JPH1055681A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH1055681A
JPH1055681A JP8212895A JP21289596A JPH1055681A JP H1055681 A JPH1055681 A JP H1055681A JP 8212895 A JP8212895 A JP 8212895A JP 21289596 A JP21289596 A JP 21289596A JP H1055681 A JPH1055681 A JP H1055681A
Authority
JP
Japan
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line
charge
level
capacitor
cell plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP8212895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Soneda
光生 曽根田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH1055681A publication Critical patent/JPH1055681A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0008Arrangements for reducing power consumption
    • H03K19/0019Arrangements for reducing power consumption by energy recovery or adiabatic operation

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain electric charge reuse efficiency near a theoretical limit value of an electric charges reuse system and to contrive low power operation by applying an intermediate voltage between a reference voltage and a power source voltage to a charge recovery capacity line at least before the selecting operation of a driving line. SOLUTION: Before at least a driving line CPi (i=1-m) is started to select, a level of a capacity line CPO for collecting electric charges is set to intermediate voltage Vcc/2 between a power source voltage Vcc and a reference voltage. In this state, when switching is performed from the driving line CPi selected and pulse-driven to the next driving line CPi+1, first, a switching element and the capacity line CPO are connected, for example, a level of the driving line CPi being at power source voltage Vcc and pulse-driven is made intermediate voltage Vcc/2. The selected driving line CPi and the capacity line CPO are made a non-connection state and the capacity line CPO and the next driving line CPi+1 are connected by an element STri+1. Consequently, a level of a driving line selected next is made Vcc/2. That is, electric charges of 50% is reused.

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】本発明は、電荷再利用方式を
採用した半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device employing a charge recycling system.

【0002】[0002]

【従来の技術】電荷再利用方式とは、大きな容量を持つ
ノードに充電された電荷を放電する前に回収し再利用す
るものである(たとえば、1994年電子情報通信学会秋季
大会、198 頁、「メモリデバイスにおける電荷再利用方
式とその最適化」参照)。
2. Description of the Related Art The charge recycling method is to collect and reuse charge charged in a node having a large capacity before discharging the charge (for example, IEICE Autumn Meeting 1994, p. 198; See "Charge Recycling in Memory Devices and Optimization").

【0003】図4はこの電荷再利用方式を強誘電体記憶
装置に採用した例を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example in which this charge recycling system is employed in a ferroelectric memory device.

【0004】この強誘電体記憶装置10は、スイッチト
ランジスタTrと強誘電体キャパシタFCとからなるメ
モリセルMC11〜MCmjが行列状に配列されてい
る。同一行に配置されたメモリセルMC11〜MC1
j,MC21〜MC2j,…,MCm1〜MCmjのス
イッチングトランジスタTrのゲートが同一のワード線
WL1,WL2,…,WLmに接続され、同一列に配置
されたメモリセルMC11〜MCm1,MC12〜MC
m2,…,MC1j〜MCmjのスイッチングトランジ
スタTrのドレインが同一のビット線BL1,BL2,
…,BLjに接続されている。各メモリセルの強誘電体
キャパシタFCの一方の電極はスイッチングトランジス
タTrのソースに接続されている。そして、同一行に配
置されたメモリセルMC11〜MC1j,MC21〜M
C2j,…,MCm1〜MCmjの強誘電体キャパシタ
FCの他方の電極(プレート電極)は、同一のセルプレ
ート線CP1〜CPmに接続されている。
In this ferroelectric memory device 10, memory cells MC11 to MCmj each including a switch transistor Tr and a ferroelectric capacitor FC are arranged in a matrix. Memory cells MC11 to MC1 arranged in the same row
, MCm1 to MCmj, the gates of the switching transistors Tr are connected to the same word lines WL1, WL2,..., WLm, and the memory cells MC11 to MCm1, MC12 to MC arranged in the same column
, MC1j to MCmj, the drains of the switching transistors Tr are the same bit lines BL1, BL2,
.., BLj. One electrode of the ferroelectric capacitor FC of each memory cell is connected to the source of the switching transistor Tr. Then, the memory cells MC11 to MC1j, MC21 to M arranged in the same row
The other electrodes (plate electrodes) of the ferroelectric capacitors FC of C2j,..., MCm1 to MCmj are connected to the same cell plate lines CP1 to CPm.

【0005】各セルプレート線CP1〜CPmは、セル
プレート線デコーダ/ドライバ(ドライバという)DR
1,DR2,…,DRmに接続されているとともに、信
号CT1,CT2,…,CTmにより導通状態が制御さ
れるスイッチングトランジスタSTr1,STr2,
…,STrmを介して電荷回収用容量線CP0に対して
作動的に接続される。そして、電界回収用容量線CP0
には、電荷回収用キャパシタC0が設けられている。こ
の電荷回収用容量線CP0の容量は、セルプレート線C
P1〜CPmの容量C0〜Cmより十分大きな値に設定
されている。
Each of the cell plate lines CP1 to CPm is connected to a cell plate line decoder / driver (referred to as a driver) DR.
, DR2,..., And DRm, the conduction state of which is controlled by signals CT1, CT2,.
.., Operatively connected to the charge recovery capacitance line CP0 via the STrm. Then, the electric field recovery capacitance line CP0
Is provided with a charge collection capacitor C0. The capacitance of the charge recovery capacitance line CP0 is equal to the cell plate line C
The value is set to a value sufficiently larger than the capacities C0 to Cm of P1 to CPm.

【0006】このような構成における電荷再利用動作
を、セルプレート線CP1が選択されている状態からセ
ルプレート線CP2を選択する場合を例に説明する。
The charge recycling operation in such a configuration will be described by taking as an example a case where the cell plate line CP2 is selected from the state where the cell plate line CP1 is selected.

【0007】選択動作開始前、たとえば電源が投入さ
れ、あるいはサブアレイ電源が投入された時点での電荷
回収用容量線CP0のレベルは接地レベル(0V)であ
る。そして、選択が開始されると、まず、ドライバDR
1の制御信号P1がローレベル、制御信号N1がハイレ
ベルで供給される。このとき、ドライバDR2の制御信
号はP2,N2共ハイレベルで供給される。その結果、
セルプレート線CP1は電源電圧VCCレベルに充電さ
れ、そのレベルに保持される。また、セルプレート線C
P2の電荷は放電され、接地レベルに保持される。
Before the start of the selection operation, for example, when the power is turned on or the sub-array power is turned on, the level of the charge recovery capacitance line CP0 is the ground level (0 V). When the selection is started, first, the driver DR
One control signal P1 is supplied at a low level, and the control signal N1 is supplied at a high level. At this time, the control signal of the driver DR2 is supplied at a high level for both P2 and N2. as a result,
Cell plate line CP1 is charged to the level of power supply voltage V CC and held at that level. In addition, cell plate line C
The charge of P2 is discharged and held at the ground level.

【0008】ここで、セルプレート線CP1の選択から
セルプレート線CP2への選択に切り換える場合、制御
信号P1はハイレベルに切り換えられて、制御信号CT
1がハイレベルでスイッチングトランジスタSTr1の
ゲートに供給される。これにより、スイッチングトラン
ジスタSTr1が導通状態となり、VCCレベルにあるセ
ルプレート線CP1と接地レベルにある電荷回収用容量
線CP0とが電気的に接続され、セルプレート線CP1
の電荷がセルプレート線CP2に供給される。
Here, when switching from selection of the cell plate line CP1 to selection of the cell plate line CP2, the control signal P1 is switched to a high level and the control signal CT
1 is supplied to the gate of the switching transistor STr1 at a high level. As a result, the switching transistor STr1 is turned on, and the cell plate line CP1 at the V CC level is electrically connected to the charge recovery capacitance line CP0 at the ground level.
Is supplied to the cell plate line CP2.

【0009】次いで、制御信号CT1がローレベルに切
り換えられてスイッチングトランジスタSTr1が非導
通状態に切り換えられた後、ドライバDR2への制御信
号N2がローレベルに切り換えられて、ドライバDR1
への制御信号N1がハイレベルに切り換えられ、制御信
号CT2がハイレベルでスイッチングトランジスタST
r2のゲートに供給される。その結果、セルプレート線
CP1の電荷が放電されてセルプレート線CP1のレベ
ルは接地レベルとなり、接地レベルにあるセルプレート
線CP2は電荷回収用容量線CP0とが電気的に接続さ
れることから、セルプレート線CP2に電荷回収容量線
CP0の電荷が供給される。すなわち、再利用される。
Next, after the control signal CT1 is switched to the low level and the switching transistor STr1 is switched to the non-conductive state, the control signal N2 to the driver DR2 is switched to the low level and the driver DR1 is switched to the low level.
Is switched to a high level, the control signal CT2 is at a high level and the switching transistor ST
It is supplied to the gate of r2. As a result, the charge of the cell plate line CP1 is discharged and the level of the cell plate line CP1 becomes the ground level, and the cell plate line CP2 at the ground level is electrically connected to the charge recovery capacitance line CP0. The charge of the charge recovery capacitance line CP0 is supplied to the cell plate line CP2. That is, it is reused.

【0010】次に、制御信号CT2がローレベルに切り
換えられてスイッチングトランジスタSTr2が非導通
状態に切り換えられた後、ドライバDR2への制御信号
P2が所定期間のみローレベルに切り換えられる。その
結果、セルプレート線CP2のレベルは、電源電圧VCC
レベルに充電され、そのレベルに保持される。以上の動
作が順次に繰り返される。
Next, after the control signal CT2 is switched to the low level and the switching transistor STr2 is switched to the non-conductive state, the control signal P2 to the driver DR2 is switched to the low level only for a predetermined period. As a result, the level of the cell plate line CP2 changes to the power supply voltage V CC
Charged to a level and held at that level. The above operation is sequentially repeated.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来例では、電源投入、あるいはサブアレイ電源投入の時
点の電荷回収用容量線CP0の電位は接地レベル(0
V)であり、セルプレート線の選択動作が繰り返される
毎に、いわゆるスイッチドキャパシタ動作によって、図
5(a)〜(c)および(d)に示すように、下記式に
基づいて、電荷回収用容量線CP0はVCC/2に近づい
ていく。
However, in the above-described conventional example, the potential of the charge recovery capacitor line CP0 at the time of power-on or power-on of the sub-array is set to the ground level (0).
V), and every time the operation of selecting the cell plate line is repeated, as shown in FIGS. 5 (a) to 5 (c) and (d), charge recovery is performed based on the following equation by a so-called switched capacitor operation. The capacity line CP0 approaches V CC / 2.

【0012】[0012]

【数1】 V0 =(VCC/2){1−exp(-t・(2f ・Cn/C0)}## EQU1 ## V0 = ( Vcc / 2) {1-exp (-t. (2f.Cn/C0)}}

【0013】この過程において、セルプレート線CP1
〜CPmの電荷は、次に選択されるセルプレート線だけ
でなく、電荷回収用容量線CP0の充電にも十分な効率
を得らず、電荷再利用方式の理論限界である50%に近
い電荷再利用効率を得ることは困難である。
In this process, the cell plate line CP1
The electric charge of CPm is not sufficient to charge not only the cell plate line to be selected next but also the electric charge collecting capacitor line CP0, and the electric charge close to 50% which is the theoretical limit of the electric charge recycling system. It is difficult to obtain reuse efficiency.

【0014】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、電荷再利用方式の理論限界であ
る50%に近い電荷再利用効率が得られ、ひいては低電
力化を図れる半導体装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor capable of achieving a charge recycling efficiency close to 50%, which is the theoretical limit of a charge recycling system, and consequently reducing power consumption. It is to provide a device.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、電源電圧と基準電圧との間でパルス駆動
される少なくとも2本の駆動線と、上記各駆動線にそれ
ぞれ接続された容量素子と、電荷回収用容量線と、上記
各駆動線と上記電荷回収用容量線とを制御信号に応じて
接続するスイッチング素子とを有し、選択された駆動線
をパルス駆動するときに放電される電荷を、スイッチン
グ素子を通して上記電荷回収用容量線に回収した後、さ
らにスイッチング素子を通して次に選択される駆動線に
再利用する電荷再利用方式を採用した半導体装置であっ
て、少なくとも駆動線の選択動作開始前に、上記電荷回
収用容量線に上記電源電圧と上記基準電圧との中間電圧
を供給する中間電圧供給手段を有する。
In order to achieve the above object, the present invention provides at least two drive lines pulse-driven between a power supply voltage and a reference voltage, and each of the drive lines is connected to each of the drive lines. A capacitor element, a charge collection capacitor line, and a switching element that connects each of the drive lines and the charge collection capacitor line according to a control signal, and discharges when the selected drive line is pulse-driven. A semiconductor device adopting a charge recycling method of recovering charge to be transferred to the charge recovery capacitor line through a switching element and then reusing the charge to a next selected drive line through the switching element, wherein at least the drive line Before the selection operation starts, the intermediate voltage supply means for supplying an intermediate voltage between the power supply voltage and the reference voltage to the charge recovery capacitance line.

【0016】本発明によれば、少なくとも駆動線の選択
動作開始前に、電荷回収用容量線のレベルが電源電圧と
基準電圧との中間電圧に設定される。この状態で、選択
されてパルス駆動された駆動線から次の駆動線への選択
切り換えを行う場合、まず、スイッチング素子により選
択されてパルス駆動された駆動線と電荷回収用容量線と
が接続され、たとえば電源電圧VCCのレベルにあったパ
ルス駆動された駆動線のレベルが中間電圧、たとえばV
CC/2となる。そして、選択されてパルス駆動された駆
動線と電荷回収用容量線とが非接続状態とされ、電荷回
収用容量線と次に選択された駆動線とがスイッチング素
子により接続される。その結果、次に選択された駆動線
のレベルがVCC/2となる。すなわち、50%の電荷が
再利用される。
According to the present invention, the level of the charge recovery capacitor line is set to an intermediate voltage between the power supply voltage and the reference voltage at least before starting the operation of selecting the drive line. In this state, when performing selective switching from the selected pulse-driven drive line to the next drive line, first, the drive line selected and pulse-driven by the switching element is connected to the charge recovery capacitor line. For example, when the level of the pulse-driven drive line at the level of power supply voltage V CC is set to an intermediate voltage, for example, V
CC / 2. Then, the selected pulse-driven drive line and the charge recovery capacitance line are disconnected, and the charge recovery capacitance line and the next selected drive line are connected by the switching element. As a result, the level of the next selected drive line becomes V CC / 2. That is, 50% of the charge is reused.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】第1実施形態 図1は、本発明に係る電荷再利用方式を採用した強誘電
体記憶装置の第1の実施形態を示す回路図である。図1
において、MC11〜MCmjはメモリセル、DR1,
DR2,…,DRmはドライバ(セルプレート線デコー
ダ/ドライバ)、STr1,STr2,…,STrmは
スイッチングトランジスタ、C0は電荷回収用キャパシ
タ、BL1,BL2,…,BLjはビット線、WL1,
WL2,…,WLmはワード線、CP0は電荷回収用容
量線、CP1〜CPmはセルプレート線、11は中間電
圧供給回路をそれぞれ示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a ferroelectric memory device employing a charge recycling system according to the present invention. FIG.
, MC11 to MCmj are memory cells, DR1,
DRm are drivers (cell plate line decoders / drivers), STr1, STr2, ..., STrm are switching transistors, C0 is a charge recovery capacitor, BL1, BL2, ..., BLj are bit lines, WL1,
WL2,..., WLm are word lines, CP0 is a charge recovery capacitance line, CP1 to CPm are cell plate lines, and 11 is an intermediate voltage supply circuit.

【0018】この強誘電体記憶装置10Aでは、スイッ
チトランジスタTrと強誘電体キャパシタFCとからな
るメモリセルMC11〜MCmjが行列状に配列されて
いる。同一行に配置されたメモリセルMC11〜MC1
j,MC21〜MC2j,…,MCm1〜MCmjのス
イッチングトランジスタTrのゲートが同一のワード線
WL1,WL2,…,WLmに接続され、同一列に配置
されたメモリセルMC11〜MCm1,MC12〜MC
m2,…,MC1j〜MCmjのスイッチングトランジ
スタTrのドレインが同一のビット線BL1,BL2,
…,BLjに接続されている。各メモリセルの強誘電体
キャパシタFCの一方の電極はスイッチングトランジス
タTrのソースに接続されている。そして、同一行に配
置されたメモリセルMC11〜MC1j,MC21〜M
C2j,…,MCm1〜MCmjの強誘電体キャパシタ
FCの他方の電極(プレート電極)は、同一のセルプレ
ート線CP1〜CPmに接続されている。
In the ferroelectric memory device 10A, memory cells MC11 to MCmj each including a switch transistor Tr and a ferroelectric capacitor FC are arranged in a matrix. Memory cells MC11 to MC1 arranged in the same row
, MCm1 to MCmj, the gates of the switching transistors Tr are connected to the same word lines WL1, WL2,..., WLm, and the memory cells MC11 to MCm1, MC12 to MC arranged in the same column
, MC1j to MCmj, the drains of the switching transistors Tr are the same bit lines BL1, BL2,
.., BLj. One electrode of the ferroelectric capacitor FC of each memory cell is connected to the source of the switching transistor Tr. Then, the memory cells MC11 to MC1j, MC21 to M arranged in the same row
The other electrodes (plate electrodes) of the ferroelectric capacitors FC of C2j,..., MCm1 to MCmj are connected to the same cell plate lines CP1 to CPm.

【0019】各セルプレート線CP1〜CPmは、ドラ
イバDR1,DR2,…,DRmに接続されているとと
もに、信号CT1,CT2,…,CTmにより導通状態
が制御されるスイッチングトランジスタSTr1,ST
r2,…,STrmを介して電荷回収用容量線CP0に
対して作動的に接続される。そして、電界回収用容量線
CP0には、電荷回収用キャパシタC0が設けられてい
る。この電荷回収用容量線CP0の容量C0は、セルプ
レート線CP1〜CPmの容量C1〜Cmより十分大き
な値に設定されている。
Each of the cell plate lines CP1 to CPm is connected to drivers DR1, DR2,..., DRm, and the switching transistors STr1, ST whose conduction state is controlled by signals CT1, CT2,.
are operatively connected to the charge recovery capacitance line CP0 via r2,..., STrm. The electric charge collecting capacitor C0 is provided on the electric field collecting capacitance line CP0. The capacitance C0 of the charge recovery capacitance line CP0 is set to a value sufficiently larger than the capacitances C1 to Cm of the cell plate lines CP1 to CPm.

【0020】ドライバDR1は、電源電圧VCCと接地ラ
インGNDとの間に直列に接続されたpチャネルMOS
(PMOS)トランジスタPT1とnチャネルMOS
(NMOS)トランジスタNT1により構成されてい
る。PMOSトランジスタPT1のゲートが制御信号P
1の供給ラインに接続され、NMOSトランジスタNT
1のゲートが制御信号N1の供給ラインに接続され、両
トランジスタのドレイン同士の接続点にセルプレート線
CP1が接続されている。ドライバDR2は、電源電圧
CCと接地ラインGNDとの間に直列に接続されたPM
OSトランジスタPT2とNMOSトランジスタNT2
により構成されている。PMOSトランジスタPT2の
ゲートが制御信号P2の供給ラインに接続され、NMO
SトランジスタNT2のゲートが制御信号N2の供給ラ
インに接続され、両トランジスタのドレイン同士の接続
点にセルプレート線CP1が接続されている。同様に、
ドライバDRmは、電源電圧VCCと接地ラインGNDと
の間に直列に接続されたPMOSトランジスタPTmと
NMOSトランジスタNTmにより構成されている。P
MOSトランジスタPTmのゲートが制御信号Pmの供
給ラインに接続され、NMOSトランジスタNTmのゲ
ートが制御信号Nmの供給ラインに接続され、両トラン
ジスタのドレイン同士の接続点にセルプレート線CP1
が接続されている。
Driver DR1 is a p-channel MOS transistor connected in series between power supply voltage V CC and ground line GND.
(PMOS) Transistor PT1 and n-channel MOS
(NMOS) is constituted by a transistor NT1. The gate of the PMOS transistor PT1 receives the control signal P
1 supply line and the NMOS transistor NT
One gate is connected to the supply line of the control signal N1, and the cell plate line CP1 is connected to the connection point between the drains of both transistors. Driver DR2 is connected to a PM connected in series between power supply voltage V CC and ground line GND.
OS transistor PT2 and NMOS transistor NT2
It consists of. The gate of the PMOS transistor PT2 is connected to the control signal P2 supply line,
The gate of the S transistor NT2 is connected to the supply line of the control signal N2, and the cell plate line CP1 is connected to the connection point between the drains of both transistors. Similarly,
The driver DRm includes a PMOS transistor PTm and an NMOS transistor NTm connected in series between the power supply voltage V CC and the ground line GND. P
The gate of the MOS transistor PTm is connected to the supply line for the control signal Pm, the gate of the NMOS transistor NTm is connected to the supply line for the control signal Nm, and the cell plate line CP1 is connected to the connection point between the drains of both transistors.
Is connected.

【0021】中間電圧供給回路11は、VCC/2の供給
ラインと電荷回収用容量線CP0に接続され、ゲートが
制御信号φCの供給ラインに接続されたNMOSトラン
ジスタからなるゲート回路M0により構成されている。
信号φCは、セルプレート線の選択開始前にアクティブ
のハイレベル(VCCレベル)で供給される。ここで、選
択開始前とは、たとえば電源投入時、あるいはサブアレ
イ選択電源投入時である。
The intermediate voltage supply circuit 11 is connected to a supply line of V CC / 2 and a charge recovery capacitance line CP0, and is constituted by a gate circuit M0 comprising an NMOS transistor having a gate connected to a supply line of a control signal φC. ing.
The signal φC is supplied at an active high level (V CC level) before the start of selection of a cell plate line. Here, before the selection is started, for example, when power is turned on or when the subarray selection power is turned on.

【0022】次に、上記構成における電荷再利用動作
を、セルプレート線CP1が選択されている状態からセ
ルプレート線CP2を選択する場合を例に、図2に関連
付けて説明する。
Next, the charge recycling operation in the above configuration will be described with reference to FIG. 2 by taking as an example a case where the cell plate line CP2 is selected from the state where the cell plate line CP1 is selected.

【0023】たとえば電源が投入されると、制御信号φ
Cがハイレベルで中間電圧供給回路のゲート回路M0に
供給される。これにより、ゲート回路M0が導通状態と
なり、電圧VCC/2が電荷回収用容量線CP0に供給さ
れる。そして、たとえば選択動作が開始される時点で制
御信号φCがローレベルに切り換えられる。すなわち、
電荷回収用容量線CP0がVCC/2に初期化される。
For example, when power is turned on, control signal φ
C is supplied at a high level to the gate circuit M0 of the intermediate voltage supply circuit. As a result, the gate circuit M0 is turned on, and the voltage V CC / 2 is supplied to the charge recovery capacitance line CP0. Then, for example, when the selection operation is started, control signal φC is switched to a low level. That is,
The charge recovery capacitance line CP0 is initialized to V CC / 2.

【0024】選択が開始されると、まず、ドライバDR
1の制御信号P1がローレベル、制御信号N1がハイレ
ベルで供給される。このとき、ドライバDR2の制御信
号はP2,N2共ハイレベルで供給される。その結果、
ドライバDR1においては、PMOSトランジスタPT
1が導通状態に保持され、NMOSトランジスタNT1
は非導通状態に保持される。これにより、セルプレート
線CP1は電源電圧VCCレベルに充電され、そのレベル
に保持される。また、ドライバDR2においては、PM
OSトランジスタPT1が非導通状態に保持され、NM
OSトランジスタNT1は導通状態に保持される。これ
により、セルプレート線CP2の電荷は放電され、接地
レベルに保持される。
When the selection is started, first, the driver DR
One control signal P1 is supplied at a low level, and the control signal N1 is supplied at a high level. At this time, the control signal of the driver DR2 is supplied at a high level for both P2 and N2. as a result,
In the driver DR1, the PMOS transistor PT
1 is maintained in a conductive state, and the NMOS transistor NT1
Are kept in a non-conductive state. As a result, the cell plate line CP1 is charged to the level of the power supply voltage V CC and held at that level. In the driver DR2, PM
OS transistor PT1 is held in a non-conductive state, and NM
OS transistor NT1 is kept conductive. As a result, the charge on cell plate line CP2 is discharged and maintained at the ground level.

【0025】ここで、セルプレート線CP1の選択から
セルプレート線CP2への選択に切り換える場合、制御
信号P1がハイレベルに切り換えられて、PMOSトラ
ンジスタPT1も非導通状態に保持された状態で、制御
信号CT1がハイレベルでスイッチングトランジスタS
Tr1のゲートに供給される。これにより、スイッチン
グトランジスタSTr1が導通状態となり、VCCレベル
にあるセルプレート線CP1とVCC/2レベルにある電
荷回収用容量線CP0とが電気的に接続されることか
ら、セルプレート線CP1はVCC/2レベルとなる。
Here, when switching from selection of the cell plate line CP1 to selection of the cell plate line CP2, the control signal P1 is switched to a high level, and the control is performed in a state where the PMOS transistor PT1 is also kept in a non-conductive state. When the signal CT1 is at a high level and the switching transistor S
It is supplied to the gate of Tr1. Thus, the switching transistor STr1 is rendered conductive, since the charge collection capacitor line CP0 in the cell plate line CP1 and V CC / 2 levels in the V CC level is electrically connected, the cell plate line CP1 is V CC / 2 level.

【0026】次いで、制御信号CT1がローレベルに切
り換えられてスイッチングトランジスタSTr1が非導
通状態に切り換えられた後、ドライバDR2への制御信
号N2がローレベルに切り換えられてNMOSトランジ
スタNT2が非導通状態に切り換えられる。その後、ド
ライバDR1への制御信号N1がハイレベルに切り換え
られてNMOSトランジスタNT1が導通状態に切り換
えられるとともに、制御信号CT2がハイレベルでスイ
ッチングトランジスタSTr2のゲートに供給される。
その結果、セルプレート線CP1の電荷が放電されてセ
ルプレート線CP1のレベルは接地レベルとなり、接地
レベルにあるセルプレート線CP2はVCC/2レベルに
ある電荷回収用容量線CP0とが電気的に接続されるこ
とから、セルプレート線CP2はVCC/2レベルとな
る。
Next, after the control signal CT1 is switched to the low level and the switching transistor STr1 is switched to the non-conductive state, the control signal N2 to the driver DR2 is switched to the low level and the NMOS transistor NT2 is switched to the non-conductive state. Can be switched. Thereafter, the control signal N1 to the driver DR1 is switched to the high level, the NMOS transistor NT1 is switched to the conductive state, and the control signal CT2 is supplied to the gate of the switching transistor STr2 at the high level.
As a result, the charge of the cell plate line CP1 is discharged, and the level of the cell plate line CP1 becomes the ground level. The cell plate line CP2 at the ground level is electrically connected to the charge recovery capacitance line CP0 at the V CC / 2 level. , The cell plate line CP2 is at the V CC / 2 level.

【0027】次に、制御信号CT2がローレベルに切り
換えられてスイッチングトランジスタSTr2が非導通
状態に切り換えられた後、ドライバDR2への制御信号
P2が所定期間のみローレベルに切り換えられてPMO
SトランジスタPT2が導通状態に切り換えられる。そ
の結果、セルプレート線CP2のレベルは、電源電圧V
CCレベルに充電され、そのレベルに保持される。以上の
動作が順次に繰り返される。
Next, after the control signal CT2 is switched to the low level and the switching transistor STr2 is switched to the non-conducting state, the control signal P2 to the driver DR2 is switched to the low level only for a predetermined period and the PMO
S transistor PT2 is switched to the conductive state. As a result, the level of cell plate line CP2 changes to power supply voltage V
Charged to CC level and held at that level. The above operation is sequentially repeated.

【0028】以上ように、図1の回路では、たとえばセ
ルプレート線CP1=VCCからセルプレート線=VCC
選択動作を切り換えるときに、スイッチングトランジス
タSTr1が導通状態になると、セルプレート線CP1
のレベルがVCC/2となり、次に、スイッチングトラン
ジスタSTr2が導通状態となると、セルプレート線C
P2のレベルがVCC/2となる。すなわち、50%の電
荷が再利用される。
As described above, in the circuit of FIG. 1, when the selection operation is switched from the cell plate line CP1 = V CC to the cell plate line = V CC , for example, when the switching transistor STr1 is turned on, the cell plate line CP1 is turned on.
Becomes V CC / 2, and when the switching transistor STr2 is turned on, the cell plate line C
The level of P2 becomes V CC / 2. That is, 50% of the charge is reused.

【0029】以上説明したように、本第1の実施形態に
よれば、セルプレート線の選択開始前たとえば電源投入
時、あるいはサブアレイ選択電源投入時にアクティブの
ハイレベル(VCCレベル)で供給される制御信号がφC
の供給ラインにゲートが接続され、VCC/2の供給ライ
ンと電荷回収用容量線CP0に接続されたNMOSトラ
ンジスタからなるゲート回路M0により構成されている
中間電圧供給回路11を設けたので、電荷再利用方式の
限界である50%に近い電荷再利用効率が得られる。そ
の結果、低電力化を図ることができる。また、セルプレ
ート線ドライバからの供給電荷を常に一定にでき、これ
により、ドライバの設計が容易となり、ドライバサイズ
を小さくできる利点がある。
As described above, according to the first embodiment, the cell plate line is supplied at the active high level (V CC level) before the selection of the cell plate line is started, for example, when the power is turned on, or when the sub-array selection power is turned on. Control signal is φC
Gated to the supply line of the connection, is provided with the intermediate voltage supply circuit 11 which is constituted by a gate circuit M0 consisting connected NMOS transistors to V CC / 2 supply line and the charge collection capacitor line CP0, charge A charge recycling efficiency close to 50%, which is the limit of the recycling system, can be obtained. As a result, power consumption can be reduced. In addition, the electric charge supplied from the cell plate line driver can always be kept constant, whereby there is an advantage that the design of the driver becomes easy and the driver size can be reduced.

【0030】第2実施形態 図3は、本発明に係る電荷再利用方式を採用した強誘電
体記憶装置の第2の実施形態を示す回路図である。
Second Embodiment FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of a ferroelectric memory device employing a charge recycling system according to the present invention.

【0031】本第2の実施形態が上述した第1の実施形
態と異なる点は、中間電圧供給回路11Aが、電源電圧
CCの供給ラインと接地ラインとの間に第1および第2
の電荷回収用キャパシタC11,C12を直列に接続
し、これらのキャパシタC11とC12との接続点に電
荷回収用容量線CP0が接続された構成を有することに
ある。なお、第1および第2のキャパシタC11,C1
2の容量値CV11,CV12は、たとえば等しい値に
設定される。
[0031] This differs from the first embodiment the second embodiment described above, an intermediate voltage supply circuit 11A comprises a first and second between the supply line of the power supply voltage V CC and the ground line
Are connected in series, and a charge collection capacitance line CP0 is connected to a connection point between the capacitors C11 and C12. Note that the first and second capacitors C11, C1
The capacitance values CV11 and CV12 of 2 are set to, for example, equal values.

【0032】このような構成において、たとえば電源投
入時、あるいはサブアレイ選択電源投入時、キャパシタ
C11とC12の容量分配によって、電荷回収用容量線
CP0はVCC/2にプリチャージされる。また、キャパ
シタC11,C12は、(CV11+CV12)の値の
電荷回収用容量としても機能する。
In such a configuration, for example, when the power is turned on or the sub-array selection power is turned on, the charge recovery capacitance line CP0 is precharged to V CC / 2 by the capacitance distribution of the capacitors C11 and C12. Further, the capacitors C11 and C12 also function as charge recovery capacitors having a value of (CV11 + CV12).

【0033】本第2の実施形態によれば、上述した第1
の実施形態の効果に加えて、制御信号なしに、電荷回収
用容量線CP0をVCC/2にプリチャージできるという
利点ある。
According to the second embodiment, the above-described first embodiment
In addition to the effects of the embodiment, there is an advantage that the charge recovery capacitor line CP0 can be precharged to V CC / 2 without a control signal.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電荷再利用方式の限界である50%に近い電荷再利用効
率が得られる。その結果、低電力化を図ることができ
る。また、駆動線ドライバからの供給電荷を常に一定に
でき、これにより、ドライバの設計が容易となり、ドラ
イバサイズを小さくできる利点がある。
As described above, according to the present invention,
A charge recycling efficiency close to 50%, which is the limit of the charge recycling method, can be obtained. As a result, power consumption can be reduced. In addition, the electric charge supplied from the driving line driver can always be kept constant, whereby there is an advantage that the driver design becomes easy and the driver size can be reduced.

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

【図1】本発明に係る電荷再利用方式を採用した強誘電
体記憶装置の第1の実施形態を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a ferroelectric memory device employing a charge recycling system according to the present invention.

【図2】図1の回路のタイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart of the circuit of FIG.

【図3】本発明に係る電荷再利用方式を採用した強誘電
体記憶装置の第2の実施形態を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of a ferroelectric memory device employing a charge recycling system according to the present invention.

【図4】従来の電荷再利用方式を採用した強誘電体記憶
装置を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a ferroelectric memory device employing a conventional charge recycling method.

【図5】電荷回収用容量線の電位がVCCに近づいていく
過程を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a process in which the potential of a charge recovery capacitor line approaches V CC .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10A,10B…半導体装置、MC11〜MCmj…メ
モリセル、DR1,DR2,…,DRm…セルプレート
線デコーダ/ドライバ(ドライバ)、STr1,STr
2,…,STrm…スイッチングトランジスタ、C0,
C11,C12…電荷回収用キャパシタ、BL1,BL
2,…,BLj…ビット線、WL1,WL2,…,WL
m…ワード線、CP0…電荷回収用容量線、CP1〜C
Pm…セルプレート線、11,11a…中間電圧供給回
路。
10A, 10B: semiconductor device, MC11 to MCmj: memory cell, DR1, DR2,..., DRm: cell plate line decoder / driver (driver), STr1, STr
2, ..., STrm ... switching transistor, C0,
C11, C12: Charge recovery capacitor, BL1, BL
2,..., BLj... Bit lines, WL1, WL2,.
m: word line, CP0: charge recovery capacity line, CP1 to C
Pm: cell plate line; 11, 11a: intermediate voltage supply circuit.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電源電圧と基準電圧との間でパルス駆動
される少なくとも2本の駆動線と、上記各駆動線にそれ
ぞれ接続された容量素子と、電荷回収用容量線と、上記
各駆動線と上記電荷回収用容量線とを制御信号に応じて
接続するスイッチング素子とを有し、選択された駆動線
をパルス駆動するときに放電される電荷を、スイッチン
グ素子を通して上記電荷回収用容量線に回収した後、さ
らにスイッチング素子を通して次に選択される駆動線に
再利用する電荷再利用方式を採用した半導体装置であっ
て、 少なくとも駆動線の選択動作開始前に、上記電荷回収用
容量線に上記電源電圧と上記基準電圧との中間電圧を供
給する中間電圧供給手段を有する半導体装置。
At least two drive lines pulse-driven between a power supply voltage and a reference voltage, capacitance elements respectively connected to the respective drive lines, a charge recovery capacitance line, and the respective drive lines And a switching element for connecting the charge recovery capacitance line with the control signal in response to a control signal, and discharges a charge when the selected drive line is pulse-driven to the charge recovery capacitance line through the switching element. A semiconductor device adopting a charge recycling method in which a charge is reused for a next selected drive line through a switching element after collection, wherein at least before the start of the drive line selection operation, the charge recovery capacitor line is connected to the charge recovery capacitor line. A semiconductor device having intermediate voltage supply means for supplying an intermediate voltage between a power supply voltage and the reference voltage.
【請求項2】 上記中間電圧供給手段は、中間電圧源
と、上記電荷回収用容量線と当該中間電圧源とを、上記
駆動線の選択動作開始前に接続するように導通制御され
るゲート回路により構成されている請求項1記載の半導
体装置
2. The gate circuit, wherein the intermediate voltage supply means is controlled to be conductive so as to connect the intermediate voltage source, the charge recovery capacitor line, and the intermediate voltage source before starting the drive line selection operation. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device comprises:
【請求項3】 上記中間電圧供給手段は、電源電圧源と
基準電圧源との間に直列に接続された第1および第2の
電荷回収用容量素子を有し、上記電荷回収用容量線が第
1の電荷回収用容量素子と第2の電荷回収用容量素子と
の接続点に接続されている請求項1記載の半導体装置。
3. The intermediate voltage supply means has first and second charge recovery capacitance elements connected in series between a power supply voltage source and a reference voltage source, and the charge recovery capacitance line is The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is connected to a connection point between the first charge collection capacitor and the second charge collection capacitor.
【請求項4】 上記第1の電荷回収用容量素子と上記第
2の電荷回収用容量素子との容量値が等しく設定されて
いる請求項3記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the first charge collecting capacitor and the second charge collecting capacitor have the same capacitance value.
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