JPH1055681A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH1055681A JPH1055681A JP8212895A JP21289596A JPH1055681A JP H1055681 A JPH1055681 A JP H1055681A JP 8212895 A JP8212895 A JP 8212895A JP 21289596 A JP21289596 A JP 21289596A JP H1055681 A JPH1055681 A JP H1055681A
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- line
- semiconductor device
- cell plate
- capacitor
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/0008—Arrangements for reducing power consumption
- H03K19/0019—Arrangements for reducing power consumption by energy recovery or adiabatic operation
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電荷再利用方式の理論限界である50%に近い
電荷再利用効率が得られ、ひいては低電力化を図れる半
導体装置を提供する。 【解決手段】電源電圧VCCと接地電圧との間でパルス駆
動されるセルプレート線CP1〜CPmと、プレート線
CP1〜CPmに接続された容量素子FCと、電荷回収
用容量線CP0と、プレート線CP1〜CPmと電荷回
収用容量線CP0とを制御信号に応じて接続するスイッ
チング素子STr1〜STrmとを有し、選択された鵜
レート線をパルス駆動するときに放電される電荷をスイ
ッチング素子を電荷回収用容量線に回収した後、さらに
スイッチング素子を通して次に選択される駆動線に再利
用する電荷再利用方式を採用した半導体装置であって、
少なくともプレート線の選択動作開始前に、電荷回収用
容量線CP0を電源電圧VCCと接地電圧との中間電圧を
供給する中間電圧供給回路11を有する。
電荷再利用効率が得られ、ひいては低電力化を図れる半
導体装置を提供する。 【解決手段】電源電圧VCCと接地電圧との間でパルス駆
動されるセルプレート線CP1〜CPmと、プレート線
CP1〜CPmに接続された容量素子FCと、電荷回収
用容量線CP0と、プレート線CP1〜CPmと電荷回
収用容量線CP0とを制御信号に応じて接続するスイッ
チング素子STr1〜STrmとを有し、選択された鵜
レート線をパルス駆動するときに放電される電荷をスイ
ッチング素子を電荷回収用容量線に回収した後、さらに
スイッチング素子を通して次に選択される駆動線に再利
用する電荷再利用方式を採用した半導体装置であって、
少なくともプレート線の選択動作開始前に、電荷回収用
容量線CP0を電源電圧VCCと接地電圧との中間電圧を
供給する中間電圧供給回路11を有する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電荷再利用方式を
採用した半導体装置に関するものである。
採用した半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電荷再利用方式とは、大きな容量を持つ
ノードに充電された電荷を放電する前に回収し再利用す
るものである(たとえば、1994年電子情報通信学会秋季
大会、198 頁、「メモリデバイスにおける電荷再利用方
式とその最適化」参照)。
ノードに充電された電荷を放電する前に回収し再利用す
るものである(たとえば、1994年電子情報通信学会秋季
大会、198 頁、「メモリデバイスにおける電荷再利用方
式とその最適化」参照)。
【0003】図4はこの電荷再利用方式を強誘電体記憶
装置に採用した例を示す回路図である。
装置に採用した例を示す回路図である。
【0004】この強誘電体記憶装置10は、スイッチト
ランジスタTrと強誘電体キャパシタFCとからなるメ
モリセルMC11〜MCmjが行列状に配列されてい
る。同一行に配置されたメモリセルMC11〜MC1
j,MC21〜MC2j,…,MCm1〜MCmjのス
イッチングトランジスタTrのゲートが同一のワード線
WL1,WL2,…,WLmに接続され、同一列に配置
されたメモリセルMC11〜MCm1,MC12〜MC
m2,…,MC1j〜MCmjのスイッチングトランジ
スタTrのドレインが同一のビット線BL1,BL2,
…,BLjに接続されている。各メモリセルの強誘電体
キャパシタFCの一方の電極はスイッチングトランジス
タTrのソースに接続されている。そして、同一行に配
置されたメモリセルMC11〜MC1j,MC21〜M
C2j,…,MCm1〜MCmjの強誘電体キャパシタ
FCの他方の電極(プレート電極)は、同一のセルプレ
ート線CP1〜CPmに接続されている。
ランジスタTrと強誘電体キャパシタFCとからなるメ
モリセルMC11〜MCmjが行列状に配列されてい
る。同一行に配置されたメモリセルMC11〜MC1
j,MC21〜MC2j,…,MCm1〜MCmjのス
イッチングトランジスタTrのゲートが同一のワード線
WL1,WL2,…,WLmに接続され、同一列に配置
されたメモリセルMC11〜MCm1,MC12〜MC
m2,…,MC1j〜MCmjのスイッチングトランジ
スタTrのドレインが同一のビット線BL1,BL2,
…,BLjに接続されている。各メモリセルの強誘電体
キャパシタFCの一方の電極はスイッチングトランジス
タTrのソースに接続されている。そして、同一行に配
置されたメモリセルMC11〜MC1j,MC21〜M
C2j,…,MCm1〜MCmjの強誘電体キャパシタ
FCの他方の電極(プレート電極)は、同一のセルプレ
ート線CP1〜CPmに接続されている。
【0005】各セルプレート線CP1〜CPmは、セル
プレート線デコーダ/ドライバ(ドライバという)DR
1,DR2,…,DRmに接続されているとともに、信
号CT1,CT2,…,CTmにより導通状態が制御さ
れるスイッチングトランジスタSTr1,STr2,
…,STrmを介して電荷回収用容量線CP0に対して
作動的に接続される。そして、電界回収用容量線CP0
には、電荷回収用キャパシタC0が設けられている。こ
の電荷回収用容量線CP0の容量は、セルプレート線C
P1〜CPmの容量C0〜Cmより十分大きな値に設定
されている。
プレート線デコーダ/ドライバ(ドライバという)DR
1,DR2,…,DRmに接続されているとともに、信
号CT1,CT2,…,CTmにより導通状態が制御さ
れるスイッチングトランジスタSTr1,STr2,
…,STrmを介して電荷回収用容量線CP0に対して
作動的に接続される。そして、電界回収用容量線CP0
には、電荷回収用キャパシタC0が設けられている。こ
の電荷回収用容量線CP0の容量は、セルプレート線C
P1〜CPmの容量C0〜Cmより十分大きな値に設定
されている。
【0006】このような構成における電荷再利用動作
を、セルプレート線CP1が選択されている状態からセ
ルプレート線CP2を選択する場合を例に説明する。
を、セルプレート線CP1が選択されている状態からセ
ルプレート線CP2を選択する場合を例に説明する。
【0007】選択動作開始前、たとえば電源が投入さ
れ、あるいはサブアレイ電源が投入された時点での電荷
回収用容量線CP0のレベルは接地レベル(0V)であ
る。そして、選択が開始されると、まず、ドライバDR
1の制御信号P1がローレベル、制御信号N1がハイレ
ベルで供給される。このとき、ドライバDR2の制御信
号はP2,N2共ハイレベルで供給される。その結果、
セルプレート線CP1は電源電圧VCCレベルに充電さ
れ、そのレベルに保持される。また、セルプレート線C
P2の電荷は放電され、接地レベルに保持される。
れ、あるいはサブアレイ電源が投入された時点での電荷
回収用容量線CP0のレベルは接地レベル(0V)であ
る。そして、選択が開始されると、まず、ドライバDR
1の制御信号P1がローレベル、制御信号N1がハイレ
ベルで供給される。このとき、ドライバDR2の制御信
号はP2,N2共ハイレベルで供給される。その結果、
セルプレート線CP1は電源電圧VCCレベルに充電さ
れ、そのレベルに保持される。また、セルプレート線C
P2の電荷は放電され、接地レベルに保持される。
【0008】ここで、セルプレート線CP1の選択から
セルプレート線CP2への選択に切り換える場合、制御
信号P1はハイレベルに切り換えられて、制御信号CT
1がハイレベルでスイッチングトランジスタSTr1の
ゲートに供給される。これにより、スイッチングトラン
ジスタSTr1が導通状態となり、VCCレベルにあるセ
ルプレート線CP1と接地レベルにある電荷回収用容量
線CP0とが電気的に接続され、セルプレート線CP1
の電荷がセルプレート線CP2に供給される。
セルプレート線CP2への選択に切り換える場合、制御
信号P1はハイレベルに切り換えられて、制御信号CT
1がハイレベルでスイッチングトランジスタSTr1の
ゲートに供給される。これにより、スイッチングトラン
ジスタSTr1が導通状態となり、VCCレベルにあるセ
ルプレート線CP1と接地レベルにある電荷回収用容量
線CP0とが電気的に接続され、セルプレート線CP1
の電荷がセルプレート線CP2に供給される。
【0009】次いで、制御信号CT1がローレベルに切
り換えられてスイッチングトランジスタSTr1が非導
通状態に切り換えられた後、ドライバDR2への制御信
号N2がローレベルに切り換えられて、ドライバDR1
への制御信号N1がハイレベルに切り換えられ、制御信
号CT2がハイレベルでスイッチングトランジスタST
r2のゲートに供給される。その結果、セルプレート線
CP1の電荷が放電されてセルプレート線CP1のレベ
ルは接地レベルとなり、接地レベルにあるセルプレート
線CP2は電荷回収用容量線CP0とが電気的に接続さ
れることから、セルプレート線CP2に電荷回収容量線
CP0の電荷が供給される。すなわち、再利用される。
り換えられてスイッチングトランジスタSTr1が非導
通状態に切り換えられた後、ドライバDR2への制御信
号N2がローレベルに切り換えられて、ドライバDR1
への制御信号N1がハイレベルに切り換えられ、制御信
号CT2がハイレベルでスイッチングトランジスタST
r2のゲートに供給される。その結果、セルプレート線
CP1の電荷が放電されてセルプレート線CP1のレベ
ルは接地レベルとなり、接地レベルにあるセルプレート
線CP2は電荷回収用容量線CP0とが電気的に接続さ
れることから、セルプレート線CP2に電荷回収容量線
CP0の電荷が供給される。すなわち、再利用される。
【0010】次に、制御信号CT2がローレベルに切り
換えられてスイッチングトランジスタSTr2が非導通
状態に切り換えられた後、ドライバDR2への制御信号
P2が所定期間のみローレベルに切り換えられる。その
結果、セルプレート線CP2のレベルは、電源電圧VCC
レベルに充電され、そのレベルに保持される。以上の動
作が順次に繰り返される。
換えられてスイッチングトランジスタSTr2が非導通
状態に切り換えられた後、ドライバDR2への制御信号
P2が所定期間のみローレベルに切り換えられる。その
結果、セルプレート線CP2のレベルは、電源電圧VCC
レベルに充電され、そのレベルに保持される。以上の動
作が順次に繰り返される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来例では、電源投入、あるいはサブアレイ電源投入の時
点の電荷回収用容量線CP0の電位は接地レベル(0
V)であり、セルプレート線の選択動作が繰り返される
毎に、いわゆるスイッチドキャパシタ動作によって、図
5(a)〜(c)および(d)に示すように、下記式に
基づいて、電荷回収用容量線CP0はVCC/2に近づい
ていく。
来例では、電源投入、あるいはサブアレイ電源投入の時
点の電荷回収用容量線CP0の電位は接地レベル(0
V)であり、セルプレート線の選択動作が繰り返される
毎に、いわゆるスイッチドキャパシタ動作によって、図
5(a)〜(c)および(d)に示すように、下記式に
基づいて、電荷回収用容量線CP0はVCC/2に近づい
ていく。
【0012】
【数1】 V0 =(VCC/2){1−exp(-t・(2f ・Cn/C0)}
【0013】この過程において、セルプレート線CP1
〜CPmの電荷は、次に選択されるセルプレート線だけ
でなく、電荷回収用容量線CP0の充電にも十分な効率
を得らず、電荷再利用方式の理論限界である50%に近
い電荷再利用効率を得ることは困難である。
〜CPmの電荷は、次に選択されるセルプレート線だけ
でなく、電荷回収用容量線CP0の充電にも十分な効率
を得らず、電荷再利用方式の理論限界である50%に近
い電荷再利用効率を得ることは困難である。
【0014】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、電荷再利用方式の理論限界であ
る50%に近い電荷再利用効率が得られ、ひいては低電
力化を図れる半導体装置を提供することにある。
のであり、その目的は、電荷再利用方式の理論限界であ
る50%に近い電荷再利用効率が得られ、ひいては低電
力化を図れる半導体装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、電源電圧と基準電圧との間でパルス駆動
される少なくとも2本の駆動線と、上記各駆動線にそれ
ぞれ接続された容量素子と、電荷回収用容量線と、上記
各駆動線と上記電荷回収用容量線とを制御信号に応じて
接続するスイッチング素子とを有し、選択された駆動線
をパルス駆動するときに放電される電荷を、スイッチン
グ素子を通して上記電荷回収用容量線に回収した後、さ
らにスイッチング素子を通して次に選択される駆動線に
再利用する電荷再利用方式を採用した半導体装置であっ
て、少なくとも駆動線の選択動作開始前に、上記電荷回
収用容量線に上記電源電圧と上記基準電圧との中間電圧
を供給する中間電圧供給手段を有する。
め、本発明は、電源電圧と基準電圧との間でパルス駆動
される少なくとも2本の駆動線と、上記各駆動線にそれ
ぞれ接続された容量素子と、電荷回収用容量線と、上記
各駆動線と上記電荷回収用容量線とを制御信号に応じて
接続するスイッチング素子とを有し、選択された駆動線
をパルス駆動するときに放電される電荷を、スイッチン
グ素子を通して上記電荷回収用容量線に回収した後、さ
らにスイッチング素子を通して次に選択される駆動線に
再利用する電荷再利用方式を採用した半導体装置であっ
て、少なくとも駆動線の選択動作開始前に、上記電荷回
収用容量線に上記電源電圧と上記基準電圧との中間電圧
を供給する中間電圧供給手段を有する。
【0016】本発明によれば、少なくとも駆動線の選択
動作開始前に、電荷回収用容量線のレベルが電源電圧と
基準電圧との中間電圧に設定される。この状態で、選択
されてパルス駆動された駆動線から次の駆動線への選択
切り換えを行う場合、まず、スイッチング素子により選
択されてパルス駆動された駆動線と電荷回収用容量線と
が接続され、たとえば電源電圧VCCのレベルにあったパ
ルス駆動された駆動線のレベルが中間電圧、たとえばV
CC/2となる。そして、選択されてパルス駆動された駆
動線と電荷回収用容量線とが非接続状態とされ、電荷回
収用容量線と次に選択された駆動線とがスイッチング素
子により接続される。その結果、次に選択された駆動線
のレベルがVCC/2となる。すなわち、50%の電荷が
再利用される。
動作開始前に、電荷回収用容量線のレベルが電源電圧と
基準電圧との中間電圧に設定される。この状態で、選択
されてパルス駆動された駆動線から次の駆動線への選択
切り換えを行う場合、まず、スイッチング素子により選
択されてパルス駆動された駆動線と電荷回収用容量線と
が接続され、たとえば電源電圧VCCのレベルにあったパ
ルス駆動された駆動線のレベルが中間電圧、たとえばV
CC/2となる。そして、選択されてパルス駆動された駆
動線と電荷回収用容量線とが非接続状態とされ、電荷回
収用容量線と次に選択された駆動線とがスイッチング素
子により接続される。その結果、次に選択された駆動線
のレベルがVCC/2となる。すなわち、50%の電荷が
再利用される。
【0017】
【発明の実施の形態】第1実施形態 図1は、本発明に係る電荷再利用方式を採用した強誘電
体記憶装置の第1の実施形態を示す回路図である。図1
において、MC11〜MCmjはメモリセル、DR1,
DR2,…,DRmはドライバ(セルプレート線デコー
ダ/ドライバ)、STr1,STr2,…,STrmは
スイッチングトランジスタ、C0は電荷回収用キャパシ
タ、BL1,BL2,…,BLjはビット線、WL1,
WL2,…,WLmはワード線、CP0は電荷回収用容
量線、CP1〜CPmはセルプレート線、11は中間電
圧供給回路をそれぞれ示している。
体記憶装置の第1の実施形態を示す回路図である。図1
において、MC11〜MCmjはメモリセル、DR1,
DR2,…,DRmはドライバ(セルプレート線デコー
ダ/ドライバ)、STr1,STr2,…,STrmは
スイッチングトランジスタ、C0は電荷回収用キャパシ
タ、BL1,BL2,…,BLjはビット線、WL1,
WL2,…,WLmはワード線、CP0は電荷回収用容
量線、CP1〜CPmはセルプレート線、11は中間電
圧供給回路をそれぞれ示している。
【0018】この強誘電体記憶装置10Aでは、スイッ
チトランジスタTrと強誘電体キャパシタFCとからな
るメモリセルMC11〜MCmjが行列状に配列されて
いる。同一行に配置されたメモリセルMC11〜MC1
j,MC21〜MC2j,…,MCm1〜MCmjのス
イッチングトランジスタTrのゲートが同一のワード線
WL1,WL2,…,WLmに接続され、同一列に配置
されたメモリセルMC11〜MCm1,MC12〜MC
m2,…,MC1j〜MCmjのスイッチングトランジ
スタTrのドレインが同一のビット線BL1,BL2,
…,BLjに接続されている。各メモリセルの強誘電体
キャパシタFCの一方の電極はスイッチングトランジス
タTrのソースに接続されている。そして、同一行に配
置されたメモリセルMC11〜MC1j,MC21〜M
C2j,…,MCm1〜MCmjの強誘電体キャパシタ
FCの他方の電極(プレート電極)は、同一のセルプレ
ート線CP1〜CPmに接続されている。
チトランジスタTrと強誘電体キャパシタFCとからな
るメモリセルMC11〜MCmjが行列状に配列されて
いる。同一行に配置されたメモリセルMC11〜MC1
j,MC21〜MC2j,…,MCm1〜MCmjのス
イッチングトランジスタTrのゲートが同一のワード線
WL1,WL2,…,WLmに接続され、同一列に配置
されたメモリセルMC11〜MCm1,MC12〜MC
m2,…,MC1j〜MCmjのスイッチングトランジ
スタTrのドレインが同一のビット線BL1,BL2,
…,BLjに接続されている。各メモリセルの強誘電体
キャパシタFCの一方の電極はスイッチングトランジス
タTrのソースに接続されている。そして、同一行に配
置されたメモリセルMC11〜MC1j,MC21〜M
C2j,…,MCm1〜MCmjの強誘電体キャパシタ
FCの他方の電極(プレート電極)は、同一のセルプレ
ート線CP1〜CPmに接続されている。
【0019】各セルプレート線CP1〜CPmは、ドラ
イバDR1,DR2,…,DRmに接続されているとと
もに、信号CT1,CT2,…,CTmにより導通状態
が制御されるスイッチングトランジスタSTr1,ST
r2,…,STrmを介して電荷回収用容量線CP0に
対して作動的に接続される。そして、電界回収用容量線
CP0には、電荷回収用キャパシタC0が設けられてい
る。この電荷回収用容量線CP0の容量C0は、セルプ
レート線CP1〜CPmの容量C1〜Cmより十分大き
な値に設定されている。
イバDR1,DR2,…,DRmに接続されているとと
もに、信号CT1,CT2,…,CTmにより導通状態
が制御されるスイッチングトランジスタSTr1,ST
r2,…,STrmを介して電荷回収用容量線CP0に
対して作動的に接続される。そして、電界回収用容量線
CP0には、電荷回収用キャパシタC0が設けられてい
る。この電荷回収用容量線CP0の容量C0は、セルプ
レート線CP1〜CPmの容量C1〜Cmより十分大き
な値に設定されている。
【0020】ドライバDR1は、電源電圧VCCと接地ラ
インGNDとの間に直列に接続されたpチャネルMOS
(PMOS)トランジスタPT1とnチャネルMOS
(NMOS)トランジスタNT1により構成されてい
る。PMOSトランジスタPT1のゲートが制御信号P
1の供給ラインに接続され、NMOSトランジスタNT
1のゲートが制御信号N1の供給ラインに接続され、両
トランジスタのドレイン同士の接続点にセルプレート線
CP1が接続されている。ドライバDR2は、電源電圧
VCCと接地ラインGNDとの間に直列に接続されたPM
OSトランジスタPT2とNMOSトランジスタNT2
により構成されている。PMOSトランジスタPT2の
ゲートが制御信号P2の供給ラインに接続され、NMO
SトランジスタNT2のゲートが制御信号N2の供給ラ
インに接続され、両トランジスタのドレイン同士の接続
点にセルプレート線CP1が接続されている。同様に、
ドライバDRmは、電源電圧VCCと接地ラインGNDと
の間に直列に接続されたPMOSトランジスタPTmと
NMOSトランジスタNTmにより構成されている。P
MOSトランジスタPTmのゲートが制御信号Pmの供
給ラインに接続され、NMOSトランジスタNTmのゲ
ートが制御信号Nmの供給ラインに接続され、両トラン
ジスタのドレイン同士の接続点にセルプレート線CP1
が接続されている。
インGNDとの間に直列に接続されたpチャネルMOS
(PMOS)トランジスタPT1とnチャネルMOS
(NMOS)トランジスタNT1により構成されてい
る。PMOSトランジスタPT1のゲートが制御信号P
1の供給ラインに接続され、NMOSトランジスタNT
1のゲートが制御信号N1の供給ラインに接続され、両
トランジスタのドレイン同士の接続点にセルプレート線
CP1が接続されている。ドライバDR2は、電源電圧
VCCと接地ラインGNDとの間に直列に接続されたPM
OSトランジスタPT2とNMOSトランジスタNT2
により構成されている。PMOSトランジスタPT2の
ゲートが制御信号P2の供給ラインに接続され、NMO
SトランジスタNT2のゲートが制御信号N2の供給ラ
インに接続され、両トランジスタのドレイン同士の接続
点にセルプレート線CP1が接続されている。同様に、
ドライバDRmは、電源電圧VCCと接地ラインGNDと
の間に直列に接続されたPMOSトランジスタPTmと
NMOSトランジスタNTmにより構成されている。P
MOSトランジスタPTmのゲートが制御信号Pmの供
給ラインに接続され、NMOSトランジスタNTmのゲ
ートが制御信号Nmの供給ラインに接続され、両トラン
ジスタのドレイン同士の接続点にセルプレート線CP1
が接続されている。
【0021】中間電圧供給回路11は、VCC/2の供給
ラインと電荷回収用容量線CP0に接続され、ゲートが
制御信号φCの供給ラインに接続されたNMOSトラン
ジスタからなるゲート回路M0により構成されている。
信号φCは、セルプレート線の選択開始前にアクティブ
のハイレベル(VCCレベル)で供給される。ここで、選
択開始前とは、たとえば電源投入時、あるいはサブアレ
イ選択電源投入時である。
ラインと電荷回収用容量線CP0に接続され、ゲートが
制御信号φCの供給ラインに接続されたNMOSトラン
ジスタからなるゲート回路M0により構成されている。
信号φCは、セルプレート線の選択開始前にアクティブ
のハイレベル(VCCレベル)で供給される。ここで、選
択開始前とは、たとえば電源投入時、あるいはサブアレ
イ選択電源投入時である。
【0022】次に、上記構成における電荷再利用動作
を、セルプレート線CP1が選択されている状態からセ
ルプレート線CP2を選択する場合を例に、図2に関連
付けて説明する。
を、セルプレート線CP1が選択されている状態からセ
ルプレート線CP2を選択する場合を例に、図2に関連
付けて説明する。
【0023】たとえば電源が投入されると、制御信号φ
Cがハイレベルで中間電圧供給回路のゲート回路M0に
供給される。これにより、ゲート回路M0が導通状態と
なり、電圧VCC/2が電荷回収用容量線CP0に供給さ
れる。そして、たとえば選択動作が開始される時点で制
御信号φCがローレベルに切り換えられる。すなわち、
電荷回収用容量線CP0がVCC/2に初期化される。
Cがハイレベルで中間電圧供給回路のゲート回路M0に
供給される。これにより、ゲート回路M0が導通状態と
なり、電圧VCC/2が電荷回収用容量線CP0に供給さ
れる。そして、たとえば選択動作が開始される時点で制
御信号φCがローレベルに切り換えられる。すなわち、
電荷回収用容量線CP0がVCC/2に初期化される。
【0024】選択が開始されると、まず、ドライバDR
1の制御信号P1がローレベル、制御信号N1がハイレ
ベルで供給される。このとき、ドライバDR2の制御信
号はP2,N2共ハイレベルで供給される。その結果、
ドライバDR1においては、PMOSトランジスタPT
1が導通状態に保持され、NMOSトランジスタNT1
は非導通状態に保持される。これにより、セルプレート
線CP1は電源電圧VCCレベルに充電され、そのレベル
に保持される。また、ドライバDR2においては、PM
OSトランジスタPT1が非導通状態に保持され、NM
OSトランジスタNT1は導通状態に保持される。これ
により、セルプレート線CP2の電荷は放電され、接地
レベルに保持される。
1の制御信号P1がローレベル、制御信号N1がハイレ
ベルで供給される。このとき、ドライバDR2の制御信
号はP2,N2共ハイレベルで供給される。その結果、
ドライバDR1においては、PMOSトランジスタPT
1が導通状態に保持され、NMOSトランジスタNT1
は非導通状態に保持される。これにより、セルプレート
線CP1は電源電圧VCCレベルに充電され、そのレベル
に保持される。また、ドライバDR2においては、PM
OSトランジスタPT1が非導通状態に保持され、NM
OSトランジスタNT1は導通状態に保持される。これ
により、セルプレート線CP2の電荷は放電され、接地
レベルに保持される。
【0025】ここで、セルプレート線CP1の選択から
セルプレート線CP2への選択に切り換える場合、制御
信号P1がハイレベルに切り換えられて、PMOSトラ
ンジスタPT1も非導通状態に保持された状態で、制御
信号CT1がハイレベルでスイッチングトランジスタS
Tr1のゲートに供給される。これにより、スイッチン
グトランジスタSTr1が導通状態となり、VCCレベル
にあるセルプレート線CP1とVCC/2レベルにある電
荷回収用容量線CP0とが電気的に接続されることか
ら、セルプレート線CP1はVCC/2レベルとなる。
セルプレート線CP2への選択に切り換える場合、制御
信号P1がハイレベルに切り換えられて、PMOSトラ
ンジスタPT1も非導通状態に保持された状態で、制御
信号CT1がハイレベルでスイッチングトランジスタS
Tr1のゲートに供給される。これにより、スイッチン
グトランジスタSTr1が導通状態となり、VCCレベル
にあるセルプレート線CP1とVCC/2レベルにある電
荷回収用容量線CP0とが電気的に接続されることか
ら、セルプレート線CP1はVCC/2レベルとなる。
【0026】次いで、制御信号CT1がローレベルに切
り換えられてスイッチングトランジスタSTr1が非導
通状態に切り換えられた後、ドライバDR2への制御信
号N2がローレベルに切り換えられてNMOSトランジ
スタNT2が非導通状態に切り換えられる。その後、ド
ライバDR1への制御信号N1がハイレベルに切り換え
られてNMOSトランジスタNT1が導通状態に切り換
えられるとともに、制御信号CT2がハイレベルでスイ
ッチングトランジスタSTr2のゲートに供給される。
その結果、セルプレート線CP1の電荷が放電されてセ
ルプレート線CP1のレベルは接地レベルとなり、接地
レベルにあるセルプレート線CP2はVCC/2レベルに
ある電荷回収用容量線CP0とが電気的に接続されるこ
とから、セルプレート線CP2はVCC/2レベルとな
る。
り換えられてスイッチングトランジスタSTr1が非導
通状態に切り換えられた後、ドライバDR2への制御信
号N2がローレベルに切り換えられてNMOSトランジ
スタNT2が非導通状態に切り換えられる。その後、ド
ライバDR1への制御信号N1がハイレベルに切り換え
られてNMOSトランジスタNT1が導通状態に切り換
えられるとともに、制御信号CT2がハイレベルでスイ
ッチングトランジスタSTr2のゲートに供給される。
その結果、セルプレート線CP1の電荷が放電されてセ
ルプレート線CP1のレベルは接地レベルとなり、接地
レベルにあるセルプレート線CP2はVCC/2レベルに
ある電荷回収用容量線CP0とが電気的に接続されるこ
とから、セルプレート線CP2はVCC/2レベルとな
る。
【0027】次に、制御信号CT2がローレベルに切り
換えられてスイッチングトランジスタSTr2が非導通
状態に切り換えられた後、ドライバDR2への制御信号
P2が所定期間のみローレベルに切り換えられてPMO
SトランジスタPT2が導通状態に切り換えられる。そ
の結果、セルプレート線CP2のレベルは、電源電圧V
CCレベルに充電され、そのレベルに保持される。以上の
動作が順次に繰り返される。
換えられてスイッチングトランジスタSTr2が非導通
状態に切り換えられた後、ドライバDR2への制御信号
P2が所定期間のみローレベルに切り換えられてPMO
SトランジスタPT2が導通状態に切り換えられる。そ
の結果、セルプレート線CP2のレベルは、電源電圧V
CCレベルに充電され、そのレベルに保持される。以上の
動作が順次に繰り返される。
【0028】以上ように、図1の回路では、たとえばセ
ルプレート線CP1=VCCからセルプレート線=VCCへ
選択動作を切り換えるときに、スイッチングトランジス
タSTr1が導通状態になると、セルプレート線CP1
のレベルがVCC/2となり、次に、スイッチングトラン
ジスタSTr2が導通状態となると、セルプレート線C
P2のレベルがVCC/2となる。すなわち、50%の電
荷が再利用される。
ルプレート線CP1=VCCからセルプレート線=VCCへ
選択動作を切り換えるときに、スイッチングトランジス
タSTr1が導通状態になると、セルプレート線CP1
のレベルがVCC/2となり、次に、スイッチングトラン
ジスタSTr2が導通状態となると、セルプレート線C
P2のレベルがVCC/2となる。すなわち、50%の電
荷が再利用される。
【0029】以上説明したように、本第1の実施形態に
よれば、セルプレート線の選択開始前たとえば電源投入
時、あるいはサブアレイ選択電源投入時にアクティブの
ハイレベル(VCCレベル)で供給される制御信号がφC
の供給ラインにゲートが接続され、VCC/2の供給ライ
ンと電荷回収用容量線CP0に接続されたNMOSトラ
ンジスタからなるゲート回路M0により構成されている
中間電圧供給回路11を設けたので、電荷再利用方式の
限界である50%に近い電荷再利用効率が得られる。そ
の結果、低電力化を図ることができる。また、セルプレ
ート線ドライバからの供給電荷を常に一定にでき、これ
により、ドライバの設計が容易となり、ドライバサイズ
を小さくできる利点がある。
よれば、セルプレート線の選択開始前たとえば電源投入
時、あるいはサブアレイ選択電源投入時にアクティブの
ハイレベル(VCCレベル)で供給される制御信号がφC
の供給ラインにゲートが接続され、VCC/2の供給ライ
ンと電荷回収用容量線CP0に接続されたNMOSトラ
ンジスタからなるゲート回路M0により構成されている
中間電圧供給回路11を設けたので、電荷再利用方式の
限界である50%に近い電荷再利用効率が得られる。そ
の結果、低電力化を図ることができる。また、セルプレ
ート線ドライバからの供給電荷を常に一定にでき、これ
により、ドライバの設計が容易となり、ドライバサイズ
を小さくできる利点がある。
【0030】第2実施形態 図3は、本発明に係る電荷再利用方式を採用した強誘電
体記憶装置の第2の実施形態を示す回路図である。
体記憶装置の第2の実施形態を示す回路図である。
【0031】本第2の実施形態が上述した第1の実施形
態と異なる点は、中間電圧供給回路11Aが、電源電圧
VCCの供給ラインと接地ラインとの間に第1および第2
の電荷回収用キャパシタC11,C12を直列に接続
し、これらのキャパシタC11とC12との接続点に電
荷回収用容量線CP0が接続された構成を有することに
ある。なお、第1および第2のキャパシタC11,C1
2の容量値CV11,CV12は、たとえば等しい値に
設定される。
態と異なる点は、中間電圧供給回路11Aが、電源電圧
VCCの供給ラインと接地ラインとの間に第1および第2
の電荷回収用キャパシタC11,C12を直列に接続
し、これらのキャパシタC11とC12との接続点に電
荷回収用容量線CP0が接続された構成を有することに
ある。なお、第1および第2のキャパシタC11,C1
2の容量値CV11,CV12は、たとえば等しい値に
設定される。
【0032】このような構成において、たとえば電源投
入時、あるいはサブアレイ選択電源投入時、キャパシタ
C11とC12の容量分配によって、電荷回収用容量線
CP0はVCC/2にプリチャージされる。また、キャパ
シタC11,C12は、(CV11+CV12)の値の
電荷回収用容量としても機能する。
入時、あるいはサブアレイ選択電源投入時、キャパシタ
C11とC12の容量分配によって、電荷回収用容量線
CP0はVCC/2にプリチャージされる。また、キャパ
シタC11,C12は、(CV11+CV12)の値の
電荷回収用容量としても機能する。
【0033】本第2の実施形態によれば、上述した第1
の実施形態の効果に加えて、制御信号なしに、電荷回収
用容量線CP0をVCC/2にプリチャージできるという
利点ある。
の実施形態の効果に加えて、制御信号なしに、電荷回収
用容量線CP0をVCC/2にプリチャージできるという
利点ある。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電荷再利用方式の限界である50%に近い電荷再利用効
率が得られる。その結果、低電力化を図ることができ
る。また、駆動線ドライバからの供給電荷を常に一定に
でき、これにより、ドライバの設計が容易となり、ドラ
イバサイズを小さくできる利点がある。
電荷再利用方式の限界である50%に近い電荷再利用効
率が得られる。その結果、低電力化を図ることができ
る。また、駆動線ドライバからの供給電荷を常に一定に
でき、これにより、ドライバの設計が容易となり、ドラ
イバサイズを小さくできる利点がある。
【図1】本発明に係る電荷再利用方式を採用した強誘電
体記憶装置の第1の実施形態を示す回路図である。
体記憶装置の第1の実施形態を示す回路図である。
【図2】図1の回路のタイミングチャートである。
【図3】本発明に係る電荷再利用方式を採用した強誘電
体記憶装置の第2の実施形態を示す回路図である。
体記憶装置の第2の実施形態を示す回路図である。
【図4】従来の電荷再利用方式を採用した強誘電体記憶
装置を示す回路図である。
装置を示す回路図である。
【図5】電荷回収用容量線の電位がVCCに近づいていく
過程を示す図である。
過程を示す図である。
10A,10B…半導体装置、MC11〜MCmj…メ
モリセル、DR1,DR2,…,DRm…セルプレート
線デコーダ/ドライバ(ドライバ)、STr1,STr
2,…,STrm…スイッチングトランジスタ、C0,
C11,C12…電荷回収用キャパシタ、BL1,BL
2,…,BLj…ビット線、WL1,WL2,…,WL
m…ワード線、CP0…電荷回収用容量線、CP1〜C
Pm…セルプレート線、11,11a…中間電圧供給回
路。
モリセル、DR1,DR2,…,DRm…セルプレート
線デコーダ/ドライバ(ドライバ)、STr1,STr
2,…,STrm…スイッチングトランジスタ、C0,
C11,C12…電荷回収用キャパシタ、BL1,BL
2,…,BLj…ビット線、WL1,WL2,…,WL
m…ワード線、CP0…電荷回収用容量線、CP1〜C
Pm…セルプレート線、11,11a…中間電圧供給回
路。
Claims (4)
- 【請求項1】 電源電圧と基準電圧との間でパルス駆動
される少なくとも2本の駆動線と、上記各駆動線にそれ
ぞれ接続された容量素子と、電荷回収用容量線と、上記
各駆動線と上記電荷回収用容量線とを制御信号に応じて
接続するスイッチング素子とを有し、選択された駆動線
をパルス駆動するときに放電される電荷を、スイッチン
グ素子を通して上記電荷回収用容量線に回収した後、さ
らにスイッチング素子を通して次に選択される駆動線に
再利用する電荷再利用方式を採用した半導体装置であっ
て、 少なくとも駆動線の選択動作開始前に、上記電荷回収用
容量線に上記電源電圧と上記基準電圧との中間電圧を供
給する中間電圧供給手段を有する半導体装置。 - 【請求項2】 上記中間電圧供給手段は、中間電圧源
と、上記電荷回収用容量線と当該中間電圧源とを、上記
駆動線の選択動作開始前に接続するように導通制御され
るゲート回路により構成されている請求項1記載の半導
体装置 - 【請求項3】 上記中間電圧供給手段は、電源電圧源と
基準電圧源との間に直列に接続された第1および第2の
電荷回収用容量素子を有し、上記電荷回収用容量線が第
1の電荷回収用容量素子と第2の電荷回収用容量素子と
の接続点に接続されている請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項4】 上記第1の電荷回収用容量素子と上記第
2の電荷回収用容量素子との容量値が等しく設定されて
いる請求項3記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8212895A JPH1055681A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8212895A JPH1055681A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1055681A true JPH1055681A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=16630053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8212895A Pending JPH1055681A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1055681A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000285682A (ja) * | 1999-03-31 | 2000-10-13 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置及びその駆動方法 |
| JP2001006382A (ja) * | 1999-06-23 | 2001-01-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体記憶装置 |
| JP2002298576A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Fujitsu Ltd | 半導体記憶装置 |
| JP2003281885A (ja) * | 2002-03-22 | 2003-10-03 | Seiko Epson Corp | 強誘電体記憶装置 |
| WO2004055985A1 (fr) * | 2002-12-17 | 2004-07-01 | Ecole D'ingenieurs Du Canton De Vaud | Procede et dispositif pour recuperer des charges dans un circuit integre |
| JP2004213804A (ja) * | 2003-01-07 | 2004-07-29 | Seiko Epson Corp | 強誘電体記憶装置 |
| DE102004047664A1 (de) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Infineon Technologies Ag | Schaltung und Verfahren zum Erzeugen eines Ausgangssignals |
| JP2011204340A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Sony Corp | 不揮発性記憶装置 |
| JP2013502023A (ja) * | 2009-08-10 | 2013-01-17 | サンディスク スリーディー,エルエルシー | メモリブロック・スイッチングを改善した半導体メモリ |
| JP2015049610A (ja) * | 2013-08-30 | 2015-03-16 | 富士通株式会社 | 半導体集積回路の設計方法及びプログラム |
| JP2019079589A (ja) * | 2019-01-29 | 2019-05-23 | ローム株式会社 | 半導体記憶装置 |
| JP2019518301A (ja) * | 2016-04-28 | 2019-06-27 | マイクロン テクノロジー,インク. | メモリセルプレート間の電荷共有 |
-
1996
- 1996-08-12 JP JP8212895A patent/JPH1055681A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000285682A (ja) * | 1999-03-31 | 2000-10-13 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置及びその駆動方法 |
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| CN1305139C (zh) * | 2002-03-22 | 2007-03-14 | 精工爱普生株式会社 | 强电介质存储装置 |
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| DE102004047664A1 (de) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Infineon Technologies Ag | Schaltung und Verfahren zum Erzeugen eines Ausgangssignals |
| US7298174B2 (en) | 2004-09-30 | 2007-11-20 | Infineon Technologies Ag | Circuit and method for generating an output signal |
| DE102004047664B4 (de) * | 2004-09-30 | 2013-02-07 | Qimonda Ag | Schaltung und Verfahren zum Erzeugen eines Ausgangssignals |
| JP2013502023A (ja) * | 2009-08-10 | 2013-01-17 | サンディスク スリーディー,エルエルシー | メモリブロック・スイッチングを改善した半導体メモリ |
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| JP2019079589A (ja) * | 2019-01-29 | 2019-05-23 | ローム株式会社 | 半導体記憶装置 |
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