JP2004087044A - 半導体記憶装置およびその制御方法 - Google Patents
半導体記憶装置およびその制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004087044A JP2004087044A JP2002249239A JP2002249239A JP2004087044A JP 2004087044 A JP2004087044 A JP 2004087044A JP 2002249239 A JP2002249239 A JP 2002249239A JP 2002249239 A JP2002249239 A JP 2002249239A JP 2004087044 A JP2004087044 A JP 2004087044A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- word line
- data
- bit line
- decoder
- circuit
- 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
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
- G11C11/22—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using ferroelectric elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Dram (AREA)
Abstract
【解決手段】複数のメモリセルは、ビット線BLに一方の端子を接続された1個の強誘電体容量素子2より構成される。デコーダ回路1は、複数のメモリセル毎に設置され、メモリセルを構成する強誘電体容量素子2の他方の端子にワード線WLを介して接続される。デコーダ回路1は、ワード線WLをハイレベル、ロウレベル、フローティング状態のいずれかに制御することで、メモリセルへのデータの書き込みやメモリセルからのデータの読み出しを行う。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、強誘電体容量素子よりなるメモリセルを具備する半導体記憶装置およびその制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、強誘電体容量素子よりなるメモリセルを具備し、強誘電体容量素子の分極方向によってデータを記憶する強誘電体記憶装置(半導体記憶装置)が知られている。この強誘電体記憶装置のメモリセルとして、2個の選択トランジスタと2個の強誘電体容量素子から1メモリセルを構成する2T2C及び、1個の選択トランジスタと1個の強誘電体容量素子から1メモリセルを構成する1T1Cが知られている。
【0003】
図4は、従来の強誘電体容量素子よりなる1T1Cのメモリセルの概略構成を示す図である。図4に示すように、メモリセルMは、1個の強誘電体容量素子Cと1個のトランジスタTrを具備する。また、強誘電体容量素子Cの一方の端子はトランジスタTrを介してビット線BLと接続されている。また、強誘電体容量素子Cの他方の端子はプレート線PLに接続されている。また、ビット線BLは、センスアンプ70と接続され、センスアンプ70の活性化によりプリチャージされたり電位差を増幅されたりする。また、トランジスタTrは、ゲート端子がワード線WLに接続され、ワード線WLの制御によりオン/オフする。また、ブースト回路71は、ワード線WLに接続され、ワード線WLをブーストする回路である。また、プレート線ドライバ72は、プレート線PLに接続され、プレート線PLに任意の電圧を印加するため回路である。
【0004】
また、図4において、トランジスタTrは、ビット線BLと強誘電体容量素子Cを分離するためにスイッチング素子の役目をしている。例えば、メモリセルMからデータを読み出す場合は、まず、トランジスタTrをオンすることでスイッチングゲートを開け、強誘電体容量素子Cの一方の端子とビット線BLをつなげる。次に、プレート線ドライバ72がプレート線PLに所定の電圧を印加することで、強誘電体容量素子Cの他方の端子に所定の電圧が印加される。以上によりビット線BLへ、強誘電体容量素子Cの電荷を出力させてデータの読み出しを行っていた。
【0005】
また、メモリセルMに“1”データを書き込む場合は、トランジスタTrをオンさせることでビット線BLと接続される強誘電体容量素子Cの一方の端子に対して、ビット線BLにプリチャージされた電源電圧を印加する。また、プレート線ドライバ72は、プレート線PLに0Vを印加する。これにより、メモリセルMに“1”データを書き込まれる。この時、トランジスタTrのオン抵抗を低減させるため、トランジスタTrのゲート端子への印加電圧を上述した電源電圧の電圧値よりも大きい電圧値(例えば電源電圧が5Vなら6〜7V)にブーストさせる必要がある。すなわち、ブースト回路71が、ワード線WLに印加する電圧の電圧値をビット線BLにプリチャージされる電源電圧の電圧値よりも大きな電圧値にブーストする。これにより、トランジスタTrのオン抵抗を低減し、強誘電体容量素子Cの一方の端子(ビット線BL側)へ電源電圧に近い電圧を印加することができ、確実に強誘電体容量素子Cを分極させることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したブースト回路は、ブーストするタイミングを制御するための周辺回路が必要であり、回路が複雑になってしまうという問題があった。
また、上述したようにプレート線に電圧を印加するプレート線ドライバを削除して、より簡単な回路構成にしたいという要望が高まっている。
【0007】
この発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、ワード線のブースト回路を必要としない半導体記憶装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
また、プレート線に電圧を印加するプレート線ドライバを削除することで、より簡素な回路構成となる半導体記憶装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した課題を解決すべくなされたもので、本発明による半導体記憶装置およびその制御方法においては、ビット線に一方の端子が接続され、ワード線に他方の端子が接続された1個の強誘電体容量素子よりなる複数のメモリセルと、複数のメモリセル毎に設置され、メモリセルにワード線を介して接続されるデコーダ手段とを具備し、デコーダ手段によりワード線をハイレベル、ロウレベル、フローティング状態のいずれかに制御することを特徴とする。
【0009】
これにより、本発明の半導体記憶装置およびその制御方法は、従来はビット線とメモリセル(強誘電体容量素子)の間に設置されていたトランジスタを無くして、ビット線とメモリセルを直結したので、メモリセルへデータを書き込む際にワード線をブーストさせるブースト回路を設ける必要がない。更に、従来のプレート線が接続されていた側のメモリセルの端子にワード線を接続して、ワード線よりアドレス選択および電圧印加を行うようにしたので、プレート線に電圧を印加するプレート線ドライバを削除することで、より簡素な回路構成を得ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明の一実施形態である強誘電体記憶装置(半導体記憶装置)のメモリセル周辺の構成について図を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施形態である強誘電体記憶装置のメモリセル周辺の構成を示すブロック図である。尚、強誘電体記憶装置において、メモリセル周辺以外の構成は従来の強誘電体記憶装置の構成と同様である。
【0011】
図1において、符号1は、デコーダ回路であり、アドレスを後述するアドレスデコード回路6によりデコードした信号であるアドレスデコード信号(A1、/A1、A2、/A2)を基に後述するワード線WLの選択を行う。また、デコーダ回路1は、該デコーダ回路1を活性化するか否かを制御するための後述するデコーダイネーブル信号Xが入力される。また、ワード線WL0、WL1、WL2、…(以下、ワード線WLとする)毎にデコーダ回路1が設置される。すなわち、各デコーダ回路1の出力端子は各ワード線WLと一対一で接続される。また、デコーダ回路1は、NAND回路10、ExOR(エクスクルーシブ・オア)回路11、ExNOR(エクスクルーシブ・ノア)回路12、NOR回路13、p型MOS・FET14、n型MOS・FET15を具備する。尚、ExNOR回路とは、ExOR回路の出力にインバータをつけた場合と同様の動作をする回路である。
【0012】
NAND回路10の2つの入力端子は、アドレスデコード信号の信号線と接続される。具体的には、アドレスデコード信号A1およびA2を供給する信号線と接続される。尚、上述したアドレスデコード信号A1、/A1、A2、/A2において、A1、A2の反転信号が/A1、/A2である。これにより、どのアドレスデコード信号の信号線とNAND回路10の2つの入力端子を接続するかにより、ワード線WLを選択するアドレスが定まる。
【0013】
また、NAND回路10の出力端子は、ExOR回路11およびExNOR回路12およびNOR回路13の一方の入力端子と接続される。また、ExOR回路11およびNOR回路13の他方の入力端子は、デコーダ回路1を制御する信号であるデコーダイネーブル信号Xの信号線と接続される。また、ExOR回路11の出力端子は、ExNOR回路12の他方の入力端子と接続される。また、ExNOR回路12の出力端子は、p型MOS・FET14のゲート端子に接続される。また、NOR回路13の出力端子は、n型MOS・FET15のゲート端子に接続される。
【0014】
また、p型MOS・FET14とn型MOS・FET15は互いのドレイン端子を相互接続し、その相互接続点には、ワード線WLが接続されている。また、p型MOS・FET14のソース端子は電源電圧へ接続され、n型MOS・FET15のソース端子はグランドへ接続されている。以上の構成により、デコーダ回路1は、アドレス信号とデコーダイネーブル信号(デコーダ制御信号)Xを基にp型MOS・FET14とn型MOS・FET15のオン/オフを制御することで、ワード線WLを、電源電圧を供給してハイレベル(Hレベル)にしたり、グランド(0V)の電圧を供給してロウレベル(Lレベル)にしたり、ハイインピーダンス(フローティングの状態)にしたりすることができる。
【0015】
また、2は、強誘電体容量素子であり、その分極方向によってデータを記憶するメモリセルを構成している。強誘電体容量素子2の一方の端子は、ワード線WLと接続され、強誘電体容量素子2の他方の端子は、ビット線BLに接続されている。3は、センスアンプであり、ビット線BLに接続されている。センスアンプ3は、強誘電体容量素子2よりビット線BLに読み出された電位をビット線/BLに読み出された電位と比較してその差を増幅する。尚、ビット線/BLにおいて読み出す電位は、所定のリファレンス電位でもよい。
【0016】
4は、ライトアンプであり、ビット線BLと接続されている。ライトアンプ4は、強誘電体容量素子2へデータを書き込むためにビット線BLの電圧を制御する。また、センスアンプ3およびライトアンプ4は共にデータ線DQと接続されている。これにより、センスアンプ3は強誘電体容量素子2より読み出したデータを入出力データバスの1ビット分であるデータ線DQへ出力する。また、ライトアンプ4は、強誘電体容量素子2へデータを書き込むために、データ線DQより得るデータ(0または1)に応じてビット線BLの電圧(ロウレベルまたはハイレベル)を制御する。
【0017】
5は、デコーダイネーブル論理回路(デコーダ制御手段)であり、1本のビット線BLに対して設置される複数のデコーダ回路1へ、ワード線WLの駆動を制御するためのデコーダイネーブル信号Xを供給する。また、上記の動作を行うため、デコーダイネーブル論理回路5は、2つの入力端子にクロック信号であるCEB信号を供給するクロック線と、読み出しデータおよび書き込みデータを伝達するデータ線DQとが接続され、出力端子にはデコーダイネーブル信号Xの信号線が接続される。ここで、デコーダイネーブル論理回路5の回路例について図を用いて説明する。
【0018】
図2(a)は、図1に示したデコーダイネーブル論理回路5の回路例を示す図である。図2(a)に示すように、デコーダイネーブル論理回路5は、インバータ51と、トランスファゲート52、53、55と、ディレイ素子群54とを具備する。尚、ディレイ素子群54は、複数個のバッファが直列に接続されたものであり、バッファの個数が多いほどディレイ時間(遅延時間)を増大させることになる。
【0019】
図2(a)に示すように、データ線DQが接続されているデコーダイネーブル論理回路5の入力端子は、pチャネルゲート端子とnチャネルゲート端子を有するトランスファゲート52、55のpチャネルゲート端子およびトランスファゲート53のnチャネルゲート端子と接続される。また、信号線DQが接続されている入力端子は、インバータ51を介してトランスファゲート52、55のnチャネルゲート端子およびトランスファゲート53のpチャネルゲート端子と接続される。また、CEB信号の信号線が接続されているデコーダイネーブル論理回路5の入力端子は、トランスファゲート52、53の入力端子と接続されている。また、トランスファゲート52、の出力端子は、ディレイ素子群54を介してトランスファゲート55の入力端子と接続される。また、トランスファゲート53、55の出力端子は、インバータ56を介してデコーダイネーブル論理回路5の出力端子と接続され、デコーダイネーブル信号Xを出力する。
【0020】
次に、図2(a)に示したデコーダイネーブル論理回路5の動作について説明する。図2(b)は、図2(a)に示したデコーダイネーブル論理回路5の動作について説明する図である。図2(b)に示すように、データ線DQがロウレベルの間は、トランスファゲート52、55がオンし、トランスファゲート53がオフする。これにより、デコーダイネーブル論理回路5は、入力されるCEB信号を、ディレイ素子群54で時間Tdだけ遅延して、インバータ56で反転して、デコーダイネーブル信号Xとして出力する。尚、上述した遅延時間Tdは、CEB信号の立ち下がりを基にアドレスデコード回路6がアドレスデコード信号を変化させる時間よりも長い時間である。
【0021】
また、データ線DQがハイレベルの間は、トランスファゲート52、55がオフし、トランスファゲート53がオンする。これにより、デコーダイネーブル論理回路5は、CEB信号の変化に殆んど遅延することがない、CEB信号に同期した反転信号であるデコーダイネーブル信号Xを出力する。すなわち、デコーダイネーブル論理回路5が出力するデコーダイネーブル信号Xは、データ線DQがハイレベルの時はCEB信号の変化と同期して変化し、データ線DQがロウレベルの時はCEB信号の変化によるアドレスデコード信号の変化より遅いタイミングで変化する。
【0022】
6は、アドレスデコード回路であり、CEB信号の立ち下がりでラッチしたアドレスを基にアドレスデコード信号(A1、/A1、A2、/A2)を出力する。尚、アドレスデコード回路6の出力するアドレスデコード信号は、A1、/A1、A2、/A2の4種類のみではなく、メモリセルの数およびアドレスのビット数などに応じて所定数が出力される。7は、プリチャージ回路であり、ビット線BL、/BLを0V(ロウレベル)にプリチャージする回路である。
【0023】
次に、上述したメモリセル周辺回路を含む強誘電体半導体装置の動作について説明する。
図3は、図1に示したメモリセル周辺回路を具備する強誘電体半導体装置の動作を示す波形図である。まず、図3に示す信号について説明する。CEB信号はクロック信号であり周期的にハイレベルとロウレベルを繰り返す。アドレスは、アドレスデコード回路6に入力される複数ビットの信号であり、CEB信号の立ち下がり時に、任意のメモリセルを指定する値(図3のValid)となり、アドレスデコード回路6に取り込まれる。ライト信号は、一定期間立ち下がることで、メモリセル(強誘電体容量素子2)にデータを書き込む処理を行うよう強誘電体半導体装置を制御する信号である。
【0024】
アドレスデコード信号(A1、A2)は、図1に示したアドレスデコード回路6がCEB信号の立ち下がりで取り込んだアドレスをデコードして出力する信号である。尚、アドレスデコード信号(A1、A2)は、2ビットのデータであるが、同じ変化をするので図3においては簡略化して1つにまとめて示している。デコーダイネーブル信号Xは、図1のデコーダイネーブル論理回路5が出力する信号である。WL0は、図1のワード線WL0の信号である。BLは、図1のビット線BLの信号である。WL1,2は、図1のワード線WL1,2の信号である。以上に説明したように、図3には、ワード線WL0に接続されたデコーダ回路1およびメモリセル(強誘電体容量素子2)に関する信号を示している。
【0025】
次に、図3に示す信号の変化に応じて図1に示したメモリセル周辺回路の動作(0データ読み出し、1データ書き込み、0データ書き込み)を説明する。
ここで時刻t0におけるデコーダ回路1とワード線WL0の状態について説明する。時刻t0において、アドレスデコード信号(A1、A2)は、共にロウレベルであるので、NAND回路10の出力はハイレベルである。また、デコーダイネーブル信号Xがロウレベルであり、ExOR回路11の出力はハイレベルである。以上により、ExNOR回路12の出力はハイレベルになり、NOR回路13の出力はロウレベルになる。これにより、p型MOS・FET14およびn型MOS・FET15はオフする。これにより、ワード線WL0はハイインピーダンスとなる。
【0026】
次に、0データ読み出し(t1〜t4)の動作について説明する。
時刻t1において、CEB信号が立ち下がると、アドレスデコード回路6は、アドレスをラッチし、デコードしてアドレスデコード信号A1、A2を立ち上げる。これにより、NAND回路10の出力信号が立ち下がり、ExOR回路11の出力信号はロウレベルに立ち下がり、ExNOR回路12の出力信号はハイレベルのままである。また、NOR回路13の出力信号は、ハイレベルに立ち上がる。これにより、p型MOS・FET14はオフのままであり、n型MOS・FET15はオンするので、ワード線WL0はグランドと接続され0Vとなる。また、ビット線BLは、プリチャージ回路7により0Vにプリチャージされてロウレベルであり、データ線DQもロウレベルである。
【0027】
次に、時刻t2において、デコーダイネーブル論理回路5に接続されるデータ線DQがロウレベルなので、デコーダイネーブル信号XがCEB信号より時間Tdだけ遅延して立ち上がる。これにより、ExOR回路11の出力信号はハイレベルに立ち上がり、ExNOR回路12の出力信号はロウレベルに立ち下がる。また、NOR回路13は、ロウレベルに立ち下がる。これにより、p型MOS・FET14はオンして、n型MOS・FET15はオフするので、ワード線WL0は電源電圧線と接続され電源電圧と同じ電位(ハイレベル)となる。これにより、メモリセル(強誘電体容量素子2)に蓄積されているデータ(図3においては“0”)に応じて、ビット線BLの電位が変化する。
【0028】
次に、時刻taのタイミングでセンスアンプ3がビット線BLの電位をビット線/BLの電位と比較して増幅する。これにより、ビット線BLは0V(ロウレベル)になり(図3の実線)、ビット線/BLはハイレベルの電位となる(図3の点線)。これにより、メモリセル(強誘電体容量素子2)より0データがビット線BLを介して読み出される。
【0029】
次に、時刻t3において、CEB信号が立ち上がる。また、アドレスデコード回路6は、全てのアドレスデコード信号をロウレベルにする。これにより、アドレスデコード信号A1、A2もロウレベルに立ち下がる。これにより、NAND回路10の出力信号が立ち上がり、ExOR回路11の出力信号はロウレベルに立ち下がる。以上により、ExNOR回路12の出力信号はロウレベルのままである。また、NOR回路13の出力信号は、ロウレベルのままである。これにより、p型MOS・FET14はオンしたままであり、n型MOS・FET15はオフしたままなので、ワード線WL0はハイレベルのままである。
【0030】
次に、時刻t4において、データ線DQがロウレベルなのでデコーダイネーブル信号XがCEB信号より時間Tdだけディレイして立ち下がる。これにより、ExOR回路11の出力信号はハイレベルに立ち上がり、ExNOR回路12の出力信号もハイレベルに立ち上がる。また、NOR回路13は、ロウレベルのままである。これにより、p型MOS・FET14と、n型MOS・FET15はオフするので、ワード線WL0はハイインピーダンスとなる。以上により、メモリセル(強誘電体容量素子2)より0データを読み出す動作が終了する。
【0031】
次に、時刻tbのタイミングでセンスアンプ3がオフしてビット線BL、/BLの電位が0Vへプリチャージされる(プリチャージ回路7がオンする)。また、時刻t4から時刻t5の間にデータ書き込み処理を行うよう制御する信号であるライト信号が立ち下がる。これにより、データ書き込み処理が開始する。
【0032】
次に、メモリセルへ“1”データを書き込む動作について説明する。
まず、時刻t5において、CEB信号が立ち下がると、アドレスデコード回路6は、アドレスをラッチし、デコードしてアドレスデコード信号A1、A2を立ち上げる。これにより、NAND回路10の出力信号がロウレベルに立ち下がり、ExOR回路11の出力信号はロウレベルに立ち下がり、ExNOR回路12の出力信号はハイレベルのままである。また、NOR回路13の出力信号は、ハイレベルに立ち上がる。これにより、p型MOS・FET14はオフのままであり、n型MOS・FET15はオンするので、ワード線WL0はグランドと接続されハイインピーダンスの状態から0Vとなる。
【0033】
次に、時刻t6において、データ線DQがロウレベルなのでデコーダイネーブル信号XがCEB信号より時間Tdだけ遅れてハイレベルに立ち上がる。これにより、ExOR回路11の出力信号はハイレベルに立ち上がり、ExNOR回路12の出力信号はロウレベルに立ち下がる。また、NOR回路13は、ロウレベルに立ち下がる。これにより、p型MOS・FET14はオンして、n型MOS・FET15はオフするので、ワード線WL0は電源電圧線と接続され電源電圧と同じ電位(ハイレベル)となる。これにより、メモリセル(強誘電体容量素子2)に蓄積されているデータ(図3においては“1”)に応じて、ビット線BL、/BLの電位が変化する。
【0034】
次に、時刻tcのタイミングでライトアンプ4が、データ線DQの“1”データ(ハイレベル)を基にビット線BLの電位をハイレベルまで昇圧する。また、ビット線/BLの電位を0Vへ降圧する。これにより、ビット線BLはハイレベルになり(図3の実線)、ビット線/BLはロウレベル(0V)の電位となる(図3の点線)。
【0035】
次に、時刻t7において、CEB信号が立ち上がると、データ線DQがハイレベルなので、デコーダイネーブル信号XがCEB信号とほぼ同時にロウレベルに立ち下がる。これにより、ExOR回路11の出力信号はロウレベルに立ち下がり、ExNOR回路12の出力信号はハイレベルに立ち上がる。また、NOR回路13は、ハイレベルに立ち上がる。これにより、p型MOS・FET14はオフして、n型MOS・FET15はオンするので、ワード線WL0はグランドと接続され0V(ロウレベル)となる。これにより、メモリセル(強誘電体容量素子2)へはビット線BLよりハイレベルの電圧、ワード線WL0より0Vの電圧が印加され、“1”データが書き込まれる。
【0036】
次に、時刻t8において、アドレスデコード回路6は、全てのアドレスデコード信号をロウレベルにする。これにより、アドレスデコード信号A1、A2もロウレベルに立ち下がる。これにより、NAND回路10の出力信号がハイレベルまで立ち上がり、ExOR回路11の出力信号はロウレベルまで立ち下がる。以上により、ExNOR回路12の出力信号はハイレベルのままである。また、NOR回路13の出力信号は、ロウレベルまで立ち下がる。これにより、p型MOS・FET14と、n型MOS・FET15はオフしたままなので、ワード線WL0はハイインピーダンスとなる。以上により、メモリセル(強誘電体容量素子2)への“1”データを書き込む処理を終える。
【0037】
次に、時刻tdのタイミングでライトアンプ4がオフし、ビット線BLの電位が下がる。次に、プリチャージ回路7によりビット線BL、/BLの電位を0Vへ降圧する。また、時刻t8と時刻t9の間にライト信号が立ち下がる。
【0038】
次に、メモリセルへ“0”データを書き込む動作について説明する。
まず、時刻t9において、CEB信号が立ち下がると、アドレスデコード回路6は、アドレスをラッチし、デコードしてアドレスデコード信号A1、A2を立ち上げる。これにより、NAND回路10の出力信号がロウレベルに立ち下がり、ExOR回路11の出力信号はロウレベルに立ち下がる。以上により、ExNOR回路12の出力信号はハイレベルのままである。また、NOR回路13の出力信号は、ハイレベルに立ち上がる。これにより、p型MOS・FET14はオフのままであり、n型MOS・FET15はオンするので、ワード線WL0はグランドと接続されハイインピーダンスの状態から0V(ロウレベル)となる。
【0039】
次に、時刻t10において、データ線DQがロウレベルなのでデコーダイネーブル信号XがCEB信号より時間Tdだけ遅れてハイレベルに立ち上がる。これにより、ExOR回路11の出力信号はハイレベルに立ち上がり、ExNOR回路12の出力信号はロウレベルに立ち下がる。また、NOR回路13は、ロウレベルに立ち下がる。これにより、p型MOS・FET14はオンして、n型MOS・FET15はオフするので、ワード線WL0は電源電圧線と接続され電源電圧と同じ電位(ハイレベル)となる。これにより、メモリセル(強誘電体容量素子2)に蓄積されているデータ(図3においては“0”)に応じて、ビット線BL、/BLの電位が変化する。
【0040】
次に、時刻teのタイミングでライトアンプ4が、データ線DQの“0”データ(ロウレベル)に応じてビット線BLの電位をロウレベルまで降圧する。また、ビット線/BLの電位をハイレベルまで昇圧する。これにより、ビット線BLはロウレベルになり(図3の実線)、ビット線/BLはハイレベルの電位となる(図3の点線)。
【0041】
次に、時刻t11において、CEB信号が立ち上がる。また、アドレスデコード回路6は、全てのアドレスデコード信号をロウレベルにする。これにより、アドレスデコード信号A1、A2もロウレベルに立ち下がる。これにより、NAND回路10の出力信号が立ち上がり、ExOR回路11の出力信号はロウレベルに立ち下がる。以上により、ExNOR回路12の出力信号はロウレベルのままである。また、NOR回路13の出力信号は、ロウレベルのままである。これにより、p型MOS・FET14はオンしたままであり、n型MOS・FET15はオフしたままなので、ワード線WL0はハイレベルのままである。以上の時刻t10から時刻t11の間に、メモリセルへ、ビット線BLよりロウレベル、ワード線WL0よりハイレベルが供給され、“0”データが書き込まれる。
【0042】
次に、時刻t12において、データ線DQがロウレベルなのでデコーダイネーブル信号XがCEB信号より時間Tdだけディレイして立ち下がる。これにより、ExOR回路11の出力信号はハイレベルに立ち上がり、ExNOR回路12の出力信号もハイレベルに立ち上がる。また、NOR回路13は、ロウレベルのままである。これにより、p型MOS・FET14と、n型MOS・FET15はオフするので、ワード線WL0はハイインピーダンスとなる。以上により、メモリセル(強誘電体容量素子2)へ“0”データを書き込む動作が終了する。
【0043】
尚、上述した動作中は、デコーダ回路1により選択されない、非選択のワード線WL1、WL2、…は、ハイインピーダンスの状態である。すなわち、非選択のワード線WLは、フローティングの状態となっている。これにより、非選択のメモリセルに接続されているビットラインBLの電圧が変化しても、その影響でメモリセルの保持するデータが変化しないようにすることができる。
【0044】
以上に示したように、本実施形態による強誘電体記憶装置によれば、ビット線とメモリセル(強誘電体容量素子)の間にトランジスタが介在していないので、ワード線をブーストすることなく、メモリセルへデータの書き込みおよび、メモリセルからのデータの読み出しを行うことができる。また、本実施形態による強誘電体記憶装置は、従来の強誘電体記憶装置には必要なプレート線に電圧を印加するプレート線ドライバを用いることなく、より簡素な回路構成となる半導体記憶装置を実現している。
【0045】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【0046】
本発明の実施形態は、例えば以下に示すような種々の適用が可能である。
(付記1) ビット線に一方の端子が接続され、ワード線に他方の端子が接続された1個の強誘電体容量素子よりなる複数のメモリセルと、
複数の前記メモリセル毎に設置され、前記メモリセルに接続される前記ワード線を制御するデコーダ手段と
を具備することを特徴とする半導体記憶装置。
【0047】
(付記2) 前記デコーダ手段は、選択時には前記ワード線を駆動して、非選択時には前記ワード線をフローティング状態に制御することを特徴とする付記1に記載の半導体記憶装置。
【0048】
(付記3) 前記デコーダ手段は、アドレス信号または前記アドレス信号をデコードしたアドレスデコード信号を基に前記選択または前記非選択の制御を行うことを特徴とする付記2に記載の半導体記憶装置。
【0049】
(付記4) 1本のビット線に対して設置される複数の前記デコーダ手段と接続され、前記デコーダ手段による前記ワード線の駆動を制御するデコーダ制御信号を出力するデコーダ制御手段を更に具備することを特徴とする付記1に記載の半導体記憶装置。
【0050】
(付記5) 前記デコーダ手段は、前記ワード線をロウレベル、ハイレベル、フローティング状態の何れかに制御することを特徴とする付記1に記載の半導体記憶装置。
【0051】
(付記6) 前記デコーダ手段は、p型MOS・FETとn型MOS・FETを具備し、
前記p型MOS・FETと前記n型MOS・FETは互いのドレイン端子を相互接続し、その相互接続点には、前記ワード線が接続され、前記p型MOS・FETのソース端子は電源電圧へ接続され、前記n型MOS・FETのソース端子はグランドへ接続されていること
を特徴とする付記1に記載の半導体記憶装置。
【0052】
(付記7) 前記アドレス信号をデコードして前記アドレスデコード信号を出力するアドレスデコード手段を更に具備し、
前記デコード回路は、前記アドレスデコード手段がデコードした前記アドレスデコード信号を基に前記選択または前記非選択の制御を行うこと
を特徴とする付記3に記載の半導体記憶装置。
【0053】
(付記8) 前記ビット線に接続され、データの書き込み時に前記ビット線を駆動するライトアンプを更に具備し、
前記メモリセルに1データを書き込む場合に、前記ライトアンプは、前記ビット線をハイレベルにして、前記デコーダ手段は前記ワード線をロウレベルに駆動し、
前記メモリセルに0データを書き込む場合に、前記ライトアンプは、前記ビット線をロウレベルにして、前記デコーダ手段は前記ワード線をハイレベルに駆動すること
を特徴とする付記1に記載の半導体記憶装置。
【0054】
(付記9) 前記ビット線に接続され、データの読み出し時に前記ビット線に読み出されたデータを増幅するセンスアンプを更に具備し、
前記メモリセルからデータを読み出す場合に、前記デコーダ回路は、前記ワード線をハイレベルに駆動し、前記センスアンプは、前記ワード線がハイレベルになることにより前記メモリセルより前記ビット線に読み出されたデータを増幅すること
を特徴とする付記1に記載の半導体記憶装置。
【0055】
(付記10) ビット線に一方の端子が接続され、ワード線に他方の端子が接続された1個の強誘電体容量素子よりなる複数のメモリセルと、複数の前記メモリセル毎に設置され、前記メモリセルにワード線を介して接続されるデコーダ手段とを具備する半導体記憶装置の制御方法であって、
データの書き込みおよびデータの読み出しを行うメモリセルに接続される前記ワード線を駆動するよう前記デコーダ回路を制御し、
データの書き込みおよびデータの読み出しを行わないメモリセルに接続される前記ワード線をフローティング状態にするよう前記デコーダ回路を制御することを特徴とする制御方法。
【0056】
(付記11) 前記半導体記憶装置は、前記ビット線に接続され、データの書き込み時に前記ビット線を駆動するライトアンプを具備しており、
前記メモリセルに1データを書き込む場合に、前記ビット線をハイレベルになるよう前記ライトアンプを制御して、前記ワード線をロウレベルになるよう前記デコーダ回路を制御すること
前記メモリセルに0データを書き込む場合に、前記ビット線をロウレベルになるよう前記ライトアンプを制御して、前記ワード線をハイレベルになるよう前記デコーダ回路を制御すること
を特徴とする付記10に記載の制御方法。
【0057】
(付記12) 前記半導体記憶装置は、前記ビット線に接続され、データの読み出し時に前記ビット線に読み出されたデータを増幅するセンスアンプを具備しており、
前記メモリセルからデータを読み出す場合に、前記ワード線をハイレベルになるよう前記デコーダ回路を制御する第一のステップと、
前記第一のステップにより前記メモリセルより前記ビット線に読み出されたデータを増幅するよう前記センスアンプを制御する第二のステップと
を有すること特徴とする付記10に記載の制御方法。
【0058】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明による半導体記憶装置およびその制御方法においては、ビット線に一方の端子が接続され、ワード線に他方の端子が接続された1個の強誘電体容量素子よりなる複数のメモリセルと、複数のメモリセル毎に設置され、メモリセルにワード線を介して接続されるデコーダ手段とを具備するので、デコーダ手段によりワード線をハイレベル、ロウレベル、フローティング状態のいずれかに制御することができ、従来はビット線とメモリセル(強誘電体容量素子)の間に設置されていたトランジスタを無くして、ビット線とメモリセルを直結したので、メモリセルへデータを書き込む際にワード線をブーストさせるブースト回路を設ける必要がない。更に、従来のプレート線が接続されていた側のメモリセルの端子にワード線を接続して、ワード線よりアドレス選択および電圧印加を行うようにしたので、プレート線に電圧を印加するプレート線ドライバを削除することで、より簡素な回路構成を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である強誘電体記憶装置のメモリセル周辺の構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示したデコーダイネーブル論理回路5の回路例およびその動作を示す図である。
【図3】図1に示したメモリセル周辺回路を具備する強誘電体半導体装置の動作を示す波形図である。
【図4】従来の強誘電体容量素子よりなる1T1Cのメモリセルの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
1 デコーダ回路
2 強誘電体容量素子(メモリセル)
3 センスアンプ
4 ライトアンプ
5 デコーダイネーブル論理回路
6 アドレスデコード回路
7 プリチャージ回路
10 NAND回路
11 ExOR回路
12 ExNOR回路
13 NOR回路
14 p型MOS・FET
15 n型MOS・FET
51 インバータ
52,53,55 トランスファゲート
54 ディレイ素子群
Claims (10)
- ビット線に一方の端子が接続され、ワード線に他方の端子が接続された1個の強誘電体容量素子よりなる複数のメモリセルと、
複数の前記メモリセル毎に設置され、前記メモリセルに接続される前記ワード線を制御するデコーダ手段と
を具備することを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記デコーダ手段は、選択時には前記ワード線を駆動して、非選択時には前記ワード線をフローティング状態に制御することを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。
- 前記デコーダ手段は、アドレス信号または前記アドレス信号をデコードしたアドレスデコード信号を基に前記選択または前記非選択の制御を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体記憶装置。
- 1本のビット線に対して設置される複数の前記デコーダ手段と接続され、前記デコーダ手段による前記ワード線の駆動を制御するデコーダ制御信号を出力するデコーダ制御手段を更に具備することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。
- 前記デコーダ手段は、p型MOS・FETとn型MOS・FETを具備し、
前記p型MOS・FETと前記n型MOS・FETは互いのドレイン端子を相互接続し、その相互接続点には、前記ワード線が接続され、前記p型MOS・FETのソース端子は電源電圧へ接続され、前記n型MOS・FETのソース端子はグランドへ接続されていること
を特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。 - 前記ビット線に接続され、データの書き込み時に前記ビット線を駆動するライトアンプを更に具備し、
前記メモリセルに1データを書き込む場合に、前記ライトアンプは、前記ビット線をハイレベルにして、前記デコーダ手段は前記ワード線をロウレベルに駆動し、
前記メモリセルに0データを書き込む場合に、前記ライトアンプは、前記ビット線をロウレベルにして、前記デコーダ手段は前記ワード線をハイレベルに駆動すること
を特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。 - 前記ビット線に接続され、データの読み出し時に前記ビット線に読み出されたデータを増幅するセンスアンプを更に具備し、
前記メモリセルからデータを読み出す場合に、前記デコーダ回路は、前記ワード線をハイレベルに駆動し、前記センスアンプは、前記ワード線がハイレベルになることにより前記メモリセルより前記ビット線に読み出されたデータを増幅すること
を特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。 - ビット線に一方の端子が接続され、ワード線に他方の端子が接続された1個の強誘電体容量素子よりなる複数のメモリセルと、複数の前記メモリセル毎に設置され、前記メモリセルに前記ワード線を介して接続されるデコーダ手段とを具備する半導体記憶装置の制御方法であって、
データの書き込みおよびデータの読み出しを行うメモリセルに接続される前記ワード線を駆動するよう前記デコーダ回路を制御し、
データの書き込みおよびデータの読み出しを行わないメモリセルに接続される前記ワード線をフローティング状態にするよう前記デコーダ回路を制御すること
を特徴とする制御方法。 - 前記半導体記憶装置は、前記ビット線に接続され、データの書き込み時に前記ビット線を駆動するライトアンプを具備しており、
前記メモリセルに1データを書き込む場合に、前記ビット線をハイレベルになるよう前記ライトアンプを制御して、前記ワード線をロウレベルになるよう前記デコーダ回路を制御すること
前記メモリセルに0データを書き込む場合に、前記ビット線をロウレベルになるよう前記ライトアンプを制御して、前記ワード線をハイレベルになるよう前記デコーダ回路を制御すること
を特徴とする請求項8に記載の制御方法。 - 前記半導体記憶装置は、前記ビット線に接続され、データの読み出し時に前記ビット線に読み出されたデータを増幅するセンスアンプを具備しており、
前記メモリセルからデータを読み出す場合に、前記ワード線をハイレベルになるよう前記デコーダ回路を制御する第一のステップと、
前記第一のステップにより前記メモリセルより前記ビット線に読み出されたデータを増幅するよう前記センスアンプを制御する第二のステップと
を有すること特徴とする請求項8または請求項9に記載の制御方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002249239A JP2004087044A (ja) | 2002-08-28 | 2002-08-28 | 半導体記憶装置およびその制御方法 |
US10/636,708 US6912175B2 (en) | 2002-08-28 | 2003-08-08 | Semiconductor memory and method of controlling the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002249239A JP2004087044A (ja) | 2002-08-28 | 2002-08-28 | 半導体記憶装置およびその制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004087044A true JP2004087044A (ja) | 2004-03-18 |
Family
ID=31972561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002249239A Pending JP2004087044A (ja) | 2002-08-28 | 2002-08-28 | 半導体記憶装置およびその制御方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6912175B2 (ja) |
JP (1) | JP2004087044A (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4114659B2 (ja) * | 2004-11-26 | 2008-07-09 | セイコーエプソン株式会社 | 強誘電体メモリ及びその駆動方法 |
US20070076512A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-05 | Castro Hernan A | Three transistor wordline decoder |
US8467263B2 (en) * | 2010-06-25 | 2013-06-18 | Intel Corporation | Memory write operation methods and circuits |
US9245602B2 (en) * | 2013-12-10 | 2016-01-26 | Broadcom Corporation | Techniques to boost word-line voltage using parasitic capacitances |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0677434A (ja) * | 1992-08-27 | 1994-03-18 | Hitachi Ltd | 半導体記憶装置 |
US5487032A (en) * | 1994-11-10 | 1996-01-23 | Symetrix Corporation | Method and apparatus for reduced fatigue in ferroelectric memory elements |
JP3327071B2 (ja) | 1995-10-16 | 2002-09-24 | ソニー株式会社 | 強誘電体記憶装置 |
JP3319437B2 (ja) * | 1999-06-04 | 2002-09-03 | ソニー株式会社 | 強誘電体メモリおよびそのアクセス方法 |
JP2005503632A (ja) * | 2001-04-19 | 2005-02-03 | 三洋電機株式会社 | 強誘電体メモリおよびその動作方法 |
JP4214708B2 (ja) * | 2002-03-27 | 2009-01-28 | セイコーエプソン株式会社 | 強誘電体記憶装置及びその駆動方法 |
-
2002
- 2002-08-28 JP JP2002249239A patent/JP2004087044A/ja active Pending
-
2003
- 2003-08-08 US US10/636,708 patent/US6912175B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6912175B2 (en) | 2005-06-28 |
US20040042254A1 (en) | 2004-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7012851B2 (en) | Nonvolatile ferroelectric memory device with split word lines | |
US7158430B2 (en) | Bit line sense amplifier control circuit | |
US6504783B2 (en) | Semiconductor device having early operation high voltage generator and high voltage supplying method therefor | |
TW569212B (en) | Electronic circuit and semiconductor memory device | |
KR100203724B1 (ko) | 계층승압 전원선 구성을 갖는 반도체 기억장치 | |
JPH08329686A (ja) | 強誘電体記憶装置 | |
US6172928B1 (en) | Semiconductor memory device with normal mode and power down mode | |
KR100351935B1 (ko) | 강유전체 랜덤 액세스 메모리 장치 및 그것의 읽기/쓰기동작을 제어하는 방법 | |
US7675798B2 (en) | Sense amplifier control circuit and semiconductor device using the same | |
KR100506458B1 (ko) | 멀티비트 제어 기능을 갖는 불휘발성 강유전체 메모리 장치 | |
US7768845B2 (en) | Memory having circuitry to directly change voltages applied to bit lines and word lines in response to transitions between a read operation, first rewrite operation, and second rewrite operation | |
JPH09128966A (ja) | ダイナミック型半導体記憶装置 | |
US7206252B2 (en) | Circuit and method for generating word line control signals and semiconductor memory device having the same | |
US20090021995A1 (en) | Early Write Method and Apparatus | |
US6522569B2 (en) | Semiconductor memory device | |
US5886944A (en) | Memory device having page copy mode | |
US6898107B2 (en) | Nonvolatile FeRAM control device | |
US9076503B2 (en) | Semiconductor device | |
US10803910B2 (en) | Semiconductor storage device and read method thereof | |
EP0811980A2 (en) | Low voltage bootstrapping circuit | |
JP2004087044A (ja) | 半導体記憶装置およびその制御方法 | |
US6310797B1 (en) | Drive method for FeRAM memory cell and drive device for the memory cell | |
KR20040050181A (ko) | 불휘발성 강유전체 메모리 장치 | |
JP4119412B2 (ja) | 集積回路装置及びその試験方法 | |
TWI559327B (zh) | 反及(nand)邏輯字線選擇技術 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041126 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070809 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070814 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071012 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080212 |