JP2009123328A - Semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
【課題】 消費電力の低減と動作の高速化を実現する半導体記憶装置を提供する。
【解決手段】 キャパシタプレート線CP1a〜CP4a,CP1b,CP2bとビット線BL1〜BL6の間に接続され、ワード線WL1〜WL4とキャパシタプレート線CP1a〜CP4a,CP1b,CP2bの電位に応じてデータの読み書きがなされる強誘電体メモリセルFMC9が基板上に形成された半導体記憶装置であって、基板上においてビット線方向における位置が異なる少なくとも二つの部分を含むワード線WL1〜WL4を備えたことを特徴とする半導体記憶装置を提供する。
【選択図】 図4PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor memory device realizing reduction in power consumption and speeding up of operation.
SOLUTION: Capacitor plate lines CP1a to CP4a, CP1b and CP2b are connected between bit lines BL1 to BL6, and data is read and written according to potentials of word lines WL1 to WL4 and capacitor plate lines CP1a to CP4a, CP1b and CP2b. A ferroelectric memory cell FMC9 formed on a substrate is provided with word lines WL1 to WL4 including at least two portions having different positions in the bit line direction on the substrate. A semiconductor memory device is provided.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は半導体記憶装置に関し、さらに詳しくは、強誘電体をキャパシタセルとして用いる強誘電体メモリ(FeRAM)を備えた半導体記憶装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device including a ferroelectric memory (FeRAM) using a ferroelectric as a capacitor cell.
図1は、従来の強誘電体メモリにおけるセルアレイの第一の構成を示す図である。ここで、図1(a)は上記セルアレイの構成を示す平面図であり、図1(b)は図1(a)に示されたIV−IV線における断面の構造を示す断面図である。なお、図1においては、一例として縦4個、横6個で合計24個の強誘電体メモリセルFMCが格子状に配列された場合が示されている。 FIG. 1 is a diagram showing a first configuration of a cell array in a conventional ferroelectric memory. Here, FIG. 1A is a plan view showing the configuration of the cell array, and FIG. 1B is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure taken along line IV-IV shown in FIG. In FIG. 1, as an example, a case is shown in which a total of 24 ferroelectric memory cells FMC are arranged in a lattice shape with 4 vertical and 6 horizontal.
図1に示されるように、従来の強誘電体メモリは、強誘電体メモリセルFMCと、ワード線WL1〜WL4と、ビット線BL1〜BL6と、キャパシタプレート線CP1〜CP4とを備える。ここで、ワード線WL1〜WL4とキャパシタプレート線CP1〜CP4とは、図1(a)に示されるようにレイアウト上において互いに並行に配線され、ビット線BL1〜BL6は該ワード線WL1〜WL4及び該キャパシタプレート線CP1〜CP4に対して直交するよう配線される。 As shown in FIG. 1, the conventional ferroelectric memory includes ferroelectric memory cells FMC, word lines WL1 to WL4, bit lines BL1 to BL6, and capacitor plate lines CP1 to CP4. Here, the word lines WL1 to WL4 and the capacitor plate lines CP1 to CP4 are wired in parallel to each other on the layout as shown in FIG. 1A, and the bit lines BL1 to BL6 are connected to the word lines WL1 to WL4 and the word lines WL1 to WL4. Wiring is performed orthogonal to the capacitor plate lines CP1 to CP4.
また、図1(b)に示されるように、この強誘電体メモリはシリコン基板1上に形成され、該シリコン基板1の表面には拡散領域SD1,SD2を有するトランジスタ及びワード線WL1〜WL4が形成される。そして、ワード線WL1,WL2間及びワード線WL3,WL4間に形成された各々の拡散領域SD1は、ビット線BL1〜BL6に対して各々ビット線コンタクトがなされ、拡散領域SD2上にはキャパシタプレート線CP1〜CP4との間に強誘電体メモリセルFMC,FMC1が形成される。 Further, as shown in FIG. 1B, this ferroelectric memory is formed on a silicon substrate 1, and transistors having diffusion regions SD1 and SD2 and word lines WL1 to WL4 are formed on the surface of the silicon substrate 1. It is formed. Each diffusion region SD1 formed between the word lines WL1 and WL2 and between the word lines WL3 and WL4 has a bit line contact with the bit lines BL1 to BL6, and a capacitor plate line on the diffusion region SD2. Ferroelectric memory cells FMC and FMC1 are formed between CP1 and CP4.
また、上記図1に示された強誘電体メモリにおけるセルアレイの回路図が、図2に示される。ここで図2に示されるように、例えば強誘電体メモリセルFMC1は、ゲートがワード線WL1に接続されたNチャネルMOSトランジスタNTとキャパシタプレート線CP1との間に接続されるため、ワード線WL1とキャパシタプレート線CP1とによって駆動される。 A circuit diagram of the cell array in the ferroelectric memory shown in FIG. 1 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, for example, the ferroelectric memory cell FMC1 is connected between the N-channel MOS transistor NT whose gate is connected to the word line WL1 and the capacitor plate line CP1, so that the word line WL1. And the capacitor plate line CP1.
そして、ワード線WL1〜WL4とキャパシタプレート線CP1〜CP4とが平行に配線された上記のような構成を有するセルアレイにおいては、例えばワード線WL1をハイレベルに活性化して強誘電体メモリセルFMC1にアクセスする場合、強誘電体メモリセルFMC1がビット線BL1に接続されるのみならず、キャパシタプレート線CP1に接続された強誘電体メモリセルFMC2〜FMC6もそれぞれ対応するビット線BL2〜BL6に接続される。 In the cell array having the above-described configuration in which the word lines WL1 to WL4 and the capacitor plate lines CP1 to CP4 are wired in parallel, for example, the word line WL1 is activated to a high level to form the ferroelectric memory cell FMC1. When accessing, not only the ferroelectric memory cell FMC1 is connected to the bit line BL1, but also the ferroelectric memory cells FMC2 to FMC6 connected to the capacitor plate line CP1 are connected to the corresponding bit lines BL2 to BL6, respectively. The
従って、上記のような状態においてキャパシタプレート線CP1をパルス駆動する場合には、ビット線BL1〜BL6による大きな値を有するビット線容量が、強誘電体メモリセルFMC1〜FMC6によるセル容量と直列接続されるため、大容量を駆動する必要が生じて消費電力が増大するという問題がある。 Accordingly, when the capacitor plate line CP1 is pulse-driven in the above state, the bit line capacitance having a large value by the bit lines BL1 to BL6 is connected in series with the cell capacitance by the ferroelectric memory cells FMC1 to FMC6. Therefore, there is a problem that it is necessary to drive a large capacity and power consumption increases.
また、上記のような場合には、ワード線WL1が活性化されることによりビット線BL1〜BL6にデータが読み出される全ての強誘電体メモリセルFMC1〜FMC6に対し、データの再書き込みが必要とされるという問題もあった。 In the above case, it is necessary to rewrite data in all the ferroelectric memory cells FMC1 to FMC6 from which data is read to the bit lines BL1 to BL6 by activating the word line WL1. There was also a problem of being.
図3は、従来の強誘電体メモリにおけるセルアレイの第二の構成を示す図である。図3に示された従来の強誘電体メモリにおけるセルアレイは、図1に示されたセルアレイと同様な構成を有するが、ワード線WL1〜WL2とキャパシタプレート線CP1〜CP2とが直交して配線される点で相違するものである。 FIG. 3 is a diagram showing a second configuration of the cell array in the conventional ferroelectric memory. The cell array in the conventional ferroelectric memory shown in FIG. 3 has the same configuration as the cell array shown in FIG. 1, but the word lines WL1 to WL2 and the capacitor plate lines CP1 to CP2 are wired orthogonally. This is different.
ここで上記と同様に、例えばワード線WL1をハイレベルに活性化して強誘電体メモリセルFMC1にアクセスする場合には、キャパシタプレート線CP1に接続された強誘電体メモリセルFMC1,FMC7,FMC8のうちでビット線に接続されるのは強誘電体メモリセルFMC1のみとなるものの、キャパシタプレート線CP1に接続された全ての強誘電体メモリセルFMC1,FMC7,FMC8を駆動する必要があるという問題がある。 Similarly to the above, when the ferroelectric memory cell FMC1 is accessed by activating the word line WL1 to a high level, for example, the ferroelectric memory cells FMC1, FMC7, and FMC8 connected to the capacitor plate line CP1. Of these, only the ferroelectric memory cell FMC1 is connected to the bit line, but it is necessary to drive all the ferroelectric memory cells FMC1, FMC7, FMC8 connected to the capacitor plate line CP1. is there.
すなわち一般的に、図3においてビット線方向に配置される強誘電体メモリセルの数は、ワード線方向に配置される強誘電体メモリセルの数に対して2倍以上であるため、キャパシタプレート線CP1,CP2の容量は大きなものとなる。従って、該キャパシタプレート線CP1を駆動する際においては消費電力が増大するのみならず、該キャパシタプレート線CP1に対して用いられる大きな駆動力に起因して、ビット線BL1や電源電圧(VDD)ノード(図示していない。)あるいはセンスアンプ等にノイズを発生させ、場合によっては強誘電体メモリに誤動作を生じさせるという問題がある。 That is, in general, the number of ferroelectric memory cells arranged in the bit line direction in FIG. 3 is more than twice the number of ferroelectric memory cells arranged in the word line direction. The capacitances of the lines CP1 and CP2 are large. Therefore, when driving the capacitor plate line CP1, not only the power consumption increases, but also the bit line BL1 and the power supply voltage (VDD) node due to the large driving force used for the capacitor plate line CP1. (Not shown) There is a problem that noise is generated in a sense amplifier or the like, and in some cases, a malfunction occurs in the ferroelectric memory.
本発明は、上述の問題を解消するためになされたもので、消費電力の低減と動作の高速化を実現する半導体記憶装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device that realizes reduction in power consumption and increase in operation speed.
上記の目的は、キャパシタプレート線とビット線の間に接続され、ワード線とキャパシタプレート線の電位に応じてデータの読み書きがなされる強誘電体メモリセルが、基板上においてアレイ状に形成された半導体記憶装置であって、ビット線の方向における位置が異なる少なくとも二つの強誘電体メモリセルに接続されたワード線、または、ビット線の方向にずれた位置に形成された複数の強誘電体メモリセルに接続されたキャパシタプレート線を備えたことを特徴とする半導体記憶装置を提供することにより達成される。このような手段によれば、キャパシタプレート線とワード線とを活性化することにより同時選択される強誘電体メモリセルの数を低減することができる。 The above object is to form ferroelectric memory cells connected between the capacitor plate line and the bit line and reading and writing data according to the potential of the word line and the capacitor plate line in an array on the substrate. A semiconductor memory device, a plurality of ferroelectric memories formed at word lines connected to at least two ferroelectric memory cells having different positions in the bit line direction, or at positions shifted in the bit line direction This is achieved by providing a semiconductor memory device comprising a capacitor plate line connected to a cell. According to such means, it is possible to reduce the number of ferroelectric memory cells simultaneously selected by activating the capacitor plate line and the word line.
なお、上記半導体記憶装置においては、上記ワード線と上記キャパシタプレート線とを共に備えることとしてもよい。 The semiconductor memory device may include both the word line and the capacitor plate line.
また、アレイ状に配置された強誘電体メモリセルの外周に形成されたダミー強誘電体メモリセルをさらに備えることにより、実際の使用に供する強誘電体メモリセルの品質を高めることができる。そして、アクセス対象とする強誘電体メモリセルの位置を指定するロウアドレスとコラムアドレスとに応じて、キャパシタプレート線及びワード線を選択的に駆動する駆動手段をさらに備えることにより、強誘電体メモリセルに対する高速なデータの読み書きを実現することができる。 Further, by further providing dummy ferroelectric memory cells formed on the outer periphery of the ferroelectric memory cells arranged in an array, the quality of the ferroelectric memory cells for actual use can be improved. The ferroelectric memory is further provided with driving means for selectively driving the capacitor plate line and the word line according to the row address and the column address designating the position of the ferroelectric memory cell to be accessed. It is possible to realize high-speed data reading / writing from / to the cell.
また、ワード線及びキャパシタプレート線を駆動することにより同時選択される強誘電体メモリセルの数だけ設けられ、強誘電体メモリセルから読み出されたデータを増幅する増幅手段と、強誘電体メモリセルのうち同時選択された強誘電体メモリセルから読み出されたデータを選択して増幅手段へ供給する選択手段とをさらに備えた半導体記憶装置によれば、必要とされる増幅手段の占有面積を低減することができる。 An amplifying means for amplifying data read from the ferroelectric memory cell provided for the number of ferroelectric memory cells simultaneously selected by driving the word line and the capacitor plate line, and the ferroelectric memory According to the semiconductor memory device further comprising selection means for selecting the data read from the simultaneously selected ferroelectric memory cells among the cells and supplying the data to the amplification means, the required area occupied by the amplification means Can be reduced.
また、本発明の目的は、ワード線及びキャパシタプレート線を駆動することにより強誘電体メモリセルを選択する半導体記憶装置であって、活性化されたワード線に接続される複数の強誘電体メモリセルと、活性化されたキャパシタプレート線に接続される複数の強誘電体メモリセルとの少なくとも一部が異なるように配線されたワード線及びキャパシタプレート線を備えたことを特徴とする半導体記憶装置を提供することにより達成される。 Another object of the present invention is a semiconductor memory device for selecting a ferroelectric memory cell by driving a word line and a capacitor plate line, and a plurality of ferroelectric memories connected to the activated word line A semiconductor memory device comprising a cell and a plurality of ferroelectric memory cells connected to an activated capacitor plate line, the word line and the capacitor plate line wired differently at least in part Is achieved by providing
上述の如く、本発明に係る半導体記憶装置によれば、キャパシタプレート線とワード線とを活性化することにより同時選択される強誘電体メモリセルの数を少なくして消費電力を低減すると共に、動作の高速化を図ることができる。 As described above, according to the semiconductor memory device of the present invention, by activating the capacitor plate line and the word line, the number of ferroelectric memory cells that are simultaneously selected is reduced, and the power consumption is reduced. The operation can be speeded up.
また、アレイ状に配置された強誘電体メモリセルの外周に形成されたダミー強誘電体メモリセルをさらに備えることにより、実際の使用に供する強誘電体メモリセルの品質を高めることができるため、信頼性の高い半導体記憶装置を得ることができる。 Further, by further providing dummy ferroelectric memory cells formed on the outer periphery of the ferroelectric memory cells arranged in an array, the quality of the ferroelectric memory cells for actual use can be improved. A highly reliable semiconductor memory device can be obtained.
また、同時選択される強誘電体メモリセルの数だけ増幅手段を設ければ足りるため、本発明に係る半導体記憶装置によれば、必要とされる増幅手段の占有面積を減少させ、回路規模を低減することができる。 Further, since it is sufficient to provide amplification means as many as the number of ferroelectric memory cells selected at the same time, according to the semiconductor memory device of the present invention, the area occupied by the amplification means required can be reduced, and the circuit scale can be reduced. Can be reduced.
以下において、本発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
[実施の形態1]
図4は、本発明の実施の形態1に係る半導体記憶装置に備えられた強誘電体メモリにおけるセルアレイの構成を示す平面図である。なお図4においては、上記図1と同様に、一例として縦(ビット線に沿う方向)4個、横(ビット線と直交する方向)6個で合計24個の強誘電体メモリセルが配列された場合が示される。
[Embodiment 1]
FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the cell array in the ferroelectric memory provided in the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, as in FIG. 1, as an example, a total of 24 ferroelectric memory cells are arranged in 4 vertical (direction along the bit line) and 6 horizontal (direction perpendicular to the bit line). The case is shown.
図4に示されるように、本発明の実施の形態1に係る強誘電体メモリは、強誘電体メモリセルFMC9と、ワード線WL1〜WL4と、ビット線BL1〜BL6と、キャパシタプレート線CP1a〜CP4a,CP1b,CP2bとを備える。ここで、図4に示されたセルアレイ構成においては、ワード線WL1〜WL4がキャパシタプレート線CP1a〜CP4aに平行な部分とビット線BL1〜BL6に平行な方向へずれる部分とを含み、セルアレイ上において階段状に配線されている点に特徴がある。なお、図4に示されたキャパシタプレート線CP1aとキャパシタプレート線CP1b、キャパシタプレート線CP2aとキャパシタプレート線CP2bは、それぞれ電気的に同電位とされ、又は互いに接続されている。 As shown in FIG. 4, the ferroelectric memory according to the first embodiment of the present invention includes a ferroelectric memory cell FMC9, word lines WL1 to WL4, bit lines BL1 to BL6, and capacitor plate lines CP1a to CP1a. CP4a, CP1b, CP2b. In the cell array configuration shown in FIG. 4, the word lines WL1 to WL4 include a portion parallel to the capacitor plate lines CP1a to CP4a and a portion shifted in a direction parallel to the bit lines BL1 to BL6. It is characterized in that it is wired in steps. Note that the capacitor plate line CP1a and the capacitor plate line CP1b, and the capacitor plate line CP2a and the capacitor plate line CP2b shown in FIG. 4 are electrically at the same potential or connected to each other.
ここで、図4に示されたセルアレイの回路図は、図5に示される。図5に示されるように、例えばキャパシタプレート線CP3aには強誘電体メモリセルFMC9,FMC10,FMC15,FMC16,FMC17,FMC18が接続される。また、ワード線WL3が活性化されたときには、強誘電体メモリセルFMC9がビット線BL1に接続され、強誘電体メモリセルFMC10がビット線BL2に接続される。また同様に、キャパシタプレート線CP4aに接続された強誘電体メモリセルFMC11がビット線BL3に接続され、キャパシタプレート線CP4aに接続された強誘電体メモリセルFMC12がビット線BL4に接続される。さらに、キャパシタプレート線CP1bに接続された強誘電体メモリセルFMC13がビット線BL5に接続され、同じくキャパシタプレート線CP1bに接続された強誘電体メモリセルFMC14がビット線BL6に接続される。 Here, the circuit diagram of the cell array shown in FIG. 4 is shown in FIG. As shown in FIG. 5, for example, ferroelectric memory cells FMC9, FMC10, FMC15, FMC16, FMC17, and FMC18 are connected to the capacitor plate line CP3a. When the word line WL3 is activated, the ferroelectric memory cell FMC9 is connected to the bit line BL1, and the ferroelectric memory cell FMC10 is connected to the bit line BL2. Similarly, the ferroelectric memory cell FMC11 connected to the capacitor plate line CP4a is connected to the bit line BL3, and the ferroelectric memory cell FMC12 connected to the capacitor plate line CP4a is connected to the bit line BL4. Further, the ferroelectric memory cell FMC13 connected to the capacitor plate line CP1b is connected to the bit line BL5, and the ferroelectric memory cell FMC14 also connected to the capacitor plate line CP1b is connected to the bit line BL6.
また、図4では省略されているが、図5に示されるように、ビット線BL1,BL2はゲート回路GT1を介してそれぞれデータバスDB1,DB2に接続され、ビット線BL3,BL4はゲート回路GT2を介してそれぞれデータバスDB1,DB2に接続される。また、センスアンプSA1,SA2がそれぞれデータバスDB1,DB2に接続され、選択回路2で生成された選択信号がゲート回路GT1,GT2に供給される。 Although omitted in FIG. 4, as shown in FIG. 5, the bit lines BL1 and BL2 are connected to the data buses DB1 and DB2 via the gate circuit GT1, respectively, and the bit lines BL3 and BL4 are connected to the gate circuit GT2. Are connected to the data buses DB1 and DB2, respectively. The sense amplifiers SA1 and SA2 are connected to the data buses DB1 and DB2, respectively, and the selection signal generated by the selection circuit 2 is supplied to the gate circuits GT1 and GT2.
ここで、例えば強誘電体メモリセルFMC9にアクセスする場合には、上記ワード線WL3が活性化され、キャパシタプレート線CP3aが駆動されるが、上記のように該キャパシタプレート線CP3aに接続された強誘電体メモリセルの中で、ワード線WL3が活性化されることによりビット線と接続されるものは二つの強誘電体メモリセルFMC9,FMC10に過ぎない。 Here, for example, when accessing the ferroelectric memory cell FMC9, the word line WL3 is activated and the capacitor plate line CP3a is driven. However, as described above, the strong potential connected to the capacitor plate line CP3a. Among the dielectric memory cells, only the two ferroelectric memory cells FMC9 and FMC10 are connected to the bit line when the word line WL3 is activated.
従って、上記のような状態においてキャパシタプレート線CP3aをパルス駆動する場合には、強誘電体メモリセルFMC9,FMC10,FMC15,FMC16,FMC17,FMC18によるセル容量と、ビット線BL1,BL2によるビット線容量とを合わせた容量を駆動すれば足りるため、図1及び図2に示されたセルアレイを備えた従来の半導体記憶装置と比べると、ビット線BL3〜BL6によるビット線容量に対応する分だけ消費電力を低減することができる。 また、上記のようにワード線WL3が活性化されキャパシタプレート線CP3aが駆動されることにより強誘電体メモリセルFMC9,FMC10から読み出されたデータは、ビット線BL1,BL2を伝送するが、このとき選択回路2は供給されたアドレスに応じてゲート回路GT1を選択的に開くため、強誘電体メモリセルFMC9,FMC10から読み出された該データは、それぞれデータバスDB1,DB2に伝送される。そして、センスアンプSA1がデータバスDB1を伝送するデータを、センスアンプSA2がデータバスDB2を伝送するデータをそれぞれ増幅することにより、強誘電体メモリセルFMC9から読み出されたデータをセンスアンプSA1の出力として得ることができる。 Therefore, when the capacitor plate line CP3a is pulse-driven in the above-described state, the cell capacity of the ferroelectric memory cells FMC9, FMC10, FMC15, FMC16, FMC17, and FMC18 and the bit line capacity of the bit lines BL1 and BL2 As compared with the conventional semiconductor memory device having the cell array shown in FIGS. 1 and 2, the power consumption corresponding to the bit line capacity by the bit lines BL3 to BL6 is sufficient. Can be reduced. Further, as described above, when the word line WL3 is activated and the capacitor plate line CP3a is driven, data read from the ferroelectric memory cells FMC9 and FMC10 is transmitted through the bit lines BL1 and BL2. When the selection circuit 2 selectively opens the gate circuit GT1 according to the supplied address, the data read from the ferroelectric memory cells FMC9 and FMC10 are transmitted to the data buses DB1 and DB2, respectively. Then, the sense amplifier SA1 amplifies the data transmitted through the data bus DB1, and the sense amplifier SA2 amplifies the data transmitted through the data bus DB2, whereby the data read from the ferroelectric memory cell FMC9 is amplified by the sense amplifier SA1. Can be obtained as output.
ここで、センスアンプは一般的に、同時に選択されるメモリセルの数に対応して(本実施の形態1に係る半導体記憶装置においては2個)設ければ足りるため、本実施の形態1に係る半導体記憶装置によれば、同時選択される強誘電体メモリセルの数を低減することにより、必要なセンスアンプの数を少なくして半導体記憶装置の回路規模を低減することができる。 Here, it is generally sufficient to provide sense amplifiers corresponding to the number of memory cells selected at the same time (two in the semiconductor memory device according to the first embodiment). According to such a semiconductor memory device, by reducing the number of ferroelectric memory cells selected at the same time, the number of necessary sense amplifiers can be reduced and the circuit scale of the semiconductor memory device can be reduced.
次に、上記のようなセルアレイ構成による効果を、例えば縦(ビット線に沿った方向)に64行及び横(ワード線に沿った方向)に32列の強誘電体メモリセルが配列されたセルアレイにおいて定量的に評価する。なお、上記セルアレイには32本のビット線と64本のワード線とが配線され、それぞれビット線の容量Cbを700fF、強誘電体メモリセル一つの容量Cfを200fFとする。また、上記評価は8ビットのアクセスをかける場合について行う。 Next, the effect of the cell array configuration as described above is obtained by, for example, a cell array in which 64 rows of ferroelectric memory cells are arranged vertically (in the direction along the bit line) and 32 columns in the lateral direction (in the direction along the word line). To evaluate quantitatively. Note that 32 bit lines and 64 word lines are wired in the cell array, and each bit line has a capacitance Cb of 700 fF and one ferroelectric memory cell has a capacitance Cf of 200 fF. The above evaluation is performed when 8-bit access is applied.
まず、ワード線WL1〜WL4とキャパシタプレート線CP1〜CP4とが平行に配線される図1及び図2に示された従来の強誘電体メモリにおいては、32個の強誘電体メモリセルに同時にアクセスすると共に、該32個の強誘電体メモリセルが該アクセスによりビット線に接続されるため、キャパシタプレート線はCb×32+Cf×32により算出される28.8pFの容量を駆動する必要がある。一方、ワード線WL1,WL2とキャパシタプレート線CP1,CP2とが直交して配線される図3に示された従来の強誘電体メモリにおいては、一つのビット線に64個の強誘電体メモリセルが接続されるため、8ビットのアクセスではキャパシタプレート線はCb×8+Cf×64×8により算出される108.0pFの容量を駆動する必要がある。 First, in the conventional ferroelectric memory shown in FIGS. 1 and 2 in which word lines WL1 to WL4 and capacitor plate lines CP1 to CP4 are wired in parallel, 32 ferroelectric memory cells are simultaneously accessed. At the same time, since the 32 ferroelectric memory cells are connected to the bit line by the access, the capacitor plate line needs to drive a capacity of 28.8 pF calculated by Cb × 32 + Cf × 32. On the other hand, in the conventional ferroelectric memory shown in FIG. 3 in which the word lines WL1 and WL2 and the capacitor plate lines CP1 and CP2 are wired orthogonally, 64 ferroelectric memory cells are provided on one bit line. Therefore, in 8-bit access, the capacitor plate line needs to drive a capacitance of 108.0 pF calculated by Cb × 8 + Cf × 64 × 8.
ここで、上記本実施の形態1に係る強誘電体メモリにおいては、上記のように一つのキャパシタプレート線に32個の強誘電体メモリセルが接続されるが、選択されたワード線が活性化されたときにビット線に接続される強誘電体メモリセルは8ビットのアクセスのおいては8個であるため、キャパシタプレート線はCb×8+Cf×32により算出される12.0pFの容量を駆動すれば足りることとなる。 Here, in the ferroelectric memory according to the first embodiment, 32 ferroelectric memory cells are connected to one capacitor plate line as described above, but the selected word line is activated. Since the number of ferroelectric memory cells connected to the bit line is eight in the case of 8-bit access, the capacitor plate line drives a capacitance of 12.0 pF calculated by Cb × 8 + Cf × 32. This will be enough.
以上より、本発明の実施の形態1に係る強誘電体メモリを備えることによって、半導体記憶装置の消費電力を低減することができ、また、キャパシタプレート線の駆動におけるパルス伝達速度を速くできるため、動作の高速化を図ることができる。 As described above, by providing the ferroelectric memory according to the first embodiment of the present invention, the power consumption of the semiconductor memory device can be reduced, and the pulse transmission speed in driving the capacitor plate line can be increased. The operation can be speeded up.
[実施の形態2]
図6は、本発明の実施の形態2に係る半導体記憶装置に備えられた強誘電体メモリにおけるセルアレイの構成を示す平面図である。なお図6においては、上記図4と同様に、一例として縦(ビット線に沿う方向)4個、横(ビット線と直交する方向)6個で合計24個の強誘電体メモリセルFMCが配列された場合が示される。
[Embodiment 2]
FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the cell array in the ferroelectric memory provided in the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, as in FIG. 4, as an example, a total of 24 ferroelectric memory cells FMC are arranged in 4 vertical (direction along the bit line) and 6 horizontal (direction perpendicular to the bit line). The case is shown.
図6に示されるように、本発明の実施の形態2に係る強誘電体メモリは、強誘電体メモリセルFMCと、ワード線WL1a〜WL4a,WL1b,WL2bと、ビット線BL1〜BL6と、キャパシタプレート線CP1〜CP4とを備える。ここで、図6に示されたセルアレイ構成においては、上記ワード線及び上記キャパシタプレート線がシリコン基板1上において階段状に配線されている点に特徴がある。すなわち、ビット線BL1〜BL6に直交する方向で隣接する二つの強誘電体メモリセルFMCをそれぞれ一つのセルユニットUT1〜UT3としたとき、図6に示されるように、キャパシタプレート線CP1〜CP4は、ビット線方向にそれぞれ1セル分の距離づつずれたセルユニットUT1〜UT3に含まれる強誘電体メモリセルFMCを順次接続するよう形成される。 As shown in FIG. 6, the ferroelectric memory according to the second embodiment of the present invention includes a ferroelectric memory cell FMC, word lines WL1a to WL4a, WL1b, WL2b, bit lines BL1 to BL6, and capacitors. Plate lines CP1 to CP4 are provided. Here, the cell array configuration shown in FIG. 6 is characterized in that the word lines and the capacitor plate lines are wired stepwise on the silicon substrate 1. That is, when two ferroelectric memory cells FMC adjacent in the direction orthogonal to the bit lines BL1 to BL6 are each one cell unit UT1 to UT3, the capacitor plate lines CP1 to CP4 are as shown in FIG. The ferroelectric memory cells FMC included in the cell units UT1 to UT3 that are shifted by a distance of one cell in the bit line direction are sequentially connected.
また、上記において、ワード線1aとワード線1b、ワード線2aとワード線2bはそれぞれ電気的に同電位とされ、又は互いに接続されている。 In the above description, the word line 1a and the word line 1b, and the word line 2a and the word line 2b are electrically set at the same potential or connected to each other.
ここで、図6に示されたセルアレイの回路図は、図7に示される。図7に示されるように、例えばキャパシタプレート線CP3には強誘電体メモリセルFMC19〜FMC24が接続される。また、ワード線WL3aが活性化されたときには、強誘電体メモリセルFMC19がビット線BL1に接続され、強誘電体メモリセルFMC20がビット線BL2に接続される。また同様に、キャパシタプレート線CP2に接続された強誘電体メモリセルFMC25がビット線BL3に接続され、同じくキャパシタプレート線CP2に接続された強誘電体メモリセルFMC26がビット線BL4に接続される。さらに、キャパシタプレート線CP1に接続された強誘電体メモリセルFMC27がビット線BL5に接続され、同じくキャパシタプレート線CP1に接続された強誘電体メモリセルFMC28がビット線BL6に接続される。 Here, a circuit diagram of the cell array shown in FIG. 6 is shown in FIG. As shown in FIG. 7, for example, ferroelectric memory cells FMC19 to FMC24 are connected to the capacitor plate line CP3. When the word line WL3a is activated, the ferroelectric memory cell FMC19 is connected to the bit line BL1, and the ferroelectric memory cell FMC20 is connected to the bit line BL2. Similarly, the ferroelectric memory cell FMC25 connected to the capacitor plate line CP2 is connected to the bit line BL3, and the ferroelectric memory cell FMC26 also connected to the capacitor plate line CP2 is connected to the bit line BL4. Further, the ferroelectric memory cell FMC27 connected to the capacitor plate line CP1 is connected to the bit line BL5, and the ferroelectric memory cell FMC28 also connected to the capacitor plate line CP1 is connected to the bit line BL6.
ここで、例えば強誘電体メモリセルFMC19にアクセスする場合には、上記ワード線WL3aが活性化され、キャパシタプレート線CP3が駆動されるが、上記のように該キャパシタプレート線CP3に接続された強誘電体メモリセルの中で、ワード線WL3aが活性化されることによりビット線と接続されるものは二つの強誘電体メモリセルFMC19,FMC20に過ぎない。 Here, for example, when accessing the ferroelectric memory cell FMC19, the word line WL3a is activated and the capacitor plate line CP3 is driven. As described above, the ferroelectric plate connected to the capacitor plate line CP3 is driven. Among the dielectric memory cells, only the two ferroelectric memory cells FMC19 and FMC20 are connected to the bit line when the word line WL3a is activated.
従って、上記のような状態においてキャパシタプレート線CP3をパルス駆動する場合には、強誘電体メモリセルFMC19〜FMC24によるセル容量と、ビット線BL1,BL2によるビット線容量とを合わせた容量を駆動すれば足りるため、図1及び図2に示されたセルアレイを備えた従来の半導体記憶装置と比べると、ビット線BL3〜BL6によるビット線容量に対応する分だけ消費電力を低減することができる。 Therefore, when the capacitor plate line CP3 is pulse-driven in the above-described state, a capacity obtained by combining the cell capacity of the ferroelectric memory cells FMC19 to FMC24 and the bit line capacity of the bit lines BL1 and BL2 is driven. Therefore, compared with the conventional semiconductor memory device having the cell array shown in FIGS. 1 and 2, the power consumption can be reduced by an amount corresponding to the bit line capacity of the bit lines BL3 to BL6.
図8は、本発明の実施の形態2に係る半導体記憶装置の構成を示す回路図である。なお、図8においては一例として、縦(ビット線方向)に4行、横(ワード線方向)に4列で計16個の強誘電体メモリセルFMCが備えられ、図6に示された各セルユニットUT1〜UT3は一つの強誘電体メモリセルFMCで構成される強誘電体メモリが示される。また、本強誘電体メモリにおいては、以下に詳しく説明するように、供給されたロウアドレスA0,A1とコラムアドレスA2,A3とに応じて、同時に一つの強誘電体メモリセルFMCが選択される。 FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 8, as an example, a total of 16 ferroelectric memory cells FMC are provided in 4 rows in the vertical direction (bit line direction) and 4 columns in the horizontal direction (word line direction). Each of the cell units UT1 to UT3 is a ferroelectric memory composed of one ferroelectric memory cell FMC. In the ferroelectric memory, as will be described in detail below, one ferroelectric memory cell FMC is simultaneously selected according to the supplied row address A0, A1 and column address A2, A3. .
図8に示されるように、本実施の形態2に係る半導体記憶装置に含まれた強誘電体メモリの周辺回路は、ワード線デコーダ3と、プレート線デコーダ5と、プレート線パルス発生回路7と、ワード線パルス発生回路9と、タイミング制御回路11aと、センスアンプ13と、書き込み増幅回路15と、NOR回路23,45と、AND回路41〜44及びNチャネルMOSトランジスタNT1〜NT4とを備える。
As shown in FIG. 8, the peripheral circuit of the ferroelectric memory included in the semiconductor memory device according to the second embodiment includes a word line decoder 3, a plate line decoder 5, a plate line pulse generating circuit 7, and the like. , A word line pulse generation circuit 9, a
ここで、上記ワード線デコーダ3は、各ワード線WL0a〜WL3a,WL0b〜WL2bに対応して設けられた複数のデコードユニットDU1と、直列接続された反転回路31〜33及び反転回路34〜36とを含み、供給されたコラムアドレスA2,A3に応じてワード線WL1a〜WL4a,WL1b,WL2bを選択する。
The word line decoder 3 includes a plurality of decode units DU1 provided corresponding to the word lines WL0a to WL3a and WL0b to WL2b, inverting
そして、上記の各デコードユニットDU1は、OR回路16〜19と、AND回路20,21と、NOR回路22と、反転回路24とを含む。さらに、OR回路16,18の入力ノードは反転回路35の出力ノード及び電源電圧ノードVDDに接続され、OR回路17の入力ノードは反転回路34の出力ノード及び電源電圧ノードVDDに接続され、OR回路19の入力ノードは反転回路34の出力ノード及び後述するNAND回路37の出力ノードに接続される。
Each decode unit DU1 includes OR
また、AND回路20の入力ノードはOR回路16,17の出力ノード及び反転回路31の出力ノードに接続され、AND回路21の入力ノードはOR回路18,19の出力ノード及び反転回路32の出力ノードに接続される。また、NOR回路22の入力ノードはAND回路20,21の出力ノードに接続され、反転回路24の入力ノードはNOR回路22の出力ノードに接続される。ここで、上記のような構成を有するワード線デコーダ3においては、反転回路36にコラムアドレスA2が、反転回路33にコラムアドレスA3が供給される。
The input node of the AND
なお、出力ノードがワード線WL2bに接続されたNOR回路23は、その入力ノードが反転回路24の出力ノード及びワード線パルス発生回路9に接続される。
The NOR
一方、プレート線デコーダ5は、NAND回路37〜40と、直列接続された反転回路25〜27及び反転回路28〜30とを含み、供給されたロウアドレスA0,A1に応じてキャパシタプレート線CP0〜CP3を選択する。ここで、NAND回路37の入力ノードは反転回路26及び反転回路29に接続され、NAND回路38の入力ノードは反転回路25及び反転回路29に接続される。また、NAND回路39の入力ノードは反転回路26及び反転回路28に接続され、NAND回路40の入力ノードは反転回路25及び反転回路28に接続される。ここで、上記のような構成を有するプレート線デコーダ5においては、反転回路27にロウアドレスA0が、反転回路30にロウアドレスA1が供給される。
On the other hand, the plate line decoder 5 includes
なお、出力ノードがキャパシタプレート線CP3に接続されたNOR回路45の入力ノードは、NAND回路37の出力ノード及びプレート線パルス発生回路7に接続される。
The input node of the NOR
また、プレート線パルス発生回路7とワード線パルス発生回路9、及びセンスアンプ13は、タイミング制御回路11aに接続され、書込増幅回路15はセンスアンプ13及びタイミング制御回路11aに接続される。
The plate line pulse generation circuit 7, the word line pulse generation circuit 9, and the
また、AND回路41の入力ノードは反転回路31,34の出力ノードに接続され、AND回路42の入力ノードは反転回路31,35の出力ノードに接続される。同様に、AND回路43の入力ノードは反転回路32,34の出力ノードに接続され、AND回路44の入力ノードは反転回路32,35の出力ノードに接続される。
The input node of the AND circuit 41 is connected to the output nodes of the inverting
そして、各NチャネルMOSトランジスタNT1〜NT4は、センスアンプ13及び書込増幅回路15と対応するビット線BL1〜BL4との間に接続されると共に、NチャネルMOSトランジスタNT1のゲートはAND回路41の出力ノードに接続され、NチャネルMOSトランジスタNT2のゲートはAND回路42の出力ノードに接続される。また、同様にNチャネルMOSトランジスタNT3のゲートはAND回路43の出力ノードに接続され、NチャネルMOSトランジスタNT4のゲートはAND回路44の出力ノードに接続される。
N channel MOS transistors NT1 to NT4 are connected between
次に、上記のような構成を有する本実施の形態2に係る半導体記憶装置の動作を説明する。例えば、図8に示された強誘電体メモリセルFMC19からデータを読み出す場合には、ワード線デコーダ3に供給されたコラムアドレスA2,A3に応じてワード線WL3aに接続されたNOR回路23へ選択信号が供給される。このとき該NOR回路23は、ワード線パルス発生回路9から供給される所定期間ロウレベルのパルス信号に応じて、該ロウ期間ワード線WL3aをハイレベルに活性化させる。これにより、該期間において強誘電体メモリセルFMC19とビット線BL1との間に接続されたNチャネルMOSトランジスタNTがオンする。
Next, the operation of the semiconductor memory device according to the second embodiment having the above configuration will be described. For example, when data is read from the ferroelectric memory cell FMC19 shown in FIG. 8, the NOR
そしてこのとき、キャパシタプレート線CP3に接続されたNOR回路45には、プレート線デコーダ5に含まれたNAND回路37から、ロウアドレスA0,A1に応じた選択信号が供給される。このとき該NOR回路45は、プレート線パルス発生回路7から供給されるパルス信号に応じて、キャパシタプレート線CP3を駆動する。
At this time, the NOR
これにより、強誘電体メモリセルFMC19からビット線BL1へデータが読み出され、センスアンプ13で増幅されてデータDoutとして出力される。なお、以上はデータ読み出し動作の説明であるが、データ書き込みの場合には、書き込みデータDinが書込増幅回路15へ供給され、上記と同様に選択された強誘電体メモリセルへ該書き込みデータDinが書き込まれる。
As a result, data is read from the ferroelectric memory cell FMC19 to the bit line BL1, amplified by the
また、上記において、プレート線パルス発生回路7とワード線パルス発生回路9、センスアンプ13、及び書込増幅回路15は、クロック信号CKとライトイネーブル信号WEが供給されるタイミング制御回路11aによってそれぞれ動作タイミングが制御される。
In the above description, the plate line pulse generation circuit 7, the word line pulse generation circuit 9, the
以上より、本発明の実施の形態2に係る強誘電体メモリを備えた半導体記憶装置によれば、上記実施の形態1に係る半導体記憶装置と同様に、消費電力を低減することができると共に、強誘電体メモリセルFMCに対するデータの読み書きを高速化することができる。 As described above, according to the semiconductor memory device including the ferroelectric memory according to the second embodiment of the present invention, the power consumption can be reduced as in the semiconductor memory device according to the first embodiment. Reading and writing data to and from the ferroelectric memory cell FMC can be speeded up.
なお、上記のような図8に示された強誘電体メモリの周辺回路は、図4及び図5に示された上記実施の形態1に係る強誘電体メモリセルのセルアレイと組み合わせることにより、本実施の形態2に係る半導体記憶装置と同様な効果を得ることができることはいうまでもない。 The peripheral circuit of the ferroelectric memory shown in FIG. 8 as described above is combined with the cell array of the ferroelectric memory cell according to the first embodiment shown in FIGS. It goes without saying that the same effect as that of the semiconductor memory device according to the second embodiment can be obtained.
[実施の形態3]
図9は、本発明の実施の形態3に係る半導体記憶装置の構成を示す回路図である。図9に示されるように、本実施の形態3に係る半導体記憶装置は、図8に示された実施の形態2に係る半導体記憶装置と同様な構成を有するが、ワード線デコーダ3及びプレート線デコーダ5の構成が相違する。
[Embodiment 3]
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of the semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the semiconductor memory device according to the third embodiment has the same configuration as the semiconductor memory device according to the second embodiment shown in FIG. 8, but the word line decoder 3 and the plate line. The configuration of the decoder 5 is different.
すなわち、図9に示されるように、本実施の形態3に係るロウデコーダ46はNAND回路37〜43と、反転回路25〜30と、2ビットアダー回路61とを含む。ここで、NAND回路37〜43はワード線WL0a〜WL3a,WL0b〜WL2bに1対1に対応するよう設けられ、NAND回路43の入力ノードは反転回路25及び2ビットアダー回路61に接続され、NAND回路42の入力ノードは反転回路28及び2ビットアダー回路61に接続される。
That is, as shown in FIG. 9, the row decoder 46 according to the third embodiment includes
また同様に、NAND回路41の入力ノードは反転回路25,28に接続され、NAND回路37の入力ノードは2ビットアダー回路61に接続され、NAND回路37の入力ノードは2ビットアダー回路61に接続される。また、NAND回路38の入力ノードは反転回路25と2ビットアダー回路61に接続され、NAND回路39の入力ノードは反転回路28と2ビットアダー回路61に接続され、NAND回路40の入力ノードは反転回路25,28に接続される。
Similarly, the input node of the NAND circuit 41 is connected to the inverting
図10は、図9に示された2ビットアダー回路61の構成を示す回路図である。図10に示されるように、この2ビットアダー回路61は、AND回路62,63と、排他的OR回路64,65と、反転回路66とを含む。ここで、AND回路62の入力ノードはノードNa,Ncに接続され、AND回路63の入力ノードはAND回路62の出力ノードと反転回路66の出力ノードとに接続され、出力ノードはノードNfに接続される。また、排他的OR回路64の入力ノードはノードNaとノードNcに接続され、出力ノードはノードNeに接続される。さらには、排他的OR回路65の入力ノードはノードNbとノードNdに接続され、反転回路66の入力ノードは排他的OR回路65の出力ノードに接続される。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of 2-
ここで、上記ノードNaは反転回路26の出力ノードに接続され、ノードNbは反転回路29の出力ノードに接続され、ノードNcはAND回路60の出力ノードに接続され、ノードNdはAND回路59の出力ノードに接続される。また、ノードNeは反転回路25の入力ノードに接続され、ノードNfは反転回路28の入力ノードに接続される。
Here, the node Na is connected to the output node of the inverting circuit 26, the node Nb is connected to the output node of the inverting
また、図9に示されるように、本実施の形態に係る半導体記憶装置においては、キャパシタプレート線CP0〜CP3に1対1に対応して、出力ノードがNOR回路45に接続されたデコードユニットDU2が設けられる。ここで、各デコードユニットDU2は同様な構成を有し、NAND回路51〜54と反転回路55とを含む。そして、NAND回路51の入力ノードはNAND回路37の出力ノード及び反転回路56の出力ノードに接続され、NAND回路52の入力ノードはNAND回路51の出力ノードとNAND回路54の出力ノードに接続され、出力ノードはNOR回路45の入力ノードに接続される。
As shown in FIG. 9, in the semiconductor memory device according to the present embodiment, decode unit DU2 whose output node is connected to NOR
また、NAND回路53の入力ノードは反転回路55の出力ノード及び反転回路56の出力ノードに接続され、NAND回路54の入力ノードはNAND回路52の出力ノードとNAND回路53の出力ノードに接続され、出力ノードは上記のようにNAND回路52の入力ノードに接続される。さらには、AND回路55の入力ノードはNAND回路37の出力ノードに接続され、出力ノードはNAND回路53の入力ノードに接続される。
The input node of the NAND circuit 53 is connected to the output node of the inverting
また、タイミング制御回路11bには直列接続された反転回路57,58と反転回路56とが接続される。さらには、AND回路59の入力ノードは反転回路57の出力ノード及び反転回路32の出力ノードに接続され、AND回路60の入力ノードは反転回路57の出力ノード及び反転回路35の出力ノードに接続される。
Further,
次に、上記のような構成を有する本実施の形態3に係る半導体記憶装置の動作を、図9に示された強誘電体メモリセルFMC19からデータを読み出す場合を例に説明する。まず、タイミング制御回路11bからロウレベルの信号が反転回路58に供給されると、この期間において外部から供給されたロウアドレスA0,A1に応じて、ロウデコーダ46に含まれたNAND回路37はキャパシタプレート線CP3を選択するCPアドレス信号をデコードユニットDU2へ供給する。そして、該デコードユニットDU2は上記CPアドレス信号をラッチすると共に、キャパシタプレート線CP3に接続されたNOR回路45へ供給する。
Next, the operation of the semiconductor memory device according to the third embodiment having the above-described configuration will be described by taking as an example the case where data is read from the ferroelectric memory cell FMC19 shown in FIG. First, when a low level signal is supplied from the
これにより該NOR回路45は、プレート線パルス発生回路7から供給されるパルス信号に応じて、キャパシタプレート線CP3を駆動する。
Accordingly, the NOR
次に、タイミング制御回路11bが反転回路58にハイレベルの信号を供給することにより、2ビットアダー回路61は外部から供給されたロウアドレスA0,A1に2ビットのコラムアドレスA2,A3を加算してワード線選択信号を生成する。そして、ロウデコーダ46は該ワード線選択信号に応じてワード線WL3aを選択する。
Next, when the
すなわち、ロウデコーダ46に含まれたNAND回路37からワード線WL3aに接続されたNOR回路23へ、該ワード線WL3aを選択する信号が供給される。このとき該NOR回路23は、ワード線パルス発生回路9から供給されるパルス信号に応じて、ワード線WL3aをハイレベルに活性化させる。これにより、強誘電体メモリセルFMC19とビット線BL1との間に接続されたNチャネルMOSトランジスタNTがオンする。
That is, a signal for selecting the word line WL3a is supplied from the
これにより、強誘電体メモリセルFMC19からビット線BL1へデータが読み出され、センスアンプ13で増幅されてデータDoutとして出力される。なお、以上はデータ読み出し動作の説明であるが、データ書き込みの場合には、書き込みデータDinが書込増幅回路15へ供給され、上記と同様に選択された強誘電体メモリセルへ該書き込みデータDinが書き込まれる。
As a result, data is read from the ferroelectric memory cell FMC19 to the bit line BL1, amplified by the
また、上記において、プレート線パルス発生回路7とワード線パルス発生回路9、センスアンプ13、書込増幅回路15、及び2ビットアダー回路61は、クロック信号CKとライトイネーブル信号WEが供給されるタイミング制御回路11bによってそれぞれ動作タイミングが制御される。
In the above, the plate line pulse generation circuit 7, the word line pulse generation circuit 9, the
以上より、本発明の実施の形態3に係る強誘電体メモリを備えた半導体記憶装置によれば、上記実施の形態1及び2に係る半導体記憶装置と同様に、消費電力を低減することができると共に、強誘電体メモリセルFMCに対するデータの読み書きを高速化することができる。 As described above, according to the semiconductor memory device including the ferroelectric memory according to the third embodiment of the present invention, the power consumption can be reduced as in the semiconductor memory devices according to the first and second embodiments. At the same time, the reading and writing of data with respect to the ferroelectric memory cell FMC can be speeded up.
[実施の形態4]
図11は、本発明の実施の形態4に係る半導体記憶装置に備えられた強誘電体メモリにおけるセルアレイの構成を示す平面図である。図11に示されるように、本実施の形態4に係る強誘電体メモリにおけるセルアレイは、図6に示された実施の形態2に係る強誘電体メモリにおけるセルアレイと同様な構成を有するが、セルユニットUT1〜UT3相互のビット線BL1〜BL6方向におけるずれが、強誘電体メモリセルFMCの1/2に相当する距離とされる点で相違するものである。なお、図11に示されたセルアレイは、図7に示された回路図により表すことができる。
[Embodiment 4]
FIG. 11 is a plan view showing the configuration of the cell array in the ferroelectric memory provided in the semiconductor memory device according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the cell array in the ferroelectric memory according to the fourth embodiment has the same configuration as the cell array in the ferroelectric memory according to the second embodiment shown in FIG. The difference between the units UT1 to UT3 in the direction of the bit lines BL1 to BL6 is that the distance is equivalent to 1/2 of the ferroelectric memory cell FMC. Note that the cell array shown in FIG. 11 can be represented by the circuit diagram shown in FIG.
そして、このような本実施の形態4に係る半導体記憶装置によれば、シリコン基板1上に形成される強誘電体メモリセルのセルアレイを全体として長方形状とすることができるため、上記実施の形態2に係る半導体記憶装置と同様な効果を得ることができると共に、該セルアレイの占有面積を小さくすることによって半導体記憶装置の回路面積をより低減することができる。 According to such a semiconductor memory device according to the fourth embodiment, the cell array of the ferroelectric memory cells formed on the silicon substrate 1 can be made rectangular as a whole. 2 can be obtained, and the circuit area of the semiconductor memory device can be further reduced by reducing the area occupied by the cell array.
[実施の形態5]
図12は、本発明の実施の形態5に係る半導体記憶装置に備えられた強誘電体メモリにおけるセルアレイの構成を示す平面図である。図12に示されるように、本実施の形態5に係る強誘電体メモリにおけるセルアレイは、図11に示された実施の形態4に係る強誘電体メモリにおけるセルアレイと同様な構成を有するが、図11に示されたセルアレイを実メモリセルアレイRMCAとして、その周囲にビット線コンタクトをしないダミー強誘電体メモリセルDFMCを備える点で相違するものである。
[Embodiment 5]
FIG. 12 is a plan view showing the configuration of the cell array in the ferroelectric memory provided in the semiconductor memory device according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, the cell array in the ferroelectric memory according to the fifth embodiment has the same configuration as the cell array in the ferroelectric memory according to the fourth embodiment shown in FIG. 11 is a real memory cell array RMCA, and is different in that a dummy ferroelectric memory cell DFMC not having a bit line contact is provided around the cell array.
すなわち、本実施の形態5に係る強誘電体メモリにおけるセルアレイにおいては、図12に示されるように、実メモリセルアレイRMCAの周囲にダミーワード線DWL0,DWL1と、ダミーキャパシタプレート線DCP1〜DCP3と、ダミービット線DBL1〜DBL4とが形成され、さらにビット線コンタクトがなされないダミー強誘電体メモリセルDFMCが形成される。 That is, in the cell array in the ferroelectric memory according to the fifth embodiment, as shown in FIG. 12, dummy word lines DWL0 and DWL1, dummy capacitor plate lines DCP1 to DCP3, Dummy bit lines DBL1 to DBL4 are formed, and further, a dummy ferroelectric memory cell DFMC without bit line contact is formed.
以上のような構成を有する本実施の形態5に係る半導体記憶装置によれば、上記実施の形態4に係る半導体記憶装置と同様な効果を得ることができると共に、上記実施の形態4に係る強誘電体メモリにおけるセルアレイをシリコン基板1上に形成する際に、該基板の周辺部に生じる露光不良の影響を回避することができる。 According to the semiconductor memory device according to the fifth embodiment having the configuration as described above, the same effects as those of the semiconductor memory device according to the fourth embodiment can be obtained, and the strength according to the fourth embodiment can be obtained. When the cell array in the dielectric memory is formed on the silicon substrate 1, it is possible to avoid the influence of exposure failure occurring in the peripheral portion of the substrate.
すなわち、本実施の形態5に係る上記セルアレイ構成によれば、図12に示された実メモリセルアレイRMCAとして品質の高い強誘電体メモリのセルアレイを得ることができるため、さらに信頼性の高い半導体記憶装置を得ることができる。 That is, according to the cell array configuration of the fifth embodiment, a high-quality ferroelectric memory cell array can be obtained as the real memory cell array RMCA shown in FIG. A device can be obtained.
1 シリコン基板
2 選択回路
3 ワード線デコーダ
5 プレート線デコーダ
7 プレート線パルス発生回路
9 ワード線パルス発生回路
11a,11b タイミング制御回路
13 センスアンプ
15 書き込み増幅回路
16〜19 OR回路
20,21,41〜44,59,60,62,63 AND回路
22,23,45 NOR回路
24〜36,50,66 反転回路
37〜43,51〜58 NAND回路
46 ロウデコーダ
61 2ビットアダー回路
64,65 排他的OR回路
FMC,FMC1〜FMC28 強誘電体メモリセル
DFMC ダミー強誘電体メモリセル
SD1,SD2 拡散領域
WL1〜WL4,WL0a〜WL4a,WL0b〜WL2b ワード線
DWL0,DWL1 ダミーワード線
BL1〜BL6 ビット線
DBL1〜DBL4 ダミービット線
CP0〜CP4,CP0a〜CP4a,CP1b,CP2b キャパシタプレート線
DCP0〜DCP3 ダミーキャパシタプレート線
GT1〜GT2 ゲート回路
SA1,SA2 センスアンプ
DB1,DB2 データバス
UT1〜UT3 セルユニット
DU1,DU2 デコードユニット
NT,NT1〜NT4 NチャネルMOSトランジスタ
RMCA 実メモリセルアレイ
VDD 電源電圧ノード
Na〜Nf ノード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Selection circuit 3 Word line decoder 5 Plate line decoder 7 Plate line pulse generation circuit 9 Word line
Claims (9)
前記アレイに対して1つずつ設けられる、ROWデコーダとしての1のワード線デコーダとROWデコーダとしての1のキャパシタプレート線デコーダと、
前記ワード線デコーダに接続される複数のワード線と、
前記キャパシタプレート線デコーダに接続される複数のキャパシタプレート線とをそれぞれ有し、
前記複数のキャパシタプレート線の内、1のキャパシタプレート線に接続される複数の強誘電体メモリセルが横方向に分割されてなる複数のブロックのうちの1つのブロックが、複数のROWアドレスに応じたワード線で選択されるように、ワード線に接続されていることを特徴とする半導体記憶装置。 A semiconductor memory device in which a plurality of ferroelectric memory cells connected between a capacitor plate line and a bit line and reading and writing data according to the potential of the word line and the capacitor plate line are formed in an array on the substrate Because
One word line decoder as a ROW decoder and one capacitor plate line decoder as a ROW decoder, one for each array;
A plurality of word lines connected to the word line decoder;
A plurality of capacitor plate lines connected to the capacitor plate line decoder,
Of the plurality of capacitor plate lines, one block among a plurality of blocks formed by dividing a plurality of ferroelectric memory cells connected to one capacitor plate line in a horizontal direction corresponds to a plurality of ROW addresses. A semiconductor memory device, wherein the semiconductor memory device is connected to a word line so that the word line is selected.
前記アレイに対して1つずつ設けられる、ROWデコーダとしての1のワード線デコーダとROWデコーダとしての1のキャパシタプレート線デコーダと、
前記ワード線デコーダに接続される複数のワード線と、
前記キャパシタプレート線デコーダに接続される複数のキャパシタプレート線とをそれぞれ有し、
前記複数のワード線の内、1のワード線に接続される複数の強誘電体メモリセルが横方向に分割されてなる複数のブロックのうちの1つのブロックが、複数のROWアドレスに応じたキャパシタプレート線で選択されるように、キャパシタプレート線に接続されていることを特徴とする半導体記憶装置。 A semiconductor memory device in which a plurality of ferroelectric memory cells connected between a capacitor plate line and a bit line and reading and writing data according to the potential of the word line and the capacitor plate line are formed in an array on the substrate Because
One word line decoder as a ROW decoder and one capacitor plate line decoder as a ROW decoder, one for each array;
A plurality of word lines connected to the word line decoder;
A plurality of capacitor plate lines connected to the capacitor plate line decoder,
Among the plurality of word lines, one of a plurality of blocks formed by dividing a plurality of ferroelectric memory cells connected to one word line in a horizontal direction is a capacitor corresponding to a plurality of ROW addresses. A semiconductor memory device connected to a capacitor plate line so as to be selected by a plate line.
前記強誘電体メモリセルのうち同時選択される前記強誘電体メモリセルから読み出された前記データを選択して前記増幅手段へ供給する選択手段とをさらに備えた請求項1または2に記載の半導体記憶装置。 Amplifying means for amplifying the data read from the ferroelectric memory cells, provided by the number of the ferroelectric memory cells simultaneously selected by driving the word line and the capacitor plate line;
3. The selecting unit according to claim 1, further comprising: a selecting unit that selects the data read from the ferroelectric memory cell that is simultaneously selected from the ferroelectric memory cells and supplies the data to the amplifying unit. Semiconductor memory device.
前記アレイ1つに対して1つずつ、前記アレイの同じ辺に設けられる、1のワード線デコーダと1のキャパシタプレート線デコーダと、
前記ワード線デコーダに接続される複数のワード線と、
前記キャパシタプレート線デコーダに接続される複数のキャパシタプレート線とをそれぞれ有し、
1つのキャパシタプレート線に接続される強誘電体メモリセルと、他のキャパシタプレート線に接続される強誘電体メモリセルが、同一のワード線に接続されていることを特徴とする半導体記憶装置。 A ferroelectric memory cell connected between a capacitor plate line and a bit line and capable of reading and writing data according to the potential of the word line and the capacitor plate line is a semiconductor memory device formed in an array on a substrate. And
One word line decoder and one capacitor plate line decoder provided on the same side of the array, one for each array;
A plurality of word lines connected to the word line decoder;
A plurality of capacitor plate lines connected to the capacitor plate line decoder,
A semiconductor memory device, wherein a ferroelectric memory cell connected to one capacitor plate line and a ferroelectric memory cell connected to another capacitor plate line are connected to the same word line.
前記アレイ1つに対して1つずつ、前記アレイの同じ辺に設けられる、1のワード線デコーダと1のキャパシタプレート線デコーダと、
前記ワード線デコーダに接続される複数のワード線と、
前記キャパシタプレート線デコーダに接続される複数のキャパシタプレート線とをそれぞれ有し、
1つのワード線に接続される強誘電体メモリセルと、他のワード線に接続される強誘電体メモリセルが、同一のキャパシタプレート線に接続されていることを特徴とする半導体記憶装置。 A ferroelectric memory cell connected between a capacitor plate line and a bit line and capable of reading and writing data according to the potential of the word line and the capacitor plate line is a semiconductor memory device formed in an array on a substrate. And
One word line decoder and one capacitor plate line decoder provided on the same side of the array, one for each array;
A plurality of word lines connected to the word line decoder;
A plurality of capacitor plate lines connected to the capacitor plate line decoder,
A semiconductor memory device, wherein a ferroelectric memory cell connected to one word line and a ferroelectric memory cell connected to another word line are connected to the same capacitor plate line.
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| JPH08181286A (en) * | 1994-10-28 | 1996-07-12 | Sony Corp | Semiconductor memory cell and its manufacture |
| JPH10162589A (en) * | 1996-11-28 | 1998-06-19 | Matsushita Electron Corp | Ferroelectric memory device |
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