JP2008112476A - Ferroelectric memory device and drive method thereof, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は強誘電体キャパシタの分極状態に応じてデータを記憶する強誘電体メモリ装置及びその駆動方法並びに電子機器に関する。 The present invention relates to a ferroelectric memory device that stores data in accordance with the polarization state of a ferroelectric capacitor, a driving method thereof, and an electronic apparatus.
強誘電体キャパシタのヒステリシス特性を利用してデータを記憶する強誘電体メモリ装置では、プレート線に読み出し電圧を印加し、強誘電体キャパシタから放出される電荷量に応じて電位上昇するビット線の電位と参照電位とを比較することで、データ判定を行っている。このとき、プレート線に印加される読み出し電圧は、強誘電体キャパシタの容量とビット線の寄生容量とで分圧される。そのため、強誘電体キャパシタに印加される読み出し電圧は、プレート線に印加される読み出し電圧よりも小さくなる。電子機器の低消費電力化の要求により電源電圧は低めに設定される傾向があり、電源電圧が低い場合には強誘電体キャパシタからビット線に放出される読み出し電荷量が少なくなり、読み出しマージンが低下する。かかる問題を解決するため、ビット線の初期電位を接地電位に制御し、プレート線に印加される読み出し電圧をほぼそのまま強誘電体キャパシタに印加して読み出しマージンを増大させるビット線グランドセンス方式が提案されている。ビット線グランドセンス方式に言及した特許文献として、例えば、特開2002−133857号公報が知られている。
しかし、ビット線グランドセンス方式を適用することによって、読み出しマージンを増大させたとしても、強誘電体キャパシタからの読み出し電荷量に対してビット線の寄生容量は大きいので、“0”データを読み出したときのビット線の電位上昇と、“1”データを読み出したときの電位上昇との差は僅かしかない。そのため、データ読み出し時にビット線に正電荷ノイズが入ると、誤ったデータ判定をしてしまう虞がある。 However, even if the read margin is increased by applying the bit line ground sense method, the parasitic capacitance of the bit line is large with respect to the read charge amount from the ferroelectric capacitor, so that “0” data is read. There is only a slight difference between the potential rise of the bit line at this time and the potential rise when the “1” data is read. Therefore, if positive charge noise enters the bit line at the time of data reading, there is a risk of erroneous data determination.
そこで、本発明はこのような問題を解決し、正電荷ノイズに対して十分な読み出しマージンを確保できる強誘電体メモリ装置及びその駆動方法並びに電子機器を提供することを課題とする。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a ferroelectric memory device, a driving method thereof, and an electronic apparatus that can solve such problems and can secure a sufficient read margin against positive charge noise.
上記の課題を解決するため本発明に係わる強誘電体メモリ装置は、複数のビット線と、複数のビット線のそれぞれに接続され、所定のデータを記憶する複数のメモリセルと、ビット線に接続されるセンスアンプと、複数のビット線のそれぞれに帯電する正電荷を引き抜く正電荷キャンセル回路とを備える。センスアンプは、オペアンプ、MOSトランジスタ、及びキャパシタを有する。オペアンプの第一入力部はビット線に接続され、オペアンプの第二入力部は、第一電位に接続され、オペアンプの出力部は、MOSトランジスタのゲート電極に接続される。MOSトランジスタは、ノードと、ノードの電位より低い第二電位との間に接続される。キャパシタは、ノードと、ビット線との間に接続される。 In order to solve the above problems, a ferroelectric memory device according to the present invention is connected to a plurality of bit lines, a plurality of memory cells connected to each of the plurality of bit lines, and storing predetermined data, and the bit lines. And a positive charge cancellation circuit that extracts positive charges charged in each of the plurality of bit lines. The sense amplifier has an operational amplifier, a MOS transistor, and a capacitor. The first input portion of the operational amplifier is connected to the bit line, the second input portion of the operational amplifier is connected to the first potential, and the output portion of the operational amplifier is connected to the gate electrode of the MOS transistor. The MOS transistor is connected between the node and a second potential lower than the node potential. The capacitor is connected between the node and the bit line.
かかる構成によれば、ビット線に帯電する正電荷を引き抜くことで、“0”データを読み出したときのノードの電位低下を抑制し、十分な読み出しマージンを確保できる。 According to such a configuration, by pulling out the positive charge charged in the bit line, a decrease in the potential of the node when “0” data is read can be suppressed, and a sufficient read margin can be secured.
ここで、メモリセルは、分極状態に対応して“0”データ又は“1”データを記憶するものであり、“0”データの読み出し電荷量は、“1”データの読み出し電荷量よりも少ない電荷量である。 Here, the memory cell stores “0” data or “1” data corresponding to the polarization state, and the read charge amount of “0” data is smaller than the read charge amount of “1” data. The amount of charge.
本発明の好適な形態において、正電荷キャンセル回路は、“0”データの読み出し電荷量より少ない正電荷をビット線から引き抜く回路である。 In a preferred embodiment of the present invention, the positive charge cancellation circuit is a circuit that extracts from the bit line a positive charge that is less than the read charge amount of “0” data.
ビット線に帯電する正電荷ノイズは、“0”データの読み出し電荷量より少ないものと考えら得るので、“0”データの読み出し電荷量より少ない正電荷をビット線から引き抜くことで、メモリセルから“0”データを読み出したときのノードの電位低下を抑制し、ノイズの影響をキャンセルするとともに、十分な読み出しマージンを確保できる。 Since the positive charge noise charged on the bit line can be considered to be less than the read charge amount of “0” data, the positive charge less than the read charge amount of “0” data can be extracted from the memory cell. It is possible to suppress the potential drop of the node when “0” data is read, cancel the influence of noise, and secure a sufficient read margin.
本発明の他の好適な形態において、正電荷キャンセル回路は、“0”データの読み出し電荷量と同等又はそれより多く且つ“1”データの読み出し電荷量より少ない正電荷をビット線から引き抜く回路である。 In another preferred embodiment of the present invention, the positive charge cancellation circuit is a circuit that extracts from the bit line a positive charge that is equal to or more than the read charge amount of “0” data and less than the read charge amount of “1” data. is there.
“1”データを読み出したときのノードの電位は、接地電位まで低下したところで飽和するので、読み出しマージンを確保するためにビット線から引き抜く電荷量は、“1”データの読み出し電荷量より少ないものがよく、例えば、“0”データの読み出し電荷量と同等又はそれより多く且つ“1”データの読み出し電荷量より少ない正電荷が好適である。 The potential of the node when “1” data is read out is saturated when it is lowered to the ground potential, so that the amount of charge drawn from the bit line to secure a read margin is smaller than the read charge amount of “1” data. For example, a positive charge equal to or more than the read charge amount of “0” data and less than the read charge amount of “1” data is preferable.
正電荷キャンセル回路の具体的な回路構成例として、例えば、
(1)“0”データの強誘電体容量に相当する容量を有する強誘電体キャパシタ、
(2)“0”データの強誘電体容量より少ない容量を有する常誘電体キャパシタ、
(3)“1”データの強誘電体容量より小さい容量に相当する容量を有する常誘電体キャパシタ、
(4)“0”データの強誘電体容量に相当する容量を有する強誘電体キャパシタと、常誘電体キャパシタとから成り、その容量の合成値が“1”データの強誘電体容量よりも小さい容量を有するキャパシタ、
などを適用できる。
As a specific circuit configuration example of the positive charge cancellation circuit, for example,
(1) a ferroelectric capacitor having a capacitance corresponding to a ferroelectric capacitor of “0” data;
(2) a paraelectric capacitor having a capacity smaller than the ferroelectric capacity of “0” data;
(3) a paraelectric capacitor having a capacitance corresponding to a capacitance smaller than the ferroelectric capacitance of “1” data;
(4) A ferroelectric capacitor having a capacitance corresponding to the ferroelectric capacitor of “0” data and a paraelectric capacitor, and the combined value of the capacitors is smaller than the ferroelectric capacitor of “1” data. A capacitor having a capacity;
Etc. can be applied.
強誘電体キャパシタに加えて常誘電体キャパシタを用いることで、ビット線から引き抜く電荷量の微調整が容易になる。 By using a paraelectric capacitor in addition to a ferroelectric capacitor, fine adjustment of the amount of charge drawn from the bit line is facilitated.
正電荷キャンセル回路の具体的な他の回路構成例として、例えば、ビット線を所定の負電位にプリチャージする手段、又はビット線を負電位に所定時間接続するスイッチを挙げることができる。 As another specific circuit configuration example of the positive charge cancellation circuit, for example, a means for precharging the bit line to a predetermined negative potential or a switch for connecting the bit line to the negative potential for a predetermined time can be cited.
ビット線を負電位に下げることで、ビット線上の正電荷ノイズをキャンセルし、“0”データを読み出したときのノードの電位低下を抑制することで、十分な読み出しマージンを確保できる。 By lowering the bit line to a negative potential, the positive charge noise on the bit line is canceled, and the potential drop of the node when “0” data is read is suppressed, so that a sufficient read margin can be secured.
正電荷キャンセル回路は、メモリセルに読み出し電圧が印加される以前にビット線から正電荷を引き抜くのが好ましい。 The positive charge cancellation circuit preferably extracts positive charges from the bit line before the read voltage is applied to the memory cell.
メモリセルに読み出し電圧を印加する以前のタイミングでビット線から正電荷を引き抜いておくと、より大きな読み出し電圧をメモリセルに印加できるので、読み出し速度を向上できる。 If positive charges are extracted from the bit line at a timing before the read voltage is applied to the memory cell, a higher read voltage can be applied to the memory cell, so that the read speed can be improved.
正電荷キャンセル回路は、メモリセルに読み出し電圧が印加されるタイミングと略同時のタイミングでビット線から正電荷を引き抜くのが好ましい。 The positive charge cancellation circuit preferably extracts positive charges from the bit line at substantially the same timing as the read voltage is applied to the memory cell.
メモリセルに読み出し電圧を印加する以前のタイミングで正電荷キャンセル回路等の周辺回路を駆動させると、ビット線にノイズが入る可能性があるが、メモリセルに読み出し電圧を印加するタイミングと略同時のタイミングで正電荷キャンセル回路を駆動し、ビット線から正電荷を引き抜いておくことで、ノイズマージンを拡大できる。 If peripheral circuits such as a positive charge cancellation circuit are driven at the timing before the read voltage is applied to the memory cell, noise may enter the bit line, but at substantially the same time as the read voltage is applied to the memory cell. The noise margin can be expanded by driving the positive charge cancellation circuit at the timing and extracting the positive charge from the bit line.
本発明の好適な形態において、メモリセル内に強誘電体キャパシタを備え、読み出し時に強誘電体キャパシタの一端がビット線に接続される。また、第一電位は、接地電位であり、MOSトランジスタは、n型MOSトランジスタである。 In a preferred embodiment of the present invention, a ferroelectric capacitor is provided in the memory cell, and one end of the ferroelectric capacitor is connected to the bit line during reading. The first potential is a ground potential, and the MOS transistor is an n-type MOS transistor.
かかる構成によれば、ビット線をほぼ接地電位に維持できるので、読み出し時にメモリセル内の強誘電体キャパシタに十分な読み出し電圧を印加することができる。これにより強誘電体キャパシタから取り出す電荷量を増加させることができる。 According to such a configuration, the bit line can be maintained substantially at the ground potential, so that a sufficient read voltage can be applied to the ferroelectric capacitor in the memory cell at the time of reading. As a result, the amount of charge taken out from the ferroelectric capacitor can be increased.
本発明の好適な形態において、強誘電体メモリ装置は、ノードに接続される判定部を更に備える。 In a preferred embodiment of the present invention, the ferroelectric memory device further includes a determination unit connected to the node.
かかる構成により、ビット線に接続されるメモリセルに記憶されているデータを判定部により判定することができる。 With this configuration, the data stored in the memory cell connected to the bit line can be determined by the determination unit.
本発明の好適な形態において、“0”データの読み出し電荷量より多く且つ“1”データの読み出し電荷量より少ない電荷を記憶するメモリセルに接続するダミービット線と、ダミービット線に接続するセンスアンプのノードに接続する基準電圧生成部とを更に備え、基準電圧生成部の出力信号は判定部に入力される。 In a preferred embodiment of the present invention, a dummy bit line connected to a memory cell storing a charge larger than a read charge amount of “0” data and smaller than a read charge amount of “1” data, and a sense connected to the dummy bit line And a reference voltage generation unit connected to the node of the amplifier, and an output signal of the reference voltage generation unit is input to the determination unit.
かかる構成によれば、読み出し用に用いるセンスアンプと同一のセンスアンプを用いて参照電位を生成できるので、設計が容易でしかもトランジスタや強誘電体の特性変動に対して十分に安定した読み出し動作を実現できる。 According to this configuration, the reference potential can be generated using the same sense amplifier as the sense amplifier used for reading, so that the design is easy and the reading operation is sufficiently stable with respect to fluctuations in characteristics of transistors and ferroelectrics. realizable.
本発明に係わる電子機器は、本発明に係わる強誘電体メモリ装置を備える。ここで、電子機器とは、本発明に係わる強誘電体メモリ装置を備えてなる一定の機能を奏する電子機器一般をいい、その構成に特に限定はないが、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、PHS、PDA、電子手帳、ICカード、シートコンピュータ、電子ペーパ、ウェアラブルコンピュータ、スマート・カード、ビデオカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクタ、RFID、ファックス装置、携帯型TV、シート型電卓など、情報記憶を必要とするあらゆる電子機器を含む。 An electronic apparatus according to the present invention includes the ferroelectric memory device according to the present invention. Here, the electronic device means a general electronic device having a certain function provided with the ferroelectric memory device according to the present invention, and its configuration is not particularly limited. For example, a personal computer, a mobile phone, a PHS, etc. , PDA, electronic notebook, IC card, sheet computer, electronic paper, wearable computer, smart card, video camera, head mounted display, projector, RFID, fax machine, portable TV, sheet type calculator, etc. Including any electronic equipment that does.
本発明に係わる駆動方法が適用される強誘電体メモリ装置は、複数のビット線と、複数のビット線のそれぞれに接続され、所定のデータを記憶する複数のメモリセルと、ビット線に接続されるセンスアンプと、複数のビット線のそれぞれに帯電する正電荷を引き抜く正電荷キャンセル回路とを備える。センスアンプは、オペアンプ、MOSトランジスタ、及びキャパシタを有する。オペアンプの第一入力部はビット線に接続され、オペアンプの第二入力部は、第一電位に接続され、オペアンプの出力部は、MOSトランジスタのゲート電極に接続される。MOSトランジスタは、ノードと、ノードの電位より低い第二電位との間に接続される。キャパシタは、ノードと、ビット線との間に接続される。 A ferroelectric memory device to which a driving method according to the present invention is applied is connected to a plurality of bit lines, a plurality of memory cells connected to each of the plurality of bit lines and storing predetermined data, and the bit lines. And a positive charge cancellation circuit that extracts positive charges charged in each of the plurality of bit lines. The sense amplifier has an operational amplifier, a MOS transistor, and a capacitor. The first input portion of the operational amplifier is connected to the bit line, the second input portion of the operational amplifier is connected to the first potential, and the output portion of the operational amplifier is connected to the gate electrode of the MOS transistor. The MOS transistor is connected between the node and a second potential lower than the node potential. The capacitor is connected between the node and the bit line.
本発明に係わる駆動方法は、メモリセルに記憶されたデータをビット線に読み出だす以前又は略同時にビット線から正電荷を引き抜くステップと、ビット線の所定の電位からの電位上昇に応答してMOSトランジスタをオンにすることによりビット線の電位を下降させるステップと、ビット線の所定の電位からの電位降下に応答してMOSトランジスタをオフにするステップとを備える。 The driving method according to the present invention includes a step of extracting positive charges from a bit line before or substantially simultaneously with reading data stored in a memory cell, and in response to a potential increase from a predetermined potential of the bit line. A step of lowering the potential of the bit line by turning on the MOS transistor; and a step of turning off the MOS transistor in response to a potential drop from a predetermined potential of the bit line.
この駆動方法によれば、ビット線に帯電する正電荷を引き抜くことで、“0”データを読み出したときのノードの電位低下を抑制し、十分な読み出しマージンを確保できる。 According to this driving method, by pulling out the positive charge charged in the bit line, a decrease in the potential of the node when “0” data is read can be suppressed, and a sufficient read margin can be secured.
以下、各図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、特許請求の範囲に係わる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims, and all combinations of features described in the embodiments are not necessarily essential to the solution means of the invention.
図1は本実施形態に係わる強誘電体メモリ装置100の回路構成を示す。強誘電体メモリ装置100は、メモリセルアレイ110と、ワード線制御部120と、プレート線制御部130と、n型MOSトランジスタ140と、センスアンプ150と、基準電圧生成部170と、判定部180とを備える。
FIG. 1 shows a circuit configuration of a
また、強誘電体メモリ装置100は、m本(mは正の整数)のワード線WL1〜WLm及びプレート線PL1〜PLmと、n本(nは正の整数)のビット線BL1〜BLnと、ダミービット線DBLとを備えて構成される。
The
メモリセルアレイ110は、アレイ状に配置されたm×(n+1)個のメモリセルMC(ダミービット線DBLに接続するメモリセルMCを含む)を有する。メモリセルMCはn型MOSトランジスタTRと、強誘電体キャパシタCとを有して構成される。
n型MOSトランジスタ(nチャネル型MOSトランジスタ、nチャネル型MISFET)TRは、ゲート(ゲート電極)がワード線WL1〜WLmの何れかに接続され、ソースがダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnの何れかに接続され、ドレインが強誘電体キャパシタCの一方端に接続されている。n型MOSトランジスタTRは、ワード線WL1〜WLmの電圧に基づいて、強誘電体キャパシタCの一方端を、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnに接続するか否かを切り換える。 The n-type MOS transistor (n-channel MOS transistor, n-channel MISFET) TR has a gate (gate electrode) connected to one of the word lines WL1 to WLm, and a source connected to the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to BLn. The drain is connected to one end of the ferroelectric capacitor C. The n-type MOS transistor TR switches whether to connect one end of the ferroelectric capacitor C to the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to BLn based on the voltages of the word lines WL1 to WLm.
尚、本明細書において、ソース、ドレインは、MOSトランジスタの一端、及び他端を称し、これらを総称して「ソース・ドレイン電極」と称することもある。 In this specification, the source and the drain refer to one end and the other end of the MOS transistor, and these may be collectively referred to as “source / drain electrodes”.
強誘電体キャパシタCは、他方端がプレート線PL1〜PLmの何れかに接続されており、その一方端と他方端との電圧差に基づいて、“0”データ又は“1”データを記憶し、また、記憶されたデータに基づいて所定量の電荷をダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnに放出する。本実施形態において、強誘電体キャパシタCは、一方端の電位に対して、他方端の電位がその抗電圧より高くなった場合に、“0”を記憶し、他方端の電圧に対して一方端の電圧がその抗電圧より高くなった場合に、“1”を記憶する。ここで、“0”データの読み出し電荷量は、“1”データの読み出し電荷量よりも少ない電荷量であるものとする。 The ferroelectric capacitor C has the other end connected to one of the plate lines PL1 to PLm, and stores “0” data or “1” data based on a voltage difference between one end and the other end. In addition, a predetermined amount of charge is discharged to the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to BLn based on the stored data. In this embodiment, the ferroelectric capacitor C stores “0” when the potential at the other end is higher than the coercive voltage with respect to the potential at one end, When the voltage at the end becomes higher than the coercive voltage, “1” is stored. Here, it is assumed that the read charge amount of “0” data is smaller than the read charge amount of “1” data.
ワード線制御部120は、ワード線WL1〜WLmに接続されており、それぞれのワード線WL1〜WLmの電圧を制御する。具体的には、ワード線制御部120は、強誘電体メモリ装置100の外部から供給されたアドレス信号に基づいて、ワード線WL1〜WLmのうちの所定のワード線WLの電圧を、他のワード線WLの電圧より高くして、所定のワード線WLに接続されるn個のメモリセルMCを選択する。
The word
プレート線制御部130は、プレート線PL1〜PLmに接続されており、それぞれのプレート線PL1〜PLmの電圧を制御する。具体的には、プレート線制御部130は、アドレス信号に基づいて、プレート線PL1〜PLmのうちの所定のプレート線PLの電圧を、他のプレート線PLの電圧より高くして、所定のプレート線PLを選択する。
The plate
n型MOSトランジスタ140は、ソースが接地されており(接地電位に接続されており)、ドレインがダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnに接続されている。また、n型MOSトランジスタ140は、ゲートに信号BLEQが供給されており、信号BLEQの電圧に基づいて、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnを接地するか否かを切り換える。
The n-
センスアンプ150は、オペアンプ(演算増幅器)151と、n型MOSトランジスタ154と、p型MOSトランジスタ(プリチャージ部)158と、キャパシタ160と、正電荷キャンセル回路190とを有して構成される。センスアンプ150は、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnに対応してそれぞれ設けられており、メモリセルMCからデータが読み出されたときのダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnの電圧を増幅して出力する。
The
オペアンプ151は、その+入力(同相入力端子、非反転入力端子、第1入力部)がダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnに接続されており、−入力(逆相入力端子、反転入力端子、第2入力部)が接地されている。また、その出力は、n型MOSトランジスタ154のゲートに接続されている。そして、オペアンプ151は、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnの電圧の変化に基づいて、n型MOSトランジスタ154のゲート電圧を制御する。
The
n型MOSトランジスタ154は、ソースが接地されており、ドレインがセンスアンプ150の出力(ノードVd)に接続されている。そして、n型MOSトランジスタ154は、そのゲート電圧に基づいてオン又はオフし、さらに、オン時には、ゲート電圧に基づいて、ソース・ドレイン間の抵抗を制御する。
The n-
p型MOSトランジスタ158は、そのソースに強誘電体メモリ装置の動作電圧(電源電位、駆動電位)VCCが供給されており、そのドレインがn型MOSトランジスタ154のドレインに接続されている。即ち、センスアンプ150の出力(ノードVd)に接続されている。そして、p型MOSトランジスタ158は、ゲートに供給される信号/PRE(信号PREの反転信号)に基づいて、n型MOSトランジスタ154のドレイン(ノードVd)を電圧VCCに充電する。
The p-
キャパシタ160は、一方端がn型MOSトランジスタ154のドレインに接続されており、他方端がダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnに接続されている。そして、キャパシタ160は、n型MOSトランジスタ154のドレイン電圧の変化に基づいて、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnの電圧を変化させる。
正電荷キャンセル回路190は、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnから正電荷を引き抜くための回路である。ダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnから引き抜く電荷量としては、“0”データの読み出し電荷量より少ない正電荷量(例えば正電荷ノイズに相当する微小電荷量)であってもよく、又は“0”データの読み出し電荷量と同等或いはそれより多く且つ1データの読み出し電荷量より少ない正電荷量であってもよい。説明の便宜上、正電荷キャンセル回路190の一例として、“0”データの強誘電体容量と同等の容量を有する常誘電体キャパシタを例示して説明する。正電荷キャンセル回路190を構成する常誘電体キャパシタの一端は、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnに接続され、他端には信号ZCCbが供給されている。
The positive
基準電圧生成部170は、p型MOSトランジスタ172と、n型MOSトランジスタ174とを有して構成される。判定部180は、p型MOSトランジスタ182と、n型MOSトランジスタ184とを有して構成される。そして、判定部180は、ビット線BL1〜BLnに接続されるセンスアンプ150の出力(ノードVd)と基準電圧生成部170の出力とを比較して、メモリセルMCに記憶されたデータを判定する。
The reference
具体的には、p型MOSトランジスタ172及び182には、それぞれのゲートにセンスアンプ150の出力(ノードVd)、即ち、n型MOSトランジスタ154のドレイン電圧が供給されている。また、p型MOSトランジスタ172のドレインは、n型MOSトランジスタ174のドレインに接続されており、p型MOSトランジスタ182のドレインは、n型MOSトランジスタ184のドレインに接続されている。また、n型MOSトランジスタ174のゲートは、そのドレインに接続されており、さらに、n型MOSトランジスタ184は、そのゲートがn型MOSトランジスタ174のゲート及びドレインに接続されており、そのソースが接地され、そのドレインが出力OUT1〜OUTnとなっている。即ち、p型MOSトランジスタ172及びn型MOSトランジスタ174と、p型MOSトランジスタ182及びn型MOSトランジスタ184とは、カレントミラー回路を構成している。
Specifically, the output (node Vd) of the
図2は強誘電体メモリ装置100の動作を示すタイミングチャートである。ワード線WL1及びプレート線PL1を選択してビット線BL1〜BLnに接続されるメモリセルMCに記憶されたデータを読み出す動作について、図1及び図2を参照しながら説明する。
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the
以下の例において、各信号がL論理を示すときの信号電位は、接地電位(GND、基準電位、0V)であり、各信号がH論理を示すときの信号電位は、強誘電体メモリ装置100の動作電圧であるVCC、VDD、又はVPPである。なお、信号電位は、これに限られるものではなく、H論理を示すときの信号の電圧(電位)が、L論理を示すときの信号の電圧より高いものであればよい。
In the following example, the signal potential when each signal indicates L logic is the ground potential (GND, reference potential, 0 V), and the signal potential when each signal indicates H logic is the
まず、初期状態(時刻t0)において、信号BLEQはH論理を示しており、各n型MOSトランジスタ140はオンし、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜nの電圧は、接地電圧となる。そして、時刻t1において信号BLEQがL論理となり、各n型MOSトランジスタ140はオフし、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜nは、接地電位から切り離される。
First, in an initial state (time t0), the signal BLEQ indicates H logic, each n-
また、初期状態(時刻t0)において、信号/PREはL論理を示しており、p型MOSトランジスタ158はオンし、n型MOSトランジスタ154のドレイン電圧(ノードVd)はVCCにチャージされる。そして、時刻t1において、信号/PREがH論理となって、p型MOSトランジスタ158はオフし、n型MOSトランジスタ154のドレインは、VCCから切り離される。
In the initial state (time t0), the signal / PRE indicates L logic, the p-
次に、ワード線制御部120は、時刻t2において、ワード線WL1の電圧を上昇させて、ワード線WL1に接続されるメモリセルMCを構成するn型MOSトランジスタTRをオンさせる。これにより、ワード線WL1に接続されるメモリセルMCを構成する強誘電体キャパシタCは、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnに接続される。
Next, at time t2, the word
次に、時刻t3において、センスアンプ150は、信号ZCCbをL論理レベルに立ち下げる。すると、正電荷キャンセル回路190は、“0”データの読み出し電荷量より少ない正電荷量をダミービット線DBL及びビット線BL1〜nから引き抜くことにより、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜nの電位を負電位に引き下げる。更に、同時刻t3において、プレート線制御部130は、プレート線PL1の電圧をVCCに上昇させる。すると、ワード線WL1に接続されるメモリセルMCを構成する強誘電体キャパシタCには、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜nの電位を基準として高電位が印加される。強誘電体キャパシタCからダミービット線DBL及びビット線BL1〜nに電荷が放出されるので、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜BLnの電位は、負電位に引き下げられた電位を基点として、各メモリセルMCに記憶されたデータに応じて上昇し始める。
Next, at time t3, the
図3は時刻t3以降のビット線BL、プレート線PL、及びノードVdのそれぞれの電位変化を示すグラフである。横軸は時刻t3以降の時間t(s)を、縦軸は電位(V)を示す。BL“1”及びVd“1”は、メモリセルに“1”データが記憶されていた場合における、ビット線BL及びノードVdの電位変化を示し、BL“0”及びVd“0”は、メモリセルに“0”データが記憶されていた場合における、ビット線BL及びノードVdの電位変化を示す。 FIG. 3 is a graph showing potential changes of the bit line BL, the plate line PL, and the node Vd after time t3. The horizontal axis represents time t (s) after time t3, and the vertical axis represents potential (V). BL “1” and Vd “1” indicate potential changes of the bit line BL and the node Vd when “1” data is stored in the memory cell, and BL “0” and Vd “0” The potential change of the bit line BL and the node Vd when “0” data is stored in the cell is shown.
メモリセルMCに記憶されたデータが“1”である場合のノードVdの電位(Vd“1”)は、メモリセルMCに記憶されたデータが“0”である場合のノードVdの電位(Vd“0”)よりも急速に低下し始める。その理由について、以下説明する。 The potential (Vd “1”) of the node Vd when the data stored in the memory cell MC is “1” is the potential (Vd) of the node Vd when the data stored in the memory cell MC is “0”. It begins to decline more rapidly than “0”). The reason will be described below.
プレート線PL1の電圧をVCCに向かって上昇させると、ビット線BL上に存在する図示しない寄生容量および寄生抵抗の作用によりVCCに満たない読み出し電圧がメモリセルMCに印加され、その読み出し電圧に応じた電荷がビット線BLに放出される。 When the voltage of the plate line PL1 is increased toward VCC, a read voltage less than VCC is applied to the memory cell MC due to the action of parasitic capacitance and parasitic resistance (not shown) existing on the bit line BL, and the read voltage is changed according to the read voltage. The discharged charges are released to the bit line BL.
メモリセルMCに記憶されたデータが“1”である場合には、オペアンプ151の+入力に接続されるビット線BLの電位が上昇し、オペアンプ151の+入力と−入力との電位差が所定の電圧を超えると、オペアンプ151の出力は急速にHレベルになる。すると、n型MOSトランジスタ154がオンする。n型MOSトランジスタ154がオンすると、そのドレインは、n型MOSトランジスタ154のチャネル抵抗(オン抵抗)を介して、接地されたソースと接続される。その結果、ドレイン電圧Vd、即ち、キャパシタ160の一方端の電圧が急速に低下する。
When the data stored in the memory cell MC is “1”, the potential of the bit line BL connected to the + input of the
このとき、キャパシタ160は、当該低下に基づいて(カップリングにより)、その他方端、即ち、ビット線BL1〜BLnの電圧上昇を抑える(電圧を下げる)。そして、オペアンプ151の+入力に接続されるビット線BLの電位が下降し、接地電位との電位差が所定の電圧以下になると、オペアンプ151の出力が急速にLレベルとなる。その結果、n型MOSトランジスタ154がオフし、ビット線BLの電圧の下降が止まる。
At this time, the
以上のように、ビット線BLの電位が下降し、プレート線PL1の電圧が上昇することで、ビット線BL上に存在する図示しない寄生容量および寄生抵抗を介してメモリセルMCにかかる高電位が更に上昇し、再びメモリセルMCからビット線BLに電荷が放出され、ビット線BLの電位が上昇する。すると、オペアンプ151の出力が再びHレベルとなり、型MOSトランジスタ154がオンする。このように、オペアンプ151の出力の切り替え(n型MOSトランジスタ154のオン、オフ)は、メモリセルMCに略VCCの電圧が印加され、メモリセルMCからの電荷の放出が止まるまで繰り返される。以上の動作により、ノードVdの電位は、急速に低下する。
As described above, when the potential of the bit line BL decreases and the voltage of the plate line PL1 increases, the high potential applied to the memory cell MC via the parasitic capacitance and parasitic resistance (not shown) existing on the bit line BL is increased. The voltage further rises, and the charge is released again from the memory cell MC to the bit line BL, and the potential of the bit line BL rises. Then, the output of the
一方、メモリセルMCに記憶されたデータが“0”である場合には、“0”データの読み出し電荷量と同等の正電荷量が正電荷キャンセル回路190によってビット線BLから予め引き抜かれているので、メモリセルMCからビット線BL上に読み出された電荷による電位上昇はごく僅かであり、ビット線BLの電位は、接地電位付近に止まる。そのためオペアンプ151の+入力に接続されるビット線BLの電位と、−入力に接続される接地電位との電位差は、所定の電圧を超えることはなく、オペアンプ151の出力はLレベルのままである。
On the other hand, when the data stored in the memory cell MC is “0”, a positive charge amount equivalent to the read charge amount of the “0” data is previously extracted from the bit line BL by the positive charge cancel
以上の説明から分るように、メモリセルMCに記憶されているデータに応じて、オペアンプ151の出力の切り替え回数に差が生じる。メモリセルMCに記憶されたデータが“1”である場合、メモリセルMCから放出される電荷量が多いため、オペアンプ151の出力が何度も切り替わり、ビット線BLの電位は上昇と下降とを何度も繰り返すので、ノードVdの電位は大きく低下する。一方、メモリセルMCに記憶されたデータが“0”である場合、メモリセルMCから放出される電荷量が少ないことに加え、“0”データの読み出し電荷量より少ない正電荷量が正電荷キャンセル回路190によってビット線BLから予め引き抜かれているので、オペアンプ151が作動することはなく、ノードVdの電位はVCCに維持されたままである。
As can be seen from the above description, the output switching frequency of the
ここで、時刻t4以降の強誘電体メモリ装置100の動作について、図1及び図2を参照しながら説明する。ダミービット線DBLに接続される強誘電体キャパシタCは、他の強誘電体キャパシタCの面積よりも大きく設定されており、そこには“0”データが記憶されている。このため、当該強誘電体キャパシタCからダミービット線DBLに放出される電荷量は、“0”が記憶された強誘電体キャパシタCからビット線BL1〜BLnに放出される電荷量よりも多い。従って、基準電圧生成部170のp型MOSトランジスタ172のゲートに、ビット線BL1〜BLnに接続されるメモリセルMCに記憶されたデータが“0”である場合のドレイン電圧Vdと、当該データが“1”である場合のドレイン電圧との間の電圧が印加される。このとき、基準電圧生成部170は、p型MOSトランジスタ172に流れる電流を、基準電圧に変換して判定部180に供給する。
Here, the operation of the
そして、判定部180は、p型MOSトランジスタ172に流れる電流と、p型MOSトランジスタ182に流れる電流とを比較して、メモリセルMCに記憶されたデータを判定する。具体的には、p型MOSトランジスタ182のゲート電圧がp型MOSトランジスタ172のゲート電圧よりも高い場合、即ち、ビット線BL1〜BLnに接続されるメモリセルMCに記憶されたデータが“0”である場合、p型MOSトランジスタ182に流れる電流はp型MOSトランジスタ172に流れる電流より小さいため、判定部180の出力であるp型MOSトランジスタ182のドレイン電圧が接地電圧付近まで低下し、当該データが“1”である場合、p型MOSトランジスタ182に流れる電流はp型MOSトランジスタ172に流れる電流より大きいため、当該ドレイン電圧はVCC付近まで上昇する(図2のOUT1、時刻t4〜t5参照)。
Then, the
図4にオペアンプの構成例を示す。図示するように、オペアンプは複数のMOSトランジスタ及び抵抗により構成することができる。In+は、+入力、In−は、−入力、Outは、出力である。また、Vref0、Vref1及びVref2は、基準電圧である。なお、当該回路は、オペアンプの一例にすぎず、係る構成に限定されるものではない。 FIG. 4 shows a configuration example of the operational amplifier. As shown, the operational amplifier can be composed of a plurality of MOS transistors and resistors. In + is a + input, In− is a − input, and Out is an output. Vref0, Vref1, and Vref2 are reference voltages. Note that the circuit is merely an example of an operational amplifier, and is not limited to such a configuration.
図5は比較例としての強電体メモリ装置200の回路構成を示す。図1に示す符号と同一符号のデバイスは同一のデバイスを示すものとしてその詳細な説明を省略する。本実施形態に係わる強誘電体メモリ装置100と、比較例に係わる強誘電体メモリ装置200との相違点は、強誘電体メモリ装置100が正電荷キャンセル回路190を有しているのに対し、強誘電体メモリ装置200が正電荷キャンセル回路190を有しない点である。
FIG. 5 shows a circuit configuration of a high-
図6は強誘電体メモリ装置200におけるビット線BLの電位変化とノードVdの電位変化とを示すグラフである。“0”データが記憶されているメモリセルMCに読み出し電圧を印加し、メモリセルMCからビット線BLに電荷を放出したときに、ビット線BLに正電荷ノイズが入ると、オペアンプ151の+入力に接続されるビット線BLの電位が上昇し、オペアンプ151の+入力と−入力との電位差が所定の電圧を超える場合がある。オペアンプ151の+入力と−入力との電位差が所定の電圧を超えると、オペアンプ151の出力は急速にHレベルになり、n型MOSトランジスタ154がオンする。n型MOSトランジスタ154がオンすると、そのドレインは、n型MOSトランジスタ154のチャネル抵抗を介して、接地されたソースと接続するので、図6に示すようにノードVdの電位は下がってしまう。
FIG. 6 is a graph showing the potential change of the bit line BL and the potential change of the node Vd in the
比較例に係わる強誘電体メモリ装置200では、本実施形態に係わる強誘電体メモリ装置100と同様に、“1”データを読み出したときのノードVdの電位は接地電位まで降下したところで飽和する。そのため、ビット線BLに正電荷ノイズが入ると、“0”データを読み出したときのノードVdの電位まで降下してしまうので、“0”データを読み出したときのノードVdの電位と、“1”データを読み出したときのノードVdの電位との差(読み出しマージン)が小さくなるという問題が生じる。更に、比較例に係わる強誘電体メモリ装置200では、オペアンプ151の出力がHレベルからLレベルに切り替わったときに、オペアンプ151の応答性の限界により、n型MOSトランジスタ154がオンからオフに切り替わるタイミングが遅れることがある。n型MOSトランジスタ154がオンからオフに切り替わるタイミングが遅れると、“0”データを読み出したときのノードVdの電位が下がりすぎてしまい、“1”データを読み出したときのノードVdの電位との差が小さくなるという問題もある。
In the
これに対し、本実施形態に係わる強誘電体メモリ装置100では、“0”データの読み出し電荷量と同等の正電荷量をビット線BLから引き抜いているので、“0”データを読み出したときのノードVdの電位が下がらないか、或いはごく僅かしか下がらない。そのため、正電荷ノイズの影響や、オペアンプ151の応答性の限界によりn型MOSトランジスタ154がオンからオフに切り替わるタイミングが遅れたりしても、“0”データを読み出したときのノードVdの電位低下を抑制できるので、十分な読み出しマージンを確保できる。
On the other hand, in the
上記発明の実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。 The examples and application examples described through the embodiments of the present invention can be used in appropriate combination according to the application, or can be used with modifications or improvements, and the present invention is limited to the description of the above-described embodiments. It is not something.
例えば、正電荷キャンセル回路190は、図7乃至図11に示すような回路構成を具備するものでもよい。
図7に示す正電荷キャンセル回路190は、“0”データの強誘電体容量に相当する容量を有する強誘電体キャパシタから成る。
図8に示す正電荷キャンセル回路190は、“1”データの強誘電体容量より小さい容量に相当する容量を有する常誘電体キャパシタから成る。
図9に示す正電荷キャンセル回路190は、“0”データの強誘電体容量に相当する容量を有する強誘電体キャパシタと、常誘電体キャパシタとから成り、その容量の合成値が“1”データの強誘電体容量よりも小さい容量を有するキャパシタから成る。
図10示す正電荷キャンセル回路190は、ビット線BLを負電位(例えば−0.1V)に十分な時間(プリチャージに要する時間)接続することで、ビット線BLの電位を負電位にプリチャージするプリチャージ手段としてのp型MOSトランジスタから成る。
図11に示す正電荷キャンセル回路190は、ビット線BLを負電位に瞬間的に接続することで、負電荷をビット線BLに注入し、ビット線BLの電位を瞬時に引き下げるスイッチとしてのp型MOSトランジスタから成る。
For example, the positive
The positive charge cancel
The positive
The positive
The positive
A positive charge cancel
尚、ビット線BLを負電位にプリチャージする際に、電流が基板を抜けて流れないようにするためには、プリチャージ手段又はスイッチとしてのトランジスタは、p型MOSトランジスタが好適である。 In order to prevent current from flowing through the substrate when the bit line BL is precharged to a negative potential, a p-type MOS transistor is preferable as the precharge means or the transistor as the switch.
“0”データの読み出し電荷量より少ない正電荷量(例えば正電荷ノイズに相当する微小電荷量)、又は“0”データの読み出し電荷量と同等或いはそれより多く且つ1データの読み出し電荷量より少ない正電荷量をダミービットDBL及びビット線BL1〜BLnから引く抜くことで、ノイズの影響をキャンセルできるとともに、“0”データを読み出したときのノードVdの電位低下を抑制し、或いはノードVdの電位が低下したとしてもその低下量をごく僅かな範囲に制限することができる。 A positive charge amount smaller than the read charge amount of “0” data (for example, a minute charge amount corresponding to positive charge noise), or equal to or more than the read charge amount of “0” data and smaller than the read charge amount of one data. By pulling out the positive charge amount from the dummy bit DBL and the bit lines BL1 to BLn, the influence of noise can be canceled, the potential drop of the node Vd when “0” data is read out, or the potential of the node Vd Even if it falls, the fall amount can be restrict | limited to a very slight range.
尚、プレート線PLを駆動する以前のタイミングでダミービットDBL及びビット線BL1〜BLnから正電荷を引き抜く場合には、図1、図7乃至図11に示す何れの正電荷キャンセル回路190も適用できる。プレート線を駆動する以前のタイミングでダミービットDBL及びビット線BL1〜BLnから正電荷を引き抜いておくと、より大きな読み出し電圧をメモリセルMCに印加できるので、読み出し速度を向上できる。
Note that when the positive charge is extracted from the dummy bit DBL and the bit lines BL1 to BLn at the timing before the plate line PL is driven, any of the positive
また、プレート線PLを駆動するタイミングと略同時のタイミングでダミービットDBL及びビット線BL1〜BLnから正電荷を引き抜く場合には、図1、図7乃至図9に示す何れの正電荷キャンセル回路190も適用できる。プレート線PLを駆動する以前のタイミングで正電荷キャンセル回路190等の周辺回路を駆動させると、ビット線BLにノイズが入る可能性があるが、プレート線PLを駆動するタイミングと略同時のタイミングで正電荷キャンセル回路190を駆動し、ダミービットDBL及びビット線BL1〜BLnから正電荷を引き抜いておくことで、ノイズマージンを拡大できる。
Further, when the positive charge is extracted from the dummy bit DBL and the bit lines BL1 to BLn at substantially the same timing as driving the plate line PL, any of the positive
尚、本実施形態においては、ダミービット線DBLに接続される強誘電体キャパシタCの面積を大きくして“0”を記憶しているが、ダミービット線DBLに接続される強誘電体キャパシタCの面積を小さくして“1”を記憶してもよい。また、ダミービット線DBLに接続される強誘電体キャパシタCの面積を他の強誘電体キャパシタCの面積と等しくし、p型MOSトランジスタ172の駆動能力をp型MOSトランジスタ182の駆動能力より大きくする、或いはn型MOSトランジスタ174の駆動能力をn型MOSトランジスタ184の駆動能力より小さくしてもよい。また、n型MOSトランジスタ154のソースを接地とし、p型MOSトランジスタ158のソースをVCCとしたが、前者が低電位かつ後者が高電位であり、前者と後者との間に電位差があればよい。また、p型MOSトランジスタ158はノードVdをプリチャージする機能を有していればよいため、n型MOSトランジスタであってもよい。
In this embodiment, the area of the ferroelectric capacitor C connected to the dummy bit line DBL is increased to store “0”, but the ferroelectric capacitor C connected to the dummy bit line DBL is stored. “1” may be stored with a smaller area. Further, the area of the ferroelectric capacitor C connected to the dummy bit line DBL is made equal to the areas of the other ferroelectric capacitors C, and the driving capability of the p-
また、本実施形態においては、所謂1T1C型のメモリセルを例に説明したが、2T2C型のメモリセルに適用してもよい。 In this embodiment, a so-called 1T1C type memory cell has been described as an example, but the present invention may be applied to a 2T2C type memory cell.
発明の実施形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが特許請求の範囲から明らかであろう。 The examples and application examples described through the embodiments of the invention can be used in combination as appropriate according to the application, or can be used with modifications or improvements, and the present invention is limited to the description of the embodiment described above. It is not something. It will be apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such combinations or changes or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.
100…強誘電体メモリ装置 110…メモリセルアレイ 120…ワード線制御部 130…プレート線制御部 140…n型MOSトランジスタ 150…センスアンプ 160…キャパシタ 170…基準電圧生成部 180…判定部 190…正電荷キャンセル回路
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記複数のビット線のそれぞれに接続され、所定のデータを記憶する複数のメモリセルと、
前記ビット線に接続されるセンスアンプと、
前記複数のビット線のそれぞれに帯電する正電荷を引き抜く正電荷キャンセル回路と、を備え、
前記センスアンプは、オペアンプ、MOSトランジスタ、及びキャパシタを有し、
前記オペアンプの第一入力部は、前記ビット線に接続され、前記オペアンプの第二入力部は、第一電位に接続され、前記オペアンプの出力部は、前記MOSトランジスタのゲート電極に接続され、
前記MOSトランジスタは、ノードと前記ノードの電位より低い第二電位との間に接続され、
前記キャパシタは、前記ノードと前記ビット線との間に接続されている、強誘電体メモリ装置。 Multiple bit lines,
A plurality of memory cells connected to each of the plurality of bit lines and storing predetermined data;
A sense amplifier connected to the bit line;
A positive charge cancellation circuit for extracting a positive charge charged in each of the plurality of bit lines,
The sense amplifier includes an operational amplifier, a MOS transistor, and a capacitor.
A first input of the operational amplifier is connected to the bit line; a second input of the operational amplifier is connected to a first potential; an output of the operational amplifier is connected to a gate electrode of the MOS transistor;
The MOS transistor is connected between a node and a second potential lower than the potential of the node;
The ferroelectric memory device, wherein the capacitor is connected between the node and the bit line.
前記メモリセルは、読み出し電荷量の少ない“0”データ又は読み出し電荷量の多い“1”データを分極状態に対応して記憶し、
前記正電荷キャンセル回路は、前記“0”データの読み出し電荷量より少ない正電荷を前記ビット線から引き抜く、強誘電体メモリ装置。 The ferroelectric memory device according to claim 1, comprising:
The memory cell stores “0” data with a small read charge amount or “1” data with a large read charge amount corresponding to the polarization state,
The ferroelectric memory device, wherein the positive charge cancel circuit extracts a positive charge smaller than a read charge amount of the “0” data from the bit line.
前記メモリセルは、読み出し電荷量の少ない“0”データ又は読み出し電荷量の多い“1”データを分極状態に対応して記憶し、
前記正電荷キャンセル回路は、前記“0”データの読み出し電荷量と同等又はそれより多く且つ“1”データの読み出し電荷量より少ない正電荷を前記ビット線から引き抜く、強誘電体メモリ装置。 The ferroelectric memory device according to claim 1, comprising:
The memory cell stores “0” data with a small read charge amount or “1” data with a large read charge amount corresponding to the polarization state,
The ferroelectric memory device, wherein the positive charge cancellation circuit extracts from the bit line a positive charge that is equal to or greater than a read charge amount of the “0” data and less than a read charge amount of the “1” data.
前記正電荷キャンセル回路は、前記“0”データの強誘電体容量に相当する容量を有する強誘電体キャパシタである、強誘電体メモリ装置。 The ferroelectric memory device according to claim 3, comprising:
The ferroelectric memory device, wherein the positive charge cancellation circuit is a ferroelectric capacitor having a capacitance corresponding to the ferroelectric capacitance of the “0” data.
前記正電荷キャンセル回路は、前記“0”データの強誘電体容量より少ない容量を有する常誘電体キャパシタである、強誘電体メモリ装置。 The ferroelectric memory device according to claim 2, comprising:
The ferroelectric memory device, wherein the positive charge cancellation circuit is a paraelectric capacitor having a capacity smaller than the ferroelectric capacity of the “0” data.
前記正電荷キャンセル回路は、前記“1”データの強誘電体容量より少ない容量を有する常誘電体キャパシタである、強誘電体メモリ装置。 The ferroelectric memory device according to claim 3, comprising:
The ferroelectric memory device, wherein the positive charge cancellation circuit is a paraelectric capacitor having a capacity smaller than the ferroelectric capacity of the “1” data.
前記正電荷キャンセル回路は、“0”データの強誘電体容量に相当する容量を有する強誘電体キャパシタと、常誘電体キャパシタとから成り、その容量の合成値が“1”データの強誘電体容量よりも小さい容量を有するキャパシタである、強誘電体メモリ装置。 The ferroelectric memory device according to claim 3, comprising:
The positive charge cancellation circuit includes a ferroelectric capacitor having a capacitance corresponding to a ferroelectric capacitor of “0” data and a paraelectric capacitor, and a composite value of the capacitance is a ferroelectric of “1” data. A ferroelectric memory device, which is a capacitor having a capacity smaller than a capacity.
前記正電荷キャンセル回路は、前記ビット線を所定の負電位にプリチャージするプリチャージ手段である、強誘電体メモリ装置。 The ferroelectric memory device according to claim 1, comprising:
The ferroelectric memory device, wherein the positive charge cancellation circuit is precharge means for precharging the bit line to a predetermined negative potential.
前記正電荷キャンセル回路は、前記ビット線を負電位に所定時間接続するスイッチである、強誘電体メモリ装置。 The ferroelectric memory device according to claim 1, comprising:
The ferroelectric memory device, wherein the positive charge cancellation circuit is a switch for connecting the bit line to a negative potential for a predetermined time.
前記正電荷キャンセル回路は、前記メモリセルに読み出し電圧が印加される以前に前記ビット線から正電荷を引き抜く、強誘電体メモリ装置。 A ferroelectric memory device according to any one of claims 1 to 9, wherein
The ferroelectric memory device, wherein the positive charge cancel circuit extracts a positive charge from the bit line before a read voltage is applied to the memory cell.
前記正電荷キャンセル回路は、前記メモリセルに読み出し電圧が印加されるタイミングと略同時のタイミングで前記ビット線から正電荷を引き抜く、強誘電体メモリ装置。 A ferroelectric memory device according to any one of claims 1 to 7, comprising:
The ferroelectric memory device, wherein the positive charge cancellation circuit extracts positive charges from the bit line at substantially the same timing as a read voltage is applied to the memory cell.
前記メモリセル内に強誘電体キャパシタを備え、
読み出し時に前記強誘電体キャパシタの一端が前記ビット線に接続され、
前記第一電位は接地電位であり、
前記MOSトランジスタはn型MOSトランジスタである、強誘電体メモリ装置。 A ferroelectric memory device according to any one of claims 1 to 11, wherein
A ferroelectric capacitor is provided in the memory cell,
One end of the ferroelectric capacitor is connected to the bit line at the time of reading,
The first potential is a ground potential;
The ferroelectric memory device, wherein the MOS transistor is an n-type MOS transistor.
前記ノードに接続される判定部を更に備え、
前記ビット線に接続される前記メモリセルに記憶されているデータを前記判定部により判定する、強誘電体メモリ装置。 A ferroelectric memory device according to any one of claims 1 to 12, wherein
A determination unit connected to the node;
A ferroelectric memory device, wherein the determination unit determines data stored in the memory cell connected to the bit line.
前記“0”データの読み出し電荷量より多く且つ前記“1”データの読み出し電荷量より少ない電荷を記憶するメモリセルに接続するダミービット線と、
前記ダミービット線に接続するセンスアンプのノードに接続する基準電圧生成部と、
を更に備え、
前記基準電圧生成部の出力信号は前記判定部に入力される、強誘電体メモリ装置。 14. The ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the ferroelectric memory device is any one of claims 1 to 13.
A dummy bit line connected to a memory cell storing a charge larger than the read charge amount of the “0” data and smaller than the read charge amount of the “1” data;
A reference voltage generator connected to a node of a sense amplifier connected to the dummy bit line;
Further comprising
The ferroelectric memory device, wherein an output signal of the reference voltage generation unit is input to the determination unit.
前記複数のビット線のそれぞれに接続され、所定のデータを記憶する複数のメモリセルと、
前記複数のビット線のそれぞれに帯電する正電荷を引き抜く正電荷キャンセル回路と、
前記ビット線に接続されるセンスアンプであって、ノードと前記ノードの電位より低い第二電位との間に接続されるMOSトランジスタと、その第一入力部が前記ビット線に接続され、その第二入力部が第一電位に接続され、その出力部が前記MOSトランジスタのゲート電極に接続されるオペアンプと、前記ノードと前記ビット線との間に接続されるキャパシタとを有するセンスアップと、
を有する強誘電体メモリ装置の駆動方法であって、
前記メモリセルに記憶されたデータを前記ビット線に読み出だす以前又は略同時に前記正電荷キャンセル回路によって前記ビット線から正電荷を引き抜くステップと、
前記ビット線の所定の電位からの電位上昇に応答して前記MOSトランジスタをオンにすることにより前記ビット線の電位を下降させるステップと、
前記ビット線の所定の電位からの電位降下に応答して前記MOSトランジスタをオフにするステップと、
を備える強誘電体メモリ装置の駆動方法。 Multiple bit lines,
A plurality of memory cells connected to each of the plurality of bit lines and storing predetermined data;
A positive charge cancellation circuit for extracting a positive charge charged in each of the plurality of bit lines;
A sense amplifier connected to the bit line, a MOS transistor connected between a node and a second potential lower than the potential of the node, and a first input portion thereof connected to the bit line, Sense-up having an operational amplifier having two inputs connected to the first potential and an output connected to the gate electrode of the MOS transistor, and a capacitor connected between the node and the bit line;
A method for driving a ferroelectric memory device comprising:
Extracting positive charge from the bit line by the positive charge cancellation circuit before or substantially simultaneously with reading data stored in the memory cell to the bit line;
Lowering the potential of the bit line by turning on the MOS transistor in response to a potential increase from a predetermined potential of the bit line;
Turning off the MOS transistor in response to a potential drop from a predetermined potential of the bit line;
For driving a ferroelectric memory device.
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JP2006281680A JP2008112476A (en) | 2006-10-02 | 2006-10-16 | Ferroelectric memory device and drive method thereof, and electronic equipment |
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---|---|---|---|---|
US8803091B2 (en) | 2010-01-06 | 2014-08-12 | Seiko Epson Corporation | Detection circuit, sensor device, and electronic instrument |
CN110390962A (en) * | 2018-04-19 | 2019-10-29 | 美光科技公司 | Sensing amplifier with lower offset and increased speed |
-
2006
- 2006-10-16 JP JP2006281680A patent/JP2008112476A/en active Pending
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