JPH09245486A - 強誘電体メモリ - Google Patents

強誘電体メモリ

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JPH09245486A
JPH09245486A JP8073224A JP7322496A JPH09245486A JP H09245486 A JPH09245486 A JP H09245486A JP 8073224 A JP8073224 A JP 8073224A JP 7322496 A JP7322496 A JP 7322496A JP H09245486 A JPH09245486 A JP H09245486A
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JP8073224A
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Inventor
Hiroki Fujisawa
宏樹 藤澤
Yasushi Nagashima
靖 永島
Seiji Narui
誠司 成井
Yasunobu Aoki
康伸 青木
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Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 シャドーRAM等の特にリコールモード及び
リフレッシュモードにおける所要電流を削減し、シャド
ーRAM等の低消費電力化を図る。 【解決手段】 一対のメモリアレイARY0及びARY
1を設けて選択的にかつ順次交互に活性状態とし、これ
らのメモリアレイに対応してコモンソース線CSP0及
びCSN0あるいはCSP1及びCSN1に電源電圧V
CC又は接地電位VSSが供給されることでそれぞれ選
択的に動作状態とされるセンスアンプSA0及びSA1
を設けるとともに、コモンソース線CSP0及びCSP
1間ならびにCSN0及びCSN1間に、ワード線の選
択動作が終了してから対応するセンスアンプSA0又は
SA1が動作状態とされるまでの間に一時的にオン状態
とされる短絡スイッチP1及びN1をそれぞれ設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は強誘電体メモリに
関し、例えば、リコールモード及びリフレッシュモード
を有するシャドーRAM(ランダムアクセスメモリ)な
らびにその低消費電力化に利用して特に有効な技術に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】強誘電体キャパシタ及びアドレス選択M
OSFET(金属酸化物半導体型電界効果トランジス
タ。この明細書では、MOSFETをして絶縁ゲート型
電界効果トランジスタの総称とする)を含む強誘電体メ
モリセルが格子状に配置されてなるメモリアレイをその
基本構成要素とする強誘電体メモリがある。また、強誘
電体メモリの一種として、通常動作時には、強誘電体キ
ャパシタのプレート電位ならびにビット線のプリチャー
ジ電位を電源電圧VCC及び接地電位VSS間の中間電
位として揮発モードで動作させ、電源切断時には、強誘
電体キャパシタのプレート電位を接地電位VSSとして
不揮発モードで動作させるいわゆるシャドーRAMが、
例えば、特開平7−21784等に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記シャドーRAMに
おいて、不揮発モードにおける記憶データの保持は、強
誘電体メモリセルの強誘電体キャパシタの電極間にある
強誘電体の分極を利用して行われ、保持データの読み出
しは、予めメモリアレイの相補ビット線の非反転及び反
転信号線を電源電圧VCC又は接地電位VSSにプリチ
ャージした後、ワード線を選択してメモリセルのアドレ
ス選択MOSFETをオン状態とし、強誘電体キャパシ
タに選択的に電荷が流れ込むことによる相補ビット線の
非反転及び反転信号線の電位変化を検出して行われる。
また、揮発モードにおける記憶データの保持は、強誘電
体の分極にともない強誘電体キャパシタの電極間容量に
蓄積される電荷を利用して行われ、保持データの読み出
しは、例えば、相補ビット線の非反転及び反転信号線を
電源電圧VCC及び接地電位VSS間の中間電位にプリ
チャージした後、ワード線を選択してメモリセルのアド
レス選択MOSFETをオン状態とし、電極間容量に蓄
積された電荷が放出されることによる相補ビット線の非
反転及び反転信号線の電位変化を検出して行われる。し
たがって、電源投入時、シャドーRAMが不揮発モード
から揮発モードに移行する際には、不揮発モードによる
ワード線単位の読み出し動作を全ワード線について実行
し、再書き込みによって各強誘電体キャパシタの電極間
容量にその保持データに応じた電荷を蓄積させるための
いわゆるリコールモードが必要となる。
【0004】シャドーRAMのリコールモードにおい
て、相補ビット線の非反転及び反転信号線のプリチャー
ジは、選択ワード線が変わるたびに行われ、電源電圧V
CC又は接地電位VSSにプリチャージされた相補ビッ
ト線の非反転及び反転信号線の電位は、そのいずれか一
方が、選択ワード線に結合されたメモリセルの保持デー
タに応じて選択的に接地電位VSS又は電源電圧VCC
へ変化する。言い換えるならば、そのいずれか一方が接
地電位VSS又は電源電圧VCCに変化した相補ビット
線の非反転又は反転信号線の電位は、次のプリチャージ
動作が行われることによって電源電圧VCC又は接地電
位VSSに再度プリチャージされる訳であって、読み出
しに際して非反転又は反転信号線の寄生容量に蓄積され
た電荷は、使用されることなく放出される。この結果、
相応してリコールモードの所要電流が増大し、シャドー
RAMの低消費電力化が妨げられるものとなる。
【0005】この発明の目的は、シャドーRAM等の特
にリコールモード時の所要電流を削減し、シャドーRA
M等の低消費電力化を図ることにある。
【0006】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば次の
通りである。すなわち、不揮発モード又は揮発モードで
選択的に使用可能とされ、かつ不揮発モードから揮発モ
ードへの移行に際し、ビット線を第1又は第2の電源電
圧にプリチャージしつつ行われるリコールモードを必要
とするシャドーRAM等において、メモリアレイを複数
分割して選択的にかつ順次交互に活性状態とし、これら
のメモリアレイに対応してその第1及び第2のコモンソ
ース線に第1及び第2の電源電圧がそれぞれ供給される
ことでそれぞれ選択的に動作状態とされる複数のセンス
アンプを設けるとともに、これらのセンスアンプの第1
又は第2のコモンソース線間に、ワード線の選択動作が
終了してから対応するセンスアンプの第1及び第2のコ
モンソース線に第1及び第2の電源電圧が供給されるま
での間に一時的にオン状態とされる短絡スイッチをそれ
ぞれ設ける。また、これらの短絡スイッチを、シャドー
RAMのリフレッシュモードにおいても、上記リコール
モードの場合と同じ条件で一時的にオン状態とする。
【0008】上記した手段によれば、一方のセンスアン
プの増幅動作により対応するコモンソース線ならびにメ
モリアレイの相補ビット線の非反転又は反転信号線の寄
生容量に蓄積された電荷を、他方のセンスアンプのコモ
ンソース線に対する動作電源として活用し、これらのコ
モンソース線ならびに対応するメモリアレイの相補ビッ
ト線の非反転及び反転信号線の電位を中間電位まで高め
ることができる。この結果、シャドーRAM等の特にリ
コールモード及びリフレッシュモードの所要電流を削減
し、シャドーRAM等の低消費電力化を図ることができ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】図1には、この発明が適用された
シャドーRAM(強誘電体メモリ)の一実施例のブロッ
ク図が示されている。また、図2には、図1のシャドー
RAMに含まれるメモリアレイ及びその周辺部の一実施
例の部分的な回路図が示されている。さらに、図3に
は、図2のメモリアレイを構成する強誘電体メモリセル
の一実施例の情報保持特性図が示され、図4には、図1
のシャドーRAMの動作モードの推移を説明するための
一実施例の概念図が示されている。これらの図をもと
に、まずこの実施例のシャドーRAMの構成及び動作の
概要と強誘電体メモリセルの情報保持特性ならびにシャ
ドーRAMの動作モードについて説明する。なお、図2
の各回路素子ならびに図1の各ブロックを構成する回路
素子は、特に制限されないが、公知のMOSFET集積
回路の製造技術により、単結晶シリコンのような1個の
半導体基板面上に形成される。また、図2において、そ
のチャンネル(バックゲート)部に矢印が付されるMO
SFETはPチャンネル型であって、矢印の付されない
NチャンネルMOSFETと区別して示される。
【0010】図1において、この実施例のシャドーRA
Mは、二つのメモリアレイARY0及びARY1と、こ
れらのメモリアレイに対応して設けられるXアドレスデ
コーダXD0及びXD1ならびにセンスアンプSA0及
びSA1と、センスアンプSA0の左側に配置されるY
アドレスデコーダYDとを備える。
【0011】メモリアレイARY0及びARY1は、い
わゆる2セル・2トランジスタ型アレイとされ、図2に
示されるように、図の垂直方向に平行して配置されるm
+1本のワード線W00〜W0mあるいはW10〜W1
mと、水平方向に平行して配置されるn+1組の相補ビ
ット線B00*〜B0n*あるいはB10*〜B1n*
(ここで、例えば非反転ビット線B00T及び反転ビッ
ト線B00Bを、合わせて相補ビット線B00*のよう
に*を付して表す。また、それが有効とされるとき選択
的にハイレベルとされるいわゆる非反転信号等について
はその名称の末尾にTを付して表し、それが有効とされ
るとき選択的にロウレベルとされる反転信号等について
はその名称の末尾にBを付して表す。以下同様)とをそ
れぞれ含む。これらのワード線及び相補ビット線の交点
には、強誘電体キャパシタCt又はCbとアドレス選択
MOSFETQt又はQbとからなる(m+1)×(n
+1)対の強誘電体メモリセルがそれぞれ格子状に配置
される。
【0012】メモリアレイARY0及びARY1の同一
列に配置されるm+1対のメモリセルの強誘電体キャパ
シタCt又はCbの一方の電極は、その情報蓄積ノード
として、アドレス選択MOSFETQt又はQbを介し
て対応する相補ビット線B00*〜B0n*あるいはB
10*〜B1n*の非反転又は反転信号線にそれぞれ共
通結合される。また、メモリアレイARY0及びARY
1の同一行に配置されるn+1対のメモリセルのアドレ
ス選択MOSFETQt及びQbのゲートは、対応する
ワード線W00〜W0mあるいはW10〜W1mにそれ
ぞれ共通結合される。メモリアレイARY0及びARY
1を構成するすべてのメモリセルの強誘電体キャパシタ
Ct及びCbの他方の電極つまりプレートには、所定の
プレート電圧VPが共通に供給される。なお、プレート
電圧VPは、電源電圧が投入されシャドーRAMが揮発
モードとされるとき、電源電圧VCC及び接地電位VS
S間の中間電位HVCとされ、電源電圧が切断されシャ
ドーRAMが不揮発モードとされると、接地電位VSS
つまり0Vとされる。
【0013】メモリアレイARY0及びARY1を構成
する強誘電体メモリセルは、強誘電体キャパシタCt及
びCbの電極間に印加される電界と電極間にある強誘電
体の分極との関係において、図3に示すような情報保持
特性を有する。すなわち、点Aにある初期の強誘電体
は、電極間に正方向の電界+Epが印加されることでそ
の状態を点Bに移行し、正方向の最大分極+Ppを生じ
る。この分極は、電界の絶対値が小さくなることで徐々
に低下するが、電界が0となる点Cにおいても分極+P
rが残留する。一方、強誘電体の分極は、電極間に逆方
向の電界−Ecが印加される点Dを境に反転し、電界−
Epが印加される点Eにおいて逆方向の最大分極−Pp
を生じる。この分極は、電界の絶対値が小さくなること
で徐々に低下するが、電界が0となる点Fにおいても分
極−Prが残留する。そして、正方向の電界+Ecが印
加される点Gを境に正転し、上記点Bに至る。なお、各
強誘電体メモリセルは、特に制限されないが、その強誘
電体の分極状態が+側にあるとき論理“1”のデータを
保持するものとされ、その強誘電体の分極状態が−側に
あるときには論理“0”のデータを保持するものとされ
る。
【0014】この実施例において、シャドーRAMは、
図4に示されるように、その電源電圧が投入されている
とき、通常のダイナミック型RAMと同様、各メモリセ
ルの強誘電体キャパシタCt又はCbの電極間容量の蓄
積電荷を利用した揮発モードで動作し、電源電圧が切断
されるときには、電極間の強誘電体の分極を利用した不
揮発モードで動作する。シャドーRAMのアクセス装置
は、電源電圧が投入されると、まずリコールモード制御
信号RECMをハイレベルとして、メモリアレイARY
0及びARY1のワード線W00〜W0mならびにW1
0〜W1mに関する一連のリコールモードを実施した
後、リコールモード制御信号RECMをロウレベルに戻
して、シャドーRAMを通常の揮発モードとする。な
お、リコールモードにおいて、シャドーRAMは、後述
するように、不揮発モードから揮発モードへ移行するた
めの読み出し動作をワード線単位で行うが、リコールモ
ードによるこれらの読み出し動作は、実質不揮発モード
として扱われる。
【0015】シャドーRAMの電源電圧が投入されると
き、各強誘電体メモリセルの強誘電体キャパシタのプレ
ートには、前述のように、中間電位HVCのようなプレ
ート電圧VPが供給され、このプレート電位が、強誘電
体キャパシタの電極間電圧を決める基準電位となる。ま
た、シャドーRAMが揮発モードで非選択状態とされる
とき、メモリアレイARY0及びARY1の相補ビット
線B00*〜B0n*ならびにB10*〜B1n*の非
反転及び反転信号線は上記中間電位HVCにプリチャー
ジされ、この状態が図3の電界ゼロの状態に対応する。
【0016】一方、電源電圧が切断されたことによりシ
ャドーRAMが不揮発モードとされるとき、各強誘電体
メモリを構成する強誘電体キャパシタの電極間には、同
様に電界が印加されず、その強誘電体の分極状態は、保
持データの論理値に応じて選択的に図3の点C又は点F
にあって、この状態は半永久的に変化しない。シャドー
RAMの電源電圧が投入され、リコールモードによる読
み出し動作が行われると、メモリアレイARY0及びA
RY1の相補ビット線B00*〜B0n*ならびにB1
0*〜B1n*は、後述するように、まずその非反転及
び反転信号線が電源電圧VCC又は接地電位VSSにプ
リチャージされる。各相補ビット線のプリチャージレベ
ルは、ワード線W00〜W0mあるいはW10〜W1m
の指定された1本が択一的にハイレベルとされること
で、対応するn+1対の強誘電体メモリセルの情報蓄積
ノードに伝達され、これらのメモリセルの強誘電体キャ
パシタの分極状態を強制的に図3の点B又は点Eに移行
させる。
【0017】シャドーRAMのリコールモードがVCC
プリチャージ方式で行われメモリアレイARY0及びA
RY1の相補ビット線B00*〜B0n*ならびにB1
0*〜B1n*の非反転及び反転信号線がともに電源電
圧VCCにプリチャージされるとき、論理“0”のデー
タを保持するメモリセル対のうち非反転ビット線B00
T〜B0nTあるいはB10T〜B1nT側に結合され
るメモリセルでは、点Fから点Bへの分極反転をともな
うため、比較的大きな正電荷の移動が必要となり、対応
する非反転ビット線の電位は比較的大きく低下する。し
かし、反転ビット線B00B〜B0nBあるいはB10
B〜B1nB側に結合されるメモリセルでは、分極反転
をともなわない点Cから点Bへの移行であるため、正電
荷の移動量は少なく、対応する反転ビット線の電位低下
も比較的小さい。
【0018】一方、論理“1”のデータを保持するメモ
リセル対のうち反転ビット線B00B〜B0nBあるい
はB10B〜B1nB側に結合されるメモリセルでは、
点Fから点Bへの分極反転をともなうため、比較的大き
な正電荷の移動が必要となって対応する反転ビット線の
電位が比較的大きく低下する。しかし、非反転ビット線
B00T〜B0nTあるいはB10T〜B1nT側に結
合されるメモリセルでは、分極反転をともなわない点C
から点Bへの移行であるため、正電荷の移動量は少な
く、対応する非反転ビット線の電位低下も比較的小さ
い。
【0019】相補ビット線B00*〜B0n*ならびに
B10*〜B1n*におけるこれらの電位変化は、後述
するセンスアンプSA0又はSA1の対応する単位増幅
回路によってそれぞれ増幅され、電源電圧VCCのよう
なハイレベル又は接地電位VSSのようなロウレベルの
2値読み出し信号となり、選択ワード線に結合されるn
+1対のメモリセルの強誘電体キャパシタの電極間容量
に再書き込みされる。これにより、シャドーRAMは揮
発モードに移行し、アクセス装置によるデータの読み出
し又は書き込みを受け付けることができる。
【0020】次に、シャドーRAMのリコールモードが
VSSプリチャージ方式で行われ、メモリアレイARY
0及びARY1の相補ビット線B00*〜B0n*なら
びにB10*〜B1n*の非反転及び反転信号線がとも
に接地電位VSSにプリチャージされるとき、論理
“0”のデータを保持するメモリセル対のうち反転ビッ
ト線B00B〜B0nBあるいはB10B〜B1nB側
に結合されるメモリセルでは、点Cから点Eへの分極反
転をともなうため、比較的大きな負電荷の移動が必要と
なり、対応する反転ビット線の電位は比較的大きく上昇
する。しかし、非反転ビット線B00T〜B0nTある
いはB10T〜B1nT側に結合されるメモリセルで
は、分極反転をともなわない点Fから点Eへの移行であ
るため、負電荷の移動量は少なく、対応する反転ビット
線の電位上昇も小さい。
【0021】一方、論理“1”のデータを保持するメモ
リセル対のうち非反転ビット線B00B〜B0nBある
いはB10B〜B1nB側に結合されるメモリセルで
は、点Cから点Eへの分極反転をともなうため、比較的
大きな負電荷の移動が必要となって対応する非反転ビッ
ト線の電位が比較的大きく上昇する。しかし、反転ビッ
ト線B00B〜B0nBあるいはB10B〜B1nB側
に結合されるメモリセルでは、分極反転をともなわない
点Fから点Eへの移行であるため、負電荷の移動量は少
なく、対応する非反転ビット線の電位上昇も比較的小さ
い。
【0022】相補ビット線B00*〜B0n*ならびに
B10*〜B1n*におけるこれらの電位変化は、後述
するセンスアンプSA0又はSA1の対応する単位増幅
回路によってそれぞれ増幅され、電源電圧VCCのよう
なハイレベル又は接地電位VSSのようなロウレベルの
2値読み出し信号となり、選択ワード線に結合されるn
+1対のメモリセルの強誘電体キャパシタの電極間容量
に再書き込みされる。これにより、シャドーRAMは揮
発モードに移行し、アクセス装置によるデータの読み出
し又は書き込みを受け付けることができる。
【0023】シャドーRAMが揮発モードで使用される
とき、各メモリセルの強誘電体キャパシタCt又はCb
の電極間容量に蓄積された電荷は、アドレス選択MOS
FETQt又はQbのソース領域のPN接合部を介して
徐々にリークする。したがって、シャドーRAMの場合
も、通常のダイナミック型RAMと同様に、強誘電体キ
ャパシタCt又はCbのリーク特性に応じた所定の周期
trefで保持データをワード線単位で読み出し、電極
間容量に再書き込みするためのリフレッシュ動作が必要
となる。これに対処するため、この実施例のシャドーR
AMには、アドレスカウンタを含むリフレッシュコント
ローラRFCが設けられるとともに、いわゆるCBR
(CASビフォアRAS)リフレッシュサイクルが用意
され、リフレッシュコントローラRFCの制御により、
ワード線W00〜W0mならびにW10〜W1mに関す
る一連のリフレッシュ動作を自律的に行うことができ
る。また、シャドーRAMには、リコールモード制御信
号RECMが用意され、このリコールモード制御信号を
ハイレベルとしたままCBRリフレッシュサイクルを実
行することで、リフレッシュコントローラRFCの制御
により、リコールモードによる一連のデータリコール動
作を自律的に行うことができる。
【0024】この実施例において、シャドーRAMがリ
コールモード又はリフレッシュモードとされるとき、メ
モリアレイARY0及びARY1のワード線W00〜W
0mならびにW10〜W1mを指定するためのアドレス
信号は、後述するように、リフレッシュコントローラR
FCからリフレッシュアドレス信号RX0〜RXiとし
て供給される。また、これらのリフレッシュアドレス信
号RX0〜RXiは、全ビット論理“0”の初期状態か
ら順次カウントアップされ、その最下位ビットつまり内
部アドレス信号X0は、メモリアレイARY0又はAR
Y1を選択的に指定するために供される。したがって、
リコールモード及びリフレッシュモードにおいては、メ
モリアレイARY0及びARY1が順次交互に指定され
る結果となり、このことが本発明の重要な条件となる。
シャドーRAMのリコールモード及びリフレッシュモー
ドについては、後で詳細に説明する。
【0025】次に、シャドーRAMで揮発モードによる
読み出し動作が行われるとき、メモリアレイARY0及
びARY1の相補ビット線B00*〜B0n*ならびに
B10*〜B1n*の非反転及び反転信号線は、前述の
ように、中間電位HVCにプリチャージされ、これらの
相補ビット線のプリチャージ電位は、ワード線W00〜
W0mあるいはW10〜W1mが択一的にハイレベルと
されるとき、対応するメモリセルの強誘電体キャパシタ
Ct又はCbの電極間容量に蓄積された電荷が各ビット
線の寄生容量との間でチャージシェアされることでわず
かに上昇し、又は低下する。このような非反転及び反転
信号線における電位差は、センスアンプSA0又はSA
1の対応する単位増幅回路によりそれぞれ増幅されて2
値読み出し信号となり、相補共通データ線CD0*又は
CD1*からデータ入出力回路IOならびにデータ出力
端子Doutを経て外部に出力される。
【0026】つまり、この実施例のシャドーRAMで揮
発モードによる通常の読み出し動作が行われるとき、選
択メモリセルの強誘電体キャパシタCt又はCbの分極
状態は、相補ビット線B00*〜B0n*ならびにB1
0*〜B1n*の非反転及び反転信号線がプリチャージ
状態にある図2の点C又は点Fから増幅後のハイレベル
に対応する点Bあるいは増幅後のロウレベルに対応する
点Eの間を往復するだけであって、読み出し動作にとも
なう分極反転は生じない。このため、強誘電体メモリセ
ルの時間あたりの書き換え回数を少なくすることがで
き、これによって強誘電体メモリの耐用期間を長くする
ことができるものとされる。
【0027】一方、シャドーRAMで揮発モードによる
それまでの保持データと同一論理値のデータの書き込み
つまり非反転書き込み動作が行われるとき、選択メモリ
セルの強誘電体キャパシタCt又はCbの分極状態は、
読み出し動作の場合と同様、相補ビット線B00*〜B
0n*あるいはB10*〜B1n*の非反転及び反転信
号線がプリチャージ状態にある図2の点C又は点Fから
点B又は点Eとの間を往復するだけであって、分極反転
は生じない。しかし、それまでの保持データと異なる論
理値のデータの書き込みつまり反転書き込み動作が行わ
れるときには、選択メモリセルの強誘電体キャパシタC
t又はCbの分極状態は、点Cから点Eあるいは点Fか
ら点Bにそれぞれ移行し、分極反転をともなう。
【0028】図2において、センスアンプSA0は、メ
モリアレイARY0の相補ビット線B00*〜B0n*
に対応して設けられるn+1個の単位回路を備え、これ
らの単位回路のそれぞれは、PチャンネルMOSFET
P2及びNチャンネルMOSFETN2ならびにPチャ
ンネルMOSFETP3及びNチャンネルMOSFET
N3からなる一対のCMOS(相補型MOS)インバー
タが交差結合されてなる単位増幅回路を含む。これらの
単位増幅回路を構成するPチャンネルMOSFETP2
及びP3のソースは、コモンソース線CSP0(第1の
コモンソース線)に共通結合され、NチャンネルMOS
FETN2及びN3のソースは、コモンソース線CSN
0(第2のコモンソース線)に共通結合される。また、
MOSFETP2及びN2の共通結合されたドレインつ
まりMOSFETP3及びN3の共通結合されたゲート
は、それぞれ各単位回路の非反転入出力ノードとなって
メモリアレイARY0の対応する非反転ビット線B00
T〜B0nTに結合され、MOSFETP2及びN2の
共通結合されたゲートつまりMOSFETP3及びN3
の共通結合されたドレインは、それぞれ各単位回路の反
転入出力ノードとなって対応する反転ビット線B00B
〜B0nBに結合される。
【0029】センスアンプSA0のコモンソース線CS
P0は、Pチャンネル型の駆動MOSFETP4を介し
て電源電圧VCC(第1の電源電圧)に結合され、コモ
ンソース線CSN0は、Nチャンネル型の駆動MOSF
ETN4を介して接地電位VSS(第2の電源電圧)に
結合される。駆動MOSFETN4のゲートには、非反
転内部制御信号PA0Tが供給され、駆動MOSFET
P4のゲートには、その反転信号つまり反転内部制御信
号PA0Bが供給される。
【0030】センスアンプSA0の各単位回路は、さら
に、その非反転入出力ノードつまりメモリアレイARY
0の非反転ビット線B00T〜B0nTと非反転共通デ
ータ線CD0Tとの間あるいはその反転入出力ノードつ
まり反転ビット線B00B〜B0nBと反転共通データ
線CD0Bとの間にそれぞれ設けられるNチャンネル型
の一対のスイッチMOSFETN8及びN9と、Nチャ
ンネル型の3個のプリチャージMOSFETNA〜NC
が直並列結合されてなるビット線プリチャージ回路とを
それぞれ含む。このうち、スイッチMOSFETN8及
びN9のゲートは、それぞれ共通結合され、Yアドレス
デコーダYDから対応するビット線選択信号YS0〜Y
Snがそれぞれ供給される。また、プリチャージMOS
FETNA〜NCのゲートには、タイミング発生回路T
Gから内部制御信号PC0が共通に供給され、プリチャ
ージMOSFETNB及びNCの共通結合されたソース
には、所定のプリチャージ電圧VCが共通に供給され
る。
【0031】同様に、センスアンプSA1は、メモリア
レイARY1の相補ビット線B10*〜B1n*に対応
して設けられるn+1個の単位回路を備え、これらの単
位回路のそれぞれは、PチャンネルMOSFETP5及
びNチャンネルMOSFETN5ならびにPチャンネル
MOSFETP6及びNチャンネルMOSFETN6か
らなる一対のCMOSインバータが交差結合されてなる
単位増幅回路を含む。各単位増幅回路を構成するPチャ
ンネルMOSFETP5及びP6のソースは、コモンソ
ース線CSP1(第1のコモンソース線)に共通結合さ
れ、NチャンネルMOSFETN5及びN6のソース
は、コモンソース線CSN1(第2のコモンソース線)
に共通結合される。また、MOSFETP5及びN5の
共通結合されたドレインつまりMOSFETP6及びN
6の共通結合されたゲートは、それぞれ各単位回路の非
反転入出力ノードとなってメモリアレイARY1の対応
する非反転ビット線B10T〜B1nTに結合され、M
OSFETP5及びN5の共通結合されたゲートつまり
MOSFETP6及びN6の共通結合されたドレイン
は、それぞれ各単位回路の反転入出力ノードとなってメ
モリアレイARY1の対応する反転ビット線B10B〜
B1nBに結合される。
【0032】センスアンプSA1のコモンソース線CS
P1は、Pチャンネル型の駆動MOSFETP7を介し
て電源電圧VCCに結合され、コモンソース線CSN1
は、Nチャンネル型の駆動MOSFETN7を介して接
地電位VSSに結合される。駆動MOSFETN7のゲ
ートには、タイミング発生回路TGから非反転内部制御
信号PA1Tが供給され、駆動MOSFETP7のゲー
トには、その反転信号つまり反転内部制御信号PA1B
が供給される。
【0033】センスアンプSA1の各単位回路は、さら
に、その非反転入出力ノードつまりメモリアレイARY
1の非反転ビット線B10T〜B1nTと非反転共通デ
ータ線CD1Tとの間あるいはその反転入出力ノードつ
まり反転ビット線B10B〜B1nBと反転共通データ
線CD1Bとの間にそれぞれ設けられるNチャンネル型
の一対のスイッチMOSFETND及びNEと、Nチャ
ンネル型の3個のプリチャージMOSFETNF〜NH
が直並列結合されてなるビット線プリチャージ回路とを
それぞれ含む。このうち、スイッチMOSFETND及
びNEのゲートは、それぞれ共通結合され、Yアドレス
デコーダYDから対応するビット線選択信号YS0〜Y
Snがそれぞれ供給される。また、プリチャージMOS
FETNF〜NHのゲートには、タイミング発生回路T
Gから内部制御信号PC1が共通に供給され、プリチャ
ージMOSFETNG及びNHの共通結合されたソース
には、プリチャージ電圧VCが共通に供給される。
【0034】シャドーRAMが揮発モードによる通常の
非選択状態とされるとき、内部制御信号PC0及びPC
1は、ともに電源電圧VCCのようなハイレベルとさ
れ、シャドーRAMが選択状態とされると、その一方が
所定のタイミングで選択的に接地電位VSSのようなロ
ウレベルとされる。
【0035】一方、シャドーRAMが不揮発モードによ
るリコールモードあるいは揮発モードによるリフレッシ
ュモードとされるとき、メモリアレイARY0及びAR
Y1のワード線W00〜W0mならびにW10〜W1m
は、前述のように、リフレッシュアドレス信号RX0〜
RXiにより指定され、メモリアレイARY0及びAR
Y1つまりセンスアンプSA0及びSA1は、順次交互
に活性状態とされる。シャドーRAMがリコールモード
又はリフレッシュモードとされ、先頭ワード線つまりメ
モリアレイARY0のワード線W00に関するリコール
動作又はリフレッシュ動作が開始される直前の非選択状
態において、内部制御信号PC0及びPC1は、シャド
ーRAMのプリチャージ方式に応じて選択的に高電圧V
CH又は電源電圧VCCのハイレベルとされる。そし
て、シャドーRAMがメモリアレイARY0を活性状態
とすべく選択状態とされると、まず内部制御信号PC0
がロウレベルとされるが、この内部制御信号PC0は、
シャドーRAMが非選択状態とされた後もロウレベルの
ままとされ、シャドーRAMが次にメモリアレイARY
1を活性状態とすべく選択状態とされたとき、後述する
コモンソース線短絡回路CSSCによるコモンソース線
CSP0及びCSP1間ならびにCSN0及びCSN1
間の短絡動作が終了した時点でハイレベルとされる。
【0036】同様に、内部制御信号PC1は、シャドー
RAMがメモリアレイARY1を活性状態とすべく選択
状態とされたのを受けてロウレベルとされるが、シャド
ーRAMが非選択状態とされた後もロウレベルのままと
され、シャドーRAMが次にメモリアレイARY0を活
性状態とすべく選択状態とされたとき、コモンソース線
短絡回路CSSCによるコモンソース線CSP0及びC
SP1間ならびにCSN0及びCSN1間の短絡動作が
終了した時点でハイレベルとされる。
【0037】プリチャージ電圧VCは、シャドーRAM
が揮発モードとされるとき、中間電位HVCとされ、シ
ャドーRAMがリコールモードとされるときには、VC
Cプリチャージ方式が採られる場合で電源電圧VCCと
され、VSSプリチャージ方式を採られる場合には接地
電位VSSとされる。
【0038】シャドーRAMが揮発モードで非選択状態
とされるとき、センスアンプSA0及びSA1の各単位
回路のビット線プリチャージ回路を構成するプリチャー
ジMOSFETNA〜NCならびにNF〜NHは、内部
制御信号PC0又はPC1のハイレベルを受けてそれぞ
れ選択的にオン状態となり、メモリアレイARY0又は
ARY1の相補ビット線B00*〜B0n*あるいはB
10*〜B1n*の非反転及び反転信号線を中間電位H
VCにプリチャージする。また、シャドーRAMがリコ
ールモードで非選択状態とされるときには、やはり内部
制御信号PC0又はPC1のハイレベルを受けてオン状
態となり、相補ビット線B00*〜B0n*あるいはB
10*〜B1n*の非反転及び反転信号線をプリチャー
ジ方式に応じて選択的に電源電圧VCC又は接地電位V
SSとする。
【0039】センスアンプSA0及びSA1の各単位回
路の単位増幅回路は、非反転内部制御信号PA0T又は
PA1Tがハイレベルとされ反転内部制御信号PA0B
又はPA1Bがロウレベルとされるとき、駆動MOSF
ETN4及びP4あるいはN7及びP7がオン状態とさ
れ、コモンソース線CSP0及びCSN0あるいはCS
P1及びCSN1を介して電源電圧VCC及び接地電位
VSSがそれぞれ供給されることで選択的にかつ一斉に
動作状態とされる。この動作状態において、各単位増幅
回路は、メモリアレイARY0又はARY1の選択ワー
ド線に結合されるn+1対のメモリセルから対応する相
補ビット線B00*〜B0n*あるいはB10*〜B1
n*を介して出力される微小読み出し信号をそれぞれ増
幅して、ハイレベル又はロウレベルの2値読み出し信号
とする。各単位回路のスイッチMOSFETN8及びN
9ならびにND及びNEは、対応するビット線選択信号
YS0〜YSnのハイレベルを受けてそれぞれ選択的に
オン状態となり、メモリアレイARY0又はARY1の
対応する相補ビット線B00*〜B0n*あるいはB1
0*〜B1n*と相補共通データ線CD0*又はCD1
*すなわちデータ入出力回路IOとの間を選択的に接続
状態とする。
【0040】この実施例において、センスアンプSA0
のコモンソース線CSP0は、コモンソース線短絡回路
CSSCの短絡スイッチつまりPチャンネルMOSFE
TP1を介してセンスアンプSA1のコモンソース線C
SP1に結合され、センスアンプSA0のコモンソース
線CSN0は、コモンソース線短絡回路CSSCのもう
一つの短絡スイッチつまりNチャンネルMOSFETN
1を介してセンスアンプSA1のコモンソース線CSN
1に結合される。コモンソース線短絡回路CSSCのス
イッチMOSFETN1のゲートには、タイミング発生
回路TGから非反転内部制御信号SCTが供給され、ス
イッチMOSFETP1のゲートには、その反転信号つ
まり反転内部制御信号SCBが供給される。
【0041】非反転内部制御信号SCTは、シャドーR
AMが揮発モードとされるとき、定常的に接地電位VS
Sのようなロウレベルとされる。また、シャドーRAM
が不揮発モードによるリコールモード又は揮発モードに
よるリフレッシュモードとされるときには、通常ロウレ
ベルとされ、シャドーRAMが選択状態とされると、ワ
ード線選択動作が終了してからセンスアンプSA0又は
SA1が動作状態とされるまでの間に一時的に電源電圧
VCCのようなハイレベルとされる。言うまでもなく、
反転内部制御信号SCBは、非反転内部制御信号SCT
とは相補的な条件で選択的にハイレベル又はロウレベル
とされる。
【0042】これにより、コモンソース線短絡回路CS
SCのスイッチMOSFETP1及びN1は、シャドー
RAMがリコールモード又はリフレッシュモードで選択
状態とされるとき、ワード線選択動作が終了してからセ
ンスアンプSA0又はSA1が動作状態とされるまでの
間に一時的にオン状態となり、メモリアレイARY0の
コモンソース線CSP0及びCSN0とメモリアレイA
RY1のコモンソース線CSP1及びCSN1との間を
それぞれ選択的に短絡する。
【0043】このとき、内部制御信号PC0及びPC1
は、前述のように、対応するメモリアレイARY0又は
ARY1が活性状態とされることでロウレベルとされた
後、他方のメモリアレイARY1又はARY0が活性状
態とされこのコモンソース線短絡回路CSSCによるコ
モンソース線CSP0及びCSP1間ならびにCSN0
及びCSN1間の短絡動作が終了した時点でハイレベル
に戻される。言い換えるならば、コモンソース線短絡回
路CSSCのスイッチMOSFETP1及びN1による
コモンソース線CSP0及びCSP1間ならびにCSN
0及びCSN1間の短絡動作が行われるとき、直前のサ
イクルで活性状態とされたメモリアレイARY0又はA
RY1の相補ビット線B00*〜B0n*あるいはB1
0*〜B1n*の非反転及び反転信号線の寄生容量に
は、センスアンプSA0又はSA1により増幅された2
値読み出し信号のハイレベル又はロウレベルがプリチャ
ージされることなく残されており、コモンソース線CS
P0及びCSN0あるいはCSP1及びCSN1の寄生
容量にも、電源電圧VCC又は接地電位VSSが残され
ている訳であって、これらの電荷は、コモンソース線短
絡回路CSSCのスイッチMOSFETP1及びN1が
オン状態とされることで、新しく活性状態とされたメモ
リアレイARY1又はARY0の相補ビット線B10*
〜B1n*あるいはB00*〜B0n*の寄生容量なら
びにコモンソース線CSP1及びCSN1あるいはCS
P0及びCSN0の寄生容量にチャージシェアされ、い
わゆる電荷再配分が行われる。この結果、シャドーRA
Mのリコールモード及びリフレッシュモードにおける所
要電流を削減し、シャドーRAMの低消費電力化を図る
ことができるものである。なお、リコールモード及びリ
フレッシュモードの具体的動作ならびにその特徴につい
ては、後で詳細に説明する。
【0044】図1において、メモリアレイARY0及び
ARY1のワード線W00〜W0mならびにワード線W
10〜W1mは、対応するXアドレスデコーダXD0又
はXD1に結合され、それぞれ択一的に選択状態とされ
る。XアドレスデコーダXD0及びXD1には、Xアド
レスバッファXBから最下位ビットを除くiビットの内
部アドレス信号X1〜Xiが共通に供給され、タイミン
グ発生回路TGから内部制御信号XG0及びXG1がそ
れぞれ供給される。また、XアドレスバッファXBに
は、アドレス入力端子A0〜Aiを介してXアドレス信
号AX0〜AXiが時分割的に供給され、リフレッシュ
コントローラRFCからリフレッシュアドレス信号RX
0〜RXiが供給される。XアドレスバッファXBに
は、さらにタイミング発生回路TGから内部制御信号R
F及びXLが供給され、リフレッシュコントローラRF
Cには内部制御信号RCが供給される。
【0045】リフレッシュコントローラRFCは、図示
されないアドレスカウンタを含む。このアドレスカウン
タは、シャドーRAMが揮発モードによるリフレッシュ
モードあるいは不揮発モードによるリコールモードとさ
れるとき、タイミング発生回路TGから供給される内部
制御信号RCに従って歩進動作を行い、リフレッシュア
ドレス信号RX0〜RXiを形成して、Xアドレスバッ
ファXBに供給する。なお、リフレッシュアドレス信号
RX0〜RXiは、全ビット論理“0”の状態をその初
期値として、順次正順でカウントアップされる。
【0046】XアドレスバッファXBは、シャドーRA
Mが通常の揮発モードとされ内部制御信号RFがロウレ
ベルとされるとき、アドレス入力端子A0〜Aiを介し
て時分割的に入力されるXアドレス信号AX0〜AXi
を内部制御信号XLに従って取り込み、保持する。ま
た、シャドーRAMが揮発モードによるリフレッシュモ
ードあるいは不揮発モードによるリコールモードとされ
内部制御信号RFがハイレベルとされるときは、リフレ
ッシュコントローラRFCから供給されるリフレッシュ
アドレス信号RX0〜RXiを内部制御信号XLに従っ
て取り込み、保持する。そして、これらのXアドレス信
号AX0〜AXiあるいはリフレッシュアドレス信号R
X0〜RXiをもとに、内部アドレス信号X0〜Xiを
形成する。このうち、最下位ビットの内部アドレス信号
X0は、タイミング発生回路TG及びデータ入出力回路
IOに供給され、その他の内部アドレス信号X1〜Xi
は、XアドレスデコーダXD0及びXD1に共通に供給
される。
【0047】XアドレスデコーダXD0及びXD1は、
対応する内部制御信号XG0又はXG1のハイレベルを
受けてそれぞれ選択的に動作状態とされ、内部アドレス
信号X1〜Xiをデコードして、メモリアレイARY0
又はARY1の対応するワード線W00〜W0mあるい
はW10〜W1mを択一的に高電圧VCHのような選択
レベルとする。なお、ワード線W00〜W0mが択一的
に選択レベルとされる状態を、メモリアレイARY0の
活性状態と称し、ワード線W10〜W1mが択一的に選
択レベルとされる状態を、メモリアレイARY1の活性
状態と称する。シャドーRAMがリコールモード又はリ
フレッシュモードとされるとき、リフレッシュアドレス
信号RX0〜RXiは、上記のように、全ビット論理
“0”の状態をその初期値として順次正順でカウントア
ップされるため、メモリアレイARY0及びARY1
は、順次交互に活性状態とされるものとなる。
【0048】YアドレスデコーダYDには、Yアドレス
バッファYBからi+1ビットの内部アドレス信号Y0
〜Yiが供給され、タイミング発生回路TGから内部制
御信号YGが供給される。また、YアドレスバッファY
Bには、上記アドレス入力端子A0〜Aiを介してYア
ドレス信号AY0〜AYiが時分割的に供給され、タイ
ミング発生回路TGから内部制御信号YLが供給され
る。
【0049】YアドレスバッファYBは、シャドーRA
Mが選択状態とされるとき、アドレス入力端子A0〜A
iを介して時分割的に供給されるYアドレス信号AY0
〜AYiを内部制御信号YLに従って取り込み、保持す
るとともに、これらのYアドレス信号をもとに内部アド
レス信号Y0〜Yiを形成し、YアドレスデコーダYD
に供給する。このとき、YアドレスデコーダYDは、内
部制御信号YGのハイレベルを受けて選択的に動作状態
とされ、YアドレスバッファYBから供給される内部ア
ドレス信号Y0〜Yiをデコードして、センスアンプS
Aに対する前記ビット線選択信号YS0〜YSnを択一
的にハイレベルとする。
【0050】相補共通データ線CD0*及びCD1*
は、その他方においてデータ入出力回路IOに結合され
る。データ入出力回路IOは、それぞれ1個のデータ入
力バッファ,データ出力バッファ,ライトアンプならび
にメインアンプと、最下位ビットの内部アドレス信号X
0を受ける選択回路とを含む。このうち、データ入力バ
ッファの入力端子は、データ入力端子Dinに結合さ
れ、その出力端子は、ライトアンプの入力端子に結合さ
れる。また、データ出力バッファの入力端子は、メイン
アンプの出力端子に結合され、その出力端子は、データ
出力端子Doutに結合される。ライトアンプの出力端
子及びメインアンプの入力端子は、選択回路を介して選
択的に相補共通データ線CD0*又はCD1*に接続さ
れる。ライトアンプには、タイミング発生回路TGから
図示されない内部制御信号WCが供給され、データ出力
バッファには内部制御信号OCが供給される。
【0051】データ入出力回路IOのデータ入力バッフ
ァは、シャドーRAMが通常の揮発モードによる書き込
み動作で選択状態とされるとき、外部のアクセス装置か
らデータ入力端子Dinを介して入力される書き込みデ
ータを取り込み、ライトアンプに伝達する。このとき、
ライトアンプは、内部制御信号WCのハイレベルを受け
て選択的に動作状態とされ、データ入力バッファから伝
達される書き込みデータを所定の相補書き込み信号に変
換した後、相補共通データ線CD0*又はCD1*から
センスアンプSA0又はSA1を介してメモリアレイA
RY0又はARY1の選択された1個の強誘電体メモリ
セルに書き込む。
【0052】一方、データ入出力回路IOのメインアン
プは、シャドーRAMが通常の揮発モードによる読み出
し動作で選択状態とされるとき、メモリアレイARY0
又はARY1の選択された1個の強誘電体メモリセルか
らセンスアンプSA0又はSA1ならびに相補共通デー
タ線CD0*又はCD1*を介して出力される2値読み
出し信号をさらに増幅して、データ出力バッファに伝達
する。このとき、データ出力バッファは、内部制御信号
OCのハイレベルを受けて選択的に動作状態とされ、前
段のメインアンプから伝達される読み出し信号をデータ
出力端子Doutを介して外部のアクセス装置に出力す
る。
【0053】タイミング発生回路TGは、外部装置から
起動制御信号として供給されるロウアドレスストローブ
信号RASB,カラムアドレスストローブ信号CAS
B,ライトイネーブル信号WEBならびにリコールモー
ド制御信号RECMと、XアドレスバッファXBから供
給される最下位ビットの内部アドレス信号X0とをもと
に、シャドーRAMの動作モードを決定し、上記各種内
部制御信号等を選択的に形成して、シャドーRAMの各
部に供給する。
【0054】図5には、図1のシャドーRAMのリコー
ルモードのVCCプリチャージ方式が採られる場合の一
実施例の信号波形図が示されている。同図をもとに、こ
の実施例のシャドーRAMのリコールモードの具体的動
作とその特徴について説明する。なお、以下の実施例に
は、メモリアレイARY0の先頭ワード線W00を指定
して行われる第1のサイクルcy.0と、メモリアレイ
ARY1の先頭ワード線W10を指定して行われる第2
のサイクルcy.1とが例示される。また、これらの実
施例では、メモリアレイARY0の相補ビット線B00
*とメモリアレイARY1の相補ビット線B10*が代
表例として示されるが、このうち、メモリアレイARY
0のワード線W00と相補ビット線B00*との交点に
配置される一対のメモリセルは論理“1”のデータを保
持するものとされ、メモリアレイARY1のワード線W
10と相補ビット線B10*との交点に配置される一対
のメモリセルは論理“0”のデータを保持するものとさ
れる。
【0055】図5において、ロウアドレスストローブ信
号RASB及びカラムアドレスストローブ信号CASB
がともにハイレベルとされシャドーRAMがリコールモ
ード開始前の非選択状態とされるとき、センスアンプS
A0及びSA1に対する内部制御信号PC0及びPC1
はともに高電圧VCHのようなハイレベルとされ、相補
内部制御信号PA0*及びPA1*は、ともに無効レベ
ル(ここで、例えばその非反転内部制御信号PA0Tが
ロウレベルとされ反転内部制御信号PA0Bがハイレベ
ルとされる状態を相補内部制御信号PA0*の無効レベ
ルと称し、その逆の状態を有効レベルと称す。以下同
様)とされる。また、図示されないリコールモード制御
信号RECMがハイレベルとされたのを受けて、プリチ
ャージ電圧VCが電源電圧VCCとされ、プレート電圧
VPは、電源投入初期から電源電圧VCC及び接地電位
VSS間の中間電位HVCとされる。さらに、メモリア
レイARY0及びARY1のワード線W00〜W0mな
らびにW10〜W1mは、すべて非選択レベルつまり接
地電位VSSとされ、コモンソース線短絡回路CSSC
に対する相補内部制御信号SC*は無効レベルとされ
る。
【0056】これにより、メモリアレイARY0及びA
RY1はともに非活性状態とされ、非反転内部制御信号
SCT及び反転内部制御信号SCBを受けるコモンソー
ス線短絡回路CSSCのスイッチMOSFETN1及び
P1はともにオフ状態とされる。センスアンプSA0及
びSA1では、各単位回路のプリチャージMOSFET
NA〜NCならびにNF〜NHが内部制御信号PC0又
はPC1のハイレベルを受けてオン状態となり、メモリ
アレイARY0及びARY1の相補ビット線B00*〜
B0n*ならびにB10*〜B1n*の非反転及び反転
信号線がともにプリチャージ電圧VCつまり電源電圧V
CCにプリチャージされる。また、相補内部制御信号P
A0*及びPA1*の無効レベルを受けて、駆動MOS
FETP4及びP7ならびにN4及びN7がオフ状態と
されるため、コモンソース線CSP0及びCSN0なら
びにCSP1及びCSN1は、図示されない共通データ
線プリチャージ回路を介してともに電源電圧VCCにプ
リチャージされ、センスアンプSA0及びSA1の各単
位増幅回路は非動作状態とされる。
【0057】なお、シャドーRAMが電源投入直後つま
りリコールモード開始前の非選択状態にあるとき、メモ
リアレイARY0及びARY1の各メモリセルでは、強
誘電体キャパシタの電極間にある強誘電体の分極状態が
その保持データの論理値に応じて選択的に図3の点C又
は点Fにあるが、強誘電体キャパシタの電極間容量に
は、保持データの論理値に応じた電荷がほとんど蓄積さ
れていない。
【0058】シャドーRAMは、リコールモード制御信
号RECMがハイレベルとされたままカラムアドレスス
トローブ信号CASBがロウアドレスストローブ信号R
ASBに先立ってロウレベルとされるCBR(CASビ
フォアRAS)サイクルが実行されることで、リコール
モードによる読み出し動作を開始する。このとき、図示
されないライトイネーブル信号WEBはハイレベルのま
まとされ、読み出し動作の対象となるワード線は、シャ
ドーRAMのリフレッシュコントローラRFCから出力
されるリフレッシュアドレス信号RX0〜RXiに従っ
て択一的に指定される。上記のように、サイクルcy.
0では、リフレッシュアドレス信号RX0〜RXiによ
ってメモリアレイARY0のワード線W00が指定さ
れ、サイクルcy.1では、メモリアレイARY1のワ
ード線W10が指定される。このため、シャドーRAM
では、サイクルcy.0のロウアドレスストローブ信号
RASBの立ち下がりを受けて、まず内部制御信号PC
0がロウレベルとされる。また、やや遅れてメモリアレ
イARY0の指定されたワード線W00が高電圧VCH
の選択レベルとされ、所定時間後に相補内部制御信号P
A0*が所定期間だけ一時的に有効レベルとされる。な
お、内部制御信号PC0は、次のサイクルcy.1が開
始された後もロウレベルのままとされ、後述するコモン
ソース線短絡回路CSSCによるコモンソース線CSP
0及びCSP1間ならびにCSN0及びCSN1間の短
絡動作が終了した後でハイレベルに戻される。
【0059】センスアンプSA0では、内部制御信号P
C0のロウレベルを受けて、メモリアレイARY0の相
補ビット線B00*〜B0n*に対するプリチャージ動
作が停止される。また、ワード線W00の選択レベルを
受けて、メモリアレイARY0の対応するn+1対の強
誘電体メモリセルのアドレス選択MOSFETQt及び
Qbがオン状態となり、そのプレートに中間電位HVC
のプレート電圧VPを受ける各メモリセルの強誘電体キ
ャパシタの両電極間には、電源電圧VCC及び中間電位
HVC間の電位差つまりHVCを絶対値とする正方向の
電界が一斉に印加される。ワード線W00に結合される
n+1対の強誘電体メモリセルでは、前述のように、そ
れが例えば論理“1”のデータを保持する場合、非反転
ビット線B00T〜B0nT側に結合されたメモリセル
の分極状態が図3の点Cから点Bへ移行し、反転ビット
線B00B〜B0nB側に結合されたメモリセルの分極
状態は、点Fから点Bへと反転する。また、それが論理
“0”のデータを保持する場合には、非反転ビット線B
00T〜B0nT側に結合されたメモリセルの分極状態
が点Fから点Bへと反転し、反転ビット線B00B〜B
0nB側に結合されたメモリセルの分極状態はそのまま
点Cから点Bへ移行する。
【0060】この結果、例えばメモリアレイARY0の
ワード線W00及び相補ビット線B00*の交点に配置
され論理“1”のデータを保持するメモリセル対では、
反転ビット線B00Bに結合されたメモリセルにおいて
点Fから点Bへの分極反転が行われるために比較的大き
な正電荷の移動が必要となり、反転ビット線B00Bの
電位が比較的大きく低下する。しかし、非反転ビット線
B00Tに結合されたメモリセルでは、分極反転をとも
なわない点Cから点Bへの移行であるため、正電荷の移
動は少なく、非反転ビット線B00Tの電位低下は比較
的小さい。相補ビット線B00*〜B0n*の非反転及
び反転信号線間の電位差は、相補内部制御信号PA0*
が有効レベルとされ、コモンソース線CSP0及びCS
N1に電源電圧VCC及び接地電位VSSがそれぞれ供
給されることで、センスアンプSA0の対応する単位増
幅回路によってそれぞれ増幅され、ハイレベル又はロウ
レベルの2値読み出し信号とされる。これらの2値読み
出し信号は、選択ワード線W00に結合されるn+1対
のメモリセルの強誘電体キャパシタの電極間容量に書き
込まれ、ワード線W00に関するデータリコールが終了
する。
【0061】なお、シャドーRAMは、ロウアドレスス
トローブ信号RASB及びカラムアドレスストローブ信
号CASBがハイレベルに戻されることで、サイクルc
y.0に関するデータリコール動作を終結するが、この
実施例では、前述のように、サイクルcy.0の終了後
もセンスアンプSA0に対する内部制御信号PC0がロ
ウレベルのままとされるため、コモンソース線CSP0
及びCSN0ならびに相補ビット線B00*〜B0n*
の非反転及び反転信号線つまりその寄生容量には、電源
電圧VCCのようなハイレベル又は接地電位VSSのよ
うなロウレベルがプリチャージされることなく残され
る。また、シャドーRAMでは、ロウアドレスストロー
ブ信号RASBのハイレベルを受けて図示されない内部
制御信号RCがハイレベルとされ、リフレッシュコント
ローラRFCのアドレスカウンタがカウントアップされ
るため、リフレッシュアドレス信号RX0〜RXiは、
メモリアレイARY1のワード線W10を指定すべく更
新される。
【0062】次に、カラムアドレスストローブ信号CA
SB及びロウアドレスストローブ信号RASBが所定の
間隔をおいて再度ロウレベルとされ、サイクルcy.1
が開始されると、シャドーRAMでは、まずセンスアン
プSA1に対する内部制御信号PC1がロウレベルとさ
れ、やや遅れてメモリアレイARY1の指定されたワー
ド線W10が高電圧VCHの選択レベルとされる。ま
た、所定時間後に相補内部制御信号SC*が所定期間だ
け一時的に有効レベルとされた後、相補内部制御信号P
A0*が所定期間だけ一時的に有効レベルとされ、セン
スアンプSA0に対する内部制御信号PC0がハイレベ
ルに戻される。内部制御信号PC1は、次のサイクルc
y.2が開始された後もロウレベルのままとされ、コモ
ンソース線短絡回路CSSCによるコモンソース線CS
P0及びCSP1間ならびにCSN0及びCSN1間の
短絡動作が終了した後ハイレベルに戻される。
【0063】センスアンプSA1では、内部制御信号P
C1のロウレベルを受けて、メモリアレイARY1の相
補ビット線B10*〜B1n*に対するプリチャージ動
作が停止される。また、ワード線W10の選択レベルを
受けて、メモリアレイARY1の対応するn+1対の強
誘電体メモリセルのアドレス選択MOSFETQt及び
Qbがオン状態となり、各メモリセルの強誘電体キャパ
シタの両電極間には、HVCを絶対値とする正方向の電
界が一斉に印加される。
【0064】この結果、メモリアレイARY1のワード
線W10及び相補ビット線B10*の交点に配置され論
理“0”のデータを保持するメモリセル対では、非反転
ビット線B10Tに結合されたメモリセルにおいて点F
から点Bへの分極反転が行われるために比較的大きな正
電荷の移動が必要となり、非反転ビット線B10Tの電
位が比較的大きく低下する。しかし、反転ビット線B1
0Bに結合されたメモリセルでは、分極反転をともなわ
ない点Cから点Bへの移行であるため、正電荷の移動は
少なく、反転ビット線B10Bの電位低下は比較的小さ
い。
【0065】このような相補ビット線B10*〜B1n
*の非反転及び反転信号線間の電位差は、まず相補内部
制御信号SC*の有効レベルを受けてコモンソース線短
絡回路CSSCのスイッチMOSFETP1及びN1が
オン状態とされ、センスアンプSA0のコモンソース線
CSP0及びCSN0ならびにメモリアレイARY0の
相補ビット線B00*〜B0n*に残された電源電圧V
CC及び接地電位VSSがコモンソース線CSP1及び
CSN1に伝達されることで、センスアンプSA1の対
応する単位増幅回路によってそれぞれ増幅され、ひとま
ず電源電圧VCCのようなハイレベル又は中間電位HV
Cのようなロウレベルに拡大される。そして、相補内部
制御信号PA1*の有効レベルを受けて駆動MOSFE
TP7及びN7がオン状態とされ、コモンソース線CS
P1及びCSN1に電源電圧VCC及び接地電位VSS
がそれぞれ供給されることで、さらに電源電圧VCCの
ようなハイレベル又は接地電位VSSのようなロウレベ
ルに拡大され、完全な2値読み出し信号となる。これら
の2値読み出し信号は、選択ワード線W10に結合され
るn+1対のメモリセルの強誘電体キャパシタの電極間
容量に書き込まれ、これによってワード線W10に関す
るデータリコールが終了する。
【0066】ところで、センスアンプSA0のコモンソ
ース線CSP0及びCSN0ならびにメモリアレイAR
Y0の相補ビット線B00*〜B0n*の非反転及び反
転信号線に結合される寄生容量の静電容量値は、センス
アンプSA1のコモンソース線CSP1及びCSN1な
らびにメモリアレイARY1の相補ビット線B10*〜
B1n*の非反転及び反転信号線に結合される寄生容量
の静電容量値とほぼ同一値とされる。したがって、コモ
ンソース線短絡回路CSSCのスイッチMOSFETP
1及びN1がオン状態とされるとき、センスアンプSA
0のコモンソース線CSP0及びCSN0ならびにメモ
リアレイARY0の相補ビット線B00*〜B0n*の
非反転及び反転信号線の寄生容量に蓄積されたハイレベ
ル及びロウレベルは、センスアンプSA1のコモンソー
ス線CSP1及びCSN1ならびにメモリアレイARY
1の相補ビット線B10*〜B1n*の非反転及び反転
信号線の寄生容量との間のチャージシェアによりほぼ二
分される。このため、例えば電位低下の小さなメモリア
レイARY1の反転ビット線B10Bの電位は、直ちに
電源電圧VCCまで引き上げられるが、電位低下の大き
な非反転ビット線B10Tの電位は、ひとまず中間電位
HVCに引き下げられた後、相補内部制御信号PA1*
の有効レベルを受けて接地電位VSSまで引き下げられ
る。
【0067】以下、メモリアレイARY0のワード線W
01〜W0mならびにメモリアレイARY1のワード線
W11〜W1mについて同様なデータリコール動作が繰
り返され、これらのワード線に結合されるすべてのメモ
リセルの強誘電体キャパシタの電極間容量にその保持デ
ータに対応した電荷の書き込みが行われる。これによ
り、シャドーRAMは、揮発モードに移行し、アクセス
装置からの読み出し又は書き込みアクセスを受け付ける
ことができるものとなる。
【0068】この実施例において、ワード線W00〜W
0mならびにW10〜W1mに関する一連のデータリコ
ール動作は、前記のとおり、メモリアレイARY0及び
ARY1を順次交互に指定して行われ、そのたびにコモ
ンソース線短絡回路CSSCのスイッチMOSFETP
1及びN1を介するチャージシェアつまり電荷再配分が
行われる。つまり、VCCプリチャージ方式を採るこの
シャドーRAMでは、一方のセンスアンプSA0又はS
A1の増幅動作によってコモンソース線CSP0及びC
SN0ならびに相補ビット線B00*〜B0n*の寄生
容量あるいはコモンソース線CSP1及びCSN1なら
びに相補ビット線B10*〜B1n*の寄生容量に蓄積
された接地電位VSSつまり負の電荷が、プリチャージ
動作により放棄されることなく、他方のセンスアンプS
A1又はSA0のコモンソース線CSP1及びCSN1
あるいはCSP0及びCSN0に対する動作電源として
活用される訳であって、これによってリコールモードの
所要電流を削減し、シャドーRAMの低消費電力化を図
ることができるものである。
【0069】図6には、図1のシャドーRAMのリコー
ルモードのVSSプリチャージ方式が採られる場合の一
実施例の信号波形図が示されている。なお、この実施例
は、相補ビット線B00*〜B0n*ならびにB10*
〜B1n*のプリチャージ電位が接地電位VSSとされ
ることを除き、前記図5の実施例を基本的に踏襲するも
のであるため、これと異なる部分ついてのみ説明を追加
する。
【0070】図6において、メモリアレイARY0の相
補ビット線B00*〜B0n*の非反転及び反転信号線
は、シャドーRAMが非選択状態とされ内部制御信号P
C0が電源電圧VCCのようなハイレベルとされること
で、接地電位VSSにプリチャージされる。このプリチ
ャージ電位は、リコールモードによるサイクルcy.0
が開始され指定されたワード線W00が選択状態とされ
ることで、この選択ワード線W00に結合されるn+1
対の強誘電体メモリセルの保持データに応じて選択的に
大きく又は小さく上昇する。すなわち、メモリアレイA
RY0のワード線W00に結合されるn+1対のメモリ
セルの強誘電体キャパシタの両電極間には、ワード線W
00が選択レベルとされそのアドレス選択MOSFET
Qt及びQbがオン状態とされることで、接地電位VS
S及び中間電位HVC間の電位差つまりHVCを絶対値
とする逆方向の電界が一斉に印加される。これらのメモ
リセルでは、例えば論理“1”のデータを保持する場
合、非反転ビット線B00T〜B0nT側に結合された
メモリセルの分極状態が図3の点Cから点Eへと反転
し、反転ビット線B00B〜B0nB側に結合されたメ
モリセルの分極状態は、反転することなく点Fから点E
へ移行する。また、論理“0”のデータを保持する場合
には、反転ビット線B00B〜B0nB側に結合された
メモリセルの分極状態が点Cから点Eへと反転し、非反
転ビット線B00T〜B0nT側に結合されたメモリセ
ルの分極状態はそのまま点Fから点Eへ移行する。
【0071】この結果、メモリアレイARY0のワード
線W00及び相補ビット線B00*の交点に配置され論
理“1”のデータを保持するメモリセル対では、非反転
ビット線B00Tに結合されたメモリセルにおいて点C
から点Eへの分極反転が行われるために比較的大きな負
電荷の移動が必要となり、非反転ビット線B00Tの電
位が比較的大きく上昇する。しかし、反転ビット線B0
0Bに結合されたメモリセルでは、分極反転をともなわ
ない点Fから点Eへの移行であるため、負電荷の移動は
少なく、反転ビット線B00Bの電位上昇は比較的小さ
い。相補ビット線B00*〜B0n*の非反転及び反転
信号線間の電位差は、相補内部制御信号PA0*が有効
レベルとされ、コモンソース線CSP0及びCSN1に
電源電圧VCC及び接地電位VSSがそれぞれ供給され
ることで、センスアンプSA0の対応する単位増幅回路
によってそれぞれ増幅され、ハイレベル又はロウレベル
の2値読み出し信号とされる。また、これらの2値読み
出し信号は、選択ワード線W00に結合されるn+1対
のメモリセルの強誘電体キャパシタの電極間容量に書き
込まれ、これを受けてワード線W00に関するデータリ
コールが終了する。コモンソース線CSP0及びCSN
0ならびに相補ビット線B00*〜B0n*の非反転及
び反転信号線つまりその寄生容量に蓄積されたハイレベ
ル及びロウレベルは、次のサイクルcy.1が開始され
た後も保持される。
【0072】一方、メモリアレイARY1の相補ビット
線B10*〜B1n*の非反転及び反転信号線は、内部
制御信号PC1がハイレベルとされることで、接地電位
VSSにプリチャージされる。このプリチャージ電位
は、サイクルcy.1が開始されワード線W10が選択
状態とされることで、この選択ワード線W10に結合さ
れるn+1対の強誘電体メモリセルの保持データに応じ
て選択的に大きく又は小さく上昇する。また、相補ビッ
ト線B10*〜B1n*の非反転及び反転信号線におけ
る電位差は、まず相補内部制御信号SC*の有効レベル
を受けて、コモンソース線短絡回路CSSCのスイッチ
MOSFETP1及びN1がオン状態とされ、センスア
ンプSA0のコモンソース線CSP0及びCSN0なら
びにメモリアレイARY0の相補ビット線B00*〜B
0n*に残された電源電圧VCC及び接地電位VSSが
コモンソース線CSP1及びCSN1に伝達されること
で、ひとまず中間電位HVCのようなハイレベル又は接
地電位VSSのようなロウレベルに拡大される。そし
て、相補内部制御信号PA1*の有効レベルを受けて、
電源電圧VCCのようなハイレベル又は接地電位VSS
のようなロウレベルに拡大され完全な2値読み出し信号
となって、ワード線W10に結合されるn+1対のメモ
リセルの強誘電体キャパシタの電極間容量に書き込まれ
る。
【0073】以下、メモリアレイARY0のワード線W
01〜W0mならびにメモリアレイARY1のワード線
W11〜W1mについて同様なデータリコール動作が繰
り返された後、図示されないリコールモード制御信号R
ECMがロウレベルとされ、シャドーRAMは揮発モー
ドに移行する。また、一連のデータリコール動作は、メ
モリアレイARY0及びARY1を順次交互に指定して
行われ、そのたびにコモンソース線短絡回路CSSCの
スイッチMOSFETP1及びN1を介するチャージシ
ェアつまり電荷再配分が行われる。この結果、VSSプ
リチャージ方式を採る場合でも、前記図5の実施例と同
様な効果を得ることができ、シャドーRAMの低消費電
力化を図ることができるものである。
【0074】図7には、図1のシャドーRAMのリフレ
ッシュモードの一実施例の信号波形図が示されている。
なお、この実施例は、図示されないリコールモード制御
信号RECMがロウレベルに固定され、メモリアレイA
RY0及びARY1の相補ビット線B00*〜B0n*
ならびにB10*〜B1n*のプリチャージ電位が中間
電位HVCとされることを除き、前記図5の実施例を基
本的に踏襲するものであるため、これと異なる部分つい
てのみ説明を追加する。
【0075】図7において、メモリアレイARY0の相
補ビット線B00*〜B0n*の非反転及び反転信号線
は、シャドーRAMが非選択状態とされ内部制御信号P
C0が電源電圧VCCのようなハイレベルとされること
で、中間電位HVCにプリチャージされる。このプリチ
ャージ電位は、リフレッシュモードによるサイクルc
y.0が開始され指定されたワード線W00が選択状態
とされるとき、このワード線W00に結合されるn+1
対の強誘電体メモリセルの保持データつまりその電極間
容量に蓄積された電荷の向きに応じて選択的に上昇し又
は低下する。すなわち、例えば論理“1”のデータを保
持するメモリセル対が結合される相補ビット線B00*
では、その非反転ビット線B00Tに結合されたメモリ
セルの情報蓄積ノードから正電荷が放出されることで非
反転ビット線B00Tの電位が上昇し、その反転ビット
線B00Bに結合されたメモリセルの情報蓄積ノードか
ら負電荷が放出されることで反転ビット線B00Bの電
位が低下する。
【0076】このような相補ビット線B00*〜B0n
*の非反転及び反転信号線間の電位差は、相補内部制御
信号PA0*が有効レベルとされコモンソース線CSP
0及びCSN1に電源電圧VCC及び接地電位VSSが
それぞれ供給されることで、センスアンプSA0の対応
する単位増幅回路によってそれぞれ増幅され、ハイレベ
ル又はロウレベルの2値読み出し信号となる。これらの
2値読み出し信号は、選択ワード線W00に結合される
n+1対のメモリセルの強誘電体キャパシタの電極間容
量に再書き込みされ、ワード線W00に関するリフレッ
シュ動作が終了する。また、コモンソース線CSP0及
びCSN0ならびに相補ビット線B00*〜B0n*の
非反転及び反転信号線つまりその寄生容量に蓄積された
ハイレベル及びロウレベルは、サイクルcy.1が開始
された後も保持される。
【0077】次に、メモリアレイARY1の相補ビット
線B10*〜B1n*の非反転及び反転信号線は、内部
制御信号PC1のハイレベルを受けて、中間電位HVC
にプリチャージされる。このプリチャージ電位は、サイ
クルcy.1が開始されワード線W10が選択状態とさ
れることで、このワード線W10に結合されるn+1対
の強誘電体メモリセルの保持データつまりはその電極間
容量に蓄積された電荷の向きに応じて選択的に上昇し又
は低下する。また、相補ビット線B10*〜B1n*の
非反転及び反転信号線間の電位差は、まず相補内部制御
信号SC*の有効レベルを受けてコモンソース線短絡回
路CSSCのスイッチMOSFETP1及びN1がオン
状態とされ、センスアンプSA0のコモンソース線CS
P0及びCSN0ならびにメモリアレイARY0の相補
ビット線B00*〜B0n*に残された電源電圧VCC
及び接地電位VSSがコモンソース線CSP1及びCS
N1に伝達されることで、ひとまず所定電位V1まで上
昇しあるいは所定電位V2まで低下する。そして、相補
内部制御信号PA1*の有効レベルを受けて、電源電圧
VCCのようなハイレベル又は接地電位VSSのような
ロウレベルに拡大され完全な2値読み出し信号となっ
て、ワード線W10に結合されるn+1対のメモリセル
の強誘電体キャパシタの電極間容量に再書き込みされ
る。
【0078】なお、上記所定電位V1が、電源電圧VC
Cと中間電位HVCとの間の中間電位つまり(VCC−
HVC)/2のような電位とされ、所定電位V2が、中
間電位HVCと接地電位VSSとの間の中間電位つまり
(HVC−VSS)/2すなわちHVC/2のような電
位とされることは言うまでもない。
【0079】以下、メモリアレイARY0のワード線W
01〜W0mならびにメモリアレイARY1のワード線
W11〜W1mについて同様なリフレッシュ動作が繰り
返された後、シャドーRAMはリフレッシュモードを終
了する。また、上記一連のリフレッシュ動作は、メモリ
アレイARY0及びARY1を順次交互に指定して行わ
れ、そのたびにコモンソース線短絡回路CSSCのスイ
ッチMOSFETP1及びN1を介するチャージシェア
つまり電荷再配分が行われる。この結果、リフレッシュ
モードにおいても、前記図5の実施例と同様な効果を得
ることができ、シャドーRAMの低消費電力化を図るこ
とができるものである。
【0080】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)不揮発モード又は揮発モードで選択的に使用可能
とされかつ不揮発モードから揮発モードへの移行に際
し、ビット線を第1又は第2の電源電圧にプリチャージ
しつつ行われるリコールモードを必要とするシャドーR
AM等において、メモリアレイを複数分割して選択的に
かつ順次交互に活性状態とし、これらのメモリアレイに
対応してその第1及び第2のコモンソース線に第1及び
第2の電源電圧がそれぞれ供給されることでそれぞれ選
択的に動作状態とされる複数のセンスアンプを設けると
ともに、これらのセンスアンプの第1又は第2のコモン
ソース線間に、ワード線の選択動作が終了してから対応
するセンスアンプの第1及び第2のコモンソース線に第
1及び第2の電源電圧が供給されるまでの間に一時的に
オン状態とされる短絡スイッチをそれぞれ設けること
で、一方のセンスアンプの増幅動作により対応するコモ
ンソース線ならびにメモリアレイの相補ビット線の非反
転又は反転信号線の寄生容量に蓄積された電荷を、他方
のセンスアンプのコモンソース線に対する動作電源とし
て利用し、これらのコモンソース線ならびに対応するメ
モリアレイの相補ビット線の非反転及び反転信号線の電
位を中間電位まで高めることができるという効果が得ら
れる。
【0081】(2)上記(1)項により、シャドーRA
M等の特にリコールモードにおける所要電流を削減する
ことができるという効果が得られる。 (3)上記(1)項及び(2)項において、短絡スイッ
チを、シャドーRAMのリフレッシュモードにおいて
も、上記リコールモードの場合と同じ条件で一時的にオ
ン状態とすることで、シャドーRAM等の特にリフレッ
シュモードにおける所要電流を削減することができると
いう効果が得られる。 (4)上記(1)項ないし(3)項により、シャドーR
AM等の低消費電力化を図ることができるという効果が
得られる。
【0082】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1において、メモリアレイARY0及びARY1
は、その直接周辺回路を含めて複数のメモリマットに分
割することができる。また、シャドーRAMは、リコー
ルモード及びリフレッシュモードにおいて順次交互に活
性状態とされる複数対のメモリアレイを備えることがで
きるし、対構成とはされない複数のメモリアレイを設
け、これらのメモリアレイを順次活性状態としてもよ
い。さらに、シャドーRAMは、例えば×4ビット,×
8ビットあるいは×16ビット等、任意のビット構成を
採りうるし、そのブロック構成や起動制御信号及び内部
制御信号の名称,組み合わせ及び有効レベルならびに電
源電圧の極性等は、種々の実施形態を採りうる。
【0083】図2において、シャドーRAMは、いわゆ
る1セル・1トランジスタ型等、各種のアレイ構成を採
ることができる。また、メモリアレイARY0及びAR
Y1は、冗長素子を含むことができるし、それぞれシェ
アドセンス形態とすることもよい。コモンソース線短絡
回路CSSCは、例えばVCCプリチャージ方式のリコ
ールモードのみを対象とする場合、NチャンネルMOS
FETN1のみで構成できるし、VSSプリチャージ方
式のリコールモードのみを対象とする場合は、Pチャン
ネルMOSFETP1のみで構成することができる。ス
イッチMOSFETP1及びN1のそれぞれを、Pチャ
ンネル及びNチャンネルMOSFETが並列結合されて
なるいわゆる相補スイッチに置き換えることもよい。メ
モリアレイARY0及びARY1ならびにセンスアンプ
SA0及びSA1の具体的構成ならびにMOSFETの
導電型等は、種々の実施形態を採りうる。
【0084】図3において、強誘電体メモリセルの情報
保持特性は標準的な一例であって、この発明に制約を与
えるものではない。図4において、シャドーRAMをリ
コールモードとするための起動条件等は、種々の実施形
態を採りうる。図5ないし図7において、各起動制御信
号,内部制御信号ならびに内部信号の名称及び絶対的時
間関係ならびにそれぞれの有効レベル等は、この実施例
の限りではない。コモンソース線短絡回路CSSCによ
るコモンソース線の短絡は、例えば、メモリアレイAR
Y0及びARY1を交互に活性状態としながら行われる
連続的な通常の読み出し又は書き込みモードにも同様に
活用することができる。
【0085】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるシャ
ドーRAMに適用した場合について説明したが、それに
限定されるものではなく、例えば、揮発モードを有さな
い通常の強誘電体メモリやこれらの強誘電体メモリを内
蔵するシングルチップマイクロコンピュータ等のデジタ
ル集積回路装置にも適用できる。この発明は、少なくと
も順次交互に活性状態とされる複数のメモリアレイを備
える強誘電体メモリならびにこのような強誘電体メモリ
を含む装置又はシステムに広く適用できる。
【0086】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。すなわち、不揮発モード又は揮発モード
で選択的に使用可能とされ、かつ不揮発モードから揮発
モードへの移行に際し、ビット線を第1又は第2の電源
電圧にプリチャージしつつ行われるリコールモードを必
要とするシャドーRAM等において、メモリアレイを複
数分割して選択的にかつ順次交互に活性状態とし、これ
らのメモリアレイに対応してその第1及び第2のコモン
ソース線に第1及び第2の電源電圧がそれぞれ供給され
ることでそれぞれ選択的に動作状態とされる複数のセン
スアンプを設けるとともに、これらのセンスアンプの第
1又は第2のコモンソース線間に、ワード線の選択動作
が終了してから対応するセンスアンプの第1及び第2の
コモンソース線に第1及び第2の電源電圧が供給される
までの間に一時的にオン状態とされる短絡スイッチをそ
れぞれ設け、これらの短絡スイッチを、シャドーRAM
のリフレッシュモードにおいても、上記リコールモード
の場合と同じ条件で選択的にオン状態とすることで、一
方のセンスアンプの増幅動作により対応するコモンソー
ス線ならびにメモリアレイの相補ビット線の非反転又は
反転信号線の寄生容量に蓄積された電荷を、他方のセン
スアンプのコモンソース線に対する動作電源として利用
し、これらのコモンソース線ならびに対応するメモリア
レイの相補ビット線の非反転及び反転信号線の電位を中
間電位まで高めることができる。この結果、シャドーR
AM等の特にリコールモード及びリフレッシュモードに
おける所要電流を削減し、シャドーRAM等の低消費電
力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用されたシャドーRAMの一実施
例を示すブロック図である。
【図2】図1のシャドーRAMに含まれるメモリアレイ
及びその周辺部の一実施例を示す部分的な回路図であ
る。
【図3】図2のメモリアレイを構成する強誘電体メモリ
セルの一実施例を示す情報保持特性図である。
【図4】図1のシャドーRAMの動作モードの推移を説
明するための一実施例を示す概念図である。
【図5】図1のシャドーRAMのリコールモードのVC
Cプリチャージ方式を採る場合の一実施例を示す信号波
形図である。
【図6】図1のシャドーRAMのリコールモードのVS
Sプリチャージ方式を採る場合の一実施例を示す信号波
形図である。
【図7】図1のシャドーRAMのリフレッシュモードの
一実施例を示す信号波形図である。
【符号の説明】
ARY0〜ARY1……メモリアレイ、XD0〜XD1
……Xアドレスデコーダ、X0〜Xi……X内部アドレ
ス信号、XB……Xアドレスバッファ、RFC……リフ
レッシュコントローラ、SA0〜SA1……センスアン
プ、CSP0〜CSP1,CSN0〜CSN1……コモ
ンソース線、CSSC……コモンソース線短絡回路、C
D0*〜CD1*……相補共通データ線、YD……Yア
ドレスデコーダ、Y0〜Yi……Y内部アドレス信号、
YB……Yアドレスバッファ、IO……データ入出力回
路、TG……タイミング発生回路。Din……データ入
力端子、Dout……データ出力端子、RASB……ロ
ウアドレスストローブ信号入力端子、CASB……カラ
ムアドレスストローブ信号入力端子、WEB……ライト
イネーブル信号入力端子、RECM……リコールモード
制御信号、A0〜Ai……アドレス入力端子。W00〜
W0m,W10〜W1m……ワード線、B00*〜B0
n*,B10*〜B1n*……相補ビット線、Qt,Q
b……アドレス選択MOSFET、Ct,Cb……強誘
電体キャパシタ、VP……プレート電圧、VC……プリ
チャージ電圧、PC……プリチャージ制御信号、CSP
0〜CSP1,CSN0〜CSN1……コモンソース
線、YS0〜YSn……ビット線選択信号、P1〜P7
……PチャンネルMOSFET、N1〜NH……Nチャ
ンネルMOSFET。tref……リフレッシュ周期。
cy.0〜cy.1……アクセスサイクル、VCC……
電源電圧、VSS……接地電位、HVC……中間電位、
VCH……高電圧。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永島 靖 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 成井 誠司 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 青木 康伸 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強誘電体メモリセルがそれぞれ格子状に
    配置されてなりかつ選択的に活性状態とされる複数のメ
    モリアレイと、上記メモリアレイに対応して設けられ対
    応する第1及び第2のコモンソース線に第1及び第2の
    電源電圧がそれぞれ供給されることで選択的に動作状態
    とされる複数のセンスアンプと、上記複数のセンスアン
    プの第1又は第2のコモンソース線間にそれぞれ設けら
    れる短絡スイッチとを具備することを特徴とする強誘電
    体メモリ。
  2. 【請求項2】 上記短絡スイッチは、上記複数のメモリ
    アレイが順次交互に活性状態とされる所定の動作モード
    において、一方の上記メモリアレイに関するワード線の
    選択動作が終了してから対応する上記第1及び第2のコ
    モンソース線に第1及び第2の電源電圧が供給されるま
    での間に一時的にオン状態とされるものであることを特
    徴とする請求項1の強誘電体メモリ。
  3. 【請求項3】 上記動作モードは、指定された上記メモ
    リアレイのビット線を第1又は第2の電源電圧にプリチ
    ャージして行われるリコールモードであることを特徴と
    する請求項1又は請求項2の強誘電体メモリ。
  4. 【請求項4】 上記動作モードは、指定された上記メモ
    リアレイのビット線を第1及び第2の電源電圧の中間電
    位にプリチャージして行われるリフレッシュモードであ
    ることを特徴とする請求項1又は請求項2の強誘電体メ
    モリ。
  5. 【請求項5】 上記強誘電体メモリは、上記リコールモ
    ード及びリフレッシュモードにおいて上記複数のメモリ
    アレイを順次交互に指定するためのアドレスを自律的に
    生成するアドレスカウンタを具備するものであることを
    特徴とする請求項1,請求項2,請求項3又は請求項4
    の強誘電体メモリ。
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JPWO2008105076A1 (ja) * 2007-02-27 2010-06-03 富士通株式会社 Rfidタグlsiおよびrfidタグ制御方法

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