JP3250422B2 - Ferroelectric memory device - Google Patents

Ferroelectric memory device

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JP3250422B2
JP3250422B2 JP21194195A JP21194195A JP3250422B2 JP 3250422 B2 JP3250422 B2 JP 3250422B2 JP 21194195 A JP21194195 A JP 21194195A JP 21194195 A JP21194195 A JP 21194195A JP 3250422 B2 JP3250422 B2 JP 3250422B2
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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、強誘電体メモリ装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric memory device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、メモリセルのキャパシタに強誘電
体材料を用いることにより記憶データの不揮発性を実現
した強誘電体メモリ装置が考案されている。強誘電体キ
ャパシタはヒステリシス特性を有し、電界が零のときで
も履歴に応じた異なる極性の残留分極が残る。記憶デー
タを強誘電体キャパシタの残留分極で表わすことにより
不揮発性メモリ装置を実現するものである。
2. Description of the Related Art In recent years, a ferroelectric memory device has been devised which realizes non-volatility of stored data by using a ferroelectric material for a capacitor of a memory cell. The ferroelectric capacitor has a hysteresis characteristic, and even when the electric field is zero, remnant polarization having different polarities according to the history remains. A nonvolatile memory device is realized by expressing stored data by remanent polarization of a ferroelectric capacitor.

【0003】米国特許第4,873,664号明細書に
は、二つのタイプの強誘電体メモリ装置が開示されてい
る。第1のタイプはメモリセルが1ビットあたり1トラ
ンジスタおよび1キャパシタ(1T1C)で構成される
ものであり、たとえば256個の本体メモリセル(ノー
マルセル)毎に1個のダミーメモリセル(リファレンス
セル)が設けられる。第2のタイプはダミーメモリセル
を全く設けずにメモリセルが1ビットあたり2トランジ
スタおよび2キャパシタ(2T2C)で構成されるもの
であり、1対の相補データが1対の強誘電体キャパシタ
に記憶される。
US Pat. No. 4,873,664 discloses two types of ferroelectric memory devices. In the first type, a memory cell is composed of one transistor and one capacitor (1T1C) per bit. For example, one dummy memory cell (reference cell) for every 256 main body memory cells (normal cells) Is provided. In the second type, a memory cell is composed of two transistors and two capacitors (2T2C) per bit without providing any dummy memory cell, and a pair of complementary data is stored in a pair of ferroelectric capacitors. Is done.

【0004】キャパシタを構成する強誘電体材料として
は、KNO3(硝酸カリウム)、PbLa23−ZrO2
−TiO2(PLZT)、PbTiO3−PbZrO3
どが知られている。PCT国際公開第WO93/125
42号明細書によれば、強誘電体メモリ装置に適した、
PbTiO3−PbZrO3に比べて極端に疲労の小さい
強誘電体材料も知られている。
[0004] Ferroelectric materials constituting a capacitor include KNO 3 (potassium nitrate), PbLa 2 O 3 -ZrO 2
—TiO 2 (PLZT), PbTiO 3 —PbZrO 3 and the like are known. PCT International Publication No. WO93 / 125
According to No. 42, it is suitable for a ferroelectric memory device,
There is also known a ferroelectric material having extremely small fatigue as compared with PbTiO 3 -PbZrO 3 .

【0005】上記米国特許第4,873,664号明細書
の1T1Cタイプの強誘電体メモリ装置によれば、ダミ
ーメモリセルキャパシタは、本体メモリセルキャパシタ
の少なくとも2倍の容量、すなわち少なくとも2倍の面
積を有する。しかも、本体メモリセルキャパシタは、読
み出しの際に記憶データに応じて、分極が反転した後に
元の分極状態に戻り、あるいは反転せずに元の分極状態
を保持する。これに対して、ダミーメモリセルキャパシ
タは、本体メモリセルの記憶データの如何にかかわら
ず、反転せずに元の分極状態を保持するようになってい
る。つまり、本体メモリセルキャパシタは電極間にかか
る電圧を正および負の両極で動作させるのに対して、ダ
ミーメモリセルキャパシタは電極間にかかる電圧をつね
に片極で動作させる。本体メモリセルキャパシタのセル
プレート電極の印加電圧と、ダミーメモリセルキャパシ
タのセルプレート電極(ダミーセルプレート電極)の印
加電圧と、本体メモリセルトランジスタのゲート電極に
接続されたワード線の印加電圧と、ダミーメモリセルト
ランジスタのゲート電極に接続されたワード線(ダミー
ワード線)の印加電圧はいずれも電源電圧と等しく、5
Vであった。
According to the 1T1C type ferroelectric memory device disclosed in the above-mentioned US Pat. No. 4,873,664, the dummy memory cell capacitor has at least twice the capacity of the main body memory cell capacitor, that is, at least twice as large. With area. In addition, the main body memory cell capacitor returns to the original polarization state after the polarization is inverted or retains the original polarization state without being inverted, according to the stored data at the time of reading. On the other hand, the dummy memory cell capacitor retains the original polarization state without inversion regardless of the data stored in the main memory cell. In other words, the main memory cell capacitor operates the voltage applied between the electrodes at both positive and negative electrodes, while the dummy memory cell capacitor always operates the voltage applied between the electrodes at one electrode. The voltage applied to the cell plate electrode of the main memory cell capacitor, the voltage applied to the cell plate electrode (dummy cell plate electrode) of the dummy memory cell capacitor, the voltage applied to the word line connected to the gate electrode of the main memory cell transistor, and the dummy voltage The voltage applied to the word line (dummy word line) connected to the gate electrode of the memory cell transistor is equal to the power supply voltage, and
V.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の1T1Cタイプ
の強誘電体メモリ装置では、上述のように頻繁に活性化
されるダミーメモリセルキャパシタにも電源電圧5Vが
印加され、活性化される回数が多いだけ、ダミーメモリ
セルキャパシタの電圧印加による劣化が早い。また、ダ
ミーメモリセルキャパシタは反転せずに元の分極状態を
保持し、つねに片極で動作する。このため、強誘電体メ
モリセルキャパシタの特性がばらつくと、本体メモリセ
ルキャパシタの容量値に対してダミーメモリセルキャパ
シタの設定容量値がばらつき、誤動作につながる。
In the conventional 1T1C type ferroelectric memory device, the power supply voltage of 5 V is applied to the frequently activated dummy memory cell capacitor as described above, and the number of times of activation is increased. As the number increases, the deterioration of the dummy memory cell capacitor due to the voltage application is quick. Further, the dummy memory cell capacitor retains the original polarization state without being inverted, and always operates in one pole. For this reason, if the characteristics of the ferroelectric memory cell capacitor vary, the set capacitance value of the dummy memory cell capacitor varies with respect to the capacitance value of the main body memory cell capacitor, leading to malfunction.

【0007】また、1T1Cタイプであることと2T2
Cタイプであることとを問わず、電源電圧が高くなる
と、本体メモリセルキャパシタにかかる電圧によって本
体メモリセルキャパシタの特性が劣化し、動作マージン
が少なくなってしまう。
[0007] In addition, 1T1C type and 2T2
Regardless of the C type, when the power supply voltage becomes high, the voltage applied to the main body memory cell capacitor deteriorates the characteristics of the main body memory cell capacitor and reduces the operation margin.

【0008】本発明の目的は、強誘電体キャパシタの電
圧印加の影響を緩和し、強誘電体メモリ装置の誤動作を
防止することにある。
An object of the present invention is to alleviate the influence of voltage application to a ferroelectric capacitor and prevent malfunction of a ferroelectric memory device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1〜7の発明は、複数の強誘電体キャパシタ
を直列接続することにより、各強誘電体キャパシタにか
かる電圧を緩和している。
In order to achieve the above object, according to the first to seventh aspects of the present invention, a plurality of ferroelectric capacitors are connected in series to reduce the voltage applied to each ferroelectric capacitor. I have.

【0010】請求項8〜9の発明は、特にダミーメモリ
セルキャパシタの設定容量値のばらつきを少なくするた
めに、複数の同程度の大きさの強誘電体キャパシタを直
列と並列接続を併用し構成するものである。
[0010] In order to reduce the variation of the set capacitance value of the dummy memory cell capacitor, a plurality of ferroelectric capacitors of the same size are connected in series and in parallel in order to reduce variation in the set capacitance value of the dummy memory cell capacitor. Is what you do.

【0011】請求項10〜11の発明は、強誘電体メモ
リ装置における強誘電体キャパシタの構造に関するもの
で、請求項10は直列接続される強誘電体キャパシタの
接続電極が異なる電極配線層の構成で、請求項11は直
列接続される強誘電体キャパシタの接続電極が同一電極
配線層で構成されたものである。
The tenth to eleventh aspects of the present invention relate to the structure of a ferroelectric capacitor in a ferroelectric memory device. In the eleventh aspect, the connection electrodes of the ferroelectric capacitors connected in series are formed of the same electrode wiring layer .

【0012】請求項12の発明は、第1の強誘電体キャ
パシタおよび第2の強誘電体キャパシタからなる第1の
直列接続体と、第3の強誘電体キャパシタおよび第4の
強誘電体キャパシタからなる第2の直列接続体とが並列
に接続され、第1の直列接続体にかかる電圧方向と第2
の直列接続体にかかる電圧方向とを互いに逆方向としう
る手段を有するダミーメモリセルキャパシタの構成とす
る。
A twelfth aspect of the present invention provides a first ferroelectric capacitor comprising a first ferroelectric capacitor and a second ferroelectric capacitor, and a third ferroelectric capacitor and a fourth ferroelectric capacitor. Are connected in parallel with each other, and the voltage direction applied to the first series
Of the dummy memory cell capacitor having means for making the voltage directions applied to the series-connected bodies of the above-described series opposite to each other.

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【作用】本発明の強誘電体メモリ装置では本体メモリセ
ルキャパシタにかかる電圧値が緩和され、寿命が長く信
頼性の高い強誘電体メモリ装置となる。また、所望の容
量値をばらつきに対してマージンのある方向で形成でき
る。また、ダミーメモリセルの容量値を強誘電体キャパ
シタの特性変動に対してマージンのある方向で形成でき
る。
According to the ferroelectric memory device of the present invention, the voltage value applied to the main memory cell capacitor is relaxed, and the ferroelectric memory device has a long life and high reliability. Further, a desired capacitance value can be formed in a direction having a margin with respect to variation. Further, the capacitance value of the dummy memory cell can be formed in a direction having a margin with respect to the characteristic fluctuation of the ferroelectric capacitor.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の強誘電体メモリ装置の実施例
について、図面を参照しながら詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a ferroelectric memory device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0016】〔実施例1〕図1は本発明の実施例1の回
路構成を示す図、図2はその動作タイミングを示す図で
ある。本実施例における強誘電体メモリセルは、1ビッ
トのデータを二つのトランジスタと二つの強誘電体キャ
パシタとで構成したもので、それぞれの強誘電体キャパ
シタには相補データが記憶される。
[First Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an operation timing thereof. The ferroelectric memory cell according to the present embodiment has one-bit data composed of two transistors and two ferroelectric capacitors. Complementary data is stored in each ferroelectric capacitor.

【0017】図1において、WL0〜WL255はワー
ド線、BL,/BLはビット線、CPはセルプレート電
極、BPはビット線プリチャージ制御信号、SAEはセ
ンスアンプ制御信号、VSSは接地電圧、SAはセンス
アンプ、C0〜C255,C0B〜C255Bはそれぞ
れ2個の強誘電体キャパシタを直列に接続した構成の本
体メモリセルキャパシタ、Qn0〜Qn255,Qn0
B〜Qn255B,QnBP0〜QnBP2はNチャネ
ル型MOSトランジスタである。
In FIG. 1, WL0 to WL255 are word lines, BL and / BL are bit lines, CP is a cell plate electrode, BP is a bit line precharge control signal, SAE is a sense amplifier control signal, VSS is a ground voltage, SA Is a sense amplifier, C0 to C255, C0B to C255B are main body memory cell capacitors each having two ferroelectric capacitors connected in series, and Qn0 to Qn255, Qn0
B to Qn255B and QnBP0 to QnBP2 are N-channel MOS transistors.

【0018】まず、図1の回路構成図について説明す
る。センスアンプSAにビット線BL,/BLが接続さ
れている。センスアンプSAはセンスアンプ制御信号S
AEで制御される。本体メモリセルキャパシタC0は直
列接続された2個の強誘電体キャパシタで構成され、こ
こでは、互いに接続されていない両端の電極をそれぞれ
第1の電極,第2の電極と定義する。本体メモリセルキ
ャパシタC0の第1の電極は、ゲート電極がワード線W
L0に接続されたメモリセルトランジスタQn0を介し
てビット線BLに接続され、第2の電極はセルプレート
電極CPに接続されている。本体メモリセルキャパシタ
C0と対をなす、直列接続された2個の強誘電体キャパ
シタで構成された本体メモリセルキャパシタC0Bの第
1の電極は、ゲート電極がワード線WL0に接続された
メモリセルトランジスタQn0Bを介してビット線/B
Lに接続され、第2の電極はセルプレート電極CPに接
続されている。他の本体メモリセルキャパシタC1〜C
255,C1B〜C255Bについても、本体メモリセ
ルキャパシタC0,C0Bと同様な構成、接続関係であ
る。また、ビット線BLと同/BLとはNチャネル型M
OSトランジスタQnBP2で接続され、ビット線BL
と接地電圧VSS、ビット線/BLと接地電圧VSSは
それぞれNチャネル型MOSトランジスタQnBP0,
QnBP1で接続され、Nチャネル型MOSトランジス
タQnBP0〜QnBP2のゲート電極はビット線プリ
チャージ制御信号BPに接続されている。
First, the circuit diagram of FIG. 1 will be described. The bit lines BL and / BL are connected to the sense amplifier SA. The sense amplifier SA has a sense amplifier control signal S
Controlled by AE. The main body memory cell capacitor C0 is composed of two ferroelectric capacitors connected in series. Here, electrodes at both ends not connected to each other are defined as a first electrode and a second electrode, respectively. The first electrode of the main body memory cell capacitor C0 has a gate electrode connected to the word line W.
It is connected to the bit line BL via the memory cell transistor Qn0 connected to L0, and the second electrode is connected to the cell plate electrode CP. A first electrode of a main body memory cell capacitor C0B formed of two ferroelectric capacitors connected in series and forming a pair with the main body memory cell capacitor C0 has a gate electrode connected to a word line WL0. Bit line / B via Qn0B
L, and the second electrode is connected to the cell plate electrode CP. Other main body memory cell capacitors C1 to C
255, C1B to C255B have the same configuration and connection relationship as the main body memory cell capacitors C0 and C0B. The bit lines BL and / BL are N-channel type M
Connected by the OS transistor QnBP2 and the bit line BL
And ground voltage VSS, and bit line / BL and ground voltage VSS are N-channel MOS transistors QnBP0, QnBP0, respectively.
The gate electrodes of the N-channel MOS transistors QnBP0 to QnBP2 are connected to the bit line precharge control signal BP.

【0019】本実施例の回路の動作について、図2の動
作タイミング図を参照しながら説明する。まず、メモリ
セルのデータを読み出すために、ビット線プリチャージ
制御信号BPを論理電圧“H”とすることによって、ビ
ット線BL,/BLをそれぞれ論理電圧“L”である接
地電圧VSSとする。また、ワード線WL0〜WL25
5、セルプレート電極CPを論理電圧“L”とする。次
に、ビット線プリチャージ制御信号BPを論理電圧
“L”とすることによって、ビット線BL,/BLをフ
ローティング状態とする。次に、ワード線WL0、セル
プレート電極CPを論理電圧“H”とし、本体メモリセ
ルキャパシタC0,C0Bのデータをビット線BL,/
BLにそれぞれ読み出す。次に、センスアンプ制御信号
SAEを論理電圧“H”とし、センスアンプSAを動作
させる。次に、セルプレート電極CPを論理電圧“L”
とすることにより、本体メモリセルキャパシタC0,C
0Bのデータを再書き込みする。次に、ワード線WL0
を論理電圧“L”とすることにより、本体メモリセルキ
ャパシタC0,C0Bをそれぞれビット線BL,/BL
から切り離す。次に、センスアンプ制御信号SAEを論
理電圧“L”とすることにより、センスアンプSAの動
作を停止させる。次に、ビット線プリチャージ制御信号
BPを論理電圧“H”とすることによって、ビット線B
L,/BLを接地電圧VSSとする。
The operation of the circuit of this embodiment will be described with reference to the operation timing chart of FIG. First, in order to read data from the memory cell, the bit line precharge control signal BP is set to the logic voltage “H”, so that the bit lines BL and / BL are set to the ground voltage VSS which is the logic voltage “L”. Further, the word lines WL0 to WL25
5. The cell plate electrode CP is set to the logic voltage “L”. Next, the bit lines BL and / BL are brought into a floating state by setting the bit line precharge control signal BP to the logic voltage “L”. Next, the word line WL0 and the cell plate electrode CP are set to the logic voltage “H”, and the data of the main body memory cell capacitors C0 and C0B are transferred to the bit lines BL and /.
Each is read out to BL. Next, the sense amplifier control signal SAE is set to the logic voltage “H” to operate the sense amplifier SA. Next, the cell plate electrode CP is set to the logic voltage “L”.
, The main memory cell capacitors C0, C0
Rewrite 0B data. Next, the word line WL0
To the logic voltage "L", the main memory cell capacitors C0 and C0B are connected to the bit lines BL and / BL, respectively.
Disconnect from Next, the operation of the sense amplifier SA is stopped by setting the sense amplifier control signal SAE to the logic voltage “L”. Next, by setting the bit line precharge control signal BP to the logic voltage “H”, the bit line B
Let L and / BL be the ground voltage VSS.

【0020】以上述べたように、本実施例によれば、本
体メモリセルキャパシタを直列接続した2個の強誘電体
キャパシタで構成することにより、各強誘電体キャパシ
タにかかる電圧を全体にかかる電圧の1/2にすること
ができ、たとえば、全体に5Vの電圧がかかるとき、一
つの強誘電体キャパシタには2.5Vの電圧しかかから
ない。印加電圧が1/2になると強誘電体キャパシタの
寿命が10倍以上長くなるため、大きく信頼性が向上す
る。ただし、設計的には容量値も1/2程度になること
に注意して強誘電体キャパシタサイズを決定する必要が
ある。ここでは、二つの強誘電体キャパシタを直列接続
した例であるが、三つ以上の強誘電体キャパシタを直列
接続した構成とすることも可能である。たとえば三つの
強誘電体キャパシタを直列接続した場合、各強誘電体キ
ャパシタには全体の1/3の電圧しかかからなくなる。
As described above, according to the present embodiment, the main memory cell capacitor is composed of two ferroelectric capacitors connected in series, so that the voltage applied to each ferroelectric capacitor is reduced to the voltage applied to the whole. For example, when a total voltage of 5 V is applied, only a voltage of 2.5 V is applied to one ferroelectric capacitor. When the applied voltage is halved, the life of the ferroelectric capacitor is increased by 10 times or more, so that the reliability is greatly improved. However, it is necessary to determine the size of the ferroelectric capacitor while paying attention to the fact that the capacitance value is also reduced to about 1/2 in design. Here, an example in which two ferroelectric capacitors are connected in series is described. However, a configuration in which three or more ferroelectric capacitors are connected in series is also possible. For example, when three ferroelectric capacitors are connected in series, only one third of the voltage is applied to each ferroelectric capacitor.

【0021】〔実施例2〕図3は本発明の実施例2の回
路構成を示す図、図4はその動作タイミングを示す図で
ある。
[Embodiment 2] FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing an operation timing thereof.

【0022】本実施例における強誘電体メモリセルは、
1ビットのデータを一つのトランジスタと一つの強誘電
体キャパシタとで構成したものである。
The ferroelectric memory cell in this embodiment is
One-bit data is composed of one transistor and one ferroelectric capacitor.

【0023】図3において、WL0〜WL255はワー
ド線、DWL0,DWL1はダミーワード線、BL,/
BLはビット線、CPはセルプレート電極、DCPはダ
ミーセルプレート電極、BPはビット線プリチャージ制
御信号、SAEはセンスアンプ制御信号、VSSは接地
電圧、SAはセンスアンプ、C0〜C255は本体メモ
リセルキャパシタ、101,102はそれぞれDC0A
およびDC0B、DC1AおよびDC1Bで構成された
ダミーメモリセルキャパシタ、Qn0〜Qn255,Q
nD0,QnD1,QnBP0,QnBP1はNチャネ
ル型MOSトランジスタであり、以下Qn0〜Qn25
5を本体メモリセルトランジスタ、QnD0,QnD1
をダミーメモリセルトランジスタという。
In FIG. 3, WL0 to WL255 are word lines, DWL0 and DWL1 are dummy word lines, and BL and //.
BL is a bit line, CP is a cell plate electrode, DCP is a dummy cell plate electrode, BP is a bit line precharge control signal, SAE is a sense amplifier control signal, VSS is a ground voltage, SA is a sense amplifier, and C0 to C255 are main body memory cells. Capacitors 101 and 102 each have DC0A
And dummy memory cell capacitors Qn0 to Qn255, Q0B, DC0B, DC1A and DC1B
nD0, QnD1, QnBP0, and QnBP1 are N-channel MOS transistors.
5 is a main memory cell transistor, QnD0, QnD1
Are called dummy memory cell transistors.

【0024】まず、図3の回路構成図について説明す
る。センスアンプSAにビット線BL,/BLが接続さ
れている。センスアンプSAはセンスアンプ制御信号S
AEで制御される。ダミーメモリセルキャパシタ101
は、ダミーメモリセルキャパシタDC0A,DC0Bを
直列に接続したもので、ここでは、互いに接続されてい
ない両端の電極を第1の電極,第2の電極と定義する。
ダミーメモリセルキャパシタ101の第1の電極は、ゲ
ート電極がダミーワード線DWL0に接続されたダミー
メモリセルトランジスタQnD0を介してビット線/B
Lに接続され、第2の電極はダミーセルプレート電極D
CPに接続されている。同様にダミーメモリセルキャパ
シタ102もダミーメモリセルキャパシタDC1A,D
C1Bを直列に接続したもので、互いに接続されていな
い両端の電極を第1の電極,第2の電極とする。ダミー
メモリセルキャパシタ102の第1の電極は、ゲート電
極がダミーワード線DWL1に接続されたダミーメモリ
セルトランジスタQnD1を介してビット線BLに接続
され、第2の電極はダミーセルプレート電極DCPに接
続されている。一方、本体メモリセルキャパシタC0の
第1の電極は、ゲート電極がワード線WL0に接続され
た本体メモリセルトランジスタQn0を介してビット線
BLに接続され、第2の電極はセルプレート電極CPに
接続されている。本体メモリセルキャパシタC1の第1
の電極は、ゲート電極がワード線WL1に接続された本
体メモリセルトランジスタQn1を介してビット線/B
Lに接続され、第2の電極はセルプレート電極CPに接
続されている。
First, the circuit diagram of FIG. 3 will be described. The bit lines BL and / BL are connected to the sense amplifier SA. The sense amplifier SA has a sense amplifier control signal S
Controlled by AE. Dummy memory cell capacitor 101
Is a serial connection of dummy memory cell capacitors DC0A and DC0B. Here, electrodes at both ends not connected to each other are defined as a first electrode and a second electrode.
The first electrode of the dummy memory cell capacitor 101 is connected to the bit line / B via a dummy memory cell transistor QnD0 whose gate electrode is connected to the dummy word line DWL0.
L, and the second electrode is a dummy cell plate electrode D
Connected to CP. Similarly, the dummy memory cell capacitors 102 are also dummy memory cell capacitors DC1A and DC1D.
C1B are connected in series, and electrodes at both ends not connected to each other are referred to as a first electrode and a second electrode. A first electrode of the dummy memory cell capacitor 102 is connected to a bit line BL via a dummy memory cell transistor QnD1 whose gate electrode is connected to a dummy word line DWL1, and a second electrode is connected to a dummy cell plate electrode DCP. ing. On the other hand, the first electrode of the main body memory cell capacitor C0 is connected to the bit line BL via the main body memory cell transistor Qn0 whose gate electrode is connected to the word line WL0, and the second electrode is connected to the cell plate electrode CP. Have been. First of the main body memory cell capacitor C1
Are connected to the bit line / B via a main body memory cell transistor Qn1 having a gate electrode connected to the word line WL1.
L, and the second electrode is connected to the cell plate electrode CP.

【0025】本体メモリセルキャパシタC0の保持デー
タを読み出す場合の動作タイミングについて、図4を参
照して説明する。
The operation timing for reading the data held in the main body memory cell capacitor C0 will be described with reference to FIG.

【0026】まず、初期状態としてビット線プリチャー
ジ制御信号BPを論理電圧“H”とすることによって、
ビット線BL,/BLを論理電圧“L”とする。また、
ワード線WL0〜WL255、ダミーワード線DWL
0,DWL1、セルプレート電極CP、および、ダミー
セルプレート電極DCPを論理電圧“L”とする。次
に、ビット線プリチャージ制御信号BPを論理電圧
“L”とすることによって、ビット線BL,/BLをフ
ローティング状態とする。次に、ワード線WL0、ダミ
ーワード線DWL0、セルプレート電極CPおよびダミ
ーセルプレート電極DCPを論理電圧“H”とすること
によって、本体メモリセルキャパシタC0のデータをビ
ット線BLに、ダミーメモリセルキャパシタDC0のデ
ータをビット線/BLにそれぞれ読み出す。次に、セン
スアンプ制御信号SAEを論理電圧“H”とすることに
より、センスアンプSAを動作させる。次に、ダミーワ
ード線DWL0を論理電圧“L”とすることにより、ダ
ミーメモリセルキャパシタDC0をビット線/BLから
切り離す。次に、セルプレート電極CPを論理電圧
“L”とすることにより、本体メモリセルキャパシタC
0のデータを再書き込みする。また、ダミーセルプレー
ト電極DCPを論理電圧“L”とする。次に、ワード線
WL0を論理電圧“L”とすることにより、本体メモリ
セルキャパシタC0をビット線BL,/BLから切り離
す。次に、センスアンプ制御信号SAEを論理電圧
“L”とすることにより、センスアンプSAの動作を停
止させる。次に、ビット線プリチャージ制御信号BPを
論理電圧“H”とすることによって、ビット線BL,/
BLを接地電圧VSSとする。
First, the bit line precharge control signal BP is set to the logic voltage "H" as an initial state,
The bit lines BL and / BL are set to the logic voltage “L”. Also,
Word lines WL0 to WL255, dummy word line DWL
0, DWL1, the cell plate electrode CP, and the dummy cell plate electrode DCP are set to the logic voltage “L”. Next, the bit lines BL and / BL are brought into a floating state by setting the bit line precharge control signal BP to the logic voltage “L”. Next, by setting the word line WL0, the dummy word line DWL0, the cell plate electrode CP and the dummy cell plate electrode DCP to the logic voltage “H”, the data of the main body memory cell capacitor C0 is transferred to the bit line BL and the dummy memory cell capacitor DC0 is turned on. Is read out to the bit line / BL. Next, the sense amplifier SA is operated by setting the sense amplifier control signal SAE to the logic voltage “H”. Next, the dummy memory cell capacitor DC0 is disconnected from the bit line / BL by setting the dummy word line DWL0 to the logic voltage "L". Next, by setting the cell plate electrode CP to the logic voltage “L”, the main memory cell capacitor C
0 is rewritten. Also, the dummy cell plate electrode DCP is set to the logic voltage “L”. Next, by setting the word line WL0 to the logic voltage “L”, the main body memory cell capacitor C0 is disconnected from the bit lines BL and / BL. Next, the operation of the sense amplifier SA is stopped by setting the sense amplifier control signal SAE to the logic voltage “L”. Next, by setting the bit line precharge control signal BP to the logic voltage “H”, the bit lines BL, /
BL is set to the ground voltage VSS.

【0027】本実施例によれば、本体メモリセルキャパ
シタよりも頻繁に使用されるダミーメモリセルキャパシ
タを、直列接続した2個の強誘電体キャパシタで構成す
ることにより、各強誘電体キャパシタにかかる電圧を全
体にかかる電圧の1/2とし、強誘電体キャパシタの、
ひいてはメモリ装置全体としての寿命を長くすることが
できる。
According to the present embodiment, the dummy memory cell capacitor used more frequently than the main body memory cell capacitor is constituted by two ferroelectric capacitors connected in series, so that each of the ferroelectric capacitors is reduced. The voltage is set to の of the voltage applied to the whole,
As a result, the life of the entire memory device can be extended.

【0028】〔実施例3〕本発明の実施例3は、実施例
2におけるダミーメモリセルキャパシタ101または同
102の構成を改良し、直列接続された2個の強誘電体
キャパシタのそれぞれの強誘電体キャパシタを確実に初
期化できる構成としたものである。図5はその回路構成
図である。また、図6が動作タイミングを示す図であ
る。
[Third Embodiment] A third embodiment of the present invention is an improvement of the configuration of the dummy memory cell capacitor 101 or 102 in the second embodiment, and each ferroelectric capacitor of two ferroelectric capacitors connected in series. In this configuration, the body capacitor can be securely initialized. FIG. 5 is a circuit configuration diagram thereof. FIG. 6 is a diagram showing operation timing.

【0029】DWL0はダミーワード線、BLはビット
線、DCPはダミーセルプレート電極、DCRST0,
DCRST1はダミーメモリセルデータ初期化用制御信
号、VRST0,VRST1はダミーメモリセルデータ
初期化電圧信号、DC0A〜DC0Bはダミーメモリセ
ルキャパシタ、QnD0,QnR0,QnR1はNチャ
ネル型MOSトランジスタ、N501,N502はノー
ド、P1,P2は期間である。
DWL0 is a dummy word line, BL is a bit line, DCP is a dummy cell plate electrode, DCRST0,
DCRST1 is a control signal for initializing dummy memory cell data, VRST0 and VRST1 are dummy memory cell data initializing voltage signals, DC0A to DC0B are dummy memory cell capacitors, QnD0, QnR0 and QnR1 are N-channel MOS transistors, and N501 and N502 are Nodes P1 and P2 are periods.

【0030】まず、図5の回路構成図について説明す
る。ノードN501と同N502との間にダミーメモリ
セルキャパシタDC0Aが接続され、ノードN502と
ダミーセルプレート電極DCPとの間にダミーメモリセ
ルキャパシタDC0Bが接続されている。ノードN50
1とビット線BLとが、ゲートがダミーワード線DWL
0であるNチャネル型MOSトランジスタQnD0を介
して接続され、ノードN501とダミーメモリセルデー
タ初期化電圧信号VRST0とが、ゲートが制御信号D
CRST0であるNチャネル型MOSトランジスタQn
R0を介して接続され、ノードN502とダミーメモリ
セルデータ初期化電圧信号VRST1とが、ゲートが制
御信号DCRST1であるNチャネル型MOSトランジ
スタQnR1を介して接続されている。
First, the circuit diagram of FIG. 5 will be described. Dummy memory cell capacitor DC0A is connected between nodes N501 and N502, and dummy memory cell capacitor DC0B is connected between node N502 and dummy cell plate electrode DCP. Node N50
1 and the bit line BL, and the gate is the dummy word line DWL.
0 through an N-channel type MOS transistor QnD0, the node N501 and the dummy memory cell data initialization voltage signal VRST0 are connected to the control signal DRST at the gate.
N-channel MOS transistor Qn which is CRST0
The node N502 and the dummy memory cell data initialization voltage signal VRST1 are connected via an R-channel MOS transistor QnR1 whose gate is the control signal DCRST1.

【0031】このダミーメモリセルキャパシタの回路の
動作について、図6の動作タイミング図を参照しながら
説明する。この回路の動作の特徴は、期間P1でダミー
メモリセルキャパシタDC0Bのダミーセルプレート電
極DCP側を高い電圧にリセットし、期間P2でダミー
メモリセルキャパシタDC0AのノードN502側を高
い電圧にリセットし、その状態を保持しながら、各強誘
電体キャパシタの電極をフローティング状態とすること
である。
The operation of the circuit of the dummy memory cell capacitor will be described with reference to the operation timing chart of FIG. The feature of the operation of this circuit is that the dummy cell plate electrode DCP side of the dummy memory cell capacitor DC0B is reset to a high voltage in the period P1, and the node N502 side of the dummy memory cell capacitor DC0A is reset to a high voltage in the period P2. While keeping the electrodes floating in each ferroelectric capacitor.

【0032】本実施例によれば、直列接続された二つの
強誘電体キャパシタのそれぞれを確実に初期化でき、ダ
ミーメモリセルとして安定した容量値を得ることがで
き、安定動作が可能となる。
According to the present embodiment, each of the two ferroelectric capacitors connected in series can be reliably initialized, a stable capacitance value can be obtained as a dummy memory cell, and a stable operation can be achieved.

【0033】〔実施例4〕本発明の実施例4は、それぞ
れの強誘電体キャパシタを初期化するための構成に特徴
をもつもので、実施例3におけるような直列接続された
ノードのリセット回路がなく、各強誘電体キャパシタの
電極に印加する電圧条件により初期化するものである。
[Embodiment 4] Embodiment 4 of the present invention is characterized by a configuration for initializing each ferroelectric capacitor, and is a reset circuit of nodes connected in series as in Embodiment 3. And initialization is performed according to the voltage conditions applied to the electrodes of each ferroelectric capacitor.

【0034】図7はその回路構成を示す図である。図7
において、DWL0はダミーワード線、BLはビット
線、DCPはダミーセルプレート電極、DCRST0は
ダミーメモリセルデータ初期化用制御信号、VRST0
はダミーメモリセルデータ初期化電圧信号、DC0A,
DC0Bはダミーメモリセルキャパシタ、QnD0,Q
nR0はNチャネル型MOSトランジスタ、N701,
N702はノードである。ノードN501と同N502
との間にダミーメモリセルキャパシタDC0Aが接続さ
れ、ノードN502とダミーセルプレート電極DCPと
の間にダミーメモリセルキャパシタDC0Bが接続され
ている。ノードN501とビット線BLとが、ゲートが
ダミーワード線DWL0であるNチャネル型MOSトラ
ンジスタQnD0を介して接続され、ノードN501と
ダミーメモリセルデータ初期化電圧信号VRST0と
が、ゲートが制御信号DCRST0であるNチャネル型
MOSトランジスタQnR0を介して接続されている。
FIG. 7 is a diagram showing the circuit configuration. FIG.
, DWL0 is a dummy word line, BL is a bit line, DCP is a dummy cell plate electrode, DCRST0 is a control signal for initializing dummy memory cell data, VRST0
Is a dummy memory cell data initialization voltage signal, DC0A,
DC0B is a dummy memory cell capacitor, QnD0, Qn
nR0 is an N-channel MOS transistor, N701,
N702 is a node. Nodes N501 and N502
Are connected to each other, and a dummy memory cell capacitor DC0B is connected between the node N502 and the dummy cell plate electrode DCP. The node N501 and the bit line BL are connected via an N-channel MOS transistor QnD0 whose gate is a dummy word line DWL0. The node N501 and the dummy memory cell data initializing voltage signal VRST0 are connected to a control signal DCRST0. They are connected via a certain N-channel MOS transistor QnR0.

【0035】このダミーメモリセルキャパシタの回路の
動作について、図8の動作タイミング図を参照しながら
説明する。この回路の動作の特徴は、直列接続された二
つの強誘電体キャパシタの両端の第1および第2の電極
を同電圧の状態から、第1の電極の電圧を遷移させる場
合と、第2の電極の電圧を遷移させる場合を実行して、
二つの強誘電体キャパシタを共に初期化することであ
る。
The operation of the circuit of the dummy memory cell capacitor will be described with reference to the operation timing chart of FIG. The feature of the operation of this circuit is that the voltage of the first electrode is changed from the same voltage state of the first and second electrodes at both ends of the two ferroelectric capacitors connected in series, Execute the case of changing the voltage of the electrode,
Initializing the two ferroelectric capacitors together.

【0036】まず、DCRST0を論理電圧“H”と
し、ダミーセルプレート電極DCPおよびダミーメモリ
セルデータ初期化電圧信号VRST0を共に論理電圧
“L”とし、両端電極の電圧差を0とする。時刻t1
で、ダミーセルプレート電極DCPを論理電圧“H”と
し、ダミーメモリセルキャパシタDC0Bを初期化す
る。次に、時刻t2でダミーメモリセルデータ初期化電
圧信号VRST0を論理電圧“H”とし、両端電極の電
圧差を0とする。時刻t3でダミーメモリセルデータ初
期化電圧信号VRST0を論理電圧“L”とし、ダミー
メモリセルキャパシタDC0Aを初期化する。次にダミ
ーセルプレート電極DCPを論理電圧“L”とし、両端
電極の電圧差を0とした後に、DCRST0を論理電圧
“L”として初期化動作を終了する。
First, DCRST0 is set to the logic voltage "H", the dummy cell plate electrode DCP and the dummy memory cell data initialization voltage signal VRST0 are both set to the logic voltage "L", and the voltage difference between both electrodes is set to 0. Time t1
Then, the dummy cell plate electrode DCP is set to the logic voltage “H”, and the dummy memory cell capacitor DC0B is initialized. Next, at time t2, the dummy memory cell data initialization voltage signal VRST0 is set to the logic voltage “H”, and the voltage difference between the two electrodes is set to 0. At time t3, the dummy memory cell data initialization voltage signal VRST0 is set to the logic voltage "L", and the dummy memory cell capacitor DC0A is initialized. Next, the dummy cell plate electrode DCP is set to the logic voltage "L", and the voltage difference between the two electrodes is set to 0, and then the DCRST0 is set to the logic voltage "L" to complete the initialization operation.

【0037】本実施例によれば、上述の実施例3よりも
簡単なダミーメモリセル回路構成で、直列接続された二
つの強誘電体キャパシタのそれぞれを確実に初期化で
き、ダミーメモリセルとして安定した容量値を得ること
ができ、安定動作を実現することができる。
According to the present embodiment, each of the two ferroelectric capacitors connected in series can be securely initialized with a simpler dummy memory cell circuit configuration than that of the above-described third embodiment, and the dummy memory cell can be stabilized. The obtained capacitance value can be obtained, and stable operation can be realized.

【0038】〔実施例5〕本発明の実施例5は、それぞ
れの強誘電体キャパシタの初期化動作を通常動作以外の
テストモード動作時にのみ行うためのものである。図9
がその構成を示す図であり、図において、TST1がテ
ストモード制御信号、S1が初期化制御信号である。ダ
ミーメモリセルデータ初期化用制御信号DCRST0お
よびDCRST1はテストモード制御信号TST1と初
期化制御信号S1との論理積信号である。すなわち、テ
ストモード制御信号TST1が論理電圧“H”のときに
のみ、ダミーメモリセルの初期化が可能となる。
[Fifth Embodiment] A fifth embodiment of the present invention is for performing the initialization operation of each ferroelectric capacitor only in a test mode operation other than the normal operation. FIG.
Is a diagram showing the configuration, in which TST1 is a test mode control signal and S1 is an initialization control signal. The dummy memory cell data initialization control signals DCRST0 and DCRST1 are AND signals of the test mode control signal TST1 and the initialization control signal S1. That is, the initialization of the dummy memory cells can be performed only when the test mode control signal TST1 is at the logic voltage “H”.

【0039】本実施例の特徴は、たとえば強誘電体キャ
パシタを用いた半導体メモリ装置の初期化を半導体メモ
リ装置の製造後にテストモード動作状態で行い、通常動
作時には初期化を行わないことである。これにより、初
期化のために本体メモリセルキャパシタに電源電圧程度
の高い電圧が印加される回数あるいは時間を少なくし、
強誘電体キャパシタの寿命を長くすることができる。
A feature of the present embodiment is that, for example, the initialization of a semiconductor memory device using a ferroelectric capacitor is performed in a test mode operation state after the manufacture of the semiconductor memory device, and the initialization is not performed in a normal operation. As a result, the number of times or the time when a voltage as high as the power supply voltage is applied to the main body memory cell capacitor for initialization is reduced,
The life of the ferroelectric capacitor can be extended.

【0040】〔実施例6〕本発明の実施例6は、実施例
1〜4において示したような、複数の強誘電体キャパシ
タを直列に接続した構成において、それぞれの強誘電体
キャパシタのサイズが同程度の大きさとしたものであ
る。その目的は、サイズを同程度とすることによって、
製造上のばらつきに対しての各強誘電体キャパシタの特
性変動を同程度とし、設計的な動作マージンを大きくす
ることにある。キャパシタのサイズのみでなく構造的に
も同じ形状が好ましい。
[Embodiment 6] In Embodiment 6 of the present invention, in a configuration in which a plurality of ferroelectric capacitors are connected in series as shown in Embodiments 1 to 4, the size of each ferroelectric capacitor is reduced. It is about the same size. The purpose is to make the size comparable,
It is an object of the present invention to make the characteristic fluctuation of each ferroelectric capacitor substantially equal to the variation in manufacturing and to increase a design operation margin. The same shape is preferable not only in the size of the capacitor but also in the structure.

【0041】図10に強誘電体メモリセルキャパシタ面
積と分極率との関係を示す。図10において、100は
その特性曲線である。
FIG. 10 shows the relationship between the area of the ferroelectric memory cell capacitor and the polarizability. In FIG. 10, reference numeral 100 denotes the characteristic curve.

【0042】これから明らかなように、キャパシタ面積
が狭くなるに従って、強誘電体キャパシタの特性を示す
分極率が低下する領域が存在する。キャパシタ面積の狭
い領域で強誘電体メモリを製造する場合に本実施例の効
果が特に大きい。
As is clear from this, there is a region where the polarizability, which indicates the characteristics of the ferroelectric capacitor, decreases as the capacitor area decreases. The effect of this embodiment is particularly great when a ferroelectric memory is manufactured in a region having a small capacitor area.

【0043】〔実施例7〕本発明の実施例7は、直列接
続された複数の強誘電体キャパシタと並列接続された強
誘電体キャパシタとを併用したものである。この構成に
おいては、キャパシタにはたとえばダミーメモリセルで
用いる。これは、ダミーメモリセルキャパシタは本体メ
モリセルキャパシタの“L”データと“H”データの中
間のデータを出力する必要があり、そのために本体メモ
リセルキャパシタとは容量値の異なるキャパシタとしな
ければならない場合があるためである。
Seventh Embodiment A seventh embodiment of the present invention uses a plurality of ferroelectric capacitors connected in series and a ferroelectric capacitor connected in parallel. In this configuration, the capacitor is used, for example, as a dummy memory cell. This is because the dummy memory cell capacitor needs to output intermediate data between "L" data and "H" data of the main body memory cell capacitor, and therefore must have a capacitance different from that of the main body memory cell capacitor. This is because there are cases.

【0044】図11が本発明の実施例7におけるキャパ
シタの構成を示す図、図12がキャパシタ面積と分極率
との関係を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing the structure of a capacitor according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the capacitor area and the polarizability.

【0045】図11において、C111〜C113は強
誘電体キャパシタ、N111〜N113はノードであ
り、強誘電体キャパシタC111,C112がノードN
113で直列接続され、強誘電体キャパシタC111,
C112の他の電極がそれぞれノードN111とノード
N112である。また、これらと並列に強誘電体キャパ
シタC113がノードN111とノードN112との間
に接続されている。ここで、強誘電体キャパシタC11
1〜C113はほぼ同程度の大きさのものを用いてい
る。
In FIG. 11, C111 to C113 are ferroelectric capacitors, N111 to N113 are nodes, and ferroelectric capacitors C111 and C112 are nodes N.
113 are connected in series, and the ferroelectric capacitors C111,
The other electrodes of C112 are a node N111 and a node N112, respectively. Further, a ferroelectric capacitor C113 is connected between the nodes N111 and N112 in parallel with these. Here, the ferroelectric capacitor C11
1 to C113 have substantially the same size.

【0046】図12において、121が各強誘電体キャ
パシタC111〜C113の特性曲線、122が直列接
続された強誘電体キャパシタC111〜C112の特性
曲線で、これは特性曲線121のほぼ1/2になってい
る。123が強誘電体キャパシタC111〜C113全
体の特性曲線で、一つの強誘電体キャパシタ特性曲線1
21のほぼ1.5倍になっている。このように同程度サ
イズの強誘電体キャパシタを複数個用いて所望とする容
量値を有するキャパシタを作ることにより、製造上のば
らつきに対しての設計的な動作マージンが大きくなる。
特に図12に示すように、キャパシタ面積が狭くなるに
従って強誘電体キャパシタの特性を示す分極率が低下す
る領域が存在する場合には、特性曲線121〜123ま
で同比率で低下するため、設計的動作マージンを確保で
きる。
In FIG. 12, reference numeral 121 denotes a characteristic curve of each of the ferroelectric capacitors C111 to C113, and 122 denotes a characteristic curve of the ferroelectric capacitors C111 to C112 connected in series. Has become. Reference numeral 123 denotes a characteristic curve of the entire ferroelectric capacitor C111 to C113, and one ferroelectric capacitor characteristic curve 1
It is almost 1.5 times of 21. As described above, by using a plurality of ferroelectric capacitors of the same size to form a capacitor having a desired capacitance value, a design operation margin for manufacturing variations is increased.
In particular, as shown in FIG. 12, when there is a region where the polarizability indicating the characteristics of the ferroelectric capacitor decreases as the capacitor area decreases, the characteristic curves 121 to 123 decrease at the same ratio. An operation margin can be secured.

【0047】〔実施例8〕本発明の実施例8は、直列接
続された複数の強誘電体キャパシタの構造にかかわるも
ので、直列接続される強誘電体キャパシタの接続電極が
異なる電極配線層の構成のものである。
Embodiment 8 Embodiment 8 of the present invention relates to the structure of a plurality of ferroelectric capacitors connected in series. The connection electrodes of the ferroelectric capacitors connected in series have different electrode wiring layers. It is of composition.

【0048】図13が本実施例における強誘電体キャパ
シタの構成を示す図である。図13において、ALはア
ルミニウム配線層、BEは下層電極層、TEは上層電極
層、FEは強誘電体層で、強誘電体キャパシタC13
1,C132を形成している。
FIG. 13 is a diagram showing the configuration of the ferroelectric capacitor in this embodiment. In FIG. 13, AL denotes an aluminum wiring layer, BE denotes a lower electrode layer, TE denotes an upper electrode layer, FE denotes a ferroelectric layer, and a ferroelectric capacitor C13.
1, C132.

【0049】この強誘電体キャパシタは次のようにして
作製したものである。たとえば半導体基板上の絶縁膜上
に下層電極層BEおよび強誘電体層FEおよび上層電極
層TEを形成し、これらから強誘電体キャパシタC13
1および同C132の二つを構成するのに必要な部分の
みを残して他の部分を取り除く。次に上層電極層TEの
不要部分を先ほど残した部分より小さな面積部分が残る
ように取り除く。次に絶縁層間膜をつけ、その後下層電
極層BEと上層電極層TEへのコンタクト孔をあけ、ア
ルミニウム配線層ALを付ける。
This ferroelectric capacitor is manufactured as follows. For example, a lower electrode layer BE, a ferroelectric layer FE, and an upper electrode layer TE are formed on an insulating film on a semiconductor substrate, and a ferroelectric capacitor C13 is formed from these.
The other parts are removed except for the parts necessary for forming the two C1 and C132. Next, the unnecessary portion of the upper electrode layer TE is removed so as to leave a smaller area than the portion left before. Next, an insulating interlayer film is formed, and thereafter, a contact hole is opened to the lower electrode layer BE and the upper electrode layer TE, and an aluminum wiring layer AL is formed.

【0050】本実施例によれば、強誘電体キャパシタの
電極層2層と強誘電体層1層、各電極を接続する手段と
で形成でき、少ない電極層で製造することができる。
According to this embodiment, the ferroelectric capacitor can be formed by two electrode layers, one ferroelectric layer, and a means for connecting each electrode, and can be manufactured with a small number of electrode layers.

【0051】〔実施例9〕本発明の実施例9も、直列接
続された複数の強誘電体キャパシタの構造にかかわるも
ので、直列接続される強誘電体キャパシタの接続電極が
同一電極配線層の構成のものである。
Embodiment 9 Embodiment 9 of the present invention also relates to a structure of a plurality of ferroelectric capacitors connected in series, and the connection electrodes of the ferroelectric capacitors connected in series have the same electrode wiring layer. It is of a configuration.

【0052】図14が本発明の実施例9における強誘電
体キャパシタの構成を示す図である。図14において、
ALはアルミニウム配線層、BEは下層電極層、TEは
上層電極層、FEは強誘電体層で、強誘電体キャパシタ
C141と同C142を形成している。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a ferroelectric capacitor according to the ninth embodiment of the present invention. In FIG.
AL is an aluminum wiring layer, BE is a lower electrode layer, TE is an upper electrode layer, and FE is a ferroelectric layer, forming ferroelectric capacitors C141 and C142.

【0053】この強誘電体キャパシタは、次のようにし
て作製する。たとえば半導体基板上の絶縁膜上に下層電
極層BEおよび強誘電体層FEおよび上層電極層TEを
形成し、これらから強誘電体キャパシタC141と同C
142とを構成するのに必要な部分を一体で残して他の
部分を取り除く。次に上層電極層TEの不要部分を先ほ
ど残した部分より狭い面積の部分が残るように取り除
く。次に絶縁層間膜をつけ、上層電極層TEにコンタク
トをあけアルミニウム配線層ALを付ける。
This ferroelectric capacitor is manufactured as follows. For example, a lower electrode layer BE, a ferroelectric layer FE, and an upper electrode layer TE are formed on an insulating film on a semiconductor substrate, and the ferroelectric capacitors C141 and C141 are formed therefrom.
The other parts are removed while leaving the parts necessary to construct the structure 142 together. Next, the unnecessary portion of the upper electrode layer TE is removed so as to leave a portion having a smaller area than the portion where the unnecessary portion is left. Next, an insulating interlayer film is formed, a contact is made in the upper electrode layer TE, and an aluminum wiring layer AL is formed.

【0054】本実施例によれば、強誘電体キャパシタの
電極層が2層と強誘電体層が1層で形成でき、少ない電
極層であることと、二つの強誘電体キャパシタの下層電
極層BEは下層電極層BEそのもので接続され、また、
必ずしも下層電極層BEにアルミニウム配線層ALを接
続する必要がなく、レイアウト面積も狭くすることがで
きる。
According to this embodiment, two electrode layers of the ferroelectric capacitor and one ferroelectric layer can be formed, the number of electrode layers is small, and the lower electrode layer of the two ferroelectric capacitors is small. BE is connected by the lower electrode layer BE itself.
It is not always necessary to connect the aluminum wiring layer AL to the lower electrode layer BE, and the layout area can be reduced.

【0055】〔実施例10〕本発明の実施例10も、直
列接続した複数の強誘電体キャパシタの構造にかかわる
もので、直列接続される強誘電体キャパシタが3層の電
極配線層の構成のものである。
[Embodiment 10] Embodiment 10 of the present invention also relates to the structure of a plurality of ferroelectric capacitors connected in series. The ferroelectric capacitors connected in series have a structure of three electrode wiring layers. Things.

【0056】図15が実施例10における強誘電体キャ
パシタの構成を示す図である。図15において、ALは
アルミニウム配線層、BEは下層電極層、MEは中層電
極層、TEは上層電極層、FE1,FE2は強誘電体層
で、強誘電体キャパシタC151と同C152を形成し
ている。
FIG. 15 is a diagram showing the structure of the ferroelectric capacitor according to the tenth embodiment. In FIG. 15, AL is an aluminum wiring layer, BE is a lower electrode layer, ME is a middle electrode layer, TE is an upper electrode layer, FE1 and FE2 are ferroelectric layers, and ferroelectric capacitors C151 and C152 are formed. I have.

【0057】この強誘電体キャパシタは次のようにして
作製する。たとえば半導体基板上の絶縁膜上に下層電極
層BE、強誘電体層FE1、中層電極層ME、強誘電体
層FE2、および上層電極層TEを形成し、これらから
強誘電体キャパシタC151と同C152とを構成する
のに必要な部分を一体で残して他の部分を取り除く。次
に中層電極層ME、強誘電体層FE2、および上層電極
層TEを先ほど残した部分より狭い面積になるよう選択
的に除去して強誘電体キャパシタC152に必要な部分
を残す。次に絶縁層間膜をつけ、上層電極層TEと下層
電極層BEとにコンタクト孔をあけ、アルミニウム配線
層ALを付ける。
This ferroelectric capacitor is manufactured as follows. For example, a lower electrode layer BE, a ferroelectric layer FE1, a middle electrode layer ME, a ferroelectric layer FE2, and an upper electrode layer TE are formed on an insulating film on a semiconductor substrate, and the ferroelectric capacitors C151 and C152 are formed therefrom. The other parts are removed while leaving the parts necessary to constitute the above. Next, the middle electrode layer ME, the ferroelectric layer FE2, and the upper electrode layer TE are selectively removed so as to have a smaller area than the portion left before, thereby leaving a portion necessary for the ferroelectric capacitor C152. Next, an insulating interlayer film is formed, contact holes are formed in the upper electrode layer TE and the lower electrode layer BE, and an aluminum wiring layer AL is formed.

【0058】この構造によれば、強誘電体キャパシタの
電極層3層と強誘電体層2層とで二つのキャパシタを階
層的に形成できることで、レイアウト面積も狭くてす
む。また、直列接続された接続ノードを必ずしもアルミ
ニウム配線層ALを接続する必要がないことから、レイ
アウト面積も狭くすることができる。
According to this structure, two capacitors can be formed hierarchically by three electrode layers and two ferroelectric layers of the ferroelectric capacitor, so that the layout area can be reduced. In addition, since the connection nodes connected in series do not necessarily need to be connected to the aluminum wiring layer AL, the layout area can be reduced.

【0059】〔実施例11〕本発明の実施例11は、直
列接続された複数の強誘電体キャパシタを二つ並列接続
した構成で、さらに、この二つの並列接続されたキャパ
シタにそれぞれ逆の電圧方向がかけられるようにしたも
のである。この構成のキャパシタはたとえばダミーメモ
リセルで用いる。これは、ダミーメモリセルキャパシタ
は本体メモリセルキャパシタの“L”データと“H”デ
ータの中間のデータを出力する必要があり、そのため本
体メモリセルキャパシタとは容量値の異なるキャパシタ
としなければならない場合があるためである。
[Eleventh Embodiment] An eleventh embodiment of the present invention has a configuration in which a plurality of serially connected ferroelectric capacitors are connected in parallel. The direction can be applied. The capacitor having this configuration is used, for example, in a dummy memory cell. This is because the dummy memory cell capacitor needs to output intermediate data between "L" data and "H" data of the main body memory cell capacitor, and therefore, it is necessary to use a capacitor having a capacitance value different from that of the main body memory cell capacitor. Because there is.

【0060】図16が本実施例におけるキャパシタの構
成を示す図、図17が動作タイミング図である。
FIG. 16 is a diagram showing the structure of the capacitor in this embodiment, and FIG. 17 is an operation timing diagram.

【0061】図16の回路構成図について説明する。D
WL0はダミーワード線、BLはビット線、DCP0,
DCP1はダミーセルプレート電極、DCRST0はダ
ミーメモリセルデータ初期化用制御信号、VRST0は
ダミーメモリセルデータ初期化電圧信号、DC0A〜D
C0Dはダミーメモリセルキャパシタ、QnD0,Qn
R0はNチャネル型MOSトランジスタ、N1601〜
N1603はノードである。ノードN1601と同ノー
ドN1602との間にダミーメモリセルキャパシタDC
0Aが接続され、ノードN1602とダミーセルプレー
ト電極DCP0との間にダミーメモリセルキャパシタD
C0Bが接続され、ノードN1601と同N1603と
の間にダミーメモリセルキャパシタDC0Cが接続さ
れ、ノードN1603とダミーセルプレート電極DCP
1との間にダミーメモリセルキャパシタDC0Dが接続
されている。ノードN1601とビット線BLとが、ゲ
ートがダミーワード線DWL0であるNチャネル型MO
SトランジスタQnD0を介して接続され、ノードN1
601とダミーメモリセルデータ初期化電圧信号VRS
T0とが、ゲートが制御信号DCRST0であるNチャ
ネル型MOSトランジスタQnR0を介して接続されて
いる。
The circuit configuration of FIG. 16 will be described. D
WL0 is a dummy word line, BL is a bit line, DCP0,
DCP1 is a dummy cell plate electrode, DCRST0 is a control signal for dummy memory cell data initialization, VRST0 is a dummy memory cell data initialization voltage signal, DC0A to DC0D.
C0D is a dummy memory cell capacitor, QnD0, Qn
R0 is an N-channel MOS transistor;
N1603 is a node. A dummy memory cell capacitor DC is connected between nodes N1601 and N1602.
0A is connected between the node N1602 and the dummy cell plate electrode DCP0.
C0B is connected, a dummy memory cell capacitor DC0C is connected between the nodes N1601 and N1603, and the node N1603 and the dummy cell plate electrode DCP are connected.
1 is connected to the dummy memory cell capacitor DC0D. The node N1601 and the bit line BL are connected to an N-channel type MO whose gate is a dummy word line DWL0.
Connected through an S transistor QnD0 to a node N1
601 and dummy memory cell data initialization voltage signal VRS
T0 is connected via an N-channel MOS transistor QnR0 whose gate is a control signal DCRST0.

【0062】このダミーメモリセルキャパシタの回路の
動作について、図17の動作タイミング図を参照しなが
ら説明する。
The operation of the circuit of the dummy memory cell capacitor will be described with reference to the operation timing chart of FIG.

【0063】この回路の動作の特徴は、二つの強誘電体
キャパシタを直列接続して容量値を1/2としたものを
2セット準備し、この2セットを並列接続した構成にお
いて、2セットのキャパシタのそれぞれにデータ“H”
と“L”を初期化することである。
The operation of this circuit is characterized in that two sets of two ferroelectric capacitors connected in series and having a capacitance value of 1 / are prepared, and two sets are connected in parallel. Data "H" for each capacitor
And “L” are initialized.

【0064】まず、期間P3の初期化期間で、DCRS
T0を論理電圧“H”とし、ダミーセルプレート電極D
CP0、ダミーセルプレート電極DCP1、およびダミ
ーメモリセルデータ初期化電圧信号VRST0を全て論
理電圧“L”として、両端電極間の電圧差を0とする。
次に、ダミーセルプレート電極DCP0を論理電圧
“H”として、ダミーメモリセルキャパシタDC0A,
DC0Bを初期化する。次に、ダミーメモリセルデータ
初期化電圧信号VRST0を論理電圧“H”として、ダ
ミーメモリセルキャパシタDC0C,DC0Dを初期化
する。次に、ダミーメモリセルデータ初期化電圧信号V
RST0を論理電圧“L”とし、次にダミーセルプレー
ト電極DCPを論理電圧“L”として、各電極の電圧差
を0とした後に、DCRST0を論理電圧“L”として
初期化動作を終了する。期間P4はダミーセルプレート
電極DCP0およびダミーセルプレート電極DCP1の
みを動作させる通常動作期間である。
First, in the initialization period of the period P3, DCRS
T0 is set to the logic voltage “H” and the dummy cell plate electrode D
CP0, the dummy cell plate electrode DCP1, and the dummy memory cell data initialization voltage signal VRST0 are all set to the logic voltage "L", and the voltage difference between both electrodes is set to zero.
Next, the dummy cell plate electrode DCP0 is set to the logic voltage “H”, and the dummy memory cell capacitors DC0A,
DC0B is initialized. Next, the dummy memory cell data initialization voltage signal VRST0 is set to the logic voltage “H” to initialize the dummy memory cell capacitors DC0C and DC0D. Next, the dummy memory cell data initialization voltage signal V
After RST0 is set to the logic voltage "L", the dummy cell plate electrode DCP is set to the logic voltage "L", and the voltage difference between the respective electrodes is set to 0, the DCRST0 is set to the logic voltage "L" to complete the initialization operation. The period P4 is a normal operation period in which only the dummy cell plate electrode DCP0 and the dummy cell plate electrode DCP1 are operated.

【0065】本実施例によれば、ダミーメモリセルとし
て、二つの強誘電体キャパシタを直列接続し容量値を1
/2としたものを2セット準備し、この2セットを並列
接続した構成において、2セットのキャパシタのそれぞ
れにデータ“H”,“L”を初期化しているため、本体
メモリセルのデータ“H”と“L”との中間の電荷を製
造上のばらつきに対しても安定して供給する。このため
設計的動作マージンを確保することができる。
According to this embodiment, as a dummy memory cell, two ferroelectric capacitors are connected in series and the capacitance value is set to 1
/ 2 are prepared and two sets of capacitors are connected in parallel. Since the data "H" and "L" are initialized in each of the two sets of capacitors, the data "H" of the main body memory cell is initialized. And "L" are stably supplied even in the case of manufacturing variations. Therefore, a design operation margin can be secured.

【0066】〔実施例12〕図18は本発明の実施例1
2の回路構成を示す図である。その動作タイミングは図
4に示した実施例2のそれとほぼ同じである。強誘電体
メモリセルは、1ビットのデータを一つのトランジスタ
と一つの強誘電体キャパシタで構成したもので、ダミー
メモリセルを複数のビット線で共用する。
Embodiment 12 FIG. 18 shows Embodiment 1 of the present invention.
2 is a diagram illustrating a circuit configuration of FIG. The operation timing is almost the same as that of the second embodiment shown in FIG. The ferroelectric memory cell is composed of one bit of data by one transistor and one ferroelectric capacitor, and the dummy memory cell is shared by a plurality of bit lines.

【0067】図18において、WL0〜WL255はワ
ード線、DWL0,DWL1はダミーワード線、BL,
/BLはビット線、CPはセルプレート電極、DCPは
ダミーセルプレート電極、BPはビット線プリチャージ
制御信号、DCRSTはダミーメモリセルデータ初期化
用制御信号、SAEはセンスアンプ制御信号、VSSは
接地電圧、SAはセンスアンプ、C0〜C255は本体
メモリセルキャパシタ、DC0はダミーメモリセルキャ
パシタ、Qn0〜Qn255,QnD0,QnD1,Q
nBP0,QnBP1はNチャネル型MOSトランジス
タであり、以下Qn0〜Qn255を本体メモリセルト
ランジスタ、QnD0,QnD1をダミーメモリセルト
ランジスタという。
In FIG. 18, WL0 to WL255 are word lines, DWL0 and DWL1 are dummy word lines, and BL and
/ BL is a bit line, CP is a cell plate electrode, DCP is a dummy cell plate electrode, BP is a bit line precharge control signal, DCRST is a control signal for initializing dummy memory cell data, SAE is a sense amplifier control signal, and VSS is a ground voltage. , SA are sense amplifiers, C0 to C255 are main body memory cell capacitors, DC0 is a dummy memory cell capacitor, Qn0 to Qn255, QnD0, QnD1, Q
nBP0 and QnBP1 are N-channel MOS transistors. Hereinafter, Qn0 to Qn255 are referred to as main memory cell transistors, and QnD0 and QnD1 are referred to as dummy memory cell transistors.

【0068】まず、図18の回路構成図について説明す
る。センスアンプSAにビット線BL,/BLが接続さ
れている。センスアンプSAはセンスアンプ制御信号S
AEで制御される。ダミーメモリセルキャパシタDC0
の第1の電極は、ゲート電極がダミーワード線DWL0
に接続されたダミーメモリセルトランジスタQnD0を
介してビット線/BLに接続され、第2の電極はダミー
セルプレート電極DCPに接続されている。また、ダミ
ーメモリセルキャパシタDC0の第1の電極は、ゲート
電極がダミーワード線DWL1に接続されたダミーメモ
リセルトランジスタQnD1を介してビット線BLに接
続され、第2の電極はダミーセルプレート電極DCPに
接続されている。一方、本体メモリセルキャパシタC0
の第1の電極は、ゲート電極がワード線WL0に接続さ
れた本体メモリセルトランジスタQn0を介してビット
線BLに接続され、第2の電極はセルプレート電極CP
に接続されている。本体メモリセルキャパシタC1の第
1の電極は、ゲート電極がワード線WL1に接続された
本体メモリセルトランジスタQn1を介してビット線/
BLに接続され、第2の電極はセルプレート電極CPに
接続されている。
First, the circuit diagram of FIG. 18 will be described. The bit lines BL and / BL are connected to the sense amplifier SA. The sense amplifier SA has a sense amplifier control signal S
Controlled by AE. Dummy memory cell capacitor DC0
Has a gate electrode connected to a dummy word line DWL0.
And the second electrode is connected to the dummy cell plate electrode DCP via the dummy memory cell transistor QnD0 connected to the bit line / BL. A first electrode of the dummy memory cell capacitor DC0 is connected to the bit line BL via a dummy memory cell transistor QnD1 having a gate electrode connected to the dummy word line DWL1, and a second electrode is connected to the dummy cell plate electrode DCP. It is connected. On the other hand, the main body memory cell capacitor C0
Has a gate electrode connected to a bit line BL via a main body memory cell transistor Qn0 connected to a word line WL0, and a second electrode connected to a cell plate electrode CP.
It is connected to the. The first electrode of the main body memory cell capacitor C1 is connected to the bit line / via a main body memory cell transistor Qn1 whose gate electrode is connected to the word line WL1.
The second electrode is connected to the cell plate electrode CP.

【0069】動作タイミングは実施例2と実質的に同じ
である。本実施例によれば、ダミーメモリセルキャパシ
タを複数のビット線で共用したことでダミーメモリセル
キャパシタのレイアウト面積を狭くすることができる。
ここでは、ダミーメモリセルキャパシタをビット線対で
共用した例であるが、さらに多くのビット線で共用する
ことも可能である。
The operation timing is substantially the same as in the second embodiment. According to the present embodiment, the layout area of the dummy memory cell capacitor can be reduced by sharing the dummy memory cell capacitor with a plurality of bit lines.
Here, the dummy memory cell capacitor is shared by the bit line pairs, but may be shared by more bit lines.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明によれば、本体メモリセルキャパ
シタにかかる電圧値が緩和され、寿命が長く信頼性の高
い強誘電体メモリ装置となる。また、強誘電体キャパシ
タの特性変動に対してマージンのある方向で形成でき、
安定動作できる強誘電体メモリ装置を実現することがで
きる。
According to the present invention, the voltage value applied to the main memory cell capacitor is relaxed, and a long-life and highly reliable ferroelectric memory device can be obtained. In addition, the ferroelectric capacitor can be formed in a direction with a margin for the characteristic fluctuation,
A ferroelectric memory device that can operate stably can be realized.

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

【図1】本発明の実施例1の強誘電体メモリ装置の回路
構成を示す図
FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a ferroelectric memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1の強誘電体メモリ装置の動作
タイミングを示す図
FIG. 2 is a diagram showing operation timing of the ferroelectric memory device according to the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明の実施例2の強誘電体メモリ装置の回路
構成を示す図
FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration of a ferroelectric memory device according to a second embodiment of the present invention;

【図4】本発明の実施例2の強誘電体メモリ装置の動作
タイミングを示す図
FIG. 4 is a diagram showing operation timing of the ferroelectric memory device according to the second embodiment of the present invention;

【図5】本発明の実施例3の強誘電体メモリ装置の回路
構成を示す図
FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of a ferroelectric memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例3の強誘電体メモリ装置の動作
タイミングを示す図
FIG. 6 is a diagram showing operation timings of the ferroelectric memory device according to the third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例4の強誘電体メモリ装置の回路
構成を示す図
FIG. 7 is a diagram showing a circuit configuration of a ferroelectric memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例4の強誘電体メモリ装置の動作
タイミングを示す図
FIG. 8 is a diagram showing operation timings of the ferroelectric memory device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例5の強誘電体メモリ装置の回路
構成を示す図
FIG. 9 is a diagram showing a circuit configuration of a ferroelectric memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例6における強誘電体メモリセ
ルキャパシタ面積と分極率との関係を示す図
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a ferroelectric memory cell capacitor area and a polarizability in Example 6 of the present invention.

【図11】本発明の実施例7の強誘電体メモリ装置の回
路構成を示す図
FIG. 11 is a diagram showing a circuit configuration of a ferroelectric memory device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例7における強誘電体メモリセ
ルキャパシタ面積と分極率との関係を示す図
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a ferroelectric memory cell capacitor area and a polarizability in Example 7 of the present invention.

【図13】本発明の実施例8における強誘電体キャパシ
タの構成を示す図
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a ferroelectric capacitor according to an eighth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例9における強誘電体キャパシ
タの構成を示す図
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a ferroelectric capacitor according to a ninth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施例10における強誘電体キャパ
シタの構成を示す図
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a ferroelectric capacitor according to a tenth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施例11の強誘電体メモリ装置の
回路構成を示す図
FIG. 16 is a diagram showing a circuit configuration of a ferroelectric memory device according to Embodiment 11 of the present invention.

【図17】本発明の実施例11の強誘電体メモリ装置の
動作タイミングを示す図
FIG. 17 is a diagram showing operation timings of the ferroelectric memory device according to the eleventh embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施例12の強誘電体メモリ装置の
回路構成を示す図
FIG. 18 is a diagram showing a circuit configuration of a ferroelectric memory device according to Embodiment 12 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

WL0〜WL255 ワード線 DWL0,DWL1 ダミーワード線 BL,/BL ビット線およびその信号 CP セルプレート電極およびその信号 DCP,DCP0,DCP1 ダミーセルプレート電極
およびその信号 BP ビット線プリチャージ制御信号 DCRST0,DCRST1 ダミーメモリセルデータ
初期化用制御信号 VRST0,VRST1 ダミーメモリセルデータ初期
化電圧信号 SAE センスアンプ制御信号 S1,TST1 制御信号 VSS 接地電圧 VCC 電源電圧 SA センスアンプ C111〜C113,C131,C132,C141,
C142,C151,C152 強誘電体キャパシタ C0〜C255,C0B〜C255B 本体メモリセル
キャパシタ DC0A〜DC0D,DC1A,DC1B ダミーメモ
リセルキャパシタ Qn0〜Qn255,Qn0B〜Qn255B,QnD
0,QnD1,QnR0,QnR1,QnBP0〜Qn
BP2 Nチャネル型MOSトランジスタ N501,N502,N701,N702,N111〜
N113,N1601〜N1603 ノード AL アルミニウム配線層 BE 下層電極層 ME 中層電極層 TE 上層電極層 FE,FE1,FE2 強誘電体層
WL0 to WL255 Word line DWL0, DWL1 Dummy word line BL, / BL Bit line and its signal CP Cell plate electrode and its signal DCP, DCP0, DCP1 Dummy cell plate electrode and its signal BP Bit line precharge control signal DCRST0, DCRST1 Dummy memory Cell Data Initialization Control Signals VRST0, VRST1 Dummy Memory Cell Data Initialization Voltage Signal SAE Sense Amplifier Control Signal S1, TST1 Control Signal VSS Ground Voltage VCC Power Supply Voltage SA Sense Amplifiers C111-C113, C131, C132, C141,
C142, C151, C152 Ferroelectric capacitors C0 to C255, C0B to C255B Main memory cell capacitors DC0A to DC0D, DC1A, DC1B Dummy memory cell capacitors Qn0 to Qn255, Qn0B to Qn255B, QnD
0, QnD1, QnR0, QnR1, QnBP0-Qn
BP2 N-channel MOS transistor N501, N502, N701, N702, N111-
N113, N1601 to N1603 Node AL Aluminum wiring layer BE Lower electrode layer ME Middle electrode layer TE Upper electrode layer FE, FE1, FE2 Ferroelectric layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−76562(JP,A) 特開 昭63−201998(JP,A) 特開 平5−303881(JP,A) 特開 昭64−66897(JP,A) 特開 平6−177342(JP,A) 特開 平6−244133(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 11/22 H01L 27/105 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-76562 (JP, A) JP-A-63-201998 (JP, A) JP-A-5-303881 (JP, A) JP-A 64-64 66897 (JP, A) JP-A-6-177342 (JP, A) JP-A-6-244133 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G11C 11/22 H01L 27 / 105

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1および第2の電極と前記第1および
第2の電極に挟まれた第1の強誘電体層を有する第1の
強誘電体キャパシタと、第3および第4の電極と前記第
3および第4の電極に挟まれた第2の強誘電体層を有す
第2の強誘電体キャパシタとを備え、前記第1の強誘
電体層と前記第2の強誘電体層とは同じ層からなり、前
記第2の電極と前記第3の電極とが接続され、前記第1
の電極はゲートがワード線に接続したトランジスタを介
してビット線に接続され、前記第4の電極はセルプレー
ト線に接続されていることを特徴とする強誘電体メモリ
装置。
A first electrode and a second electrode;
A first ferroelectric capacitor having a first ferroelectric layer sandwiched between second electrodes, third and fourth electrodes,
Having a second ferroelectric layer sandwiched between third and fourth electrodes
And a second ferroelectric capacitor that, the first Tsuyo誘
The electric conductor layer and the second ferroelectric layer are made of the same layer, and the second electrode and the third electrode are connected to each other, and the first ferroelectric layer is connected to the first ferroelectric layer.
Wherein the fourth electrode is connected to a bit line via a transistor having a gate connected to a word line, and the fourth electrode is connected to a cell plate line.
【請求項2】 第1および第2の電極と前記第1および
第2の電極に挟まれた第1の強誘電体層を有する第1の
強誘電体キャパシタと、第3および第4の電極と前記第
3および第4の電極に挟まれた第2の強誘電体層を有す
第2の強誘電体キャパシタとを備え、前記第2の電極
と前記第3の電極とが接続され、前記第1の電極はゲー
トがワード線に接続したトランジスタを介してビット線
に接続され、前記第4の電極はセルプレート線に接続さ
れており、前記第1の電極と前記第2の電極との間にか
かる電圧を制御する手段と、前記第3の電極と前記第4
の電極との間にかかる電圧を制御する手段を有すること
を特徴とする強誘電体メモリ装置。
2. The first and second electrodes and said first and second electrodes.
A first ferroelectric capacitor having a first ferroelectric layer sandwiched between second electrodes, third and fourth electrodes,
Having a second ferroelectric layer sandwiched between third and fourth electrodes
That the second strength and a dielectric capacitor, is connected to the front Stories second electrode and the third electrode, connected to the first electrode bit line via a transistor whose gate is connected to word line The fourth electrode is connected to a cell plate line, and means for controlling a voltage applied between the first electrode and the second electrode;
A means for controlling a voltage applied between the first and second electrodes.
【請求項3】 第1および第2の電極と前記第1および
第2の電極に挟まれた第1の強誘電体層を有する第1の
強誘電体キャパシタと、第3および第4の電極と前記第
3および第4の電極に挟まれた第2の強誘電体層を有す
第2の強誘電体キャパシタとを備え、前記第2の電極
と前記第3の電極とが接続され、前記第1の電極はゲー
トがワード線に接続したトランジスタを介してビット線
に接続され、前記第4の電極はセルプレート線に接続さ
れており、前記第の電極および前記第4の電極の電圧
を制御する手段を有することを特徴とする強誘電体メモ
リ装置。
3. The first and second electrodes and said first and second electrodes.
A first ferroelectric capacitor having a first ferroelectric layer sandwiched between second electrodes, third and fourth electrodes,
Having a second ferroelectric layer sandwiched between third and fourth electrodes
That the second strength and a dielectric capacitor, is connected to the front Stories second electrode and the third electrode, connected to the first electrode bit line via a transistor whose gate is connected to word line The fourth electrode is connected to a cell plate line, and has means for controlling voltages of the second electrode and the fourth electrode.
【請求項4】 第1および第2の電極と前記第1および
第2の電極に挟まれた第1の強誘電体層を有する第1の
強誘電体キャパシタと、第3および第4の電極と前記第
3および第4の電極に挟まれた第2の強誘電体層を有す
第2の強誘電体キャパシタとを備え、前記第1の強誘
電体層と前記第2の強誘電体層とは同じ層からなり、前
記第2の電極と前記第3の電極とが接続され、前記第1
の電極はゲートがワード線に接続したトランジスタを介
してビット線に接続され、前記第4の電極はセルプレー
ト線に接続されており、前記第1の電極と前記第4の電
極とが同電圧の状態から前記第1の電極の電圧を遷移す
る手段と、前記第1の電極と前記第4の電極とが同電圧
の状態から前記第4の電極の電圧を遷移する手段とを有
することを特徴とする強誘電体メモリ装置。
4. The first and second electrodes and said first and second electrodes.
A first ferroelectric capacitor having a first ferroelectric layer sandwiched between second electrodes, third and fourth electrodes,
Having a second ferroelectric layer sandwiched between third and fourth electrodes
And a second ferroelectric capacitor that, the first Tsuyo誘
The electric conductor layer and the second ferroelectric layer are made of the same layer, and the second electrode and the third electrode are connected to each other, and the first ferroelectric layer is connected to the first ferroelectric layer.
Are connected to a bit line via a transistor having a gate connected to a word line, the fourth electrode is connected to a cell plate line, and the first electrode and the fourth electrode have the same voltage. Means for changing the voltage of the first electrode from the state of (a), and means for changing the voltage of the fourth electrode from the state where the first electrode and the fourth electrode have the same voltage. A ferroelectric memory device.
【請求項5】 請求項2記載の強誘電体メモリ装置にお
いて、さらにテストモード制御回路を有し、前記テスト
モード制御回路動作時のみ前記両手段が動作することを
特徴とする強誘電体メモリ装置。
5. The ferroelectric memory device according to claim 2, further comprising a test mode control circuit, wherein both means operate only when said test mode control circuit operates. .
【請求項6】 1対のビット線と、本体メモリセルを構
成するように前記1対のビット線のうちの第1のビット
線に第1のメモリセルトランジスタを介して接続された
本体メモリセル強誘電体キャパシタと、ダミーメモリセ
ルを構成するように前記1対のビット線のうちの第2の
ビット線に第2のメモリセルトランジスタを介して接続
されたダミーメモリセル強誘電体キャパシタとを備え、
前記ダミーメモリセルキャパシタが請求項1記載の強誘
電体キャパシタで構成されていることを特徴とする強誘
電体メモリ装置。
6. A main memory cell connected via a first memory cell transistor to a pair of bit lines and to a first bit line of the pair of bit lines so as to form a main memory cell. A ferroelectric capacitor, and a dummy memory cell ferroelectric capacitor connected to a second bit line of the pair of bit lines via a second memory cell transistor so as to form a dummy memory cell. Prepared,
A ferroelectric memory device, wherein the dummy memory cell capacitor is constituted by the ferroelectric capacitor according to claim 1.
【請求項7】 請求項1記載の強誘電体メモリ装置にお
いて、第1の強誘電体キャパシタと第2の強誘電体キャ
パシタの大きさが実質的に同じであることを特徴とする
強誘電体メモリ装置。
7. The ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the first ferroelectric capacitor and the second ferroelectric capacitor have substantially the same size. Memory device.
【請求項8】 第1および第2の電極と前記第1および
第2の電極に挟まれた第1の強誘電体層を有する第1の
強誘電体キャパシタと、第3および第4の電極と前記第
3および第4の電極に挟まれた第2の強誘電体層を有す
第2の強誘電体キャパシタと、第5および第6の電極
と前記第5および第6の電極に挟まれた第3の強誘電体
層を有する第3の強誘電体キャパシタを備え、前記第
2の電極と前記第3の電極とが接続され、前記第1の電
極と前記第5の電極とが接続され、前記第4の電極と前
記第6の電極とが接続され、前記第1の電極はゲートが
ワード線に接続したトランジスタを介してビット線に接
続され、前記第4の電極はセルプレート線に接続されて
いることを特徴とする強誘電体メモリ装置。
8. The first and second electrodes and said first and second electrodes.
A first ferroelectric capacitor having a first ferroelectric layer sandwiched between second electrodes, third and fourth electrodes,
Having a second ferroelectric layer sandwiched between third and fourth electrodes
A second ferroelectric capacitor that, fifth and sixth electrode
And a third ferroelectric material sandwiched between the fifth and sixth electrodes
And a third ferroelectric capacitor having a layer, the previous SL second electrode and the third electrode is connected, the first electrode and the fifth electrode is connected to the fourth And the sixth electrode are connected, the first electrode is connected to a bit line via a transistor having a gate connected to a word line, and the fourth electrode is connected to a cell plate line. A ferroelectric memory device characterized by the above-mentioned.
【請求項9】 請求項8記載の強誘電体メモリ装置にお
いて、第1の強誘電体キャパシタと第2の強誘電体キャ
パシタの大きさが同程度であることを特徴とする強誘電
体メモリ装置。
9. The ferroelectric memory device according to claim 8, the ferroelectric memory you wherein the size of the first ferroelectric capacitor and the second ferroelectric capacitor is comparable apparatus.
【請求項10】 請求項1記載の強誘電体メモリ装置に
おいて、第2の電極および第4の電極が第1の配線層で
形成され、第1の電極および第3の電極が第2の配線層
で形成され、前記第2の電極および前記第3の電極が第
3の配線層で接続されていることを特徴とする強誘電体
メモリ装置。
10. The ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the second electrode and the fourth electrode are formed of a first wiring layer, and the first electrode and the third electrode are formed of a second wiring. A ferroelectric memory device formed of a layer, wherein the second electrode and the third electrode are connected by a third wiring layer.
【請求項11】 請求項1記載の強誘電体メモリ装置に
おいて、第2の電極と第3の電極とは第1の配線層で形
成かつ接続され、第1の電極と第4の電極とは第2の配
線層で形成されていることを特徴とする強誘電体メモリ
装置。
11. The ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the second electrode and the third electrode are formed and connected by a first wiring layer, and the first electrode and the fourth electrode are connected to each other. A ferroelectric memory device formed of a second wiring layer.
【請求項12】 第1および第2の電極と前記第1およ
び第2の電極に挟まれた第1の強誘電体層を有する第1
の強誘電体キャパシタと第3および第4の電極と前記
第3および第4の電極に挟まれた第2の強誘電体層を有
する第2の強誘電体キャパシタと第5および第6の電
極と前記第5および第6の電極に挟まれた第3の強誘電
体層を有する第3の強誘電体キャパシタと、第7および
第8の電極と前記第7および第8の電極に挟まれた第4
の強誘電体層を有する第4の強誘電体キャパシタとを備
、前記第2の電極と前記第3の電極とが接続され、前
記第6の電極と前記第7の電極とが接続され、前記第1
の電極と前記第5の電極とが接続され、前記第1の電極
はゲートがワード線に接続したトランジスタを介してビ
ット線に接続され、前記第4の電極は第1のセルプレー
ト線に接続され、前記第8の電極は第2のセルプレート
線に接続されており、前記第1および第2の強誘電体キ
ャパシタの直列接続体にかかる電圧方向と前記第3およ
び前記第4の強誘電体キャパシタの直列接続体にかかる
電圧方向とを逆方向としうる手段を有することを特徴と
する強誘電体メモリ装置。
12. The first and second electrodes and said first and second electrodes.
A first ferroelectric layer sandwiched between the first and second electrodes
Ferroelectric capacitor , third and fourth electrodes, and
A second ferroelectric layer sandwiched between third and fourth electrodes;
A second ferroelectric capacitor, and fifth and sixth capacitors.
Third ferroelectric sandwiched between a pole and the fifth and sixth electrodes
A third ferroelectric capacitor having a body layer ;
An eighth electrode and a fourth electrode sandwiched between the seventh and eighth electrodes.
A fourth ferroelectric capacitor having a ferroelectric layer, is connected to the front Stories second electrode and the third electrode, and the sixth electrode and the seventh electrode connected , The first
And the fifth electrode are connected, the first electrode is connected to a bit line via a transistor whose gate is connected to a word line, and the fourth electrode is connected to a first cell plate line. The eighth electrode is connected to a second cell plate line, and a voltage direction applied to a series connection of the first and second ferroelectric capacitors and the third and fourth ferroelectric capacitors are connected. A ferroelectric memory device comprising means for making a voltage direction applied to a series connection of body capacitors opposite to a voltage direction.
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