JP3020297B2 - Semiconductor memory - Google Patents

Semiconductor memory

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JP3020297B2
JP3020297B2 JP3084486A JP8448691A JP3020297B2 JP 3020297 B2 JP3020297 B2 JP 3020297B2 JP 3084486 A JP3084486 A JP 3084486A JP 8448691 A JP8448691 A JP 8448691A JP 3020297 B2 JP3020297 B2 JP 3020297B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複数のメモリセルによ
って構成されている半導体メモリ、特に、複数のメモリ
セルがそれぞれ強誘電体コンデンサとゲ−ト用トランジ
スタとによって構成され、情報の読み出しに先だってビ
ット線をプリチャ−ジすることによりダミ−用メモリセ
ルを省くようにした半導体メモリに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory comprising a plurality of memory cells, and more particularly, a plurality of memory cells each comprising a ferroelectric capacitor and a gate transistor for reading information. The present invention relates to a semiconductor memory in which a dummy memory cell is omitted by pre-charging a bit line.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、強誘電材料からなる絶縁層を持つ
コンデンサ(以下、これを強誘電体コンデンサという)
を各メモリセルに用いてなる半導体メモリが開発されて
おり、この種の半導体メモリは、例えば、特開昭63−
201998号、特開昭64−66897号、特開平1
−158691号等に開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a capacitor having an insulating layer made of a ferroelectric material (hereinafter referred to as a ferroelectric capacitor).
Has been developed for each memory cell. This type of semiconductor memory is disclosed in, for example,
201998, JP-A-64-66897, JP-A-Hei 1
No. 158691.

【0003】図8は、従来のこの種の半導体メモリにお
ける1つのメモリセル部分を示す回路構成図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing one memory cell portion in a conventional semiconductor memory of this type.

【0004】図において、1はメモリセル、10はダミ
−用メモリセル、11はゲ−ト用トランジスタ、12は
強誘電体コンデンサ、30はワ−ド線、35はプレ−ト
線、40はビット線、43は反転ビット線をそれぞれ示
し、メモリセル1は1個の強誘電体コンデンサ12と1
個のゲ−ト用トランジスタ11とで1ビットメモリセル
を構成している。
In the figure, 1 is a memory cell, 10 is a dummy memory cell, 11 is a gate transistor, 12 is a ferroelectric capacitor, 30 is a word line, 35 is a plate line, and 40 is a plate line. A bit line 43 indicates an inverted bit line, and a memory cell 1 has one ferroelectric capacitor 12 and 1
The gate transistors 11 constitute a 1-bit memory cell.

【0005】始めに、前記メモリセル1に対する情報の
書き込み動作について説明する。
First, an operation of writing information to the memory cell 1 will be described.

【0006】図9に示すように、プレ−ト線35を0V
に維持した状態で、ビット線40に正電圧の書き込み信
号50を供給し、その書き込み信号50の供給期間にワ
−ド線30に同じく正電圧の制御パルスを51を供給す
ると、トランジスタ11のソ−スSに正の電圧信号52
が発生し、この電圧信号52が強誘電体コンデンサ12
間に印加される。このとき、強誘電体コンデンサ12で
は電圧信号52により中にある強誘電材料に電界が加え
られて分極を生じるが、この分極ベクトルはトランジス
タ11の方向を向くようになり、それにより強誘電体コ
ンデンサ12に情報”1”が記憶されたことになる。
[0006] As shown in FIG.
When the write signal 50 of a positive voltage is supplied to the bit line 40 in the state where the voltage is maintained, and a control pulse 51 of the same positive voltage is supplied to the word line 30 during the supply period of the write signal 50, the transistor 11 A positive voltage signal 52
Occurs, and this voltage signal 52 is applied to the ferroelectric capacitor 12.
Is applied in between. At this time, in the ferroelectric capacitor 12, an electric field is applied to the ferroelectric material in the ferroelectric material by the voltage signal 52 to cause polarization. This polarization vector is directed to the transistor 11, and thereby the ferroelectric capacitor is turned on. This means that the information “1” is stored in No. 12.

【0007】一方、図10に示すように、ビット線40
を0Vに維持した状態で、プレ−ト線35に正電圧の書
き込み信号54を供給し、その書き込み信号54の供給
期間にワ−ド線30に同じく正電圧の制御パルスを55
を供給すると、トランジスタ11のソ−スSはビット線
40と同じ0Vに維持されているので、強誘電体コンデ
ンサ12間には正電圧の電圧信号が印加されることにな
る。このとき、強誘電体コンデンサ12ではこの電圧信
号により強誘電材料に電界が加えられて同様に分極を生
じるが、この分極ベクトルは前の場合と逆にプレ−ト線
35の方向を向くようになり、強誘電体コンデンサ12
に情報”0”が記憶されたことになる。
On the other hand, as shown in FIG.
Is maintained at 0 V, a positive voltage write signal 54 is supplied to the plate line 35, and a positive voltage control pulse 55 is also supplied to the word line 30 during the supply period of the write signal 54.
Is supplied, the source S of the transistor 11 is maintained at the same 0 V as the bit line 40, so that a positive voltage signal is applied between the ferroelectric capacitors 12. At this time, in the ferroelectric capacitor 12, an electric field is applied to the ferroelectric material by the voltage signal to cause polarization similarly, but the polarization vector is directed to the plate line 35 in the opposite direction to the previous case. And the ferroelectric capacitor 12
Is stored as information "0".

【0008】図11は、強誘電体コンデンサ12の強誘
電材料における電界と分極との履歴を表すヒステリシス
曲線を示している。
FIG. 11 shows a hysteresis curve representing the history of the electric field and the polarization in the ferroelectric material of the ferroelectric capacitor 12.

【0009】この図において、横軸は電界、縦軸は分極
を表し、前述のように、分極ベクトルがトランジスタ1
1の方向を向いている場合に情報”1”、プレート線3
5の方向を向いている場合に情報”0”が記憶されてい
るものとし、その時の電荷をそれぞれQ1、Q0(ただ
し、Q1=−Q0)としたとき、これらの電荷Q1、Q
0は強誘電材料の残留分極に対応するものであって、当
該残留分極は強誘電体コンデンサ3の両端に電位差が与
えられていない場合においても保持されているものであ
るから、当該電荷Q1、Q0のいずれかを保持すること
により、強誘電体コンデンサ12に情報”1”か”0”
を不揮発状態で記憶できるものである。
[0009] In this figure, the horizontal axis represents the electric field, and the vertical axis represents the polarization.
Information "1" when facing to direction 1, plate line 3
5, the information "0" is stored. When the charges at that time are Q1 and Q0 (where Q1 = -Q0), these charges Q1 and Q0 are stored.
0 corresponds to the remanent polarization of the ferroelectric material. Since the remanent polarization is held even when no potential difference is applied to both ends of the ferroelectric capacitor 3, the charges Q1, By holding either of Q0, the information “1” or “0” is stored in the ferroelectric capacitor 12.
Can be stored in a nonvolatile state.

【0010】次に、前記メモリセル1に対する情報の読
み出し動作について説明する。
Next, an operation of reading information from the memory cell 1 will be described.

【0011】図12に示すように、ビット線40を0V
に維持した状態で、ワ−ド線30に正電圧の読み出し信
号56を供給し、その読み出し信号56の供給期間にプ
レ−ト線35に正電圧の制御パルスを57を供給する。
このとき、強誘電体コンデンサ12中に情報”1”(電
荷Q1)が記憶されている場合は、トランジスタ11の
ドレインDの電圧は図の曲線58のように変化し、ビッ
ト線40の電位をΔV(=ΔQ1)だけ正方向に増大さ
せ、強誘電体コンデンサ12中に情報”0”(電荷Q
0)が記憶されている場合は、トランジスタ11のドレ
インDの電圧は図の曲線59のように変化し、ビット線
40の電位をΔV(=ΔQ0)だけ正方向に増大させ
る。
[0011] As shown in FIG.
In this state, a positive voltage read signal 56 is supplied to the word line 30, and a positive voltage control pulse 57 is supplied to the plate line 35 during the supply period of the read signal 56.
At this time, when information "1" (charge Q1) is stored in the ferroelectric capacitor 12, the voltage of the drain D of the transistor 11 changes as shown by a curve 58 in the figure, and the potential of the bit line 40 is changed. The voltage is increased in the positive direction by ΔV (= ΔQ1), and information “0” (charge Q
If (0) is stored, the voltage of the drain D of the transistor 11 changes as shown by the curve 59 in the figure, and the potential of the bit line 40 is increased in the positive direction by ΔV (= ΔQ0).

【0012】この場合、図示されているように、電位の
増分ΔQ1、ΔQ0の間にはΔQ1>ΔQ0の関係があ
り、ビット線40の電位変化は強誘電体コンデンサ12
の中に情報”1”(電荷Q1)が記憶されている場合の
方が大きいので、ビット線40におけるこの電位変化を
センス増幅器で検出すれば、その大きさにより強誘電体
コンデンサ12中の情報”1”か”0”を読み取ること
ができるものである。
In this case, as shown, there is a relationship of ΔQ1> ΔQ0 between the potential increments ΔQ1 and ΔQ0, and the potential change of the bit line 40 is changed by the ferroelectric capacitor 12.
Is larger when the information "1" (charge Q1) is stored therein, and if this potential change in the bit line 40 is detected by the sense amplifier, the information in the ferroelectric capacitor 12 is determined by its magnitude. "1" or "0" can be read.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】前記従来の半導体メモ
リにおいては、情報読み出しの際に、情報が”1”であ
るか”0”であるかの判断を行うときのビット線40の
電位変化基準として、図8に示すように、反転ビット線
43に当該読み出しを行うメモリセル1に記憶された情
報と相補な情報(メモリセル1に情報”1”が記憶され
ている場合には情報”0”、また、情報”0”が記憶さ
れている場合には情報”1”)が記憶されているダミー
用メモリセル10を接続し、1回の読み出し動作時に、
メモリセル1とダミー用メモリセル10の読み出しを同
時に行い、ダミー用メモリセル10の情報を読み出した
際の反転ビット線43の電位変化と、メモリセル1の情
報を読み出した際のビット線40の電位変化とを比較す
ることによって、メモリセル1の情報が”1”であるか
または”0”であるかの判断を行っていた。
In the conventional semiconductor memory, when reading information, it is necessary to determine whether the information is "1" or "0". As shown in FIG. 8, information complementary to the information stored in the memory cell 1 from which the reading is performed is stored in the inverted bit line 43 (when the information “1” is stored in the memory cell 1, the information “0” is stored). In addition, when the information “0” is stored, the dummy memory cell 10 storing the information “1”) is connected, and at the time of one read operation,
The memory cell 1 and the dummy memory cell 10 are simultaneously read, and the potential change of the inverted bit line 43 when the information of the dummy memory cell 10 is read and the potential change of the bit line 40 when the information of the memory cell 1 is read. It has been determined whether the information of the memory cell 1 is "1" or "0" by comparing the potential change.

【0014】このため、従来の半導体メモリは、1ビッ
トの情報を記憶させるために2つのメモリセル1、10
を必要とすることになり、本来の情報を記憶するための
記憶容量が半減してしまうという問題点があった。
Therefore, the conventional semiconductor memory has two memory cells 1, 10 for storing 1-bit information.
Is required, and the storage capacity for storing the original information is reduced by half.

【0015】前記問題点を解決するため、各メモリセル
1に内蔵されたコンデンサ12の容量と異なる容量を持
つコンデンサを内蔵した共通の1個のダミー用メモリセ
ルを設け、当該ダミー用メモリセルを前記各メモリセル
1とともに1本のビット線40に接続することにより、
メモリセルの数を少なくした読み出し手段も既に提案さ
れているところである。
In order to solve the above problem, a common dummy memory cell having a built-in capacitor having a capacity different from the capacity of the capacitor 12 built in each memory cell 1 is provided. By connecting to one bit line 40 together with each memory cell 1,
Readout means with a reduced number of memory cells have already been proposed.

【0016】図13は、当該共通のダミー用メモリセル
で得られた基準電位を利用し、読み出すべきメモリセル
1の記憶情報の判断を行っている前記読み出し手段に用
いる各部の信号波形図である。
FIG. 13 is a signal waveform diagram of each section used in the reading means for determining the storage information of the memory cell 1 to be read by using the reference potential obtained from the common dummy memory cell. .

【0017】そして、図における読み出し信号60、制
御パルス61、強誘電体コンデンサ12中に情報”1”
が記憶されている場合のトランジスタ11のドレインD
の電圧変化曲線63、強誘電体コンデンサ12中に情
報”0”が記憶されている場合のトランジスタ11のド
レインDの電圧変化曲線64は、それぞれ、図12にお
ける読み出し信号56、制御パルス57、情報”1”の
ときの電圧変化曲線58、情報”0”のときの電圧変化
曲線59に対応する。なお、曲線65は共通のダミー用
メモリセルで得られる電圧である。
The read signal 60, the control pulse 61, and the information "1" in the ferroelectric capacitor 12 shown in FIG.
Is stored, the drain D of the transistor 11 is stored.
12 and the voltage change curve 64 of the drain D of the transistor 11 when the information “0” is stored in the ferroelectric capacitor 12, the read signal 56, the control pulse 57, and the information It corresponds to the voltage change curve 58 when “1” and the voltage change curve 59 when information is “0”. Note that a curve 65 is a voltage obtained by a common dummy memory cell.

【0018】この読み出し手段における読み出し動作
は、既に述べた各別のダミー用メモリセル10を用いた
メモリセル1の読み出し動作をほぼ同じであるが、前記
読み出し手段においては、共通のダミー用メモリセルで
得られる基準電位65はメモリセル1の情報”1”と”
0”を読み出すことにより得られる電位のほぼ中間の電
位になるので、当該中間の電位65を基準にしてメモリ
セル1より得られる電位の大小を判別すれば、メモリセ
ル1の情報が”1”であるかまたは”0”であるかの判
断を行うことができる。
The read operation of the read means is substantially the same as the read operation of the memory cell 1 using the different dummy memory cells 10 described above, but the read means uses a common dummy memory cell. The reference potential 65 obtained by the information "1" and "1"
Since the potential obtained by reading "0" becomes substantially the middle potential, if the magnitude of the potential obtained from the memory cell 1 is determined based on the middle potential 65, the information of the memory cell 1 becomes "1". Or “0” can be determined.

【0019】しかしながら、前記読み出し手段は、各別
のダミー用メモリセル10を用いた読み出し手段を採用
するものに比べると、本来の情報の記憶に用いられるメ
モリセル数を相対的に増大させ、それにより記憶容量を
増大させることができる反面、ダミー用メモリセルの反
転(読み出し)回数が極端に多くなるため、当該ダミー
用メモリセルのコンデンサとして強誘電体コンデンサを
用いたときには、分極の鈍りが大きくなって、当該ダミ
ー用メモリセルで得られる基準電位が変化してしまうと
いう新たな問題点が発生する。
However, the read means relatively increases the number of memory cells used for storing the original information, as compared with the read means using the read means using each of the dummy memory cells 10. However, since the number of inversions (reading) of the dummy memory cell becomes extremely large, when a ferroelectric capacitor is used as a capacitor of the dummy memory cell, the sharpness of polarization becomes large. This causes a new problem that the reference potential obtained in the dummy memory cell changes.

【0020】この問題点の解決には、当該ダミー用メモ
リセルを構成するコンデンサとして強誘電体コンデンサ
以外のコンデンサを用いることが考えられ、例えば、前
記コンデンサの誘電材料として2酸化珪素(SiO2
を用いようとすれば、2酸化珪素は誘電率が小さいため
コンデンサは大型のものになり、また、2酸化珪素より
の高誘電率の誘電材料を用いようとすれば、新たな製造
プロセスが必要となって半導体メモリの製造コストが上
昇してしまうという欠点がある。さらに、前記手段で
は、情報”1”や”0”の読み出しの際に得られる微小
な電位のさらに中間の電位を発生させる必要を有するも
のであるため、前記新たな製造プロセスを採用したとき
には、その採用時の条件のバラツキ等により前記中間の
電位が変動してしまうという別の問題点も発生すること
になる。
To solve this problem, it is conceivable to use a capacitor other than a ferroelectric capacitor as a capacitor constituting the dummy memory cell. For example, silicon dioxide (SiO 2 ) may be used as a dielectric material of the capacitor.
If silicon dioxide is used, the capacitor becomes large because silicon dioxide has a small dielectric constant, and if a dielectric material having a higher dielectric constant than silicon dioxide is used, a new manufacturing process is required. Therefore, there is a disadvantage that the manufacturing cost of the semiconductor memory increases. Further, in the above-mentioned means, since it is necessary to generate a further intermediate potential of a minute potential obtained at the time of reading information “1” or “0”, when the new manufacturing process is adopted, Another problem arises that the intermediate potential fluctuates due to variations in conditions at the time of adoption.

【0021】本発明は、このような各種の問題点を解決
するために考案されたもので、ダミー用メモリセルを用
いることなく、メモリセルからの情報を読み出して”
1”と”0”の判断が行える半導体メモリを提供するこ
とを主たる目的としている。
[0021] The present invention has been devised to solve the problems of the various, without using a dummy memory cell, reads information from the memory cell "
The main object of the present invention is to provide a semiconductor memory capable of determining “1” and “0”.

【0022】また、本発明は、情報の読み出しまたは再
書き込みを行うことができる半導体メモリを提供するこ
とを他の目的としている。
Also, the present invention provides a method of reading or re-reading information.
It is another object to provide a semiconductor memory which can perform writing .

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】前記主たる目的の達成の
ために、本発明は、それぞれ強誘電体コンデンサとトラ
ンジスタとからなる第1及び第2のメモリセルと、第1
のメモリセルの強誘電体コンデンサに接続された第1の
プレート線と、第2のメモリセルの強誘電体コンデンサ
に接続された第2のプレート線と、第1のメモリセルの
トランジスタのゲートに接続された第1のワード線と、
第2のメモリセルのトランジスタのゲートに接続された
第2のワード線と、第1のメモリセルのトランジスタに
接続された第1のビット線と、第2のメモリセルのトラ
ンジスタに接続された第2のビット線と、第1及び第2
のビット線に接続されたセンスアンプとからなる半導体
メモリであって、情報の読み出しに先立って、第1及び
第2のビット線を強誘電体コンデンサの強誘電材料の抗
電界とその膜厚との積にほぼ等しいプリチャージ電位に
プリチャージする手段を備え
In order to achieve the above-mentioned main object, the present invention provides first and second memory cells each comprising a ferroelectric capacitor and a transistor;
A first plate line connected to the ferroelectric capacitor of the memory cell, a second plate line connected to the ferroelectric capacitor of the second memory cell, and a gate of the transistor of the first memory cell. A first word line connected;
A second word line connected to the gate of the transistor of the second memory cell; a first bit line connected to the transistor of the first memory cell; and a second word line connected to the transistor of the second memory cell. 2 bit lines, and the first and second bit lines.
Semiconductor formed from the connected sense amplifier to the bit line
A memory, prior to reading of the information, the first and
The second bit line is connected to the ferroelectric capacitor of the ferroelectric capacitor.
Field and Ru comprising means for <br/> precharged to approximately equal the precharge potential to the product of the film thickness.

【0024】また、前記主たる目的及び前記他の目的の
達成のために、本発明は、それぞれ強誘電体コンデンサ
とトランジスタとからなる第1及び第2のメモリセル
と、第1のメモリセルの強誘電体コンデンサに接続され
た第1のプレート線と、第2のメモリセルの強誘電体コ
ンデンサに接続された第2のプレート線と、第1のメモ
リセルのトランジスタのゲートに接続された第1のワー
ド線と、第2のメモリセルのトランジスタのゲートに接
続された第2のワード線と、第1のメモリセルのトラン
ジスタに接続された第1のビット線と、第2のメモリセ
ルのトランジスタに接続された第2のビット線と、第1
及び第2のビット線に接続されたセンスアンプとからな
り、情報の読み出しに先立って、第1及び第2のビット
線を強誘電体コンデンサの強誘電材料の抗電界とその膜
厚との積にほぼ等しいプリチャージ電位にプリチャージ
する半導体メモリであって、第2または第1のビット線
を反転ビット線とし、第2または第1のプレート線を開
放し、第1または第2のプレート線の電位を0V、電源
電圧、0Vと変化させた後、第2または第1のビット線
の電位を基準電位として、第1または第2のビット線の
電位をセンスアンプで検出する場合、センスアンプのセ
ンス動作直前の第1または第2のビット線の電位が、前
記プリチャージ電圧よりも高い場合は第1または第2の
プレート線の電位を0Vのままにし、前記プリチャージ
電圧よりも低い場合は第1または第2のプレート線の電
位を電源電圧にして再書き込みを行う手段を備える。
According to another aspect of the present invention, there is provided a ferroelectric capacitor.
And second memory cells each comprising a transistor and a transistor
Connected to the ferroelectric capacitor of the first memory cell
The first plate line and the ferroelectric core of the second memory cell.
The second plate line connected to the capacitor and the first note
A first word line connected to the gate of the transistor of the recell
Line to the gate of the transistor of the second memory cell.
Connected to the second word line and the first memory cell.
A first bit line connected to the transistor and a second memory cell;
A second bit line connected to the first transistor and a first bit line.
And a sense amplifier connected to the second bit line.
Prior to reading the information , the first and second bits
Wire and ferroelectric material of ferroelectric capacitor and its film
Precharge to precharge potential approximately equal to product of thickness
Semiconductor memory, comprising a second or first bit line
Is the inverted bit line and the second or first plate line is open.
Release the potential of the first or second plate line to 0 V
After changing the voltage to 0 V, the second or first bit line
Of the first or second bit line with the potential of
When detecting the potential with a sense amplifier, the sense amplifier
The potential of the first or second bit line immediately before the
If the voltage is higher than the precharge voltage, the first or second
Leave the potential of the plate line at 0 V and
If the voltage is lower than the voltage of the first or second plate line,
Means for performing rewriting by setting the voltage to the power supply voltage.

【0025】[0025]

【作用】図1は本発明の第1の実施例を示す回路構成図
であり、また、図2及び図3はそれぞれ強誘電材料にお
ける電界と分極とのヒステリシス曲線とその曲線上の電
荷履歴図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. FIGS. 2 and 3 are hysteresis curves of an electric field and a polarization in a ferroelectric material, and a charge history diagram on the curves. It is.

【0026】以下、これらの図を用いて本発明の半導体
メモリの作用について説明する。
The operation of the semiconductor memory according to the present invention will be described below with reference to these drawings.

【0027】まず、ビット線40にプリチャージ電圧V
bを供給し、また、プレート線35に制御パルス信号6
0を供給する。このとき、前記制御パルス信号60の電
圧値Vpは電源電圧(Vcc)に等しいものであり、前記
プリチャージ電圧Vbは強誘電コンデンサ12の強誘電
材料膜の抗電界Ecに対応した電圧Vc(ここで、強誘
電材料膜の厚さをdとすると、電圧VcはEc×dで求
まる)に等しいものである。
First, the precharge voltage V is applied to the bit line 40.
b, and the control pulse signal 6
Supply 0. At this time, the voltage value Vp of the control pulse signal 60 is equal to the power supply voltage (Vcc), and the precharge voltage Vb is a voltage Vc (here, Vc) corresponding to the coercive electric field Ec of the ferroelectric material film of the ferroelectric capacitor 12. Therefore, when the thickness of the ferroelectric material film is d, the voltage Vc is equal to Ec × d.

【0028】次に、ワード線30に読み出し信号61を
供給すると、強誘電体コンデンサ12間には、ほぼ(V
p−Vb)の電位が印加される。ここで、当該強誘電材
料における分極方向が完全に反転する電界の大きさをE
maxとすると、一般に、前記抗電界EcはEmaxの3分の
1程度の大きさであるから、次式、 Vc=Emax/3 … … (1) が成立する。
Next, when a read signal 61 is supplied to the word line 30, the voltage between the ferroelectric capacitors 12 is substantially (V).
A potential of p-Vb) is applied. Here, the magnitude of the electric field in which the polarization direction in the ferroelectric material is completely inverted is represented by E
When the value is max, the coercive electric field Ec is generally about one-third of Emax, so that the following equation is satisfied: Vc = Emax / 3 (1)

【0029】いま、強誘電体コンデンサ12に初期状態
として情報”1”が記憶され、電荷Q1が保持されてい
る場合に、その電荷Q1の極性を完全に反転させるため
には、強誘電体コンデンサ12間に印加される電位(V
p−Vb)がEmaxより大きければよいから、 Vp−Vb>Emax … … (2) の関係があれば足りる。
Now, when the information "1" is stored in the ferroelectric capacitor 12 as an initial state and the charge Q1 is held, in order to completely invert the polarity of the charge Q1, the ferroelectric capacitor is required. 12 (V
Since p-Vb) should be larger than Emax, it suffices that Vp-Vb> Emax (2).

【0030】ここで、Vp=Vcc、Vb=Vc=Vcc−
Emax/3の関係があるから、(2)式を変形すると、 Vcc−Emax/3>Emax … … (3) が得られ、(3)式からさらに、 Vcc>(4/3)×Emax、または、Vcc>4×Vc … … (4) が成立する。
Here, Vp = Vcc, Vb = Vc = Vcc-
Since there is a relationship of Emax / 3, when equation (2) is modified, Vcc−Emax / 3> Emax (3) is obtained. From equation (3), Vcc> (4/3) × Emax, Or, Vcc> 4 × Vc (4) holds.

【0031】(4)式から、Vb=Vc=Vcc/4に選
べば、即ち、前記プリチャージ電圧Vbを電源電圧Vcc
の4分の1以上に選べば、電荷Q1の極性は完全に反転
し、強誘電体コンデンサ12の電荷は図2の点Aの位置
に変遷し、ビット線40の電位は図4の曲線62のよう
に変遷する。
From equation (4), if Vb = Vc = Vcc / 4, that is, if the precharge voltage Vb is changed to the power supply voltage Vcc
, The polarity of the electric charge Q1 is completely inverted, the electric charge of the ferroelectric capacitor 12 changes to the position of the point A in FIG. 2, and the potential of the bit line 40 changes to the curve 62 in FIG. It changes like.

【0032】このとき、プレート線35の電位を0Vに
戻すと、強誘電体コンデンサ12間の電位差はほぼ(−
Vb)=(−Vc)になって、強誘電体コンデンサ12
の電荷はほぼ0になるので、現在の電荷と初期状態の電
荷Q1との差はほぼQ1>0になり、ビット線40の電
位は図4の曲線64のように変遷する。
At this time, when the potential of the plate line 35 is returned to 0 V, the potential difference between the ferroelectric capacitors 12 becomes almost (-
Vb) = (− Vc), and the ferroelectric capacitor 12
Is almost 0, the difference between the current charge and the charge Q1 in the initial state becomes substantially Q1> 0, and the potential of the bit line 40 changes as shown by a curve 64 in FIG.

【0033】一方、強誘電体コンデンサ12に初期状態
として情報”0”が記憶され、電荷Q0が保持されてい
る場合には、強誘電体コンデンサ12間にEmax以上の
電位(Vp−Vb)を供給したとしても、前記電圧(V
p−Vb)により形成される電界の向きが既に保持され
ている分極向きと同方向であるので、前記電圧(Vp−
Vb)供給によっても電荷の反転は行われず、電荷Q0
は単に図3の点Aの位置にくるように変遷するだけであ
って、ビット線40の電位は図4の曲線63に示すよう
に変遷する。
On the other hand, when information "0" is stored in the ferroelectric capacitor 12 as an initial state and the electric charge Q0 is held, a potential (Vp-Vb) equal to or higher than Emax is applied between the ferroelectric capacitors 12. Even if supplied, the voltage (V
Since the direction of the electric field formed by (p−Vb) is the same as the polarization direction already held, the voltage (Vp−Vb)
Vb) The charge is not inverted even by the supply, and the charge Q0
Merely changes to the position of the point A in FIG. 3, and the potential of the bit line 40 changes as shown by the curve 63 in FIG.

【0034】そして、このとき、プレート線35の電位
を0Vに戻すと、前の場合と同様に、強誘電体コンデン
サ12の電荷はほぼ0になり、現在の電荷と初期状態の
電荷Q0の差は符号が反転してほぼ(−Q0)<0にな
るとともに、ビット線40の電位は図4の曲線65に示
すように変遷する。
When the potential of the plate line 35 is returned to 0 V at this time, the electric charge of the ferroelectric capacitor 12 becomes almost 0 as in the previous case, and the difference between the current electric charge and the electric charge Q0 in the initial state is obtained. The sign is inverted so that (−Q0) <0, and the potential of the bit line 40 changes as shown by a curve 65 in FIG.

【0035】従って、初期状態に記憶されていた電荷Q
1、Q0の極性に応じて、電荷の状態が変化し、それに
比例してビット線40の電位も変化する。即ち、電荷Q
1が記憶されている場合は電荷が増加して、ビット線4
0の電位は前記曲線62に示すように以前の状態よりも
上昇し、また、電荷Q0が記憶されている場合は電荷が
減少して、ビット線40の電位は前記曲線63に示すよ
うに以前の状態よりも下降する。
Accordingly, the charge Q stored in the initial state
1, the state of the charge changes in accordance with the polarity of Q0, and the potential of the bit line 40 also changes in proportion thereto. That is, the charge Q
When 1 is stored, the charge increases and the bit line 4
The potential of 0 is higher than the previous state as shown by the curve 62, and the charge decreases when the charge Q0 is stored, so that the potential of the bit line 40 becomes higher as shown by the curve 63. It falls from the state of.

【0036】一方、図4に示す線68は、基準電圧(プ
リチャージ電圧Vb)が供給されている他のビット線4
1の電圧状態を示すもので、メモリセル1の情報の読み
出し時には前記基準電圧(プリチャージ電圧Vb)を維
持するように構成されているので、この基準電圧(プリ
チャージ電圧Vb)を用いてビット線40の情報の検出
を行えば、当該情報の”1”または”0”の判断を行う
ことができる。
On the other hand, the line 68 shown in FIG. 4 is the other bit line 4 to which the reference voltage (precharge voltage Vb) is supplied.
1 indicates that the reference voltage (precharge voltage Vb) is maintained at the time of reading information from the memory cell 1. Therefore, a bit is generated using this reference voltage (precharge voltage Vb). If the information on the line 40 is detected, it is possible to determine whether the information is “1” or “0”.

【0037】このように、プリチャージ電圧Vbを基準
電圧にしてメモリセル1の情報の検出を行えば、ダミー
用メモリセルを特に用意しなくても、メモリセル1に記
憶されている情報を読み出したときにその”1”また
は”0”の判断が可能になる。
As described above, if the information of the memory cell 1 is detected using the precharge voltage Vb as the reference voltage, the information stored in the memory cell 1 can be read without preparing a dummy memory cell. , The judgment of "1" or "0" becomes possible.

【0038】この場合、判断の基準として用いる反転ビ
ット線41としては、判断されるビット線40と全く同
一構成の他のビット線であって、当該反転ビット線41
は、ある期間に反転ビット線に選ばれたとしても、別の
ある期間には情報を書き込みまたは読み出すためのビッ
ト線として用いられるものである。
In this case, the inverted bit line 41 used as a criterion for determination is another bit line having exactly the same configuration as the bit line 40 to be determined.
Is used as a bit line for writing or reading information in another certain period even if it is selected as an inversion bit line in a certain period.

【0039】さらに、メモリセル1からの情報の感知
(センス)を行った後に、当該メモリセル1に情報の再
書き込みを行うためには、再書き込みの情報が”1”で
ある場合は電荷の状態をヒステリシス曲線の点A’に変
遷させ、再書き込みの情報が”0”である場合は電荷の
状態を当該曲線の点Aに変遷させればよい。即ち、再書
き込みの情報が”1”である場合は強誘電体コンデンサ
12に−Emaxを印加し、再書き込みの情報が”0”で
ある場合は強誘電体コンデンサ12にEmaxを印加すれ
ばよい。
Further, in order to rewrite information in the memory cell 1 after sensing (sensing) the information from the memory cell 1, if the information to be rewritten is “1”, the charge The state may be changed to the point A ′ of the hysteresis curve, and if the information of the rewriting is “0”, the state of the charge may be changed to the point A of the curve. That is, if the rewriting information is "1", -Emax is applied to the ferroelectric capacitor 12, and if the rewriting information is "0", Emax is applied to the ferroelectric capacitor 12. .

【0040】このため、前記情報が”1”である場合は
ビット線40の電位を図4の曲線66に示すようにVcc
に、かつ、プレート線35の電位を0Vにし、また、前
記情報が”0”である場合はビット線40の電位を図4
の曲線67に示すように0Vにし、かつ、プレート線3
5の電位をVccにすればよい。
Therefore, when the information is "1", the potential of the bit line 40 is set to Vcc as shown by the curve 66 in FIG.
In addition, the potential of the plate line 35 is set to 0 V, and when the information is "0", the potential of the bit line 40 is set to FIG.
As shown in curve 67 of FIG.
The potential of 5 may be set to Vcc.

【0041】また、前記情報の再書き込み時には、前記
情報が”1”である場合は前記他のビット線41の電位
を図4の曲線70に示すように0Vにし、前記情報が”
0”である場合は前記他のビット線41の電位を図4の
曲線69に示すようにVccにする。
At the time of rewriting the information, if the information is "1", the potential of the other bit line 41 is set to 0 V as shown by a curve 70 in FIG.
If it is "0", the potential of the other bit line 41 is set to Vcc as shown by a curve 69 in FIG.

【0042】以上は本発明の半導体メモリの作用につい
て説明を行ったものであるが、前述の作用と比較のため
に、ビット線40にプリチャージ電圧Vbを供給しない
場合の作用を図14乃至図16を用いて説明する。
The operation of the semiconductor memory according to the present invention has been described above. For comparison with the operation described above, the operation when the precharge voltage Vb is not supplied to the bit line 40 will be described with reference to FIGS. 16 will be described.

【0043】図14は、強誘電体コンデンサ12におけ
る初期状態の電荷がQ1である場合のヒステリシス曲線
上の変遷を示す図であり、図15は、強誘電体コンデン
サ12における初期状態の電荷がQ0である場合のヒス
テリシス曲線上の変遷を示す図である。また、図16は
図4に対応させた各部の信号波形図である。
FIG. 14 is a diagram showing a transition on the hysteresis curve when the charge in the initial state of the ferroelectric capacitor 12 is Q1, and FIG. FIG. 9 is a diagram showing a transition on a hysteresis curve when the condition is. FIG. 16 is a signal waveform diagram of each part corresponding to FIG.

【0044】ビット線40にプリチャージ電圧Vbを供
給せずに、ワ−ド線30に読み出し信号71を供給し、
かつ、プレ−ト線35に制御パルス72を供給すると、
図14及び図15に示すように、その初期状態に係わら
ず、電荷の状態はヒステリシス曲線上のA点に変遷し、
ビット線40の電位は図16の曲線73に示すように上
昇する。また、反転ビット線41の電位も図16の曲線
74に示すように僅かに上昇する。
The read signal 71 is supplied to the word line 30 without supplying the precharge voltage Vb to the bit line 40,
When a control pulse 72 is supplied to the plate line 35,
As shown in FIGS. 14 and 15, the state of the charge changes to point A on the hysteresis curve regardless of the initial state,
The potential of the bit line 40 rises as shown by the curve 73 in FIG. Also, the potential of the inversion bit line 41 slightly increases as shown by a curve 74 in FIG.

【0045】次に、プレ−ト線35が0Vに戻った時
に、強誘電体コンデンサ12は、図14及び図15に示
すように、その初期状態に係わらず、電荷の状態はヒス
テリシス曲線上のQ0点に変遷する。即ち、初期状態の
電荷がQ1の場合は電荷の変化がQ0−Q1(=2×Q
0)であり、ビット線40の電位は図16の曲線73に
示すように0Vよりも上昇するが、初期状態の電荷がQ
0の場合は、Q0−Q0(=0)であって、ビット線4
0の電位は反転ビット線41の電位と同様に0Vに戻っ
てしまうものである。
Next, when the plate line 35 returns to 0V, as shown in FIGS. 14 and 15, the state of the electric charge of the ferroelectric capacitor 12 is on the hysteresis curve regardless of the initial state. It changes to Q0 point. That is, when the charge in the initial state is Q1, the change in charge is Q0-Q1 (= 2 × Q
0), and the potential of the bit line 40 rises above 0 V as shown by the curve 73 in FIG.
In the case of 0, Q0-Q0 (= 0) and bit line 4
The potential of 0 returns to 0 V similarly to the potential of the inversion bit line 41.

【0046】このように、ビット線40にプリチャージ
電圧Vbを供給しない半導体メモリにおいては、前述の
ような本発明の半導体メモリが奏する作用が期待でき
ず、メモリセル1における情報の正しい検出ができない
ものである。
As described above, in the semiconductor memory in which the precharge voltage Vb is not supplied to the bit line 40, the function of the semiconductor memory of the present invention as described above cannot be expected, and the information in the memory cell 1 cannot be correctly detected. Things.

【0047】即ち、初期状態に応じてビット線電位が正
負に分かれるためには、ビット線をプリチャージしなけ
ればならない。
That is, in order for the bit line potential to be divided into positive and negative depending on the initial state, the bit line must be precharged.

【0048】[0048]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0049】図1は、本発明の半導体メモリの第1の実
施例を示す回路構成図であり、図4は図1の実施例にお
ける各部の動作信号波形図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the semiconductor memory of the present invention, and FIG. 4 is an operation signal waveform diagram of each part in the embodiment of FIG.

【0050】図において、1は第1のメモリセル、2は
第2のメモリセル、11、13はゲ−ト用トランジス
タ、12、14は強誘電体コンデンサ、30、31は第
1、第2のワード線、35、36は第1、第2のプレ−
ト線、40、41は第1、第2のビット線、45はセン
スアンプである。
In the figure, 1 is a first memory cell, 2 is a second memory cell, 11 and 13 are gate transistors, 12 and 14 are ferroelectric capacitors, and 30 and 31 are first and second. Word lines 35 and 36 are connected to the first and second
And 40 and 41 are first and second bit lines, and 45 is a sense amplifier.

【0051】そして、第1のメモリセル1はゲ−ト用ト
ランジスタ11と強誘電体コンデンサ12からなり、第
2のメモリセル2はゲ−ト用トランジスタ13と強誘電
体コンデンサ14からなっている。第1のメモリセル1
の強誘電体コンデンサ12の一端は第1のプレート線3
5に接続され、第2のメモリセル2の強誘電体コンデン
サ14の一端は第2のプレート線36に接続されてい
る。第1のメモリセル1のトランジスタ11のゲートは
第1のワード線30に接続され、第2のメモリセル2の
トランジスタ13のゲートは第2のワード線31に接続
されている。また、第1及び第2のビット線40、41
はセンスアンプ45に接続されている。
The first memory cell 1 comprises a gate transistor 11 and a ferroelectric capacitor 12, and the second memory cell 2 comprises a gate transistor 13 and a ferroelectric capacitor 14. . First memory cell 1
One end of the ferroelectric capacitor 12 is connected to the first plate line 3.
5 and one end of the ferroelectric capacitor 14 of the second memory cell 2 is connected to the second plate line 36. The gate of the transistor 11 of the first memory cell 1 is connected to the first word line 30, and the gate of the transistor 13 of the second memory cell 2 is connected to the second word line 31. Also, the first and second bit lines 40, 41
Are connected to the sense amplifier 45.

【0052】本実施例は、以下に述べるような動作を行
う。
In this embodiment, the following operation is performed.

【0053】ただし、ここでは、第1のメモリセル1に
記憶されている情報を読み出す場合について説明を行う
が、このときには第2のメモリセル2に記憶されている
情報は無関係であるから、前記読み出し動作の期間中、
第2のワード線31は0Vであって、ゲ−ト用トランジ
スタ13はカットオフされており、第2のプレート線3
6は開放状態になっている。
Here, the case where the information stored in the first memory cell 1 is read will be described. At this time, the information stored in the second memory cell 2 is irrelevant. During the read operation,
The second word line 31 is at 0 V, the gate transistor 13 is cut off, and the second plate line 3 is turned off.
6 is open.

【0054】始めに、第1及び第2のビット線40、4
1を電圧Vb(Vc)でプリチャージするが、このとき
に第2のビット線41は反転ビット線として用いる。次
に、第1のプレート線35に制御パルス60として電源
電圧Vccを印加し、やや遅れて第1のワード線30に読
み出し信号61として電源電圧Vccを印加する。ここ
で、読み出し信号61が印加されるまでは、ゲ−ト用ト
ランジスタ11がカットオフされていて、強誘電体コン
デンサ12間には電位差が与えられていないので、強誘
電体コンデンサ12内で電荷は移動しない。ところが、
読み出し信号61が印加されると、ゲ−ト用トランジス
タ11がオンになるので、強誘電体コンデンサ12には
(Vcc−Vc)の電位差が与えられる。既に述べたよう
に、プリチャージ電圧Vb(Vc)を電源電圧Vccの
4分の1になるように、強誘電体コンデンサ12におけ
る強誘電体の膜厚dを設定しておけば、Vcc−Vc=3
×Vcとなって、強誘電体コンデンサ12の初期状態の
電荷がQ1であっても、電荷は極性が反転されて図2に
示されるヒステリシス曲線上の点Aまで変遷する。その
結果、第1のビット線40の電位は図4の曲線62に示
すようにプリチャージ電圧Vb(Vc)より上昇する。
First, the first and second bit lines 40, 4
1 is precharged with the voltage Vb (Vc), and at this time, the second bit line 41 is used as an inverted bit line. Next, the power supply voltage Vcc is applied to the first plate line 35 as the control pulse 60, and the power supply voltage Vcc is applied to the first word line 30 as the read signal 61 with a slight delay. Here, until the read signal 61 is applied, the gate transistor 11 is cut off, and no potential difference is applied between the ferroelectric capacitors 12. Does not move. However,
When the read signal 61 is applied, the gate transistor 11 is turned on, so that a potential difference of (Vcc-Vc) is given to the ferroelectric capacitor 12. As described above, if the ferroelectric film thickness d of the ferroelectric capacitor 12 is set so that the precharge voltage Vb (Vc) becomes one-fourth of the power supply voltage Vcc, Vcc−Vc = 3
× Vc, and even if the charge in the initial state of the ferroelectric capacitor 12 is Q1, the charge is inverted in polarity and changes to the point A on the hysteresis curve shown in FIG. As a result, the potential of the first bit line 40 rises above the precharge voltage Vb (Vc) as shown by the curve 62 in FIG.

【0055】次に、第1のプレート線35の制御パルス
60の電位が0Vに戻ると、強誘電体コンデンサ12に
は(−Vc)の電位差、即ち、抗電界Ecが加わり、そ
の電荷は殆ど0になる。このため、強誘電体コンデンサ
12の初期状態の電荷がQ1(情報”1”)である場合
は−Q1(=Q0>0)だけ電荷が移動、即ち、Q0の
電荷が入り込んだことになる。一方、強誘電体コンデン
サ12の初期状態の電荷がQ0(情報”0”)である場
合は−Q0(<0)だけ電荷が移動、即ち、Q0の電荷
が出ていったことになる。
Next, when the potential of the control pulse 60 of the first plate line 35 returns to 0 V, a potential difference of (-Vc), that is, a coercive electric field Ec is applied to the ferroelectric capacitor 12, and the electric charge is almost completely reduced. It becomes 0. Therefore, when the charge in the initial state of the ferroelectric capacitor 12 is Q1 (information “1”), the charge moves by −Q1 (= Q0> 0), that is, the charge of Q0 enters. On the other hand, when the charge in the initial state of the ferroelectric capacitor 12 is Q0 (information “0”), it means that the charge has moved by −Q0 (<0), that is, the charge of Q0 has come out.

【0056】従って、図4の曲線64に示すように、初
期状態の電荷がQ1(情報”1”)である場合は、第1
のビット線40の電位はプリチャージ電圧Vb(Vc)
より上昇するが、図4の曲線65に示すように、初期状
態の電荷がQ0(情報”0”)である場合は、第1のビ
ット線40の電位はプリチャージ電圧Vb(Vc)より
下降する。
Therefore, as shown by the curve 64 in FIG. 4, when the charge in the initial state is Q1 (information “1”), the first charge
Of the bit line 40 is precharge voltage Vb (Vc).
As shown by the curve 65 in FIG. 4, when the charge in the initial state is Q0 (information “0”), the potential of the first bit line 40 falls below the precharge voltage Vb (Vc). I do.

【0057】このとき、反転ビット線となる第2のビッ
ト線41の電位はプリチャージ電圧Vb(Vc)のまま
であるので、第1及び第1のビット線40、41間に接
続されたセンスアンプ45を用いて、第2のビット線4
1のプリチャージ電位Vb(Vc)を基準として、第1
のビット線40の電位を、情報が”1”である場合はV
ccに上昇させ、また、情報が”0”である場合は0Vに
下降させれば、当該情報をVcc、0Vのデジタル情報と
して検出することができる。
At this time, the potential of the second bit line 41 serving as the inversion bit line remains at the precharge voltage Vb (Vc), so that the sense connected between the first and first bit lines 40 and 41 is not used. Using the amplifier 45, the second bit line 4
1 based on the precharge potential Vb (Vc)
Of the bit line 40 is set to V when the information is “1”.
If the information is increased to cc, and if the information is "0", it is decreased to 0V, the information can be detected as Vcc, 0V digital information.

【0058】次に、情報の再書き込みにおいて、情報”
1”の再書き込みの場合は、図4の曲線66に示すよう
に、第1のビット線40の電位をVccに上昇させ、強誘
電体コンデンサ12にVccを加えて情報”1”の再書き
込みを行っている。一方、情報”0”の再書き込みの場
合は、図4の曲線67に示すように、第1のビット線4
0の電位を0Vに下降させるが、このときはゲ−ト用ト
ランジスタ11のカットオフにより、強誘電体コンデン
サ12には電位差が加わらず、情報”0”の再書き込み
ができない。このため、情報”0”の再書き込みの場合
に限って、図4の再書き込みパルス75に示すように、
第1のプレート線35の電位を一時的にVccに上昇させ
るようにすれば、強誘電体コンデンサ12には電位差V
ccが加わり、情報”0”の再書き込みを行うことができ
る。
Next, in rewriting information, the information "
In the case of rewriting "1", as shown by the curve 66 in FIG. 4, the potential of the first bit line 40 is raised to Vcc, and Vcc is applied to the ferroelectric capacitor 12 to rewrite the information "1". On the other hand, in the case of rewriting information “0”, the first bit line 4
The potential of 0 is lowered to 0 V. At this time, the potential difference is not applied to the ferroelectric capacitor 12 due to the cutoff of the gate transistor 11, so that the information "0" cannot be rewritten. Therefore, only in the case of rewriting information “0”, as shown in the rewriting pulse 75 in FIG.
If the potential of the first plate line 35 is temporarily increased to Vcc, the potential difference V
With the addition of cc, information "0" can be rewritten.

【0059】本実施例においては、第1のメモリセル1
の情報の読み出しのために、第2のビット線41を反転
ビット線に用いたものとして説明を行ったが、第2のメ
モリセル2の情報の読み出しを行うためには、第1のビ
ット線40を反転ビット線として用い、さらに、第1の
ワード線30の電位を0Vにし、第1のプレート線35
を開放状態にするとともに、前記説明中のゲ−ト用トラ
ンジスタ11、強誘電体コンデンサ12、第1のワード
線30、第1のプレート線35、それに第1のビット線
40を、それぞれ、ゲ−ト用トランジスタ13、強誘電
体コンデンサ14、第2のワード線31、第2のプレー
ト線36、それに第2のビット線41に読み変えれば、
同様の動作によって達成することができるものである。
In this embodiment, the first memory cell 1
The above description has been made on the assumption that the second bit line 41 is used as an inverted bit line for reading information. However, in order to read information from the second memory cell 2, the first bit line 41 is used. 40 is used as an inversion bit line, the potential of the first word line 30 is set to 0 V, and the first plate line 35
And the gate transistor 11, ferroelectric capacitor 12, first word line 30, first plate line 35, and first bit line 40 described above are connected to the gate, respectively. -Read transistor 13, ferroelectric capacitor 14, second word line 31, second plate line 36, and second bit line 41,
This can be achieved by a similar operation.

【0060】さらに、本実施例においては、第1、第2
のビット線40、41及び第1、第2のプレート線3
5、36がいずれも平行配置されるように構成し、しか
も、第1、第2のワード線30、31がそれらと交差配
置されるように構成している。
Further, in this embodiment, the first and second
Bit lines 40 and 41 and first and second plate lines 3
5 and 36 are arranged in parallel, and the first and second word lines 30 and 31 are arranged so as to intersect with them.

【0061】このような構成を採用すれば、第1、第2
のプレート線35、36と、第1、第2のワード線3
0、31とが平行配置されていないため、情報の書き込
み及び読み出しを行っているワード線に接続されている
全てのメモリセルが選択された場合に、それらの強誘電
体コンデンサの分極状態が変化するのを避けることが可
能になる。
By adopting such a configuration, the first and second
Plate lines 35 and 36 and first and second word lines 3
Since 0 and 31 are not arranged in parallel, when all the memory cells connected to the word line for writing and reading information are selected, the polarization state of the ferroelectric capacitors changes. Can be avoided.

【0062】図5は、本発明の半導体メモリの第2の実
施例を示す回路構成図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a second embodiment of the semiconductor memory of the present invention.

【0063】図において、3は第3のメモリセル、4は
第4のメモリセル、15、17はゲ−ト用トランジス
タ、16、18は強誘電体コンデンサ、32は第3のワ
−ド線であり、その他に図1に示した構成要素と同じ構
成要素には同じ符号を付している。
In the drawing, 3 is a third memory cell, 4 is a fourth memory cell, 15 and 17 are gate transistors, 16 and 18 are ferroelectric capacitors, and 32 is a third word line. In addition, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0064】そして、第3のメモリセル3はゲ−ト用ト
ランジスタ15と強誘電体コンデンサ16からなり、第
4のメモリセル4はゲ−ト用トランジスタ16と強誘電
体コンデンサ18からなっている。強誘電体コンデンサ
16の一端は第1のプレ−ト線35に、強誘電体コンデ
ンサ18の一端は第2のプレ−ト線36にそれぞれ接続
され、トランジスタ15のゲ−トは第2のワード線31
に、トランジスタ17のゲ−トは第3のワード線32に
それぞれ接続され、さらに、トランジスタ15は第1の
ビット線40に、トランジスタ17は第2のビット線4
1にそれぞれ接続されているもので、メモリセル対1、
2及び3、4を2組用いているにも係わらず、それらの
境界部分に配置されるワード線31を両者が共用するよ
うに構成したものである。
The third memory cell 3 comprises a gate transistor 15 and a ferroelectric capacitor 16, and the fourth memory cell 4 comprises a gate transistor 16 and a ferroelectric capacitor 18. . One end of the ferroelectric capacitor 16 is connected to a first plate line 35, one end of the ferroelectric capacitor 18 is connected to a second plate line 36, and the gate of the transistor 15 is connected to the second word line. Line 31
The gate of the transistor 17 is connected to a third word line 32, the transistor 15 is connected to a first bit line 40, and the transistor 17 is connected to a second bit line 4
1 are connected to the memory cell pair 1,
Although two sets of 2, 3 and 4 are used, the word line 31 arranged at the boundary between them is shared by both.

【0065】本実施例は、以下に述べるような動作を行
う。
In this embodiment, the following operation is performed.

【0066】ただし、ここでは、第2のメモリセル2の
情報を読み出す場合について説明する。
Here, a case where the information of the second memory cell 2 is read will be described.

【0067】第2のメモリセル2の情報の読み出しを行
う場合には、第1及び第3のワード線30、32の電位
を0Vにし、第1のプレート線35を開放状態にする。
このような設定を行うと、第1及び第3のワード線3
0、32の0V電位により、各トランジスタ11、17
がカットオフされるので、第1及び第4のメモリセル
1、4に記憶されている情報は他に影響を及ぼさず、保
持されたままになっている。また、第2のワード線31
の電位がVccとなることにより、第3のメモリセル3の
トランジスタ15がオンにはなるが、当該メモリセル3
に接続されている第1のプレート線35が開放状態にな
っているので、第3のメモリセル3の強誘電体コンデン
サ16の情報は反転ビット線となる第1のビット線30
に現れることがない。
When information is read from the second memory cell 2, the potentials of the first and third word lines 30 and 32 are set to 0 V, and the first plate line 35 is opened.
When such settings are made, the first and third word lines 3
By the 0V potential of 0, 32, each transistor 11, 17
Is cut off, the information stored in the first and fourth memory cells 1 and 4 has no effect on the other, and is retained. Also, the second word line 31
Is turned on, the transistor 15 of the third memory cell 3 is turned on.
Since the first plate line 35 connected to the third memory cell 3 is in an open state, information of the ferroelectric capacitor 16 of the third memory cell 3 is stored in the first bit line 30 serving as an inverted bit line.
Never appear in

【0068】従って、第1のビット線40を反転ビット
線として用い、第2のワード線31、第2のプレート線
36、それに第2のビット線41に、それぞれ、前述の
第1の実施例で説明したのと同様の、読み出し信号6
1、制御パルス60と再書き込みパルス75、プリセッ
ト電圧Vb(Vc)を供給すれば、前述の第1の実施例
と同じ読み出し動作を達成させることができる。
Therefore, the first bit line 40 is used as an inversion bit line, and the second word line 31, the second plate line 36, and the second bit line 41 are respectively connected to the first embodiment. The read signal 6 similar to that described in
1. If the control pulse 60, the rewrite pulse 75, and the preset voltage Vb (Vc) are supplied, the same read operation as that of the first embodiment can be achieved.

【0069】なお、本実施例では、第2のメモリセル2
の情報の読み出しについて説明したが、第1、第3、そ
れに第4のメモリセル1、3、4の情報の読み出しにつ
いても、同様の動作により達成することができる。
In this embodiment, the second memory cell 2
Has been described, the information can be read from the first, third, and fourth memory cells 1, 3, and 4 by the same operation.

【0070】図6は、本発明の半導体メモリの第3の実
施例を示す回路構成図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment of the semiconductor memory of the present invention.

【0071】図において、33は第4のワ−ド線であ
り、図5に示した構成要素と同じ構成要素には同じ符号
を付している。
In the figure, reference numeral 33 denotes a fourth word line, and the same components as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.

【0072】そして、各強誘電体コンデンサ12、1
4、16、18の一端はいずれも第1のプレ−ト線35
に接続され、第3のメモリセル3のトランジスタ15の
ゲ−トは第3のワ−ド線32に、第4のメモリセル4の
トランジスタ17のゲ−トは第4のワ−ド線33にそれ
ぞれ接続されているもので、2組のメモリセル対1、2
及び3、4のそれぞれの中央部分に配置されるプレ−ト
線35を両メモリセル1、2及び3、4が共用するよう
に構成したものである。
Then, each of the ferroelectric capacitors 12, 1
One end of each of 4, 16 and 18 is a first plate line 35
The gate of the transistor 15 of the third memory cell 3 is connected to the third word line 32, and the gate of the transistor 17 of the fourth memory cell 4 is connected to the fourth word line 33. And two memory cell pairs 1, 2
The plate line 35 arranged at the central portion of each of the memory cells 1, 2, 3 and 4 is shared by both memory cells 1, 2, 3 and 4.

【0073】本実施例は、以下に述べるような動作を行
う。
This embodiment performs the following operation.

【0074】ただし、ここでは、第1のメモリセル1の
情報を読み出す場合について説明する。
Here, the case where the information of the first memory cell 1 is read will be described.

【0075】第1のメモリセル1の情報の読み出しを行
う場合には、第2、第3、及び第4のワード線31、3
2、33の電位を0Vとする。このような設定を行う
と、第2乃至第4のワード線31〜33の0V電位によ
り、各トランジスタ13、15、17がカットオフされ
るので、第2乃至第4のメモリセル2〜4に記憶されて
いるは情報は他に影響を及ぼさず、保持されたままにな
っている。そして、第2のビット線41を反転ビット線
に用いれば、第1の実施例で説明したのと同様に、第1
のメモリセル1の情報を読み出すことができる。
When information is read from the first memory cell 1, the second, third, and fourth word lines 31, 3
The potentials of 2, 33 are set to 0V. With such a setting, the transistors 13, 15, 17 are cut off by the 0V potential of the second to fourth word lines 31 to 33, so that the second to fourth memory cells 2 to 4 are cut off. The stored information has no other effect and remains retained. Then, if the second bit line 41 is used as an inversion bit line, the first bit line 41 can be used in the same manner as described in the first embodiment.
Of the memory cell 1 can be read.

【0076】本実施例では、第1のメモリセル1の情報
の読み出しについて説明したが、第2、第3、及び第4
のメモリセル2、3、4の情報の読み出しについても、
前述の動作と同様の動作によって達成することができ
る。
In this embodiment, the reading of information from the first memory cell 1 has been described, but the second, third, and fourth data are read.
Reading information from memory cells 2, 3, and 4 of
This can be achieved by an operation similar to the operation described above.

【0077】図7は、本発明の半導体メモリの第4の実
施例を示す回路構成図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the semiconductor memory according to the present invention.

【0078】図において、5は第5のメモリセル、6は
第6のメモリセル、7は第7のメモリセル、8は第8の
メモリセル、19、21、23、25はゲ−ト用トラン
ジスタ、20、22、24、26は強誘電体コンデン
サ、37は第3のプレ−ト線、42は第3のワード線で
あり、図6に示した構成要素と同じ構成要素には同じ符
号を付している。
In the figure, 5 is a fifth memory cell, 6 is a sixth memory cell, 7 is a seventh memory cell, 8 is an eighth memory cell, 19, 21, 23 and 25 are gates. Transistors, 20, 22, 24, and 26 are ferroelectric capacitors, 37 is a third plate line, and 42 is a third word line, and the same reference numerals are used for the same components as those shown in FIG. Is attached.

【0079】そして、各強誘電体コンデンサ20、2
2、24、26の一端はいずれも第2のプレ−ト線36
に接続され、第5のメモリセル5のトランジスタ19の
ゲ−トは第1のワ−ド線30に、第6のメモリセル6の
トランジスタ21のゲ−トは第3のワ−ド線32に、第
7のメモリセル7のトランジスタ23のゲ−トは第2の
ワ−ド線31に、第8のメモリセル8のトランジスタ2
5のゲ−トは第4のワ−ド線33にそれぞれ接続されて
いるもので、2組のメモリセル対1、2及び3、4のそ
れぞれの中央部分に配置される第1のプレ−ト線35、
他の2組のメモリセル対5、7及び6、8のそれぞれの
中央部分に配置される第2のプレ−ト線36を、これら
メモリセル対1、2及び3、4、並びに、5、7及び
6、8間で共用するように構成したものである。
Then, each of the ferroelectric capacitors 20, 2
One end of each of 2, 24 and 26 is a second plate line 36.
The gate of the transistor 19 of the fifth memory cell 5 is connected to the first word line 30, and the gate of the transistor 21 of the sixth memory cell 6 is connected to the third word line 32. The gate of the transistor 23 of the seventh memory cell 7 is connected to the second word line 31 and the transistor 2 of the eighth memory cell 8 is connected.
The gate of No. 5 is connected to the fourth word line 33, and the first gate is disposed at the center of each of the two memory cell pairs 1, 2, 3 and 4. Line 35,
A second plate line 36 disposed at the central portion of each of the other two memory cell pairs 5, 7 and 6, 8 is connected to these memory cell pairs 1, 2, and 3, 4, and 5, It is configured to be shared between 7, 6, and 8.

【0080】本実施例は、以下に述べるような動作を行
う。
In this embodiment, the following operation is performed.

【0081】ただし、ここでも、第1のメモリセル1の
情報を読み出す場合について説明する。
However, the case where the information of the first memory cell 1 is read will be described.

【0082】第1のメモリセル1の情報を読み出す場合
は、第2のプレート線36を開放状態にして、第2、第
3、及び第4のワード線31、32、33の電位を0V
とする。このような設定を行うと、第2のプレート線3
6の開放状態により、第5乃至第8のメモリセル5乃至
8の各強誘電体コンデンサ20、22、24、26に
は、電位差が与えられないことになって、第5乃至第8
のメモリセル5乃至8の情報は他に影響を及ぼさずにそ
のままの状態で保持され、また、第2乃至第4のワード
線31〜33の0V電位により、第2乃至第4のメモリ
セル2乃至4の各トランジスタ13、15、17がカッ
トオフされるので、第2乃至第4のメモリセル2〜4に
記憶されている情報も他に影響を及ぼさずに保持された
ままになっている。そして、この場合に、第2のビット
線41を反転ビット線に用いれば、第1の実施例で説明
したのと同様に、第1のメモリセル1の情報を読み出す
ことができる。
When reading information from the first memory cell 1, the second plate line 36 is opened, and the potentials of the second, third and fourth word lines 31, 32 and 33 are set to 0V.
And When such a setting is made, the second plate line 3
6, the potential difference is not applied to the ferroelectric capacitors 20, 22, 24, 26 of the fifth to eighth memory cells 5 to 8, so that the fifth to eighth memory cells 5 to 8 are not subjected to the potential difference.
The information of the memory cells 5 to 8 is held as it is without affecting the other, and the second to fourth memory cells 2 are controlled by the 0V potential of the second to fourth word lines 31 to 33. Since the transistors 13, 15, and 17 are cut off, the information stored in the second to fourth memory cells 2 to 4 is retained without affecting other information. . Then, in this case, if the second bit line 41 is used as the inverted bit line, the information in the first memory cell 1 can be read in the same manner as described in the first embodiment.

【0083】本実施例では、第1のメモリセル1の情報
の読み出しについて説明したが、第2、第3、及び第4
のメモリセル2、3、4の情報の読み出しについても、
前述の動作と同様の動作によって達成することができ
る。
In this embodiment, the reading of information from the first memory cell 1 has been described, but the second, third, and fourth data are read out.
Reading information from memory cells 2, 3, and 4 of
This can be achieved by an operation similar to the operation described above.

【0084】また、第5乃至第8のメモリセル5乃至8
の情報の読み出しについては、第1のプレ−ト線35を
開放状態にし、かつ、第2のプレ−ト線36を能動状態
にすることによって、第1乃至第4のメモリセル1乃至
4の情報の読み出しと同様な動作を行わせることによっ
て、やはり、同様に情報の読み出しを達成することがで
きる。
The fifth to eighth memory cells 5 to 8
For reading the information of the first to fourth memory cells 1 to 4, the first plate line 35 is opened and the second plate line 36 is activated. By performing the same operation as the reading of information, the reading of information can be similarly achieved.

【0085】前記各実施例において、各強誘電体コンデ
ンサ12、14、16、18、20、22、24、26
には、強誘電体膜材料としてPbZrO3−PbTiO3
系(以下、これをPZTという)を用い、この場合の
Zrの組成比を0.5としている。このときのPZTの
特性は、残留分極が12μC/cm2で、抗電界Ecが50k
V/cmである。そして、各強誘電体コンデンサ12、1
4、16、18、20、22、24、26として、その
電極面積が1μm2、強誘電体の膜厚dが0.5μmのも
のを用いたときには、各ビット線40乃至42のプリチ
ャージ電圧(Ec×d)は1.25Vになり、電源電圧
Vccとして5Vのものを用いたとすると、丁度その1
/4になるものである。
In each of the above embodiments, each of the ferroelectric capacitors 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26
The, PbZrO 3 -PbTiO 3 as the ferroelectric film material
A system (hereinafter referred to as PZT) is used, and the composition ratio of Zr in this case is set to 0.5. The characteristics of the PZT at this time are as follows: the remanent polarization is 12 μC / cm 2 and the coercive electric field Ec is 50 kC.
V / cm. Then, each ferroelectric capacitor 12, 1
When the electrodes having an electrode area of 1 μm 2 and a ferroelectric film thickness d of 0.5 μm are used as 4, 16, 18, 20, 22, 24 and 26, the precharge voltage of each of the bit lines 40 to 42 is (Ec × d) becomes 1.25 V. If a power supply voltage Vcc of 5 V is used, just 1
/ 4.

【0086】前述の強誘電体コンデンサ12、14、1
6、18、20、22、24、26を含むメモリセル1
乃至8を用いて半導体メモリを構成すると、当該半導体
メモリにおける各ビット線40乃至42の容量は約1.
5pFになるので、当該ビット線40乃至42の電位
は、情報が”1”の場合に反転ビット線のプリチャージ
電位よりも約70mVだけ上昇し、また、情報が”0”
の場合に反転ビット線のプリチャージ電位よりも約70
mVだけ降下するようになり、その結果、センスアンプ
45を用いれば、情報が”1”、または、”0”の場合
も十分検出することができることが実験によって確認で
きた。
The aforementioned ferroelectric capacitors 12, 14, 1
Memory cell 1 including 6, 18, 20, 22, 24, 26
When a semiconductor memory is configured by using the semiconductor memory device, the capacity of each bit line 40 to 42 in the semiconductor memory is about 1.
Since it is 5 pF, the potential of the bit lines 40 to 42 rises by about 70 mV from the precharge potential of the inversion bit line when the information is "1", and the information becomes "0".
In this case, the potential is about 70% higher than the precharge potential of the inverted bit line.
As a result, it has been confirmed by an experiment that if the sense amplifier 45 is used, the information can be sufficiently detected even when the information is “1” or “0”.

【0087】本実施例では、前記強誘電体膜材料として
PZTを用いたが、LaをドープしたPbTiO3 (以
下、これをPLTという)を用いてもよい。このPLT
はPZTより残留分極が大きく、かつ、誘電率が小さい
ので、より大きなビット線40乃至42の電位変化を得
ることが可能となり、各強誘電体コンデンサ12、1
4、16、18、20、22、24、26の体積を小さ
くできるという利点がある。
In this embodiment, PZT is used as the ferroelectric film material, but PbTiO 3 doped with La (hereinafter referred to as PLT) may be used. This PLT
Since the remanent polarization is larger and the dielectric constant is smaller than that of PZT, it is possible to obtain a larger potential change of the bit lines 40 to 42.
There is an advantage that the volume of 4, 16, 18, 20, 22, 24, 26 can be reduced.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
情報の読み出しに先立ってビット線40乃至42に強誘
電体コンデンサ12、14の強誘電材料の抗電界とその
膜厚との積にほぼ等しいプリチャージ電位Vbを与える
ことにより、ダミー用メモリセル10を用いることな
く、各メモリセル1乃至8からの情報を読み出し、当該
情報の”1”または”0”の判断を行うことができる。
そして、ダミー用メモリセル10が不要になるため、そ
の分だけ各メモリセル1乃至8の数を増やすことがで
き、結果的に、信頼性が高く、安価な半導体メモリを得
ることができるという効果がある。
As described above, according to the present invention,
Force reading to bit lines 40 to 42 prior to reading information
Coercive electric field of the ferroelectric material of
By applying the precharge potential Vb substantially equal to the product of the film thickness, the information from each of the memory cells 1 to 8 is read out without using the dummy memory cell 10, and the “1” or “0” of the information is read. You can make a decision.
Then, the dummy memory cell 10 is not necessary, that amount can be increased by the number of the memory cells 1 to 8, resulting in a high reliability, the effect that it is possible to obtain an inexpensive semiconductor memory There is.

【0089】また、本発明によれば、センスアンプ45
のセンス動作直前の第1または第2のビット線40、4
1の電位が、プリチャージ電圧Vbよりも高い場合、第
1または第2のプレート線35、36の電位を0Vのま
まにし、プリチャージ電圧Vbよりも低い場合、第1ま
たは第2のプレート線35、36の電位を電源電圧にす
ることにより再書き込みを行うことができ、情報の読み
出しまたは再書き込みを行える半導体メモリを得ること
ができるという効果がある。
According to the present invention, the sense amplifier 45
Of the first or second bit line 40, 4 immediately before the sensing operation of
1 is higher than the precharge voltage Vb,
Keep the potential of the first or second plate line 35, 36 at 0V.
If the voltage is lower than the precharge voltage Vb, the first
Alternatively, the potentials of the second plate lines 35 and 36 are set to the power supply voltage.
Information can be rewritten,
To obtain semiconductor memory that can be read out or rewritten
There is an effect that can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体メモリの第1の実施例を示す回
路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment of a semiconductor memory of the present invention.

【図2】ヒステリシス曲線上の強誘電体コンデンサ電荷
の履歴図である。
FIG. 2 is a history diagram of a ferroelectric capacitor charge on a hysteresis curve.

【図3】ヒステリシス曲線上の強誘電体コンデンサ電荷
の他の履歴図である。
FIG. 3 is another hysteresis diagram of a ferroelectric capacitor charge on a hysteresis curve.

【図4】本発明の半導体メモリの第1の実施例における
各部の動作信号波形図である。
FIG. 4 is an operation signal waveform diagram of each part in the first embodiment of the semiconductor memory of the present invention.

【図5】本発明の半導体メモリの第2の実施例を示す回
路構成図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a second embodiment of the semiconductor memory of the present invention.

【図6】本発明の半導体メモリの第3の実施例を示す回
路構成図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment of the semiconductor memory of the present invention.

【図7】本発明の半導体メモリの第4の実施例を示す回
路構成図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the semiconductor memory according to the present invention;

【図8】従来の半導体メモリを示す回路構成図である。FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing a conventional semiconductor memory.

【図9】メモリセルに対する情報の書き込み動作を説明
する信号波形図である。
FIG. 9 is a signal waveform diagram illustrating an operation of writing information to a memory cell.

【図10】メモリセルに対する情報の書き込み動作を説
明する他の信号波形図である。
FIG. 10 is another signal waveform diagram illustrating an operation of writing information to a memory cell.

【図11】ヒステリシス曲線上の強誘電体コンデンサ電
荷の履歴図である。
FIG. 11 is a hysteresis curve of a ferroelectric capacitor charge.

【図12】従来の半導体メモリにおける各部の動作信号
波形図である。
FIG. 12 is an operation signal waveform diagram of each section in a conventional semiconductor memory.

【図13】従来の半導体メモリにおける各部の他の動作
信号波形図である。
FIG. 13 is another operation signal waveform diagram of each section in the conventional semiconductor memory.

【図14】従来の半導体メモリにおける強誘電体コンデ
ンサ電荷の履歴図である。
FIG. 14 is a hysteresis diagram of ferroelectric capacitor charge in a conventional semiconductor memory.

【図15】従来の半導体メモリにおける強誘電体コンデ
ンサ電荷の他の履歴図である。
FIG. 15 is another hysteresis diagram of ferroelectric capacitor charge in a conventional semiconductor memory.

【図16】従来の他の半導体メモリにおける各部の動作
信号波形図である。
FIG. 16 is an operation signal waveform diagram of each section in another conventional semiconductor memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1のメモリセル 2 第2のメモリセル 3 第3のメモリセル 4 第4のメモリセル 5 第5のメモリセル 6 第6のメモリセル 7 第7のメモリセル 8 第8のメモリセル 10 ダミ−用メモリセル 11、13、15、17、19、21、23、25 ゲ
−ト用トランジスタ 12、14、16、18、20、22、24、26 強
誘電体コンデンサ 30 第1のワ−ド線 31 第2のワ−ド線 32 第3のワ−ド線 33 第4のワ−ド線 35 第1のプレ−ト線 36 第2のプレ−ト線 37 第3のプレ−ト線 40 第1のビット線 41 第2のビット線 42 第3のビット線 43 反転用ビット線 45 センスアンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st memory cell 2 2nd memory cell 3 3rd memory cell 4 4th memory cell 5 5th memory cell 6 6th memory cell 7 7th memory cell 8 8th memory cell 10 Dam , Memory cell 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25 gate transistor 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 ferroelectric capacitor 30 first word Line 31 Second word line 32 Third word line 33 Fourth word line 35 First plate line 36 Second plate line 37 Third plate line 40 First bit line 41 Second bit line 42 Third bit line 43 Inverting bit line 45 Sense amplifier

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−110895(JP,A) 特開 平2−301093(JP,A) 特開 平4−78098(JP,A) 特開 平3−16097(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 11/40 - 11/409 G11C 11/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-110895 (JP, A) JP-A-2-301093 (JP, A) JP-A-4-78098 (JP, A) JP-A-3-110 16097 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G11C 11/40-11/409 G11C 11/22

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 それぞれ強誘電体コンデンサとトランジ
スタとからなる第1及び第2のメモリセルと、第1のメ
モリセルの強誘電体コンデンサに接続された第1のプレ
ート線と、第2のメモリセルの強誘電体コンデンサに接
続された第2のプレート線と、第1のメモリセルのトラ
ンジスタのゲートに接続された第1のワード線と、第2
のメモリセルのトランジスタのゲートに接続された第2
のワード線と、第1のメモリセルのトランジスタに接続
された第1のビット線と、第2のメモリセルのトランジ
スタに接続された第2のビット線と、第1及び第2のビ
ット線に接続されたセンスアンプとからなる半導体メモ
リであって、情報の読み出しに先立って、第1及び第2
のビット線を強誘電体コンデンサの強誘電材料の抗電界
とその膜厚との積にほぼ等しいプリチャージ電位にプリ
チャージすることを特徴とする半導体メモリ。
A first memory cell comprising a ferroelectric capacitor and a transistor; a first plate line connected to the ferroelectric capacitor of the first memory cell; and a second memory cell. A second plate line connected to the ferroelectric capacitor of the cell; a first word line connected to the gate of the transistor of the first memory cell;
Of the second memory cell connected to the gate of the transistor
Word line, a first bit line connected to the transistor of the first memory cell, a second bit line connected to the transistor of the second memory cell, and the first and second bit lines. Semiconductor memo consisting of connected sense amplifier
A Li, prior to the reading of the information, first and second
Electric field of ferroelectric material of ferroelectric capacitor with bit line
And a precharge potential substantially equal to a product of the product and the thickness of the semiconductor memory.
【請求項2】 前記第2または第1のビット線を反転ビ
ット線とし、情報の読み出し時に当該反転ビット線の電
位を基準にして第1または第2のビット線の電位をセン
スアンプで検出することを特徴とする請求項1記載の半
導体メモリ。
2. The method according to claim 1, wherein the second or first bit line is an inverted bit line, and the potential of the first or second bit line is detected by a sense amplifier at the time of reading information with reference to the potential of the inverted bit line. 2. The semiconductor memory according to claim 1, wherein:
【請求項3】 第2のメモリセルのトランジスタのゲー
トに接続された第2のワード線を、ワード線配置方向に
おいて当該第2のメモリセルに隣接した他の第1のメモ
リセルのトランジスタのゲートに接続された第1のワー
ド線と併用させたことを特徴とする請求項1乃至2記載
の半導体メモリ。
3. The transistor gate of a second memory cell.
The second word line connected to the
Other first memory adjacent to the second memory cell.
A first word line connected to the gate of the transistor of the recell
3. The semiconductor memory according to claim 1, wherein said semiconductor memory is used in combination with a gate line .
【請求項4】 第1のメモリセルの強誘電体コンデンサ
に接続された第1のプレート線を、第2のメモリセルの
強誘電体コンデンサに接続された第2のプレート線と併
用させたことを特徴とする請求項1乃至記載の半導体
メモリ。
4. A ferroelectric capacitor for a first memory cell.
Is connected to the first plate line of the second memory cell.
Along with the second plate line connected to the ferroelectric capacitor
The semiconductor memory according to claim 1 or 2, wherein the obtained by use.
【請求項5】 第1のメモリセルの強誘電体コンデンサ
に接続された第1のプレート線を、第2のメモリセルの
強誘電体コンデンサに接続された第2のプレート線と併
用させ、かつ、第1のメモリセルのトランジスタに接続
された第1のビット線及び第2のメモリセルのトランジ
スタに接続された第2のビット線を、ビット線配置方向
において、それぞれ当該第1のメモリセルに隣接した他
の第2のメモリセルのトランジスタに接続された第2の
ビット線及び当該第2のメモリセルに隣接したさらに他
の第1のメモリセルのトランジスタに接続された第1の
ビット線とを併用させたことを特徴とする請求項1乃至
記載の半導体メモリ。
5. A first plate line connected to a ferroelectric capacitor of a first memory cell is used together with a second plate line connected to a ferroelectric capacitor of a second memory cell , and Connected to the transistor of the first memory cell
Of the first bit line and the second memory cell
The second bit line connected to the bit line in the bit line arrangement direction.
, The other adjacent to the first memory cell
Of the second memory cell connected to the transistor of the second memory cell
The bit line and the other adjacent to the second memory cell
Of the first memory cell connected to the transistor of the first memory cell
4. The method according to claim 1, wherein the bit line is used together with the bit line.
3. The semiconductor memory according to 2 .
【請求項6】 それぞれ強誘電体コンデンサとトランジ
スタとからなる第1及び第2のメモリセルと、第1のメ
モリセルの強誘電体コンデンサに接続された第1のプレ
ート線と、第2のメモリセルの強誘電体コンデンサに接
続された第2のプレート線と、第1のメモリセルのトラ
ンジスタのゲートに接続された第1のワード線と、第2
のメモリセルのトランジスタのゲートに接続された第2
のワード線と、第1のメモリセルのトランジスタに接続
された第1のビット線と、第2のメモリセルのトランジ
スタに接続された第2のビット線と、第1及び第2のビ
ット線に接続されたセンスアンプとからなり、情報の読
み出しに先立って、第1及び第2のビット線を強誘電体
コンデンサの強誘電材料の抗電界とその膜厚との積にほ
ぼ等しいプリチャージ電位にプリチャージする半導体メ
モリであって、第2または第1のビット線を反転ビット
線とし、第2または第1のプレート線を開放し、第1ま
たは第2のプレート線の電位を0V、電源電圧、0Vと
変化させた後、第2または第1のビット線の電位を基準
電位として、第1または第2のビット線の電位をセンス
アンプで検出する場合、センスアンプのセンス動作直前
の第1または第2のビット線の電位が、前記プリチャー
ジ電圧よりも高い場合は第1または第2のプレート線の
電位を0Vのままにし、前記プリチャージ電圧よりも低
い場合は第1または第2のプレート線の電位を電源電圧
にして再書き込みを行うことを特徴とする半導体メモ
リ。
6. A ferroelectric capacitor and a transistor, respectively.
First and second memory cells each including a first memory cell and a first memory cell.
The first capacitor connected to the ferroelectric capacitor of the memory cell
Heat line and the ferroelectric capacitor of the second memory cell.
Connected second plate line and the first memory cell
A first word line connected to the gate of the transistor;
Of the second memory cell connected to the gate of the transistor
Word line and the transistor of the first memory cell
The first bit line and the transistor of the second memory cell.
A second bit line connected to the first bit line and first and second bit lines.
And a sense amplifier connected to the first bit line and connecting the first and second bit lines to a ferroelectric
The product of the coercive electric field of the ferroelectric material of the capacitor and its film thickness is approximately
A semiconductor device that precharges to the same precharge potential
Memory and the second or first bit line is inverted bit
Line and release the second or first plate line
Alternatively, the potential of the second plate line is set to 0V, the power supply voltage, and 0V.
After the change, the potential of the second or first bit line is
Sense the potential of the first or second bit line as the potential
When detecting with an amplifier, just before the sense operation of the sense amplifier
Potential of the first or second bit line is
When the voltage is higher than the voltage of the first or second plate line,
Keep the potential at 0 V and lower than the precharge voltage.
In this case, the potential of the first or second plate line is set to the power supply voltage.
A semiconductor memory characterized in that rewriting is performed .
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