JP2004362720A - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基準電位の発生するためにリファレンスセル容量に対して、“0”データ、“1”データを任意に書き込むことができる構成とし、書き込むデータを記憶させる不揮発性容量を備えた。この構成で、マスク修正なしで基準電位の微調整が可能となり、歩留まりが向上できる。また、リファレンスセル容量のみを書き換える手段を備えた。この構成で、リファレンス電位のばらつきを抑えることができ、歩留まりが向上する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は不揮発性メモリー装置に関するものであり、詳しくは1T1C型強誘電体メモリーの読み出し動作における参照電位の発生技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の1T1C型強誘電体メモリーの構成を図11に示す。
1ロウ2nコラム1I/O構成のメモリーセルアレイを示したもので、nは任意の整数とすることができる。
【0003】
1001〜1008は1T1C型強誘電体メモリーセルである。1011〜1014は相補関係にあるビット線BLt[2n+1:0]、BLb[2n+1:0]の電位差を増幅するセンスアンプである。Cbはビット線の寄生容量である。1021〜1024は基準電位を発生するリファレンスセルである。1031は基準電位の調整を行うリファレンス電位調整器である。
【0004】
なお、BLt[2n+1:0]は、BLt[0],BLt[1],〜BLt[2n+1]の全体を表し、BLb[2n+1:0]は、BLb[0],BLb[1],〜BLb[2n+1]の全体を表す。これらのうちでビット線BLt[0]とBLb[0]、ビット線BLt[1]とBLb[1]、ビット線BLt[2n+1]とBLb[2n+1]等がそれぞれ相補関係にある。
【0005】
WLは、1T1C型強誘電体メモリーセルにおける強誘電体容量の第1の端子を選択的にビット線に接続する選択信号である。
CPは、1T1C型強誘電体メモリーセルにおける強誘電体容量の第2の端子に電源電圧もしくはグランド電位を印加するセルプレート線である。
【0006】
REFWLは、リファレンスセルの強誘電体容量の第1の端子をビット線に接続する選択信号である。
REFCPは、リファレンスセルの強誘電体容量の第2の端子に電源電圧もしくはグランド電位を印加するリファレンスセルプレート線である。
【0007】
REFEQは、ビット線の電位をイコライズするためのイコライズトランジスタを導通させる制御信号である。
EQNは、ビット線間を接続するノードである。
【0008】
REFSTは、リファレンスセルの強誘電体容量に所定の電圧印加を行うための選択信号である。
REFSETは、リファレンスセルの強誘電体容量に電源電圧もしくはグランド電位を印加するリファレンスセル書き込み線である。
【0009】
FE_tb[m:0]は、基準電位を調整するための電荷を蓄積する強誘電体容量である。
EQLEVELは、基準電位を調節するためのFE_tb[m:0]に電荷を蓄積する電位である。
【0010】
EQSETは、FE_tb[m:0]に電荷を蓄積するための制御信号である。
EQADJUSTは、EQNAとEQNを接続することで、FE_tb[m:0]に蓄積された電荷を放出し基準電位の調整を行う制御信号である。
【0011】
図12にこの従来技術のタイミングチャートを示す。
タイミングt1では、WL,REFWLがVPPレベル(電源電圧VDD+“NMOS Vt”)となり、強誘電体メモリーセルの強誘電体容量の第1の端子がBLt[2n+1:0]にそれぞれ接続され、リファレンスセルの強誘電体容量の第1の端子もBLb[2n+1:0]にそれぞれ接続される。
【0012】
タイミングt2では、CP,REFCPがVDDレベル(電源電圧レベル)となり、タイミングt3でCP,REFCPがグランドレベルになることで、BLt[2n+1:0]に強誘電体メモリーセルの読み出しが行われ(読み出し原理の詳細は(特許文献1)を参照)、BLb[2n+1:0]にリファレンスセルに書き込まれていたデータが読み出される。
【0013】
タイミングt4では、BLb[2n+1:0]の全てのBLb[2n+1:0]がイコライズされる。リファレンスセルの強誘電体容量FE_b[n:0]には“1”データ、FE_t[n:0]には“0”データがあらかじめ書き込まれている。このイコライズによってBLb[2n+1:0]の電位は基準電位となる。BLt[2n+1:0]に読み出された“1”データの電位をvHとし、“0”データの電位をvLとすると、このイコライズ時の基準電位Vref_eは、
Vref_e = ( vH + vL ) / 2
となる。
【0014】
タイミングt4aでは、EQNとEQNAが接続される。この場合、REFLEVELをグランドレベルとしているので、EQNAに接続しているFE_tb[m:0]の容量に応じて電荷再分配が行われ、EQNの電位が下がる。この動作が基準電位Vrefの調節動作である。
【0015】
タイミングt5では、EQADJUSTがグランドレベルとなり、基準電位の調整動作が終了する。
タイミングt6では、センスアンプが起動され、BLt[2n+1:0]、基準電位BLb[2n+1:0]の増幅動作が行われる。
【0016】
タイミングt7では、リファレンスセルの強誘電体容量がBLb[2n+1:0]から切断される。
タイミングt8では、基準電位調整ノードEQNAのプリチャージの開始と、REFSTがVPPレベルとなり、タイミングt9でリファレンスセルのFE_t[n:0]に“0”データの書き込みが開始される。
【0017】
タイミングt10では、CPがVDDレベルとなり、1T1C強誘電体メモリーセルの“0”データの再書き込みが行われ、タイミングt11で“0”データの再書き込みが終わる。
【0018】
タイミングt12でWLがグランドレベルとなり、1T1Cメモリーセルの強誘電体容量がBLt[2n+1:0]から切断される。
タイミングt13でREFSETがグランドレベルとなり、リファレンスセルの強誘電体容量FE_t[n:0]への“0”データの書き込みが終わり、REFSTがグランドレベルとなり、リファレンスセルFE_t[n:0]の第1の端子がREFSETより切断され、FE_b[n:0]の第1の端子がグランドより切断される。
【0019】
タイミングt15では、ビット線BLt[2n+1:0]、BLb[2n+1:0]がグランドレベルにディスチャージされ読み出し動作が完了する(例えば、特許文献1参照)。
【0020】
【特許文献1】
特開平8−115596号公報(第12頁、第16図)
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の手法では基準電位Vrefは、1T1C型強誘電体メモリーセルから読み出されたビット線に出力される「“1”データ」と「“0”データ」のちょうど中間電位となる。そして、その調節は、一定電圧ΔVrefを加えるか、減少させるかの調整のみが可能である。つまり、従来の手法では、基準電位として、
VrefH = Vref + ΔVref
VrefM = Vref
VrefL = Vref − ΔVref
Vref:1T1C型強誘電体メモリーセルから読み出されたビット線に出力される「“1”データ」と「“0”データ」のちょうど中間電位の3値のみの設定に限定される。これでは、1T1Cの動作上最も重要である基準電位の微調整を行うことができず、歩留まり向上に課題がある。また、リテンション後の基準電位はばらつきが大きくなるため、強誘電体メモリーはリテンションに課題がある。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1記載の半導体記憶装置は、第1,第2,第3および第4の強誘電体メモリーセルがそれぞれ接続される第1,第2,第3および第4のビット線と、前記第1,第2,第3および第4のビット線とそれぞれ対をなしてセンスアンプ回路に接続される第5,第6,第7および第8のビット線と、リファレンスワード線が活性化されたときそれぞれ前記第5,第6,第7および第8のビット線に接続される第1,第2,第3および第4のリファレンスセル容量と、リファレンスセル書き込み制御線選択信号が活性化されたときそれぞれ前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル容量に接続される第1,第2,第3および第4のリファレンスセル書き込み制御線と、イコライズ制御信号が活性化されたとき前記第5,第6,第7および第8のビット線の電位をイコライズするイコライズ回路と前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル書き込み制御線のうち少なくとも1つの電位を、他のリファレンスセル書き込み制御線の少なくとも1つとは独立して第1の電位もしくは第2の電位に選択的に設定する電位設定回路とを備えたことを特徴とし、この構成によって、複数備えたリファレンスセル容量に所望のデータを書き込むことができる。リファレンスセル容量に書き込む「“0”データ」と「“1”データ」の割合を変更することで、基準電位の微調整が可能になり、歩留まりを向上させることができる。
【0023】
本発明の請求項2記載の半導体記憶装置は、請求項1において、前記電位設定回路による前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル書き込み制御線の電位設定を、不揮発性記憶手段の記憶データによって行うよう構成したことを特徴とする。
【0024】
本発明の請求項3記載の半導体記憶装置は、請求項1において、前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル容量が強誘電体容量であることを特徴とする。
【0025】
本発明の請求項4記載の半導体記憶装置は、請求項3において、前記電位設定回路による前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル書き込み制御線の電位設定を、読み出すサイクルごと前記不揮発性記憶手段の記憶データによって変更するよう構成したことを特徴とし、読み出しサイクル毎に、リファレンスセルへの書き込みデータを変更することができ。読み出しを行う毎にリファレンスセルへの書き込みデータを変更すればインプリントを抑制することができる。また、動作環境を検出する回路(温度検知など)を搭載し、動作環境に応じて基準電位を調整することができ、基準電位の最適設定による歩留まり向上が可能である。
【0026】
本発明の請求項5記載の半導体記憶装置は、請求項1において、前記リファレンスワード線の活性化によって前記第1のリファレンスセル容量の第1の端子、前記第2のリファレンスセル容量の第1の端子、前記第3のリファレンスセル容量の第1の端子および前記第4のリファレンスセル容量の第1の端子がそれぞれ前記第5,第6,第7および第8のビット線に接続され、前記書き込み制御信号の活性化によって前記第1のリファレンスセル容量の前記第1の端子、前記第2のリファレンスセル容量の前記第1の端子、前記第3のリファレンスセル容量の前記第1の端子、前記第4のリファレンスセル容量の前記第1の端子がそれぞれ前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル書き込み制御線に接続されるよう構成したことを特徴とする。
【0027】
本発明の請求項6記載の半導体記憶装置は、請求項5において、前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル容量が強誘電体容量であることを特徴とする。
【0028】
本発明の請求項7記載の半導体記憶装置は、請求項6において、前記第1,第2,第3および第4の強誘電体メモリーセルを含むメモリーセルアレイが選択されていないときに、前記第1のリファレンスセル容量の前記第1の端子、前記第2のリファレンスセル容量の前記第1の端子、前記第3のリファレンスセル容量の前記第1の端子、前記第4のリファレンスセル容量の前記第1の端子をそれぞれ前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル書き込み制御線に接続し、前記第1のリファレンスセル容量の第2の端子、前記第2のリファレンスセル容量の第2の端子、前記第3のリファレンスセル容量の第2の端子および前記第4のリファレンスセル容量の第2の端子を制御して前記第1、第2、第3および第4のリファレンスセル容量にデータを書き込むことができるよう構成したことを特徴とし、基準電位はリテンション後にばらつきが大きくなり、基準電位のばらつきが原因でリテンション不良になる課題があるが、この構成によれば、リファレンスセルの書き込み動作を独立して行うことが可能であるため、メモリーセルの読み出しを行う直前にリファレンスセルの書き込み動作を行うことで、基準電位のばらつきが減少し、読み出し動作マージンが拡大し、リテンション不良の改善ができる。また、リファレンスセルの書き込み動作は、任意に実行可能である。
【0029】
本発明の請求項8記載の半導体記憶装置は、請求項7において、電源検知回路を備え、電源投入後に前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル容量にデータを再書き込みするリファレンスセル再書き込み動作を自動的に実行するよう構成したことを特徴とし、この構成によって、電源投入で自動的にリファレンスセルの書き込みが行われるので、ユーザーがリファレンスセル書き込み動作を行うことなく、前記リテンション不良の改善ができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1〜図10に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施の形態の1T1C型強誘電体記憶装置の構成を示したものである。
【0031】
101〜108は、1T1C型強誘電体メモリーセルである。
111〜114はビット線BLt[2n+1:0]とBLb[2n+1:0]の電位差を増幅するセンスアンプである。
【0032】
121〜124は基準電位をビット線BLb[2n+1:0]に出力するリファレンスセルである。FE_t[n:0]、FE_b[n:0]は強誘電体容量である。Cbは、ビット線BLt[2n+1:0]とBLb[2n+1:0]の寄生容量である。
【0033】
WLは、1T1C型メモリーセル101〜108の強誘電体容量の第1の端子をビット線BLt[2n+1:0]に接続する選択信号が印加されるワード線である。
【0034】
CPは、1T1C型メモリーセル101〜108の強誘電体容量101〜108の第2の端子をVDDもしくはグランドレベルに駆動するセルプレート線である。
【0035】
REFWLは、リファレンスセル121〜124の強誘電体容量FE_t[n:0]とFE_b[n:0]の第1の端子をビット線BLb[2n+1:0]に接続する選択信号が印加されるリファレンスワード線である。
【0036】
REFCPは、リファレンスセル121〜124の強誘電体容量FE_t[n:0]とFE_b[n:0]の第2の端子をVDDもしくはグランドレベルに駆動するセルプレート線である。
【0037】
REFSTは、リファレンスセル121〜124の強誘電体容量FE_t[n:0]とFE_b[n:0]の第1の端子をそれぞれリファレンスセル書き込み制御線REFSET_t[n:0]とREFSETb[n:0]に接続する選択信号である。
【0038】
EQNは、BLb[2n+1:0]をイコライズするためのイコライズ線であり、このイコライズ線EQNとそれに接続されたトランジスタQ1〜Q4とで、イコライズ制御信号REFEQが活性化されたとき第5,第6,第7および第8のビットBLb[0],BLb[1],BLb[2],BLb[3]電位をイコライズするイコライズ回路を構成している。
【0039】
読み出し動作について、図2のタイミングチャートを用いて説明する。
タイミングt1では、WL,REFWLがVPPレベル(電源電圧VDD+“NMOS Vt”以上)となり、強誘電体メモリーセルの強誘電体容量の第1の端子がBLt[2n+1:0]にそれぞれ接続され、リファレンスセルの強誘電体容量の第1の端子もBLb[2n+1:0]にそれぞれ接続される。
【0040】
タイミングt2では、さらにCP,REFCPがVDDレベル(電源電圧レベル)となり、タイミングt3でCP,REFCPがグランドレベルになることで、BLt[2n+1:0]に強誘電体メモリーセルの読み出しが行われ(読み出し原理の詳細は、特許文献1と同様)、BLb[2n+1:0]にリファレンスセルに書き込まれていたデータが読み出される。
【0041】
タイミングt4では、全てのBLb[2n+1:0]がイコライズされる。このイコライズによってBLb[2n+1:0]の電位基準電位Vrefとなる。
リファレンスセルの強誘電体容量FE_t[n:0]とFE_b[n:0]に書き込まれているデータは、それぞれREFSET_t[n:0]とREFSET_b[n:0]によって個別に制御可能であり、“1”データを書き込んだリファレンスセルの強誘電体容量の数をnH、“0”データを書き込んだリファレンスセルの強誘電体容量の数をnLとし、BLt[2n+1:0]に読み出された“1”データの電位をvH、“0”テ゛ータの電位をvLとすると、基準電位Vrefは
Vref = vL + ( vH − vL ) × nH / ( nH + nL )
nH : “1”ータを書き込んだリファレンスセルの強誘電体容量の数
nL : “0”データを書き込んだリファレンスセルの強誘電体容量の数で表すことができ、基準電位の微調整が可能になる。
【0042】
タイミングt6では、センスアンプが起動され、BLt[2n+1:0]、基準電位BLb[2n+1:0]の増幅動作が行われる。
タイミングt7では、リファレンスセルの強誘電体容量がBLb[2n+1:0]から切断される。
【0043】
タイミングt8では、REFSTがVPPレベルとなり、タイミングt9でREFSET_t[n:0]とREFSET_b[n:0]をVDDレベルとしたリファレンスセルのFE_t[n:0]、FE_b[n:0]に“1”データが書き込まれる(リファレンスセル“1”書き込み)。図2では、REFSET_t[0]のみ、VDDレベルとしたため、FE_t[0]に“1”が書き込まれる。
【0044】
タイミングt10では、CPとREFCPがVDDレベルとなり、1T1C強誘電体メモリーセルの“0”データの再書き込みと、REFSET_t[n:0]とREFSET_b[n:0]をグランドレベルとしたリファレンスセルのFE_t[n:0]、FE_b[n:0]に“0”データが書き込まれる(リファレンスセル“0”書き込み)。この実施例では、REFSET_t[1]とREFSET_b[1:0]をグランドレベルとしているので、FE_t[1]とFE_b[1:0]が“0”書き込みされる。
【0045】
タイミングt11では、CPとREFCPがグランドレベルとなり、“0”データの再書き込みが終わる。
タイミングt12では、WLがグランドレベルとなり、1T1Cメモリーセルの強誘電体容量がBLt[2n+1:0]から切断される。
【0046】
タイミングt13では、REFSETがグランドレベルとなり、リファレンスセルの強誘電体容量FE_t[n:0]への“0”データの書き込みが終わり、REFSTがグランドレベルとなり、リファレンスセルFE_t[n:0]、FE_b[n:0]の第1の端子がそれぞれREFSET_t[n:0]、REFSET_t[n:0]より切断される。
【0047】
タイミングt15では、ビット線BLt[2n+1:0]、BLb[2n+1:0]がグランドレベルにディスチャージされ読み出し動作が完了する。
図3は、図1の構成を適用して1ロウ、iコラム、8I/O構成のメモリーセルアレイを示したものである。iは任意の整数とすることができる。
【0048】
図1に示したリファレンスセルのREFSET_t[n:0]、REFSET_b[n:0]を8I/O単位でREFSET[0]〜REFSET[i]にまとめた実施形態である。つまり、REFSET_t[3:0]とREFSET_b[3:0]をREFSET[0]とし、順次REFSET_t[7:4]とREFSET_b[7:4]をREFSET[1]として駆動する。図4はI/O=8の場合で、あるリファレンスセルのデータを書き込みデータを固定する場合の構成を示す。
【0049】
この構成によって、REFSET_t[n:0]、REFSET_b[n:0]の信号線数を1/16に削減でき、レイアウト面積の大幅な削減効果がある。また、REFSET[i]は、基準電位の微調整に必要な数だけ駆動すればよく、更に面積の削減は可能であることは言うまでもない(図4参照)。
【0050】
また、同一のREFCPに接続されるリファレンスセルの強誘電体容量FE_t[n:0]、FE_b[n:0]に書き込むデータを全て同一のデータとすることができるためノイズ対策ができる。ノイズは、図2におけるタイミングt13の時点で生じる。タイミングt13の時点の同一データが書き込まれた場合のREFCPおよびREFSETの関係を図5に示す。
【0051】
また、異なるデータが混在した場合(この例では、図1においてn=3で、1個の“0”データと7個の“1”データをリファレンスセルに書き込む場合)のREFCPとREFSET_t[3:0]、REFSET_b[3:0]の関係を図6に示す。
【0052】
この図6のタイミングチャートでは、“0”データを書き込むFE_b[3]にタイミングt13〜t13aの期間にΔVnだけ“1”データ書き込みが行われてしまう(セルプレートノイズと称する)。このため、基準電位が所望の電位からずれる。図5では、全て同一データであるため逆書き込みは生じないため、所望の基準電位が得られる。
【0053】
図7は、リファレンスセル書き込み制御線の電位を選択的に設定するための回路構成の一例を示す。
301は、リファレンスセルと1T1C型FeRAMメモリーセル、センスアンプを含んだメモリーセルアレイであり、図1に示したものである。
【0054】
302は不揮発性記憶手段であり2nビットの記憶容量を持つ。303は前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル書き込み制御線REFSET_t[0],REFSET_b[0],REFSET_t[1],REFSET_b[1]のうち少なくとも1つの電位を、他のリファレンスセル書き込み制御線の少なくとも1つとは独立して第1の電位もしくは第2の電位に選択的に設定する電位設定回路としてのリセット制御回路である。SETOUT_t[n:0]とSETOUT_b[n:0]は、不揮発性記憶手段302の出力データで、REFSETは、REFSET_t[n:0],REFSET_b[n:0]を制御する信号である。不揮発性記憶手段302に所望のデータを記憶させることで、REFSET_t[n:0],REFSET_b[n:0]を所望に制御することができるため、リファレンスレベルの調整ができる。
【0055】
なお、不揮発性記憶手段302としては半導体記憶素子の他、レーザーヒューズなどによっても実現できる。
図8は、リファレンスセル書き込み制御線の電位を選択的に設定するための回路構成の他の例を示す。
【0056】
401はリファレンスセルと1T1C型FeRAMメモリーセル、センスアンプを含んだメモリーセルアレイであり図1に示したものである。
402はメモリー制御回路、403はリセット制御回路、404は不揮発性記憶手段としての2nビットのシフトレジスタである。ACCはメモリーセルの読み出しアクセス認識信号であり、アクセスが入るとVDDに遷移し、アクセスが終了するとグランドレベルに遷移する信号である。
【0057】
このACCをクロックとして、シフトレジスタのシフトが行われる。シフトレジスタを所望のデータで初期化しておけば、REFSET_t[n:0]、REFSET_b[n:0]に対して所望の制御が可能で、参照電位の調整ができる。
【0058】
さらに、読み出しアクセスごとにSETOUT_t[n:0]とSETOUT_b[n:0]のデータがシフトするため、参照電位を変えることなくリファレンスセルの書き込みデータが2n回のアクセスで必ず変更されるので、インプリントを抑制できる。
【0059】
上に説明した実施の形態では、リファレンスセルのインプリントの抑制対策として、第1,第2の強誘電体容量の第1の端子を、それぞれ選択的に第1の電位もしくは第2の電位に接続する制御を読み出すサイクルごとに変更するよう構成したが、これは基準電位が温度依存性など動作環境に対して依存性を持つ場合、温度検知回路などの検知回路を搭載し、読み出しサイクル毎に温度など動作環境に依存して基準電位を制御し最適化することもできる。
【0060】
図9は、電源電圧を検出してリファレンスセルの書き込みを行うよう構成した本発明の一実施の形態の回路構成を示す。
501はリファレンスセルと1T1C型FeRAMメモリーセル、センスアンプを含んだメモリーセルアレイであり、図1に示したものである。
【0061】
502はメモリー制御回路、503は電源検出器である。PDETは電源検知信号で、電源電圧が設定値以下でグランドレベルとなり設定値以上でVDDレベルとなる信号である。
【0062】
図10にタイミングチャートを示す。
タイミングt0で電源が設定値以上となったためPDETがVDDに遷移する。タイミングt8では、REFSTがVPPレベルとなり、タイミングt9でREFSET_t[n:0]とREFSET_B[n:0]をVDDレベルとしたリファレンスセルのFE_t[n:0]、FE_b[n:0]に“1”データが書き込まれる(リファレンスセル“1”書き込み)。図10では、REFSET_t[0]のみ、VDDレベルとしたため、FE_t[0]に“1”が書き込まれる。
【0063】
タイミングt10では、REFCPがVDDレベルとなり、1T1C強誘電体メモリーセルの“0”データの再書き込みと、REFSET_t[n:0]とREFSET_b[n:0]をグランドレベルとしたリファレンスセルのFE_t[n:0]、FE_b[n:0]に“0”データが書き込まれる(リファレンスセル“0”書き込み)。この実施例では、REFSET_t[1]とREFSET_b[1:0]をグランドレベルとしているので、FE_t[1]とFE_b[1:0]が“0”書き込みされる。
【0064】
タイミングt11では、REFCPがグランドレベルとなり、“0”データの再書き込みが終わる。
タイミングt13では、REFSETがグランドレベルとなり、リファレンスセルの強誘電体容量FE_t[n:0]への“0”データの書き込みが終わり、REFSTがグランドレベルとなり、リファレンスセルFE_t[n:0]、FE_b[n:0]の第1の端子がそれぞれREFSET_t[n:0]、REFSET_t[n:0]より切断され、リファレンスセルの書き込み動作が完了する。
【0065】
なお、上に説明した実施の形態では、電源投入後にリファレンスセルのみの書き込みを自動的に行うことで基準電位の安定化が可能になるが、リファレンスセルの書き込み動作のみを任意に実施することができる。また、動作環境の変化(温度・電圧変化など)に応じて、基準電位を微調整する必要が生じ場合、リファレンスセルの書き込みデータを、図8に示したリファレンスセル書き込み制御線の電位を選択的に設定するための回路構成の技術を用いて再設定でき、動作環境に応じたリファレンスレベルの微調整が可能になることは言うまでもない。
【0066】
なお、上記の実施の形態では強誘電体容量を用いた基準電位発生方式の関して詳細に述べたが、常誘電体を使用した基準電位発生方式にも適用可能である。更に、オープンビット線方式のメモリーセルアレイの構成について詳細に説明したが、フォールデット型ビット線の構成についても適用可能である。
【0067】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、強誘電体メモリーにおいて、マスク修正なしで基準電位の微調整が可能になり、これによって読み出し動作マージンを向上でき、歩留まりを改善することができる。
【0068】
また、不揮発性記憶手段を備えることで、検査後や組み立て工程後の基準電位の微調整が可能である。
また、リファレンスセルのみの書き込み動作を行うことが可能な構成としたことで、リファレンス電位を安定化できる(リテンション特性改善など)ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における半導体記憶装置の構成図
【図2】本発明の一実施の形態におけるタイミングチャート
【図3】本発明の一実施の形態におけるI/O=8の場合の半導体記憶装置の構成図
【図4】本発明の一実施の形態におけるI/O=8の場合で、あるリファレンスセルのデータを書き込みデータを固定する場合の半導体記憶装置の構成図
【図5】本発明の一実施の形態におけるセルプレートあたり、同一データのみ書き込む場合のタイムチャート
【図6】本発明の一実施の形態におけるセルプレートあたり、異なるデータを書き込む場合のタイムチャート
【図7】同実施の形態におけるリファレンスセル書き込み制御線の電位を設定する回路の一例を示す図
【図8】同実施の形態におけるリファレンスセル書き込み制御線の電位を設定する回路の他の例を示す図
【図9】電源電圧を検出してリファレンスセルの書き込みを行う場合の本発明の一実施形態における半導体記憶装置の構成図
【図10】図9のタイミングチャート
【図11】従来例の半導体記憶装置の構成図
【図12】同従来例のタイミングチャート
【符号の説明】
101〜104 1T1C型強誘電体メモリーセル(第1〜第4の強誘電体メモリーセル)
111〜114 ビット線BLt[2n+1:0]とBLb[2n+1:0]の電位差を増幅するセンスアンプ
121〜124 基準電位をビット線BLb[2n+1:0]に出力するリファレンスセル
BLt[0],BLt[1],BLt[2],BLt[3] ビット線(第1〜第4のビット線)
BLb[0],BLb[1],BLb[2],BLb[3] ビット線(第5〜第8のビット線)
Cb ビット線BLt[0]〜BLt[3],BLb[0]〜BLb[3]の寄生容量
FEt[0],FEb[0],FEt[1],FEb[1] ビット線(第1〜第4のビット線)
BLb[0],BLb[1],BLb[2],BLb[3] 強誘電体容量(第1〜第4のリファレンスセル容量)
FE_b[n] 強誘電体容量
WL 1T1C型メモリーセル選択信号
CP 1T1C型メモリーセルのセルプレート線
REFWL リファレンスワード線
REFCP リファレンスセルの強誘電体容量を駆動するセルプレート線
REFST リファレンスセル書き込み制御線選択信号
REFSET_t[0],REFSET_b[0],REFSET_t[1],REFSET_b[1] 第1〜第4のリファレンスセル書き込み制御線
REFEQ イコライズ制御信号
EQN BLb[2n+1:0]をイコライズするためのイコライズ線
303 リセット制御回路(電位設定回路)
Claims (8)
- 第1,第2,第3および第4の強誘電体メモリーセルがそれぞれ接続される第1,第2,第3および第4のビット線と、
前記第1,第2,第3および第4のビット線とそれぞれ対をなしてセンスアンプ回路に接続される第5,第6,第7および第8のビット線と、
リファレンスワード線が活性化されたときそれぞれ前記第5,第6,第7および第8のビット線に接続される第1,第2,第3および第4のリファレンスセル容量と、
リファレンスセル書き込み制御線選択信号が活性化されたときそれぞれ前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル容量に接続される第1,第2,第3および第4のリファレンスセル書き込み制御線と、
イコライズ制御信号が活性化されたとき前記第5,第6,第7および第8のビット線の電位をイコライズするイコライズ回路と
前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル書き込み制御線のうち少なくとも1つの電位を、他のリファレンスセル書き込み制御線の少なくとも1つとは独立して第1の電位もしくは第2の電位に選択的に設定する電位設定回路とを備えた半導体記憶装置。 - 前記電位設定回路による前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル書き込み制御線の電位設定を、不揮発性記憶手段の記憶データによって行うよう構成した
請求項1記載の半導体記憶装置。 - 前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル容量が強誘電体容量である
請求項1記載の半導体記憶装置。 - 前記電位設定回路による前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル書き込み制御線の電位設定を、読み出すサイクルごと前記不揮発性記憶手段の記憶データによって変更するよう構成した
請求項3記載の半導体記憶装置。 - 前記リファレンスワード線の活性化によって前記第1のリファレンスセル容量の第1の端子、前記第2のリファレンスセル容量の第1の端子、前記第3のリファレンスセル容量の第1の端子および前記第4のリファレンスセル容量の第1の端子がそれぞれ前記第5,第6,第7および第8のビット線に接続され、
前記書き込み制御信号の活性化によって前記第1のリファレンスセル容量の前記第1の端子、前記第2のリファレンスセル容量の前記第1の端子、前記第3のリファレンスセル容量の前記第1の端子、前記第4のリファレンスセル容量の前記第1の端子がそれぞれ前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル書き込み制御線に接続されるよう構成した
請求項1記載の半導体記憶装置。 - 前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル容量が強誘電体容量である
請求項5記載の半導体記憶装置。 - 前記第1,第2,第3および第4の強誘電体メモリーセルを含むメモリーセルアレイが選択されていないときに、前記第1のリファレンスセル容量の前記第1の端子、前記第2のリファレンスセル容量の前記第1の端子、前記第3のリファレンスセル容量の前記第1の端子、前記第4のリファレンスセル容量の前記第1の端子をそれぞれ前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル書き込み制御線に接続し、前記第1のリファレンスセル容量の第2の端子、前記第2のリファレンスセル容量の第2の端子、前記第3のリファレンスセル容量の第2の端子および前記第4のリファレンスセル容量の第2の端子を制御して前記第1、第2、第3および第4のリファレンスセル容量にデータを書き込むことができるよう構成した
請求項6記載の半導体記憶装置。 - 電源検知回路を備え、電源投入後に前記第1,第2,第3および第4のリファレンスセル容量にデータを再書き込みするリファレンスセル再書き込み動作を自動的に実行するよう構成した
請求項7記載の半導体記憶装置。
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