JP2004303333A - Ferroelectric storage device and its selection voltage adjustment method - Google Patents

Ferroelectric storage device and its selection voltage adjustment method Download PDF

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Akito Matsumoto
昭人 松本
Eiji Natori
栄治 名取
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferroelectric storage device wherein disturbance is reduced and high speed reading and low power consumption are possible and to provide its selection voltage adjustment method. <P>SOLUTION: The selection voltage adjustment method of the ferroelectric storage device has a step for respectively detecting voltages V<SB>0</SB>to V<SB>4</SB>outputted via either one of a wordline 14 and a bit line 16 connected to a ferroelectric memory cell 18 when a plurality of inspection voltages V<SB>+S0</SB>to V<SB>+S4</SB>are successively applied to the ferroelectric memory cell 18 in a prescribed unit of voltage. When difference between output voltages outputted when a pair of inspection voltages V<SB>+Sn-1</SB>and V<SB>+Sn</SB>adjacent to each other on a time axis are applied is made to be a prescribed value or below, one inspection voltage (e.g. V<SB>+S3</SB>) of a pair of the inspection voltages is judged to be the inspection voltage corresponding to a saturation polarization point C' of the ferroelectric memory cell 18. The selection voltage Vs outputted from a voltage reducing circuit 110 reducing power source voltage Vdd is adjusted based on the inspection voltage corresponding to the saturation polarization point C'. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強誘電体記憶装置、その駆動方法及び駆動回路に関する。
【0002】
【背景技術】
強誘電体キャパシタを記憶素子として持つ強誘電体記憶装置は、DRAMなみの動作速度を持ち、かつ、フラッシュメモリのように不揮発性である、などの特徴を持つことから、従来のメモリに置き換わる可能性のあるメモリ素子として期待されている。
【0003】
強誘電体記憶装置として、各セルにトランジスタ及びキャパシタ(強誘電体)を一つずつ配置した1T/1Cセル、あるいは、その各セル毎にさらにリファレンスセルを配置した2T/2Cセルを有するアクティブ型強誘電体メモリが知られている。ただし、将来の高集積化を考えると、1T/1Cセル、2T/2Cセルには集積度に限界があり、より小さなメモリ素子構造が求められている。
【0004】
強誘電体材料自体に記憶保持機能があり、強誘電体キャパシタのみでもメモリ動作をさせることができることから、特許文献1,2に示されるように、クロスポイント型と称され、一つの強誘電体キャパシタのみでメモリセルを構成したもの(1Cセル)が提案されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平9−116107号公報
【特許文献2】
特表2001−515256号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、クロスポイント型強誘電体記憶装置では、非選択時に不要な電圧が印加されるため、データが劣化したり、ついには記憶状態を判定不能となるディスターブの問題があり、これまで実用化に至っていない。
【0007】
また、クロスポイント型強誘電体記憶装置では、強誘電体メモリセルのヒステリシス特性が正電圧側または負電圧側にシフトする、いわゆるインプリント現象が指摘されている。しかし、インプリント現象が生じた強誘電体メモリセルに適正な選択電圧を印加する試みがなされていなかった。
【0008】
本発明は、ディスターブ等を防止できるクロスポイント型強誘電体記憶装置及びその選択電圧調整方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様は、複数のワード線及び複数のビット線の各交点に形成される複数の強誘電体メモリセルの少なくとも一つの選択メモリセルに選択電圧を印加し、他の非選択メモリセルに非選択電圧を印加する強誘電体記憶装置の選択電圧調整方法に関する。この選択電圧調整方法では、先ず、少なくとも一つの強誘電体メモリセルに、所定電圧刻みで複数の検査電圧を順次印加する。前記複数の検査電圧を前記少なくとも一つの強誘電体メモリセルに順次印加した時に、前記少なくとも一つの強誘電体メモリセルに接続された前記ワード線及び前記ビット線のいずれか一方を介して出力される電圧をそれぞれ検出する。その後、時間軸上で隣合う一対の検査電圧を印加した時の各々の出力電圧の差分が所定値以下となった時に、前記一対の検査電圧の一方を、前記強誘電体メモリセルの飽和分極点に相当する検査電圧であると判定する。最後に、前記飽和分極点に相当する検査電圧に基づいて、電源電圧を降圧する降圧回路から出力される前記選択電圧を調整する。
【0010】
本発明方法では、飽和分極点に到達するのに必要な電圧絶対値を有しながら、電源電圧よりも絶対値の低い選択電圧を決定することができる。この選択電圧は電源電圧を降圧回路にて降圧して生成することができる。選択電圧を低くすることで、非選択メモリセルに印加される非選択電圧の絶対値も小さくなり、ディスターブの影響を低減できる。
【0011】
また、比較的低い非選択電圧が印加される非選択メモリセルの容量(分極値−印加電圧のヒステリシスカーブにおける接線の傾きに相当)を小さくできる。このため、選択メモリに接続されたビット線上にある多数の非選択メモリのトータル容量(ビット線の寄生容量となる)も低減するため、消費電力が低減し、かつビット線のチャージ・ディスチャージが高速化される。よって、データの高速読み出しが可能となる。
【0012】
本発明の一態様では、前記検査電圧印加工程は、複数の正の検査電圧及び複数の負の検査電圧についてそれぞれ実施する工程を含むことができる。この場合、前記電圧検出工程は、前記複数の正の検査電圧及び前記複数の負の検査電圧を印加した時のそれぞれについて実施される。また、前記判定工程は、前記強誘電体メモリセルの正の飽和分極点に相当する正の検査電圧と、前記強誘電体メモリセルの負の飽和分極点に相当する負の検査電圧とをそれぞれ判定する工程を含む。そして、前記選択電圧調整工程は、前記正負の検査電圧のうち絶対値の大きい検査電圧に基づいて実施される。
【0013】
強誘電体キャパシタのヒステリシス特性が未知であると、その特性が正電圧側か負電圧側にシフトしている(インプリント現象)かが不明である。このような場合に、正負の検査電圧を用いて、本発明の一態様に係る調整方法が実施される。この場合、強誘電体メモリセルの正負の各飽和分極点に相当する正負の各検査電圧のうち、絶対値の大きい方を選択電圧として決定する。決定された正負の選択電圧を強誘電体メモリセルに印加すれば、正電圧側でも負電圧側でも飽和分極点に到達する。
【0014】
本発明の一態様では、前記降圧回路は、前記電源電圧を分割して複数の降圧電圧を出力する電圧分割回路と、前記複数の降圧電圧の中の任意の一つを選択する選択回路とを含むことができる。この場合、前記選択電圧調整工程は、前記選択回路からの前記複数の降圧電圧の中から特定の一つを選択するように調整する。
【0015】
本発明の一態様では、前記選択回路が複数のヒューズ素子を含むことができる。この場合、前記選択電圧調整工程では、前記複数のヒューズ素子の少なくとも一つを例えばレーザビームなどで切断すれば良い。
【0016】
上述した調整方法は、一つの強誘電体メモリセルを対象にするものに限らない。例えば、前記電圧検出工程は、少なくとも一ライン上に沿って配列された複数の強誘電体メモリセルに前記検査電圧を同時に印加する工程と、前記少なくとも一ライン上に沿って配列された複数の強誘電体メモリセルからの出力電圧を、前記ワード線及び前記ビット線のいずれか一方を介して検出する工程とを含むことができる。
【0017】
本発明の一態様は、前記強誘電体記憶装置に設けられたテストモード制御パッドにテストモード信号を供給する工程と、前記テストモード信号の供給により、前記強誘電体記憶装置内の少なくとも1本のワード線と第1のテスト用パッドとの間の第1のスイッチをオンさせ、前記強誘電体記憶装置内の少なくとも1本のビット線と第2のテスト用パッドとの間の第2のスイッチをオンさせる工程と、をさらに含むことができる。この場合、前記電圧検出工程では、前記第1,第2のテスト用パッドを介して前記少なくとも一つの強誘電体メモリセルに前記検査電圧を印加し、前記第1,第2のテスト用パッドのいずれか一方を介して前記出力電圧を検出することになる。
【0018】
本発明の一態様では、対象となる強誘電体記憶がウエハ上に搭載された状態であってもよい。この種の記憶装置はチップに切断してパッケージする前のウエハ状態にて検査が実施されるので、このウエハ検査に続いて選択電圧を調整することができる。
【0019】
本発明の他の態様に係る強誘電体記憶装置は、複数のワード線及び複数のビット線の各交点に形成される複数の強誘電体メモリセルを備えたメモリセルアレイと、電源電圧を降圧して選択電圧を出力する降圧回路と、前記降圧回路からの前記選択電圧に基づいて、前記複数の強誘電体メモリセルの駆動に必要な前記選択電圧を含む複数種の駆動電圧を生成する電圧制御回路とを有する。前記降圧回路は、前記電源電圧を分割して複数の降圧電圧を出力する電圧分割回路と、前記複数の降圧電圧の中の任意の一つを選択する選択回路とを含むことができる。
【0020】
この強誘電体記憶装置は、上述した調整方法に従って選択電圧を調整し、その選択電圧を降圧回路にて生成することができる。
【0021】
本発明の他の態様に係る強誘電体記憶装置は、テストモード信号が入力されるテストモード制御パッドと、第1,第2のテスト用パッドと、前記複数のワード線の少なくとも1本の一端と前記第1のテスト用パッドとの間に配置され、前記テストモード制御パッドに前記テストモード信号が入力された時にオンされる第1のスイッチと、前記複数のビット線の少なくとも1本の一端と前記第2のテスト用パッドとの間に配置され、前記テストモード制御パッドに前記テストモード信号が入力された時にオンされる第2のスイッチとをさらに有することができる。
【0022】
このような構成により、テストモード信号を入力することで、選択電圧を調整するテストモードを開始することができる。
【0023】
本発明の他の態様に係る強誘電体記憶装置は、前記複数のワード線の少なくとも1本の他端と前記電圧制御回路との間に配置され、前記テストモード制御パッドに前記テストモード信号が入力された時にオフされる第3のスイッチと、前記複数のビット線の少なくとも1本の他端と前記電圧制御回路との間に配置され、前記テストモード制御パッドに前記テストモード信号が入力された時にオフされる第4のスイッチとをさらに有することができる。
【0024】
こうすると、通常駆動時に用いられる電圧制御回路等をメモリセルから切り離した状態で、上述のテストモードを実施することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して具体的に説明する。
【0026】
(強誘電体記憶装置の説明)
図1は、本発明の実施形態に係る強誘電体記憶装置であるFeRAMのブロック図であり、図2はそのメモリアレイを模式的に示す斜視図である。図2に示すように、メモリセルアレイ10は、強誘電体薄膜12と、強誘電体薄膜12の一方の面に配列された複数のワード線14と、強誘電体薄膜12の他方の面に配列された複数のビット線16とを有する。
【0027】
上記の構造により、複数のワード線14及び複数のビット線16の各交点(クロスポイント)には、図1に示すように強誘電体メモリセル18がそれぞれ形成される。このような構造から、図2に示すメモリは、クロスポイントFeRAMあるいはパッシブ型FeRAMと称されている。よって、図2に示すメモリは、各セルにトランジスタ及びキャパシタ(強誘電体)を一つずつ配置した1T/1Cセル、あるいは、その各セル毎にさらにリファレンスセルを配置した2T/2Cセルを有するアクティブ型メモリとは異なる。
【0028】
本実施形態のFeRAMは、メモリセルアレイ10内にトランジスタを要しないので、高集積化が可能であり、また、図2の構造を多段に積層することが可能である。また、CMOSロジックが搭載される駆動回路基板は、図2の構造の例えば下方に配置できる。
【0029】
本実施形態に用いられる強誘電体は、SBT(ストロンチウム−ビスマス−タンタリュウム)、PZT(リード−ジルコニウム−タイタニウム)、BLT(ビスマス−ランタンニウム−タイタニウム)またはこれらの酸化物である無機材料を好適に用いることができるが、他の無機材料あるいは有機材料を用いても良い。
【0030】
本実施形態に用いられるワード線14及びビット線16を形成する電極材料は、耐酸化性が強く耐熱性が高い点で、プラチナ(Pt)、イリジウム(Ir)、イリジウムオキサイド(IrO2)、ストロンチウム−ルテニウムまたはその酸化物を好適に用いることができるが、他の導電材料であっても良い。
【0031】
このメモリセルアレイ10の駆動回路系として、複数のワード線14を駆動するワード線ドライバ20と、複数のビット線16を駆動するビット線ドライバ22と、ワード線及びビット線ドライバ10,22に複数種の駆動電圧(例えばVs,2Vs/3,Vs/3,0)を供給する電源回路24とが設けられている。ワード線ドライバ20は複数のワード線14の各々の一端(図1の左端)に接続され、ビット線ドライバ22は複数のビット線16の各々の一端(図1の上端)に接続されている。
【0032】
ワード線ドライバ20は、行方向アドレスデコーダを含み、アドレス選択された1本のワード線14と残りの非選択のワード線14とに電位を供給する。同様に、ビット線ドライバ22は、列方向アドレスデコーダを含み、アドレス選択された少なくとも1本のビット線16と残りの非選択のビット線14とに電位を供給する。
【0033】
(一般動作説明)
次に、図1に示すFeRAMの動作について説明する。図3は、図1に示すメモリセル18の自発分極Pまたは分極電荷Q(分極Pの変化×キャパシタ面積)の電圧依存性が示すヒステリシス特性を表している。
【0034】
図3では例えば、ビット線16に対してワード線14の電位が高くなる方向をプラス(+)としている。ワード線14及びビット線電位が同電位(共に0Vである電源OFF時も含む)である時に、メモリセル18の印加電圧が0Vとなる。このときの強誘電体キャパシタは、2種の残留分極±Pr(図3のA点及びD点)をもつ。例えば、図3のD点の残留分極Prを“0”のメモリ状態、図3のA点の残留分極−Prを“1”のメモリ状態と定義して、2値の記憶状態を得ることができる。
【0035】
ここで、図3の点C及び点Fはそれぞれ、強誘電体メモリセル18の飽和分極点である。また、図3の点B及び点Eは、分極方向が反転する点である。この点Bまたは点Eのように、分極値を0とする電圧を抗電圧と称する。
【0036】
図3のヒステリシス特性によれば、データ“0”を書き込む時には、強誘電体メモリセル18に電圧Vs(一般にVs=正の電源電圧Vdd)を印加し、図3の点Cに移行させた後に、強誘電体メモリセル18への印加電圧を0Vとして点Dに移行させれば良い。逆に、データ“1”を書き込む時には、強誘電体メモリセル18に電圧−Vsを印加し、図3の点Fに移行させた後に、強誘電体メモリセル18への印加電圧を0Vとして点Aに移行させれば良い。
【0037】
データの読み出しは、点Aまたは点Dの分極状態にある強誘電体メモリセル18に電圧+Vsを印加して行う。選択セル18aでの残留分極が、図3のA点、D点のいずれであっても、上述のリード動作によって図3のC点の分極状態となる。このとき、A点からC点に移行するとき(メモリ状態が“1”のリード時)には分極値が0となるB点を越えて分極方向が負から正に反転する。このため、図3に示す比較的大きな電荷量Q1に相当する電流がビット線16に流れる。一方、D点からC点に移行するとき(メモリ状態が“0”のリード時)には、分極方向は反転しない。よって、図3に示す比較的小さな電荷量Q2に相当する電流がビット線16に流れる。よって、ビット線16に流れる電流を、図示しないリファレンス電流と比較することで、メモリ状態が“1”であるか“0”であるかを判定できる。結局、データの読み出しは、データ“0”の書き込む動作と同じである。
【0038】
ここで、データ“1”を読み出す動作は、上述した通りデータ“0”の書き込み動作と同じであるから、データ“1”が破壊される。いわゆる破壊読出しと呼ばれる現象である。
【0039】
そこで、データ“1”を読み出した後には、データ“1”の再書き込み動作が必要となる。データ“1”の再書き込み動作は、上述したデータ“1”の書き込み動作と同じであり、強誘電体メモリセル18に−Vsを印加すれば良い。
【0040】
このように、データ書き込みは、“0”の書き込みと“1”書き込みが必要であり、データ読み出しも“0”の書き込み(リード)と“1”書き込み(リライト)が必要であることが分かる。
【0041】
次に、データの読み出しを例に挙げて、ワード線14及びビット線16の電位設定について説明する。この電位設定は、電源回路24から4種類の電位(Vs,2Vs/3,Vs/3,0)の供給を受けたワード線ドライバ20及びビット線ドライバ22によって実施される。なお、電位Vs,0が2種の選択電位となり、電位2Vs/3,Vs/3が2種の非選択電位となる。
【0042】
図4には、一つの選択セル18aと、他の非選択セル18bが示されている。アドレス(2,2)に位置する選択セル18aに接続されたワード線14は電位Vs(ワード選択電位)に設定され、ビット線16は電位0(ビット選択電位)に設定されている。よって、選択セル18aにはVs−0=Vsのプラスの電界が印加される。このため、選択セル18aでの残留分極が、図3のA点、D点のいずれであっても、上述のリード動作によって図3のC点の分極状態となる。よって、選択セル18aに接続されたビット線16の電流を検出すれば、上述の通り、メモリ状態が“1”であるか“0”であるかを判定できる。
【0043】
なお、図3のC点の分極状態に設定することは、データ“0”の書き込み動作と同じである。よって、データ“0”を書き込むときにも、図4の通り電位設定すればよい。
【0044】
また、実際のデータリード動作は、一本のワード線14上の複数のメモリセル18に対して同時に実施され、8ビットまたは16ビットなどの一群のデータが同時に読み出される。
【0045】
(デスィスターブ現象の説明)
このデータリード時には、図4に示す非選択セル18bに接続された全てのワード線14は電位Vs/3(ワード非選択電位)に、非選択セル18bに接続された全てのビット線16は電位2Vs/3(ビット非選択電位)に設定される。このとき、非選択セル18bへの印加電圧は±Vs/3となる。この結果、A点の分極状態であった非選択セル18bは、図3のH,I点のいずれかに移行する。A点からI点に移行しても、反転点Bを越えないため、記憶データが反転することはない。また、D点の分極状態であった非選択セル18bは、図3のG,J点のいずれかに移行する。この場合も、D点からG点に移行しても、反転点Eを越えないため、記憶データが反転することはない。
【0046】
しかし、例えば読み出し動作モードの度に、非選択セルに繰り返し非選択電圧が印加されると、その電界方向によってはデータが劣化してしまう。このことを、図5を参照して説明する。
【0047】
図5は、点Dの分極状態にある非選択メモリセルに、他の選択セルの動作モードの度に、分極状態を反転させる電界方向(点E側に移行する電界方向でマイナス電界方向)に、10オーダで繰り返し非選択電圧−Vs/3が印加される場合を示している。同様に、点Aの分極状態にある非選択メモリセルに、他の選択セルの動作モードの度に、分極状態を反転させる電界方向(点B側に移行する電界方向でプラス電界方向)に10オーダで繰り返し非選択電圧Vs/3が印加される場合を示している。
【0048】
いずれの場合も、繰り返し回数10のべき乗数nが大きくなると、残留分極Prまたは−Prの絶対値が小さくなってしまう。こうなると、データ読み出し時に充分な分極電荷のマージンが生じなくなり、読み出し不能となってしまう。
【0049】
(電源電圧を降圧して生成した適正な選択電圧Vsの使用)
本実施形態では、上述のディスターブ現象を低減するために、電圧Vsを調整している。この解決原理を簡易化したのが、図6である。図3にて説明した通り、一般に、“0”書き込みの時に強誘電体メモリセル18に印加される電圧は正の電源電圧Vddであり、“1”書き込みの時に強誘電体キャパシタ18に印加される電圧は負の電源電圧−Vddである。
【0050】
この電源電圧Vddを強誘電体メモリセル18に印加すると飽和分極点Cに移動するが、図6から明らかなように、正の電源電圧Vddより絶対値の低い電圧Vsでも飽和分極点C’に達している。同様に、負の電源電圧−Vddよりも絶対値の低い−Vsでも分極飽和点F’に達している。
【0051】
そこで、電源電圧Vddを降圧して電圧Vsを生成し、正の電圧Vsを“0”書き込み電圧、負の電圧−Vsを“1”書き込み電圧として、正負の電圧+Vs,−Vsをそれぞれ選択電圧として用いる。
【0052】
こうすると、非選択メモリセルには非選択電圧±Vs/3が印加される。この非選択電圧±Vs/3の絶対値は、選択電圧として電源電圧Vddを用いた時に非選択メモリセルに印加される非選択±Vdd/3の絶対値よりも小さい。
【0053】
この結果、図6に示す非選択メモリセルの分極値は、非選択電圧±Vdd/3を印加した時よりも、非選択電圧±Vs/3を印加した方が、自発分極値(A点またはB点)に近づくことが分かる。こうして、図5のディスターブ現象の影響を低減できる。
【0054】
ここで、非選択メモリセルの分極値の接線の傾きは、その非選択メモリセルの容量と等価である。図6にて拡大して示すように、非選択電圧Vs/3が印加された非選択メモリセルの分極点における接線S1の傾きは、非選択電圧Vdd/3が印加された非選択メモリセルの分極点における接線S2の傾きよりも明らかに小さい。よって、非選択電圧Vs/3が印加された非選択メモリセルの容量C1は、非選択電圧Vdd/3が印加された非選択メモリセルの容量C2より小さくなる。負電圧側でも同様のことが言える。
【0055】
非選択メモリセルの容量が小さいほうが、高速読み出しに適しており、消費電力も低減できる。なぜなら、選択メモリセルと同一ビット線上の多数の非選択メモリセルの容量はビット線の寄生容量となり、ビット線の電圧変化を遅くさせるからである。また、選択メモリセルと同一ビット線上の多数の非選択メモリセルの容量に電荷が充電されるため、消費電力も増えてしまう。
【0056】
本実施形態のように、電源電圧Vddを降圧した電圧Vsを用いることで、ディスターブ対策の他に、高速読み出しと低消費電力化とを図ることができる。
【0057】
(適正な選択電圧Vsの検出方法)
図7〜図9は、適正な選択電圧Vsを検出するためのフローチャートである。図7のフローチャートは、図10に示す正の飽和分極点C’に対応する候補選択電圧V+Sを検出するためのステップを示している。図8のフローチャートは、図11に示す負の飽和分極点F’に対応する候補選択電圧V−Sを検出するためのステップを示している。図9のフローチャートは、図7及び図8のフローチャートにて求められた候補選択電圧V+S,V−Sのうち絶対値の大きいほうを選択電圧Vsとして決定し、それに基づいてシフト電圧Vshift=Vdd−Vsを決定するステップを示している。なお、以下の説明では、候補選択電圧V+S,V−Sの絶対値はそれぞれ電源電圧Vddより小さいことを前提とする。なぜなら、本実施形態は電源電圧Vddを降圧して選択電圧Vsを生成しているからである。
【0058】
まず、図10に示す初期検査電圧V+Sn(n=0:V+S0)を強誘電体メモリセル18に印加し(図7のステップ1)、その時の強誘電体メモリセル18での分極値に基づく出力電圧Vを検出する(図7のステップ2)。次に、n=n+1(=1)とし、図10に示す2番目の検査電圧V+Sn=V−s(n−1)+n・ΔV=V+S0+ΔVを強誘電体メモリセル18に印加する(図7のステップ3)。このときの出力電圧Vを検出する(図7のステップ4)。
【0059】
次に、この2つの出力電圧の差の絶対値|Vn−1−V|=|V−V|が、予め定められた値A(飽和分極点C’に達した以降のΔVあたりの微小電圧変化量に相当)の範囲内であるか否かを判定する(図7のステップ5)。図10からすると、検査電圧V+S1では飽和分極点C’に達していないことから、ステップ5の判断はNOとなる。よって、以降は、図7のステップ3〜5が繰り返される。
【0060】
ここで、図7のステップ3にてn=4に達すると、その後のステップ5での判断がYESに転じる。なぜなら、図10の検査電圧V+s3の時に飽和分極点C’に到達したことから、検査電圧V+s3と検査電圧V+s4とをそれぞれ印加した時の出力電圧の差の絶対値|V−V|は、所定値Aの範囲内となるからである。
【0061】
以上の手順により、検査電圧V+sn−1=V+S3を正電圧側の候補選択電圧V+Sと決定する(図7のステップ6)。なお、図7では、最後に印加された検査電圧V+S4の一回前の検査電圧V+S3を、飽和分極点C’に達した以降の検査電圧と認定した。これに限らず、安全率を見込んで、最後に印加された検査電圧V+S4を正電圧側の候補選択電圧としても良い。つまり、ステップ5での判断がYESとなる一対の検査電圧のいずれか一方を、正電圧側の候補選択電圧V+Sと決定すればよい。
【0062】
以上の動作を、検査電圧を負電圧に変更して実施する。この動作が、図8と図11とに示されている。電圧の正負が異なるだけで、図8及び図11は図7及び図10の動作と実質的に同じである。負の検査電圧を用いた検出動作により、図8のステップ6では、図11に示す通り、5番目の検査電圧V−s4を負の候補選択電圧V−sとして決定する。
【0063】
図7及び図8のフローチャートに従った動作の終了後に、図9のフローチャートでの動作に移行する。図9のフローチャートに示すように、正の候補選択電圧V+sの絶対値と、負の候補選択電圧V−Sとを比較して(図9のステップ1)、いずれか大きい方の絶対値を選択電圧Vsとして決定している(図9のステップ2,3)。
【0064】
もし、2つの候補選択電圧の絶対値の中からの小さいほうを選択電圧Vsとして決定すれば、正の選択電圧+Vs及び負の選択電圧−Vsを強誘電体メモリセル18に印加した時に、いずれか一方が飽和分極点に達しないことがあるからである。
【0065】
図10及び図11の例では、負の候補選択電圧V−s4の絶対値の方が、正の候補選択電圧V+s3の絶対値よりも大きいので、選択電圧Vs=|V−s4|と決定される。
【0066】
換言すれば、図10及び図11の例のように、負の飽和分極点に相当する候補選択電圧の絶対値が、正の飽和分極点に相当する候補選択電圧の絶対値よりも大きい場合とは、強誘電体メモリセル18のヒステリシス特性が負電圧側にシフトされている場合とも考えられる。負電圧側にシフトしたヒステリシス特性を示す強誘電体メモリセル18では、負の候補選択電圧V−sの絶対値を選択電圧Vsとして決定すればよいことが分かる。この場合には、図7のフローチャートでの動作と、図9のステップ1を省略して、図8のステップ6から図9のステップ3に移行させることができる。
【0067】
逆に、正電圧側にシフトしたヒステリシス特性を示す強誘電体メモリセル18では、正の候補選択電圧V+Sの絶対値を選択電圧Vsとして決定すればよいことが分かる。この場合には、図8のフローチャートでの動作と、図9のステップ1を省略して、図7のステップ6から図9のステップ3に移行させることができる。
【0068】
ところで、このようなヒステリシス特性の正電圧側または負電圧側へのシフトは、強誘電体記憶装置のインプリント現象として知られている。インプリント現象は、印加電圧が正電圧側または負電圧側に偏ることで後発的に生ずる場合の他、強誘電体を構成する材料等に起因して先発的に生ずることもある。
【0069】
本実施形態では、材料等に起因した先発的なインプリント現象を呈する強誘電体記憶装置において、その選択電圧Vsの決定するのに好適に適用できる。特に、シフトする方向が予め分かっていれば、図7〜図9のうちの正負のいずれか一方の検査電圧を用いた動作ステップを省略できる。
【0070】
(適正な選択電圧Vsの調整方法)
図12は、出荷前の強誘電体記憶装置100と、その選択電圧Vsを調整する調整装置200のブロック図である。なお、図12に示す強誘電体記憶装置は、好ましくはウエハ状態のものを用いることができる。この種のウエハは、個々のチップに切断してパッケージングされる前に、検査装置にて検査される。よって、以下の調整方法は、ウエハ検査装置において、特にその検査終了後の良品に対して、または不良回路を冗長回路への切り換え後の製品に対して実施することが好ましい。
【0071】
図12において、検査対象である強誘電体記憶装置100は、図1に示すメモリセルアレイ10に加えて、降圧回路110と、電圧制御回路120とを有する。降圧回路110は、電源電圧Vddを降圧して選択電圧Vsを出力する。電圧制御回路120は、降圧回路110からの選択電圧Vsに基づいて、強誘電体メモリセル18の駆動に必要な複数種の駆動電圧(例えばVs,2Vs/3,Vs/3,0)を生成する。
【0072】
降圧回路110は、図13に示すように、電源電圧Vddを分割して複数の降圧電圧を出力する電圧分割回路112と、複数の降圧電圧の中の任意の一つを選択する選択回路114とを含むことができる。
【0073】
電圧分割回路112は、図13に示すように、電源電圧Vddの端子と接地電圧の端子との間に直列接続された複数の分割抵抗器r1,r2,…rnを有する。
【0074】
選択回路114は、各分割抵抗器に対応させて、ヒューズ素子116,第1,第2のインバータ118,120,N型トランジスタ122及びP型トランジスタ124を有する。電源電圧Vddの端子に接続されたヒューズ素子116が導通状態であると、第1のインバータ118の出力はLOWとなり、N型トランジスタ122はオフ状態が維持される。第2のインバータ120の出力はHIGHとなり、P型トランジスタ124もオフ状態が維持される。
【0075】
一方、ヒューズ素子116が切断されると、第1のインバータ118の出力はHIGHとなり、N型トランジスタ122はオンされる。第2のインバータ120の出力はLOWとなり、P型トランジスタ124もオンされる。少なくとも一つのP型トランジスタ124がオンされることで、選択回路114から電圧が出力される。ここで、n個の中のヒューズ素子116のうちVdd端子側から数えてi番目のヒューズ素子116が切断されることで、選択回路114からは選択電圧VsとしてVs=[n−(i−1)]×Vdd/nとなる。
【0076】
例えば、図13の最上段のヒューズ素子16(Fuse1)が切断される場合には、Vs=Vdd、2番目のヒューズ素子16(Fuse2)が切断される場合には、Vs=(n−1)×Vdd/n、…n番目(最下段)のヒューズ素子16(Fusen)が切断される場合には、Vs=Vdd/nとなる。
【0077】
強誘電体記憶装置100はさらに、テストモード信号が入力されるテストモード制御パッド130と、第1,第2のテスト用パッド132,134とを有する。さらに、強誘電体記憶装置100は、複数のワード線14のうちの例えば1本の一端と第1のテスト用パッド132との間に配置された第1のスイッチ(例えばN型トランジスタ)136と、複数のビット線16のうちの例えば1本の一端と第2のテスト用パッド134との間に配置された第2のスイッチ(例えばN型トランジスタ)138とを有する。これら第1,第2のスイッチ136,138は、テストモード制御パッド130にテストモード信号(HIGHアクティブ)が入力された時にオンされる。
【0078】
強誘電体記憶装置100にはさらに、一端に第1のスイッチ136が接続されたワード線14の他端と電圧制御回路120との間に配置された第3のスイッチ(例えばN型トランジスタ)140と、一端に第2のスイッチ138が接続されたビット線16の他端と電圧制御回路120との間に配置された第4のスイッチ(例えばN型トランジスタ)142とを有する。これら第3,第4のスイッチ140,142は、制御信号であるテストモード信号がインバータ144を介して入力されることで、テストモード信号が入力された時にオフされる。
【0079】
一方、調整装置200は、テスタ210と、シフト電圧検出部220と、電圧シフト制御コード発生部230と、ヒューズ切断部240とを有する。
【0080】
テスタ210は、強誘電体記憶装置100の第1,第2のテスト用パッド132,134に接続される。このテスタ210は、強誘電体記憶装置100に、図7及び図8に示す検査電圧を出力し、強誘電体記憶装置100からの出力電圧が入力される。テスタ210は、少なくとも図7のステップ1〜4及び/または図9のステップ1〜4の動作を実施するようにプログラミングされている。
【0081】
シフト電圧検出部220は、例えば図7及び図8の各ステップ5,6と図9の全ステップを実施し、最終的に図9のステップ4の実施によりシフト電圧Vshiftを決定する。
【0082】
電圧シフト制御コード発生部230は、シフト電圧検出部230からの出力に基づいて、図13に示すn個のヒューズ素子116のいずれを切断すべきかを示すコード信号を発生する。ヒューズ切断部240は、そのコード信号に対応するヒューズ素子116を例えばレーザビーム等によって溶断する。
【0083】
このような調整装置200では、強誘電体記憶装置100にテストモード信号を供給することで、通常動作時に用いる電圧制御回路120から切り離した状態のメモリセルアレイ10を用いて、電源電圧Vddより低い選択電圧Vsを設定することが出来る。
【0084】
なお、図12では、一つの強誘電体メモリセル18からの出力電圧に基づいて上述の動作をしたが、これに限定されない。図12では省略されているが、複数のビット線6を駆動するビット線ドライバ22(図1参照)を介して少なくとも一行分の複数の強誘電体メモリセル18に同時に検査電圧を印加し、その一行分の複数の強誘電体メモリセル18からの出力電圧を検出しても良い。同様にして、ワード線ドライバ20(図1参照)を用いれば複数行に亘る複数の強誘電体メモリセル18を対象とすることもできる。
【0085】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る強誘電体記憶装置のブロック図である。
【図2】図1に示すメモリセルアレイの概略斜視図である。
【図3】図1に示す強誘電体メモリセルのヒステリシス特性図である。
【図4】強誘電体メモリセルアレイのリード時(データ“0”の書込み時)のワード線、ビット線の設定電位を示す概略説明図である。
【図5】強誘電体キャパシタのディスターブ現象を説明するための特性図である。
【図6】選択電圧を調整する必要性を説明するための強誘電体メモリセルのヒステリシス特性図である。
【図7】本発明の実施形態である選択電圧調整方法の第1のフローチャートである。
【図8】選択電圧調整方法の第2のフローチャートである。
【図9】選択電圧調整方法の第3のフローチャートである。
【図10】図7のフローチャートにて検出される正の検査電圧を説明する図である。
【図11】図8のフローチャートにて検出される負の検査電圧を説明する図である。
【図12】本発明の実施形態に係る強誘電体記憶装置とその選択電圧調整装置を示すである。
【図13】図12に示す降圧回路の回路図である。
【符号の説明】
10 メモリセルアレイ、12 強誘電体、14 ワード線、16 ビット線、18 強誘電体メモリセル、18a 選択セル、18b 非選択セル、20 ワード線ドライバ、22 ビット線ドライバ、24 電源回路、100 強誘電体記憶装置、110 降圧回路、112 電圧分割回路、114 選択回路、116 ヒューズ素子、118 第1のインバータ、120 第2のインバータ、122 N型トランジスタ、124 P型トランジスタ、130 テストモード制御パッド、132 第1のテスト用パッド、134 第2のテスト用パッド、136 第1のスイッチ、138 第2のスイッチ、140 第3のスイッチ、142 第4のスイッチ、144 インバータ、200 選択電圧調整装置、210 テスタ、220 シフト電圧検出部、230 電圧シフト制御コード発生部、240 ヒューズ切断装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a ferroelectric memory device, a driving method thereof, and a driving circuit.
[0002]
[Background Art]
A ferroelectric memory device that has a ferroelectric capacitor as its storage element has the operating speed of a DRAM and is non-volatile like a flash memory, so it can replace conventional memory. It is expected as a functional memory device.
[0003]
As a ferroelectric memory device, an active type having a 1T / 1C cell in which one transistor and one capacitor (ferroelectric) are arranged in each cell, or a 2T / 2C cell in which a reference cell is further arranged for each cell. Ferroelectric memories are known. However, considering future high integration, the 1T / 1C cell and the 2T / 2C cell have a limit in the degree of integration, and a smaller memory element structure is required.
[0004]
Since the ferroelectric material itself has a memory holding function and can perform a memory operation with only the ferroelectric capacitor, as shown in Patent Documents 1 and 2, it is called a cross point type, and one ferroelectric material is used. A memory cell composed only of a capacitor (1C cell) has been proposed.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-9-116107
[Patent Document 2]
JP 2001-515256 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the cross-point type ferroelectric memory device, since an unnecessary voltage is applied when it is not selected, there is a problem of disturbing the data and eventually making it impossible to determine the storage state. Not reached.
[0007]
In the cross-point ferroelectric memory device, a so-called imprint phenomenon in which the hysteresis characteristic of the ferroelectric memory cell shifts to the positive voltage side or the negative voltage side is pointed out. However, no attempt has been made to apply an appropriate selection voltage to a ferroelectric memory cell in which an imprint phenomenon has occurred.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a cross-point type ferroelectric memory device capable of preventing disturbance and the like and a method of adjusting a selection voltage thereof.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
One embodiment of the present invention is to apply a selection voltage to at least one selected memory cell of a plurality of ferroelectric memory cells formed at each intersection of a plurality of word lines and a plurality of bit lines, The present invention relates to a method for adjusting a selection voltage of a ferroelectric memory device, which applies a non-selection voltage to a memory device. In this selection voltage adjusting method, first, a plurality of inspection voltages are sequentially applied to at least one ferroelectric memory cell at predetermined voltage intervals. When the plurality of test voltages are sequentially applied to the at least one ferroelectric memory cell, the test voltage is output via one of the word line and the bit line connected to the at least one ferroelectric memory cell. Voltage is detected. Thereafter, when the difference between the output voltages when a pair of test voltages adjacent to each other on the time axis is applied becomes equal to or less than a predetermined value, one of the pair of test voltages is changed to the saturation polarization of the ferroelectric memory cell. It is determined that the inspection voltage corresponds to a point. Finally, the selection voltage output from the step-down circuit for stepping down the power supply voltage is adjusted based on the inspection voltage corresponding to the saturation polarization point.
[0010]
According to the method of the present invention, it is possible to determine a selection voltage having an absolute value necessary to reach the saturation polarization point, but having a lower absolute value than the power supply voltage. This selection voltage can be generated by stepping down the power supply voltage by a step-down circuit. By lowering the selection voltage, the absolute value of the non-selection voltage applied to the non-selected memory cells also decreases, and the effect of the disturbance can be reduced.
[0011]
In addition, the capacity of a non-selected memory cell to which a relatively low non-selection voltage is applied (corresponding to a slope of a tangent in a hysteresis curve of the polarization value-applied voltage) can be reduced. Therefore, the total capacity of the many non-selected memories on the bit line connected to the selected memory (which becomes the parasitic capacity of the bit line) is also reduced, so that the power consumption is reduced and the charge / discharge of the bit line is performed at high speed. Be converted to Therefore, data can be read at high speed.
[0012]
In one aspect of the present invention, the test voltage applying step may include a step of performing each of the plurality of positive test voltages and the plurality of negative test voltages. In this case, the voltage detection step is performed when each of the plurality of positive test voltages and the plurality of negative test voltages is applied. Further, the determining step includes setting a positive test voltage corresponding to a positive saturation polarization point of the ferroelectric memory cell and a negative test voltage corresponding to a negative saturation polarization point of the ferroelectric memory cell, respectively. The step of determining is included. The selection voltage adjusting step is performed based on a test voltage having a larger absolute value among the positive and negative test voltages.
[0013]
If the hysteresis characteristic of the ferroelectric capacitor is unknown, it is unknown whether the characteristic is shifted to the positive voltage side or the negative voltage side (imprint phenomenon). In such a case, the adjustment method according to one embodiment of the present invention is performed using the positive and negative test voltages. In this case, of the positive and negative test voltages corresponding to the positive and negative saturation polarization points of the ferroelectric memory cell, the one having the larger absolute value is determined as the selection voltage. When the determined positive / negative selection voltage is applied to the ferroelectric memory cell, the saturation polarization point is reached on both the positive voltage side and the negative voltage side.
[0014]
In one embodiment of the present invention, the step-down circuit includes a voltage dividing circuit that divides the power supply voltage and outputs a plurality of step-down voltages, and a selection circuit that selects any one of the plurality of step-down voltages. Can be included. In this case, the selection voltage adjustment step performs adjustment so as to select a specific one from the plurality of step-down voltages from the selection circuit.
[0015]
In one embodiment of the present invention, the selection circuit can include a plurality of fuse elements. In this case, in the selection voltage adjusting step, at least one of the plurality of fuse elements may be cut by, for example, a laser beam.
[0016]
The adjustment method described above is not limited to the method for one ferroelectric memory cell. For example, the voltage detecting step includes simultaneously applying the test voltage to a plurality of ferroelectric memory cells arranged along at least one line, and a plurality of ferroelectric memory cells arranged along at least one line. Detecting an output voltage from the dielectric memory cell via one of the word line and the bit line.
[0017]
One embodiment of the present invention is a step of supplying a test mode signal to a test mode control pad provided in the ferroelectric memory device, and supplying at least one of the test mode signals in the ferroelectric memory device by supplying the test mode signal. And turning on a first switch between the word line and the first test pad, and a second switch between at least one bit line in the ferroelectric memory device and the second test pad. Turning on the switch. In this case, in the voltage detecting step, the inspection voltage is applied to the at least one ferroelectric memory cell via the first and second test pads, and the first and second test pads are The output voltage is detected via one of them.
[0018]
In one embodiment of the present invention, the target ferroelectric memory may be mounted on a wafer. Since this type of storage device is inspected in a wafer state before being cut into chips and packaged, the selection voltage can be adjusted following the wafer inspection.
[0019]
A ferroelectric memory device according to another aspect of the present invention includes a memory cell array including a plurality of ferroelectric memory cells formed at intersections of a plurality of word lines and a plurality of bit lines, and a power supply voltage step-down unit. A voltage step-down circuit that outputs a selection voltage, and a voltage control that generates a plurality of types of drive voltages including the selection voltage necessary for driving the plurality of ferroelectric memory cells based on the selection voltage from the step-down circuit. And a circuit. The step-down circuit may include a voltage dividing circuit that divides the power supply voltage and outputs a plurality of step-down voltages, and a selection circuit that selects any one of the step-down voltages.
[0020]
This ferroelectric memory device can adjust the selection voltage according to the adjustment method described above, and generate the selection voltage by the step-down circuit.
[0021]
A ferroelectric memory device according to another aspect of the present invention includes a test mode control pad to which a test mode signal is input, first and second test pads, and one end of at least one of the plurality of word lines. A first switch disposed between the first test pad and the first test pad, the first switch being turned on when the test mode signal is input to the test mode control pad; and one end of at least one of the plurality of bit lines A second switch disposed between the second test pad and the second test pad, the second switch being turned on when the test mode signal is input to the test mode control pad.
[0022]
With such a configuration, a test mode for adjusting the selection voltage can be started by inputting a test mode signal.
[0023]
A ferroelectric memory device according to another aspect of the present invention is arranged between at least one other end of the plurality of word lines and the voltage control circuit, and the test mode signal is supplied to the test mode control pad. A third switch that is turned off when the signal is input, and a third switch that is disposed between at least one other end of the plurality of bit lines and the voltage control circuit; and the test mode signal is input to the test mode control pad. And a fourth switch that is turned off when the switch is turned off.
[0024]
Thus, the above-described test mode can be performed in a state where the voltage control circuit and the like used during normal driving are separated from the memory cells.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0026]
(Description of ferroelectric memory device)
FIG. 1 is a block diagram of an FeRAM which is a ferroelectric storage device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view schematically showing a memory array thereof. As shown in FIG. 2, the memory cell array 10 includes a ferroelectric thin film 12, a plurality of word lines 14 arranged on one surface of the ferroelectric thin film 12, and an array arranged on the other surface of the ferroelectric thin film 12. And a plurality of bit lines 16.
[0027]
With the above structure, ferroelectric memory cells 18 are formed at the respective intersections (cross points) of the plurality of word lines 14 and the plurality of bit lines 16 as shown in FIG. Due to such a structure, the memory shown in FIG. 2 is called a cross-point FeRAM or a passive type FeRAM. Therefore, the memory shown in FIG. 2 has a 1T / 1C cell in which one transistor and one capacitor (ferroelectric) are arranged in each cell, or a 2T / 2C cell in which a reference cell is further arranged for each cell. Different from active memory.
[0028]
Since the FeRAM of this embodiment does not require a transistor in the memory cell array 10, high integration is possible and the structure of FIG. 2 can be stacked in multiple stages. The drive circuit board on which the CMOS logic is mounted can be arranged, for example, below the structure of FIG.
[0029]
The ferroelectric used in the present embodiment is preferably SBT (strontium-bismuth-tantalium), PZT (lead-zirconium-titanium), BLT (bismuth-lanthanum-titanium) or an inorganic material which is an oxide of these. However, other inorganic materials or organic materials may be used.
[0030]
The electrode material used to form the word line 14 and the bit line 16 used in the present embodiment is platinum (Pt), iridium (Ir), iridium oxide (IrO 2), strontium— Ruthenium or its oxide can be suitably used, but other conductive materials may be used.
[0031]
As a driving circuit system of the memory cell array 10, a plurality of types of word line drivers 20 for driving a plurality of word lines 14, a bit line driver 22 for driving a plurality of bit lines 16, and word line and bit line drivers 10 and 22 are provided. And a power supply circuit 24 for supplying a drive voltage (for example, Vs, 2Vs / 3, Vs / 3, 0). The word line driver 20 is connected to one end (the left end in FIG. 1) of each of the plurality of word lines 14, and the bit line driver 22 is connected to each one end (the top end in FIG. 1) of the plurality of bit lines 16.
[0032]
The word line driver 20 includes a row direction address decoder, and supplies a potential to one address selected word line 14 and the remaining unselected word lines 14. Similarly, the bit line driver 22 includes a column-direction address decoder, and supplies a potential to at least one bit line 16 whose address has been selected and the remaining unselected bit lines 14.
[0033]
(General operation explanation)
Next, the operation of the FeRAM shown in FIG. 1 will be described. FIG. 3 shows a hysteresis characteristic represented by the voltage dependence of the spontaneous polarization P or the polarization charge Q (change in polarization P × capacitor area) of the memory cell 18 shown in FIG.
[0034]
In FIG. 3, for example, the direction in which the potential of the word line 14 is higher than the potential of the bit line 16 is plus (+). When the word line 14 and the bit line potentials are the same (including when the power supply is OFF at 0 V), the voltage applied to the memory cell 18 becomes 0 V. The ferroelectric capacitor at this time has two types of remanent polarization ± Pr (points A and D in FIG. 3). For example, by defining the remanent polarization Pr at point D in FIG. 3 as a memory state of “0” and the remanent polarization −Pr at point A of FIG. 3 as a memory state of “1”, a binary memory state can be obtained. it can.
[0035]
Here, points C and F in FIG. 3 are the saturation polarization points of the ferroelectric memory cell 18, respectively. Points B and E in FIG. 3 are points where the polarization directions are reversed. A voltage at which the polarization value is 0 as in the point B or the point E is called a coercive voltage.
[0036]
According to the hysteresis characteristic of FIG. 3, when writing data "0", a voltage Vs (generally, Vs = positive power supply voltage Vdd) is applied to the ferroelectric memory cell 18 and after shifting to the point C in FIG. Alternatively, the voltage applied to the ferroelectric memory cell 18 may be set to 0 V and the process may be shifted to the point D. Conversely, when writing data “1”, a voltage −Vs is applied to the ferroelectric memory cell 18, and after shifting to the point F in FIG. 3, the applied voltage to the ferroelectric memory cell 18 is set to 0V. It is sufficient to shift to A.
[0037]
Data reading is performed by applying the voltage + Vs to the ferroelectric memory cell 18 in the polarization state at the point A or the point D. Regardless of whether the remanent polarization in the selected cell 18a is point A or point D in FIG. 3, the polarization state at point C in FIG. 3 is obtained by the above-described read operation. At this time, when shifting from point A to point C (when reading the memory state “1”), the polarization direction is reversed from negative to positive beyond point B where the polarization value becomes 0. Therefore, a current corresponding to the relatively large charge amount Q1 shown in FIG. On the other hand, when shifting from the point D to the point C (when reading the memory state “0”), the polarization direction does not reverse. Therefore, a current corresponding to the relatively small charge amount Q2 shown in FIG. Therefore, by comparing the current flowing through the bit line 16 with a reference current (not shown), it can be determined whether the memory state is “1” or “0”. After all, reading data is the same as writing data “0”.
[0038]
Here, the operation of reading data “1” is the same as the operation of writing data “0” as described above, so that data “1” is destroyed. This is a phenomenon called so-called destructive reading.
[0039]
Therefore, after reading the data “1”, a rewriting operation of the data “1” is required. The operation of rewriting data “1” is the same as the operation of writing data “1” described above, and it suffices to apply −Vs to the ferroelectric memory cell 18.
[0040]
Thus, it can be seen that data writing requires writing “0” and writing “1”, and data reading also requires writing “0” (read) and writing “1” (rewrite).
[0041]
Next, the setting of the potential of the word line 14 and the bit line 16 will be described by taking data reading as an example. This potential setting is performed by the word line driver 20 and the bit line driver 22 that have been supplied with four types of potentials (Vs, 2Vs / 3, Vs / 3, 0) from the power supply circuit 24. Note that the potential Vs, 0 is two kinds of selection potentials, and the potentials 2Vs / 3, Vs / 3 are two kinds of non-selection potentials.
[0042]
FIG. 4 shows one selected cell 18a and another unselected cell 18b. The word line 14 connected to the selected cell 18a located at the address (2, 2) is set to the potential Vs (word selection potential), and the bit line 16 is set to the potential 0 (bit selection potential). Therefore, a positive electric field of Vs-0 = Vs is applied to the selected cell 18a. Therefore, regardless of whether the residual polarization in the selected cell 18a is point A or point D in FIG. 3, the polarization state at point C in FIG. 3 is obtained by the above-described read operation. Therefore, by detecting the current of the bit line 16 connected to the selected cell 18a, it is possible to determine whether the memory state is "1" or "0" as described above.
[0043]
Setting the polarization state at point C in FIG. 3 is the same as the operation of writing data “0”. Therefore, when writing data "0", the potential may be set as shown in FIG.
[0044]
Further, an actual data read operation is simultaneously performed on a plurality of memory cells 18 on one word line 14, and a group of data such as 8 bits or 16 bits is simultaneously read.
[0045]
(Explanation of the disturb phenomenon)
At the time of data reading, all the word lines 14 connected to the non-selected cells 18b shown in FIG. 4 are at the potential Vs / 3 (word non-selection potential), and all the bit lines 16 connected to the non-selected cells 18b are at the potential Vs / 3. It is set to 2Vs / 3 (bit non-selection potential). At this time, the voltage applied to the non-selected cells 18b is ± Vs / 3. As a result, the non-selected cell 18b in the polarization state at the point A moves to one of the points H and I in FIG. Even if the point shifts from the point A to the point I, it does not exceed the inversion point B, so that the stored data is not inverted. In addition, the non-selected cell 18b in the polarization state at the point D shifts to one of the points G and J in FIG. In this case as well, even if the transition from the point D to the point G does not exceed the reversal point E, the stored data is not reversed.
[0046]
However, if a non-selection voltage is repeatedly applied to the non-selected cells every time, for example, in the read operation mode, data will be degraded depending on the direction of the electric field. This will be described with reference to FIG.
[0047]
FIG. 5 shows that an unselected memory cell in the polarization state at the point D is placed in the direction of the electric field for reversing the polarization state (the direction of the electric field moving to the point E side in the direction of the minus electric field) every time the operation mode of the other selected cell is changed. , 10 n The case where the non-selection voltage −Vs / 3 is repeatedly applied in the order is shown. Similarly, in the non-selected memory cell in the polarization state at the point A, the electric field direction for inverting the polarization state (the electric field direction shifting to the point B side plus the positive electric field direction) is set to 10 in each operation mode of the other selected cells. n The case where the non-selection voltage Vs / 3 is repeatedly applied in the order is shown.
[0048]
In each case, the number of repetitions was 10 n When the exponent n becomes large, the absolute value of the remanent polarization Pr or -Pr becomes small. In such a case, a sufficient polarization charge margin is not generated at the time of data reading, and reading becomes impossible.
[0049]
(Use of proper selection voltage Vs generated by stepping down power supply voltage)
In the present embodiment, the voltage Vs is adjusted to reduce the above-described disturb phenomenon. FIG. 6 simplifies this solution principle. As described with reference to FIG. 3, generally, the voltage applied to the ferroelectric memory cell 18 at the time of "0" writing is the positive power supply voltage Vdd, and the voltage applied to the ferroelectric capacitor 18 at the time of "1" writing. Is the negative power supply voltage -Vdd.
[0050]
When the power supply voltage Vdd is applied to the ferroelectric memory cell 18, the power supply voltage Vdd moves to the saturation polarization point C. As is apparent from FIG. 6, even at the voltage Vs having an absolute value lower than the positive power supply voltage Vdd, the saturation polarization point C ′ is reached. Has reached. Similarly, the polarization saturation point F 'is reached even at -Vs, whose absolute value is lower than the negative power supply voltage -Vdd.
[0051]
Then, the power supply voltage Vdd is stepped down to generate the voltage Vs, and the positive voltage Vs is set to the “0” write voltage, the negative voltage −Vs is set to the “1” write voltage, and the positive and negative voltages + Vs and −Vs are selected voltages. Used as
[0052]
Then, a non-selection voltage ± Vs / 3 is applied to the non-selected memory cells. The absolute value of the non-selection voltage ± Vs / 3 is smaller than the absolute value of the non-selection ± Vdd / 3 applied to the non-selected memory cells when the power supply voltage Vdd is used as the selection voltage.
[0053]
As a result, the polarization value of the non-selected memory cell shown in FIG. 6 is higher when the non-selection voltage ± Vs / 3 is applied than when the non-selection voltage ± Vdd / 3 is applied. (Point B). Thus, the influence of the disturb phenomenon shown in FIG. 5 can be reduced.
[0054]
Here, the slope of the tangent to the polarization value of the unselected memory cell is equivalent to the capacitance of the unselected memory cell. As shown in an enlarged manner in FIG. 6, the inclination of the tangent line S1 at the polarization point of the non-selected memory cell to which the non-selection voltage Vs / 3 is applied is the slope of the non-selected memory cell to which the non-selection voltage Vdd / 3 is applied. It is clearly smaller than the slope of the tangent S2 at the polarization point. Therefore, the capacitance C1 of the non-selected memory cell to which the non-selection voltage Vs / 3 is applied is smaller than the capacitance C2 of the non-selected memory cell to which the non-selection voltage Vdd / 3 is applied. The same can be said for the negative voltage side.
[0055]
The smaller capacity of the non-selected memory cells is suitable for high-speed reading, and the power consumption can be reduced. This is because the capacitance of a large number of non-selected memory cells on the same bit line as the selected memory cell becomes a parasitic capacitance of the bit line and slows down the voltage change of the bit line. Further, since electric charges are charged to the capacitances of a large number of unselected memory cells on the same bit line as the selected memory cell, power consumption also increases.
[0056]
By using the voltage Vs obtained by stepping down the power supply voltage Vdd as in the present embodiment, high-speed reading and low power consumption can be achieved in addition to disturb measures.
[0057]
(Method of detecting proper selection voltage Vs)
7 to 9 are flowcharts for detecting an appropriate selection voltage Vs. The flowchart of FIG. 7 illustrates the candidate selection voltage V corresponding to the positive saturation polarization point C ′ shown in FIG. + S FIG. 4 shows steps for detecting. The flowchart of FIG. 8 illustrates the candidate selection voltage V corresponding to the negative saturation polarization point F ′ shown in FIG. -S FIG. 4 shows steps for detecting. The flowchart of FIG. 9 shows the candidate selection voltage V obtained by the flowcharts of FIGS. + S , V -S Is determined as the selection voltage Vs, and the shift voltage Vs shift = Vdd-Vs. In the following description, the candidate selection voltage V + S , V -S Is assumed to be smaller than the power supply voltage Vdd. This is because the present embodiment generates the selection voltage Vs by stepping down the power supply voltage Vdd.
[0058]
First, the initial inspection voltage V shown in FIG. + Sn (N = 0: V + S0 ) Is applied to the ferroelectric memory cell 18 (step 1 in FIG. 7), and the output voltage V based on the polarization value in the ferroelectric memory cell 18 at that time is applied. 0 Is detected (step 2 in FIG. 7). Next, n = n + 1 (= 1), and the second inspection voltage V shown in FIG. + Sn = V -S (n-1) + N · ΔV = V + S0 + ΔV is applied to the ferroelectric memory cell 18 (Step 3 in FIG. 7). Output voltage V at this time 1 Is detected (step 4 in FIG. 7).
[0059]
Next, the absolute value | V of the difference between the two output voltages n-1 -V n | = | V 0 -V 1 Is within the range of a predetermined value A (corresponding to a minute voltage change amount per ΔV after reaching the saturation polarization point C ′) (step 5 in FIG. 7). According to FIG. 10, the inspection voltage V + S1 Then, since the saturation polarization point C 'has not been reached, the determination in step 5 is NO. Therefore, thereafter, steps 3 to 5 in FIG. 7 are repeated.
[0060]
Here, when n = 4 is reached in step 3 of FIG. 7, the determination in subsequent step 5 turns to YES. This is because the inspection voltage V in FIG. + S3 The saturation polarization point C 'was reached at + S3 And inspection voltage V + S4 The absolute value of the difference between the output voltages when 4 -V 3 Is in the range of the predetermined value A.
[0061]
By the above procedure, the inspection voltage V + Sn-1 = V + S3 Is the candidate selection voltage V on the positive voltage side. + S (Step 6 in FIG. 7). In FIG. 7, the last applied inspection voltage V + S4 Inspection voltage V just before + S3 Was determined to be the inspection voltage after reaching the saturation polarization point C ′. In addition to the above, the inspection voltage V applied last is expected in consideration of the safety factor. + S4 May be used as the positive voltage side candidate selection voltage. That is, one of the pair of inspection voltages for which the determination in step 5 is YES is set to the positive voltage side candidate selection voltage V + S Should be determined.
[0062]
The above operation is performed by changing the inspection voltage to a negative voltage. This operation is shown in FIG. 8 and FIG. FIGS. 8 and 11 are substantially the same as the operations of FIGS. 7 and 10 except that the positive and negative voltages are different. By the detection operation using the negative test voltage, in step 6 of FIG. 8, as shown in FIG. -S4 To the negative candidate selection voltage V −s To be determined.
[0063]
After the operation according to the flowcharts of FIGS. 7 and 8 is completed, the process proceeds to the operation of the flowchart of FIG. As shown in the flowchart of FIG. 9, the positive candidate selection voltage V + S And the negative candidate selection voltage V -S (Step 1 in FIG. 9), and the larger absolute value is determined as the selection voltage Vs (Steps 2 and 3 in FIG. 9).
[0064]
If the smaller one of the absolute values of the two candidate selection voltages is determined as the selection voltage Vs, when the positive selection voltage + Vs and the negative selection voltage -Vs are applied to the ferroelectric memory cell 18, either of them is determined. This is because one of them may not reach the saturation polarization point.
[0065]
In the examples of FIGS. 10 and 11, the negative candidate selection voltage V -S4 Is the positive candidate selection voltage V + S3 , The selection voltage Vs = | V -S4 | Is determined.
[0066]
In other words, as in the examples of FIGS. 10 and 11, the case where the absolute value of the candidate selection voltage corresponding to the negative saturation polarization point is larger than the absolute value of the candidate selection voltage corresponding to the positive saturation polarization point It can be considered that the hysteresis characteristic of the ferroelectric memory cell 18 is shifted to the negative voltage side. In the ferroelectric memory cell 18 exhibiting the hysteresis characteristic shifted to the negative voltage side, the negative candidate selection voltage V −s Can be determined as the selection voltage Vs. In this case, the operation in the flowchart in FIG. 7 and the step 1 in FIG. 9 can be omitted, and the process can be shifted from step 6 in FIG. 8 to step 3 in FIG.
[0067]
Conversely, in the ferroelectric memory cell 18 exhibiting the hysteresis characteristic shifted to the positive voltage side, the positive candidate selection voltage V + S Can be determined as the selection voltage Vs. In this case, the operation in the flowchart in FIG. 8 and the step 1 in FIG. 9 can be omitted, and the process can shift from step 6 in FIG. 7 to step 3 in FIG.
[0068]
Incidentally, such a shift of the hysteresis characteristic to the positive voltage side or the negative voltage side is known as an imprint phenomenon of the ferroelectric memory device. The imprint phenomenon may occur later when the applied voltage is biased toward the positive voltage side or the negative voltage side, or may occur earlier due to a material forming the ferroelectric.
[0069]
The present embodiment can be suitably applied to the determination of the selection voltage Vs in a ferroelectric memory device exhibiting a proactive imprint phenomenon caused by a material or the like. In particular, if the shift direction is known in advance, the operation step using one of the positive and negative test voltages in FIGS. 7 to 9 can be omitted.
[0070]
(Adjustment method of appropriate selection voltage Vs)
FIG. 12 is a block diagram of a ferroelectric memory device 100 before shipment and an adjusting device 200 for adjusting the selection voltage Vs. Note that the ferroelectric memory device shown in FIG. 12 can be preferably used in a wafer state. This kind of wafer is inspected by an inspection apparatus before being cut into individual chips and packaged. Therefore, it is preferable that the following adjustment method is performed on a non-defective product after the inspection is completed, or on a product after the defective circuit is switched to the redundant circuit in the wafer inspection apparatus.
[0071]
12, a ferroelectric memory device 100 to be inspected has a voltage step-down circuit 110 and a voltage control circuit 120 in addition to the memory cell array 10 shown in FIG. Step-down circuit 110 steps down power supply voltage Vdd and outputs selection voltage Vs. The voltage control circuit 120 generates a plurality of drive voltages (for example, Vs, 2Vs / 3, Vs / 3, 0) necessary for driving the ferroelectric memory cell 18 based on the selection voltage Vs from the step-down circuit 110. I do.
[0072]
As shown in FIG. 13, the step-down circuit 110 includes a voltage dividing circuit 112 that divides the power supply voltage Vdd and outputs a plurality of step-down voltages, and a selection circuit 114 that selects any one of the step-down voltages. Can be included.
[0073]
As shown in FIG. 13, the voltage dividing circuit 112 has a plurality of divided resistors r1, r2,... Rn connected in series between the terminal of the power supply voltage Vdd and the terminal of the ground voltage.
[0074]
The selection circuit 114 has a fuse element 116, first and second inverters 118 and 120, an N-type transistor 122, and a P-type transistor 124 corresponding to each of the divided resistors. When the fuse element 116 connected to the terminal of the power supply voltage Vdd is conductive, the output of the first inverter 118 becomes LOW, and the N-type transistor 122 is kept off. The output of the second inverter 120 becomes HIGH, and the P-type transistor 124 is also kept off.
[0075]
On the other hand, when the fuse element 116 is cut, the output of the first inverter 118 becomes HIGH, and the N-type transistor 122 is turned on. The output of the second inverter 120 becomes LOW, and the P-type transistor 124 is also turned on. When at least one P-type transistor 124 is turned on, a voltage is output from the selection circuit 114. Here, among the fuse elements 116 among the n pieces, the i-th fuse element 116 counted from the Vdd terminal side is cut off, so that the selection circuit 114 outputs Vs = [n− (i−1) as the selection voltage Vs. )] × Vdd / n.
[0076]
For example, when the fuse element 16 (Fuse1) at the top of FIG. 13 is cut, Vs = Vdd, and when the second fuse element 16 (Fuse2) is cut, Vs = (n-1). × Vdd / n,... When the nth (lowest stage) fuse element 16 (Fusen) is cut, Vs = Vdd / n.
[0077]
The ferroelectric memory device 100 further includes a test mode control pad 130 to which a test mode signal is input, and first and second test pads 132 and 134. Further, the ferroelectric memory device 100 includes a first switch (for example, an N-type transistor) 136 disposed between one end of, for example, one of the plurality of word lines 14 and the first test pad 132. And a second switch (for example, an N-type transistor) 138 disposed between one end of, for example, one of the plurality of bit lines 16 and the second test pad 134. These first and second switches 136 and 138 are turned on when a test mode signal (HIGH active) is input to the test mode control pad 130.
[0078]
The ferroelectric memory device 100 further includes a third switch (for example, an N-type transistor) 140 disposed between the other end of the word line 14 having one end connected to the first switch 136 and the voltage control circuit 120. And a fourth switch (for example, an N-type transistor) 142 disposed between the other end of the bit line 16 having one end connected to the second switch 138 and the voltage control circuit 120. The third and fourth switches 140 and 142 are turned off when the test mode signal is input by receiving a test mode signal as a control signal via the inverter 144.
[0079]
On the other hand, the adjustment device 200 includes a tester 210, a shift voltage detection unit 220, a voltage shift control code generation unit 230, and a fuse cutting unit 240.
[0080]
The tester 210 is connected to the first and second test pads 132 and 134 of the ferroelectric memory device 100. The tester 210 outputs the test voltages shown in FIGS. 7 and 8 to the ferroelectric memory device 100, and receives the output voltage from the ferroelectric memory device 100. Tester 210 is programmed to perform at least the operations of steps 1-4 in FIG. 7 and / or steps 1-4 in FIG.
[0081]
The shift voltage detection unit 220 performs, for example, each of steps 5 and 6 in FIGS. 7 and 8 and all the steps in FIG. 9, and finally executes the shift voltage V shift To determine.
[0082]
Voltage shift control code generator 230 generates a code signal indicating which one of n fuse elements 116 shown in FIG. 13 should be cut off based on the output from shift voltage detector 230. Fuse cutting section 240 blows fuse element 116 corresponding to the code signal by, for example, a laser beam.
[0083]
In such an adjusting device 200, by supplying a test mode signal to the ferroelectric memory device 100, the memory cell array 10 disconnected from the voltage control circuit 120 used during normal operation can be used to select a voltage lower than the power supply voltage Vdd. The voltage Vs can be set.
[0084]
In FIG. 12, the above operation is performed based on the output voltage from one ferroelectric memory cell 18, but the present invention is not limited to this. Although not shown in FIG. 12, an inspection voltage is simultaneously applied to a plurality of ferroelectric memory cells 18 of at least one row via a bit line driver 22 (see FIG. 1) for driving a plurality of bit lines 6. Output voltages from a plurality of ferroelectric memory cells 18 for one row may be detected. Similarly, if the word line driver 20 (see FIG. 1) is used, a plurality of ferroelectric memory cells 18 over a plurality of rows can be targeted.
[0085]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a ferroelectric memory device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view of the memory cell array shown in FIG.
FIG. 3 is a hysteresis characteristic diagram of the ferroelectric memory cell shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing set potentials of a word line and a bit line when reading (writing data “0”) a ferroelectric memory cell array.
FIG. 5 is a characteristic diagram for explaining a disturbance phenomenon of a ferroelectric capacitor.
FIG. 6 is a hysteresis characteristic diagram of a ferroelectric memory cell for explaining the necessity of adjusting a selection voltage.
FIG. 7 is a first flowchart of a selection voltage adjusting method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a second flowchart of a selection voltage adjusting method.
FIG. 9 is a third flowchart of a selection voltage adjusting method.
FIG. 10 is a diagram illustrating a positive test voltage detected in the flowchart of FIG. 7;
FIG. 11 is a diagram illustrating a negative test voltage detected in the flowchart of FIG. 8;
FIG. 12 shows a ferroelectric memory device and a selection voltage adjusting device thereof according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a circuit diagram of the step-down circuit shown in FIG.
[Explanation of symbols]
10 memory cell array, 12 ferroelectrics, 14 word lines, 16 bit lines, 18 ferroelectric memory cells, 18a selected cells, 18b unselected cells, 20 word line drivers, 22 bit line drivers, 24 power supply circuits, 100 ferroelectrics Body memory device, 110 step-down circuit, 112 voltage division circuit, 114 selection circuit, 116 fuse element, 118 first inverter, 120 second inverter, 122 N-type transistor, 124 P-type transistor, 130 test mode control pad, 132 First test pad, 134 second test pad, 136 first switch, 138 second switch, 140 third switch, 142 fourth switch, 144 inverter, 200 selection voltage regulator, 210 tester , 220 shift voltage detector, 230 voltage shift control Code generator, 240 fuse cutting device

Claims (12)

複数のワード線及び複数のビット線の各交点に形成される複数の強誘電体メモリセルの少なくとも一つの選択メモリセルに選択電圧を印加し、他の非選択メモリセルに非選択電圧を印加する強誘電体記憶装置の選択電圧調整方法であって、
少なくとも一つの強誘電体メモリセルに、所定電圧刻みで複数の検査電圧を順次印加する工程と、
前記複数の検査電圧を前記少なくとも一つの強誘電体メモリセルに順次印加した時に、前記少なくとも一つの強誘電体メモリセルに接続された前記ワード線及び前記ビット線のいずれか一方を介して出力される電圧をそれぞれ検出する工程と、
時間軸上で隣合う一対の検査電圧を印加した時の各々の出力電圧の差分が所定値以下となった時に、前記一対の検査電圧の一方を、前記強誘電体メモリセルの飽和分極点に相当する検査電圧であると判定する工程と、
前記飽和分極点に相当する検査電圧に基づいて、電源電圧を降圧する降圧回路から出力される前記選択電圧を調整する工程と、
を有することを特徴とする強誘電体記憶装置の選択電圧調整方法。
A selection voltage is applied to at least one selected memory cell of a plurality of ferroelectric memory cells formed at intersections of a plurality of word lines and a plurality of bit lines, and a non-selection voltage is applied to other unselected memory cells. A method for adjusting a selection voltage of a ferroelectric memory device,
A step of sequentially applying a plurality of test voltages at predetermined voltage steps to at least one ferroelectric memory cell;
When the plurality of test voltages are sequentially applied to the at least one ferroelectric memory cell, the test voltage is output via one of the word line and the bit line connected to the at least one ferroelectric memory cell. Detecting each of the voltages
When a difference between respective output voltages when a pair of test voltages adjacent to each other on the time axis is applied is equal to or less than a predetermined value, one of the pair of test voltages is set to a saturation polarization point of the ferroelectric memory cell. Determining the corresponding test voltage;
A step of adjusting the selection voltage output from a step-down circuit that steps down a power supply voltage based on a test voltage corresponding to the saturation polarization point;
A method for adjusting a selection voltage of a ferroelectric memory device, comprising:
請求項1において、
前記検査電圧印加工程は、複数の正の検査電圧及び複数の負の検査電圧についてそれぞれ実施する工程を含み、
前記電圧検出工程は、前記複数の正の検査電圧及び前記複数の負の検査電圧を印加した時のそれぞれについて実施され、
前記判定工程は、前記強誘電体メモリセルの正の飽和分極点に相当する正の検査電圧と、前記強誘電体メモリセルの負の飽和分極点に相当する負の検査電圧とをそれぞれ判定する工程を含み、
前記選択電圧調整工程は、前記正負の検査電圧のうち絶対値の大きい検査電圧に基づいて実施されることを特徴とする強誘電体記憶装置の選択電圧調整方法。
In claim 1,
The test voltage applying step includes a step of performing each of a plurality of positive test voltages and a plurality of negative test voltages,
The voltage detecting step is performed for each of the plurality of positive test voltages and the plurality of negative test voltages when applied,
The determining step determines a positive test voltage corresponding to a positive saturation polarization point of the ferroelectric memory cell and a negative test voltage corresponding to a negative saturation polarization point of the ferroelectric memory cell. Process
The method for adjusting a selection voltage of a ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the selection voltage adjusting step is performed based on an inspection voltage having a larger absolute value among the positive and negative inspection voltages.
請求項1または2において、
前記降圧回路は、前記電源電圧を分割して複数の降圧電圧を出力する電圧分割回路と、前記複数の降圧電圧の中の任意の一つを選択する選択回路とを含み、
前記選択電圧調整工程は、前記選択回路からの前記複数の降圧電圧の中から特定の一つを選択するように調整する工程を含むことを特徴とする強誘電体記憶装置の選択電圧調整方法。
In claim 1 or 2,
The step-down circuit includes a voltage division circuit that divides the power supply voltage and outputs a plurality of step-down voltages, and a selection circuit that selects any one of the plurality of step-down voltages,
The method for adjusting a selection voltage of a ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the selection voltage adjusting step includes a step of adjusting a selected one of the plurality of step-down voltages from the selection circuit.
請求項3において、
前記選択回路は複数のヒューズ素子を含み、
前記選択電圧調整工程は、前記複数のヒューズ素子の少なくとも一つを切断する工程を含むことを特徴とする強誘電体記憶装置の選択電圧調整方法。
In claim 3,
The selection circuit includes a plurality of fuse elements,
The method of adjusting a selection voltage of a ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the selecting voltage adjusting step includes a step of cutting at least one of the plurality of fuse elements.
請求項1乃至4のいずれかにおいて、
前記電圧検出工程は、少なくとも一ライン上に沿って配列された複数の強誘電体メモリセルに前記検査電圧を同時に印加する工程と、前記少なくとも一ライン上に沿って配列された複数の強誘電体メモリセルからの出力電圧を、前記ワード線及び前記ビット線のいずれか一方を介して検出する工程とを含むことを特徴とする強誘電体記憶装置の選択電圧調整方法。
In any one of claims 1 to 4,
The voltage detecting step includes simultaneously applying the inspection voltage to a plurality of ferroelectric memory cells arranged along at least one line; and a plurality of ferroelectrics arranged along the at least one line. Detecting the output voltage from the memory cell via one of the word line and the bit line.
請求項1乃至5のいずれかにおいて、
前記強誘電体記憶装置に設けられたテストモード制御パッドにテストモード信号を供給する工程と、
前記テストモード信号の供給により、前記強誘電体記憶装置内の少なくとも1本のワード線と第1のテスト用パッドとの間の第1のスイッチをオンさせ、前記強誘電体記憶装置内の少なくとも1本のビット線と第2のテスト用パッドとの間の第2のスイッチをオンさせる工程と、
をさらに含み、
前記電圧検出工程は、前記第1,第2のテスト用パッドを介して前記少なくとも一つの強誘電体メモリセルに前記検査電圧を印加し、前記第1,第2のテスト用パッドのいずれか一方を介して前記出力電圧を検出することを特徴とする強誘電体記憶装置の選択電圧調整方法。
In any one of claims 1 to 5,
Supplying a test mode signal to a test mode control pad provided in the ferroelectric memory device;
By supplying the test mode signal, a first switch between at least one word line in the ferroelectric memory device and a first test pad is turned on, and at least a first switch in the ferroelectric memory device is turned on. Turning on a second switch between one bit line and a second test pad;
Further comprising
In the voltage detecting step, the test voltage is applied to the at least one ferroelectric memory cell via the first and second test pads, and one of the first and second test pads is applied. Detecting the output voltage via the control circuit.
請求項1乃至6のいずれかにおいて、
前記強誘電体記憶がウエハ上に搭載された状態にて、前記選択電圧が調整されることを特徴とする強誘電体記憶装置の選択電圧調整方法。
In any one of claims 1 to 6,
A selection voltage adjustment method for a ferroelectric memory device, wherein the selection voltage is adjusted in a state where the ferroelectric memory is mounted on a wafer.
請求項7において、
前記ウエハ上に搭載された前記強誘電体記憶装置の検査が終了した後に、前記選択電圧が調整されることを特徴とする強誘電体記憶装置の選択電圧調整方法。
In claim 7,
A method for adjusting a selection voltage of a ferroelectric memory device, wherein the selection voltage is adjusted after the inspection of the ferroelectric memory device mounted on the wafer is completed.
複数のワード線及び複数のビット線の各交点に形成される複数の強誘電体メモリセルを備えたメモリセルアレイと、
電源電圧を降圧して選択電圧を出力する降圧回路と、
前記降圧回路からの前記選択電圧に基づいて、前記複数の強誘電体メモリセルの駆動に必要な前記選択電圧を含む複数種の駆動電圧を生成する電圧制御回路と、
を有し、
前記降圧回路は、前記電源電圧を分割して複数の降圧電圧を出力する電圧分割回路と、前記複数の降圧電圧の中の任意の一つを選択する選択回路とを含むことを特徴とする強誘電体記憶装置。
A memory cell array including a plurality of ferroelectric memory cells formed at each intersection of a plurality of word lines and a plurality of bit lines;
A step-down circuit that steps down the power supply voltage and outputs a selection voltage;
A voltage control circuit that generates a plurality of types of drive voltages including the select voltage necessary for driving the plurality of ferroelectric memory cells based on the select voltage from the step-down circuit;
Has,
The step-down circuit includes a voltage dividing circuit that divides the power supply voltage and outputs a plurality of step-down voltages, and a selecting circuit that selects any one of the step-down voltages. Dielectric storage device.
請求項9において、
前記選択回路は複数のヒューズ素子を含み、前記複数のヒューズ素子の少なくとも一つが切断されていることを特徴とする強誘電体記憶装置
In claim 9,
The ferroelectric memory device, wherein the selection circuit includes a plurality of fuse elements, and at least one of the plurality of fuse elements is cut.
請求項9または10において、
テストモード信号が入力されるテストモード制御パッドと、
第1,第2のテスト用パッドと、
前記複数のワード線の少なくとも1本の一端と前記第1のテスト用パッドとの間に配置され、前記テストモード制御パッドに前記テストモード信号が入力された時にオンされる第1のスイッチと、
前記複数のビット線の少なくとも1本の一端と前記第2のテスト用パッドとの間に配置され、前記テストモード制御パッドに前記テストモード信号が入力された時にオンされる第2のスイッチと、
をさらに有することを特徴とする強誘電体記憶装置。
In claim 9 or 10,
A test mode control pad to which a test mode signal is input;
First and second test pads;
A first switch disposed between at least one end of the plurality of word lines and the first test pad, and turned on when the test mode signal is input to the test mode control pad;
A second switch disposed between one end of at least one of the plurality of bit lines and the second test pad and turned on when the test mode signal is input to the test mode control pad;
A ferroelectric memory device further comprising:
請求項11において、
前記第1のスイッチが接続された前記少なくとも1本のワード線の他端と前記電圧制御回路との間に配置され、前記テストモード制御パッドに前記テストモード信号が入力された時にオフされる第3のスイッチと、
前記第2のスイッチが接続された前記少なくとも1本のビット線の他端と前記電圧制御回路との間に配置され、前記テストモード制御パッドに前記テストモード信号が入力された時にオフされる第4のスイッチと、
をさらに有することを特徴とする強誘電体記憶装置。
In claim 11,
The first switch is disposed between the other end of the at least one word line to which the first switch is connected and the voltage control circuit, and is turned off when the test mode signal is input to the test mode control pad. 3 switches,
The second switch is disposed between the other end of the at least one bit line to which the at least one bit line is connected and the voltage control circuit, and is turned off when the test mode signal is input to the test mode control pad. 4 switches,
A ferroelectric memory device further comprising:
JP2003094775A 2003-03-31 2003-03-31 Ferroelectric storage device and its selection voltage adjustment method Withdrawn JP2004303333A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006210718A (en) * 2005-01-28 2006-08-10 Renesas Technology Corp Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP4940144B2 (en) * 2005-10-17 2012-05-30 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
US11482269B2 (en) 2020-09-23 2022-10-25 Kioxia Corporation Semiconductor memory device

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