JP2005259223A - Memory - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メモリに関し、特に、データを保持する記憶手段を含むメモリに関する。 The present invention relates to a memory, and more particularly to a memory including storage means for holding data.
従来、データを保持する記憶手段を含むメモリの一例として、強誘電体キャパシタからなる記憶手段を含む強誘電体メモリが知られている。図19は、従来の一例による強誘電体メモリのメモリセルの構成を示した等価回路図である。この図19には、FET型の強誘電体メモリの一例である1T型(1トランジスタ型)の強誘電体メモリのメモリセルが示されている。図19を参照して、この従来の一例によるメモリセル101は、1つの電界効果型トランジスタ(FET)102のゲートに、1つの強誘電体キャパシタ103を接続した構成を有する。また、この従来の一例による強誘電体メモリでは、強誘電体キャパシタ103に電圧を印加することにより発生する分極方向によってデータ「1」またはデータ「0」の記録を行う。そして、この強誘電体メモリでは、強誘電体キャパシタ103の分極方向によって、電界効果型トランジスタ102のゲートに誘起される電荷量が異なるので、強誘電体キャパシタ103の分極方向によって、電界効果型トランジスタ102に流れる電流に差が生じる。この電流の差を読み出し動作において判別することによりデータ「1」または「0」の判別が行われる。
Conventionally, as an example of a memory including storage means for holding data, a ferroelectric memory including storage means including a ferroelectric capacitor is known. FIG. 19 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of a memory cell of a ferroelectric memory according to a conventional example. FIG. 19 shows a memory cell of a 1T type (one transistor type) ferroelectric memory which is an example of an FET type ferroelectric memory. Referring to FIG. 19, a
図19に示した従来の一例による強誘電体メモリでは、端子104に正の電圧(正方向の電圧)を印加することにより強誘電体キャパシタ103を正の方向に分極させてデータを書き込んだ後、その書き込んだデータを保持する際に、端子104の電位を0Vにする。この際には、強誘電体キャパシタ103に、保持するデータの分極方向と逆方向の電界が加わるので、強誘電体キャパシタ103の分極量が減少するという不都合がある。
In the conventional ferroelectric memory shown in FIG. 19, after a positive voltage (positive voltage) is applied to the
そこで、上記した従来の1T型の強誘電体メモリの不都合な点を解消することが可能な1T2C型の強誘電体メモリが従来提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 Therefore, a 1T2C type ferroelectric memory that can eliminate the disadvantages of the above-described conventional 1T type ferroelectric memory has been conventionally proposed (for example, see Patent Document 1).
図20は、従来の1T2C型の強誘電体メモリのメモリセルの構成を示した等価回路図である。図20を参照して、従来の提案された1T2C型の強誘電体メモリのメモリセル111は、単一の電界効果型トランジスタ112のゲートに、2つの強誘電体キャパシタ113aおよび113bが接続されている。この図20に示した従来の1T2C型の強誘電体メモリでは、書き込み動作において強誘電体キャパシタ113aの電荷と、強誘電体キャパシタ113aと逆の極性を有する強誘電体キャパシタ113bの電荷とが相殺されることによって電界効果型トランジスタ112のゲートには電荷が誘起されない。これにより、データを保持する際に強誘電体キャパシタ113aおよび113bの各々に接続される端子114aおよび114bの電位を0Vにする場合に、強誘電体キャパシタ113aおよび113bの各々の分極状態を打ち消す方向の電界が強誘電体キャパシタ113aおよび113bにそれぞれ印加されるのが抑制される。これにより、データを保持する際に強誘電体キャパシタ113aおよび113bの分極量が減少するのが抑制される。
FIG. 20 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of a memory cell of a conventional 1T2C type ferroelectric memory. Referring to FIG. 20, a conventional proposed
図21は、従来の1T2C型のメモリセルの書き込み動作時の分極状態を説明するための模式図である。図22は、従来の1T2C型のメモリセルの読み出し動作時の分極状態を説明するための模式図である。図23は、従来提案されたメモリセルの読み出し動作を説明するための電圧波形図である。次に、図21〜図23を参照して、1T2C型の強誘電体メモリの動作について説明する。 FIG. 21 is a schematic diagram for explaining a polarization state during a write operation of a conventional 1T2C type memory cell. FIG. 22 is a schematic diagram for explaining a polarization state during a read operation of a conventional 1T2C type memory cell. FIG. 23 is a voltage waveform diagram for explaining a read operation of a conventionally proposed memory cell. Next, the operation of the 1T2C type ferroelectric memory will be described with reference to FIGS.
メモリセル111にデータ「0」を書き込む場合には、図21に示すように、強誘電体キャパシタ113aに接続される端子114aに書き込み電圧Vw(>0V)を印加するとともに、強誘電体キャパシタ113bに接続される端子114bに0Vの電圧を印加する。これにより、強誘電体キャパシタ113aおよび113bは、それぞれ、図21中のA方向およびB方向に等しい分極量だけ分極する。一方、メモリセル111にデータ「1」を書き込む場合には、図21に示すように、強誘電体キャパシタ113aに接続される端子114aに0Vの電圧を印加するとともに、強誘電体キャパシタ113bに接続される端子114bに書き込み電圧Vwを印加する。これにより、強誘電体キャパシタ113aおよび113bは、それぞれ、図21中のC方向およびD方向に等しい分極量だけ分極する。
When data “0” is written in the
なお、書き込み動作の際に、データを書き込むメモリセル111以外のメモリセル111において強誘電体キャパシタ113aおよび113bの分極量が減少するディスターブが発生する。すなわち、書き込み動作時に、データを書き込むメモリセル111以外のメモリセル111の強誘電体キャパシタ113aおよび113bに、元々保持していたデータの分極方向と逆方向の電界が印加された場合には、その強誘電体キャパシタ113aおよび113bの分極量が減少する。これにより、書き込み動作の際にデータを書き込むメモリセル111以外のメモリセル111においてディスターブが発生する。
During the write operation, a disturbance occurs in which the polarization amounts of the
次に、メモリセル111のデータを読み出す際には、図22に示すように、電界効果型トランジスタ112のソース/ドレインに所定の電圧を印加した後、端子114aに読み出し電圧Vr(>0V)を印加するとともに、端子114bをフローティング状態にする。これにより、強誘電体キャパシタ113aおよび113bに保持されたデータに対応する量の正電荷が電界効果型トランジスタ112のゲートに誘起される。強誘電体キャパシタ113aおよび113bにデータ「1」が保持されている場合には、図22に示すように、データ「0」が保持されている場合に比べて、より多くの正電荷が電界効果型トランジスタ112のゲートに誘起されるので、電界効果型トランジスタ112はより強いオン状態になる。このため、データ「1」の場合には、データ「0」の場合に比べて、電界効果型トランジスタ112に流れるドレイン電流が大きくなる。
Next, when reading data from the
また、書き込み動作時のディスターブ量によって、読み出し動作時に読み出されるデータ信号の電流が変化する。すなわち、図21中のデータ「0」の状態において、ディスターブに起因して、強誘電体キャパシタ113aの電界効果型トランジスタ112側の電荷量が−2に減少するとともに、強誘電体キャパシタ113bの電界効果型トランジスタ112側の電荷量が+2に減少した場合には、読み出し動作(図22のデータ「0」参照)の際に、強誘電体キャパシタ113aの電界効果型トランジスタ112側には−5の負電荷が生じるとともに、強誘電体キャパシタ113bの電界効果型トランジスタ112側には+2の正電荷が生じる。なお、強誘電体キャパシタ113aの電界効果型トランジスタ112側には、書き込み動作時のディスターブ量にかかわらず、読み出し電圧Vrに応じた量の電荷が生じる。この場合には、電界効果型トランジスタ112のゲートには、ディスターブによる影響のない場合(図22のデータ「0」参照)の電荷(+2の正電荷)よりも多い+3の正電荷が誘起される。これにより、データ「0」を保持している場合には、書き込み動作時のディスターブ量が多い方が、ディスターブ量が少ない場合に比べて、電界効果型トランジスタ112がより強いオン状態になるので、電界効果型トランジスタ112を流れるドレイン電流が大きくなる。このため、データ「0」に対応するデータ信号では、図23に示すように、ディスターブ量が多い場合の方が、ディスターブ量が少ない場合に比べて、データの判定タイミングにおける電圧が大きくなる。
Further, the current of the data signal read during the read operation varies depending on the amount of disturbance during the write operation. That is, in the state of data “0” in FIG. 21, due to the disturbance, the amount of charge on the
一方、図21中のデータ「1」の状態において、ディスターブに起因して、強誘電体キャパシタ113aの電界効果型トランジスタ112側の電荷量が+2に減少するとともに、強誘電体キャパシタ113bの電界効果型トランジスタ112側の電荷量が−2に減少した場合には、読み出し動作(図22のデータ「1」参照)の際に、強誘電体キャパシタ113aの電界効果型トランジスタ112側には−5の負電荷が生じるとともに、強誘電体キャパシタ113bの電界効果型トランジスタ112側には−2の負電荷が生じる。なお、強誘電体キャパシタ113aの電界効果型トランジスタ2側には、書き込み動作時のディスターブ量にかかわらず、読み出し電圧Vrに応じた量の電荷が生じる。この場合には、電界効果型トランジスタ112のゲートには、ディスターブによる影響のない場合(図22のデータ「1」参照)の電荷(+8の正電荷)よりも少ない+7の正電荷が誘起される。これにより、データ「1」の場合には、書き込み動作時のディスターブ量が多い方が、ディスターブ量が少ない場合に比べて、電界効果型トランジスタ112のオン状態が弱くなるので、電界効果型トランジスタ112に流れるドレイン電流が小さくなる。このため、データ「1」に対応するデータ信号では、図23に示すように、書き込み動作時のディスターブ量が多い場合の方が、ディスターブ量が少ない場合に比べて、データの判定タイミングにおける電圧が小さくなる。
しかしながら、図20に示した1T2C型の強誘電体メモリでは、図23に示すように、データの判定タイミングにおいてデータ「0」のデータ信号の電圧と、データ「1」のデータ信号の電圧との大小関係が、強誘電体キャパシタ113aおよび113bに生じるディスターブ量が少ない場合と多い場合とによって逆転する場合がある。この場合には、データの誤判別が生じるという問題点がある。
However, in the 1T2C type ferroelectric memory shown in FIG. 20, as shown in FIG. 23, the voltage of the data signal of data “0” and the voltage of the data signal of data “1” are determined at the data determination timing. The magnitude relationship may be reversed depending on whether the amount of disturbance generated in the
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、記憶手段に生じるディスターブ量が変化する場合にも、データの誤判別が発生するのを抑制することが可能なメモリを提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to prevent erroneous determination of data even when the amount of disturbance generated in the storage means changes. It is to provide a memory that can be suppressed.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるメモリは、第1データおよび第2データのいずれか一方のデータを保持する記憶手段を含むメモリセルと、メモリセルから読み出されるデータ信号の変化率に基づいて、第1データまたは第2データの判別を行う第1データ判別回路とを備えている。 In order to achieve the above object, a memory according to one aspect of the present invention includes a memory cell including storage means for holding one of first data and second data, and a data signal read from the memory cell. A first data discriminating circuit for discriminating between the first data and the second data based on the rate of change;
この一の局面によるメモリでは、上記のように、読み出し動作においてメモリセルから読み出されるデータ信号の変化率に基づいて、第1データ判別回路により第1データまたは第2データの判別を行うことによって、記憶手段に生じるディスターブ量が変化する場合にも、メモリセルから読み出されるデータ信号の変化率(立ち上がりの傾き)は、メモリセルから読み出される信号の絶対値に比べて変化しにくいので、記憶手段に生じるディスターブ量が変化する場合にも、データの誤判別が発生するのを抑制することができる。 In the memory according to this aspect, as described above, by determining the first data or the second data by the first data determination circuit based on the rate of change of the data signal read from the memory cell in the read operation, Even when the disturb amount generated in the memory means changes, the rate of change (rising slope) of the data signal read from the memory cell is less likely to change than the absolute value of the signal read from the memory cell. Even when the amount of disturbance that occurs changes, it is possible to suppress erroneous data discrimination.
上記一の局面によるメモリにおいて、好ましくは、メモリセルと第1データ判別回路との間に接続され、メモリセルから読み出されるデータ信号の微分信号を出力する微分回路をさらに備え、第1データ判別回路は、微分信号に基づいて、第1データまたは第2データの判別を行う。このように構成すれば、メモリセルから読み出されるデータ信号の微分信号は、メモリセルから読み出されるデータ信号の変化率に相当するので、読み出し動作において、容易に、メモリセルから読み出されるデータ信号の変化率に基づいて、第1データまたは第2データの判別を行うことができる。 The memory according to the first aspect preferably further includes a differentiating circuit that is connected between the memory cell and the first data discriminating circuit and outputs a differential signal of the data signal read from the memory cell, and the first data discriminating circuit. Determines the first data or the second data based on the differential signal. With this configuration, the differential signal of the data signal read from the memory cell corresponds to the rate of change of the data signal read from the memory cell, so that the change in the data signal read from the memory cell can be easily performed in the read operation. Based on the rate, the first data or the second data can be determined.
上記一の局面によるメモリにおいて、好ましくは、記憶手段は、第1データおよび第2データのいずれか一方のデータを保持するキャパシタを含み、メモリセルは、キャパシタが接続されるゲートと、一対のソース/ドレインとを有するとともに、キャパシタの保持するデータに対応するデータ信号を出力するトランジスタを含み、トランジスタのソース/ドレインの一方は、第1データ判別回路に接続されている。このように構成すれば、キャパシタと、トランジスタとによって構成されるFET型のメモリセルを備えたメモリにおいて、キャパシタに生じるディスターブ量が変化する場合にも、データの誤判別が発生するのを抑制することができる。 In the memory according to the above aspect, the storage unit preferably includes a capacitor that holds one of the first data and the second data, and the memory cell includes a gate to which the capacitor is connected and a pair of sources And a transistor for outputting a data signal corresponding to data held by the capacitor, and one of the source / drain of the transistor is connected to the first data discrimination circuit. With this configuration, in a memory including an FET-type memory cell including a capacitor and a transistor, it is possible to prevent erroneous data discrimination even when the amount of disturbance generated in the capacitor changes. be able to.
この場合において、好ましくは、キャパシタは、書き込み動作において所定の方向に分極する第1キャパシタと、書き込み動作において所定の方向と逆方向に分極する第2キャパシタとを含み、第1キャパシタおよび第2キャパシタは、トランジスタのゲートに接続されている。このように構成すれば、書き込み動作において第1キャパシタの電荷と、第1キャパシタと逆の極性を有する第2キャパシタの電荷とが相殺されることによってトランジスタのゲートには電荷が生じない。これにより、データを保持する際に第1キャパシタおよび第2キャパシタの各々のトランジスタのゲートに接続される側と反対側の電極の電位を0Vにする場合に、第1キャパシタおよび第2キャパシタの各々の分極状態を打ち消す方向の電界が第1キャパシタおよび第2キャパシタにそれぞれ印加されるのを抑制することができる。これにより、データを保持する際に第1キャパシタおよび第2キャパシタの分極量が減少するのを抑制することができる。 In this case, the capacitor preferably includes a first capacitor that is polarized in a predetermined direction in the write operation, and a second capacitor that is polarized in a direction opposite to the predetermined direction in the write operation, and the first capacitor and the second capacitor Is connected to the gate of the transistor. According to this configuration, the charge of the first capacitor and the charge of the second capacitor having the opposite polarity to the first capacitor are canceled in the write operation, so that no charge is generated at the gate of the transistor. Accordingly, when the potential of the electrode on the opposite side to the side connected to the gate of each transistor of the first capacitor and the second capacitor is set to 0 V when data is held, each of the first capacitor and the second capacitor It is possible to suppress application of an electric field in a direction that cancels the polarization state of the first capacitor and the second capacitor, respectively. Thereby, it is possible to suppress a decrease in the polarization amounts of the first capacitor and the second capacitor when data is held.
この場合において、さらに好ましくは、第1データ判別回路は、第1データおよび第2データのいずれか一方の出力信号が実質的に立ち上がった後で、かつ、第1データおよび第2データの他方の出力信号が立ち上がる途中のタイミングで、第1データまたは第2データの判別を行う。このように構成すれば、実質的に立ち上がった後の出力信号の変化率(立ち上がり後の傾き)は、立ち上がる途中の出力信号の変化率(立ち上がり途中の傾き)に比べて、小さくなるので、その出力信号の変化率に基づいて、容易に、第1データまたは第2データの判別を行うことができる。 In this case, more preferably, the first data discriminating circuit is configured so that the output signal of one of the first data and the second data substantially rises and the other of the first data and the second data. The first data or the second data is discriminated at the timing when the output signal rises. With this configuration, the rate of change of the output signal after rising (the slope after rising) becomes smaller than the rate of change of the output signal during rising (the slope during rising). Based on the change rate of the output signal, the first data or the second data can be easily determined.
上記一の局面によるメモリにおいて、好ましくは、微分回路と第1データ判別回路との間に接続され、微分信号の積分信号を出力する積分回路をさらに備え、第1データ判別回路は、積分信号に基づいて第1データまたは第2データの判別を行う。このように構成すれば、第1データに対応する微分信号の積分信号の大きさと第2データに対応する微分信号の積分信号の大きさとの差は第1データに対応する微分信号の大きさと第2データに対応する微分信号の大きさとの差に比べて大きくなる場合が多いので、容易に、第1データまたは第2データの判別を行うことができる。 In the memory according to the above aspect, it is preferable that the memory further includes an integration circuit that is connected between the differentiation circuit and the first data determination circuit, and that outputs an integration signal of the differentiation signal. Based on this, the first data or the second data is discriminated. With this configuration, the difference between the magnitude of the integrated signal of the differential signal corresponding to the first data and the magnitude of the integrated signal of the differential signal corresponding to the second data is equal to the magnitude of the differential signal corresponding to the first data. Since it is often larger than the difference from the magnitude of the differential signal corresponding to the two data, the first data or the second data can be easily determined.
上記一の局面によるメモリにおいて、好ましくは、メモリセルから読み出されるデータ信号の変化量に基づいて、第1データまたは第2データの判別を行う第2データ判別回路をさらに備えている。このように構成すれば、第1データ判別回路によりメモリセルから読み出されるデータ信号の変化率に基づいてデータの判別を行いながら、第2データ判別回路によりメモリセルから読み出されるデータ信号の変化量に基づいてデータの判別を行うことができる。これにより、データの判別をより確実に行うことができる。 The memory according to the above aspect preferably further includes a second data discriminating circuit that discriminates the first data or the second data based on the change amount of the data signal read from the memory cell. According to this configuration, the amount of change in the data signal read from the memory cell by the second data determination circuit is determined while determining the data based on the rate of change of the data signal read from the memory cell by the first data determination circuit. Based on this, data can be determined. As a result, the data can be determined more reliably.
上記一の局面によるメモリにおいて、記憶手段は、強誘電体膜を有する強誘電体キャパシタを含む。このように構成すれば、強誘電体膜を含む強誘電体キャパシタからなる記憶手段を備えたメモリにおいて、強誘電体キャパシタに生じるディスターブ量が変化する場合にも、データの誤判別が発生するのを抑制することができる。 In the memory according to the aforementioned aspect, the storage means includes a ferroelectric capacitor having a ferroelectric film. With this configuration, in a memory including a storage unit composed of a ferroelectric capacitor including a ferroelectric film, erroneous data discrimination occurs even when the amount of disturbance generated in the ferroelectric capacitor changes. Can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による強誘電体メモリのメモリセルの構成を示した等価回路図である。図2は、図1に示した第1実施形態によるメモリセルを用いた強誘電体メモリの構成を示した等価回路図である。図3は、図2に示した第1実施形態による強誘電体メモリの微分回路の構成を示した等価回路図である。図4は、図2に示した第1実施形態による強誘電体メモリのセンスアンプの構成を示した等価回路図である。まず、図1〜図4を参照して、本発明の第1実施形態による強誘電体メモリの構成について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of a memory cell of a ferroelectric memory according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of a ferroelectric memory using the memory cell according to the first embodiment shown in FIG. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing the configuration of the differentiation circuit of the ferroelectric memory according to the first embodiment shown in FIG. FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing the configuration of the sense amplifier of the ferroelectric memory according to the first embodiment shown in FIG. First, the configuration of the ferroelectric memory according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第1実施形態による強誘電体メモリのメモリセル1は、図1に示すように、nチャネルMOSトランジスタからなる1つの電界効果型トランジスタ(FET)2のゲートに、2つの強誘電体キャパシタ3aおよび3bが接続された1T2C型の構成を有している。なお、この電界効果型トランジスタ2は、本発明の「トランジスタ」の一例であり、強誘電体キャパシタ3aおよび3bは、本発明の「記憶手段」および「キャパシタ」の一例である。また、2つの強誘電体キャパシタ3aおよび3bは、強誘電体膜からなるとともに、所定の電圧を印加したときに生じる分極量が等しくなるように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
また、第1実施形態による強誘電体メモリでは、図2に示すように、上記の構成を有するメモリセル1が複数配置されることによってメモリセルアレイ4が構成されている。なお、図2では、図面の簡略化のため、2×2のメモリセル1を配置したメモリセルアレイ4を示している。また、メモリセルアレイ4において、強誘電体キャパシタ3aの一方の電極は、電極線5aに接続されている。また、強誘電体キャパシタ3bの他方の電極は、電極線5bに接続されている。また、電界効果型トランジスタ2のソース/ドレインの一方は、電圧供給線6に接続されるとともに、他方は、信号出力線7に接続されている。また、電界効果型トランジスタ2が形成される基板に電圧を印加するための制御線8が設けられている。また、信号出力線7には、一方端が接地された抵抗9が接続されている。この抵抗9は、電界効果型トランジスタ2を介して読み出されるデータ信号に対応する電流を電圧に変換する機能を有する。
In the ferroelectric memory according to the first embodiment, as shown in FIG. 2, a memory cell array 4 is configured by arranging a plurality of
ここで、第1実施形態では、信号出力線7に、微分回路10が接続されている。この微分回路10は、メモリセル1から出力されたデータ信号が入力されるとともに、その入力されたデータ信号の微分信号を出力するように構成されている。また、微分回路10は、図3に示すように、キャパシタ10aと抵抗10bとによって構成されている。このキャパシタ10aの一方の電極は、微分回路10の入力端子10cに接続されるとともに、他方の電極は、微分回路10の出力端子10dに接続されている。また、抵抗10bの一方端は、キャパシタ10aの出力端子10d側に接続されるとともに、他方端は接地されている。
Here, in the first embodiment, the
また、微分回路10の出力端子10dには、図2および図4に示すように、センスアンプ11が接続されている。なお、このセンスアンプ11は、本発明の「第1データ判別回路」の一例である。また、センスアンプ11は、電圧センスアンプであり、微分回路10から出力された微分信号に対応する電圧と、リファレンス回路(図示せず)から供給されるリファレンス信号の電圧(参照電圧)とを比較して増幅することによりメモリセル1から読み出されたデータがデータ「1」またはデータ「0」のどちらであるかを判別する機能を有する。
Further, a
また、センスアンプ11は、図4に示すように、クロスカップル型の構成を有している。具体的には、センスアンプ11は、2つのnチャネルトランジスタ11aおよび11bと、2つのpチャネルトランジスタ11cおよび11dとによって構成されている。また、nチャネルトランジスタ11aおよびpチャネルトランジスタ11cからなるCMOSインバータと、nチャネルトランジスタ11bおよびpチャネルトランジスタ11dからなるCMOSインバータとの入出力が互いにクロスカップル接続されている。また、ノードND1には、微分回路9から出力された微分信号が入力されるデータ線11eが接続されている。また、ノードND2には、リファレンス回路(図示せず)からリファレンス信号が入力されるリファレンス信号線11fが接続されている。
The
また、ノードND3には、スタート信号SNLが入力されており、ノードND4には、スタート信号SPLが入力される。なお、このスタート信号SNLおよびSPLは、微分信号と同期し、かつ、微分信号よりもタイミングが若干遅延した信号である。また、スタート信号SPLとしては、微分信号の電圧よりも大きな正電圧VDDが供給される一方、スタート信号SNLとしては、スタート信号SPLの極性を反転した負電圧−VDDが供給される。また、センスアンプ11は、微分信号の電圧がリファレンス信号の電圧よりも大きい場合には、外部へHレベル(VDD)の信号を出力する一方、微分信号の電圧がリファレンス信号の電圧よりも小さい場合には、外部へLレベル(−VDD)の信号を出力するように構成されている。そして、センスアンプ11からの出力信号がHレベルの場合には、メモリセルから読み出されたデータは、データ「1」と判定されるとともに、Lレベルの場合には、メモリセルから読み出されたデータは、データ「0」と判定される。
The start signal SNL is input to the node ND3, and the start signal SPL is input to the node ND4. The start signals SNL and SPL are signals that are synchronized with the differential signal and that are slightly delayed in timing from the differential signal. Further, as the start signal SPL, a positive voltage VDD larger than the voltage of the differential signal is supplied, while as the start signal SNL, a negative voltage −VDD obtained by inverting the polarity of the start signal SPL is supplied. Further, when the differential signal voltage is larger than the reference signal voltage, the
図5は、本発明の第1実施形態によるメモリセルの書き込み動作時の分極状態を説明するための模式図である。図6は、本発明の第1実施形態によるメモリセルの読み出し動作時の分極状態を説明するための模式図である。図7は、本発明の第1実施形態によるメモリセルの読み出し動作を説明するための電圧波形図である。図8および図9は、図7に示したデータ信号に対応する電圧波形図である。次に、図2〜図9を参照して、第1実施形態による強誘電体メモリの書き込み動作および読み出し動作について説明する。 FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the polarization state during the write operation of the memory cell according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a polarization state during a read operation of the memory cell according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a voltage waveform diagram for explaining a read operation of the memory cell according to the first embodiment of the present invention. 8 and 9 are voltage waveform diagrams corresponding to the data signal shown in FIG. Next, a write operation and a read operation of the ferroelectric memory according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
(書き込み動作)
メモリセル1にデータ「0」を書き込む場合には、図2に示すように、電極線5aに書き込み電圧Vw(>0V)を印加するとともに、電極線5bに0Vの電圧を印加する。また、制御線8は、0Vの電位に保持する。これにより、強誘電体キャパシタ3aは、図5中のA方向に分極するとともに、強誘電体キャパシタ3bは、図5中のB方向に分極する。この状態を、第1実施形態では、データ「0」が書き込まれた状態と規定する。この際、強誘電体キャパシタ3aおよび3bの分極量は等しくなる。これにより、強誘電体キャパシタ3aおよび3bの各々による電荷が相殺されることによって、強誘電体キャパシタ3aおよび3bに接続される電界効果型トランジスタ2のゲートには電荷が誘起されない。そして、この後、電極線5aおよび5b(図2参照)の電位を、共に、0Vにする。これにより、強誘電体キャパシタ3aおよび3bに書き込まれたデータ「0」が保持される。この際、電界効果型トランジスタ2のゲートには電荷が誘起されていないので、強誘電体キャパシタ3aおよび3bの分極方向と逆方向の電界が強誘電体キャパシタ3aおよび3bに印加されない。これにより、強誘電体キャパシタ3aおよび3bの分極量が減少するのが抑制される。
(Write operation)
When data “0” is written in the
一方、メモリセル1にデータ「1」を書き込む場合には、電極線5aに0Vの電圧を印加するとともに、電極線5bに書き込み電圧Vwを印加する。これにより、強誘電体キャパシタ3aは、図5中のC方向に分極するとともに、強誘電体キャパシタ3bは、図5中のD方向に分極する。この状態を、第1実施形態では、データ「1」が書き込まれた状態と規定する。また、この際、強誘電体キャパシタ3aおよび3bの分極量は等しくなる。これにより、強誘電体キャパシタ3aおよび3bの各々による電荷が相殺されることによって、強誘電体キャパシタ3aおよび3bに接続される電界効果型トランジスタ2のゲートには電荷が誘起されない。そして、この後、電極線5aおよび5b(図2参照)の電位を、共に、0Vにする。これにより、強誘電体キャパシタ3aおよび3bに書き込まれたデータ「1」が保持される。この際、電界効果型トランジスタ2のゲートには電荷が誘起されていないので、強誘電体キャパシタ3aおよび3bの分極方向と逆方向の電界が強誘電体キャパシタ3aおよび3bに印加されない。これにより、強誘電体キャパシタ3aおよび3bの分極量が減少するのが抑制される。
On the other hand, when data “1” is written in the
なお、上記のように強誘電体キャパシタ3aおよび3bにデータを書き込む際に、そのデータを書き込むメモリセル1以外のメモリセル1において強誘電体キャパシタ3aおよび3bの分極量が減少するディスターブが発生する。たとえば、所定のメモリセル1にデータ「0」を書き込む際には、そのメモリセル1が繋がる電極線5a上の他のメモリセル1にも書き込み電圧Vwが印加される。この際、その他のメモリセル1の強誘電体キャパシタ3aおよび3bに元々データ「1」が保持されていた場合には、その強誘電体キャパシタ3aおよび3bの分極方向と逆方向の電界が印加されるので、データ「1」を保持している強誘電体キャパシタ3aおよび3bの分極量が減少する。このように、書き込み動作の際にデータを書き込むメモリセル1以外のメモリセル1において、元々保持しているデータの分極方向と逆方向の電圧が印加されることによってディスターブが発生する。
As described above, when data is written to the
(読み出し動作)
メモリセル1に保持されているデータを読み出す際には、図2に示すように、電圧供給線6に所定の電圧を印加した後、電極線5aに読み出し電圧Vr(>0V)を印加するとともに、電極線5bをフローティング状態にする。また、制御線8は、0Vの電位に保持する。これにより、強誘電体キャパシタ3aに図6中のA方向の電界が印加されることによって、所定量の正電荷が電界効果型トランジスタ2のゲートに誘起される。この際、強誘電体キャパシタ3aおよび3bにデータ「0」が保持されている場合(図5中のデータ「0」参照)と、データ「1」が保持されている場合(図5中のデータ「1」参照)とで、電界効果型トランジスタ2のゲートに誘起される電荷量が異なる。
(Read operation)
When data stored in the
すなわち、図6に示すように、データ「1」が保持されている場合には、データ「0」が保持されている場合に比べて、より多くの正電荷が電界効果型トランジスタ2のゲートに誘起される。たとえば、データ「0」が保持されている状態(図5参照)で強誘電体キャパシタ3aの電界効果型トランジスタ2側に−3の負電荷が存在するとともに、強誘電体キャパシタ3bの電界効果型トランジスタ2側に+3の正電荷が存在する場合には、図6に示すように、読み出し電圧Vrが印加されることにより強誘電体キャパシタ3aの電界効果型トランジスタ2側に生じる−5の負電荷と、強誘電体キャパシタ3bの電界効果型トランジスタ2側の+3の正電荷とが相殺される。これにより、電界効果型トランジスタ2のゲートには、+2の正電荷が誘起される。一方、データ「1」が保持されている状態(図5参照)で強誘電体キャパシタ3aの電界効果型トランジスタ2側に+3の正電荷が存在するとともに、強誘電体キャパシタ3bの電界効果型トランジスタ2側に−3の負電荷が存在する場合には、図6に示すように、読み出し電圧Vrが印加されることにより強誘電体キャパシタ3aの電界効果型トランジスタ2側に生じる−5の負電荷と、強誘電体キャパシタ3bの電界効果型トランジスタ2側の−3の負電荷が合わされる。これにより、電界効果型トランジスタ2のゲートには、+8の正電荷が誘起される。したがって、強誘電体キャパシタ3aおよび3bにデータ「1」が保持されている場合には、データ「0」が保持されている場合に比べて、電界効果型トランジスタ2がより強いオン状態になる。このため、データ「1」の場合には、データ「0」の場合に比べて、電界効果型トランジスタ2に流れるドレイン電流が大きくなる。このため、データ「1」の場合には、データ「0」の場合に比べて、信号出力線7に流れる電流が大きくなる。
That is, as shown in FIG. 6, when data “1” is held, more positive charges are applied to the gate of the
なお、書き込み動作時のディスターブによって、読み出し動作時に信号出力線7に流れる電流が変化する。すなわち、データ「0」を保持している場合(図5中のデータ「0」参照)において、ディスターブに起因して、強誘電体キャパシタ3aの電界効果型トランジスタ2側の電荷量が−2に減少するとともに、強誘電体キャパシタ3bの電界効果型トランジスタ2側の電荷量が+2に減少した場合には、読み出し動作(図6のデータ「0」参照)の際に、読み出し電圧Vrが印加されることにより強誘電体キャパシタ3aの電界効果型トランジスタ2側には−5の負電荷が生じるとともに、強誘電体キャパシタ3bの電界効果型トランジスタ2側には+2の正電荷が生じる。なお、強誘電体キャパシタ3aの電界効果型トランジスタ2側には、書き込み動作時のディスターブ量にかかわらず、読み出し電圧Vrに応じた量の電荷が生じる。この場合には、電界効果型トランジスタ2のゲートには、ディスターブによる影響のない場合(図6のデータ「0」参照)の電荷(+2の正電荷)よりも多い+3の正電荷が誘起される。これにより、データ「0」の場合には、書き込み動作時のディスターブ量が多い方が、ディスターブ量が少ない場合に比べて、電界効果型トランジスタ2がより強いオン状態になるので、電界効果型トランジスタ2を流れるドレイン電流が大きくなる。
The current flowing through the
一方、データ「1」を保持している場合(図5中のデータ「1」参照)において、ディスターブに起因して、強誘電体キャパシタ3aの電界効果型トランジスタ2側の電荷量が+2に減少するとともに、強誘電体キャパシタ3bの電界効果型トランジスタ2側の電荷量が−2に減少した場合には、読み出し動作(図6のデータ「1」参照)の際に、強誘電体キャパシタ3aの電界効果型トランジスタ2側には−5の負電荷が生じるとともに、強誘電体キャパシタ3bの電界効果型トランジスタ2側には−2の負電荷が生じる。なお、強誘電体キャパシタ3aの電界効果型トランジスタ2側には、書き込み動作時のディスターブ量にかかわらず、読み出し電圧Vrに応じた量の電荷が生じる。この場合には、電界効果型トランジスタ2のゲートには、ディスターブによる影響のない場合(図6のデータ「1」参照)の電荷(+8の正電荷)よりも少ない+7の正電荷が誘起される。これにより、データ「1」の場合には、書き込み動作時のディスターブ量が多い方が、ディスターブ量が少ない場合に比べて、電界効果型トランジスタ2のオン状態が弱くなるので、電界効果型トランジスタ2を流れるドレイン電流が小さくなる。
On the other hand, when data “1” is held (see data “1” in FIG. 5), the charge amount on the
そして、信号出力線7に流れるデータ信号に対応する電流は、抵抗9(図2参照)により電圧に変換される。このように電圧に変換されたデータ信号は、図7〜図9のような電圧波形を示す。すなわち、データ「0」に対応するデータ信号の電圧波形は、読み出し電圧Vrを印加した直後に急激に立ち上がるとともに、それ以降の変化はほとんどない。一方、データ「1」に対応するデータ信号の電圧波形は、データ「0」の場合に比べて緩やかに立ち上がるとともに、読み出し電圧Vrの印加が終了する付近まで継続して増加する形状を示す。なお、上記したデータ「0」および「1」の場合のデータ信号の電圧波形は、書き込み動作時のディスターブ量が少ない場合と多い場合とで同様の傾向を示す。
The current corresponding to the data signal flowing through the
また、データ「0」の場合には、書き込み動作時のディスターブ量が多くなるにつれて、読み出し動作時のデータ信号に対応する電流が大きくなるので、ディスターブ量が多い場合にデータ信号が到達する電圧は、ディスターブ量が少ない場合にデータ信号が到達する電圧に比べて大きくなる。また、データ「1」の場合には、書き込み動作時のディスターブ量が多くなるにつれて、読み出し動作時のデータ信号に対応する電流が小さくなるので、ディスターブ量が多い場合にデータ信号が到達する電圧は、ディスターブ量が少ない場合にデータ信号が到達する電圧に比べて小さくなる。これにより、データ信号の到達する電圧の大きさは、図7に示すように、書き込み動作時のディスターブ量が少ない場合と多い場合とで逆転する場合がある。すなわち、ディスターブ量が少ない場合には、データ「1」の場合のデータ信号の到達する電圧がデータ「0」の場合のデータ信号の電圧よりも大きい一方、ディスターブ量が多い場合には、データ「0」の場合のデータ信号の到達する電圧がデータ「1」の場合のデータ信号の到達する電圧よりも小さくなる場合がある。 In the case of data “0”, the current corresponding to the data signal during the read operation increases as the disturb amount during the write operation increases. Therefore, the voltage that the data signal reaches when the disturb amount is large is When the amount of disturbance is small, it becomes larger than the voltage that the data signal reaches. In the case of data “1”, the current corresponding to the data signal during the read operation decreases as the disturb amount during the write operation increases. Therefore, the voltage that the data signal reaches when the disturb amount is large is When the amount of disturbance is small, it becomes smaller than the voltage that the data signal reaches. Accordingly, as shown in FIG. 7, the magnitude of the voltage reached by the data signal may be reversed depending on whether the disturb amount during the write operation is small or large. That is, when the disturb amount is small, the voltage reached by the data signal in the case of data “1” is larger than the voltage of the data signal in the case of data “0”, while when the disturb amount is large, the data “ The voltage reached by the data signal in the case of “0” may be smaller than the voltage reached by the data signal in the case of “1”.
次に、電圧に変換されたデータ信号は、微分回路10に入力される。これにより、データ信号の電圧波形を微分した微分信号が微分回路10から出力される。なお、微分回路10から出力される微分信号は、データ信号の電圧の変化率(電圧波形の傾き)に対応した電圧信号となる。この微分信号は、図7に示すような電圧波形を有する。すなわち、データ「0」に対応する微分信号は、急激に立ち上がった後、すぐにもとの電圧に戻る一方、データ「1」に対応する微分信号は、データ「0」に対応する微分信号に比べて緩やかに立ち上がった後、徐々にもとの電圧に戻る。また、この微分信号の電圧波形の傾向は、書き込み動作時のディスターブ量が少ない場合と多い場合とで同様である。
Next, the data signal converted into the voltage is input to the differentiating
そして、微分回路10から出力された微分信号は、センスアンプ11(図4参照)の一方のデータ線11eに入力される。また、データ線11eに微分信号が入力されるのに先立って、センスアンプ11のもう一方のリファレンス信号線11fには、リファレンス回路(図示せず)により生成されたリファレンス信号が入力される。そして、微分信号がセンスアンプ11に入力されるタイミングと同期するとともに若干遅延したタイミングで、センスアンプ11にスタート信号SNLおよびSPLが入力される。そして、微分信号の電圧とリファレンス信号の電圧(参照電圧)とが比較されて増幅される。これにより、微分信号の電圧がリファレンス信号の電圧よりも大きい場合には、nチャネルトランジスタ11bとpチャネルトランジスタ11cとがオン状態になるとともに、nチャネルトランジスタ11aとpチャネルトランジスタ11dとがオフ状態になる。これにより、pチャネルトランジスタ11cを介してHレベル(VDD)のスタート信号SPLが供給されるノードND1の電位が上昇されるとともに、nチャネルトランジスタ11bを介してLレベル(−VDD)のスタート信号SNLが供給されるノードND2の電位が低下される。このため、pチャネルトランジスタ11cとnチャネルトランジスタ11bとがより強くオン状態になるので、ノードND1の電位はVDD(スタート信号SPLの電圧)に向かって上昇されるとともに、ノードND2の電位は−VDD(スタート信号SNLの電圧)に向かって低下される。その結果、センスアンプ11のデータ線11eからHレベル(VDD)の信号が出力される。この場合には、メモリセル1から読み出したデータがデータ「1」であると判定される。
The differential signal output from the
一方、微分信号の電圧がリファレンス信号の電圧よりも小さい場合には、nチャネルトランジスタ11aとpチャネルトランジスタ11dとがオン状態になるとともに、nチャネルトランジスタ11bとpチャネルトランジスタ11cとがオフ状態になる。これにより、nチャネルトランジスタ11aを介してLレベル(−VDD)のスタート信号SNLが供給されるノードND1の電位が低下されるとともに、nチャネルトランジスタ11dを介してHレベル(VDD)のスタート信号SPLが供給されるノードND2の電位が上昇される。このため、nチャネルトランジスタ11aとpチャネルトランジスタ11dとがより強くオン状態になるので、ノードND1の電位は−VDD(スタート信号SNLの電圧)に向かって低下されるとともに、ノードND2の電位はVDD(スタート信号SPLの電圧)に向かって上昇される。その結果、センスアンプ11のデータ線11eからLレベル(−VDD)の信号が出力される。この場合には、メモリセル1から読み出したデータがデータ「0」であると判定される。
On the other hand, when the voltage of the differential signal is smaller than the voltage of the reference signal, the n-
なお、読み出したデータのデータ「1」または「0」の判定は、図7に示すように、読み出し電圧を強誘電体キャパシタ3aに印加した後の所定の判定タイミングで行う。この判定タイミングは、データ「0」に対応する微分信号がピークを過ぎてもとの電圧に戻った後、データ「1」に対応する微分信号が読み出し電圧印加前のもとの電圧に戻るまでの間のタイミングに設定する。つまり、データ「0」に対応するデータ信号が実質的に立ち上がった後、データ「1」に対応するデータ信号が立ち上がる途中のタイミングで判定を行う。なお、書き込み動作時のディスターブ量が少ない場合と多い場合とで、データ「1」および「0」の各々に対応する微分信号の電圧波形は同様の傾向を示すので、上記した読み出し動作のデータの判定タイミングでは、ディスターブ量が少ない場合も多い場合も、常に、データ「1」に対応する微分信号の電圧は、データ「0」に対応する微分信号の電圧よりも大きくなる。
The data “1” or “0” in the read data is determined at a predetermined determination timing after the read voltage is applied to the
なお、図8に示すように、書き込み動作時のディスターブ量が少ない場合において、従来のデータ信号の電圧を比較することによってデータの判定を行う方法では、データ「1」のデータ信号の電圧がデータ「0」のデータ信号の電圧以上の値になる時間t1以降にデータの判定を行う必要がある。その一方、第1実施形態によるデータの判定方法では、時間t1以前にデータ「1」のデータ信号の傾き(電圧の変化率)がデータ「0」のデータ信号の傾き(電圧の変化率)よりも大きくなるので、時間t1以前にデータ「1」に対応する微分信号の電圧がデータ「0」に対応する微分信号の電圧よりも大きくなる。すなわち、図8に示すデータ「0」のデータ信号の電圧波形が実質的に立ち上がった後であれば、t1以前でも、データ「1」のデータ信号の電圧波形の傾き(微分値)がデータ「0」のデータ信号の電圧波形の傾き(微分値)よりも大きくなる。これにより、第1実施形態によるデータの判定方法では、時間t1以前にデータの判定を行うことが可能であるので、従来のデータ信号の電圧を比較することによりデータの判定を行う方法に比べて、より早くデータの判定を行うことが可能である。 As shown in FIG. 8, when the disturb amount during the write operation is small, in the conventional method for determining data by comparing the voltage of the data signal, the voltage of the data signal of data “1” is the data It is necessary to determine the data after time t1 when the value is equal to or higher than the voltage of the data signal “0”. On the other hand, in the data determination method according to the first embodiment, the slope (voltage change rate) of the data signal “1” is before the time t1 from the slope (voltage change rate) of the data signal “0”. Therefore, the voltage of the differential signal corresponding to the data “1” becomes larger than the voltage of the differential signal corresponding to the data “0” before the time t1. That is, if the voltage waveform of the data signal of data “0” shown in FIG. 8 substantially rises, the slope (differential value) of the voltage waveform of the data signal of data “1” is the data “ It becomes larger than the slope (differential value) of the voltage waveform of the data signal of “0”. Thereby, in the data determination method according to the first embodiment, since it is possible to determine data before time t1, compared with the conventional method of determining data by comparing the voltage of the data signal. It is possible to determine data earlier.
第1実施形態では、上記のように、読み出し動作においてメモリセル1から読み出されるデータ信号の微分信号に基づいて、センスアンプ11によりデータ「1」または「0」の判別を行うことによって、書き込み動作時に強誘電体キャパシタ3aおよび3bに生じるディスターブ量が変化する場合にも、メモリセル1から読み出されるデータ信号の微分信号は、メモリセル1から読み出されるデータ信号の電圧に比べて変化しにくいので、強誘電体キャパシタ3aおよび3bに生じるディスターブ量が変化する場合にも、データの誤判別が発生するのを抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the write operation is performed by determining the data “1” or “0” by the
図10は、本発明の第1実施形態の変形例による強誘電体メモリの構成を示した等価回路図である。この第1実施形態の変形例による強誘電体メモリは、上記第1実施形態による強誘電体メモリと異なり、データ信号の微分信号に基づいてデータ「1」または「0」の判定を行うのに加えて、データ信号の電圧の変化量に基づいてデータ「1」または「0」の判定を行うように構成されている。具体的には、この第1実施形態の変形例による強誘電体メモリは、図10に示すように、データ信号の電圧に基づいてデータ「1」または「0」の判定を行うためのセンスアンプ12を備えている。なお、このセンスアンプ12は、本発明の「第2データ判別回路」の一例である。また、センスアンプ12の内部の構成は、上記第1実施形態によるセンスアンプ11(図4参照)の構成と同様である。このセンスアンプ12は、データ信号の電圧をリファレンス信号の電圧と比較することにより、データ信号の電圧がリファレンス信号の電圧よりも大きい場合にはHレベルの信号を出力するとともに、小さい場合にはLレベルの信号を出力するように構成されている。また、センスアンプ12は、信号出力線7の抵抗9の接続点と微分回路10との間に接続されている。また、この変形例による強誘電体メモリでは、抵抗9によりデータ信号の電流が電圧に変換された後、その変換されたデータ信号の電圧は、そのままセンスアンプ12に入力されるとともに、微分回路10によってさらに微分信号に変換された後、センスアンプ11に入力されるように構成されている。第1実施形態の変形例による強誘電体メモリの上記以外の構成は、第1実施形態による強誘電体メモリの構成と同様である。
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of a ferroelectric memory according to a modification of the first embodiment of the present invention. The ferroelectric memory according to the modification of the first embodiment is different from the ferroelectric memory according to the first embodiment in that the data “1” or “0” is determined based on the differential signal of the data signal. In addition, the data “1” or “0” is determined based on the amount of change in the voltage of the data signal. Specifically, as shown in FIG. 10, the ferroelectric memory according to the modification of the first embodiment includes a sense amplifier for determining data “1” or “0” based on the voltage of the data signal. 12 is provided. The
次に、図10を参照して、第1実施形態の変形例による強誘電体メモリの動作について説明する。この第1実施形態の変形例による強誘電体メモリでは、読み出し動作において、メモリセル1から読み出されたデータ信号に対応する電流は、抵抗9により電圧に変換された後、センスアンプ12および微分回路10にそれぞれ入力される。これにより、センスアンプ12では、データ信号の電圧とリファレンス信号の電圧とが比較される。そして、データ信号の電圧がリファレンス信号の電圧よりも大きい場合にはHレベルの信号が出力されるとともに、データ信号の電圧がリファレンス信号の電圧よりも小さい場合にはLレベルの信号が出力される。そして、Hレベルの信号が出力された場合には、メモリセル1から読み出されたデータがデータ「1」であると判別される一方、Lレベルの信号が出力された場合には、メモリセル1から読み出されたデータがデータ「0」であると判別される。また、データ信号が入力された微分回路10からは、データ信号の電圧波形を微分した微分信号が出力される。この微分信号がセンスアンプ11に入力されるとともに、センスアンプ11において微分信号の電圧とリファレンス信号の電圧とが比較される。これにより、メモリセルから読み出されたデータがデータ「1」または「0」のどちらであるかが判定される。この際のセンスアンプ11の動作は、上記第1実施形態によるセンスアンプ11の動作と同様である。
Next, the operation of the ferroelectric memory according to the modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. In the ferroelectric memory according to the modification of the first embodiment, in the read operation, the current corresponding to the data signal read from the
そして、第1実施形態の変形例による強誘電体メモリでは、センスアンプ11によるデータの判定結果と、センスアンプ12によるデータの判定結果とによって、データ「1」または「0」を判別する。すなわち、書き込み動作時のディスターブ量が少ない場合には、図7に示すように、データ「1」のデータ信号の電圧は、データ「0」のデータ信号の電圧よりも大きくなるとともに、上記した判定タイミングにおけるデータ「1」に対応する微分信号の電圧は、データ「0」に対応する微分信号の電圧よりも大きくなる。このように、書き込み動作時のディスターブ量が少ない場合には、センスアンプ11および12の各々によるデータの判別結果が一致するので、データの判別をより確実に行うことができる。なお、ディスターブ量が多い場合には、データ信号の電圧の絶対値とリファレンス電圧の絶対値とを比較してデータの判別を行うセンスアンプ12によるデータの誤判別が生じやすいので、センスアンプ11および12の各々によるデータの判別結果は、必ずしも一致しにくい。したがって、この第1実施形態の変形例は、ディスターブ量が少ない場合に有効である。
In the ferroelectric memory according to the modification of the first embodiment, data “1” or “0” is determined based on the data determination result by the
(第2実施形態)
図11は、本発明の第2実施形態による強誘電体メモリの構成を示した等価回路図である。図12は、図11に示した第2実施形態による強誘電体メモリの積分回路の構成を示した等価回路図である。図11および図12を参照して、本発明の第2実施形態による強誘電体メモリの構成について説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 11 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of a ferroelectric memory according to the second embodiment of the present invention. FIG. 12 is an equivalent circuit diagram showing the configuration of the integrating circuit of the ferroelectric memory according to the second embodiment shown in FIG. The configuration of the ferroelectric memory according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第2実施形態による強誘電体メモリは、上記第1実施形態による強誘電体メモリと異なり、データ信号の微分信号を積分信号に変換した後、その変換した積分信号に基づいてデータ「1」または「0」の判別を行うように構成されている。具体的には、第2実施形態による強誘電体メモリでは、図11に示すように、微分回路10とセンスアンプ11との間に積分回路13が接続されている。この積分回路13は、図12に示すように、抵抗13aとキャパシタ13bとによって構成されている。抵抗13aの一方端には、微分信号が入力されるとともに、他方端には、一方の電極が接地されたキャパシタ13bの他方の電極が接続されている。このような構成を有する積分回路13からは、積分信号が出力されるとともに、その出力された積分信号は、センスアンプ11に入力される。第2実施形態による強誘電体メモリの上記以外の構成は、上記第1実施形態による強誘電体メモリの構成と同様である。
Unlike the ferroelectric memory according to the first embodiment, the ferroelectric memory according to the second embodiment converts the differential signal of the data signal into an integral signal, and then converts the data “1” or “1” based on the converted integral signal. It is configured to determine “0”. Specifically, in the ferroelectric memory according to the second embodiment, an integrating
次に、図11および図12を参照して、第2実施形態による強誘電体メモリの動作について説明する。第2実施形態による強誘電体メモリでは、読み出し動作において、メモリセル1のデータに対応する微分信号が積分回路13に入力されることにより、その入力された微分信号の電圧波形を積分した積分信号が積分回路13から出力される。なお、積分回路13に入力される微分信号の電圧波形は、上記第1実施形態による微分信号の電圧波形(図7参照)と同様である。また、微分信号の電圧波形の積分値の電圧は、微分信号の電圧波形の面積に対応する値になる。したがって、データ「1」に対応する微分信号の電圧波形の面積は、図7に示すように、データ「0」に対応する微分信号の電圧波形の面積に比べて大きいので、データ「1」に対応する積分信号の電圧は、データ「0」に対応する積分信号の電圧に比べて大きくなる。
Next, the operation of the ferroelectric memory according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. In the ferroelectric memory according to the second embodiment, in a read operation, a differential signal corresponding to the data in the
そして、積分信号は、センスアンプ11に入力されるとともに、センスアンプ11において積分信号の電圧とリファレンス信号の電圧とが比較されることにより、データ「1」または「0」の判別が行われる。この際のセンスアンプ11の動作は、上記第1実施形態によるセンスアンプ11の動作と同様である。すなわち、積分信号の電圧がリファレンス信号の電圧よりも大きい場合には、センスアンプ11からHレベルの信号が出力される一方、積分信号の電圧がリファレンス信号の電圧よりも小さい場合には、センスアンプ11からLレベルの信号が出力される。そして、センスアンプ11からHレベルの信号が出力された場合には、データ「1」と判定される一方、Lレベルの信号が出力された場合には、データ「0」と判定される。
The integral signal is input to the
また、第2実施形態では、データの判定タイミングをデータ「1」に対応する微分信号の電圧波形がピークを経て下がりきった後の所定のタイミングに設定する。すなわち、データ「1」に対応するデータ信号の電圧波形が完全に立ち上がった後の所定のタイミングでデータの判別を行う。これにより、データの判定タイミングにおける積分信号の電圧は、微分信号の立ち上がりの開始からピークを経て立ち下がるまでの電圧波形を積分した所定の値に固定される。このため、第2実施形態では、データの判定タイミングがわずかにずれた場合にも、データ判定時の積分信号の電圧が変化するのが抑制される。第2実施形態による強誘電体メモリの上記以外の動作は、第1実施形態による強誘電体メモリの動作と同様である。 In the second embodiment, the data determination timing is set to a predetermined timing after the voltage waveform of the differential signal corresponding to the data “1” has fallen through the peak. That is, the data is determined at a predetermined timing after the voltage waveform of the data signal corresponding to the data “1” completely rises. Thereby, the voltage of the integral signal at the data determination timing is fixed to a predetermined value obtained by integrating the voltage waveform from the start of the rising of the differential signal to the falling after the peak. For this reason, in the second embodiment, even when the data determination timing slightly shifts, the voltage of the integrated signal at the time of data determination is suppressed from changing. The other operations of the ferroelectric memory according to the second embodiment are the same as the operations of the ferroelectric memory according to the first embodiment.
第2実施形態では、上記のように、データ信号の微分信号の積分信号を出力する積分回路13を設けるとともに、センスアンプ11により、積分信号に基づいてデータ「1」または「0」の判別を行うことによって、データ「1」に対応する積分信号の電圧の大きさとデータ「0」に対応する積分信号の電圧の大きさとの差は、データ「1」に対応する微分信号の電圧の大きさとデータ「0」に対応する微分信号の電圧の大きさとの差に比べて大きくなる場合が多いので、容易に、データ「1」または「0」の判別を行うことができる。
In the second embodiment, as described above, the
図13は、本発明の第2実施形態の変形例による強誘電体メモリの積分回路の構成を示した等価回路図である。この第2実施形態の変形例による強誘電体メモリでは、上記第2実施形態による強誘電体メモリと異なり、積分回路23は、微分信号の電圧波形を積分するとともに、増幅した積分信号を出力するように構成されている。具体的には、積分回路23は、抵抗23a、23bおよび23cと、キャパシタ23dと、オペアンプ23eおよび23fとを備えている。抵抗23aの一方端には、微分回路10(図11参照)から微分信号が入力されるとともに、他方端はオペアンプ23eの反転入力端子に接続されている。また、オペアンプ23eの出力と反転入力端子との間には、キャパシタ23dが接続されている。また、オペアンプ23eの非反転入力端子は接地されている。また、オペアンプ23eの出力は、抵抗23bを介してオペアンプ23fの反転入力端子に入力されている。また、オペアンプ23fの出力と反転入力端子との間には、抵抗23cが接続されている。抵抗23bと抵抗23cとは同じ抵抗値を有する。したがって、オペアンプ23fの増幅率は1になる。なお、オペアンプ23fの非反転入力端子は、接地されている。また、オペアンプ23fからセンスアンプ11へ積分信号が出力される。第2実施形態の変形例による強誘電体メモリの上記以外の構成は、上記第2実施形態による強誘電体メモリの構成と同様である。
FIG. 13 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of an integration circuit of a ferroelectric memory according to a modification of the second embodiment of the present invention. In the ferroelectric memory according to the modification of the second embodiment, unlike the ferroelectric memory according to the second embodiment, the integrating
次に、図11および図13を参照して、第2実施形態の変形例による強誘電体メモリの動作について説明する。第2実施形態の変形例による強誘電体メモリでは、読み出し動作において、メモリセル1のデータに対応する微分信号が積分回路23に入力される。そして、積分回路23に入力された微分信号は、抵抗23aを介してオペアンプ23eの反転入力端子に入力される。これにより、オペアンプ23eから微分信号の電圧波形が積分されるとともに増幅された信号が出力される。この信号は、微分信号の極性が反転された極性を有する信号となる。そして、その信号は、抵抗23bを介してオペアンプ23fの反転入力端子に入力される。これにより、オペアンプ23fからオペアンプ23eの出力信号の極性が反転された極性を有する信号が出力される。したがって、積分回路23からは、微分信号の電圧波形が積分されるとともに増幅され、かつ、微分信号と同じ極性を有する積分信号が出力される。そして、この出力された積分信号は、センスアンプ11に入力される。そして、センスアンプ11により積分信号の電圧とリファレンス信号の電圧とが比較されることによって、データ「1」または「0」の判別が行われる。第2実施形態の変形例による強誘電体メモリの上記以外の動作は、上記第2実施形態による強誘電体メモリの動作と同様である。
Next, with reference to FIGS. 11 and 13, the operation of the ferroelectric memory according to the modification of the second embodiment will be described. In the ferroelectric memory according to the modification of the second embodiment, a differential signal corresponding to the data in the
第2実施形態の変形例による強誘電体メモリでは、上記のように、積分回路23から増幅された積分信号が出力されることにより、データの判別時においてデータ「1」に対応する積分信号の電圧とデータ「0」に対応する積分信号の電圧との差が大きくなるので、センスアンプ11により容易にデータ「1」または「0」の判別を行うことができる。
In the ferroelectric memory according to the modification of the second embodiment, as described above, the amplified integration signal is output from the
(第3実施形態)
図14は、本発明の第3実施形態による強誘電体メモリの構成を示した等価回路図である。図14を参照して、本発明の第3実施形態による強誘電体メモリの構成について説明する。この第3実施形態による強誘電体メモリでは、上記第1実施形態による強誘電体メモリと異なり、1T型(1トランジスタ型)の強誘電体メモリに適用した例について説明する。
(Third embodiment)
FIG. 14 is an equivalent circuit diagram showing the configuration of the ferroelectric memory according to the third embodiment of the present invention. The configuration of the ferroelectric memory according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the ferroelectric memory according to the third embodiment, unlike the ferroelectric memory according to the first embodiment, an example applied to a 1T type (one transistor type) ferroelectric memory will be described.
第3実施形態による強誘電体メモリのメモリセル31は、図14に示すように、電界効果型トランジスタ32と、強誘電体キャパシタ33とによって構成されている。なお、この電界効果型トランジスタ32は、本発明の「トランジスタ」の一例であり、強誘電体キャパシタ33は、本発明の「記憶手段」および「キャパシタ」の一例である。また、電界効果型トランジスタ32は、nチャネルMOSトランジスタによって構成されている。また、強誘電体キャパシタ33は、強誘電体膜を含んでいる。また、メモリセル31がマトリクス状に複数配置されることにより、メモリセルアレイ34が構成されている。また、強誘電体キャパシタ33の一方の電極は、電界効果型トランジスタ32のゲートに接続されているとともに、他方の電極は、電極線35に接続されている。また、電界効果型トランジスタ32のソース/ドレインの一方は、電圧供給線36に接続されるとともに、他方は、信号出力線37に接続されている。また、電界効果型トランジスタ32が形成される基板に電圧を印加するための制御線38が設けられている。第3実施形態による強誘電体メモリの上記以外の構成は、上記第1実施形態による強誘電体メモリの構成と同様である。
As shown in FIG. 14, the
図15は、本発明の第3実施形態による強誘電体メモリの読み出し動作を説明するための電圧波形図である。次に、図14および図15を参照して、第3実施形態による強誘電体メモリの動作について説明する。なお、以下の説明において、強誘電体キャパシタ33が図14中のE方向に分極している状態をデータ「0」と規定するとともに、図14中のF方向に分極している状態をデータ「1」と規定する。
FIG. 15 is a voltage waveform diagram for explaining a read operation of the ferroelectric memory according to the third embodiment of the present invention. Next, the operation of the ferroelectric memory according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. In the following description, the state in which the
(書き込み動作)
強誘電体キャパシタ33にデータ「0」を書き込む場合には、電極線35に0Vの電圧を印加するとともに、制御線38に書き込み電圧Vw(>0V)を印加する。これにより、強誘電体キャパシタ33は、図14中のE方向に分極するので、データ「0」が書き込まれる。一方、強誘電体キャパシタ33にデータ「1」を書き込む場合には、電極線35に書き込み電圧Vwを印加するとともに、制御線38に0Vの電圧を印加する。これにより、強誘電体キャパシタ33は、図14中のF方向に分極するので、データ「1」が書き込まれる。そして、データを書き込んだ後、電極線35の電位を0Vにする。この際、強誘電体キャパシタ33に接続される電界効果型トランジスタ32のゲートには、所定量の正電荷が残存する。この正電荷の残存量は、強誘電体キャパシタ33がデータ「1」を保持している場合の方が、データ「0」を保持している場合よりも多くなる。
(Write operation)
When data “0” is written to the
なお、書き込み動作の際に、データを書き込むメモリセル31以外のメモリセル31においてディスターブが生じる。すなわち、データを書き込むメモリセル31に繋がる電極線35または制御線38を介して、他のメモリセル31にも書き込み電圧Vwが印加される。これにより、その他のメモリセル31の強誘電体キャパシタ33の分極方向と逆方向の電界が印加される場合には、その強誘電体キャパシタ33の分極量が減少するので、ディスターブが生じる。
Note that during the write operation, disturbance occurs in the
(読み出し動作)
まず、電圧供給線36に読み出し電圧Vr(>0V)を印加する。強誘電体キャパシタ33のデータが「1」の場合には、データが「0」の場合よりも多くの正電荷が電界効果型トランジスタ32のゲートに残存しているので、データ「1」の場合にはデータ「0」の場合に比べて電界効果型トランジスタ32がより強いオン状態になる。これにより、データ「1」の場合に電界効果型トランジスタ32を介して信号出力線37に出力されるデータ信号の電流は、データ「0」の場合のデータ信号の電流に比べて大きくなる。そして、データ信号は、抵抗9により電流が電圧に変化された後、微分回路10に入力される。
(Read operation)
First, the read voltage Vr (> 0 V) is applied to the
この微分回路10に入力されるデータ信号は、図15に示すような電圧波形を有する。すなわち、データ「1」およびデータ「0」のどちらのデータ信号も、読み出し電圧Vrを印加した直後から徐々に立ち上がる傾向を示す。また、データ「1」の場合のデータ信号の立ち上がりの傾き(電圧の変化率)は、データ「0」の場合のデータ信号の立ち上がりの傾き(電圧の変化率)に比べて大きくなる。このデータ信号の電圧波形の傾向は、書き込み動作時のディスターブ量が少ない場合も多い場合も同様である。そして、データ信号は、微分回路10に入力される。これにより、微分回路10から、データ信号の電圧波形を微分した微分信号が出力される。この微分信号は、図15に示すような電圧波形を有する。すなわち、微分信号の電圧波形は、データ「1」の場合には、データ「0」の場合よりも大きな電圧のピークを示す。なお、この微分信号の電圧波形は、書き込み動作時のディスターブ量が少ない場合と多い場合とで同様の傾向を示す。
The data signal input to the differentiating
そして、微分信号は、センスアンプ11に入力される。そして、データ「1」に対応する微分信号およびデータ「0」に対応する微分信号の電圧がピークに達する所定のタイミング(判定タイミング)で微分信号の電圧とリファレンス信号の電圧とを比較することにより、データ「1」または「0」の判別を行う。この判定タイミングにおいて、データ「1」の微分信号の電圧は、図15に示すように、データ「0」の微分信号の電圧に比べて大きくなる。これは、書き込み動作においてディスターブ量が多い場合も、少ない場合も同様である。したがって、図15に示すように、書き込み動作時のディスターブ量が多い場合に、データ「1」のデータ信号の電圧がリファレンス信号の電圧よりも小さくなることにより、データ信号の電圧とリファレンス信号の電圧とを比較する従来の判別方法では、データ「1」または「0」の判別ができない場合にも、微分信号に基づいてデータの判別を行うことが可能である。第3実施形態による強誘電体メモリの上記以外の動作は、上記第1実施形態による強誘電体メモリの動作と同様である。
Then, the differential signal is input to the
第3実施形態では、上記のように構成することによって、1T型の強誘電体メモリにおいて、強誘電体キャパシタ33のディスターブ量が変化する場合にも、読み出し動作においてデータの誤判別が発生するのを抑制することができる。
In the third embodiment, with the above-described configuration, in the 1T type ferroelectric memory, even when the disturb amount of the
(第4実施形態)
図16は、本発明の第4実施形態による強誘電体メモリのメモリセルの構成を示した等価回路図である。図17は、本発明の第4実施形態による強誘電体メモリの構成を説明するための等価回路図である。図18は、図16に示した第4実施形態によるメモリセルを用いた強誘電体メモリの構成を示した等価回路図である。図16〜図18を参照して、第4実施形態による強誘電体メモリの構成について説明する。この第4実施形態では、単一の電界効果型トランジスタと単一の強誘電体キャパシタとを備えた1T1C型のメモリセルにおいて、データの破壊を伴う読み出し動作の後、データの再書き込みを行う例について説明する。
(Fourth embodiment)
FIG. 16 is an equivalent circuit diagram showing the configuration of the memory cell of the ferroelectric memory according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 17 is an equivalent circuit diagram for explaining the configuration of the ferroelectric memory according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 18 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of a ferroelectric memory using the memory cell according to the fourth embodiment shown in FIG. A configuration of the ferroelectric memory according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. In the fourth embodiment, in a 1T1C type memory cell having a single field effect transistor and a single ferroelectric capacitor, data is rewritten after a read operation accompanied by data destruction. Will be described.
第4実施形態による強誘電体メモリのメモリセル41は、図16〜図18に示すように、単一の電界効果型トランジスタ42と、単一の強誘電体キャパシタ43と、ゲート制御端子44とを備えている。なお、この電界効果型トランジスタ42は、本発明の「トランジスタ」の一例であり、強誘電体キャパシタ43は、本発明の「記憶手段」および「キャパシタ」の一例である。また、ゲート制御端子44は、本発明の「端子」の一例である。電界効果型トランジスタ42のソース/ドレインの一方は、図18に示すように、一方端が接地された抵抗9と微分回路10とに接続されているとともに、他方は、電圧供給線46に接続されている。また、電界効果型トランジスタ42が形成される基板に電圧を印加するための制御線48が設けられている。また、強誘電体キャパシタ43の一方の電極は、電界効果型トランジスタ42のゲートに接続されているとともに、他方の電極には、選択トランジスタ49のソース/ドレインの一方が接続されている。また、選択トランジスタ49のソース/ドレインの他方は、ビット線50に接続されているとともに、ゲートは、ワード線51に接続されている。
As shown in FIGS. 16 to 18, the
また、第4実施形態では、ゲート制御端子44が強誘電体キャパシタ43と電界効果型トランジスタ42のゲートとの間に設けられている。このゲート制御端子44は、データの書き込みおよび再書き込みを行う際に強誘電体キャパシタ43に所定の電圧を印加するために設けられている。また、ゲート制御端子44は、ゲート制御線52に接続されている。このゲート制御線52には、ゲート制御線52に沿って設けられた別のメモリセル41の強誘電体キャパシタ43が接続されている。これにより、電界効果型トランジスタ42は、ゲート制御線52に沿って設けられた複数のメモリセル41によって共有されている。すなわち、電界効果型トランジスタ42は、第4実施形態による強誘電体メモリの出力段のみに設けられている。また、出力段以外のメモリセル41は、単一の選択トランジスタ49と、単一の強誘電体キャパシタ43とからなる1トランジスタ1キャパシタ型の構成を有している。第4実施形態による強誘電体メモリの上記以外の構成は、上記第1実施形態による強誘電体メモリの構成と同様である。
In the fourth embodiment, the
次に、図18を参照して、第4実施形態による強誘電体メモリの動作について説明する。なお、以下の動作の説明において、強誘電体キャパシタが図18中のG方向に分極している状態をデータ「0」と規定するとともに、図18中のH方向に分極している状態をデータ「1」と規定する。 Next, the operation of the ferroelectric memory according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the following description of the operation, the state in which the ferroelectric capacitor is polarized in the G direction in FIG. 18 is defined as data “0”, and the state in which the ferroelectric capacitor is polarized in the H direction in FIG. It is defined as “1”.
(書き込み動作)
書き込み動作では、まず、ワード線51に所定の電圧を印加する。これにより、そのワード線51に繋がるすべての選択トランジスタ49がオン状態になる。そして、強誘電体キャパシタ43にデータ「0」を書き込む場合には、ビット線50に0Vの電圧を印加するとともに、ゲート制御線52に書き込み電圧Vw(>0V)を印加する。これにより、強誘電体キャパシタ43は図18中のG方向に分極する。このため、強誘電体キャパシタ43にデータ「0」が書き込まれる。一方、強誘電体キャパシタ43にデータ「1」を書き込む場合には、ビット線50に書き込み電圧Vwを印加するとともに、ゲート制御線52に0Vの電圧を印加する。これにより、強誘電体キャパシタ43は図18中のH方向に分極される。このため、強誘電体キャパシタ43にデータ「1」が書き込まれる。
(Write operation)
In the write operation, first, a predetermined voltage is applied to the
なお、データを書き込む際には、そのデータを書き込むメモリセル41が繋がるゲート制御線52上の他のメモリセル41においてディスターブが生じる。たとえば、所定のメモリセル41の強誘電体キャパシタ43にデータ「0」を書き込む際に、そのメモリセル41が繋がるゲート制御線52上の他のメモリセル41にもゲート制御線52から書き込み電圧Vwが印加される。この場合、その他のメモリセル41の強誘電体キャパシタ43に図18中のG方向の電界が加えられる。これにより、その強誘電体キャパシタ43がデータ「1」(分極方向H)を保持していた場合には、その強誘電体キャパシタ43の分極量が減少されるので、ディスターブが生じる。
When data is written, disturbance occurs in
(読み出し動作)
読み出し動作では、まず、ワード線51に所定の電圧を印加する。これにより、そのワード線51に繋がるすべての選択トランジスタ49がオン状態になる。そして、ビット線50に読み出し電圧Vr(>0V)を印加する。これにより、強誘電体キャパシタ43に図18中のH方向の電界が印加され、その結果、強誘電体キャパシタ43は、図18中のH方向に分極される。そして、この強誘電体キャパシタ43の分極量に応じた正電荷が電界効果型トランジスタ42のゲートに誘起される。強誘電体キャパシタ43の保持しているデータがデータ「1」(分極方向H)の場合には、データ「0」(分極方向G)の場合に比べて、多くの正電荷が電界効果型トランジスタ42のゲートに誘起される。これにより、強誘電体キャパシタ43のデータがデータ「1」の場合には、データ「0」の場合に比べて、電界効果型トランジスタ42がより強いオン状態になる。このため、データ「1」の場合は、データ「0」の場合に比べて、電界効果型トランジスタ42を介して出力されるデータ信号の電流が大きくなる。そして、出力されたデータ信号は、抵抗9によって電流が電圧に変換される。この電圧に変換されたデータ信号の電圧波形は、上記第1実施形態による強誘電体メモリのデータ信号の電圧波形(図7参照)と同様の形状を示す。そして、データ信号が微分回路10に入力されることにより、データ信号の電圧波形を微分した微分信号が微分回路10から出力される。そして、センスアンプ11により微分信号の電圧とリファレンス信号の電圧とが比較されることによってデータ「1」または「0」の判別が行われる。この際の第4実施形態による強誘電体メモリの動作は、上記した第1実施形態による強誘電体メモリの動作と同様である。
(Read operation)
In the read operation, first, a predetermined voltage is applied to the
なお、第4実施形態による強誘電体メモリでは、読み出し電圧Vrとして、強誘電体キャパシタ43が分極反転する抗電圧以上の電圧が印加される。これにより、強誘電体キャパシタ43がデータ「0」(分極方向G)を保持している場合には、そのデータは破壊されてデータ「1」(分極方向H)になる。このため、読み出し動作後に、再書き込み動作を行う。すなわち、読み出し動作後に、ゲート制御線52に書き込み電圧Vwを印加するとともに、ビット線50に0Vの電圧を印加する。これにより、読み出し動作によって図18中のH方向に分極した強誘電体キャパシタ43は図18中のG方向に分極するので、強誘電体キャパシタ43にデータ「0」が再書き込みされる。
In the ferroelectric memory according to the fourth embodiment, a voltage equal to or higher than the coercive voltage at which the polarization of the
第4実施形態では、上記のように構成することによって、読み出し動作後に再書き込み動作を行う強誘電体メモリにおいて、強誘電体キャパシタ43に生じるディスターブ量が変化する場合にも、データの誤判別が発生するのを抑制することができる。
In the fourth embodiment, with the configuration described above, in a ferroelectric memory that performs a rewrite operation after a read operation, even when the disturb amount generated in the
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記実施形態では、記憶手段として強誘電体キャパシタを用いたが、本発明はこれに限らず、強誘電体キャパシタ以外の記憶手段を用いてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the ferroelectric capacitor is used as the storage unit. However, the present invention is not limited to this, and a storage unit other than the ferroelectric capacitor may be used.
また、上記実施形態では、センスアンプを用いて、データ信号の微分信号の電圧とリファレンス信号の電圧とを比較することによりデータの判別を行ったが、本発明はこれに限らず、所定の比較回路などを用いて、データ信号の立ち上がり初期の傾きを記憶させた後、所定期間後のデータ信号の傾きと、記憶させた立ち上がり初期のデータ信号の傾きとを比較することによりデータの判別を行うようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the data is discriminated by comparing the voltage of the differential signal of the data signal with the voltage of the reference signal using the sense amplifier. However, the present invention is not limited to this, and the predetermined comparison is performed. Using a circuit or the like, the initial slope of the data signal is stored, and then the data is discriminated by comparing the slope of the data signal after a predetermined period and the stored slope of the data signal at the initial stage of the rise. You may do it.
また、上記第4実施形態では、メモリの出力段以外のメモリセルとして、単一の選択トランジスタと単一の強誘電体キャパシタからなる1トランジスタ1キャパシタ型のメモリセルを用いた場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限らず、出力段以外のメモリセルとして1トランジスタ1キャパシタ型以外の種々の構成を有するメモリセルを用いてもよい。 In the fourth embodiment, a case where a one-transistor one-capacitor type memory cell including a single selection transistor and a single ferroelectric capacitor is used as a memory cell other than the output stage of the memory will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and memory cells having various configurations other than the one-transistor one-capacitor type may be used as memory cells other than the output stage.
1、31、41 メモリセル
2、32、42 電界効果型トランジスタ(トランジスタ)
3a、3b、33、43 強誘電体キャパシタ(記憶手段、キャパシタ)
4、34 メモリセルアレイ
5a、5b、35 電極線
6、36、46 電圧供給線
7、37 信号出力線
8、38、48 制御線
9 抵抗
10 微分回路
11 センスアンプ(第1データ判別回路)
12 センスアンプ(第2データ判別回路)
13、23 積分回路
44 ゲート制御端子(端子)
49 選択トランジスタ
50 ビット線
51 ワード線
52 ゲート制御線
1, 31, 41
3a, 3b, 33, 43 Ferroelectric capacitor (memory means, capacitor)
4, 34
12 sense amplifier (second data discrimination circuit)
13, 23
49
Claims (8)
前記メモリセルから読み出される前記データ信号の変化率に基づいて、前記第1データまたは前記第2データの判別を行う第1データ判別回路とを備えた、メモリ。 A memory cell including storage means for holding one of the first data and the second data;
A memory comprising: a first data discrimination circuit that discriminates the first data or the second data based on a change rate of the data signal read from the memory cell.
前記第1データ判別回路は、前記微分信号に基づいて、前記第1データまたは前記第2データの判別を行う、請求項1に記載のメモリ。 A differential circuit that is connected between the memory cell and the first data determination circuit and outputs a differential signal of the data signal read from the memory cell;
The memory according to claim 1, wherein the first data discrimination circuit discriminates the first data or the second data based on the differential signal.
前記メモリセルは、前記キャパシタが接続されるゲートと、一対のソース/ドレインとを有するとともに、前記キャパシタの保持する前記データに対応する前記データ信号を出力するトランジスタを含み、
前記トランジスタのソース/ドレインの一方は、前記第1データ判別回路に接続されている、請求項1または2に記載のメモリ。 The storage means includes a capacitor that holds one of the first data and the second data,
The memory cell includes a transistor having a gate to which the capacitor is connected and a pair of source / drain, and outputting the data signal corresponding to the data held by the capacitor,
The memory according to claim 1, wherein one of the source / drain of the transistor is connected to the first data determination circuit.
前記第1キャパシタおよび前記第2キャパシタは、前記トランジスタのゲートに接続されている、請求項3に記載のメモリ。 The capacitor includes a first capacitor that is polarized in a predetermined direction in a write operation and a second capacitor that is polarized in a direction opposite to the predetermined direction in the write operation,
The memory according to claim 3, wherein the first capacitor and the second capacitor are connected to a gate of the transistor.
前記第1データ判別回路は、前記積分信号に基づいて、前記第1データまたは前記第2データの判別を行う、請求項2に記載のメモリ。 An integrating circuit connected between the differentiating circuit and the first data discriminating circuit and outputting an integrating signal of the differential signal;
The memory according to claim 2, wherein the first data determination circuit determines the first data or the second data based on the integration signal.
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