JPH09245489A - Ferroelectric memory - Google Patents

Ferroelectric memory

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Publication number
JPH09245489A
JPH09245489A JP8080865A JP8086596A JPH09245489A JP H09245489 A JPH09245489 A JP H09245489A JP 8080865 A JP8080865 A JP 8080865A JP 8086596 A JP8086596 A JP 8086596A JP H09245489 A JPH09245489 A JP H09245489A
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JP
Japan
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memory
mode
ferroelectric
ferroelectric memory
shadow ram
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8080865A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroki Fujisawa
宏樹 藤澤
Kazuhiko Kajitani
一彦 梶谷
Seiji Narui
誠司 成井
Tsukou Suzuki
津幸 鈴木
Yasunobu Aoki
康伸 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi ULSI Engineering Corp, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi ULSI Engineering Corp
Priority to JP8080865A priority Critical patent/JPH09245489A/en
Publication of JPH09245489A publication Critical patent/JPH09245489A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferroelectric memory of a shadow RAM or the like which improves an operation margin checking increase in cost. SOLUTION: First switching means N8-NB are arranged to make a selective connection between non-inversion and inversion signal lines of complementary bit lines BLO*-BLn* of a memory array ARYL, for instance, to be selectively turned ON and made active during the reading operation in a recall mode of a non-volatile mode and non-inversion and inversion signal lines of corresponding complementary bit lines BS0*-BSn* of other memory arrays ARYR kept non-active. The first switching means is turned OFF immediately before the operation of a sense amplifier SA. At the same time, the means concurrently serves as shared MOSFET when a shadow RAM employs a shared sense system.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は強誘電体メモリに
関し、例えば、不揮発モード及び揮発モードで選択的に
使用可能なシャドーRAM(ランダムアクセスメモリ)
ならびにそのチップサイズ縮小に利用して特に有効な技
術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric memory, for example, a shadow RAM (random access memory) that can be selectively used in a nonvolatile mode and a volatile mode.
In addition, the present invention relates to a technology that is particularly effective in reducing the chip size.

【0002】[0002]

【従来の技術】強誘電体キャパシタ及びアドレス選択M
OSFET(金属酸化物半導体型電界効果トランジス
タ。この明細書では、MOSFETをして絶縁ゲート型
電界効果トランジスタの総称とする)を含む強誘電体型
のメモリセルが格子状に配置されてなるメモリアレイを
その基本構成要素とする強誘電体メモリがある。また、
強誘電体メモリの一種として、通常動作時は、強誘電体
キャパシタのプレート電位及びビット線のプリチャージ
電位を電源電圧VCC及び接地電位VSS間の中間電位
として揮発モードで動作させ、電源切断時には、強誘電
体キャパシタのプレート電位を接地電位VSSとして不
揮発モードで動作させるいわゆるシャドーRAMが、例
えば、特開平7−21784等に記載されている。
2. Description of the Related Art Ferroelectric capacitors and address selection M
A memory array in which ferroelectric-type memory cells including an OSFET (metal oxide semiconductor field-effect transistor; generically referred to as an insulated gate field-effect transistor in this specification) is arranged in a grid pattern is provided. There is a ferroelectric memory as its basic constituent element. Also,
As a kind of ferroelectric memory, the plate potential of the ferroelectric capacitor and the precharge potential of the bit line are operated in the volatile mode as an intermediate potential between the power supply voltage VCC and the ground potential VSS during normal operation, and when the power is cut off. A so-called shadow RAM which operates in a non-volatile mode with the plate potential of the ferroelectric capacitor as the ground potential VSS is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-21784.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記シャドーRAMに
おいて、不揮発モードによる保持データの読み書きは、
強誘電体キャパシタの電極間にある強誘電体の分極を利
用して行われ、保持データの読み出し動作は、例えば、
ビット線を接地電位VSSにプリチャージしてフローテ
ィング状態とした後、ワード線を選択してアドレス選択
MOSFETをオン状態とし、強誘電体キャパシタに選
択的に電荷が流れ込むことによるビット線の電位変化を
検出して行われる。言い換えるならば、不揮発モードに
よる読み出し動作は、ビット線の寄生容量にチャージさ
れた接地電位を、選択されたメモリセルの強誘電体キャ
パシタの電極間容量との間でチャージシェアして強誘電
体キャパシタの電極間に電界をかけ、強誘電体の分極状
態の遷移にともなう電荷の移動を利用して行われる。こ
のため、通常の動作領域においてビット線に得られる信
号量は、チャージシェアによって強誘電体キャパシタの
電極間に印加される電界すなわちビット線の寄生容量C
dと強誘電体キャパシタの電極間容量Csとの比つまり
容量カップリング比Cd/Csが大きいほど大きくな
る。
In the shadow RAM described above, reading and writing of held data in the non-volatile mode is performed as follows.
The held data is read out by using the polarization of the ferroelectric substance between the electrodes of the ferroelectric capacitor.
After the bit line is precharged to the ground potential VSS to be in a floating state, the word line is selected to turn on the address selection MOSFET, and the potential change of the bit line due to the selective charge flow into the ferroelectric capacitor is performed. It is done by detecting. In other words, in the read operation in the non-volatile mode, the ground potential charged in the parasitic capacitance of the bit line is charge-shared with the interelectrode capacitance of the ferroelectric capacitor of the selected memory cell to make the ferroelectric capacitor. An electric field is applied between the electrodes of the electrodes, and the movement of charges accompanying the transition of the polarization state of the ferroelectric substance is utilized. Therefore, the amount of signal obtained on the bit line in the normal operation region is the electric field applied between the electrodes of the ferroelectric capacitor due to charge sharing, that is, the parasitic capacitance C of the bit line.
The larger the ratio of d to the interelectrode capacitance Cs of the ferroelectric capacitor, that is, the capacitive coupling ratio Cd / Cs, the larger.

【0004】一方、シャドーRAMの揮発モードによる
保持データの読み書きは、強誘電体の分極にともない強
誘電体キャパシタの電極間容量に蓄積される電荷を利用
して行われ、揮発モードによる読み出し動作は、例え
ば、ビット線を電源電圧VCC及び接地電位VSS間の
中間電位にプリチャージしてフローティング状態とした
後、ワード線を選択してアドレス選択MOSFETをオ
ン状態とし、強誘電体キャパシタの電極間容量に蓄積さ
れた電荷が移動することによるビット線の電位変化を検
出して行われる。言い換えるならば、揮発モードによる
読み出し動作は、強誘電体の分極にともなって強誘電体
キャパシタの電極間容量に蓄積された電荷をビット線の
寄生容量との間でチャージシェアすることにより行われ
る訳であって、ビット線に得られる信号量は、不揮発モ
ードの場合とは逆に、容量カップリング比Cd/Csが
小さくなるにしたがって大きくなる。
On the other hand, reading and writing of the held data in the volatile mode of the shadow RAM is performed by utilizing the charges accumulated in the interelectrode capacitance of the ferroelectric capacitor due to the polarization of the ferroelectric substance, and the read operation in the volatile mode is performed. , For example, after precharging the bit line to an intermediate potential between the power supply voltage VCC and the ground potential VSS to bring it into a floating state, then selecting a word line to turn on the address selection MOSFET to turn on the interelectrode capacitance of the ferroelectric capacitor. This is performed by detecting the potential change of the bit line due to the movement of the charges accumulated in the. In other words, the read operation in the volatile mode is performed by sharing the charge accumulated in the interelectrode capacitance of the ferroelectric capacitor with the polarization of the ferroelectric substance with the parasitic capacitance of the bit line. In contrast to the case of the non-volatile mode, the amount of signal obtained on the bit line increases as the capacitive coupling ratio Cd / Cs decreases.

【0005】このように、シャドーRAMの不揮発モー
ド及び揮発モードによる読み出し動作時のビット線にお
ける信号量すなわちシャドーRAMの動作マージンは、
容量カップリング比Cd/Csに関して相反する条件を
必要とするが、これに対処するため、特開平7−147
094では、所定の静電容量を有するダミー容量を別途
設け、これらのダミー容量を不揮発モードによる読み出
し動作時にはメモリアレイの各ビット線に接続し、揮発
モードによる読み出し動作時には各ビット線から切り離
すことで、不揮発モード及び揮発モードにおける容量カ
ップリング比をそれぞれ最適化し、両モードにおけるシ
ャドーRAMの動作マージンを高める方法が提案されて
いる。しかし、この方法を採った場合、比較的大きな静
電容量を有するダミー容量が別途追加されることで、シ
ャドーRAMのチップサイズが増大し、その低コスト化
が阻害される結果となる。
As described above, the signal amount on the bit line during the read operation in the nonvolatile mode and the volatile mode of the shadow RAM, that is, the operation margin of the shadow RAM is
The contradictory conditions for the capacitive coupling ratio Cd / Cs are required, but in order to deal with this, it is disclosed in JP-A-7-147.
In 094, dummy capacitors having a predetermined electrostatic capacitance are separately provided, and these dummy capacitors are connected to each bit line of the memory array during the read operation in the non-volatile mode and separated from each bit line during the read operation in the volatile mode. , A method of optimizing the capacitive coupling ratio in the non-volatile mode and the volatility mode respectively to increase the operation margin of the shadow RAM in both modes has been proposed. However, when this method is adopted, a dummy capacitor having a relatively large electrostatic capacity is additionally added, which increases the chip size of the shadow RAM and hinders its cost reduction.

【0006】この発明の目的は、そのコスト上昇を抑え
つつ、動作マージンの向上を図ったシャドーRAM等の
強誘電体メモリを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a ferroelectric memory such as a shadow RAM which has an improved operation margin while suppressing the cost increase.

【0007】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、強誘電体メモリセルが格子状
に配置されてなりかつ選択的に活性状態とされる複数の
メモリアレイを具備し、揮発モード及び不揮発モードで
選択的に使用可能なシャドーRAM等の強誘電体メモリ
において、例えば不揮発モードのリコールモードによる
読み出し動作時に選択的にオン状態とされ活性状態とさ
れるメモリアレイの各ビット線と活性状態とされない他
のメモリアレイの対応するビット線との間を選択的に接
続する第1のスイッチ手段を設ける。また、この第1の
スイッチ手段を、センスアンプの動作直前にオフ状態と
するとともに、シャドーRAMがシェアドセンス方式を
採る場合には、シェアドMOSFETを第1のスイッチ
手段として兼用する。さらに、シェアドセンス形態の複
数対のメモリアレイが設けられる場合には、これらのメ
モリアレイ対間に第1のスイッチ手段と同一条件で選択
的にオン状態とされる第2のスイッチ手段を設け、それ
でも容量が不足する場合には、例えばセンスアンプ内
に、活性状態とされるメモリアレイの各ビット線に第3
のスイッチ手段を介して選択的に接続される所定数のダ
ミー容量を設ける。
The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application. That is, a ferroelectric RAM such as a shadow RAM, which has a plurality of memory arrays in which ferroelectric memory cells are arranged in a lattice and is selectively activated, can be selectively used in a volatile mode and a nonvolatile mode. In the body memory, for example, between each bit line of the memory array that is selectively turned on and activated during a read operation in the recall mode of the non-volatile mode and the corresponding bit line of another memory array that is not activated. First switch means for selectively connecting is provided. Further, when the shadow RAM adopts the shared sense system while the first switch means is turned off immediately before the operation of the sense amplifier, the shared MOSFET is also used as the first switch means. Further, when a plurality of pairs of shared sense type memory arrays are provided, a second switch means that is selectively turned on under the same condition as the first switch means is provided between the memory array pairs. If the capacity is still insufficient, for example, in the sense amplifier, a third line is provided for each bit line of the memory array that is activated.
A predetermined number of dummy capacitors are provided which are selectively connected via the switch means.

【0009】上記した手段によれば、センスアンプに対
する負荷を軽減し、単位増幅回路が動作状態とされるこ
とにともなう電源ノイズを抑制しつつ、活性状態とされ
ないメモリアレイの寄生容量をダミー容量として活用し
て、シャドーRAM等の不揮発モード及び揮発モードに
おける容量カップリング比をそれぞれ最適化することが
でき、これによって充分な読み出し信号量を確保でき
る。この結果、そのチップサイズの増大を抑えコスト上
昇を抑えつつ、動作マージンの向上を図ったシャドーR
AM等の強誘電体メモリを実現することができる。
According to the above means, the load on the sense amplifier is reduced, the power supply noise accompanying the operation of the unit amplifier circuit is suppressed, and the parasitic capacitance of the memory array which is not activated is used as the dummy capacitance. By utilizing this, it is possible to optimize the capacitance coupling ratios in the non-volatile mode and the volatile mode of the shadow RAM and the like, and thereby a sufficient read signal amount can be secured. As a result, the shadow R is designed to improve the operation margin while suppressing the increase in the chip size and the cost.
A ferroelectric memory such as AM can be realized.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1には、この発明が適用された
シャドーRAM(強誘電体メモリ)の一実施例のブロッ
ク図が示されている。また、図2には、図1のシャドー
RAMに含まれるメモリアレイ及びその周辺部の一実施
例の部分的な回路図が示され、図3には、図2のメモリ
アレイを構成する強誘電体メモリセルの一実施例の情報
保持特性図が示されている。さらに、図4には、図1の
動作モードの推移を説明するための一実施例の概念図が
示されている。これらの図をもとに、まずこの実施例の
シャドーRAMの構成及び動作の概要と強誘電体メモリ
セルの情報保持特性ならびにシャドーRAMの動作モー
ドについて説明する。なお、図2の各回路素子ならびに
図1の各ブロックを構成する回路素子は、特に制限され
ないが、公知のMOSFET集積回路の製造技術によ
り、単結晶シリコンのような1個の半導体基板面上に形
成される。また、以下の回路図において、そのチャンネ
ル(バックゲート)部に矢印が付されるMOSFETは
Pチャンネル型であって、矢印の付されないNチャンネ
ルMOSFETと区別して示される。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a shadow RAM (ferroelectric memory) to which the present invention is applied. 2 shows a partial circuit diagram of an embodiment of the memory array included in the shadow RAM of FIG. 1 and its peripheral portion, and FIG. 3 shows a ferroelectric circuit constituting the memory array of FIG. An information retention characteristic diagram of one embodiment of a body memory cell is shown. Further, FIG. 4 shows a conceptual diagram of one embodiment for explaining the transition of the operation mode of FIG. Based on these figures, first, the outline of the configuration and operation of the shadow RAM of this embodiment, the information retention characteristics of the ferroelectric memory cell, and the operation mode of the shadow RAM will be described. The circuit elements of FIG. 2 and the circuit elements of each block of FIG. 1 are not particularly limited, but are formed on a single semiconductor substrate surface such as single crystal silicon by a known MOSFET integrated circuit manufacturing technique. It is formed. Further, in the following circuit diagrams, MOSFETs having an arrow at the channel (back gate) portion are of a P-channel type, and are distinguished from N-channel MOSFETs without an arrow.

【0011】図1において、この実施例のシャドーRA
Mは、特に制限されないが、シェアドセンス方式を採
り、センスアンプSAの両側に配置されこのセンスアン
プSAを共有する一対のメモリアレイARYL及びAR
YRと、これらのメモリアレイに対応して設けられるX
アドレスデコーダXDL及びXDRと、メモリアレイA
RYLの左側に配置されるYアドレスデコーダYDとを
備える。
In FIG. 1, the shadow RA of this embodiment is shown.
M is not particularly limited, but a pair of memory arrays ARYL and AR which adopt a shared sense system and are arranged on both sides of the sense amplifier SA and share the sense amplifier SA are provided.
YR and X provided corresponding to these memory arrays
Address decoders XDL and XDR, and memory array A
And a Y address decoder YD arranged on the left side of RYL.

【0012】メモリアレイARYL及びARYRは、い
わゆる2セル・2トランジスタ型アレイとされ、図2に
示されるように、垂直方向に平行して配置されるm+1
本のワード線WL0〜WLmあるいはWR0〜WRm
と、水平方向に平行して配置されるn+1組の相補ビッ
ト線BL0*〜BLn*あるいはBR0*〜BRn*
(ここで、例えば非反転ビット線BL0T及び反転ビッ
ト線BL0Rを、合わせて相補ビット線BL0*のよう
に*を付して表す。また、それが有効とされるとき選択
的にハイレベルとされるいわゆる非反転信号等について
はその名称の末尾にTを付して表し、それが有効とされ
るとき選択的にロウレベルとされるいわゆる反転信号等
についてはその名称の末尾にBを付して表す。以下同
様)とをそれぞれ含む。これらのワード線及び相補ビッ
ト線の交点には、強誘電体キャパシタCt又はCb及び
アドレス選択MOSFETQt又はQbからなる(m+
1)×(n+1)対の強誘電体メモリセルがそれぞれ格
子状に配置される。
The memory arrays ARYL and ARYR are so-called 2-cell / 2-transistor type arrays, and as shown in FIG. 2, m + 1 arranged in parallel in the vertical direction.
Book word lines WL0 to WLm or WR0 to WRm
And n + 1 sets of complementary bit lines BL0 * to BLn * or BR0 * to BRn * arranged in parallel in the horizontal direction.
(Here, for example, the non-inverted bit line BL0T and the inverted bit line BL0R are collectively denoted by an asterisk such as the complementary bit line BL0 *. Also, when it is enabled, it is selectively set to a high level. A so-called non-inverted signal or the like is indicated by adding T to the end of its name, and a so-called inverted signal or the like that is selectively brought to a low level when it is valid is added with B at the end of its name. The same shall apply hereinafter). At the intersection of these word lines and complementary bit lines, a ferroelectric capacitor Ct or Cb and an address selection MOSFET Qt or Qb (m +
1) × (n + 1) pairs of ferroelectric memory cells are arranged in a grid pattern.

【0013】メモリアレイARYL及びARYRの同一
列に配置されるm+1対のメモリセルの強誘電体キャパ
シタCt又はCbの一方の電極は、その情報蓄積ノード
として、対応するアドレス選択MOSFETQt又はQ
bを介して相補ビット線BL0*〜BLn*あるいはB
R0*〜BRn*の非反転又は反転信号線にそれぞれ共
通結合される。また、メモリアレイARYL及びARY
Rの同一行に配置されるn+1対のメモリセルのアドレ
ス選択MOSFETQt及びQbのゲートは、対応する
ワード線WL0〜WLmあるいはWR0〜WRmにそれ
ぞれ共通結合される。メモリアレイARYL及びARY
Rを構成するすべてのメモリセルの強誘電体キャパシタ
Ct及びCbの他方の電極つまりプレートには、所定の
プレート電圧VPが共通に供給される。なお、プレート
電圧VPは、電源電圧が投入されシャドーRAMが揮発
モードとされるとき、内部電圧HVCつまり電源電圧V
CC及び接地電位VSS間の中間電位とされ、電源電圧
が切断されシャドーRAMが不揮発モードとされると、
接地電位VSSつまり0Vとされる。
One electrode of the ferroelectric capacitors Ct or Cb of the m + 1 pairs of memory cells arranged in the same column of the memory arrays ARYL and ARYR serves as an information storage node of the corresponding address selection MOSFET Qt or Qt.
b through complementary bit lines BL0 * to BLn * or B
They are commonly coupled to the non-inverted or inverted signal lines of R0 * to BRn *. Also, memory arrays ARYL and ARY
The gates of the address selection MOSFETs Qt and Qb of the n + 1 pairs of memory cells arranged in the same row of R are commonly coupled to the corresponding word lines WL0 to WLm or WR0 to WRm, respectively. Memory arrays ARYL and ARY
A predetermined plate voltage VP is commonly supplied to the other electrodes, that is, the plates of the ferroelectric capacitors Ct and Cb of all the memory cells forming R. The plate voltage VP is the internal voltage HVC, that is, the power supply voltage V when the power supply voltage is applied and the shadow RAM is in the volatile mode.
When the intermediate potential between CC and the ground potential VSS is set, the power supply voltage is cut off, and the shadow RAM is set to the non-volatile mode,
The ground potential VSS is set to 0V.

【0014】メモリアレイARYL及びARYRを構成
する強誘電体メモリセルは、強誘電体キャパシタCt及
びCbの電極間に印加される電界と電極間にある強誘電
体の分極との関係において、図3に示すような情報保持
特性を有する。すなわち、点Aにある初期の強誘電体
は、電極間に正方向の電界+Epが印加されることでそ
の状態を点Bに移行し、正方向の最大分極+Ppを生じ
る。この分極は、電界が小さくなることで徐々に低下す
るが、電界が0となる点Cにおいても分極+Prを残留
させる。一方、強誘電体の分極は、電極間に逆方向の電
界−Ecが印加される点Dを境に反転し、電界−Epが
印加される点Eにおいて逆方向の最大分極−Ppを生じ
る。この分極は、電界が小さくなることで徐々に低下す
るが、電界が0となる点Fにおいても分極−Prを残留
させる。そして、正方向の電界+Ecが印加される点G
を境に正転し、上記点Bに至る。なお、強誘電体キャパ
シタの強誘電体の分極状態が+側にあるとき、そのメモ
リセルは、特に制限されないが、論理“1”のデータを
保持するものとされ、強誘電体の分極状態が−側にある
ときには、論理“0”のデータを保持するものとされ
る。
The ferroelectric memory cells constituting the memory arrays ARYL and ARYR are shown in FIG. 3 in relation to the electric field applied between the electrodes of the ferroelectric capacitors Ct and Cb and the polarization of the ferroelectric substance between the electrodes. It has information holding characteristics as shown in. That is, the initial ferroelectric substance at the point A shifts its state to the point B by applying the electric field + Ep in the positive direction between the electrodes, and the maximum polarization + Pp in the positive direction occurs. This polarization gradually decreases as the electric field becomes smaller, but the polarization + Pr remains at the point C where the electric field becomes zero. On the other hand, the polarization of the ferroelectric substance is reversed at the point D where the electric field -Ec in the opposite direction is applied between the electrodes, and the maximum polarization -Pp in the opposite direction occurs at the point E where the electric field -Ep is applied. This polarization gradually decreases as the electric field becomes smaller, but the polarization -Pr remains at the point F where the electric field becomes zero. The point G to which the positive electric field + Ec is applied
A normal rotation is made at the boundary, and the above point B is reached. When the polarization state of the ferroelectric substance of the ferroelectric capacitor is on the + side, the memory cell is supposed to hold the data of logic “1”, but the polarization state of the ferroelectric substance is not particularly limited. When it is on the negative side, the data of logical "0" is held.

【0015】この実施例において、シャドーRAMは、
図4に示されるように、その電源電圧が投入されている
とき、通常のダイナミック型RAMと同様、強誘電体キ
ャパシタの電極間容量の蓄積電荷を利用した揮発モード
で動作し、電源電圧が切断されるときには、電極間の強
誘電体の分極を利用した不揮発モードで動作する。シャ
ドーRAMのアクセス装置は、電源電圧が投入される
と、まずリコールモード制御信号RECMをハイレベル
としてシャドーRAMを一時的にリコールモードとした
後、リコールモード制御信号RECMをロウレベルに戻
して通常の揮発モードとする。なお、リコールモードに
おいて、シャドーRAMは、後述するように、不揮発モ
ードから揮発モードへ移行するための読み出し動作をワ
ード線単位で行うが、この読み出し動作は、実質不揮発
モードとして扱われる。
In this embodiment, the shadow RAM is
As shown in FIG. 4, when the power supply voltage is applied, the power supply voltage is cut off by operating in a volatilization mode using the accumulated charge of the interelectrode capacitance of the ferroelectric capacitor, as in a normal dynamic RAM. When operated, it operates in a non-volatile mode utilizing the polarization of the ferroelectric substance between the electrodes. When the power supply voltage is applied, the shadow RAM access device first sets the recall mode control signal RECM to the high level to temporarily set the shadow RAM to the recall mode, and then returns the recall mode control signal RECM to the low level to perform normal volatilization. Set to mode. In the recall mode, the shadow RAM performs a read operation for shifting from the non-volatile mode to the volatile mode in units of word lines, as will be described later, but this read operation is treated as a substantially non-volatile mode.

【0016】この実施例において、各強誘電体メモリセ
ルを構成する強誘電体キャパシタのプレートには、内部
電圧HVCつまり電源電圧VCC及び接地電位VSS間
の中間電位たるプレート電圧VPが供給され、この電位
が、強誘電体キャパシタの電極間電圧を決める基準電位
となる。また、シャドーRAMが非選択状態とされると
き、メモリアレイARYL及びARYRの相補ビット線
BL0*〜BLn*ならびにBR0*〜BRn*の非反
転及び反転信号線は内部電圧HVCにプリチャージさ
れ、この状態が、図3の電界ゼロの状態に対応する。
In this embodiment, the plate of the ferroelectric capacitor constituting each ferroelectric memory cell is supplied with a plate voltage VP which is an intermediate potential between the internal voltage HVC, that is, the power supply voltage VCC and the ground potential VSS. The potential serves as a reference potential that determines the interelectrode voltage of the ferroelectric capacitor. When the shadow RAM is in the non-selected state, the complementary bit lines BL0 * to BLn * and BR0 * to BRn * of the memory arrays ARYL and ARYR are precharged to the internal voltage HVC. The state corresponds to the state of zero electric field in FIG.

【0017】一方、電源電圧が切断されたことによりシ
ャドーRAMが通常の不揮発モードとされるとき、各強
誘電体メモリを構成する強誘電体キャパシタの分極状態
は、その保持データの論理値に応じて選択的に図3の点
C又は点Fにあり、この状態は半永久的に変化しない。
シャドーRAMの電源電圧が投入され、リコールモード
による読み出し動作が行われると、メモリアレイARY
L及びARYRの相補ビット線BL0*〜BLn*なら
びにBR0*〜BRn*は、後述するように、まずその
非反転及び反転信号線が接地電位VSSのようなロウレ
ベルにプリチャージされる。このロウレベルは、ワード
線WL0〜WLmあるいはWR0〜WRmの指定された
1本が択一的にハイレベルとされることで、対応するn
+1対の強誘電体メモリセルの情報蓄積ノードに伝達さ
れ、これらのメモリセルの強誘電体キャパシタの分極状
態を強制的に図3の点Eに移行させる。
On the other hand, when the shadow RAM is set to the normal non-volatile mode due to the disconnection of the power supply voltage, the polarization state of the ferroelectric capacitors forming each ferroelectric memory depends on the logical value of the held data. Selectively at point C or point F in FIG. 3, this state does not change semipermanently.
When the power supply voltage of the shadow RAM is turned on and the read operation is performed in the recall mode, the memory array ARY
The complementary bit lines BL0 * to BLn * and BR0 * to BRn * of L and ARYR are first precharged to their low levels such as the ground potential VSS with their non-inverted and inverted signal lines as described later. This low level corresponds to the corresponding n by selectively setting one of the designated word lines WL0 to WLm or WR0 to WRm to the high level.
It is transmitted to the information storage nodes of the +1 pair of ferroelectric memory cells, and the polarization states of the ferroelectric capacitors of these memory cells are forced to shift to point E in FIG.

【0018】このとき、論理“1”のデータを保持する
メモリセルでは、点Cから点Eへの分極反転をともなう
ため、比較的大きな負電荷つまり電子の移動が必要とな
り、これによって対応する相補ビット線の非反転又は反
転信号線の電位が比較的大きく上昇する。しかし、論理
“0”のデータを保持するメモリセルでは、分極反転を
ともなわない点Fから点Eへの移行であるため、負電荷
の移動は少なく、対応する相補ビット線の非反転又は反
転信号線の電位上昇も比較的小さい。各相補ビット線に
おけるこれらの電位変化は、後述するセンスアンプSA
の対応する単位増幅回路によってそれぞれ増幅され、電
源電圧VCCのようなハイレベル又は接地電位VSSの
ようなロウレベルの2値読み出し信号となって、選択ワ
ード線に結合されるn+1対のメモリセルの強誘電体キ
ャパシタの電極間容量に再書き込みされる。これによ
り、シャドーRAMは揮発モードに移行し、アクセス装
置によるデータの読み出し又は書き込みを受け付けるこ
とができる。
At this time, in the memory cell which holds the data of logic "1", the polarization inversion from the point C to the point E is involved, so that the relatively large negative charge, that is, the movement of the electron is required, and thereby the corresponding complementary. The potential of the non-inversion or inversion signal line of the bit line rises relatively large. However, in the memory cell holding the data of logic “0”, since the transition from the point F to the point E is not accompanied by the polarization inversion, the negative charges do not move much and the non-inversion or inversion signal of the corresponding complementary bit line is generated. The potential rise of the line is also relatively small. These potential changes in each complementary bit line are caused by the sense amplifier SA described later.
Of the n + 1 pairs of memory cells coupled to the selected word line as a binary read signal of high level such as the power supply voltage VCC or low level such as the ground potential VSS. The capacitance between the electrodes of the dielectric capacitor is rewritten. As a result, the shadow RAM shifts to the volatile mode, and the reading or writing of data by the access device can be accepted.

【0019】なお、シャドーRAMが揮発モードで使用
されるとき、各メモリセルの強誘電体キャパシタの電極
間容量に蓄積された電荷は、アドレス選択MOSFET
のソース領域のPN接合部を介して徐々にリークする。
したがって、シャドーRAMの場合も、通常のダイナミ
ック型RAMと同様、強誘電体キャパシタのリーク特性
に応じた所定の周期trefでメモリセルの保持データ
をワード線単位で読み出し、再書き込みするためのリフ
レッシュ動作が必要となる。これに対処するため、この
実施例のシャドーRAMでは、いわゆるCBR(CAS
ビフォアRAS)リフレッシュモードが用意され、内蔵
するリフレッシュコントローラRFCの制御により、ワ
ード線WL0〜WLmならびにWR0〜WRmに関する
一連のリフレッシュ動作を自律的に行わせることができ
る。
When the shadow RAM is used in the volatile mode, the charges accumulated in the interelectrode capacitance of the ferroelectric capacitors of each memory cell are stored in the address selection MOSFET.
Gradually leaks through the PN junction of the source region of the.
Therefore, also in the case of the shadow RAM, as in the case of a normal dynamic RAM, a refresh operation for reading and rewriting the data held in the memory cell in word line units at a predetermined cycle tref according to the leak characteristic of the ferroelectric capacitor. Is required. In order to deal with this, in the shadow RAM of this embodiment, the so-called CBR (CAS) is used.
Before RAS) refresh mode is prepared, and a series of refresh operations relating to the word lines WL0 to WLm and WR0 to WRm can be autonomously performed under the control of the built-in refresh controller RFC.

【0020】次に、シャドーRAMで揮発モードによる
読み出し動作が行われるとき、内部電圧HVCにプリチ
ャージされた相補ビット線BL0*〜BLn*ならびに
BR0*〜BRn*の非反転及び反転信号線の電位は、
ワード線WL0〜WLmあるいはWR0〜WRmが択一
的にハイレベルとされるとき、対応するメモリセルの強
誘電体キャパシタの電極間容量に蓄積された電荷がその
寄生容量との間でチャージシェアされることでわずかに
上昇し、又は下降する。これらの相補ビット線BL0*
〜BLn*あるいはBR0*〜BRn*における微小読
み出し電位は、センスアンプSAの対応する単位増幅回
路によりそれぞれ増幅され、2値読み出し信号となり、
相補共通データ線CD*からデータ入出力回路IOなら
びにデータ出力端子Doutを介して外部のアクセス装
置に出力される。
Next, when the read operation in the volatile mode is performed in the shadow RAM, the potentials of the non-inverted and inverted signal lines of the complementary bit lines BL0 * to BLn * and BR0 * to BRn * precharged to the internal voltage HVC. Is
When the word lines WL0 to WLm or WR0 to WRm are alternatively set to the high level, the charge accumulated in the interelectrode capacitance of the ferroelectric capacitor of the corresponding memory cell is charge-shared with the parasitic capacitance. It slightly rises or falls. These complementary bit lines BL0 *
.. to BLn * or BR0 * to BRn * are amplified by the corresponding unit amplifier circuits of the sense amplifier SA to be binary read signals,
Output from the complementary common data line CD * to the external access device via the data input / output circuit IO and the data output terminal Dout.

【0021】言い換えるならば、この実施例のシャドー
RAMで揮発モードによる読み出し動作が行われると
き、選択メモリセルの強誘電体キャパシタの分極状態
は、相補ビット線BL0*〜BLn*ならびにBR0*
〜BRn*の非反転及び反転信号線がプリチャージ状態
にある図2の点C又は点Fから増幅後のハイレベルに対
応する点Bあるいは増幅後のロウレベルに対応する点E
の間を往復するだけであって、読み出し動作にともなう
分極反転は生じない。このため、強誘電体メモリセルの
時間あたりの書き換え回数を少なくすることができ、こ
れによって強誘電体メモリの耐用期間を長くすることが
できるものとなる。
In other words, when the read operation in the volatile mode is performed in the shadow RAM of this embodiment, the polarization states of the ferroelectric capacitors of the selected memory cell are complementary bit lines BL0 * to BLn * and BR0 *.
From point C or point F in FIG. 2 in which the non-inverted and inverted signal lines of BRn * are in the precharged state, point B corresponding to the high level after amplification or point E corresponding to the low level after amplification
However, the polarization inversion accompanying the read operation does not occur. Therefore, it is possible to reduce the number of times of rewriting of the ferroelectric memory cell per time, and thereby to prolong the service life of the ferroelectric memory cell.

【0022】一方、シャドーRAMで揮発モードによる
同一データの書き込みつまり非反転書き込み動作が行わ
れるとき、選択メモリセルの強誘電体キャパシタの分極
状態は、読み出し動作の場合と同様、相補ビット線BL
0*〜BLn*ならびにBR0*〜BRn*の非反転及
び反転信号線がプリチャージ状態にある図2の点C又は
点Fから増幅後のハイレベルに対応する点B又はロウレ
ベルに対応する点Eとの間を往復するだけであり、書き
込み動作にともなう分極反転は生じない。しかし、論理
値の異なるデータの書き込みつまり反転書き込み動作が
行われるときには、選択メモリセルの強誘電体キャパシ
タの分極状態は、点Cから点Eあるいは点Fから点Bに
それぞれ移行し、分極反転をともなうものとなる。
On the other hand, when the same data is written in the volatile mode in the shadow RAM, that is, the non-inverted write operation is performed, the polarization state of the ferroelectric capacitor of the selected memory cell is similar to that in the read operation, and the complementary bit line BL is used.
0 * to BLn * and BR0 * to BRn * have non-inverted and inverted signal lines in a precharged state from point C or point F in FIG. 2 to point B corresponding to the high level after amplification or point E corresponding to the low level. However, no polarization reversal associated with the write operation occurs. However, when writing data of different logical values, that is, inversion writing operation, the polarization state of the ferroelectric capacitor of the selected memory cell shifts from point C to point E or from point F to point B, respectively, and the polarization inversion is performed. It will be accompanied.

【0023】図2において、センスアンプSAは、メモ
リアレイARYL及びARYRの各相補ビット線に対応
して設けられるn+1個の単位回路を備え、これらの単
位回路のそれぞれは、PチャンネルMOSFETP1及
びNチャンネルMOSFETN1ならびにPチャンネル
MOSFETP2及びNチャンネルMOSFETN2か
らなる一対のCMOS(相補型MOS)インバータが互
いに交差結合されてなる単位増幅回路を含む。このう
ち、各単位増幅回路を構成するPチャンネルMOSFE
TP1及びP2のソースは、コモンソース線CSPに共
通結合され、NチャンネルMOSFETN1及びN2の
ソースは、コモンソース線CSNに共通結合される。ま
た、MOSFETP1及びN1の共通結合されたドレイ
ンならびにMOSFETP2及びN2の共通結合された
ゲートは、それぞれ各単位回路の非反転入出力ノードB
S0T〜BSnTとなり、MOSFETP1及びN1の
共通結合されたゲートならびにMOSFETP2及びN
2の共通結合されたドレインは、それぞれ反転入出力ノ
ードBS0B〜BSnBとなる。
In FIG. 2, the sense amplifier SA is provided with n + 1 unit circuits provided corresponding to the complementary bit lines of the memory arrays ARYL and ARYR, and each of these unit circuits has a P-channel MOSFET P1 and an N-channel. It includes a unit amplifier circuit in which a pair of CMOS (complementary MOS) inverters composed of MOSFET N1 and P-channel MOSFET P2 and N-channel MOSFET N2 are cross-coupled to each other. Of these, P-channel MOSFE that constitutes each unit amplifier circuit
The sources of TP1 and P2 are commonly coupled to the common source line CSP, and the sources of N-channel MOSFETs N1 and N2 are commonly coupled to the common source line CSN. The commonly connected drains of the MOSFETs P1 and N1 and the commonly connected gates of the MOSFETs P2 and N2 are respectively connected to the non-inverting input / output node B of each unit circuit.
S0T to BSnT, and the commonly coupled gates of MOSFETs P1 and N1 and MOSFETs P2 and N.
The two commonly coupled drains serve as inverting input / output nodes BS0B to BSnB, respectively.

【0024】センスアンプSAの各単位回路は、さら
に、その非反転入出力ノードBS0T〜BSnTならび
に反転入出力ノードBS0B〜BSnBと相補共通デー
タ線CD*の非反転及び反転信号線との間にそれぞれ設
けられるNチャンネル型の一対のスイッチMOSFET
N3及びN4と、3個のNチャンネルMOSFETN5
〜N7が直並列結合されてなるビット線プリチャージ回
路とをそれぞれ含む。また、各単位回路は、その非反転
入出力ノードBS0T〜BSnTならびに反転入出力ノ
ードBS0B〜BSnBとメモリアレイARYLの対応
する相補ビット線BL0*〜BLn*の非反転及び反転
信号線との間に設けられるNチャンネル型の一対のシェ
アドMOSFETN8及びN9(第1のスイッチ手段)
をそれぞれ含み、その非反転入出力ノードBS0T〜B
SnTならびに反転入出力ノードBS0B〜BSnBと
他方のメモリアレイARYRの対応する相補ビット線B
R0*〜BRn*の非反転及び反転信号線との間に設け
られるもう一対のシェアドMOSFETNA及びNB
(第1のスイッチ手段)をそれぞれ含む。
Each unit circuit of the sense amplifier SA is further connected between its non-inverting input / output nodes BS0T-BSnT and inverting input / output nodes BS0B-BSnB and the non-inverting and inverting signal lines of the complementary common data line CD *, respectively. A pair of N-channel type switch MOSFETs provided
N3 and N4 and three N-channel MOSFET N5
To N7 are connected in series and parallel, respectively. Further, each unit circuit is arranged between its non-inverting input / output nodes BS0T to BSnT and its inverting input / output nodes BS0B to BSnB and the corresponding non-inverting and inverting signal lines of the corresponding complementary bit lines BL0 * to BLn * of the memory array ARYL. A pair of shared N-channel type MOSFETs N8 and N9 (first switch means) provided
Each of which includes a non-inverting input / output node BS0T-B
SnT and inverted input / output nodes BS0B to BSnB and corresponding complementary bit lines B of the other memory array ARYR
Another pair of shared MOSFETs NA and NB provided between the non-inverted and inverted signal lines of R0 * to BRn *
Each includes (first switch means).

【0025】センスアンプSAの各単位回路を構成する
スイッチMOSFETN3及びN4のドレインは、対応
する単位回路の非反転入出力ノードBS0T〜BSnT
あるいは反転入出力ノードBS0B〜BSnBに結合さ
れる。また、これらのスイッチMOSFETのソース
は、非反転共通データ線CDT又は反転共通データ線C
DBにそれぞれ共通結合され、その共通結合されたゲー
トには、YアドレスデコーダYDから対応するビット線
選択信号YS0〜YSnがそれぞれ供給される。一方、
センスアンプSAの各単位回路のビット線プリチャージ
回路を構成するMOSFETN5〜N7のゲートには、
後述するタイミング発生回路TGから内部制御信号PC
が共通に供給され、MOSFETN6及びN7の共通結
合されたソースには、所定のプリチャージ電圧VCが共
通に供給される。さらに、シェアドMOSFETN8及
びN9のゲートには、タイミング発生回路TGからシェ
アド制御信号SHLが共通に供給され、シェアドMOS
FETNA及びNBのゲートには、シェアド制御信号S
HRが共通に供給される。
The drains of the switch MOSFETs N3 and N4 constituting each unit circuit of the sense amplifier SA have non-inverting input / output nodes BS0T to BSnT of the corresponding unit circuit.
Alternatively, it is coupled to inverting input / output nodes BS0B to BSnB. The sources of these switch MOSFETs are the non-inverting common data line CDT or the inverting common data line C.
Each of them is commonly coupled to DB, and the corresponding commonly coupled gates are supplied with corresponding bit line selection signals YS0 to YSn from the Y address decoder YD. on the other hand,
The gates of MOSFETs N5 to N7 forming the bit line precharge circuit of each unit circuit of the sense amplifier SA are
An internal control signal PC from a timing generation circuit TG described later.
Are commonly supplied, and a predetermined precharge voltage VC is commonly supplied to the sources of the MOSFETs N6 and N7 that are commonly coupled. Further, a shared control signal SHL is commonly supplied from the timing generation circuit TG to the gates of the shared MOSFETs N8 and N9, and the shared MOSs are shared.
The shared control signal S is applied to the gates of the FETNA and NB.
HR is commonly supplied.

【0026】内部制御信号PCは、シャドーRAMが揮
発モードの非選択状態とされるとき電源電圧VCCのよ
うなハイレベルとされ、シャドーRAMが選択状態とさ
れるときには、所定のタイミングで接地電位VSSのよ
うなロウレベルとされる。また、プリチャージ電圧VC
は、後述するように、シャドーRAMが揮発モードによ
る通常動作状態にあるとき、上記中間電位つまり内部電
圧HVCとされ、シャドーRAMが不揮発モードから揮
発モードへ遷移するためのリコールモードとされるとき
には、所定のタイミングで一時的に接地電位VSSつま
りロウレベルとされる。さらに、シェアド制御信号SH
L及びSHRは、シャドーRAMが非選択状態にあると
き、ともに電源電圧VCCよりは少なくとも強誘電体メ
モリセルのアドレス選択MOSFETQt及びQbのし
きい値電圧分以上高い高電圧VCHとされ、シャドーR
AMが選択状態とされるときには、そのいずれか一方が
選択的に接地電位VSSのようなロウレベルとされる。
The internal control signal PC is set to a high level like the power supply voltage VCC when the shadow RAM is in the non-selected state of the volatile mode, and when the shadow RAM is in the selected state, the ground potential VSS is set at a predetermined timing. It will be a low level like. In addition, the precharge voltage VC
As will be described later, when the shadow RAM is in the normal operation state in the volatile mode, the intermediate potential, that is, the internal voltage HVC is set, and when the shadow RAM is set to the recall mode for making a transition from the nonvolatile mode to the volatile mode, The ground potential VSS, that is, the low level is temporarily set at a predetermined timing. Furthermore, the shared control signal SH
When the shadow RAM is in a non-selected state, L and SHR are both set to a high voltage VCH higher than the power supply voltage VCC by at least the threshold voltage of the address selection MOSFETs Qt and Qb of the ferroelectric memory cell.
When AM is selected, one of them is selectively set to the low level such as the ground potential VSS.

【0027】これらのことから、センスアンプSAの各
単位回路のシェアドMOSFETN8及びN9ならびに
NA及びNBは、対応するシェアド制御信号SHL又は
SHRのハイレベルを受けて選択的にオン状態となり、
メモリアレイARYL又はARYRの相補ビット線BL
0*〜BLn*あるいはBR0*〜BRn*の非反転及
び反転信号線と対応する単位回路の非反転入出力ノード
BS0T〜BSnTならびに反転入出力ノードBS0B
〜BSnBとの間を選択的に接続状態とする。また、各
単位回路のビット線プリチャージ回路を構成するMOS
FETN5〜N7は、内部制御信号PCのハイレベルを
受けて選択的にオン状態となり、対応する単位回路の非
反転入出力ノードBS0T〜BSnTならびに反転入出
力ノードBS0B〜BSnBつまりはメモリアレイAR
YL及びARYRの相補ビット線BL0*〜BLn*な
らびにBR0*〜BRn*の非反転及び反転信号線を内
部電圧HVC又は接地電位VSSにプリチャージする。
From these facts, the shared MOSFETs N8 and N9 and NA and NB of each unit circuit of the sense amplifier SA are selectively turned on in response to the high level of the corresponding shared control signal SHL or SHR,
Complementary bit line BL of memory array ARYL or ARYR
0 * -BLn * or BR0 * -BRn * non-inverting and inverting signal lines and corresponding non-inverting input / output nodes BS0T-BSnT and inverting input / output node BS0B of the unit circuit
To BSnB are selectively connected. In addition, the MOS that constitutes the bit line precharge circuit of each unit circuit
The FETs N5 to N7 are selectively turned on in response to the high level of the internal control signal PC, and the non-inverting input / output nodes BS0T to BSnT and the inverting input / output nodes BS0B to BSnB of the corresponding unit circuit, that is, the memory array AR.
The complementary bit lines BL0 * to BLn * of YL and ARYR and the non-inverted and inverted signal lines of BR0 * to BRn * are precharged to the internal voltage HVC or the ground potential VSS.

【0028】一方、センスアンプSAの各単位回路の単
位増幅回路は、コモンソース線CSP及びCSNを介し
て電源電圧VCC又は接地電位VSSが供給されること
で選択的にかつ一斉に動作状態とされ、メモリアレイA
RYL又はARYRの選択されたワード線に結合される
n+1対のメモリセルから対応する相補ビット線BL0
*〜BLn*あるいはBR0*〜BRn*を介して出力
される微小読み出し信号をそれぞれ増幅して、ハイレベ
ル又はロウレベルの2値読み出し信号とする。また、各
単位回路のスイッチMOSFETN3及びN4は、対応
するビット線選択信号YS0〜YSnのハイレベルを受
けて選択的にオン状態となり、対応する単位回路の非反
転入出力ノードBS0T〜BSnTならびに反転入出力
ノードBS0B〜BSnBと相補共通データ線CD*の
非反転及び反転信号線つまりはデータ入出力回路IOと
の間を選択的に接続状態とする。
On the other hand, the unit amplifier circuits of each unit circuit of the sense amplifier SA are selectively and simultaneously operated by being supplied with the power supply voltage VCC or the ground potential VSS via the common source lines CSP and CSN. , Memory array A
The corresponding complementary bit line BL0 from the n + 1 pairs of memory cells coupled to the selected word line of RYL or ARYR
The minute read signals output via * to BLn * or BR0 * to BRn * are amplified and converted into high level or low level binary read signals. Further, the switch MOSFETs N3 and N4 of each unit circuit are selectively turned on in response to the high level of the corresponding bit line selection signals YS0 to YSn, and the non-inversion input / output nodes BS0T to BSnT and the inversion input / output nodes of the corresponding unit circuit. The output nodes BS0B to BSnB are selectively connected to the non-inverted and inverted signal lines of the complementary common data line CD *, that is, the data input / output circuit IO.

【0029】この実施例において、シェアド制御信号S
HL及びSHRは、リコールモードつまり不揮発モード
による読み出し動作が行われるとき、そのいずれか一方
がロウレベルとされるタイミングが揮発モードによる通
常の読み出し動作の場合に比較して少し遅らされる。す
なわち、例えば、リコールモードによる読み出し動作が
メモリアレイARYLを活性状態として、言い換えるな
らばメモリアレイARYLのワード線WL0〜WLmの
いずれかを指定して行われるとき、シェアド制御信号S
HRは、揮発モードによる通常の読み出し動作では、ワ
ード線WL0〜WLmの選択動作が行われる以前にロウ
レベルとされ、メモリアレイARYRは早々に非活性状
態とされる。しかし、リコールモードによる読み出し動
作が行われる場合、シェアド制御信号SHRは、ワード
線WL0〜WLmの選択動作が終了し、選択ワード線に
結合されるn+1対のメモリセルの微小読み出し信号が
対応する相補ビット線BL0*〜BLn*に出力された
後、すなわちセンスアンプSAの単位増幅回路が動作状
態とされる直前にロウレベルとされる。
In this embodiment, the shared control signal S
When the read operation in the recall mode, that is, the non-volatile mode is performed, the timing at which one of the HL and the SHR is set to the low level is slightly delayed compared to the case of the normal read operation in the volatile mode. That is, for example, when the read operation in the recall mode is performed by activating the memory array ARYL, in other words, designating any one of the word lines WL0 to WLm of the memory array ARYL, the shared control signal S
In the normal read operation in the volatile mode, the HR is set to the low level before the selection operation of the word lines WL0 to WLm is performed, and the memory array ARYR is quickly deactivated. However, when the read operation in the recall mode is performed, the shared control signal SHR is the complementary signal corresponding to the minute read signals of the n + 1 pairs of memory cells coupled to the selected word line after the selection operation of the word lines WL0 to WLm is completed. It is set to the low level after being output to the bit lines BL0 * to BLn *, that is, immediately before the unit amplifier circuit of the sense amplifier SA is activated.

【0030】言い換えるならば、指定されたワード線が
選択状態とされる当初、センスアンプSAのシェアドM
OSFETN8及びN9ならびにNA及びNBは一斉に
オン状態とされる訳であって、選択ワード線に結合され
るn+1対の強誘電体メモリセルからみると、活性状態
とされるメモリアレイARYLの相補ビット線BL0*
〜BLn*の非反転及び反転信号線に結合される寄生容
量に加えて、センスアンプSAの各単位回路の非反転入
出力ノードBS0T〜BSnTならびに反転入出力ノー
ドBS0B〜BSnBに結合される寄生容量と、非活性
状態とされるメモリアレイARYRの相補ビット線BR
0*〜BRn*の非反転及び反転信号線に結合される寄
生容量とが同時に結合される。この結果、ビット線容量
Cdと強誘電体キャパシタの電極間容量Csとの比つま
り容量カップリング比Cd/Csが大きくなり、これに
よってリコールモードによる読み出し動作の動作マージ
ンが高められる結果となる。リコールモードによる読み
出し動作の具体的内容ならびにその特徴については、後
で詳細に説明する。
In other words, when the designated word line is selected, the shared M of the sense amplifier SA is initially set.
The OSFETs N8 and N9 and NA and NB are turned on all at once, and the complementary bits of the memory array ARYL that are activated are seen from the n + 1 pair of ferroelectric memory cells coupled to the selected word line. Line BL0 *
In addition to the parasitic capacitances coupled to the non-inverting and inverting signal lines of BLn * to BLn *, the parasitic capacitances coupled to the non-inverting input / output nodes BS0T to BSnT and the inverting input / output nodes BS0B to BSnB of each unit circuit of the sense amplifier SA. And the complementary bit line BR of the memory array ARYR which is inactivated.
The non-inversion of 0 * to BRn * and the parasitic capacitance coupled to the inversion signal line are simultaneously coupled. As a result, the ratio between the bit line capacitance Cd and the interelectrode capacitance Cs of the ferroelectric capacitor, that is, the capacitance coupling ratio Cd / Cs, becomes large, which results in an increase in the operation margin of the read operation in the recall mode. The specific contents and characteristics of the read operation in the recall mode will be described later in detail.

【0031】図1において、メモリアレイARYL及び
ARYRのワード線WL0〜WLmならびにワード線W
R0〜WRmは、その下方において対応するXアドレス
デコーダXDL又はXDRに結合され、それぞれ択一的
に選択状態とされる。XアドレスデコーダXDL及びX
DRには、XアドレスバッファXBから最上位ビットを
除くiビットの内部アドレス信号X0〜Xi−1が共通
に供給され、タイミング発生回路TGから対応する内部
制御信号XGL及びXGRがそれぞれ供給される。ま
た、XアドレスバッファXBには、アドレス入力端子A
0〜Aiを介してXアドレス信号AX0〜AXiが時分
割的に供給され、リフレッシュコントローラRFCから
リフレッシュアドレス信号RX0〜RXiが供給され
る。XアドレスバッファXBには、さらにタイミング発
生回路TGから内部制御信号RF及びXLが供給され、
リフレッシュコントローラRFCには、タイミング発生
回路TGから図示されない内部制御信号RCが供給され
る。
In FIG. 1, word lines WL0 to WLm and word lines W of the memory arrays ARYL and ARYR are shown.
Below, R0 to WRm are coupled to the corresponding X address decoder XDL or XDR, respectively, and are alternatively set to the selected state. X address decoders XDL and X
To the DR, i-bit internal address signals X0 to Xi-1 excluding the most significant bit are commonly supplied from the X address buffer XB, and corresponding internal control signals XGL and XGR are respectively supplied from the timing generation circuit TG. The X address buffer XB has an address input terminal A
X address signals AX0 to AXi are time-divisionally supplied via 0 to Ai, and refresh address signals RX0 to RXi are supplied from the refresh controller RFC. The X address buffer XB is further supplied with internal control signals RF and XL from the timing generation circuit TG,
The refresh controller RFC is supplied with an internal control signal RC (not shown) from the timing generation circuit TG.

【0032】リフレッシュコントローラRFCは、シャ
ドーRAMがリフレッシュモードとされるとき、タイミ
ング発生回路TGから供給される内部制御信号RCに従
って歩進動作を行い、リフレッシュアドレス信号RX0
〜RXiを形成して、XアドレスバッファXBに供給す
る。XアドレスバッファXBは、シャドーRAMが通常
の動作モードとされ内部制御信号RFがロウレベルとさ
れるとき、アドレス入力端子A0〜Aiを介して時分割
的に入力されるXアドレス信号AX0〜AXiを内部制
御信号XLに従って取り込み、保持する。また、シャド
ーRAMがリフレッシュモードとされ内部制御信号RF
がハイレベルとされるときには、リフレッシュコントロ
ーラRFCから供給されるリフレッシュアドレス信号R
X0〜RXiを内部制御信号XLに従って取り込み、保
持する。そして、これらのXアドレス信号AX0〜AX
iあるいはリフレッシュアドレス信号RX0〜RXiを
もとに内部アドレス信号X0〜Xiを形成し、このうち
最上位ビットの内部アドレス信号Xiをタイミング発生
回路TGに、その他の内部アドレス信号X0〜Xi−1
をXアドレスデコーダXDL及びXDRにそれぞれ供給
する。
When the shadow RAM is in the refresh mode, the refresh controller RFC performs a step operation according to the internal control signal RC supplied from the timing generation circuit TG, and the refresh address signal RX0.
~ RXi is formed and supplied to the X address buffer XB. The X address buffer XB internally receives the X address signals AX0 to AXi which are time-divisionally input via the address input terminals A0 to Ai when the shadow RAM is in the normal operation mode and the internal control signal RF is at the low level. It is fetched and held according to the control signal XL. In addition, the shadow RAM is set to the refresh mode and the internal control signal RF is set.
Is set to a high level, the refresh address signal R supplied from the refresh controller RFC
X0 to RXi are fetched and held according to the internal control signal XL. Then, these X address signals AX0 to AX
i or the refresh address signals RX0 to RXi, the internal address signals X0 to Xi are formed. Of these, the internal address signal Xi of the most significant bit is supplied to the timing generation circuit TG and the other internal address signals X0 to Xi-1.
Are supplied to the X address decoders XDL and XDR, respectively.

【0033】XアドレスデコーダXDL及びXDRは、
対応する内部制御信号XGL又はXGRのハイレベルを
受けてそれぞれ選択的に動作状態とされ、Xアドレスバ
ッファXBから供給される内部アドレス信号X0〜Xi
−1をデコードして、メモリアレイARYL又はARY
Rの対応するワード線WL0〜WLmあるいはWR0〜
WRmを択一的に高電圧VCHのような選択レベルとす
る。
The X address decoders XDL and XDR are
The internal address signals X0 to Xi supplied from the X address buffer XB are selectively activated by receiving the high level of the corresponding internal control signal XGL or XGR.
-1 is decoded to obtain the memory array ARYL or ARY.
Word line WL0 to WLm or WR0 corresponding to R
WRm is alternatively set to a selection level such as high voltage VCH.

【0034】YアドレスデコーダYDには、Yアドレス
バッファYBからi+1ビットの内部アドレス信号Y0
〜Yiが供給され、タイミング発生回路TGから内部制
御信号YGが供給される。また、YアドレスバッファY
Bには、上記アドレス入力端子A0〜Aiを介してYア
ドレス信号AY0〜AYiが時分割的に供給され、タイ
ミング発生回路TGから内部制御信号YLが供給され
る。
The Y address decoder YD outputs an i + 1 bit internal address signal Y0 from the Y address buffer YB.
To Yi, and an internal control signal YG from the timing generation circuit TG. Also, a Y address buffer Y
B is supplied with Y address signals AY0 to AYi in a time-sharing manner through the address input terminals A0 to Ai, and an internal control signal YL from the timing generation circuit TG.

【0035】YアドレスバッファYBは、シャドーRA
Mが選択状態とされるとき、アドレス入力端子A0〜A
iを介して時分割的に供給されるYアドレス信号AY0
〜AYiを内部制御信号YLに従って取り込み、保持す
るとともに、これらのYアドレス信号をもとに内部アド
レス信号Y0〜Yiを形成し、YアドレスデコーダYD
に供給する。このとき、YアドレスデコーダYDは、内
部制御信号YGのハイレベルを受けて選択的に動作状態
とされ、YアドレスバッファYBから供給される内部ア
ドレス信号Y0〜Yiをデコードして、センスアンプS
Aに対する前記ビット線選択信号YS0〜YSnを択一
的にハイレベルとする。
The Y address buffer YB is a shadow RA.
Address input terminals A0-A when M is selected
Y address signal AY0 supplied in a time-division manner through i
To AYi in accordance with the internal control signal YL and hold the same, and form the internal address signals Y0 to Yi based on these Y address signals to generate a Y address decoder YD
To supply. At this time, the Y address decoder YD is selectively activated by receiving the high level of the internal control signal YG, decodes the internal address signals Y0 to Yi supplied from the Y address buffer YB, and outputs the sense amplifier S.
The bit line selection signals YS0 to YSn for A are alternatively set to the high level.

【0036】センスアンプSAの指定された単位回路の
相補入出力ノードBS0*〜BSn*が択一的に接続状
態とされる相補共通データ線CD*は、その他方におい
てデータ入出力回路IOに結合される。データ入出力回
路IOは、それぞれ1個のデータ入力バッファ,データ
出力バッファ,ライトアンプならびにメインアンプを含
む。このうち、データ入力バッファの入力端子は、デー
タ入力端子Dinに結合され、その出力端子は、ライト
アンプの入力端子に結合される。また、データ出力バッ
ファの入力端子は、メインアンプの出力端子に結合さ
れ、その出力端子は、データ出力端子Doutに結合さ
れる。ライトアンプの出力端子及びメインアンプの入力
端子は、相補共通データ線CD*に共通結合される。ラ
イトアンプには、タイミング発生回路TGから内部制御
信号WCが供給され、データ出力バッファには、内部制
御信号OCが供給される。
The complementary common data line CD * to which the complementary input / output nodes BS0 * to BSn * of the designated unit circuit of the sense amplifier SA are alternatively connected is coupled to the data input / output circuit IO in the other side. To be done. The data input / output circuit IO includes one data input buffer, one data output buffer, a write amplifier and a main amplifier, respectively. Of these, the input terminal of the data input buffer is coupled to the data input terminal Din, and the output terminal thereof is coupled to the input terminal of the write amplifier. The input terminal of the data output buffer is coupled to the output terminal of the main amplifier, and the output terminal thereof is coupled to the data output terminal Dout. The output terminal of the write amplifier and the input terminal of the main amplifier are commonly coupled to a complementary common data line CD *. The write amplifier is supplied with the internal control signal WC from the timing generation circuit TG, and the data output buffer is supplied with the internal control signal OC.

【0037】データ入出力回路IOのデータ入力バッフ
ァは、シャドーRAMが書き込みモードで選択状態とさ
れるとき、データ入力端子Dinを介して入力される書
き込みデータを取り込み、ライトアンプに伝達する。こ
のとき、ライトアンプは、内部制御信号WCのハイレベ
ルを受けて選択的に動作状態とされ、データ入力バッフ
ァから伝達される書き込みデータを所定の相補書き込み
信号に変換した後、相補共通データ線CD*からセンス
アンプSAを介してメモリアレイARYL又はARYR
の選択された1個の強誘電体メモリセルに書き込む。
The data input buffer of the data input / output circuit IO takes in the write data input via the data input terminal Din and transmits it to the write amplifier when the shadow RAM is selected in the write mode. At this time, the write amplifier is selectively activated by receiving the high level of the internal control signal WC, converts the write data transmitted from the data input buffer into a predetermined complementary write signal, and then outputs the complementary common data line CD. * To the memory array ARYL or ARYR via the sense amplifier SA
Writing to one selected ferroelectric memory cell.

【0038】一方、データ入出力回路IOのメインアン
プは、シャドーRAMが読み出しモードで選択状態とさ
れるとき、メモリアレイARYL又はARYRの選択さ
れた1個の強誘電体メモリセルからセンスアンプSA及
び相補共通データ線CD*を介して出力される2値読み
出し信号をさらに増幅して、データ出力バッファに伝達
する。このとき、データ出力バッファは、内部制御信号
OCのハイレベルを受けて選択的に動作状態とされ、メ
インアンプから伝達される読み出し信号をデータ出力端
子Doutから外部のアクセス装置に出力する。
On the other hand, the main amplifier of the data input / output circuit IO is connected to the sense amplifier SA and the sense amplifier SA from one selected ferroelectric memory cell of the memory array ARYL or ARYR when the shadow RAM is selected in the read mode. The binary read signal output via the complementary common data line CD * is further amplified and transmitted to the data output buffer. At this time, the data output buffer is selectively activated in response to the high level of the internal control signal OC, and outputs a read signal transmitted from the main amplifier from the data output terminal Dout to an external access device.

【0039】タイミング発生回路TGは、外部装置から
起動制御信号として供給されるロウアドレスストローブ
信号RASB,カラムアドレスストローブ信号CAS
B,ライトイネーブル信号WEBならびにリコールモー
ド制御信号RECMと、XアドレスバッファXBから供
給される最上位ビットの内部アドレス信号Xiとをもと
に、シャドーRAMの動作モードを決定し、上記各種内
部制御信号等を選択的に形成して、シャドーRAMの各
部に供給する。
The timing generation circuit TG is provided with a row address strobe signal RASB and a column address strobe signal CAS which are supplied as activation control signals from an external device.
B, the write enable signal WEB and the recall mode control signal RECM, and the internal address signal Xi of the most significant bit supplied from the X address buffer XB are used to determine the operation mode of the shadow RAM and the various internal control signals described above. Etc. are selectively formed and supplied to each part of the shadow RAM.

【0040】図5には、図1のシャドーRAMの不揮発
モードつまりリコールモードによる読み出し動作の一実
施例の信号波形図が示され、図6には、その揮発モード
による読み出し動作の一実施例の信号波形図が示されて
いる。また、図7には、図5のリコールモードによる読
み出し動作時のアレイ接続図が示され、図8には、図6
の揮発モードによる読み出し動作時のアレイ接続図が示
されている。これらの図をもとに、シャドーRAMのリ
コールモード及び揮発モードによる読み出し動作の概要
及びその特徴について説明する。なお、リコールモード
による読み出し動作は、前述のように、ワード線単位つ
まり各ワード線に結合されるn+1対の強誘電体メモリ
セルを単位として行われ、揮発モードによる読み出し動
作は、1単位アドレスつまり1対の強誘電体メモリセル
を単位として行われる。図5及び図7には、リコールモ
ードによる読み出し動作が、メモリアレイARYLのワ
ード線WL0を指定して行われる場合を例示し、図6及
び図8には、揮発モードによる読み出し動作がメモリア
レイARYLのワード線WL0及び相補ビット線BL0
*の交点に配置される一対の強誘電体メモリセルを指定
して行われる場合を例示している。各実施例において、
メモリアレイARYLは活性状態とされ、メモリアレイ
ARYRは非活性状態とされる。
FIG. 5 shows a signal waveform diagram of one embodiment of the read operation in the nonvolatile mode, that is, the recall mode of the shadow RAM of FIG. 1, and FIG. 6 shows one embodiment of the read operation in the volatile mode. A signal waveform diagram is shown. Further, FIG. 7 shows an array connection diagram during a read operation in the recall mode of FIG. 5, and FIG.
An array connection diagram during a read operation in the volatile mode is shown. Based on these figures, the outline and characteristics of the read operation of the shadow RAM in the recall mode and the volatile mode will be described. As described above, the read operation in the recall mode is performed in word line units, that is, in units of n + 1 pairs of ferroelectric memory cells coupled to each word line, and the read operation in the volatile mode is performed in 1 unit address It is performed in units of a pair of ferroelectric memory cells. 5 and 7 exemplify a case where the read operation in the recall mode is performed by designating the word line WL0 of the memory array ARYL, and FIGS. 6 and 8 show the read operation in the volatile mode in the memory array ARYL. Word line WL0 and complementary bit line BL0
The case where a pair of ferroelectric memory cells arranged at the intersections of * are designated is shown. In each embodiment,
Memory array ARYL is activated and memory array ARYR is deactivated.

【0041】図5において、ロウアドレスストローブ信
号RASB及びカラムアドレスストローブ信号CASB
がハイレベルとされシャドーRAMが非選択状態とされ
るとき、センスアンプSAでは、各単位回路を構成する
プリチャージMOSFETN5〜N7が内部制御信号P
Cのハイレベルを受けてオン状態となり、メモリアレイ
ARYL及びARYRの相補ビット線BL0*〜BLn
*ならびにBR0*〜BRn*の非反転及び反転信号線
はともにプリチャージ電圧VCつまり内部電圧HVCの
中間電位にプリチャージされる。このとき、シェアド制
御信号SHL及びSHRはともに高電圧VCHとされ、
メモリアレイARYL及びARYRの相補ビット線BL
0*〜BLn*ならびにBR0*〜BRn*は、ともに
センスアンプSAの対応する単位回路の相補入出力ノー
ドBS0*〜BSn*に結合される。また、コモンソー
ス線CSP及びコモンソース線CSNには、接地電位V
SS及び電源電圧VCCがそれぞれ供給され、センスア
ンプSAのn+1個の単位増幅回路は、その動作電源の
供給経路を断たれた形となる。
In FIG. 5, the row address strobe signal RASB and the column address strobe signal CASB are used.
Is set to a high level and the shadow RAM is in a non-selected state, in the sense amplifier SA, the precharge MOSFETs N5 to N7 forming each unit circuit are controlled by the internal control signal P.
Upon receiving the high level of C, it is turned on, and the complementary bit lines BL0 * to BLn of the memory arrays ARYL and ARYR.
The non-inversion and inversion signal lines of * and BR0 * to BRn * are both precharged to the intermediate potential of the precharge voltage VC, that is, the internal voltage HVC. At this time, the shared control signals SHL and SHR are both set to the high voltage VCH,
Complementary bit lines BL of the memory arrays ARYL and ARYR
0 * to BLn * and BR0 * to BRn * are both coupled to complementary input / output nodes BS0 * to BSn * of the corresponding unit circuit of sense amplifier SA. In addition, the ground potential V is applied to the common source line CSP and the common source line CSN.
The SS and the power supply voltage VCC are respectively supplied, and the n + 1 unit amplifying circuits of the sense amplifier SA are cut off from the supply path of the operating power supply.

【0042】これにより、センスアンプSAの各単位回
路つまり単位増幅回路USA0〜USAnの相補入出力
ノードBS0*〜BSn*には、図7(a)に例示され
るように、メモリアレイARYLの相補ビット線BL0
*〜BLn*の寄生容量Cdtl及びCdblとメモリ
アレイARYRの相補ビット線BS0*〜BSn*の寄
生容量Cdtr及びCdbrとが同時に接続された形と
なり、各寄生容量は、センスアンプSAの対応するビッ
ト線プリチャージ回路を介して中間電位つまり内部電圧
HVCにプリチャージされる。
As a result, the complementary input / output nodes BS0 * to BSn * of each unit circuit of the sense amplifier SA, that is, the unit amplifier circuits USA0 to USAn are complementary to the memory array ARYL as illustrated in FIG. 7A. Bit line BL0
The parasitic capacitances Cdtl and Cdbl of * to BLn * and the parasitic capacitances Cdtr and Cdbr of the complementary bit lines BS0 * to BSn * of the memory array ARYR are simultaneously connected, and each parasitic capacitance corresponds to the corresponding bit of the sense amplifier SA. It is precharged to an intermediate potential, that is, the internal voltage HVC via the line precharge circuit.

【0043】なお、シャドーRAMが電源投入直後の非
選択状態にあるとき、メモリアレイARYL及びARY
Rを構成する各強誘電体メモリセルでは、強誘電体キャ
パシタの電極間に設けられた強誘電体の分極状態がその
保持データの論理値に応じて選択的に図3の点C又は点
Fにあるが、強誘電体キャパシタの電極間容量には、保
持データの論理値に応じた電荷がほとんど蓄積されてい
ない。
When the shadow RAM is in the non-selected state immediately after the power is turned on, the memory arrays ARYL and ARY are
In each of the ferroelectric memory cells forming R, the polarization state of the ferroelectric substance provided between the electrodes of the ferroelectric capacitor is selectively changed according to the logical value of the held data to the point C or the point F in FIG. However, in the inter-electrode capacitance of the ferroelectric capacitor, charges corresponding to the logical value of the held data are hardly accumulated.

【0044】シャドーRAMは、リコールモード制御信
号RECMがハイレベルとされた状態で、カラムアドレ
スストローブ信号CASBがロウアドレスストローブ信
号RASBに先立ってロウレベルに変化されるいわゆる
CBR(CASビフォアRAS)サイクルが実行される
ことで、リコールモードによる読み出し動作を開始す
る。このとき、ライトイネーブル信号WEBは、ハイレ
ベルのままとされ、読み出し動作の対象となるワード線
は、シャドーRAMのリフレッシュコントローラRFC
から出力されるリフレッシュアドレス信号RX0〜RX
iに従って択一的に指定される。シャドーRAMでは、
ロウアドレスストローブ信号RASBの立ち下がりを受
けて、まずプリチャージ電圧VCが所定期間だけ一時的
に内部電圧HVCから接地電位VSSに変化され、所定
の時間をおいて内部制御信号PCがロウレベルとされ
る。また、やや遅れてメモリアレイARYLの指定され
たワード線WL0が高電圧VCHの選択レベルとされ、
所定時間Tdをおいてシェアド制御信号SHLがハイレ
ベルのままシェアド制御信号SHRがロウレベルとされ
る。そして、所定の時間をおいてコモンソース線CSP
に電源電圧VCCが供給され、コモンソース線CSNに
は接地電位VSSが供給される。
The shadow RAM executes a so-called CBR (CAS Before RAS) cycle in which the column address strobe signal CASB is changed to the low level prior to the row address strobe signal RASB while the recall mode control signal RECM is at the high level. Then, the read operation in the recall mode is started. At this time, the write enable signal WEB remains at the high level, and the word line targeted for the read operation is the refresh controller RFC of the shadow RAM.
Refresh address signals RX0 to RX output from
It is alternatively designated according to i. In shadow RAM,
In response to the fall of the row address strobe signal RASB, first, the precharge voltage VC is temporarily changed from the internal voltage HVC to the ground potential VSS for a predetermined period, and the internal control signal PC is set to the low level after a predetermined time. . Also, with a slight delay, the designated word line WL0 of the memory array ARYL is set to the selection level of the high voltage VCH,
After a predetermined time Td, the shared control signal SHL is kept at the high level and the shared control signal SHR is kept at the low level. Then, after a predetermined time, the common source line CSP
To the common source line CSN, and the ground potential VSS is supplied to the common source line CSN.

【0045】メモリアレイARYLでは、プリチャージ
電圧VCが接地電位VSSに変化されたのを受けて、相
補ビット線BL0*〜BLn*の非反転及び反転信号線
がともに接地電位VSSつまり0Vにプリチャージされ
る。また、図7(b)に示されるように、ワード線WL
0の選択レベルを受けて対応するn+1対の強誘電体メ
モリセルのアドレス選択MOSFETQt及びQbがオ
ン状態となり、各メモリセルの強誘電体キャパシタの両
電極間には、HVCを絶対値とする逆方向の電界が一斉
に印加される。各強誘電体メモリセルでは、それが例え
ば論理“1”のデータを保持する場合、図3の点Cから
点Eへ分極状態が移行し、また例えば論理“0”のデー
タを保持する場合には点Fから点Eへと移行する。
In the memory array ARYL, both the non-inverted and inverted signal lines of the complementary bit lines BL0 * to BLn * are precharged to the ground potential VSS, that is, 0V in response to the change of the precharge voltage VC to the ground potential VSS. To be done. In addition, as shown in FIG. 7B, the word line WL
In response to the selection level of 0, the address selection MOSFETs Qt and Qb of the corresponding n + 1 pairs of ferroelectric memory cells are turned on, and the reverse between the electrodes of the ferroelectric capacitors of each memory cell with HVC as an absolute value. Directional electric fields are applied all at once. In each ferroelectric memory cell, when it holds data of logic "1", for example, the polarization state shifts from point C to point E in FIG. 3, and when it holds data of logic "0", for example. Shifts from point F to point E.

【0046】この結果、メモリアレイARYLの例えば
論理“1”のデータを保持するメモリセル対では、相補
ビット線BL0*〜BLn*の非反転信号線に結合され
たメモリセルにおいて点Cから点Eへの分極反転が行わ
れるため、比較的大きな負電荷つまり電子の移動が必要
となり、対応する非反転信号線の電位は比較的大きく上
昇する。しかし、相補ビット線BL0*〜BLn*の反
転信号線に結合されたメモリセルでは、分極反転をとも
なわない点Fから点Eへの移行であるため、負電荷の移
動は少なく、対応する反転信号線の電位上昇も比較的小
さい。一方、メモリアレイARYLの例えば論理“0”
のデータを保持するメモリセル対では、相補ビット線B
L0*〜BLn*の反転信号線に結合されたメモリセル
において点Cから点Eへの分極反転が行われるため、対
応する反転信号線の電位が比較的大きく上昇する。しか
し、相補ビット線BL0*〜BLn*の非反転信号線に
結合されたメモリセルでは、分極反転をともなわない点
Fから点Eへの移行であるため、対応する反転信号線の
電位上昇も比較的小さい。
As a result, in the memory cell pair of the memory array ARYL which holds data of logic "1", for example, from the point C to the point E in the memory cells coupled to the non-inverted signal lines of the complementary bit lines BL0 * to BLn *. Since the polarization inversion to the electric field is performed, a relatively large negative charge, that is, the movement of electrons is required, and the potential of the corresponding non-inversion signal line rises relatively large. However, in the memory cells coupled to the inversion signal lines of the complementary bit lines BL0 * to BLn *, since the transition from the point F to the point E without polarization inversion occurs, the movement of the negative charge is small, and the corresponding inversion signal. The potential rise of the line is also relatively small. On the other hand, for example, a logical "0" of the memory array ARYL
Of the complementary bit line B in the memory cell pair which holds the data of
Since the polarization inversion from the point C to the point E is performed in the memory cells coupled to the inversion signal lines L0 * to BLn *, the potential of the corresponding inversion signal line rises relatively large. However, in the memory cells connected to the non-inverted signal lines of the complementary bit lines BL0 * to BLn *, since the transition from the point F to the point E without polarization inversion occurs, the potential rise of the corresponding inversion signal line is also compared. Small

【0047】相補ビット線BL0*〜BLn*の非反転
及び反転信号線における上記電位差は、コモンソース線
CSPに電源電圧VCCが供給されコモンソース線CS
Nに接地電位VSSが供給されることで、センスアンプ
SAの対応する単位増幅回路によってそれぞれ増幅さ
れ、電源電圧VCCのようなハイレベル又は接地電位V
SSのようなロウレベルの2値読み出し信号とされた
後、選択ワード線WL0に結合されるn+1対のメモリ
セルの強誘電体キャパシタの電極間容量にも書き込まれ
る。これにより、シャドーRAMは揮発モードに移行
し、アクセス装置によるデータの読み出し又は書き込み
を受け付けることができる。
The above-mentioned potential difference in the non-inverted and inverted signal lines of the complementary bit lines BL0 * to BLn * is due to the common source line CSP being supplied with the power supply voltage VCC.
When the ground potential VSS is supplied to N, it is amplified by the corresponding unit amplifier circuit of the sense amplifier SA, and is at a high level such as the power supply voltage VCC or the ground potential V.
After a low level binary read signal such as SS, it is also written in the interelectrode capacitance of the ferroelectric capacitors of the n + 1 pairs of memory cells coupled to the selected word line WL0. As a result, the shadow RAM shifts to the volatile mode, and the reading or writing of data by the access device can be accepted.

【0048】以上のように、この実施例のシャドーRA
Mのリコールモードによる読み出し動作は、接地電位V
SSにプリチャージされた相補ビット線BL0*〜BL
n*の電位が選択されたメモリセルの強誘電体キャパシ
タの分極状態に応じて選択的に上昇するのを利用して行
われる。このとき、各強誘電体キャパシタのプレートに
は、内部電圧HVCのようなプレート電圧VPが供給さ
れる。また、通常の動作領域において、強誘電体キャパ
シタの電極間には、その電極間容量の静電容量をCsと
し相補ビット線BL0*〜BLn*の非反転又は反転信
号線に結合される寄生容量の静電容量をCdとすると
き、 Ve=HVC/(1+Cs/Cd) なる電極間電圧Veがチャージシェアにより印加され、
強誘電体の分極状態の変化にともなう電荷の移動量は、
電極間電圧Veつまりは相補ビット線BL0*〜BLn
*の寄生容量Cdと強誘電体キャパシタの電極間容量C
sとの容量カップリング比Cd/Csが例えば『2』程
度とされるとき最大となる。
As described above, the shadow RA of this embodiment is
The read operation of the M in the recall mode is performed at the ground potential V
Complementary bit lines BL0 * to BL precharged to SS
This is performed by utilizing the fact that the potential of n * selectively rises according to the polarization state of the ferroelectric capacitor of the selected memory cell. At this time, the plate voltage VP such as the internal voltage HVC is supplied to the plate of each ferroelectric capacitor. Further, in a normal operation region, between the electrodes of the ferroelectric capacitor, the parasitic capacitance coupled to the non-inversion or inversion signal line of the complementary bit lines BL0 * to BLn * is defined as Cs, which is the capacitance between the electrodes. When the electrostatic capacitance of Cd is Cd, an inter-electrode voltage Ve of Ve = HVC / (1 + Cs / Cd) is applied by charge sharing,
The amount of charge transfer due to the change of the polarization state of the ferroelectric substance is
Electrode voltage Ve, that is, complementary bit lines BL0 * to BLn
* Parasitic capacitance Cd and inter-electrode capacitance C of ferroelectric capacitor
It becomes maximum when the capacitive coupling ratio Cd / Cs with s is set to, for example, about "2".

【0049】このため、この実施例では、前述のよう
に、指定されたワード線WL0が選択レベルとされてか
ら所定期間Tdの間、シェアド制御信号SHRがシェア
ド制御信号SHLとともにハイレベルとされ、センスア
ンプSAの各単位回路の相補入出力ノードBS0*〜B
Sn*には、活性状態にあるメモリアレイARYLの相
補ビット線BL0*〜BLn*の寄生容量Cdtl及び
Cdblに加えて、非活性状態にあるメモリアレイAR
YRの相補ビット線BS0*〜BSn*の寄生容量Cd
tr及びCdbrが同時に接続される。これにより、容
量カップリング比Cd/Csは、例えば『2』程度に最
適化され、相補ビット線BL0*〜BLn*の非反転及
び反転信号線には最大量の電位変化が得られる。
Therefore, in this embodiment, as described above, the shared control signal SHR is set to the high level together with the shared control signal SHL for a predetermined period Td after the designated word line WL0 is set to the selection level, Complementary input / output nodes BS0 * to B of each unit circuit of the sense amplifier SA
Sn * includes, in addition to the parasitic capacitances Cdtl and Cdbl of the complementary bit lines BL0 * to BLn * of the memory array ARYL in the active state, the memory array AR in the inactive state.
Parasitic capacitance Cd of YR complementary bit lines BS0 * to BSn *
tr and Cdbr are connected at the same time. As a result, the capacitance coupling ratio Cd / Cs is optimized to, for example, about "2", and the maximum amount of potential change is obtained in the non-inverted and inverted signal lines of the complementary bit lines BL0 * to BLn *.

【0050】なお、非活性状態にあるメモリアレイAR
YRに対応するシェアド制御信号SHRは、コモンソー
ス線CSP及びCSNに電源電圧VCC又は接地電位V
SSが供給される直前すなわちセンスアンプSAの単位
増幅回路が動作状態とされる直前にロウレベルとされ
る。したがって、センスアンプSAの単位増幅回路によ
る増幅動作が行われるときには、図7(c)に示される
ように、各単位回路の相補入出力ノードBS0*〜BS
n*つまり活性状態とされるメモリアレイARYLの相
補ビット線BL0*〜BLn*から、非活性状態とされ
るメモリアレイARYRの相補ビット線BS0*〜BS
n*の寄生容量Cdtr及びCdbrが切り離される。
この結果、センスアンプSAの単位増幅回路USA0等
の負荷が軽減されるとともに、n+1個の単位増幅回路
が一斉に動作状態とされることにともなうシャドーRA
Mの動作電流の変化が抑制され、これによってセンスア
ンプSAの動作にともなうシャドーRAMの電源ノイズ
が抑制される。
The memory array AR in the inactive state
The shared control signal SHR corresponding to YR is supplied to the common source lines CSP and CSN as the power supply voltage VCC or the ground potential V.
It is set to the low level immediately before SS is supplied, that is, immediately before the unit amplifier circuit of the sense amplifier SA is activated. Therefore, when the amplification operation by the unit amplifier circuit of the sense amplifier SA is performed, as shown in FIG. 7C, the complementary input / output nodes BS0 * to BS of each unit circuit are provided.
n *, that is, the complementary bit lines BL0 * to BLn * of the memory array ARYL that are activated, to the complementary bit lines BS0 * to BS of the memory array ARYR that are inactivated.
The n * parasitic capacitances Cdtr and Cdbr are disconnected.
As a result, the load on the unit amplifier circuits USA0 and the like of the sense amplifier SA is reduced, and the shadow RA accompanying the simultaneous operation of n + 1 unit amplifier circuits is performed.
The change in the operating current of M is suppressed, and thereby the power supply noise of the shadow RAM due to the operation of the sense amplifier SA is suppressed.

【0051】次に、揮発モードにあるシャドーRAM
は、図6に示されるように、ロウアドレスストローブ信
号RASBがロウレベルとされることで選択的に選択状
態とされ、図示されないライトイネーブル信号WEBの
ハイレベルを受けて読み出し動作を開始する。このと
き、リコールモード制御信号RECMは、ロウレベルの
ままとされる。また、アドレス入力端子A0〜Aiに
は、ロウアドレスストローブ信号RASBの立ち下がり
に同期して、例えばメモリアレイARYLのワード線W
L0つまりロウアドレスra0を指定する組み合わせで
Xアドレス信号AX0〜AXiが供給され、カラムアド
レスストローブ信号CASBの立ち下がりに同期して、
例えばビット線選択信号YS0つまりカラムアドレスc
a0を指定する組み合わせでYアドレス信号AY0〜A
Yiが供給される。
Next, the shadow RAM in the volatile mode
As shown in FIG. 6, the row address strobe signal RASB is brought to a low level to be selectively brought into a selected state, and the read operation is started in response to a high level of a write enable signal WEB (not shown). At this time, the recall mode control signal RECM remains low level. The address input terminals A0 to Ai are synchronized with the fall of the row address strobe signal RASB, for example, the word line W of the memory array ARYL.
The X address signals AX0 to AXi are supplied in a combination designating L0, that is, the row address ra0, and in synchronization with the fall of the column address strobe signal CASB,
For example, the bit line selection signal YS0, that is, the column address c
Y address signals AY0-A in combination that specifies a0
Yi is supplied.

【0052】シャドーRAMでは、まずロウアドレスス
トローブ信号RASBの立ち下がりを受けて内部制御信
号PCがロウレベルとされ、センスアンプSAのビット
線プリチャージ回路によるプリチャージ動作が停止され
る。また、シェアド制御信号SHLがハイレベルのまま
シェアド制御信号SHRがロウレベルとされ、メモリア
レイARYRを構成する相補ビット線BR0*〜BRn
*は、図8(b)に示されるように、センスアンプSA
の対応する単位増幅回路USA0との間の接続を断たれ
る。シャドーRAMでは、さらに所定のタイミングで指
定されたメモリアレイARYLのワード線WL0が択一
的に高電圧VCHのような選択レベルとされ、内部電圧
HVCにプリチャージされた相補ビット線BL0*〜B
Ln*の非反転及び反転信号線の電位は、ワード線WL
0に結合されるn+1対の強誘電体メモリセルの電極間
容量の蓄積電荷つまりは各メモリセルの保持データの論
理値に応じた微小読み出し信号が出力されることで相補
的に変化される。相補ビット線BL0*〜BLn*の非
反転及び反転信号線の電位差は、コモンソース線CSP
に電源電圧VCCが供給されコモンソース線CSNに接
地電位VSSが供給されることで、センスアンプSAの
対応する単位増幅回路によってそれぞれ増幅され、ハイ
レベル又はロウレベルの2値読み出し信号が確立され
る。
In the shadow RAM, first, the internal control signal PC is set to the low level in response to the fall of the row address strobe signal RASB, and the precharge operation by the bit line precharge circuit of the sense amplifier SA is stopped. Further, the shared control signal SHL is kept at the high level, the shared control signal SHR is kept at the low level, and the complementary bit lines BR0 * to BRn forming the memory array ARYR are formed.
* Indicates a sense amplifier SA as shown in FIG.
The connection with the corresponding unit amplifier circuit USA0 is cut off. In the shadow RAM, the word line WL0 of the memory array ARYL designated at a predetermined timing is alternatively set to a selection level such as the high voltage VCH, and the complementary bit lines BL0 * to B precharged to the internal voltage HVC.
The potential of the non-inverted and inverted signal lines of Ln * is the same as the word line WL.
The accumulated charge of the inter-electrode capacitance of the n + 1 pairs of ferroelectric memory cells coupled to 0, that is, a minute read signal according to the logical value of the data held in each memory cell is output to be complementarily changed. The potential difference between the non-inverted and inverted signal lines of the complementary bit lines BL0 * to BLn * is the common source line CSP.
When the power supply voltage VCC is supplied to the common source line CSN and the ground potential VSS is supplied to the common source line CSN, the unit amplifier circuits corresponding to the sense amplifier SA respectively amplify the binary read signals of high level or low level.

【0053】カラムアドレスストローブ信号CASBが
ロウレベルとされると、シャドーRAMでは、カラムア
ドレスca0に対応するビット線選択信号YS0が択一
的にハイレベルとされ、やや遅れてデータ入出力回路I
Oのデータ出力バッファに対する内部制御信号OCがハ
イレベルとされる。センスアンプSAでは、ビット線選
択信号YS0のハイレベルを受けて、メモリアレイAR
YLの相補ビット線BL0*が相補共通データ線CD*
に接続され、その非反転及び反転信号線に確立された2
値読み出し信号が、相補共通データ線CD*を介してデ
ータ入出力回路IOのメインアンプに出力される。この
2値読み出し信号は、メインアンプによって増幅された
後、内部制御信号OCのハイレベルを受けて、データ出
力バッファからデータ出力端子Doutを介して外部の
アクセス装置に出力される。相補ビット線BL0*〜B
Ln*の非反転及び反転信号線に確立された2値読み出
し信号は、そのままワード線WL0に結合されたn+1
対の強誘電体メモリセルの強誘電体キャパシタの電極間
容量に再書き込みされる。
When the column address strobe signal CASB is set to the low level, in the shadow RAM, the bit line selection signal YS0 corresponding to the column address ca0 is alternatively set to the high level, and the data input / output circuit I is slightly delayed.
The internal control signal OC for the O data output buffer is set to the high level. In the sense amplifier SA, the memory array AR receives the high level of the bit line selection signal YS0.
The complementary bit line BL0 * of YL is the complementary common data line CD *
2 connected to the non-inverted and inverted signal lines
The value read signal is output to the main amplifier of the data input / output circuit IO via the complementary common data line CD *. The binary read signal is amplified by the main amplifier, then receives the high level of the internal control signal OC, and is output from the data output buffer to the external access device via the data output terminal Dout. Complementary bit lines BL0 * to B
The binary read signal established on the non-inverted and inverted signal lines of Ln * is n + 1 directly connected to the word line WL0.
The capacitance between the electrodes of the ferroelectric capacitors of the paired ferroelectric memory cells is rewritten.

【0054】以上のように、この実施例のシャドーRA
Mの揮発モードによる読み出し動作は、指定されたメモ
リアレイARYLの相補ビット線BL0*〜BLn*の
非反転及び反転信号線の電位を、予め内部電圧HVCに
プリチャージした後、選択されたメモリセルの強誘電体
キャパシタの電極間容量の蓄積電荷に応じて選択的に高
く又は低くすることにより行われる。このとき、選択ワ
ード線WL0に結合されるn+1対のメモリセルの強誘
電体キャパシタの電極間容量には、その保持データに応
じた電荷が蓄積され、両電極間には、HVCを絶対値と
する正又は負の信号電圧が存在する。これらの蓄積電荷
つまり信号電圧は、選択された強誘電体メモリセルの電
極間容量と相補ビット線BL0*〜BLn*の非反転及
び反転信号線の寄生容量との間でチャージシェアされ、
通常、相補ビット線BL0*〜BLn*の非反転及び反
転信号線には、その寄生容量の静電容量をCdとし選択
メモリセルの強誘電体キャパシタの電極間容量の静電容
量をCsとするとき、 Vs=HVC/(1+Cd/Cs) なる微小読み出し電圧Vsが得られ、その信号量は、相
補ビット線BL0*〜BLn*の寄生容量Cdと強誘電
体キャパシタの電極間容量Csとの容量カップリング比
Cd/Csが例えば『1』程度とされるとき最大とな
る。
As described above, the shadow RA of this embodiment is
The read operation of M in the volatile mode is performed by precharging the potentials of the non-inverted and inverted signal lines of the complementary bit lines BL0 * to BLn * of the specified memory array ARYL to the internal voltage HVC in advance and then selecting the selected memory cell. It is carried out by selectively increasing or decreasing the interelectrode capacitance of the ferroelectric capacitor in accordance with 1. At this time, charges corresponding to the held data are accumulated in the inter-electrode capacitance of the ferroelectric capacitors of the n + 1 pairs of memory cells coupled to the selected word line WL0, and HVC is set to an absolute value between both electrodes. There is a positive or negative signal voltage that These accumulated charges, that is, signal voltages are charge-shared between the inter-electrode capacitance of the selected ferroelectric memory cell and the non-inversion of the complementary bit lines BL0 * to BLn * and the parasitic capacitance of the inversion signal line,
Usually, for the non-inverted and inverted signal lines of the complementary bit lines BL0 * to BLn *, the parasitic capacitance is Cd, and the interelectrode capacitance of the ferroelectric capacitor of the selected memory cell is Cs. At this time, a minute read voltage Vs of Vs = HVC / (1 + Cd / Cs) is obtained, and its signal amount is the capacitance between the parasitic capacitance Cd of the complementary bit lines BL0 * to BLn * and the interelectrode capacitance Cs of the ferroelectric capacitor. It becomes maximum when the coupling ratio Cd / Cs is set to, for example, about "1".

【0055】このため、この実施例では、図7(b)に
示されるように、指定されたワード線WL0が選択レベ
ルとされる直前に、非活性状態のメモリアレイARYR
に対応するシェアド制御信号SHRがロウレベルとさ
れ、このメモリアレイARYRの相補ビット線BR0*
〜BRn*の非反転及び反転信号線に結合される寄生容
量Cdtr及びCdbrがセンスアンプSAの対応する
単位回路の相補入出力ノードBS0*〜BSn*つまり
は活性状態にあるメモリアレイARYLの相補ビット線
BL0*〜BLn*から切り離される。これにより、容
量カップリング比Cd/Csは、例えば『1』に最適化
され、相補ビット線BL0*〜BLn*の非反転及び反
転信号線には最大量の微小読み出し信号が得られる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 7B, the memory array ARYR in the inactive state is set immediately before the designated word line WL0 is set to the selection level.
Of the shared control signal SHR corresponding to the low level and the complementary bit line BR0 * of the memory array ARYR.
The parasitic capacitances Cdtr and Cdbr coupled to the non-inverted and inverted signal lines of ~ BRn * are complementary input / output nodes BS0 * to BSn * of the corresponding unit circuit of the sense amplifier SA, that is, complementary bits of the active memory array ARYL. It is separated from the lines BL0 * to BLn *. As a result, the capacitance coupling ratio Cd / Cs is optimized to, for example, "1", and the maximum amount of minute read signal is obtained on the non-inverted and inverted signal lines of the complementary bit lines BL0 * to BLn *.

【0056】以上のように、シャドーRAMのリコール
モードつまり不揮発モードによる読み出し動作と揮発モ
ードによる読み出し動作とでは、容量カップリング比C
d/Csの最適値がそれぞれ異なるが、この実施例で
は、上記のように、例えば非活性状態とされるメモリア
レイARYRの相補ビット線BR0*〜BRn*の寄生
容量が、リコールモードによる読み出し動作時には、容
量カップリング比Cd/Csを大きくすべく活性状態に
あるメモリアレイARYLの相補ビット線BL0*〜B
Ln*に言わばダミー容量として接続され、揮発モード
による読み出しモード時には、シェアドセンス方式を採
る通常のダイナミック型RAMと同様に、メモリアレイ
ARYLの相補ビット線BL0*〜BLn*から切り離
される。また、これらの容量カップリング比Cd/Cs
の切り換えは、非活性状態にあるメモリアレイARYR
の相補ビット線BR0*〜BRn*の寄生容量を活用し
て、言い換えるならば特別なダミー容量を追加すること
なく実現される。この結果、シャドーRAMのチップサ
イズの増大を抑えそのコスト上昇を抑えつつ、シャドー
RAMとしての動作マージンを高めることができるもの
である。
As described above, in the recall operation of the shadow RAM, that is, the read operation in the nonvolatile mode and the read operation in the volatile mode, the capacitive coupling ratio C
Although the optimum values of d / Cs are different from each other, in this embodiment, as described above, for example, the parasitic capacitance of the complementary bit lines BR0 * to BRn * of the memory array ARYR in the inactive state is the read operation in the recall mode. At times, the complementary bit lines BL0 * to B of the memory array ARYL in the active state to increase the capacitance coupling ratio Cd / Cs.
It is connected to Ln * as a dummy capacitor, and is disconnected from the complementary bit lines BL0 * to BLn * of the memory array ARYL in the read mode by the volatile mode, as in a normal dynamic RAM adopting the shared sense method. In addition, the capacitance coupling ratio Cd / Cs of these
Of the memory array ARYR in the inactive state.
This is realized by utilizing the parasitic capacitance of the complementary bit lines BR0 * to BRn *, that is, without adding a special dummy capacitance. As a result, it is possible to increase the operation margin as the shadow RAM while suppressing the increase in the chip size of the shadow RAM and suppressing the cost increase.

【0057】図9には、この発明が適用された第2のシ
ャドーRAMの一実施例のアレイ構成図が示され、図1
0には、この発明が適用された第3のシャドーRAMの
一実施例のアレイ構成図が示されている。また、図11
には、この発明が適用された第4のシャドーRAMのメ
モリアレイ及びその周辺部の一実施例の部分的な回路図
が示されている。これらの図をもとに、この発明が適用
された第2ないし第4のシャドーRAMの構成及び動作
の概要ならびにその特徴について説明する。なお、これ
らの実施例は、前記図1ないし図8のシャドーRAMを
基本的に踏襲するものであるため、これと異なる部分に
ついてのみ説明を追加する。
FIG. 9 shows an array configuration diagram of an embodiment of a second shadow RAM to which the present invention is applied.
0 shows an array configuration diagram of an embodiment of a third shadow RAM to which the present invention is applied. In addition, FIG.
4 shows a partial circuit diagram of an embodiment of a memory array of a fourth shadow RAM and its peripheral part to which the present invention is applied. Based on these drawings, an outline of the configuration and operation of the second to fourth shadow RAMs to which the present invention is applied and the features thereof will be described. Since these embodiments basically follow the shadow RAM shown in FIGS. 1 to 8, only the parts different from this will be described.

【0058】まず、図9において、この実施例のシャド
ーRAMは、それぞれシェアドセンス形態とされそれぞ
れ択一的に活性状態とされる2対のメモリアレイARY
0及びARY1ならびにARY2及びARY3を備え
る。このうち、メモリアレイARY0及びARY1の相
補ビット線B00*〜B0n*ならびにB10*〜B1
n*は、シェアドMOSFETNF及びNGあるいはN
H及びNIを介して選択的にセンスアンプSA0の対応
する単位回路の相補入出力ノードBS00*〜BS0n
*に接続され、メモリアレイARY2及びARY3の相
補ビット線B20*〜B2n*ならびにB30*〜B3
n*は、シェアドMOSFETNJ及びNKあるいはN
L及びNMを介して選択的にセンスアンプSA1の対応
する単位回路の相補入出力ノードBS10*〜BS1n
*に接続される。
First, referring to FIG. 9, the shadow RAM of this embodiment has two pairs of memory arrays ARY which are in a shared sense form and are activated alternatively.
0 and ARY1 and ARY2 and ARY3. Of these, complementary bit lines B00 * to B0n * and B10 * to B1 of the memory arrays ARY0 and ARY1.
n * is a shared MOSFET NF and NG or N
Complementary input / output nodes BS00 * to BS0n of the corresponding unit circuit of the sense amplifier SA0 selectively via H and NI
Connected to * and complementary bit lines B20 * to B2n * and B30 * to B3 of the memory arrays ARY2 and ARY3.
n * is a shared MOSFET NJ and NK or N
Complementary input / output nodes BS10 * to BS1n of the unit circuit corresponding to the sense amplifier SA1 selectively via L and NM
Connected to *.

【0059】この実施例において、メモリアレイARY
1を構成する相補ビット線B10*〜B1n*とメモリ
アレイARY2の対応する相補ビット線B20*〜B2
n*との間には、実際にはセンスアンプを共有する関係
にはないものの、Nチャンネル型のスイッチMOSFE
TND及びNE(第2のスイッチ手段)がそれぞれ設け
られ、これらのスイッチMOSFETND及びNEのゲ
ートには、タイミング発生回路TGから内部制御信号N
VC1が共通に供給される。
In this embodiment, the memory array ARY
1 and the complementary bit lines B10 * to B1n * corresponding to 1 and the corresponding complementary bit lines B20 * to B2 of the memory array ARY2.
Although it does not actually share a sense amplifier with n *, it is an N-channel switch MOSFET.
TND and NE (second switch means) are provided respectively, and the gates of these switch MOSFETs ND and NE are provided with the internal control signal N from the timing generation circuit TG.
VC1 is commonly supplied.

【0060】スイッチMOSFETND及びNEは、例
えばメモリアレイARY0が活性状態とされセンスアン
プSA0のシェアドMOSFETNF及びNGがオン状
態とされるとき、つまりリコールモードによる読み出し
動作でワード線の選択動作が行われる当初、センスアン
プSA0の反対側のシェアドMOSFETNH及びNI
ならびにセンスアンプSA1のシェアドMOSFETN
J及びNK,NL及びNMとともに一斉にオン状態とな
り、非活性状態にあるメモリアレイARY1,ARY2
ならびにARY3の相補ビット線B10*〜B1n*,
B20*〜B2n*ならびにB30*〜B3n*の寄生
容量を、活性状態にあるメモリアレイARY0の相補ビ
ット線B00*〜B0n*にダミー容量として接続す
る。この結果、リコールモードによる読み出し動作時の
ワード線選択初期における容量カップリング比Cd/C
sが、例えば『4』程度に設定され、これによって相補
ビット線BL0*〜BLn*の非反転及び反転信号線の
読み出し信号量を大きくし、シャドーRAMの動作マー
ジンを高めることができるものである。
In the switch MOSFETs ND and NE, for example, when the memory array ARY0 is activated and the shared MOSFETs NF and NG of the sense amplifier SA0 are turned on, that is, the word line selection operation is initially performed in the read operation in the recall mode. , Shared MOSFETs NH and NI on the opposite side of the sense amplifier SA0
And the shared MOSFET N of the sense amplifier SA1
The memory arrays ARY1 and ARY2 which are in the inactive state and are turned on all together with J and NK, NL and NM.
And complementary bit lines B10 * to B1n * of ARY3,
The parasitic capacitances of B20 * to B2n * and B30 * to B3n * are connected as dummy capacitors to the complementary bit lines B00 * to B0n * of the memory array ARY0 in the active state. As a result, the capacitive coupling ratio Cd / C at the initial stage of word line selection during the read operation in the recall mode
s is set to, for example, about “4”, whereby the read signal amount of the non-inversion and inversion signal lines of the complementary bit lines BL0 * to BLn * can be increased, and the operation margin of the shadow RAM can be increased. .

【0061】次に、図10の実施例のシャドーRAMで
は、メモリアレイARY0〜ARY2等の相補ビット線
のレイアウトピッチがセンスアンプSA0〜SA3等の
単位回路のレイアウトピッチにより制約されるのを防ぐ
ため、いわゆる千鳥配置方式が採られる。したがって、
特に例えば左端に配置されるセンスアンプSA0の単位
回路USには、右側のメモリアレイARY0の相補ビッ
ト線しか接続されず、前記図1〜図8のように非活性状
態とされるメモリアレイの相補ビット線をダミー容量と
して活用することができない。これに対処するため、こ
の実施例では、例えば、メモリアレイARY0の偶数番
号の相補ビット線B00*・B02*ないしB0n−1
*と実際にはセンスアンプを共有する関係にないメモリ
アレイARY1の偶数番号の相補ビット線B10*・B
12*ないしB1n−1*との間に、そのゲートに内部
制御信号NVC2を共通に受けるNチャンネル型のスイ
ッチMOSFETNN及びNO(第2のスイッチ手段)
が設けられる。
Next, in the shadow RAM of the embodiment of FIG. 10, in order to prevent the layout pitch of the complementary bit lines such as the memory arrays ARY0 to ARY2 from being restricted by the layout pitch of the unit circuits such as the sense amplifiers SA0 to SA3. , The so-called staggered arrangement method is adopted. Therefore,
In particular, for example, only the complementary bit lines of the memory array ARY0 on the right side are connected to the unit circuit US of the sense amplifier SA0 arranged at the left end, and the complementary memory lines of the memory array inactivated as shown in FIGS. The bit line cannot be used as a dummy capacitor. To deal with this, in this embodiment, for example, even-numbered complementary bit lines B00 * .B02 * to B0n-1 of the memory array ARY0 are used.
* And even-numbered complementary bit lines B10 * / B of the memory array ARY1 that are not in a relationship of actually sharing a sense amplifier.
12 * to B1n-1 *, N-channel type switch MOSFETs NN and NO (second switch means) whose gates commonly receive the internal control signal NVC2.
Is provided.

【0062】スイッチMOSFETNN及びNOは、前
記図9のスイッチMOSFETND及びNEと同じ条件
で選択的にオン状態となり、例えば非活性状態にあるメ
モリアレイARY1の偶数番号の相補ビット線B10*
・B12*ないしB1n−1*の寄生容量を、活性状態
にあるメモリアレイARY0の偶数番号の相補ビット線
B00*・B02*ないしB0n−1*にダミー容量と
して接続する。この結果、シャドーRAMが千鳥配置方
式を採り、しかも両端に配置されたメモリアレイが活性
状態とされるような場合でも、リコールモードによる読
み出し動作時の容量カップリング比Cd/Csを例えば
『2』程度に最適化し、シャドーRAMの動作マージン
を高めることができるものである。
The switch MOSFETs NN and NO are selectively turned on under the same conditions as the switch MOSFETs ND and NE of FIG. 9, and for example, the even-numbered complementary bit lines B10 * of the inactive memory array ARY1.
The parasitic capacitances of B12 * to B1n-1 * are connected as dummy capacitors to the even-numbered complementary bit lines B00 * / B02 * to B0n-1 * of the active memory array ARY0. As a result, even when the shadow RAM adopts the staggered arrangement method and the memory arrays arranged at both ends are activated, the capacitance coupling ratio Cd / Cs during the read operation in the recall mode is set to, for example, “2”. The operating margin of the shadow RAM can be increased by optimizing the degree.

【0063】一方、図11の実施例のシャドーRAM
は、センスアンプSAの各単位回路にそれぞれ2対ずつ
別途設けられたダミー容量Cy及びCzを備える。この
うち、ダミー容量Cyの一方の電極は、Nチャンネル型
のスイッチMOSFETNP(第3のスイッチ手段)を
介して、センスアンプSAの対応する単位回路の非反転
入出力ノードBS0T〜BSnTに結合され、その他方
の電極には前記プレート電圧VPが共通に供給される。
同様に、ダミー容量Czの一方の電極は、Nチャンネル
型のスイッチMOSFETNQ(第3のスイッチ手段)
を介して、センスアンプSAの対応する単位回路の反転
入出力ノードBS0B〜BSnBに結合され、その他方
の電極にはプレート電圧VPが共通に供給される。
On the other hand, the shadow RAM of the embodiment of FIG.
Is provided with two pairs of dummy capacitors Cy and Cz separately provided in each unit circuit of the sense amplifier SA. Of these, one electrode of the dummy capacitor Cy is coupled to the non-inverting input / output nodes BS0T to BSnT of the corresponding unit circuit of the sense amplifier SA via the N-channel type switch MOSFET NP (third switch means). The plate voltage VP is commonly supplied to the other electrode.
Similarly, one electrode of the dummy capacitor Cz has an N-channel type switch MOSFET NQ (third switch means).
Through the input / output nodes BS0B to BSnB of the corresponding unit circuit of the sense amplifier SA, and the plate voltage VP is commonly supplied to the other electrodes.

【0064】この実施例において、ダミー容量Cy及び
Czは、メモリアレイARYL及びARYRを構成する
メモリセルの強誘電体キャパシタCt及びCbと同一構
造とされ、スイッチMOSFETNP及びNQは、アド
レス選択MOSFETQt及びQbと同一構造とされ
る。また、スイッチMOSFETNP及びNQのゲート
には、タイミング発生回路TGから内部制御信号NVC
3が共通に供給され、メモリアレイARYL及びARY
Rの各相補ビット線とセンスアンプSAの対応する単位
回路との間を接続するシェアド制御信号SHL及びSH
Rは、前記図1ないし図8の実施例と同一条件で選択的
にハイレベル又はロウレベルとされる。なお、内部制御
信号NVC3は、シャドーRAMが非選択状態とされる
とき高電圧VCHのようなハイレベルとされ、リコール
モードつまり不揮発モードによる読み出し動作時には、
例えば指定されたワード線WL0が選択レベルとされて
から図5の所定期間Td後にロウレベルとされる。
In this embodiment, the dummy capacitors Cy and Cz have the same structure as the ferroelectric capacitors Ct and Cb of the memory cells forming the memory arrays ARYL and ARYR, and the switch MOSFETs NP and NQ are the address selection MOSFETs Qt and Qb. It has the same structure as. Further, the gates of the switch MOSFETs NP and NQ have internal control signals NVC from the timing generation circuit TG.
3 are commonly supplied, and memory arrays ARYL and ARY
Shared control signals SHL and SH for connecting between each complementary bit line of R and the corresponding unit circuit of the sense amplifier SA.
R is selectively set to a high level or a low level under the same conditions as those in the embodiments of FIGS. The internal control signal NVC3 is set to a high level like the high voltage VCH when the shadow RAM is in the non-selected state, and during the read operation in the recall mode, that is, the nonvolatile mode,
For example, after the designated word line WL0 is set to the selection level, it is set to the low level after a predetermined period Td in FIG.

【0065】これらのことから、この実施例のシャドー
RAMでは、リコールモードによる読み出し動作が行わ
れ例えばワード線WL0の選択動作が行われる当初、非
活性状態にあるメモリアレイARYRの相補ビット線B
R0*〜BRn*の寄生容量とセンスアンプSAのダミ
ー容量Cy及びCzとが、活性状態にあるメモリアレイ
ARYLの対応する相補ビット線BL0*〜BLn*に
それぞれ接続される。この結果、リコールモードによる
読み出し動作時の容量カップリング比Cd/Csが例え
ば『4』程度に設定され、これによって相補ビット線B
L0*〜BLn*の非反転及び反転信号線における読み
出し信号の信号量を大きくして、シャドーRAMの動作
マージンを高めることができるものである。
From these facts, in the shadow RAM of this embodiment, the complementary bit line B of the memory array ARYR which is in the inactive state at the beginning of the read operation in the recall mode and the selection operation of the word line WL0 is performed.
The parasitic capacitances of R0 * to BRn * and the dummy capacitances Cy and Cz of the sense amplifier SA are connected to the corresponding complementary bit lines BL0 * to BLn * of the active memory array ARYL, respectively. As a result, the capacitive coupling ratio Cd / Cs during the read operation in the recall mode is set to, for example, about "4", and the complementary bit line B
The operation amount of the shadow RAM can be increased by increasing the signal amount of the read signal on the non-inverted and inverted signal lines of L0 * to BLn *.

【0066】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)強誘電体メモリセルが格子状に配置されてなりか
つ選択的に活性状態とされる複数のメモリアレイを具備
し、揮発モード及び不揮発モードで選択的に使用可能な
シャドーRAM等の強誘電体メモリにおいて、例えば不
揮発モードのリコールモードによる読み出し動作時に選
択的にオン状態とされ活性状態とされるメモリアレイの
各ビット線と活性状態とされない他のメモリアレイの対
応するビット線との間を選択的に接続する第1のスイッ
チ手段を設けることで、活性状態とされないメモリアレ
イの寄生容量をダミー容量として選択的に利用し、シャ
ドーRAM等の不揮発モード及び揮発モードにおける容
量カップリング比をそれぞれ最適化することができると
いう効果が得られる。
The operational effects obtained from the above embodiments are as follows. That is, (1) a shadow RAM or the like, which has a plurality of memory arrays in which ferroelectric memory cells are arranged in a grid and is selectively activated, and which can be selectively used in a volatile mode and a non-volatile mode. In the ferroelectric memory of, for example, each bit line of the memory array that is selectively turned on and activated during a read operation in the recall mode of the non-volatile mode and the corresponding bit line of another memory array that is not activated. By providing the first switch means for selectively connecting between the two, the parasitic capacitance of the memory array which is not activated is selectively used as the dummy capacitance, and the capacitance coupling in the nonvolatile mode and the volatile mode of the shadow RAM or the like is performed. The effect that each ratio can be optimized is obtained.

【0067】(2)上記(1)項により、不揮発モード
及び揮発モードによる読み出し動作時に、選択された強
誘電体メモリセルから対応する相補ビット線に出力され
る読み出し信号の信号量を充分に確保できるという効果
が得られる。 (3)上記(1)及び(2)項において、第1のスイッ
チ手段を、センスアンプの単位増幅回路が動作状態とさ
れる直前にオフ状態とすることで、センスアンプの単位
増幅回路に対する負荷を軽減し、単位増幅回路が動作状
態とされることにともなう電源ノイズを抑制することが
できるという効果が得られる。 (4)上記(1)及び(2)項において、シャドーRA
Mがシェアドセンス方式を採る場合には、シェアドMO
SFETを第1のスイッチ手段として兼用することで、
容量カップリング比の切り換えすなわち最適化に必要な
回路素子数を削減することができるという効果が得られ
る。
(2) According to the above item (1), a sufficient amount of read signal is output from the selected ferroelectric memory cell to the corresponding complementary bit line during the read operation in the nonvolatile mode and the volatile mode. The effect of being able to be obtained is obtained. (3) In the above items (1) and (2), the first switch means is turned off immediately before the unit amplifier circuit of the sense amplifier is brought into the operating state, so that the unit amplifier circuit of the sense amplifier is loaded. It is possible to obtain the effect of reducing the power supply noise and suppressing the power supply noise accompanying the operation of the unit amplifier circuit. (4) In the above (1) and (2), the shadow RA
If M adopts the shared sense method, shared MO
By also using the SFET as the first switch means,
The effect that the number of circuit elements required for switching, that is, optimization of the capacitive coupling ratio can be reduced can be obtained.

【0068】(5)上記(1)ないし(4)項におい
て、シャドーRAMにシェアドセンス形態の複数対のメ
モリアレイが設けられる場合には、これらのメモリアレ
イ対間に第1のスイッチ手段と同一条件で選択的にオン
状態とされる第2のスイッチ手段を設けることで、複数
対のメモリアレイを構成するビット線の寄生容量をダミ
ー容量として必要数だけ選択的に接続し、不揮発モード
及び揮発モードにおける容量カップリング比をさらに最
適化できるという効果が得られる。 (6)上記(1)ないし(5)項において、非活性状態
にあるメモリアレイの寄生容量だけでは不足の場合、例
えばセンスアンプ内に、活性状態とされるメモリアレイ
の各ビット線に第3のスイッチ手段を介して選択的に接
続される所定数のダミー容量を設けることで、シャドー
RAM等の容量カップリング比をさらに効果的に切り換
えることができるという効果が得られる。 (7)上記(1)ないし(6)項により、そのチップサ
イズの増大を抑えコスト上昇を抑えつつ、動作マージン
の向上を図ったシャドーRAM等の強誘電体メモリを実
現することができるという効果が得られる。
(5) In the above items (1) to (4), when the shadow RAM is provided with a plurality of pairs of shared sense type memory arrays, the same means as the first switch means is provided between the pairs of memory arrays. By providing the second switch means that is selectively turned on under the conditions, the required number of parasitic capacitances of the bit lines forming the plurality of pairs of memory arrays are selectively connected as dummy capacitances, and the non-volatile mode and the volatilization are performed. The effect that the capacitive coupling ratio in the mode can be further optimized is obtained. (6) In the above items (1) to (5), when the parasitic capacitance of the memory array in the inactive state is insufficient, for example, in the sense amplifier, a third line is provided for each bit line of the memory array to be activated. By providing a predetermined number of dummy capacitors that are selectively connected through the switch means, it is possible to more effectively switch the capacitance coupling ratio of the shadow RAM or the like. (7) According to the above items (1) to (6), it is possible to realize a ferroelectric memory such as a shadow RAM having an improved operation margin while suppressing an increase in the chip size and an increase in cost. Is obtained.

【0069】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1において、シャドーRAMは、シェアドセンス
方式を採ることを必須条件とはしない。また、メモリア
レイARYL及びARYRは、その直接周辺回路を含め
て複数のメモリマットに分割することができる。さら
に、シャドーRAMは、例えば×4ビット,×8ビット
あるいは×16ビット等、任意のビット構成を採りうる
し、そのブロック構成や起動制御信号及び内部制御信号
の名称,組み合わせ及び有効レベルならびに電源電圧の
極性等は、種々の実施形態を採りうる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, in FIG. 1, the shadow RAM does not require the shared sense method as an essential condition. Further, the memory arrays ARYL and ARYR can be divided into a plurality of memory mats including their direct peripheral circuits. Furthermore, the shadow RAM may have any bit configuration such as x4 bits, x8 bits or x16 bits, and its block configuration, names of start control signals and internal control signals, combinations and effective levels, and power supply voltage. For the polarity and the like, various embodiments can be adopted.

【0070】図2において、シェアドMOSFETN8
〜NBは、PチャンネルMOSFETに置き換えること
ができるし、Nチャンネル及びPチャンネルMOSFE
Tを組み合わせた相補スイッチとしてもよい。また、シ
ャドーRAMは、いわゆる1セル・1トランジスタ型
等、各種アレイ構成を採りうるし、メモリアレイARY
L及びARYRならびにセンスアンプSAの具体的構成
及びMOSFETの導電型等も、任意である。図3にお
いて、強誘電体メモリセルの情報保持特性は標準的な例
であって、この発明に制約を与えるものではない。図4
において、シャドーRAMをリコールモードとするため
の起動条件等は、種々の実施形態を採りうる。図5及び
図6において、各起動制御信号,内部制御信号ならびに
内部信号の絶対的な時間関係及び有効レベル等は、この
実施例の限りではない。
In FIG. 2, shared MOSFET N8
~ NB can be replaced with P-channel MOSFET, N-channel and P-channel MOSFE
It may be a complementary switch combining T. Also, the shadow RAM can take various array configurations such as a so-called 1 cell / 1 transistor type, and the memory array ARY.
The specific configurations of L and ARYR, the sense amplifier SA, and the conductivity type of MOSFET are also arbitrary. In FIG. 3, the information retention characteristic of the ferroelectric memory cell is a standard example and does not limit the present invention. FIG.
In the above, various embodiments can be adopted as the starting conditions for setting the shadow RAM to the recall mode. 5 and 6, the starting control signal, the internal control signal, and the absolute time relationship and effective level of the internal signal are not limited to those in this embodiment.

【0071】図9及び図10において、第2のスイッチ
手段となるNチャンネルMOSFETND及びNEは、
PチャンネルMOSFETあるいは相補スイッチに置き
換えることができる。また、シャドーRAMには、任意
数のメモリアレイ及びメモリアレイ対を設けることがで
きる。図11において、センスアンプSAに設けられる
ダミー容量Cy及びCzの数は、任意に設定できる。ま
た、これらのダミー容量は、必ずしも強誘電体メモリセ
ルの強誘電体キャパシタと同一構造である必要はなく、
センスアンプSAとは別個に独立して設けることもよ
い。
In FIGS. 9 and 10, the N-channel MOSFETs ND and NE which are the second switch means are
It can be replaced with a P-channel MOSFET or a complementary switch. Also, the shadow RAM can be provided with any number of memory arrays and memory array pairs. In FIG. 11, the number of dummy capacitors Cy and Cz provided in the sense amplifier SA can be set arbitrarily. Also, these dummy capacitors do not necessarily have the same structure as the ferroelectric capacitor of the ferroelectric memory cell,
It may be provided separately from the sense amplifier SA and independently.

【0072】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるシャ
ドーRAMに適用した場合について説明したが、それに
限定されるものではなく、例えば、同様なシャドーRA
Mを内蔵するシングルチップマイクロコンピュータ等の
デジタル集積回路装置にも適用できる。この発明は、少
なくとも不揮発モード及び揮発モードで選択的に使用さ
れる強誘電体メモリならびにこれを含む装置又はシステ
ムに広く適用できる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to a shadow RAM which is a field of application which is the background of the invention has been described, but the invention is not limited thereto and, for example, a similar shadow. RA
It can also be applied to a digital integrated circuit device such as a single-chip microcomputer incorporating M. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to a ferroelectric memory selectively used in at least a non-volatile mode and a volatile mode, and a device or system including the same.

【0073】[0073]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、強誘電体メモリセルが格子
状に配置されてなりかつ選択的に活性状態とされる複数
のメモリアレイを具備し、揮発モード及び不揮発モード
で選択的に使用可能なシャドーRAM等の強誘電体メモ
リにおいて、例えば不揮発モードのリコールモードによ
る読み出し動作時に選択的にオン状態とされ活性状態と
されるメモリアレイの各ビット線と活性状態とされない
他のメモリアレイの対応するビット線との間を選択的に
接続する第1のスイッチ手段を設ける。また、この第1
のスイッチ手段を、センスアンプの動作直前にオフ状態
とするとともに、シャドーRAMがシェアドセンス方式
を採る場合には、シェアドMOSFETを第1のスイッ
チ手段として兼用する。さらに、シェアド形態の複数対
のメモリアレイが設けられる場合には、これらのメモリ
アレイ対間に第1のスイッチ手段と同一条件で選択的に
オン状態とされる第2のスイッチ手段を設け、ビット線
容量が不足する場合には、例えばセンスアンプ内に、活
性状態とされるメモリアレイの各ビット線に第3のスイ
ッチ手段を介して選択的に接続されるダミー容量を設け
る。これにより、センスアンプに対する負荷を軽減し、
単位増幅回路が動作状態とされることにともなう電源ノ
イズを抑制しつつ、活性状態とされないメモリアレイの
寄生容量をダミー容量として活用し、シャドーRAM等
の不揮発モード及び揮発モードにおける容量カップリン
グ比を最適化でき、これによって充分な読み出し信号量
を確保できる。この結果、そのチップサイズの増大を抑
えコスト上昇を抑えつつ、動作マージンの向上を図った
シャドーRAM等の強誘電体メモリを実現することがで
きる。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a ferroelectric RAM such as a shadow RAM, which has a plurality of memory arrays in which ferroelectric memory cells are arranged in a lattice and is selectively activated, can be selectively used in a volatile mode and a nonvolatile mode. In the body memory, for example, between each bit line of the memory array that is selectively turned on and activated during a read operation in the recall mode of the non-volatile mode and the corresponding bit line of another memory array that is not activated. First switch means for selectively connecting is provided. In addition, this first
The switch means is turned off immediately before the operation of the sense amplifier, and when the shadow RAM adopts the shared sense system, the shared MOSFET is also used as the first switch means. Further, when a plurality of pairs of shared memory arrays are provided, a second switch means that is selectively turned on under the same condition as the first switch means is provided between the memory array pairs, and If the line capacity is insufficient, for example, a dummy capacitor that is selectively connected to each bit line of the activated memory array via the third switch means is provided in the sense amplifier. This reduces the load on the sense amplifier,
While suppressing power supply noise that accompanies the operation of the unit amplifier circuit, the parasitic capacitance of the memory array that is not activated is used as a dummy capacitance to determine the capacitance coupling ratio in the nonvolatile mode and the volatile mode of shadow RAM and the like. It is possible to optimize, and thereby a sufficient read signal amount can be secured. As a result, it is possible to realize a ferroelectric memory such as a shadow RAM which has an improved operation margin while suppressing an increase in the chip size and an increase in cost.

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

【図1】この発明が適用された第1のシャドーRAMの
一実施例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a first shadow RAM to which the present invention is applied.

【図2】図1のシャドーRAMに含まれるメモリアレイ
及びその周辺部の一実施例を示す部分的な回路図であ
る。
FIG. 2 is a partial circuit diagram showing one embodiment of a memory array included in the shadow RAM of FIG. 1 and a peripheral portion thereof;

【図3】図2のメモリアレイを構成する強誘電体メモリ
セルの一実施例を示す情報保持特性図である。
FIG. 3 is an information holding characteristic diagram showing one embodiment of a ferroelectric memory cell constituting the memory array of FIG. 2;

【図4】図1のシャドーRAMの動作モードの推移を説
明するための一実施例を示す概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an embodiment for explaining a transition of operation modes of the shadow RAM shown in FIG.

【図5】図1のシャドーRAMのリコールモード(不揮
発モード)による読み出し動作の一実施例を示す信号波
形図である。
5 is a signal waveform diagram showing an embodiment of a read operation in the recall mode (nonvolatile mode) of the shadow RAM of FIG.

【図6】図1のシャドーRAMの揮発モードによる通常
の読み出し動作の一実施例を示す信号波形図である。
6 is a signal waveform diagram showing an example of a normal read operation in a volatile mode of the shadow RAM of FIG.

【図7】図1のシャドーRAMのリコールモード(不揮
発モード)による読み出し動作時のアレイ接続図であ
る。
7 is an array connection diagram during a read operation of the shadow RAM of FIG. 1 in a recall mode (nonvolatile mode).

【図8】図1のシャドーRAMの揮発モードによる通常
の読み出し動作時のアレイ接続図である。
8 is an array connection diagram during a normal read operation in a volatile mode of the shadow RAM of FIG.

【図9】この発明が適用された第2のシャドーRAMの
一実施例を示すアレイ構成図である。
FIG. 9 is an array configuration diagram showing an embodiment of a second shadow RAM to which the present invention is applied.

【図10】この発明が適用された第3のシャドーRAM
の一実施例を示すアレイ構成図である。
FIG. 10 is a third shadow RAM to which the present invention is applied.
It is an array block diagram which shows one Example.

【図11】この発明が適用された第4のシャドーRAM
に含まれるメモリアレイ及びその周辺部の一実施例を示
す部分的な回路図である。
FIG. 11 is a fourth shadow RAM to which the present invention is applied.
3 is a partial circuit diagram showing an embodiment of a memory array included in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

ARYL,ARYR……メモリアレイ、XDL,XDR
……Xアドレスデコーダ、X0〜Xi……X内部アドレ
ス信号、XB……Xアドレスバッファ、RFC……リフ
レッシュコントローラ、SA……センスアンプ、YD…
…Yアドレスデコーダ、Y0〜Yi……Y内部アドレス
信号、YB……Yアドレスバッファ、IO……データ入
出力回路、TG……タイミング発生回路。Din……デ
ータ入力端子、Dout……データ出力端子、RASB
……ロウアドレスストローブ信号入力端子、CASB…
…カラムアドレスストローブ信号入力端子、WEB……
ライトイネーブル信号入力端子、RECM……リコール
モード制御信号、A0〜Ai……アドレス入力端子。W
L0〜WLm,WR0〜WRm……ワード線、BL0*
〜BLn*,BR0*〜BRn*……相補ビット線、Q
t,Qb……アドレス選択MOSFET、Ct,Cb…
…強誘電体キャパシタ、VP……プレート電圧、VC…
…プリチャージ電圧、BS0*〜BSn*……相補入出
力ノード、SHL,SHR……シェアド制御信号、PC
……プリチャージ制御信号、CSP,CSN……コモン
ソース線、YS0〜YSn……ビット線選択信号、CD
*……相補共通データ線。tref……リフレッシュ周
期。VCC……電源電圧、VSS……接地電位、HVC
……内部電圧(電源電圧及び接地電位間の中間電位)、
VCH……高電圧。USA0……センスアンプ単位増幅
回路。Cy,Cz……ダミー容量。ARY0〜ARY3
……メモリアレイ、W00〜W20……ワード線、B0
0*〜B0n*ないしB30*〜B3n*……相補ビッ
ト線、SA0〜SA3……センスアンプ、US……セン
スアンプ単位回路、BS00*〜BS0n*ないしBS
30*〜BS3n*……センスアンプ相補入出力ノー
ド。N1〜NQ……NチャンネルMOSFET、P1〜
P2,PC……PチャンネルMOSFET。
ARYL, ARYR ... Memory array, XDL, XDR
... X address decoder, X0 to Xi ... X internal address signal, XB ... X address buffer, RFC ... refresh controller, SA ... sense amplifier, YD ...
... Y address decoder, Y0 to Yi ... Y internal address signal, YB ... Y address buffer, IO ... Data input / output circuit, TG ... timing generation circuit. Din ... Data input terminal, Dout ... Data output terminal, RASB
...... Row address strobe signal input terminal, CASB ...
… Column address strobe signal input terminal, WEB ……
Write enable signal input terminal, RECM ... Recall mode control signal, A0-Ai ... Address input terminal. W
L0 to WLm, WR0 to WRm ... Word line, BL0 *
To BLn *, BR0 * to BRn * ... Complementary bit lines, Q
t, Qb ... Address selection MOSFET, Ct, Cb ...
… Ferroelectric capacitor, VP… Plate voltage, VC…
... Precharge voltage, BS0 * to BSn * ... Complementary input / output nodes, SHL, SHR ... Shared control signal, PC
...... Precharge control signal, CSP, CSN ...... Common source line, YS0 to YSn ...... Bit line selection signal, CD
* …… Complementary common data line. tref ... Refresh cycle. VCC: power supply voltage, VSS: ground potential, HVC
...... Internal voltage (intermediate potential between power supply voltage and ground potential),
VCH ... High voltage. USA0: Sense amplifier unit amplifier circuit. Cy, Cz ... Dummy capacitance. ARY0 to ARY3
...... Memory array, W00 to W20 ...... Word line, B0
0 * to B0n * to B30 * to B3n * ... Complementary bit lines, SA0 to SA3 ... Sense amplifier, US ... Sense amplifier unit circuit, BS00 * to BS0n * to BS
30 * to BS3n * ... Complementary input / output node for sense amplifier. N1 to NQ ... N-channel MOSFETs, P1 to
P2, PC ... P-channel MOSFET.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶谷 一彦 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 成井 誠司 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 鈴木 津幸 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 青木 康伸 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazuhiko Kajiya 2326 Imai, Ome City, Tokyo, Hitachi, Ltd. Device Development Center (72) Seiji Narii 2326 Imai, Ome City, Tokyo Hitachi, Ltd. Device Development Center (72) Inventor Tsuyuki Suzuki 5-20-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Hitsuritsu Cho-LS Engineering Co., Ltd. (72) Innovator Yasunobu Aoki 5 Sanmizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo Chome No. 20-1 Hitate Super LSI Engineering Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直交して配置されるワード線及びビット
線ならびにこれらのワード線及びビット線の交点に格子
状に配置される強誘電体メモリセルをそれぞれ含みかつ
選択的に活性状態とされる複数のメモリアレイと、上記
複数のメモリアレイのうち活性状態とされるメモリアレ
イのビット線のそれぞれと活性状態とされない他のメモ
リアレイの対応するビット線との間を選択的に接続する
第1のスイッチ手段とを具備することを特徴とする強誘
電体メモリ。
1. A word line and a bit line arranged orthogonal to each other, and ferroelectric memory cells arranged in a lattice at intersections of these word lines and bit lines, respectively, and are selectively activated. A first connection for selectively connecting between a plurality of memory arrays and a bit line of each of the memory arrays that are activated among the plurality of memory arrays and a corresponding bit line of another memory array that is not activated. 2. A ferroelectric memory, comprising:
【請求項2】 上記強誘電体メモリは、不揮発モード及
び揮発モードで選択的に使用可能なシャドーRAMであ
って、上記第1のスイッチ手段は、不揮発モードのリコ
ールモードによる読み出し動作時に所定のタイミングで
選択的にオン状態とされるものであることを特徴とする
請求項1の強誘電体メモリ。
2. The ferroelectric memory is a shadow RAM that can be selectively used in a nonvolatile mode and a volatile mode, and the first switch means has a predetermined timing during a read operation in a recall mode of the nonvolatile mode. 2. The ferroelectric memory according to claim 1, wherein the ferroelectric memory is selectively turned on.
【請求項3】 上記強誘電体メモリは、上記メモリアレ
イの各ビット線に対応して設けられ選択的に動作状態と
される単位増幅回路を含むセンスアンプを具備するもの
であって、上記リコールモードによる読み出し動作時に
オン状態とされる第1のスイッチ手段は、上記単位増幅
回路が動作状態とされる直前にオフ状態とされるもので
あることを特徴とする請求項2の強誘電体メモリ。
3. The ferroelectric memory comprises a sense amplifier including a unit amplifier circuit provided corresponding to each bit line of the memory array and selectively activated. 3. The ferroelectric memory according to claim 2, wherein the first switch means that is turned on during a read operation in the mode is turned off immediately before the unit amplifier circuit is turned on. .
【請求項4】 上記強誘電体メモリは、シェアドセンス
方式を採るものであり、一対の上記メモリアレイの各ビ
ット線に対応して設けられ選択的に動作状態とされる単
位増幅回路と、これらの単位増幅回路の入出力ノードと
上記一対のメモリアレイの対応するビット線との間を選
択的に接続するシェアドMOSFETとを含むセンスア
ンプを具備するものであって、上記第1のスイッチ手段
は、上記センスアンプのシェアドMOSFETを兼用し
てなるものであることを特徴とする請求項1,請求項2
又は請求項3の強誘電体メモリ。
4. The ferroelectric memory adopts a shared sense system, and a unit amplifier circuit provided corresponding to each bit line of the pair of memory arrays and selectively activated, and Of the unit amplifier circuit, and a sense amplifier including a shared MOSFET that selectively connects between the corresponding bit line of the pair of memory arrays, the first switch means comprising: 3. The shared MOSFET of the sense amplifier is also used as a shared MOSFET.
Alternatively, the ferroelectric memory according to claim 3.
【請求項5】 上記強誘電体メモリは、上記一対のメモ
リアレイと隣接する他の一対のメモリアレイとの間に設
けられ上記リコールモードによる読み出し動作時に所定
のタイミングで選択的にオン状態とされる第2のスイッ
チ手段を具備するものであることを特徴とする請求項4
の強誘電体メモリ。
5. The ferroelectric memory is provided between the pair of memory arrays and another pair of adjacent memory arrays and is selectively turned on at a predetermined timing during a read operation in the recall mode. 5. A second switch means comprising:
Ferroelectric memory.
【請求項6】 上記強誘電体メモリは、第3のスイッチ
手段を介して選択的に上記活性状態とされるメモリアレ
イの対応するビット線に接続されるダミー容量を具備す
るものであることを特徴とする請求項1,請求項2,請
求項3,請求項4又は請求項5の強誘電体メモリ。
6. The ferroelectric memory comprises a dummy capacitor connected to a corresponding bit line of the memory array selectively activated by a third switch means. The ferroelectric memory according to claim 1, claim 2, claim 3, claim 4, or claim 5.
【請求項7】 上記第3のスイッチ手段及びダミー容量
は、センスアンプに設けられるものであることを特徴と
する請求項6の強誘電体メモリ。
7. The ferroelectric memory according to claim 6, wherein the third switch means and the dummy capacitor are provided in a sense amplifier.
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