JP2001351375A - 強誘電体メモリ装置の作動方法 - Google Patents
強誘電体メモリ装置の作動方法Info
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Abstract
スタンバイ電流を低減すること。 【解決手段】 選択トランジスタとメモリセルと短絡ト
ランジスタを有する強誘電体メモリ装置をVDD/2モ
ードで作動する際、短絡トランジスタは、メモリセル
が、各々配属されたワード線及び各々配属された、プリ
チャージ期間でプリチャージされたビット線を介して制
御される読み出し又は書き込み過程後、スタンバイ期間
中制御され、蓄積容量の電極は短絡され、スタンバイ期
間を、時間的にプリチャージ期間と一緒にし、ビット線
は、蓄積容量の両電極とは別の電位を有する。
Description
置をVDD/2モードで作動する方法であって、強誘電
体メモリ装置は、多数のメモリセルを有しており、該メ
モリセルは、各々少なくとも1つの選択トランジスタ、
上部及び下部に電極を有する蓄積容量及びソース−ドレ
イン−区間が蓄積容量に対して並列に接続された短絡ト
ランジスタを有しており、短絡トランジスタは、メモリ
セルが、各々配属されたワード線及び各々配属された、
プリチャージ期間でプリチャージされたビット線を介し
て制御される読み出し又は書き込み過程後、スタンバイ
期間中制御され、その際、蓄積容量の電極は短絡される
方法に関する。
リ装置は、ドイツ連邦共和国特許出願第1983299
4号公報(Siemens AG)から公知である。こ
の公知方法を用いると、多数のメモリセルを有する強誘
電体メモリが、VDD/2作動でリフレッシュサイクル
なしに作動される。
される非揮発性メモリでは、非励振(寄生)構成素子に
よって電極と強誘電蓄積容量との間に電圧差が生じる。
蓄積容量の誘電体の分極及び電圧差の極性に応じて、蓄
積容量は、誘電体の分極を強めたり、又は弱めたりす
る。
しの際、データ損失に相応する情報の評価誤りが生じる
ことがある。
は、蓄積容量に対して並列に各メモリセル内に設けられ
た短絡トランジスタには、蓄積容量の上部又はトップ電
極板とのメモリノードが接続されており、従って、メモ
リノードのジャンクションリーク電流が補償される。
構成された、強誘電体メモリ装置の公知のメモリセルの
断面略図が示されている。例として示した、このメモリ
セルでは、蓄積容量Cは、ビット線BLの下部に設けら
れている。蓄積容量Cは、上部プレート又はトップ電極
TE及び下部プレート及びボトム電極BEを有してい
る。蓄積容量Cの上部プレートTEと下部プレートBE
との間には、強誘電体D(例えば、PZT(ジルコン酸
チタン酸鉛))が設けられている。半導体基板、例え
ば、P基板内には、n+導電型ゾーンが拡散されてお
り、基板上には、n+導電型ゾーン間には、ワード線W
L0,WL1,WL2,WL3等が設けられており、ワ
ード線は、図1の断面図では、紙面に対して垂直に延在
している。隣接ワード線(図1では、WL0とWL1と
の間;WL2とWL3との間)間に、n +導電型ゾーン
のコモンノードCNが形成されている。短絡トランジス
タSH、例えば、デプレッション型電界トランジスタ
は、ワード線WL2の下部に、下部キャパシタ電極BE
と接続された各メモリノードSN間に設けられており、
且つ、上部キャパシタ電極BEと接続された隣接n+領
域に設けられている。相応の制御信号が供給された場
合、短絡トランジスタSHは、上部キャパシタ電極TE
を下部キャパシタ電極BEと接続し、即ち、両電極を短
絡する。メモリ装置全体について考察すると、蓄積容量
C全体の短絡により、ジャンクションリーク電流I
jct全体が補償される。
形式で、上述の刊行物で提案されている、各メモリノー
ドSNのジャンクションリーク電流Ijctを補償する
強誘電体メモリ装置のVDD/2作動方法について説明
する。
WLは全てゼロボルトとなる。先ず、その際、期間ST
B中、蓄積容量CのTEと接続可能又は接続されている
蓄積容量C全てに共通の電極が電圧VDD/2、例え
ば、0.9ボルトに高められる。短絡トランジスタSH
の印加電圧は、相応に強く負に選択されているので、こ
の短絡トランジスタSHは、全ての蓄積容量Cに共通の
電極がVDD/2に充電された場合にも導電される。従
って、開始期間STB中、強誘電体蓄積容量全体の両電
極が短絡される。その際、ジャンクションリーク電流I
jctの前述の補償が行われる。その際、従来技術の4
Mメモリ装置では、スタンバイ電流 Istb1=222・Ijct+221・Ijct (1) が流れる。
SNによって決められ、第2の項は、コモンノードCN
によって決められる。
を前提とすると(Ijct=20fA)、スタンバイ電
流のために、 Istb1=125nA が得られる。
は、プリチャージステップPREが続き、その際、先
ず、応動すべきBLは全てゼロボルトにされ、選択トラ
ンジスタは遮断される。プリチャージステップPRE
後、選択すべきメモリセル、例えば、図1に示されたメ
モリノードSNにアクセスすることができる。相応のワ
ード線WL、つまり、図1の実施例では、ワード線WL
1が、ゼロボルトから全給電電圧VDD以上に充電され
るようにすることによって、所望の強誘電体蓄積容量C
は、相応のビット線と接続されている。応動するBL
は、プリチャージステップPREによって0Vにプリチ
ャージされることにより、シフト電流が強誘電体キャパ
シタCを流れ、選択された強誘電体蓄積容量と所属のビ
ット線との間の電荷が補償される。このステップは、図
2には、ステップREADによって示されている。しか
し、このステップが行われる前に、選択された強誘電体
蓄積容量Cを短絡する短絡トランジスタのゲートを遮断
する必要がある。これは、短絡トランジスタSHに相応
するワード線、つまり、図1の実施例では、ワード線W
L2の負の電位によって行われる。この負の電位によっ
て、所望のデプレッション型電界効果トランジスタだけ
が遮断される。同様にワード線WL2と接続されたエン
ハンスメント型電界効果トランジスタは、既にスタンバ
イ電位によってプリステップで遮断されており、負の電
位によって更に高抵抗にされるにすぎない。
の、ステップSENSEでの増幅後、選択されたワード
線、つまり、例えば、WL1が再度ゼロボルトに放電さ
れ、つまり、選択されたメモリセルが再度ビット線BL
から切り離される。強誘電体蓄積容量Cの各電極を再度
短絡するために、短絡トランジスタSHに相応するワー
ド線WL2をゼロボルトに放電することによって、短絡
トランジスタSHがスイッチオンされる。更に、ワード
線WL1がゼロボルトに放電されて、選択されたメモリ
セルが再度ビット線BLから切り離される。図1に示さ
れているように、リーク電流Ijctの他にサブスレッ
ショルドリーク電流Isth(ジャンクションリーク電
流Ijctよりも僅かではあるが)もプリチャージ期間
PRE中に流れる。
電体メモリ装置のスタンバイ中流れる全スタンバイ電流
を低減することができる方法を提供することである。
題は、強誘電体メモリ装置をVDD/2モードで作動す
る方法であって、強誘電体メモリ装置は、多数のメモリ
セルを有しており、該メモリセルは、各々少なくとも1
つの選択トランジスタ、上部及び下部に電極を有する蓄
積容量及びソース−ドレイン−区間が蓄積容量に対して
並列に接続された短絡トランジスタを有しており、短絡
トランジスタは、メモリセルが、各々配属されたワード
線及び各々配属された、プリチャージ期間でプリチャー
ジされたビット線を介して制御される読み出し又は書き
込み過程後、スタンバイ期間中制御され、その際、蓄積
容量の電極は短絡される方法において、スタンバイ期間
を、時間的にプリチャージ期間と一緒にし、その際、ビ
ット線は、蓄積容量の両電極とは別の電位を有するよう
にすることにより解決される。
は、VDD/2作動方式で作動する強誘電体メモリは、
既述の短絡トランジスタを用いてリーク電流が補償され
ていて、この強誘電体メモリが、スレッショルドリーク
電流Isthを補償するのにも使用される。
載されている。
テリシス特性を有する他の形式のメモリにも使用するこ
とができる。
新規なタイミングを示す図3に図示の信号時間ダイヤグ
ラムを用いて詳細に説明する。図3によると、ステップ
STB(強誘電体蓄積容量が短絡トランジスタによって
短絡されている)は、時間的にプリチャージステップP
REと統合されており、その際、ビット線BLは、蓄積
容量Cの上部及び下部の電極TE及びBEとは別の電位
を有している。それにより、別個のスタンバイステップ
STBをなくすことができる。メモリセルの制御サイク
ル中の別の時間経過は、図1及び図2を用いて既に説明
したような従来技術と同様である。
リ装置のメモリアレイの構造は、冒頭で挙げた刊行物に
開示されているのと同様であり、制御インターフェース
を本発明のタイミングの仕様に適合しさえすればよい。
STBステップの間、サブスレショールド電流Isth
が遮断状態の各選択又はアレイトランジスタを流れる
が、スタンバイ電流は全て低減されている。と言うの
は、Isthは、Ijctよりもずっと小さいからであ
る(例えば、4Mメモリ装置とすると30%である)。
だけ減少する。以下の式(2)により、本発明の方法に
よって可能となる全スタンバイ電流が与えられる。
ジを前提とすると、全スタンバイ電流は、 Istb2=85nA によって得られる。
用されているSTB期間を時間経過中回避することがで
きるので、全スタンバイ電流を低減することができる
(4Mメモリ装置で30%)他に、メモリ装置の作動速
度を速くすることもできる。
ヤグラム
Claims (6)
- 【請求項1】 強誘電体メモリ装置をVDD/2モード
で作動する方法であって、前記強誘電体メモリ装置は、
多数のメモリセルを有しており、該メモリセルは、各々
少なくとも1つの選択トランジスタ、上部及び下部に電
極(BE,TE)を有する蓄積容量(C)及びソース−
ドレイン−区間が前記蓄積容量(C)に対して並列に接
続された短絡トランジスタ(SH)を有しており、前記
短絡トランジスタ(SH)は、メモリセルが、各々配属
されたワード線(WL0,WL1,・・・)及び各々配
属された、プリチャージ期間(PRE)でプリチャージ
されたビット線(BL)を介して制御される読み出し又
は書き込み過程後、スタンバイ期間(STB)中制御さ
れ、その際、前記蓄積容量(C)の電極(BE,TE)
は短絡される方法において、スタンバイ期間(STB)
を、時間的にプリチャージ期間(PRE)と一緒にし、
その際、ビット線(BL)は、蓄積容量(C)の両電極
(BE,TE)とは別の電位を有するようにすることを
特徴とする方法。 - 【請求項2】 メモリセルの選択後、当該の選択された
メモリセルの相応の短絡トランジスタ(SH)の制御期
間を、負の電位によって、各短絡トランジスタ(SH)
(例えば、WL2)の相応のワード線で終端する請求項
1記載の強誘電体メモリ装置を作動する方法。 - 【請求項3】 選択されたメモリセルでの強誘電体蓄積
容量(C)の電極(BE,TE)の短絡の再形成のため
に、相応の短絡トランジスタ(SH)と接続されたワー
ド線(WL2)を、再度ゼロボルトに放電する請求項1
又は2記載の強誘電体メモリ装置を作動する方法。 - 【請求項4】 全ての強誘電体蓄積容量(C)の上部電
極を、全電極線路と接続又は接続可能である請求項1か
ら3迄の何れか1記載の強誘電体メモリ装置を作動する
方法。 - 【請求項5】 短絡トランジスタ(SH)のソース及び
ドレインを、各々共通の電極に接続可能である請求項1
から4迄の何れか1記載の強誘電体メモリ装置を作動す
る方法。 - 【請求項6】 請求項1から5迄の何れか1記載の方法
を使用するのに適したヒステリシス特性を有するメモリ
装置、例えば、強誘電体メモリ装置。
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