JP2000293987A - Read-out method and read-out circuit for ferroelectric memory - Google Patents

Read-out method and read-out circuit for ferroelectric memory

Info

Publication number
JP2000293987A
JP2000293987A JP11096699A JP9669999A JP2000293987A JP 2000293987 A JP2000293987 A JP 2000293987A JP 11096699 A JP11096699 A JP 11096699A JP 9669999 A JP9669999 A JP 9669999A JP 2000293987 A JP2000293987 A JP 2000293987A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electric field
transistors
transistor
capacitance
terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11096699A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tronnamchai Kuraison
トロンナムチャイ クライソン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP11096699A priority Critical patent/JP2000293987A/en
Publication of JP2000293987A publication Critical patent/JP2000293987A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide read-out method for a ferroelectric memory that a lifetime is long and noise margin can be made large. SOLUTION: Three capacitors C11-C13 having the same value are prepared, an electric field having a negative direction is applied to a ferroelectric capacitor Ca of a memory cell, and data are read out to the first capacitor C11. Next, an electric field having an opposite positive direction is applied. Next, an electric field having a negative direction is applied, electric charges are read out to the second capacitor C12. Next, an electric field having a negative direction is applied, electric charges are read out to the third capacitor C13. And a potential obtained by connecting the second and the third capacitors in parallel is used as a threshold value, and it is compared with a potential read out to the first capacitor, that is, VB1 or VB0 corresponding to a stored value of the ferroelectric capacitor. As VB1 is stored in the second capacitor, VB0 is stored in the third capacitor, by connecting in parallel, as a threshold value is always an intermediate value between VB1 and VB0, a lifetime is prolonged and noise margin is increased.

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】この発明は、強誘電体メモリ
に蓄えられているデータを精度良く読み出す技術に関す
る。
The present invention relates to a technique for accurately reading data stored in a ferroelectric memory.

【0002】[0002]

【従来の技術】強誘電体メモリは、強誘電体コンデンサ
をメモリ素子として用いたメモリであり、強誘電体コン
デンサを充放電し、その放電による分極の状態を記憶内
容とするものである。しかし、強誘電体コンデンサは充
放電を繰り返すと次第に分極が弱まって出力が低下す
る。したがって記憶内容を読みだす際のしきい値を固定
値にしておくと、出力の変動に対応出来ないので、寿命
が短くなるという問題がある。この問題に対処するた
め、しきい値を出力の値に応じて自動的に変化させる方
式の強誘電体メモリの読み出し回路として「“自己参照
型読み出し方式1T/1C FeRAM”山田淳一 他
著、電子情報通信学会技術報告 SDM98−107、
ICD98−106、1998年7月、pp.101−
106」が開示されている。
2. Description of the Related Art A ferroelectric memory is a memory using a ferroelectric capacitor as a memory element. The ferroelectric capacitor charges and discharges a ferroelectric capacitor, and stores the state of polarization due to the discharge as storage contents. However, when the ferroelectric capacitor is repeatedly charged and discharged, the polarization gradually weakens and the output decreases. Therefore, if the threshold value for reading out the stored contents is fixed, it is not possible to cope with the fluctuation of the output, and there is a problem that the life is shortened. In order to address this problem, as a readout circuit of a ferroelectric memory of the type in which the threshold value is automatically changed according to the output value, "" Self-reference type readout type 1T / 1C FeRAM "" Junichi Yamada et al., Electronics IEICE Technical Report SDM98-107,
ICD98-106, July 1998 pp. 101-
106 "is disclosed.

【0003】図7は上記文献に記載されている強誘電体
メモリの読み出し回路の回路図であり、1個の強誘電体
コンデンサと1個のトランジスタで1個のメモリセルが
構成されている1トランジスタ・1キャパシタ型の強誘
電体メモリを示す。また、図8は図7の回路における動
作説明のための強誘電体の分極・電界曲線である。
FIG. 7 is a circuit diagram of a read circuit of a ferroelectric memory described in the above-mentioned document. One memory cell is composed of one ferroelectric capacitor and one transistor. 1 shows a transistor / one-capacitor type ferroelectric memory. FIG. 8 is a polarization / electric field curve of a ferroelectric for explaining the operation in the circuit of FIG.

【0004】図7において、セルCE1、セルCE2は
それぞれ1個の強誘電体コンデンサCaと1個のトラン
ジスタTから構成されたメモリセルである。また、B
1、B2はビット線、W1、W2はワード線、PLはプ
レート線、T1〜T4はトランジスタ、SAはセンスア
ンプである。また、破線で示した静電容量C0、C1
は、主にトランジスタT1〜T4の接合容量(ソース、
ドレインの接合容量)とセンスアンプSAの入力容量か
らなる浮遊容量であり、C0がC1より大きくなるよう
に設計されている。
In FIG. 7, a cell CE1 and a cell CE2 are memory cells each including one ferroelectric capacitor Ca and one transistor T. Also, B
1, B2 is a bit line, W1, W2 are word lines, PL is a plate line, T1 to T4 are transistors, and SA is a sense amplifier. Further, the capacitances C0 and C1 indicated by broken lines
Is mainly the junction capacitance (source,
It is a stray capacitance composed of the drain junction capacitance) and the input capacitance of the sense amplifier SA, and is designed so that C0 is larger than C1.

【0005】上記のセルCE1のデータを読み出すに
は、先ず図示していないプリチャージ手段を使ってビッ
ト線B1およびB2の電荷を除去(所定電位、例えば接
地に接続)しておく。次にトランジスタT2をオン、ト
ランジスタT1、T3、T4をオフにし、かつワード線
W1とプレート線PLの電位を上げる。これによってセ
ルCE1のトランジスタTがオンになり、かつ強誘電体
コンデンサCaのプレート線PL側が高電位になるの
で、強誘電体コンデンサCaには負の電界が印加される
(図8の破線)。この状態において、強誘電体コンデ
ンサCaに蓄えられているデータが“0”であれば負電
界を印加しても分極反転が起きず、ビット線B1の電位
上昇分VB0は小さい。一方、強誘電体コンデンサCa
に蓄えられているデータが“1”であれば分極反転が起
きてビット線B1の電位上昇分VB1が大きい。
In order to read the data of the cell CE1, the charge of the bit lines B1 and B2 is first removed (connected to a predetermined potential, for example, ground) using a precharge means (not shown). Next, the transistor T2 is turned on, the transistors T1, T3, T4 are turned off, and the potentials of the word line W1 and the plate line PL are increased. As a result, the transistor T of the cell CE1 is turned on, and the potential of the plate line PL of the ferroelectric capacitor Ca becomes high, so that a negative electric field is applied to the ferroelectric capacitor Ca (broken line in FIG. 8). In this state, if the data stored in the ferroelectric capacitor Ca is "0", no polarization inversion occurs even when a negative electric field is applied, and the potential rise VB0 of the bit line B1 is small. On the other hand, the ferroelectric capacitor Ca
Is "1", polarization inversion occurs, and the potential rise VB1 of the bit line B1 is large.

【0006】次に、トランジスタT2をオフにしてから
プレート線PLの電位を下げ、強誘電体コンデンサCa
に印加した負電界を取り除く。すると最初に強誘電体コ
ンデンサCaに蓄えられていたデータに関係なく“0”
が強誘電体コンデンサCaに書き込まれる。次に、トラ
ンジスタT3をオンにしてプレート線PLの電位を再び
上げる。このとき分極反転が起きないのでビット線B2
の電位上昇分Vrefは小さい。ただし、このときビッ
ト線B2の浮遊容量C1はビット線B1の浮遊容量C0
より小さい。そのためVrefはVB0よりは大きい。
したがって、ビット線B1の電位がビット線B2の電位
より大きければ(VB1>Vref)セルCE1のデー
タが“1”、ビット線B1の電位がビット線B2の電位
より小さければ(Vref>VB0)セルCE1のデー
タが“0”であったことが分かる。すなわちVrefが
しきい値となり、それとVB1またはVB0が比較され
ることになる。最後にトランジスタT3をオフ、トラン
ジスタT2をオンにしてからプレート線PLの電位を下
げることにより、最初にセルCE1に蓄えられていたデ
ータをセルCE1の強誘電体コンデンサCaに再度書き
込んでデータを元に戻せばデータの読み出しが完了す
る。
Next, after turning off the transistor T2, the potential of the plate line PL is lowered, and the ferroelectric capacitor Ca
Remove the negative electric field applied to. Then, regardless of the data initially stored in the ferroelectric capacitor Ca, "0"
Is written to the ferroelectric capacitor Ca. Next, the transistor T3 is turned on to increase the potential of the plate line PL again. At this time, since no polarization inversion occurs, the bit line B2
Is small. However, at this time, the stray capacitance C1 of the bit line B2 is equal to the stray capacitance C0 of the bit line B1.
Less than. Therefore, Vref is larger than VB0.
Therefore, if the potential of the bit line B1 is higher than the potential of the bit line B2 (VB1> Vref), the data of the cell CE1 is "1", and if the potential of the bit line B1 is lower than the potential of the bit line B2 (Vref> VB0). It can be seen that the data of CE1 was “0”. That is, Vref becomes the threshold value, and VB1 or VB0 is compared with the threshold value. Lastly, the transistor T3 is turned off, the transistor T2 is turned on, and then the potential of the plate line PL is lowered, so that the data initially stored in the cell CE1 is written again to the ferroelectric capacitor Ca of the cell CE1 to recover the data. To complete the data reading.

【0007】図8中の破線は電界印加による状態の遷移
の様子を示している。この読み出し回路はダミーセルを
使わなくてもデータを読み出すことができるという特徴
がある。ダミーセルを使う回路の場合にはダミーセルヘ
のアクセスがメモリセルよりも多くなり、その結果ダミ
ーセルが速く劣化する。したがって上記のようにダミー
セルを使わない回路のほうがダミーセルを使う回路より
も寿命が長い。
A broken line in FIG. 8 shows a state transition by application of an electric field. This read circuit has a feature that data can be read without using a dummy cell. In the case of a circuit using a dummy cell, the number of accesses to the dummy cell is larger than that of the memory cell, and as a result, the dummy cell deteriorates quickly. Therefore, a circuit that does not use a dummy cell as described above has a longer life than a circuit that uses a dummy cell.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図7に示
す強誘電体メモリの読み出し回路では次のような問題が
残る。図9は、図7に示した回路のビット線B1、ビッ
ト線B2の電位の様子を示した図である。図9の横軸は
読み・書きのサイクル数、縦軸はビット線の電位を示し
ている。図9から分かるようにVrefはVB1に関係
なく、浮遊容量C0およびC1によって決まる一定の値
だけVB0よりも大きくなっており、これがしきい値と
なる。したがって読み書きの繰り返しに応じて強誘電体
コンデンサが劣化し、VB1が次第に低下してVref
に等しくなった時点が、この強誘電体メモリの寿命とな
る。また、VrefとVB1やVB0の差がデータを読
み出す際のノイズマージンとなり、ノイズマージンが小
さければ雑音によって判断を誤りやすくなる。このよう
に図7に示した従来例においては、固定しきい値よりは
寿命を長くできるものの、強誘電体コンデンサの特性を
完全に利用するだけの長寿命には出来なかった。
However, the following problem remains in the read circuit of the ferroelectric memory shown in FIG. FIG. 9 is a diagram showing the state of the potentials of the bit lines B1 and B2 of the circuit shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 9 indicates the number of read / write cycles, and the vertical axis indicates the potential of the bit line. As can be seen from FIG. 9, Vref is larger than VB0 by a fixed value determined by the stray capacitances C0 and C1, regardless of VB1, and this is the threshold value. Therefore, the ferroelectric capacitor deteriorates in accordance with the repetition of reading and writing, and VB1 gradually decreases to Vref
Is the life of the ferroelectric memory. Also, the difference between Vref and VB1 or VB0 becomes a noise margin when reading data, and if the noise margin is small, the judgment is likely to be erroneous due to noise. As described above, in the conventional example shown in FIG. 7, the life can be made longer than the fixed threshold value, but the life cannot be made long enough to fully utilize the characteristics of the ferroelectric capacitor.

【0009】本発明は上記のごとき従来技術の問題点を
解決するためになされたものであり、さらに長寿命でノ
イズマージンも大きくすることの出来る強誘電体メモリ
の読み出し方法および回路を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and further provides a method and circuit for reading out a ferroelectric memory which can have a long life and a large noise margin. With the goal.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明においては特許請求の範囲に記載するように構
成している。すなわち、請求項1に記載の発明において
は、同じ値の3個の静電容量を用意し、まず、読み出す
べきメモリセルの強誘電体コンデンサに第1方向(例え
ば負方向)の電界を印加してデータを第1の静電容量に
読み出す。次に該メモリセルの強誘電体コンデンサにデ
ータ読み出しとは反対の第2方向(例えば正方向)の電
界を印加する。次に、該メモリセルの強誘電体コンデン
サに第1方向(例えば負方向)の電界を印加し、電界印
加時に流れる電荷を第2の静電容量に読み出す。次に再
び該メモリセルの強誘電体コンデンサに第1方向(例え
ば負方向)の電界を印加し、電界印加時に流れる電荷を
第3の静電容量に読み出す。そして第2と第3の静電容
量を並列接続して得た電位をしきい値Vrefとして、
第1の静電容量に読み出された電位、すなわち強誘電体
コンデンサに記憶されていた“1”または“0”の信号
に対応したVB1またはVB0と比較する。なお、上記
の電界印加の方向は上記の例とは逆に、第1方向を正方
向とし、反対の第2方向を負方向としてもよい。上記の
ように制御すると、第2の静電容量には高レベルVB1
が記憶され、第3の静電容量には低レベルVB0が記憶
される。そして両者を並列接続することにより、しきい
値Vrefが常に高レベルVB1と低レベルVB0との
中間の値、すなわちVref=(VB1+VB0)/2
となる。
In order to achieve the above object, the present invention is structured as described in the appended claims. That is, in the first aspect of the present invention, three capacitances having the same value are prepared, and first, an electric field in the first direction (for example, the negative direction) is applied to the ferroelectric capacitor of the memory cell to be read. Data is read out to the first capacitance. Next, an electric field is applied to the ferroelectric capacitor of the memory cell in a second direction (for example, a positive direction) opposite to the data reading. Next, an electric field in a first direction (for example, a negative direction) is applied to the ferroelectric capacitor of the memory cell, and charges flowing when the electric field is applied are read out to a second capacitance. Next, an electric field in the first direction (for example, a negative direction) is again applied to the ferroelectric capacitor of the memory cell, and charges flowing when the electric field is applied are read out to a third capacitance. The potential obtained by connecting the second and third capacitances in parallel is set as a threshold value Vref.
The potential read out to the first capacitance, that is, VB1 or VB0 corresponding to the signal of “1” or “0” stored in the ferroelectric capacitor is compared. The direction of the electric field application may be opposite to the above-described example, in which the first direction is the positive direction and the opposite second direction is the negative direction. By controlling as described above, the second capacitance has a high level VB1.
And the low level VB0 is stored in the third capacitance. By connecting them in parallel, the threshold value Vref is always an intermediate value between the high level VB1 and the low level VB0, that is, Vref = (VB1 + VB0) / 2.
Becomes

【0011】また、請求項2に記載の発明においては、
同じ値の3個の静電容量を用意し、まず、読み出すべき
メモリセルの強誘電体コンデンサに第1方向(例えば負
方向)の電界を印加してデータを第1の静電容量に読み
出す。次に、もう一度同じ第1方向(例えば負方向)の
電界を印加し、電界印加時に流れる電荷を第2の静電容
量に読み出す。次に強誘電体コンデンサにデータ読み出
しとは反対の第2方向(例えば正方向)の電界を印加す
る。次に強誘電体コンデンサにもう一度第1方向(例え
ば負方向)の電界を印加し、電界印加時に流れる電荷を
第3の静電容量に読み出す。最後に第2と第3の静電容
量を並列接続し、その電位Vrefを第1の静電容量に
読み出されたVB1またはVB0と比較する。この場合
にも請求項1の場合と同様に、しきい値Vrefが常に
高レベルVB1と低レベルVB0との中間の値、すなわ
ちVref=(VB1+VB0)/2となり、ノイズマ
ージンを最大にできる。その結果データ読み出しを雑音
に対して強くでき、読み出したデータの信頼性を上げる
ことができる。
Further, in the invention according to claim 2,
Three capacitances having the same value are prepared, and first, an electric field in a first direction (for example, a negative direction) is applied to a ferroelectric capacitor of a memory cell to be read, and data is read out to the first capacitance. Next, the same electric field in the first direction (for example, the negative direction) is again applied, and the charge flowing when the electric field is applied is read out to the second capacitance. Next, an electric field is applied to the ferroelectric capacitor in a second direction (for example, a positive direction) opposite to the data reading. Next, an electric field in the first direction (for example, a negative direction) is again applied to the ferroelectric capacitor, and charges flowing when the electric field is applied are read out to a third capacitance. Finally, the second and third capacitances are connected in parallel, and the potential Vref is compared with VB1 or VB0 read out to the first capacitance. In this case as well, the threshold value Vref is always an intermediate value between the high level VB1 and the low level VB0, that is, Vref = (VB1 + VB0) / 2, so that the noise margin can be maximized. As a result, data reading can be made more resistant to noise, and the reliability of the read data can be increased.

【0012】また、請求項3および請求項4は、上記の
読み出し方法を実現するための読み出し回路の構成を示
すものであり、請求項3は例えば図5の回路に相当し、
請求項4は例えば図6の回路に相当する。
[0012] Claims 3 and 4 show the configuration of a read circuit for realizing the above read method. Claim 3 corresponds to, for example, the circuit of FIG.
Claim 4 corresponds to, for example, the circuit of FIG.

【0013】また、請求項5に記載のように、第1〜第
3の各静電容量は、主に第1〜第3(請求項3)または
第1〜第6(請求項4)のトランジスタの接合容量と第
1〜第3のセンスアンプの入力容量とからなる浮遊容量
であり、前記3個または6個のトランジスタおよび3個
のセンスアンプをそれぞれ同一の構造寸法で基板上に対
称に配列することによって相互に同じ値とすることが出
来る。
As described in claim 5, each of the first to third capacitances is mainly the first to third (claim 3) or the first to sixth (claim 4). A stray capacitance including a junction capacitance of a transistor and an input capacitance of the first to third sense amplifiers. The three or six transistors and the three sense amplifiers are symmetrically arranged on a substrate with the same structural dimensions. By arranging them, they can have the same value.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明においては、しきい値Vrefが
常に高レベルVB1と低レベルVB0との中間の値にな
るように構成したことにより、常にノイズマージンを最
大にできるので、データ読み出しを雑音に対して強くで
き、読み出したデータの信頼性を向上させることが出来
る。また、メモリセルを構成する強誘電体コンデンサの
使用に応じた劣化に対しても、特性に応じて可能な限り
寿命を長くすることが出来る、という効果が得られる。
According to the present invention, since the threshold Vref is always set to an intermediate value between the high level VB1 and the low level VB0, the noise margin can always be maximized. And the reliability of the read data can be improved. In addition, even if the ferroelectric capacitor constituting the memory cell is deteriorated due to the use, the life can be extended as much as possible according to the characteristics.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施の形態
の回路図である。その構成を説明すると、セルCE1は
1つの強誘電体コンデンサCaと1つのトランジスタT
によって構成されたメモリセルである。なお、実際には
同様のメモリセルが複数配置されているが、ここでは例
としてCE1で示す1セルのみを示している。それらの
メモリセルがビット線B1および行選択用のトランジス
タT1を介してデータ読み出し部に接続されている。デ
ータ読み出し部の入力段は3つのトランジスタT11、
T12、T13によって構成され、それぞれのトランジ
スタは図に示したように3つのセンスアンプSA1、S
A2、SA3に接続されている。そしてトランジスタT
11、T12、T13の各々から各センスアンプSA
1、SA2、SA3の入力に接続されている部分には破
線で示す静電容量C11、C12、C13が形成されて
いる。これらの静電容量は主にトランジスタT11〜T
13の接合容量(ソース、ドレインの接合容量)とセン
スアンプSA1〜SA3の入力容量からなる浮遊容量で
あるが、図示のように纏めて1個所に示している。した
がってトランジスタT11〜T13のサイズを同じと
し、センスアンプSA1〜SA3を同じ構成、サイズと
し、基板上に対称に配列して形成すれば、上記の静電容
量C11〜C13の値は図の対称性から分かるようにほ
ぼ同じ大きさ(C11=C12=C13)となる。また
ビット線B1の一端は初期化のための2つのトランジス
タTH1とTL1を介して高電源(例えばVcc)と低
電源(例えば接地)に接続されている。
FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention. To explain the configuration, the cell CE1 is composed of one ferroelectric capacitor Ca and one transistor T
Is a memory cell constituted by Although a plurality of similar memory cells are actually arranged, only one cell indicated by CE1 is shown here as an example. These memory cells are connected to a data reading unit via a bit line B1 and a row selecting transistor T1. The input stage of the data reading unit has three transistors T11,
T12 and T13, each of which has three sense amplifiers SA1 and S1 as shown in FIG.
A2 and SA3. And the transistor T
11, T12, and T13, each sense amplifier SA
Capacitors C11, C12, and C13 indicated by broken lines are formed in portions connected to the inputs of SA1, SA2, and SA3. These capacitances mainly depend on the transistors T11 to T11.
13 are stray capacitances composed of 13 junction capacitances (junction capacitances of source and drain) and input capacitances of the sense amplifiers SA1 to SA3, but are collectively shown at one place as shown. Therefore, if the transistors T11 to T13 have the same size and the sense amplifiers SA1 to SA3 have the same configuration and size and are arranged symmetrically on the substrate, the values of the capacitances C11 to C13 will be symmetrical in the figure. As can be seen from FIG. 6, the sizes are almost the same (C11 = C12 = C13). One end of the bit line B1 is connected to a high power supply (for example, Vcc) and a low power supply (for example, ground) via two transistors TH1 and TL1 for initialization.

【0016】次にデータを読み出す方法を説明する。図
2は強誘電体コンデンサの分極・電界曲線を示す図であ
り、破線で電界印加による状態の遷移の様子を示す。図
1において、先ずトランジスタTH1をオフにし、トラ
ンジスタT1、T11およびTL1をオンにしてビット
線B1と静電容量C11の電位を“ロー”に初期化す
る。次に、トランジスタTL1をオフ、トランジスタT
1、T11をオンにし、かつワード線W1とプレート線
PLを“ハイ”にする。すると強誘電体コンデンサCa
に負の電界がかかり、図2の破線で示すような状態遷
移が起きる。この状態遷移に伴なって静電容量C11に
電荷が蓄積し、その電位はセルCE1に蓄えられていた
データが“1”の場合にはVB1、“0”の場合にはV
B0になる。
Next, a method of reading data will be described. FIG. 2 is a diagram showing a polarization / electric field curve of the ferroelectric capacitor, and a broken line shows a state transition by application of an electric field. In FIG. 1, first, the transistor TH1 is turned off, and the transistors T1, T11, and TL1 are turned on, and the potentials of the bit line B1 and the capacitance C11 are initialized to “low”. Next, the transistor TL1 is turned off, and the transistor T1 is turned off.
1. Turn on T11 and set word line W1 and plate line PL to "high". Then the ferroelectric capacitor Ca
Is applied with a negative electric field, and a state transition as shown by a broken line in FIG. 2 occurs. With this state transition, electric charge is accumulated in the capacitance C11, and the electric potential is VB1 when the data stored in the cell CE1 is "1" and V when the data stored in the cell CE1 is "0".
It becomes B0.

【0017】次に、トランジスタT11をオフ、トラン
ジスタTH1をオン、プレート線PLを“ロー”にす
る。すると今度は強誘電体コンデンサCaに正の電界が
かかり、図2の破線で示すような状態遷移が起きる。
次に、トランジスタTH1をオフ、ワード線W1を“ロ
ー”にし、トランジスタT12、T13およびトランジ
スタTL1をオンにしてビット線B1、静電容量C12
およびC13の電位を“ロー”に初期化する。
Next, the transistor T11 is turned off, the transistor TH1 is turned on, and the plate line PL is set to "low". Then, a positive electric field is applied to the ferroelectric capacitor Ca, and a state transition as shown by a broken line in FIG. 2 occurs.
Next, the transistor TH1 is turned off, the word line W1 is turned "low", the transistors T12, T13 and the transistor TL1 are turned on, and the bit line B1, the capacitance C12
And the potential of C13 is initialized to “low”.

【0018】次に、再びトランジスタTL1、T13を
オフ、T12をオンにし、ワード線W1とプレート線P
Lを“ハイ”にする。すると強誘電体コンデンサCaに
負の電界が再びかかり、図2の破線で示すような状態
遷移が起きる。この状態遷移に伴なって静電容量C12
に電荷が蓄積し、その電位はVB1となる。
Next, the transistors TL1 and T13 are turned off again, T12 is turned on, and the word line W1 and the plate line P are turned off.
L is set to “high”. Then, a negative electric field is applied again to the ferroelectric capacitor Ca, and a state transition as shown by a broken line in FIG. 2 occurs. With this state transition, the capacitance C12
, And its potential becomes VB1.

【0019】次に、トランジスタT12をオフ、プレー
ト線PLを“ロー”にする。続いてトランジスタT13
をオン、プレート線PLを“ハイ”にする。すると強誘
電体コンデンサCaに再び負の電界がかかり、図2の破
線で示すような状態遷移が起きる。この状態遷移に伴
なって静電容量C13に電荷が蓄積し、その電位はVB
0となる。
Next, the transistor T12 is turned off, and the plate line PL is set to "low". Subsequently, the transistor T13
Is turned on, and the plate line PL is set to “high”. Then, a negative electric field is again applied to the ferroelectric capacitor Ca, and a state transition as shown by a broken line in FIG. 2 occurs. With this state transition, electric charge is accumulated in the capacitance C13, and the electric potential becomes VB
It becomes 0.

【0020】次に、トランジスタT1をオフ、T12と
T13をオンにする。これによって静電容量C12とC
13が並列接続され、その電位が(VB1+VB0)/
2となる。この電位をしきい値Vrefとして静電容量
C11の電位と比較することになる。すなわちセンスア
ンプSA1の+入力端子には静電容量C11の電位が与
えられ、−入力端子には上記のしきい値Vrefが与え
られる。したがってセルCE1に蓄えられていたデータ
が“1”の場合には、センスアンプSA1の出力が“ハ
イ”、“0”の場合には“ロー”になる。
Next, the transistor T1 is turned off, and T12 and T13 are turned on. This allows the capacitances C12 and C12
13 are connected in parallel, and the potential thereof is (VB1 + VB0) /
It becomes 2. This potential is compared with the potential of the capacitance C11 as the threshold value Vref. That is, the potential of the capacitance C11 is applied to the + input terminal of the sense amplifier SA1, and the above-described threshold value Vref is applied to the-input terminal. Therefore, when the data stored in the cell CE1 is "1", the output of the sense amplifier SA1 is "high", and when the data is "0", it is "low".

【0021】最後に、トランジスタT12とT13をオ
フ、T11およびT1をオンにしてからプレート線PL
の電位を下げることにより、最初にセルCE1に蓄えら
れていたデータをセルCE1の強誘電体コンデンサCa
に再度書き込んでデータを元に戻せばデータの読み出し
が完了する。
Finally, after turning off the transistors T12 and T13 and turning on T11 and T1, the plate line PL
Lowering the potential of the cell CE1, the data initially stored in the cell CE1 is transferred to the ferroelectric capacitor Ca of the cell CE1.
When the data is written again and the data is restored, the data reading is completed.

【0022】以上の説明から分かるように、本実施の形
態の回路においては、必ずVref=(VB1+VB
0)/2が成立し、高レベルVB1と低レベルVB0と
の中央値が自動的にしきい値Vrefとなる。そのため
ノイズマージンを最大にすることができ、その結果、デ
ータ読み出しを雑音に対して強くでき、読み出したデー
タの信頼性を上げることができる。
As can be seen from the above description, in the circuit of the present embodiment, Vref = (VB1 + VB
0) / 2 holds, and the median between the high level VB1 and the low level VB0 automatically becomes the threshold value Vref. Therefore, the noise margin can be maximized, and as a result, data reading can be made strong against noise, and the reliability of the read data can be increased.

【0023】図3は、本実施の形態における高レベルV
B1、低レベルVB0、しきい値Vrefの読み書きサ
イクル数依存性を示す特性図である。図3から分かるよ
うに、サイクル数が増えるに従ってセルの強誘電体コン
デンサが劣化しても、ノイズマージンが必ずその時点で
の最大の値となり、読み出されたデータの信頼性がその
時点で最も高くなる。また、VrefとVB1との交点
はVB1とVB0との交点と一致するので、強誘電体コ
ンデンサの特性に適合して最も長寿命にすることが出来
る。前記図9の特性と比べると本発明の方が明らかに長
寿命になる。
FIG. 3 shows the high level V in this embodiment.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the dependency of B1, low level VB0, and threshold value Vref on the number of read / write cycles. As can be seen from FIG. 3, even if the ferroelectric capacitor of the cell deteriorates as the number of cycles increases, the noise margin always becomes the maximum value at that time, and the reliability of the read data becomes the highest at that time. Get higher. Also, since the intersection of Vref and VB1 coincides with the intersection of VB1 and VB0, the longest life can be achieved in conformity with the characteristics of the ferroelectric capacitor. Compared with the characteristics shown in FIG. 9, the present invention clearly has a longer life.

【0024】図4は、本発明の第2の実施の形態におけ
る強誘電体コンデンサの分極・電界曲線を示す図であ
り、電界印加による状態遷移の様子を破線で示してい
る。
FIG. 4 is a diagram showing a polarization / electric field curve of the ferroelectric capacitor according to the second embodiment of the present invention, in which a state transition by application of an electric field is shown by a broken line.

【0025】この第2の実施の形態に用いる回路は、前
記図1と同じであるが、電界印加による状態遷移の順序
が異なっている。
The circuit used in the second embodiment is the same as that of FIG. 1, but the order of the state transitions due to the application of the electric field is different.

【0026】以下、図1の回路と図4を用いて説明す
る。先ずトランジスタTH1をオフにし、トランジスタ
T1、T11、T13およびTL1をオンにし、ビット
線B1、静電容量C11およびC13の電位を“ロー”
に初期化する。次に、トランジスタT13、TL1をオ
フ、トランジスタT1、T11をオン、ワード線W1と
プレート線PLを“ハイ”にする。すると強誘電体コン
デンサCaに負の電界がかかり、図4の破線で示すよ
うな状態遷移が起きる。この状態遷移に伴なって静電容
量C11に電荷が蓄積し、その電位はセルCE1に蓄え
られていたデータが“1”の場合にはVB1、“0”の
場合にはVB0になる。
Hereinafter, description will be made with reference to the circuit of FIG. 1 and FIG. First, the transistor TH1 is turned off, the transistors T1, T11, T13, and TL1 are turned on, and the potentials of the bit line B1, the capacitances C11 and C13 are set to "low".
Initialize to Next, the transistors T13 and TL1 are turned off, the transistors T1 and T11 are turned on, and the word line W1 and the plate line PL are set to "high". Then, a negative electric field is applied to the ferroelectric capacitor Ca, and a state transition as shown by a broken line in FIG. 4 occurs. With this state transition, electric charge is accumulated in the capacitance C11, and its potential becomes VB1 when the data stored in the cell CE1 is "1" and VB0 when the data stored in the cell CE1 is "0".

【0027】次に、トランジスタT11をオフ、プレー
ト線PLを“ロー”にする。続いてトランジスタT13
をオン、プレート線PLを“ハイ”にする。すると強誘
電体コンデンサCaに再び負の電界がかかり、図4の破
線で示すような状態遷移が起きる。この状態遷移に伴
なって静電容量C13に電荷が蓄積し、その電位はVB
0となる。次に、トランジスタT13をオフ、トランジ
スタTH1をオン、プレート線PLを“ロー”にする。
すると今度は強誘電体コンデンサCaに正の電界がかか
り、図4の破線で示すような状態遷移が起きる。次
に、トランジスタTH1をオフ、ワード線W1を“ロ
ー”にし、トランジスタT12およびTL1をオンにし
て静電容量C12の電位を“ロー”に初期化する。
Next, the transistor T11 is turned off, and the plate line PL is set to "low". Subsequently, the transistor T13
Is turned on, and the plate line PL is set to “high”. Then, a negative electric field is again applied to the ferroelectric capacitor Ca, and a state transition occurs as shown by a broken line in FIG. With this state transition, electric charge is accumulated in the capacitance C13, and the electric potential becomes VB
It becomes 0. Next, the transistor T13 is turned off, the transistor TH1 is turned on, and the plate line PL is set to "low".
Then, a positive electric field is applied to the ferroelectric capacitor Ca, and a state transition as shown by a broken line in FIG. 4 occurs. Next, the transistor TH1 is turned off, the word line W1 is turned "low", and the transistors T12 and TL1 are turned on to initialize the potential of the capacitance C12 to "low".

【0028】次に、再びトランジスタTL1をオフ、ト
ランジスタT12をオン、ワード線W1とプレート線P
Lを“ハイ”にする。すると強誘電体コンデンサCaに
負の電界がかかり、図4の破線で示すような状態遷移
が起きる。この状態遷移に伴なって静電容量C12に電
荷が蓄積し、その電位はVB1となる。次に、トランジ
スタT1をオフ、T12とT13をオンにする。これに
よって静電容量C12とC13が並列接続され、その電
位Vrefが(VB1+VB0)/2となる。したがっ
て、図2の場合と同じように、センスアンプSA1の出
力はセルCE1に蓄えられていたデータが“1”の場合
には“ハイ”、“0”の場合には“ロー”になる。最後
に、トランジスタT12とT13をオフ、T11および
T1をオンにしてからプレート線PLの電位を下げるこ
とにより、最初にセルCE1に蓄えられていたデータを
セルCE1の強誘電体コンデンサCaに再度書き込んで
データを元に戻せばデータの読み出しが完了する。
Next, the transistor TL1 is turned off again, the transistor T12 is turned on, and the word line W1 and the plate line P are turned off.
L is set to “high”. Then, a negative electric field is applied to the ferroelectric capacitor Ca, and a state transition as shown by a broken line in FIG. 4 occurs. With this state transition, electric charges are accumulated in the capacitance C12, and the electric potential becomes VB1. Next, the transistor T1 is turned off, and T12 and T13 are turned on. As a result, the capacitances C12 and C13 are connected in parallel, and the potential Vref becomes (VB1 + VB0) / 2. Therefore, as in the case of FIG. 2, the output of the sense amplifier SA1 becomes "high" when the data stored in the cell CE1 is "1" and becomes "low" when the data stored in the cell CE1 is "0". Lastly, the transistors T12 and T13 are turned off, T11 and T1 are turned on, and then the potential of the plate line PL is lowered, so that the data initially stored in the cell CE1 is again written to the ferroelectric capacitor Ca of the cell CE1. When the data is returned to the original state, the data reading is completed.

【0029】上記のように読み出し時の電界(上記の場
合には負方向)と反対方向(上記の場合は正方向)の電
界を印加する順番が異なっていても前記図2の場合と同
等な効果が得られる。
As described above, even if the order of applying the electric fields in the opposite direction (positive direction in the above case) and the electric field at the time of reading (negative direction in the above case) are different, the same as in FIG. The effect is obtained.

【0030】なお、図1の回路においては、一例として
セルCE1が1個でビット線B1が1本の場合を示した
が、実際の強誘電体メモリにおいては多数のセルとそれ
ぞれに接続されたビット線とを備えており、それらの複
数のセルについて1個の読み出し回路を共用することが
出来る。図1の回路は、対称性を保つために3個のセン
スアンプを用いた基本構成を示すものであり、一般に信
号処理速度を早くするために1本のビット線毎に1個の
センスアンプを設けるとすれば、図5に示すように、3
本のビット線B1、B2、B3を接続し、それぞれのビ
ット線が読み出された場合の信号をセンスアンプSA
1、SA2、SA3からそれぞれ読み出すように構成す
る。この場合には、前記データを読み出す方法で説明し
たトランジスタT11、T12、T13のオン、オフ制
御は、ビット線B1、B2、B3の何れを読み出すかに
応じて順番に変化する。例えばビット線B2を読み出し
た信号をセンスアンプSA2から出力する場合には、前
記データを読み出す方法で説明したトランジスタT1を
T2、T11をT12、T12をT13、T13をT1
1と読み代えればよい。また、ビット線B3を読み出し
た信号をセンスアンプSA3から出力する場合には、前
記データを読み出す方法で説明したトランジスタT1を
T3、T11をT13、T12をT11、T13をT1
2と読み代えればよい。さらにビット線を増加する場合
には、それに応じてトランジスタとセンスアンプを増加
すればよい。
In the circuit shown in FIG. 1, the case where one cell CE1 and one bit line B1 are shown as an example, but in an actual ferroelectric memory, many cells are connected to each other. And a bit line, and one read circuit can be shared by the plurality of cells. The circuit shown in FIG. 1 shows a basic configuration using three sense amplifiers to maintain symmetry. Generally, one sense amplifier is provided for each bit line in order to increase the signal processing speed. If provided, as shown in FIG.
The bit lines B1, B2, and B3 are connected, and a signal when each bit line is read is sent to the sense amplifier SA.
1, SA2, and SA3. In this case, the on / off control of the transistors T11, T12, and T13 described in the method of reading data changes in order according to which of the bit lines B1, B2, and B3 is read. For example, when a signal read from the bit line B2 is output from the sense amplifier SA2, the transistors T1, T11, T12, T13, and T13 described in the above-described method of reading data are described as T1 and T13, respectively.
It should be read as 1. When the signal read from the bit line B3 is output from the sense amplifier SA3, the transistors T1, T11, T12, and T13 described above in the method of reading data are described as T1 and T13, respectively.
It should be read as 2. When the number of bit lines is further increased, the number of transistors and sense amplifiers may be increased accordingly.

【0031】また、信号処理速度が多少低下してもよい
場合には、センスアンプの数よりも多いビット線を接続
して処理することも出来る。例えば図5のように3個の
センスアンプからなる読み出し回路に、B1〜B9の9
本のビット線を接続し、B1→SA1、B2→SA2、
B3→SA3、B4→SA1、B5→SA2、B6→S
A3、B7→SA1、B8→SA2、B9→SA3のよ
うにセンスアンプを重複して順次繰り返して読み出し結
果を出力することも出来る。
When the signal processing speed may be slightly reduced, more bit lines than the number of sense amplifiers may be connected for processing. For example, as shown in FIG. 5, a read circuit including three sense amplifiers includes 9 of B1 to B9.
B1 → SA1, B2 → SA2,
B3 → SA3, B4 → SA1, B5 → SA2, B6 → S
A3, B7-> SA1, B8-> SA2, B9-> SA3, the sense amplifiers can be overlapped and sequentially repeated to output the read result.

【0032】次に、本発明の第3の実施の形態について
説明する。前記図1、図5に示した回路においては、各
トランジスタT11〜T13から各センスアンプSA1
〜SA3への2本の接続線が各センスアンプの入力端子
に対称に接続されていない。すなわち、トランジスタT
11からの接続線はセンスアンプSA1とSA2の+端
子に接続され、トランジスタT12からの接続線はセン
スアンプSA1の−端子とSA3の+端子に接続され、
トランジスタT13からの接続線はセンスアンプSA2
とSA3の−端子に接続されている。上記のようにセン
スアンプの+端子と−端子に非対称に接続すると、セン
スアンプの回路によっては静電容量C11、C12、C
13の値に多少の差異が生じることも有り得る。第3の
実施の形態は、上記のごとき静電容量に生じるアンバラ
ンスを解消したものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the circuits shown in FIGS. 1 and 5, each of the sense amplifiers SA1
SA3 are not symmetrically connected to the input terminals of each sense amplifier. That is, the transistor T
11 is connected to the + terminals of the sense amplifiers SA1 and SA2, the connection line from the transistor T12 is connected to the-terminal of the sense amplifier SA1 and the + terminal of SA3,
The connection line from the transistor T13 is connected to the sense amplifier SA2.
And SA3 are connected to the-terminal. When the terminals are asymmetrically connected to the positive terminal and the negative terminal of the sense amplifier as described above, the capacitances C11, C12, C
There may be some differences in the value of 13. In the third embodiment, the imbalance that occurs in the capacitance as described above is eliminated.

【0033】図6は本発明の第3の実施の形態を示す回
路図である。この回路では図1や図5で使われているト
ランジスタT1やT2をなくし、その代わりに各センス
アンプSAの+−両入力端子に6個のトランジスタT1
1、T12、T13、T21、T22、T23を配置し
ている。そしてトランジスタT11、T12、T13は
全て各センスアンプSA1、SA2、SA3の+端子へ
接続され、トランジスタT21、T22、T23は全て
各センスアンプSA1、SA2、SA3の−端子へ接続
されている。これらの各トランジスタの接合容量と各セ
ンスアンプの入力容量からなる静電容量をC11、C1
2、C13、C21、C22、C23とする。そして+
端子へ接続されているトランジスタT11、T12、T
13のうちの1個と、−端子へ接続されているトランジ
スタT21、T22、T23のうちの1個とをそれぞれ
組み合わせて3組の組み合せを作り、各組内のトランジ
スタを同期して動作(オン、オフ)させることにより、
前記6個の静電容量は2個ずつ並列に接続されて、3組
の各組毎に等価的に1個ずつ接続された3個の静電容量
となる。例えばトランジスタT11とT21、T12と
T22、T13とT23をそれぞれ組み合わせれば、C
11+C21、C12+C22、C13+C23の3組
の静電容量が形成される。上記のように接続すると、各
センスアンプの入力端子の接続は対称になり、各静電容
量がアンバランスになるおそれがない。なお、この場合
においてもトランジスタT11、T12、T13、T2
1、T22、T23を同じサイズとし、センスアンプS
A1〜SA3を同じ構成、サイズにして基板上に対称に
配列すれば、図の対称性から、上記各トランジスタの接
合容量と各センスアンプの入力容量から成る3組の静電
容量C11+C21、C12+C22、C13+C23
は互いに等しい値になる。その他、図6において図1と
同符号は同じものを示す。また、図5と同様に多数のセ
ルを接続することが出来る。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention. In this circuit, the transistors T1 and T2 used in FIGS. 1 and 5 are eliminated, and instead, six transistors T1 are connected to both the + and-input terminals of each sense amplifier SA.
1, T12, T13, T21, T22 and T23 are arranged. The transistors T11, T12, and T13 are all connected to the + terminals of the sense amplifiers SA1, SA2, and SA3, and the transistors T21, T22, and T23 are all connected to the-terminals of the sense amplifiers SA1, SA2, and SA3. The capacitance consisting of the junction capacitance of each of these transistors and the input capacitance of each sense amplifier is represented by C11, C1.
2, C13, C21, C22, and C23. And +
Transistors T11, T12, T connected to terminals
13 and one of the transistors T21, T22, and T23 connected to the-terminal, respectively, to form three sets of combinations, and the transistors in each set operate synchronously (ON). , Off)
The six capacitances are connected in parallel two by two, and each of the three sets becomes three capacitances equivalently connected one by one. For example, if the transistors T11 and T21, T12 and T22, and T13 and T23 are respectively combined, C
Three sets of capacitances of 11 + C21, C12 + C22, and C13 + C23 are formed. With the connection as described above, the connection of the input terminals of each sense amplifier is symmetrical, and there is no possibility that the capacitances become unbalanced. Note that, in this case as well, the transistors T11, T12, T13, T2
1, T22 and T23 have the same size, and the sense amplifier S
If A1 to SA3 have the same configuration and size and are symmetrically arranged on the substrate, three sets of electrostatic capacitances C11 + C21, C12 + C22 composed of the junction capacitance of each transistor and the input capacitance of each sense amplifier can be obtained from the symmetry of the drawing. C13 + C23
Are equal to each other. 6, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components. Also, a large number of cells can be connected as in FIG.

【0034】以下、図6の回路におけるデータ読み出し
方法の一例を説明する。まず、図2に示すように状態を
遷移させるためには、トランジスタTH1をオフにし、
トランジスタT11、T21およびTL1をオンにして
静電容量C11とC21の電位を“ロー”に初期化す
る。
Hereinafter, an example of a data reading method in the circuit of FIG. 6 will be described. First, in order to change the state as shown in FIG. 2, the transistor TH1 is turned off,
The transistors T11, T21 and TL1 are turned on to initialize the potentials of the capacitances C11 and C21 to "low".

【0035】次に、トランジスタTL1をオフ、T1
1、T21をオン、ワード線W1とプレート線PLを
“ハイ”にする。すると強誘電体コンデンサCaに負の
電界がかかり、図2の破線で示したような状態遷移が
起きる。この状態遷移に伴なって静電容量C11とC2
1に電荷が蓄積する。その電位はセルCE1に蓄えられ
ていたデータが“1”の場合にはVB1、“0”の場合
にはVB0になる。
Next, the transistor TL1 is turned off and T1
1. Turn on T21 and set word line W1 and plate line PL to "high". Then, a negative electric field is applied to the ferroelectric capacitor Ca, and a state transition as shown by a broken line in FIG. 2 occurs. With this state transition, the capacitances C11 and C2
1 accumulates electric charge. The potential becomes VB1 when the data stored in the cell CE1 is "1", and becomes VB0 when the data is "0".

【0036】次に、トランジスタT11、T21をオ
フ、TH1をオン、プレート線PLを“ロー”にする。
すると今度は強誘電体コンデンサCaに正の電界がかか
り、図2の破線で示したような状態遷移が起きる。
Next, the transistors T11 and T21 are turned off, TH1 is turned on, and the plate line PL is set to "low".
Then, a positive electric field is applied to the ferroelectric capacitor Ca, and a state transition as shown by a broken line in FIG. 2 occurs.

【0037】次に、トランジスタTH1をオフ、ワード
線W1を“ロー”にし、トランジスタT12、T22、
T13、T23およびTL1をオンにして静電容量C1
2、C22、C13およびC23の電位を“ロー”に初
期化する。次に、再びトランジスタTL1、T13、T
23をオフ、T12、T22をオン、ワード線W1とプ
レート線PLを“ハイ”にする。すると強誘電体コンデ
ンサCaに負の電界が再びかかり、図2の破線で示し
たような状態遷移が起きる。この状態遷移に伴なって静
電容量C12とC22に電荷が蓄積し、その電位はVB
1となる。
Next, the transistor TH1 is turned off, the word line W1 is turned "low", and the transistors T12, T22,
Turn on T13, T23 and TL1 to set the capacitance C1
2. The potentials of C22, C13 and C23 are initialized to "low". Next, the transistors TL1, T13, T
23 is turned off, T12 and T22 are turned on, and the word line W1 and the plate line PL are set to "high". Then, a negative electric field is applied again to the ferroelectric capacitor Ca, and a state transition as shown by a broken line in FIG. 2 occurs. With this state transition, electric charges are accumulated in the capacitances C12 and C22, and the electric potential is VB
It becomes 1.

【0038】次に、トランジスタT12、T22をオ
フ、プレート線PLを“ロー”にする。続いてトランジ
スタT13、T23をオン、プレート線PLを“ハイ”
にする。すると強誘電体コンデンサCaに負の電界がか
かり、図2の破線で示したような状態遷移が起きる。
この状態遷移に伴なって静電容量C13とC23に電荷
が蓄積し、その電位はVB0となる。次に、トランジス
タT12、T22、T13とT23をオンにする。これ
によって静電容量C12、C22とC13、C23が並
列接続され、その電位Vrefが(VB1+VB0)/
2となる。したがって、センスアンプSA1の出力は、
セルCE1に蓄えられていたデータが“1”の場合は
“ハイ”、“0”の場合は“口ー”になる。
Next, the transistors T12 and T22 are turned off, and the plate line PL is set to "low". Subsequently, the transistors T13 and T23 are turned on, and the plate line PL is set to "high".
To Then, a negative electric field is applied to the ferroelectric capacitor Ca, and a state transition as shown by a broken line in FIG. 2 occurs.
With this state transition, electric charges are accumulated in the capacitances C13 and C23, and the potential becomes VB0. Next, the transistors T12, T22, T13 and T23 are turned on. As a result, the capacitances C12 and C22 are connected in parallel with C13 and C23, and the potential Vref is (VB1 + VB0) /
It becomes 2. Therefore, the output of the sense amplifier SA1 is
When the data stored in the cell CE1 is "1", it becomes "high", and when it is "0", it becomes "mouth".

【0039】最後に、トランジスタT12、T22、T
13、T23をオフ、T11をオンにしてからプレート
線PLの電位を下げることにより、最初にセルCE1に
蓄えられていたデータをセルCE1の強誘電体コンデン
サCaに再度書き込んでデータを元に戻せばデータの読
み出しが完了する。
Finally, the transistors T12, T22, T
13. By turning off T23 and turning on T11 and then lowering the potential of the plate line PL, the data initially stored in the cell CE1 can be rewritten to the ferroelectric capacitor Ca of the cell CE1 to restore the data. In this case, the data reading is completed.

【0040】上記の説明は、図6の回路を用いて図2に
示した読み出しを行なう場合を説明したが、同様に図6
の回路を用いて図4に示したような読み出しを行なうこ
とも出来る。また、図6の回路においても、前記図5で
説明したように複数のセルで読み出し回路を共用するこ
とができる。具体的には読み出し部の入力端(T11〜
T13、T21〜T23の左端子が共通接続されている
個所)に各ビット線を接続すればよい。また、この際の
各トランジスタのオン、オフ制御は、前記図5で説明し
たのと同様に、読み出すビット線に応じて順番が順次入
れ替わるものとする。
In the above description, the case of performing the reading shown in FIG. 2 using the circuit of FIG. 6 has been described.
The reading as shown in FIG. 4 can be performed by using the circuit of FIG. Also, in the circuit of FIG. 6, the read circuit can be shared by a plurality of cells as described with reference to FIG. Specifically, the input terminals (T11 to T11) of the reading unit
Each bit line may be connected to a portion where the left terminals of T13 and T21 to T23 are commonly connected). In this case, the on / off control of each transistor is sequentially changed in accordance with the bit line to be read, as described in FIG.

【0041】なお、ここまでの説明においては、プレー
ト線PLの電位を“ハイ”と“ロー”に切り換えること
によって正および負方向の電界を強誘電体コンデンサC
aに印加するように構成した場合を例示した。しかし、
この他に、プレート線PLの電位をVcc/2に固定し
ておき、ビット線の電位を“ハイ”と“ロー”(例えば
Vccと0)に切り換えることで正および負方向の電界
を強誘電体コンデンサCaに印加することも出来る。こ
の場合でもこれまで説明した本発明の各態様を適用する
ことが出来る。
In the above description, the electric field in the positive and negative directions is changed by switching the potential of the plate line PL between "high" and "low".
The case where it is configured to apply the voltage to a is illustrated. But,
In addition, the potential of the plate line PL is fixed at Vcc / 2, and the potential of the bit line is switched between “high” and “low” (for example, Vcc and 0) to change the electric field in the positive and negative directions to ferroelectricity. It can also be applied to the body capacitor Ca. Even in this case, each embodiment of the present invention described above can be applied.

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

【図1】本発明の一実施の形態を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram illustrating one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の読み出し方法を説明するための強誘電
体コンデンサの分極・電界曲線を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a polarization / electric field curve of a ferroelectric capacitor for explaining a reading method of the present invention.

【図3】本発明における高レベルVB1、低レベルVB
0、しきい値Vrefの読み書きサイクル数依存性を示
す特性図。
FIG. 3 shows a high level VB1 and a low level VB according to the present invention.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the dependence of the threshold value Vref on the number of read / write cycles.

【図4】本発明の他の読み出し方法を説明するための強
誘電体コンデンサの分極・電界曲線を示す図。
FIG. 4 is a view showing a polarization / electric field curve of a ferroelectric capacitor for explaining another reading method of the present invention.

【図5】本発明の他の実施の形態を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.

【図6】本発明のさらに他の実施の形態を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram showing still another embodiment of the present invention.

【図7】従来例の回路図。FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional example.

【図8】従来例における読み出し方法を説明するための
強誘電体コンデンサの分極・電界曲線を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a polarization / electric field curve of a ferroelectric capacitor for explaining a reading method in a conventional example.

【図9】従来例における高レベルVB1、低レベルVB
0、しきい値Vrefの読み書きサイクル数依存性を示
す特性図。
FIG. 9 shows a high level VB1 and a low level VB in a conventional example.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the dependence of the threshold value Vref on the number of read / write cycles.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

CE1〜CE3…メモリセル Ca…メモリセル内の強誘電体コンデンサ T…メモリセル内のトランジスタ T1〜T3…行選択用のトランジスタ T11、T12、T13、T21、T22、T23…ト
ランジスタ SA1、SA2、SA3…センスアンプ C0、C1、C11、C12、C13、C21、C2
2、C23…静電容量 TH1〜TH3…トランジスタ TL1〜TL3…トランジスタ B1〜B3…ビット線 PL…プレート線 W1〜W3…ワード線
CE1 to CE3: a memory cell Ca: a ferroelectric capacitor in a memory cell T: a transistor in a memory cell T1 to T3: a transistor for selecting a row T11, T12, T13, T21, T22, T23: a transistor SA1, SA2, SA3 ... Sense amplifiers C0, C1, C11, C12, C13, C21, C2
2, C23 ... Capacitance TH1 to TH3 ... Transistor TL1 to TL3 ... Transistor B1 to B3 ... Bit line PL ... Plate line W1 to W3 ... Word line

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】1つの強誘電体コンデンサと1つのトラン
ジスタによって構成されたメモリセルを複数有する強誘
電体メモリの読み出し方法であって、 同じ値の第1、第2、第3の静電容量を有し、読み出す
べきメモリセルを構成している前記トランジスタを介し
て前記強誘電体コンデンサに第1方向の電界を印加し、
電界印加時に流れる電荷を前記第1の静電容量に蓄え、
次に印加電界を反対の第2方向に反転させ、次に印加電
界を除去し、次に再び前記第1方向の電界を印加してか
ら印加電界を除去し、この電界印加時に流れる電荷を前
記第2の静電容量に蓄え、さらにもう一度第1方向の電
界を印加し、この電界印加時に流れる電荷を前記第3の
静電容量に蓄え、次に前記第2と第3の静電容量を並列
接続して得た電位をしきい値として前記第1の静電容量
の電位と比較することを特徴とする強誘電体メモリの読
み出し方法。
1. A reading method for a ferroelectric memory having a plurality of memory cells each constituted by one ferroelectric capacitor and one transistor, wherein the first, second, and third capacitances have the same value. And applying an electric field in a first direction to the ferroelectric capacitor via the transistor constituting a memory cell to be read,
Storing an electric charge flowing when an electric field is applied to the first capacitance;
Next, the applied electric field is reversed in the opposite second direction, then the applied electric field is removed, and then the electric field in the first direction is applied again, and then the applied electric field is removed. An electric field in the first direction is applied once more to the second capacitance, the electric charge flowing when the electric field is applied is stored in the third capacitance, and then the second and third capacitances are stored. A method for reading out a ferroelectric memory, comprising comparing a potential obtained by parallel connection with a potential of the first capacitance as a threshold value.
【請求項2】1つの強誘電体コンデンサと1つのトラン
ジスタによって構成されたメモリセルを複数有する強誘
電体メモリの読み出し方法であって、 同じ値の第1、第2、第3の静電容量を有し、読み出す
べきメモリセルを構成している前記トランジスタを介し
て前記強誘電体コンデンサに第1方向の電界を印加し、
電界印加時に流れる電荷を前記第1の静電容量に蓄え、
次に再び前記第1方向の電界を印加し、電界印加時に流
れる電荷を前記第2の静電容量に蓄え、次に印加電界を
反対の第2方向に反転させ、次に印加電界を除去し、次
にさらにもう一度前記第1方向の電界を印加し、電界印
加時に流れる電荷を第3の静電容量に蓄え、次に第2と
第3の静電容量を並列接続して得た電位をしきい値とし
て前記第1の静電容量の電位と比較することを特徴とす
る強誘電体メモリの読み出し方法。
2. A reading method for a ferroelectric memory having a plurality of memory cells each constituted by one ferroelectric capacitor and one transistor, wherein the first, second, and third capacitances have the same value. And applying an electric field in a first direction to the ferroelectric capacitor via the transistor constituting a memory cell to be read,
Storing an electric charge flowing when an electric field is applied to the first capacitance;
Next, the electric field in the first direction is applied again, the electric charge flowing when the electric field is applied is stored in the second capacitance, and then the applied electric field is inverted in the opposite second direction, and then the applied electric field is removed. Then, the electric field in the first direction is applied once more, the electric charge flowing when the electric field is applied is stored in a third capacitance, and the electric potential obtained by connecting the second and third capacitances in parallel is obtained. A reading method for a ferroelectric memory, wherein the threshold value is compared with a potential of the first capacitance.
【請求項3】第1〜第3の3個の同一構造同一サイズの
センスアンプと、第1〜第3の3個の同一構造同一サイ
ズのトランジスタとを有し、 前記第1のトランジスタの一端子から前記第1と第2の
センスアンプの一方の入力端子へ接続し、前記第2のト
ランジスタの一端子から前記第1のセンスアンプの他方
の入力端子と前記第3のセンスアンプの一方の入力端子
へ接続し、前記第3のトランジスタの一端子から前記第
2と第3のセンスアンプの他方の入力端子へ接続するこ
とにより、前記各センスアンプ毎に2個の入力端子で合
計6個の入力端子に、前記各トランジスタの各一端子か
ら二入力端子ずつに接続し、前記3個のトランジスタの
前記各一端子にそれぞれ等価的に静電容量が接続された
状態を形成することにより、第1〜第3の3個の静電容
量を形成し、 前記3個のトランジスタの他の一端子を共通に接続して
読み出し部の入力端とし、それぞれメモリセルが接続さ
れた複数のビット線の一端を第7のトランジスタを介し
て前記読み出し部の入力端に接続し、前記ビット線の他
の一端をそれぞれ第8、第9のトランジスタを介して高
電源と低電源とに接続したことを特徴とする強誘電体メ
モリの読み出し回路。
3. A semiconductor device comprising: first to third three sense amplifiers having the same structure and the same size; and first to third three transistors having the same structure and the same size. A terminal is connected to one input terminal of the first and second sense amplifiers, and one terminal of the second transistor is connected to the other input terminal of the first sense amplifier and one input terminal of the third sense amplifier. By connecting to an input terminal and connecting one terminal of the third transistor to the other input terminal of the second and third sense amplifiers, two input terminals are provided for each of the sense amplifiers, for a total of six By connecting two input terminals from one terminal of each of the transistors to two input terminals, and forming a state in which capacitance is equivalently connected to each of the three terminals of the three transistors, First to third three And the other terminals of the three transistors are connected in common to serve as input terminals of a read unit, and one end of each of a plurality of bit lines connected to a memory cell is connected to a seventh transistor. Wherein the other end of the bit line is connected to a high power supply and a low power supply via eighth and ninth transistors, respectively. Readout circuit.
【請求項4】第1〜第3の3個の同一構造同一のサイズ
のセンスアンプと、第1〜第6の6個の同一構造同一サ
イズのトランジスタとを有し、 前記第1のトランジスタの一端子から前記第1のセンス
アンプの一方の入力端子へ接続し、前記第2のトランジ
スタの一端子から前記第2のセンスアンプの一方の入力
端子へ接続し、前記第3のトランジスタの一端子から前
記第3のセンスアンプの一方の入力端子へ接続し、前記
第4のトランジスタの一端子から前記第2のセンスアン
プの他方の入力端子へ接続し、前記第5のトランジスタ
の一端子から前記第3のセンスアンプの他方の入力端子
へ接続し、前記第6のトランジスタの一端子から前記第
1のセンスアンプの他方の入力端子へ接続することによ
り、前記3個のセンスアンプ毎に2個の入力端子で合計
6個の入力端子に、前記6個のトランジスタの各一端子
から一入力端子ずつに接続し、前記6個のトランジスタ
の前記各一端子にそれぞれ等価的に静電容量が接続され
た状態を形成し、前記第1〜第3の3個のトランジスタ
のうちの1個と前記第4〜第6の3個のトランジスタの
うちの1個とをそれぞれ組み合わせて3組の組み合せを
作り、各組内のトランジスタを同期して動作させること
により、前記3組の各組毎に等価的に1個ずつ接続され
た第1〜第3の3個の静電容量を形成し、 前記6個のトランジスタの他の一端子を共通に接続して
読み出し部の入力端とし、それぞれメモリセルが接続さ
れた複数のビット線の一端を前記読み出し部の入力端に
接続し、前記ビット線の他の一端をそれぞれ第8、第9
のトランジスタを介して高電源と低電源とに接続したこ
とを特徴とする強誘電体メモリの読み出し回路。
4. A semiconductor device comprising: first to third three sense amplifiers having the same structure and the same size; and first to sixth six transistors having the same structure and the same size. One terminal is connected to one input terminal of the first sense amplifier, one terminal of the second transistor is connected to one input terminal of the second sense amplifier, and one terminal of the third transistor is connected. To one input terminal of the third sense amplifier, from one terminal of the fourth transistor to the other input terminal of the second sense amplifier, and from one terminal of the fifth transistor to the By connecting to the other input terminal of the third sense amplifier and connecting from one terminal of the sixth transistor to the other input terminal of the first sense amplifier, two transistors are provided for each of the three sense amplifiers. Entering A total of six input terminals are connected to one input terminal from each one terminal of the six transistors, and a capacitance is equivalently connected to each one terminal of the six transistors. And forming one of the first to third three transistors and one of the fourth to sixth three transistors to form three sets of combinations. , By operating the transistors in each set in synchronization, the first to third three capacitances which are equivalently connected one by one to each of the three sets are formed; The other terminals of the transistors are connected in common to serve as input terminals of a read unit, and one ends of a plurality of bit lines connected to memory cells are connected to the input terminals of the read unit. Of the 8th and 9th respectively
A reading circuit for a ferroelectric memory, wherein the reading circuit is connected to a high power supply and a low power supply via the transistor.
【請求項5】上記第1〜第3の各静電容量は、主に前記
第1〜第3または第1〜第6のトランジスタの接合容量
と前記第1〜第3のセンスアンプの入力容量とからなる
浮遊容量であり、前記3個または6個のトランジスタお
よび前記3個のセンスアンプをそれぞれ同一の構造寸法
で基板上に対称に配列することによって相互に同じ値と
なるように形成したものである、ことを特徴とする請求
項3または請求項4に記載の強誘電体メモリの読み出し
回路。
5. The first to third capacitances mainly include a junction capacitance of the first to third or first to sixth transistors and an input capacitance of the first to third sense amplifiers. And formed so that the three or six transistors and the three sense amplifiers have the same value by mutually symmetrically arranging them on the substrate with the same structural dimensions. The read circuit of the ferroelectric memory according to claim 3 or 4, wherein:
JP11096699A 1999-04-02 1999-04-02 Read-out method and read-out circuit for ferroelectric memory Pending JP2000293987A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11096699A JP2000293987A (en) 1999-04-02 1999-04-02 Read-out method and read-out circuit for ferroelectric memory

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11096699A JP2000293987A (en) 1999-04-02 1999-04-02 Read-out method and read-out circuit for ferroelectric memory

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000293987A true JP2000293987A (en) 2000-10-20

Family

ID=14172021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11096699A Pending JP2000293987A (en) 1999-04-02 1999-04-02 Read-out method and read-out circuit for ferroelectric memory

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000293987A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110301009A (en) * 2017-02-24 2019-10-01 美光科技公司 Self reference for ferroelectric memory

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110301009A (en) * 2017-02-24 2019-10-01 美光科技公司 Self reference for ferroelectric memory
JP2020510949A (en) * 2017-02-24 2020-04-09 マイクロン テクノロジー,インク. Self-reference to ferroelectric memory
US11043253B2 (en) 2017-02-24 2021-06-22 Micron Technology, Inc. Self reference for ferroelectric memory
US11348630B2 (en) 2017-02-24 2022-05-31 Micron Technology, Inc. Self reference for ferroelectric memory

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4069475A (en) MOS Dynamic random access memory having an improved sense and restore circuit
JP3127751B2 (en) Ferroelectric memory device and operation control method thereof
JP3431122B2 (en) Semiconductor storage device
US5883837A (en) Reading circuit for semiconductor memory cells
US6084795A (en) Ferroelectric memory device
JP3003631B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
EP1349173B1 (en) Semiconductor memory device and drive method therefor
JP3768055B2 (en) Ferroelectric memory device
US4069474A (en) MOS Dynamic random access memory having an improved sensing circuit
US6834018B2 (en) Nonvolatile memory device having data read operation with using reference cell and method thereof
US20050152193A1 (en) Memory
JP4030076B2 (en) Storage device with processing function
JP2000293987A (en) Read-out method and read-out circuit for ferroelectric memory
JPH11110976A (en) Non-volatile semiconductor storage device
KR930015015A (en) Memory Cells with Ferroelectric Capacitors
US6885597B2 (en) Sensing test circuit
JPH0516119B2 (en)
JP2000156090A (en) Data storing method
US6882561B2 (en) Semiconductor memory device comprising memory having active restoration function
JPH04228191A (en) Semiconductor integrated circuit
JPS62257698A (en) Semiconductor static memory cell
JPH04111298A (en) Memory circuit
JPH0945088A (en) Data storage device
US5982657A (en) Circuit and method for biasing the charging capacitor of a semiconductor memory array
US20030094957A1 (en) Method and logic decision device for generating ferro-electric capacitor reference voltage

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20060207

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20070618