JPH08180671A - Semiconductor memory - Google Patents

Semiconductor memory

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JPH08180671A
JPH08180671A JP6319904A JP31990494A JPH08180671A JP H08180671 A JPH08180671 A JP H08180671A JP 6319904 A JP6319904 A JP 6319904A JP 31990494 A JP31990494 A JP 31990494A JP H08180671 A JPH08180671 A JP H08180671A
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信行 森脇
Hiroshige Hirano
博茂 平野
Tetsuji Nakakuma
哲治 中熊
Joji Nakane
譲治 中根
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Abstract

PURPOSE: To prevent the destruction of stored data due to the erroneous inversion of the polarity of a capacitor in the nonselecting state of a DRAM type nonvolatile memory cell having a ferroelectric capacitor. CONSTITUTION: This memory is provided with a capacitor C11 inserting a ferroelectric film between a first and a second electrodes, an N type transistor T11 and a P channel transistor T12 connected to the second electrode of the capacitor in parallel. A cell plate line CP is connected to the first electrode, a bit line BL is connected to the second electrode through two transistors T11, T12 and word lines ML are connected to the gates of the respective transistors T11, T12. A node between the second electrode and the respective transistors T11, T12 and a grounded power source are connected through a transistor T13, at the time of non-selection, the transistors T11, T12 are turned OFF and the transistor T13 is turned ON. Consequently, the potential on the second electrode of the capacitor C11 is fixed and erroneous inversion is prevented.

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
ャパシタをメモリセルに配置してなる半導体記憶装置に
係り、特にメモリセルの非選択状態における記憶データ
の破壊を防止するための対策に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device in which a capacitor having a ferroelectric film is arranged in a memory cell, and more particularly, a measure for preventing destruction of stored data in a non-selected state of the memory cell. Regarding

【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10は、強誘電体に印加される電圧とこ
の強誘電体の自己分極との関係を示す図である。同図に
示すように、強誘電体の分極状態の遷移はいわゆるヒス
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(同図の点S2の状態)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材料からなる膜で半導
体記憶装置のキャパシタの容量部を構成すると、電圧が
印加されなくなっ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. 10 is a diagram showing the relationship between the voltage applied to the ferroelectric substance and the self-polarization of the ferroelectric substance. As shown in the figure, the transition of the polarization state of the ferroelectric shows a so-called hysteresis characteristic, and even when the voltage applied to the ferroelectric becomes zero (state of point S2 in the figure), The residual polarization Pr remains. If the capacitor part of a semiconductor memory device is made up of a film made of such a ferroelectric material, it becomes possible to retain data in the capacitor even after the voltage is no longer applied, realizing a non-volatile storage of data. can do.

【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】図9は、上記従来の半導体記憶装置1の構
成を示す電気回路図である。同図において、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、BLB2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。
FIG. 9 is an electric circuit diagram showing the structure of the conventional semiconductor memory device 1. In the figure, a semiconductor memory device 1 includes a memory cell 2 for storing 1-bit data,
3, the dummy cells 4 and 5, the sense amplifier 6, and the memory cells 2 and 3, and the bit lines BLB1 and BLB2 for writing and reading the data from the memory cells 2 and 3, and the memory cells 2 and 3, respectively. Are provided with word lines WLB1 and WLB2 for selecting the respective, the cell plate line CPB, and the dummy word lines DWL1 and DWL2.

【0006】上記メモリセル2、3は、強誘電体膜を2
つの電極で挟持してなるメモリセルキャパシタC1、C
2と、電界効果型MOSトランジスタからなるパストラ
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2つの電極で挟持して
なるダミーセルキャパシタC3、C4と、パストランジ
スタT3、T4とをそれぞれ有している。このメモリセ
ルキャパシタC1、C2およびダミーセルキャパシタC
3、C4の各電極のうち1つの電極は、いずれも共通の
セルプレート線CPBと接続されている。そして、トラ
ンジスタT1、T2がオンのときつまり配置されるメモ
リセル2,3が選択されたときには、メモリセルキャパ
シタC1、C2とビット線BLB1、BLB2との間が
導通状態になり、トランジスタT3、T4がON状態の
ときに、ダミーセルキャパシタC3、C4とビット線B
LB2、BLB1との間が導通状態になる。
The memory cells 2 and 3 each have a ferroelectric film 2
Memory cell capacitors C1 and C sandwiched by two electrodes
2 and pass transistors T1 and T2, each of which is a field effect MOS transistor. Similarly,
The dummy cells 4 and 5 have dummy cell capacitors C3 and C4 each having a ferroelectric film sandwiched between two electrodes, and pass transistors T3 and T4. The memory cell capacitors C1 and C2 and the dummy cell capacitor C
One of the electrodes C3 and C4 is connected to the common cell plate line CPB. When the transistors T1 and T2 are on, that is, when the memory cells 2 and 3 to be arranged are selected, the memory cell capacitors C1 and C2 and the bit lines BLB1 and BLB2 become conductive, and the transistors T3 and T4. Is on, dummy cell capacitors C3 and C4 and bit line B
A conduction state is established between LB2 and BLB1.

【0007】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10の点S1
の状態となる。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C1の分極状態は図10の点S2の状態に遷移す
る。次に、セルプレート線CPB、ワード線WLB1、
ビット線BLB1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10
の点S2の状態に留まる。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2のメモリ
セルキャパシタC1の分極状態は、電圧の印加を停止し
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 point S1 in FIG.
It becomes the state of. Next, the potential applied to the cell plate CPB transitions to a high level, the voltage applied to the memory cell capacitor C1 becomes zero, and the polarization state of the memory cell capacitor C1 transitions to the state at point S2 in FIG. Next, the cell plate line CPB, the word line WLB1,
Even if the potential applied to the bit line BLB1 is returned to the low level, the polarization state of the memory cell capacitor C1 is as shown in FIG.
Remains at the point S2. In this way, the data "1" is written in the memory cell 2, and the polarization state of the memory cell capacitor C1 of the memory cell 2 is maintained without change even if the application of voltage is stopped.

【0008】一方、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10の点S3の状態となる。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C
1の分極状態は図10の点S4の状態となり、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、電圧の印加を停止しても変化することなく
保持される。
On the other hand, 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 of point S3 in FIG. . next,
If the potential applied to the cell plate line CPB and the word line WLB1 in this order returns to the low level, the memory cell capacitor C
The polarization state of 1 becomes the state of point S4 in FIG. 10, and the data “0” is written in the memory cell 2. The polarization state of the memory cell capacitor C1 is maintained without change even when the voltage application is stopped, as in the case where the data “1” is written.

【0009】次に、半導体記憶装置1の読み出し動作に
ついて、メモリセル2の記憶データを読み出す場合を例
にとって説明する。まず、読み出し動作に先立ってビッ
ト線BLB1、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、トランジスタT1がON状態とな
り、ビット線BLB1とメモリセルキャパシタC1との
間が導通状態になる。このとき、メモリセルキャパシタ
C1に印加される電圧は零であり、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10の点
S2又はS4の状態に保持されている。
Next, the read operation of the semiconductor memory device 1 will be described by taking the case of reading the stored data in the memory cell 2 as an example. First, a low-level potential is applied to the bit lines BLB1 and BLB2 prior to the read operation. Then, by applying a high-level potential to the word line WLB1, the transistor T1 is turned on, and the bit line BLB1 and the memory cell capacitor C1 are brought into conduction. 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 held at the preset state of point S2 or S4 in FIG.

【0010】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10の点S2又はS4の状態
から点S3の状態に遷移する。このとき、ビット線BL
B1の電位はメモリセル2にあらかじめ書き込まれたデ
ータによって異なる。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C1の
分極状態は図10の点S2の状態から点S3の状態に遷
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11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10の点S4の
状態から点S3の状態に遷移し、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11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又はL2
を受け取り、このいずれの電位であるかに応じて記憶デ
ータが“1”であるか“0”であるかを判定する。な
お、L3は、高電位L1と低電位L2との間の中間電位
である。
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 point S2 in FIG. Alternatively, the state of S4 transits to the state of point S3. At this time, the bit line BL
The potential of B1 differs depending on the data previously written in the memory cell 2. When the data “1” is written in the memory cell 2, the polarization state of the memory cell capacitor C1 transits from the state of point S2 to the state of point S3 in FIG. 10, and the charge released from the memory cell capacitor C1. The amount 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 transits from the state of point S4 to the state of point S3 in FIG. 10 and is discharged from the memory cell capacitor C1. The amount of electric charge is smaller than that in the case where the data “1” is written, and the potential of the bit line BLB1 becomes a low read potential L2 as shown in FIG. Then, the sense amplifier 6 causes the read potential L1 or L2 to be read.
Is received and it is determined whether the stored data is "1" or "0" depending on which of these potentials. L3 is an intermediate potential between the high potential L1 and the low potential L2.

【0011】上記従来例では、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DRAM型強誘電
体不揮発性メモリのセルを形成している例について説明
した(以後1T1C型メモリセルと称する)。
In the above conventional example, one transistor and one transistor are used.
An example has been described in which one DRAM type ferroelectric non-volatile memory cell is formed by using one ferroelectric capacitor (hereinafter referred to as a 1T1C type memory cell).

【0012】次に、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
について、図10を参照しながら説明する(アメリカ特
許明細書第4,873,664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1
2に示すように、2T2C型メモリセルには、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1
1と、メモリセル10にデータを書き込み,読み出すた
めのビット線BL,XBLと、メモリセル10を選択す
るためのワード線WLと、セルプレート線CPとが配置
されている。また、メモリセル10は、強誘電体膜を2
つの電極で挟持してなるキャパシタ16,17と、トラ
ンジスタ18,19とを備えている。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WL,セルプレ
ート線CP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、2本のビット線BL,XBL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
BLには高レベルを印加し、相補ビット線XBLには低
レベルを印加したのち、ワード線WL、セルプレート線
CPをそれぞれ選択状態とする。このとき、強誘電体キ
ャパシタ16,17は、それぞれ図10の点S2、S4
の状態に設定される。この状態は、1T1C型メモリセ
ルの場合と同様に、電圧の印加を停止しても保持され
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BLを選択し、
セルプレート線CPを高電位にすることにより、ビット
線BLには、図11に示すL1レベルが、相補ビット線
XBL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。
Next, an example in which one memory cell is formed by two transistors and two ferroelectric capacitors will be described with reference to FIG. 10 (US Pat. No. 4,873, US Pat. No. 4,873). 664 specification). After that,
This memory cell is called a 2T2C type memory cell. FIG.
As shown in FIG. 2, the 2T2C type memory cell includes a memory cell 10 for storing 1-bit data and a sense amplifier 1
1, bit lines BL and XBL for writing and reading data in the memory cell 10, a word line WL for selecting the memory cell 10, and a cell plate line CP are arranged. Further, the memory cell 10 has a ferroelectric film 2
Capacitors 16 and 17 sandwiched between two electrodes and transistors 18 and 19 are provided. The operation of the word line WL and the cell plate line CP at the time of writing / reading data to / from the memory cell is the same as that of the 1T1C type memory cell of the above-mentioned conventional example, but it has two bit lines BL and XBL. The difference is that complementary data of high level and low level 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 BL and a low level is applied to the complementary bit line XBL, and then the word line WL and the cell plate line CP are set to the selected state. To do. At this time, the ferroelectric capacitors 16 and 17 are connected to the points S2 and S4 of FIG. 10, respectively.
Is set to the state of. This state is maintained even when the voltage application is stopped, as in the case of the 1T1C type memory cell. In order to read, 1T1 described above from this state
Select the word line BL as in the case of the C-type memory cell,
By setting the cell plate line CP to a high potential, the L1 level shown in FIG. 11 is output to the bit line BL and the L2 level is output to the complementary bit line XBL. Sense amplifier 11
Detects the level difference and reads the data.

【0013】上述の書き込み読み出し動作では、ビット
線電位を低電位に設定した後セルプレート線に高電位の
パルスを印加することにより強誘電体キャパシタの分極
反転を行なうようにした。同様に、ビット線電位を高電
位に設定した後にセルプレート線に低電位のパルスを印
加することにより強誘電体キャパシタの分極反転を行い
データの書き込み読み出しを行うことも可能である。
In the above-described write / read operation, the polarization of the ferroelectric capacitor is reversed by applying a high potential pulse to the cell plate line after setting the bit line potential to a low potential. Similarly, it is also possible to set the bit line potential to a high potential and then apply a low potential pulse to the cell plate line to invert the polarization of the ferroelectric capacitor and write / read data.

【0014】上記従来例の図9、図12に示す回路で
は、強誘電体キャパシタとビット線とを接続するパスト
ランジスタは、図13(a)に示すように、Nチャネル
型トランジスタで構成されている。ただし、図13
(b)に示すようなPチャネル型トランジスタで構成す
ることも可能である。また、低電圧動作を目的とする場
合には、図13(c)で示すように、CMOSトランジ
スタによりパストランジスタを構成することも可能であ
る。
In the circuits shown in FIGS. 9 and 12 of the above-mentioned conventional example, the pass transistor connecting the ferroelectric capacitor and the bit line is an N-channel type transistor as shown in FIG. 13A. There is. However, in FIG.
It is also possible to use a P-channel type transistor as shown in (b). Further, for the purpose of low voltage operation, as shown in FIG. 13C, a pass transistor can be formed by a CMOS transistor.

【0015】図15は、上記図13(c)のメモリセル
構成を用いたときの各信号の動作例を示すタイミングチ
ャートである。ここで、XCEはメモリセルを活性化・
非活性化するためのメモリセル選択信号でありメモリセ
ルの外部から入力される。この例では、メモリセル選択
信号XCEが低電位レベルの時にメモリセルが選択活性
化され、メモリセル選択信号XCEが高電位レベルのと
きにメモリセルが非選択非活性化され、スタンバイ状態
となる。この例では、各信号線は読み出しあるいは書込
動作終了状態のままでスタンバイ状態に入る。すなわ
ち、スタンバイ状態では、ワード線WLは低電位状態、
相補ワード線XWLは高電位状態、セルプレート線CP
は低電位状態である。またビット線対BL,XBLは接
地電位にプリチャージされている。
FIG. 15 is a timing chart showing an operation example of each signal when the memory cell configuration of FIG. 13 (c) is used. Here, XCE activates the memory cell
This is a memory cell selection signal for deactivating and is input from outside the memory cell. In this example, when the memory cell selection signal XCE is at the low potential level, the memory cells are selectively activated, and when the memory cell selection signal XCE is at the high potential level, the memory cells are deselected and deactivated, and the standby state is set. In this example, each signal line enters the standby state with the read or write operation completed. That is, in the standby state, the word line WL is in the low potential state,
Complementary word line XWL is in a high potential state, cell plate line CP
Is in a low potential state. The bit line pair BL, XBL is precharged to the ground potential.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図13
(a)〜(c)に示されるような、強誘電体キャパシタ
C1とパストランジスタT1とで構成されるDRAMメ
モリセルでは、当該メモリセルが非選択でパストランジ
スタT1がOFFの時には、パストランジスタT1と強
誘電体キャパシタC1とを接続するノードNdAはフロー
ティング状態となる。このような状態は通常の書込動
作、読み出し動作中の選択されていないメモリセルに起
こる。また、メモリセルが活性状態でないスタンバイ状
態(つまり非選択状態)でも起こる。
By the way, FIG.
In the DRAM memory cell including the ferroelectric capacitor C1 and the pass transistor T1 as shown in (a) to (c), when the memory cell is not selected and the pass transistor T1 is OFF, the pass transistor T1 The node NdA that connects the ferroelectric capacitor C1 to the ferroelectric capacitor C1 is in a floating state. Such a state occurs in an unselected memory cell during a normal write operation or read operation. It also occurs in a standby state (that is, a non-selected state) in which the memory cell is not in the active state.

【0017】以下、このときのノードNdAに生じる問題
について、図14(a)〜(c)を参照しながら説明す
る。図14(a)〜(c)は、上記図13(a)〜
(c)に示す回路に対応するトランジスタ部分の縦断面
構造を概略的に示す図である。図14(a)〜(c)に
示すように、半導体基板のウェル層内にトランジスタT
1(T2)のソース・ドレインとなる2つの拡散層が形
成され、2つの拡散層の中間に位置する半導体基板上に
ゲートが設けられている。そして、ワード線WLはトラ
ンジスタT1(T2)のゲートに接続され、ビット線B
LはトランジスタT1(T2)の一方の拡散層に接続さ
れている。また、キャパシタC1(C2)の一方の電極
はセルプレート線CPに接続され、キャパシタC1(C
2)の他方の電極はノードNdAを介してトランジスタT
1(T2)の他方の拡散層に接続されている。
The problem occurring at the node NdA at this time will be described below with reference to FIGS. 14 (a) to 14 (c). FIGS. 14A to 14C are the same as FIGS.
It is a figure which shows roughly the vertical cross-section structure of the transistor part corresponding to the circuit shown in (c). As shown in FIGS. 14A to 14C, the transistor T is formed in the well layer of the semiconductor substrate.
Two diffusion layers serving as a source / drain of 1 (T2) are formed, and a gate is provided on a semiconductor substrate located between the two diffusion layers. The word line WL is connected to the gate of the transistor T1 (T2), and the bit line B
L is connected to one diffusion layer of the transistor T1 (T2). Further, one electrode of the capacitor C1 (C2) is connected to the cell plate line CP, and the capacitor C1 (C2
The other electrode of 2) is connected to the transistor T via the node NdA.
1 (T2) is connected to the other diffusion layer.

【0018】ここで、図14(a)〜(c)において、
ノードNdAはウェル層のなかに形成されたトランジスタ
T1(T2)の拡散層にコンタクトしているので、トラ
ンジスタT1(T2)がOFFのときには、時間の経過
と共に拡散層とウェル層との間にリーク電流が生じ、こ
のノードNdAの電位はウェル層の電位に等しくなるまで
充電される。
Here, in FIGS. 14 (a) to 14 (c),
Since the node NdA is in contact with the diffusion layer of the transistor T1 (T2) formed in the well layer, when the transistor T1 (T2) is OFF, leakage occurs between the diffusion layer and the well layer over time. A current is generated, and the potential of this node NdA is charged until it becomes equal to the potential of the well layer.

【0019】このように、パストランジスタT1(T
2)のOFF状態が継続するときで、かつセルプレート
線CPの電位がウェル層の電位と異なる場合、例えば図
14(a)に示すようにPウェル層の電位は一般にはV
SSレベルである。したがって、セルプレート線CPが
非選択状態で高電位状態(電源電圧レベル)となるよう
に設定されていると、時間の経過と共にノードNdAの電
位がVSSレベルとなることで、強誘電体キャパシタの
両側の電極には電位差が生じ、強誘電体の分極を誤って
反転してしまう虞れがある。
Thus, the pass transistor T1 (T
When the OFF state of 2) continues and the potential of the cell plate line CP is different from the potential of the well layer, for example, the potential of the P well layer is generally V as shown in FIG.
It is the SS level. Therefore, when the cell plate line CP is set to the high potential state (power supply voltage level) in the non-selected state, the potential of the node NdA becomes the VSS level with the lapse of time, so that the ferroelectric capacitor A potential difference is generated between the electrodes on both sides, and there is a risk that the polarization of the ferroelectric substance may be reversed by mistake.

【0020】同様に、図14(b)に示す構造を有する
メモリセルの場合には、Nウェル層は通常は高電位(電
源電圧VCC)にあるのでセルプレート線CPの電位が
スタンバイ時に低電位(接地電位VSS)である場合に
は、誤って分極の反転が生じる。
Similarly, in the case of the memory cell having the structure shown in FIG. 14B, since the N well layer is normally at a high potential (power supply voltage VCC), the potential of the cell plate line CP is low at the standby time. If it is (ground potential VSS), the polarization is erroneously inverted.

【0021】また、図14(c)に示す構造を有するメ
モリセルの場合には、ノードNdAはPウェル層とNウェ
ル層の両方に接続されているために、電源電圧VCCと
接地電位VSSとの中間に充電される。したがって、非
選択状態で長時間が経過すると、セルプレート線CPの
電位を高電位あるいは低電位のどちらに設定しても誤っ
て分極の反転がおこる虞れがある。
In the case of the memory cell having the structure shown in FIG. 14C, since the node NdA is connected to both the P well layer and the N well layer, the power supply voltage VCC and the ground potential VSS are Is charged in the middle of. Therefore, if a long time elapses in the non-selected state, there is a possibility that the polarization may be erroneously reversed regardless of whether the potential of the cell plate line CP is set to the high potential or the low potential.

【0022】なお、以上の説明から明らかなように、図
12に示す2T2C型のメモリセルは、図14(a)の
メモリセルを組み合わせた構造となっているので、2T
2C型メモリセルにおいても、上述のような電位の設定
を行うと、非選択状態における分極の誤反転が発生する
虞れがあった。
As is apparent from the above description, the 2T2C type memory cell shown in FIG. 12 has a structure in which the memory cells shown in FIG.
Even in the 2C type memory cell, if the potential is set as described above, there is a possibility that the polarization may be erroneously inverted in the non-selected state.

【0023】また、従来のメモリセルのセルプレート線
ドライブ回路についても、下記のような問題があった。
図16は、従来のメモリのセルプレート線ドライブ回路
を示す。同図において、RDはセルプレート線を選択す
るためのデコード選択信号であり、複数本配列されたセ
ルプレート線の中から特定のセルプレート線を選択する
ための信号である。また、CPOはセルプレート線CP
の源信号である。同図に示すように、セルプレート線C
Pの源信号CPOとデコード信号RDとの論理積をとっ
てセルプレート線信号CPを生成する構成となってい
る。このため、メモリセルの非選択時には、デコード信
号RDが低電位”L”となり、図16に添付する真理値
表に示すごとく、セルプレート線信号CPの論理は”
L”となる。すなわち、このようなセルプレート線ドラ
イブ回路の構成も、非選択状態においてキャパシタ電極
に電位差を生ぜしめるので、分極の誤反転を生ぜしめる
一因となりうる。
The conventional cell plate line drive circuit for memory cells also has the following problems.
FIG. 16 shows a cell plate line drive circuit of a conventional memory. In the figure, RD is a decode selection signal for selecting a cell plate line, and is a signal for selecting a specific cell plate line from a plurality of arranged cell plate lines. CPO is the cell plate line CP
Is the source signal of. As shown in the figure, the cell plate line C
The cell plate line signal CP is generated by taking the logical product of the P source signal CPO and the decode signal RD. Therefore, when the memory cell is not selected, the decode signal RD becomes the low potential "L", and the logic of the cell plate line signal CP is "L" as shown in the truth table attached to FIG.
That is, the configuration of such a cell plate line drive circuit also causes a potential difference in the capacitor electrodes in the non-selected state, which may be one of the causes of erroneous polarization reversal.

【0024】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、強誘電体等の電荷保持機能について
ヒステリシス特性を有する材料からなる容量部を有する
キャパシタをメモリセルに備えながら、長時間の非選択
状態におけるキャパシタの分極の誤反転を防止しうる半
導体記憶装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a memory cell with a capacitor having a capacitance portion made of a material having a hysteresis characteristic with respect to a charge retention function such as a ferroelectric substance. An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of preventing erroneous reversal of polarization of a capacitor in a non-selected state for a long time.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が講じた第1の解決手段は、メモリセルの非選
択時にメモリセルのストレージノードの電位を固定する
ことにある。
A first solution provided by the present invention to achieve the above object is to fix the potential of a storage node of a memory cell when the memory cell is not selected.

【0026】具体的に請求項1の発明が講じた手段は、
電荷保持機能についてヒステリシス特性を有する容量部
を第1,第2電極で挟持してなるキャパシタと、該キャ
パシタの上記第2電極に接続されON・OFF状態に切
換え可能な少なくとも1つのパストランジスタとを配置
してなるメモリセルを備えた半導体記憶装置を前提とす
る。そして、上記キャパシタの第1電極に接続されるセ
ルプレート線と、上記キャパシタの第2電極に上記少な
くとも1つのパストランジスタを介して接続されるビッ
ト線と、上記少なくとも1つのパストランジスタのON
・OFFを制御する信号を供給するためのワード線と、
上記メモリセルの非選択時に、上記キャパシタの第2電
極の電位を所定の電位に固定する電位固定手段とを設け
る構成としたものである。
Specifically, the means taken by the invention of claim 1 is as follows.
A capacitor formed by sandwiching a capacitance portion having a hysteresis characteristic with respect to a charge holding function between first and second electrodes, and at least one pass transistor which is connected to the second electrode of the capacitor and can be turned on and off. It is premised on a semiconductor memory device provided with arranged memory cells. A cell plate line connected to the first electrode of the capacitor, a bit line connected to the second electrode of the capacitor through the at least one pass transistor, and an ON state of the at least one pass transistor.
A word line for supplying a signal for controlling OFF,
A potential fixing means for fixing the potential of the second electrode of the capacitor to a predetermined potential when the memory cell is not selected is provided.

【0027】請求項2の発明が講じた手段は、請求項1
の半導体記憶装置において、上記メモリセルを、非選択
状態で上記パストランジスタがOFF状態になるように
構成するものとする。さらに、上記電位固定手段を、上
記キャパシタの第2電極−パストランジスタ間のノード
と接地電源との間を接続する配線と、上記配線中に介設
され上記パストランジスタがOFF状態になるときにO
N状態になる誤反転防止用トランジスタとで構成したも
のである。
The means taken by the invention of claim 2 is as follows:
In this semiconductor memory device, the memory cell is configured such that the pass transistor is turned off in the non-selected state. Further, the potential fixing means is connected to a wiring that connects a node between the second electrode of the capacitor and the pass transistor and the ground power supply, and is connected to the wiring when the pass transistor is turned off.
It is composed of an erroneous inversion prevention transistor which becomes N state.

【0028】請求項3の発明が講じた手段は、請求項1
の半導体記憶装置において、上記メモリセルには、上記
ビット線と上記キャパシタの第2電極との間に互いに並
列に介設され互いに同じタイミングでON・OFF状態
になるNチャネル型トランジスタとPチャネル型トラン
ジスタとを配設し、非選択状態では上記各パストランジ
スタがOFF状態になるように構成するものとする。さ
らに、上記電位固定手段を、上記キャパシタの第2電極
−各パストランジスタ間のノードと接地電源との間を接
続する配線と、上記配線中に介設され上記各パストラン
ジスタがOFF状態になるときにON状態になる誤反転
防止用トランジスタとで構成したものである。
The means taken by the invention of claim 3 is as follows:
In the semiconductor memory device, the memory cell includes an N-channel type transistor and a P-channel type transistor which are interposed in parallel with each other between the bit line and the second electrode of the capacitor and are turned on / off at the same timing. A transistor is provided, and each pass transistor is turned off in the non-selected state. Further, when the potential fixing means is connected between the node between the second electrode of the capacitor and each pass transistor and the ground power source, and the pass transistor interposed in the wiring is turned off. And an erroneous inversion prevention transistor that is turned on.

【0029】請求項4の発明が講じた手段は、請求項1
の半導体記憶装置において、上記電位固定手段を、上記
ビット線を所定電位にプリチャージしておき、上記メモ
リセルが非選択状態のときに、当該メモリセルのワード
線を選択し、当該メモリセルに接続されるビット線と上
記キャパシタの第2電極とを接続状態にして第2電極の
電位をビット線電位に固定するよう制御する構成とした
ものである。
The means taken by the invention of claim 4 is as follows:
In the semiconductor memory device, the potential fixing unit precharges the bit line to a predetermined potential, and when the memory cell is in a non-selected state, the word line of the memory cell is selected and the memory cell is selected. The bit line to be connected and the second electrode of the capacitor are connected to each other, and the potential of the second electrode is controlled to be fixed to the bit line potential.

【0030】また、本発明が講じた第2の解決手段は、
メモリセルの非選択時に、キャパシタの両電極間の電位
差を分極の反転が生じない範囲に抑制することにある。
The second solution provided by the present invention is as follows.
The purpose is to suppress the potential difference between both electrodes of the capacitor within a range where polarization inversion does not occur when the memory cell is not selected.

【0031】具体的に、請求項5の発明が講じた手段
は、電荷保持機能についてヒステリシス特性を有する容
量部を第1,第2電極で挟持してなるキャパシタと、該
キャパシタの上記第2電極に接続されON・OFF状態
に切換え可能な少なくとも1つのパストランジスタとを
配置してなるメモリセルとを備えた半導体記憶装置を前
提とする。そして、上記キャパシタの第1電極に接続さ
れるセルプレート線と、上記キャパシタの第2電極に上
記少なくとも1つのパストランジスタを介して接続され
るビット線と、上記少なくとも1つのパストランジスタ
のON・OFFを制御する信号を供給するためのワード
線と、上記メモリセルが非選択状態のときに、上記第1
電極と第2電極との電位差をほぼ等しくする電位差解消
手段とを設ける構成としたものである。
Specifically, the means taken by the invention of claim 5 is a capacitor comprising a capacitance part having a hysteresis characteristic for a charge retention function, sandwiched between first and second electrodes, and the second electrode of the capacitor. It is premised on a semiconductor memory device including a memory cell having at least one pass transistor connected to the switch and capable of switching between ON and OFF states. A cell plate line connected to the first electrode of the capacitor, a bit line connected to the second electrode of the capacitor via the at least one pass transistor, and ON / OFF of the at least one pass transistor. A word line for supplying a signal for controlling the memory cell and the first line when the memory cell is in a non-selected state.
The potential difference eliminating means for making the potential difference between the electrode and the second electrode substantially equal is provided.

【0032】請求項6の発明が講じた手段は、請求項5
の半導体記憶装置において、上記メモリセルを、非選択
状態では上記パストランジスタがOFF状態になるよう
に構成するものとする。さらに、上記電位差解消手段
を、上記キャパシタの第2電極−各パストランジスタ間
のノードと上記セルプレート線との間を接続する配線
と、上記配線中に介設され上記パストランジスタがOF
F状態になるときにON状態になる誤反転防止用トラン
ジスタとで構成したものである。
The means taken by the invention of claim 6 is as follows.
In the semiconductor memory device, the memory cell is configured such that the pass transistor is turned off in the non-selected state. Further, a wiring connecting the potential difference eliminating means between the node between the second electrode of the capacitor and each pass transistor and the cell plate line, and the path transistor interposed in the wiring, the pass transistor is OF
It is composed of an erroneous inversion prevention transistor which is turned on when it is in the F state.

【0033】請求項7の発明が講じた手段は、請求項5
の半導体記憶装置において、上記メモリセルに、上記ビ
ット線と上記キャパシタの第2電極との間に互いに並列
に介設され互いに同じタイミングでON・OFF状態に
なるNチャネル型トランジスタとPチャネル型トランジ
スタとを配設し、非選択状態では上記各パストランジス
タがOFF状態になるように構成するものとする。さら
に、上記電位差解消手段を、上記キャパシタの第2電極
−各パストランジスタ間のノードとセルプレート線との
間を接続する配線と、上記配線中に介設され上記各パス
トランジスタがOFF状態になるときにON状態になる
誤反転防止用トランジスタとで構成したものである。
The measures taken by the invention of claim 7 are as follows:
In the semiconductor memory device, an N-channel type transistor and a P-channel type transistor which are provided in the memory cell in parallel with each other between the bit line and the second electrode of the capacitor and are turned on and off at the same timing. And are provided so that each of the pass transistors is turned off in the non-selected state. Further, the potential difference eliminating means is connected to a line connecting the node between the second electrode of the capacitor and each pass transistor and the cell plate line, and the pass transistor interposed in the line is turned off. It is composed of a transistor for preventing erroneous inversion which is sometimes turned on.

【0034】請求項8の発明が講じた手段は、請求項3
又は7の半導体記憶装置において、上記誤反転防止用ト
ランジスタのON・OFFを制御するための制御信号線
を、上記Nチャネル型トランジスタ及びPチャネル型ト
ランジスタのうち御反転防止用トランジスタとは逆のチ
ャネル型を有するトランジスタのワード線に共通に接続
する構成としたものである。
The means taken by the invention of claim 8 is as follows.
Alternatively, in the semiconductor memory device of No. 7, the control signal line for controlling ON / OFF of the erroneous inversion prevention transistor has a channel opposite to the inversion prevention transistor of the N-channel type transistor and the P-channel type transistor. The structure is such that they are commonly connected to the word lines of transistors having a mold.

【0035】請求項9の発明が講じた手段は、請求項5
の半導体記憶装置において、上記メモリセルに、P型ウ
ェル層に形成されたNチャネル型トランジスタと、N型
ウェル層に形成されたPチャネル型トランジスタとを配
置するものとする。さらに、上記電位差解消手段を、上
記メモリセルが非選択状態のときに、上記P型ウェル層
及びN型ウェル層のうち少なくとも選択状態の動作時に
上記セルプレート線と同じ電位に設定されるウェル層の
電位を上記セルプレート線と同電位に変化させるよう制
御する構成としたものである。
The measures taken by the invention of claim 9 are as follows:
In the semiconductor memory device, the N-channel type transistor formed in the P-type well layer and the P-channel type transistor formed in the N-type well layer are arranged in the memory cell. Further, the potential difference eliminating means is set to the same potential as the cell plate line when the memory cell is in a non-selected state and at least in the selected state of the P-type well layer and the N-type well layer. The potential of the cell plate is controlled to be changed to the same potential as the cell plate line.

【0036】請求項10の発明が講じた手段は、請求項
5の半導体記憶装置において、上記メモリセルのビット
線を接地レベルにプリチャージし、上記メモリセルのセ
ルプレート線を、非選択状態では低電位に維持され書き
込み・読み出し時には電源電圧にパルス印加されるよう
に構成するものとする。さらに、上記電位差解消手段
を、上記メモリセルに接続されるワード線を常時選択状
態に設定して上記ビット線を介して上記キャパシタの第
2電極の電位をビット線電位に固定し、上記メモリセル
を選択して記憶の書き込み読みだしを行うときには、非
選択メモリセルのワード線を非活性化するよう制御する
構成としたものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in the semiconductor memory device of the fifth aspect, the bit line of the memory cell is precharged to the ground level, and the cell plate line of the memory cell is in the non-selected state. A low potential is maintained and a pulse is applied to the power supply voltage during writing and reading. Further, in the potential difference eliminating means, the word line connected to the memory cell is always set to a selected state, and the potential of the second electrode of the capacitor is fixed to the bit line potential via the bit line. When the memory cell is selected and the memory is read and written, the word line of the non-selected memory cell is controlled to be inactivated.

【0037】さらに、第3の解決手段は、メモリセルが
非選択状態のときには、キャパシタの両電極の電位を共
にフローティング状態にすることにある。
Furthermore, a third solution is to bring both potentials of both electrodes of the capacitor into a floating state when the memory cell is in the non-selected state.

【0038】具体的に請求項11の発明が講じた手段
は、電荷保持機能についてヒステリシス特性を有する容
量部を第1,第2電極で挟持してなるキャパシタと、該
キャパシタの上記第2電極に接続されON・OFF状態
に切換え可能な少なくとも1つのパストランジスタとを
配置してなるメモリセルを前提とする。そして、上記キ
ャパシタの第1電極に接続されるセルプレート線と、上
記キャパシタの第2電極に上記少なくとも1つのパスト
ランジスタを介して接続されるビット線と、上記少なく
とも1つのパストランジスタのON・OFFを制御する
信号を供給するためのワード線と、上記メモリセルが非
選択状態のとき、上記パストランジスタをOFF状態に
するととともに、上記セルプレート線をフローティング
状態にするフローティング手段とを設ける構成としたも
のである。
Specifically, the means taken by the invention of claim 11 is that a capacitor formed by sandwiching a capacitance part having a hysteresis characteristic with respect to a charge retention function between a first electrode and a second electrode, and the second electrode of the capacitor. It is premised on a memory cell in which at least one pass transistor which is connected and can be switched to an ON / OFF state is arranged. A cell plate line connected to the first electrode of the capacitor, a bit line connected to the second electrode of the capacitor via the at least one pass transistor, and ON / OFF of the at least one pass transistor. A word line for supplying a signal for controlling the memory cell, and a floating means for turning off the pass transistor when the memory cell is in a non-selected state and for bringing the cell plate line into a floating state. It is a thing.

【0039】[0039]

【作用】上記の半導体記憶装置の構成により、各請求項
の発明では、下記の作用が奏される。
With the configuration of the semiconductor memory device described above, the following actions are achieved in the invention of each claim.

【0040】請求項1の発明では、メモリセルが非選択
状態になると、電位固定手段により、キャパシタの第2
電極の電位が所定の電位に固定される。したがって、キ
ャパシタの第2電極の電位がリーク電流のために電源電
位や接地電位に変化することはなく、分極の誤反転も生
じない。
According to the first aspect of the present invention, when the memory cell is in a non-selected state, the potential fixing means causes the second capacitor
The potential of the electrode is fixed to a predetermined potential. Therefore, the potential of the second electrode of the capacitor does not change to the power source potential or the ground potential due to the leak current, and erroneous inversion of polarization does not occur.

【0041】請求項2の発明では、メモリセルが非選択
状態になると、パストランジスタがOFFとなり、キャ
パシタの第2電極とビット線とが遮断状態になる。その
とき、誤反転防止用トランジスタがON状態になるの
で、キャパシタの第2電極がノードを介して接地電源の
電位に固定される。したがって、請求項1の発明の作用
が奏されることになる。
According to the second aspect of the present invention, when the memory cell is in the non-selected state, the pass transistor is turned off and the second electrode of the capacitor and the bit line are turned off. At that time, since the transistor for preventing erroneous inversion is turned on, the second electrode of the capacitor is fixed to the potential of the ground power supply via the node. Therefore, the action of the invention of claim 1 is exhibited.

【0042】請求項3の発明では、CMOS構造を有す
るメモリセルにおいても、上記請求項2と同様の作用が
奏される。
According to the invention of claim 3, the same operation as in claim 2 can be achieved even in the memory cell having the CMOS structure.

【0043】請求項4の発明では、メモリセルが非選択
状態になると、電位固定手段により、当該メモリセルが
ON状態となるようにワード線の電位が制御される。す
なわち、キャパシタの第2電極がビット線の電位に固定
されるので、第2電極の電位がリーク電流により変化す
ることがなく、請求項1の発明の作用が奏されることに
なる。
According to the invention of claim 4, when the memory cell is in a non-selected state, the potential fixing means controls the potential of the word line so that the memory cell is turned on. That is, since the second electrode of the capacitor is fixed to the potential of the bit line, the potential of the second electrode does not change due to the leak current, and the action of the invention of claim 1 is achieved.

【0044】請求項5の発明では、メモリセルが非選択
状態になると、電位差解消手段により、キャパシタの第
1電極と第2電極との間の電位差がほぼ等しくされる。
したがって、キャパシタの両電極間に、キャパシタを構
成する材料のヒステリシス特性線に沿った記憶保持状態
を反転させるような大きな電位関係が生じることはな
い。
According to the fifth aspect of the invention, when the memory cell is in the non-selected state, the potential difference eliminating means makes the potential difference between the first electrode and the second electrode of the capacitor substantially equal.
Therefore, a large potential relationship that inverts the memory holding state along the hysteresis characteristic line of the material forming the capacitor does not occur between both electrodes of the capacitor.

【0045】請求項6の発明では、メモリセルが非選択
状態になると、パストランジスタがOFFとなり、キャ
パシタの第2電極とビット線とが遮断状態になる。その
とき、誤反転防止用トランジスタがON状態になるの
で、キャパシタの第2電極の電位が第1電極の電位に等
しくなる。したがって、請求項5の発明の作用が奏され
ることになる。
According to the sixth aspect of the invention, when the memory cell is in the non-selected state, the pass transistor is turned off and the second electrode of the capacitor and the bit line are cut off. At that time, the erroneous inversion prevention transistor is turned on, so that the potential of the second electrode of the capacitor becomes equal to the potential of the first electrode. Therefore, the action of the invention of claim 5 is achieved.

【0046】請求項7の発明では、CMOS構造を有す
るメモリセルにおいても、上記請求項6と同様の作用が
奏される。
According to the invention of claim 7, the same operation as in claim 6 can be achieved even in a memory cell having a CMOS structure.

【0047】請求項8の発明では、上記請求項3又は7
の発明の作用において、誤反転防止用トランジスタの制
御信号線が、1対のパストランジスタのうちの一方のト
ランジスタの信号線と共用されるので、回路の構成が簡
素化されることになる。
In the invention of claim 8, the above-mentioned claim 3 or 7
In the operation of the present invention, since the control signal line of the transistor for preventing erroneous inversion is shared with the signal line of one of the pair of pass transistors, the circuit configuration is simplified.

【0048】請求項9の発明では、メモリセルが選択状
態のときには、P型ウェル層,N型ウェル層は互いに反
転する電位に制御され、セルプレート線の電位は、一方
のウェル層と同じ電位に制御されている。そして、メモ
リセルが非選択状態になると、セルプレート線は、選択
状態とは反転する電位に変化する。そのとき、電位差解
消手段により、選択状態でセルプレート線と同じ電位に
維持されていたウェル層の電位が、セルプレート線と同
じ電位に変化させれるので、キャパシタの両電極の電位
が等しくなり、請求項5の発明の作用が奏される。
According to the ninth aspect of the invention, when the memory cell is in the selected state, the P-type well layer and the N-type well layer are controlled to have potentials which are mutually inverted, and the potential of the cell plate line is the same as that of one well layer. Controlled by. Then, when the memory cell is in the non-selected state, the cell plate line changes to a potential that is inverted from the selected state. At that time, the potential difference eliminating means changes the potential of the well layer, which was maintained at the same potential as the cell plate line in the selected state, to the same potential as the cell plate line, so that the potentials of both electrodes of the capacitor become equal, The operation of the invention of claim 5 is achieved.

【0049】請求項10の発明では、電位固定手段によ
り、メモリセルのワード線が常時選択状態に設定されて
いるので、キャパシタの電位がビット線の電位に固定さ
れている。一方、当該メモリセルが選択されると、非選
択メモリセルのワード線が非活性化されるので、選択状
態のメモリセルでは、書き込み・読み出しが可能とな
る。一方、非選択状態のメモリセルでは、ワード線が非
活性化されるので、パストランジスタがOFF状態とな
り、ビット線と第2電極との間が遮断状態となる。した
がって、セルプレート線とビット線とがいずれも低電位
となり、キャパシタの両電極間に大きな電位差は生じな
い。したがって、請求項5の発明の作用が奏されること
になる。
In the tenth aspect of the invention, since the word line of the memory cell is always set to the selected state by the potential fixing means, the potential of the capacitor is fixed to the potential of the bit line. On the other hand, when the memory cell is selected, the word line of the non-selected memory cell is deactivated, so that writing / reading is possible in the selected memory cell. On the other hand, in the non-selected memory cell, the word line is deactivated, so that the pass transistor is turned off and the bit line and the second electrode are cut off. Therefore, both the cell plate line and the bit line have a low potential, and a large potential difference does not occur between both electrodes of the capacitor. Therefore, the action of the invention of claim 5 is achieved.

【0050】請求項11の発明では、メモリセルが非選
択状態のとき、パストランジスタがOFF状態になるの
で、キャパシタの第2電極の電位はビット線電位と切り
離され、フローティング状態になる。一方、電位差解消
手段により、メモリセルが非選択状態になると、セルプ
レート線の電位もフローティング状態になる。したがっ
て、両電極間に分極の反転を生じるような大きな電位差
が生じることはない。
According to the eleventh aspect of the present invention, when the memory cell is in the non-selected state, the pass transistor is in the OFF state, so that the potential of the second electrode of the capacitor is separated from the bit line potential and becomes the floating state. On the other hand, when the memory cell is brought into the non-selected state by the potential difference eliminating means, the potential of the cell plate line also becomes in the floating state. Therefore, a large potential difference that causes reversal of polarization does not occur between both electrodes.

【0051】[0051]

【実施例】【Example】

(第1実施例)以下、本発明の第1実施例について、図
面を参照しながら説明する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0052】まず、本実施例に係る半導体記憶装置の構
成を説明する。
First, the configuration of the semiconductor memory device according to this embodiment will be described.

【0053】図1(a)は、本実施例の半導体記憶装置
の一部の構成を示す電気回路図である。図1(a)に示
すように、1ビットのデータを記憶するためのメモリセ
ルには、CMOSトランジスタを構成し互いにソース・
ドレインが接続される2つのパストランジスタT11
(Nチャネル型トランジスタ),T12(Pチャネル型
トランジスタ)と、各トランジスタのソース・ドレイン
にノードNdA(ストレージノード)を介して接続される
強誘電体キャパシタC11とが配設されている。そし
て、データを読み書きするためのビット線BL11と、
メモリセルを選択する信号をNチャネル型トランジスタ
T11のゲートに印加するためのワード線WL11と、
ワード線WL11とは相補的な信号をPチャネル型トラ
ンジスタT12のゲートに印加するための相補ワード線
XWL11と、強誘電体キャパシタC11の一方の電極
(第1電極)に繋がるセルプレート線CP11とがメモ
リセルに接続されている。なお、強誘電体キャパシタC
11のノードNdAに繋がる電極を第2電極とする。
FIG. 1A is an electric circuit diagram showing a partial configuration of the semiconductor memory device of this embodiment. As shown in FIG. 1A, a CMOS transistor is formed in a memory cell for storing 1-bit data,
Two pass transistors T11 whose drains are connected
(N-channel type transistor), T12 (P-channel type transistor), and a ferroelectric capacitor C11 connected to the source / drain of each transistor via a node NdA (storage node) are arranged. Then, a bit line BL11 for reading and writing data,
A word line WL11 for applying a signal for selecting a memory cell to the gate of the N-channel type transistor T11;
A complementary word line XWL11 for applying a signal complementary to the word line WL11 to the gate of the P-channel type transistor T12, and a cell plate line CP11 connected to one electrode (first electrode) of the ferroelectric capacitor C11. It is connected to a memory cell. The ferroelectric capacitor C
The electrode connected to the node NdA of 11 is the second electrode.

【0054】そして、本実施例の特徴として、メモリセ
ルにおいて、上記ノードNdAと接地電源との間に、ノー
ドNdAの電位を固定するためのリセットトランジスタT
13(Nチャネル型トランジスタ)が配設されている。
ここで、図1(a)に示すメモリセルの構成は、上記従
来例の図13(c)に相当するメモリセルの基本単位を
示したものであり、一組のパストランジスタと1ケの強
誘電体キャパシタで1ビットのデータを記憶するように
構成されている。
As a feature of this embodiment, in the memory cell, a reset transistor T for fixing the potential of the node NdA between the node NdA and the ground power source.
13 (N-channel type transistor) is provided.
Here, the configuration of the memory cell shown in FIG. 1A shows a basic unit of the memory cell corresponding to FIG. 13C of the above-mentioned conventional example, in which one set of pass transistors and one strong transistor are provided. The dielectric capacitor is configured to store 1-bit data.

【0055】ただし、上記図12に示すように、図13
(a)に示す回路を2ケ一組として1ビットのデータを
記憶するように構成された2T2C型メモリセルに、本
実施例のようなリセットトランジスタを配設しても、以
下に述べる本実施例の効果と同様の効果を得ることがで
きる。
However, as shown in FIG.
Even if the reset transistor according to the present embodiment is provided in the 2T2C type memory cell configured to store 1-bit data, the circuit shown in FIG. The same effect as that of the example can be obtained.

【0056】なお、図示は省略するが、本実施例におけ
るメモリセルの断面構造は、上記図14(c)に示す構
造にリセットトランジスタT13を付加したものとな
る。すなわち、ノードNdAは各パストランジスタT1
1,T12の拡散層を介して、P型ウェル層,N型ウェ
ル層にそれぞれ接続され、各ウェル層は、それぞれ接地
電源及び駆動電源に接続されている。また、リセットト
ランジスタT13を例えばパストランジスタT11と同
じP型ウェル層に形成し、一方の拡散層をノードNdAに
他方の拡散層を接地電源に接続するように構成すること
ができる。
Although not shown, the cross-sectional structure of the memory cell in this embodiment is the structure shown in FIG. 14 (c) to which a reset transistor T13 is added. That is, the node NdA is connected to each pass transistor T1.
The diffusion layers 1 and T12 are connected to the P-type well layer and the N-type well layer, respectively, and each well layer is connected to the ground power supply and the drive power supply, respectively. Further, the reset transistor T13 can be formed, for example, in the same P-type well layer as the pass transistor T11, and one diffusion layer is connected to the node NdA and the other diffusion layer is connected to the ground power supply.

【0057】次に、図1(a)に示す半導体記憶装置の
動作について説明する。このメモリセルを選択するには
ワード線WL11を高電位に例えば電源電圧VCCにす
ると共に、相補ワード線XWL11を低電位に例えば接
地電位に、リセットトランジスタT14のゲート制御信
号RSTを低電位に例えば接地電位にする。これによ
り、ビット線BL11と強誘電体キャパシタC11との
間が導通される。そして、読み出しに当たっては、従来
例の図9についての説明と同様に、ビット線BL11を
接地電位にプリチャージし、セルプレート線CPに高電
位のパルス信号を印加する。
Next, the operation of the semiconductor memory device shown in FIG. 1A will be described. To select this memory cell, the word line WL11 is set to high potential, for example, the power supply voltage VCC, the complementary word line XWL11 is set to low potential, for example, ground potential, and the gate control signal RST of the reset transistor T14 is set to low potential, for example, ground. Set to potential. As a result, the bit line BL11 and the ferroelectric capacitor C11 are electrically connected. At the time of reading, the bit line BL11 is precharged to the ground potential and a high-potential pulse signal is applied to the cell plate line CP, as in the description of FIG. 9 of the conventional example.

【0058】一方、このメモリセルを非選択とするに
は、ワード線WL11を接地電位に、相補ワード線XW
L11を電源電位とする。このとき、各トランジスタT
11,T12はOFF状態である。そして、Nチャネル
型トランジスタであるリセットトランジスタT13のゲ
ート信号RSTを高電位例えば電源電位に設定すると、
リセットトランジスタT13はON状態となり、ノード
NdAの電位は接地電位に固定される。つまり、図1
(a)に示すノードNdAの電位は、スタンバイ状態にお
いてもフローティングとなることがなく、拡散層とウェ
ル層間のリーク電流によって電位変動することはなくな
る。よって、非選択状態が長時間の間継続しても、強誘
電体キャパシタの分極の誤反転を招くことはない。
On the other hand, in order to deselect this memory cell, the word line WL11 is set to the ground potential and the complementary word line XW is set.
L11 is the power supply potential. At this time, each transistor T
11, T12 are in the OFF state. Then, when the gate signal RST of the reset transistor T13 which is an N-channel type transistor is set to a high potential, for example, a power source potential,
The reset transistor T13 is turned on, and the potential of the node NdA is fixed to the ground potential. That is, FIG.
The potential of the node NdA shown in (a) does not float even in the standby state, and does not change due to the leak current between the diffusion layer and the well layer. Therefore, even if the non-selected state continues for a long time, erroneous inversion of polarization of the ferroelectric capacitor does not occur.

【0059】次に、第1実施例における変形例について
説明する。上述の図1(a)において説明したRST信
号は、ワード線信号と独立に制御される信号であるが、
図1(b)に示すように、リセットトランジスタT13
のゲート制御信号を相補ワード線XWLの信号と共用す
ることが可能である。図1(b)は、かかる構成を有す
る回路の例を示す図である。
Next, a modification of the first embodiment will be described. The RST signal described in FIG. 1A above is a signal that is controlled independently of the word line signal,
As shown in FIG. 1B, the reset transistor T13
It is possible to share the gate control signal with the signal of the complementary word line XWL. FIG. 1B is a diagram showing an example of a circuit having such a configuration.

【0060】図1(b)に示すメモリセルを選択するに
は、図1(a)と同様に、ワード線WL11を高電圧に
例えば電源電圧にすると共に、相補ワード線XWL11
を低電位に例えば接地電位にする。これによりビット線
BL11と強誘電体キャパシタC11とは接続される。
また、読み出しに当たっては、従来例の図9における説
明と同様に、ビット線BL11を接地電位にプリチャー
ジしておき、セルプレート線CP11に高電位のパルス
信号を印加する。
To select the memory cell shown in FIG. 1B, the word line WL11 is set to a high voltage, for example, the power supply voltage, and the complementary word line XWL11 is selected, as in the case of FIG. 1A.
Is set to a low potential, for example, the ground potential. As a result, the bit line BL11 and the ferroelectric capacitor C11 are connected.
In reading, the bit line BL11 is precharged to the ground potential and a high-potential pulse signal is applied to the cell plate line CP11 in the same manner as in the conventional example shown in FIG.

【0061】また、このメモリセルを非選択とするに
は、ワード線WL11を接地電位に、相補ワード線XW
L11を電源電位とする。このとき、リセットトランジ
スタT14のゲートには相補ワード線XWL11と共通
の信号が印加されるので、リセットトランジスタT13
はON状態となり、ノードNdAは接地電位に固定され
る。したがって、図1(b)に示す回路のノードNdA
は、非選択状態においてもフローティングとなることな
く、拡散層とウェル層間のリーク電流によって電位変動
することはなくなる。つまり、図1(b)に示す構成で
も、上記図1(a)に示す構成を有する回路と同様の効
果を発揮することができる。
To deselect this memory cell, the word line WL11 is set to the ground potential and the complementary word line XW is set.
L11 is the power supply potential. At this time, since a signal common to the complementary word line XWL11 is applied to the gate of the reset transistor T14, the reset transistor T13
Is turned on, and the node NdA is fixed to the ground potential. Therefore, the node NdA of the circuit shown in FIG.
Does not become floating even in the non-selected state, and the potential does not change due to the leak current between the diffusion layer and the well layer. That is, the configuration shown in FIG. 1B can also achieve the same effect as the circuit having the configuration shown in FIG.

【0062】なお、本第1実施例では、本発明を従来の
図13(c)に示す回路に適用した場合について説明し
たが、図13(a)、図13(b)又は図12に示す回
路に本発明を適用することができることはいうまでもな
い。すなわち、リセット用のトランジスタを、一定電圧
の電源とDRAMメモリセルの強誘電体キャパシタ−パ
ストランシスタ間のノードNdAとの間に介設し、そのリ
セットトランジスタを該当メモリセルの非選択時にON
状態にする構成とすることにより、非選択状態における
ノードNdAの電位を固定することができるので、上記第
1実施例と同様の効果を得ることができる。
In the first embodiment, the case where the present invention is applied to the conventional circuit shown in FIG. 13 (c) has been described, but it is shown in FIG. 13 (a), FIG. 13 (b) or FIG. It goes without saying that the present invention can be applied to a circuit. That is, a reset transistor is provided between the power supply of a constant voltage and the node NdA between the ferroelectric capacitor of the DRAM memory cell and the pass transistor, and the reset transistor is turned on when the corresponding memory cell is not selected.
With this configuration, the potential of the node NdA in the non-selected state can be fixed, so that the same effect as the first embodiment can be obtained.

【0063】(第2実施例)次に、第2実施例につい
て、図2(a)及び(b)を参照しながら説明する。図
2(a)に示す回路では、CMOSトランジスタを構成
し互いにソース・ドレインが接続される2つのパストラ
ンジスタT21(Nチャネル型トランジスタ),T22
(Pチャネル型トランジスタ)と、各トランジスタのソ
ース・ドレインにノードNdAを介して接続される強誘電
体キャパシタC21とが配設されている。そして、デー
タを読み書きするためのビット線BL21と、メモリセ
ルを選択する信号をNチャネル型トランジスタT21の
ゲートに印加するためのワード線WL21と、ワード線
WL21とは相補的な信号をPチャネル型トランジスタ
T22のゲートに印加するための相補ワード線XWL2
1と、強誘電体キャパシタC21の一方の電極(第1電
極)に繋がるセルプレート線CP21とがメモリセルに
接続されている。なお、強誘電体キャパシタC21のノ
ードNdAに繋がる電極を第2電極とする。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). In the circuit shown in FIG. 2A, two pass transistors T21 (N-channel type transistors) and T22 that form a CMOS transistor and have their sources and drains connected to each other.
A (P-channel type transistor) and a ferroelectric capacitor C21 connected to the source / drain of each transistor via a node NdA are arranged. Then, a bit line BL21 for reading and writing data, a word line WL21 for applying a signal for selecting a memory cell to the gate of the N-channel type transistor T21, and a signal complementary to the word line WL21 are P-channel type. Complementary word line XWL2 for applying to the gate of transistor T22
1 and a cell plate line CP21 connected to one electrode (first electrode) of the ferroelectric capacitor C21 are connected to the memory cell. The electrode connected to the node NdA of the ferroelectric capacitor C21 is the second electrode.

【0064】ここで、本実施例の特徴として、上記ノー
ドNdAとセルプレート線CP21との間が配線で接続さ
れ、この配線中にショートトランジスタT23(Nチャ
ネル型トランジスタ)が介設されている。言い換える
と、ショートトランジスタT23がON状態のときには
強誘電体キャパシタC21の2つの電極間が導通状態と
なり、両者の電位が短絡されるように構成されている。
Here, as a feature of this embodiment, the node NdA and the cell plate line CP21 are connected by a wiring, and a short transistor T23 (N-channel type transistor) is provided in this wiring. In other words, when the short transistor T23 is in the ON state, the two electrodes of the ferroelectric capacitor C21 are in a conductive state, and the potentials of the two are short-circuited.

【0065】なお、図2(a)は、上述の従来例で説明
した図13(c)に示すメモリセルの構造に本発明を適
用した例であるが、上記別の従来例で説明した図12に
示すメモリセルの構造に本発明を適用することも可能で
ある。
FIG. 2A shows an example in which the present invention is applied to the structure of the memory cell shown in FIG. 13C described in the above-mentioned conventional example. The present invention can also be applied to the structure of the memory cell shown in FIG.

【0066】次に、本実施例の半導体記憶装置の動作に
ついて説明する。図2(a)において、このメモリセル
を選択するにはワード線WL21を高電圧例えば電源電
圧にすると共に、相補ワード線XWL21を低電位例え
ば接地電位にする。これにより、ビット線BL21と強
誘電体キャパシタC21とは導通状態になる。そして、
読み出しに当たっては、従来例の図9についての説明と
同様に、ビット線を接地電位にプリチャージしておき、
セルプレート線に電源電圧のパルス信号を印加する。
Next, the operation of the semiconductor memory device of this embodiment will be described. In FIG. 2A, to select this memory cell, the word line WL21 is set to a high voltage such as a power supply voltage, and the complementary word line XWL21 is set to a low potential such as a ground potential. This brings the bit line BL21 and the ferroelectric capacitor C21 into conduction. And
At the time of reading, the bit line is precharged to the ground potential in the same manner as described with reference to FIG. 9 of the conventional example.
A pulse signal of the power supply voltage is applied to the cell plate line.

【0067】一方、このメモリセルを非選択とするに
は、ワード線WL21を接地電位に、相補ワード線XW
L21を電源電位とする。このときNチャネル型トラン
ジスタであるショートトランジスタT23のゲートは相
補ワード線XWLからの信号を受けるので、ショートト
ランジスタT23はON状態となり、強誘電体キャパシ
タC21の両電極が短絡される。したがって、強誘電体
キャパシタC21のノードNdAに繋がる第2電極は非選
択状態においてもフローティングとなることがなく、よ
って、非選択状態における分極の誤反転を有効に防止す
ることができる。
On the other hand, in order to deselect this memory cell, the word line WL21 is set to the ground potential and the complementary word line XW is set.
L21 is the power supply potential. At this time, the gate of the short transistor T23, which is an N-channel type transistor, receives a signal from the complementary word line XWL, so that the short transistor T23 is turned on and both electrodes of the ferroelectric capacitor C21 are short-circuited. Therefore, the second electrode connected to the node NdA of the ferroelectric capacitor C21 does not become floating even in the non-selected state, and therefore it is possible to effectively prevent erroneous polarization reversal in the non-selected state.

【0068】次に、第2実施例における変形例について
説明する。上述の図2(a)においては、トランジスタ
T21をNチャネル型トランジスタで、トランジスタT
22をPチャネル型トランジスタで、ショートトランジ
スタT23をNチャネル型トランジスタでそれぞれ構成
しているが、図2(b)に示すように、各トランジスタ
T21,T22,T23をそれぞれ図2(a)に示すチ
ャネル型とは逆のチャネル型を有するトランジスタで構
成し、トランジスタT22及びショートトランジスタT
23にワード線WL21を接続し、トランジスタT21
に相補ワード線XWL21を接続する構成としてもよ
い。この場合にも、上記図2(a)に示す回路と同じ効
果を発揮することができることはいうまでもない。
Next, a modification of the second embodiment will be described. In the above-described FIG. 2A, the transistor T21 is an N-channel type transistor, and
22 is a P-channel type transistor and the short transistor T23 is an N-channel type transistor. As shown in FIG. 2B, the transistors T21, T22 and T23 are shown in FIG. 2A, respectively. The transistor T22 and the short transistor T are composed of transistors having a channel type opposite to the channel type.
23 is connected to the word line WL21, and the transistor T21
The complementary word line XWL21 may be connected to. Even in this case, it goes without saying that the same effect as that of the circuit shown in FIG.

【0069】なお、本第2実施例では、本発明を従来の
図13(c)に示す回路に適用した場合について説明し
たが、図13(a)、図13(b)又は図12に示す回
路に本発明を適用することができることはいうまでもな
い。すなわち、ショートトランジスタを、ノードとセル
プレート線との間に介設し、そのショートトランジスタ
を該当メモリセルの非選択時にONする構成とすること
により、非選択状態における強誘電体キャパシタの分極
の誤反転を防止することができる。
In the second embodiment, the case where the present invention is applied to the conventional circuit shown in FIG. 13 (c) has been described, but it is shown in FIG. 13 (a), FIG. 13 (b) or FIG. It goes without saying that the present invention can be applied to a circuit. That is, by arranging the short transistor between the node and the cell plate line and turning on the short transistor when the corresponding memory cell is not selected, the polarization of the ferroelectric capacitor in the unselected state is erroneous. Inversion can be prevented.

【0070】(第3実施例)次に、第3実施例につい
て、図3〜図5を参照しながら説明する。本実施例で
は、メモリセルは、上記従来例で説明した図13(c)
に示すように構成されている。上記従来例におけるメモ
リセルの選択,非選択動作では、図15に示すように、
各信号線は読み出しあるいは書込動作終了状態のままで
非選択状態に入るので、非選択状態において、ワード線
WLは低電位状態、相補ワード線のXWLは高電位状
態、セルプレート線CPは低電位状態である。またビッ
ト線対BL,XBLは接地電位にプリチャージされてい
る。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the memory cell has the same structure as that shown in FIG.
It is configured as shown in FIG. In the selection / non-selection operation of the memory cell in the above conventional example, as shown in FIG.
Since each signal line enters the non-selected state while the read or write operation is completed, the word line WL is in the low potential state, the complementary word line XWL is in the high potential state, and the cell plate line CP is in the low state in the non-selected state. It is in a potential state. The bit line pair BL, XBL is precharged to the ground potential.

【0071】一方、本実施例では、図3のタイミングチ
ャートに示すように、メモリセル選択信号XCEが高電
位状態のときにメモリセルが非選択状態となり、ワード
線WLと相補ワード線XWLとが活性化され、図13
(c)に示す2つのパストランジスタがON状態にな
る。ただし、選択状態では読み出し・書き込み動作時に
ビット線対BL,XBLにパルス信号が印加されるが、
非選択状態ではビット線対にパルス信号が印加されない
ので、非選択メモリセルにおける読み出し・書き込みが
行われることはない。これにより、非選択状態において
も強誘電体キャパシタとビット線BLとが導通状態にな
る。そして、ビット線対BL,XBLは、非選択状態で
は所定電位にプリチャージされているので、強誘電体キ
ャパシタの一方の電極(第2電極)に接続されるノード
の電位は固定され、ノードNdAの電位がフローティング
状態になることに起因する分極の誤反転を有効に防止す
ることができる。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in the timing chart of FIG. 3, when the memory cell selection signal XCE is in the high potential state, the memory cell is in the non-selected state, and the word line WL and the complementary word line XWL are separated from each other. Activated Figure 13
The two pass transistors shown in (c) are turned on. However, in the selected state, a pulse signal is applied to the bit line pair BL, XBL at the time of read / write operation,
Since the pulse signal is not applied to the bit line pair in the non-selected state, the read / write operation in the non-selected memory cell is not performed. As a result, the ferroelectric capacitor and the bit line BL are brought into conduction even in the non-selected state. Since the bit line pair BL, XBL is precharged to the predetermined potential in the non-selected state, the potential of the node connected to one electrode (second electrode) of the ferroelectric capacitor is fixed, and the node NdA. It is possible to effectively prevent erroneous inversion of polarization due to the potential of the floating state.

【0072】次に、本実施例の変形例について、図4の
タイミングチャートを参照しながら説明する。上記図3
に示す例では、ワード線WLと相補ワード線XWLとの
両方の信号をスタンバイ時に活性化して、メモリセルの
キャパシタのノードの電位を固定したが、図4に示すタ
イミングチャートでは、非選択状態で、ワード線WLの
みを活性化し相補ワード線XWLは活性化しない例を示
している。この場合にも、非選択状態において、図13
(c)に示す回路におけるNチャネル型トランジスタの
パストランジスタがON状態になり、ノードNdAとビッ
ト線BLとが導通するので、強誘電体キャパシタの電位
は固定され、分極の誤反転を有効に防止することができ
る。
Next, a modification of this embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. Figure 3 above
In the example shown in FIG. 4, the signals of both the word line WL and the complementary word line XWL are activated during standby to fix the potential of the node of the capacitor of the memory cell, but in the timing chart shown in FIG. , Only the word line WL is activated and the complementary word line XWL is not activated. Also in this case, in the non-selected state, as shown in FIG.
Since the pass transistor of the N-channel type transistor in the circuit shown in (c) is turned on and the node NdA and the bit line BL are conducted, the potential of the ferroelectric capacitor is fixed and erroneous polarization reversal is effectively prevented. can do.

【0073】次に、本実施例のもう一つの変形例につい
て、図5のタイミングチャートを参照しながら説明す
る。図5に示す例では、図4に示す例とは逆に、ワード
線WLを非選択状態にも非活性とし、相補ワード線XW
Lを活性化してメモリセルのPチャネル型トランジスタ
を導通状態にしてキャパシタノードの電位固定を行って
いる。ただし、本実施例ではビット線を電源電位にプリ
チャージしておくようになされている。この例でも、上
記図3,図4に示す方法と同様に、分極の誤反転を有効
に防止することができる。
Next, another modification of this embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. In the example shown in FIG. 5, contrary to the example shown in FIG. 4, the word line WL is inactivated even in the non-selected state, and the complementary word line XW
By activating L, the P-channel type transistor of the memory cell is made conductive to fix the potential of the capacitor node. However, in this embodiment, the bit line is precharged to the power supply potential. In this example as well, similar to the method shown in FIGS. 3 and 4, it is possible to effectively prevent erroneous polarization reversal.

【0074】すなわち、上記図3〜図5に示すように、
ビット線電位を所定電位にプリチャージしておき、メモ
リセルの非選択状態では、ビット線電位にパルス信号を
印加せずに、当該メモリセルのワード線を選択してパス
トランジスタをON状態にし、ノードの電位をビット線
電位に固定することで、強誘電体キャパシタの分極の誤
反転を防止することができる。
That is, as shown in FIGS.
The bit line potential is precharged to a predetermined potential, and in the non-selected state of the memory cell, the word line of the memory cell is selected and the pass transistor is turned on without applying a pulse signal to the bit line potential, By fixing the potential of the node to the potential of the bit line, it is possible to prevent erroneous inversion of polarization of the ferroelectric capacitor.

【0075】(第4実施例)次に、第4実施例につい
て、図6(a)〜(c)を参照しながら説明する。ここ
で、図6(a)は、上記従来例で説明した図13(c)
の回路にほぼ対応するメモリセルの縦断面構造を示し、
本実施例におけるメモリセルの構造は、上記図14
(c)に示す縦断面構造とほぼ同じである。すなわち、
P型ウェル層にNチャネル型トランジスタT11が形成
され、N型ウェル層にPチャネル型トランジスタT12
が形成され、各トランジスタの一方の拡散層は共通のノ
ードNdAを介して強誘電体キャパシタC11に接続さ
れ、各トランジスタT11,T12の他方の拡散層は共
通のビット線BLに接続されている。ただし、本実施例
のメモリセルでは、P型ウェル層とN型ウェル層のそれ
ぞれの電位VPW,VNWを接地電位や電源電位に固定して
いない点が異なる。すなわち、P型ウェル層電位VPW、
N型ウェル層電位VNWは、図示しないが供給電圧の切換
え可能な電源回路により、通常の書き込み読み出し動作
時にはそれぞれ接地電位あるいは電源電位に設定されて
いるが、非選択状態には電源電位あるいは接地電位に切
換えられるように構成されている。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 6 (a) to 6 (c). Here, FIG. 6A is the same as FIG. 13C described in the conventional example.
Shows a vertical cross-sectional structure of a memory cell that almost corresponds to the circuit of
The structure of the memory cell in this embodiment is the same as that shown in FIG.
It is almost the same as the longitudinal sectional structure shown in (c). That is,
An N channel type transistor T11 is formed in the P type well layer, and a P channel type transistor T12 is formed in the N type well layer.
Is formed, one diffusion layer of each transistor is connected to the ferroelectric capacitor C11 via the common node NdA, and the other diffusion layer of each transistor T11, T12 is connected to the common bit line BL. However, the memory cell of this embodiment is different in that the potentials VPW and VNW of the P-type well layer and the N-type well layer are not fixed to the ground potential or the power supply potential. That is, the P-type well layer potential VPW,
Although not shown, the N-type well layer potential VNW is set to the ground potential or the power potential, respectively, during a normal write / read operation by a power supply circuit capable of switching the supply voltage. It is configured to be switched to.

【0076】次に、本実施例の半導体記憶装置の動作に
ついて、図6(b)を参照しながら説明する。従来から
のCMOS回路では通常P型ウェル層とN型ウェル層の
それぞれの電位VPW,VNWを接地電位、電源電位に固定
して動作させる。それに対し、本実施例では、図6
(b)のタイミングチャートに示すように、ビット線対
BL,XBLの電位を接地電位にプリチャージしてお
き、選択状態ではP型ウェル層の電位VPWを接地電位
に、N型ウェル層の電位VNWの電位を電源電位に設定
し、セルプレート線CPにパルス信号を印加する。一
方、非選択状態では、セルプレート線CPを接地電位に
設定し、各ウェル層の電位VPW,VNWをいずれも接地電
位に設定する。すなわち、通常の書き込み読み出し動作
時には、従来のCMOS回路と同様にP型ウェル層とN
型ウェル層のそれぞれの電位VPW,VNWを接地電位、電
源電位に設定して動作させるが、非選択状態では、Pチ
ャネル型トランジスタが形成されているN型ウェル層の
電位VNWを電源電位から接地電位に変化させる。つま
り、選択状態の動作時にセルプレート線CPの電位と同
じ電位になるウェル層(N型ウェル層)の電位を、非選
択状態でもセルプレート線CPと同じ電位になるよう設
定する。これにより、強誘電体キャパシタC11のセルプ
レート線CPにより接地電位に固定されている電極と対
向する側の電極つまりノードNdAの電位と、P型ウェル
層及びN型ウェル層の電位とが同じ接地電位となり、電
源電位とのリークパスが存在しなくなる。よって、メモ
リセルのパストランジスタT11,T12がオフ状態と
なっても、ノードNdAの電位が電源電位まで上昇し分極
の誤反転を有効に防止することができる。
Next, the operation of the semiconductor memory device of this embodiment will be described with reference to FIG. In the conventional CMOS circuit, the potentials VPW and VNW of the P-type well layer and the N-type well layer are usually fixed to the ground potential and the power supply potential for operation. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG.
As shown in the timing chart of (b), the potential of the bit line pair BL, XBL is precharged to the ground potential, and in the selected state, the potential VPW of the P-type well layer is set to the ground potential and the potential of the N-type well layer is set. The potential of VNW is set to the power supply potential, and the pulse signal is applied to the cell plate line CP. On the other hand, in the non-selected state, the cell plate line CP is set to the ground potential, and the potentials VPW and VNW of each well layer are set to the ground potential. That is, during a normal write / read operation, the P-type well layer and the N-type well layer are formed as in the conventional CMOS circuit.
The respective potentials VPW and VNW of the type well layer are set to the ground potential and the power source potential to operate, but in the non-selected state, the potential VNW of the N type well layer in which the P-channel type transistor is formed is grounded from the power source potential. Change to electric potential. That is, the potential of the well layer (N-type well layer) that is the same as the potential of the cell plate line CP during the operation in the selected state is set to be the same potential as the cell plate line CP even in the non-selected state. As a result, the potential of the electrode on the side facing the electrode fixed to the ground potential by the cell plate line CP of the ferroelectric capacitor C11, that is, the node NdA and the potential of the P-type well layer and the N-type well layer are the same ground. It becomes a potential, and there is no leak path with the power supply potential. Therefore, even if the pass transistors T11 and T12 of the memory cell are turned off, the potential of the node NdA rises to the power supply potential, and erroneous inversion of polarization can be effectively prevented.

【0077】次に、本実施例の変形例である図6(c)
に示す方法について説明する。図6(c)に示すタイミ
ングチャートでは、ビット線電位を電源電位にプリチャ
ージしておき、セルプレート線CPの電位を非選択状態
では電源電位に設定し、書き込み読み出し時に接地電位
のパルス信号を印加する。また、前述の図6(b)の場
合と同様に、通常の書込読み出し動作時にはP型ウェル
層とN型ウェル層のそれぞれの電位VPW,VNWを接地電
位、電源電位に設定して動作させるが、非選択状態では
P型ウェル層の電位VPWを接地電位から電源電位に変化
させる。これにより、強誘電体キャパシタのセルプレー
ト線CPによって電源電位に固定されている電極と対向
する側の電極つまりノードNdAの電位とP型ウェル層及
びN型ウェル層の電位とが同じ接地電位となり、対向す
る電極には接地電位とのリークパスが存在しなくなり、
メモリセルのパストランジスタがOFF状態となっても
接地電位に電位下降し分極反転する可能性がなくなる。
このように非選択状態においてウェル電位を変化させる
ことにより、強誘電体キャパシタの電極間に電位差を生
じさせなくすることにより、本来の書き込み読み出し動
作以外の状態での分極反転を起こさせなくすることがで
きる。
Next, FIG. 6C, which is a modification of the present embodiment.
The method shown in will be described. In the timing chart shown in FIG. 6C, the bit line potential is precharged to the power supply potential, the potential of the cell plate line CP is set to the power supply potential in the non-selected state, and the pulse signal of the ground potential is set at the time of writing and reading. Apply. Further, as in the case of FIG. 6B described above, during the normal write / read operation, the potentials VPW and VNW of the P-type well layer and the N-type well layer are set to the ground potential and the power supply potential for operation. However, in the non-selected state, the potential VPW of the P-type well layer is changed from the ground potential to the power supply potential. As a result, the potential of the electrode opposite to the electrode fixed to the power supply potential by the cell plate line CP of the ferroelectric capacitor, that is, the node NdA and the potential of the P-type well layer and the N-type well layer become the same ground potential. , There is no leak path with the ground potential at the opposing electrodes,
Even if the pass transistor of the memory cell is turned off, there is no possibility that the potential drops to the ground potential and the polarization is inverted.
In this way, by changing the well potential in the non-selected state, no potential difference is generated between the electrodes of the ferroelectric capacitor, so that the polarization inversion in the state other than the original write / read operation does not occur. You can

【0078】(第5実施例)次に、第5実施例につい
て、図6を参照しながら説明する。従来例での書き込み
読み出し動作では、図15に示すように、選択するメモ
リセルのN型パストランジスタに繋がるワード線WLを
高電位状態にし、選択するメモリセルのPチャネル型パ
ストランジスタに繋がる相補ワード線XWLを低電位状
態にすることによりメモリセルを選択する。このとき、
選択されないメモリセルのNチャネル型パストランジス
タに繋がるワード線WLは低電位状態に、Pチャネル型
パストランジスタに繋がるワード線WLは高電位状態に
それぞれ保たれるので、各パストランジスタはいずれも
OFF状態にあり、各パストランジスタに繋がる強誘電
体キャパシタの電極はフローティング状態となる。
(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. In the write / read operation in the conventional example, as shown in FIG. 15, the word line WL connected to the N-type pass transistor of the selected memory cell is set to a high potential state, and the complementary word connected to the P-channel type pass transistor of the selected memory cell is set. A memory cell is selected by putting the line XWL into a low potential state. At this time,
Since the word line WL connected to the N-channel type pass transistor of the unselected memory cell is kept in the low potential state and the word line WL connected to the P-channel type pass transistor is kept in the high potential state, all the pass transistors are in the OFF state. Therefore, the electrodes of the ferroelectric capacitors connected to the respective pass transistors are in a floating state.

【0079】それに対し、本実施例では、同じ図13
(c)に示す構造を有するメモリセルに対し、ビット線
BLの電位を接地電位にプリチャージしておき、非選択
時にはセルプレート線CPの電位が低電位状態に設定さ
れる一方、選択状態の書き込み読み出し時にはセルプレ
ート線CPに電源電圧のパルス信号が印加されるように
構成している。
On the other hand, in this embodiment, the same FIG.
With respect to the memory cell having the structure shown in (c), the potential of the bit line BL is precharged to the ground potential, and the potential of the cell plate line CP is set to a low potential state when not selected, while the potential of the selected state is changed. A pulse signal of a power supply voltage is applied to the cell plate line CP during writing and reading.

【0080】すなわち、図7に示すように、常時、全て
のメモリセルに繋がるワード線WLを選択状態に設定す
る。強誘電体キャパシタを備えたメモリでは、ワード線
WLが選択されてもセルプレート線CPにパルス信号が
印加されなければメモリセルのデータは読み出されない
ので、このように常時ワード線WLを選択状態にしても
メモリセルのデータは破壊されない。そして、書き込み
読み出しを行う時には、選択されないメモリセルに繋が
るワード線WLと相補ワード線XWLを全て非選択状態
にし、書き込み読み出しするワード線WLのみ選択状態
に保つ。そして、セルプレート線CPを介して高電位の
パルス信号を印加する。ワード線WLの信号をこのよう
に動作させると、選択されたメモリセルにおける書き込
み・読み出し動作は円滑に行われ、一方、非選択状態に
あるメモリセルの強誘電体キャパシタの電極は一方は接
地電位に設定されているビット線対BL,XBLに接続
され、他方は接地電位にあるセルプレート線CPに接続
されているために、強誘電体キャパシタの電極間には電
位差を生じない。このように、強誘電体キャパシタの電
極の電位をほぼ等しくすることにより、本来の書き込み
読み出し動作以外の状態における強誘電体キャパシタの
分極の反転を起こさせなくすることができる。すなわ
ち、非選択状態における強誘電体キャパシタの分極の誤
反転を有効に防止することができる。本実施例では、ワ
ード線WLと相補ワード線XWLとの両方を常時選択状
態とする例を示したが、ワード線WLと相補ワード線X
WLのうちの一方だけを選択状態とすることによっても
同様に効果を得ることができる。
That is, as shown in FIG. 7, the word lines WL connected to all the memory cells are always set to the selected state. In the memory having the ferroelectric capacitor, the data of the memory cell is not read unless the pulse signal is applied to the cell plate line CP even if the word line WL is selected. Therefore, the word line WL is always selected. However, the data in the memory cell is not destroyed. Then, when writing and reading are performed, all of the word lines WL and the complementary word lines XWL connected to the unselected memory cells are brought into a non-selected state, and only the word line WL to be written and read is kept in a selected state. Then, a high-potential pulse signal is applied through the cell plate line CP. When the signal on the word line WL is operated in this manner, the write / read operation in the selected memory cell is smoothly performed, while one of the electrodes of the ferroelectric capacitors of the memory cells in the non-selected state is at the ground potential. Since it is connected to the pair of bit lines BL and XBL set to, and the other is connected to the cell plate line CP at the ground potential, no potential difference is generated between the electrodes of the ferroelectric capacitor. As described above, by making the potentials of the electrodes of the ferroelectric capacitor substantially equal, it is possible to prevent the polarization of the ferroelectric capacitor from being inverted in a state other than the original write / read operation. That is, it is possible to effectively prevent erroneous inversion of polarization of the ferroelectric capacitor in the non-selected state. In this embodiment, the example in which both the word line WL and the complementary word line XWL are always selected is shown, but the word line WL and the complementary word line X are selected.
The same effect can be obtained by selecting only one of the WLs.

【0081】(第6実施例)次に、第6実施例につい
て、図8(a)及び(b)を参照しながら説明する。前
述の実施例は、いずれもセルプレート線に接続する強誘
電体キャパシタの電極と他方の電極間に分極の誤反転を
生じさせるような電位差を生じさせないことを目的とし
て、セルプレート線に接続されない電極の電位をセルプ
レート線の電位と同電位に設定しようとする手法に関す
るものであった。パストランジスタがOFF状態とな
り、セルプレート線に接続されない電極つまりノードが
フローティング状態のときに強誘電体キャパシタの両電
極間に電位差を生じさせないためには、セルプレート線
に接続される電極をも同様にフローティング状態とする
ことによっても可能である。以下にセルプレート線をフ
ローティング状態とする手法について述べる。
(Sixth Embodiment) Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 8 (a) and 8 (b). None of the above-described embodiments is connected to the cell plate line for the purpose of preventing a potential difference that causes an erroneous inversion of polarization between the electrode of the ferroelectric capacitor connected to the cell plate line and the other electrode. The present invention relates to a method for setting the electrode potential to the same potential as the cell plate line potential. In order to prevent a potential difference from occurring between the electrodes of the ferroelectric capacitor when the electrode that is not connected to the cell plate line, that is, the node is in the floating state when the pass transistor is in the OFF state, the same applies to the electrode connected to the cell plate line. It is also possible to put it in a floating state. The method of making the cell plate line in a floating state will be described below.

【0082】図8(a)は、本実施例に係るセルプレー
ト線ドライブ回路の構成を示す。このセルプレート線ド
ライブ回路は、セルプレート線駆動バッファとセルプレ
ート線CPとの間に配置されるものである。同図に示す
ように、NAND回路とインバータ回路とを直列に配置
し、さらにインバータとセルプレート線CPとの間に、
Nチャネル型パストランジスタT31とPチャネル型ト
ランジスタT32とを設け、パストランジスタT31の
ゲートには、デコード信号RDを入力させる一方、パス
トランジスタT32のゲートには、NAND回路はその
反転信号により制御する。この回路構成によりセルプレ
ート線に出力される信号の論理は、同図に添付する真理
値表に示すものとなる。すなわち、メモリセルが非選択
状態のときには、デコード信号RDが低電位”L”で、
セルプレート線CPの信号はフローティング状態(Hi
ghーZ状態)となる。したがって、メモリセルの非選
択状態において、メモリセルの強誘電体キャパシタの1
対の電極は双方フローティング状態となり、キャパシタ
の両電極間には、分極の誤反転を生ぜしめるような大き
な電位差が生じることはない。
FIG. 8A shows the structure of the cell plate line drive circuit according to this embodiment. The cell plate line drive circuit is arranged between the cell plate line drive buffer and the cell plate line CP. As shown in the figure, a NAND circuit and an inverter circuit are arranged in series, and further between the inverter and the cell plate line CP,
An N-channel type pass transistor T31 and a P-channel type transistor T32 are provided, and the decode signal RD is input to the gate of the pass transistor T31, while the NAND circuit controls the gate of the pass transistor T32 by its inverted signal. With this circuit configuration, the logic of the signal output to the cell plate line is as shown in the truth table attached to FIG. That is, when the memory cell is in the non-selected state, the decode signal RD is at the low potential “L”,
The signal on the cell plate line CP is in a floating state (Hi
gh-Z state). Therefore, in the non-selected state of the memory cell, one of the ferroelectric capacitors of the memory cell is
Both electrodes of the pair are in a floating state, and there is no large potential difference between both electrodes of the capacitor, which causes erroneous inversion of polarization.

【0083】次に、本実施例の変形例について、図8
(b)を参照しながら説明する。この変形例では、上記
図8(a)のパストランジスタT31,T32の代わり
に、4つのトランジスタT33、T34、T35、T3
6(トランジスタT34はPチャネル型トランジスタ
で、それ以外はNチャネル型トランジスタ)を駆動用電
源と接地電源との間に直列に接続して論理ゲートを構成
したものである。この変形例においても、上述の図8
(a)に示す回路と同様に、セルプレート線CPに出力
される信号の論理は、同図に添付する真理値表のように
なる。この回路例においても、前述のように、メモリセ
ルの非選択状態が継続したときに、強誘電体キャパシタ
の1対の電極間に、分極の誤反転を生ぜしめるような大
きな電位差が生じることはない。
Next, FIG. 8 shows a modification of this embodiment.
Description will be given with reference to (b). In this modification, four transistors T33, T34, T35 and T3 are used instead of the pass transistors T31 and T32 shown in FIG.
6 (transistor T34 is a P-channel type transistor, other than that is an N-channel type transistor) is connected in series between a driving power source and a ground power source to form a logic gate. Also in this modified example, FIG.
Similar to the circuit shown in (a), the logic of the signal output to the cell plate line CP is as shown in the truth table attached to the figure. Also in this circuit example, as described above, when the non-selected state of the memory cell continues, a large potential difference that causes erroneous inversion of polarization is not generated between the pair of electrodes of the ferroelectric capacitor. Absent.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1,2,
3,4又は8の発明によれば、半導体記憶装置の非選択
状態におけるキャパシタのパストランジスタに接続され
る第2電極の電位を所定の電位に固定するようにしたの
で、非選択状態が長時間継続したときにも分極の誤反転
を有効に防止することができ、よって、半導体記憶装置
の記憶特性の向上を図ることができる。
As described above, claims 1, 2, and
According to the invention of 3, 4, or 8, the potential of the second electrode connected to the pass transistor of the capacitor in the non-selected state of the semiconductor memory device is fixed to a predetermined potential, so that the non-selected state is for a long time. It is possible to effectively prevent the erroneous reversal of polarization even when it is continued, and thus it is possible to improve the storage characteristics of the semiconductor memory device.

【0085】請求項5,6,7,8,9又は10の発明
によれば、半導体記憶装置の非選択状態におけるキャパ
シタの両電極間の電位差を所定値以下に抑制するように
したので、非選択状態が長時間継続したときにも分極の
誤反転を有効に防止することができ、よって、半導体記
憶装置の記憶特性の向上を図ることができる。
According to the invention of claim 5, 6, 7, 8, 9 or 10, the potential difference between both electrodes of the capacitor in the non-selected state of the semiconductor memory device is suppressed to a predetermined value or less. Even when the selected state continues for a long time, erroneous polarization reversal can be effectively prevented, and thus the storage characteristics of the semiconductor memory device can be improved.

【0086】請求項11の発明によれば、メモリセルが
非選択状態のときには、メモリセルのキャパシタの両電
極の電位をフローティング状態にするようにしたので、
非選択状態が長時間継続したときにも分極の誤反転を生
ぜしめるような大きな電位差の発生を有効に防止するこ
とができ、よって、半導体記憶装置の記憶特性の向上を
図ることができる。
According to the eleventh aspect of the invention, when the memory cell is in the non-selected state, the potentials of both electrodes of the memory cell capacitor are set to the floating state.
Even when the non-selected state continues for a long time, it is possible to effectively prevent the occurrence of a large potential difference that causes erroneous inversion of polarization, and thus it is possible to improve the storage characteristics of the semiconductor memory device.

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

【図1】第1実施例及びその変形例に係る半導体記憶装
置のメモリセルの構成を示す電気回路図である。
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a configuration of a memory cell of a semiconductor memory device according to a first example and its modification.

【図2】第2実施例及びその変形例に係る半導体記憶装
置のメモリセルの構成を示す電気回路図である。
FIG. 2 is an electric circuit diagram showing a configuration of a memory cell of a semiconductor memory device according to a second embodiment and its modification.

【図3】第3実施例における半導体記憶装置の制御内容
を示すタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing control contents of a semiconductor memory device according to a third embodiment.

【図4】第3実施例の変形例における半導体記憶装置の
制御内容を示すタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart showing the control contents of a semiconductor memory device in a modification of the third embodiment.

【図5】第3実施例の変形例における半導体記憶装置の
制御内容を示すタイミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart showing the control contents of a semiconductor memory device in a modification of the third embodiment.

【図6】第4実施例に係る半導体記憶装置のメモリセル
の構成を示す断面図及びその制御内容を示すタイミング
チャートである。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a memory cell of a semiconductor memory device according to a fourth example and a timing chart showing control contents thereof.

【図7】第5実施例に係る半導体記憶装置の制御内容を
示すタイミングチャートである。
FIG. 7 is a timing chart showing the control contents of the semiconductor memory device according to the fifth example.

【図8】第6実施例に係る半導体記憶装置のセルプレー
ト線駆動回路の一部の構成を示す電気回路図である。
FIG. 8 is an electric circuit diagram showing a partial configuration of a cell plate line drive circuit of a semiconductor memory device according to a sixth example.

【図9】従来のDRAM型強誘電体不揮発性メモリセル
アレイの一部の構成を示す電気回路図である。
FIG. 9 is an electric circuit diagram showing a partial configuration of a conventional DRAM type ferroelectric non-volatile memory cell array.

【図10】一般的な強誘電体への印加電圧に対する強誘
電体の自己分極のヒステリシス特性を示す特性図であ
る。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a hysteresis characteristic of self-polarization of a ferroelectric with respect to a voltage applied to a general ferroelectric.

【図11】従来のDRAM型強誘電体不揮発性メモリの
基本的な読み出し動作を示すタイミングチャートであ
る。
FIG. 11 is a timing chart showing a basic read operation of a conventional DRAM type ferroelectric non-volatile memory.

【図12】従来の2T2C型DRAM型強誘電体不揮発
性メモリセルの構成を示す電気回路図である。
FIG. 12 is an electric circuit diagram showing a configuration of a conventional 2T2C DRAM type ferroelectric non-volatile memory cell.

【図13】従来の各種1T1C型DRAM型強誘電体不
揮発性メモリセルの構成を示す電気回路図である。
FIG. 13 is an electric circuit diagram showing the configuration of various conventional 1T1C DRAM type ferroelectric non-volatile memory cells.

【図14】従来の各種1T1C型DRAM型強誘電体不
揮発性メモリセルの構造を示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the structure of various conventional 1T1C DRAM type ferroelectric non-volatile memory cells.

【図15】従来のDRAM型強誘電体不揮発性メモリの
選択状態と非選択状態とにおける制御内容を示すタイミ
ングチャートである。
FIG. 15 is a timing chart showing control contents of a conventional DRAM type ferroelectric non-volatile memory in a selected state and a non-selected state.

【図16】従来のDRAM型強誘電体不揮発性メモリの
セルプレート線駆動回路の構成を示す電気回路図であ
る。
FIG. 16 is an electric circuit diagram showing a configuration of a cell plate line drive circuit of a conventional DRAM type ferroelectric non-volatile memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

BL ビット線 C キャパシタ WL ワード線 T トランジスタ CP セルプレート線 BL bit line C capacitor WL word line T transistor CP 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 21/8242 (72)発明者 中根 譲治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location H01L 21/8242 (72) Inventor Joji Nakane 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電荷保持機能についてヒステリシス特性
を有する容量部を第1,第2電極で挟持してなるキャパ
シタと、該キャパシタの上記第2電極に接続されON・
OFF状態に切換え可能な少なくとも1つのパストラン
ジスタとを配置してなるメモリセルと、 上記キャパシタの第1電極に接続されるセルプレート線
と、 上記キャパシタの第2電極に上記少なくとも1つのパス
トランジスタを介して接続されるビット線と、 上記少なくとも1つのパストランジスタのON・OFF
を制御する信号を供給するためのワード線と、 上記メモリセルの非選択時に、上記キャパシタの第2電
極の電位を所定の電位に固定する電位固定手段とを備え
たことを特徴とする半導体記憶装置。
1. A capacitor in which a capacitance portion having a hysteresis characteristic with respect to a charge holding function is sandwiched between first and second electrodes, and an ON capacitor connected to the second electrode of the capacitor.
A memory cell having at least one pass transistor switchable to an OFF state, a cell plate line connected to the first electrode of the capacitor, and the at least one pass transistor on the second electrode of the capacitor. ON / OFF of the bit line connected through the at least one pass transistor
A semiconductor memory comprising: a word line for supplying a signal for controlling the voltage; and a potential fixing means for fixing the potential of the second electrode of the capacitor to a predetermined potential when the memory cell is not selected. apparatus.
【請求項2】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
て、 上記メモリセルは、非選択状態で上記パストランジスタ
がOFF状態になるように構成されており、 上記電位固定手段は、 上記キャパシタの第2電極−パストランジスタ間のノー
ドと接地電源との間を接続する配線と、 上記配線中に介設され上記パストランジスタがOFF状
態になるときにON状態になる誤反転防止用トランジス
タとで構成されていることを特徴とする半導体記憶装
置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the memory cell is configured such that the pass transistor is in an OFF state in a non-selected state, and the potential fixing means is the second capacitor of the capacitor. A wiring connecting a node between the electrode and the pass transistor and the ground power supply, and a transistor for preventing erroneous inversion which is interposed in the wiring and is turned on when the pass transistor is turned off. A semiconductor memory device characterized by being present.
【請求項3】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
て、 上記メモリセルには、上記ビット線と上記キャパシタの
第2電極との間に互いに並列に介設され互いに同じタイ
ミングでON・OFF状態になるNチャネル型トランジ
スタとPチャネル型トランジスタとが配設され、非選択
状態では上記各パストランジスタがOFF状態になるよ
うに構成されており、 上記電位固定手段は、 上記キャパシタの第2電極−各パストランジスタ間のノ
ードと接地電源との間を接続する配線と、 上記配線中に介設され上記各パストランジスタがOFF
状態になるときにON状態になる誤反転防止用トランジ
スタとで構成されていることを特徴とする半導体記憶装
置。
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the memory cell is provided in parallel between the bit line and the second electrode of the capacitor, and is turned on / off at the same timing. The N-channel type transistor and the P-channel type transistor are arranged so that each of the pass transistors is in an OFF state in a non-selected state, and the potential fixing means is the second electrode of each of the capacitors Wiring that connects between the node between the pass transistors and the ground power supply, and the above-mentioned pass transistors that are interposed in the wiring and are turned off
A semiconductor memory device comprising: a transistor for preventing erroneous inversion which is turned on when the semiconductor memory device is turned on.
【請求項4】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
て、 上記電位固定手段は、上記ビット線を所定電位にプリチ
ャージしておき、上記メモリセルが非選択状態のとき
に、当該メモリセルのワード線を選択し、当該メモリセ
ルに接続されるビット線と上記キャパシタの第2電極と
を接続状態にして第2電極の電位をビット線電位に固定
するよう制御することを特徴とする半導体記憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the potential fixing means precharges the bit line to a predetermined potential, and when the memory cell is in a non-selected state, the word of the memory cell is selected. A semiconductor memory device is characterized in that a line is selected and the bit line connected to the memory cell is connected to the second electrode of the capacitor to control the potential of the second electrode to be fixed to the bit line potential. .
【請求項5】 電荷保持機能についてヒステリシス特性
を有する容量部を第1,第2電極で挟持してなるキャパ
シタと、該キャパシタの上記第2電極に接続されON・
OFF状態に切換え可能な少なくとも1つのパストラン
ジスタとを配置してなるメモリセルと、 上記キャパシタの第1電極に接続されるセルプレート線
と、 上記キャパシタの第2電極に上記少なくとも1つのパス
トランジスタを介して接続されるビット線と、 上記少なくとも1つのパストランジスタのON・OFF
を制御する信号を供給するためのワード線と、 上記メモリセルが非選択状態のときに、上記第1電極と
第2電極との電位差をほぼ等しくする電位差解消手段と
を備えたことを特徴とする半導体記憶装置。
5. A capacitor formed by sandwiching a capacitance portion having a hysteresis characteristic with respect to a charge holding function between first and second electrodes, and an ON capacitor connected to the second electrode of the capacitor.
A memory cell having at least one pass transistor switchable to an OFF state, a cell plate line connected to the first electrode of the capacitor, and the at least one pass transistor on the second electrode of the capacitor. ON / OFF of the bit line connected through the at least one pass transistor
A word line for supplying a signal for controlling the voltage difference, and a potential difference eliminating means for substantially equalizing the potential difference between the first electrode and the second electrode when the memory cell is in a non-selected state. Semiconductor memory device.
【請求項6】 請求項5記載の半導体記憶装置におい
て、 上記メモリセルは、非選択状態では上記パストランジス
タがOFF状態になるように構成されており、 上記電位差解消手段は、 上記キャパシタの第2電極−各パストランジスタ間のノ
ードと上記セルプレート線との間を接続する配線と、 上記配線中に介設され上記パストランジスタがOFF状
態になるときにON状態になる誤反転防止用トランジス
タとで構成されていることを特徴とする半導体記憶装
置。
6. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein the memory cell is configured such that the pass transistor is in an OFF state in a non-selected state, and the potential difference eliminating means is the second capacitor of the capacitor. A wiring that connects a node between the electrode and each pass transistor and the cell plate line, and a transistor for erroneous inversion prevention that is interposed in the wiring and is turned on when the pass transistor is turned off. A semiconductor memory device characterized by being configured.
【請求項7】 請求項5記載の半導体記憶装置におい
て、 上記メモリセルには、上記ビット線と上記キャパシタの
第2電極との間に互いに並列に介設され互いに同じタイ
ミングでON・OFF状態になるNチャネル型トランジ
スタとPチャネル型トランジスタとが配設され、非選択
状態では上記各パストランジスタがOFF状態になるよ
うに構成されており、 上記電位差解消手段は、 上記キャパシタの第2電極−各パストランジスタ間のノ
ードとセルプレート線との間を接続する配線と、 上記配線中に介設され上記各パストランジスタがOFF
状態になるときにON状態になる誤反転防止用トランジ
スタとで構成されていることを特徴とする半導体記憶装
置。
7. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein the memory cell is provided in parallel with each other between the bit line and the second electrode of the capacitor, and is turned on / off at the same timing. The N-channel type transistor and the P-channel type transistor are arranged so that each of the pass transistors is in an OFF state in a non-selected state. Wiring that connects the node between the pass transistors and the cell plate line, and the above-mentioned pass transistors that are provided in the wiring are turned off.
A semiconductor memory device comprising: a transistor for preventing erroneous inversion which is turned on when the semiconductor memory device is turned on.
【請求項8】 請求項3又は7記載の半導体記憶装置に
おいて、 上記誤反転防止用トランジスタのON・OFFを制御す
るための制御信号線は、上記Nチャネル型トランジスタ
及びPチャネル型トランジスタのうち御反転防止用トラ
ンジスタとは逆のチャネル型を有するトランジスタのワ
ード線に共通に接続されていることを特徴とする半導体
記憶装置。
8. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the control signal line for controlling ON / OFF of the erroneous inversion prevention transistor is one of the N-channel transistor and the P-channel transistor. A semiconductor memory device, which is commonly connected to a word line of a transistor having a channel type opposite to that of an inversion prevention transistor.
【請求項9】 請求項5記載の半導体記憶装置におい
て、 上記メモリセルには、P型ウェル層に形成されたNチャ
ネル型トランジスタと、N型ウェル層に形成されたPチ
ャネル型トランジスタとが配置されており、 上記電位差解消手段は、上記メモリセルが非選択状態の
ときに、上記P型ウェル層及びN型ウェル層のうち少な
くとも選択状態の動作時に上記セルプレート線と同じ電
位に設定されるウェル層の電位を上記セルプレート線と
同電位に変化させるよう制御することを特徴とする半導
体記憶装置。
9. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein an N channel type transistor formed in a P type well layer and a P channel type transistor formed in an N type well layer are arranged in said memory cell. The potential difference eliminating means is set to the same potential as the cell plate line when at least the P-type well layer and the N-type well layer are in the selected state when the memory cell is in the non-selected state. A semiconductor memory device characterized in that the potential of the well layer is controlled to be changed to the same potential as the cell plate line.
【請求項10】 請求項5記載の半導体記憶装置におい
て、 上記メモリセルのビット線は、接地レベルにプリチャー
ジされており、 上記メモリセルのセルプレート線は、非選択状態では低
電位に維持され書き込み・読み出し時には電源電圧にパ
ルス印加されるように構成されており、 上記電位差解消手段は、上記メモリセルに接続されるワ
ード線を常時選択状態に設定して上記ビット線を介して
上記キャパシタの第2電極の電位をビット線電位に固定
し、上記メモリセルを選択して記憶の書き込み読みだし
を行うときには、非選択メモリセルのワード線を非活性
化するよう制御することを特徴とする半導体記憶装置。
10. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein the bit line of the memory cell is precharged to a ground level, and the cell plate line of the memory cell is maintained at a low potential in a non-selected state. It is configured such that a pulse is applied to the power supply voltage at the time of writing / reading, and the potential difference eliminating means always sets the word line connected to the memory cell to a selected state and sets the capacitor of the capacitor via the bit line. A semiconductor characterized in that the potential of the second electrode is fixed to the bit line potential, and when the memory cell is selected to perform the memory read / write operation, the word line of the non-selected memory cell is controlled to be inactivated. Storage device.
【請求項11】 電荷保持機能についてヒステリシス特
性を有する容量部を第1,第2電極で挟持してなるキャ
パシタと、該キャパシタの上記第2電極に接続されON
・OFF状態に切換え可能な少なくとも1つのパストラ
ンジスタとを配置してなるメモリセルと、 上記キャパシタの第1電極に接続されるセルプレート線
と、 上記キャパシタの第2電極に上記少なくとも1つのパス
トランジスタを介して接続されるビット線と、 上記少なくとも1つのパストランジスタのON・OFF
を制御する信号を供給するためのワード線と、 上記メモリセルが非選択状態のとき、上記パストランジ
スタをOFF状態にするととともに、上記セルプレート
線をフローティング状態にするフローティング手段とを
備えたことを特徴とする半導体記憶装置。
11. A capacitor formed by sandwiching a capacitance portion having a hysteresis characteristic with respect to a charge holding function between first and second electrodes and an ON connected to the second electrode of the capacitor.
A memory cell having at least one pass transistor switchable to an OFF state, a cell plate line connected to the first electrode of the capacitor, and the at least one pass transistor on the second electrode of the capacitor ON / OFF of the bit line connected through the at least one pass transistor
A word line for supplying a signal for controlling the memory cell and a floating means for turning off the pass transistor when the memory cell is in a non-selected state and for bringing the cell plate line into a floating state. A characteristic semiconductor memory device.
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