JP4887853B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Description
このうち、フラッシュメモリは、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(IGFET(Insulated Gate Field-Effect Transistors))のゲート絶縁膜中に埋め込んだフローティングゲートを有し、記憶情報を表す電荷をこのフローティングゲートに蓄積することによって情報を記憶する。しかし、このようなフラッシュメモリでは、情報の書き込みや消去の際に、ゲート絶縁膜にトンネル電流を流す必要があり、比較的高い電圧が必要であるという欠点がある。
メモリセルアレイ800は、行列状に配置された複数のメモリセルと、列方向に配列されたビット線BL1、BL2、BL3、BL4、相補ビット線/BL1、/BL2、/BL3、/BL4と、行方向に配列されたワード線WL1、WL2、WL3、WL4、WL5、WL6、WL7、WL8、WL9、WL10、WL11、キャパシタプレート線PL1、PL2、PL3、PL4、PL5、PL6、PL7、PL8、PL9、PL10、PL11を有している。ワード線WL1〜WL11は、列方向に異なる行の強誘電体メモリセルに接続するように階段状に配置されている。
図中で黒丸がメモリセル901を示している。メモリセル901に接続するワード線WLは、実際には、図7で示したワード線WL1〜WL11のように階段状に配置されているが、ここでは斜めの線で模式的に示している。ビット線(相補ビット線も含む)は図示を省略している。
ワード線駆動回路910は、NAND回路911、912、913、インバータ回路914、915、916、pチャネル型MOSトランジスタ(以下PMOSと表記する。)917、918、nチャネル型MOSトランジスタ(以下NMOSと表記する。)919、920、および強誘電体キャパシタ921、922を有している。
選択するメモリセルのアドレスに応じて、周辺回路部905の加算回路は、前述したような加算処理を行い、どのワード線WLを選択するか指定する。ここで、ワード線駆動回路910で駆動するワード線WLが選択された場合、ワード線駆動回路910のデコード端子DECがH(High)レベルになる。このとき周辺回路部905に含まれるタイミング発生回路により昇圧端子BST1、BST2、BST3の順番でHレベルにすると、強誘電体キャパシタ921、922に蓄えられる電荷により、3段階で昇圧が行われワード線WLが駆動される。
図1は、本実施の形態の半導体記憶装置の概略の構成図である。
本実施の形態の半導体記憶装置10は、行列状に配置された複数の強誘電体メモリセル11に、ワード線WL、キャパシタプレート線PL及びビット線BLが接続されたメモリセルアレイ12を有している。なお、ここでは説明を簡略化するため、8×4個の強誘電体メモリセル11を有するメモリセルアレイ12を示している。また、各強誘電体メモリセル11は、図7で示したようにMOSトランジスタと強誘電体キャパシタから構成されるが、ここでは模式的に示している。
例えば、ロウアドレス“011”、コラムアドレス“10”の強誘電体メモリセル11aにアクセスする場合、ロウアドレス“011”の位置にあるPL駆動回路13−4により、キャパシタプレート線PLを駆動する。駆動するワード線WLは、ワード線WLが列方向に異なる行の強誘電体メモリセル11に接続するように配置されているため、ロウアドレス“011”とコラムアドレス“10”の加算値に応じて決定される。
図2は、第1の実施の形態の半導体記憶装置の構成図である。
第1の実施の形態の半導体記憶装置100aは、2つのメモリセルアレイ101、102を有している。各メモリセルアレイ101、102は、図1で示したように同一行の強誘電体メモリセル103に接続するように配置したキャパシタプレート線PLと、列方向に異なる行の強誘電体メモリセル103に接続するように配置したワード線WLを有している。なお、メモリセルアレイ101、102において、ビット線は図示を省略している。
図1で示した半導体記憶装置10や、第1の実施の形態の半導体記憶装置100aでは、ワード線を階段状に配置したメモリセルアレイを用いて説明したが、キャパシタプレート線を階段状に配置するようにしてもよい。
第2の実施の形態の半導体記憶装置100bも第1の実施の形態の半導体記憶装置100aと同様に、2つのメモリセルアレイ111、112を有している。各メモリセルアレイ111、112は、第1の実施の形態の半導体記憶装置100aと異なり、同一行の強誘電体メモリセル113に接続するように配置したワード線WLと、列方向に異なる行の強誘電体メモリセル113に接続するように配置したキャパシタプレート線PLを有している。なお、メモリセルアレイ111、112において、ビット線は図示を省略している。
PL駆動回路120は、NAND回路121、インバータ回路122、PMOS123、124、およびNMOS125、126を有している。
PL駆動回路120の動作を簡単に説明する。
図5は、第3の実施の形態の半導体記憶装置の構成図である。
第3の実施の形態の半導体記憶装置100cは、第1及び第2の実施の形態の半導体記憶装置100a、100bと同様に、2つのメモリセルアレイ131、132を有している。各メモリセルアレイ131、132は、第2の実施の形態の半導体記憶装置100bと同様に、同一行の強誘電体メモリセル133に接続するように配置したワード線WLと、列方向に異なる行の強誘電体メモリセル133に接続するように配置したキャパシタプレート線PLを有している。但し、第2の実施の形態の半導体記憶装置100bのメモリセルアレイ111、112とは構成が上下逆になっている。
例えば、ロウアドレス“011”で、コラムアドレス“10”の強誘電体メモリセル133aにアクセスする場合、ロウアドレス“011”の位置にあるWL/PL駆動回路部134−4により、ワード線WLを駆動する。駆動するキャパシタプレート線PLの選択の際には、ロウアドレス“011”とコラムアドレス“10”との減算値に応じて決定される。
行列状に配置された複数の前記強誘電体メモリセルと、同一行の前記強誘電体メモリセルに接続するように配置したキャパシタプレート線と、列方向に異なる行の前記強誘電体メモリセルに接続するように配置したワード線と、を有するメモリセルアレイと、
前記キャパシタプレート線を駆動する複数のキャパシタプレート線駆動回路と、
前記ワード線を駆動する複数のワード線駆動回路と、
を有し、
前記キャパシタプレート線駆動回路を前記メモリセルアレイの行方向に配置し、前記ワード線駆動回路の一部を列方向に配置したことを特徴とする半導体記憶装置。
行列状に配置された複数の前記強誘電体メモリセルと、同一行の前記強誘電体メモリセルに接続するように配置したワード線と、列方向に異なる行の前記強誘電体メモリセルに接続するように配置したキャパシタプレート線と、を有するメモリセルアレイと、
前記ワード線を駆動する複数のワード線駆動回路と、
前記キャパシタプレート線を駆動する複数のキャパシタプレート線駆動回路と、
を有し、
前記ワード線駆動回路を前記メモリセルアレイの行方向に配置し、前記キャパシタプレート線駆動回路の一部を列方向に配置したことを特徴とする半導体記憶装置。
(付記9) 選択する前記強誘電体メモリセルの行アドレスと列アドレスとを加算した値に応じて、駆動する前記キャパシタプレート線を決定する回路部を有することを特徴とする付記7記載の半導体記憶装置。
11、11a、11b、11c 強誘電体メモリセル
12 メモリセルアレイ
13−1〜13−8 PL駆動回路
14−1〜14−11 WL駆動回路
WL ワード線
PL キャパシタプレート線
BL ビット線
Claims (14)
- 強誘電体メモリセルを有した半導体記憶装置において、
行列状に配置された複数の強誘電体メモリセルと、同一行の強誘電体メモリセルに接続するように配置したキャパシタプレート線と、列方向に異なる行の強誘電体メモリセルに接続するように配置したワード線と、を有するメモリセルアレイと、
前記キャパシタプレート線を駆動する複数のキャパシタプレート線駆動回路と、
前記ワード線を駆動する複数のワード線駆動回路と、
を有し、
前記複数のキャパシタプレート線駆動回路を前記メモリセルアレイの行方向に配置し、前記複数のワード線駆動回路のうち、行アドレスと列アドレスの加算値が前記メモリセルアレイの行アドレスの最大値を超える強誘電体メモリセルに接続されたワード線を駆動するワード線駆動回路を前記メモリセルアレイの列方向に配置したことを特徴とする半導体記憶装置。 - 選択する強誘電体メモリセルの行アドレスと列アドレスとを加算した値に応じて、駆動するワード線を決定する回路部を有することを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
- 前記回路部は、加算結果が前記行アドレスの最大値を超えた場合には、列方向に配置したワード線駆動回路により、前記ワード線を駆動させることを特徴とする請求項2記載の半導体記憶装置。
- 強誘電体メモリセルを有した半導体記憶装置において、
行列状に配置された複数の前記強誘電体メモリセルと、同一行の前記強誘電体メモリセルに接続するように配置したワード線と、列方向に異なる行の前記強誘電体メモリセルに接続するように配置したキャパシタプレート線と、を有するメモリセルアレイと、
前記ワード線を駆動する複数のワード線駆動回路と、
前記キャパシタプレート線を駆動する複数のキャパシタプレート線駆動回路と、
を有し、
前記複数のワード線駆動回路を前記メモリセルアレイの行方向に配置し、前記複数のキャパシタプレート線駆動回路のうち、行アドレスと列アドレスの加算値が前記メモリセルアレイの行アドレスの最大値を超える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駆動するキャパシタプレート線駆動回路を前記メモリセルアレイの列方向に配置したことを特徴とする半導体記憶装置。 - 選択する強誘電体メモリセルの行アドレスと列アドレスとを加算した値に応じて、駆動するキャパシタプレート線を決定する回路部を有することを特徴とする請求項4記載の半導体記憶装置。
- 前記回路部は、加算結果が前記行アドレスの最大値を超えた場合には、列方向に配置したキャパシタプレート線駆動回路により、前記キャパシタプレート線を駆動させることを特徴とする請求項5記載の半導体記憶装置。
- 強誘電体メモリセルを有した半導体記憶装置において、
行列状に配置された複数の前記強誘電体メモリセルと、同一行の前記強誘電体メモリセルに接続するように配置したワード線と、列方向に異なる行の前記強誘電体メモリセルに接続するように配置したキャパシタプレート線と、を有するメモリセルアレイと、
前記ワード線を駆動する複数のワード線駆動回路と、
前記キャパシタプレート線を駆動する複数のキャパシタプレート線駆動回路と、
を有し、
前記複数のワード線駆動回路を前記メモリセルアレイの行方向に配置し、前記複数のキャパシタプレート線駆動回路のうち、行アドレスから列アドレスを減算した値が負になる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駆動するキャパシタプレート線駆動回路を前記メモリセルアレイの列方向に配置したことを特徴とする半導体記憶装置。 - 選択する強誘電体メモリセルの行アドレスと列アドレスとを減算した値に応じて、駆動するキャパシタプレート線を決定する回路部を有することを特徴とする請求項7記載の半導体記憶装置。
- 前記回路部は、減算結果が負の場合には、列方向に配置したキャパシタプレート線駆動回路により、前記キャパシタプレート線を駆動させることを特徴とする請求項8記載の半導体記憶装置。
- アクセスする強誘電体メモリセルのアドレスに応じて、駆動するワード線またはキャパシタプレート線を選択する回路部を有し、前記メモリセルアレイと、前記回路部との間に前記複数のキャパシタプレート線駆動回路の一部を列方向に配置したことを特徴とする請求項7記載の半導体記憶装置。
- 強誘電体メモリセルを有した半導体記憶装置において、
行列状に配置された複数の強誘電体メモリセルと、同一行の強誘電体メモリセルに接続するように配置したキャパシタプレート線と、列方向に異なる行の強誘電体メモリセルに接続するように配置したワード線と、を有するメモリセルアレイと、
前記キャパシタプレート線を駆動する複数のキャパシタプレート線駆動回路と、
前記ワード線を駆動する複数のワード線駆動回路と、
を有し、
前記複数のキャパシタプレート線駆動回路を前記メモリセルアレイの行方向に配置し、前記複数のワード線駆動回路のうち、行アドレスから列アドレスを減算した値が負になる強誘電体メモリセルに接続されたワード線を駆動するワード線駆動回路を前記メモリセルアレイの列方向に配置したことを特徴とする半導体記憶装置。 - 選択する強誘電体メモリセルの行アドレスと列アドレスとを減算した値に応じて、駆動するワード線を決定する回路部を有することを特徴とする請求項11記載の半導体記憶装置。
- 前記回路部は、減算結果が負の場合には、列方向に配置したワード線駆動回路により、前記ワード線を駆動させることを特徴とする請求項12記載の半導体記憶装置。
- アクセスする強誘電体メモリセルのアドレスに応じて、駆動するワード線またはキャパシタプレート線を選択する回路部を有し、前記メモリセルアレイと、前記回路部との間に前記複数のワード線駆動回路の一部を列方向に配置したことを特徴とする請求項11記載の半導体記憶装置。
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