JP2000285682A - Semiconductor memory and its driving method - Google Patents

Semiconductor memory and its driving method

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JP2000285682A
JP2000285682A JP11092038A JP9203899A JP2000285682A JP 2000285682 A JP2000285682 A JP 2000285682A JP 11092038 A JP11092038 A JP 11092038A JP 9203899 A JP9203899 A JP 9203899A JP 2000285682 A JP2000285682 A JP 2000285682A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the reduction of read-out signals and to secure sufficient read-out signals by applying first and second potentials to both ends of a first ferroelectric capacitor, raising the plate line potential from a second potential to a third potential being higher, and reading out electric charges of the first ferroelectric capacitor to a bit line while keeping the bit line floating. SOLUTION: In the first operation of a cell array, an equalizing signal/EQL is made high as it is, a word line WLO is raised, a cell transistor is turned on, a potential of a plate line PLO is raised by bias voltage Voff. Thereby, voltage of bias voltage Voff is applied to both ends of a ferroelectric capacitor, as a bit line is fixed to Vss, the electric charges are made to flow in a Vss line and disappeared. In the second operation, an equalizing signal EQL is made low, a bit line is made to be floated in a state of Vss, and a PLO potential is raised from bias voltage Voff to Vdd.

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、半導体記憶装置に
かかわり、特に、不揮発性の強誘電体メモリにおいて、
Imprint 、Depolarization等の強誘電体膜の変化、劣化
により、ビット線への読み出し信号が減少する問題を解
決し、十分な読み出し信号量を確保し信頼性が高い半導
体記憶装置を提供する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a nonvolatile ferroelectric memory.
It is possible to solve the problem that a read signal to a bit line is reduced due to a change or deterioration of a ferroelectric film such as Imprint and Depolarization, and to provide a sufficient read signal amount and a highly reliable semiconductor memory device.

【0002】[0002]

【従来の技術】今日、半導体メモリは、大型コンピュー
タの主記憶から、パーソナルコンピュータ、家電製品、
携帯電話等、至る所で利用されている。半導体メモリの
種類としては、揮発性のDRAM(Dynamic RAM)、
SRAM(StaticRAM)、不揮発性のMROM(Mask
ROM)、Flash E2PROM(Electricaly Erasable
Promgramable ROM)等が市場に出まわっている。特
に、DRAMは揮発性メモリであるにも関らず、その低
コスト性(SRAMに比べてセル面積が1/4)、高速
性( FlashE2PROMに比べて)の点で優れており、
市場の殆どを占めているのが現状である。書き換え可能
で不揮発性のFlash E2PROMは、不揮発で、電源を
切ることが可能ではあるが、書き換え回数(W/E回
数)が10の6乗程度しかなく、書き込む時間がマイク
ロ秒程度かかり、さらに書き込みに高電圧(12V〜2
2V)を印加する必要がある等の欠点があるため、DR
AM程は市場がひらけていない。
2. Description of the Related Art Today, semiconductor memories are mainly used for personal computers, home electric appliances,
It is used everywhere, such as mobile phones. The types of semiconductor memory include volatile DRAM (Dynamic RAM),
SRAM (StaticRAM), nonvolatile MROM (Mask
ROM), Flash E2PROM (Electricaly Erasable)
Promgramable ROM) is on the market. In particular, although a DRAM is a volatile memory, it is superior in terms of low cost (cell area is 1/4 as compared with SRAM) and high speed (compared to FlashE2PROM).
It currently occupies most of the market. A rewritable and non-volatile Flash E2PROM is non-volatile and can be turned off. However, the number of times of rewriting (the number of times of W / E) is only about 10.sup.6, the writing time is about microseconds, and High voltage (12V ~ 2
2V) must be applied.
The market is not as open as AM.

【0003】これに対して、強誘電体キャパシタ(Ferr
oelectric Capacitor)を用いた不揮発性メモリFRA
M(Ferroelectric RAM)は、1980年に提案されて以
来、不揮発性で、しかも、書き換え回数が10の12乗
以上、読みだし書き込み時間がDRAM程度、3V〜5
V動作等の長所があるため、全メモリ市場を置き換える
可能性があり、各メーカが開発を行っている。
On the other hand, ferroelectric capacitors (Ferr
Non-volatile memory FRA using Oelectric Capacitor)
M (Ferroelectric RAM) has been non-volatile since it was proposed in 1980, has a rewrite frequency of 10 12 or more, and has a read / write time of about 3 to 5 times the DRAM.
Since it has advantages such as V operation, it may replace the entire memory market, and each manufacturer is developing it.

【0004】FRAMのセルは、開発当初のSRAM+
Shadow Memory 構成から、2transistor+2Capacitor
構成、と、DRAMの開発と同じく、時代と共に、セル
構成の簡略化、微細化により、セルサイズが縮小されて
きた。
[0004] The cells of FRAM are SRAM + at the beginning of development.
From the Shadow Memory configuration, 2transistor + 2Capacitor
As with the development of the configuration and the DRAM, the cell size has been reduced due to simplification and miniaturization of the cell configuration with the times.

【0005】図22に、従来例1のFRAMの1transi
stor+1Capacitor 構成のメモリセルとその動作法を示
す。DRAMと同じメモリセル構成であり、異なる点は、
(1)DRAMでは、capacitor として常誘電体性のも
のを用いるが、FRAMでは、強誘電体性のものを用い
る点、(2)DRAMでは、メモリセルトランジスタを
ONすればcapacitor に貯えられた電荷がビット線に読
み出されるが、FRAMではメモリセルトランジスタを
ONしただけでは、メモリセルデータが読み出されず、
/EQLをHighにしておいて、bit 線をVss にPrecharge し
ておいて、Active時は/EQLをLow にしてFloatingにした
後、メモリセルトランジスタをONし、Plate 線をVss
からVdd に上げ、強誘電体キャパシタの両端にVdd の電
位を印加して初めて、分極情報がビット線に読み出され
る仕組みとなる。例えば分極反転して大きな電荷がビッ
ト線に読み出されると“1”Data、分極を伴わずに
小さな電荷がビット線に読み出されると“0”Data
と言う具合である。その信号をセンスアンプで増幅して
データを読み出す仕組みを取る。
FIG. 22 shows one transi of the FRAM of the conventional example 1.
The memory cell of stor + 1Capacitor configuration and its operation method are shown. It has the same memory cell configuration as DRAM, but differs in
(1) A DRAM uses a paraelectric material as a capacitor, while a FRAM uses a ferroelectric material. (2) A charge stored in a capacitor when a memory cell transistor is turned on in a DRAM. Is read out to the bit line, but in the FRAM, only turning on the memory cell transistor does not read out the memory cell data.
Keep the / EQL high, precharge the bit line to Vss, set the / EQL low and float during Active, turn on the memory cell transistor, and set the Plate line to Vss.
, And the polarization information is read out to the bit line only when the potential of Vdd is applied to both ends of the ferroelectric capacitor. For example, "1" Data is read when a large charge is read out to the bit line due to polarization inversion, and "0" Data is read out when a small charge is read out to the bit line without polarization.
It is so. The signal is amplified by a sense amplifier to read data.

【0006】またこの様な従来例1のFRAMに対し
て、メモリセルサイズを小さくしつつ、高速動作を実現
する新しいメモリセル構成を本発明者は特開平10−2
55483号公報や特願平9−346404号(未公
開)で示している。
The present inventor has proposed a new memory cell configuration for realizing high-speed operation while reducing the memory cell size with respect to the FRAM of the prior art 1 as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2.
No. 55483 and Japanese Patent Application No. 9-346404 (not disclosed).

【0007】図23は先願である特願平9−34640
4号で示している従来例2のメモリセル構成とその動作
例を示す。図23では、1個のセルトランジスタと1個
の強誘電体キャパシタを並列接続して1個のメモリセル
を構成し、これを直列接続してブロックを構成し、一端
にブロック選択トランジスタを介してビット線に接続
し、他端をプレート線に接続する構成を取っている。ブ
ロック選択信号を2本(BS0,BS1 )、プレート線を2本
(PL(/BL),PL(BL))備えることにより、ビット線対(/B
L,BL)のどちらかにセルデータを読み出し、他方をRefe
rence (参照)ビット線にするFoldedビット線構成が実
現出来ている。
FIG. 23 shows a prior application of Japanese Patent Application No. 9-34640.
No. 4 shows a memory cell configuration of Conventional Example 2 and an operation example thereof. In FIG. 23, one memory cell is formed by connecting one cell transistor and one ferroelectric capacitor in parallel, and the memory cell is connected in series to form a block. It is configured to connect to the bit line and connect the other end to the plate line. By providing two block selection signals (BS0, BS1) and two plate lines (PL (/ BL), PL (BL)), the bit line pair (/ B
L, BL) and read the other cell
A folded bit line configuration for a rence (reference) bit line has been realized.

【0008】動作としては、Standby 中は全てのワード
線(WL0 〜WL7 )をHighレベルにして、セルトランジス
タを全てONすることにより強誘電体キャパシタの両端
を電気的にshort して、セルデータを保持する。 Stand
by時に、/EQLをHighにしておいて、bit 線をVss にPrec
harge しておいたものを、Active時には/EQLをLow にし
てFloatingにした後、或いは前後して、選択した任意の
ワード線(WL2) のみLow レベルにして、その後、WL2 が
Low でビット線がFloatingになってから、ブロック選択
トランジスタBS0 をHighにして、Plate 電位をVss から
Vdd に上げる。これにより、Plate 電位は選択したセル
の強誘電体キャパシタの一端に印加され、Floatingにな
っているビット線の電位がこの強誘電体キャパシタの他
端に印加され、分極情報がビット線に読み出される仕組
みとなる。これに対して選択ブロックの非選択セルの強
誘電体キャパシタはワード線がHighのためShort さ
れ、分極情報は保持される。よって、例えば分極反転し
て大きな電荷がビット線に読み出されると“1”Dat
a、分極を伴わずに小さな電荷がビット線に読み出され
ると“0”Dataと言う具合であり、先願の発明は回
路構成及び特徴も従来FRAMと異なるが、強誘電体キ
ャパシタからのデータの読み出しの原理自身は従来のFR
AMと同様であることが分かる。その信号をセンスアンプ
で増幅してデータを読み出すわけである。
In operation, all word lines (WL0 to WL7) are set to a high level during Standby, and all the cell transistors are turned on to electrically short both ends of the ferroelectric capacitor, thereby storing cell data. Hold. Stand
At the time of by, / EQL is set to High and the bit line is Prec to Vss.
After the harge is set to Floating by setting / EQL to Low during Active, or before or after it, only the selected word line (WL2) is set to Low level.
After the bit line becomes Floating due to Low, the block select transistor BS0 is set to High and the Plate potential is changed from Vss.
Raise to Vdd. As a result, the Plate potential is applied to one end of the ferroelectric capacitor of the selected cell, the potential of the floating bit line is applied to the other end of the ferroelectric capacitor, and the polarization information is read out to the bit line. It works. On the other hand, the ferroelectric capacitors of the non-selected cells in the selected block are short-circuited because the word line is high, and the polarization information is held. Therefore, for example, when a large charge is read out to the bit line after polarization inversion, “1” Dat
a, If a small electric charge is read out to the bit line without polarization, it is called "0" Data. The prior invention has a different circuit configuration and characteristics from the conventional FRAM, but the data of the data from the ferroelectric capacitor is different. The principle of reading itself is the conventional FR
It turns out that it is the same as AM. That signal is amplified by a sense amplifier to read data.

【0009】以上、強誘電体キャパシタを用いた強誘電
体メモリは、主に従来例1及び2の2種類が有るがどち
らにおいても、強誘電体キャパシタ膜の特性の悪化によ
り、メモリセルからビット線への読み出し信号が減少し
てしまう問題点がある。特性の悪化、即ち信頼性がらみ
の問題として、1)0Vバイアスでの残留分極量が時間
がたつと減少するDepolarization (Relaxatiionとも言
う)、2)強誘電体膜のヒステリス曲線が±の電圧方向
にシフトするImprint 、3)Read/Writeを繰り返すと分
極量が減少するFatigue 等がある。
As described above, there are mainly two types of ferroelectric memories using a ferroelectric capacitor, Conventional Examples 1 and 2, and in both cases, the deterioration of the characteristics of the ferroelectric capacitor film causes the bit from the memory cell to change. There is a problem that the read signal to the line decreases. Deterioration of the characteristics, that is, the problem of reliability, 1) Depolarization (also referred to as Relaxation) in which the amount of remanent polarization at 0 V bias decreases with time, 2) The hysteresis curve of the ferroelectric film has a ± voltage direction. There are Imprint which shifts, and 3) Fatigue where the amount of polarization decreases when Read / Write is repeated.

【0010】図24は典型的なImprint 特性を示す。図
24(a) の点線のヒステリシス曲線は、Imprint が無い
通常の曲線を示す。太いヒステリシス曲線は強誘電体キ
ャパシタに"0"Data を書いて、□の位置で、長時間放置
した後のヒステリシス曲線で、電圧が正(右)の方向
に、ヒステリシス曲線がシフトしてしまうImprint が発
生した曲線を示す。同様に、図24(b) の点線のヒステ
リシス曲線は、Imprintが無い通常の曲線を示す。太い
ヒステリシス曲線は強誘電体キャパシタに"1"Data を書
いて、□の位置で、長時間放置した後のヒステリシス曲
線で、電圧が負(左)の方向に、ヒステリシス曲線がシ
フトしてしまうImprint が発生した曲線を示す。
FIG. 24 shows typical Imprint characteristics. The dotted hysteresis curve in FIG. 24A is a normal curve without Imprint. The thick hysteresis curve is "0" Data written on the ferroelectric capacitor, and the hysteresis curve after being left for a long time at the position of □. The hysteresis curve shifts in the positive (right) direction. Shows the curve in which. Similarly, the dotted hysteresis curve in FIG. 24B is a normal curve without Imprint. The thick hysteresis curve is "1" Data written on the ferroelectric capacitor, the hysteresis curve after leaving it for a long time at the position of □, and the hysteresis curve shifts in the negative (left) direction. Shows the curve in which.

【0011】次に、2つのケースで読み出し信号がどう
変わるか見てみる。例えば"1"Dataのビット線に読み出
される電位は、"1"Data の0Vバイアスの位置から、ビ
ット線の振幅電位だけ、マイナス(左)にX軸に平行に
線を引き、この点から、ビット線の負荷容量Cbの値の
傾きの負荷曲線を書き、ヒステリシス曲線と交わった値
が、読み出し電位と言える。これは、実際の動作で言う
と、ビット線がVss で、Plate 線がVss からVdd に上げ
ると、Vdd のセルノード電位が、電荷Qを出し下がり、
ビット線電位が電荷Qをもらい上昇することに対応す
る。ヒステリシス曲線で言うと、キャパシタはヒステリ
シス曲線上の0Vの位置から、電荷Qを出し電位が負の
方向に向かい、ビット線は-Vddの位置から、同じ電荷Q
をもらい、-Vddから上昇して交わった点が、-Vddを実際
の動作のVss 電位と見た時の実際の"1"Data のビット線
電位となるわけである。
Next, how the read signal changes in the two cases will be described. For example, the potential read to the bit line of “1” Data is drawn from the 0 V bias position of “1” Data by the amplitude potential of the bit line to the minus (left) in parallel with the X axis, and from this point, A load curve of the slope of the value of the load capacitance Cb of the bit line is written, and a value that intersects with the hysteresis curve can be said to be a read potential. This is because, in actual operation, when the bit line is at Vss and the Plate line is raised from Vss to Vdd, the cell node potential of Vdd drops out the charge Q,
This corresponds to the fact that the bit line potential increases with the charge Q. In terms of the hysteresis curve, the capacitor generates a charge Q from the position of 0 V on the hysteresis curve, and the potential goes in the negative direction.
The point where the voltage rises from -Vdd and intersects is the actual "1" Data bit line potential when -Vdd is viewed as the actual operation Vss potential.

【0012】同様に"0"Data のビット線に読み出される
電位は、"0"Data の0Vバイアスの位置から、ビット線
の振幅電位だけ、マイナス(左)にX軸に平行に線を引
き、この点から、ビット線の負荷容量Cbの値の傾きの
負荷曲線を書き、ヒステリシス曲線と交わった値が、読
み出し電位と言える。図24(a),(b) の点線のImprint
が起こらない場合の"1","0"Data の読み出し電位は〇で
表わされ、2つの〇の差が"1" データと"0" データの差
と言える。2T2C構成のセルではこれが読み出し電位
となり、1T1C構成では、この2つの〇の電位の間に
Reference 電位を持ってくることになる。同様にImprin
t が起こった場合もヒステリス曲線の軌跡がずれるだけ
で同じ様に、2つの「黒まる」が"1"Data 、"0"Data に
対応する。
Similarly, the potential read to the "0" Data bit line is drawn from the position of the 0 V bias of "0" Data by minus (left) parallel to the X axis by the amplitude potential of the bit line. From this point, a load curve having a gradient of the value of the load capacitance Cb of the bit line is written, and the value that intersects with the hysteresis curve can be said to be a read potential. Imprint of dotted line in Fig. 24 (a), (b)
The read potential of “1” and “0” Data when no occurrence occurs is represented by 〇, and the difference between the two 〇 can be said to be the difference between “1” data and “0” data. In the 2T2C configuration, this becomes the read potential, and in the 1T1C configuration, between the two の 間 に potentials.
Reference potential is brought. Similarly Imprin
Similarly, when "t" occurs, two "blackened" correspond to "1" Data and "0" Data only by shifting the locus of the hysteresis curve.

【0013】図24(a) に示すような"0"Data 放置後の
Imprint の場合にはヒステリス曲線が右にずれるだけで
あるから、"1"Data 読み出しで見ると、ヒステリシス曲
線の0Vの位置から、動作点「黒まる」までの軌跡はよ
り分極反転が起こり急峻な傾きを通り、少しの軌跡の電
圧の進みで大きな電荷が放出され、結果として、"1"Dat
a の読み出し電位が上昇する。"0"Data 読み出しで見る
と、ヒステリシス曲線の0Vの位置から、動作点「黒ま
る」までの軌跡はより分極飽和が大きい緩やかな傾きを
通り、大きなの軌跡の電圧の進みで小さな電荷が放出さ
れ、結果として、"0"Data の読み出し電位が下がる。結
果としてImprint により、読み出し信号が増大する。
[0013] After leaving "0" Data as shown in FIG.
In the case of Imprint, the hysteresis curve only shifts to the right, so when looking at "1" Data readout, the trajectory from the 0 V position of the hysteresis curve to the operating point "black out" has more polarization reversal and is steeper. After passing through the slope, a large charge is released with a slight lead of the voltage, and as a result, "1" Dat
The read potential of a rises. Looking at the "0" Data readout, the trajectory from the position of 0 V on the hysteresis curve to the operating point "black out" passes through a gentle slope with larger polarization saturation, and a small charge is released with the leading voltage of the larger trajectory As a result, the read potential of "0" Data drops. As a result, the read signal is increased by Imprint.

【0014】これに対して、図24(b) に示すような"
1"Data 放置後のImprint の場合にはヒステリス曲線が
左にずれる訳であるから、"1"Data 読み出しで見ると、
ヒステリシス曲線の0Vの位置から、動作点「黒まる」
までの軌跡は、最初分極反転が起こり難い領域を通り、
負の大きな電圧を印可していったあたりからやっと分極
反転による電荷が放出され、結果として、"1"Data の読
み出し電位が下がってしまう。"0"Data 読み出しで見る
と、ヒステリシス曲線の0Vの位置から、動作点「黒ま
る」までの軌跡は、最初分極反転領域から、やっと分極
飽和の領域に入るため、小さな電圧で大きな電荷が放出
され、結果として、" 1"Data の読み出し電位があが
る。結果としてImprint により、読み出し信号が大幅に
減少して、誤動作、動作マージンの低下、信頼性の劣化
等が発生する。
On the other hand, as shown in FIG.
In the case of Imprint after leaving 1 "Data, the hysteresis curve is shifted to the left.
From the position of 0 V on the hysteresis curve, the operating point "black circle"
The trajectory to first passes through a region where polarization reversal is unlikely to occur,
Only when a large negative voltage is applied, the charges due to the polarization inversion are finally released, and as a result, the read potential of “1” Data drops. Looking at the "0" Data readout, the locus from the 0V position of the hysteresis curve to the operating point "black out" first enters the polarization saturation region from the domain inversion region, so a large charge is released with a small voltage As a result, the read potential of "1" Data rises. As a result, the number of read signals is significantly reduced by Imprint, causing malfunctions, a reduction in operation margin, and a reduction in reliability.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のF
RAMにおいては、強誘電体キャパシタのImprint が発
生すると"1"Data の読み出し電位が下がり、"0"Data の
読み出し電位が上がり、結果として1T1C構成、2T
2C構成の両方において、強誘電体キャパシタからビッ
ト線への読み出し電位が減少して、誤動作、動作マージ
ンの低下、信頼性の劣化等が発生する問題点があった。
As described above, the conventional F
In the RAM, when Imprint of the ferroelectric capacitor occurs, the read potential of "1" Data decreases and the read potential of "0" Data increases, resulting in a 1T1C configuration and 2T
In both of the 2C configurations, there is a problem in that the read potential from the ferroelectric capacitor to the bit line decreases, causing malfunction, a reduction in an operation margin, a deterioration in reliability, and the like.

【0016】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、強誘電体キャパシタに
データを書き放置した場合にImprint が発生しても、読
み出し信号の減少を抑え、十分な読み出し信号を確保す
ることにより、より安定で、高信頼の強誘電体メモリを
提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce a read signal even when an imprint occurs when data is written and left in a ferroelectric capacitor. It is another object of the present invention to provide a more stable and highly reliable ferroelectric memory by suppressing the above and securing a sufficient read signal.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本願第1の発明は、第1
のトランジスタと、このソース電極に一端を、ドレイン
電極に他端を接続してなる第1の強誘電体キャパシタと
からメモリセルが構成され、このメモリセルが複数個直
列接続しメモリセルユニットを構成し、このメモリセル
ユニットの1端が第2のトランジスタを介してビット線
に接続され、他端がプレート線に接続されてメモリセル
ブロックを構成し、このメモリセルブロックが複数個配
置してメモリセルアレイを構成する半導体記憶装置の駆
動方法において、前記ビット線を第1の電位に固定しつ
つ、プレート線電位を第2の電位に上げ、前記第1の強
誘電体キャパシタの両端に、第1の電位と第2の電位を
印加する第1の動作と、この第1の動作に続いて、前記
ビット線をフローティング状態にしつつ、プレート線電
位を第2の電位からより高い第3の電位に上げ、前記第
1の強誘電体キャパシタの電荷をビット線に読み出す第
2の動作を行なうことを特徴とする半導体記憶装置の駆
動方法である。
Means for Solving the Problems The first invention of the present application is the first invention.
, And a first ferroelectric capacitor having one end connected to the source electrode and the other end connected to the drain electrode, and a plurality of memory cells are connected in series to form a memory cell unit. One end of the memory cell unit is connected to a bit line via a second transistor, and the other end is connected to a plate line to form a memory cell block. In a method for driving a semiconductor memory device forming a cell array, a plate line potential is raised to a second potential while the bit line is fixed at a first potential, and a first potential is applied to both ends of the first ferroelectric capacitor. A first operation of applying the potential of the plate line and a second potential, and, following the first operation, while the bit line is in a floating state, the plate line potential is changed to the second potential. Raised to a higher third voltage is a driving method of a semiconductor memory device and performing a second operation for reading the charges of the first ferroelectric capacitor to the bit line.

【0018】本願第2の発明は、第1のトランジスタ
と、このソース電極に一端を、ドレイン電極に他端を接
続してなる第1の強誘電体キャパシタとからメモリセル
が構成され、このメモリセルが複数個直列接続しメモリ
セルユニットを構成し、このメモリセルユニットの1端
が第2のトランジスタを介してビット線に接続され、他
端がプレート線に接続されてメモリセルブロックを構成
し、このメモリセルブロックが複数個配置してメモリセ
ルアレイを構成する半導体記憶装置において、前記プレ
ート線に第1の電位、前記第1の電位より高い第2の電
位又は前記第2の電位より高い第3の電位を順次印加す
るプレート線電位変換回路を備えることを特徴とする半
導体記憶装置である。
According to a second aspect of the present invention, a memory cell comprises a first transistor and a first ferroelectric capacitor having one end connected to the source electrode and the other end connected to the drain electrode. A plurality of cells are connected in series to form a memory cell unit. One end of the memory cell unit is connected to a bit line via a second transistor, and the other end is connected to a plate line to form a memory cell block. In a semiconductor memory device in which a plurality of memory cell blocks are arranged to form a memory cell array, a first potential, a second potential higher than the first potential, or a second potential higher than the second potential is applied to the plate line. 3. A semiconductor memory device comprising a plate line potential conversion circuit for sequentially applying the potentials of No. 3 and 3.

【0019】本願第3の発明は、第1のトランジスタ
と、第1の強誘電体キャパシタとからなる複数のメモリ
セルと、複数のワード線と、複数のビット線と、複数の
プレート線から構成されるメモリセルアレイを有する半
導体記憶装置の駆動方法において、前記ビット線を第1
の電位に固定しつつ、プレート線電位を第2の電位に上
げ、前記第1の強誘電体キャパシタの両端に、第1の電
位と第2の電位を印加する第1の動作と、この第1の動
作に続いて、前記ビット線をフローティング状態にしつ
つ、プレート線電位を第2の電位からより高い第3の電
位に上げ、前記第1の強誘電体キャパシタの電荷をビッ
ト線に読み出す第2の動作を行なうことを特徴とする半
導体記憶装置の駆動方法である。
According to a third aspect of the present invention, a plurality of memory cells each including a first transistor, a first ferroelectric capacitor, a plurality of word lines, a plurality of bit lines, and a plurality of plate lines are provided. In the method for driving a semiconductor memory device having a memory cell array to be
A first operation of raising the plate line potential to a second potential while fixing the potential to the second potential, and applying a first potential and a second potential to both ends of the first ferroelectric capacitor; Subsequent to the operation 1, the plate line potential is raised from the second potential to a third potential higher while the bit line is in a floating state, and the charge of the first ferroelectric capacitor is read out to the bit line. 2 is a driving method of a semiconductor memory device, characterized by performing the following operations.

【0020】本願第4の発明は、第1のトランジスタ
と、第1の強誘電体キャパシタとからなる複数のメモリ
セルと、複数のワード線と、複数のビット線と、複数の
プレート線から構成されるメモリセルアレイを有する半
導体記憶装置の駆動方法において、前記プレート線に第
1の電位、前記第1の電位より高い第2の電位又は前記
第2の電位より高い第3の電位を順次印加するプレート
線電位変換回路を備えることを特徴とする半導体記憶装
置である。
According to a fourth aspect of the present invention, a plurality of memory cells each including a first transistor, a first ferroelectric capacitor, a plurality of word lines, a plurality of bit lines, and a plurality of plate lines are provided. In the method for driving a semiconductor memory device having a memory cell array, a first potential, a second potential higher than the first potential, or a third potential higher than the second potential are sequentially applied to the plate line. A semiconductor memory device including a plate line potential conversion circuit.

【0021】本願第5の発明は、強誘電体キャパシタの
分極方向の違いで“1”或いは“0”のデータを記憶す
る半導体記憶装置において、強誘電体キャパシタの両端
に印加する電圧の絶対値が、0Vより大きな第1の電圧
から第1の電圧より大きな第2の電圧までの間に変化し
た時に読み出される電荷量から“1”或いは“0”デー
タを判断する半導体記憶装置である。
According to a fifth aspect of the present invention, an absolute value of a voltage applied to both ends of a ferroelectric capacitor is provided in a semiconductor memory device for storing data “1” or “0” depending on a polarization direction of the ferroelectric capacitor. Is a semiconductor memory device that determines "1" or "0" data from the amount of charge read when the voltage changes between a first voltage larger than 0 V and a second voltage larger than the first voltage.

【0022】本願第6の発明は、前記第1の電圧は0.
3V以上1V以下であることを特徴とする本願第5の発
明に記載の半導体記憶装置である。本願第7の発明は、
強誘電体キャパシタを用いてダミーセルを構成する半導
体記憶装置において、前記強誘電体キャパシタの両端に
印加する電圧が、0Vより大きな第1の電圧から第1の
電圧より大きな第2の電圧までの間に変化した時に読み
出される電荷量から参照電位を発生させる半導体記憶装
置である。
According to a sixth aspect of the present invention, the first voltage is set to 0.1.
The semiconductor memory device according to the fifth invention of the present application, wherein the voltage is 3 V or more and 1 V or less. The seventh invention of the present application is:
In a semiconductor memory device comprising a dummy cell using a ferroelectric capacitor, a voltage applied to both ends of the ferroelectric capacitor ranges from a first voltage higher than 0 V to a second voltage higher than the first voltage. This is a semiconductor memory device that generates a reference potential from the amount of charge read when the voltage changes to.

【0023】すなわち、本発明によれば、強誘電体キャ
パシタを用いた強誘電体メモリにおいて、強誘電体キャ
パシタのヒステリス曲線の特性の0Vバイアスから、0
Vより大きな第1の電圧までの分極情報を用いないた
め、Imprint により、ヒステリシス曲線がシフトし
て、"1"Data にも係らず、このシフトにより、分極反転
が小さい部分を読み出し電荷に寄与させず、第1の電圧
から第1の電圧より大きな第2の電圧までの間の分極反
転量が大きい部分を用いるため、Imprint が発生して
も、"1"Data の読み出し電位が高く、信号の劣化を抑制
出来る。また、"0"Dataにも係らず、このシフトによ
り、本来分極反転が小さく読み出し電荷が小さいはず
が、分極反転し易い部分を含むため、読み出し電荷が多
くなるヒステリス曲線の特性が0Vバイアスから、0V
より大きな第1の電圧までの分極情報を用いないため、
第1の電圧から第1の電圧より大きな第2の電圧までの
間の分極が飽和し、読み出し信号が小さい部分を用いる
ため、Imprint が発生しても、"0"Dataの読み出し電位
が低く、信号の劣化を抑制出来る。
That is, according to the present invention, in a ferroelectric memory using a ferroelectric capacitor, the hysteresis curve characteristic of the ferroelectric capacitor is changed from 0 V bias to 0 V bias.
Since the polarization information up to the first voltage higher than V is not used, the hysteresis curve is shifted by Imprint, and despite the "1" Data, this shift causes the portion where the polarization inversion is small to contribute to the read charge. However, since the portion where the amount of polarization reversal from the first voltage to the second voltage higher than the first voltage is large is used, even if Imprint occurs, the read potential of "1" Data is high and the signal Deterioration can be suppressed. Also, regardless of "0" Data, this shift should originally have small polarization inversion and small readout charge. However, since it includes a portion where polarization inversion is likely to occur, the characteristic of the hysteresis curve in which readout charge increases is 0 V bias from 0 V bias. 0V
Because we do not use polarization information up to the larger first voltage,
Since the polarization between the first voltage and the second voltage higher than the first voltage is saturated and a portion where the read signal is small is used, even if Imprint occurs, the read potential of "0" Data is low, Signal degradation can be suppressed.

【0024】この一連の動作は、ビット線をVss 電位に
固定しつつ、プレート線電位を第1の電位に上げること
により、強誘電体キャパシタに、ヒステリシス曲線の0
Vから第1の電位までを印加して、ビット線に読み出さ
れる電荷を捨てることが出来、つぎに、前記ビット線Fl
oating状態にして、プレート線電位を第1の電位からよ
り高い第2 の電位に上げることにより、第1の電位から
第二の電位までを、強誘電体キャパシタに印加し、この
間の電圧印加により、ビット線に読み出される電荷を読
み出し信号とすることが出来、Imprint が発生しても、
信号劣化を抑制出来る。
In this series of operations, the plate line potential is raised to the first potential while the bit line is fixed at the Vss potential, so that the ferroelectric capacitor has a zero hysteresis curve.
By applying a voltage from V to a first potential, the charge read out to the bit line can be discarded.
In the oating state, the plate line potential is increased from the first potential to a higher second potential, so that the first potential to the second potential are applied to the ferroelectric capacitor. , The charge read to the bit line can be used as a read signal, and even if Imprint occurs,
Signal degradation can be suppressed.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照として、本発明
の実施形態を示す。図1は本発明の第1の実施形態を示
す強誘電体メモリの回路構成とその動作図を示す。これ
は従来型の強誘電体メモリに適用出来る、Imprint の影
響低減回路動作方式を示す。セルアレイは、1T1C型
の従来FRAMと等価であり、増幅イコライズ回路は、
bit 線間の信号差を増幅するFlip-Flop 回路と、ビット
線対(/Bl,BL)をVss にPrecharge &Equalizeする3個の
トランジスタ(Q1〜Q3)のイコライズ回路がある。
動作としては、Standby 時、Plate 電位はVss で、bit
線電位は、イコライズ信号/EQLがHighになっているた
め、Vss 電位にPrecharge されている。Active Cycle時
は、まず第1に、イコライズ信号/EQLをHighの
まま、即ちビット線をVss に固定したまま、ワード線(W
L0) を立ち上げ、セルトランジスタをONさせ、Plate
線(PL0) の電位をVoffだけ、具体的には例えば0.5V程度
上げる。この動作により、強誘電体キャパシタの両端に
はVoffの電圧が印加され、その電荷は、bit 線がVss に
固定のため、Vss 線に流れされ消える。第2に、イコラ
イズ信号/EQLをLowレベルにし、ビット線をVss
の状態でFloatingにし、Plate 線電位をVoffからVdd に
上げる。これにより、ビット線容量Cbがある分、強誘
電体キャパシタが分極反転し電荷がビット線に読み出さ
れ、ビット線電位が上がる。この時、強誘電体キャパシ
タの両端に印加される電圧は、Voffから、(Vdd-読み出
し電位)まで動作する軌跡となる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit configuration of a ferroelectric memory according to a first embodiment of the present invention and an operation diagram thereof. This shows a circuit operation method that can be applied to a conventional ferroelectric memory and reduces the influence of Imprint. The cell array is equivalent to a 1T1C type conventional FRAM, and the amplifying and equalizing circuit is:
There are a flip-flop circuit for amplifying a signal difference between bit lines and an equalizing circuit for three transistors (Q1 to Q3) for precharging and equalizing the bit line pair (/ Bl, BL) to Vss.
The operation is as follows. At Standby, the Plate potential is Vss and bit
The line potential is precharged to the Vss potential because the equalizing signal / EQL is high. At the time of the Active Cycle, first, the word line (W) is kept while the equalizing signal / EQL remains High, that is, while the bit line is fixed at Vss.
L0), and turn on the cell transistor.
The potential of the line (PL0) is increased by Voff, specifically, for example, about 0.5V. By this operation, a voltage of Voff is applied to both ends of the ferroelectric capacitor, and the charge flows to the Vss line because the bit line is fixed at Vss, and disappears. Second, the equalizing signal / EQL is set to Low level, and the bit line is set to Vss.
Floating in this state, and raise the Plate line potential from Voff to Vdd. As a result, the ferroelectric capacitor undergoes polarization inversion due to the presence of the bit line capacitance Cb, charges are read out to the bit line, and the bit line potential increases. At this time, the voltage applied to both ends of the ferroelectric capacitor is a locus that operates from Voff to (Vdd-read potential).

【0026】図2は、図1の動作軌跡を表す、強誘電体
キャパシタのヒステリシス曲線を示す。図2(a) のヒス
テリシス曲線は強誘電体キャパシタに"0"Data を書い
て、□の位置で、長時間放置した後のヒステリシス曲線
で、電圧が正(右)の方向に、ヒステリシス曲線がシフ
トしてしまうImprint が発生した曲線を示す。同様に、
図2(b) のヒステリシス曲線は強誘電体キャパシタに"
1"Data を書いて、□の位置で、長時間放置した後のヒ
ステリシス曲線で、電圧が負(左)の方向に、ヒステリ
シス曲線がシフトしてしまうImprint が発生した曲線を
示す。点線の動作点解析は従来の読み出し方式の動作点
を示し、実線の動作点解析は、本実施形態に係る図1の
動作方式の動作点を示す。
FIG. 2 shows a hysteresis curve of the ferroelectric capacitor showing the operation trajectory of FIG. The hysteresis curve in Fig. 2 (a) is a hysteresis curve after writing "0" Data in the ferroelectric capacitor and leaving it for a long time at the position □. Shows the curve on which the imprint has shifted. Similarly,
The hysteresis curve in Fig. 2 (b) is for the ferroelectric capacitor.
This is the hysteresis curve after writing for 1 "Data and leaving it for a long time at the position of □. This is the curve where the imprint occurs that causes the hysteresis curve to shift in the negative (left) direction. The point analysis indicates the operating point of the conventional reading method, and the solid line operating point analysis indicates the operating point of the operating method of FIG. 1 according to the present embodiment.

【0027】図1の方式により、例えば"1"Data のビッ
ト線に読み出される電位は、"1"Data のVoffバイアスの
位置から、ビット線の振幅電位だけ、マイナス(左)に
X軸に平行に線を引き、この点から、ビット線の負荷容
量Cbの値の傾きの負荷曲線を書き、ヒステリシス曲線
と交わった値が、読み出し電位と言える。これは、実際
の動作で言うと、ビット線がVss で、Plate 線がVoffか
らVdd に上げると、(Vdd-Voff)のセルノード電位が、
電荷Qを出し下がり、ビット線電位が電荷Qをもらい上
昇することに対応する。ヒステリシス同様に"0"Data の
ビット線に読み出される電位は、"0"Data のVoffバイア
スの位置から、ビット線の振幅電位だけ、マイナス
(左)にX軸に平行に線を引き、この点から、ビット線
の負荷容量Cbの値の傾きの負荷曲線を書きヒステリシ
ス曲線と交わった値が、読み出し電位と言える。図2
中、従来方式の最終的な動作点、即ち"1","0"Data の読
み出し電位は〇で表わされ、本実施形態に係る図1の方
式の最終的な動作点、即ち"1","0"Data の読み出し電位
は「黒まる」で表わされる。両者を比較すると、図2
(a)"0"Data 放置の場合は、"1"Data の読み出し電位と"
0"Data の読み出し電位の差は、図1の方式は従来方式
より悪化するが、もともとImprint の影響を受けない方
向にヒステリシス曲線がシフトしているため信号量の絶
対値が大きい。
According to the method shown in FIG. 1, for example, the potential read out to the bit line of "1" Data is minus (left) parallel to the X axis by the amplitude potential of the bit line from the position of the Voff bias of "1" Data. From this point, a load curve of the slope of the value of the load capacitance Cb of the bit line is written, and the value crossing the hysteresis curve can be said to be the read potential. This is because, in actual operation, when the bit line is Vss and the Plate line is raised from Voff to Vdd, the cell node potential of (Vdd-Voff) becomes
This corresponds to a case where the charge Q is discharged and the bit line potential rises by receiving the charge Q. Similarly to the hysteresis, the potential read to the "0" Data bit line is drawn from the position of the "0" Data Voff bias by the amplitude potential of the bit line, minus (left) a line parallel to the X-axis, and this point Therefore, a value obtained by writing a load curve of the slope of the value of the load capacitance Cb of the bit line and intersecting the hysteresis curve can be said to be a read potential. FIG.
The final operating point of the conventional method, that is, the read potential of “1” and “0” Data is represented by 〇, and the final operating point of the method of FIG. , "0" Data read potential is represented by "black out". Fig. 2
(a) If "0" Data is left, "1" Data read potential and "
The difference in the read potential of 0 "Data is worse in the method of FIG. 1 than in the conventional method, but the absolute value of the signal amount is large because the hysteresis curve is originally shifted in a direction not affected by Imprint.

【0028】これに対して、"1"Data 放置の場合は、"
1"Data の読み出し電位と"0"Data の読み出し電位の差
は、従来方式では大きく悪化し、減少してしまうのに対
して、図1の方式では、この劣化量が抑えられ読み出し
信号量を十分に確保出来ていることが分かる。2T2C
構成のセルではこの「黒まる」と「黒まる」の電位差が
読み出し電位となり、1T1C構成では、この2つの
「黒まる」の電位の間にReference 電位を持ってくるこ
とになるが、十分な信号が確保出来る。"1"Data 書込み
放置後従来方式の信号が少ない理由は、"1"Data 放置後
のImprint の場合にはヒステリス曲線が左にずれる訳で
あるから、"1"Data 読み出しで見ると、ヒステリシス曲
線の0Vの位置から、動作点「黒まる」までの軌跡は、
最初分極反転が起こり難い領域を通り、負の大きな電圧
を印加していったあたりからやっと分極反転による電荷
が放出され、結果として、"1"Data の読み出し電位が下
がってしまう。
On the other hand, if "1" Data is left unchecked,
The difference between the read potential of 1 "Data and the read potential of" 0 "Data greatly deteriorates and decreases in the conventional method, whereas in the method of FIG. 1, this deterioration amount is suppressed and the read signal amount is reduced. It turns out that it is enough to secure.2T2C
In the cell having the configuration, the potential difference between “blackened” and “blackened” becomes the readout potential. In the 1T1C configuration, the reference potential is brought between the two “blackened” potentials. A signal can be secured. The reason why there are few signals of the conventional method after writing "1" Data is that the hysteresis curve shifts to the left in the case of Imprint after leaving "1" Data, so the hysteresis curve can be seen by reading "1" Data. From the 0 V position to the operating point “black circle”
At first, a large negative voltage is applied through a region where polarization inversion is unlikely to occur, and charges are finally released due to polarization inversion, and as a result, the “1” Data read potential drops.

【0029】これに対して図1の方式では、Voffだけシ
フトすることにより、最初の分極反転が起こり難い領域
を通らずに済み、Voffから、「黒まる」までの分極反転
領域の傾きが急な部分の電荷がビット線に読み出される
わけであるから、僅かな電圧の移動の軌跡で大きな電
荷、即ちビット線から見ると"1"Data の読み出し電位が
より"0"Data の読み出し電位より上昇し、"1"Data の信
号が大きくなる。また"0"Data 読み出しで見ると、従来
方式では、ヒステリシス曲線の0Vの位置から、動作点
「黒まる」までの軌跡は、最初分極反転領域から、やっ
と分極飽和の領域に入るため、小さな電圧で大きな電荷
が放出され、結果として、" 1"Data の読み出し電位が
あがるが、図1の方式では、この最初の分極反転領域を
用いないため、ビット線の読み出し電位があまり上昇せ
ず結果として、"0"Data の信号が大きくなる(低くな
る)。結果としてImprint 発生による読み出し信号の減
少が抑制出来、より安定で、高信頼の強誘電体メモリが
実現出来る。
On the other hand, in the method of FIG. 1, by shifting by Voff, it is not necessary to pass through the region where the initial domain inversion is unlikely to occur, and the slope of the domain-inverted region from Voff to “blackened” is sharp. Charge is read out to the bit line, so a large charge follows the locus of slight voltage movement, that is, the read potential of "1" Data rises higher than the read potential of "0" Data when viewed from the bit line Then, the signal of "1" Data becomes large. Also, when reading "0" Data, in the conventional method, the locus from the position of 0 V of the hysteresis curve to the operating point "black out" is at first entered from the domain-inverted region to the domain of polarization saturation. , A large charge is released, and as a result, the read potential of "1" Data rises. However, in the method of FIG. 1, since the first domain-inverted region is not used, the read potential of the bit line does not increase so much. , "0" Data signal increases (decreases). As a result, a decrease in the read signal due to the occurrence of Imprint can be suppressed, and a more stable and highly reliable ferroelectric memory can be realized.

【0030】通常Imprint のずれは最大1V程度であ
り、逆に0.3V未満であれば回路的対策を打つほどでは無
いことを考えると、Voffは0.4V以上1V以下である
ことが望ましい。
Normally, the offset of Imprint is about 1 V at the maximum, and conversely, if it is less than 0.3 V, it is not enough to take circuit measures, and Voff is preferably 0.4 V or more and 1 V or less.

【0031】要するに効果があるのは、0VからVoffの
間のヒステリシス曲線の傾きが、"1"Data より"0"Data
の方が大きいとき、信号を減らす原因となるため、この
現象が電圧増加で、本来の"0"Data より" 1"Data の方
が大きくなり始める点にVoffを設定するのが一つの解で
ある。即ち最大Imprint の電圧値をVoffとするわけであ
る。また図2の動作軌跡であればImprint に効果がある
ため、回路動作方式としては、図1の回路及び動作方式
にこだわらない。
In effect, the effect is that the slope of the hysteresis curve between 0 V and Voff changes from “1” Data to “0” Data.
If this is larger, it will cause a reduction in the signal, so this is one solution to set Voff at the point where the "1" Data starts to become larger than the original "0" Data due to the voltage increase. is there. That is, the voltage value of the maximum Imprint is set to Voff. In addition, the operation trace shown in FIG. 2 has an effect on Imprint. Therefore, the circuit operation method is not limited to the circuit and operation method shown in FIG.

【0032】図3は、Imprint とDepolarization(Relax
ation とも呼ばれている) の両方が発生した場合の、従
来方式と図1の方式の場合の動作点解析を示す。通常強
誘電体膜は、書込み終了後放置すると0Vバイアスでの
残量分極量が減少する問題がある。よって、 Imprintと
Depolarizationが両方発生した場合でも、本方式が従来
方式より最小の読み出し信号になる条件での信号を大き
く必要がある。図3はこのあたりを調べるために、Impr
int とDepolarizationが発生したばあいのヒステリシス
曲線での動作点解析を示す。〇は従来方式での"1" 、"
0"Data の読み出し電位、「黒まる」は図1の方式での"
1" 、"0"Data の読み出し電位をしめす。最悪の"1"Data
放置後の場合でも図1の方式が従来方式より"1"Data
と"0"Dataの読み出し電位の差が大きく効果があること
が分かる。
FIG. 3 shows Imprint and Depolarization (Relax
FIG. 1 shows the operation point analysis in the case of the conventional method and the method of FIG. 1 when both occur. Usually, when the ferroelectric film is left after the end of writing, there is a problem that the residual polarization amount at 0 V bias decreases. So, with Imprint
Even when both depolarizations occur, it is necessary to increase the signal under the condition that the present system becomes the minimum read signal compared to the conventional system. Fig. 3 shows the results of Impr.
Operating point analysis with hysteresis curve when int and Depolarization occur. 〇 is "1", "
0 "Data read potential," black circle "
Indicates the read potential of 1 "and" 0 "Data. Worst" 1 "Data
Even after leaving, the method of Fig. 1 is "1" Data
It can be seen that the difference between the read potentials of "0" and "0" Data is very effective.

【0033】図4は、本発明の第2の実施形態を示す、
強誘電体メモリの回路構成とその動作図を示す。図1と
の違いは、ビット線をVss にPrecharge するトランジス
タはあるが、ビット線対を同電位にするイコライズトラ
ンジスタが省略されている点のみである。その他回路動
作は図1と同じで、効果は図2、図3と同じである。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
1 shows a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation diagram thereof. The only difference from FIG. 1 is that there is a transistor that precharges the bit line to Vss, but an equalizing transistor for setting the bit line pair to the same potential is omitted. Other circuit operations are the same as those in FIG. 1, and the effects are the same as those in FIGS.

【0034】図5は本発明の第3の実施形態を示す、強
誘電体メモリの回路構成とその動作図を示す。図1との
違いは、1本のワード線に対してビット線対の両ビット
線にメモリセルが接続される2T2C型のメモリセルを
適用した点のみである。その他回路動作は図1と同じ
で、効果は図2、図3と同じである。
FIG. 5 shows a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation diagram thereof according to a third embodiment of the present invention. The only difference from FIG. 1 is that a 2T2C type memory cell in which memory cells are connected to both bit lines of a bit line pair is applied to one word line. Other circuit operations are the same as those in FIG. 1, and the effects are the same as those in FIGS.

【0035】図6は本発明の第4の実施形態を示す、強
誘電体メモリの回路構成とその動作図を示す。図1との
違いは、ビット線をVss に固定しながらPlate 線をVoff
に上げ、その後bit 線をFloatingにしてから、Plate 線
をVdd に上げるまでは同じであるが、その後Plate を一
旦Vss に下げた後、センス増幅して、その後もう一度Pl
ate 線をVss からVdd 、Vdd からVss に上げ下げする点
である。このようにPlate 線を一旦Vss に下げセンスす
ると、強誘電体キャパシタの常誘電体成分のばらつく成
分がキャンセル出来ることが報告されており、この2回
Plate を上げ下げする方式に本発明のPlate 線をVss か
らVoff,Voff からVdd に2 段階に上げる方式を組み合わ
せ、さらに、図5の2T2C構成を組み合わせた例であ
る。その他回路動作は図1と同じで、効果は図2、図3
と同じである。
FIG. 6 shows a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation diagram thereof according to a fourth embodiment of the present invention. The difference from Fig. 1 is that the plate line is Voff while the bit line is fixed at Vss.
It is the same until the plate line is raised to Vdd after the bit line is floated and then the plate line is raised to Vss.
The point is to raise and lower the ate line from Vss to Vdd and from Vdd to Vss. It has been reported that once the Plate line is lowered to Vss and sensed, the variation of the paraelectric component of the ferroelectric capacitor can be canceled out.
This is an example in which a method of raising and lowering the Plate line of the present invention in two steps from Vss to Voff and from Voff to Vdd is combined with the method of raising and lowering the plate, and further combining the 2T2C configuration of FIG. Other circuit operations are the same as those in FIG.
Is the same as

【0036】図7は本発明の第5実施形態を示す、強誘
電体メモリの回路構成とその動作図を示す。これは先願
である特願平9−346404号の強誘電体メモリに適
用出来る、Imprint の影響低減回路動作方式を示す。セ
ルアレイは、1個のセルトランジスタと1個の強誘電体
キャパシタを並列接続したメモリセルを、複数個直列接
続してセルブロックを構成し、一端をブロック選択トラ
ンジスタを解してビット線に接続し、他端をPlate 線に
接続する構成の先願FRAMと等価であり、増幅イコラ
イズ回路は、bit 線間の信号差を増幅するFlip-Flop 回
路と、ビット線対(/Bl,BL)をVss にPrecharge &Equali
zeする3個のトランジスタ(Q1〜Q3)のイコライズ
回路がある。
FIG. 7 shows a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation diagram thereof according to a fifth embodiment of the present invention. This shows a circuit operation method for reducing the influence of Imprint which can be applied to the ferroelectric memory of Japanese Patent Application No. 9-346404. The cell array forms a cell block by connecting a plurality of memory cells each having one cell transistor and one ferroelectric capacitor connected in parallel to form a cell block. One end is connected to a bit line through a block selection transistor. , The other end of which is connected to the Plate line, which is equivalent to the FRAM of the prior application. The amplification equalizing circuit includes a flip-flop circuit for amplifying a signal difference between bit lines, and a bit line pair (/ Bl, BL) connected to Vss. Precharge & Equali
There is an equalizing circuit of three transistors (Q1 to Q3) for ze.

【0037】動作としては、Standby 時、Plate 電位は
Vssで、bit 線電位は、イコライズ信号/EQLがHig
hになっているため、Vss 電位にPrecharge されてい
る。Active Cycle時は、まず第1に、イコライズ信号/
EQLをHighのまま、即ちビット線をVss に固定し
たまま、選択したワード線(WL 2) を立ち下げ、セルト
ランジスタをOFFさせ、ブロック選択線BS0を立ち
上げ、ブロック選択トランジスタをONさせ、Plate 線
(PL(/BVL))の電位をVoffだけ、具体的には例えば0.5V程
度上げる。この動作により、選択したセルの強誘電体キ
ャパシタの両端にはVoffの電圧が印加され、その電荷
は、bit 線がVss に固定のため、Vss 線に流れされ消え
る。この時選択したブロックの非選択のセルの強誘電体
キャパシタはShort され保護される。第2に、イコライ
ズ信号/EQLをLowレベルにし、ビット線をVss の
状態でFloatingにし、Plate 線電位をVoffからVdd に上
げる。これにより、ビット線容量Cbがある分、強誘電
体キャパシタが分極反転し電荷がビット線に読み出さ
れ、ビット線電位が上がる。この時、強誘電体キャパシ
タの両端に印可される電圧は、Voffから、(Vdd-読み出
し電位)まで動作する軌跡となる。このときの選択した
セルの強誘電体キャパシタに印加される電位の軌跡は図
2、図3と等価であり、結果としてImprint 発生による
読み出し信号の減少が抑制出来、より安定で、高信頼の
強誘電体メモリが実現出来る。
The operation is as follows. In Standby, the Plate potential is Vss and the bit line potential is equal to the equalizing signal / EQL.
Since it is h, it is precharged to the Vss potential. At the time of Active Cycle, first, equalize signal /
While the EQL remains High, that is, the bit line is fixed at Vss, the selected word line (WL2) is turned off, the cell transistor is turned off, the block selection line BS0 is turned on, the block selection transistor is turned on, and the plate is turned on. line
The potential of (PL (/ BVL)) is increased by Voff, specifically, for example, about 0.5V. By this operation, a voltage of Voff is applied to both ends of the ferroelectric capacitor of the selected cell, and the charge flows to the Vss line because the bit line is fixed at Vss, and disappears. At this time, the ferroelectric capacitors of the non-selected cells of the selected block are short-circuited and protected. Second, the equalizing signal / EQL is set to Low level, the bit line is set to Floating in the state of Vss, and the Plate line potential is increased from Voff to Vdd. As a result, the ferroelectric capacitor undergoes polarization inversion due to the presence of the bit line capacitance Cb, charges are read out to the bit line, and the bit line potential increases. At this time, the voltage applied to both ends of the ferroelectric capacitor is a locus that operates from Voff to (Vdd-read potential). The locus of the potential applied to the ferroelectric capacitor of the selected cell at this time is equivalent to FIGS. 2 and 3, and as a result, a decrease in the read signal due to the generation of Imprint can be suppressed, and a more stable and highly reliable ferroelectric capacitor can be obtained. A dielectric memory can be realized.

【0038】なお図7の方式では、Foldedビット線構成
を用いるため、例えば上のセルブロックを選択する場合
は、BS0とPL(/BL) を選択し、セルデータを/BL 側に
読み出し、BL側はreference ビット線となり、例えば下
のセルブロックを選択する場合は、BS1とPL(BL)を選
択し、セルデータをBL側に読み出し、/BL 側はreferenc
e ビット線となる。
In the method shown in FIG. 7, since a folded bit line configuration is used, for example, when the upper cell block is selected, BS0 and PL (/ BL) are selected, and the cell data is read to the / BL side, and the BL is read. For example, when selecting the lower cell block, BS1 and PL (BL) are selected, the cell data is read out to the BL side, and the / BL side is referred to.
e Become a bit line.

【0039】図8は本発明の第6の実施形態を示す、強
誘電体メモリの回路構成とその動作図を示す。図7との
違いは、ビット線をVss にPrehargeするトランジスタは
あるが、ビット線対を同電位にするイコライズトランジ
スタが省略されている点のみである。その他回路動作は
図7と同じで、効果は図2、図3と同じである。
FIG. 8 shows a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation diagram thereof according to a sixth embodiment of the present invention. 7 is different from FIG. 7 only in that there is a transistor for precharging the bit line to Vss, but an equalizing transistor for setting the bit line pair to the same potential is omitted. Other circuit operations are the same as those in FIG. 7, and the effects are the same as those in FIGS.

【0040】図9は本発明の第7の実施形態を示す、強
誘電体メモリの回路構成とその動作図を示す。図7との
違いは、Plate 電位はstandby 中最初からVoff電位にし
ておき、WL2 を下げ、BS0 を上げた時点で、bit 線がVs
s に固定されているから、選択した強誘電体キャパシタ
には自動的にVoffの電位が印加され、この部分の電荷を
捨てることが出来るのは図8と等価である。その後bit
線をFloatingにしてPlate 線をVdd 上げ電荷を読み出
し、センス増幅して、さらにPlate を下げ再書込み終了
後は、BS0 を下げ、WL2 を上げてから、Plate 線をVoff
に戻してPreharge状態に入る点が異なる。その他回路動
作は図8と同じで、効果は図2、図3と同じである。本
方式は先願の強誘電体メモリの構成では、Standby 中Pl
ate 電位を0Vより高く設定していおいても、強誘電体
キャパシタはShort しているため、セル分極が破壊され
ない特徴を利用している。この方法では、第1に、Ch
ip内のすべての非選択のセルアレイのPlate 電位がVo
ffに設定されているため安定化容量として寄与するた
め、選択したセルアレイのPlate 電位の変動が減少され
る特徴がある。第2にPrecharge にVoffに上げるため、
動作が遅くてもAccess Time に影響しない、図7の様に
Access時に新たにVoffに上げる作業が省略でき高速化出
来るメリットがある。
FIG. 9 shows a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation diagram thereof according to a seventh embodiment of the present invention. The difference from Fig. 7 is that the Plate potential is set to the Voff potential from the beginning during standby, WL2 is lowered, and BS0 is raised, the bit line becomes Vs
Since it is fixed to s, the potential of Voff is automatically applied to the selected ferroelectric capacitor, and the charge in this portion can be discarded, which is equivalent to FIG. Then bit
The line is floated, the plate line is raised by Vdd, charge is read, sense amplification is performed, plate is further lowered, and after rewriting is completed, BS0 is lowered, WL2 is raised, and then the plate line is turned off.
The difference is that it returns to and enters the Preharge state. Other circuit operations are the same as those in FIG. 8, and the effects are the same as those in FIGS. This method uses the Pl in Standby in the configuration of the ferroelectric memory of the prior application.
Even if the ate potential is set to be higher than 0 V, the ferroelectric capacitor uses a feature that the cell polarization is not destroyed because it is short. In this method, first, Ch
Plate potential of all unselected cell arrays in ip is Vo
Since it is set to ff, it contributes as a stabilizing capacitance, and thus has the characteristic that fluctuations in the Plate potential of the selected cell array are reduced. Secondly, to raise the precharge to Voff,
Even if the operation is slow, it does not affect the Access Time.
There is a merit that the work to raise to Voff at the time of Access can be omitted and the speed can be increased.

【0041】図10は本発明の第8の実施形態を示す、
強誘電体メモリの回路構成とその動作図を示す。図9と
の違いは、ビット線をVss にPrehargeするトランジスタ
はあるが、ビット線対を同電位にするイコライズトラン
ジスタが省略されている点のみである。その他回路動作
は図9と同じで、効果は図2、図3と同じである。
FIG. 10 shows an eighth embodiment of the present invention.
1 shows a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation diagram thereof. 9 is different from FIG. 9 only in that there is a transistor that preharges the bit line to Vss, but an equalizing transistor for making the bit line pair the same potential is omitted. Other circuit operations are the same as those in FIG. 9, and the effects are the same as those in FIGS.

【0042】図11は本発明の第9の実施形態を示す、
強誘電体メモリの回路構成とその動作図を示す。図7と
の違いは、2T2C構成にするため、ブロック選択トランジ
スタを1 種類、Plate 線を1種類に統合し、/BL、B
Lの両方から"1","0" 或いは"0","1" のデータをビット
線に読みだしている点である。その他回路動作は図7と
同じで、効果は図2、図3と同じである。
FIG. 11 shows a ninth embodiment of the present invention.
1 shows a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation diagram thereof. The difference from FIG. 7 is that in order to make a 2T2C configuration, one type of block select transistor and one type of Plate line are integrated, and / BL, B
The point is that data of "1", "0" or "0", "1" is read out from both of L to the bit line. Other circuit operations are the same as those in FIG. 7, and the effects are the same as those in FIGS.

【0043】図12は本発明の第10の実施形態を示
す、強誘電体メモリの回路構成とその動作図を示す。図
12は、図9と、図11を組み合わせた構成をとり、両
方の効果がある。その他回路動作は図7と同じで、効果
は図2、図3と同じである。
FIG. 12 shows a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation diagram thereof according to a tenth embodiment of the present invention. FIG. 12 shows a configuration obtained by combining FIG. 9 and FIG. 11, and has both effects. Other circuit operations are the same as those in FIG. 7, and the effects are the same as those in FIGS.

【0044】図13は本発明の第11の実施形態を示
す、プレート線駆動回路とその動作タイミング図を示
す。スタンドバイ時はCK1がHighでPlate 線PL
はVssにしてあり、Active時、CK1をLowにし
て、CK3をHigh、/CK3をLowにし、ビット
線をVss に固定しつつ、Voff電源からの電位をPLに伝
え、Plate 線をVoffにする。その後、bit 線をFloating
にしてから、CK3をLow、/CLK3 をHighにして
Voff電源から遮断して、CK2をLowにすることによ
りVdd 電位をPlate に伝えplate 線をVdd に上げる。そ
の後センス動作させた後、CK2をHighにして、C
K1をHighにすることによりPlate 電位をVss に戻
す。この一連の動作により、図1、図7等に用いられる
Plate 線を駆動する回路が実現出来、図2、図3に示し
た様な効果が発揮出来る。
FIG. 13 shows a plate line drive circuit and its operation timing diagram showing an eleventh embodiment of the present invention. During standby, CK1 is High and Plate line PL
Is set to Vss. At the time of Active, CK1 is set to Low, CK3 is set to High, / CK3 is set to Low, the bit line is fixed to Vss, the potential from the Voff power source is transmitted to PL, and the Plate line is set to Voff. . Then, float the bit line
After that, set CK3 to Low and / CLK3 to High
The Vdd potential is transmitted to the plate by cutting off from the Voff power supply and making CK2 low to raise the plate line to Vdd. Then, after performing the sensing operation, CK2 is set to High, and C
The Plate potential is returned to Vss by setting K1 to High. This series of operations is used in FIGS.
A circuit for driving the plate line can be realized, and the effects as shown in FIGS. 2 and 3 can be exerted.

【0045】図14は本発明の第12の実施形態を示
す、プレート線駆動回路とその動作タイミング図を示
す。図13と異なる点は/CK3の制御線とそれをゲー
トに入力するPMOSトランジスタを省略した場合を示
す。Voff電位は0.5V程度と低いため、PMOSを省略出
来、Plate 駆動回路を小さく出来る。この一連の動作に
より、図1、図7等に用いられるPlate 線を駆動する回
路が実現出来、図2、図3に示した様な効果が発揮出来
る。
FIG. 14 is a diagram showing a plate line drive circuit and its operation timing according to a twelfth embodiment of the present invention. 13 is different from FIG. 13 in that the control line of / CK3 and the PMOS transistor for inputting the control line to the gate are omitted. Since the Voff potential is as low as about 0.5 V, the PMOS can be omitted and the plate drive circuit can be made smaller. Through this series of operations, a circuit for driving the Plate line used in FIGS. 1 and 7 can be realized, and the effects as shown in FIGS. 2 and 3 can be exerted.

【0046】図15は本発明の第13の実施形態を示
す、プレート線駆動回路とその動作タイミング図を示
す。この回路は、図9等に用いることが出来る。スタン
ドバイ時はCK3がHigh、/CK3がLowでPlat
e 線PLはVoff にしてあり、Active時、そのままの状
態で、 ビット線をVss に固定しつつ、セルを選択する
ことにより、強誘電体キャパシタにVoffの電圧を印
加して、電荷を放出する。その後、bit 線をFloatingに
してから、 CK3をLow、/CK3をHighにし
てから、Vdd 電位をPlate に伝えplate 線をVdd に上げ
る。その後センス動作させた後、CK2をHigh、C
K1をHighにすることによりPlate 電位をVss に戻
す。そしてセルを閉じてから、再度CK3をHigh、
/CK3をLowにしてStandby にもどる。この一連の
動作により、図9等に用いられるPlate 線を駆動する回
路が実現出来、図2、図3に示した様な効果が発揮出来
る。
FIG. 15 shows a plate line drive circuit and its operation timing diagram showing a thirteenth embodiment of the present invention. This circuit can be used in FIG. 9 and the like. At standby, CK3 is High, / CK3 is Low and Plat
The e-line PL is set to Voff, and in the active state, the bit line is fixed to Vss while the cell is selected, and the voltage of Voff is applied to the ferroelectric capacitor to release the charge. . After that, after the bit line is set to Floating, CK3 is set to Low and / CK3 is set to High, the Vdd potential is transmitted to Plate, and the plate line is raised to Vdd. Then, after performing the sensing operation, CK2 is set to High, C
The Plate potential is returned to Vss by setting K1 to High. Then, after closing the cell, CK3 is set to High again.
Set / CK3 to Low and return to Standby. With this series of operations, a circuit for driving the Plate line used in FIG. 9 and the like can be realized, and the effects as shown in FIGS. 2 and 3 can be exerted.

【0047】図16は本発明の第14の実施形態を示
す、Voff電源発生回路例を示す。安定用Capacitor
と、Vref電位と同じ電位を発生するオペアンプを用いた
Feedback回路を備えている。Vref電位は、電圧が0.3V〜
1Vと低いため、Band-gap Reference回路等がVrefとなる
のみ適している。VrefとVoff電位が異なる場合は、
Voff電位を抵抗分割で下げたものをオペアンプの入力に
すれば良い。この回路によりPlate 線を駆動する回路の
電源が実現出来、図2、図3に示した様な効果が発揮出
来る。
FIG. 16 shows an example of a Voff power supply generation circuit according to a fourteenth embodiment of the present invention. Capacitor for stability
And an operational amplifier that generates the same potential as the Vref potential
It has a Feedback circuit. Vref potential is 0.3V ~
Since the voltage is as low as 1 V, the band-gap reference circuit or the like is suitable only when the voltage becomes Vref. When Vref and Voff potentials are different,
What is necessary is just to make the Voff potential lowered by resistance division the input of the operational amplifier. With this circuit, a power supply for a circuit for driving the Plate line can be realized, and the effects as shown in FIGS. 2 and 3 can be exerted.

【0048】図17は本発明の第15の実施形態を示
す、ダミーセルを示す。ダミーセルに於いても、ビット
線電位をVss に固定にしつつ、Plate 電位をVoffに上
げ、その後、bit 線をFloatingにしてから、Plate 電位
を任意の電位(Vdd 或いはVDPL)にすることによりRefe
rence ビット線の電位を発生出来る。Dummy セルと言え
ど、強誘電体キャパシタを用いる場合はImprint,Depola
rizationの影響を受けるわけで、図2、図3に示した様
な効果が発揮出来る。この図で上左図は各ビット線毎に
ダミーセルを備える場合で、上右図はビット線対でダミ
ーセルを共有する場合を示す。DRST信号をHighにし
つつPlate 電位をVoffに上げることにより、ダミーセル
内で強誘電体キャパシタのVssからVoffまでの軌跡の
電荷を放出できる。その後、ダミーワード線DWL0を
上げPlate をVDPL或いはVdd に上げることによりRefere
nce 電位が発生出来る。
FIG. 17 shows a dummy cell according to the fifteenth embodiment of the present invention. In the dummy cell, the Plate potential is raised to Voff while the bit line potential is fixed at Vss, then the bit line is floated, and then the Plate potential is set to an arbitrary potential (Vdd or VDPL).
rence The potential of the bit line can be generated. Dummy cell, but when using ferroelectric capacitors, Imprint, Depola
Because of the influence of rization, the effects as shown in FIGS. 2 and 3 can be achieved. In this figure, the upper left diagram shows a case where a dummy cell is provided for each bit line, and the upper right diagram shows a case where a dummy cell is shared by a pair of bit lines. By raising the Plate potential to Voff while keeping the DRST signal High, the charge in the locus from Vss to Voff of the ferroelectric capacitor can be released in the dummy cell. Then, raise the dummy word line DWL0 and raise Plate to VDPL or Vdd,
A nce potential can be generated.

【0049】図18は本発明の第16の実施形態を示
す、ダミーセルを示す。図17と同様な回路構成で動作
が図17と少しことなる。効果は図18と同様で、図
2、図3に示した様な効果が発揮出来る。ビット線をVs
s に固定しつつ、DRST信号をLowにして、DWL0を上げ
てから、Plate 電位をVoffにして電荷を逃がす点が図1
7と異なる点である。
FIG. 18 shows a dummy cell according to a sixteenth embodiment of the present invention. The operation is slightly different from that of FIG. 17 with the same circuit configuration as that of FIG. The effect is the same as that of FIG. 18, and the effect as shown in FIGS. 2 and 3 can be obtained. Bit line to Vs
While the DRST signal is low and DWL0 is raised while fixing to s, the plate potential is set to Voff to release the charge.
7 is different from FIG.

【0050】図19は本発明の第17の実施形態を示
す、先願の強誘電体メモリに適用出来るダミーセルを示
す。/EQLをHighのままビット線をVss に固定に
しつつ、DRSTをLowにして、DWL2をLowに
して、DBS0をHighにしてからダミープレート線
をVss からVoffに上げることにより、強誘電体キャパシ
タ両端にはVoffの電圧が印加され、電荷が放出される。
その後、/EQLをLowにしてビット線をFloatingに
してからPlate 電位をVdd 或いはVDPLに上げ、Imprint
の影響の無い部分でReference 電位を発生させるわけで
あるから、図2、図3に示した様な効果が発揮出来る。
FIG. 19 shows a dummy cell according to a seventeenth embodiment of the present invention, which can be applied to the ferroelectric memory of the prior application. While the bit line is fixed at Vss while / EQL is High, DRST is Low, DWL2 is Low, DBS0 is High, and the dummy plate line is raised from Vss to Voff. Is applied with a voltage of Voff, and charges are released.
After that, / EQL is set to Low and the bit line is set to Floating, then the Plate potential is raised to Vdd or VDPL, and Imprint
Since the reference potential is generated in a portion free from the influence of the above, the effects shown in FIGS. 2 and 3 can be exerted.

【0051】図20は本発明の第18の実施形態を示
す、先願の強誘電体メモリに適用出来るダミーセルを示
す。DRSTをHighにしつつ、ダミープレート線を
Vss からVoffに上げることにより、ダミーセルブロック
内で強誘電体キャパシタ両端にVoffの電圧の印加が可能
になり、電荷が放出される。その後、DRSTをLo
w、DBS0をHighにしてビット線と接続して、Plate
電位をVdd 或いはVDPLに上げ、Imprint の影響の無い部
分でReference 電位を発生させるわけであるから、図
2、図3に示した様な効果が発揮出来る。
FIG. 20 shows a dummy cell according to the eighteenth embodiment of the present invention, which can be applied to the ferroelectric memory of the prior application. While DRST is High, dummy plate line
By increasing the voltage from Vss to Voff, it becomes possible to apply a voltage of Voff to both ends of the ferroelectric capacitor in the dummy cell block, and the electric charge is released. Then, change DRST to Lo
w, DBS0 is set to High and connected to the bit line.
Since the potential is raised to Vdd or VDPL and the reference potential is generated in a portion free from the influence of Imprint, the effects shown in FIGS. 2 and 3 can be exerted.

【0052】図21は本発明の第19の実施形態を示
す、先願の強誘電体メモリに適用出来るダミーセルを示
す。DPL電位をstandby 中に既にVoffにしてお
き、Active時、ビット線電位をVss に固定にしつつ、DW
L2を下げ、DBS0を上げることにより、強誘電体キャパシ
タ両端にVoffの電圧の印加が可能になり、余分な電荷が
放出される。その後、/EQLを下げ、bit 線をFloati
ngにしてからDPL電位をVoffからVdd 或いはVDPL
電位に上げ、Imprint の影響の無い部分でReference 電
位を発生させる。その後DBS0を下げ、DRSTをHig
hにして、ダミーセルの強誘電体キャパシタに“0”電
位を書込み、次にDPLをVoffに戻し、DRSTを
Lowにさげ、DWL2をHighに戻し、/EQLを
HigfにするとStandby 状態と同じになる。この方式
でも図2、図3に示した様な効果が発揮出来る。
FIG. 21 shows a dummy cell according to a nineteenth embodiment of the present invention, which can be applied to the ferroelectric memory of the prior application. The DPL potential is already set to Voff during standby, and during active, the bit line potential is fixed at Vss while the DW potential is set to Vss.
By lowering L2 and raising DBS0, a voltage of Voff can be applied to both ends of the ferroelectric capacitor, and extra charges are released. Then, lower the / EQL and set the bit line to Floati
ng and then change the DPL potential from Voff to Vdd or VDDL
Increase the reference potential and generate the reference potential at the part that is not affected by Imprint. After that, lower DBS0 and set DRST to High.
h, the potential “0” is written to the ferroelectric capacitor of the dummy cell, then DPL is returned to Voff, DRST is lowered, DWL2 is returned to High, and / EQL is High, the state becomes the same as the Standby state. . Even with this method, the effects as shown in FIGS. 2 and 3 can be exerted.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上詳述してきたように本発明によれ
ば、Imprint が発生しても、Imprint の影響により、読
み出し信号が減少するヒステリシス曲線上のバイアス部
分を取り除くことが出来、読み出し信号の減少を抑え、
十分な読み出し信号を確保することにより、より安定
で、高信頼の強誘電体メモリが実現出来る。
As described in detail above, according to the present invention, even when Imprint occurs, a bias portion on the hysteresis curve where the read signal decreases due to the influence of Imprint can be removed, and the read signal can be removed. Control the decline,
By securing a sufficient read signal, a more stable and highly reliable ferroelectric memory can be realized.

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

【図1】 本発明の第1の実施形態を示す、強誘電体メ
モリの回路構成とその動作図。
FIG. 1 is a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation diagram thereof according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 第1の実施形態の効果を示す、Imprint があ
るヒステリシス曲線上の動作軌跡。
FIG. 2 is a motion trajectory on a hysteresis curve with Imprint showing the effect of the first embodiment.

【図3】 第1の実施形態の効果を示す、Imprint とDe
polarizationがあるヒステリシス曲線上の動作軌跡。
FIG. 3 shows the effects of the first embodiment, Imprint and De.
Motion locus on a hysteresis curve with polarization.

【図4】 本発明の第2の実施形態を示す、強誘電体メ
モリの回路構成とその動作図。
FIG. 4 is a circuit configuration and operation diagram of a ferroelectric memory according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第3の実施形態を示す、強誘電体メ
モリの回路構成とその動作図。
FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation thereof according to a third embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第4の実施形態を示す、強誘電体メ
モリの回路構成とその動作図。
FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation thereof according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第5実施形態を示す、強誘電体メモ
リの回路構成とその動作図。
FIG. 7 is a diagram showing a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation thereof according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の第6実施形態を示す、強誘電体メモ
リの回路構成とその動作図。
FIG. 8 is a diagram showing a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation thereof according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第7の実施形態を示す、強誘電体メ
モリの回路構成とその動作図。
FIG. 9 is a diagram showing a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation thereof according to a seventh embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の第8の実施形態を示す、強誘電体
メモリの回路構成とその動作図を示す。
FIG. 10 shows a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation diagram thereof according to an eighth embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の第9の実施形態を示す、強誘電体
メモリの回路構成とその動作図。
FIG. 11 is a diagram showing a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation thereof according to a ninth embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の第10の実施形態を示す、強誘電
体メモリの回路構成とその動作図。
FIG. 12 is a diagram showing a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation thereof according to a tenth embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の第11の実施形態を示す、強誘電
体メモリの回路構成とその動作図。
FIG. 13 is a diagram showing a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation thereof according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図14】 本発明の第12の実施形態を示す、強誘電
体メモリの回路構成とその動作図。
FIG. 14 is a diagram showing a circuit configuration of a ferroelectric memory and an operation thereof according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図15】 本発明の第13の実施形態を示す、プレー
ト線駆動回路とその動作タイミング図。
FIG. 15 is a diagram showing a plate line drive circuit and an operation timing thereof according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図16】 本発明の第14の実施形態を示す、プレー
ト線駆動回路とその動作タイミング図。
FIG. 16 is a diagram illustrating a plate line drive circuit and an operation timing thereof according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図17】 本発明の第15の実施形態を示す、プレー
ト線駆動回路とその動作タイミング図。
FIG. 17 is a diagram showing a plate line drive circuit and its operation timing, showing a fifteenth embodiment of the present invention.

【図18】 本発明の第16の実施形態を示す、Vof
f電源発生回路例を示す。
FIG. 18 shows a Vof, illustrating a sixteenth embodiment of the present invention.
An example of an f power generation circuit is shown.

【図19】 本発明の第17の実施形態を示す、ダミー
セルを示す。
FIG. 19 shows a dummy cell according to a seventeenth embodiment of the present invention.

【図20】 本発明の第18の実施形態を示す、ダミー
セルを示す。
FIG. 20 shows a dummy cell according to the eighteenth embodiment of the present invention.

【図21】 本発明の第19の実施形態を示す、ダミー
セルを示す。
FIG. 21 shows a dummy cell according to a nineteenth embodiment of the present invention.

【図22】 従来例1のFRAMの強誘電体メモリの回
路構成とその動作図。
FIG. 22 is a circuit configuration of a ferroelectric memory of an FRAM according to a conventional example 1 and its operation diagram.

【図23】 従来例2のFRAMの強誘電体メモリの回
路構成とその動作図。
FIG. 23 is a circuit configuration of a ferroelectric memory of an FRAM according to Conventional Example 2 and an operation diagram thereof.

【図24】 典型的なImprint特性図。FIG. 24 is a typical Imprint characteristic diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

/BL、BL ビット線 PL、PLi、PL(/BL),PL(BL) プレート線 WL、WLi ワード線 /EQL ビット線Vss Precharge 信号 BSi ブロック選択線 DWLi ダミーワード線 DRST ダミーセルリセット信号 Voff 強誘電体キャパシタへのバイアス電圧 CK1 ,CK2 ,CK3,/CK3 Plate電位制御
信号 Vref Reference 電位 Ci coupling容量 DBSi ダミーセル用ブロック選択線 DWLi ダミーワード線 DPL ダミーPlate線 VDWL ダミーワード線電位 VDPL ダミーPlate電位
/ BL, BL Bit line PL, PLi, PL (/ BL), PL (BL) Plate line WL, WLi Word line / EQL Bit line Vss Precharge signal BSi block select line DWLi Dummy word line DRST Dummy cell reset signal Voff Ferroelectric Bias voltage to capacitors CK1, CK2, CK3, / CK3 Plate potential control signal Vref Reference potential Ci coupling capacity DBSi Dummy cell block select line DWLi dummy word line DPL dummy plate line VDWL dummy word line potential VDPL dummy plate potential

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1のトランジスタと、このソース電極
に一端を、ドレイン電極に他端を接続してなる第1の強
誘電体キャパシタとからメモリセルが構成され、このメ
モリセルが複数個直列接続しメモリセルユニットを構成
し、このメモリセルユニットの1端が第2のトランジス
タを介してビット線に接続され、他端がプレート線に接
続されてメモリセルブロックを構成し、このメモリセル
ブロックが複数個配置してメモリセルアレイを構成する
半導体記憶装置の駆動方法において、前記ビット線を第
1の電位に固定しつつ、プレート線電位を第2の電位に
上げ、前記第1の強誘電体キャパシタの両端に、第1の
電位と第2の電位を印加する第1の動作と、この第1の
動作に続いて、前記ビット線をフローティング状態にし
つつ、プレート線電位を第2の電位からより高い第3の
電位に上げ、前記第1の強誘電体キャパシタの電荷をビ
ット線に読み出す第2の動作を行なうことを特徴とする
半導体記憶装置の駆動方法。
1. A memory cell comprises a first transistor and a first ferroelectric capacitor having one end connected to the source electrode and the other end connected to the drain electrode, and a plurality of the memory cells are connected in series. To form a memory cell unit, one end of which is connected to a bit line via a second transistor and the other end of which is connected to a plate line to form a memory cell block. Are arranged in a memory cell array to form a memory cell array, the plate line potential is raised to a second potential while the bit line is fixed at a first potential, and the first ferroelectric A first operation of applying a first potential and a second potential to both ends of the capacitor; and following the first operation, the bit line is placed in a floating state while the plate line voltage is applied. Driving the semiconductor memory device from the second potential to a higher third potential, and performing a second operation of reading the charge of the first ferroelectric capacitor to a bit line.
【請求項2】 第1のトランジスタと、このソース電極
に一端を、ドレイン電極に他端を接続してなる第1の強
誘電体キャパシタとからメモリセルが構成され、このメ
モリセルが複数個直列接続しメモリセルユニットを構成
し、このメモリセルユニットの1端が第2のトランジス
タを介してビット線に接続され、他端がプレート線に接
続されてメモリセルブロックを構成し、このメモリセル
ブロックが複数個配置してメモリセルアレイを構成する
半導体記憶装置において、前記プレート線に第1の電
位、前記第1の電位より高い第2の電位又は前記第2の
電位より高い第3の電位を順次印加するプレート線電位
変換回路を備えることを特徴とする半導体記憶装置。
2. A memory cell comprising a first transistor and a first ferroelectric capacitor having one end connected to the source electrode and the other end connected to the drain electrode, and a plurality of the memory cells are connected in series. To form a memory cell unit, one end of which is connected to a bit line via a second transistor and the other end of which is connected to a plate line to form a memory cell block. Are arranged in a memory cell array to form a memory cell array, a first potential, a second potential higher than the first potential, or a third potential higher than the second potential are sequentially applied to the plate line. A semiconductor memory device comprising a plate line potential conversion circuit to be applied.
【請求項3】 第1のトランジスタと、第1の強誘電体
キャパシタとからなる複数のメモリセルと、複数のワー
ド線と、複数のビット線と、複数のプレート線から構成
されるメモリセルアレイを有する半導体記憶装置の駆動
方法において、前記ビット線を第1の電位に固定しつ
つ、プレート線電位を第2の電位に上げ、前記第1の強
誘電体キャパシタの両端に、第1の電位と第2の電位を
印加する第1の動作と、この第1の動作に続いて、前記
ビット線をフローティング状態にしつつ、プレート線電
位を第2の電位からより高い第3の電位に上げ、前記第
1の強誘電体キャパシタの電荷をビット線に読み出す第
2の動作を行なうことを特徴とする半導体記憶装置の駆
動方法。
3. A memory cell array including a plurality of memory cells including a first transistor and a first ferroelectric capacitor, a plurality of word lines, a plurality of bit lines, and a plurality of plate lines. In the method of driving a semiconductor memory device having the above, the plate line potential is raised to a second potential while the bit line is fixed at a first potential, and a first potential and a A first operation of applying a second potential, and following the first operation, raising the plate line potential from the second potential to a higher third potential while the bit line is in a floating state; A method for driving a semiconductor memory device, comprising: performing a second operation of reading a charge of a first ferroelectric capacitor to a bit line.
【請求項4】 第1のトランジスタと、第1の強誘電体
キャパシタとからなる複数のメモリセルと、複数のワー
ド線と、複数のビット線と、複数のプレート線から構成
されるメモリセルアレイを有する半導体記憶装置の駆動
方法において、前記プレート線に第1の電位、前記第1
の電位より高い第2の電位又は前記第2の電位より高い
第3の電位を順次印加するプレート線電位変換回路を備
えることを特徴とする半導体記憶装置。
4. A memory cell array including a plurality of memory cells including a first transistor and a first ferroelectric capacitor, a plurality of word lines, a plurality of bit lines, and a plurality of plate lines. The driving method of the semiconductor memory device having the first potential and the first potential on the plate line.
And a plate line potential conversion circuit for sequentially applying a second potential higher than the first potential or a third potential higher than the second potential.
【請求項5】 強誘電体キャパシタの分極方向の違いで
“1”或いは“0”のデータを記憶する半導体記憶装置
において、強誘電体キャパシタの両端に印加する電圧の
絶対値が、0Vより大きな第1の電圧から第1の電圧よ
り大きな第2の電圧までの間に変化した時に読み出され
る電荷量から“1”或いは“0”データを判断する半導
体記憶装置。
5. In a semiconductor memory device storing data of “1” or “0” depending on the polarization direction of a ferroelectric capacitor, an absolute value of a voltage applied to both ends of the ferroelectric capacitor is larger than 0V. A semiconductor memory device that determines "1" or "0" data from the amount of charge read when the voltage changes between a first voltage and a second voltage higher than the first voltage.
【請求項6】 前記第1の電圧は0.3V以上1V以下
であることを特徴とする請求項5記載の半導体記憶装
置。
6. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein said first voltage is 0.3 V or more and 1 V or less.
【請求項7】 強誘電体キャパシタを用いてダミーセル
を構成する半導体記憶装置において、前記強誘電体キャ
パシタの両端に印加する電圧が、0Vより大きな第1の
電圧から第1の電圧より大きな第2の電圧までの間に変
化した時に読み出される電荷量から参照電位を発生させ
る半導体記憶装置。
7. A semiconductor memory device comprising a dummy cell using a ferroelectric capacitor, wherein a voltage applied to both ends of the ferroelectric capacitor is changed from a first voltage higher than 0V to a second voltage higher than the first voltage. Semiconductor memory device that generates a reference potential from the amount of charge read when the voltage changes between the voltages.
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