JP2004234791A - Semiconductor memory device - Google Patents

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JP2004234791A JP2003024566A JP2003024566A JP2004234791A JP 2004234791 A JP2004234791 A JP 2004234791A JP 2003024566 A JP2003024566 A JP 2003024566A JP 2003024566 A JP2003024566 A JP 2003024566A JP 2004234791 A JP2004234791 A JP 2004234791A
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Toshiyuki Nishihara
利幸 西原
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Sony Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the efficiency and speed of a series of operation for an accessing processing. <P>SOLUTION: In the semiconductor memory device being an amplification type cross point memory, a reset switch Trst short-circuiting a common node electrode NE to ground any time is provided, the common node electrode NE is kept in a state of being separated from a bit line BL, the reset switch Trst is transited from on to off and from off to on. Thereby, potential variation of a floating node at the time of holding data in a cross point type ferroelectric memory is prevented, while in an amplification type memory having a sense transistor Ts, timing control of data read-out operation from a memory cell can be simplified remarkably. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体記憶装置に関するものであり、特に強誘電体メモリに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体メモリ、特に強誘電体を用いたFeRAMは、高速なアクセスと不揮発性の記憶を併せ持つ使い勝手のよいデバイスとして注目されており、その大容量化が期待されている。
FeRAMは、小型で低消費電力であると共に衝撃にも強く、大容量化に伴うビット単価の低下が進めば音声や画像の記録メディアとしても有望である。
また半導体加工寸法の微細化に伴い、メモリセルで直接ビット線を駆動するのではなく、小さなメモリセルから生じた微弱な信号を、一旦センストランジスタとしてのFETのゲートに受けて、そのFETでビット線を駆動する増幅型の半導体メモリが注目されている。
例えば本出願人は、次の文献において、複数の強誘電体キャパシタをひとつのゲインFETで共有させ、ゲイン回路設置による面積オーバーヘッドの殆ど無い増幅型及びクロスポイント型の半導体記憶装置を提案している。
【特許文献1】特開2002−197857
【0003】
このような半導体記憶装置、即ちセンストランジスタを内蔵した増幅型メモリの回路構成例を図7に示す。なお、図7はメモリアレイを構成する1つのメモリユニットMUのみを示している。実際には、このようなメモリユニットMUがビット線BL方向及びワード線WL方向に複数反復配置されてメモリアレイが構成される。
【0004】
図7のメモリユニットMUは、共通ノード電極NEに接続された複数(ここでは4個の例)の強誘電体キャパシタC1,C2,C3,C4を有して構成されている。各キャパシタC1,C2,C3,C4は、それぞれ異なるデータを記憶するメモリセルとなる。
各キャパシタC1,C2,C3,C4は、それぞれ一端が共通ノード電極NEに接続されている。また各他端は、それぞれプレート線PL1,PL2,PL3,PL4に接続されており、各プレート線PL1〜PL4によって制御される。
【0005】
また、それぞれFETによる、読出用アクセストランジスタTr、書込用アクセストランジスタTw、センストランジスタTsが設けられる。
センストランジスタTsはディプレッション型のNチャンネルMOS−FETであり、そのゲートは共通ノード電極NEに接続されている。さらにそのソース/ドレインは、一方が固定電圧源Vccに接続され、他方が読出用アクセストランジスタTrを介してビット線BLに接続されている。
読出用アクセストランジスタTrは、ソース/ドレインの一方がセンストランジスタTsに接続され、他方がビット線BLに接続される。またゲートは読出ワード線WLrに接続され、従って読出用アクセストランジスタTrは、読出ワード線WLrによってオン/オフ制御される。
書込用アクセストランジスタTrは、ソース/ドレインの一方が共通ノード電極NEに接続され、他方がビット線BLに接続される。またゲートは書込ワード線WLwに接続され、従って書込用アクセストランジスタTwは、書込ワード線WLwによってオン/オフ制御される。
【0006】
各プレート線PL(PL1〜PL4)、各ワード線WL(WLr、WLw)には、それぞれ図示しない駆動回路によって、書込時及び読出時に所定の動作シーケンスに応じた電圧印加が行われる。
【0007】
データ読出時、例えばキャパシタC1からのデータ読出時を例に挙げると、その場合は、読出ワード線WLrを選択し、またプレート線PL2〜PL4を0Vに固定した状態でプレート線PL1を駆動する。
これによってキャパシタC1から共通ノード電極NEに電荷が放出されるが、このとき書込ワード線WLwはオフであり、従って共通ノード電極NEはビット線BLから切断されている。即ちセルキャパシタC1からの電荷は直接ビット線BLを駆動するのではなく、センストランジスタTsのゲート電極のみを駆動する。このとき、読出ワード線WLr が選択されていることで読出用アクセストランジスタTrはオンとなっているため、センストランジスタTsが、そのゲートの印加電圧に応じてビット線BLを駆動することになる。そして、このようにして駆動されるビット線BLの電位を、図示しないセンスアンプでセンスすることでデータを読み出すことができる。
【0008】
一方、データ書込時においては、書込ワード線WLwが選択され、書込用アクセストランジスタTwがオンとされる。読出用アクセストランジスタTrはオフとなる。すると、共通ノード電極NEはビット線BLと接続されるため、ビット線BLとプレート線をそれぞれ所要の状態に駆動することで、選択された或るキャパシタC(x)に、ビット線BLとプレート線PL(x)の電位差としての電圧が印加され、データが書き込まれる。
【0009】
このような、センストランジスタTsを備えた増幅型の半導体メモリでは、データ読出時にキャパシタCがビット線BLを直接駆動する必要が無い。従って小さなキャパシタでも大きな信号を得ることができ、微細化に適している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の増幅型クロスポイントメモリは、読出用と書込用にそれぞれ対応した2系統のアクセストランジスタ(Tr、Tw)を有する。しかし図7の構成から理解されるように、共通ノード電極NEを所望の電位にしたい場合には、書込用アクセストランジスタTwを介してビット線BLから電位供給するしかない。このため読出時にも書込用アクセストランジスタTwを適時駆動する必要が生じ、アクセスが煩雑になる問題があった。
【0011】
図8に読出時の動作タイミング例を示す。或るメモリセルに対する一回のデータ読出は図8のタイミングR1〜R8の各動作により実行される。
なお、この動作例では、プレート線PL1に接続されたキャパシタC1からのデータ読出の場合を例に挙げる。
【0012】
・タイミングR1:ビット線BLを0Vにイコライズした状態で、まず書込ワード線WLwにハイレベルのパルスを印加し、書込用アクセストランジスタTwをオンとする。これにより浮遊状態で不安定な電位にあった共通ノード電極NEは、一旦グランドレベルに接続される。この時点でプレート線PL1〜PL4は全てグランドレベルに接続されている。
・タイミングR2:書込ワード線WLwへのパルスはオフされ、共通ノード電極NEは再度浮遊状態に戻る。
・タイミングR3:キャパシタC1のデータ読出のために選択されたプレート線PLにパルスを発生させる。これにより強誘電体キャパシタC1の分極状態に応じて異なる信号(▲1▼又は▲2▼)が共通ノード電極NEに発生する。
・タイミングR4:読出ワード線WLrをハイレベルにし、読出用アクセストランジスタTrをオンとする。これによりセンストランジスタTsが、そのゲートに接続された共通ノード電極NEの電位に応じた駆動能力でビット線BLの電位を上昇させる(▲3▼又は▲4▼)。
・タイミングR5:ビット線BLに接続された図示しないセンスアンプが信号(ビット線電位▲3▼又は▲4▼)をセンスして値をラッチし、出力する。
・タイミングR6:読出ワード線WLrをローレベルとし、読出用アクセストランジスタTrをオフとするとともに、ビット線BLは再びグランドレベルにリセットされる。
・タイミングR7:再度、書込ワード線WLwにパルスが印加され、書込用アクセストランジスタTwがオンとされる。これによって共通ノード電極NEは再びグランドレベルにリセットされる。また、これによって選択プレート線PL1と共通ノード電極NEの間にはVccが印加される。これにより読み出されたメモリセルの全てに“0”が書き込まれる。
・タイミングR8:選択プレート線PL1は0Vに戻り書込ワード線WLwもローレベルとされる。
【0013】
このような一連の動作において、キャパシタの浮遊ノードNEを安定化させておくために、データ読出の前後で2回のリセット操作を行っている。
これは読出前に雑音となる不要な電荷を除去し、かつ読出後に不要な電圧がキャパシタに印加され続けるのを防止するために必須の操作である。
しかしながら図7のような増幅型メモリでは、この操作のために書込ワード線WLwに2回のパルス印加が必要であり、かつそのパルスタイミングとビット線BL及び読出ワード線WLrの動作タイミングが適切な順序で制御されている必要があった。
従って読出動作が特に煩雑になり、また読出速度も低下する問題があった。
【0014】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、半導体記憶装置において、アクセスの際の一連の動作を効率化、迅速化することを目的とする。
【0015】
このため本発明の半導体記憶装置は、メモリユニットがビット線及びワード線に沿った各方向に複数反復配置されてメモリアレイが構成された半導体記憶装置において、上記メモリユニットはそれぞれ、各々が相互に独立した値を記憶する強誘電体キャパシタを含む複数のメモリセルと、上記複数のメモリセルに記憶された値に応じた読出信号が発生される共通ノード電極と、上記ワード線の電位によってオン/オフ制御されるアクセストランジスタと、ソース/ドレインの一方が固定電圧ノード、他方が上記アクセストランジスタに接続され、ゲートが上記共通ノード電極に接続され、上記共通ノード電極に発生した上記読出信号に基づいて上記アクセストランジスタを介して上記ビット線を駆動するセンストランジスタと、上記共通ノード電極と接地ノードとを短絡するリセット手段とを備えるようにする。
【0016】
この場合、上記メモリセルからデータを読み出すときには、上記共通ノード電極が上記ビット線と電気的に切り離される。
また上記リセット手段は、上記メモリセルからデータを読み出すときに、上記共通ノード電極と上記接地ノードとを短絡状態から非短絡状態へ推移させ、さらに非短絡状態から短絡状態へ推移させる。
また上記ワード線と同方向に配線されたリセット制御信号線をさらに備え、上記リセット手段は、上記リセット制御信号線から供給されるリセット制御信号に応じて、上記共通ノード電極と上記接地ノードとの接続状態を制御する。
また上記固定電圧ノード及び上記接地ノードは、拡散層を用いて上記ワード線と並行に配設されている。
【0017】
即ち本発明では、増幅型クロスポイントメモリにおいて、共通ノード電極を適時グランドにショートさせるリセット手段を設置し、さらにメモリユニットからのデータ読出時には、共通ノード電極はビット線から切り離されたままの状態に保ち、上記リセット手段をオン(短絡状態)からオフ(非短絡状態)に、そしてオフ(非短絡状態)からオン(短絡状態)に遷移させる。
これにより、クロスポイント型強誘電体メモリにおけるデータ保持時の浮遊ノードの電位変動を防げるのみならず、特に増幅型においては読出動作のタイミング制御を著しく簡略化できる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図6を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図1には実施の形態の増幅型クロスポイントメモリのメモリユニットMUの構成を示し、また図2に、当該メモリユニットMUをビット線BL及びワード線WLの各方向に複数反復配置されて構成されたメモリアレイを示す。
【0019】
図1において、メモリユニットMUは、共通ノード電極NEに接続された複数(ここでは4個の例)の強誘電体キャパシタC1,C2,C3,C4を有して構成されている。各キャパシタC1,C2,C3,C4は、それぞれ異なるデータを記憶するメモリセルとなる。
各キャパシタC1,C2,C3,C4は、それぞれ一端が共通ノード電極NEに接続されている。また各他端は、それぞれプレート線PL1,PL2,PL3,PL4に接続されており、各プレート線PL1〜PL4によって制御される。
【0020】
また、それぞれFETによる、読出用アクセストランジスタTr、書込用アクセストランジスタTw、センストランジスタTsが設けられる。さらにFETによるリセットスイッチTrstも設けられる。
【0021】
センストランジスタTsはディプレッション型のNチャンネルMOS−FETであり、そのゲートは共通ノード電極NEに接続されている。さらにそのソース/ドレインは、一方が固定電圧源Vccに接続され、他方が読出用アクセストランジスタTrを介してビット線BLに接続されている。
読出用アクセストランジスタTrは、ソース/ドレインの一方がセンストランジスタTsに接続され、他方がビット線BLに接続される。またゲートは読出ワード線WLrに接続され、従って読出用アクセストランジスタTrは、読出ワード線WLrによってオン/オフ制御される。
書込用アクセストランジスタTrは、ソース/ドレインの一方が共通ノード電極NEに接続され、他方がビット線BLに接続される。またゲートは書込ワード線WLwに接続され、従って書込用アクセストランジスタTwは、書込ワード線WLwによってオン/オフ制御される。
【0022】
またリセットスイッチTrstは、ソース/ドレインの一方が共通ノード電極NEに接続され、他方がグランドGND(接地ノード)に接続される。またゲートはリセット制御線RSTに接続され、従ってリセットスイッチTrstは、リセット制御線RSTによってオン/オフ制御される。リセットスイッチTrstがオンとされることで共通ノード電極NEはグランドに短絡される。
【0023】
このような構成のメモリユニットMUを複数配置して成るメモリアレイは例えば図2のようになる。即ち図1の構成のメモリユニットMUとして、図2に示すように各メモリユニットMU11,MU12・・・が、ビット線BL方向及びワード線WL方向に複数反復配置される。
【0024】
ワード線WL方向に並ぶ各メモリユニットでは、読出ワード線WLr、書込ワード線WLwが共有される。
例えばメモリユニットMU11、MU12、MU13を含むユニット行MR1では、読出ワード線WLr1が、これら各メモリユニット(MU11、MU12・・・)の読出用アクセストランジスタTrのゲートに接続され、また書込ワード線WLw1が各メモリユニット(MU11、MU12・・・)の書込用アクセストランジスタTwのゲートに接続される。
同様にして、読出ワード線WLr2、書込ワード線WLw2は、メモリユニットMU21、MU22、MU23を含むユニット行MR2に対応するワード線WLとなる。
【0025】
さらに、リセット制御線RSTはワード線WLと並行に配設されており、ワード線WL方向に並ぶ各メモリユニットでは、リセット制御線RSTも共有される。
例えばユニット行MR1では、リセット制御線RST1が、これら各メモリユニット(MU11、MU12・・・)のリセットスイッチTrstのゲートに接続される。
同様にして、リセット制御線RST2は、メモリユニットMU21、MU22、MU23を含むユニット行MR2に対応するリセット制御線RSTとなる。
【0026】
ビット線BL(BL1,BL2・・・)はワード線WLに対して垂直方向に配設される。
ビット線BL方向に並ぶ各メモリユニットでは、ビット線BLが共有される。例えばメモリユニットMU11、MU21には、ビット線BL1が、読出用アクセストランジスタTr、書込用アクセストランジスタTwに接続される。
各ビット線BL(BL1,BL2・・・)は、それぞれセンスアンプ2(2−1、2−2・・・)によって書込時に電圧印加され、また読出時に電位検出される。
【0027】
また図1にも示したように、各メモリユニットMU内の各キャパシタC1〜C4は、それぞれプレート線PLに接続される。
例えばユニット行MR1のメモリユニットMU11、MU12、MU13・・・では、各キャパシタC1〜C4は、それぞれプレート線PL11〜PL14に接続される。
またユニット行MR2のメモリユニットMU21、MU22、MU23・・・では、各キャパシタC1〜C4は、それぞれプレート線PL21〜PL24に接続される。
【0028】
各ワード線WL、プレート線PL、リセット制御線RSTは、それぞれ駆動回路DRV1、DRV2によって、アクセスするアドレス及び書込/読出の別に応じた電圧印加が行われる。
例えばユニット行MR1が選択されてアクセスされる場合、そのユニット行MR1に対応するワード線WLr1,WLw1、リセット制御線RST1、プレート線PL11〜PL14が、駆動回路(DRV1)によって動作される。そのとき、非選択ユニット行、例えばユニット行MR2の共通ノード電極NEとプレート線PL(PL21〜PL24)は、駆動回路DRV2により共に接地されており、安定した状態でデータを保持している。
【0029】
この図1,図2に示されるように、本例の場合、各メモリユニットMUにおいて、共通ノード電極NEとグランドを短絡状態にさせるリセットスイッチTrstが設けられている。
このような増幅型クロスポイントメモリにおけるデータ読出時の動作タイミング例を図3に示す。或るメモリセルに対する一回のデータ読出は図3のタイミングR1〜R6の各動作により実行される。
なお、この動作例では、ユニット行MR1が選択されたものとし、プレート線PL11に接続されたキャパシタC1からのデータ読出の場合を例に挙げる。
【0030】
・タイミングR1:リセット制御線RST1をオフにして、これまで接地されていた共通ノード電極NEを浮遊状態にする。また、0Vにイコライズされていたビット線BLもイコライズをきって浮遊状態にする。プレート線PL11〜PL14は全てグランドレベルに接続されている。
・タイミングR2:選択プレート線PL11にパルスを発生させる。これにより強誘電体キャパシタC1の分極状態に応じて異なる信号(▲1▼又は▲2▼)が共通ノード電極NEに発生する。
・タイミングR3:選択ユニット行MR1の読出ワード線WLr1をハイレベルにする。これによりユニット行MR1におけるメモリユニットMU(MU11、MU12・・・)の読出用アクセストランジスタTrがオンとなるため、センストランジスタTsが、そのゲートに接続された共通ノード電極NEの電位に応じた駆動能力でビット線BLの電位を上昇させる(▲3▼又は▲4▼)。
・タイミングR4:センスアンプ2(2−1、2−2・・・)が信号(▲3▼又は▲4▼)をセンスして値をラッチし、出力する。
・タイミングR5:読出ワード線WLrをローレベルとし、読出用アクセストランジスタTrがオフとされるとともに、ビット線BLは再びグランドレベルにイコライズされる。同時にリセット制御線RST1もオン状態に戻り、共通ノード電極NEはグランドレベルに接地される。また、これによって選択プレート線P11と共通ノード電極NEの間にはVccが印加される。これにより読み出されたセルの全てに“0”が書き込まれる。
・タイミングR6:選択プレート線PL11が0Vに戻される。
【0031】
以上の動作のごとく、データ読出時は、リセット制御線RSTはオンからオフへ推移し、さらにオフからオンに戻る。これによって、ビット線BLの動作とは関係なく、読み出し前後で共通ノード電極NEを適切に接地することが出来る。従ってビット線BLを介して共通ノード電極NEを接地するタイミング動作は不要となり、読み出し中に書込用アクセストランジスタTwを駆動する必要も無くなる。従ってシーケンスは簡略化され、読み出しも高速化される。
【0032】
続いて、リセットスイッチTrst及びリセット制御線RSTが設けられた増幅型クロスポイントメモリのレイアウト例を説明する。
図4は、平面方向に見た場合のレイアウト例であり、またそのA−A断面構造を図5に示す。
なお、このレイアウト例は図6の回路構成に対応したものとしているため、まず図6の回路構成について説明しておく。
【0033】
図6のメモリアレイにおいては、メモリユニットMU1,MU2,MU3を示しているが、これら各メモリユニットMUは、上述した図1又は図2と同様の構成である。
但し、メモリセルとしてのキャパシタCについては、1つのメモリユニットMUに16個(C1〜C16)設けられるものとしている。
各メモリユニットMU1,MU2,MU3・・・は、書込用アクセストランジスタTw、読出用アクセストランジスタTrを介してビット線BL(BL1,BL2,BL3・・・)に接続される。
【0034】
この場合、メモリユニットMU1,MU3(及び図示しないMU5,MU7・・・)に対応しては、書込ワード線WLw1、読出ワード線WLr1、リセット制御線RST1が配設され、またメモリユニットMU2(及び図示しないMU4,MU6・・・)に対応しては、書込ワード線WLw2、読出ワード線WLr2、リセット制御線RST2が配設される。
プレート線PL1〜PL16は、各メモリユニットMU1、MU2、MU3・・・に共通に配設され、それぞれキャパシタC1〜C16に接続される。
【0035】
このような構成の場合、ワード線方向に隣接する各メモリユニットMUは、対応するワード線WL(WLw、WLr)及びリセット制御線RSTが交互に異なるものとなるが、図面上で左右のワード線WL及びリセット制御線RSTが同時に動作されることで、図2と等価の回路となる。
つまり、MU1、MU2、MU3・・・を図2でいう1つのユニット行MR1とする場合は、図6の書込ワード線WLw1とWLw2、読出ワード線WLr1とWLr2、リセット制御線RST1とRST2は、それぞれ共通に駆動されるようにすればよい。
【0036】
図4,図5のレイアウト例において、まず図5からわかるように、共通ノード電極NEと各プレート線PL1〜PL16が強誘電体膜FERを挟んで形成され、この共通ノード電極NEと各プレート線PL1〜PL16の交点における強誘電体膜FERとして各メモリセル(キャパシタ)が形成される。
【0037】
また図4に示すように読出ワード線WLr(WLr1,WLr2)、書込ワード線WLw(WLw1、WLw2)、リセット制御線RST(RST1,RST2)がビット線BL(BL1,BL2,BL3・・・)と直交する方向に形成されているが、特に図5の断面構造からわかるように、読出ワード線WLr(WLr1,WLr2)、書込ワード線WLw(WLw1、WLw2)、リセット制御線RST(RST1,RST2)が、それぞれ対応する各トランジスタ、即ち読出用アクセストランジスタTr、書込用アクセストランジスタTw、リセットスイッチTrstのゲート電極を兼ねて配線されている。従って読出ワード線WLr、書込ワード線WLw、リセット制御線RSTのそれぞれと、活性領域(ACT)との交差部に、それぞれ読出用アクセストランジスタTr、書込用アクセストランジスタTw、リセットスイッチTrstが形成されている。
【0038】
共通ノード電極NEは、センストランジスタTsのゲートSGと、コンタクト孔CT1を介して接続される。また共通ノード電極NEは、書込用アクセストランジスタTw及びリセットスイッチTrstの共有拡散層領域AC1と、コンタクト孔CT2を介して接続している。
センストランジスタTsに接続された電源配線VCC(固定電圧ノード配線)とリセットスイッチTrstに接続された接地ノード配線GNDは、共に拡散層を用いてワード線WL(WLr、WLw)と同方向に走査されている。
【0039】
このようなレイアウトの採用により、各トランジスタや配線は、工程を増加させることなく全てセルキャパシタの下にコンパクトに収納されて、面積的なオーバーヘッドを生じない。
【0040】
また、本例では互いにワード線方向に隣接するメモリユニットMU、例えばメモリユニットMU1とMU2のセンストランジスタTsが、その拡散層の一端をなす電源配線(VCC)を挟んで図面上左右に分散配置されており、それに伴って読出ワード線(WLr1とWLr2)、書込ワード線(WLw1とWLw2)、リセット線(RST1とRST2)もそれぞれ分散して配置されている。
このような配置を行うことで、図示するようにセンストランジスタTsの領域を大きくとることができ、その駆動能力を上げて読み出し速度を高めることができる。
さらにビット線方向に隣接する、図示しない他のユニット行のメモリユニットMUと接地ノード配線(GND)を共有できるので、面積効率も良い。
【0041】
なお、このレイアウトに対応する図6の回路の説明において述べたように、電源配線(VCC)を挟んで左右に設置された読出ワード線、書込ワード線、及びリセット線の各対(WLr1とWLr2、WLw1とWLw2、RST1とRST2)は左右同時に動作することで、図2と等価な回路を構成するものとした。
しかし、これら左右の信号線対を個別に動作させて所謂「折り返しビット線構成」にすることも可能である。
クロスポイント型強誘電体メモリにおける折り返しビット線構成についての詳細は、例えば本出願人が先に提案した特願平11−158632に記述されているが、本例のレイアウトによれば、それにセンストランジスタTsやリセットスイッチTrst、電源配線VCC、接地配線GNDを追加して、なお面積増加の殆ど無いレイアウトを実現できるものである。
【0042】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明は要旨の範囲内で多様な変形例が考えられる。
【0043】
【発明の効果】
以上の説明からわかるように本発明によれば、増幅型クロスポイントメモリとしての半導体記憶装置において、共通ノード電極を適時グランドにショートさせるリセット手段を設置し、さらにメモリユニットからのデータ読出時には、共通ノード電極はビット線から切り離されたままの状態に保ち、上記リセット手段を短絡状態から非短絡状態に、そして非短絡状態から短絡状態に遷移させるようにしている。これにより、クロスポイント型強誘電体メモリにおけるデータ保持時の浮遊ノードの電位変動を防ぐことができる。そしてさらに、リセット手段により共通ノード電極を適宜グランドに短絡させることができることは、特にセンストランジスタを有する増幅型のメモリにおいては、メモリセルからのデータ読出動作のタイミング制御を著しく簡略化できるものとなり、アクセスの際の一連の動作を効率化、迅速化することができる。
【0044】
また、リセット手段を短絡状態と非短絡状態に制御するリセット制御信号線は、ワード線と同方向に配されている。
さらに固定電圧ノードの配線及び接地ノードの配線は、拡散層を用いてワード線と並行に配線されている。
このようなレイアウトにより、各トランジスタや配線は工程を増加させることなく、全てセルキャパシタの下にコンパクトに収納されて、面積的なオーバーヘッドを生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のメモリユニットの構成例の説明図である。
【図2】実施の形態のメモリアレイの構成例の説明図である。
【図3】実施の形態の読出動作タイミングの説明図である。
【図4】実施の形態のレイアウト例の説明図である。
【図5】実施の形態のレイアウト例のA−A断面の説明図である。
【図6】実施の形態のレイアウト例に対応するメモリアレイの構成の説明図である。
【図7】従来の増幅型メモリの説明図である。
【図8】従来の読出動作タイミングの説明図である。
【符号の説明】
2−1,2−2・・・ センスアンプ、MU,MU11,MU12・・・ メモリユニット、WL ワード線、WLw1,WLw2・・・ 書込ワード線、WLr1,WLr2・・・ 読出ワード線、BL,BL1,BL2・・・ ビット線、PL,PL11,PL12・・・ プレート線、Ts センストランジスタ、Tr 読出用アクセストランジスタ Tw 書込用アクセストランジスタ、Trst リセットスイッチ、RST,RST1,RST2・・・ リセット制御線、NE 共通ノード電極
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a ferroelectric memory.
[0002]
[Prior art]
Semiconductor memories, particularly FeRAMs using ferroelectrics, are attracting attention as easy-to-use devices having both high-speed access and nonvolatile storage, and are expected to have a large capacity.
FeRAM is small in size, has low power consumption, and is resistant to impact. If the unit cost per bit is reduced due to the increase in capacity, it is promising as a recording medium for voice and images.
Also, with the miniaturization of semiconductor processing dimensions, instead of directly driving bit lines with memory cells, weak signals generated from small memory cells are temporarily received by the gate of the FET as a sense transistor, and bit Attention has been paid to amplification type semiconductor memories that drive lines.
For example, in the following document, the present applicant proposes an amplification type and cross-point type semiconductor memory device in which a plurality of ferroelectric capacitors are shared by one gain FET, and there is almost no area overhead due to the installation of a gain circuit. .
[Patent Document 1] JP-A-2002-197857
[0003]
FIG. 7 shows a circuit configuration example of such a semiconductor memory device, that is, an amplification type memory having a built-in sense transistor. FIG. 7 shows only one memory unit MU constituting the memory array. Actually, a plurality of such memory units MU are repeatedly arranged in the bit line BL direction and the word line WL direction to form a memory array.
[0004]
The memory unit MU in FIG. 7 includes a plurality (here, four examples) of ferroelectric capacitors C1, C2, C3, and C4 connected to the common node electrode NE. Each of the capacitors C1, C2, C3, and C4 is a memory cell that stores different data.
One end of each of the capacitors C1, C2, C3, C4 is connected to the common node electrode NE. The other ends are connected to the plate lines PL1, PL2, PL3, and PL4, respectively, and are controlled by the plate lines PL1 to PL4.
[0005]
Further, a read access transistor Tr, a write access transistor Tw, and a sense transistor Ts, each of which is constituted by an FET, are provided.
The sense transistor Ts is a depletion-type N-channel MOS-FET, and its gate is connected to the common node electrode NE. Further, one of the source / drain is connected to the fixed voltage source Vcc, and the other is connected to the bit line BL via the read access transistor Tr.
In the read access transistor Tr, one of a source and a drain is connected to the sense transistor Ts, and the other is connected to the bit line BL. The gate is connected to the read word line WLr, so that the read access transistor Tr is on / off controlled by the read word line WLr.
In the write access transistor Tr, one of a source and a drain is connected to the common node electrode NE, and the other is connected to the bit line BL. The gate is connected to the write word line WLw, so that the write access transistor Tw is on / off controlled by the write word line WLw.
[0006]
A voltage is applied to each of the plate lines PL (PL1 to PL4) and each of the word lines WL (WLr, WLw) by a drive circuit (not shown) according to a predetermined operation sequence at the time of writing and reading.
[0007]
At the time of data reading, for example, at the time of reading data from the capacitor C1, for example, the read word line WLr is selected, and the plate line PL1 is driven with the plate lines PL2 to PL4 fixed at 0V.
As a result, charges are released from the capacitor C1 to the common node electrode NE. At this time, the write word line WLw is off, and the common node electrode NE is disconnected from the bit line BL. That is, the charge from the cell capacitor C1 does not directly drive the bit line BL, but drives only the gate electrode of the sense transistor Ts. At this time, since the read access transistor Tr is on because the read word line WLr is selected, the sense transistor Ts drives the bit line BL according to the voltage applied to its gate. Then, data can be read out by sensing the potential of the bit line BL driven in this manner with a sense amplifier (not shown).
[0008]
On the other hand, at the time of data writing, write word line WLw is selected, and write access transistor Tw is turned on. The read access transistor Tr is turned off. Then, since the common node electrode NE is connected to the bit line BL, the bit line BL and the plate line are driven to required states, respectively, so that the bit line BL and the plate A voltage is applied as a potential difference of the line PL (x), and data is written.
[0009]
In such an amplification type semiconductor memory including the sense transistor Ts, it is not necessary for the capacitor C to directly drive the bit line BL when reading data. Therefore, a large signal can be obtained even with a small capacitor, which is suitable for miniaturization.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-mentioned amplification type cross point memory has two access transistors (Tr, Tw) respectively corresponding to reading and writing. However, as understood from the configuration of FIG. 7, when it is desired to set the common node electrode NE to a desired potential, the only option is to supply the potential from the bit line BL via the write access transistor Tw. For this reason, it is necessary to drive the write access transistor Tw in a timely manner even at the time of reading, and there is a problem that access becomes complicated.
[0011]
FIG. 8 shows an example of operation timing at the time of reading. One data read from a certain memory cell is executed by the respective operations at timings R1 to R8 in FIG.
In this operation example, a case of reading data from capacitor C1 connected to plate line PL1 will be described as an example.
[0012]
Timing R1: With the bit line BL equalized to 0 V, first, a high-level pulse is applied to the write word line WLw to turn on the write access transistor Tw. Thus, the common node electrode NE which has been at an unstable potential in a floating state is once connected to the ground level. At this point, the plate lines PL1 to PL4 are all connected to the ground level.
Timing R2: The pulse to the write word line WLw is turned off, and the common node electrode NE returns to the floating state again.
Timing R3: A pulse is generated on the plate line PL selected for reading data from the capacitor C1. As a result, different signals ((1) or (2)) are generated at the common node electrode NE depending on the polarization state of the ferroelectric capacitor C1.
Timing R4: The read word line WLr is set to the high level, and the read access transistor Tr is turned on. As a result, the sense transistor Ts raises the potential of the bit line BL with the driving ability according to the potential of the common node electrode NE connected to its gate ((3) or (4)).
Timing R5: A sense amplifier (not shown) connected to the bit line BL senses a signal (bit line potential (3) or (4)), latches the value, and outputs it.
Timing R6: The read word line WLr is set to the low level, the read access transistor Tr is turned off, and the bit line BL is reset to the ground level again.
Timing R7: A pulse is again applied to the write word line WLw, and the write access transistor Tw is turned on. Thereby, the common node electrode NE is reset to the ground level again. As a result, Vcc is applied between the selection plate line PL1 and the common node electrode NE. As a result, "0" is written to all of the read memory cells.
Timing R8: The selected plate line PL1 returns to 0 V, and the write word line WLw is also set to low level.
[0013]
In such a series of operations, two reset operations are performed before and after data reading in order to stabilize the floating node NE of the capacitor.
This is an indispensable operation for removing unnecessary electric charges that become noise before reading, and for preventing unnecessary voltage from being continuously applied to the capacitor after reading.
However, in the amplification type memory as shown in FIG. 7, two pulses need to be applied to the write word line WLw for this operation, and the pulse timing and the operation timing of the bit line BL and the read word line WLr are appropriate. It had to be controlled in a proper order.
Therefore, there has been a problem that the reading operation is particularly complicated and the reading speed is reduced.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, an object of the present invention is to make a series of operations at the time of access more efficient and faster in a semiconductor memory device.
[0015]
Therefore, in the semiconductor memory device according to the present invention, in which the memory units are repeatedly arranged in each direction along the bit line and the word line to form a memory array, each of the memory units is mutually reciprocal. A plurality of memory cells each including a ferroelectric capacitor storing an independent value; a common node electrode for generating a read signal corresponding to a value stored in the plurality of memory cells; An access transistor to be turned off, one of a source / drain connected to a fixed voltage node, the other connected to the access transistor, a gate connected to the common node electrode, and a read signal generated at the common node electrode. A sense transistor that drives the bit line via the access transistor; So that and a reset means for short-circuiting the electrode and the ground node.
[0016]
In this case, when reading data from the memory cell, the common node electrode is electrically disconnected from the bit line.
When reading data from the memory cell, the reset means causes the common node electrode and the ground node to transition from a short-circuited state to a non-short-circuited state, and further to transition from a non-short-circuited state to a short-circuited state.
A reset control signal line wired in the same direction as the word line; wherein the reset means connects the common node electrode and the ground node in response to a reset control signal supplied from the reset control signal line. Control the connection state.
Further, the fixed voltage node and the ground node are arranged in parallel with the word line using a diffusion layer.
[0017]
That is, in the present invention, in the amplification type cross point memory, reset means for appropriately short-circuiting the common node electrode to the ground is provided, and when reading data from the memory unit, the common node electrode is kept disconnected from the bit line. The reset means is changed from ON (short-circuit state) to OFF (non-short-circuit state) and from OFF (non-short-circuit state) to ON (short-circuit state).
This not only prevents the potential fluctuation of the floating node when data is held in the cross-point type ferroelectric memory, but also significantly simplifies the read operation timing control, especially in the amplification type.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a configuration of a memory unit MU of the amplification type cross-point memory according to the embodiment, and FIG. 2 shows a configuration in which the memory unit MU is repeatedly arranged in each direction of the bit line BL and the word line WL. 4 shows a memory array that has been used.
[0019]
In FIG. 1, the memory unit MU includes a plurality (here, four examples) of ferroelectric capacitors C1, C2, C3, and C4 connected to the common node electrode NE. Each of the capacitors C1, C2, C3, and C4 is a memory cell that stores different data.
One end of each of the capacitors C1, C2, C3, C4 is connected to the common node electrode NE. The other ends are connected to the plate lines PL1, PL2, PL3, and PL4, respectively, and are controlled by the plate lines PL1 to PL4.
[0020]
Further, a read access transistor Tr, a write access transistor Tw, and a sense transistor Ts, each of which is constituted by an FET, are provided. Further, a reset switch Trst using an FET is also provided.
[0021]
The sense transistor Ts is a depletion-type N-channel MOS-FET, and its gate is connected to the common node electrode NE. Further, one of the source / drain is connected to the fixed voltage source Vcc, and the other is connected to the bit line BL via the read access transistor Tr.
In the read access transistor Tr, one of a source and a drain is connected to the sense transistor Ts, and the other is connected to the bit line BL. The gate is connected to the read word line WLr, so that the read access transistor Tr is on / off controlled by the read word line WLr.
In the write access transistor Tr, one of a source and a drain is connected to the common node electrode NE, and the other is connected to the bit line BL. The gate is connected to the write word line WLw, so that the write access transistor Tw is on / off controlled by the write word line WLw.
[0022]
In the reset switch Trst, one of a source and a drain is connected to the common node electrode NE, and the other is connected to the ground GND (ground node). Further, the gate is connected to the reset control line RST, so that the reset switch Trst is turned on / off by the reset control line RST. When the reset switch Trst is turned on, the common node electrode NE is short-circuited to the ground.
[0023]
FIG. 2 shows a memory array in which a plurality of memory units MU having such a configuration are arranged, for example. That is, as shown in FIG. 2, a plurality of memory units MU11, MU12... Are repeatedly arranged in the bit line BL direction and the word line WL direction as the memory unit MU having the configuration of FIG.
[0024]
Each memory unit arranged in the word line WL direction shares a read word line WLr and a write word line WLw.
For example, in the unit row MR1 including the memory units MU11, MU12, and MU13, the read word line WLr1 is connected to the gate of the read access transistor Tr of each of these memory units (MU11, MU12,...), And the write word line WLw1 is connected to the gate of the write access transistor Tw of each memory unit (MU11, MU12,...).
Similarly, the read word line WLr2 and the write word line WLw2 become the word lines WL corresponding to the unit row MR2 including the memory units MU21, MU22, and MU23.
[0025]
Further, the reset control line RST is provided in parallel with the word line WL, and each memory unit arranged in the word line WL direction shares the reset control line RST.
For example, in the unit row MR1, the reset control line RST1 is connected to the gate of the reset switch Trst of each of these memory units (MU11, MU12,...).
Similarly, the reset control line RST2 becomes the reset control line RST corresponding to the unit row MR2 including the memory units MU21, MU22, and MU23.
[0026]
The bit lines BL (BL1, BL2,...) Are arranged perpendicular to the word lines WL.
Each memory unit arranged in the direction of the bit line BL shares the bit line BL. For example, in the memory units MU11 and MU21, the bit line BL1 is connected to the read access transistor Tr and the write access transistor Tw.
Each of the bit lines BL (BL1, BL2,...) Is applied with a voltage by the sense amplifier 2 (2-1, 2-2,...) At the time of writing, and a potential is detected at the time of reading.
[0027]
Also, as shown in FIG. 1, each of the capacitors C1 to C4 in each of the memory units MU is connected to the plate line PL.
For example, in the memory units MU11, MU12, MU13,... Of the unit row MR1, the capacitors C1 to C4 are connected to the plate lines PL11 to PL14, respectively.
In the memory units MU21, MU22, MU23,... Of the unit row MR2, the capacitors C1 to C4 are connected to plate lines PL21 to PL24, respectively.
[0028]
Each word line WL, plate line PL, and reset control line RST are applied with a voltage corresponding to an address to be accessed and writing / reading by drive circuits DRV1 and DRV2, respectively.
For example, when the unit row MR1 is selected and accessed, the word lines WLr1 and WLw1, the reset control line RST1, and the plate lines PL11 to PL14 corresponding to the unit row MR1 are operated by the drive circuit (DRV1). At this time, the common node electrode NE and the plate line PL (PL21 to PL24) of the unselected unit row, for example, the unit row MR2, are both grounded by the drive circuit DRV2, and hold data in a stable state.
[0029]
As shown in FIGS. 1 and 2, in the case of this example, each memory unit MU is provided with a reset switch Trst for short-circuiting the common node electrode NE and the ground.
FIG. 3 shows an example of operation timing at the time of data reading in such an amplification type cross point memory. One-time data reading from a certain memory cell is executed by the respective operations at timings R1 to R6 in FIG.
In this operation example, it is assumed that the unit row MR1 is selected, and a case of reading data from the capacitor C1 connected to the plate line PL11 will be described as an example.
[0030]
Timing R1: The reset control line RST1 is turned off, and the common node electrode NE, which has been grounded so far, is brought into a floating state. Also, the bit line BL, which has been equalized to 0 V, is removed from the equalization to be in a floating state. All the plate lines PL11 to PL14 are connected to the ground level.
Timing R2: A pulse is generated on the selected plate line PL11. As a result, different signals ((1) or (2)) are generated at the common node electrode NE depending on the polarization state of the ferroelectric capacitor C1.
Timing R3: The read word line WLr1 of the selected unit row MR1 is set to a high level. As a result, the read access transistor Tr of the memory unit MU (MU11, MU12,...) In the unit row MR1 is turned on, and the sense transistor Ts is driven according to the potential of the common node electrode NE connected to its gate. The potential of the bit line BL is raised by the ability ((3) or (4)).
Timing R4: The sense amplifier 2 (2-1, 2-2,...) Senses the signal ((3) or (4)), latches the value, and outputs it.
Timing R5: The read word line WLr is set to low level, the read access transistor Tr is turned off, and the bit line BL is equalized to the ground level again. At the same time, the reset control line RST1 also returns to the ON state, and the common node electrode NE is grounded to the ground level. As a result, Vcc is applied between the selection plate line P11 and the common node electrode NE. As a result, "0" is written to all of the read cells.
-Timing R6: The selection plate line PL11 is returned to 0V.
[0031]
As described above, during data reading, the reset control line RST changes from on to off, and then returns from off to on. Thus, the common node electrode NE can be appropriately grounded before and after reading regardless of the operation of the bit line BL. Therefore, the timing operation of grounding the common node electrode NE via the bit line BL becomes unnecessary, and the need to drive the write access transistor Tw during reading is eliminated. Therefore, the sequence is simplified and the reading speed is increased.
[0032]
Subsequently, a layout example of the amplification type cross point memory provided with the reset switch Trst and the reset control line RST will be described.
FIG. 4 shows a layout example when viewed in a plane direction, and FIG. 5 shows a cross-sectional structure along the line AA.
Since this layout example corresponds to the circuit configuration of FIG. 6, the circuit configuration of FIG. 6 will be described first.
[0033]
In the memory array of FIG. 6, memory units MU1, MU2, and MU3 are shown, but each of these memory units MU has the same configuration as that of FIG. 1 or FIG.
However, sixteen (C1 to C16) capacitors C as memory cells are provided in one memory unit MU.
Each of the memory units MU1, MU2, MU3,... Is connected to a bit line BL (BL1, BL2, BL3,...) Via a write access transistor Tw and a read access transistor Tr.
[0034]
In this case, a write word line WLw1, a read word line WLr1, and a reset control line RST1 are provided corresponding to the memory units MU1, MU3 (and MU5, MU7,..., Not shown), and the memory unit MU2 ( MU4, MU6 (not shown), a write word line WLw2, a read word line WLr2, and a reset control line RST2 are provided.
The plate lines PL1 to PL16 are provided in common to the respective memory units MU1, MU2, MU3,... And are connected to the capacitors C1 to C16, respectively.
[0035]
In the case of such a configuration, in each memory unit MU adjacent in the word line direction, the corresponding word line WL (WLw, WLr) and the reset control line RST are alternately different. By operating the WL and the reset control line RST simultaneously, a circuit equivalent to FIG. 2 is obtained.
That is, when MU1, MU2, MU3... Are one unit row MR1 in FIG. 2, the write word lines WLw1 and WLw2, the read word lines WLr1 and WLr2, and the reset control lines RST1 and RST2 in FIG. , May be driven in common.
[0036]
In the layout examples of FIGS. 4 and 5, first, as can be seen from FIG. 5, the common node electrode NE and each of the plate lines PL1 to PL16 are formed with the ferroelectric film FER interposed therebetween. Each memory cell (capacitor) is formed as a ferroelectric film FER at the intersection of PL1 to PL16.
[0037]
4, the read word line WLr (WLr1, WLr2), the write word line WLw (WLw1, WLw2), and the reset control line RST (RST1, RST2) are connected to the bit lines BL (BL1, BL2, BL3,...). 5), the read word line WLr (WLr1, WLr2), the write word line WLw (WLw1, WLw2), and the reset control line RST (RST1), as can be seen particularly from the sectional structure of FIG. , RST2) are also wired as the corresponding transistors, ie, the read access transistor Tr, the write access transistor Tw, and the gate electrode of the reset switch Trst. Therefore, a read access transistor Tr, a write access transistor Tw, and a reset switch Trst are formed at the intersection of each of the read word line WLr, the write word line WLw, and the reset control line RST with the active region (ACT). Have been.
[0038]
The common node electrode NE is connected to the gate SG of the sense transistor Ts via the contact hole CT1. Further, the common node electrode NE is connected to the shared diffusion layer region AC1 of the write access transistor Tw and the reset switch Trst via the contact hole CT2.
The power supply line VCC (fixed voltage node line) connected to the sense transistor Ts and the ground node line GND connected to the reset switch Trst are both scanned in the same direction as the word lines WL (WLr, WLw) using a diffusion layer. ing.
[0039]
By adopting such a layout, all the transistors and wirings are compactly housed under the cell capacitors without increasing the number of steps, and there is no area overhead.
[0040]
Further, in this example, the sense transistors Ts of the memory units MU adjacent to each other in the word line direction, for example, the memory units MU1 and MU2 are dispersedly arranged on the left and right sides of the drawing with a power supply line (VCC) forming one end of the diffusion layer. Accordingly, read word lines (WLr1 and WLr2), write word lines (WLw1 and WLw2), and reset lines (RST1 and RST2) are also distributed.
By performing such an arrangement, the area of the sense transistor Ts can be made large as shown in the figure, and its driving capability can be increased to increase the read speed.
Further, since the ground node wiring (GND) can be shared with the memory units MU of another unit row (not shown) adjacent in the bit line direction, the area efficiency is improved.
[0041]
As described in the description of the circuit in FIG. 6 corresponding to this layout, each pair (WLr1 and WLr1) of the read word line, the write word line, and the reset line provided on the left and right of the power supply line (VCC) is provided. WLr2, WLw1 and WLw2, and RST1 and RST2) operate simultaneously on the left and right sides to form a circuit equivalent to FIG.
However, it is also possible to operate these left and right signal line pairs individually to form a so-called “folded bit line configuration”.
The details of the folded bit line configuration in the cross-point type ferroelectric memory are described in, for example, Japanese Patent Application No. 11-158632 previously proposed by the present applicant. By adding Ts, the reset switch Trst, the power supply wiring VCC, and the ground wiring GND, a layout with almost no increase in area can be realized.
[0042]
While the embodiments of the present invention have been described above, various modifications of the present invention are possible within the scope of the gist.
[0043]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, according to the present invention, in a semiconductor memory device as an amplifying cross-point memory, reset means for appropriately shorting the common node electrode to ground is provided, and when reading data from the memory unit, The node electrode is kept disconnected from the bit line, and the reset means is changed from the short-circuited state to the non-short-circuited state and from the non-short-circuited state to the short-circuited state. As a result, it is possible to prevent the potential of the floating node from fluctuating when data is retained in the cross-point ferroelectric memory. Further, the fact that the common node electrode can be appropriately short-circuited to the ground by the reset means can significantly simplify the timing control of the data read operation from the memory cell, especially in an amplification type memory having a sense transistor. A series of operations at the time of access can be made more efficient and faster.
[0044]
Further, a reset control signal line for controlling the reset means to a short-circuit state and a non-short-circuit state is arranged in the same direction as the word line.
Further, the wiring of the fixed voltage node and the wiring of the ground node are wired in parallel with the word lines using a diffusion layer.
With such a layout, all of the transistors and wirings are compactly housed under the cell capacitors without increasing the number of processes, so that area overhead does not occur.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration example of a memory unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration example of a memory array according to an embodiment;
FIG. 3 is an explanatory diagram of a read operation timing according to the embodiment;
FIG. 4 is an explanatory diagram of a layout example according to the embodiment;
FIG. 5 is an explanatory diagram of an AA cross section of a layout example according to the embodiment;
FIG. 6 is an explanatory diagram of a configuration of a memory array corresponding to a layout example of the embodiment;
FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional amplification type memory.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a conventional read operation timing.
[Explanation of symbols]
2-1 2-2 Sense amplifier, MU, MU11, MU12 Memory unit WL word line WLw1, WLw2 Write word line WLr1, WLr2 Read word line BL , BL1, BL2 ... bit line, PL, PL11, PL12 ... plate line, Ts sense transistor, Tr read access transistor Tw write access transistor, Trst reset switch, RST, RST1, RST2 ... reset Control line, NE common node electrode

Claims (5)

メモリユニットがビット線及びワード線に沿った各方向に複数反復配置されてメモリアレイが構成された半導体記憶装置において、
上記メモリユニットはそれぞれ、
各々が相互に独立した値を記憶する強誘電体キャパシタを含む複数のメモリセルと、
上記複数のメモリセルに記憶された値に応じた読出信号が発生される共通ノード電極と、
上記ワード線の電位によってオン/オフ制御されるアクセストランジスタと、
ソース/ドレインの一方が固定電圧ノード、他方が上記アクセストランジスタに接続され、ゲートが上記共通ノード電極に接続され、上記共通ノード電極に発生した上記読出信号に基づいて上記アクセストランジスタを介して上記ビット線を駆動するセンストランジスタと、
上記共通ノード電極と接地ノードとを短絡するリセット手段とを備えたことを特徴とする半導体記憶装置。
In a semiconductor memory device in which a memory array is configured by a plurality of memory units being repeatedly arranged in each direction along a bit line and a word line,
Each of the above memory units
A plurality of memory cells each including a ferroelectric capacitor that stores a mutually independent value;
A common node electrode from which a read signal corresponding to a value stored in the plurality of memory cells is generated;
An access transistor that is turned on / off by the potential of the word line;
One of the source / drain is connected to the fixed voltage node, the other is connected to the access transistor, the gate is connected to the common node electrode, and the bit is passed through the access transistor based on the read signal generated at the common node electrode. A sense transistor for driving the line,
A semiconductor memory device comprising: reset means for short-circuiting the common node electrode and a ground node.
上記メモリセルからデータを読み出すときには、上記共通ノード電極が上記ビット線と電気的に切り離されることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein when reading data from said memory cell, said common node electrode is electrically disconnected from said bit line. 上記リセット手段は、上記メモリセルからデータを読み出すときに、上記共通ノード電極と上記接地ノードとを短絡状態から非短絡状態へ推移させ、さらに非短絡状態から短絡状態へ推移させることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。The reset means causes the common node electrode and the ground node to transition from a short-circuited state to a non-short-circuited state and to transition from a non-short-circuited state to a short-circuited state when reading data from the memory cell. The semiconductor memory device according to claim 1. 上記ワード線と同方向に配線されたリセット制御信号線をさらに備え、
上記リセット手段は、上記リセット制御信号線から供給されるリセット制御信号に応じて、上記共通ノード電極と上記接地ノードとの接続状態を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。
A reset control signal line wired in the same direction as the word line;
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said reset means controls a connection state between said common node electrode and said ground node in accordance with a reset control signal supplied from said reset control signal line. .
上記固定電圧ノード及び上記接地ノードは、拡散層を用いて上記ワード線と並行に配設されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said fixed voltage node and said ground node are arranged in parallel with said word line using a diffusion layer.
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