JPH0589692A - Nonvolatile memory - Google Patents

Nonvolatile memory

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JPH0589692A
JPH0589692A JP25203891A JP25203891A JPH0589692A JP H0589692 A JPH0589692 A JP H0589692A JP 25203891 A JP25203891 A JP 25203891A JP 25203891 A JP25203891 A JP 25203891A JP H0589692 A JPH0589692 A JP H0589692A
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capacitor
dummy
bit line
cell
mos transistor
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Yukichi Murakami
祐吉 村上
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Abstract

PURPOSE:To realize a nonvolatile memory in which the area of a chip can be reduced and components can be mounted on a circuit board in high density. CONSTITUTION:A memory cell 3 having a capacitor 1 using a ferroelectric film and a MOS transistor 2 is connected to a bit line BL connected to a sense amplifier 30 and a bar BL. Dummy cells 17a, 17b formed of one MOS transistor 171 and a dummy capacitor 170 having 1/2 of the capacity of the capacitor 1 by using a ferroelectric film are connected to the BE,, and similar dummy cells 17c, 17d are connected to the other bar BL. Before data is read, the cells 17a, 17b, 17c, 17d are written, the ferroelectric films of the two capacitors 170 connected to the BL and the bar BL are polarized reversely, polarized charge from the cell 3 is read in the one BL, polarized charges from the cells 17c, 17d are read in the other bar BL, and a potential difference presented in both the BL and the bar BL is read by the amplifier 30.

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、強誘電体膜を用いたコ
ンデンサ1個とMOSトランジスタ1個とで構成される
メモリセルが複数接続されたビット線と、該ビット線2
本と接続されるセンス増幅器とを半導体基板上に複数配
列し、該コンデンサの強誘電体膜の分極方向を2値情報
に対応させて記憶する不揮発性記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bit line to which a plurality of memory cells each composed of one capacitor using a ferroelectric film and one MOS transistor are connected, and the bit line 2.
The present invention relates to a nonvolatile memory device in which a plurality of sense amplifiers connected to a book are arranged on a semiconductor substrate and the polarization direction of a ferroelectric film of the capacitor is stored in correspondence with binary information.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の強誘電体膜を用いた不揮発性記
憶装置の一従来例として図3に示すものがある。図3は
この不揮発性記憶装置の一部、すなわち列方向に複数本
配線されるビット線の内の2本およびこれの周辺構成を
示しており、隣接する2本のビット線BL、バーBL間
には複数のメモリセル25が接続される。また、これら
のビット線BL、バーBLの一端末には両ビット線B
L、バーBL間の電位を増幅して検出するセンス増幅器
30が接続される。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a conventional example of a non-volatile memory device using a ferroelectric film of this type. FIG. 3 shows a part of this non-volatile memory device, that is, two of the bit lines wired in the column direction and the peripheral structure thereof, and between two adjacent bit lines BL and bars BL. A plurality of memory cells 25 are connected to. Moreover, both bit lines B and B are connected to one terminal of these bit lines BL and BL.
A sense amplifier 30 for amplifying and detecting the potential between L and BL is connected.

【0003】メモリセル25は2個の強誘電体膜を対設
した2個のコンデンサ23、24に2個のNチャンネル
MOSトランジスタ21、22を接続して構成される。
一方のMOSトランジスタ21のドレインはビット線B
Lに接続される。また、該MOSトランジスタ21のソ
ースはコンデンサ23の一端に接続され、ゲートはワー
ド線28に接続される。ワード線28はビット線BL、
バーBLと直交する行方向に複数本配線される。また、
該ワード線28と平行にドライブ線DLが同数配線され
る。
A memory cell 25 is constructed by connecting two N-channel MOS transistors 21 and 22 to two capacitors 23 and 24 having two ferroelectric films provided in pairs.
The drain of one of the MOS transistors 21 is a bit line B
Connected to L. The source of the MOS transistor 21 is connected to one end of the capacitor 23, and the gate is connected to the word line 28. The word line 28 is a bit line BL,
A plurality of wires are arranged in the row direction orthogonal to the bar BL. Also,
The same number of drive lines DL are arranged in parallel with the word lines 28.

【0004】他方のMOSトランジスタ22のドレイン
はビット線バーBLに接続され、ソースはコンデンサ2
4の一端に、ゲートはワード線28にそれぞれ接続され
る。コンデンサ23、24の他端は、前記ドライブ線D
Lに接続される。
The drain of the other MOS transistor 22 is connected to the bit line bar BL, and the source thereof is the capacitor 2.
The gate is connected to the word line 28 at one end of each of the four. The other ends of the capacitors 23 and 24 are connected to the drive line D.
Connected to L.

【0005】上記構成の不揮発性記憶装置において、2
値データ”1”、”0”の書き込みは以下のようにして
行われる。まず、データ”1”の書き込みは、図4およ
び図5に示すように、一方のビット線BLに電源電圧V
CCを供給すると共に、ワード線28を”H”レベルに設
定し、MOSトランジスタ21をオンする。これによ
り、電源電圧VCCがコンデンサ23の一端に供給され
る。このとき、ドライブ線DLには図中に示すようにG
NDレベルからVCCレベルに立ち上がり、立ち下がる電
圧をパルス状に印加する。
In the nonvolatile memory device having the above structure, 2
The writing of the value data “1” and “0” is performed as follows. First, as shown in FIGS. 4 and 5, the writing of the data “1” is performed by applying the power supply voltage V to one bit line BL.
While supplying CC , the word line 28 is set to "H" level and the MOS transistor 21 is turned on. As a result, the power supply voltage V CC is supplied to one end of the capacitor 23. At this time, the drive line DL has G
The voltage rising and falling from the ND level to the V CC level is applied in pulses.

【0006】ドライブ線DLがGNDレベルの時はコン
デンサ23の両電極間にはVCCの電圧が印加され、これ
に対応して図5(a)に示すように、電界EVCCが現
れ、コンデンサ23に電荷PSが蓄積される。この状態
からドライブ線DLがVCCレベルになると、外部電界が
なくなるが、この状態においても強誘電導膜の分極のた
めに電荷Prが残留する。
When the drive line DL is at the GND level, a voltage of V CC is applied between both electrodes of the capacitor 23. Corresponding to this, an electric field E VCC appears as shown in FIG. The electric charge P S is accumulated in 23. When the drive line DL reaches the V CC level from this state, the external electric field disappears, but even in this state, the charge P r remains due to the polarization of the ferroelectric conductive film.

【0007】一方、他方のビット線バーBLにはGND
レベルを供給し、同時にワード線を”H”レベルにして
MOSトランジスタ22をオンし、GNDレベルをコ
ンデンサ24の一端に供給する。ドライブ線DLには上
記したパルスが印加される。従って、ドライブ線DLが
GNDレベルの時はコンデンサ24の両電極間には外部
電界が印加されない。この状態からドライブ線DLがV
CCレベルになると、コンデンサ23の両電極間には−V
CCの電圧が印加されるので、両電極間にこれに対応した
電界−EVCCが現れ、図5(b)に示すように、コンデ
ンサ24に電荷−Prが蓄積される。この状態からドラ
イブ線DLがGNDレベルになり外部電界がなくなって
も、強誘電体膜の分極のために電荷−Prが残留する。
On the other hand, the other bit line bar BL has a GND
The level is supplied, and at the same time, the word line is set to the "H" level to turn on the MOS transistor 22, and the GND level is supplied to one end of the capacitor 24. The above pulse is applied to the drive line DL. Therefore, when the drive line DL is at the GND level, the external electric field is not applied between both electrodes of the capacitor 24. From this state, the drive line DL is V
When it becomes CC level, -V will be applied between both electrodes of the capacitor 23.
Since the voltage of CC is applied, an electric field −E VCC corresponding to this appears between both electrodes, and the charge −P r is accumulated in the capacitor 24 as shown in FIG. 5B. Even if the drive line DL becomes the GND level and the external electric field disappears from this state, the charge -P r remains due to the polarization of the ferroelectric film.

【0008】これらの残留電荷Pr、−Prは本装置に電
源電圧VCCが供給されなくなっても保持される。従っ
て、不揮発に情報を保持できる。
These residual charges P r and -P r are retained even when the power supply voltage V CC is no longer supplied to this device. Therefore, information can be held in a nonvolatile manner.

【0009】データ”0”の書き込みはビット線BLと
ビット線バーBLに供給する電圧レベルが上記とは逆に
なる。すなわち、ビット線BLにGNDレベルを、ビッ
ト線バーBLにVCCレベルを供給する。これにより、上
記とは逆にコンデンサ23には−Prの電荷が残留し、
コンデンサ24にはPrの電荷が残留することになる。
つまり、データ”0”がコンデンサ24に書き込まれ
る。
When writing data "0", the voltage level supplied to the bit line BL and the bit line bar BL is opposite to the above. That is, the GND level is supplied to the bit line BL and the V CC level is supplied to the bit line bar BL. As a result, contrary to the above, the electric charge of −P r remains in the capacitor 23,
The electric charge of P r remains in the capacitor 24.
That is, the data “0” is written in the capacitor 24.

【0010】上記のようにして書き込まれたデータ”
1”の読み出しは以下のようにして行われるが、読み出
しに先立って両方のビット線BL、バーBLをディスチ
ャージして、GNDレベルにしておく。続いて、図6お
よび図7に示すように、ワード線28を”H”レベルに
してMOSトランジスタ21、22をオンし、読み出し
動作を開始する。続いて、図中に示すように、ドライブ
線DLをGNDレベルからVCCレベルに立ち上げる。デ
ータ”1”の読み出しの場合、コンデンサ23は書き込
み時と逆方向に電界が印加されるので分極が反転する
が、コンデンサ24は書き込み時と同方向に電界が印加
されるので分極は反転しない。この時、ビット線BL及
びビット線バーBLに流れ込む電荷量の差に起因し、ビ
ット線BLはビット線バーBLに比べて僅かに大きい電
位になる。そして、この電位差をセンス増幅器30が増
幅して検出する。これによりデータ”1”の読み出しが
行われる。
The data written as described above
The reading of "1" is performed as follows, but both bit lines BL and BL are discharged to the GND level prior to the reading. Subsequently, as shown in FIGS. 6 and 7. The word line 28 is set to "H" level, the MOS transistors 21 and 22 are turned on to start the read operation, and then the drive line DL is raised from the GND level to the V CC level as shown in the figure. In the case of reading "1", the electric field is applied to the capacitor 23 in the direction opposite to that at the time of writing, so that the polarization is inverted, but the electric field is applied to the capacitor 24 in the same direction as at the time of writing, so that the polarization is not inverted. At this time, the potential of the bit line BL is slightly higher than that of the bit line BL due to the difference in the amount of charge flowing into the bit line BL and the bit line BL. Sense amplifier 30 the potential difference detected by amplification of. Thus the read data "1" is performed.

【0011】一方、データ”0”の読み出しの場合に
は、コンデンサ24は書き込み時と逆方向に電界が印加
されるので分極が反転するが、コンデンサ23は書き込
み時と同方向に電界が印加されるので分極は反転しな
い。この時、ビット線BL及びビット線バーBLに流れ
込む電荷量の差で、ビット線バーBLはビット線BLに
比べて僅かに大きい電位になる。そして、この電位差を
上記同様にセンス増幅器30が増幅してデータ”0”の
読み出しが行われる。
On the other hand, in the case of reading data "0", the electric field is applied to the capacitor 24 in the direction opposite to that during writing, so that the polarization is reversed, but the electric field is applied to the capacitor 23 in the same direction as during writing. Therefore, the polarization does not reverse. At this time, the bit line bar BL has a potential slightly higher than that of the bit line BL due to the difference in the amount of charge flowing into the bit line BL and the bit line BL. Then, this potential difference is amplified by the sense amplifier 30 in the same manner as above, and the data "0" is read.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
メモリセル25は、2個の強誘電体膜を用いたコンデン
サ23、24および2個のNチャネルMOSトランジス
タ21、22を構成要素とするため以下に示す欠点があ
る。すなわち、1ビットの情報を記憶するのに4素子必
要であるため、チップ面積が大きくなり、回路基板の高
実装化を図る上でのネックになっていた。
By the way, since the memory cell 25 having the above-described structure has the capacitors 23 and 24 using the two ferroelectric films and the two N-channel MOS transistors 21 and 22 as the constituent elements. It has the following drawbacks. That is, since four elements are required to store 1-bit information, the chip area becomes large, which has been a bottleneck in achieving high mounting of the circuit board.

【0013】そこで、本願出願人は、このような従来技
術の欠点を解消できる不揮発性記憶装置を先に特願平3
−235074号で提案した。図8はこの不揮発性記憶
装置の回路構成の一部、すなわち列方向に複数本配線さ
れるビット線の内の2本およびこれの周辺構成を示す。
隣接する2本のビット線8、9の一端末には両ビット線
8、9間の電位差を増幅して検出するセンス増幅器30
が接続される。また、ビット線8、9と直交する行方向
にはワード線15、16が複数本配線される。ビット線
8、9とワード線15、16で囲まれる領域にはメモリ
セル3がそれぞれ配列される。
Therefore, the applicant of the present application first proposed a non-volatile memory device capable of solving the above-mentioned drawbacks of the prior art in Japanese Patent Application No.
No. 235074. FIG. 8 shows a part of the circuit configuration of this non-volatile memory device, that is, two of the bit lines wired in the column direction and the peripheral configuration thereof.
A sense amplifier 30 for amplifying and detecting the potential difference between the two bit lines 8 and 9 is provided at one terminal of two adjacent bit lines 8 and 9.
Are connected. A plurality of word lines 15 and 16 are arranged in the row direction orthogonal to the bit lines 8 and 9. Memory cells 3 are arranged in regions surrounded by the bit lines 8 and 9 and the word lines 15 and 16, respectively.

【0014】メモリセル3は強誘電体膜を用いたコンデ
ンサ1およびNチャネルMOSトランジスタ2で構成さ
れ、ビット線8、9およびワード線15、16と以下の
ようにして接続される。すなわち、ワード線16を挟ん
で対設されるメモリセル3、3の内、一方のメモリセル
3はMOSトランジスタ2のドレインをビット線8に接
続し、且つソースをコンデンサ1の一端に、ゲートをワ
ード線15にそれぞれ接続してある。また、他方のメモ
リセル3は、MOSトランジスタ2のドレインをビット
線9に接続し、かつ、ソースをコンデンサ1の一端に、
ゲートをワード線16にそれぞれ接続してある。コンデ
ンサ1、1の他端には、電源電圧VCCの1/2の電圧、
すなわち1/2VCCの電圧が外部から供給されるように
なっている。
The memory cell 3 comprises a capacitor 1 using a ferroelectric film and an N-channel MOS transistor 2 and is connected to the bit lines 8 and 9 and the word lines 15 and 16 as follows. That is, of the memory cells 3 and 3 arranged opposite to each other across the word line 16, one of the memory cells 3 has the drain of the MOS transistor 2 connected to the bit line 8 and the source connected to one end of the capacitor 1 and the gate connected to the bit line 8. Each is connected to a word line 15. In the other memory cell 3, the drain of the MOS transistor 2 is connected to the bit line 9, and the source is connected to one end of the capacitor 1.
The gates are connected to the word lines 16, respectively. The other end of each of the capacitors 1 and 1 has a voltage half the power supply voltage V CC ,
That is, the voltage of 1/2 V CC is supplied from the outside.

【0015】上記構成に加えて、各ビット線8、9には
ダミーセルが2個ずつ接続される。すなわち、ビット線
8にはダミーセル7a、7bが接続され、ビット線9に
ダミーセル7c、7dが接続されている。これらダミー
セル7a、7b、7c、7dは強誘電体膜を用いたダミ
ーコンデンサ4と、MOSトランジスタ5および6で構
成される。これらのMOSトランジスタ5は全てNチャ
ネルのMOSトランジスタである。これに対して、MO
Sトランジスタ6の内、ダミーセル7a、7dを構成す
るMOSトランジスタ6はPチャネルのMOSトランジ
スタであり、ダミーセル7b、7cを構成するMOSト
ランジスタはNチャネルのMOSトランジスタである。
In addition to the above structure, two dummy cells are connected to each bit line 8 and 9. That is, the dummy cells 7a and 7b are connected to the bit line 8 and the dummy cells 7c and 7d are connected to the bit line 9. These dummy cells 7a, 7b, 7c and 7d are composed of a dummy capacitor 4 using a ferroelectric film and MOS transistors 5 and 6. These MOS transistors 5 are all N-channel MOS transistors. On the other hand, MO
Of the S transistors 6, the MOS transistors 6 forming the dummy cells 7a and 7d are P-channel MOS transistors, and the MOS transistors forming the dummy cells 7b and 7c are N-channel MOS transistors.

【0016】ダミーセル7aとビット線8との具体的な
接続態様は以下の通り。すなわち、MOSトランジスタ
5のドレインをビット線8に接続し、かつソースをダミ
ーコンデンサ4の一端に、ゲートをワード線15、16
と平行に配線されるダミーセルワード線17にそれぞれ
接続してある。ダミーコンデンサ4は強誘電体膜を用い
て形成され、その容量はメモリセル3のコンデンサ1の
容量の1/2の大きさに設定されている。即ち、図中に
示すように、CD=1/2CSになっている。ダミーコン
デンサ4の他端には外部から1/2VCCの電圧が供給さ
れる。また、MOSトランジスタ6のドレインはMOS
トランジスタ5のソースおよびダミーコンデンサ4の一
端に接続され、ソースはVCC端子に接続される。更に、
MOSトランジスタ6のゲートは、ダミーセルワード線
17に平行に配線されたバーΦPDUM信号線19に接続さ
れている。
The concrete connection mode between the dummy cell 7a and the bit line 8 is as follows. That is, the drain of the MOS transistor 5 is connected to the bit line 8, the source is connected to one end of the dummy capacitor 4, and the gate is connected to the word lines 15 and 16.
Are connected to the dummy cell word lines 17 which are wired in parallel. The dummy capacitor 4 is formed by using a ferroelectric film, and its capacitance is set to half the capacitance of the capacitor 1 of the memory cell 3. That is, as shown in the figure, C D = 1 / 2C S. A voltage of 1/2 V CC is externally supplied to the other end of the dummy capacitor 4. The drain of the MOS transistor 6 is a MOS
It is connected to the source of the transistor 5 and one end of the dummy capacitor 4, and the source is connected to the V CC terminal. Furthermore,
The gate of the MOS transistor 6 is connected to the bar Φ PDUM signal line 19 which is wired in parallel with the dummy cell word line 17.

【0017】ダミーセル7bとビット線8との接続はM
OSトランジスタ5のドレインをビット線8に接続して
行われる。MOSトランジスタ5のゲートは前記MOS
トランジスタ5のゲートに接続される。また、ソースは
上記同様にダミーセル7bを構成するダミーコンデンサ
4の一端に接続される。MOSトランジスタ6のドレイ
ンはMOSトランジスタ5のソースおよびダミーコンデ
ンサ4の一端に接続され、ソースはGND端子に接続さ
れる。また、ゲートはΦPDUM信号線20に接続される。
The connection between the dummy cell 7b and the bit line 8 is M
This is performed by connecting the drain of the OS transistor 5 to the bit line 8. The gate of the MOS transistor 5 is the MOS
It is connected to the gate of the transistor 5. Further, the source is connected to one end of the dummy capacitor 4 which constitutes the dummy cell 7b as in the above. The drain of the MOS transistor 6 is connected to the source of the MOS transistor 5 and one end of the dummy capacitor 4, and the source is connected to the GND terminal. The gate is connected to the Φ PDUM signal line 20.

【0018】このΦPDUM信号線20には、またダミーセ
ル7cを構成するMOSトランジスタ6のゲートが接続
される。該ダミーセル7cとビット線9との接続は、M
OSトランジスタ5のドレインをビット線9に接続して
行われる。MOSトランジスタ5のソースはダミーコン
デンサ4の一端およびMOSトランジスタ6のドレイン
に接続される。MOSトランジスタ6のソースはGND
端子に接続される。また、ゲートはダミーセル7dを構
成するMOSトランジスタ5のゲートに接続される。該
MOSトランジスタ5のゲートはダミーセルワード線1
8に接続されている。
The Φ PDUM signal line 20 is also connected to the gate of the MOS transistor 6 forming the dummy cell 7c. The connection between the dummy cell 7c and the bit line 9 is M
This is performed by connecting the drain of the OS transistor 5 to the bit line 9. The source of the MOS transistor 5 is connected to one end of the dummy capacitor 4 and the drain of the MOS transistor 6. The source of the MOS transistor 6 is GND
Connected to the terminal. The gate is connected to the gate of the MOS transistor 5 which constitutes the dummy cell 7d. The gate of the MOS transistor 5 is a dummy cell word line 1
8 is connected.

【0019】ダミーセル7dとビット線9との接続は、
MOSトランジスタ5のドレインをビット線9に接続し
て行われる。また、ソースはダミーコンデンサ4の一端
およびMOSトランジスタ6のドレインに接続される。
ゲートはダミーセルワード線18に接続される。MOS
トランジスタ6のソースはVcc端子に接続され、ゲート
はダミーセル7cと7dの間に配線されたバーΦPDUM
号線19に接続されている。
The connection between the dummy cell 7d and the bit line 9 is
This is performed by connecting the drain of the MOS transistor 5 to the bit line 9. The source is connected to one end of the dummy capacitor 4 and the drain of the MOS transistor 6.
The gate is connected to the dummy cell word line 18. MOS
The source of the transistor 6 is connected to the V cc terminal, and the gate is connected to the bar Φ PDUM signal line 19 provided between the dummy cells 7c and 7d.

【0020】更に、ビット線8、9間のセンス増幅器3
0これに隣接するメモリセル3との間に相当する部分に
は、ビット線イコライズ回路13が配設される。ビット
線イコライズ回路13は、3個のPチャンネルMOSト
ランジスタ10、11および12で構成され、これらの
MOSトランジスタ10、11、12のゲートは全てセ
ンス増幅器30とこれに隣接するワード線15との間に
配線されたバーΦBEQ信号線21に接続される。また、
MOSトランジスタ10および12のソースはVCCに接
続され、ドレインはそれぞれビット線8およびビット線
9に接続される。一方、MOSトランジスタ11のドレ
インはビット線8に接続され、ソースはビット線9に接
続されている。
Further, the sense amplifier 3 between the bit lines 8 and 9
0 A bit line equalize circuit 13 is provided in a portion corresponding to the memory cell 3 adjacent to the bit line. The bit line equalize circuit 13 is composed of three P-channel MOS transistors 10, 11 and 12, and the gates of these MOS transistors 10, 11 and 12 are all between the sense amplifier 30 and the word line 15 adjacent thereto. It is connected to the bar Φ BEQ signal line 21 that is wired to the. Also,
The sources of MOS transistors 10 and 12 are connected to V CC , and the drains are connected to bit line 8 and bit line 9, respectively. On the other hand, the drain of the MOS transistor 11 is connected to the bit line 8 and the source is connected to the bit line 9.

【0021】センス増幅器30は上記のようにビット線
8、9に接続され、ビット線8、9間に現れる微小電位
差を増幅して検出する回路であり、増幅開始を指令する
Φs信号、つまり”H”レベルのΦs信号が入力されると
増幅動作を開始する。
The sense amplifier 30 is a circuit which is connected to the bit lines 8 and 9 as described above and amplifies and detects a minute potential difference appearing between the bit lines 8 and 9, and a Φ s signal for instructing the start of amplification, that is, When the Φ s signal of “H” level is input, the amplification operation is started.

【0022】次に上記した構成の不揮発性記憶装置にお
けるメモリセル3の動作原理、すなわちデータの書き込
みおよび読み出しにおけるメモリセル3の動作原理を図
9〜図16に従って説明する。なお、2値データ”
1”、”0”の書き込みは、ワード線15に接続された
メモリセル3を例にとって説明すると、まず該ワード線
15を”H”レベルにしてこれに接続されたメモリセル
3のMOSトランジスタ2をオンして該メモリセル3を
選択する。続いて、ビット線8を所定のレベル(VCC
たはGND)にして、コンデンサ1の両電極間に1/2
CCまたは−1/2VCC/2の電圧を印加し、これによ
り強誘電体膜の分極方向を2値データに対応付けて行
う。以下にその詳細を説明する。
Next, the operation principle of the memory cell 3 in the nonvolatile memory device having the above-mentioned structure, that is, the operation principle of the memory cell 3 in writing and reading data will be described with reference to FIGS. Binary data ”
The writing of "1" and "0" will be described taking the memory cell 3 connected to the word line 15 as an example. First, the word line 15 is set to the "H" level and the MOS transistor 2 of the memory cell 3 connected to this is set. Is turned on to select the memory cell 3. Then, the bit line 8 is set to a predetermined level (V CC or GND), and a half voltage is applied between both electrodes of the capacitor 1.
A voltage of V CC or -1/2 V CC / 2 is applied, whereby the polarization direction of the ferroelectric film is associated with binary data. The details will be described below.

【0023】まず、データ”1”の書き込みは、図9に
示すように、ビット線8に電源電圧VCCを供給すると共
にワード線15を”H”レベルにしてMOSトランジス
タ2をオンし、コンデンサ1の一端に電源電圧VCCを供
給する。図9に示すように、コンデンサ1の他端には1
/2VCCの電圧が印加される。この結果、コンデンサ1
の両電極間には1/2VCCの電圧が印加されるので、こ
れに対応して図10に示される電界EVCCが現れ、電荷
sがコンデンサ1に蓄積される。
First, for writing data "1", as shown in FIG. 9, the power supply voltage V CC is supplied to the bit line 8 and the word line 15 is set to "H" level to turn on the MOS transistor 2 to turn on the capacitor. The power supply voltage V CC is supplied to one end of 1. As shown in FIG. 9, 1 is placed at the other end of the capacitor 1.
A voltage of / 2V CC is applied. As a result, capacitor 1
Since a voltage of 1/2 V CC is applied between the two electrodes, the electric field E VCC shown in FIG. 10 appears correspondingly, and the electric charge P s is accumulated in the capacitor 1.

【0024】続いて、この状態からワード線15を”
L”レベルにしてMOSトランジスタ2をオフすると、
外部電界がなくなるが、強誘電体膜の分極のために電荷
rが残留する。本不揮発性記憶装置装置に対する電源
電圧VCCの供給がストップし、コンデンサ1の他端に1
/2VCCの電圧が供給されなくなっても、この残留電荷
rは保持される。すなわち、不揮発にメモリセル3に
書き込まれたデータ”1”を保持できる。
Subsequently, the word line 15 is changed from this state.
When the MOS transistor 2 is turned off at the L "level,
Although the external electric field disappears, the electric charge P r remains due to the polarization of the ferroelectric film. The supply of the power supply voltage V CC to the nonvolatile memory device is stopped, and the other end of the capacitor 1 is
This residual charge P r is retained even if the voltage of / 2V CC is not supplied. That is, the data "1" written in the memory cell 3 in a nonvolatile manner can be retained.

【0025】データ”1”の読み出しは以下のようにし
て行われる。まず、図11に示すように、読み出し動作
に先立ってビット線8をVCCレベルにプリチャージす
る。続いて、ワード線15を”H”レベルにしてMOS
トランジスタ2をオンする。これにより、電源電圧VCC
にプリチャージされたビット線8の電荷がコンデンサ1
に供給され、チャージシェアーを起こす。ここで、ビッ
ト線8の容量はメモリセル3のコンデンサ1に比べて通
常の場合10倍以上大きいと考えられる。従って、コン
デンサの一端には電源電圧VCCに近い電圧が供給される
ことになる。
The reading of the data "1" is performed as follows. First, as shown in FIG. 11, the bit line 8 is precharged to the V CC level prior to the read operation. Subsequently, the word line 15 is set to the “H” level and the MOS
Turn on the transistor 2. As a result, the power supply voltage V CC
The charge of the bit line 8 precharged to the capacitor 1
Will be supplied to and cause charge sharing. Here, the capacitance of the bit line 8 is considered to be 10 times or more larger than that of the capacitor 1 of the memory cell 3 in the normal case. Therefore, a voltage close to the power supply voltage V CC is supplied to one end of the capacitor.

【0026】また、コンデンサ1の他端には1/2VCC
の電圧が印加される。この結果、コンデンサ1の両電極
間には1/2VCCに近い電圧が印加されるので、図12
に示すようにこれに対応した電界EVCCが現れ、電荷Ps
が蓄積される。この時、ビット線8からコンデンサ1に
移動する電荷量はPs−Prとなる。今、ビット線8の容
量をCB、コンデンサ1の容量をCsとすると、データ”
1”を読み出した場合のビット線8の電圧レベルVBIT1
は下記式で表される。
The other end of the capacitor 1 has a voltage of 1/2 V CC.
Is applied. As a result, since a voltage close to 1/2 V CC is applied between both electrodes of the capacitor 1,
As shown in, electric field E VCC corresponding to this appears, and charge P s
Is accumulated. At this time, the amount of charge transferred from bit line 8 to the capacitor 1 becomes P s -P r. Now, assuming that the capacitance of the bit line 8 is C B and the capacitance of the capacitor 1 is C s , data "
Voltage level V BIT1 of bit line 8 when 1 ”is read
Is represented by the following formula.

【0027】すなわち、VCC・CB−(Ps−Pr)=V
BIT1・(CB+Cs)の関係が設立するので、 VBIT1=(VCC・CB−(Ps−Pr))/(CB+Cs)… となる。
That is, V CC · C B − (P s −P r ) = V
Since the relationship of BIT1 · (C B + C s ) is established, V BIT1 = (V CC · C B − (P s −P r )) / (C B + C s ) ...

【0028】データ”0”の書き込みは、図13に示す
ように、ビット線8にGNDレベルを供給すると共にワ
ード線15を”H”レベルにしてMOSトランジスタ2
をオンし、コンデンサ1の一端にGNDレベルを供給す
る。図13に示すように、コンデンサ1の他端には1/
2VCCの電圧が印加される。この結果、コンデンサ1の
両電極間には−1/2VCCの電圧が印加され、これに対
応してコンデンサ1の両電極間には図14に示すよう
に、電界EGNDが現れ、電荷−Psが蓄積される。この状
態からワード線15を”L”レベルにしてMOSトラン
ジスタ2をオフすると、外部電界がなくなるが、強誘電
体膜の分極のためにコンデンサ1には電荷−Prが残留
する。この不揮発性記憶装置装置に対する電源電圧VCC
の供給がストップし、コンデンサ1の他端に1/2VCC
の電圧が供給されなくなっても、この残留電荷−Pr
保持される。すなわち、不揮発にメモリセル3に書き込
まれたデータ”0”を保持できる。
To write the data "0", as shown in FIG. 13, the GND level is supplied to the bit line 8 and the word line 15 is set to the "H" level to make the MOS transistor 2
Is turned on to supply the GND level to one end of the capacitor 1. As shown in FIG. 13, the other end of the capacitor 1 is 1 /
A voltage of 2V CC is applied. As a result, a voltage of -1/2 V CC is applied between both electrodes of the capacitor 1, and correspondingly, an electric field E GND appears between both electrodes of the capacitor 1 as shown in FIG. P s is accumulated. When the word line 15 is set to the "L" level and the MOS transistor 2 is turned off from this state, the external electric field disappears, but the electric charge -P r remains in the capacitor 1 due to the polarization of the ferroelectric film. Power supply voltage V CC for this nonvolatile memory device
Supply is stopped and the other end of capacitor 1 has 1/2 V CC
This residual charge -P r is retained even when the voltage of is no longer supplied. That is, the data "0" written in the memory cell 3 can be held in a nonvolatile manner.

【0029】データ”0”の読み出しは以下のようにし
て行われる。まず、図15に示すように、読み出し動作
に先立ってビット線8をVCCレベルにプリチャージす
る。続いて、ワード線15を”H”レベルにしてMOS
トランジスタ2をオンする。これにより電源電圧VCC
プリチャージされたビット線8がコンデンサ1に供給さ
れ、チャージシェアーを起こす。上記のように、ビット
線8の容量はコンデンサ1に比べて十分に大きいので、
コンデンサ1の一端には電源電圧VCCに近い電圧が供給
される。また、コンデンサ1の他端には図7に示すよう
に、1/2VCCの電圧が印加される。この結果、コンデ
ンサ1の両電極間には1/2VCCに近い電圧が印加され
るので、図16に示すように、これに対応した電界E
VCCが現れ、電荷Psが蓄積される。この時、ビット線か
らキャパシタ1に移動する電荷量はPs+Prとなる。
今、ビット線8の容量をCB、コンデンサ1の容量をCs
とすると、データ”0”を読み出した場合のビット線8
の電圧VBIT0は下記式で表される。
The reading of the data "0" is performed as follows. First, as shown in FIG. 15, the bit line 8 is precharged to the V CC level prior to the read operation. Subsequently, the word line 15 is set to the “H” level and the MOS
Turn on the transistor 2. As a result, the bit line 8 precharged to the power supply voltage V CC is supplied to the capacitor 1 to cause charge sharing. As described above, since the capacitance of the bit line 8 is sufficiently larger than that of the capacitor 1,
A voltage close to the power supply voltage V CC is supplied to one end of the capacitor 1. A voltage of 1/2 V CC is applied to the other end of the capacitor 1, as shown in FIG. As a result, a voltage close to 1/2 V CC is applied between both electrodes of the capacitor 1, so that the electric field E corresponding to this is applied as shown in FIG.
VCC appears and the charge P s is accumulated. At this time, the amount of charge transferred from the bit line to the capacitor 1 is P s + P r .
Now, the capacitance of the bit line 8 is C B , and the capacitance of the capacitor 1 is C s
Then, the bit line 8 when the data “0” is read
The voltage V BIT0 of is expressed by the following equation.

【0030】すなわち、VCC・CB−(Ps+Pr)=V
BIT0・(CB+Cs)の関係が成立するので、 VBIT0=(VCC・CB−(Ps+Pr))/(CB+Cs)… となる。
That is, V CC · C B − (P s + P r ) = V
Since the relationship of BIT0 · (C B + C s ) is established, V BIT0 = (V CC · C B − (P s + P r )) / (C B + C s ) ...

【0031】次に、図17に従いこの不揮発性記憶装置
における読み出し動作の具体的な手順を説明する。ま
ず、読み出し動作に先立って、バーΦBEQ信号線21よ
りビット線イコライズ回路13に図17(a)に示すタ
イミングでΦBEQ信号を入力し、ビット線イコライズ回
路13を動作させる。即ち、Pチャンネルトランジスタ
10、11および12をオンし、ビット線8、9をVCC
レベルにプリチャージする。これと同時に、図17
(b)、(c)に示すように、ΦPDUM信号線20、バー
ΦPDUM信号線19、19よりダミーセル7a、7b、7
c、7dにΦPDUM信号及びバーΦPDUM信号をそれぞれ入
力する。これにより、同一ビット線8(又は9)に接続
された2個のダミーセル7a、7b(又は7c、7d)
のダミーコンデンサ4の強誘電体膜が相互に逆方向に分
極される。
Next, the specific procedure of the read operation in this nonvolatile memory device will be described with reference to FIG. First, prior to the read operation, the Φ BEQ signal is input to the bit line equalize circuit 13 from the bar Φ BEQ signal line 21 at the timing shown in FIG. 17A to operate the bit line equalize circuit 13. That is, the P-channel transistors 10, 11 and 12 are turned on and the bit lines 8 and 9 are connected to V CC.
Precharge to a level. At the same time, as shown in FIG.
As shown in (b) and (c), the dummy cells 7a, 7b, 7 are connected from the Φ PDUM signal line 20 and the bar Φ PDUM signal lines 19, 19 respectively.
The Φ PDUM signal and the bar Φ PDUM signal are input to c and 7d, respectively. Thereby, the two dummy cells 7a and 7b (or 7c and 7d) connected to the same bit line 8 (or 9)
The ferroelectric films of the dummy capacitor 4 are polarized in opposite directions.

【0032】続いて、ワード線15が図17(d)に示
すタイミングで”H”レベルになると、図17(e)に
示すように、これと同時にダミーセルワード線18が”
H”レベルになる。そして、センス増幅器30に入力さ
れるΦs信号が図17(f)で示すタイミングで”H”
レベルになると、これと同時にセンス増幅器14が増幅
動作を開始する。より具体的には、センス増幅器30は
2本のビット線8、9の内の一方のビット線8(又は
9)から選択されたメモリセル3からの分極電荷を読み
出し、他方のビット線9(又は8)から分極方向が相互
に逆方向になった2個のダミーセル7c、7d(又は7
a、7b)からの電荷を読み出す。
Subsequently, when the word line 15 becomes "H" level at the timing shown in FIG. 17 (d), the dummy cell word line 18 simultaneously becomes "H" level as shown in FIG. 17 (e).
H level, and the Φ s signal input to the sense amplifier 30 becomes “H” at the timing shown in FIG.
When the level is reached, at the same time, the sense amplifier 14 starts amplification operation. More specifically, the sense amplifier 30 reads the polarization charge from the selected memory cell 3 from one bit line 8 (or 9) of the two bit lines 8 and 9 and reads the polarized charge from the other bit line 9 ( Or 8), two dummy cells 7c and 7d (or 7) whose polarization directions are opposite to each other.
The charge from a, 7b) is read out.

【0033】なお、図17(g)はデータ”1”の読み
出し時におけるメモリセル3に接続されたビット線の電
圧レベルを示し、また図17(h)はデータ”0”の読
み出し時におけるメモリセル3に接続されたビット線の
電圧レベルの変化を示している。
17 (g) shows the voltage level of the bit line connected to the memory cell 3 at the time of reading data "1", and FIG. 17 (h) shows the memory at the time of reading data "0". The change in voltage level of the bit line connected to the cell 3 is shown.

【0034】メモリセル3から分極電荷が読み出された
ビット線8(又は9)には、読み出しデータが”1”の
場合は上記式で示される電圧レベルVBIT1が現れ、読
み出しデータが”0”の場合は、上記式で示される電
圧レベルVBIT0が現れる。一方、ダミーセル7c、7d
(又は7a、7b)からの電荷が読み出されるビット線
9(又は8)の電圧レベルVBITDは、下記式で表され
る。
When the read data is "1", the voltage level V BIT1 represented by the above formula appears on the bit line 8 (or 9) from which the polarization charge is read from the memory cell 3, and the read data is "0". In the case of ", the voltage level V BIT0 expressed by the above equation appears. On the other hand, the dummy cells 7c and 7d
The voltage level V BITD of the bit line 9 (or 8) from which the charge from (or 7a, 7b) is read is expressed by the following equation.

【0035】すなわち、VCC・CB−(Ps−Pr)/2
−(Ps+Pr)/2=VBITD・(CB+Cs)の関係が成
立するので、 VBITD=(VCC・CB−Ps)/(CB+Cs)… となる。
That is, V CC · C B − (P s −P r ) / 2
Since the relationship of − (P s + P r ) / 2 = V BITD · (C B + C s ) is established, V BITD = (V CC · C B −P s ) / (C B + C s ) ...

【0036】以上の説明より、この不揮発性記憶装置に
よれば、データ”1”を読み出す場合には、センス増幅
器30に接続された2本のビット線8、9間に△V1
BIT1−VBITDの電位差が現れ、該電位差△V1がセン
ス増幅器30の入力となる。センス増幅器30は、”
H”レベルのΦs信号が入力される図17(f)で示さ
れるタイミングでこの電位差△V1を増幅する。同様に
読み出しデータが”0”の場合には、△V0=VBITD
BIT0の電位差がセンス増幅器30の入力となり、”
H”レベルのΦs信号が入力された時点でこの電位差△
0を増幅する。
From the above description, according to this nonvolatile memory device, when reading data "1", ΔV 1 = between the two bit lines 8 and 9 connected to the sense amplifier 30.
A potential difference of V BIT1 -V BITD appears, and the potential difference ΔV 1 becomes an input to the sense amplifier 30. The sense amplifier 30 is
This potential difference ΔV 1 is amplified at the timing shown in FIG. 17 (f) when the H ″ level Φs signal is input. Similarly, when the read data is “0”, ΔV 0 = V BITD
The potential difference of V BIT0 becomes the input of the sense amplifier 30,
When the Φ s signal at the H ”level is input, this potential difference Δ
Amplify V 0 .

【0037】電位差△V1、△V0の具体的な値は上記
式と式および式とを用いれば、下記式および
式に示される値になる。
The specific values of the potential differences ΔV 1 and ΔV 0 are the values shown in the following formulas and formulas when the above formulas and formulas are used.

【0038】 △V1=(VCC・CB−(Ps−Pr))/(CB+Cs)−(VCC・CB−Ps) /(CB+Cs)=Pr/(CB+Cs)… △V0=(VCC・CB−Ps)/(CB+Cs)−(VCC・CB−(Ps+Pr))/ (CB+Cs)=Pr/(CB+Cs)… 上記式および式からわかるように、この不揮発性記
憶装置においては、データ”1”、”0”を読み出す場
合は、ビット線8、9間に絶対値が同一であって極性が
逆の微小な電位差が現れるので、センス増幅器30によ
りこの電位差を所定レベルまで増幅すれば、データ”
1”、”0”の識別が行える。すなわち、この不揮発性
記憶装置によれば、不揮発性に保持された2値情報を確
実に読み出すことができる。
ΔV 1 = (V CC · C B − (P s −P r )) / (C B + C s ) − (V CC · C B −P s ) / (C B + C s ) = P r / (C B + C s ) ... ΔV 0 = (V CC · C B −P s ) / (C B + C s ) − (V CC · C B − (P s + P r )) / (C B + C s) ) = P r / (C B + C s ) ... As can be seen from the above formulas and formulas, in this nonvolatile memory device, when data “1” and “0” are read out, the absolute value is kept between the bit lines 8 and 9. Since a minute potential difference having the same value but the opposite polarity appears, if the potential difference is amplified to a predetermined level by the sense amplifier 30, data "
It is possible to discriminate between 1 "and" 0 ". That is, according to this nonvolatile storage device, it is possible to reliably read the binary information held in the nonvolatile state.

【0039】このような構成の不揮発性記憶装置によれ
ば、メモリセルがコンデンサ1個とMOSトランジスタ
1個の2素子で構成されるので、上記従来例に比べてチ
ップ面積を大幅に低減でき、効率なレイアウトが可能に
なる利点がある。
According to the nonvolatile memory device having such a structure, since the memory cell is composed of two elements, one capacitor and one MOS transistor, the chip area can be greatly reduced as compared with the above conventional example. There is an advantage that an efficient layout is possible.

【0040】しかるに、1本のビット線に対して2個の
ダミーセルを接続する必要があり、該ダミーセルが1個
のダミーコンデンサと2個のMOSトランジスタで構成
されるため、結局1本のビット線に対して6個の素子が
必要になる。このため、チップ面積の低減を図る上でま
だまだ改善の余地があるのが現状である。
However, it is necessary to connect two dummy cells to one bit line, and since the dummy cells are composed of one dummy capacitor and two MOS transistors, one bit line is eventually obtained. For that, 6 elements are required. For this reason, there is still room for improvement in reducing the chip area.

【0041】本発明はこのような現状に鑑みてなされた
ものであり、チップ面積を更に一層低減でき、回路基板
に対する実装密度を向上できる不揮発性記憶装置を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a nonvolatile memory device capable of further reducing the chip area and improving the mounting density on a circuit board.

【0042】[0042]

【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性記憶装
置は、強誘電体膜を用いたコンデンサ1個とMOSトラ
ンジスタ1個とで構成されるメモリセルが複数接続され
たビット線と、該ビット線2本と接続されるセンス増幅
器とを半導体基板上に複数配列し、該コンデンサの強誘
電体膜の分極方向を2値情報に対応させて記憶する不揮
発性記憶装置であって、強誘電体膜を用い、該メモリセ
ルのコンデンサの1/2の大きさの容量を有するダミー
コンデンサ1個とアクセス用のMOSトランジスタ1個
とで構成されるダミーセルを該2本のビット線それぞれ
に2個接続し、該メモリセルの該コンデンサから該ビッ
ト線への分極電荷を読み出す前に、該アクセス用のMO
Sトランジスタを介して該ビット線から該ビット線に接
続された2個のダミーセルの内の一方のダミーセルに書
き込みを行って該一方のダミーセル内の該ダミーコンデ
ンサの強誘電体膜を分極し、続いて、該ビット線の電位
を反転して該アクセス用のMOSトランジスタを介して
該ビット線から該ビット線に接続された他方の該ダミー
セルに書き込みを行って該他方のダミーセル内の該ダミ
ーコンデンサの強誘電体膜を一方のダミーコンデンサの
分極方向と逆方向に分極し、その後、該センス増幅器に
接続された一方の該ビット線に該メモリセルからの分極
電荷を読み出すと同時に、該センス増幅器に接続された
他方のビット線に2個の該ダミーセルからの分極電荷を
読み出し、両ビット線間に現れた電位差を該センス増幅
器で増幅してデータの読み出しを行うようにしてなり、
そのことにより上記目的が達成される。
A nonvolatile memory device according to the present invention comprises a bit line to which a plurality of memory cells each including one capacitor using a ferroelectric film and one MOS transistor are connected, A nonvolatile memory device in which a plurality of sense amplifiers connected to two bit lines are arranged on a semiconductor substrate and the polarization direction of a ferroelectric film of the capacitor is stored in association with binary information. Two dummy cells are formed for each of the two bit lines by using a body film and including one dummy capacitor having a capacitance that is half the capacitance of the memory cell and one access MOS transistor. The MO for access is connected before connecting and reading the polarization charge from the capacitor of the memory cell to the bit line.
The dummy film in one of the two dummy cells connected to the bit line is written from the bit line via the S transistor to polarize the ferroelectric film of the dummy capacitor in the one dummy cell. Then, the potential of the bit line is inverted, and writing is performed from the bit line to the other dummy cell connected to the bit line through the access MOS transistor, and the dummy capacitor of the dummy capacitor in the other dummy cell is written. The ferroelectric film is polarized in the direction opposite to the polarization direction of one dummy capacitor, and then the polarization charge from the memory cell is read to the one bit line connected to the sense amplifier, and at the same time, the sense amplifier is read. The polarization charges from the two dummy cells are read to the other connected bit line, and the potential difference appearing between the two bit lines is amplified by the sense amplifier to output the data. Will be performed the reading,
Thereby, the above object is achieved.

【0043】[0043]

【作用】同一のビット線に接続された2個のダミーセル
内のダミーコンデンサの強誘電体膜を上記のようにして
相互に反対方向に分極する構成によれば、ダミーセル内
に1個のMOSトランジスタを設ければよい。従って、
本願出願人が先に提案した不揮発性記憶装置と比較する
と、ダミーセル内におけるMOSトランジスタの個数を
1個減ずることができる。
According to the structure in which the ferroelectric films of the dummy capacitors in the two dummy cells connected to the same bit line are polarized in the opposite directions as described above, one MOS transistor is provided in the dummy cell. Should be provided. Therefore,
The number of MOS transistors in the dummy cell can be reduced by one as compared with the nonvolatile memory device previously proposed by the applicant of the present application.

【0044】[0044]

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0045】図1はこの不揮発性記憶装置の回路構成の
一部、すなわち列方向に複数本配線されるビット線の内
の2本およびこれの周辺構成を示す。隣接する2本のビ
ット線BL、バーBLの一端末には両ビット線BL、バ
ーBL間の電位差を増幅して検出するセンス増幅器30
が接続される。また、ビット線BL、バーBLと直交す
る行方向には複数本のワード線XiおよびYi(i=0
〜n)が配線される。なお、ワード線Xiは一方のビッ
ト線BLに接続されたメモリセル3のゲートに接続され
るワード線を示し、ワード線Yiは他方のビット線バー
BLに接続されたメモリセル3のゲートに接続されるワ
ード線を示している。
FIG. 1 shows a part of the circuit configuration of this nonvolatile memory device, that is, two of the bit lines wired in the column direction and the peripheral configuration thereof. A sense amplifier 30 for amplifying and detecting a potential difference between the two bit lines BL and BL is provided at one terminal of two adjacent bit lines BL and BL.
Are connected. In addition, a plurality of word lines Xi and Yi (i = 0) are arranged in the row direction orthogonal to the bit lines BL and bars BL.
~ N) are wired. The word line Xi represents a word line connected to the gate of the memory cell 3 connected to one bit line BL, and the word line Yi connected to the gate of the memory cell 3 connected to the other bit line bar BL. Shows the word line to be written.

【0046】メモリセル3、3はビット線BL、バーB
Lとワード線Xi、Yiで囲まれる領域に配設され、強
誘電体膜を用いたコンデンサ1およびNチャネルMOS
トランジスタ2で構成される。メモリセル3、3とワー
ド線Xi、Yiおよびビット線BL、バーBLとの具体
的な接続態様は以下の通り。
The memory cells 3 and 3 are bit lines BL and bars B.
A capacitor 1 and an N-channel MOS which are arranged in a region surrounded by L and word lines Xi and Yi and which use a ferroelectric film
It is composed of a transistor 2. The specific connection mode between the memory cells 3 and 3 and the word lines Xi and Yi and the bit lines BL and bar BL is as follows.

【0047】すなわち、ワード線Xi、Yiとして、X
0、Y0を例にとって説明すると、一方のメモリセル3
は、MOSトランジスタ2のドレインをビット線BLに
接続し、且つソースをコンデンサ1の一端に、ゲートを
ワード線X0にそれぞれ接続してある。また、他方のメ
モリセル3は、MOSトランジスタ2のドレインをビッ
ト線バーBLに接続し、且つソースをコンデンサ1の一
端に、ゲートをワード線Y0にそれぞれ接続してある。
コンデンサ1、1の他端には、電源電圧VCCの1/2の
電圧、即ち1/2VCCの電圧が外部から供給されるよう
になっている。
That is, X is defined as the word lines Xi and Yi.
Taking 0 and Y0 as an example, one memory cell 3
Has the drain of the MOS transistor 2 connected to the bit line BL, the source connected to one end of the capacitor 1, and the gate connected to the word line X0. In the other memory cell 3, the drain of the MOS transistor 2 is connected to the bit line bar BL, the source is connected to one end of the capacitor 1, and the gate is connected to the word line Y0.
The other end of the capacitor 1,1, 1/2 of the voltage of the power supply voltage V CC, that is, the voltage of 1 / 2V CC is adapted to be supplied from the outside.

【0048】上記構成に加えて、各ビット線BL、バー
BLにはダミーセルが2個ずつ接続される。すなわち、
ビット線BLにはダミーセル17a、17bが接続さ
れ、ビット線バーBLにダミーセル17c、17dが接
続されている。これらダミーセル17a、17b、17
c、17dは強誘電体膜を用いたダミーコンデンサ17
0と、MOSトランジスタ171で構成される。ダミー
コンデンサ170の容量はメモリセル3のコンデンサ1
の容量の1/2、即ち、図中に示すように、CD=1/
2CSになっている。MOSトランジスタ171は全て
NチャネルのMOSトランジスタである。
In addition to the above structure, two dummy cells are connected to each bit line BL and bar BL. That is,
Dummy cells 17a and 17b are connected to the bit line BL, and dummy cells 17c and 17d are connected to the bit line bar BL. These dummy cells 17a, 17b, 17
c and 17d are dummy capacitors 17 using a ferroelectric film
0 and a MOS transistor 171. The capacity of the dummy capacitor 170 is the capacitor 1 of the memory cell 3.
1/2 of the capacity of C, ie, as shown in the figure, C D = 1 /
It is 2C S. The MOS transistors 171 are all N-channel MOS transistors.

【0049】これらのダミーセル17a、17b、17
c、17dは、またダミーセルワード線DXi、DYi
(i=0、1)に接続される。ダミーセル17a、17
b、17c、17dとビット線BL、バーBLおよびダ
ミーセルワード線DXi、DYiとの具体的な接続態様
は以下の通り。
These dummy cells 17a, 17b, 17
c and 17d are dummy cell word lines DXi and DYi.
(I = 0, 1). Dummy cells 17a, 17
The specific connection modes of b, 17c, 17d and the bit lines BL, BL and the dummy cell word lines DXi, DYi are as follows.

【0050】すなわち、ダミーセル17aは、MOSト
ランジスタ171のドレインをビット線BLに、ソース
をダミーコンデンサ170の一端に、ゲートをダミーセ
ルワード線DX0にそれぞれ接続してある。これに対し
て、ダミーセル17bは、MOSトランジスタ171の
ドレインをビット線BLに、ソースをダミーコンデンサ
170の一端に、ゲートをダミーセルワード線DX1に
それぞれ接続してある。また、ダミーセル17cは、M
OSトランジスタ171のドレインをビット線バーBL
に、ソースをダミーコンデンサ170の一端に、ゲート
をダミーセルワード線DY0にそれぞれ接続してある。
これに対して、ダミーセル17dは、MOSトランジス
タ171のドレインをビット線バーBLに、ソースをダ
ミーコンデンサ170の一端に、ゲートをダミーセルワ
ード線DY1にそれぞれ接続してある。上記した4個の
ダミーコンデンサ170、170、170、170の他
端には外部から1/2VCCの電圧が供給されるようにな
っている。
That is, in the dummy cell 17a, the drain of the MOS transistor 171 is connected to the bit line BL, the source is connected to one end of the dummy capacitor 170, and the gate is connected to the dummy cell word line DX0. On the other hand, in the dummy cell 17b, the drain of the MOS transistor 171 is connected to the bit line BL, the source is connected to one end of the dummy capacitor 170, and the gate is connected to the dummy cell word line DX1. Further, the dummy cell 17c is M
The drain of the OS transistor 171 is connected to the bit line bar BL.
The source is connected to one end of the dummy capacitor 170 and the gate is connected to the dummy cell word line DY0.
On the other hand, in the dummy cell 17d, the drain of the MOS transistor 171 is connected to the bit line bar BL, the source is connected to one end of the dummy capacitor 170, and the gate is connected to the dummy cell word line DY1. A voltage of 1/2 V CC is externally supplied to the other ends of the four dummy capacitors 170, 170, 170, 170 described above.

【0051】更に、ビット線BL、バーBL間のセンス
増幅器30と、これに隣接するメモリセル3との間に
は、ビット線イコライズ回路13が配設される。ビット
線イコライズ回路13は、3個のPチャンネルMOSト
ランジスタ10、11および12で構成され、これらの
MOSトランジスタ10、11、12のゲートは全てセ
ンス増幅器30とこれに隣接するワード線X0との間に
配線されたバーΦBEQ信号線21に接続される。また、
MOSトランジスタ10および12のソースはVCCに接
続され、ドレインはそれぞれビット線BLおよびバーB
Lに接続される。一方、MOSトランジスタ11のドレ
インはビット線BLに接続され、ソースはビット線バー
BLに接続されている。
Further, a bit line equalize circuit 13 is arranged between the sense amplifier 30 between the bit line BL and the bar BL and the memory cell 3 adjacent thereto. The bit line equalize circuit 13 is composed of three P-channel MOS transistors 10, 11 and 12, and the gates of these MOS transistors 10, 11 and 12 are all between the sense amplifier 30 and the word line X0 adjacent thereto. It is connected to the bar Φ BEQ signal line 21 that is wired to the. Also,
The sources of the MOS transistors 10 and 12 are connected to V CC , and the drains thereof are the bit lines BL and B, respectively.
Connected to L. On the other hand, the drain of the MOS transistor 11 is connected to the bit line BL, and the source is connected to the bit line bar BL.

【0052】センス増幅器30は上記のようにビット線
BL、バーBLに接続され、ビット線BL、バーBL間
に現れる微小電位差を増幅して検出する回路であり、増
幅開始を指令するΦs信号、つまり”H”レベルのΦs
号が入力されると増幅動作を開始する。
The sense amplifier 30 is a circuit which is connected to the bit line BL and the bar BL as described above and which amplifies and detects a minute potential difference appearing between the bit line BL and the bar BL, and a Φ s signal for instructing the start of amplification. That is, when the "H" level Φ s signal is input, the amplification operation is started.

【0053】上記した構成の不揮発性記憶装置におい
て、2値データ”1”、”0”の書き込みは、ワード線
X0に接続されたメモリセル3を例にとって説明する
と、まずワード線X0を”H”レベルにし、これに接続
されたMOSトランジスタ2をオンしてこれに接続され
たメモリセル3を選択する。続いて、ビット線BL、バ
ーBLを所定のレベル(VCCまたはGND)にして、コ
ンデンサ1の両電極間に1/2VCCまたは−1/2VCC
の電圧を印加し、これにより強誘電体膜の分極方向を2
値データに対応付けて行う。なお、データ書き込みの詳
細は本願出願人が先に提案した不揮発性記憶装置の場合
と同様である。
In the nonvolatile memory device having the above-described structure, the binary data "1" and "0" are written in the memory cell 3 connected to the word line X0 as an example. First, the word line X0 is set to "H". Then, the MOS transistor 2 connected thereto is turned on to select the memory cell 3 connected thereto. Subsequently, the bit line BL, and the bar BL to a predetermined level (V CC or GND), 1 / 2V between the electrodes of the capacitor 1 CC or -1 / 2V CC
Voltage is applied to change the polarization direction of the ferroelectric film to 2
Corresponding to the value data. The details of data writing are the same as in the case of the nonvolatile storage device previously proposed by the applicant of the present application.

【0054】次に、本発明不揮発性記憶装置におけるデ
ータの読み出し手順を図2に従い説明する。まず、図2
(b)、(e)に示すタイミングでダミーセルワード線
DX0、DY1を”H”レベル(=VCC+△Vレベル)に
設定し、各ビット線BL、バーBLにそれぞれ2個ずつ
接続されたダミーセル17a、17b、17c、17d
の内の一方17a、17dにビット線BL、バーBLか
らの書き込みを行い、ダミーセル17a、17dのダミ
ーコンデンサ170、170の強誘電体膜を分極する。
Next, a data read procedure in the nonvolatile memory device of the present invention will be described with reference to FIG. First, FIG.
At the timings shown in (b) and (e), the dummy cell word lines DX0 and DY1 are set to "H" level (= V CC + ΔV level), and two are connected to each bit line BL and bar BL. Dummy cells 17a, 17b, 17c, 17d
The bit lines BL and BL are written to one of the two 17a and 17d to polarize the ferroelectric films of the dummy capacitors 170 and 170 of the dummy cells 17a and 17d.

【0055】続いて、ビット線BL、バーBLの電位を
反転し、図2(c)、(d)に示すタイミングでダミー
セルワード線DX1、DY0を”H”レベル(=VCC+△
Vレベル)に設定し、ビット線BL、バーBLに接続さ
れた他方のダミーセル17b、17cにビット線BL、
バーBLからの書き込みを行い、ダミーセル17b、1
7cのダミーコンデンサ170、170の強誘電体膜を
分極する。ビット線BL、バーBLの電位が反転された
状態で書き込みが行われるため、データ読み出し前のこ
のような書き込みにより、ダミーセル17aと17bの
ダミーコンデンサ170、170の強誘電体膜の分極方
向は相互に逆方向になる。また、同様に、ダミーセル1
7cと17dのダミーコンデンサ170、170の強誘
電体膜の分極方向も相互に逆方向になる。
Subsequently, the potentials of the bit lines BL and BL are inverted, and the dummy cell word lines DX1 and DY0 are set to the "H" level (= V CC + Δ) at the timings shown in FIGS. 2 (c) and 2 (d).
V level), and the other dummy cells 17b and 17c connected to the bit line BL and the bar BL are connected to the bit line BL,
Data is written from the bar BL to the dummy cells 17b, 1
The ferroelectric films of the dummy capacitors 170, 170 of 7c are polarized. Since writing is performed in a state where the potentials of the bit lines BL and BL are inverted, by such writing before the data reading, the polarization directions of the ferroelectric films of the dummy capacitors 170, 170 of the dummy cells 17a and 17b are mutually changed. To the opposite direction. Similarly, the dummy cell 1
The polarization directions of the ferroelectric films of the dummy capacitors 170, 170 of 7c and 17d are also opposite to each other.

【0056】続いて、図2(a)に示すように、ビット
線イコライズ回路13にバーΦBEQ信号線21より”
H”レベル(=VCCレベル)のバーΦBEQ信号を入力
し、ビット線イコライズ回路13を動作させる。すなわ
ち、MOSトランジスタ10、11、12をオンし、ビ
ット線BL、バーBLをVCCレベルにプリチャージす
る。
Then, as shown in FIG. 2A, the bit line equalize circuit 13 is supplied with a signal from the bar Φ BEQ signal line 21.
The level (= V CC level) bar Φ BEQ signal is input to operate the bit line equalize circuit 13. That is, the MOS transistors 10, 11 and 12 are turned on, and the bit lines BL and bar BL are set to the V CC level. Precharge to.

【0057】続いて、図2(f)に示すタイミングでワ
ード線Xi(又はワード線Yi)が”H”レベル(=V
CC+△Vレベル)になると、図2(d)、(e)に示す
ように、これと同時にダミーセルワード線DY0、DY1
(又はDX0、DX1)が”H”レベルになる。これによ
り、センス増幅器30に接続された2本のビット線B
L、バーBLの内、一方のビット線BL(又はバーB
L)には選択されたメモリセル3からの分極電荷が読み
出され、他方のビット線バーBL(又はBL)には相互
にダミーコンデンサ170の強誘電体膜の分極方向が逆
になった2個のダミーセル17c、17d(又は17
a、17b)からの電荷が読み出される。
Then, at the timing shown in FIG. 2F, the word line Xi (or word line Yi) is at the "H" level (= V).
CC + ΔV level), as shown in FIGS. 2 (d) and 2 (e), at the same time, the dummy cell word lines DY0, DY1
(Or DX0, DX1) becomes "H" level. As a result, the two bit lines B connected to the sense amplifier 30
One of the bit lines BL (or bar B) among L and bar BL
The polarization charge from the selected memory cell 3 is read out to L), and the polarization directions of the ferroelectric films of the dummy capacitors 170 are opposite to each other on the other bit line bar BL (or BL). Individual dummy cells 17c, 17d (or 17
The charges from a, 17b) are read out.

【0058】図2(h)はデータ”1”を読み出した場
合にビット線BL、バーBLに現れる電圧レベルの変化
を示し、図2(i)はデータ”0”を読み出した場合に
ビット線BL、バーBLに現れる電圧レベルの変化を示
している。この読み出し動作は、本願出願人が先に提案
した不揮発性記憶装置同様に行われる。従って、メモリ
セル3からの分極電荷が読み出されたビット線BL(又
はバーBL)には、データ”1”の読み出しの場合は、
上記式で示される電圧レベルVBIT1が現れ、データ”
0”の読み出しの場合は上記式で示される電圧レベル
BIT0が現れる。一方、ダミーセル17c、17d(又
は17a、17b)からの分極電荷が読み出されるビッ
ト線バーBL(又はBL)には、上記式で示される電
圧レベルVBITDが現れる。
FIG. 2 (h) shows changes in the voltage level appearing on the bit lines BL and BL when the data "1" is read, and FIG. 2 (i) shows the bit line when the data "0" is read. The changes in the voltage levels appearing at BL and BL are shown. This read operation is performed in the same manner as the nonvolatile storage device previously proposed by the applicant of the present application. Therefore, in the case of reading data "1" to the bit line BL (or bar BL) from which the polarization charge from the memory cell 3 is read,
The voltage level V BIT1 shown by the above formula appears, and the data “
In the case of reading "0", the voltage level V BIT0 expressed by the above expression appears. On the other hand, the bit line BL (or BL) from which the polarization charges from the dummy cells 17c and 17d (or 17a and 17b) are read out, The voltage level V BITD shown by the equation appears.

【0059】この結果、本発明不揮発性記憶装置によれ
ば、データ”1”の読み出しの場合には、ビット線B
L、バーBL間に上記式で示される電位差△V1が現
れる。すなわち、該電位差△V1がセンス増幅器30の
入力信号となる。センス増幅器30はこの入力信号を図
2(g)に示すタイミング、すなわち”H”レベル(=
CCレベル)のΦs信号が入力された時点で増幅動作を
開始する。また、同様にデータ”0”の読み出しの場合
には、上記式で示される電位差△V0がセンス増幅器
30の入力信号となる。
As a result, according to the nonvolatile memory device of the present invention, the bit line B is read when the data "1" is read.
A potential difference ΔV 1 represented by the above expression appears between L and bar BL. That is, the potential difference ΔV 1 becomes the input signal of the sense amplifier 30. The sense amplifier 30 sends this input signal to the timing shown in FIG. 2 (g), that is, the "H" level (=
The amplification operation is started at the time point when the Φ s signal of V CC level) is input. Similarly, in the case of reading the data “0”, the potential difference ΔV 0 represented by the above equation becomes the input signal of the sense amplifier 30.

【0060】従って、本発明不揮発性記憶装置において
も、データ”1”、”0”を読み出す場合は、ビット線
BL、バーBL間に絶対値が同一であって極性が逆の微
小な電位差が現れるので、センス増幅器30によりこの
電位差を所定レベルまで増幅すれば、データ”1”、”
0”の識別が行える。即ち、本発明不揮発性記憶装置に
よれば、不揮発性に保持された2値情報を確実に読み出
すことができる。
Therefore, also in the nonvolatile memory device of the present invention, when reading data "1" and "0", a minute potential difference having the same absolute value but opposite polarity is generated between the bit lines BL and BL. Since it appears, if the potential difference is amplified to a predetermined level by the sense amplifier 30, the data "1", "
It is possible to discriminate "0". That is, according to the nonvolatile memory device of the present invention, it is possible to reliably read the binary information held in the nonvolatile state.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上の本発明不揮発性記憶装置によれ
ば、不揮発性に保持された2値情報を確実に読み出すこ
とができること、および上記従来の不揮発性記憶装置に
比べてチップ面積を大幅に低減できることはもちろんの
こと、本願出願人が先に提案した不揮発性記憶装置に比
べてダミーセル内におけるMOSトランジスタの個数を
1個減ずることができる。従って、チップ面積の低減化
を図る上で更に一層好ましいものになり、回路基板に対
する高実装化に大いに寄与できる。
According to the above nonvolatile memory device of the present invention, it is possible to reliably read out the binary information held in the nonvolatile state, and to significantly increase the chip area as compared with the conventional nonvolatile memory device. The number of MOS transistors in the dummy cell can be reduced by one as compared with the nonvolatile memory device previously proposed by the applicant of the present application. Therefore, it is even more preferable for reducing the chip area, and can greatly contribute to the high mounting on the circuit board.

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

【図1】本発明不揮発性記憶装置の一部を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing a part of a nonvolatile memory device of the present invention.

【図2】本発明不揮発性記憶装置における読み出し動作
を示すタイミングチャート。
FIG. 2 is a timing chart showing a read operation in the nonvolatile memory device of the present invention.

【図3】不揮発性記憶装置の従来例を示す図面。FIG. 3 is a diagram showing a conventional example of a nonvolatile memory device.

【図4】データ”1”書き込み時における従来のメモリ
セルの動作を説明するための図面。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of a conventional memory cell at the time of writing data “1”.

【図5】データ”1”書き込み時における従来のメモリ
セルの蓄積電荷の変化を示す図面。
FIG. 5 is a diagram showing a change in accumulated charge of a conventional memory cell when writing data “1”.

【図6】データ”1”読み出し時における従来のメモリ
セルの動作を説明するための図面。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of a conventional memory cell when reading data “1”.

【図7】データ”1”読み出し時における従来のメモリ
セルの蓄積電荷の変化を示す図面。
FIG. 7 is a diagram showing changes in accumulated charges of a conventional memory cell when reading data “1”.

【図8】本願出願人が先に提案した不揮発性記憶装置の
一部を示す回路図。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a part of a nonvolatile memory device previously proposed by the applicant of the present application.

【図9】データ”1”書き込み時における図8に示され
る不揮発性記憶装置のメモリセルの動作を説明するため
の図面。
9 is a drawing for explaining the operation of the memory cell of the nonvolatile memory device shown in FIG. 8 when writing data “1”. FIG.

【図10】データ”1”書き込み時における図8に示さ
れる不揮発性記憶装置のコンデンサの蓄積電荷の変化を
示す図面。
10 is a drawing showing changes in the accumulated charge of the capacitor of the nonvolatile memory device shown in FIG. 8 when writing data “1”. FIG.

【図11】データ”1”読み出し時における図8に示さ
れる不揮発性記憶装置のメモリセルの動作を説明するた
めの図面。
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the memory cell of the nonvolatile memory device shown in FIG. 8 at the time of reading data “1”.

【図12】データ”1”読み出し時における図8に示さ
れる不揮発性記憶装置のコンデンサの蓄積電荷の変化を
示す図面。
FIG. 12 is a drawing showing changes in the accumulated charge of the capacitor of the nonvolatile memory device shown in FIG. 8 when reading data “1”.

【図13】データ”0”書き込み時における図8に示さ
れる不揮発性記憶装置のメモリセルの動作を説明するた
めの図面。
FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the memory cell of the nonvolatile memory device shown in FIG. 8 when writing data “0”.

【図14】データ”0”書き込み時における図8に示さ
れる不揮発性記憶装置のコンデンサの蓄積電荷の変化を
示す図面。
FIG. 14 is a drawing showing changes in the accumulated charge of the capacitor of the nonvolatile memory device shown in FIG. 8 when writing data “0”.

【図15】データ”0”読み出し時における図8に示さ
れる不揮発性記憶装置のメモリセルの動作を説明するた
めの図面。
FIG. 15 is a view for explaining the operation of the memory cell of the nonvolatile memory device shown in FIG. 8 when reading data “0”.

【図16】データ”0”読み出し時における図8に示さ
れる不揮発性記憶装置のメモリセルの動作を説明するた
めの図面。
16 is a drawing for explaining the operation of the memory cell of the nonvolatile memory device shown in FIG. 8 when reading data “0”. FIG.

【図17】図8に示される不揮発性記憶装置における読
み出し動作を示すタイミングチャート。
FIG. 17 is a timing chart showing a read operation in the nonvolatile memory device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 メモリセルのコンデンサ 2 メモリセルのMOSトランジスタ 3 メモリセル 13 ビット線イコライズ回路 17a、17b、17c、17d ダミーセル 170 ダミーセルのダミーコンデンサ 171 ダミーセルのMOSトランジスタ 30 センス増幅器 BL、バーBL ビット線 Xi、Yi(i=0〜n) ワード線 DXi、DYi(i=0、1) ダミーセルワード線 Φs 増幅開始を指令する信号1 Memory Cell Capacitor 2 Memory Cell MOS Transistor 3 Memory Cell 13 Bit Line Equalizer 17a, 17b, 17c, 17d Dummy Cell 170 Dummy Cell Dummy Capacitor 171 Dummy Cell MOS Transistor 30 Sense Amplifier BL, Bar BL Bit Line Xi, Yi ( i = 0 to n) Word line DXi, DYi (i = 0, 1) Dummy cell Word line Φ s Signal for instructing amplification start

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/115 29/788 29/792 8225−4M H01L 29/78 371 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical indication location H01L 27/115 29/788 29/792 8225-4M H01L 29/78 371

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】強誘電体膜を用いたコンデンサ1個とMO
Sトランジスタ1個とで構成されるメモリセルが複数接
続されたビット線と、該ビット線2本と接続されるセン
ス増幅器とを半導体基板上に複数配列し、該コンデンサ
の強誘電体膜の分極方向を2値情報に対応させて記憶す
る不揮発性記憶装置であって、 強誘電体膜を用い、該メモリセルのコンデンサの1/2
の大きさの容量を有するダミーコンデンサ1個とアクセ
ス用のMOSトランジスタ1個とで構成されるダミーセ
ルを該2本のビット線それぞれに2個接続し、該メモリ
セルの該コンデンサから該ビット線への分極電荷を読み
出す前に、該アクセス用のMOSトランジスタを介して
該ビット線から該ビット線に接続された2個のダミーセ
ルの内の一方のダミーセルに書き込みを行って該一方の
ダミーセル内の該ダミーコンデンサの強誘電体膜を分極
し、続いて、該ビット線の電位を反転して該アクセス用
のMOSトランジスタを介して該ビット線から該ビット
線に接続された他方の該ダミーセルに書き込みを行って
該他方のダミーセル内の該ダミーコンデンサの強誘電体
膜を一方のダミーコンデンサの分極方向と逆方向に分極
し、その後、該センス増幅器に接続された一方の該ビッ
ト線に該メモリセルからの分極電荷を読み出すと同時
に、該センス増幅器に接続された他方のビット線に2個
の該ダミーセルからの分極電荷を読み出し、両ビット線
間に現れた電位差を該センス増幅器で増幅してデータの
読み出しを行うようにした不揮発性記憶装置。
1. A capacitor and a MO using a ferroelectric film.
A plurality of bit lines connected to a plurality of memory cells each including one S transistor and a plurality of sense amplifiers connected to the two bit lines are arranged on a semiconductor substrate to polarize the ferroelectric film of the capacitor. A non-volatile memory device that stores a direction in correspondence with binary information, wherein a ferroelectric film is used, and a half of a capacitor of the memory cell is used.
Two dummy cells each consisting of a dummy capacitor having a capacitance of 1 and a MOS transistor for access are connected to each of the two bit lines, and the capacitor of the memory cell is connected to the bit line. Before reading the polarization charge of the dummy cell, one of the two dummy cells connected to the bit line is written via the access MOS transistor to write the data in the dummy cell of the one dummy cell. The ferroelectric film of the dummy capacitor is polarized, and then the potential of the bit line is inverted to write data from the bit line to the other dummy cell connected to the bit line via the access MOS transistor. Then, the ferroelectric film of the dummy capacitor in the other dummy cell is polarized in the direction opposite to the polarization direction of the one dummy capacitor, and then the The polarization charge from the memory cell is read to one of the bit lines connected to the amplifier, and at the same time, the polarization charge from the two dummy cells is read to the other bit line connected to the sense amplifier. A non-volatile memory device in which a potential difference appearing between lines is amplified by the sense amplifier to read data.
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