JP2000215676A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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JP2000215676A
JP2000215676A JP11008556A JP855699A JP2000215676A JP 2000215676 A JP2000215676 A JP 2000215676A JP 11008556 A JP11008556 A JP 11008556A JP 855699 A JP855699 A JP 855699A JP 2000215676 A JP2000215676 A JP 2000215676A
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JP
Japan
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electrode
column
plate drive
memory device
column selection
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JP11008556A
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Japanese (ja)
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Tsuguhiko Tanaka
嗣彦 田中
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Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor memory device which can reduce the circuit area. SOLUTION: This semiconductor memory device is provided with a plurality of memory cells MCs arranged in the row and column directions, a plurality of word lines WL extending in the row direction, a plurality of bit lines BL extending in the. column direction, a plurality of bit line bars/BL extending in the column direction, a plurality of column selection plate drive line CD extending in the column direction and an equalizer/precharge circuit 7 and a sense amplifier 8. A plurality of memory cells MC have a capacitance element Cs and a MOS transistor Qc and the capacitance element forms a ferroelecric material film between a first electrode and a second electrode to store and hold a binary information depending on the polarizing condition of the ferro electric material film. A MOS transistor has a first electrode, a second electrode and a gate electrode, connects the first electrode to the first electrode of capacitance element, connects the gate electrode to the corresponding word line, connects the one second electrode of a plurality of MOS transistors to the corresponding bit line and one second electrode among a plurality of MOS transistors to the corresponding bit line bar.

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】1回のアクセス動作におい
て、1つのメモリセルのプレート電極のみを駆動する強
誘電体メモリ装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a ferroelectric memory device that drives only a plate electrode of one memory cell in one access operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】強誘電体を用いた半導体記憶装置(以
下、強誘電体メモリ装置と記す)は、強誘電体の分極方
向でデータの記憶を行う不揮発メモリである。この種の
強誘電体膜を用いた不揮発性半導体記憶装置の一従来例
として図7に示すものがある。
2. Description of the Related Art A semiconductor memory device using a ferroelectric (hereinafter, referred to as a ferroelectric memory device) is a nonvolatile memory that stores data in a polarization direction of a ferroelectric. FIG. 7 shows a conventional example of a nonvolatile semiconductor memory device using such a ferroelectric film.

【0003】図7に示す強誘電体メモリ装置は、強誘電
体膜を相対向する2つの電極で挟んで形成された容量素
子Cs、容量素子Csの一方の電極と、トランジスタQ
cのソース電極およびドレイン電極のうちの一方とが接
続されたメモリセルMCを備えている。複数のメモリセ
ルMCは、行方向および列方向に配置されている。
The ferroelectric memory device shown in FIG. 7 has a capacitor Cs formed by sandwiching a ferroelectric film between two opposing electrodes, one electrode of the capacitor Cs, and a transistor Q.
and a memory cell MC connected to one of the source electrode and the drain electrode c. The plurality of memory cells MC are arranged in a row direction and a column direction.

【0004】複数のワード線WL0〜WL2m+1は、行方
向の複数のメモリセルMCに対応して設けられ、対応す
る行のメモリセルMCのトランジスタQcのゲート電極
と接続されている。複数のワード線WL0〜WL2m+1
レベルが選択レベルのとき、選択レベルのワード線に接
続されているメモリセルMCが選択状態となる。
A plurality of word lines WL 0 to WL 2m + 1 are provided corresponding to a plurality of memory cells MC in a row direction, and are connected to gate electrodes of transistors Qc of memory cells MC in a corresponding row. When the level of the plurality of word lines WL 0 to WL 2m + 1 is the selected level, the memory cell MC connected to the selected level word line is in the selected state.

【0005】複数のビット線BL0〜BLnおよび複数の
ビット線バー/BL0〜/BLnは、複数のメモリセルM
Cの列に対応して設けられ、対応するメモリセルのMO
SトランジスタQcのソース電極およびドレイン電極の
うちの他方と接続される。
A plurality of bit lines BL 0 to BL n and a plurality of bit lines / BL 0 to / BL n are connected to a plurality of memory cells M
C is provided corresponding to the column of C, and the MO of the corresponding memory cell is
Connected to the other of the source electrode and drain electrode of S transistor Qc.

【0006】複数のプレート線PL0〜PLmは、複数の
メモリセルMCの2行に1本の割合で設けられ、2行の
メモリセルMCの容量素子Csの他方の電極(以下、プ
レート電極と記す)と接続される。
A plurality of plate lines PL 0 to PL m are provided at a ratio of one in two rows of a plurality of memory cells MC, and the other electrode (hereinafter, plate electrode) of the capacitive element Cs of the two rows of memory cells MC is provided. Is written).

【0007】複数のMOSトランジスタT0〜T
2m+1は、複数のワード線WL0〜WL2m+1と対応して設
けられ、複数のMOSトランジスタT0〜T2m+1のゲー
ト電極は対応するワード線に接続され、複数のMOSト
ランジスタT0〜T2m+1のソース電極は、対応するプレ
ート線に接続され、複数のMOSトランジスタT0〜T
2m+1のドレイン電極はドライブ線DLに接続される。
A plurality of MOS transistors T 0 -T
2m + 1 are provided corresponding to a plurality of word lines WL 0 to WL 2m + 1, the plurality of MOS transistors T 0 through T 2m + 1 of the gate electrode is connected to a corresponding word line, a plurality of MOS transistors The source electrodes of T 0 to T 2m + 1 are connected to corresponding plate lines, and a plurality of MOS transistors T 0 to T 2
The 2m + 1 drain electrode is connected to the drive line DL.

【0008】プレート駆動信号生成回路1は、ドライブ
線DLにプレート駆動信号を供給する。
The plate drive signal generation circuit 1 supplies a plate drive signal to the drive line DL.

【0009】図7に示す強誘電体メモリ装置の読出し動
作を、図8を用いて説明する。
The read operation of the ferroelectric memory device shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG.

【0010】図8は、図7に示す強誘電体メモリ装置の
タイミングチャートを示す図である。
FIG. 8 is a timing chart of the ferroelectric memory device shown in FIG.

【0011】ワード線(たとえばWL0)が選択レベル
(ハイレベル)に立ち上る前のスタンバイ状態におい
て、ビット線BL0〜BLn、ビット線バー/BL0〜/
BLn、およびドライブ線DLは接地電位レベルとなっ
ている。ワード線WL0がハイレベルになると、このワ
ード線WL0と接続するメモリセルMCは選択状態とな
り、またトランジスタT0が導通状態となってプレート
線PL0にドライブ線DLが接続される。
In a standby state before a word line (for example, WL 0 ) rises to a selected level (high level), bit lines BL 0 to BL n and bit lines / BL 0 to / BL.
BL n and drive line DL are at the ground potential level. When the word line WL 0 goes high, the memory cell MC connected to the word line WL 0 is in the selected state, and the transistor T 0 is turned on, so that the drive line DL is connected to the plate line PL 0 .

【0012】次に、プレート駆動信号がプレート駆動電
圧Vp1になり、プレート線PL0に電圧Vp1が供給
される。この結果、これらメモリセルMCの記憶情報が
ビット線BL0〜BLnに読出される。ビット線BL0
BLnと対をなすビット線バー/BL0〜/BLnには、
リファレンスセル(図示せず)が選択接続されることに
より、基準電圧レベルが発生する。この基準電圧は、メ
モリセルMCの記憶情報”1”および”0”により発生
するビット線電位のちようど中間の電位に設定されてい
る。これは、リファレンスセルのキャパシタサイズを調
整することによって実現できる。
[0012] Next, the plate driving signal becomes plate drive voltage Vp1, the voltage Vp1 is supplied to the plate line PL 0. As a result, information stored in these memory cells MC is read onto bit line BL 0 to BL n. Bit lines BL 0-
The BL n and the bit line paired bar / BL 0 ~ / BL n,
When a reference cell (not shown) is selectively connected, a reference voltage level is generated. This reference voltage is set to an intermediate potential just after the bit line potential generated by the stored information “1” and “0” of the memory cell MC. This can be realized by adjusting the capacitor size of the reference cell.

【0013】これらの対をなすビット線BL0〜BLn
ビット線バー/BL0〜/BLnとの間の差電圧を増幅す
ることにより、選択状態のメモリセルの記憶情報を外部
へ読出すことができる。この後、プレート駆動信号が接
地電位になり、プレート線PL0の電位も接地電位にな
ることにより、選択状態のメモリセルに記憶情報が再度
書き込まれる。
By amplifying the difference voltage between the paired bit lines BL 0 to BL n and bit lines / BL 0 to / BL n , the storage information of the selected memory cell is read out. Can be put out. Thereafter, the plate driving signal becomes the ground potential, by also to the ground potential the potential of the plate line PL 0, the stored information is written again to the memory cells in the selected state.

【0014】強誘電体メモリ装置においては、メモリセ
ルMCの容量素子Csの強誘電体膜に正負の誘発分極を
与えて情報を記憶し、その誘発分極の状態を検知して記
憶情報を読出すため、前述の例のようにプレート線に所
定の電位Vp1を供給する必要があり、しかも、その容
量素子Csは強誘電体により形成されているので、その
容量値は通常のDRAMに比べて大きくなる。また、プ
レート線には、一般に強誘電体との整合性からAu、P
t、Ruなどの貴金属が用いられる。これらの貴金属
は、加工性の問題から膜厚を厚くすることが難しく、ま
た、配線幅を広げることは微細化による高密度化の観点
から不利である。したがって、その配線抵抗を低くする
ことが困難である。このため、プレート線の時定数が大
きくなり、このプレート線駆動のための時間が長くな
り、従来の強誘電体メモリ装置は高速で動作することが
困難であった。
In the ferroelectric memory device, positive and negative induced polarization is applied to the ferroelectric film of the capacitance element Cs of the memory cell MC to store information, and the state of the induced polarization is detected to read the stored information. Therefore, it is necessary to supply a predetermined potential Vp1 to the plate line as in the above-described example, and since the capacitance element Cs is formed of a ferroelectric material, the capacitance value is larger than that of a normal DRAM. Become. In addition, Au, P
Noble metals such as t and Ru are used. It is difficult to increase the film thickness of these precious metals due to the problem of workability, and widening the wiring width is disadvantageous from the viewpoint of high density by miniaturization. Therefore, it is difficult to reduce the wiring resistance. For this reason, the time constant of the plate line becomes large, the time for driving the plate line becomes long, and it has been difficult for the conventional ferroelectric memory device to operate at high speed.

【0015】また、プレート線で充放電が行なわれるた
め、消費電力も増大する。
Further, since charging and discharging are performed in the plate line, power consumption also increases.

【0016】上述したように、従来の強誘電体メモリ装
置は、アクセスごとにプレート線を所定の電位で駆動す
る構成となっているので、プレート線を駆動するための
時間が長く、高速動作が困難なうえ、プレート線の充放
電により消費電力が増大するという問題点があった。
As described above, the conventional ferroelectric memory device has a structure in which the plate line is driven at a predetermined potential for each access, so that the time required to drive the plate line is long and high-speed operation is possible. In addition, there is a problem that power consumption increases due to difficulty in charging and discharging the plate line.

【0017】プレート線の駆動に要する時間および消費
電力を低減する方法として、我々は特願平10−371
52号に、1回のアクセス動作において、1つのメモリ
セルのプレート電極のみを駆動する方式を示した。
As a method for reducing the time required for driving the plate line and the power consumption, we have disclosed in Japanese Patent Application No. 10-371.
No. 52 shows a method of driving only the plate electrode of one memory cell in one access operation.

【0018】以下に、特願平10−37152号に示し
た強誘電体メモリ装置を図9および図10を用いて説明
する。
The ferroelectric memory device disclosed in Japanese Patent Application No. 10-37152 will be described below with reference to FIGS.

【0019】図9は、特願平10−37152号に示し
た強誘電体メモリ装置を示す回路図であり、図10は図
9に示す強誘電体メモリ装置のタイミングチャートを示
す図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a ferroelectric memory device shown in Japanese Patent Application No. 10-37152, and FIG. 10 is a diagram showing a timing chart of the ferroelectric memory device shown in FIG.

【0020】図9に示す強誘電体メモリ装置は、行方向
および列方向に配置された複数のメモリセルMCを備え
ている。メモリセルMCは、強誘電体膜を相対向する2
つの電極で挟んで形成された容量素子Csと、ソース電
極およびドレイン電極のうちの一方を容量素子Csの一
方の電極と接続するトランジスタQaと、ソース電極お
よびドレイン電極のうちの一方を容量素子Csの他方の
電極(以下、プレート電極と記す)と接続するトランジ
スタQdとを有している。
The ferroelectric memory device shown in FIG. 9 includes a plurality of memory cells MC arranged in a row direction and a column direction. The memory cell MC includes two ferroelectric films opposed to each other.
A capacitor Cs formed between two electrodes, a transistor Qa connecting one of a source electrode and a drain electrode to one electrode of the capacitor Cs, and a capacitor Qs connecting one of the source electrode and the drain electrode to the capacitor Cs And a transistor Qd connected to the other electrode (hereinafter, referred to as a plate electrode).

【0021】複数のワード線WL0、WL1、…は、複数
のメモリセルの行と対応して設けられ、対応する行のメ
モリセルのトランジスタQaおよびトランジスタQdの
ゲート電極と接続される。
A plurality of word lines WL 0 , WL 1 ,... Are provided corresponding to a plurality of memory cell rows, and are connected to the gate electrodes of transistors Qa and Qd of the memory cells in the corresponding row.

【0022】複数のビット線BL0、BL1、…およびビ
ット線バー/BL0、/BL1、…は、複数のメモリセル
MCの列に対応して設けられ、対応する列のメモリセル
のトランジスタQaのソース電極およびドレイン電極の
うちの他方と接続される。
A plurality of bit lines BL 0 , BL 1 ,... And bit lines / BL 0 , / BL 1 ,... Are provided corresponding to the columns of the plurality of memory cells MC. Connected to the other of the source electrode and the drain electrode of transistor Qa.

【0023】それぞれの列において、メモリセルのトラ
ンジスタQdのソース電極およびドレイン電極のうちの
他方がカラム選択プレート駆動線CD0、CD1、…に接
続される。ここで、第i行第j列のメモリセルにおい
て、容量素子Csのプレート電極ノードをPL(i,
j)とする。
In each column, the other of the source electrode and the drain electrode of transistor Qd of the memory cell is connected to column selection plate drive lines CD 0 , CD 1 ,. Here, in the memory cell in the ith row and the jth column, the plate electrode node of the capacitive element Cs is set to PL (i,
j).

【0024】図9に示す強誘電体メモリ装置は、さら
に、外部から入力される(或いは内部にて発生された)
アドレス信号を受けるアドレスバッファ2と、アドレス
バッファ2からの出力信号を入力するロウデコーダ3お
よびカラムデコーダ4と、ロウデコーダ3から出力され
るアドレスデコード信号を入力とし、ワード線WL0
WL1、…を駆動するワード線駆動回路5と、カラムデ
コーダ4から出力されるカラムアドレスデコード信号を
入力とし、カラム選択プレート駆動線CD0、CD1、…
を駆動するカラム選択プレート駆動回路6とを備えてい
る。
The ferroelectric memory device shown in FIG. 9 is further input from the outside (or generated internally).
An address buffer 2 for receiving an address signal, a row decoder 3 and a column decoder 4 for inputting an output signal from the address buffer 2, and an address decode signal output from the row decoder 3 are input to the word lines WL 0 ,
A word line drive circuit 5 for driving WL 1 ,... And a column address decode signal output from the column decoder 4 are input, and column select plate drive lines CD 0 , CD 1 ,.
And a column selection plate drive circuit 6 for driving the same.

【0025】なお、前記カラム選択プレート駆動線CD
0,CD1・・・はポリシリコン配線あるいは通常の金属配
線(アルミ配線等)により形成される。
The column selection plate drive line CD
0 , CD 1 ... Are formed by polysilicon wiring or ordinary metal wiring (aluminum wiring or the like).

【0026】図9に示す強誘電体メモリ装置の動作を図
10を用いて説明する。
The operation of the ferroelectric memory device shown in FIG. 9 will be described with reference to FIG.

【0027】図10は、図9に示す強誘電体メモリ装置
のタイミングチャートを示す図である。
FIG. 10 is a timing chart of the ferroelectric memory device shown in FIG.

【0028】ワード線か選択レベルに立上る前のスタン
バイ状態において、ビット線BL0、BL1、…およびビ
ット線バー/BL0、/BL1…と、カラム選択プレート
駆動線CD0、CD1、…との信号は接地電位レベルとな
っている。外部アドレス信号に応答して、所定のワード
線(たとえばWLi)が選択レベルになると、このワー
ド線WLiと接続するメモリセルMCのトランジスタQ
aか導通状態となり、容量素子Csの一方の電極はビッ
ト線あるいはビット線バーと同じ接地電位レベルとな
る。
In the standby state before the word line rises to the selection level, the bit lines BL 0 , BL 1 ,... And the bit lines / BL 0 , / BL 1, and the column selection plate drive lines CD 0 , CD 1. ,... Are at the ground potential level. When a predetermined word line (for example, WL i ) attains a selected level in response to an external address signal, transistor Q of memory cell MC connected to this word line WL i
a becomes conductive, and one electrode of the capacitive element Cs is at the same ground potential level as the bit line or the bit line bar.

【0029】また、このワード線WLiと接続するトラ
ンジスタQdも導通し、対応するカラム選択プレート駆
動線CD0、CD1、…の信号がプレート電極PL(i,
0)、PL(i,1)、…にそれぞれ供給される。
Further, and also conducts transistor Qd to be connected to the word line WL i, corresponding column selection plate driving lines CD 0, CD 1, ... signals of the plate electrode PL (i,
0), PL (i, 1),...

【0030】さらに、外部カラムアドレス入力により所
定のカラム選択プレート駆動信号(たとえばCDj)が
選択レベルになると、プレート電極PL(i,j)のみ
がハイレベルVp1となり、残りのプレート電極は接地
電位レベルのままである。
Further, when a predetermined column selection plate drive signal (for example, CD j ) is brought to a selection level by an external column address input, only the plate electrode PL (i, j) is at the high level Vp1, and the remaining plate electrodes are at the ground potential. Remains at the level.

【0031】この結果、第i行第j列目のメモリセルM
Cの記憶情報のみがビット線BLjに読出される。すな
わち、トランジスタQaがオン状態でビット線バー/B
jとプレート線PLとの間に負方向の電界−Emax
が印加されることにより、図6のヒステリシス特性にお
いてc点に保持された”1”データからは、Pmax+
Prと対応する電荷をビット線バー/BLjに読出すこ
とができ、a点に保持された”0”データからは、Pm
ax−Prと対応する電荷を読出すことができる。
As a result, the memory cell M in the i-th row and the j-th column
Only information stored in C is read to the bit line BL j. That is, when the transistor Qa is on, the bit line / B
Negative direction of the electric field -Emax between L j and the plate line PL
Is applied, from the “1” data held at the point c in the hysteresis characteristic of FIG. 6, Pmax +
The corresponding charge and Pr can be read on the bit line bar / BL j, held in a point "0" from the data, Pm
The electric charge corresponding to ax-Pr can be read.

【0032】このビット線BLjと対をなすビット線バ
ー/BLjのレベルは、リファレンスセル(図示せず)
が選択されることにより、基準電圧レベルとなる。これ
らの対をなすビット線BLjとビット線バー/BLjとの
間の差電位をセンス(増幅)することにより、選択状態
のメモリセルの記憶情報を外部へ読出すことができる。
The level of the bit line bar / BL j forming the bit lines BL j and pair reference cell (not shown)
Is set to the reference voltage level. The potential difference between the bit lines BL j and the bit line bar / BL j forming these pairs by sensing (amplification) can be read out information stored in the memory cells in the selected state to the outside.

【0033】なお、選択されない(第j列以外の)メモ
リセルMCに対しては、ビット線BLjとビット線バー
/BLjとの間の差電位は生じないので、情報はセンス
(増幅)されず外部へ読出されない。すなわち、第i行
第j列目の単一メモリセルMCの記憶情報のみがセンス
される。
It should be noted, not selected for the (j-th non-column) memory cell MC, and does not occur potential difference between the bit lines BL j and the bit line bar / BL j, information can sense (amplification) It is not read outside. That is, only the storage information of the single memory cell MC in the i-th row and the j-th column is sensed.

【0034】この後、カラム選択プレート駆動線CDj
の信号が接地電位に戻ることにより、プレート線PL
(i,j)の電圧が接地電位になり、選択状態のメモリ
セルに記憶情報が再度書き込まれる。なお、ここでは1
回のカラム選択プレート駆動信号パルスにより読出しと
再書込みが完了するが、ワード線が選択レベルにある間
に、1つのカラム選択プレート駆動信号パルスにより読
出しが行われ、2つ目のカラム選択プレート駆動信号パ
ルスにより確実に再書込みが行われるようにすることも
できる。ここでの再書込みとは、上述した読出しにおい
てc点の状態がa点の状態に移行し、c点のデータに対
して破壊した読出しとなるので、強誘電体膜に正方向の
電界Emaxを印加して、再度c点の状態に戻す動作で
ある。
Thereafter, the column selection plate drive line CD j
Return to the ground potential, the plate line PL
The voltage of (i, j) becomes the ground potential, and the stored information is written again to the selected memory cell. Here, 1
Reading and rewriting are completed by two column selection plate driving signal pulses, but reading is performed by one column selection plate driving signal pulse while the word line is at the selection level, and the second column selection plate driving is performed. Rewriting can be reliably performed by a signal pulse. Here, the rewriting means that the state at the point c changes to the state at the point a in the above-mentioned reading, and the data at the point c is destroyed. This is the operation of applying the voltage and returning the state to the point c again.

【0035】これらの場合、選択されない第i行以外の
メモリセルMCについては、トランジスタQaにより容
量素子Csがビット線から切り離されているので、プレ
ート線PLに電圧Vp1が印加されるか否かの如何にか
かわらず、容量素子Csの電極間の電圧に変化はないの
で、分極惰報は破壊されない。また、選択されるワード
線WLiに接続され、カラム選択プレート駆動線CDj
信号が非選択レベルのメモリセルMCに関しては、セン
ス動作が行われないので、分極情報が破壊されることは
ない。
In these cases, since the capacitive element Cs is disconnected from the bit line by the transistor Qa for the memory cell MC other than the i-th row that is not selected, it is determined whether the voltage Vp1 is applied to the plate line PL. Regardless of the voltage, there is no change in the voltage between the electrodes of the capacitive element Cs, so that the polarization coast information is not destroyed. Further, connected to the word line WL i to be selected, the signal of the column selection plate driving lines CD j is respect to the non-selection level memory cell MC, and the sense operation is not performed, there is no possibility that the polarization information is destroyed .

【0036】図9に示す強誘電体メモリ装置によれば、
1回のアクセス動作において、カラム選択プレート駆動
回路は単一メモリセルMCのプレート電極PL(i,
j)のみを駆動するだけでよく、その容量値および抵抗
値が小さいため、プレート電極を駆動するのに要する時
間が短くなり、高速動作および低消費電力化が実現でき
る。また、単一メモリセルMCの記憶惰報のみがセンス
されるため、センス動作における消費電流も大幅に削減
される。
According to the ferroelectric memory device shown in FIG.
In one access operation, the column selection plate drive circuit operates the plate electrode PL (i, i) of the single memory cell MC.
Only j) needs to be driven, and since the capacitance value and the resistance value are small, the time required to drive the plate electrode is shortened, and high-speed operation and low power consumption can be realized. Further, since only the storage information of the single memory cell MC is sensed, the current consumption in the sensing operation is greatly reduced.

【0037】[0037]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た強誘電体メモリ装置では、1つのメモリセルが2つの
トランジスタと1つの強誘電体容量素子で構成されるた
め、1つのトランジスタと1つの強誘電体容量素子から
構成されるメモリセルと比較すると、上述した強誘電体
メモリ装置の回路面積が大きくなるという問題があっ
た。
However, in the above-mentioned ferroelectric memory device, one memory cell is composed of two transistors and one ferroelectric capacitor, so that one transistor and one ferroelectric There is a problem that the circuit area of the above-described ferroelectric memory device is larger than that of a memory cell including a body capacitance element.

【0038】本発明は、上記問題に鑑み、回路面積が小
さくなる半導体記憶装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having a small circuit area in view of the above problems.

【0039】[0039]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、行方向および列方向に配置された複数のメモリセ
ル、前記行方向に延びる複数のワード線、前記列方向に
延びる複数のビット線、前記列方向に延びる複数のビッ
ト線バー、前記列方向に延びる複数のカラム選択プレー
ト駆動線、イコライズ/プリチャージ回路、およびセン
スアンプを備えた半導体記憶装置であって、前記複数の
メモリセルのそれぞれは、容量素子とトランジスタを有
し、前記容量素子は、第1電極と前記第1電極に対向す
る第2電極との間に強誘電体膜を挟んで形成され、前記
強誘電体膜の分極状態により2値情報を記憶・保持し、
前記トランジスタは、第1電極、第2電極、ゲート電極
を有し、前記第1電極が前記容量素子の第1電極に接続
され、前記ゲート電極が、対応するワード線に接続さ
れ、前記複数のトランジスタのうちの1つの第2電極
が、対応するビット線と接続され、前記複数のトランジ
スタのうちの1つとは異なる別のあるトランジスタの第
2電極が、対応するビット線バーと接続され、前記セン
スアンプが、前記対応するビット線と前記対応するビッ
ト線バーとの間の電圧差を増幅し、前記イコライズ/プ
リチャージ回路は、前記対応するビット線と前記対応す
るビット線バーとの電圧をプリチャージおよびイコライ
ズし、前記複数のカラム選択プレート駆動線の1つが、
前記複数の容量素子のうちの1つの第2電極と接続さ
れ、そのことにより上記目的が達成される。
A semiconductor memory device according to the present invention comprises a plurality of memory cells arranged in a row direction and a column direction, a plurality of word lines extending in the row direction, and a plurality of bit lines extending in the column direction. A plurality of bit line bars extending in the column direction, a plurality of column selection plate drive lines extending in the column direction, an equalize / precharge circuit, and a sense amplifier. Each has a capacitor and a transistor, and the capacitor is formed with a ferroelectric film interposed between a first electrode and a second electrode opposed to the first electrode. Stores and retains binary information depending on the polarization state,
The transistor has a first electrode, a second electrode, and a gate electrode, the first electrode is connected to a first electrode of the capacitor, the gate electrode is connected to a corresponding word line, A second electrode of one of the transistors is connected to a corresponding bit line; a second electrode of another transistor different from one of the plurality of transistors is connected to a corresponding bit line bar; A sense amplifier amplifies a voltage difference between the corresponding bit line and the corresponding bit line bar, and the equalize / precharge circuit determines a voltage between the corresponding bit line and the corresponding bit line bar. Precharge and equalize, and one of the plurality of column selection plate drive lines is
The first electrode is connected to one of the plurality of capacitance elements, thereby achieving the above object.

【0040】前記半導体記憶装置は、プレート駆動信号
生成回路をさらに備え、前記プレート駆動信号生成回路
が、列アドレス信号のデコード信号に基づいて生成され
る出力信号により前記複数のカラム選択プレート駆動線
を制御し、前記出力信号が伝播されたカラム選択プレー
ト駆動線が、選択状態となり、前記出力信号が伝播され
ないカラム選択プレート駆動線が、フローティング状態
(非選択状態)となってもよい。
The semiconductor memory device further includes a plate drive signal generation circuit, and the plate drive signal generation circuit connects the plurality of column selection plate drive lines with an output signal generated based on a decode signal of a column address signal. The column selection plate drive line to which the output signal is controlled and propagated may be in a selected state, and the column selection plate drive line to which the output signal is not propagated may be in a floating state (non-selected state).

【0041】前記プレート駆動信号生成回路が、メイン
線と、前記複数のカラム選択プレート駆動線に接続され
る複数のスイッチ手段を有し、前記列アドレス信号のデ
コード信号により、前記複数のスイッチ手段の少なくと
も1つが選択的に活性化されてもよい。
The plate drive signal generation circuit has a main line and a plurality of switch means connected to the plurality of column selection plate drive lines, and the plurality of switch means are provided by a decode signal of the column address signal. At least one may be selectively activated.

【0042】前記複数のスイッチ手段のそれぞれが、N
チャネルトランジスタおよびPチヤネルトランジスタと
を並列に接続して成るトランスファゲートであってもよ
い。
Each of the plurality of switch means is N
It may be a transfer gate formed by connecting a channel transistor and a P-channel transistor in parallel.

【0043】前記カラム選択プレート駆動線は、列アド
レス信号のデコード信号に基づいて生成されるカラム選
択信号と、プレート駆動信号生成部が生成する出力信号
との論理積により選択され、前記カラム選択プレート駆
動線は、前記カラム選択信号および前記プレート駆動信
号生成部が生成する出力信号が共に活性化された場合に
のみハイレベルとなり、それ以外の状態ではロウレベル
となってもよい。
The column selection plate drive line is selected by a logical product of a column selection signal generated based on a decode signal of a column address signal and an output signal generated by a plate drive signal generation unit. The drive line may be at a high level only when both the column selection signal and the output signal generated by the plate drive signal generation unit are activated, and may be at a low level in other states.

【0044】前記センスアンプは、選択されるカラム選
択プレート駆動線に対応して、択一的に動作状態なって
もよい。
[0044] The sense amplifier may be alternatively operated in accordance with a selected column selection plate drive line.

【0045】[0045]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0046】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施形態における強誘電体メモリ装置を示す回路図
である。図2は、図1に示す強誘電体メモリ装置のタイ
ミングチャートを示す図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a circuit diagram showing a ferroelectric memory device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a timing chart of the ferroelectric memory device shown in FIG.

【0047】図1に示す強誘電体メモリ装置100は、
行方向および列方向に配置された複数のメモリセルM
C、複数のワード線WL0、WL1、…、複数のビット線
BL0、BL1、…、複数のビット線バー/BL0、/B
1、…、複数のカラム選択プレート駆動線CD0、CD
1、…、カラム選択プレート駆動回路6、イコライズ/
プリチャージ回路7、センスアンプ8、アドレスバッフ
ァ2、ロウデコーダ3、カラムデコーダ4、およびワー
ド線駆動回路5を備えている。メモリセルMCは、強誘
電体膜を相対向する2つの電極(第1電極、第2電極)
で挟んで形成された容量素子Csと、ソース電極および
ドレイン電極のうちの一方(第1電極)を容量素子Cs
の一方の電極(第1電極)と接続するトランジスタQc
とから構成される。
The ferroelectric memory device 100 shown in FIG.
A plurality of memory cells M arranged in a row direction and a column direction
C, a plurality of word lines WL 0, WL 1, ..., a plurality of bit lines BL 0, BL 1, ..., a plurality of bit lines bar / BL 0, / B
L 1 ,..., A plurality of column selection plate drive lines CD 0 , CD
1 , ..., column selection plate drive circuit 6, equalize /
It includes a precharge circuit 7, a sense amplifier 8, an address buffer 2, a row decoder 3, a column decoder 4, and a word line drive circuit 5. The memory cell MC includes two electrodes (a first electrode and a second electrode) that face the ferroelectric film.
And one of the source electrode and the drain electrode (first electrode) formed between the capacitor Cs and the capacitor Cs.
Transistor Qc connected to one electrode (first electrode) of
It is composed of

【0048】複数のワード線WL0、WL1、…は、対応
する行方向のメモリセルMCのトランジスタQcのゲー
ト電極と接続される。
The plurality of word lines WL 0 , WL 1 ,... Are connected to the gate electrodes of the transistors Qc of the memory cells MC in the corresponding row direction.

【0049】複数のビット線BL0、BL1、…および複
数のビット線バー/BL0、/BL1、…は、対応する列
方向のメモリセルMCのトランジスタQcのソース電極
あるいはドレイン電極の他方(第2電極)と接続され
る。
The plurality of bit lines BL 0 , BL 1 ,... And the plurality of bit lines / BL 0 , / BL 1 ,. (Second electrode).

【0050】カラム選択プレート駆動線CD0、CD1
…は、列方向において、対応するメモリセルMCの容量
素子Csの他方の電極(第2電極)と接続される。
The column selection plate drive lines CD 0 , CD 1 ,
Are connected to the other electrode (second electrode) of the capacitor Cs of the corresponding memory cell MC in the column direction.

【0051】イコライズ/プリチャージ回路7は、ビッ
ト線BLと、そのビット線BLと対となるビット線バー
/BLとの間の電圧をイコライズし、接地電位にプリチ
ヤージする。なお、対となる、ビット線BLおよびビッ
ト線バー/BLは隣接している。
The equalize / precharge circuit 7 equalizes the voltage between the bit line BL and the bit line / BL paired with the bit line BL, and precharges to the ground potential. Note that the bit line BL and the bit line / BL that make a pair are adjacent to each other.

【0052】センスアンプ8は、ビット線BLと、その
ビット線BLと対となるビット線バー/BLとの間の電
圧を増幅する。
The sense amplifier 8 amplifies a voltage between the bit line BL and a bit line / BL paired with the bit line BL.

【0053】アドレスバッファ2は、外部から入力され
る(あるいは内部にて発生された)アドレス信号を受け
取る。
The address buffer 2 receives an externally input (or internally generated) address signal.

【0054】ロウデコーダ3およびカラムデコーダ4
は、アドレスバッファからの出力信号を受け取る。
Row decoder 3 and column decoder 4
Receives an output signal from the address buffer.

【0055】ワード線駆動回路5は、ロウデコーダから
出力されるアドレスデコード信号を受け取り、ワード線
WL0、WL1、…を駆動する。
The word line drive circuit 5 receives the address decode signal output from the row decoder and drives the word lines WL 0 , WL 1 ,.

【0056】カラム選択プレート駆動回路6は、カラム
デコーダ4から出力されるカラムアドレスデコード信号
を受け取り、カラム選択プレート駆動線CD0、CD1
…を駆動する。
The column selection plate drive circuit 6 receives the column address decode signal output from the column decoder 4, and receives the column selection plate drive lines CD 0 , CD 1 ,
Drive ...

【0057】強誘電体メモリ装置100の動作を図2を
用いて説明する。
The operation of the ferroelectric memory device 100 will be described with reference to FIG.

【0058】ワード線が選択レベルに立上る前のスタン
バイ状態において、ビット線BL0、BL1、…およびビ
ット線バー/BL0、/BL1、…はイコライズ/プリチ
ヤージ回路7により接地電位レベルにされる。このと
き、カラム選択プレート駆動線CD0、CD1、…も接地
電位レベルになっている。
In the standby state before the word lines rise to the selected level, bit lines BL 0 , BL 1 ,... And bit lines / BL 0 , / BL 1 ,. Is done. At this time, the column selection plate drive lines CD 0 , CD 1 ,... Are also at the ground potential level.

【0059】外部アドレス信号に応答して、所定のワー
ド線(たとえばWLi)が選択レベルになると、このワ
ード線WLiと接続するメモリセルMCのトランジスタ
Qcが導通状態となり、容量素子Csの一方の電極には
ビット線上の接地電位が印加される。
When a predetermined word line (for example, WL i ) attains a selected level in response to an external address signal, transistor Qc of memory cell MC connected to this word line WL i is turned on, and one of capacitance elements Cs is turned on. Is applied with the ground potential on the bit line.

【0060】カラム選択プレート駆動回路6は、外部カ
ラムアドレスを受け取ると、所定のカラム選択プレート
駆動信号を選択レベルにする。たとえば、カラム選択プ
レート駆動線CDjの信号が選択レベルになると、第j
列の容量素子Csの他方の電極(プレート電極)のみが
ハイレベルとなり、第j列以外の容量素子Csのプレー
ト電極PLは接地電位のままである。これにより、第i
行第j列のメモリセルMCの容量素子Csの両電極間に
のみに電圧が印加される。
When receiving the external column address, the column selection plate drive circuit 6 sets a predetermined column selection plate drive signal to a selection level. For example, when the signal of the column selection plate drive line CDj reaches the selection level,
Only the other electrode (plate electrode) of the capacitive element Cs in the column is at a high level, and the plate electrodes PL of the capacitive elements Cs other than the j-th column remain at the ground potential. Thereby, the i-th
A voltage is applied only between both electrodes of the capacitive element Cs of the memory cell MC in the row j-th column.

【0061】この結果、第i行第j列目のメモリセルM
Cの記億情報のみがビット線BLjに読出される。すな
わち、容量素子Csの両電極間に負方向の電界−Ema
xが印加されることにより、図6に示すヒステリシス特
性において、c点に保持された”1”データからは、P
max+Prに対応する電荷をビット線BLjに読出す
ことができ、a点に保持された”0”データからは、P
max−Prと対応する電荷を読出すことができる。
As a result, the memory cell M at the i-th row and the j-th column
Only serial billion information of C is read to the bit line BL j. That is, a negative electric field −Ema is applied between both electrodes of the capacitive element Cs.
By applying x, in the hysteresis characteristic shown in FIG. 6, from the “1” data held at point c, P
max + can be read charges corresponding to the bit lines BL j to Pr, from the "0" data held in a point, P
The electric charge corresponding to max-Pr can be read.

【0062】このビット線BLjと対をなすビット線バ
ー/BLjのレベルは、リファレンスセル(図示せず)
が選択されることにより、基準電圧レベルとなる。これ
らの対をなすビット線BLjとビット線バー/BLjとの
間の差電位がセンス(増幅)されることにより、選択状
態のメモリセルの記憶情報を外部へ読出すことができ
る。
[0062] level of the bit line bar / BL j forming the bit lines BL j and pair reference cell (not shown)
Is set to the reference voltage level. By differential potential between the bit lines BL j and the bit line bar / BL j forming these pairs are sense (amplification) can be read out information stored in the memory cells in the selected state to the outside.

【0063】なお、選択されない(第i行および第j列
以外の)メモリセルMCに対しては、ビット線BLj
ビット線バー/BLjとの間の差電位は生じないので、
第j列のビット線BLjとビット線バー/BLjとの間の
差電位のみセンス(増幅)するようにセンスアンプが動
作する。これにより、さらに消費電力の削減が可能とな
る。
[0063] Incidentally, not selected for the (i-th row and the j other than a column) memory cell MC, and it does not occur potential difference between the bit lines BL j and the bit line bar / BL j,
Sense amplifiers so that only sense (amplification) potential difference between the bit lines BL j and the bit line bar / BL j of the j-th column is operated. As a result, power consumption can be further reduced.

【0064】なお、第j列に属し、容量素子Csの一方
の電極がハイレベルになる容量素子Csのうち、第i行
以外に属する容量素子Csの他方の電極がオープン状態
であり、寄生容量として小さな拡散容量が存在するだけ
なので、容量素子Csの電極間には電圧が印加されず分
極情報は破壊されずに残る。
It is to be noted that, of the capacitance elements Cs belonging to the j-th column and having one electrode of the capacitance element Cs at a high level, the other electrode of the capacitance element Cs belonging to a row other than the i-th row is in an open state, and the parasitic capacitance Since only a small diffusion capacitance exists, no voltage is applied between the electrodes of the capacitance element Cs, and the polarization information remains without being destroyed.

【0065】この後、カラム選択プレート駆動線CDj
の信号か接地電位に戻ることにより、容量素子Csの一
方の電極の電圧が接地電位になり、選択状態のメモリセ
ルに記憶情報が再度書き込まれる。
Thereafter, the column selection plate drive line CD j
Returns to the ground potential, the voltage of one electrode of the capacitive element Cs becomes the ground potential, and the stored information is written again to the selected memory cell.

【0066】ここでの再書込みとは、上述した読出しに
おいてc点の状態がa点の状態に移行し、c点のデータ
に対して破壊した読出しとなるので、強誘電体膜に正方
向の電界Emaxが印加され、a点の状態を再度c点の
状態に戻す動作である。なお、c点のデータに対して破
壊した読出しとなるのは、c点での分極値Prがa点で
は分極値−Prに変化するからである。
The rewriting here means that the state at the point c is changed to the state at the point a in the above-mentioned reading, and the data at the point c is destroyed. This is an operation in which the electric field Emax is applied and the state at the point a is returned to the state at the point c again. The destructive reading for the data at the point c is because the polarization value Pr at the point c changes to the polarization value -Pr at the point a.

【0067】これらの場合、第i行以外で選択されない
メモリセルMCについては、トランジスタQcにより容
量素子Csかビット線から切り離されている。このた
め、ビット線BLあるいはビット線バー/BLの電圧変
化の如何にかかわらず、容量素子Csの電極間の電圧は
変化しないので、分極情報は破壊されない。また、選択
されるワード線WLiに接続され、カラム選択プレート
駆動線CDjが非選択レベルのメモリセルMCに関して
は、センス動作が行われないので、分極情報が破壊され
ることはない。
In these cases, the memory cells MC not selected in the rows other than the i-th row are separated from the capacitor Cs or the bit line by the transistor Qc. For this reason, the voltage between the electrodes of the capacitive element Cs does not change regardless of the voltage change of the bit line BL or the bit line / BL, so that the polarization information is not destroyed. Further, connected to the word line WL i to be selected, the column selection plate driving lines CD j is respect to the non-selection level memory cell MC, and the sense operation is not performed, there is no possibility that the polarization information is destroyed.

【0068】本実施形態によれば、1回のアクセス動作
において、カラム選択プレート駆動回路6は、選択され
るメモリセルMCの容量素子Csのみを充放電するだけ
でよく、充放電するものの容量値および抵抗値は小さ
い。このため、充放電に要する時間が短くなり、本実施
形態の強誘電体メモリ装置は、高速かつ低消費電力で動
作することが可能である。
According to the present embodiment, in one access operation, the column selection plate drive circuit 6 only needs to charge / discharge only the capacitance element Cs of the selected memory cell MC. And the resistance value is small. Therefore, the time required for charging and discharging is reduced, and the ferroelectric memory device of the present embodiment can operate at high speed and with low power consumption.

【0069】本実施形態では、選択される単一メモリセ
ルMCに記憶されている情報のみがセンスされるため、
センス動作における消費電流も大幅に削減できるという
長所を生かしながら、メモリセルMCを構成する素子数
を削減することができる。
In this embodiment, since only the information stored in the selected single memory cell MC is sensed,
The number of elements constituting the memory cell MC can be reduced while taking advantage of the fact that the current consumption in the sensing operation can be significantly reduced.

【0070】なお、本実施形態では、1回のアクセスで
同時に複数の列を駆動することもできる。1回のアクセ
スで同時に複数の列を駆動する場合、上述したように、
駆動された列に対応して接続されるセンスアンプのみを
駆動し、対応するビット線とビット線バーとの間の電位
差のみを増幅することにより、選択された複数の列デー
タを読出し、非選択の列データ(分極情報)は破壊され
ずに保存される。
In this embodiment, a plurality of columns can be driven simultaneously by one access. When driving a plurality of columns simultaneously with one access, as described above,
By driving only the sense amplifier connected to the driven column and amplifying only the potential difference between the corresponding bit line and bit line bar, a plurality of selected column data are read out and unselected. Column data (polarization information) is stored without being destroyed.

【0071】(第2の実施の形態)図3は、本発明の第
2の実施形態における強誘電体メモリ装置を示す回路図
である。図4は、図3に示す強誘電体メモリ装置のタイ
ミングチャートを示す図である。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a circuit diagram showing a ferroelectric memory device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a timing chart of the ferroelectric memory device shown in FIG.

【0072】図3に示す強誘電体メモリ装置200は、
行方向および列方向に配置された複数のメモリセルM
C、複数のワード線WL0、WL1、…、複数のビット線
BL0、BL1、…、複数のビット線バー/BL0、/B
1、…、複数のカラム選択プレート駆動線CD0、CD
1、…、カラム選択プレート駆動回路16、イコライズ
/プリチャージ回路7、センスアンプ8、アドレスバッ
ファ2、ロウデコーダ3、カラムデコーダ4、およびワ
ード線駆動回路5を備えている。
The ferroelectric memory device 200 shown in FIG.
A plurality of memory cells M arranged in a row direction and a column direction
C, a plurality of word lines WL 0, WL 1, ..., a plurality of bit lines BL 0, BL 1, ..., a plurality of bit lines bar / BL 0, / B
L 1 ,..., A plurality of column selection plate drive lines CD 0 , CD
1, ..., column selection plate driving circuit 16 includes equalizing / precharging circuit 7, a sense amplifier 8, an address buffer 2, row decoder 3, a column decoder 4, and a word line driving circuit 5.

【0073】カラム選択プレート駆動回路16の構成を
除いて、強誘電体メモリ装置200の構成は、強誘電体
メモリ装置100と同じである。
The structure of the ferroelectric memory device 200 is the same as that of the ferroelectric memory device 100 except for the structure of the column selection plate drive circuit 16.

【0074】カラム選択プレート駆動回路16は、メイ
ン信号MDLをメイン線9に出力するプレート駆動信号
生成回路10と、カラムデコーダ4から出力されるカラ
ムアドレスデコード信号AD0、…、ADj、…とメイン
信号MDLとを受け取るANDゲート電極11を有して
いる。
The column selection plate drive circuit 16 outputs a plate drive signal generation circuit 10 for outputting the main signal MDL to the main line 9 and column address decode signals AD 0 ,..., AD j,. It has an AND gate electrode 11 for receiving the main signal MDL.

【0075】強誘電体メモリ装置200の動作を図4を
用いて説明する。
The operation of the ferroelectric memory device 200 will be described with reference to FIG.

【0076】ワード線がハイレベルに立上る前のスタン
バイ状態において、ビット線BL0、BL1、…およびビ
ット線バー/BL0、/BL1、・・・と、カラム選択プレ
ート駆動線CD0、…、CDj、…とは接地電位レベルと
なっている。外部からのロウアドレス信号入力に応答し
て、所定のワード線(たとえばWLi)が選択レベルに
なる。選択レベルになったワード線WLiと接続するメ
モリセルMCのトランジスタQcが導通状態となり、容
量素子Csの一方の電極はビット線あるいはビット線バ
ーと同じ接地電位レベルとなる。
[0076] In the standby state before the word line rises to a high level, the bit lines BL 0, BL 1, ... and the bit line bar / BL 0, / BL 1, and..., The column selection plate driving lines CD 0 ,..., CD j ,... Are at the ground potential level. In response to an external row address signal input, a predetermined word line (for example, WL i ) attains a selected level. Transistor Qc of the memory cells MC connected to the word line WL i became selected level is rendered conductive, one electrode of the capacitor Cs becomes the same ground potential level to the bit line or bit line bar.

【0077】プレート駆動信号生成回路10より、ハイ
レベルのメイン信号MDLがメイン線9に出力され、外
部アドレス信号に応答してアドレスデコード信号A
0、…、ADj、…のうちたとえばアドレスデコード信
号ADjが選択されると、ANDゲート11により、カ
ラム選択プレート駆動信号線CDjのみがハイレベルに
なる。このため、第j列の容量素子Csの他方の電極の
みがハイレベルとなり、第j列以外の容量素子Csの他
方の電極は接地電位レベルのままである。
The high level main signal MDL is output from the plate drive signal generation circuit 10 to the main line 9, and the address decode signal A is output in response to the external address signal.
D 0, ..., AD j, the example address decode signal AD j of ... is selected by AND gate 11, only the column selection plate driving signal line CD j becomes high level. Therefore, only the other electrode of the capacitance element Cs in the j-th column is at the high level, and the other electrode of the capacitance element Cs other than the j-th column remains at the ground potential level.

【0078】この結果、第1の実施形態と同様に、第i
行第j列目のメモリセルMCの記憶情報のみがビット線
BLjに読出される。読出された情報がセンス増幅され
た後、外部に読出される。この読出しの後、アドレスデ
コード信号ADjが選択レベルにある間にメイン信号M
DLを接地電位に戻すことにより、選択状態のメモリセ
ルMCに記憶情報が再度書き込まれる。なお、メイン信
号MDLが接地電位である場合、カラム選択信号線CD
jの電圧が接地電位になる。
As a result, as in the first embodiment, the i-th
Only information stored in the row and the j th column of the memory cell MC is read onto bit line BL j. After the read information is sense-amplified, it is read outside. After this reading, the main signal while the address decode signal AD j is at the selection level M
By returning DL to the ground potential, the storage information is written again to the selected memory cell MC. When the main signal MDL is at the ground potential, the column selection signal line CD
The voltage of j becomes the ground potential.

【0079】(第3の実施の形態)図5は、本発明の第
3の実施形態における強誘電体メモリ装置を示す回路図
である。
(Third Embodiment) FIG. 5 is a circuit diagram showing a ferroelectric memory device according to a third embodiment of the present invention.

【0080】図5に示す強誘電体メモリ装置300は、
行方向および列方向に配置された複数のメモリセルM
C、複数のワード線WL0、WL1、…、複数のビット線
BL0、BL1、…、複数のビット線バー/BL0、/B
1、…、複数のカラム選択プレート駆動線CD0、CD
1、…、カラム選択プレート駆動回路26、イコライズ
/プリチャージ回路7、センスアンプ8、アドレスバッ
ファ2、ロウデコーダ3、カラムデコーダ4、およびワ
ード線駆動回路5を備えている。
The ferroelectric memory device 300 shown in FIG.
A plurality of memory cells M arranged in a row direction and a column direction
C, a plurality of word lines WL 0, WL 1, ..., a plurality of bit lines BL 0, BL 1, ..., a plurality of bit lines bar / BL 0, / B
L 1 ,..., A plurality of column selection plate drive lines CD 0 , CD
1, ..., column selection plate driving circuit 26, equalize / precharge circuit 7, a sense amplifier 8, an address buffer 2, row decoder 3, a column decoder 4, and a word line drive circuit 5.

【0081】カラム選択プレート駆動回路26の構成を
除いて、強誘電体メモリ装置300の構成は、強誘電体
メモリ装置100と同じである。
The configuration of the ferroelectric memory device 300 is the same as that of the ferroelectric memory device 100, except for the configuration of the column selection plate drive circuit 26.

【0082】カラム選択プレート駆動回路26は、メイ
ン信号MDLをメイン線9に出力するプレート駆動信号
生成回路10と、複数のNチャネルMOSトランジスタ
QC 0および複数のPチャネルMOSトランジスタQC1
を持つスイッチ手段とを有している。NチャネルMOS
トランジスタQC0のドレイン電極またはソース電極の
一方は、対応するカラム選択プレート駆動線CDo、・・
・、CDjに接続され、NチャネルMOSトランジスタQ
0のドレイン電極またはソース電極の他方は、メイン
線9に接続される。また、PチャネルMOSトランジス
タQC1のドレイン電極またはソース電極の一方は、対
応するカラム選択プレート駆動線CDo、・・・、CDj
接続され、PチャネルMOSトランジスタQC1のドレ
イン電極またはソース電極の他方は、メイン線9に接続
される。
The column selection plate driving circuit 26
Plate drive signal for outputting a drive signal MDL to the main line 9
Generation circuit 10 and a plurality of N-channel MOS transistors
QC 0And a plurality of P-channel MOS transistors QC1
And switch means having N channel MOS
Transistor QC0Of the drain or source electrode
One is the corresponding column selection plate drive line CDo, ...
・, CDjAnd an N-channel MOS transistor Q
C0The other of the drain electrode or source electrode
Connected to line 9. Also, a P-channel MOS transistor
Data QC1One of the drain or source electrode of
Corresponding column selection plate drive line CDo, ..., CDjTo
Connected, P-channel MOS transistor QC1Dre
The other of the in electrode or the source electrode is connected to the main line 9
Is done.

【0083】NチャネルMOSトランジスタQC0のゲ
ート電極は、対応するカラムアドレスデコード信号AD
0、…、ADj、…を受け取り、PチャネルMOSトラン
ジスタQC1のゲート電極は、対応する反転されたカラ
ムアドレスデコード信号AD0、…、ADj、…を受け取
る。
The gate electrode of N-channel MOS transistor QC 0 is connected to a corresponding column address decode signal AD.
0, ..., AD j, ... I receive the gate electrode of the P-channel MOS transistor QC 1, the corresponding inverted column address decode signal AD 0, ..., AD j, ... receive.

【0084】強誘電体メモリ装置300の動作は、非選
択状態のカラム選択プレート駆動線CD0、・・・、C
j、・・・のレベルがフローティング状態となる点だけが
強誘電体メモリ装置200の動作と異なる。
The operation of the ferroelectric memory device 300 is based on the column selection plate drive lines CD 0 ,.
The operation of the ferroelectric memory device 200 is different only in that the levels of D j ,.

【0085】非選択状態のカラム選択プレート駆動線C
o、…CDj、…が接地電位であっても、フローティン
グ状態にあっても、非選択状態のメモリセルMCのキャ
パシタの分極状態は破壊されず、メモリセルMCのデー
タは保存されることに変わりはない。
Column selection plate drive line C in non-selected state
Even if Do ,..., CDj ,... Are at the ground potential or in the floating state, the polarization state of the capacitor of the unselected memory cell MC is not destroyed, and the data of the memory cell MC is stored. Has not changed.

【0086】なお、カラム選択プレート駆動回路26に
おける複数のNチャネルMOSトランジスタQC0およ
び複数のPチャネルMOSトランジスタQC1を有する
スイッチ手段を、NチャネルMOSトランジスタのみで
構成することは可能である。しかしながら、Nチャネル
MOSトランジスタの閾値電圧Vth分、カラム選択プ
レート線CDjの電位が下がる可能性がある。このた
め、プレート駆動信号生成回路より出力されるメイン信
号MDLのレベルが低い場合、図5に示すように、カラ
ム選択プレート駆動回路26を用いることが好ましい。
図5に示すカラム選択プレート駆動回路26では、カラ
ム選択プレート線CDiの電位の低下を防止することが
可能である。
It is possible to configure the switch means having a plurality of N-channel MOS transistors QC 0 and a plurality of P-channel MOS transistors QC 1 in the column selection plate drive circuit 26 with only N-channel MOS transistors. However, there is a possibility that the threshold voltage Vth of the N-channel MOS transistor, the potential of the column selection plate line CD j decreases. Therefore, when the level of the main signal MDL output from the plate drive signal generation circuit is low, it is preferable to use the column selection plate drive circuit 26 as shown in FIG.
In the column selection plate driving circuit 26 shown in FIG. 5, it is possible to prevent a reduction in the potential of the column selection plate line CD i.

【0087】また、カラム選択プレート駆動回路26に
おける複数のNチャネルMOSトランジスタQC0およ
び複数のPチャネルMOSトランジスタQC1を有する
スイッチ手段を、PチャネルMOSトランジスタのみで
構成することも可能である。
Further, the switching means having a plurality of N-channel MOS transistors QC 0 and a plurality of P-channel MOS transistors QC 1 in the column selection plate drive circuit 26 can be constituted only by P-channel MOS transistors.

【0088】[0088]

【発明の効果】本発明の半導体記憶装置のメモリセル
は、1つの容量素子と1つのMOSトランジスタからな
っている。このため、本発明の半導体記憶装置の回路面
積を、従来の半導体記憶装置のものに比べて、小さくす
ることが可能である。
The memory cell of the semiconductor memory device according to the present invention comprises one capacitance element and one MOS transistor. Therefore, the circuit area of the semiconductor memory device of the present invention can be made smaller than that of the conventional semiconductor memory device.

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

【図1】本発明の第1の実施形態における強誘電体メモ
リ装置を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a ferroelectric memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す強誘電体メモリ装置のタイミングチ
ャートを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a timing chart of the ferroelectric memory device shown in FIG.

【図3】本発明の第2の実施形態における強誘電体メモ
リ装置を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a ferroelectric memory device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3に示す強誘電体メモリ装置のタイミングチ
ャートを示す図である。
4 is a diagram showing a timing chart of the ferroelectric memory device shown in FIG. 3;

【図5】本発明の第3の実施形態における強誘電体メモ
リ装置を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a ferroelectric memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】強誘電体メモリのヒステリシス特性を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a hysteresis characteristic of a ferroelectric memory.

【図7】従来の強誘電体メモリ装置を示す回路図であ
る。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a conventional ferroelectric memory device.

【図8】図7に示す強誘電体メモリ装置のタイミングチ
ャートを示す図である。
8 is a diagram showing a timing chart of the ferroelectric memory device shown in FIG. 7;

【図9】従来の強誘電体メモリ装置を示す回路図であ
る。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a conventional ferroelectric memory device.

【図10】図9に示す強誘電体メモリ装置のタイミング
チャートを示す図である。
10 is a diagram showing a timing chart of the ferroelectric memory device shown in FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 アドレスバッファ 3 ロウデコーダ 4 カラムデコーダ 5 ワード線駆動回路 6 カラム選択プレート駆動回路 7 イコライズ/プリチャージ回路 8 センスアンプ 100 強誘電体メモリ装置 BL ビット線 /BL ビット線バー WL ワード線 CD カラム選択プレート駆動線 2 Address Buffer 3 Row Decoder 4 Column Decoder 5 Word Line Drive Circuit 6 Column Select Plate Drive Circuit 7 Equalize / Precharge Circuit 8 Sense Amplifier 100 Ferroelectric Memory Device BL Bit Line / BL Bit Line Bar WL Word Line CD Column Select Plate Drive line

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 行方向および列方向に配置された複数の
メモリセル、前記行方向に延びる複数のワード線、前記
列方向に延びる複数のビット線、前記列方向に延びる複
数のビット線バー、前記列方向に延びる複数のカラム選
択プレート駆動線、イコライズ/プリチャージ回路、お
よびセンスアンプを備えた半導体記憶装置であって、 前記複数のメモリセルのそれぞれは、容量素子とトラン
ジスタを有し、 前記容量素子は、第1電極と前記第1電極に対向する第
2電極との間に強誘電体膜を挟んで形成され、前記強誘
電体膜の分極状態により2値情報を記憶・保持し、 前記トランジスタは、第1電極、第2電極、ゲート電極
を有し、前記第1電極が前記容量素子の第1電極に接続
され、前記ゲート電極が、対応するワード線に接続さ
れ、 前記複数のトランジスタのうちの1つの第2電極が、対
応するビット線と接続され、 前記複数のトランジスタのうちの1つの第2電極が、対
応するビット線バーと接続され、 前記センスアンプが、前記対応するビット線と前記対応
するビット線バーとの間の電圧差を増幅し、 前記イコライズ/プリチャージ回路は、前記対応するビ
ット線と前記対応するビット線バーとの電圧をプリチャ
ージおよびイコライズし、 前記複数のカラム選択プレート駆動線の1つが、前記複
数の容量素子のうちの1つの第2電極と接続される半導
体記憶装置。
A plurality of memory cells arranged in a row direction and a column direction; a plurality of word lines extending in the row direction; a plurality of bit lines extending in the column direction; a plurality of bit line bars extending in the column direction; A semiconductor memory device including a plurality of column selection plate drive lines extending in a column direction, an equalizing / precharge circuit, and a sense amplifier, wherein each of the plurality of memory cells includes a capacitor and a transistor; The capacitor is formed with a ferroelectric film interposed between a first electrode and a second electrode facing the first electrode, and stores and holds binary information according to a polarization state of the ferroelectric film. The transistor has a first electrode, a second electrode, and a gate electrode, the first electrode is connected to a first electrode of the capacitor, and the gate electrode is connected to a corresponding word line, A second electrode of one of the plurality of transistors is connected to a corresponding bit line; a second electrode of one of the plurality of transistors is connected to a corresponding bit line bar; Amplifying a voltage difference between a corresponding bit line and the corresponding bit line bar, wherein the equalizing / precharge circuit precharges and equalizes a voltage between the corresponding bit line and the corresponding bit line bar. A semiconductor memory device in which one of the plurality of column selection plate drive lines is connected to a second electrode of one of the plurality of capacitance elements.
【請求項2】 前記半導体記憶装置は、プレート駆動信
号生成回路をさらに備え、 前記プレート駆動信号生成回路が、列アドレス信号のデ
コード信号に基づいて生成される出力信号により前記複
数のカラム選択プレート駆動線を制御し、 前記出力信号が伝播されたカラム選択プレート駆動線
が、選択状態となり、 前記出力信号が伝播されないカラム選択プレート駆動線
が、フローティング状態(非選択状態)となる請求項1
に記載の半導体記憶装置。
2. The semiconductor memory device further includes a plate drive signal generation circuit, wherein the plate drive signal generation circuit drives the plurality of column selection plate by an output signal generated based on a decode signal of a column address signal. 2. The column selection plate drive line to which the output signal is propagated is in a selected state, and the column selection plate drive line to which the output signal is not propagated is in a floating state (non-selected state).
3. The semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項3】 前記プレート駆動信号生成回路が、メイ
ン線と、前記複数のカラム選択プレート駆動線に接続さ
れる複数のスイッチ手段を有し、 前記列アドレス信号のデコード信号により、前記複数の
スイッチ手段の少なくとも1つが選択的に活性化される
請求項2に記載の半導体記憶装置。
3. The plate drive signal generation circuit has a main line and a plurality of switch means connected to the plurality of column selection plate drive lines, and the plurality of switches are provided by a decode signal of the column address signal. 3. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein at least one of the means is selectively activated.
【請求項4】 前記複数のスイッチ手段のそれぞれが、
NチャネルトランジスタおよびPチャネルトランジスタ
とを並列に接続して成るトランスファゲートである請求
項3に記載の半導体記憶装置。
4. Each of said plurality of switch means,
4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the transfer gate is formed by connecting an N-channel transistor and a P-channel transistor in parallel.
【請求項5】 前記カラム選択プレート駆動線は、列ア
ドレス信号のデコード信号に基づいて生成されるカラム
選択信号と、プレート駆動信号生成部が生成する出力信
号との論理積により選択され、 前記カラム選択プレート駆動線は、前記カラム選択信号
および前記プレート駆動信号生成部が生成する出力信号
が共に活性化された場合にのみハイレベルとなり、それ
以外の状態ではロウレベルとなる請求項1に記載の半導
体記憶装置。
5. The column selection plate drive line is selected by a logical product of a column selection signal generated based on a decode signal of a column address signal and an output signal generated by a plate drive signal generation unit. 2. The semiconductor according to claim 1, wherein the selection plate drive line is at a high level only when both the column selection signal and an output signal generated by the plate drive signal generation unit are activated, and at a low level in other states. Storage device.
【請求項6】 前記センスアンプは、選択されるカラム
選択プレート駆動線に対応して、択一的に動作状態なる
請求項1〜5のうちの1つに記載の半導体記憶装置。
6. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said sense amplifier is selectively operated in accordance with a selected column selection plate drive line.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6990028B2 (en) 2003-05-23 2006-01-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory with sense amplifier equalizer having transistors with gate oxide films of different thicknesses
JP2010015659A (en) * 2008-07-07 2010-01-21 Seiko Epson Corp Ferroelectric memory device

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US7099217B2 (en) 2003-05-23 2006-08-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory with sense amplifier equalizer having transistors with gate oxide films of different thicknesses
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