JPH0612881A - Driving method for semiconductor storage device - Google Patents

Driving method for semiconductor storage device

Info

Publication number
JPH0612881A
JPH0612881A JP4170923A JP17092392A JPH0612881A JP H0612881 A JPH0612881 A JP H0612881A JP 4170923 A JP4170923 A JP 4170923A JP 17092392 A JP17092392 A JP 17092392A JP H0612881 A JPH0612881 A JP H0612881A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
memory cell
bit line
electrode
field effect
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP4170923A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoru Nishikawa
哲 西川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP4170923A priority Critical patent/JPH0612881A/en
Publication of JPH0612881A publication Critical patent/JPH0612881A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To provide a electrode common to respective memory cells and to attain high integration of the device by driving the device while always setting the voltage of the electrode of the ferroelectric capacitor placed on the opposite side of an FET of the respective memory cells to be Vp. CONSTITUTION:The electrode of a ferroelectric capacitor Cf of each memory cell placed opposite to an electrode connected to an FET 11 is connected to a common plate electrode 21 and the voltage of the electrode 21 is always set to be Vp. Writing of information on a memory cell is performed by setting the voltage of a word line 13 of the FET 11 of the relevant memory cell to be Vcc so that the FET 11 is turned on and changing the voltage of a bit line 15 to a prescribed voltage in this ON state. Reading of information is performed after changing the voltage of the bit line 15 of the relevant memory cell to a prescribed voltage for a fixed time, by floating the voltage and turning on the FET. Consequently, the electrodes of the respective memory cells are made to be a common electrode and the high integration is attained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、各メモリセルが強誘
電体薄膜から成るキャパシタを有している構成の半導体
記憶装置の駆動方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for driving a semiconductor memory device in which each memory cell has a capacitor made of a ferroelectric thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】多数のメモリセルを具え各メモリセルは
強誘電体キャパシタを具える構成とされている半導体記
憶装置の一例が、例えば文献(マテリアル リサーチ
ソサエティ シンポジウム プロシーディング(Mat.Re
s.Soc.Symp.Proc.)Vol.200 (1990) pp.303-312)に開
示されている。図4は、この半導体記憶装置の1つのメ
モリセル部分の回路構成図である。
2. Description of the Related Art An example of a semiconductor memory device having a large number of memory cells and each memory cell having a ferroelectric capacitor is disclosed in, for example, the literature (Material Research).
Society Symposium Proceedings (Mat.Re
s.Soc.Symp.Proc.) Vol.200 (1990) pp.303-312). FIG. 4 is a circuit configuration diagram of one memory cell portion of this semiconductor memory device.

【0003】この半導体記憶装置では、各メモリセル
が、強誘電体薄膜を電極で挟んだ構造のキャパシタCf
と、該キャパシタCf の一方の電極にソース及びドレイ
ンの一方が接続されているMOS型電界効果トランジス
タ11とで構成されている。そして、各メモリセルの電
界効果トランジスタのゲート電極にワード線13が接続
され、前記ソース及びドレインのうちの他方にビット線
15が接続され、さらに、キャパシタCf の、電界効果
トランジスタ11と接続された側と反対側の電極(他方
の電極)に、ドライブライン17が接続された構成とな
っている。なお、図4においてCB はビット線の浮遊容
量を示す。この半導体記憶装置では、強誘電体キャパシ
タCf を分極させその符号により「1」または「0」の
記憶状態が得られる。
In this semiconductor memory device, each memory cell has a capacitor C f having a structure in which a ferroelectric thin film is sandwiched by electrodes.
And a MOS field effect transistor 11 in which one of the source and the drain is connected to one electrode of the capacitor C f . The word line 13 is connected to the gate electrode of the field effect transistor of each memory cell, the bit line 15 is connected to the other of the source and the drain, and further connected to the field effect transistor 11 of the capacitor C f. The drive line 17 is connected to the electrode (the other electrode) on the opposite side to the open side. In FIG. 4, C B represents the stray capacitance of the bit line. In this semiconductor memory device, the ferroelectric capacitor C f is polarized to obtain a memory state of “1” or “0” depending on its sign.

【0004】このような記憶状態の形成及びその読み出
しのために、この半導体記憶装置は、以下に説明するよ
うに駆動されていた。図5、図6及び図7はその説明に
供する図である。ここで、図5(A)はメモリセルに
「1」を書き込む場合、図5(B)はメモリセルに
「0」を書き込む場合それぞれでの、図4の回路の各部
に供給される信号のタイミング及び大きさを示したもの
である。また、図6(A)及び(B)はメモリセルに記
憶されている情報(「1」や「0」)を外部に読み出す
場合の、図4の回路の各部に供給される或いは生じる信
号のタイミング及び大きさを示したものである。また、
図7は、強誘電体キャパシタCf での、これに印加され
る電圧とこれにより生じる分極との関係を示した図(ヒ
ステリシスカーブ)である。
In order to form such a storage state and read out the storage state, this semiconductor storage device has been driven as described below. 5, 6 and 7 are diagrams provided for the description. Here, FIG. 5A shows a case where “1” is written in the memory cell and FIG. 5B shows a case where a signal supplied to each part of the circuit in FIG. 4 is written “0”. It shows the timing and size. In addition, FIGS. 6A and 6B show signals supplied to or generated in each portion of the circuit in FIG. 4 when the information (“1” or “0”) stored in the memory cell is read to the outside. It shows the timing and size. Also,
FIG. 7 is a diagram (hysteresis curve) showing the relationship between the voltage applied to the ferroelectric capacitor C f and the resulting polarization.

【0005】先ず、メモリセルに「1」を書き込む場合
は、図5(A)に示したように、ワード線13に電圧V
W を印加して電界効果トランジスタ11を導通状態と
し、かつ、ドライブライン17に0Vを印加した状態
で、ビット線15に正のパルスVb を印加する。この正
のパルスVb に応じ、Cf の分極は図6に示したヒステ
リシスカーブに沿って変化しVb =0となった時点でヒ
ステリシス中の(2) の点にきて−PR の値になる。ま
た、メモリセルに「0」を書き込む場合は、図5(B)
に示したように、ワード線13に電圧VW を印加して電
界効果トランジスタ15を導通状態とし、かつ、ビット
線15にOVを印加した状態で、ドライブライン17に
正のパルスVd を印加する。このパルスVd に応じキャ
パシタCf の分極は図7のヒステリシスカーブに沿って
変化しヒステリシス中の(1) の点にきてPR の値にな
る。このようにキャパシタCf に形成された分極状態
は、このメモリセルへ再度書き込みを行なうかまたは、
このメモリセルの情報を読み出さない限り、長時間にわ
たって保持される。
First, when writing "1" to the memory cell, the voltage V is applied to the word line 13 as shown in FIG.
A positive pulse V b is applied to the bit line 15 while W is applied to make the field effect transistor 11 conductive and 0 V is applied to the drive line 17. In response to this positive pulse V b , the polarization of C f changes along the hysteresis curve shown in FIG. 6, and when V b = 0, it comes to the point (2) in the hysteresis and −P R of It becomes a value. In addition, when writing “0” to the memory cell, FIG.
As shown in FIG. 5, a positive pulse V d is applied to the drive line 17 with the voltage V W applied to the word line 13 to make the field effect transistor 15 conductive and OV applied to the bit line 15. To do. The polarization of the capacitor C f changes according to the pulse V d along the hysteresis curve of FIG. 7 and reaches the value of P R at the point (1) in the hysteresis. The polarization state thus formed in the capacitor C f causes rewriting to this memory cell, or
Unless the information in this memory cell is read out, it is held for a long time.

【0006】一方、メモリセルから情報を読み出す場合
は、図6(A)又は(B)に示したように、ワード線1
3に電圧VW を印加して電界効果トランジスタ11を導
通状態とした状態でドライブライン17に電圧Vd を印
加する。このとき、キャパシタCf の分極が上記の
「1」が書き込まれた状態に対応するものである場合
は、分極は図7のヒステリシスカーブに沿って(2) →
(3) →(1) と変化するので、図4のビット線の浮遊容量
b には2Pr の電荷が充電される。また、キャパシタ
f の分極が上記の「0」が書き込まれた状態に対応す
るものである場合は、分極は図7のヒステリシスカーブ
に沿って(1) →(3) →(1) と変化するので、図4のビッ
ト線の浮遊容量Cb には0の電荷が充電される。浮遊容
量Cb に2Pr の電荷が充電された場合、0の電荷が充
電された場合それぞれでビット線の電圧は異なる値にな
るので、これによって、メモリセルの記憶状態が「1」
なのか「0」なのかを読み出すことができた。
On the other hand, when reading information from the memory cell, as shown in FIG. 6A or 6B, the word line 1
The voltage V d is applied to the drive line 17 in a state where the voltage V W is applied to the field effect transistor 11 to make the field effect transistor 11 conductive. At this time, when the polarization of the capacitor C f corresponds to the state in which the above “1” is written, the polarization is (2) →
Since (3) → (1), the stray capacitance C b of the bit line in FIG. 4 is charged with 2P r . Further, when the polarization of the capacitor C f corresponds to the state in which the above “0” is written, the polarization changes along the hysteresis curve of FIG. 7 as (1) → (3) → (1). Therefore, the stray capacitance C b of the bit line in FIG. 4 is charged with 0 charges. When the stray capacitance C b is charged with 2P r and the charge of 0 is charged, the voltage of the bit line becomes different, so that the storage state of the memory cell is “1”.
I was able to read out whether it was "0".

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体記憶装置の駆動方法では、書き込み・読み出しの
際に各メモリセルのドライブライン17にそれらのタイ
ミングに合わせてパルスを印加しなければならない。こ
のため、書き込み、読み出しは1本のドライブラインに
接続されている全てのメモリセルについて同時に行う必
要があるので、個々のメモリセルを独立にアクセスする
いわゆるランダムアクセス動作ができないという問題点
があった。
However, in the conventional method of driving a semiconductor memory device, it is necessary to apply a pulse to the drive line 17 of each memory cell at the timing thereof during writing / reading. Therefore, since writing and reading must be performed simultaneously for all memory cells connected to one drive line, there is a problem that a so-called random access operation for individually accessing each memory cell cannot be performed. .

【0008】また、ドライブラインを少なくともワード
線の本数と同じ本数設ける必要があるので通常のDRA
Mに比べ1メモリセル当たりの必要面積が増加するとい
う問題点もあった。
Further, since it is necessary to provide at least the same number of drive lines as the number of word lines, the normal DRA
There is also a problem that the required area per memory cell is increased as compared with M.

【0009】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり従ってこの発明の目的は、強誘電体薄膜を用い
たキャパシタを有した半導体記憶装置をランダムアクセ
スすることができかつ必要ドライブライン数を従来より
低減できる駆動方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances. Therefore, an object of the present invention is to enable random access to a semiconductor memory device having a capacitor using a ferroelectric thin film and the required number of drive lines. It is an object of the present invention to provide a driving method capable of reducing the above-mentioned problem.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明によれば、強誘電体薄膜を電極で挟んだ構
造のキャパシタと、該キャパシタの一方の電極にソース
及びドレインの一方が接続されている電界効果トランジ
スタとで構成されたメモリセルを多数具え、かつ、各メ
モリセルの電界効果トランジスタのゲート電極にワード
線が接続され、前述のソース及びドレインのうちの他方
にビット線が接続されている半導体記憶装置を駆動する
に当たり、各メモリセルのキャパシタの他方の電極の電
圧をある値Vp とし、ビット線の電圧も通常は前述の電
圧Vp とし、メモリセルへの情報書き込みは、該当する
メモリセルの電界効果トランジスタをオンさせこのオン
状態においてビット線の電圧をVp からV1 再びVp
変化させるか又はVp からV2 再びVp に変化させるこ
とにより行ない、メモリセルからの情報読み出しは、該
当するメモリセルのビット線の電圧をVp からV3 に一
定時間変化させ、その後、該ビット線をフローティング
としかつ該メモリセルの電界効果トランジスタをオンさ
せることにより行なうことを特徴とする。ただし、V1
>Vp >V2 であり、また、用いる強誘電体の抗電圧を
C としたとき、V3 はVp >V3 かつVp −VC >V
3 を満足する電圧である。
To achieve this object, according to the present invention, a capacitor having a structure in which a ferroelectric thin film is sandwiched between electrodes, and one of the source and the drain is provided on one electrode of the capacitor. A plurality of memory cells each including a field effect transistor connected to each other are provided, and a word line is connected to a gate electrode of the field effect transistor of each memory cell, and a bit line is connected to the other of the source and the drain. When driving the connected semiconductor memory device, the voltage of the other electrode of the capacitor of each memory cell is set to a certain value V p, and the voltage of the bit line is usually set to the above-mentioned voltage V p to write information to the memory cell. is either V 1 is again changed to V p the voltage of the bit line from V p in the on state to turn on the field effect transistor of the relevant memory cell or V p Performed by varying Luo V 2 again V p, information read from the memory cell, the voltage of the bit line of the corresponding memory cell by a predetermined time change from V p to V 3, then the bit line is floating Further, the field effect transistor of the memory cell is turned on. However, V 1
> V p > V 2 , and when the coercive voltage of the ferroelectric material used is V C , V 3 is V p > V 3 and V p −V C > V
It is a voltage that satisfies 3 .

【0011】ここで、ある電圧Vp は、例えばVCC/2
とできる。ただし、VCCはこの半導体記憶装置への供給
電圧である。また、一定時間変化させの一定時間とは、
ビット線に蓄積されている電荷を放電し得るに必要な時
間を意味する。
Here, a certain voltage V p is, for example, V CC / 2
Can be However, V CC is the supply voltage to this semiconductor memory device. Also, the fixed time of changing for a fixed time is
It means the time required to discharge the electric charge accumulated in the bit line.

【0012】[0012]

【作用】この発明の構成によれば、各メモリセルの強誘
電体キャパシタの、電界効果トランジスタに接続されて
いる電極とは反対側の電極(他方の電極)各々の電圧
を、常にVp とする。これは、各メモリセルの他方の電
極同士を接続して共通電極化できることになるから(各
メモリセル毎にドライブラインを用意する必要がなくな
るから)、従来構成に比べ半導体記憶装置の高集積化が
図れる。
According to the structure of the present invention, the voltage of each electrode (the other electrode) on the side opposite to the electrode connected to the field effect transistor of the ferroelectric capacitor of each memory cell is always V p . To do. This is because the other electrodes of each memory cell can be connected to each other to form a common electrode (because it is not necessary to prepare a drive line for each memory cell), so that the semiconductor memory device can be highly integrated as compared with the conventional configuration. Can be achieved.

【0013】また、メモリセルの電界効果トランジスタ
をオンさせこのオン状態においてビット線の電圧をVp
→V1 →Vp (ただし、Vp <V1 )にすると、強誘電
体キャパシタの両電極間には、それの電界効果トランジ
スタ側の電極を正とする極性でかつV1 −Vp の大きさ
の電圧が印加され、また、電界効果トランジスタのオン
状態においてビット線の電圧をVp →V2 →Vp (ただ
し、Vp >V2 )にすると、強誘電体キャパシタの両電
極間には、それの電界効果トランジスタ側の電極を負と
する極性でかつVp −V2 の大きさの電圧が印加され
る。このため、強誘電体キャパシタではこれら極性に対
応する分極が生じるので、これによりこのメモリセルに
「1」状態または「0」状態が形成できる(情報書き込
みが行なえる)。
Further, the field effect transistor of the memory cell is turned on, and the voltage of the bit line is set to V p in this on state.
When → V 1 → V p (where V p <V 1 ) is established, between the electrodes of the ferroelectric capacitor, the polarity of the electrode on the side of the field effect transistor is positive and V 1 -V p When a large voltage is applied and the voltage of the bit line is changed to V p → V 2 → V p (where V p > V 2 ) when the field effect transistor is in the on state, the voltage between both electrodes of the ferroelectric capacitor is increased. , the magnitude voltage polarity is and V p -V 2 to its field effect transistor side of the electrode and the negative is applied. For this reason, polarization corresponding to these polarities occurs in the ferroelectric capacitor, so that the "1" state or the "0" state can be formed in this memory cell (information can be written).

【0014】また、メモリセルからの情報読み出しに当
たり、まず、メモリセルのビット線の電圧をVp から所
定の電圧V3 に一定時間変化させる。これにより、ビッ
ト線の浮遊容量に電荷が蓄積されている場合にこれが放
出される。その後、該ビット線をフローティング(オー
プン状態)としかつ該メモリセルの電界効果トランジス
タをオンさせる。電界効果トランジスタをこのようにオ
ンさせたことにより、強誘電体キャパシタとビット線と
が接続されビット線の浮遊容量に強誘電体キャパシタの
分極に応じた(メモリセルの記憶状態「1」又は「0」
に応じた)電荷が充電されこのビット線には記憶状態
「1」又は「0」に対応する電圧が生じる。この電圧を
測定することで情報が読み出せる。
In reading information from the memory cell, first, the voltage of the bit line of the memory cell is changed from V p to a predetermined voltage V 3 for a certain period of time. As a result, when the charge is accumulated in the floating capacitance of the bit line, it is discharged. Then, the bit line is floated (open state) and the field effect transistor of the memory cell is turned on. By turning on the field effect transistor in this way, the ferroelectric capacitor and the bit line are connected, and the stray capacitance of the bit line responds to the polarization of the ferroelectric capacitor (the storage state "1" or "of the memory cell"). 0 ”
(According to) and a voltage corresponding to the storage state "1" or "0" is generated on this bit line. Information can be read by measuring this voltage.

【0015】また、上述の様な情報書き込み及び情報読
み出しは、ワード線及びビット線にパルスを印加するの
みで行なえるので、この発明ではメモリセルへの情報書
き込み、メモリセルからの情報読み出しをメモリセル単
位で行なえる。
Further, since the information writing and the information reading as described above can be performed only by applying the pulse to the word line and the bit line, in the present invention, the information writing to the memory cell and the information reading from the memory cell are performed. It can be done in cell units.

【0016】[0016]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の半導体記憶
装置の駆動方法の実施例について説明する。しかしなが
ら、説明に用いる各図はこの発明を理解できる程度に概
略的に示してあるにすぎない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for driving a semiconductor memory device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the drawings used for the description are only schematically shown so that the present invention can be understood.

【0017】図1はこの発明の駆動方法により駆動され
る半導体記憶装置の一例をその1メモリセル部分につい
て示した回路図である。この半導体記憶装置の基本的な
構成は、図4を用いて説明したものと同じである。従来
との構造上の相違点は、各メモリセルの強誘電体キャパ
シタCf の、電界効果トランジスタ11に接続された電
極と反対側の電極(これを「他方の電極」という。)
を、共通の電極21(以下、「プレート電極21」とい
う。)に接続してある点である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a semiconductor memory device driven by the driving method of the present invention with respect to one memory cell portion thereof. The basic configuration of this semiconductor memory device is the same as that described with reference to FIG. The structural difference from the conventional one is the electrode on the side opposite to the electrode connected to the field effect transistor 11 of the ferroelectric capacitor C f of each memory cell (this is referred to as “the other electrode”).
Is connected to a common electrode 21 (hereinafter referred to as "plate electrode 21").

【0018】この発明の駆動方法では、プレート電極2
1の電圧を常にVp (この実施例ではVp =VCC
2。)とする。このため、図4〜図6を用いて説明した
従来の駆動方法では各メモリセルのキャパシタCf の他
方の電極にそれぞれ独立に電圧パルスを印加する必要が
あったが、この発明ではその必要がなくなる。つまり、
この半導体記憶装置は、各メモリセルのセルキャパシタ
が強誘電体薄膜を用いたものであること以外は、通常の
DRAMと同じ構成になる。
In the driving method of the present invention, the plate electrode 2
The voltage of 1 is always V p (V p = V CC / in this embodiment)
2. ). Therefore, in the conventional driving method described with reference to FIGS. 4 to 6, it is necessary to apply the voltage pulse independently to the other electrode of the capacitor C f of each memory cell, but this is necessary in the present invention. Disappear. That is,
This semiconductor memory device has the same configuration as a normal DRAM except that the cell capacitor of each memory cell uses a ferroelectric thin film.

【0019】この半導体記憶装置でも、記憶状態「1」
及び「0」は、図4を用いて説明した従来の装置同様
に、強誘電体キャパシタCf の分極を利用して、形成す
る。ただし、これらの記憶状態を形成すること及びこれ
らの記憶状態の外部への読み出しのために、この発明で
は、図1に示した半導体記憶装置を次のように駆動す
る。図2(A)〜(D)及び図3はその説明に供する図
である。ここで、図2(A)はメモリセルに「1」を書
き込む場合、図2(B)はメモリセルに「0」を書き込
む場合それぞれでの、図1の回路の各部に供給される信
号のタイミング及び大きさを示したものである。また、
図2(C)及び(D)はメモリセルに記憶されている情
報(「1」や「0」)を外部に読み出す場合の、図1の
回路の各部に供給される或いは生じる信号のタイミング
及び大きさを示したものである。また、図3は、強誘電
体キャパシタCf での、これに印加される電圧とこれに
より生じる分極との関係を示した図(ヒステリシスカー
ブ)である。
Also in this semiconductor memory device, the memory state is "1".
And “0” are formed by utilizing the polarization of the ferroelectric capacitor C f , as in the conventional device described with reference to FIG. However, in order to form these memory states and to read these memory states to the outside, in the present invention, the semiconductor memory device shown in FIG. 1 is driven as follows. 2 (A) to (D) and FIG. 3 are diagrams provided for the description. Here, FIG. 2A shows a case where “1” is written in the memory cell and FIG. 2B shows a case where “0” is written in the memory cell. It shows the timing and size. Also,
2C and 2D show timings of signals supplied to or generated in each portion of the circuit in FIG. 1 when information (“1” or “0”) stored in a memory cell is read to the outside. It shows the size. FIG. 3 is a diagram (hysteresis curve) showing the relationship between the voltage applied to the ferroelectric capacitor C f and the polarization generated thereby, in the ferroelectric capacitor C f .

【0020】この発明の駆動方法では、メモリセルに
「1」を書き込む場合、図2(A)に示したように、該
当するメモリセルの電界効果トランジスタのワード線の
電圧VW をVCCにしてこのトランジスタをオンさせ、こ
のオン状態においてビット線15にその電圧がVp から
1 (この場合V1 =VCCとしている。)再びVp に変
化するようなパルスVb を加える。したがって、このパ
ルスVb に応じキャパシタCf の両端の電圧は0→−V
CC/2→0と変化する(Vp とVb の差がキャパシタC
f にかかるからである。)ので、このキャパシタCf
分極は図3に示したヒステリシスカーブに沿って変化し
て最終的に−Pr に落ち着く。また、メモリセルに
「0」を書き込む場合は、図2(B)に示したように、
該当するメモリセルの電界効果トランジスタのワード線
の電圧VW をVCCにしてこのトランジスタをオンさせ、
このオン状態においてビット線15にその電圧がVp
らV2 (この場合V2 =0としている。)再びVp に変
化するようなパルスVb を加える。したがって、このパ
ルスVb に応じキャパシタCf の両端の電圧は0→VCC
/2→0と変化するので、このキャパシタCf の分極は
図3に示したヒステリシスカーブに沿って変化して最終
的にPr に落ち着く。
According to the driving method of the present invention, when writing "1" to a memory cell, as shown in FIG. 2A, the voltage V W of the word line of the field effect transistor of the corresponding memory cell is set to V CC . Te this transistor is turned on, pulsing V b that varies the bit line 15 in the on state from the voltage V p V 1 (which is in this case V 1 = V CC.) again V p. Therefore, the voltage across the capacitor C f is 0 → −V in response to the pulse V b.
CC / 2 → 0 changes (the difference between V p and V b is the capacitor C
This is because it depends on f . ), The polarization of the capacitor C f changes along the hysteresis curve shown in FIG. 3 and finally settles at −P r . In addition, when writing “0” to the memory cell, as shown in FIG.
The word line voltage V W of the field effect transistor of the corresponding memory cell is set to V CC to turn on this transistor,
This and the voltage on the bit line 15 in the ON state (has this case V 2 = 0.) V 2 from V p pulsing V b that varies again V p. Therefore, the voltage across the capacitor C f is 0 → V CC in accordance with the pulse V b.
Since it changes from / 2 to 0, the polarization of the capacitor C f changes along the hysteresis curve shown in FIG. 3 and finally settles at P r .

【0021】一方、メモリセルの情報を外部に読み出す
場合は、図2(C)又は(D)に示したように、該当す
るメモリセルのビット線15の電圧をVp からV3 (こ
の実施例ではV3 =0としている。)に一定時間Tだけ
変化させ、その後、ビット線15をフローティング(オ
ープン状態)としかつ該メモリセルのワード線の電圧V
W をVCCにして電界効果トランジスタをオンさせる。電
界効果トランジスタがオンしたことにより、強誘電体キ
ャパシタCf とビット線15とが接続されるので、ビッ
ト線15の浮遊容量CB にキャパシタCf の分極に応じ
た電荷すなわち上記の「1」または「0」が書き込まれ
た状態に対応する電荷が充電される。この結果、ビット
線の電圧は記憶状態「1」または「0」に対応する電圧
になる。この電圧を測定することによりメモリセルの情
報を読み出すことができる。
On the other hand, when the information in the memory cell is read to the outside, as shown in FIG. 2C or 2D, the voltage of the bit line 15 of the corresponding memory cell is changed from V p to V 3 (this implementation). In the example, V 3 = 0) is changed for a certain time T, and then the bit line 15 is set to a floating (open state) and the voltage V of the word line of the memory cell is changed.
W is set to V CC to turn on the field effect transistor. Since the field effect transistor is turned on, the ferroelectric capacitor C f and the bit line 15 are connected to each other, so that the stray capacitance C B of the bit line 15 is charged according to the polarization of the capacitor C f , that is, the above-mentioned “1”. Alternatively, the electric charge corresponding to the state in which "0" is written is charged. As a result, the voltage of the bit line becomes the voltage corresponding to the storage state "1" or "0". The information in the memory cell can be read by measuring this voltage.

【0022】このビット線の電圧は次のように見積もら
れる。図3の(1) の状態でのキャパシタCf の容量をC
1 とし、図3の(2) の状態でのキャパシタCf の容量を
2とした場合これらは、C1 =2(Psat −Pr )/
CCまたはC1 ≒2(Psat−Pr )/VCCと、C2
2(Psat +Pr )/VCCまたはC1 ≒2(Psat +P
r )/VCCとそれぞれ見積もることができる。したがっ
て、キャパシタCf の記憶状態が「0」の場合にビット
線15を介し読み出される電圧は、2C1 /(C1 +C
B )・VCCになり、キャパシタCf の記憶状態が「1」
の場合にビット線15を介し読み出される電圧は、2C
2 /(C2 +CB )・VCCになる。キャパシタCf を構
成する強誘電体の材料を選択することにより、C1 <<
B <<C2 となるようにすることが可能であるので、
このようにすると、記憶状態「0」でのビット線15の
電圧は〜0Vとなり、記憶状態「1」でのビット線15
の電圧は〜VCC/2とすることもできる。
The voltage of this bit line is estimated as follows. The capacitance of the capacitor C f in the state (1) of FIG.
1 and the capacitance of the capacitor C f in the state (2) of FIG. 3 is C 2 , these are C 1 = 2 (P sat −P r ) /
V CC or C 1 ≈2 (P sat −P r ) / V CC , and C 2 =
2 (P sat + P r ) / V CC or C 1 ≈2 (P sat + P
r ) / V CC respectively. Therefore, the voltage read through the bit line 15 when the storage state of the capacitor C f is “0” is 2C 1 / (C 1 + C
B ) · V CC , and the storage state of the capacitor C f is “1”
In this case, the voltage read via the bit line 15 is 2C.
2 / (C 2 + C B ) · V CC . By selecting the ferroelectric material forming the capacitor C f , C 1 <<
Since it is possible to make C B << C 2 ,
By doing so, the voltage of the bit line 15 in the memory state “0” becomes ˜0 V, and the bit line 15 in the memory state “1” becomes.
The voltage can also be a ~V CC / 2.

【0023】また、このように情報読み出しを終えた
後、この半導体記憶装置に、図2(A)又は(B)を用
いて説明した情報書き込みパルスを与えれば、再度の情
報書き込みを行なうことができる。
After the information is read in this way, if the information write pulse described with reference to FIG. 2A or 2B is applied to this semiconductor memory device, the information can be written again. it can.

【0024】なお、上述の実施例では、Vp =VCC
2、V1 =VCC、V2 =V3 =0、電界効果トランジス
タをオンさせる電圧をVCCとしていたが、これら値は他
の好適な値にそれぞれ変更できる。
In the above embodiment, V p = V CC /
2, V 1 = V CC , V 2 = V 3 = 0, and the voltage for turning on the field effect transistor was V CC , but these values can be changed to other suitable values.

【0025】[0025]

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明によれば、各メモリセルの強誘電体キャパシタ
の、電界効果トランジスタに接続されている電極とは反
対側の電極(他方の電極)各々の電圧を、常にVp とし
て、半導体記憶装置を駆動するので、各メモリセルの他
方の電極同士を接続して共通電極化できることになるか
ら、各メモリセル毎にドライブラインを用意していた従
来構成に比べ、半導体記憶装置の高集積化が図れる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the electrode of the ferroelectric capacitor of each memory cell on the side opposite to the electrode connected to the field effect transistor (the other electrode) ) Since the semiconductor memory device is driven with each voltage always set to V p , the other electrodes of each memory cell can be connected to form a common electrode. Therefore, a drive line is prepared for each memory cell. The semiconductor memory device can be highly integrated as compared with the conventional configuration.

【0026】また、ビット線及びワード線へパルス信号
を印加するのみでメモリセルへの情報書き込み、メモリ
セルからの情報読み出しを行なえるので、強誘電体キャ
パシタを用いている半導体記憶装置をメモリセル毎にラ
ンダムアクセスすることができる。
Further, since information can be written in and read from the memory cell only by applying a pulse signal to the bit line and word line, a semiconductor memory device using a ferroelectric capacitor can be used as a memory cell. Each can be randomly accessed.

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

【図1】実施例の駆動方法で駆動される半導体記憶装置
の要部回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a main part of a semiconductor memory device driven by a driving method according to an embodiment.

【図2】(A)〜(D)は実施例の駆動方法の説明に供
する図である。
2A to 2D are diagrams for explaining a driving method according to an embodiment.

【図3】強誘電体キャパシタのヒステリシスカーブを示
した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a hysteresis curve of a ferroelectric capacitor.

【図4】従来技術の説明に供する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional technique.

【図5】(A)及び(B)は、従来の駆動方法での書き
込みモードでの信号波形図である。
5A and 5B are signal waveform diagrams in a write mode in a conventional driving method.

【図6】(A)及び(B)は、従来の駆動方法での読み
出しモードでの信号波形図である。
6A and 6B are signal waveform diagrams in a read mode in a conventional driving method.

【図7】従来技術の説明に供する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

f :強誘電体キャパシタ 11:MOS型電界効果トランジスタ 13:ワード線 15:ビット線 21:プレート電極 CB :ビット線の浮遊容量C f : Ferroelectric capacitor 11: MOS field effect transistor 13: Word line 15: Bit line 21: Plate electrode C B : Bit line stray capacitance

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強誘電体薄膜を電極で挟んだ構造のキャ
パシタと、該キャパシタの一方の電極にソース及びドレ
インの一方が接続されている電界効果トランジスタとで
構成されたメモリセルを多数具え、かつ、各メモリセル
の電界効果トランジスタのゲート電極にワード線が接続
され、前記ソース及びドレインのうちの他方にビット線
が接続されている半導体記憶装置を駆動するに当たり、 各メモリセルのキャパシタの他方の電極の電圧をある値
p とし、 ビット線の電圧も通常は前記Vp とし、 メモリセルへの情報書き込みは、該当するメモリセルの
電界効果トランジスタをオンさせこのオン状態において
ビット線の電圧をVp からV1 再びVp に変化させるか
又はVp からV2 再びVp に変化させることにより行な
い、 メモリセルからの情報読み出しは、該当するメモリセル
のビット線の電圧をVp からV3 に一定時間変化させ、
その後、該ビット線をフローティングとしかつ該メモリ
セルの電界効果トランジスタをオンさせることにより行
なうことを特徴とする半導体記憶装置の駆動方法(ただ
し、V1 >Vp >V2 であり、また、用いる強誘電体の
抗電圧をVC としたとき、V3 はVp >V3 かつVp
C >V3 を満足する電圧である。)。
1. A memory cell comprising a capacitor having a structure in which a ferroelectric thin film is sandwiched between electrodes, and a field effect transistor in which one of a source and a drain is connected to one electrode of the capacitor. In driving the semiconductor memory device in which the word line is connected to the gate electrode of the field effect transistor of each memory cell and the bit line is connected to the other of the source and the drain, the other of the capacitors of each memory cell is driven. The voltage of the electrode of the memory cell is set to a certain value V p, and the voltage of the bit line is normally set to V p as well. To write information in a memory cell, the field effect transistor of the corresponding memory cell is turned on and the voltage of the bit line is the performed by changing from or V p V 1 is again changed to V p from V p V 2 again V p, the information from the memory cell Out is seen, varied predetermined time V 3 the voltage of the bit line of the corresponding memory cell from V p,
After that, the bit line is made floating and the field effect transistor of the memory cell is turned on to perform the driving method of the semiconductor memory device (provided that V 1 > V p > V 2 and used. When the coercive voltage of the ferroelectric substance is V C , V 3 is V p > V 3 and V p
The voltage satisfies V C > V 3 . ).
JP4170923A 1992-06-29 1992-06-29 Driving method for semiconductor storage device Withdrawn JPH0612881A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4170923A JPH0612881A (en) 1992-06-29 1992-06-29 Driving method for semiconductor storage device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4170923A JPH0612881A (en) 1992-06-29 1992-06-29 Driving method for semiconductor storage device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0612881A true JPH0612881A (en) 1994-01-21

Family

ID=15913866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4170923A Withdrawn JPH0612881A (en) 1992-06-29 1992-06-29 Driving method for semiconductor storage device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0612881A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5031144A (en) Ferroelectric memory with non-destructive readout including grid electrode between top and bottom electrodes
US5847989A (en) Ferroelectric memory using non-remnant reference circuit
US5751626A (en) Ferroelectric memory using ferroelectric reference cells
RU2184400C2 (en) Segnetoelectric device for processing data
US5373463A (en) Ferroelectric nonvolatile random access memory having drive line segments
US5414654A (en) Driving circuit of a ferroelectric memory device and a method for driving the same
US5999439A (en) Ferroelectric memory using ferroelectric reference cells
US7154768B2 (en) Non-destructive readout of ferroelectric memories
US20040047174A1 (en) Ferroelectric memory and method of operating same
EP0721189B1 (en) Ferroelectric memory and method for controlling operation of the same
JPH08180673A (en) Ferroelectric memory cell and access device therefor
US20030112651A1 (en) System and method for inhibiting imprinting of capacitor structures of a memory
JP2001338499A (en) Ferroelectric memory device and resting method therefor
US6639823B2 (en) Ferroelectric memory device and method of driving the same
US6038162A (en) Semiconductor memory device
JP3970846B2 (en) Enhancement of read signal in ferroelectric memory
JP3720983B2 (en) Ferroelectric memory
KR100338552B1 (en) A nonvolatile ferroelectric random access memory device and a data reading method thereof
JP3717097B2 (en) Ferroelectric memory
EP1081713A1 (en) Ferroelectric memory device with internally lowered supply voltage
JPH11273362A (en) Non-volatile semiconductor memory device
JPH0612881A (en) Driving method for semiconductor storage device
US6574134B1 (en) Non-volatile ferroelectric capacitor memory circuit having nondestructive read capability
JPH04228191A (en) Semiconductor integrated circuit
JP3441154B2 (en) Semiconductor storage device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990831