JPH07220482A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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Publication number
JPH07220482A
JPH07220482A JP6012483A JP1248394A JPH07220482A JP H07220482 A JPH07220482 A JP H07220482A JP 6012483 A JP6012483 A JP 6012483A JP 1248394 A JP1248394 A JP 1248394A JP H07220482 A JPH07220482 A JP H07220482A
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JP
Japan
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cell plate
line
plate line
transistor
cell
Prior art date
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Pending
Application number
JP6012483A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Moriwaki
信行 森脇
Joji Nakane
譲治 中根
Tetsuji Nakakuma
哲治 中熊
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce a consuming current and drive at high velocity in a semiconductor memory device using a ferroelectric film for a capacitor accumulating electric charges. CONSTITUTION:A group of memory cells connected to one word line WL1 or WL2 is divided optionally. Divided memory cells 51, 53 or 52, 54 share one division cell plate line DCP1 or DCP2. The division cell plate line is connected to a cell plate line CP via a selection transistor T1 or T2, and a gate of the selection transistor T1 or T2 is controlled by the word line WL1 or WL2. Accordingly, since only a necessary cell plate for a read/write operation is selectively driven, a load capacity is reduced, a consuming current is decreased and a high-speed operation is realized.

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、強誘電体膜を有するキ
ャパシタを備えた半導体記憶装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device having a capacitor having a ferroelectric film.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体記憶装置において、内部に
形成されたキャパシタに電荷を蓄積しその電荷の有無に
よりデータを記憶する方式の装置が主に用いられてい
る。このような半導体記憶装置は、一般にダイナミック
方式メモリ(以下DRAM)と呼ばれ、そのキャパシタ
の絶縁膜としてシリコン酸化膜が用いられてきた。近
年、強誘電体からなる強誘電体膜をキャパシタの絶縁膜
として用いることによりデータの記憶を不揮発にしよう
とする半導体記憶装置が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor memory device, a device of a type in which charges are stored in a capacitor formed inside and data is stored depending on the presence or absence of the charges is mainly used. Such a semiconductor memory device is generally called a dynamic type memory (hereinafter referred to as DRAM), and a silicon oxide film has been used as an insulating film of its capacitor. In recent years, a semiconductor memory device has been known in which a ferroelectric film made of a ferroelectric material is used as an insulating film of a capacitor to make data storage non-volatile.

【0003】図8は強誘電体にかかる電圧とこの強誘電
体の自己分極との関係を示しており、図8に示すよう
に、強誘電体の分極状態の遷移はヒステリシス特性を示
し、強誘電体にかかる電圧が零となった際にも強誘電体
には残留分極Prが残る。このような強誘電体からなる
強誘電体膜を半導体記憶装置のキャパシタの絶縁膜とし
て用いると、電源が外された後もキャパシタにデータを
保持することが可能となり、データの記憶の不揮発性を
実現することができる。
FIG. 8 shows the relationship between the voltage applied to the ferroelectric substance and the self-polarization of the ferroelectric substance. As shown in FIG. 8, the transition of the polarization state of the ferroelectric substance shows a hysteresis characteristic, and Even when the voltage applied to the dielectric becomes zero, the residual polarization Pr remains in the ferroelectric. When a ferroelectric film made of such a ferroelectric material is used as an insulating film of a capacitor of a semiconductor memory device, it becomes possible to retain data in the capacitor even after the power is turned off, which makes nonvolatile storage of data possible. Can be realized.

【0004】以下、強誘電体膜を有するキャパシタを備
えた従来の半導体記憶装置について、図面を用いて説明
する。
A conventional semiconductor memory device having a capacitor having a ferroelectric film will be described below with reference to the drawings.

【0005】始めに、上記従来の半導体記憶装置の構成
を説明する。図7は上記従来の半導体記憶装置1を示す
回路図である。図7において、半導体記憶装置1は、1
ビットのデータを記憶するメモリセル2,3と、ダミー
セル4,5と、センスアンプ6と、メモリセル2,3に
データをそれぞれ書き込んだり、メモリセル2,3から
データをそれぞれ読み出すためのビット線BLB1,B
LB2と、メモリセル2,3をそれぞれ選択するための
ワード線WLB1,WLB2と、セルプレート線CPB
と、ダミーワード線DWL1,DWL2とを備えてい
る。メモリセル2,3は強誘電体膜を持つメモリセルキ
ャパシタC1,C2とMOSトランジスタT1,T2と
をそれぞれ有している。同様に、ダミーセル4,5は強
誘電体膜を持つダミーセルキャパシタC3,C4とMO
SトランジスタT3,T4とをそれぞれ有している。メ
モリセルキャパシタC1,C2およびダミーセルキャパ
シタC3,C4のそれぞれの一電極はセルプレート線C
PBと接続されており、MOSトランジスタT1,T2
はメモリセルキャパシタC1,C2とビット線BLB
1,BLB2とを選択時にそれぞれ接続し、MOSトラ
ンジスタT3,T4はダミーセルキャパシタC3,C4
とビット線BLB2,BLB1とを選択時にそれぞれ接
続する。
First, the structure of the conventional semiconductor memory device will be described. FIG. 7 is a circuit diagram showing the conventional semiconductor memory device 1. In FIG. 7, the semiconductor memory device 1 is
Bit lines for writing data to and reading data from the memory cells 2 and 3 for storing bit data, the dummy cells 4 and 5, the sense amplifier 6, and the memory cells 2 and 3, respectively. BLB1, B
LB2, word lines WLB1 and WLB2 for selecting memory cells 2 and 3, and cell plate line CPB
And dummy word lines DWL1 and DWL2. The memory cells 2 and 3 have memory cell capacitors C1 and C2 having ferroelectric films and MOS transistors T1 and T2, respectively. Similarly, the dummy cells 4 and 5 are connected to the dummy cell capacitors C3 and C4 having a ferroelectric film and the MO cells.
It has S transistors T3 and T4, respectively. One electrode of each of the memory cell capacitors C1 and C2 and the dummy cell capacitors C3 and C4 is a cell plate line C.
It is connected to PB and MOS transistors T1 and T2
Is the memory cell capacitors C1 and C2 and the bit line BLB
1 and BLB2 are respectively connected at the time of selection, and the MOS transistors T3 and T4 are dummy cell capacitors C3 and C4.
And the bit lines BLB2 and BLB1 are connected when selected.

【0006】次に、以上のような半導体記憶装置1の書
き込み動作を説明する。たとえば、メモリセル2にデー
タ“1”を書き込む場合には、まず、ビット線BLB1
とワ−ド線、WLVIとに高レベルの電位を印加し、セ
ルプレート線CPBに低レベルの電位を印加することに
より、メモリセルキャパシタC1に正の電圧がかかり、
メモリセルキャパシタC1の分極状態が図8の状態S1
となる。次に、セルプレートCPBに印加される電位が
高レベルに遷移することにより、メモリセルキャパシタ
C1にかかる電圧は零となり、メモリセルキャパシタC
1の分極状態は図8の状態S2に遷移する。次に、セル
プレート線CPB、ワード線WLB1、ビット線BLB
1の順に印加される電位を低レベルに戻しても、メモリ
セルキャパシタC1の分極状態は図8の状態S2に留ま
る。このようにして、メモリセル2にデータ“1”が書
き込まれ、メモリセルキャパシタC1の分極状態は電源
を外しても変化することなく保持される。
Next, the write operation of the semiconductor memory device 1 as described above will be described. For example, when writing data “1” to the memory cell 2, first, the bit line BLB1
By applying a high level potential to the word line and the word line WLVI and a low level potential to the cell plate line CPB, a positive voltage is applied to the memory cell capacitor C1,
The polarization state of the memory cell capacitor C1 is the state S1 in FIG.
Becomes Next, the potential applied to the cell plate CPB transitions to a high level, so that the voltage applied to the memory cell capacitor C1 becomes zero, and the memory cell capacitor C1
The polarization state of 1 transits to the state S2 of FIG. Next, cell plate line CPB, word line WLB1, bit line BLB
Even if the potentials applied in the order of 1 are returned to the low level, the polarization state of the memory cell capacitor C1 remains in the state S2 of FIG. In this way, the data "1" is written in the memory cell 2, and the polarization state of the memory cell capacitor C1 is maintained without change even if the power supply is removed.

【0007】また、メモリセル2にデータ“0”を書き
込む場合には、まず、ビット線BLB1に低レベルの電
位を印加し、ワード線WLB1に高レベルの電位を印加
し、さらにセルプレート線CPBに低レベルの電位を印
加する。次に、セルプレート線CPBに印加される電位
を高レベルに遷移させることにより、メモリセルキャパ
シタC1には負の電圧がかかり、メモリセルキャパシタ
C1の分極状態は図8の状態S3となる。次に、セルプ
レート線CPB、ワード線WLB1の順に印加される電
位が低レベルに戻れば、メモリセルキャパシタC1の分
極状態は図8の状態S4となり、メモリセル2にデータ
“0”が書き込まれる。メモリセルキャパシタC1の分
極状態はデータ“1”が書き込まれた場合と同様に電源
を外しても変化することなく保持される。
When writing data "0" to the memory cell 2, first, a low level potential is applied to the bit line BLB1, a high level potential is applied to the word line WLB1, and further the cell plate line CPB. A low level potential is applied to. Next, by shifting the potential applied to the cell plate line CPB to a high level, a negative voltage is applied to the memory cell capacitor C1, and the polarization state of the memory cell capacitor C1 becomes the state S3 in FIG. Next, when the potential applied to the cell plate line CPB and the word line WLB1 in this order returns to the low level, the polarization state of the memory cell capacitor C1 becomes the state S4 in FIG. 8, and the data “0” is written in the memory cell 2. . The polarization state of the memory cell capacitor C1 remains unchanged even when the power supply is removed, as in the case where the data "1" is written.

【0008】次に、半導体記憶装置1の読み出し動作を
説明する。まず、読み出し動作に先立ってビット線BL
B1,BLB2に低レベルの電位が印加される。そし
て、ワード線WLB1に高レベルの電位が印加されるこ
とにより、MOSトランジスタT51がオン状態とな
り、ビット線BLB1とメモリセルキャパシタC1とが
接続される。このとき、メモリセルキャパシタC1にか
かる電圧は零であり、メモリセルキャパシタC1の分極
状態は、あらかじめ設定された図8の状態S2またはS
4に保持されている。次に、セルプレート線CPBに印
加される電位を高レベルに変化させることにより、メモ
リセルキャパシタC1には負の電圧がかかり、メモリセ
ルキャパシタC1の分極状態は図8の状態S2またはS
4から状態S3に遷移する。このとき、ビット線BLB
1に現れる電位はメモリセル2にあらかじめ書き込まれ
たデータによって異なり、メモリセル2にデータ“1”
が書き込まれていた場合には、メモリセルキャパシタC
1の分極状態は図8の状態S2から状態S3に遷移し、
メモリセルキャパシタC1から放出される電荷量は相対
的に大きく、ビット線BLB1の電位は図9に示すよう
な高い読み出し電位L1となる。一方、メモリセル2に
データ“0”が書き込まれていた場合には、メモリセル
キャパシタC1の分極状態は図8の状態S4から状態S
3に遷移し、メモリセルキャパシタC2から放出される
電荷量はデータ“1”が書き込まれていた場合に比較し
て小さく、ビット線BLB1の電位は図9に示すような
低い読み出し電位L2となる。そして、センスアンプ6
が上記読み出し電位L1またはL2を受け取りデータが
“1”であるか“0”であるかを判定する。
Next, the read operation of the semiconductor memory device 1 will be described. First, prior to the read operation, the bit line BL
A low-level potential is applied to B1 and BLB2. Then, by applying a high-level potential to the word line WLB1, the MOS transistor T51 is turned on, and the bit line BLB1 and the memory cell capacitor C1 are connected. At this time, the voltage applied to the memory cell capacitor C1 is zero, and the polarization state of the memory cell capacitor C1 is the preset state S2 or S in FIG.
It is held at 4. Next, by changing the potential applied to the cell plate line CPB to a high level, a negative voltage is applied to the memory cell capacitor C1, and the polarization state of the memory cell capacitor C1 is the state S2 or S in FIG.
The state changes from 4 to state S3. At this time, the bit line BLB
The potential appearing at 1 depends on the data written in the memory cell 2 in advance, and the data "1" appears at the memory cell 2.
Is written, the memory cell capacitor C
The polarization state of 1 transits from the state S2 of FIG. 8 to the state S3,
The amount of charge discharged from the memory cell capacitor C1 is relatively large, and the potential of the bit line BLB1 becomes a high read potential L1 as shown in FIG. On the other hand, when the data “0” is written in the memory cell 2, the polarization state of the memory cell capacitor C1 changes from the state S4 to the state S in FIG.
3, the amount of charge released from the memory cell capacitor C2 is smaller than that in the case where data "1" is written, and the potential of the bit line BLB1 becomes a low read potential L2 as shown in FIG. . And the sense amplifier 6
Receives the read potential L1 or L2 and determines whether the data is "1" or "0".

【0009】上記の従来例では、1個のトランジスタと
1個の強誘電体キャパシタにより1個のメモリセルを形
成している例を示した(以後1T1C型メモリセルと称
する)。
In the above conventional example, one memory cell is formed by one transistor and one ferroelectric capacitor (hereinafter referred to as 1T1C type memory cell).

【0010】つぎに2個のトランジスタと2個の強誘電
体キャパシタにより1個のメモリセルを形成している例
を図10に示す(アメリカ特許明細書第4,873,66
4号明細書参照)。以後このメモリセルを2T2C型メ
モリセルと称する。図10は、1ビットのデータを記憶
するメモリセル10と、センスアンプ11と、メモリセ
ル10にデータを書き込み、読み出すビット線12,1
3とメモリセル10を選択するためのワード線14と、
セルプレート線15を示している。メモリセル10は強
誘電体膜を持つキャパシタ16,17とMOSトランジ
スタ18,19を有している。メモリセルへのデータの
書き込み、読み出し時のワード線、セルプレート線の動
作は、前述の従来例の1T1C型メモリセルと同様であ
るが、ビット線2本を有することにより、高レベル、低
レベルの相補型のデータを1個のメモリセルに書き込む
点が異なる。たとえばメモリセル10に“1”データを
書き込む場合、ビット線BITには高レベルを印加し、
ビット線BITには低レベルを印加したのち、ワード線
14、セルプレート線15をそれぞれ選択状態とするこ
とにより、強誘電体キャパシタ16,17はそれぞれ図
8のS2,S4の状態に設定される。この状態は1T1
C型メモリセルの場合と同様に電源を外しても保持され
る。読み出しを行なうには、この状態から前述の1T1
C型メモリセルの場合と同様にワード線14を選択し、
セルプレート線15を高状態にすることにより、ビット
線BITには図10のL1レベルが、ビット線BITに
はL2レベルが出力される。センスアンプ11がこのレ
ベル差を検出して、データの読み出しが行なわれる。
FIG. 10 shows an example in which one memory cell is formed by two transistors and two ferroelectric capacitors (US Pat. No. 4,873,66).
No. 4 specification). Hereinafter, this memory cell is referred to as a 2T2C type memory cell. FIG. 10 shows a memory cell 10 that stores 1-bit data, a sense amplifier 11, and bit lines 12 and 1 that write and read data to and from the memory cell 10.
3 and the word line 14 for selecting the memory cell 10,
The cell plate line 15 is shown. The memory cell 10 has capacitors 16 and 17 having ferroelectric films and MOS transistors 18 and 19. The operation of the word line and the cell plate line at the time of writing and reading data to and from the memory cell is the same as that of the conventional 1T1C type memory cell described above, but by having two bit lines, high level and low level The difference is that the complementary data of is written in one memory cell. For example, when writing "1" data to the memory cell 10, a high level is applied to the bit line BIT,
After applying a low level to the bit line BIT, the word line 14 and the cell plate line 15 are brought into the selected state, whereby the ferroelectric capacitors 16 and 17 are set to the states S2 and S4 in FIG. . This state is 1T1
As in the case of the C-type memory cell, it is retained even when the power supply is removed. In order to read, 1T1 described above from this state
Select word line 14 as in the case of C-type memory cells,
By setting the cell plate line 15 to the high state, the L1 level in FIG. 10 is output to the bit line BIT and the L2 level is output to the bit line BIT. The sense amplifier 11 detects this level difference and data is read.

【0011】上記の二つの従来例では、説明のため1個
ないしは2個をデータの記憶する回路が示されている
が、実際の半導体記憶素子では、多数のデータを記憶す
るために、前述のメモリセルをアレイ状に配列する必要
がある。図11にアレイ配置の一例を示す。36a,3
6b,36c,36dはそれぞれワード線を示し、38
a,38b,38c,38dはそれぞれセルプレート線
を示し、30a,32a,30b,32b,30c,3
2c,30d,32dはそれぞれビット線対を示し、3
4a,34b,34c,34dはそれぞれセンスアンプ
を示し、20a,20b,20c,20d,20f,2
0gはそれぞれメモリセルを示す。図12では縦横4個
ずつのアレイ配置を示しており、ワード線はそれぞれ4
個のメモリセルに接続し、セルプレート線もそれぞれ4
個のメモリセルに接続し、ビット線対もそれぞれ4個の
メモリセルに接続している。セルプレート信号は図中の
16ケのメモリセルすべてを同時に駆動することも可能
であるが、図11の実施例では、セルプレート線はワー
ド線と同じ単位でメモリアレイを分割し、ワード線と同
一方向に配置されており、ワード線方向の4個のメモリ
セルが同時に選択されデータの書き込み、読み出しが行
なわれる。
In the above two conventional examples, a circuit for storing one or two data is shown for the sake of explanation. However, in an actual semiconductor memory device, a large number of data are stored, so that the circuit described above is used. It is necessary to arrange the memory cells in an array. FIG. 11 shows an example of array arrangement. 36a, 3
6b, 36c and 36d respectively represent word lines, and 38
Reference numerals a, 38b, 38c, 38d denote cell plate lines, respectively, and 30a, 32a, 30b, 32b, 30c, 3
2c, 30d, and 32d represent bit line pairs, and 3
Reference numerals 4a, 34b, 34c and 34d denote sense amplifiers, respectively, and 20a, 20b, 20c, 20d, 20f and 2
Each 0g indicates a memory cell. FIG. 12 shows an array arrangement of four rows and four rows, with four word lines each.
Connected to each memory cell, each cell plate line is 4
, And each bit line pair is also connected to four memory cells. Although the cell plate signal can drive all 16 memory cells in the figure at the same time, in the embodiment of FIG. 11, the cell plate line divides the memory array in the same unit as the word line, Four memory cells arranged in the same direction and arranged in the word line direction are simultaneously selected to write and read data.

【0012】セルプレートをワード線と直行する方向に
配置しメモリアレイを分割することも可能であり、図1
2にメモリアレイをワード線と直行する方向に分割した
例を示す。40a,40b,40c,40dはそれぞれ
ワード線を示し、41a,41b,41c,41dはそ
れぞれビット線もしくはビット線対を示し、42a,4
2b,42c,42dはそれぞれセルプレート線を示
し、43a,43b,43c,43dはそれぞれメモリ
セルを示し、45はセンスアンプブロックを示す。
It is also possible to divide the memory array by arranging the cell plates in a direction perpendicular to the word lines.
2 shows an example in which the memory array is divided in a direction perpendicular to the word lines. Reference numerals 40a, 40b, 40c and 40d denote word lines, 41a, 41b, 41c and 41d denote bit lines or bit line pairs, and 42a and 4a.
Reference numerals 2b, 42c and 42d indicate cell plate lines, 43a, 43b, 43c and 43d indicate memory cells, and 45 indicates a sense amplifier block.

【0013】図12でも縦横4個ずつのメモリセルのア
レイ配置を示している。この例では選択されたワード線
と選択されたセルプレート線が交差するメモリセルのみ
が選択状態となり、データの書き込み読み出しが行なわ
れる。
FIG. 12 also shows an array arrangement of four memory cells each in the vertical and horizontal directions. In this example, only the memory cell in which the selected word line and the selected cell plate line intersect is in the selected state, and the data is read / written.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところで図11の実施
例のメモリアレイ配置ではセルプレート線がワード線と
同じ単位で配置されているので1本のワード線を選択し
たとき、そのワード線につながるメモリセルはセルプレ
ートも選択され、メモリセルからデータが読み出され
る。メモリセルからの読み出し動作は破壊読み出しであ
るため、これらの選択されたメモリセルに対してセンス
アンプによる再書き込みが行なわれなければならない。
このため、選択されたメモリセルにビット線を通じてつ
ながるセンスアンプ34a,34b,34c,34dは
すべて活性化されなければならない。これは消費電流の
増大を招く結果となる。
By the way, since the cell plate line is arranged in the same unit as the word line in the memory array arrangement of the embodiment of FIG. 11, when one word line is selected, it is connected to the word line. A cell plate is also selected as the memory cell, and data is read from the memory cell. Since the read operation from the memory cell is destructive read, rewriting by the sense amplifier must be performed on these selected memory cells.
Therefore, all sense amplifiers 34a, 34b, 34c, 34d connected to the selected memory cell through the bit line must be activated. This results in an increase in current consumption.

【0015】また、セルプレート線はワード線方向のす
べてのメモリセルを駆動しているが、セルプレートが駆
動する強誘電体キャパシタの容量は通常のダイナミック
方式の半導体メモリで用いられるシリコン酸化膜で形成
されるキャパシタに比べてきわめて大きく、セルプレー
ト線につながる負荷容量が過大になる。セルプレート信
号を適切な速度で駆動するためには駆動能力の大きなM
OSトランジスタを用いる必要があり、消費電流、レイ
アウト面積が増大するという問題点がある。
Although the cell plate line drives all memory cells in the word line direction, the capacitance of the ferroelectric capacitor driven by the cell plate is a silicon oxide film used in a normal dynamic semiconductor memory. The load capacitance connected to the cell plate line becomes excessively large compared to the formed capacitor. In order to drive the cell plate signal at an appropriate speed, M, which has a large driving capability,
Since it is necessary to use the OS transistor, there are problems that the current consumption and the layout area increase.

【0016】図12の例では、セルプレート信号はワー
ド線と直行するように配置されメモリアレイを分割して
いるので、選択されたセルプレート線により活性化され
るビット線につながったセンスアンプのみ動作すればよ
く、センスアンプによる消費電流の増大は少ない。しか
しながら、セルプレート線はビット線方向のすべてのメ
モリセルを駆動する点では、図11のメモリアレイ配置
と同様であり、セルプレート線につながる負荷容量はき
わめて大きく、やはり駆動能力の大きなMOSトランジ
スタを用いる必要があり、消費電流、レイアウト面積が
増大するという問題点がある。
In the example of FIG. 12, since the cell plate signal is arranged orthogonal to the word line to divide the memory array, only the sense amplifier connected to the bit line activated by the selected cell plate line. It only needs to operate, and the increase in current consumption by the sense amplifier is small. However, the cell plate line is similar to the memory array arrangement of FIG. 11 in that it drives all the memory cells in the bit line direction, and the load capacitance connected to the cell plate line is extremely large, and a MOS transistor having a large driving capability is also used. However, there is a problem that the current consumption and the layout area increase.

【0017】本発明は上記に鑑みなされたものであっ
て、セルプレート信号の負荷容量を軽減し、消費電流、
レイアウト面積の低減を図ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above, and reduces the load capacitance of the cell plate signal,
The purpose is to reduce the layout area.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体記憶装置は、少なくとも強誘電体膜
で形成されたキャパシタを持つメモリセルが電気的に共
通となる分割セルプレート線で接続され、前記分割セル
プレート線はトランジスタを介してセルプレート線に接
続されている。
To achieve the above object, a semiconductor memory device according to the present invention has a divided cell plate line in which at least memory cells having a capacitor formed of a ferroelectric film are electrically common. And the divided cell plate line is connected to the cell plate line via a transistor.

【0019】また、強誘電体膜で形成されたキャパシタ
を持つメモリセルが、ワード線とビット線とに接続さ
れ、特定の2本の前記ワード線と特定の2本の前記ビッ
ト線との間に接続されている前記メモリセルが電気的に
共通となる分割セルプレート線で接続され、前記分割セ
ルプレート線はトランジスタを介してセルプレート線に
接続されている。
Also, a memory cell having a capacitor formed of a ferroelectric film is connected to a word line and a bit line, and between the specific two word lines and the specific two bit lines. The memory cells connected to the memory cells are connected by a divided cell plate line that is electrically common, and the divided cell plate line is connected to the cell plate line through a transistor.

【0020】また、特定の2本の前記ワード線と特定の
2本の前記ビット線との間に接続されている前記メモリ
セルの数が2個である。
The number of the memory cells connected between the specific two word lines and the specific two bit lines is two.

【0021】また、特定の2本の前記ワード線と特定の
2本の前記ビット線との間に接続されている前記メモリ
セルの数が4個である。
The number of the memory cells connected between the specific two word lines and the specific two bit lines is four.

【0022】また、強誘電体膜で形成されたキャパシタ
を持つメモリセルが、ワード線に接続され、特定の2本
の前記ワード線間に接続されている前記メモリセルが電
気的に共通となる分割セルプレート線で接続され、前記
分割セルプレート線はトランジスタを介してセルプレー
ト線に接続されており、かつ前記トランジスタは前記2
本のワード線の論理和を発生する論理回路に接続されて
いる。
Also, a memory cell having a capacitor formed of a ferroelectric film is connected to a word line, and the memory cells connected between two specific word lines are electrically common. The divided cell plate line is connected to the cell plate line through a transistor, and the transistor is connected to
It is connected to a logic circuit that generates the logical sum of the word lines of the book.

【0023】[0023]

【作用】上記のような構成および動作の半導体記憶装置
にすることにより、セルプレート信号駆動回路の負荷容
量を低減し、動作電流の低減および高速動作が可能な半
導体記憶装置となる。
With the semiconductor memory device having the above-described configuration and operation, the load capacity of the cell plate signal drive circuit can be reduced, the operating current can be reduced, and the semiconductor memory device can operate at high speed.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明の第1の実施例について、図面
を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】始めに、本実施例の構成を説明する。図1
は本実施例の半導体記憶装置50を示す回路図である。
図1において、半導体記憶装置50は1ビットのデータ
を記憶するメモリセル51,52,53,54と、各メ
モリセルにデータをそれぞれ書き込み、各メモリセルか
らそれぞれデータを読み出すためのビット線BL1,B
L2,BL7,BL8と、各メモリセルをそれぞれ選択
するためのワード線WL1,WL2と、選択されるメモ
リセルの強誘電体キャパシタの一方の電極に共通につな
がる分割セルプレート線DCP1,DCP2と、セルプ
レート線CPと、セルプレート線と各分割セルプレート
線を選択的に接続する転送トランジスタT1,T2と、
センスアンプとを備えている。メモリセル51,52,
53,54はそれぞれ強誘電体膜を持つメモリキャパシ
タC11,C12,C41,C42とMOSトランジス
タT11,T12,T41,T42を有している。メモ
リキャパシタC11,C41のそれぞれの一方の電極は
分割セルプレート線DCP1に接続されており、メモリ
キャパシタC12,C42のそれぞれの一方の電極は分
割セルプレート線DCP2に接続されている。MOSト
ランジスタT11,T12,T41,T42はメモリセ
ルキャパシタC11,C12,C41,C42とビット
線BL1,BL2,BL7,BL8とを選択時にそれぞ
れ接続する。
First, the configuration of this embodiment will be described. Figure 1
FIG. 3 is a circuit diagram showing a semiconductor memory device 50 of this embodiment.
In FIG. 1, a semiconductor memory device 50 includes memory cells 51, 52, 53, 54 for storing 1-bit data, and bit lines BL1, BL1 for writing data to and reading data from each memory cell. B
L2, BL7, BL8, word lines WL1 and WL2 for selecting each memory cell, and divided cell plate lines DCP1 and DCP2 commonly connected to one electrode of the ferroelectric capacitor of the selected memory cell, A cell plate line CP, transfer transistors T1 and T2 for selectively connecting the cell plate line and each divided cell plate line,
It has a sense amplifier. Memory cells 51, 52,
53 and 54 have memory capacitors C11, C12, C41 and C42 each having a ferroelectric film and MOS transistors T11, T12, T41 and T42. One electrode of each of the memory capacitors C11 and C41 is connected to the divided cell plate line DCP1, and one electrode of each of the memory capacitors C12 and C42 is connected to the divided cell plate line DCP2. The MOS transistors T11, T12, T41, T42 connect the memory cell capacitors C11, C12, C41, C42 and the bit lines BL1, BL2, BL7, BL8 respectively when selected.

【0026】なお、図1ではワード線WL1に対して、
トランジスタT1で制御される分割セルプレート線DC
P1の1本が配置している例を示しているが、実際の半
導体記憶装置のレイアウトの一例を図2に示す。図2に
おいて、11,1N、K1,KN、はそれぞれ一時に選
択されるメモリセル群を示す。各メモリセル群はM個の
強誘電体キャパシタを有するメモリセルと、各メモリセ
ルの強誘電体キャパシタの一方の電極に共通につながる
分割セルプレート線からなり、たとえばメモリセル群1
1はC111〜C11MのM個のメモリセルと、分割セ
ルプレート線DCP11とからなる。WL1〜WLNは
複数N本のワード線を示し、BL11〜BL1M、およ
びBLK1〜BLKMはそれぞれ複数M本のビット線を
示す。このように1本のワード線に対して複数のセルプ
レート線と複数の分割セルプレート線が配置され、セル
プレート線は適切な信号によりデコードされ選択的に活
性化し所定のメモリセルを選択する。
Incidentally, in FIG. 1, with respect to the word line WL1,
Divided cell plate line DC controlled by transistor T1
Although an example in which one P1 is arranged is shown, an example of the layout of an actual semiconductor memory device is shown in FIG. In FIG. 2, 11, 1N, K1, and KN respectively represent memory cell groups selected at one time. Each memory cell group includes a memory cell having M ferroelectric capacitors and a divided cell plate line commonly connected to one electrode of the ferroelectric capacitor of each memory cell.
Reference numeral 1 includes M memory cells C111 to C11M and a divided cell plate line DCP11. WL1 to WLN indicate a plurality of N word lines, and BL11 to BL1M and BLK1 to BLKM indicate a plurality of M bit lines, respectively. In this way, a plurality of cell plate lines and a plurality of divided cell plate lines are arranged for one word line, and the cell plate line is decoded by an appropriate signal and selectively activated to select a predetermined memory cell.

【0027】次に、メモリセル51にデータ“1”を書
き込み、メモリセル51にデータ“0”を書き込む場合
の半導体記憶装置50の動作を説明する。以下の動作説
明では高レベルはVccレベル、低レベルはGNDレベ
ルであるとして説明する。ワード線WL1,WL2、お
よびビット線BL1,BL2,BL7,BL8、および
セルプレート線CP、および分割セルプレート線DCP
1,DCP2、はすべてGNDレベルにあるとする。ま
ず、“1”データを書き込むメモリセル51につながる
ビット線BL1にVccレベルを印加し、“0”データ
を書き込むメモリセル53につながったビット線BL7
にGNDレベルを印加する。つぎに、ワード線WL1を
Vccにすることによりメモリセル51,53のトラン
ジスタT11,T41を活性化して、ビット線BL1,
BL7と強誘電キャパシタC11,C41とをそれぞれ
接続する。これによりキャパシタC11には正方向の電
界がかかり、図8のS1の状態に遷移し、キャパシタC
41には電界が印加されず、状態の遷移がない。また、
ワード線WL1がVccレベルとなることにより、セル
プレート線CPと分割セルプレート線DCP1とを接続
する転送トランジスタT1はオン状態となる。次に、セ
ルプレート線CPをVccレベルとすることにより、転
送トランジスタを通じて分割セルプレート線DCP1も
Vccレベルに持ち上げられる。これによりメモリセル
キャパシタC11の両電極はVccレベルとなり、図8
のS2の状態に遷移し、メモリセルキャパシタC41に
は逆方向電界が印加されて、図8のS3の状態に遷移す
る。次に、セルプレート線をGNDレベルに戻すと、転
送トランジスタT1を通じて分割セルプレート線DCP
1もGNDレベルとなり、メモリセルキャパシタC11
には正方向電界が印加されて、図8のS1の状態に戻
る。同時にメモリセルキャパシタC41の両電極はGN
Dレベルとなり、両極間の電界はゼロとなって、図8の
S4の状態に遷移する。次に、ワード線WL1をGND
レベルに戻してビット線BL1,BL7とメモリセル5
1,53とのそれぞれの接続を解除した後、ビット線B
L1,BL7をGNDレベルに戻すことにより、書き込
み動作が完了する。書き込み動作完了直後、メモリセル
51のキャパシタC11は図8のS1の状態にあるが、
トランジスタT11にリーク電流成分が存在するために
時間経過とともにキャパシタ電極間の電位は低下して、
図8のS2の状態で安定する。こうしてメモリセル51
のキャパシタC11は図8のS2状態に設定され、メモ
リセル53のキャパシタC41は図8のS4の状態に設
定されデータが書き込まれた。
Next, the operation of the semiconductor memory device 50 when data "1" is written in the memory cell 51 and data "0" is written in the memory cell 51 will be described. In the following description of the operation, it is assumed that the high level is the Vcc level and the low level is the GND level. Word lines WL1, WL2, bit lines BL1, BL2, BL7, BL8, cell plate line CP, and divided cell plate line DCP
It is assumed that 1, DCP2 are all at the GND level. First, the Vcc level is applied to the bit line BL1 connected to the memory cell 51 for writing "1" data, and the bit line BL7 connected to the memory cell 53 for writing "0" data.
To the GND level. Next, the word line WL1 is set to Vcc to activate the transistors T11, T41 of the memory cells 51, 53, and the bit line BL1,
BL7 and the ferroelectric capacitors C11 and C41 are connected to each other. As a result, an electric field in the positive direction is applied to the capacitor C11, transitioning to the state of S1 in FIG.
No electric field is applied to 41 and there is no state transition. Also,
When the word line WL1 becomes the Vcc level, the transfer transistor T1 connecting the cell plate line CP and the divided cell plate line DCP1 is turned on. Next, the cell plate line CP is set to the Vcc level to raise the divided cell plate line DCP1 to the Vcc level through the transfer transistor. As a result, both electrodes of the memory cell capacitor C11 are set to the Vcc level, as shown in FIG.
Of S2, the reverse electric field is applied to the memory cell capacitor C41, and the state of S3 of FIG. 8 is entered. Next, when the cell plate line is returned to the GND level, the divided cell plate line DCP is passed through the transfer transistor T1.
1 also becomes the GND level, and the memory cell capacitor C11
Is applied with a positive electric field to return to the state of S1 in FIG. At the same time, both electrodes of the memory cell capacitor C41 are GN
The level becomes D level, the electric field between both electrodes becomes zero, and the state transits to the state of S4 in FIG. Next, set the word line WL1 to GND.
Return to the level, bit lines BL1, BL7 and memory cell 5
After releasing the respective connections with 1, 53, bit line B
The write operation is completed by returning L1 and BL7 to the GND level. Immediately after the completion of the write operation, the capacitor C11 of the memory cell 51 is in the state of S1 in FIG.
Since the leak current component exists in the transistor T11, the potential between the capacitor electrodes decreases with time,
It becomes stable in the state of S2 in FIG. Thus, the memory cell 51
8 is set to the state S2 in FIG. 8, and the capacitor C41 of the memory cell 53 is set to the state S4 in FIG. 8 to write data.

【0028】次にメモリセル51,53からデータを読
み出す時の読み出し動作について説明する。書き込み時
と同様にワード線WL1,WL2と、ビット線BL1,
BL2,BL7,BL8と、セルプレート線CPと、分
割セルプレート線DCP1,DCP2はすべてGNDレ
ベルにある。また、メモリセルのキャパシタC11は図
8のS2の状態にあり、キャパシタC41は図8のS4
の状態にあるものとする。
Next, a read operation when reading data from the memory cells 51 and 53 will be described. The word lines WL1, WL2 and the bit lines BL1,
BL2, BL7, BL8, cell plate line CP, and divided cell plate lines DCP1, DCP2 are all at the GND level. Further, the capacitor C11 of the memory cell is in the state of S2 in FIG. 8, and the capacitor C41 is S4 in FIG.
It is assumed that

【0029】まずワード線WL1をVccレベルに上げ
ることにより、メモリセル51,53のトランジスタT
11,T41と、ビット線BL1,BL7とをそれぞれ
接続する。また、同時に転送トランジスタT1によりセ
ルプレート線CPと分割セルプレート線DCP1とが接
続される。次に、セルプレート線CPをVccレベルに
上げると、転送トランジスタT1を通して分割セルプレ
ート線DCP1がVccレベルに上げられる。メモリセ
ル51,53のキャパシタC11,C41にはそれぞれ
負方向に電界が印加され、キャパシタC11は図8のS
2の状態からS3の状態に遷移し、キャパシタC41は
図3のS4の状態からS3の状態に遷移する。
First, by raising the word line WL1 to the Vcc level, the transistor T of the memory cells 51 and 53 is formed.
11 and T41 are connected to the bit lines BL1 and BL7, respectively. At the same time, the transfer transistor T1 connects the cell plate line CP and the divided cell plate line DCP1. Next, when the cell plate line CP is raised to the Vcc level, the divided cell plate line DCP1 is raised to the Vcc level through the transfer transistor T1. An electric field is applied to the capacitors C11 and C41 of the memory cells 51 and 53 in the negative direction.
The state 2 shifts to the state S3, and the capacitor C41 shifts the state S4 to the state S3 in FIG.

【0030】この遷移に伴って電荷がメモリセルキャパ
シタからビット線に容量分割され、ビット線BL1,B
L7に電位が現れる。ビット線BL1には図9のL1に
相当する“1”データのレベルが現れ、ビット線BL7
には図9のL2に相当する“0”データのレベルが現れ
る。これをセンスアンプ回路において適切なリファレン
スレベルと比較することにより、“1”データあるいは
“0”データと判別し、増幅データの読み出しが行われ
る。
Along with this transition, the charge is capacitively divided from the memory cell capacitor into the bit lines, and the bit lines BL1 and B1.
A potential appears at L7. The level of "1" data corresponding to L1 of FIG. 9 appears on the bit line BL1 and the bit line BL7
Shows the level of "0" data corresponding to L2 in FIG. By comparing this with an appropriate reference level in the sense amplifier circuit, it is determined as "1" data or "0" data, and the amplified data is read.

【0031】以上説明したように、転送トランジスタT
1を通してセルプレート信号が分割セルプレート線につ
ながるメモリセルキャパシタのみを選択的に駆動するた
めに、セルプレート信号の負荷容量は分割セルプレート
線を用いない場合に比べて格段に小さくなり、セルプレ
ート信号を駆動するための消費電流を低減することが可
能となる。なおかつ高速にセルプレート信号を動作させ
ることができる。
As described above, the transfer transistor T
Since the cell plate signal selectively drives only the memory cell capacitors connected to the divided cell plate line through 1, the load capacity of the cell plate signal becomes significantly smaller than that when the divided cell plate line is not used. It is possible to reduce current consumption for driving the signal. In addition, the cell plate signal can be operated at high speed.

【0032】以上の説明ではワード線の高レベルをVc
cレベルとしたが、ワード線レベルをVccレベルとし
たときには、ビット線にVccを与えて“1”データを
書き込む場合に転送トランジスタのドレイン、ゲートが
等しくVccレベルとなるためキャパシタにつながるソ
ース電位はVccより、しきい値電圧(Vth)分低い
レベルまでしか印加されない。このためにキャパシタに
書き込まれる電圧が実行的に下がり、動作電圧範囲を狭
くする。この対策として、ワード線レベルとして内部昇
圧したレベル(Vppレベルと称する)を用いることに
より、メモリセルのトランジスタT11,T41,T1
2,T42、転送トランジスタT1,T2のゲート電位
を上げ、メモリセルキャパシタに電源電圧Vccを書き
込むことが可能となる。この結果、動作電源電圧範囲を
広げることができる。しきい値電圧を他のトランジスタ
より低く設定したトランジスタを転送トランジスタT
1,T2に用いることにより、転送トランジスタでの電
位低下を少なくして、メモリセルキャパシタにより高い
電位を印加することができ、また、しきい値電圧の低い
トランジスタを用いることにより、分割セルプレート線
の駆動をより高速にすることが可能となる。
In the above description, the high level of the word line is set to Vc.
Although the level is set to the c level, when the word line level is set to the Vcc level, when the Vcc is applied to the bit line and "1" data is written, the drain and gate of the transfer transistor are set to the same Vcc level, so that the source potential connected to the capacitor is It is applied only to a level lower than Vcc by the threshold voltage (Vth). As a result, the voltage written in the capacitor is effectively reduced, narrowing the operating voltage range. As a countermeasure against this, by using an internally boosted level (referred to as Vpp level) as the word line level, the transistors T11, T41, T1 of the memory cell are used.
2, T42 and the transfer transistors T1 and T2 can be increased in gate potential to write the power supply voltage Vcc to the memory cell capacitor. As a result, the operating power supply voltage range can be expanded. A transistor whose threshold voltage is set lower than other transistors is a transfer transistor T.
1 and T2, the potential drop in the transfer transistor can be reduced and a higher potential can be applied to the memory cell capacitor, and the transistor having a low threshold voltage can be used to divide the cell plate line. Can be driven at higher speed.

【0033】本発明の半導体記憶装置の第2の実施例に
ついて説明する。図3を用いて説明する。図3において
半導体記憶装置60は1ビットのデータを記憶するメモ
リセル61,62,63,64と、各メモリセルにデー
タを書き込みデータを読み出すためのビット線BL1,
BL8と、各メモリセルを選択するためのワード線WL
1T,WL1B,WL2T,WL2Bと、選択されるメ
モリセルの強誘電体キャパシタの一方の電極に共通につ
ながる分割セルプレート線DCP1,DCP2と、セル
プレート線と分割セルプレート線を選択的に接続する転
送トランジスタT1N,T1P,T2N,T2Pと、セ
ルプレート線CPと、センスアンプを有している。メモ
リセル61,62,63,64はそれぞれ強誘電体薄膜
を有するメモリキャパシタC11,C12,C81,C
82と、MOSトランジスタT11N,T11P,T1
2N,T12P,T81N,T81P,T82N,T8
2Pを有しており、メモリキャパシタC11,C81の
それぞれ一方の電極は分割セルプレート線DCP1に接
続されており、メモリキャパシタC12,C82の一方
の電極は分割セルプレート線DCP2に接続されてい
る。メモリキャパシタC11,C81,C12,C82
の他方の電極はそれぞれトランジスタを介してビット線
に接続されている。キャパシタC11とビット線BL1
はN型トランジスタT11NとP型トランジスタT11
Pによりビット線BL1に接続され、トランジスタT1
1Nのゲートはワード線WL1Tにより制御され、トラ
ンジスタT11Pのゲートはワード線WL1と相補信号
が与えられるワード線WL1Bにより制御される。
A second embodiment of the semiconductor memory device of the present invention will be described. This will be described with reference to FIG. In FIG. 3, a semiconductor memory device 60 includes memory cells 61, 62, 63 and 64 for storing 1-bit data, and bit lines BL1 for writing data to and reading data from each memory cell.
BL8 and word line WL for selecting each memory cell
1T, WL1B, WL2T, WL2B, divided cell plate lines DCP1 and DCP2 commonly connected to one electrode of the ferroelectric capacitor of the selected memory cell, and the cell plate line and the divided cell plate line are selectively connected. It has transfer transistors T1N, T1P, T2N, T2P, a cell plate line CP, and a sense amplifier. The memory cells 61, 62, 63 and 64 are memory capacitors C11, C12, C81 and C having ferroelectric thin films, respectively.
82 and MOS transistors T11N, T11P, T1
2N, T12P, T81N, T81P, T82N, T8
2P, one electrode of each of the memory capacitors C11 and C81 is connected to the divided cell plate line DCP1, and one electrode of the memory capacitors C12 and C82 is connected to the divided cell plate line DCP2. Memory capacitors C11, C81, C12, C82
The other electrode of is connected to the bit line via a transistor. Capacitor C11 and bit line BL1
Is an N-type transistor T11N and a P-type transistor T11
P is connected to the bit line BL1 and is connected to the transistor T1
The gate of 1N is controlled by the word line WL1T, and the gate of the transistor T11P is controlled by the word line WL1B to which a complementary signal is applied to the word line WL1.

【0034】他のメモリセルも同様にキャパシタとビッ
ト線は2個の相補型トランジスタに接続されそれぞれの
ゲートは相補信号により制御される。また、セルプレー
ト信号CPと分割セルプレート信号線DCP1はN型ト
ランジスタT1NとP型トランジスタT1Pにより接続
され、それぞれのトランジスタのゲートはワード線WL
1TとWL1Bにより制御され、セルプレート線CPと
分割セルプレート線DCP2は2個のトランジスタT2
N,T2Pにより接続され、それぞれのトランジスタの
ゲートはワード線WL2T,WL2Bにより制御され
る。
Similarly, in the other memory cells, the capacitors and the bit lines are connected to two complementary transistors, and the gates of the respective memory cells are controlled by complementary signals. The cell plate signal CP and the divided cell plate signal line DCP1 are connected by an N-type transistor T1N and a P-type transistor T1P, and the gates of the respective transistors are word lines WL.
Controlled by 1T and WL1B, the cell plate line CP and the divided cell plate line DCP2 have two transistors T2.
They are connected by N and T2P, and the gates of the respective transistors are controlled by word lines WL2T and WL2B.

【0035】次に動作について説明する。一連の書き込
み読み出し動作は先の第1の実施例と同じであるが、メ
モリセルを選択するためのワード線の信号が相補信号W
L1T,WL1Bで与えられることを特徴とし、それぞ
れビット線と強誘電体キャパシタを接続するN型トラン
ジスタとP型トランジスタ、およびセルプレート線と分
割セルプレート線を接続するN型トランジスタとP型ト
ランジスタを制御する。
Next, the operation will be described. A series of write and read operations is the same as in the first embodiment, but the signal of the word line for selecting the memory cell is the complementary signal W.
L1T and WL1B are provided, and an N-type transistor and a P-type transistor for connecting the bit line and the ferroelectric capacitor, and an N-type transistor and a P-type transistor for connecting the cell plate line and the divided cell plate line, respectively, are provided. Control.

【0036】メモリセル61に“1”データを書き込む
場合、ビット線BL1にVccレベルを印加した後に、
ワード線WL1TをVccレベル、WL1BをGNDレ
ベルとすることにより、転送トランジスタT11N,T
11Pがオン状態となり、メモリセルキャパシタC11
にはVccレベルが印加される。また同時にセルプレー
ト線と分割セルプレート線を接続するT1N,T1Pも
オン状態となり、引続きセルプレート線CPがVccと
なった場合には、分割セルプレート線も高レベルとして
Vccまで上昇する。このようにワード線信号を昇圧す
ることなくメモリセルキャパシタにVccレベルを印加
することができる。
When writing "1" data to the memory cell 61, after applying the Vcc level to the bit line BL1,
By setting the word line WL1T to Vcc level and WL1B to GND level, the transfer transistors T11N, T
11P is turned on, and the memory cell capacitor C11
Is applied with the Vcc level. At the same time, T1N and T1P that connect the cell plate line and the divided cell plate line are also turned on, and if the cell plate line CP continues to be Vcc, the divided cell plate line also rises to Vcc as a high level. In this way, the Vcc level can be applied to the memory cell capacitor without boosting the word line signal.

【0037】本発明の半導体記憶装置の第3の実施例に
ついて説明する。図4を用いて説明する。図4において
半導体記憶装置70は1ビットのデータを記憶するメモ
リセル71,72,73,74と、各メモリセルにデー
タをそれぞれ書き込み、各メモリセルからそれぞれデー
タを読み出すためのビット線BL1,BL2,BL7,
BL8と、各メモリセルをそれぞれ選択するためのワー
ド線WL1,WL2と、選択されるメモリセルの強誘電
体キャパシタの一方の電極に共通につながる分割セルプ
レート線DCPと、セルプレート線CPと、セルプレー
ト線と各分割セルプレート線を選択的に接続する転送ト
ランジスタT1,T2と、センスアンプとを備えてい
る。メモリセル71,72,73,74はそれぞれ強誘
電体膜を持つメモリキャパシタC11,C22,C1
7,C28とMOSトランジスタT11,T22,T1
7,T28を有している。メモリキャパシタC11,C
22,C17,C28のそれぞれの一方の電極は分割セ
ルプレート線DCPに接続されており、MOSトランジ
スタT11,T22,T17,T28はメモリセルキャ
パシタC11,C22,C17,C28とビット線BL
1,BL2,BL7,BL8とを選択時にそれぞれ接続
される。図4において1本のセルプレート線と1本の分
割セルプレート線を図示しているが、第1の実施例と同
じく実際の半導体記憶装置では図2に示すようなアレイ
配置され複数のセルプレート線と複数の分割セルプレー
ト線がある。
A third embodiment of the semiconductor memory device of the present invention will be described. This will be described with reference to FIG. In FIG. 4, a semiconductor memory device 70 includes memory cells 71, 72, 73 and 74 that store 1-bit data, and bit lines BL1 and BL2 for writing data to and reading data from each memory cell. , BL7,
BL8, word lines WL1 and WL2 for selecting each memory cell, a divided cell plate line DCP commonly connected to one electrode of the ferroelectric capacitor of the selected memory cell, and a cell plate line CP, It is provided with transfer transistors T1 and T2 that selectively connect the cell plate line and each divided cell plate line, and a sense amplifier. The memory cells 71, 72, 73 and 74 are memory capacitors C11, C22 and C1 each having a ferroelectric film.
7, C28 and MOS transistors T11, T22, T1
7 and T28. Memory capacitors C11, C
One electrode of each of 22, C17 and C28 is connected to the divided cell plate line DCP, and the MOS transistors T11, T22, T17 and T28 are connected to the memory cell capacitors C11, C22, C17 and C28 and the bit line BL.
1, BL2, BL7, BL8 are connected when selected. In FIG. 4, one cell plate line and one divided cell plate line are shown, but in the actual semiconductor memory device as in the first embodiment, a plurality of cell plates arranged in an array as shown in FIG. There are lines and multiple split cell plate lines.

【0038】書き込み動作、読み出し動作は第一の実施
例と同様であるが、1本のワード線により選択されるメ
モリセル群が隣接する他のもう1本のワード線により選
択されるメモリセル群と分割セルプレートを回路上およ
びレイアウト上共有することにより、レイアウト面積を
小さくすることができる。メモリセル71,73がワー
ド線WL1により選択され、セルプレート線CPが書き
込み動作あるいは読み出し動作のためにVccレベルに
持ち上げられると、選択されているメモリセル71,7
3のメモリセルキャパシタC11,C17は転送トラン
ジスタT11,T17がオン状態であるのでビット線と
分割セルプレート線間の電位が強誘電体キャパシタの電
極間に印加される。非選択状態にあるメモリセル72,
74のメモリセルキャパシタは転送トランジスタT2
2,T28がオフ状態であるので、分割セルプレート線
の電位の如何にかかわらず、強誘電体キャパシタの電極
間に印加されず分極状態に変化はなく、記憶状態を保持
する。
The write operation and the read operation are similar to those in the first embodiment, but the memory cell group selected by one word line is selected by another adjacent word cell group. By sharing the divided cell plate on the circuit and in the layout, the layout area can be reduced. When the memory cells 71, 73 are selected by the word line WL1 and the cell plate line CP is raised to the Vcc level for the write operation or the read operation, the selected memory cells 71, 7
In the memory cell capacitors C11 and C17 of No. 3, since the transfer transistors T11 and T17 are in the ON state, the potential between the bit line and the divided cell plate line is applied between the electrodes of the ferroelectric capacitor. The memory cells 72 in the non-selected state,
The memory cell capacitor 74 is a transfer transistor T2.
Since T2 and T28 are in the OFF state, they are not applied between the electrodes of the ferroelectric capacitor regardless of the potential of the divided cell plate line, the polarization state does not change, and the memory state is maintained.

【0039】本発明の半導体記憶装置の第4の実施例に
ついて説明する。図5を用いて説明する。本実施例は前
述の図4で示した第3の実施例の回路構成においてメモ
リセル構成を前述の2T2C型メモリセル構成とした実
施例である。
A fourth embodiment of the semiconductor memory device of the present invention will be described. This will be described with reference to FIG. This embodiment is an embodiment in which the memory cell structure is the 2T2C type memory cell structure described above in the circuit structure of the third embodiment shown in FIG.

【0040】本発明の半導体記憶装置の第5の実施例に
ついて説明する。図6を用いて説明する。図では横方向
に11〜M1までM行のメモリセルと縦方向に11〜1
NまでN列のメモリセルを示す。WL1〜WLNは複数
N本のワード線信号を示し、BL1〜BLMはM本のビ
ット線を示す。図では示されていないが図6で示される
回路ブロックがアレイ状に配置されているものとする。
前述の第3の実施例では隣接する二組のワード線により
選択されるメモリセルが分割セルプレート線を共有しレ
イアウト面積の低減を達成している。本実施例では、ワ
ード線WL1〜WLNのいずれかにより選択されるメモ
リセル群が1本の分割セルプレート線DCPを共有す
る。ゲート1によりワード線WL1〜WLNの論理和を
取り、このいずれかのワード線が選択されたときに転送
トランジスタT1が導通状態となり分割セルプレート線
DCPが駆動される。
A fifth embodiment of the semiconductor memory device of the present invention will be described. This will be described with reference to FIG. In the figure, M rows of memory cells 11 to M1 in the horizontal direction and 11 to 1 in the vertical direction
Memory cells in N columns up to N are shown. WL1 to WLN represent a plurality of N word line signals, and BL1 to BLM represent M bit lines. Although not shown in the figure, it is assumed that the circuit blocks shown in FIG. 6 are arranged in an array.
In the above-described third embodiment, the memory cells selected by the two adjacent word lines share the divided cell plate line, and the layout area is reduced. In this embodiment, the memory cell group selected by any of the word lines WL1 to WLN shares one divided cell plate line DCP. The gate 1 calculates the logical sum of the word lines WL1 to WLN, and when any one of these word lines is selected, the transfer transistor T1 becomes conductive and the divided cell plate line DCP is driven.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明はセルプレート信号線を読み出し
書き込みする必要単位で分割し駆動することにより、セ
ルプレート信号配線の駆動負荷容量を低減し、消費電流
の低減、高速動作、レイアウト面積の低減を実現するも
のである。
According to the present invention, the driving load capacitance of the cell plate signal wiring is reduced by dividing and driving the cell plate signal line in units required for reading and writing, reducing current consumption, high speed operation, and reducing layout area. Is realized.

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

【図1】本発明の第1の実施例である半導体記憶装置の
回路図
FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例である半導体記憶装置の
レイアウトを示す図
FIG. 2 is a diagram showing a layout of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例である半導体記憶装置の
回路図
FIG. 3 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例である半導体記憶装置の
回路図
FIG. 4 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施例である半導体記憶装置の
回路図
FIG. 5 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5の実施例である半導体記憶装置の
回路図
FIG. 6 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】従来の半導体記憶装置を示す回路図FIG. 7 is a circuit diagram showing a conventional semiconductor memory device.

【図8】強誘電体にかかる電圧と該強誘電体の自己分極
との関係を示す状態遷移図
FIG. 8 is a state transition diagram showing a relationship between a voltage applied to a ferroelectric substance and self-polarization of the ferroelectric substance.

【図9】上記従来の半導体記憶装置の読み出し動作を示
すタイミングチャート
FIG. 9 is a timing chart showing a read operation of the conventional semiconductor memory device.

【図10】従来の半導体記憶装置を示す回路図FIG. 10 is a circuit diagram showing a conventional semiconductor memory device.

【図11】上記の半導体記憶装置のアレイ配置を示す図FIG. 11 is a diagram showing an array arrangement of the semiconductor memory device.

【図12】従来の半導体記憶装置の異なるアレイ配置を
示す図
FIG. 12 is a diagram showing a different array arrangement of a conventional semiconductor memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

50 半導体記憶装置 51,52,53,54 メモリセル BL1,BL2,BL7,BL8 ビット線 C11,C12,C41,C42 キャパシタ CP セルプレート線 T1,T2,T11,T12,T41,T42 トラン
ジスタ WL1,WL2 ワード線 DCP1,DCP2 セルプレート線
50 semiconductor memory device 51, 52, 53, 54 memory cell BL1, BL2, BL7, BL8 bit line C11, C12, C41, C42 capacitor CP cell plate line T1, T2, T11, T12, T41, T42 transistor WL1, WL2 word Line DCP1, DCP2 Cell plate line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/108 27/10 451 7210−4M ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 27/108 27/10 451 7210-4M

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも強誘電体膜で形成されたキャ
パシタをもつ複数個のメモリセルが共通の分割セルプレ
ート線に接続され、前記分割セルプレート線はトランジ
スタを介してセルプレート線に接続されたメモリセル群
を形成していることを特徴とする半導体記憶装置。
1. A plurality of memory cells each having a capacitor formed of at least a ferroelectric film are connected to a common divided cell plate line, and the divided cell plate line is connected to a cell plate line via a transistor. A semiconductor memory device characterized by forming a memory cell group.
【請求項2】 前記メモリセル群は行方向にワード線を
共通線とする他のメモリセル群と接続され、前記メモリ
セル群は列方向に前記セルプレート線を共通線とするメ
モリセル群が接続され、前記メモリセル群がマトリック
スに形成されていることを特徴とする請求項1記載の半
導体記憶装置。
2. The memory cell group is connected to another memory cell group having a word line as a common line in a row direction, and the memory cell group has a memory cell group having a cell plate line as a common line in a column direction. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the memory cells are connected and formed in a matrix.
【請求項3】 一方の電極が分割セルプレート線に接続
された第1の容量と、前記第1の容量の他方に第1のト
ランジスタを介してビット線とワード線に接続されたメ
モリセルと、前記分割セルプレート線を共通線として前
記メモリセルと同じ構成のメモリセルが接続され、前記
分割セルプレート線は第2のトランジスタに接続され、
前記第2のトランジスタが前記ワード線とセルプレート
線に接続されていることを特徴とする半導体記憶装置。
3. A first capacitor having one electrode connected to a divided cell plate line, and a memory cell connected to a bit line and a word line via a first transistor at the other of the first capacitors. , A memory cell having the same configuration as the memory cell is connected using the divided cell plate line as a common line, and the divided cell plate line is connected to a second transistor,
A semiconductor memory device, wherein the second transistor is connected to the word line and a cell plate line.
【請求項4】 前記第2のトランジスタのしきい値電圧
を前記第1のトランジスタのそれより低く設定してある
ことを特徴とする請求項3記載の半導体記憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the threshold voltage of the second transistor is set lower than that of the first transistor.
【請求項5】 前記ワード線電位が半導体記憶素子に供
給される電源電圧よりも高電圧に昇圧する回路が接続さ
れていることを特徴とする請求項3記載の半導体記憶装
置。
5. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein a circuit for boosting the word line potential to a voltage higher than a power supply voltage supplied to the semiconductor memory element is connected.
【請求項6】 共通のビット線と接続された第1の相補
型のトランジスタが少なくとも強誘電体膜で形成された
キャパシタの一方の電極に接続され、前記第1の相補型
のトランジスタは二つのワード線に接続され、前記キャ
パシタの他方の電極が分割セルプレート線に接続されて
おり、前記分割セルプレート線と前記二つのワード線と
セルプレート線とが接続された第2の相補型トランジス
タとで構成されることを特徴とする半導体記憶装置。
6. A first complementary transistor connected to a common bit line is connected to at least one electrode of a capacitor formed of a ferroelectric film, and the first complementary transistor has two electrodes. A second complementary transistor connected to a word line, the other electrode of the capacitor being connected to the divided cell plate line, and the divided cell plate line, the two word lines and the cell plate line connected to each other; A semiconductor memory device comprising:
【請求項7】 前記ワード線の一方には前記ワード線の
他方に印加される信号の相補信号が入力されることを特
徴とする請求項6記載の半導体記憶装置。
7. The semiconductor memory device according to claim 6, wherein a complementary signal of a signal applied to the other of the word lines is input to one of the word lines.
【請求項8】 強誘電体膜で形成されたキャパシタを持
つメモリセルが、ワード線に接続され、特定の2本の前
記ワード線間に接続されている前記メモリセルが電気的
に共通となる分割セルプレート線で接続され、前記分割
セルプレート線はトランジスタを介してセルプレート線
に接続されていることを特徴とする半導体記憶装置。
8. A memory cell having a capacitor formed of a ferroelectric film is connected to a word line, and the memory cells connected between two specific word lines are electrically common. A semiconductor memory device, wherein the divided cell plate line is connected to the divided cell plate line, and the divided cell plate line is connected to the cell plate line through a transistor.
【請求項9】 強誘電体膜で形成されたキャパシタを持
つメモリセルが、ワード線とビット線とに接続され、特
定の2本の前記ワード線と特定の2本の前記ビット線と
の間に接続されている前記メモリセルが電気的に共通と
なる分割セルプレート線で接続され、前記分割セルプレ
ート線はトランジスタを介してセルプレート線に接続さ
れていることを特徴とする半導体記憶装置。
9. A memory cell having a capacitor formed of a ferroelectric film is connected to a word line and a bit line, and is provided between two specific word lines and two specific bit lines. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the memory cells connected to the memory cell are connected by an electrically common divided cell plate line, and the divided cell plate line is connected to the cell plate line through a transistor.
【請求項10】 特定の2本の前記ワード線と特定の2
本の前記ビット線との間に接続されている前記メモリセ
ルの数が2個であることを特徴とする請求項9記載の半
導体記憶装置。
10. Two specific word lines and two specific word lines
10. The semiconductor memory device according to claim 9, wherein the number of the memory cells connected to the bit line of the book is two.
【請求項11】 特定の2本の前記ワード線と特定の2
本の前記ビット線との間に接続されている前記メモリセ
ルの数が4個であることを特徴とする請求項9記載の半
導体記憶装置。
11. A specific two said word lines and a specific two
10. The semiconductor memory device according to claim 9, wherein the number of the memory cells connected between the bit lines of the book is four.
【請求項12】 強誘電体膜で形成されたキャパシタを
持つメモリセルが、ワード線に接続され、特定の2本の
前記ワード線間に接続されている前記メモリセルが電気
的に共通となる分割セルプレート線で接続され、前記分
割セルプレート線はトランジスタを介してセルプレート
線に接続されており、かつ前記トランジスタは前記2本
のワード線の論理和を発生する論理回路に接続されてい
ることを特徴とする半導体記憶装置。
12. A memory cell having a capacitor formed of a ferroelectric film is connected to a word line, and the memory cells connected between two specific word lines are electrically common. The divided cell plate lines are connected to each other, the divided cell plate lines are connected to a cell plate line through a transistor, and the transistor is connected to a logic circuit which generates a logical sum of the two word lines. A semiconductor memory device characterized by the above.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6058040A (en) * 1997-05-19 2000-05-02 Rohm Co., Ltd. Ferroelectric memory
JP2001135077A (en) * 1999-11-08 2001-05-18 Sharp Corp Ferroelectric substance memory
US6587366B2 (en) 2000-05-12 2003-07-01 Oki Electric Industry Co., Ltd. Ferroelectric memory device and method for operating ferroelectric memory device
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JP2007053321A (en) * 2005-08-19 2007-03-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor memory device

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