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JP2006164382A - Ferroelectric memory device - Google Patents

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JP2006164382A
JP2006164382A JP2004353730A JP2004353730A JP2006164382A JP 2006164382 A JP2006164382 A JP 2006164382A JP 2004353730 A JP2004353730 A JP 2004353730A JP 2004353730 A JP2004353730 A JP 2004353730A JP 2006164382 A JP2006164382 A JP 2006164382A
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JP
Japan
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bit line
voltage
mos transistor
memory cell
type mos
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Pending
Application number
JP2004353730A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Yamamura
光宏 山村
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Abstract

【課題】 回路規模が小さく、誤読み出しの少ない強誘電体メモリ装置を提供する。
【解決手段】
所定のデータを記憶する第1のメモリセル及び第2のメモリセルと、第1のメモリセルに接続された第1のビット線、及び第2のメモリセルに接続された第2のビット線と、ソースに所定の電圧が供給され、ドレイン及びゲートが第1のビット線に接続された第1のMOSトランジスタと、ソースに所定の電圧が供給され、ドレインが第2のビット線に接続され、ゲートが第1のビット線に接続された第2のMOSトランジスタと、第2のビット線の電圧に基づいて、第2のメモリセルに記憶されたデータを判定する判定部と、を備えた強誘電体メモリ装置。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferroelectric memory device having a small circuit scale and less erroneous reading.
[Solution]
A first memory cell and a second memory cell for storing predetermined data; a first bit line connected to the first memory cell; and a second bit line connected to the second memory cell; , A predetermined voltage is supplied to the source, a drain and a gate are connected to the first bit line, a first MOS transistor, a source is supplied with a predetermined voltage, a drain is connected to the second bit line, And a second MOS transistor having a gate connected to the first bit line, and a determination unit that determines data stored in the second memory cell based on the voltage of the second bit line. Dielectric memory device.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、強誘電体メモリ装置に関する。特に本発明は、データの誤読み出しが少ない強誘電体メモリ装置に関する。   The present invention relates to a ferroelectric memory device. In particular, the present invention relates to a ferroelectric memory device with less erroneous data reading.

従来のFeRAMとして、特開2002−100183号公報(特許文献1)に開示されたものがある。上記特許文献1に開示されたFeRAMは、センスアンプの前段に、2値化された信号のうち低電位側の信号を0Vに設定し直す0レベル設定回路を備えている。
特開2002−100183号公報
A conventional FeRAM is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-1000018 (Patent Document 1). The FeRAM disclosed in Patent Document 1 includes a 0-level setting circuit that resets a low-potential-side signal to 0 V among binarized signals before the sense amplifier.
JP 2002-1000018 A

しかしながら特許文献1に開示された従来のFeRAMでは、0レベル設定回路を動作させるタイミングを生成しなければならず、FeRAMの回路構成が複雑になるという問題が生じていた。   However, in the conventional FeRAM disclosed in Patent Document 1, the timing for operating the zero level setting circuit has to be generated, which causes a problem that the circuit configuration of the FeRAM becomes complicated.

よって、本発明は、上記の課題を解決することのできる強誘電体メモリ装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。   Therefore, an object of the present invention is to provide a ferroelectric memory device that can solve the above-described problems. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims. The dependent claims define further advantageous specific examples of the present invention.

上記目的を達成するため、本発明の一形態によれば、所定のデータを記憶する第1のメモリセル及び第2のメモリセルと、第1のメモリセルに接続された第1のビット線、及び第2のメモリセルに接続された第2のビット線と、ソースに所定の電圧が供給され、ドレイン及びゲートが第1のビット線に接続された第1のMOSトランジスタと、ソースに所定の電圧が供給され、ドレインが第2のビット線に接続され、ゲートが第1のビット線に接続された第2のMOSトランジスタと、第2のビット線の電圧に基づいて、第2のメモリセルに記憶されたデータを判定する判定部と、を備えたことを特徴とする強誘電体メモリ装置を提供する。   To achieve the above object, according to one embodiment of the present invention, a first memory cell and a second memory cell for storing predetermined data, a first bit line connected to the first memory cell, And a second bit line connected to the second memory cell and a first MOS transistor whose source is supplied with a predetermined voltage and whose drain and gate are connected to the first bit line, and a source having a predetermined voltage A second memory cell based on a voltage of the second MOS transistor to which a voltage is supplied, a drain connected to the second bit line, a gate connected to the first bit line, and a voltage of the second bit line; A ferroelectric memory device comprising: a determination unit that determines data stored in the memory;

上記構成では、第1のビット線の電圧と、所定の電圧との電位差が、第1のMOSトランジスタの閾値電圧となるまで第1のビット線が充電されると、第1のMOSトランジスタはオフし、第1のビット線の充電は停止されることとなる。第2のMOSトランジスタは、ゲートが第1のビット線に接続されており、第1のビット線の電圧に応じてオフする。すなわち、第2のMOSトランジスタは、第1のビット線の電圧に応じて、第2のビット線の充電を停止する。そして、第2のMOSトランジスタが第2のビット線の充電を停止したときの第2のビット線の電圧は、第2のビット線に付加された容量、すなわち、第2のメモリセルに記憶されたデータの値により異なる。したがって、上記構成によれば、充電が停止したときの第2のビット線の電圧は、メモリセルに記憶されたデータによって異なるところ、判定部は、この電圧に基づいて当該データを判定するため、データの誤読み出しを防ぐことができる。   In the above configuration, when the first bit line is charged until the potential difference between the voltage of the first bit line and the predetermined voltage reaches the threshold voltage of the first MOS transistor, the first MOS transistor is turned off. Then, charging of the first bit line is stopped. The second MOS transistor has a gate connected to the first bit line, and is turned off according to the voltage of the first bit line. That is, the second MOS transistor stops charging the second bit line according to the voltage of the first bit line. The voltage of the second bit line when the second MOS transistor stops charging the second bit line is stored in the capacitor added to the second bit line, that is, the second memory cell. It depends on the data value. Therefore, according to the above configuration, the voltage of the second bit line when charging is stopped differs depending on the data stored in the memory cell, and the determination unit determines the data based on this voltage. It is possible to prevent erroneous reading of data.

また、第1のMOSトランジスタ及び第2のMOSトランジスタは、それぞれ、所定の電圧により第1のビット線及び第2のビット線を充電し、判定部は、第1のビット線の充電が停止したときに、第2のメモリセルに記憶されたデータを判定することが好ましい。   The first MOS transistor and the second MOS transistor charge the first bit line and the second bit line with a predetermined voltage, respectively, and the determination unit stops charging the first bit line. Sometimes it is desirable to determine the data stored in the second memory cell.

上記強誘電体メモリ装置において、第1のMOSトランジスタのドレインに付加される容量は、第2のMOSトランジスタのドレインに付加される容量と異なり、判定部は、第2のビット線の充電が停止したときに、第1のビット線の電圧と第2のビット線の電圧とを比較して、第2のメモリセルに記憶されたデータを判定することが好ましい。   In the ferroelectric memory device, the capacitance added to the drain of the first MOS transistor is different from the capacitance added to the drain of the second MOS transistor, and the determination unit stops charging the second bit line. In this case, it is preferable that the voltage stored in the second memory cell is determined by comparing the voltage of the first bit line and the voltage of the second bit line.

上記構成では、第1のビット線の容量は第2のビット線の容量と異なるので、第1のビット線及び第2のビット線を充電したときの第1のビット線の電圧は第2のビット線の電圧と異なることとなる。したがって、上記構成によれば、第1のビット線の電圧を参照電圧としてデータを判定することができる。したがって、強誘電体メモリ装置がデータを判定するための参照電圧を生成する回路等をこれとは別に有していなくてもよいため、強誘電体メモリ装置の回路規模を抑えることができる。   In the above configuration, since the capacitance of the first bit line is different from that of the second bit line, the voltage of the first bit line when the first bit line and the second bit line are charged is the second bit line. This is different from the voltage of the bit line. Therefore, according to the above configuration, data can be determined using the voltage of the first bit line as a reference voltage. Therefore, it is not necessary to separately provide a circuit for generating a reference voltage for the ferroelectric memory device to determine data, and the circuit scale of the ferroelectric memory device can be reduced.

上記強誘電体メモリ装置において、第1のMOSトランジスタが第1のビット線を充電する電荷量は、第2のMOSトランジスタが第2のビット線を充電する電荷量と略等しいことが好ましい。   In the ferroelectric memory device, it is preferable that the amount of charge that the first MOS transistor charges the first bit line is substantially equal to the amount of charge that the second MOS transistor charges the second bit line.

上記構成では、第1のビット線及び第2のビット線の充電を停止したときの第1のビット線及び第2のビット線の電圧は、それらに付加される容量に応じて定まることとなる。したがって、上記構成によれば、充電を停止したときの、参照電圧として用いる第1のビット線の電圧を容易に調整できる。   In the above configuration, when the charging of the first bit line and the second bit line is stopped, the voltages of the first bit line and the second bit line are determined according to the capacitance added to them. . Therefore, according to the above configuration, the voltage of the first bit line used as the reference voltage when charging is stopped can be easily adjusted.

上記強誘電体メモリ装置において、第1のMOSトランジスタの閾値電圧は、第2のMOSトランジスタの閾値電圧と異なり、判定部は、第2のビット線の充電が停止したときに、第1のビット線の電圧と第2のビット線の電圧とを比較して、第2のメモリセルに記憶されたデータを判定することが好ましい。   In the ferroelectric memory device, the threshold voltage of the first MOS transistor is different from the threshold voltage of the second MOS transistor, and the determination unit determines that the first bit when the charging of the second bit line is stopped. It is preferable to compare the voltage of the line and the voltage of the second bit line to determine the data stored in the second memory cell.

上記構成では、第1のMOSトランジスタの閾値電圧は、第2のMOSトランジスタの閾値電圧と異なるため、第1のビット線及び第2のビット線を充電したときの第1のビット線の電圧は第2のビット線の電圧と異なることとなる。したがって、上記構成によれば、第1のビット線の電圧を参照電圧としてデータを判定することができる。したがって、強誘電体メモリ装置がデータを判定するための参照電圧を生成する回路等をこれとは別に有していなくてもよいため、強誘電体メモリ装置の回路規模を抑えることができる。   In the above configuration, since the threshold voltage of the first MOS transistor is different from the threshold voltage of the second MOS transistor, the voltage of the first bit line when the first bit line and the second bit line are charged is This is different from the voltage of the second bit line. Therefore, according to the above configuration, data can be determined using the voltage of the first bit line as a reference voltage. Therefore, it is not necessary to separately provide a circuit for generating a reference voltage for the ferroelectric memory device to determine data, and the circuit scale of the ferroelectric memory device can be reduced.

以下、図面を参照しつつ、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention with reference to the drawings. However, the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and are described in the embodiments. Not all combinations of features are essential to the solution of the invention.

図1は、本発明の強誘電体メモリ装置の一実施形態を示す図である。強誘電体メモリ装置100は、メモリセルアレイ110と、ワード線制御回路120と、プレート線制御回路130と、プリチャージ回路160と、センスアンプ170とを備えて構成される。また、強誘電体メモリ装置100は、m本(mは正の整数)のワード線WL1〜m及びプレート線PL1〜mと、n本(nは正の整数)のビット線BL1〜nと、ダミービット線DBLとを備えて構成される。   FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a ferroelectric memory device according to the present invention. The ferroelectric memory device 100 includes a memory cell array 110, a word line control circuit 120, a plate line control circuit 130, a precharge circuit 160, and a sense amplifier 170. The ferroelectric memory device 100 includes m (m is a positive integer) word lines WL1 to m and plate lines PL1 to m, n (n is a positive integer) bit lines BL1 to n, And a dummy bit line DBL.

メモリセルアレイ110は、アレイ状に配置されたm×(n+1)個のメモリセルMCを有する。メモリセルMCは、n型MOSトランジスタTRと、強誘電体キャパシタCとを有して構成される。   The memory cell array 110 has m × (n + 1) memory cells MC arranged in an array. The memory cell MC includes an n-type MOS transistor TR and a ferroelectric capacitor C.

n型MOSトランジスタTRは、ゲートがワード線WL1〜mのいずれかに接続され、ソースがダミービット線DBL及びビット線BL1〜nのいずれかに接続され、ドレインが強誘電体キャパシタCの一方端に接続されている。すなわち、n型MOSトランジスタTRは、ワード線WL1〜mの電圧に基づいて、強誘電体キャパシタCの一方端を、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜nに接続するか否かを切り換える。   The n-type MOS transistor TR has a gate connected to one of the word lines WL1 to WLm, a source connected to one of the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to n, and a drain connected to one end of the ferroelectric capacitor C. It is connected to the. That is, the n-type MOS transistor TR switches whether to connect one end of the ferroelectric capacitor C to the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to n based on the voltages of the word lines WL1 to WLm.

強誘電体キャパシタCは、他方端がプレート線PL1〜mのいずれかに接続されており、その一方端と他方端との電位差に基づいて、所定のデータを記憶し、また、記憶されたデータに基づいて所定量の電荷をダミービット線DBL及びビット線BL1〜nに放出する。本実施形態において、強誘電体キャパシタCは、一方端の電位に対して、他方端の電位が、その抗電圧より高くなった場合にデータ"1"を記憶し、他方端の電位に対して、一方端の電位が、その抗電圧より高くなった場合にデータ"0"を記憶する。   The other end of the ferroelectric capacitor C is connected to one of the plate lines PL1 to PL, and stores predetermined data based on the potential difference between the one end and the other end, and the stored data Based on the above, a predetermined amount of charge is discharged to the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to BLn. In this embodiment, the ferroelectric capacitor C stores data “1” when the potential at one end is higher than the coercive voltage with respect to the potential at one end, and the potential at the other end is stored. When the potential at one end becomes higher than the coercive voltage, data “0” is stored.

ワード線制御回路120は、ワード線WL1〜mに接続されており、ワード線WL1〜mの電圧を制御する。具体的には、ワード線制御回路120は、強誘電体メモリ装置100の外部から供給されたアドレス信号に基づいて、ワード線WL1〜mのうちの所定のワード線WLの電位を、他のワード線WLの電位より高くして、当該所定のワード線WLに接続されたn+1個のメモリセルMCを選択する。   The word line control circuit 120 is connected to the word lines WL1 to WLm and controls the voltages of the word lines WL1 to WLm. Specifically, the word line control circuit 120 sets the potential of a predetermined word line WL among the word lines WL1 to WLm based on an address signal supplied from the outside of the ferroelectric memory device 100 to another word. The n + 1 memory cells MC connected to the predetermined word line WL are selected with the potential higher than the line WL.

プレート線制御回路130は、プレート線PL1〜mに接続されており、プレート線PL1〜mの電圧を制御する。具体的には、プレート線制御回路130は、アドレス信号に基づいて、プレート線PL1〜mのうちの所定のプレート線PLの電位を、他のプレート線PLの電位より高くして、当該所定のプレート線PLを選択する。   Plate line control circuit 130 is connected to plate lines PL1-m and controls the voltages of plate lines PL1-m. Specifically, the plate line control circuit 130 makes the potential of a predetermined plate line PL among the plate lines PL1 to PLm higher than the potentials of the other plate lines PL based on the address signal. Select the plate line PL.

充電制御回路150は、p型MOSトランジスタ152〜156を有して構成されており、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜nを充電する。本実施形態において、充電制御回路150は、信号PONに基づいて、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜nの充電を開始し、ダミービット線DBLの電圧に基づいて、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜nの充電を終了する。   The charge control circuit 150 includes p-type MOS transistors 152 to 156, and charges the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to n. In the present embodiment, the charging control circuit 150 starts charging the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to n based on the signal PON, and the dummy bit line DBL and the bit line based on the voltage of the dummy bit line DBL. The charging of BL1 to n is finished.

p型MOSトランジスタ152は、ソースに駆動電圧VCCが供給されており、ドレインがp型MOSトランジスタ154及び156のソースに接続されている。また、p型MOSトランジスタ152は、ゲートに信号PONが供給されており、信号PONの電圧に基づいて、p型MOSトランジスタ154及び156のソースにVCCを供給するか否かを切り換える。   In the p-type MOS transistor 152, the drive voltage VCC is supplied to the source, and the drain is connected to the sources of the p-type MOS transistors 154 and 156. The p-type MOS transistor 152 is supplied with the signal PON at the gate, and switches whether VCC is supplied to the sources of the p-type MOS transistors 154 and 156 based on the voltage of the signal PON.

p型MOSトランジスタ154は、第1のMOSトランジスタの一例であって、ドレイン及びゲートがダミービット線DBLに接続されている。すなわち、p型MOSトランジスタ154は、その閾値電圧の絶対値をVth1とすると、ソースにVCCが供給されている場合において、ゲートの電圧、すなわち、ダミービット線DBLの電圧が、VCC−Vth1より低い場合にオンし、VCC−Vth1より高い場合にオフする。したがって、p型MOSトランジスタ154は、ソースにVCCが供給されている場合において、ダミービット線DBLの電圧が、VCC−Vth1より低い場合にダミービット線DBLを充電し、ダミービット線DBLが充電されてその電圧がVCC−Vthを超えると充電を停止する。   The p-type MOS transistor 154 is an example of a first MOS transistor, and has a drain and a gate connected to the dummy bit line DBL. In other words, when the absolute value of the threshold voltage is Vth1, the p-type MOS transistor 154 has a gate voltage, that is, a dummy bit line DBL voltage lower than VCC−Vth1 when VCC is supplied to the source. Is turned on when it is higher than VCC-Vth1. Therefore, the p-type MOS transistor 154 charges the dummy bit line DBL and charges the dummy bit line DBL when the voltage of the dummy bit line DBL is lower than VCC−Vth1 when VCC is supplied to the source. When the voltage exceeds VCC-Vth, charging is stopped.

p型MOSトランジスタ156は、第2のMOSトランジスタの一例であって、ソースがp型MOSトランジスタ152のドレインに接続されており、ドレインがビット線BL1〜nに接続されている。そして、p型MOSトランジスタ156は、ゲートがダミービット線DBLに接続されており、ダミービット線DBLの電圧に基づいて、ビット線BL1〜nを充電するか否かを切り換える。すなわち、p型MOSトランジスタ156は、その閾値電圧の絶対値をVth2とすると、ソースにVCCが供給されている場合において、ダミービット線DBLの電圧が、VCC−Vth2より低い場合にビット線BL1〜nを充電し、ダミービット線DBLが充電されてその電圧がVCC−Vth2を超えると充電を停止する。すなわち、p型MOSトランジスタ156は、ダミービット線DBLが飽和するまでの時間、ビット線BL1〜nにVCCを供給し、充電する。   The p-type MOS transistor 156 is an example of a second MOS transistor, the source is connected to the drain of the p-type MOS transistor 152, and the drain is connected to the bit lines BL1 to BLn. The p-type MOS transistor 156 has a gate connected to the dummy bit line DBL, and switches whether to charge the bit lines BL1 to BLn based on the voltage of the dummy bit line DBL. That is, when the absolute value of the threshold voltage is Vth2, the p-type MOS transistor 156 has a bit line BL1 to 1 when the voltage of the dummy bit line DBL is lower than VCC-Vth2 when VCC is supplied to the source. When n is charged and the dummy bit line DBL is charged and the voltage exceeds VCC-Vth2, the charging is stopped. That is, the p-type MOS transistor 156 supplies VCC to the bit lines BL1 to BLn for charging until the dummy bit line DBL is saturated.

プリチャージ回路160は、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜nにそれぞれ接続されたn型MOSトランジスタ162を有して構成される。n型MOSトランジスタ162は、ソースが接地されており、ドレインがダミービット線DBL及びビット線BL1〜nに接続されている。また、n型MOSトランジスタ162は、ゲートに供給される信号EQの電圧に基づいて、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜nを接地するか否かを切り換える。   The precharge circuit 160 includes an n-type MOS transistor 162 connected to each of the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to BLn. The n-type MOS transistor 162 has a source grounded and a drain connected to the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to BLn. The n-type MOS transistor 162 switches whether to ground the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to BLn based on the voltage of the signal EQ supplied to the gate.

センスアンプ170は、n型MOSトランジスタ172〜176と、p型MOSトランジスタ178〜182と、NOR回路184及び186とを有して構成されており、ビット線BL1〜nに接続されたメモリセルMCに記憶されたデータを判定する。具体的には、センスアンプ170は、カレントミラー型の構成を有しており、入力として受け取るダミービット線DBLの電圧とビット線BL1〜nの電圧とを比較して、ビット線BL1〜nに接続されたメモリセルMCに記憶されたデータを判定する。   The sense amplifier 170 includes n-type MOS transistors 172 to 176, p-type MOS transistors 178 to 182 and NOR circuits 184 and 186, and includes memory cells MC connected to the bit lines BL1 to BLn. The data stored in is determined. Specifically, the sense amplifier 170 has a current mirror type configuration, and compares the voltage of the dummy bit line DBL received as an input with the voltages of the bit lines BL1 to n, and outputs the bit lines BL1 to BLn. Data stored in the connected memory cell MC is determined.

すなわち、センスアンプ170において、n型MOSトランジスタ174及びp型MOSトランジスタ180、並びにn型MOSトランジスタ176及びp型MOSトランジスタ182はそれぞれ直列に接続され、n型MOSトランジスタ174のゲートにはダミービット線DBLが接続され、n型MOSトランジスタ176のゲートにはビット線BL1〜nが接続されている。また、p型MOSトランジスタ180及び182のゲートは、互いに接続され、さらにp型MOSトランジスタ180のドレインに接続されている。   That is, in the sense amplifier 170, the n-type MOS transistor 174 and the p-type MOS transistor 180, and the n-type MOS transistor 176 and the p-type MOS transistor 182 are respectively connected in series, and a dummy bit line is connected to the gate of the n-type MOS transistor 174. DBL is connected, and bit lines BL1 to BLn are connected to the gate of the n-type MOS transistor 176. The gates of the p-type MOS transistors 180 and 182 are connected to each other and further connected to the drain of the p-type MOS transistor 180.

そして、センスアンプ170は、n型MOSトランジスタ174のゲートに供給された電圧と、n型MOSトランジスタ176のゲートに供給された電圧とを比較して、n型MOSトランジスタ176及びp型MOSトランジスタ182の接続点(ドレイン)の電圧を反転したものを、それぞれ、その比較結果である出力OUT−D及びOUT−1〜nとして、NOR回路184及び186から出力する。   Then, the sense amplifier 170 compares the voltage supplied to the gate of the n-type MOS transistor 174 with the voltage supplied to the gate of the n-type MOS transistor 176, and the n-type MOS transistor 176 and the p-type MOS transistor 182 are compared. Inverted voltages at the connection point (drain) are output from the NOR circuits 184 and 186 as outputs OUT-D and OUT-1 to n, which are the comparison results, respectively.

また、n型MOSトランジスタ174及び176のソースは、n型MOSトランジスタ172を介して接地されており、p型MOSトランジスタ180及び182のソースには、p型MOSトランジスタ178を介してVCCが供給されている。また、n型MOSトランジスタ172のゲートには信号SAONが供給されており、p型MOSトランジスタ178のゲートには、その反転信号である信号/SAONが供給されている。すなわち、n型MOSトランジスタ172及びp型MOSトランジスタ178は、信号SAONの電圧に基づいて、センスアンプ170を動作させるか否かを制御する。   The sources of the n-type MOS transistors 174 and 176 are grounded via the n-type MOS transistor 172, and VCC is supplied to the sources of the p-type MOS transistors 180 and 182 via the p-type MOS transistor 178. ing. Further, the signal SAON is supplied to the gate of the n-type MOS transistor 172, and the signal / SAON, which is an inverted signal thereof, is supplied to the gate of the p-type MOS transistor 178. That is, the n-type MOS transistor 172 and the p-type MOS transistor 178 control whether to operate the sense amplifier 170 based on the voltage of the signal SAON.

図2は、本実施形態の強誘電体メモリ装置100の動作を示すタイミングチャートである。図1及び図2を参照して、ワード線WL1に接続されたメモリセルMCに記憶されたデータを読み出す場合を例に、本実施形態の強誘電体メモリ装置100の動作について説明する。   FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the ferroelectric memory device 100 of this embodiment. With reference to FIGS. 1 and 2, the operation of the ferroelectric memory device 100 of the present embodiment will be described by taking as an example the case of reading data stored in the memory cells MC connected to the word line WL1.

以下の例において各信号がL論理を示すときの当該信号の電圧は接地電圧であり、各信号がH論理を示すときの当該信号電圧は、強誘電体メモリ装置100の駆動電圧であるVCC、VDD、又はVPPである。なお、各信号の電圧は、これに限られるものではなく、H論理を示すときの信号の電圧が、L論理を示すときの信号の電圧より高いものであればよい。   In the following example, when each signal indicates L logic, the voltage of the signal is a ground voltage, and when each signal indicates H logic, the signal voltage is VCC, which is the driving voltage of the ferroelectric memory device 100, VDD or VPP. The voltage of each signal is not limited to this, and it is sufficient that the voltage of the signal when indicating H logic is higher than the voltage of the signal when indicating L logic.

初期状態において、信号EQはH論理となっており、各n型MOSトランジスタ162はオンしているため、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜nは接地される。また、信号PONはH論理となっているため、p型MOSトランジスタ152もオフしており、p型MOSトランジスタ154及び156のソースにVCCは供給されていない。   In the initial state, the signal EQ is H logic, and each n-type MOS transistor 162 is on, so that the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to BLn are grounded. Further, since the signal PON is H logic, the p-type MOS transistor 152 is also turned off, and VCC is not supplied to the sources of the p-type MOS transistors 154 and 156.

まず、ワード線制御回路120は、ワード線WL1の電圧を上昇させて、ワード線WL1に接続されたメモリセルMCを構成するn型MOSトランジスタTRをオンさせる。これにより、ワード線WL1に接続された各メモリセルMCを構成する強誘電体キャパシタCは、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜nに接続される。   First, the word line control circuit 120 raises the voltage of the word line WL1, and turns on the n-type MOS transistor TR constituting the memory cell MC connected to the word line WL1. Thereby, the ferroelectric capacitor C constituting each memory cell MC connected to the word line WL1 is connected to the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to n.

次に、信号EQがL論理となり、n型MOSトランジスタ162はオフし、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜nは浮遊状態となる。そして、信号PONがL論理となり、p型MOSトランジスタ152がオンすると、p型MOSトランジスタ154及び156のソースにVCCが供給される。これにより、電圧が0Vであったダミービット線DBL及びビット線BL1〜nは、p型MOSトランジスタ154及び156を介して電流が供給され、充電される。   Next, the signal EQ becomes L logic, the n-type MOS transistor 162 is turned off, and the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to BLn are in a floating state. When the signal PON becomes L logic and the p-type MOS transistor 152 is turned on, VCC is supplied to the sources of the p-type MOS transistors 154 and 156. As a result, the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to BLn whose voltage is 0V are supplied with current through the p-type MOS transistors 154 and 156 and charged.

そして、ダミービット線DBLが充電されて、その電位が上昇してVCC−Vth1を超えると、p型MOSトランジスタ154はオフし、ダミービット線DBLへの充電を停止する。また、本実施形態において、p型MOSトランジスタ156の閾値電圧Vth2は、p型MOSトランジスタ154の閾値電圧Vth1と略等しいため、p型MOSトランジスタ156は、p型MOSトランジスタ154がオフするタイミングと略同じタイミングでオフする。すなわち、p型MOSトランジスタ154及び156がそれぞれダミービット線DBL及びビット線BL1〜nを充電する充電時間も略等しい。また、本実施形態においてp型MOSトランジスタ154及び156はカレントミラーを構成しており、p型MOSトランジスタ154及び156が充電を開始してから停止するまでの間に、p型MOSトランジスタ154及び156を流れる電流量は略等しい。したがって、この充電時間において、ダミービット線DBLに蓄積された電荷とビット線BL1〜nに蓄積された電荷は略等しい。   When the dummy bit line DBL is charged and its potential rises and exceeds VCC-Vth1, the p-type MOS transistor 154 is turned off, and charging to the dummy bit line DBL is stopped. In this embodiment, since the threshold voltage Vth2 of the p-type MOS transistor 156 is substantially equal to the threshold voltage Vth1 of the p-type MOS transistor 154, the p-type MOS transistor 156 is substantially the same as the timing when the p-type MOS transistor 154 is turned off. Turn off at the same timing. That is, the charging times for the p-type MOS transistors 154 and 156 to charge the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to BLn are substantially equal. In the present embodiment, the p-type MOS transistors 154 and 156 form a current mirror, and the p-type MOS transistors 154 and 156 are between the start of charging and the stop of the p-type MOS transistors 154 and 156. The amount of current flowing through is substantially equal. Therefore, during this charging time, the charges accumulated in the dummy bit line DBL and the charges accumulated in the bit lines BL1 to BLn are substantially equal.

そして、各メモリセルMCに記憶されたデータの値に応じて、各ビット線BL1〜nに付加される容量は異なるので、充電されたビット線BL1〜nの電圧は、接続されたメモリセルMCに記憶されたデータの値に応じて異なる。具体的には、データ“1”が記憶されたメモリセルMCの容量は、データ“0”が記憶されたメモリセルMCの容量より大きいので、ビット線BL1の電圧は、それに接続されたメモリセルMCがデータ“1”を記憶している場合には電圧V1まで上昇し(図中実線)、データ“0”を記憶している場合には電圧V1より高い電圧V2まで上昇する(図中点線)。すなわち、ビット線BL1に接続されたメモリセルMCに記憶されたデータに応じて、ビット線BL1の電圧に電位差が生じる。   Since the capacitance added to each bit line BL1 to n varies depending on the value of the data stored in each memory cell MC, the voltage of the charged bit lines BL1 to BLn depends on the connected memory cell MC. Depending on the value of the data stored in. Specifically, since the capacity of the memory cell MC storing data “1” is larger than the capacity of the memory cell MC storing data “0”, the voltage of the bit line BL1 is set to the memory cell connected to the memory cell MC. When the MC stores the data “1”, the voltage rises to the voltage V1 (solid line in the figure), and when the MC stores the data “0”, the voltage rises to the voltage V2 higher than the voltage V1 (the dotted line in the figure). ). That is, a potential difference is generated in the voltage of the bit line BL1 in accordance with the data stored in the memory cell MC connected to the bit line BL1.

さらに、本実施形態において、ダミービット線DBLとそれに接続されたメモリセルMCの容量の和は、ビット線BL1〜nとデータ“1”を記憶している場合のメモリセルMCの容量の和と、ビット線BL1〜nとデータ“0”を記憶している場合のメモリセルMCの容量の和との間になるように調整されている。例えば、ダミービット線DBLに接続されたメモリセルMCが常にデータ“1”を記憶しており、容量が大きい場合、ダミービット線DBLの容量はビット線BL1〜nの容量より小さくなるよう調整されている。したがって、充電後のダミービット線DBLの電圧である電圧V3=VCC−Vth1は、V1とV2との間の電圧となる。一方、ダミービット線DBLに接続されたメモリセルMCが常にデータ“0”を記憶しており、容量が小さい場合、ダミービット線DBLの容量はビット線BL1〜nの容量より大きくなるよう調整されている。この場合も同様に、充電後のダミービット線DBLの電圧である電圧V3=VCC−Vth1は、V1とV2との間の電圧となる。   Further, in this embodiment, the sum of the capacity of the dummy bit line DBL and the memory cell MC connected thereto is the sum of the capacity of the memory cell MC when the bit lines BL1 to n and the data “1” are stored. The bit lines BL1 to n and the sum of the capacities of the memory cells MC when data “0” is stored are adjusted. For example, when the memory cell MC connected to the dummy bit line DBL always stores data “1” and the capacity is large, the capacity of the dummy bit line DBL is adjusted to be smaller than the capacity of the bit lines BL1 to BLn. ing. Therefore, the voltage V3 = VCC−Vth1, which is the voltage of the dummy bit line DBL after charging, is a voltage between V1 and V2. On the other hand, when the memory cell MC connected to the dummy bit line DBL always stores data “0” and the capacity is small, the capacity of the dummy bit line DBL is adjusted to be larger than the capacity of the bit lines BL1 to BLn. ing. Similarly, in this case, the voltage V3 = VCC−Vth1, which is the voltage of the dummy bit line DBL after charging, is a voltage between V1 and V2.

そして、ビット線BL1〜nの電圧が十分に上昇した後、SAONをH論理とし、センスアンプ170を動作させると、センスアンプ170は、ダミービット線DBLの電圧とビット線BL1〜nの電圧とを比較して、その比較結果を出力OUT−1〜nとして出力する。具体的には、ビット線BL1〜nの電圧がダミービット線DBLの電圧より高い場合には、n型MOSトランジスタ176に流れる電流は、そのドレインの電圧、すなわち、NOR回路186の一方の入力の電圧が低下することでp型MOSトランジスタ182を流れる電流とつりあい、当該ビット線に接続されたメモリセルMCに記憶されたデータが“1”であると判定される。一方、ビット線BL1〜nの電圧がダミービット線DBLの電圧より低い場合には、n型MOSトランジスタ176に流れる電流は、NOR回路186の当該入力の電圧が上昇することでp型MOSトランジスタ182を流れる電流とつりあい、当該ビット線に接続されたメモリセルMCに記憶されたデータは“0”であると判定される。   Then, after the voltage of the bit lines BL1 to n is sufficiently increased, when the SAON is set to the H logic and the sense amplifier 170 is operated, the sense amplifier 170 determines that the voltage of the dummy bit line DBL and the voltage of the bit lines BL1 to n are And the comparison results are output as outputs OUT-1 to n. Specifically, when the voltage of the bit lines BL1 to n is higher than the voltage of the dummy bit line DBL, the current flowing through the n-type MOS transistor 176 is the drain voltage, that is, one input of the NOR circuit 186. It is determined that the data stored in the memory cell MC connected to the bit line is “1” by balancing with the current flowing through the p-type MOS transistor 182 due to the voltage drop. On the other hand, when the voltages of the bit lines BL1 to BLn are lower than the voltage of the dummy bit line DBL, the current flowing through the n-type MOS transistor 176 is increased by the voltage at the input of the NOR circuit 186, and the p-type MOS transistor 182 is increased. The data stored in the memory cell MC connected to the bit line is determined to be “0” in balance with the current flowing through the memory cell.

以上の動作により、強誘電体メモリ装置100において、メモリセルMCに記憶されたデータが読み出される。   With the above operation, in the ferroelectric memory device 100, data stored in the memory cell MC is read.

本実施形態によれば、充電が停止したときのビット線BL1〜nの電圧は、メモリセルMCに記憶されたデータによって異なるところ、センスアンプ170は、この電圧に基づいて当該データを判定するため、データの誤読み出しを防ぐことができる。   According to the present embodiment, the voltage of the bit lines BL1 to BLn when charging is stopped differs depending on the data stored in the memory cell MC, and the sense amplifier 170 determines the data based on this voltage. , Erroneous reading of data can be prevented.

また、本実施形態によれば、ダミービット線DBLの電圧を参照電圧として、ビット線BL1〜nに接続されたメモリセルMCに記憶されたデータを判定することができる。したがって、強誘電体メモリ装置100がデータを判定するための参照電圧を生成する回路等をこれとは別に有していなくてもよいため、強誘電体メモリ装置100の回路規模を抑えることができる。   Further, according to the present embodiment, the data stored in the memory cells MC connected to the bit lines BL1 to BLn can be determined using the voltage of the dummy bit line DBL as a reference voltage. Therefore, the ferroelectric memory device 100 does not have to have a circuit or the like that generates a reference voltage for determining data, so that the circuit scale of the ferroelectric memory device 100 can be reduced. .

また、本実施形態では、ダミービット線DBL及びビット線BL1〜nの充電を停止したときのダミービット線DBL及びビット線BL1〜nの電圧は、それらに付加される容量に応じて定まることとなる。したがって、本実施形態によれば、充電を停止したときの、参照電圧として用いるダミービット線DBLの電圧を容易に調整できる。   In the present embodiment, the voltages of the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to BLn when charging of the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to BLn is stopped are determined according to the capacitance added to them. Become. Therefore, according to this embodiment, the voltage of the dummy bit line DBL used as the reference voltage when charging is stopped can be easily adjusted.

なお、本実施形態ではダミービット線DBLとビット線BL1〜nの容量を異なるよう設定し、p型MOSトランジスタ154の閾値電圧Vth1とp型MOSトランジスタ156の閾値電圧Vth2とを略等しくする形態について説明したが、当該容量は略等しくし、p型MOSトランジスタ154の閾値電圧Vth1とp型MOSトランジスタ156の閾値電圧Vth2とを異なるように設定する構成においても同等の効果を得ることができる。   In the present embodiment, the dummy bit line DBL and the bit lines BL1 to BLn are set to have different capacitances so that the threshold voltage Vth1 of the p-type MOS transistor 154 and the threshold voltage Vth2 of the p-type MOS transistor 156 are substantially equal. Although described, the capacitances are substantially equal, and the same effect can be obtained even in a configuration in which the threshold voltage Vth1 of the p-type MOS transistor 154 and the threshold voltage Vth2 of the p-type MOS transistor 156 are set differently.

例えば、ダミービット線DBLに接続されたメモリセルMCが常にデータ“1”を記憶している場合、p型MOSトランジスタ154の閾値電圧Vth1の絶対値をp型MOSトランジスタ156の閾値電圧Vth2の絶対値より小さく設定することで、充電後のダミービット線DBLの電圧である電圧V3=VCC−Vth1は、V1とV2との間の電圧となる。一方、ダミービット線DBLに接続されたメモリセルMCが常にデータ“0”を記憶している場合、p型MOSトランジスタ154の閾値電圧Vth1の絶対値をp型MOSトランジスタ156の閾値電圧Vth2の絶対値より大きく設定することで、充電後のダミービット線DBLの電圧である電圧V3=VCC−Vth1は、V1とV2との間の電圧となる。   For example, when the memory cell MC connected to the dummy bit line DBL always stores data “1”, the absolute value of the threshold voltage Vth1 of the p-type MOS transistor 154 is the absolute value of the threshold voltage Vth2 of the p-type MOS transistor 156. By setting the value smaller than the value, the voltage V3 = VCC−Vth1 which is the voltage of the dummy bit line DBL after charging becomes a voltage between V1 and V2. On the other hand, when the memory cell MC connected to the dummy bit line DBL always stores data “0”, the absolute value of the threshold voltage Vth1 of the p-type MOS transistor 154 is the absolute value of the threshold voltage Vth2 of the p-type MOS transistor 156. By setting the value larger than the value, the voltage V3 = VCC−Vth1 which is the voltage of the dummy bit line DBL after charging becomes a voltage between V1 and V2.

上記発明の実施形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   The examples and application examples described through the embodiments of the present invention can be used in combination as appropriate according to the application, or can be used with modifications or improvements, and the present invention is limited to the description of the above-described embodiments. It is not a thing. It is apparent from the description of the scope of claims that the embodiments added with such combinations or changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

本発明の強誘電体メモリ装置の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the ferroelectric memory device of this invention. 本実施形態の強誘電体メモリ装置100の動作を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart showing the operation of the ferroelectric memory device 100 of the present embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

100・・・強誘電体メモリ装置、110・・・メモリセルアレイ、120・・・ワード線制御回路、130・・・プレート線制御回路、150・・・充電制御回路、160・・・プリチャージ回路、170・・・センスアンプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Ferroelectric memory device, 110 ... Memory cell array, 120 ... Word line control circuit, 130 ... Plate line control circuit, 150 ... Charge control circuit, 160 ... Precharge circuit 170 Sense amplifier

Claims (5)

所定のデータを記憶する第1のメモリセル及び第2のメモリセルと、
前記第1のメモリセルに接続された第1のビット線、及び前記第2のメモリセルに接続された第2のビット線と、
ソースに所定の電圧が供給され、ドレイン及びゲートが前記第1のビット線に接続された第1のMOSトランジスタと、
ソースに前記所定の電圧が供給され、ドレインが前記第2のビット線に接続され、ゲートが前記第1のビット線に接続された第2のMOSトランジスタと、
前記第2のビット線の電圧に基づいて、前記第2のメモリセルに記憶されたデータを判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする強誘電体メモリ装置。
A first memory cell and a second memory cell for storing predetermined data;
A first bit line connected to the first memory cell, and a second bit line connected to the second memory cell;
A first MOS transistor having a source supplied with a predetermined voltage and having a drain and a gate connected to the first bit line;
A second MOS transistor having a source supplied with the predetermined voltage, a drain connected to the second bit line, and a gate connected to the first bit line;
A determination unit for determining data stored in the second memory cell based on a voltage of the second bit line;
A ferroelectric memory device comprising:
前記第1のMOSトランジスタ及び前記第2のMOSトランジスタは、それぞれ、前記所定の電圧により前記第1のビット線及び前記第2のビット線を充電し、
前記判定部は、前記第1のビット線の充電が停止したときに、前記第2のメモリセルに記憶されたデータを判定することを特徴とする請求項1に記載の強誘電体メモリ装置。
The first MOS transistor and the second MOS transistor respectively charge the first bit line and the second bit line with the predetermined voltage,
2. The ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the determination unit determines data stored in the second memory cell when charging of the first bit line is stopped. 3.
前記第1のMOSトランジスタのドレインに付加される容量は、前記第2のMOSトランジスタのドレインに付加される容量と異なり、
前記判定部は、前記第2のビット線の充電が停止したときに、前記第1のビット線の電圧と前記第2のビット線の電圧とを比較して、前記第2のメモリセルに記憶されたデータを判定することを特徴とする請求項1に記載の強誘電体メモリ装置。
The capacitance added to the drain of the first MOS transistor is different from the capacitance added to the drain of the second MOS transistor,
The determination unit compares the voltage of the first bit line with the voltage of the second bit line and stores the voltage in the second memory cell when charging of the second bit line is stopped. 2. The ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the determined data is determined.
前記第1のMOSトランジスタが前記第1のビット線を充電する電荷量は、前記第2のMOSトランジスタが前記第2のビット線を充電する電荷量と略等しいことを特徴とする請求項3に記載の強誘電体メモリ装置。   4. The amount of charge that the first MOS transistor charges the first bit line is substantially equal to the amount of charge that the second MOS transistor charges the second bit line. The ferroelectric memory device as described. 前記第1のMOSトランジスタの閾値電圧は、前記第2のMOSトランジスタの閾値電圧と異なり、
前記判定部は、前記第2のビット線の充電が停止したときに、前記第1のビット線の電圧と前記第2のビット線の電圧とを比較して、前記第2のメモリセルに記憶されたデータを判定することを特徴とする請求項1に記載の強誘電体メモリ装置。
The threshold voltage of the first MOS transistor is different from the threshold voltage of the second MOS transistor,
The determination unit compares the voltage of the first bit line with the voltage of the second bit line and stores the voltage in the second memory cell when charging of the second bit line is stopped. 2. The ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the determined data is determined.
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