is at the ground potential. As a result, the polarization point of the capacitor C moves from the point a to the point c on the hysteresis curve.

【0016】これに対して、"1" 読みの場合には、キャ
パシタCの分極反転を伴い、前記プレート線電圧VPL
として電源電圧を加えた時にビット線に読み出される電
荷量が"0" 読みの場合に比べて多く、センスアンプによ
る比較増幅の結果、ビット線(キャパシタCのストレー
ジノード側)が電源電圧となる。これにより、キャパシ
タCの分極点はヒステリシス曲線のb 点からc 点に移っ
た後、a 点に移動する。
On the other hand, in the case of "1" reading, the polarization of the capacitor C is reversed, and the plate line voltage VPL is read.
When the power supply voltage is applied, the amount of charge read out to the bit line is larger than in the case of "0" reading, and the bit line (storage node side of the capacitor C) becomes the power supply voltage as a result of comparison and amplification by the sense amplifier. As a result, the polarization point of the capacitor C shifts from point b to point c of the hysteresis curve and then to point a.

【0017】次に、センスアンプの出力データをデータ
線(図示せず)に送り出した後、プレート線電圧VPL
を接地電位へ落とすことにより、"0" 読みの場合の分極
点はa 点に戻り、"1" 読みの場合の分極点はd 点に移
る。
Next, after the output data of the sense amplifier is sent to a data line (not shown), the plate line voltage VPL
Is dropped to the ground potential, the polarization point for "0" reading returns to point a, and the polarization point for "1" reading moves to point d.

【0018】この後、トランジスタQをオフにした
時、"1" 読みの場合の分極点はd 点からb 点へ移り、セ
ルキャパシタCへの再書き込みが終了する。以上は、読
み出しおよび再書き込みを説明したが、データの書き換
えを行いたい時は、上記プレート電圧VPLとして電源
電圧が加えられている時に、"1" を書き込みたい時はビ
ット線に電源電圧、"0" を書き込みたい時はビット線に
接地電位を入出力線(図示せず)を通じて加えればよ
い。
Thereafter, when the transistor Q is turned off, the polarization point in the case of "1" reading shifts from the point d to the point b, and the rewriting to the cell capacitor C is completed. In the above, reading and rewriting have been described. When data is to be rewritten, when the power supply voltage is applied as the plate voltage VPL, when "1" is to be written, the power supply voltage is applied to the bit line. To write "0", a ground potential may be applied to the bit line through an input / output line (not shown).

【0019】一方、特開平4−90189号公報の「強
誘電体記憶装置」には、複数個の強誘電体キャパシタを
1つのMOSトランジスタに接続して1つのメモリセル
を構成し、これに三値以上の分極量(三値以上の多値デ
ータ)を蓄積することのできる技術が開示されている。
On the other hand, a "ferroelectric memory device" disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-90189 has a structure in which one ferroelectric capacitor is connected to one MOS transistor to form one memory cell. A technique capable of accumulating a polarization amount equal to or more than a value (multi-valued data equal to or more than three values) is disclosed.

【0020】このメモリセルは、複数個の強誘電体キャ
パシタを用いているが、多値データを蓄積でき、ビット
線とのコンタクトは1個で済むので、ビットコストの安
い多値強誘電体メモリを実現できる。
Although this memory cell uses a plurality of ferroelectric capacitors, it can store multi-valued data and requires only one contact with a bit line. Can be realized.

【0021】但し、この技術では、複数個のセルキャパ
シタの各面積は等しいので、それぞれのデータ"1" 同士
またはデータ"0" 同士を同時に区別することはできな
い。また、メモリセルからデータを読み出すために使用
するセンスアンプ(図示せず)の個数は1個だけである
ので、センスアンプをキャパシタの数だけ複数回駆動す
る必要があるという問題がある。
However, in this technique, since the areas of the plurality of cell capacitors are equal, it is not possible to simultaneously distinguish data "1" or data "0". Also, since the number of sense amplifiers (not shown) used to read data from the memory cells is only one, there is a problem that the sense amplifiers need to be driven a plurality of times by the number of capacitors.

【0022】以下、この問題を具体的な動作を通じて説
明する。図14は、例えば2キャパシタ・1トランジス
タを用いて四値メモリを実現した構成を示す。
Hereinafter, this problem will be described through specific operations. FIG. 14 shows a configuration in which a quaternary memory is realized using, for example, two capacitors and one transistor.

【0023】このような構成の場合、まず、プリチャー
ジサイクルにおいてビット線電圧VBLを接地電位にす
る。次に、ビット線のプリチャージを解除し、ワード線
WLを選択してトランジスタQをオンにした後、第1の
プレート線電位VPLAを接地電位から電源電圧に上昇
させることにより第1のセルキャパシタAの電荷をビッ
ト線に読み出し、これにより生じるビット線電位の変化
をセンスアンプ(図示せず)で比較増幅する。この時、
非選択の第2のセルキャパシタBのプレート線電位(つ
まり、第2のプレート線電位VPLB)をVcc/2にし
ておく。
In the case of such a configuration, first, the bit line voltage VBL is set to the ground potential in the precharge cycle. Next, the precharge of the bit line is released, the word line WL is selected and the transistor Q is turned on, and then the first plate line potential VPLA is raised from the ground potential to the power supply voltage, whereby the first cell capacitor is released. The electric charge of A is read out to the bit line, and the change in the bit line potential caused by this is compared and amplified by a sense amplifier (not shown). At this time,
The plate line potential of the unselected second cell capacitor B (that is, the second plate line potential VPLB) is set to Vcc / 2.

【0024】次に、センスアンプの出力データをデータ
線(図示せず)に送り出した後、第1のプレート線電圧
VPLAを接地電位へ落とすことにより、第1のセルキ
ャパシタAへの再書き込みが終了する。
Next, after the output data of the sense amplifier is sent to a data line (not shown), the first plate line voltage VPLA is dropped to the ground potential, so that rewriting to the first cell capacitor A can be performed. finish.

【0025】次に、ビット線電圧VBLを接地電位にイ
コライズした後、ビット線のプリチャージを解除し、前
述した第1のセルキャパシタAの読み出しと同様な手順
により第2のセルキャパシタBのデータを読み出す。こ
の時も、非選択の第1のセルキャパシタAのプレート線
電位(つまり、第1のプレート線電位VPLA)を前述
と同様にVcc/2にしておく。
Next, after the bit line voltage VBL is equalized to the ground potential, the precharging of the bit line is released, and the data of the second cell capacitor B is read out in the same procedure as the reading of the first cell capacitor A described above. Is read. Also at this time, the plate line potential of the unselected first cell capacitor A (that is, the first plate line potential VPLA) is set to Vcc / 2 as described above.

【0026】次に、センスアンプの出力データをデータ
線(図示せず)に送り出した後、第2のプレート線電圧
VPLBを接地電位へ落とすことにより、第2のセルキ
ャパシタBへの再書き込みが終了する。
Next, after the output data of the sense amplifier is sent out to a data line (not shown), the second plate line voltage VPLB is dropped to the ground potential, so that rewriting to the second cell capacitor B can be performed. finish.

【0027】最後に、トランジスタQをオフにすること
により、メモリセルの読み出し/再書き込み動作が終了
する。なお、上記したような第1のセルキャパシタA、
第2のセルキャパシタBからのデータの読み出しにおい
て、それぞれ非選択になるセルキャパシタのプレート線
電位をVcc/2にしたが、これによって選択されている
セルキャパシタから“1”が読み出されようと“0”が
読み出されようと、非選択のセルキャパシタの電極間に
は抗電界以下の電界しか加わらず、分極の反転は生じな
い。
Finally, by turning off the transistor Q, the read / rewrite operation of the memory cell is completed. Note that the first cell capacitor A as described above,
In reading data from the second cell capacitor B, the plate line potential of each of the cell capacitors which are not selected is set to Vcc / 2, but "1" may be read from the selected cell capacitor. Even if "0" is read, only an electric field equal to or lower than the coercive electric field is applied between the electrodes of the non-selected cell capacitors, and no polarization inversion occurs.

【0028】このような動作において特徴的なことは、
1個のメモリセルの読み出しおよび再書き込みを行うた
めに、プレート線とセンスアンプを2回駆動しなければ
いけないことである。
A characteristic of such an operation is as follows.
In order to read and rewrite one memory cell, the plate line and the sense amplifier must be driven twice.

【0029】また、このことに関連して、前記特開平4
−90189号公報には、読み出し動作の高速化のため
に強誘電体キャパシタの数およびそれぞれのキャパシタ
容量等がどうあればよいかについての開示は一切なされ
ていない。
In connection with this, Japanese Patent Laid-Open No.
Japanese Patent Application Laid-Open No. -90189 does not disclose at all what the number of ferroelectric capacitors and the capacity of each capacitor should be in order to speed up the read operation.

【0030】[0030]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、1つのFRAMセルの複数のセ
ルキャパシタ間の"0" データ同士および"1" データ同士
を区別可能な状態で三値以上の多値の分極量を容易に記
憶させ、プレート線とセンスアンプをそれぞれ実質的に
1回動作させるだけで多値データの読み出しを行うこと
が可能になり、高集積化が可能でビットコストが安く、
セルデータの読み出し動作の高速化を図り得る多値強誘
電体メモリを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a state in which "0" data and "1" data can be distinguished between a plurality of cell capacitors of one FRAM cell. , The multi-level polarization amount of three or more values can be easily stored, and the multi-level data can be read out by operating each of the plate line and the sense amplifier substantially once, thereby enabling high integration. Low bit cost,
It is an object of the present invention to provide a multi-valued ferroelectric memory which can speed up a cell data reading operation.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】本発明の多値強誘電体メ
モリは、それぞれ電極間絶縁膜に強誘電体膜が用いられ
てなり、それぞれの容量値が実質的に異なり、各一端が
共通接続された複数個のキャパシタおよび前記複数個の
キャパシタの各一端側の共通接続ノードに一端が接続さ
れた少なくとも1個のスイッチ素子により構成されるメ
モリセルが二次元に配列されて形成されたメモリセルア
レイを具備することを特徴とする。
The multilevel ferroelectric memory according to the present invention uses a ferroelectric film as an inter-electrode insulating film, the capacitance values thereof are substantially different, and one end of each memory is shared. A memory formed by two-dimensionally forming a memory cell including a plurality of connected capacitors and at least one switch element having one end connected to a common connection node at one end of each of the plurality of capacitors. It is characterized by having a cell array.

【0032】また、本発明の多値強誘電体メモリは、そ
れぞれ電極間絶縁膜に強誘電体膜が用いられてなり、そ
れぞれの容量値が実質的に異なり、各一端が共通接続さ
れた複数個のキャパシタおよび前記複数個のキャパシタ
の各一端側の共通接続ノードに一端が接続された少なく
とも1個のスイッチ素子により構成されるメモリセルが
二次元に配列されて形成されたメモリセルアレイと、前
記メモリセルアレイの各カラムにおける前記メモリセル
のスイッチ素子の他端側のノードに接続された第1のビ
ット線と、前記複数個のキャパシタの各他端側のプレー
ト電極にそれぞれ対応して接続されたプレート線と、前
記メモリセルから前記第1のビット線に読み出されたn
値データを相異なる複数の参照電位とそれぞれ比較して
増幅する複数(n-1) 個のセンスアンプを含むセンスアン
プ領域と、前記第1のビット線を前記メモリセルに接続
されているメモリセル領域と前記センスアンプ領域とに
区分する位置と前記複数個のセンスアンプをそれぞれ分
割する位置に挿入されたNMOSトランジスタからな
り、それぞれのゲートに印加されるゲート制御信号によ
りスイッチ制御されることによって前記第1のビット線
に対する複数個のセンスアンプの接続切り離しを選択的
に行うセンスアンプ領域分割用スイッチ素子と、前記メ
モリセル領域の第1のビット線に接続され、前記メモリ
セルからのデータ読み出し開始前には前記第1のビット
線を接地電位にプリチャージし、前記メモリセルからの
データ読み出し開始時にはプリチャージを解除するプリ
チャージ回路を具備することを特徴とする。
Further, the multi-valued ferroelectric memory of the present invention uses a ferroelectric film as an inter-electrode insulating film, has substantially different capacitance values, and has a plurality of terminals each having one end commonly connected. A memory cell array formed by two-dimensionally forming memory cells each including at least one switch element having one end connected to a common connection node on one end side of each of the plurality of capacitors and the plurality of capacitors; A first bit line connected to a node on the other end of the switch element of the memory cell in each column of the memory cell array, and a first electrode connected to a plate electrode on the other end of each of the plurality of capacitors. A plate line, and n read from the memory cell to the first bit line.
A sense amplifier region including a plurality of (n-1) sense amplifiers for respectively comparing and amplifying value data with a plurality of different reference potentials, and a memory cell having the first bit line connected to the memory cell An NMOS transistor inserted at a position dividing the region into the sense amplifier region and an NMOS transistor inserted at a position dividing the plurality of sense amplifiers, and the switch is controlled by a gate control signal applied to each gate. A sense amplifier area dividing switch element for selectively connecting and disconnecting a plurality of sense amplifiers to and from a first bit line, and a data read start from the memory cell connected to a first bit line in the memory cell area Before the first bit line is precharged to the ground potential, and when data reading from the memory cell is started. It is characterized by comprising a precharge circuit for releasing the pre-charge.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の多
値FRAMの実施の形態を詳細に説明する。本発明の多
値FRAMで用いているFRAMセルは、それぞれ電極
間絶縁膜に強誘電体膜が用いられてなり、それぞれの容
量値が実質的に異なり、各一端が共通接続された複数個
のキャパシタと、前記複数個のキャパシタの各一端側の
共通接続ノードに一端が接続された少なくとも1個のス
イッチ素子とを具備する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a multi-valued FRAM according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The FRAM cells used in the multi-valued FRAM of the present invention each use a ferroelectric film as an inter-electrode insulating film, have substantially different capacitance values, and have a plurality of terminals each having one end commonly connected. A capacitor, and at least one switch element having one end connected to a common connection node at one end of each of the plurality of capacitors.

【0034】このような構成のFRAMセルにおける複
数個のキャパシタにn(≧4)値の分極量を情報として
蓄積することによって四値以上の多値データを記憶する
ものである。
In the FRAM cell having such a configuration, multi-value data of four or more values is stored by storing n (≧ 4) polarization amounts as information in a plurality of capacitors.

【0035】以下、本発明の多値FRAMの第1実施例
として、四値データを記憶可能な四値FRAMについて
説明する。図1は、四値FRAMで用いるFRAMセル
の1個分の一例を示す等価回路図である。
Hereinafter, a four-valued FRAM capable of storing four-valued data will be described as a first embodiment of the multi-valued FRAM of the present invention. FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing an example of one FRAM cell used in a four-valued FRAM.

【0036】このFRAMセルは、容量値の比が1:2
のセルキャパシタCA、CBの各一端のノードに1個の
MOSトランジスタQの一端のノードが接続された1ト
ランジスタ・2キャパシタ構成のメモリセルである。
This FRAM cell has a capacitance ratio of 1: 2.
Is a memory cell of a one-transistor / two-capacitor configuration in which one end node of one MOS transistor Q is connected to one end node of each of the cell capacitors CA and CB.

【0037】なお、セルキャパシタCA、CBの容量比
を1:2に設定するためには、通常は、キャパシタ電極
間の対向面積(強誘電体薄膜の面積)の比率を1:2に
設定すればよいが、強誘電体薄膜の厚さを2:1に設定
してもよい。
In order to set the capacitance ratio of the cell capacitors CA and CB to 1: 2, usually, the ratio of the facing area (area of the ferroelectric thin film) between the capacitor electrodes is set to 1: 2. However, the thickness of the ferroelectric thin film may be set to 2: 1.

【0038】上記1トランジスタ・2キャパシタ型のF
RAMセルのトランジスタQは、ゲートにワード線WL
が接続され、他端側のノードにビット線BLが接続さ
れ、2個のセルキャパシタCA、CBの各他端側のプレ
ート電極は各対応して第1のプレート線PLA、第2の
プレート線PLBに接続される。
The one-transistor, two-capacitor type F
The transistor Q of the RAM cell has a gate connected to the word line WL.
Are connected, and the bit line BL is connected to the node on the other end side. The plate electrodes on the other end sides of the two cell capacitors CA and CB correspond to the first plate line PLA and the second plate line, respectively. Connected to PLB.

【0039】図2は、図1に示したFRAMセルの"0"
読み、"1" 読み動作を説明するためにセルキャパシタC
A、CBに対応したヒステリシス曲線を示しており、図
中、A0 、A1 、A2 、A3 はセルキャパシタCAの残
留分極量、B0 、B1 、B2、B3 はセルキャパシタC
Bの残留分極量を示す。
FIG. 2 shows "0" of the FRAM cell shown in FIG.
Read, "1" Cell capacitor C to explain the read operation
A hysteresis curves corresponding to A and CB are shown, in which A0, A1, A2 and A3 are the residual polarization amounts of the cell capacitor CA, and B0, B1, B2 and B3 are the cell capacitors C
4 shows the amount of remanent polarization of B.

【0040】ここで、セルキャパシタCAとCBは、強
誘電体薄膜の面積比が1:2であるので、それぞれのプ
レート線・ビット線間の電位差(VPLA−VBL)、
(VPLB−VBL)が等しい場合に分極電荷量も1:
2となる。
Here, since the area ratio of the ferroelectric thin film of the cell capacitors CA and CB is 1: 2, the potential difference (VPLA-VBL) between each plate line and bit line,
When (VPLB-VBL) is equal, the polarization charge amount is also 1:
It becomes 2.

【0041】<第1実施例>図3は、第1実施例に係る
四値FRAMの主要部の概略構成を示しており、特にメ
モリセルアレイおよび周辺回路の一部の回路接続を示し
ている。
<First Embodiment> FIG. 3 shows a schematic configuration of a main part of a four-valued FRAM according to a first embodiment, and particularly shows a circuit connection of a memory cell array and a part of peripheral circuits.

【0042】図3において、10は多値データを蓄積す
るメモリセル領域、12k(k=0、1、2)はメモリ
セルからビット線に読み出された多値データを比較増幅
するセンスアンプ(S/A)領域である。
In FIG. 3, reference numeral 10 denotes a memory cell area for storing multi-value data, and 12k (k = 0, 1, 2) denotes a sense amplifier (k) for comparing and amplifying the multi-value data read from the memory cells to the bit lines. S / A) area.

【0043】上記センスアンプ領域12kは、多値デー
タを1回で比較増幅するために、各々1つのセンスアン
プS/Akを含む複数(本例では3)個の領域に分割さ
れている。前記3個のセンスアンプ領域12kを、メモ
リセル領域10側から順に第1のセンスアンプ領域12
0、第2のセンスアンプ領域121、第3のセンスアン
プ領域122と呼ぶものとする。
The sense amplifier region 12k is divided into a plurality of (three in this example) regions each including one sense amplifier S / Ak in order to compare and amplify multi-value data at one time. The three sense amplifier regions 12k are sequentially arranged in the first sense amplifier region 12k from the memory cell region 10 side.
0, the second sense amplifier area 121, and the third sense amplifier area 122.

【0044】(BL0 、BBL0 )、(BL1 、BBL
1 )、(BL2 、BBL2 )は前記分割された3個のセ
ンスアンプ領域12kにおけるそれぞれビット線対であ
り、全てほぼ等しい容量を持っている。
(BL0, BBL0), (BL1, BBL)
1) and (BL2, BBL2) are bit line pairs in the divided three sense amplifier regions 12k, and all have substantially the same capacitance.

【0045】前記メモリセル領域10の中には、図1に
示したようなメモリセルMCが行列状に配列されて形成
されたメモリセルアレイMCAの他に、ビット線対B
L、BBLをプリチャージ・イコライズするプリチャー
ジ・イコライズ回路部11を含む。
In the memory cell region 10, in addition to the memory cell array MCA in which the memory cells MC as shown in FIG.
It includes a precharge / equalize circuit section 11 for precharge / equalize L and BBL.

【0046】上記メモリセル領域10における同一列の
メモリセルMCは、トランジスタQの他端側のノードが
ビット線BLまたはBBLに接続されている。また、メ
モリセル領域10における同一行のセルMCのスイッチ
素子用トランジスタQのゲートには共通にワード線WL
i(代表的にWL0、WL1の2本のみ示している)が
接続されている。
In the memory cells MC in the same column in the memory cell region 10, the node at the other end of the transistor Q is connected to the bit line BL or BBL. The gates of the switching element transistors Q of the cells MC in the same row in the memory cell region 10 are commonly connected to the word line WL.
i (representatively, only two of WL0 and WL1 are shown).

【0047】そして、同一行のセルMCのセルキャパシ
タCAのプレート電極には共通に第1のプレート線PL
i0(代表的にPL00、PL10の2本のみ示してい
る)が接続されており、同一行のセルMCのセルキャパ
シタCBのプレート電極には共通に第2のプレート線P
Li1(代表的にPL01、PL11の2本のみ示してい
る)が接続されている。これらのプレート線PLi0、P
Li1は、前記ワード線WLiにほぼ平行に配置されてい
る。
The plate electrodes of the cell capacitors CA of the cells MC in the same row are commonly connected to the first plate line PL.
i0 (typically, only two of PL00 and PL10 are shown), and the plate electrode of the cell capacitor CB of the cell MC in the same row is commonly connected to the second plate line P
Li1 (only two of PL01 and PL11 are shown) is connected. These plate lines PLi0, P
Li1 is arranged substantially parallel to the word line WLi.

【0048】前記プリチャージ・イコライズ回路部11
は、ビット線プリチャージ電位(本例では接地電位Vs
s)が与えられるVss線とメモリセル領域10のビット
線対BL、BBLとの間にそれぞれ接続されたビット線
プリチャージ用のNMOSトランジスタQNと、上記ビ
ット線対BL、BBL間に接続されたビット線電位イコ
ライズ用のNMOSトランジスタQEとを有し、プリチ
ャージ・イコライズ制御信号EQにより制御される。
The precharge / equalize circuit section 11
Is the bit line precharge potential (ground potential Vs in this example)
s) and an NMOS transistor QN for bit line precharging connected between the Vss line to which the s) is applied and the bit line pair BL and BBL in the memory cell region 10, and connected between the bit line pair BL and BBL. An NMOS transistor QE for equalizing the bit line potential, and is controlled by a precharge / equalize control signal EQ.

【0049】なお、前記メモリセル領域10の複数本の
ワード線WLiは、アドレス信号に基づいてワード線選
択回路(図示せず)により1本のワード線(例えばWL
0)が選択されてワード線駆動電圧VWLiが供給され
る。
A plurality of word lines WLi in the memory cell region 10 are connected to one word line (for example, WL) by a word line selection circuit (not shown) based on an address signal.
0) is selected and the word line drive voltage VWLi is supplied.

【0050】また、前記メモリセル領域10の複数本の
プレート線PLi0、PLi1は、アドレス信号に基づいて
プレート線選択回路(図示せず)により一対のプレート
線(例えばPL00、PL01)が選択され、後述する
ようにプレート線電圧が供給される。
A plurality of plate lines PLi0 and PLi1 in the memory cell region 10 are selected from a pair of plate lines (for example, PL00 and PL01) by a plate line selection circuit (not shown) based on an address signal. A plate line voltage is supplied as described below.

【0051】前記メモリセル領域10と3個のセンスア
ンプ領域12kとは、メモリセル領域10のビット線対
BL、BBLと第1のセンスアンプ領域120のビット
線対BL0 、BBL0 との間にそれぞれ1個挿入された
センスアンプ領域分割用のNMOSトランジスタQSに
よって区切られ、このトランジスタQSのゲートに印加
される制御信号φtによって選択的に接続切り離しが行
われる。
The memory cell region 10 and the three sense amplifier regions 12k are located between the bit line pair BL, BBL of the memory cell region 10 and the bit line pair BL0, BBL0 of the first sense amplifier region 120, respectively. It is separated by one inserted NMOS transistor QS for dividing the sense amplifier region, and is selectively disconnected by a control signal φt applied to the gate of the transistor QS.

【0052】また、前記第1のセンスアンプ領域120
のビット線対BL0 、BBL0 と第2のセンスアンプ領
域121のビット線対BL1 、BBL1 とは、両者間に
それぞれ1個挿入されたセンスアンプ領域分割用のNM
OSトランジスタQSによって区切られ、このトランジ
スタQSのゲートに印加される制御信号φtによって選
択的に接続切り離しが行われる。
The first sense amplifier area 120
The bit line pair BL0, BBL0 of the second sense amplifier region 121 and the bit line pair BL1, BBL1 of the second sense amplifier region 121 each have one NM for dividing the sense amplifier region inserted between them.
The connection is separated by an OS transistor QS, and the connection and disconnection are selectively performed by a control signal φt applied to the gate of the transistor QS.

【0053】同様に、前記第2のセンスアンプ領域12
1のビット線対BL1 、BBL1 と第3のセンスアンプ
領域122のビット線対BL2 、BBL2 とは、両者間
にそれぞれ1個挿入されたセンスアンプ領域分割用のN
MOSトランジスタQSによって区切られ、このトラン
ジスタQSのゲートに印加される制御信号φtによって
選択的に接続切り離しが行われる。
Similarly, the second sense amplifier region 12
One bit line pair BL1 and BBL1 and the bit line pair BL2 and BBL2 of the third sense amplifier region 122 are connected to each other by one N for dividing the sense amplifier region.
The connection is selectively performed by a control signal φt which is divided by a MOS transistor QS and applied to the gate of the transistor QS.

【0054】図4は、図1の多値FRAMにおける3個
のセンスアンプ領域12k(k=0、1、2)の1個を
代表的に取り出して具体例を示す回路図である。このセ
ンスアンプ領域12kの中には、センスアンプS/Ak
自身の他に、参照電位を作るためのダミーセル部DCA
k、カラム選択ゲートCGkが含まれている。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific example of one of the three sense amplifier regions 12k (k = 0, 1, 2) in the multi-level FRAM of FIG. In the sense amplifier area 12k, a sense amplifier S / Ak
In addition to itself, a dummy cell part DCA for creating a reference potential
k and a column selection gate CGk.

【0055】上記センスアンプS/Akは、選択された
メモリセルに接続されているビット線の電位(セルデー
タ読み出し電位)と選択されたダミーセルに接続されて
いるビット線の電位(参照電位)とを比較増幅するため
のビット線電位センス用のNMOSトランジスタS/A
n0 、S/An1 およびビット線電位を電源電位Vccに
回復させるためのビット線電位リストア用のPMOSト
ランジスタS/Ap0、S/Ap1 からなる。
The sense amplifier S / Ak determines the potential of the bit line connected to the selected memory cell (cell data read potential) and the potential of the bit line connected to the selected dummy cell (reference potential). Transistor S / A for bit line potential sensing for comparing and amplifying
It comprises PMOS transistors S / Ap0 and S / Ap1 for restoring bit line potentials for restoring n0, S / An1 and bit line potentials to power supply potential Vcc.

【0056】なお、上記NMOSトランジスタS/An
0 、S/An1 は、接地電位(=0V)が与えられる/
SAN線に活性化制御用のNMOSトランジスタTNを
介して接続されており、上記NMOSトランジスタTN
のゲートに印加されるセンスアンプ中NMOS駆動信号
/SANDrが0Vのときは非活性状態、上記/SAN
DrがVccになると活性状態に制御される。
The NMOS transistor S / An
0, S / An1 is given a ground potential (= 0V) /
The NMOS transistor TN is connected to the SAN line via an activation control NMOS transistor TN.
When the NMOS drive signal / SANDr in the sense amplifier applied to the gate of the gate is 0 V, the NMOS drive signal / SANDr is inactive.
When Dr becomes Vcc, it is controlled to the active state.

【0057】また、前記PMOSトランジスタS/Ap
0 、S/Ap1 は、電源電位Vccが与えられるSAP線
に活性化制御用のPMOSトランジスタTPを介して接
続されており、上記PMOSトランジスタTPのゲート
に印加されるセンスアンプ中PMOS駆動信号SAPD
rがVccのときは非活性状態、上記SAPDrが0Vに
なると活性状態に制御される。
Further, the PMOS transistor S / Ap
0, S / Ap1 are connected to an SAP line to which a power supply potential Vcc is applied via a PMOS transistor TP for activation control, and a PMOS drive signal SAPD in the sense amplifier applied to the gate of the PMOS transistor TP.
When r is Vcc, it is inactive, and when SAPDr becomes 0V, it is activated.

【0058】前記各センスアンプ領域12kのダミーセ
ル部DCAkは、センスアンプ領域12kにおけるビッ
ト線BLk、BBLkに1個ずつ接続された参照電位を
作るためのダミーセル(後述する)を有する。
The dummy cell portion DCAk of each sense amplifier region 12k has a dummy cell (described later) for generating a reference potential connected to each of the bit lines BLk and BBLk one by one in the sense amplifier region 12k.

【0059】そして、メモリセルアレイの同一行のダミ
ーセルは、ダミーワード線回路(図示せず)により択一
的に選択される一対のダミーワード線DWL、/DWL
に接続されている。
Dummy cells in the same row of the memory cell array are connected to a pair of dummy word lines DWL and / DWL selected by a dummy word line circuit (not shown).
It is connected to the.

【0060】この場合、前記メモリセル領域10で選択
された1本のワード線が例えばWL0であるとすれば、
このワード線WL0により選択されるセルMCが接続さ
れているビット線BLkとは対をなす相補的なビット線
BBLkに接続されているダミーセルを選択すべく、ダ
ミーワード線DWLが選択されて参照電位が供給され
る。
In this case, if one word line selected in the memory cell region 10 is, for example, WL0,
To select a dummy cell connected to a complementary bit line BBLk paired with a bit line BLk connected to a cell MC selected by the word line WL0, a dummy word line DWL is selected and a reference potential is selected. Is supplied.

【0061】ここで、前記ダミーセル部DCAkはセン
スアンプ領域12k毎に異なる参照電位を作る点に注意
すべきである。即ち、前記センスアンプ領域12kのビ
ット線(例えばBLk)に読み出されたn値の信号電位
をVk (但し、0 ≦k ≦(n-1) ,Vk <V(k+1) )とす
ると、前記(n-1) 個のセンスアンプS/Akで用いる相
異なる参照電位Vref k(但し、0 ≦k≦(n-2) 、Vre
f k<Vref(k+1) )は、Vk <Vref k<V(k+1) で
ある。この場合、例えばVref k=(Vk + V(k+1) )
/2である。
Here, it should be noted that the dummy cell portion DCAk generates a different reference potential for each sense amplifier region 12k. That is, assuming that the n-value signal potential read to the bit line (for example, BLk) of the sense amplifier area 12k is Vk (where 0 ≦ k ≦ (n−1), Vk <V (k + 1)). , Different reference potentials Vref k (0 ≦ k ≦ (n−2), Vre used in the (n−1) sense amplifiers S / Ak).
fk <Vref (k + 1)) is Vk <Vrefk <V (k + 1). In this case, for example, Vref k = (Vk + V (k + 1))
/ 2.

【0062】本実施例では、前記ビット線BLk、BB
Lkにそれぞれ対応して接続されているダミーセルとし
て、ビット線BLkまたはBBLkに一端が接続された
スイッチ用のNMOSトランジスタQd(セルのスイッ
チ用のNMOSトランジスタQと同等のもの)と、この
トランジスタQdの他端に一端が接続されたダミーセル
基準電位供給用のNMOSトランジスタQcとからな
る。
In this embodiment, the bit lines BLk and BB
As a dummy cell connected corresponding to Lk, a switching NMOS transistor Qd (one equivalent to the cell switching NMOS transistor Q) having one end connected to the bit line BLk or BBLk, An NMOS transistor Qc for supplying a dummy cell reference potential, one end of which is connected to the other end.

【0063】上記トランジスタQdのゲートは対応する
ダミーワード線DWLまたは/DWLに接続され、前記
トランジスタQcは、ゲートにダミーセル書込み制御信
号線DCPが接続され、他端にダミーセル基準電位VD
Ckが与えられている。
The gate of the transistor Qd is connected to a corresponding dummy word line DWL or / DWL. The transistor Qc has a gate connected to a dummy cell write control signal line DCP, and the other end connected to a dummy cell reference potential VD.
Ck is given.

【0064】そして、上記ダミーワード線DWLまたは
/DWLが選択される前の所定期間にダミーセル書込み
制御信号線DCPが活性化されてダミーセル基準電位供
給用のトランジスタQcがオン状態に制御され、この時
にトランジスタQcとQdとの接続ノードに電荷が書き
込まれる。
Then, during a predetermined period before the dummy word line DWL or / DWL is selected, the dummy cell write control signal line DCP is activated and the transistor Qc for supplying the dummy cell reference potential is controlled to the ON state. Charge is written to a connection node between transistors Qc and Qd.

【0065】また、前記センスアンプ領域12kのカラ
ム選択ゲートCGkは、複数のカラムに対して共通に設
けられたデータ線対DQk、/DQkのうちの対応する
一対と、対応するビット線対BLk、BBLkとの間に
それぞれ接続されたNMOSトランジスタQGk0 、Q
Gk1 からなり、所望のカラムのビット線対BLk、B
BLkを選択するためのカラム選択信号CSLによりス
イッチ制御され、対応するカラムのセンスアンプS/A
kにより比較増幅した後のビット線対BLk、BBLk
のデータを対応するデータ線対DQk、/DQkに転送
するためのものである。
The column selection gate CGk of the sense amplifier region 12k includes a pair of data line pairs DQk and / DQk provided in common for a plurality of columns and a corresponding bit line pair BLk, NMOS transistors QGk0 and QGk0 connected to BBLk, respectively.
Gk1 and a pair of bit lines BLk, B in a desired column.
The switch is controlled by a column selection signal CSL for selecting BLk, and the sense amplifier S / A of the corresponding column is selected.
bit line pair BLk, BBLk after comparative amplification by k
Is transferred to the corresponding data line pair DQk, / DQk.

【0066】さらに、図1の各センスアンプ領域12k
中には、前記メモリセル領域10のビット線対BL、B
BLに再書込み電位を供給するための再書込み電位供給
回路が設けられている。
Further, each sense amplifier region 12k shown in FIG.
Some of the bit line pairs BL and B in the memory cell region 10
A rewrite potential supply circuit for supplying a rewrite potential to BL is provided.

【0067】この再書込み電位供給回路は、多値データ
をメモリセルに再書き込みするためにメモリセル領域1
0のビット線対BL、BBLに接続された一対の再書込
み電位供給線13、13Bと、第1の再書込み電位VR
W0〜第4の再書込み電位VRW3が供給される第1の
再書込み電位線130〜第4の再書込み電位線133
と、前記一対の再書込み電位供給線13、13Bに再書
き込み電位を供給するためのPMOSトランジスタP0
〜P5およびNMOSトランジスタN0〜N5を有す
る。
This rewrite potential supply circuit is used to rewrite multivalued data into a memory cell.
0 bit line pair BL, BBL connected to a pair of rewrite potential supply lines 13, 13B, and a first rewrite potential VR.
First to fourth rewriting potential lines 130 to 133 supplied with W0 to fourth rewriting potential VRW3
And a PMOS transistor P0 for supplying a rewrite potential to the pair of rewrite potential supply lines 13 and 13B.
To P5 and NMOS transistors N0 to N5.

【0068】ここで、第1の再書込み電位VRW0(=
0V)が与えられる第1の再書込み電位線130と前記
一対の再書込み電位供給線13、13Bとの間に対応し
てそれぞれ接続されたトランジスタP0、P3は第1の
再書込み電位選択回路を構成している。
Here, the first rewrite potential VRW0 (=
0V) are applied between the first rewrite potential line 130 and the pair of rewrite potential supply lines 13 and 13B, and the transistors P0 and P3 are connected to the first rewrite potential selection circuit. Make up.

【0069】この場合、上記トランジスタP0およびP
3は、各ゲートが対応して第1のセンスアンプ領域12
0のビット線対BL0 、BBL0 の電位により制御され
る。また、第2の再書込み電位VRW1(=Vccパルス
電位)が与えられる第2の再書込み電位線131と一方
の再書込み電位供給線13との間に直列に接続されたト
ランジスタP1、N0および前記第2の再書込み電位線
131と他方の再書込み電位供給線13Bとの間に直列
に接続されたトランジスタP4、N3は第2の再書込み
電位選択回路を構成している。
In this case, the transistors P0 and P
3 is a first sense amplifier region 12 corresponding to each gate.
It is controlled by the potential of the 0 bit line pair BL0, BBL0. The transistors P1 and N0 connected in series between the second rewriting potential line 131 to which the second rewriting potential VRW1 (= Vcc pulse potential) is applied and one of the rewriting potential supply lines 13 and The transistors P4 and N3 connected in series between the second rewriting potential line 131 and the other rewriting potential supply line 13B constitute a second rewriting potential selection circuit.

【0070】この場合、上記NMOSトランジスタN0
およびN3は、各ゲートが対応して第1のセンスアンプ
領域120のビット線対BL0 、BBL0 の電位により
制御され、前記PMOSトランジスタP1およびP4
は、各ゲートが対応して第2のセンスアンプ領域121
のビット線対BL1 、BBL1 の電位により制御され
る。
In this case, the NMOS transistor N0
And N3 are controlled by the potentials of bit line pairs BL0 and BBL0 of the first sense amplifier area 120 corresponding to the respective gates, and the PMOS transistors P1 and P4
Indicates that each gate corresponds to the second sense amplifier region 121
Is controlled by the potential of the pair of bit lines BL1 and BBL1.

【0071】また、第3の再書込み電位VRW2(=V
ccパルス電位)が与えられる第3の再書込み電位線13
2と一方の再書込み電位供給線13との間に直列に接続
されたトランジスタP2、N1および前記第3の再書込
み電位線132と他方の再書込み電位供給線13Bとの
間に直列に接続されたトランジスタP5、N4は第3の
再書込み電位選択回路を構成している。
The third rewrite potential VRW2 (= V
cc pulse potential) to be applied to the third rewriting potential line 13
2 and one of the transistors P2 and N1 connected in series between one rewriting potential supply line 13 and the third rewriting potential line 132 and the other rewriting potential supply line 13B connected in series. The transistors P5 and N4 constitute a third rewriting potential selection circuit.

【0072】この場合、上記NMOSトランジスタN1
およびN4は、各ゲートが対応して第2のセンスアンプ
領域121のビット線対BL1 、BBL1 の電位により
制御され、前記PMOSトランジスタP2およびP5
は、各ゲートが対応して第3のセンスアンプ領域122
のビット線対BL2 、BBL2 の電位により制御され
る。
In this case, the NMOS transistor N1
N4 and N4 have their gates correspondingly controlled by the potentials of bit line pairs BL1 and BBL1 in the second sense amplifier region 121, and are connected to the PMOS transistors P2 and P5.
Indicate that each gate corresponds to the third sense amplifier region 122
Is controlled by the potential of the bit line pair BL2 and BBL2.

【0073】そして、第4の再書込み電位VRW3(=
Vccパルス電位)が与えられる第4の再書込み電位線1
33と前記一対の再書込み電位供給線13、13Bとの
間に対応して接続されたトランジスタN2、N5は第4
の再書込み電位選択回路を構成している。
Then, the fourth rewrite potential VRW3 (=
Vcc pulse potential) applied to the fourth rewriting potential line 1
Transistors N2 and N5 correspondingly connected between the pair 33 and the pair of rewrite potential supply lines 13 and 13B are the fourth transistors.
In the rewriting potential selection circuit.

【0074】この場合、上記NMOSトランジスタN2
およびN5は、各ゲートが対応して第3のセンスアンプ
領域122のビット線対BL2 、BBL2 の電位により
制御される。
In this case, the NMOS transistor N2
N5 and N5 are controlled by the potentials of the bit line pair BL2 and BBL2 in the third sense amplifier region 122 corresponding to each gate.

【0075】図5(a)は、図1の四値FRAMにおい
て、図4のセンスアンプ領域12kに示したデータ線対
DQk、/DQkの3組のデータを二値2ビット形式の
I/O線対データに変換する第1のデータ変換回路の一
例を示す回路図、図5(b)は同図(a)の回路の動作
を表わす真理値表である。
FIG. 5 (a) shows a binary 2-bit I / O in the four-valued FRAM shown in FIG. 1 in which three sets of data line pairs DQk and / DQk shown in the sense amplifier area 12k shown in FIG. FIG. 5B is a circuit diagram showing an example of a first data conversion circuit for converting the data into line pair data. FIG. 5B is a truth table showing the operation of the circuit shown in FIG.

【0076】図5(a)において、二入力のナンド回路
41〜46およびインバータ回路47〜50は、図5
(b)に示す真理値表の動作を実現するように論理接続
されている。
In FIG. 5 (a), two-input NAND circuits 41 to 46 and inverter circuits 47 to 50 are arranged as shown in FIG.
Logically connected to realize the operation of the truth table shown in FIG.

【0077】図6(a)は、図1の四値FRAMにおい
て、二値2ビット形式で入力したI/O線対データを、
図4のセンスアンプ領域12kに示したデータ線対DQ
k、/DQkの3組のデータに変換する第2のデータ変
換回路の一例を示す回路図、図6(b)は同図(a)の
回路の動作を表わす真理値表である。
FIG. 6 (a) shows the I / O line pair data input in the binary 2-bit format in the four-valued FRAM of FIG.
The data line pair DQ shown in the sense amplifier region 12k of FIG.
FIG. 6B is a circuit diagram showing an example of a second data conversion circuit for converting data into three sets of data k and / DQk. FIG. 6B is a truth table showing the operation of the circuit shown in FIG.

【0078】図6(a)において、二入力のナンド回路
61、67、二入力のノア回路63、65およびインバ
ータ回路62、64、66、68は、図6(b)に示す
真理値表の動作を実現するように論理接続されている。
In FIG. 6A, two-input NAND circuits 61 and 67, two-input NOR circuits 63 and 65, and inverter circuits 62, 64, 66 and 68 correspond to the truth table shown in FIG. Logically connected so as to realize the operation.

【0079】図7は、第1実施例に係る図1の多値FR
AMにおける四値データの読み出し/再書き込み動作の
電圧波形を示すタイミングチャートである。図7には、
前記ビット線プリチャージ・イコライズ信号EQ、セン
スアンプ領域分割トランジスタ制御信号φt、選択ワー
ド線(例えばWL0)、選択ダミーワード線(例えばD
WL)、選択された第1のプレート線(例えばPL0
0)、選択された第2のプレート線(例えばPL0
1)、センスアンプ中PMOS駆動信号SAPDr、セ
ンスアンプ中NMOS駆動信号/SANDr、カラム選
択信号CSL、センスアンプ領域120〜122のビッ
ト線対(BL0、BBL0)、(BL1、BBL1)、
(BL2、BBL2)および再書き込み電位VRW0〜
VRW3の各電圧波形の一例を示している。
FIG. 7 shows the multi-value FR of FIG. 1 according to the first embodiment.
6 is a timing chart showing voltage waveforms of a read / rewrite operation of quaternary data in AM. In FIG.
The bit line precharge / equalize signal EQ, the sense amplifier region dividing transistor control signal φt, the selected word line (for example, WL0), and the selected dummy word line (for example, D
WL), the selected first plate line (eg, PL0
0), the selected second plate line (eg, PL0
1), the sense amplifier PMOS drive signal SAPDR, the sense amplifier NMOS drive signal / SANDr, the column selection signal CSL, the bit line pairs (BL0, BBL0), (BL1, BBL1) of the sense amplifier regions 120 to 122,
(BL2, BBL2) and the rewrite potential VRW0
An example of each voltage waveform of VRW3 is shown.

【0080】図8(a)、(b)乃至図11(a)、
(b)は、第1実施例に係る各四値データの読み出し/
再書き込み動作に伴うプレート電極とビット線間の電圧
VPLA−VBLまたはVPLB−VBLとFRAMセ
ルの2つのセルキャパシタCA、CBのヒステリシス曲
線を示す図である。
FIGS. 8A, 8B through 11A,
(B) shows the reading / reading of each quaternary data according to the first embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing a voltage VPLA-VBL or VPLB-VBL between a plate electrode and a bit line and a hysteresis curve of two cell capacitors CA and CB of an FRAM cell during a rewrite operation.

【0081】ここで、セルキャパシタCAのデータが"
0" の時の電荷量をQ0、セルキャパシタCAのデータが"
1" の時の電荷量をQ1で表わし、セルキャパシタCA、
CBの容量比が1:2であることから、セルキャパシタ
CBのデータが"0" の時の電荷量を2Q0 、セルキャパシ
タCBのデータが"1" の時の電荷量を2Q1 で表わす。
Here, the data of the cell capacitor CA is "
The charge amount at the time of "0" is Q0, and the data of the cell capacitor CA is "
The charge amount at the time of 1 "is represented by Q1, and the cell capacitors CA,
Since the capacitance ratio of CB is 1: 2, the charge amount when the data of the cell capacitor CB is "0" is represented by 2Q0, and the charge amount when the data of the cell capacitor CB is "1" is represented by 2Q1.

【0082】そして、セルキャパシタCA、CBのデー
タの状態に応じて電荷量の組み合わせは4通り存在し、
セルキャパシタCA、CBの合計電荷量の小さい順にQ
00、Q01、Q10、Q11で表わし、この合計電荷量の小さ
い順に対応して四値データの各データを便宜的にそれぞ
れ"0" 、"1/3" 、"2/3" 、"1" と呼ぶことにする。
There are four combinations of charge amounts according to the data states of the cell capacitors CA and CB.
Q in ascending order of the total charge of the cell capacitors CA and CB
00, Q01, Q10, and Q11, and the four-valued data are represented as "0", "1/3", "2/3", and "1", respectively, for the sake of convenience in ascending order of the total charge. I will call it.

【0083】この時、図8乃至図11は、これら"0"
、"1/3" 、"2/3" 、"1" の各データが記憶されている
それぞれの場合について、読み出し/再書き込み動作時
における2つのセルキャパシタCA、CBのヒステリシ
ス曲線を示している。
At this time, FIG. 8 to FIG.
, "1/3", "2/3", and "1" each show a hysteresis curve of the two cell capacitors CA and CB during a read / rewrite operation for each case. .

【0084】次に、図1中のメモリセルMCからの四値
データの読み出し/再書き込み動作について、図7のタ
イミングチャート、図8乃至図11のヒステリシス曲線
を参照しながら説明する。
Next, the operation of reading / rewriting quaternary data from the memory cell MC in FIG. 1 will be described with reference to the timing chart of FIG. 7 and the hysteresis curves of FIGS. 8 to 11.

【0085】(1) 待機状態では、信号EQが活性状態
(本例では“H”レベル、Vcc)であり、プリチャージ
・イコライズ回路部11がオン状態であり、メモリセル
領域10のビット線対BL、BBLの電位が接地電位V
ssにイコライズされている。
(1) In the standby state, the signal EQ is in the active state (“H” level, Vcc in this example), the precharge / equalize circuit unit 11 is in the on state, and the bit line pair in the memory cell region 10 is BL and BBL are at the ground potential V
Equalized to ss.

【0086】また、この時、前記3対のセンスアンプ領
域分割用トランジスタQSはそれぞれ信号φtによりオ
ン状態に制御されており、センスアンプ領域120〜1
22のビット線対BL0 、BBL0 〜BL2 、BBL2
の電位がVssにプリチャージされている。
At this time, the three pairs of sense amplifier region dividing transistors QS are controlled to be on by the signal φt, and the sense amplifier regions 120 to 1 are controlled.
22 bit line pairs BL0, BBL0-BL2, BBL2
Is precharged to Vss.

【0087】上記待機状態では、セルキャパシタCA、
CBの分極の状態は、図8乃至図11のヒステリシス曲
線中に示す点(1) にいる。 (2) 読み出し/ 再書き込み動作の開始に際して、まず、
信号EQを非活性状態(“L”レベル、0V)にしてプ
リチャージ・イコライズ回路部11をオフにし、メモリ
セル領域10のビット線対BL、BBLのイコライズを
解除してビット線対をフローティング状態にする。
In the standby state, the cell capacitors CA,
The state of polarization of the CB is at the point (1) shown in the hysteresis curves of FIGS. (2) When starting the read / rewrite operation,
The signal EQ is deactivated (“L” level, 0 V) to turn off the precharge / equalize circuit unit 11, cancel the equalization of the bit line pair BL and BBL in the memory cell region 10 and put the bit line pair in a floating state To

【0088】(3) 次に、選択ワード線WL0を昇圧電位
に立ち上げる。この後、選択プレート線PL00および
PL01にそれぞれVcc電位を加えることにより、セル
キャパシタCA、CBの分極量をビット線BLに電荷量
として読み出す。
(3) Next, the selected word line WL0 is raised to the boosted potential. Thereafter, by applying a Vcc potential to each of the selection plate lines PL00 and PL01, the polarization amount of the cell capacitors CA and CB is read out to the bit line BL as a charge amount.

【0089】この時、以下の表1に示すようにセルキャ
パシタCA、CBの分極の方向に応じた4通りの電荷量
およびビット線容量CBで決まるビット線電位が現われ
る。なお、図7には、セルキャパシタCA、CBのデー
タがともに“1”であり、四値データのうちのデータ
“1”が読み出された時のビット線電位を示している。
At this time, as shown in Table 1 below, four kinds of charge amounts corresponding to the directions of polarization of the cell capacitors CA and CB and a bit line potential determined by the bit line capacitance CB appear. FIG. 7 shows the bit line potential when the data of the cell capacitors CA and CB are both “1” and the data “1” of the quaternary data is read.

【0090】[0090]

【表1】 [Table 1]

【0091】この状態では、セルキャパシタCA、CB
の分極の状態は、図8乃至図11のヒステリシス曲線中
に示す点(2) にいる。 (4) ビット線に出てきたデータが3つのセンスアンプS
/Akに伝達された段階で前記3対のセンスアンプ領域
分割用トランジスタQSを信号φtによりオフ状態に制
御して3個のセンスアンプ領域12kの各ビット線対
(BL0 、BBL0 )、(BL1 、BBL1 )、(BL
2 、BBL2 )を切り離す。
In this state, the cell capacitors CA, CB
Is at the point (2) shown in the hysteresis curves of FIGS. (4) The data appearing on the bit line has three sense amplifiers S
/ Ak, the three pairs of sense amplifier region dividing transistors QS are turned off by the signal φt to control the bit line pairs (BL0, BBL0), (BL1,. BBL1), (BL
2, BBL2).

【0092】次いで、各センスアンプ領域12kのビッ
ト線BBL0 、BBL1 、BBL2側に接続されている
ダミーセルに対応するダミーワード線(本例ではDW
L)の電位を立ち上げ、選択ダミーセルから参照電荷を
読み出す。
Next, a dummy word line (DW in this example) corresponding to a dummy cell connected to the bit lines BBL0, BBL1, and BBL2 of each sense amplifier region 12k.
The potential L) is raised, and the reference charge is read from the selected dummy cell.

【0093】ここで、各センスアンプ領域12kにおい
て選択ダミーセルからビット線BBL0 、BBL1 、B
BL2 に読み出される参照電位Vrefkは、全て異なって
おり、それぞれ以下の表2に示す通りである。
Here, in each sense amplifier region 12k, bit lines BBL0, BBL1, B
The reference potentials Vrefk read to BL2 are all different and are as shown in Table 2 below.

【0094】[0094]

【表2】 [Table 2]

【0095】次に、駆動信号SAPDrを“L”レベ
ル、駆動信号/SANDrを“H”レベルにしてセンス
アンプS/Akを駆動して前記3つのセンスアンプS/
Akにより比較増幅する。この結果は、以下の表3に示
すようになる。
Next, the drive signal SAPDr is set at "L" level and the drive signal / SANDr is set at "H" level to drive the sense amplifiers S / Ak to drive the three sense amplifiers S / Ak.
Comparatively amplified by Ak. The results are as shown in Table 3 below.

【0096】[0096]

【表3】 [Table 3]

【0097】即ち、上記表3に示したように、3組のセ
ンスアンプS/Akは、選択セルから読み出されていた
1組の四値データを3組の二値データに変換したことに
なる。
That is, as shown in Table 3, the three sets of sense amplifiers S / Ak convert one set of quaternary data read from the selected cell into three sets of binary data. Become.

【0098】(5) 次に、上記分割された状態の各センス
アンプ領域12kにおいて、カラム選択信号CSLを活
性化(=Vcc)することによってカラム選択ゲートCG
k0、CGk1 をオン状態にして対応するデータ線対DQ
k、/DQkにセンスアンプS/Akのデータを転送す
る。
(5) Next, in each of the divided sense amplifier regions 12k, the column selection signal CSL is activated (= Vcc) to activate the column selection gate CG.
k0 and CGk1 are turned on and the corresponding data line pair DQ
The data of the sense amplifier S / Ak is transferred to k and / DQk.

【0099】この3対のデータ線対DQk、/DQkの
データは、図5(a)に示す3ビット/2ビットデータ
変換回路によって、図5(b)に示す真理値表のよう
に、2ビットの二値データに変換され、2組の入出力デ
ータ線I/O0、/I/O0、I/O1、/I/O1を
通じて外部に出力されることになる。
The data of the three pairs of data lines DQk and / DQk are converted by the 3-bit / 2-bit data conversion circuit shown in FIG. 5A into two-value data as shown in the truth table shown in FIG. Bit data is converted to binary data and output to the outside through two sets of input / output data lines I / O0, / I / O0, I / O1, and / I / O1.

【0100】(6) 次に、再書込み電位供給回路により、
再書込み供給電位線13または13Bを通じてメモリセ
ル領域10のビット線(本例ではBL)にメモリセルへ
の再書き込みのための電位(再書込み電位)VRW0〜
VRW3のいずれかを与える。
(6) Next, by the rewriting potential supply circuit,
A potential (rewrite potential) VRW0 for rewriting the memory cell to the bit line (BL in this example) of the memory cell region 10 through the rewrite supply potential line 13 or 13B.
Give any of VRW3.

【0101】この再書込み電位が供給された時、セルキ
ャパシタCA、CBの分極の状態は、図8乃至図11の
ヒステリシス曲線中に示す点(3) にいる。 (7) 次に、下記の表4を参照しながら、四値データの再
書込み動作を説明する。
When the rewriting potential is supplied, the polarization state of the cell capacitors CA and CB is at the point (3) shown in the hysteresis curves of FIGS. (7) Next, the rewriting operation of the four-level data will be described with reference to Table 4 below.

【0102】表4は、四値データ"0" 、"1/3" 、"2/3"
、"1" に対応する2つのセルキャパシタCA、CBの
合計電荷量、センスアンプ領域S/Akにおける再書込
み電位供給用トランジスタP0〜P2およびN0〜N2
のオン/オフ状態、再書込み電位供給線13に供給され
る再書込み電位VRW0〜VRW3の関係を示す。ここ
で、*印は再書き込み電位の供給に寄与しているトラン
ジスタのオン状態に付している。
Table 4 shows quaternary data "0", "1/3", "2/3".
, "1", the total charge amount of the two cell capacitors CA and CB, the rewrite potential supply transistors P0-P2 and N0-N2 in the sense amplifier region S / Ak.
And the relationship between the rewrite potentials VRW0 to VRW3 supplied to the rewrite potential supply line 13 are shown. Here, the asterisks indicate the ON states of the transistors that contribute to the supply of the rewrite potential.

【0103】[0103]

【表4】 [Table 4]

【0104】(7-1) 合計電荷量Q00(データ"0" )が読
み出された場合を図8のヒステリシス曲線を参照して説
明する。最初は、セルキャパシタCA、CBの分極の状
態は図8のヒステリシス曲線中に示す点(1) に対応して
いる。データ"0" 読み出し後のセンスアンプS/Akに
よる比較増幅によって、各センスアンプ領域12kのビ
ット線BL0 、BL1 、BL2 側が"0" となる。この段
階は、セルキャパシタCA、CBの分極の状態は図8の
ヒステリシス曲線中に示す点(2) に対応している。
(7-1) The case where the total charge amount Q00 (data "0") is read will be described with reference to the hysteresis curve of FIG. Initially, the polarization states of the cell capacitors CA and CB correspond to the point (1) shown in the hysteresis curve of FIG. By the comparison amplification by the sense amplifier S / Ak after reading the data "0", the bit lines BL0, BL1, BL2 of each sense amplifier area 12k become "0". At this stage, the polarization state of the cell capacitors CA and CB corresponds to the point (2) shown in the hysteresis curve of FIG.

【0105】この時点で、カラム選択信号CSLを活性
化し、データ線対(DQ0 、/DQ0 )、(DQ1 、/
DQ1 )、(DQ2 、/DQ2 )に対応してデータ(0,
1),(0,1),(0,1) を出力する。
At this point, the column selection signal CSL is activated, and the data line pairs (DQ0, / DQ0), (DQ1,
DQ1) and (DQ2, / DQ2) corresponding to data (0,
1), (0,1), (0,1) are output.

【0106】この後、図5(a)に示すデータ変換回路
によって2ビットの二値データに変換し、2組の入出力
データ線(I/O0、/I/O0)、(I/O1、/I
/O1)から(0,1),(0,1) をチップ外部に出力する。
Thereafter, the data is converted into 2-bit binary data by the data conversion circuit shown in FIG. 5A, and two sets of input / output data lines (I / O0, / I / O0), (I / O1, / I
/ O1) outputs (0,1) and (0,1) to the outside of the chip.

【0107】この時、各センスアンプ領域12kにおけ
るビット線対(BL0 、BBL0 )、(BL1 、BBL
1 )、(BL2 、BBL2 )は対応して(0,1),(0,1),
(0,1)になっているので、第1〜第4の再書込み電位選
択回路のうちの第1の再書込み電位選択回路(トランジ
スタP0)のみがオンし、再書き込み電位VRW0が上
記トランジスタP0を通じて再書込み供給電位線13に
供給される。
At this time, the bit line pairs (BL0, BBL0), (BL1, BBL) in each sense amplifier region 12k
1), (BL2, BBL2) correspond to (0,1), (0,1),
Since it is (0, 1), only the first rewrite potential selection circuit (transistor P0) of the first to fourth rewrite potential selection circuits is turned on, and the rewrite potential VRW0 becomes the transistor P0. Is supplied to the rewrite supply potential line 13 through

【0108】この再書き込み電位VRW0は0Vで一定
であるので、この状態では、セルキャパシタCA、CB
の分極の状態は、ともに図8のヒステリシス曲線中に示
す点(3) にいる。
Since the rewrite potential VRW0 is constant at 0 V, in this state, the cell capacitors CA and CB
Are both at the point (3) shown in the hysteresis curve of FIG.

【0109】続いて、第1のプレート線PL00の電位
を0Vに下降させ、次いで、後の(7-3) 項でも述べる理
由により、第1のプレート線PL00を一旦Vcc/2に
昇圧する。この間、ビット線にはずっと0Vが供給され
ているので、セルキャパシタCAの電極間にVcc/2が
かかることになる。
Subsequently, the potential of the first plate line PL00 is lowered to 0 V, and then the first plate line PL00 is temporarily boosted to Vcc / 2 for the reason described in the section (7-3). During this time, since 0 V is supplied to the bit line, Vcc / 2 is applied between the electrodes of the cell capacitor CA.

【0110】続いて、第2のプレート線PL01の電位
を0Vに下降させる。この時点で、セルキャパシタC
A、CBの分極の状態は、ともに図8のヒステリシス曲
線中に示す点(4) にいる。
Subsequently, the potential of the second plate line PL01 is lowered to 0V. At this point, the cell capacitor C
The polarization states of A and CB are both at the point (4) shown in the hysteresis curve of FIG.

【0111】この後、第1のプレート線PL00の電位
も0Vに戻す。この段階で、セルキャパシタCA、CB
の分極の状態は図8のヒステリシス曲線中に示す点(1)
に戻る。
After that, the potential of the first plate line PL00 is also returned to 0V. At this stage, the cell capacitors CA, CB
The state of polarization of point (1) shown in the hysteresis curve of FIG.
Return to

【0112】また、前記第1のプレート線PL00とと
もにワード線WL0の電位およびダミーワード線DWL
0の電位を元の0Vに戻し、センスアンプS/Akを非
活性状態にし、プリチャージ・イコライズ回路部11を
オンにし、メモリセル分割用トランジスタQSをオンに
して待機状態に設定する。
In addition to the first plate line PL00, the potential of word line WL0 and dummy word line DWL
The potential of 0 is returned to the original value of 0 V, the sense amplifier S / Ak is deactivated, the precharge / equalize circuit unit 11 is turned on, and the memory cell dividing transistor QS is turned on to set a standby state.

【0113】即ち、図8および後述する図9乃至図11
において、点 (1)は初期状態、点 (2)はプレート線PL
00、PL01が駆動された時の状態、点 (3)は再書き
込み電位が供給された時の状態、点 (4)はプレート線P
L00の電位がVcc/2に上昇し、プレート線PL01
の電位が0Vに下降した時の状態に対応する。
That is, FIG. 8 and FIGS.
, Point (1) is the initial state, point (2) is the plate line PL
00, PL01 are driven, point (3) is the state when the rewrite potential is supplied, and point (4) is the plate line P.
The potential of L00 rises to Vcc / 2 and plate line PL01
Corresponds to the state when the potential of the pixel has dropped to 0V.

【0114】(7-2) 合計電荷量Q10(データ"1/3" )が
読み出された場合を図9のヒステリシス曲線を参照して
説明する。最初は、セルキャパシタCA、CBの分極の
状態は図9のヒステリシス曲線中に示す点(1) に対応し
ている。データ"1/3" 読み出し後のセンスアンプS/A
kによる比較増幅によって、k=0のセンスアンプ領域
120においてはビット線BL0 側が"1" に、k=1、
2のセンスアンプ領域121、122においてはビット
線BL1 、BL2 側が"0" となる。この段階は、セルキ
ャパシタCA、CBの分極の状態は、ともに図9のヒス
テリシス曲線中に示す点(2) に対応している。
(7-2) The case where the total charge amount Q10 (data "1/3") is read will be described with reference to the hysteresis curve of FIG. Initially, the polarization states of the cell capacitors CA and CB correspond to the point (1) shown in the hysteresis curve of FIG. Sense amplifier S / A after reading data "1/3"
By the comparison amplification by k, in the sense amplifier area 120 where k = 0, the bit line BL0 side becomes "1", and k = 1,
In the second sense amplifier regions 121 and 122, the bit lines BL1 and BL2 side become "0". At this stage, the polarization states of the cell capacitors CA and CB both correspond to the point (2) shown in the hysteresis curve of FIG.

【0115】この時点で、カラム選択信号CSLを活性
化し、データ線対(DQ0 、/DQ0 )、(DQ1 、/
DQ1 )、(DQ2 、/DQ2 )に対応してデータ(1,
0),(0,1),(0,1) を出力する。
At this point, the column selection signal CSL is activated, and the data line pairs (DQ0, / DQ0), (DQ1,
DQ1) and (DQ2, / DQ2) corresponding to data (1,
0), (0,1), (0,1) are output.

【0116】この後、図5(a)に示すデータ変換回路
によって2ビットの二値データに変換し、2組の入出力
データ線(I/O0、/I/O0)、(I/O1、/I
/O1)を介して(1,0),(0,1) をチップ外部に出力す
る。
Thereafter, the data is converted into 2-bit binary data by the data conversion circuit shown in FIG. 5A, and two sets of input / output data lines (I / O0, / I / O0), (I / O1, / I
(1, 0) and (0, 1) are output to the outside of the chip via / O1).

【0117】この時、各センスアンプ領域12kにおけ
るビット線対(BL0 、BBL0 )、(BL1 、BBL
1 )、(BL2 、BBL2 )は対応して(1,0),(0,1),
(0,1)になっているので、第1〜第4の再書込み電位選
択回路のうちの第2の再書込み電位選択回路(トランジ
スタN0、P1)のみがオンし、再書き込み電位VRW
1が上記トランジスタN0、P1を通じて再書込み供給
電位線13に供給される。この時、他にトランジスタP
2もオンするが、それに直列に接続されているトランジ
スタN1がオフしているので、再書き込み電位VRW2
が再書込み供給電位線13に供給されることはない。
At this time, the bit line pairs (BL0, BBL0), (BL1, BBL) in each sense amplifier region 12k
1), (BL2, BBL2) correspond to (1,0), (0,1),
Since it is (0, 1), only the second rewriting potential selection circuit (transistors N0 and P1) of the first to fourth rewriting potential selection circuits is turned on, and the rewriting potential VRW
1 is supplied to the rewrite supply potential line 13 through the transistors N0 and P1. At this time, another transistor P
2 also turns on, but since the transistor N1 connected in series with it turns off, the rewrite potential VRW2
Is not supplied to the rewriting supply potential line 13.

【0118】この時点では、セルキャパシタCA、CB
の分極の状態は、ともに図9のヒステリシス曲線中に示
す点(3) にいる。上記再書き込み電位VRW1が供給さ
れている状態で第1のプレート線PL00の電位を下降
させた後に再書き込み電位VRW1を0Vに下降させる
と、セルキャパシタCAにはビット線からプレート線の
方向の分極("1" データ)が再書き込みされる。この段
階では、セルキャパシタCA、CBの分極の状態は、そ
れぞれ対応して図9のヒステリシス曲線中に示す点A1
、B3 にいる。
At this point, the cell capacitors CA, CB
Are both at the point (3) shown in the hysteresis curve of FIG. When the potential of the first plate line PL00 is reduced while the rewrite potential VRW1 is being supplied, the rewrite potential VRW1 is reduced to 0 V, and the polarization in the direction from the bit line to the plate line is applied to the cell capacitor CA. ("1" data) is rewritten. At this stage, the polarization states of the cell capacitors CA and CB correspond to the point A1 shown in the hysteresis curve of FIG.
, At B3.

【0119】一方、上記再書き込み電位VRW1を0V
に下降させた後に第2のプレート線PL01の電位を下
降させると、セルキャパシタCBにはプレート線からビ
ット線方向の分極("0" データ)が再書き込みされる。
但し、後の(7-3) 項で述べる理由により、第1のプレー
ト線PL00を一旦Vcc/2に昇圧する。この状態で
は、セルキャパシタCA、CBの分極の状態は、ともに
図9のヒステリシス曲線中に示す点(4) にいる。
On the other hand, the rewriting potential VRW1 is set to 0V
Then, when the potential of the second plate line PL01 is lowered, the polarization ("0" data) in the direction of the bit line from the plate line is rewritten in the cell capacitor CB.
However, the first plate line PL00 is temporarily boosted to Vcc / 2 for the reason described later in the section (7-3). In this state, the polarization states of the cell capacitors CA and CB are both at the point (4) shown in the hysteresis curve of FIG.

【0120】この後、前記第1のプレート線PL00の
電位、ワード線WL0の電位およびダミーワード線DW
L0の電位を元の0Vに戻し、センスアンプS/Akを
非活性状態にし、プリチャージ・イコライズ回路部11
をオンにし、メモリセル分割用トランジスタQSをオン
にして待機状態に設定する。この段階で、セルキャパシ
タCA、CBの分極の状態は、ともに図9のヒステリシ
ス曲線中に示す点(1)に戻る。
Thereafter, the potential of the first plate line PL00, the potential of the word line WL0 and the dummy word line DW
The potential of L0 is returned to the original 0 V, the sense amplifier S / Ak is deactivated, and the precharge / equalize circuit 11
Is turned on, and the memory cell dividing transistor QS is turned on to set a standby state. At this stage, the polarization states of the cell capacitors CA and CB both return to the point (1) shown in the hysteresis curve of FIG.

【0121】(7-3) 合計電荷量Q01(データ"2/3" )が
読み出された場合を図10のヒステリシス曲線を参照し
て説明する。最初は、セルキャパシタCA、CBの分極
の状態は図10のヒステリシス曲線中に示す点(1) に対
応している。データ"2/3" 読み出し後のセンスアンプS
/Akによる比較増幅によって、k=0、1のセンスア
ンプ領域120、121においてはビット線BL0 、B
L1 側が"1" に、k=2のセンスアンプ領域122にお
いてはビット線BL2 側が"0" となる。この段階は、セ
ルキャパシタCA、CBの分極の状態は、ともに図10
のヒステリシス曲線中に示す点(2) に対応している。
(7-3) The case where the total charge amount Q01 (data "2/3") is read will be described with reference to the hysteresis curve of FIG. Initially, the polarization states of the cell capacitors CA and CB correspond to the point (1) shown in the hysteresis curve of FIG. Sense amplifier S after reading data "2/3"
/ Ak, the bit lines BL0 and B0 in the sense amplifier regions 120 and 121 where k = 0 and k = 1.
The L1 side becomes "1", and the bit line BL2 side becomes "0" in the sense amplifier region 122 where k = 2. At this stage, both the polarization states of the cell capacitors CA and CB are as shown in FIG.
Corresponds to the point (2) shown in the hysteresis curve of FIG.

【0122】この時点で、カラム選択信号CSLを活性
化し、データ線対(DQ0 、/DQ0 )、(DQ1 、/
DQ1 )、(DQ2 、/DQ2 )に対応してデータ(1,
0),(1,0),(0,1) を出力する。
At this point, the column selection signal CSL is activated, and the data line pairs (DQ0, / DQ0), (DQ1,
DQ1) and (DQ2, / DQ2) corresponding to data (1,
0), (1,0), (0,1) are output.

【0123】この後、図5(a)に示すデータ変換回路
によって2ビットの二値データに変換し、2組の入出力
データ線(I/O0、/I/O0)、(I/O1、/I
/O1)を介して(0,1),(1,0) をチップ外部に出力す
る。
Thereafter, the data is converted into 2-bit binary data by the data conversion circuit shown in FIG. 5A, and two sets of input / output data lines (I / O0, / I / O0), (I / O1, / I
(0,1) and (1,0) are output to the outside of the chip via / O1).

【0124】この時、各センスアンプ領域12kにおけ
るビット線対(BL0 、BBL0 )、(BL1 、BBL
1 )、(BL2 、BBL2 )は対応して(1,0),(1,0),
(0,1)になっているので、第1〜第4の再書込み電位選
択回路のうちの第3の再書込み電位選択回路(トランジ
スタN1、P2)のみがオンし、再書き込み電位VRW
2が上記トランジスタN1、P2を通じて再書込み供給
電位線13に供給される。この時、他にトランジスタN
0もオンするが、それに直列に接続されているトランジ
スタP1がオフしているので、再書き込み電位VRW1
が再書込み供給電位線13に供給されることはない。
At this time, bit line pairs (BL0, BBL0), (BL1, BBL) in each sense amplifier region 12k
1), (BL2, BBL2) correspond to (1,0), (1,0),
Since it is (0, 1), only the third rewriting potential selection circuit (transistors N1 and P2) of the first to fourth rewriting potential selection circuits is turned on, and the rewriting potential VRW
2 is supplied to the rewrite supply potential line 13 through the transistors N1 and P2. At this time, another transistor N
0 also turns on, but since the transistor P1 connected in series to it is off, the rewrite potential VRW1
Is not supplied to the rewriting supply potential line 13.

【0125】この時点では、セルキャパシタCA、CB
の分極の状態は、ともに図10のヒステリシス曲線中に
示す点(3) にいる。上記再書き込み電位VRW2が未だ
0Vの時に第1のプレート線PL00の電位を下降させ
ると、セルキャパシタCAにはプレート線からビット線
方向の分極("0" データ)が再書き込みされる。この段
階では、セルキャパシタCA、CBの分極の状態は、そ
れぞれ対応して図10のヒステリシス曲線中に示す点A
3 、B2 にいる。
At this point, the cell capacitors CA, CB
Are both at the point (3) shown in the hysteresis curve of FIG. If the potential of the first plate line PL00 is lowered while the rewrite potential VRW2 is still 0 V, the polarization ("0" data) in the bit line direction from the plate line is rewritten to the cell capacitor CA. At this stage, the polarization states of the cell capacitors CA and CB correspond to the point A shown in the hysteresis curve of FIG.
3, I'm at B2.

【0126】この後、上記再書き込み電位VRW2が供
給されている状態で第2のプレート線PL01の電位を
下降させた後に再書き込み電位VRW2を0Vに下降さ
せると、セルキャパシタCBにはビット線からプレート
線の方向の分極("1" データ)が再書き込みされる。但
し、第1のプレート線PL00を一旦Vcc/2に昇圧し
ておくことにより、セルキャパシタCAにビット線から
プレート線の方向の分極が再書き込みされることを防止
する。この状態では、セルキャパシタCA、CBの分極
の状態は、ともに図10のヒステリシス曲線中に示す点
(4) にいる。
Thereafter, when the potential of the second plate line PL01 is lowered while the rewrite potential VRW2 is supplied, the rewrite potential VRW2 is lowered to 0V. The polarization ("1" data) in the direction of the plate line is rewritten. However, once the first plate line PL00 is stepped up to Vcc / 2, the polarization of the cell capacitor CA in the direction from the bit line to the plate line is prevented from being rewritten. In this state, the polarization states of the cell capacitors CA and CB are both the points shown in the hysteresis curve of FIG.
You are in (4).

【0127】この後、前記第1のプレート線PL00の
電位、ワード線WL0の電位およびダミーワード線DW
L0の電位を元の0Vに戻し、センスアンプS/Akを
非活性状態にし、プリチャージ・イコライズ回路部11
をオンにし、メモリセル分割用トランジスタQSをオン
にして待機状態に設定する。この段階で、セルキャパシ
タCA、CBの分極の状態は、ともに図10のヒステリ
シス曲線中に示す点(1) に戻る。
Thereafter, the potential of the first plate line PL00, the potential of the word line WL0 and the dummy word line DW
The potential of L0 is returned to the original 0 V, the sense amplifier S / Ak is deactivated, and the precharge / equalize circuit 11
Is turned on, and the memory cell dividing transistor QS is turned on to set a standby state. At this stage, the polarization states of the cell capacitors CA and CB both return to the point (1) shown in the hysteresis curve of FIG.

【0128】(7-4) 合計電荷量Q11(データ"1" )が読
み出された場合を図11のヒステリシス曲線を参照して
説明する。最初は、セルキャパシタCA、CBの分極の
状態は図11のヒステリシス曲線中に示す点(1) に対応
している。データ"1" 読み出し後のセンスアンプS/A
kによる比較増幅によって、各センスアンプ領域12k
のビット線BL0 、BL1、BL2 側が"1" となる。こ
の段階は、セルキャパシタCA、CBの分極の状態は、
ともに図11のヒステリシス曲線中に示す点(2) に対応
している。
(7-4) The case where the total charge amount Q11 (data "1") is read will be described with reference to the hysteresis curve of FIG. Initially, the polarization states of the cell capacitors CA and CB correspond to the point (1) shown in the hysteresis curve of FIG. Sense amplifier S / A after reading data "1"
k, each sense amplifier region 12k
Bit line BL0, BL1, BL2 side becomes "1". At this stage, the polarization states of the cell capacitors CA and CB are
Both correspond to the point (2) shown in the hysteresis curve of FIG.

【0129】この時点で、カラム選択信号CSLを活性
化し、データ線対(DQ0 、/DQ0 )、(DQ1 、/
DQ1 )、(DQ2 、/DQ2 )に対応してデータ(1,
0),(1,0),(1,0) を出力する。
At this point, the column selection signal CSL is activated, and the data line pair (DQ0, / DQ0), (DQ1,
DQ1) and (DQ2, / DQ2) corresponding to data (1,
0), (1,0), (1,0) are output.

【0130】この後、図5(a)に示すデータ変換回路
によって2ビットの二値データに変換し、2組の入出力
データ線(I/O0、/I/O0)、(I/O1、/I
/O1)を介して(1,0),(1,0) をチップ外部に出力す
る。
Thereafter, the data is converted into 2-bit binary data by the data conversion circuit shown in FIG. 5A, and two sets of input / output data lines (I / O0, / I / O0), (I / O1, / I
(1, 0) and (1, 0) are output to the outside of the chip via / O1).

【0131】この時、各センスアンプ領域12kにおけ
るビット線対(BL0 、BBL0 )、(BL1 、BBL
1 )、(BL2 、BBL2 )は対応して(1,0),(1,0),
(1,0)になっているので、第1〜第4の再書込み電位選
択回路のうちの第4の再書込み電位選択回路(トランジ
スタN2)のみがオンし、再書き込み電位VRW3が上
記トランジスタN2を通じて再書込み供給電位線13に
供給される。この時、他にトランジスタN0、N1もオ
ンするが、N0に直列に接続されているトランジスタP
1がオフしているので、再書き込み電位VRW1が再書
込み供給電位線13に供給されることはなく、また、N
1に直列に接続されているトランジスタP2がオフして
いるので、再書き込み電位VRW2が再書込み供給電位
線13に供給されることはない。
At this time, the bit line pairs (BL0, BBL0), (BL1, BBL) in each sense amplifier region 12k
1), (BL2, BBL2) correspond to (1,0), (1,0),
Since it is (1, 0), only the fourth rewriting potential selection circuit (transistor N2) of the first to fourth rewriting potential selection circuits is turned on, and the rewriting potential VRW3 is set to the level of the transistor N2. Is supplied to the rewrite supply potential line 13 through At this time, the transistors N0 and N1 are also turned on, but the transistor P connected in series with N0 is also turned on.
1 is off, the rewrite potential VRW1 is not supplied to the rewrite supply potential line 13, and
The rewrite potential VRW2 is not supplied to the rewrite supply potential line 13 because the transistor P2 connected in series to the P1 is off.

【0132】この時点では、セルキャパシタCA、CB
の分極の状態は、ともに図11のヒステリシス曲線中に
示す点(3) にいる。上記再書き込み電位VRW3が供給
されている状態で第1のプレート線PL00の電位を下
降させた後に再書き込み電位VRW3を0Vに下降させ
ると、セルキャパシタCAにはビット線からプレート線
の方向の分極("1" データ)が再書き込みされる。
At this point, the cell capacitors CA, CB
Are both at the point (3) shown in the hysteresis curve of FIG. When the potential of the first plate line PL00 is reduced while the rewrite potential VRW3 is being supplied, the rewrite potential VRW3 is reduced to 0 V, and the polarization in the direction from the bit line to the plate line is applied to the cell capacitor CA. ("1" data) is rewritten.

【0133】この後、上記再書き込み電位VRW3が再
び供給されている状態で第2のプレート線PL01の電
位を下降させた後に再書き込み電位VRW3を0Vに下
降させると、セルキャパシタCBにはビット線からプレ
ート線の方向の分極("1" データ)が再書き込みされ
る。但し、(7-3) 項でも述べたように、第1のプレート
線PL00を一旦Vcc/2に昇圧する。この状態では、
セルキャパシタCA、CBの分極の状態は、ともに図1
1のヒステリシス曲線中に示す点(4) にいる。
Thereafter, when the potential of the second plate line PL01 is lowered while the rewrite potential VRW3 is supplied again, the rewrite potential VRW3 is lowered to 0V. Then, the polarization ("1" data) in the direction of the plate line is rewritten. However, as described in the section (7-3), the first plate line PL00 is temporarily boosted to Vcc / 2. In this state,
The polarization states of the cell capacitors CA and CB are shown in FIG.
It is at point (4) shown in the hysteresis curve of No. 1.

【0134】この後、前記第1のプレート線PL00の
電位、ワード線WL0の電位およびダミーワード線DW
L0の電位を元の0Vに戻し、センスアンプS/Akを
非活性状態にし、プリチャージ・イコライズ回路部11
をオンにし、メモリセル分割用トランジスタQSをオン
にして待機状態に設定する。この段階で、セルキャパシ
タCA、CBの分極の状態は、ともに図11のヒステリ
シス曲線中に示す点(1) に戻る。
Thereafter, the potential of the first plate line PL00, the potential of the word line WL0, and the potential of the dummy word line DW
The potential of L0 is returned to the original 0 V, the sense amplifier S / Ak is deactivated, and the precharge / equalize circuit 11
Is turned on, and the memory cell dividing transistor QS is turned on to set a standby state. At this stage, the polarization states of the cell capacitors CA and CB both return to the point (1) shown in the hysteresis curve of FIG.

【0135】上記実施例の四値FRAMでは、各メモリ
セルにおける2個のセルキャパシタCA、CBの強誘電
体膜の面積を異ならせることにより、セルキャパシタC
A、CB間の"0" データ同士および"1" データ同士が区
別できるようにし、複数個のセンスアンプS/Akを1
回動作させるだけで四値データの読み出しが行えるよう
にしている。
In the four-valued FRAM of the above embodiment, the area of the ferroelectric film of each of the two cell capacitors CA and CB in each memory cell is made different so that the cell capacitor C
"0" data and "1" data between A and CB can be distinguished from each other.
The four-valued data can be read out only by performing the operation multiple times.

【0136】即ち、本発明の多値FRAMは、それぞれ
電極間絶縁膜に強誘電体膜が用いられてなり、それぞれ
の容量値が実質的に異なり、各一端が共通接続された複
数個のキャパシタおよび前記複数個のキャパシタの各一
端側の共通接続ノードに一端が接続された少なくとも1
個のスイッチ素子により構成されるメモリセルが二次元
に配列されて形成されたメモリセルアレイを具備するこ
とを特徴とする。
In other words, the multi-valued FRAM of the present invention uses a ferroelectric film as an inter-electrode insulating film, has substantially different capacitance values, and has a plurality of capacitors each having one end commonly connected. And at least one capacitor having one end connected to a common connection node on one end of each of the plurality of capacitors.
A memory cell array formed by two-dimensionally arranging memory cells constituted by the switch elements.

【0137】このような構成により、各メモリセルにお
ける複数のセルキャパシタ間の"0"データ同士および"1"
データ同士を区別可能な状態で四値以上の多値の分極
量を容易に記憶させ、セルの1回の読み出し動作でその
データの読み出しを行うことが可能になり、高集積化が
可能でビットコストが安く、セルデータの読み出し動作
の高速化を図り得る多値FRAMを実現することができ
る。
With such a configuration, “0” data and “1” between a plurality of cell capacitors in each memory cell are set.
Multi-valued polarization of four or more values can be easily stored in a state where data can be distinguished from each other, and the data can be read out by a single readout operation of the cell. A multi-valued FRAM which is inexpensive and can speed up the cell data reading operation can be realized.

【0138】なお、上記(7-1) 〜(7-4) ではデータの再
書込み動作を説明したが、チップ外部から入力するデー
タを書き込む場合は、以下に述べるように制御すればよ
い。即ち、図6(a)に示す2ビット/3ビットデータ
変換回路にチップ外部から2組の入出力データ線(I/
O0、/I/O0)、(I/O1、/I/O1)を介し
て入力される2ビットの二値データを、図6(b)に示
す真理値表のように、3組の2値データに変換して3組
のデータ線対DQk、/DQkに出力する。
In the above (7-1) to (7-4), the data rewriting operation has been described. However, in the case of writing data input from outside the chip, the following control may be performed. That is, two sets of input / output data lines (I / I /
O0, / I / O0) and 2-bit binary data input via (I / O1, / I / O1) are converted into three sets of binary data as shown in the truth table shown in FIG. The data is converted into value data and output to three data line pairs DQk and / DQk.

【0139】そして、セルデータを読み出した時のセン
スアンプS/Akによる比較増幅時に、分割された状態
の各センスアンプ領域12kにおいてカラム選択信号C
SLを活性化することによってカラム選択ゲートCGを
オン状態にし、データ線対DQk、/DQkから各セン
スアンプ領域12kにおける対応するビット線対(BL
0 、BBL0 )、(BL1 、BBL1 )、(BL2 、B
BL2 )に所望のデータを書き込み、後は前記再書込み
動作と同じ要領でメモリセル領域のビット線BL、BB
Lに四値電位を供給すれば良い。
At the time of comparison and amplification by the sense amplifier S / Ak when reading the cell data, the column selection signal C is applied to each of the divided sense amplifier regions 12k.
By activating SL, the column selection gate CG is turned on, and the corresponding bit line pair (BL) in each sense amplifier region 12k is switched from the data line pair DQk, / DQk.
0, BBL0), (BL1, BBL1), (BL2, B
BL2), and thereafter the bit lines BL and BB in the memory cell area are written in the same manner as in the rewrite operation.
What is necessary is just to supply a quaternary potential to L.

【0140】また、前記実施例では、セルキャパシタC
A、CBの容量比を1:2としたが、セルキャパシタC
A、CBのデータ"0" 同士および"1" 同士の区別がつけ
ばよく、容量比を必ずしも1:2とする必要はない。
In the above embodiment, the cell capacitor C
Although the capacitance ratio of A and CB is 1: 2, the cell capacitor C
A and CB data "0" and "1" may be distinguished from each other, and the capacity ratio does not necessarily have to be 1: 2.

【0141】また、前記実施例では、1個のトランジス
タに2個のセルキャパシタを接続して1個のメモリセル
を構成した場合を述べたが、1個のトランジスタに3個
以上のセルキャパシタを接続して1個のメモリセルを構
成する場合も、前記実施例に準じて実施することができ
る。
In the above embodiment, the case where two memory cells are connected to one transistor to form one memory cell has been described. However, three or more memory cells may be connected to one transistor. The case where one memory cell is formed by connection can also be implemented according to the above-described embodiment.

【0142】なお、本発明の多値FRAMは、前記実施
例に限らず、以下に記載するような一般的な構成を採用
することが可能である。 (1)、センスアンプ領域中で、メモリセルへの再書き
込みのためにそれぞれ異なるn個の電位を供給する電位
発生回路の内で最低の電位を供給するノードとビット線
とは、ゲートが最も低い参照電位を持つセンスアンプの
片側のノードに接続されたPMOSトランジスタを介し
て接続される。
The multi-level FRAM according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may employ a general configuration as described below. (1) In the sense amplifier region, the node supplying the lowest potential and the bit line among the potential generating circuits supplying the different n potentials for rewriting to the memory cell have the most gates. It is connected via a PMOS transistor connected to one node of a sense amplifier having a low reference potential.

【0143】(2)、センスアンプ領域中で、メモリセ
ルへの再書き込みのためにそれぞれ異なるn個の電位を
供給する電位発生回路の内で最高の電位を供給するノー
ドとビット線とは、ゲートが最も高い参照電位を持つセ
ンスアンプの片側のノードに接続されたNMOSトラン
ジスタを介して接続される。
(2) In the sense amplifier region, the node and the bit line that supply the highest potential among the potential generation circuits that supply different n potentials for rewriting to the memory cell are as follows: The gate is connected via an NMOS transistor connected to one node of the sense amplifier having the highest reference potential.

【0144】(3)、センスアンプ領域中で、メモリセ
ルへの再書き込みのためにそれぞれ異なるn個の電位を
供給する電位発生回路の内でx番目(2≦x≦n-1)の電位
を供給するノードとビット線とは、ゲートがx−1番目
の参照電位を持つセンスアンプの片側のノードに接続さ
れたNMOSトランジスタおよびゲートがx番目の参照
電位を持つセンスアンプの片側のノードに接続されたP
MOSトランジスタを介して接続される。
(3) The x-th (2 ≦ x ≦ n−1) potential among the potential generating circuits that supply n different potentials for rewriting to memory cells in the sense amplifier region And the bit line are connected to an NMOS transistor whose gate is connected to one node of the sense amplifier having the (x−1) th reference potential and a gate of which is connected to one node of the sense amplifier having the xth reference potential. Connected P
It is connected via a MOS transistor.

【0145】(4)、x番目の参照電位が入力されてい
るセンスアンプに接続されたPMOSトランジスタは、
x番目の再書き込み用電位発生回路とビット線を接続す
るPMOSトランジスタに隣接し、また、上記x番目の
参照電位が入力されているセンスアンプに接続されたN
MOSトランジスタは、x+1 番目の再書き込み用電位
発生回路とビット線を接続するNMOSトランジスタに
隣接する。
(4) The PMOS transistor connected to the sense amplifier to which the x-th reference potential is input is:
The N-th adjacent to the PMOS transistor connecting the x-th rewrite potential generating circuit and the bit line, and connected to the sense amplifier to which the x-th reference potential is input.
The MOS transistor is adjacent to the NMOS transistor that connects the bit line with the (x + 1) th rewriting potential generation circuit.

【0146】(5)、(n-1) 個のセンスアンプをビット
線の両端に少なくとも1個以上分けて接続する。この
際、(n-1) が偶数の場合は、(n-1) 個のセンスアンプを
ビット線の両端に(n-1)/2 個ずつ接続し、(n-1) が奇数
の場合は、(n-1) 個のセンスアンプをビット線の両端に
n/2 、(n/2)-1 個ずつ接続する。
(5) At least one or more (n-1) sense amplifiers are connected to both ends of the bit line. At this time, if (n-1) is an even number, connect (n-1) sense amplifiers to both ends of the bit line by (n-1) / 2 each, and if (n-1) is an odd number, Has (n-1) sense amplifiers at both ends of the bit line.
Connect n / 2 and (n / 2) -1 each.

【0147】[0147]

【発明の効果】上述したように本発明によれば、1つの
FRAMセルの複数のセルキャパシタ間の"0" データ同
士および"1" データ同士を区別可能な状態で四値以上の
多値の分極量を容易に記憶させ、セルの1回の読み出し
動作でそのデータの読み出しを行うことが可能になり、
高集積化が可能でビットコストが安く、セルデータの読
み出し動作の高速化を図り得る多値強誘電体メモリを実
現することができる。
As described above, according to the present invention, multi-valued data of four or more values can be distinguished between "0" data and "1" data between a plurality of cell capacitors of one FRAM cell. The amount of polarization can be easily stored, and the data can be read by one reading operation of the cell.
A multi-valued ferroelectric memory that can be highly integrated, has low bit cost, and can speed up cell data read operation can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】四値FRAMで用いるFRAMセルの1個分の
一例を示す等価回路図。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing an example of one FRAM cell used in a four-valued FRAM.

【図2】図1のFRAMセルの"0" 読み、"1" 読み動作
を説明するために2つの強誘電体セルキャパシタCA、
CBに対応した電極間電位差と分極量の関係(ヒステリ
シス曲線を表す)を示す特性図。
FIG. 2 shows two ferroelectric cell capacitors CA and FIG. 2 for explaining “0” read and “1” read operations of the FRAM cell of FIG. 1;
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a relationship between a potential difference between electrodes corresponding to CB and a polarization amount (representing a hysteresis curve).

【図3】本発明の第1実施例に係る四値データを記憶可
能な四値FRAMの主要部の概略構成を概略的に示す回
路図。
FIG. 3 is a circuit diagram schematically showing a schematic configuration of a main part of a quaternary FRAM capable of storing quaternary data according to the first embodiment of the present invention.

【図4】図3中の3個のセンスアンプ領域12kのうち
の1個を取り出して具体例を示す回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific example by extracting one of three sense amplifier regions 12k in FIG. 3;

【図5】図3の四値FRAMにおいて3組のデータ線対
DQk、/DQkのデータを二値2ビット形式のI/O
線対データに変換するデータ変換回路の一例を示す回路
図およびその動作を示す真理値表。
FIG. 5 is a diagram showing a binary 2-bit I / O of data of three pairs of data lines DQk and / DQk in the four-valued FRAM of FIG.
1 is a circuit diagram illustrating an example of a data conversion circuit that converts line pair data, and a truth table illustrating the operation thereof.

【図6】図3の四値FRAMにおいて二値2ビット形式
で入力したI/O線対データを3組のデータ線対DQ
k、/DQkのデータに変換するデータ変換回路の一例
を示す回路図およびその動作を示す真理値表。
6 is a diagram showing three pairs of data line pairs DQ and I / O line pairs input in a binary 2-bit format in the four-valued FRAM of FIG. 3;
1 is a circuit diagram illustrating an example of a data conversion circuit that converts data into k and / DQk data, and a truth table illustrating the operation thereof.

【図7】図3の四値FRAMにおける読み出し/再書込
み動作の一例を示すタイミングチャート。
FIG. 7 is a timing chart showing an example of a read / rewrite operation in the four-valued FRAM of FIG.

【図8】図7に示した動作による"0" 読み動作における
ビット線の電位変化と2つのセルキャパシタのヒステリ
シス曲線との関係を説明するために示す特性図。
8 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a potential change of a bit line and a hysteresis curve of two cell capacitors in a “0” read operation by the operation illustrated in FIG. 7;

【図9】図7に示した動作による"1/3" 読み動作におけ
るビット線の電位変化と2つのセルキャパシタのヒステ
リシス曲線との関係を説明するために示す特性図。
9 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a potential change of a bit line and a hysteresis curve of two cell capacitors in a “1/3” read operation by the operation illustrated in FIG. 7;

【図10】図7に示した動作による"2/3" 読み動作にお
けるビット線の電位変化と2つのセルキャパシタのヒス
テリシス曲線との関係を説明するために示す特性図。
FIG. 10 is a characteristic diagram for explaining a relationship between a potential change of a bit line and a hysteresis curve of two cell capacitors in a “2/3” read operation by the operation shown in FIG. 7;

【図11】図7に示した動作による"1" 読み動作におけ
るビット線の電位変化と2つのセルキャパシタのヒステ
リシス曲線との関係を説明するために示す特性図。
FIG. 11 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a potential change of a bit line and a hysteresis curve of two cell capacitors in a “1” read operation by the operation illustrated in FIG. 7;

【図12】従来の二値データ記憶用のFRAMセルの構
成例を示す等価回路図。
FIG. 12 is an equivalent circuit diagram showing a configuration example of a conventional binary data storage FRAM cell.

【図13】図12中のセルキャパシタに対応した"0" 読
みと"1" 読みのヒステリシス曲線。
13 is a hysteresis curve of “0” reading and “1” reading corresponding to the cell capacitor in FIG.

【図14】多値データ記憶用のFRAMセルの従来例を
示す等価回路図。
FIG. 14 is an equivalent circuit diagram showing a conventional example of an FRAM cell for storing multilevel data.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…メモリセル領域、 MC…1トランジスタQ・2キャパシタC型のメモリセ
ル、 MCA…メモリセルアレイ、 BL、BBL…メモリセル領域のビット線対、 WL0、WL1…ワード線、 PL00、PL10…第1のプレート線、 PL01、PL11…第2のプレート線、 11…プリチャージ・イコライズ回路部、 12…センスアンプ領域、 S/Ak…センスアンプ、 BL0 、BBL0 〜BL2 、BBL2 …センスアンプ領
域のビット線対、 DCAk…ダミーセル部、 DWL0、/DWL0…ダミーワード線、 Qd…ダミースイッチ用のNMOSトランジスタ、 Qc…ダミーセル基準電位供給用のNMOSトランジス
タ、 CG(QGk0 、QGk1 )…カラム選択ゲート(NM
OSトランジスタ)、 DQk、/DQk…データ線対、 13、13B…再書込み電位供給線、 130〜133…再書込み電位線。
10: memory cell area, MC: 1 transistor Q, 2 capacitor C type memory cell, MCA: memory cell array, BL, BBL: bit line pair of memory cell area, WL0, WL1 ... word line, PL00, PL10 ... first PL01, PL11: second plate line, 11: precharge / equalize circuit section, 12: sense amplifier area, S / Ak: sense amplifier, BL0, BBL0 to BL2, BBL2: bit line of sense amplifier area DCAk: Dummy cell portion, DWL0, / DWL0: Dummy word line, Qd: NMOS transistor for dummy switch, Qc: NMOS transistor for supplying dummy cell reference potential, CG (QGk0, QGk1): Column select gate (NM)
OS transistor), DQk, / DQk: data line pair, 13, 13B: rewriting potential supply line, 130 to 133: rewriting potential line.

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 それぞれ電極間絶縁膜に強誘電体膜が用
いられてなり、それぞれの容量値が実質的に異なり、各
一端が共通接続された複数個のキャパシタおよび前記複
数個のキャパシタの各一端側の共通接続ノードに一端が
接続された少なくとも1個のスイッチ素子により構成さ
れるメモリセルが二次元に配列されて形成されたメモリ
セルアレイを具備することを特徴とする多値強誘電体メ
モリ。
1. A ferroelectric film is used for an inter-electrode insulating film, the capacitance values of the ferroelectric films are substantially different, and a plurality of capacitors each having one end connected in common and each of the plurality of capacitors are connected. A multi-valued ferroelectric memory, comprising: a memory cell array formed by two-dimensionally arranging memory cells each including at least one switch element having one end connected to a common connection node on one end side. .
【請求項2】 請求項1記載の多値強誘電体メモリにお
いて、 前記複数個のキャパシタは、それぞれ面積が異なる強誘
電体薄膜が電極間絶縁膜に用いられてなることを特徴と
する多値強誘電体メモリ。
2. The multi-valued ferroelectric memory according to claim 1, wherein each of said plurality of capacitors includes a ferroelectric thin film having a different area from each other and used as an inter-electrode insulating film. Ferroelectric memory.
【請求項3】 請求項1または2記載の多値強誘電体メ
モリにおいて、 前記複数個のキャパシタの各他端側のプレート電極はそ
れぞれ独立に駆動可能であることを特徴とする多値強誘
電体メモリ。
3. The multi-valued ferroelectric memory according to claim 1, wherein the plate electrodes on the other ends of the plurality of capacitors can be driven independently of each other. Body memory.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
多値強誘電体メモリにおいて、 前記メモリセルからn値データを読み出す際、前記複数
個のキャパシタの各他端側のプレート電極に接地電位を
印加した状態で前記スイッチ素子をオン状態に駆動した
後、前記プレート電極の電位を昇圧することによって、
前記スイッチ素子の他端側にn値の電荷の形でn値デー
タを読み出すように制御する読み出し制御回路をさらに
具備することを特徴とする多値強誘電体メモリ。
4. The multi-valued ferroelectric memory according to claim 1, wherein at the time of reading n-value data from said memory cell, a plate electrode at each other end of said plurality of capacitors. After driving the switch element to an ON state in a state where a ground potential is applied, by raising the potential of the plate electrode,
A multi-valued ferroelectric memory, further comprising a read control circuit for controlling to read n-value data in the form of n-value charge at the other end of the switch element.
【請求項5】 請求項4記載の多値強誘電体メモリにお
いて、 前記読み出し制御回路は、前記複数個のキャパシタの各
他端側のプレート電極の電位を実質的に同時に昇圧する
ことを特徴とする多値強誘電体メモリ。
5. The multilevel ferroelectric memory according to claim 4, wherein said read control circuit boosts the potentials of the plate electrodes at the other ends of said plurality of capacitors substantially simultaneously. Multi-valued ferroelectric memory.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の
多値強誘電体メモリにおいて、 前記メモリセルアレイの各カラムにおける前記メモリセ
ルのスイッチ素子の他端側のノードに接続された第1の
ビット線と、 前記複数個のキャパシタの各他端側のプレート電極にそ
れぞれ対応して接続されたプレート線と、 前記メモリセルから前記第1のビット線に読み出された
n値データを相異なる複数の参照電位とそれぞれ比較し
て増幅する複数(n-1) 個のセンスアンプを含むセンスア
ンプ領域と、 前記第1のビット線を前記メモリセルに接続されている
メモリセル領域と前記センスアンプ領域とに区分する位
置と複数個のセンスアンプをそれぞれ分割する位置に挿
入されたNMOSトランジスタからなり、それぞれのゲ
ートに印加されるゲート制御信号によりスイッチ制御さ
れることによって前記第1のビット線に対する複数個の
センスアンプの接続切り離しを選択的に行うセンスアン
プ領域分割用スイッチ素子と、 前記メモリセル領域の第1のビット線に接続され、前記
メモリセルからのデータ読み出し開始前には前記第1の
ビット線を接地電位にプリチャージし、前記メモリセル
からのデータ読み出し開始時にはプリチャージを解除す
るプリチャージ回路とをさらに具備することを特徴とす
る多値強誘電体メモリ。
6. The multi-valued ferroelectric memory according to claim 1, wherein said memory cell array includes a column connected to a node on the other end of a switch element of said memory cell in each column of said memory cell array. One bit line, plate lines respectively connected to the plate electrodes on the other end sides of the plurality of capacitors, and n-value data read from the memory cell to the first bit line. A sense amplifier region including a plurality of (n-1) sense amplifiers respectively amplifying by comparing with a plurality of different reference potentials; a memory cell region in which the first bit line is connected to the memory cell; A gate control comprising an NMOS transistor inserted at a position for dividing the sense amplifier region and a position for dividing the plurality of sense amplifiers, and applied to each gate; A sense amplifier area dividing switch element for selectively connecting and disconnecting a plurality of sense amplifiers to and from the first bit line by being switch-controlled by the first bit line; and a first bit line in the memory cell area. And a precharge circuit for precharging the first bit line to a ground potential before starting data reading from the memory cell, and canceling the precharge when starting reading data from the memory cell. Characteristic multi-valued ferroelectric memory.
【請求項7】 請求項6記載の多値強誘電体メモリにお
いて、 前記メモリセルからn値データを読み出す時には、前記
プリチャージ回路によるプリチャージを解除した後、前
記メモリセルに接続されている複数のプレート線に接地
電位を印加した状態で前記スイッチ素子をオン状態に
し、さらに、前記複数のプレート線の電位を電源電位に
昇圧することによって前記メモリセルから信号電荷を前
記第1のビット線に読み出してn値の信号電位を生じさ
せた後、前記(n-1) 個のセンスアンプをそれぞれ起動し
てそれぞれ相異なる複数の参照電位Vrefkと比較増幅す
ることを特徴とする多値強誘電体メモリ。
7. The multi-valued ferroelectric memory according to claim 6, wherein when reading n-value data from said memory cell, a plurality of said plurality of memory cells connected to said memory cell are released after precharge by said precharge circuit is released. The switch element is turned on in a state where a ground potential is applied to the plate lines, and the signal charges from the memory cells are transferred to the first bit lines by raising the potentials of the plurality of plate lines to a power supply potential. The multi-valued ferroelectric material is characterized in that, after reading out to generate an n-valued signal potential, the (n-1) sense amplifiers are activated and compared with a plurality of different reference potentials Vrefk. memory.
【請求項8】 請求項7記載の多値強誘電体メモリにお
いて、 前記第1のビット線に読み出されたn値の信号電位をV
k (但し、0 ≦k ≦(n-1) ,Vk <V(k+1) )とする
と、 前記(n-1) 個のセンスアンプで用いる相異なる参照電位
Vrefk(但し、0 ≦k≦(n-2) 、Vrefk<Vref(k+1))
はVk <Vrefk<V(k+1) であることを特徴とする多値
強誘電体メモリ。
8. The multi-level ferroelectric memory according to claim 7, wherein the n-level signal potential read to said first bit line is V
k (where 0 ≦ k ≦ (n−1), Vk <V (k + 1)), different reference potentials Vrefk (where 0 ≦ k ≦) used in the (n−1) sense amplifiers. (n-2), Vrefk <Vref (k + 1))
Is a multivalued ferroelectric memory, wherein Vk <Vrefk <V (k + 1).
【請求項9】 請求項8記載の多値強誘電体メモリにお
いて、 前記Vrefkは、Vrefk=(Vk + V(k+1) ) /2である
ことを特徴とする多値強誘電体メモリ。
9. The multi-valued ferroelectric memory according to claim 8, wherein Vrefk is Vrefk = (Vk + V (k + 1)) / 2.
【請求項10】 請求項6乃至9のいずれか1項に記載
の多値強誘電体メモリにおいて、 前記メモリセルからn値データを読み出した後の再書込
みに際して、前記(n-1) 個のセンスアンプによる比較増
幅後に、前記第1のビット線に再書き込みのための電位
を発生させ、前記メモリセルに接続されている複数のプ
レート線の電位を接地電位に下降させ、前記メモリセル
のスイッチ素子をオフすることによって複数個のキャパ
シタにおける分極の方向の形でn値のデータをメモリセ
ルに再書き込みすることを特徴とする多値強誘電体メモ
リ。
10. The multi-valued ferroelectric memory according to claim 6, wherein at the time of rewriting after reading n-valued data from said memory cells, said (n-1) After the comparison and amplification by the sense amplifier, a potential for rewriting is generated in the first bit line, and the potentials of a plurality of plate lines connected to the memory cell are lowered to the ground potential. A multi-valued ferroelectric memory characterized in that by turning off the element, n-valued data is rewritten in the memory cell in the form of the polarization direction of the plurality of capacitors.
【請求項11】 請求項10記載の多値強誘電体メモリ
において、 前記プレート線の電位を接地電位に下降させた後に、前
記第1のビット線の電位を下降させることによって前記
キャパシタに第1のビット線からプレート電極に向かう
方向の分極を再書き込みする、または、前記プレート線
の電位を下降させる前後に前記第1のビット線の電位を
接地電位に保つことによって、前記キャパシタにプレー
ト電極から第1のビット線に向かう方向の分極を再書き
込みすることを特徴とする多値強誘電体メモリ。
11. The multi-valued ferroelectric memory according to claim 10, wherein the potential of said plate line is lowered to a ground potential, and then the potential of said first bit line is lowered to provide a first capacitor to said capacitor. By rewriting the polarization in the direction from the bit line to the plate electrode, or by keeping the potential of the first bit line at the ground potential before and after decreasing the potential of the plate line, A multi-valued ferroelectric memory in which polarization in a direction toward a first bit line is rewritten.
【請求項12】 請求項11記載の多値強誘電体メモリ
において、 前記複数のプレート線の電位は互いに他と異なるタイミ
ングで下降されることを特徴とする多値強誘電体メモ
リ。
12. The multi-valued ferroelectric memory according to claim 11, wherein the potentials of said plurality of plate lines are lowered at different timings from each other.
【請求項13】 請求項10乃至12のいずれか1項に
記載の多値強誘電体メモリにおいて、 前記(n-1) 個のセンスアンプを含むセンスアンプ領域
は、前記メモリセルから前記第1のビット線に読み出さ
れたn値の信号電位を前記相異なる参照電位と比較増幅
するとともに、前記メモリセルへの再書込みのための再
書込み電位を供給する相異なるn本の再書込み電位線と
前記メモリセル領域の第1のビット線とを選択的に接続
することを特徴とする多値強誘電体メモリ。
13. The multi-valued ferroelectric memory according to claim 10, wherein a sense amplifier region including said (n-1) sense amplifiers is located between said memory cell and said first memory cell. N different signal potentials which are read and supplied to the bit lines and compared with the different reference potentials, and which supply rewrite potentials for rewriting to the memory cells. And a first bit line in the memory cell region are selectively connected to each other.
【請求項14】 請求項13記載の多値強誘電体メモリ
において、 前記n本の再書込み電位線のうち、前記メモリセルへ再
書込みするn値の信号電位のうちの最低の電位を供給す
るための1本の再書込み電位線は、接地電位で一定であ
り、 残りの(n-1) 本の再書込み電位線は、前記キャパシタに
第1のビット線からプレート電極に向かう方向の分極を
再書き込みする場合に、前記キャパシタに接続されてい
る前記プレート線の電位が接地電位に下降した後に電源
電位から接地電位に下降する再書込みパルスが供給さ
れ、前記セルキャパシタにプレート電極から第1のビッ
ト線に向かう方向の分極を再書き込みする場合には、前
記キャパシタに接続されている前記プレート線の電位が
接地電位に下降する前後で接地電位を保持することを特
徴とする多値強誘電体メモリ。
14. The multi-valued ferroelectric memory according to claim 13, wherein, among the n rewriting potential lines, the lowest potential among n-level signal potentials to be rewritten to the memory cell is supplied. One rewriting potential line is constant at the ground potential, and the remaining (n-1) rewriting potential lines have polarization in the capacitor in the direction from the first bit line to the plate electrode. In the case of rewriting, a rewriting pulse is supplied in which the potential of the plate line connected to the capacitor falls from the power supply potential to the ground potential after the potential of the plate line drops to the ground potential. When rewriting the polarization in the direction toward the bit line, the ground potential is maintained before and after the potential of the plate line connected to the capacitor falls to the ground potential. Multi-level ferroelectric memory.
【請求項15】 請求項14記載の多値強誘電体メモリ
において、 前記プレート電極から第1のビット線に向かう方向の分
極が再書き込みされるキャパシタは、前記キャパシタに
接続されているプレート線の電位が接地電位に下降した
後に前記第1のビット線の電位が電源電位Vccに上昇す
る場合は、前記第1のビット線の電位が上昇する前に前
記プレート線の電位がVa (0<Va <Vcc)だけ上昇
することによって第1のビット線からプレート電極に向
かう方向の分極が発生することが防止されることを特徴
とする多値強誘電体メモリ。
15. The multi-valued ferroelectric memory according to claim 14, wherein the capacitor in which the polarization in the direction from the plate electrode to the first bit line is rewritten is a capacitor of the plate line connected to the capacitor. If the potential of the first bit line rises to the power supply potential Vcc after the potential has fallen to the ground potential, the potential of the plate line must rise to Va (0 <Va) before the potential of the first bit line rises. A multi-valued ferroelectric memory characterized in that by increasing by <Vcc), polarization in a direction from the first bit line to the plate electrode is prevented from occurring.
【請求項16】 請求項15記載の多値強誘電体メモリ
において、 前記Va はVcc/2であることを特徴とする多値強誘電
体メモリ。
16. The multi-valued ferroelectric memory according to claim 15, wherein said Va is Vcc / 2.
【請求項17】 請求項6乃至16のいずれか1項に記
載の多値強誘電体メモリにおいて、 前記第1のビット線と対をなし、前記(n-1) 個のセンス
アンプに接続された第2のビット線と、 前記第2のビット線の前記(n-1) 個のセンスアンプに接
続された各部分にそれぞれ対応して接続された(n-1) 個
の参照電位生成用のダミーセルとをさらに具備し、 前記第2のビット線の前記(n-1) 個のセンスアンプに接
続された各部分にそれぞれ対応して、前記相異なる複数
の参照電位を発生させることを特徴とする多値強誘電体
メモリ。
17. The multi-valued ferroelectric memory according to claim 6, wherein said multi-valued ferroelectric memory is paired with said first bit line and connected to said (n-1) sense amplifiers. A second bit line, and (n-1) reference potential generating circuits respectively connected to the respective portions of the second bit line connected to the (n-1) sense amplifiers. And generating the plurality of different reference potentials respectively corresponding to the respective portions of the second bit line connected to the (n-1) sense amplifiers. Multi-valued ferroelectric memory.
【請求項18】 請求項6乃至17のいずれか1項に記
載の多値強誘電体メモリにおいて、 前記(n-1) 個のセンスアンプによる比較増幅後の二値情
報をm(但し、2(m-1) ≦n≦2m )ビットの二値情報
に変換してチップ外部に出力する第1のデータ変換回路
をさらに具備することを特徴とする多値強誘電体メモ
リ。
18. The multi-valued ferroelectric memory according to claim 6, wherein the binary information after comparison and amplification by said (n-1) sense amplifiers is m (where 2 (m-1) ≦ n ≦ 2 m ) A multi-valued ferroelectric memory, further comprising a first data conversion circuit for converting into binary information of bits and outputting it to the outside of the chip.
【請求項19】 請求項6乃至18のいずれか1項に記
載の多値強誘電体メモリにおいて、 前記チップ外部から入力されたm(但し、2(m-1) ≦n
≦2m )ビットの二値情報を前記(n-1) 個のセンスアン
プに対応して供給するための二値情報に変換する第2の
データ変換回路をさらに具備することを特徴とする多値
強誘電体メモリ。
19. The multivalued ferroelectric memory according to claim 6, wherein m (where 2 (m−1) ≦ n ) is input from outside the chip.
.Ltoreq.2 m ), further comprising a second data conversion circuit for converting binary information of bits into binary information to be supplied corresponding to the (n-1) sense amplifiers. Value ferroelectric memory.
JP10264834A 1998-09-18 1998-09-18 Multiple-value ferroelectric memory Pending JP2000100175A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10264834A JP2000100175A (en) 1998-09-18 1998-09-18 Multiple-value ferroelectric memory

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10264834A JP2000100175A (en) 1998-09-18 1998-09-18 Multiple-value ferroelectric memory

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000100175A true JP2000100175A (en) 2000-04-07

Family

ID=17408864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10264834A Pending JP2000100175A (en) 1998-09-18 1998-09-18 Multiple-value ferroelectric memory

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000100175A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1049256A (en) * 1996-07-31 1998-02-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electronic wiring material processing structure
KR100451763B1 (en) * 2001-11-19 2004-10-08 주식회사 하이닉스반도체 Ferroelectric Random Access Memory Device and method for driving the same
KR100691659B1 (en) * 1999-06-04 2007-03-09 소니 가부시끼 가이샤 Ferroelectric memory and method for accessing same
JP2016122852A (en) * 2010-11-24 2016-07-07 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
JP2018049673A (en) * 2016-09-20 2018-03-29 東芝メモリ株式会社 Semiconductor memory device
US10049720B2 (en) 2016-07-29 2018-08-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Dynamic random access memory (DRAM)
JP2021532607A (en) * 2018-08-13 2021-11-25 ウーシー ペタバイト テクノロジ カンパニー リミテッドWuxi Petabyte Technologies Co., Ltd. 3D ferroelectric memory device

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1049256A (en) * 1996-07-31 1998-02-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electronic wiring material processing structure
KR100691659B1 (en) * 1999-06-04 2007-03-09 소니 가부시끼 가이샤 Ferroelectric memory and method for accessing same
KR100451763B1 (en) * 2001-11-19 2004-10-08 주식회사 하이닉스반도체 Ferroelectric Random Access Memory Device and method for driving the same
JP2016122852A (en) * 2010-11-24 2016-07-07 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
JP2017183741A (en) * 2010-11-24 2017-10-05 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
US9786670B2 (en) 2010-11-24 2017-10-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor memory device
US10049720B2 (en) 2016-07-29 2018-08-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Dynamic random access memory (DRAM)
JP2018049673A (en) * 2016-09-20 2018-03-29 東芝メモリ株式会社 Semiconductor memory device
US9978441B2 (en) 2016-09-20 2018-05-22 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device
JP2021532607A (en) * 2018-08-13 2021-11-25 ウーシー ペタバイト テクノロジ カンパニー リミテッドWuxi Petabyte Technologies Co., Ltd. 3D ferroelectric memory device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7038934B2 (en) Nonvolatile ferroelectric memory device and method for storing multiple bit using the same
US6721200B2 (en) Dummy cell structure for 1T1C FeRAM cell array
US6873536B2 (en) Shared data buffer in FeRAM utilizing word line direction segmentation
US6574135B1 (en) Shared sense amplifier for ferro-electric memory cell
JP3590115B2 (en) Semiconductor memory
KR0170008B1 (en) Ferroelectric memory device
US6707700B2 (en) Nonovolatile ferroelectric memory device and driving method thereof
US7426130B2 (en) Ferroelectric RAM device and driving method
JP3622304B2 (en) Semiconductor memory device
JP3495905B2 (en) Semiconductor storage device
US6775172B2 (en) Nonvolatile ferroelectric memory and method for driving the same
US20200185020A1 (en) Apparatus and method for controlling erasing data in ferroelectric memory cells
JP3110032B2 (en) Ferroelectric memory
JPH10255484A (en) Ferroelectric random access semiconductor memory device and its operating method
JPH10302469A (en) Semiconductor memory device
JP3487753B2 (en) Semiconductor storage device
JP2000113684A (en) Ferro-dielectric material memory
US6236588B1 (en) Nonvolatile ferroelectric random access memory device and a method of reading data thereof
JP2000100175A (en) Multiple-value ferroelectric memory
US6438020B1 (en) Ferroelectric memory device having an internal supply voltage, which is lower than the external supply voltage, supplied to the memory cells
JP3717097B2 (en) Ferroelectric memory
JPH11238387A (en) Ferroelectric memory
JP2000040378A (en) Multilevel ferroelectric memory
US20050146913A1 (en) Zero cancellation scheme to reduce plateline voltage in ferroelectric memory
JP2000243090A (en) Dynamic semiconductor memory