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JP3948874B2 - Nonvolatile ferroelectric memory device drive circuit - Google Patents
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JP3948874B2 - Nonvolatile ferroelectric memory device drive circuit - Google Patents

Nonvolatile ferroelectric memory device drive circuit Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子に関し、特に不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路に関するものである。
【0002】
一般的に不揮発性強誘電体メモリ(Ferroelectric Random Access Memory:FRAM)はDRAM(Dynamic Random Access Memory)程度のデータ処理速度を有し、電源のオフ時にもデータが保存される特性のため次世代記憶素子として注目を浴びている。
FRAMはDRAMとほぼ同一構造を有する記憶素子であって、キャパシタの材料として強誘電体を使用して強誘電体の特性である高い残留分極を用いたものである。
このような残留分極特性のため電界を除去してもデータは保存される。
【0003】
図1は一般的な強誘電体のヒステリシスループを示す特性図である。
図1のように、電界により誘起された分極が電界を除去しても残留分極(又は自発分極)の存在によって消滅されず、一定量(d,a状態)を維持していることが分かる。
不揮発性強誘電体メモリセルは前記d、a状態をそれぞれ1、0に対応させ記憶素子として応用したものである。
【0004】
以下、従来技術による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路を添付の図面を参照して説明する。
図2は従来の不揮発性強誘電体メモリの単位セルを示した。
図2に示すように、一方向に形成されたビットライン(B/L)と、そのビットラインと交差する方向に形成されたワードライン(W/L)と、ワードラインに一定の間隔をおいてワードラインと同一の方向に形成されたプレートライン(P/L)と、ゲートがワードラインに連結されソースはビットラインに連結されるトランジスタT1と、2端子中第1端子はトランジスタT1のドレインに連結され、第2端子はプレートライン(P/L)に連結される強誘電体キャパシタ(FC1)とで構成されている。トランジスタT1とキャパシタFC1とで一つの記憶セル、すなわち単位セルを構成している。いうまでもなく、各ラインが多数平行に配置され、それぞれのラインに多数のセルが接続されてメモリ素子が構成されている。、
【0005】
このような従来不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路を図3a、3bに示した。
図は、従来の1T/1C(一つのトランジスタと一つの強誘電体キャパシタ)構造の強誘電体メモリを駆動するための駆動回路である。この回路は、参照電圧を発生する参照電圧発生部1を有し、その出力が参照電圧安定化部2に接続されている。この安定化部2は、複数のトランジスタQ1〜Q4、キャパシタC1などからなり、参照電圧発生部1から出力される参照電圧を直ちにセンスアンプへ供給できないため、隣接した二つのビットラインの参照電圧を安定化させるためのものである。この安定化部2に、第1等化部4、第1参照電圧記憶部3、第1メインセルアレイ部5、第1センスアンプ部6、第2メインセルアレイ部7、第2参照電圧記憶部8、及び第2センスアンプ部9が順次接続されている。第1等化部4は、トランジスタQ5を備え、そのトランジスタQ5をオンとさせることによって隣接した二つのビットラインの電圧を等しくさせる。第1参照電圧記憶部3は、それぞれのキャパシタC2,C3とともにそれぞれビットラインB1,B2に接続された複数のトランジスタQ6、Q7を有し、接続されたビットラインにそれぞれロジック値「1」と「0」の参照電圧を記憶する。第1メインセルアレイ部5は、同様に、キャパシタC5、C6とともにそれぞれビットラインに接続された複数のトランジスタQ8、Q9を有し、互いに異なるワードラインとプレートラインに連結され、データをそれぞれ記憶する。図は例示のためそれぞれのラインに一つのセルのみが示されているが、多数のセルが接続されている。第1センスアンプ部6は、複数のトランジスタQ10〜Q15、P−センスアンプ(PSA)などからなり、第1メインセルアレイ部5の複数のセルのうちワードラインにより選択されたセルのデータをセンシングする。第2メインセルアレイ部7は、複数のキャパシタC7,C8と複数のトランジスタQ26,Q27とを有し、第1メインセル部5と同じ構成で、同様に第2参照電圧記憶部8もほぼ第1参照電圧記憶部3と同様の構成である。第2センスアンプ部9は、複数のトランジスタQ16〜Q25、N−センスアンプ(NSA)などからなり、第2メインセルアレイ部7のデータをセンシングして出力する。
【0006】
このように構成された従来の不揮発性強誘電体メモリ素子のデータ入出力動作を以下に説明する。
図4は従来の不揮発性強誘電体メモリ素子の書込みモードの動作を示すタイミング図であり、図5は読出しモードの動作を示すタイミング図である。
まず、書込みモードの場合、外部から印加されるチップイネーブル信号(CSBpad)がハイからローに活性化され、同時に書込みイネーブル信号(WEBpad)をハイからローに印加すると、書込みモードが始まる。
次いで、書込みモードでのアドレスがデコードされると、そのアドレスに対応するワードラインに印加されるパルスは「ロー」から「ハイ」に遷移されてセルが選択される。
【0007】
このように、ワードラインが「ハイ」状態を維持している間にプレートラインには最初「ハイ」となり、その後「ロー」となる信号が印加される。
そして、選択されたセルにロジック値「1」又は「0」を書くために、選択されたビットラインに書込みイネーブル信号(WEBpad)に同期した「ハイ」又は「ロー」信号を印加する。すなわち、ワードラインに印加される信号が「ハイ」であり、かつプレートラインに印加される信号が「ロー」であるときに、ビットラインに「ハイ」信号が印加されると、強誘電体キャパシタにはロジック値「1」が記録される。そして、プレートラインに印加されている信号が「ハイ」である間に、ビットラインに「ロー」信号が印加されると、強誘電体キャパシタにはロジック値「0」が記録される(図2参照)。
【0008】
このような書込みモードの動作によりセルに記憶されたデータを読み出すための動作を以下に説明する。
まず、外部からチップイネーブル信号(CSBpad)を「ハイ」から「ロ」に活性化させると、最初、ワードラインが選択される前に、一旦全てのビットラインを等化信号によって「ロー」電圧にする。
すなわち、図3の等化部4に「ハイ」信号を印加するとともにトランジスタQ16〜Q19に「ハイ」信号を印加する。したがって、これらのトランジスタQ5,Q16〜Q19がオンとなり、双方のビットラインを短絡すると共に、トランジスタQ19を介して接地されるので、双方のビットラインは、低電圧(Vss)に等電位化される。
【0009】
次にこれらのトランジスタQ5,Q16〜Q19をオフさせ、各ビットラインを不活性化させた後、アドレスをデコードし、デコードされたアドレスによって選択されたワードラインは「ロー」から「ハイ」に遷移されセルを選択する。選択されたセルのプレートラインに「ハイ」信号を印加して、強誘電体メモリに記憶されたロジック値「1」に対応するデータを破壊させる。
もし、強誘電体メモリにロジック値「0」が記憶されていれば、それに対応するデータは破壊されない。
【0010】
このように、破壊されたデータと破壊されてないデータは前述したヒステリシスループの原理による異なる値を出力し、センスアンプはそのロジック値「1」又は「0」をセンシングする。すなわち、データが破壊された場合は、図1のヒシテリシスループに示すdからfへ変更される場合であり、データが破壊されてない場合は、aからfへ変更される場合である。したがって、一定の時間が経過した後センスアンプがイネーブルすると、データが破壊された場合は増幅されロジック値「1」を出力し、データが破壊されてない場合はロジック値「0」を出力する。その際、比較のため参照セルが読み出しの度に参照される。
このように、センスアンプからデータを出力した後には元のデータに戻らなければならないので、ワードラインに「ハイ」信号を印加した状態でプレートラインを「ハイ」から「ロー」に不活性化させる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上のような従来の不揮発性強誘電体メモリ素子は次のような問題点があった。
いまだ上記した強誘電体膜の特性は完璧であるとはいえない状態である。そのため、従来技術では、一つの参照セルは約数百倍以上も多いメインセルの読出し動作に使用されるように構成されているため、参照セルはメインセルより多く動作しなければならず、そのため参照セルの劣化特性が急激に悪化して、参照電圧が安定しなくなる。
これは、素子の動作特性を悪化させ、寿命を短縮させる要因となる。
また、駆動回路の構成が複雑であるという問題点もあった。
【0012】
本発明は上記のような従来の技術の問題点を解決するためになされたもので、ワードライン駆動部の構成を簡略化して、昇圧した電圧がしきい値電圧を損失せずにワードラインによく印加されるようにするとともに、電流の駆動能力を向上させ、レイアウト面積を効率よく用いることのできる不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路を提供することが目的である。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するための本発明の第1実施態様による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路は、第1スプリットワードラインと第2スプリットワードラインとがペアになった複数のスプリットワードラインペアが配置され、スプリットワードラインペアを横切る方向に複数のビットラインが配置され、スプリットワードラインペアとビットラインとの間にスイッチングトランジスタと強誘電体キャパシタとにより構成される単位セルからなるセルアレイ部を備えた不揮発性強誘電体メモリ装置であり、グローバルXデコーダ部により制御されるグローバルワードラインに直列連結された複数個のトランジスタからなるXアドレス信号出力部と、各トランジスタの出力電圧により制御され、第1,第2スプリットワードラインペアを駆動させるための駆動信号を出力する複数個のトランジスタからなるスプリットワードライン駆動信号出力部と、グローバルワードラインと第1,第2スプリットワードラインの間にそれぞれ構成され、スプリットワードラインのフローティング電圧をバイパスさせるための複数個のトランジスタからなるバイパス部とを含むことを特徴とする。
【0014】
そして、本発明の第2実施態様による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路は、第1スプリットワードラインと第2スプリットワードラインとがペアになって複数のスプリットワードラインペアが配置され、スプリットワードラインペアを横切る方向に複数のビットラインが配置され、スプリットワードラインペアとビットラインとの間にスイッチングトランジスタと強誘電体キャパシタとにより構成される単位セルからなるセルアレイ部を備えた不揮発性強誘電体メモリ装置であり、グローバルXデコーダ部により制御されるグローバルワードラインに直列連結された複数個のトランジスタからなるXアドレス信号出力部と、各トランジスタの出力電圧により制御され、第1、第2スプリットワードラインペアを駆動させるための駆動信号を出力する複数個のトランジスタからなるスプリットワードライン駆動信号出力部と、グローバルワードラインと第1,第2スプリットワードラインの間にそれぞれ構成され、スプリットワードラインのフローティング電圧をバイパスさせるための複数個のトランジスタからなるバイパス部とを含むことを特徴とする。
【0015】
次いで、本発明の第3実施態様による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路は、第1スプリットワードラインと第2スプリットワードラインとがペアになって複数のスプリットワードラインペアが配置され、スプリットワードラインペアを横切る方向に複数のビットラインが配置され、スプリットワードラインペアとビットラインとの間にスイッチングトランジスタと強誘電体キャパシタとにより構成される単位セルからなるセルアレイ部を備えた不揮発性強誘電体メモリ装置であり、グローバルXデコーダ部により制御されるグローバルワードラインに直列連結された複数個のトランジスタからなるXアドレス信号出力部と、各トランジスタの出力電圧により制御され、第1,第2スプリットワードラインペアを駆動させるための駆動信号を出力する複数個のトランジスタからなるスプリットワードライン駆動信号出力部と、グローバルワードラインと第1,第2スプリットワードラインの間にそれぞれ構成され、スプリットワードラインのフローティング電圧をバイパスさせるための複数個のトランジスタからなるバイパス部とを含むことを特徴とする。
【0016】
そして、本発明の第4実施態様による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路は、ビットラインに複数個のトランジスタが直列に接続され、各トランジスタのゲートにはそれぞれワードラインが連結され構成されるマルチ−NANDセルからなるセルアレイ部を備えた不揮発性強誘電体メモリ装置であり、グローバルXデコーダ部により制御されるグローバルワードラインに接続され、互いに直列に連結される複数個のトランジスタからなるXアドレス信号出力部と;Xアドレス信号出力部を構成する各トランジスタの出力端により制御され、ローカルXデコーダ部から出力される複数のワードライン駆動信号をそれぞれのワードラインに印加する複数個のトランジスタからなるワードライン駆動信号出力部と、ワードライン駆動信号出力部を構成する各トランジスタの出力端とグローバルワードラインとの間にそれぞれ構成され、ワードラインのフローティング電圧をバイパスさせるバイパス部とを含むことを特徴とする。
【0017】
次いで、本発明の第5実施態様による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路は、ビットラインに複数個のトランジスタが直列に接続され、各トランジスタのゲートにはそれぞれワードラインが連結され構成されるマルチ−NANDセルからなるセルアレイ部を備えた不揮発性強誘電体メモリ装置であり、グローバルXデコーダ部により制御されるグローバルワードラインに並列的に分岐接続される複数個のトランジスタからなるXアドレス信号出力部と、Xアドレス信号出力部を構成する各トランジスタの出力端により制御され、ローカルXデコーダ部から出力される複数個のワードライン駆動信号をワードラインに順次に印加する複数個のトランジスタからなるワードライン駆動信号出力部と、ワードライン駆動信号出力部を構成する各トランジスタの出力端とグローバルワードラインとの間にそれぞれ構成され、ワードラインのフローティング電圧をバイパスさせるバイパス部とを含むことを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路を添付の図面を参照して説明する。なお、本明細書における第1,第2とは同じものをそれらの配置位置の違いなどで区別する必要があるときに混乱しないように単に区別するためだけに用いるもので、絶対的な名称を意味するものではない。したがって、分かる場合は、参照符号を添付するだけで、第1、第2と区別しない場合もある。また、方向を示す上下、左右などは単なる図面上のものであり、絶対的な方向を示すものではない。
図6は、本発明の第1実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路を説明するためのセルアレイの構成図である。
図6に示すように、複数個のサブセルアレイより構成されたメインセルアレイ部61と、上記メインセルアレイ部61の一方側に形成されたグローバルXデコーダ部63と、メインセルアレイ部61の他方の側に形成されるスプリットワードライン駆動部65と、メインセルアレイ部61の下側に形成されるビットライン制御部67と、スプリットワードライン駆動部65の下側に形成されてスプリットワードラインに印加されるLC1,LC2信号を出力する局所制御部69より構成される。ここで、メインセルアレイ部61は参照セルアレイ部をも含む多数の単位セルにより構成されている。
【0019】
図7は本実施形態のメインセルアレイ部61に配置される単位セルを示している。
図7に示すように、本実施形態はワードラインとプレートラインの構成とせずに、1本のワードラインを平行に配置された2本のワードライン、すなわち第1スプリットワードラインSWL1と、第2スプリットワードラインSWL2とで形成させている。これらの2本のワードラインは一定の距離をおいて並んで形成されている。これらの第1,第2スプリットワードラインSWL1,SWL2に直交するように多数のビットラインが配置されている。図においては2本だけ、第1ビットラインBit_nと第2ビットラインBit_n+1のみを示している。セルアレイの場合は、いうまでもなく、これらのワードライン、ビットラインが多数それぞれ平行するように配置されている。二つの単位セルのうち一方のセルのスイッチングトランジスタ(第1トランジスタという)は、SWL1にゲート端子が連結され、ソース端子は上記第1ビットラインBit_nに連結され、ドレイン端子は強誘電体キャパシタFC1の一側に連結されている。強誘電体キャパシタFC1の他の端子は第2スプリットワードラインSWL2に連結されている。一方、他方の単位セルのスイッチングトランジスタT2は、ゲート端子が第2スプリットワードラインSWL2に連結され、ソースは第2ビットラインBit_n+1に連結され、ドレイン端子は強誘電体キャパシタFC2の一方の端子に連結されている。強誘電体キャパシタFC2の他の端子は第1スプリットワードラインSWL1に連結されている。
【0020】
一方、図8aないし8bは図7に図示の構造を単位セルに分離して示したものであって、図8aと図8bを結合すると、二つの単位セルを一対とするメモリセルが構成される。
一対のメモリセルを構成する一つの単位セルC111は、図8aに示すように、第1スプリットワードラインSWL1と、第1スプリットワードラインSWL1と一定の距離をおいて並んで形成される第2スプリットワードラインSWL2と、それらのワードラインSWL1,SWL2を横切る方向に形成される第1ビットラインBL11と、ゲート端子が第1スプリットワードラインSWL1に連結され、ソース端子は第1ビットラインBL11に連結されるスイッチングトランジスタT1と、第1スイッチングトランジスタT1のドレイン端子と第2スプリットワードラインSWL2との間に形成される強誘電体キャパシタFC1とより構成される。
【0021】
そして、また他方の単位セルC121は、図8bに示すように、第1スプリットワードラインSWL1と第2スプリットワードラインSWL2,それらのワードラインを横切る方向に形成された第2ビットラインBL12、ゲート端子が第2スプリットワードラインSWL2に連結され、ソース端子は第2ビットラインBL12に連結されるスイッチングトランジスタT2、第2スイッチングトランジスタT2のドレインと第1スプリットワードラインSWL1との間に構成された強誘電体キャパシグタFC2からなる。
【0022】
本実施形態メモリ素子は、図7に示した単位セルからなるメインセルアレイ61を含む図6の構成を繰り返して構成されるのであるが、その繰り返しは単純に図6のセルアレイの構成をそのまま並べるのではなく、グローバルXデコーダが隣接する図6のセルアレイに共通に使用するように配置する。その具体的配置は図9に示されている。
図9に示すように、グローバルXデコーダ部63の右隣に第1メインセルアレイ部61を配置し、さらにその右隣に第1スプリットワードライン駆動部65が配置されている。その第1スプリットワードライン駆動部65の右隣に隣接させて第2スプリットワードライン駆動部65aを配置し、さらにその右隣に第2メインセルアレイ部61aというように続いている。図示しないが、さらにその右隣にはグローバルXデコーダ部が配置される。
そして、それぞれのメインセルアレイの下にはビットライン制御部67、67aがそれぞれのスプリットワードライン駆動部の下には局所制御部69,69aが配置されている。
このように構成することで、一つのグローバルXデコーダ部63を二つのメインセルアレイ部61,61a及び二つのスプリットワードライン駆動部65,65aが共用していることが分かる。
【0023】
図10は図9の部分的詳細図であって、図6に図示のスプリットワードライン駆動部を中心により詳細に示した。
図面に示すように、二つのスプリットワードライン駆動部65,65aが互いに隣接して構成されている。図のように、第1,第2スプリットワードライン駆動部65,65aは複数個のサブ駆動部(SD)により構成される。本発明の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路はこのサブ駆動部に関するものである。
グローバルXデコーダ部63は複数のグローバルワードラインGWL1,GWL2,...GWLnをそれぞれ制御する。そして、それぞれのグローバルワードラインごとにサブ駆動部SDが連結される。それぞれのスプリットワードライン駆動部65,65aはそれぞれグローバルワードラインの数だけサブ駆動部SDを備える。そして、各グローバルワードラインGWL1〜GWLnには第1スプリットワードライン駆動部65のサブ駆動部と第2スプリットワードライン駆動部65aのサブ駆動部が共通に連結される。
【0024】
図11は図9の局所制御部から出力される信号LC1,LC2とサブ駆動部との関係を示した。
図11に図示のように、第1スプリットワードライン駆動部65と第2スプリットワードライン駆動部65aのそれぞれのサブ駆動部SDはグローバルXデコーダ部(図示しない)から出力されるグローバルワードラインGWLの信号によって動作する。局所制御部69、69aからそれぞれ出力される信号LC1,LC2をメインセルアレイ部61、61aのそれぞれの第1,第2スプリットワードラインSWL1,SWL2に印加する。
【0025】
以下、本発明の第1実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路をより詳細に説明する。
図12は図11の「A」部分をより詳しく示すものであって、本発明の第1実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路を図示した。
図12に図示の駆動回路はスプリットワードライン駆動部を構成している複数の駆動回路のうち一つを示すものである。
図12に示すように、グローバルXデコーダ部63から出力されるグローバルワードラインGWLnに直列に連結される第1,第2トランジスタT1,T2からなるXアドレス信号出力部120と、各トランジスタのドレイン電圧により順次に制御され、第2局所制御部69aから出力される二つの制御信号LC1,LC2を第2メインセルアレイ部61aの第1スプリットワードラインSWL1と第2スプリットワードラインSWL2に順次に印加する第3,第4トランジスタT3,T4からなるスプリットワードライン駆動信号出力部121と、第1スプリットワードラインSWL1とグローバルワードラインGWLの間に連結される第5トランジスタT5及び第2スプリットワードラインSWL2とグローバルワードラインGWLの間に連結される第6トランジスタT6からなるバイパス部123とを含む。
ここで、第1,第2トランジスタT1,T2と、第5,第6トランジスタT5,T6のゲートゲートには電源電圧PWRが印加され、各トランジスタはNMOSトランジスタより構成される。
【0026】
このように構成された本発明の第1実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路の動作は次の通りである。
グローバルワードラインGWLが「ハイ」であり、第2局所制御部69aから出力される信号LC1,LC2が「ハイ」である場合、第1トランジスタT1のソースノードN1が「ハイ」となると、第3トランジスタT3はターンオンする。したがって、第3トランジスタT3を介してハイレベルのLC1信号が第1スプリットワードラインSWL1に伝達される。
【0027】
以後、第2トランジスタT2のドレインノードN2がハイレベルとなると、第4トランジスタT4はターンオンし、LC2信号が第2スプリットワードラインSWL2に伝達される。
このとき、第5トランジスタT5及び第6トランジスタT6からなるバイパス部123は、第1スプリットワードラインSWL1と第2スプリットワードラインSWL1のフローティング電圧をバイパスさせる役割をする。
すなわち、グローバルワードラインGWL及びLC1,LC2信号がすべてローレベルである場合、第1スプリットワードラインSWL1と第2スプリットワードラインSWL2はフローティング状態になるが、その際、第1,第2スプリットワードラインに誘起されたフローティング電圧を第5トランジスタT5及び第6トランジスタT6を介してグローバルワードラインGWLにバイパスさせる。第5、第6トランジスタT5,T6は駆動電流の極めて小さいNMOSトランジスタより構成され、常にターンオン状態を維持している。
このように、第1,第2スプリットワードラインSWL1,SWL2がフローティング状態にならないようにして、不必要にセルデータが選択されないようにする。これは不必要に選択されたセルデータが実際のデータにノイズとして作用す要素を予め除去するためである。
【0028】
一方、図13は図12に図示の本発明の第1実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路の動作をタイミング図で示したものである。
グローバルXデコーダ部63から出力されるグローバルワードライン信号GWLは、t1間からt5間の間でハイレベルに活性化されるとする。Xアドレス信号出力部120を構成している第1,第2トランジスタT1,T2がオンとなっているので、第1,第2トランジスタT1、T2のソースノードN1,N2にハイレベルの信号が伝達される。このとき、t1の間はLC1,LC2信号はロー状態にあるので、第1トランジスタT1のソースノードN1と第2トランジスタT2のソースノードN2に影響を与えない。
t2の間でLC1,LC2信号がハイレベルに遷移すると、第3,第4トランジスタT3,T4は第1,第2トランジスタT1,T2のソースノードN1,N2によりターンオンされているので、ハイレベルのLC1,LC2信号は第3,第4トランジスタT3,T4を介して第1スプリットワードラインSWL1と第2スプリットワードラインSWL2に伝達される。
この際、スプリットワードライン駆動信号出力部121を構成している第3,第4トランジスタT3,T4のドレインと第1トランジスタT1,T2のソースノードN1,N2との間にはキャパシタンス成分が存在するので、LC1,LC2,第1,第2スプリットワードラインSWL1,SWL2の電圧上昇によりソースノードN1,N2電圧も上昇する。
【0029】
ソースノードN1,N2電圧が上昇すると、第1トランジスタT1と第2トランジスタT2はソースノードN1,N2の上昇電圧に対してオフ状態にあるので、この上昇電圧はそのまま維持される。したがって、上昇した電圧をVboost電圧とすると、Vboost−Vtnの電圧を第3,第4トランジスタT3,T4は伝達できる。ここで、VtnはNMOSトランジスタのしきい値電圧である。結局、LC1,LC2の電圧に関係なく、そして、Vtnを損失しないでLC1信号とLC2信号を第1,第2スプリットワードラインSWL1,SWL2に伝達することができる。
【0030】
次いで、t3の開始時にLC1信号のみがローレベルに遷移すると、第1スプリットワードラインSWL1のレベルもローレベルに遷移し、第1トランジスタT1のソースノードN1の電圧はt1間の状態に戻る。
この状態においても第2トランジスタT2はソースノードN2電圧に対してオフ状態を維持し続けるので、上昇した電圧(Vboost)はそのまま維持され、LC2信号は第2スプリットワードラインSWL2に電圧の損失なく伝達される。
【0031】
次いで、t4開始時にLC1信号は再びハイレベルに遷移し、LC2信号はローレベルに遷移する。LC2がローレベルに遷移すると、第2スプリットワードラインSWL2の電圧もローレベルに遷移する。
【0032】
一方、LC1信号がハイレベルに遷移すると、第1スプリットワードラインSWL1の電圧もローレベルから再びハイレベルに遷移する。それで、第1トランジスタT1のソースノードN1は再び上昇した電圧(Vboost)レベルになる。上昇した電圧レベルを有するソースノードN1の電圧は第1,第2トランジスタN1,N2により遮断されるので、LC1信号は電圧を損失しないで第1スプリットワードラインSWL1に伝達される。
【0033】
次いで、t5の開始時にLC1はローレベルに遷移し、t5の間LC1,LC2はローレベルである。
したがって、第1,第2スプリットワードラインSWL1,SWL2もローに遷移して不活性化される。LC1,LC2信号がローレベルに遷移すると、ソースノードN1,N2の電圧は再びグローバルワードラインGWLの支配を受けるレベルに遷移する。
【0034】
次いで、t6間では選択されたグローバルワードラインがローレベルに遷移し不活性化される。
【0035】
一方、図12のような構成を繰り返して構成すると図14の通りである。
図14は図12を用いて複数のスプリットワードラインペアを有する不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路を構成したものである。
図14に示すように、グローバルワードラインGWLに直列に連結される複数個のNMOSトランジスタT1,T2,...,Tnより構成されたXアドレス信号出力部120と、各NMOSトランジスタT1,T2,...,Tnのソース電圧により制御され、局所制御部から出力される制御信号(LC1_1,LC2_1,LC1_2,LC2_2,...LC1_n, LC2_n)を複数ペアの第1,第2スプリットワードライン(SWL1_1,SWL2_1,SWL1_2,SWL2_2,...SWL1_n,SWL2_n)に出力する複数個のNMOSトランジスタより構成されたスプリットワードライン駆動信号出力部121と、スプリットワードライン駆動信号出力部121を構成している各NMOSトランジスタのドレインとグローバルワードラインGWLとの間に構成され、各スプリットワードラインにフローティングされるフローティング電圧をバイパスさせるために複数のNMOSトランジスタより構成されたバイパス部122とより構成される。
【0036】
次いで、図15は本発明の第2実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路を示すものである。第1実施形態では第1トランジスタT1と第2トランジスタT2がグローバルワードラインGWLに直列に連結されていたが、第2実施形態では並列に連結されていることが分かる。
第1,第2トランジスタT1,T2を除いた以下の構成は第1実施形態と同一であるので省略する。
このように第1,第2トランジスタT1,T2を並列的に構成することで、第2トランジスタT2のソースノードN2は第4トランジスタT4をターンオンさせ得るような十分な電圧になる。もし、第2トランジスタT2によってドレインノードN2が十分なハイレベルにならないと、第4トランジスタT4は十分に開かなくなり、LC2信号が第2スプリットワードラインSWL2に十分に伝達されなくなるためである。
ここで、本発明の第2実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路は、図面には示してないが、前記図14のように、複数のスプリットワードラインペアを有する不揮発性強誘電体メモリ素子にも適用可能である。
【0037】
以上で説明した本発明の第1,第2実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路は、図11における第1スプリットワードライン駆動部65と第2スプリットワードライン駆動部65aを別々に独立に構成させた場合のものである。
ここで、図11に図示の第1,第2スプリットワードライン駆動部65,65aをそれぞれ独立に構成せず、第1メインセルアレイ部61及び第2メインセルアレイ部61aを共用するようにスプリットワードライン駆動部を構成することも可能であり、その場合、サブ駆動部を以下で説明する図16のように構成すればよい。
すなわち、図16は本発明の第3実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路を示すものである。ここで、SWL1_L,SWL2_Lは図11の構成において第1メインセルアレイ部61と連結されたスプリットワードラインであり、SWL1_R, SWL2_Rは第2メインセルアレイ部61aと連結されたスプリットワードラインである。そして、LC1_L,LC2_Lは第1局所制御部69から出力される制御信号で、LC1_R,LC2_Rは第2局所制御部69aから出力される制御信号である。
【0038】
第3実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路は、グローバルXデコーダ部63に連結されたグローバルワードラインGWLが一方向に形成され、グローバルワードラインGWLにXアドレス信号出力部120を構成している第1トランジスタT1と第2トランジスタT2が直列に連結され、第1トランジスタT1のソースノードN1の電圧により制御されLC1_L信号をSWL1_Lに伝達する第3トランジスタT3及び第2トランジスタT2のソースノードN2の電圧により制御されLC2_L信号をSWL2_Lに伝達する第4トランジスタT4からなる第1スプリットワードライン駆動信号出力部121aと、第1トランジスタT1のソースノードN1電圧により制御されLC1_R信号をSWL1_Rに伝達する第5トランジスタT5及び第2トランジスタT2のソースノードN2電圧により制御されLC2_R信号をSWL2_Rに伝達する第6トランジスタT6からなる第2スプリットワードライン駆動信号出力部121bと、グローバルワードラインGWLとSWL1_Lとの間に連結された第7トランジスタT7及びグローバルワードラインとSWL2_Lとの間に連結された第8トランジスタT8からなる第1バイパス部122aと、グロバールワードラインとSWL_1Rとの間に連結された第9トランジスタT9及びグローバルワードラインとSWL2_Rとの間に連結された第10トランジスタT10からなる第2バイパス部122bとを含む。
ここで、第1,第2バイパス部122a, 122bは各スプリットワードラインのフローティング電圧をバイパスさせるために駆動電流の極めて小さいNMOSトランジスタで構成される。
【0039】
このように構成された第3実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路は両方のメインセルアレイ部(第1メインセルアレイ部と第2メインセルアレイ部)に使用できるので、レイアウトをより効率よく用いることができる。
ここで、LC1_L,LC2_LとLC1_R,LC2_Rは同時にハイレベルになるわけではないので、SWL1_L,SWL2_LとSWL1_R,SWL2_Rに同時にハイレベルの信号が印加されることはない。
このような本発明の第3実施形態も、図14でのように、複数のスプリットワードラインペアを有する不揮発性強誘電体メモリ素子に適用可能である。
【0040】
以上で説明した本発明の第1,第2実施形態及び第3実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路は、スプリットワードラインを有する不揮発性強誘電体メモリ素子に適用したものである。
【0041】
一方、図17は本発明の第4実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路を説明するためのNAND型不揮発性強誘電体メモリセルの構成図である。
第1,第2、第3実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路はスプリットワードラインを有する不揮発性強誘電体メモリ素子に適用したものであり、以下で説明する本発明の第4実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路は、このNAND型セルを有する不揮発性強誘電体メモリ素子に適用したものである。
【0042】
図17はNAND型不揮発性強誘電体メモリセルの構成図であって、一例として4−NAND型不揮発性強誘電体メモリセルを図示した。
図17に示すように、NMOSトランジスタ(T1,T2,...T5)が直列に連結され、トランジスタが形成された方向に沿ってビットライン(B/L)が形成される。そして、トランジスタのうち最初のトランジスタT1のドレインと最後のトランジスタT5のソースはビットライン(B/L)に連結される。各トランジスタのゲートにはワードライン(W/L)がそれぞれ連結され、最後のトランジスタT5のゲートにはWEC信号ラインが連結される。
ここで、WEC信号は読出しモードでは不活性化状態を維持し、書込みモードでのみ活性化状態を維持する信号である。トランジスタ(T1,T2,T3,T4)のゲートに連結されたワードライン(W/L1,...W/L4)とこれらのトランジスタのソースの間にはそれぞれ強誘電体キャパシタ(FC1,...FC4)が連結され、最後のトランジスタT5は強誘電体キャパシタを有していない。
このような4−NAND型不揮発性メモリセルが繰り返して構成され、一つのメモリセルアレイを具現する。また、図17に図示の4−NAND型の他に2−NAND、3−NAND、n−NAND型で構成することもできる。
【0043】
本発明の第4実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路は4−NAND型不揮発性強誘電体メモリ素子を例にして説明する。
まず、本発明の第4実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路を説明するために、4−NAND型不揮発性強誘電体メモリ素子のセルアレイ部の構成を調べてみる。
【0044】
図18は4−NAND型不揮発性強誘電体メモリ素子のセルアレイ部の構成図である。
すなわち、図18に示すように、グローバルXデコーダ部81と、グローバルXデコーダ部81の右側に形成された第1メインセルアレイ部83と、第1メインセルアレイ部83の右側に形成された第1ワードライン駆動部85と、第1ワードライン駆動部85の右側に形成された第2ワードライン駆動部85aと、第2ワードライン駆動部85aの右側に形成される第2メインセルアレイ部83aと、第1メインセルアレイ部83の下側に形成される第1ビットライン駆動部87と、第1ビットライン駆動部87の右側で、第1ワードライン駆動部85の下側に形成された第1ローカルXデコーダ部89と、第1ローカルXデコーダ部89の右側に形成された第2ローカルXデコーダ部89aと、第2ローカルXデコーダ部89aの右側で、2メインセルアレイ部83aの下側に形成される第2ビットライン制御部87aとを含む。
【0045】
こ構成は反復的に構成され、第1,第2メインセルアレイ部83、83aはそれぞれメインセルアレイ部と参照セルアレイ部とより構成され、各セルアレイ部は複数の単位セルより構成される。
単位セルは既に言及したNAND型不揮発性強誘電体メモリセルであって、4−NAND型またはマルチ−NAND型不揮発性強誘電体メモリセルである。
そして、グローバルXデコーダ部81は複数のグローバルワードラインGWLを制御する。第1,第2ローカルXデコーダ部89,89aはNAND型セルのそれぞれのワードラインを順次に活性化させるための活性化信号LXDEC1〜LXDECn及びWEC信号を出力する。
第1,第2ワードライン駆動部85、85aは複数個のサブ駆動部より構成され、各サブ駆動部はグローバルワードラインごとに連結される。
【0046】
図19は図18の部分的詳細図であって、ワードライン駆動部を中心により詳細に図示した。
図19に示すように、第1ワードライン駆動部85と第2ワードライン駆動部85aとが並べられ、それらの左側に第1メインセルアレイ部83、右側に第2メインセルアレイ部83aがそれぞれ配列されている。これはレイアウトをより効率的に利用するためである。
図面のように、第1,第2ワードライン駆動部85,85aは複数のサブ駆動部より構成される。グローバルXデコーダ部81には複数のグローバルワードラインGWL1,GWL2,...,GWLnが連結される。そして、それぞれのグローバルワードラインごとにサブ駆動部SDが連結される。第1,第2ワードライン駆動部85,85aはそれぞれグローバルワードラインの数だけサブ駆動部を備える。そして、各グローバルワードラインには第1ワードライン駆動部85のサブ駆動部と第2ワードライン駆動部85aのサブ駆動部が共通に連結される。
【0047】
図20は図19の「B」部分の詳細図であって、ローカルXデコーダから出力される信号と本発明の第4実施形態のサブ駆動部との連結関係を示した。
図20に示すように、本発明の第4実施形態のサブ駆動部はグローバルXデコーダ部から出力されるグローバルワードラインGWLの信号により動作し、ローカルXデコーダ部から出力される信号LXDEC1〜LXDEC4,WECを順次にワードラインWL1〜WL4に印加する。この際、WEC信号は書込みモード又は再記憶モードでのみ活性化される信号である。
【0048】
図21は本発明の第4実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路を示した。
図21に図示の駆動回路は図20のサブ駆動部の詳細構成図である。
すなわち、グローバルXデコーダ部(図示しない)と連結されるグローバルワードラインGWLに直列に連結された四つのNMOSトランジスタT1,T2,T3,T4からなるXアドレス信号出力部210と、各トランジスタのソース電圧により順次に制御され、ローカルXデコーダ部(図示しないの出力信号LXDEC1〜LXDEC4をワードラインWL1〜WL4に順次に印加するNMOSトランジスタT5,T6,T7,T8からなるワードライン駆動信号出力部211と、NMOSトランジスタT5,T6,T7,T8のそれぞれのソース端子とグローバルワードラインGWLとの間に連結され、各ワードラインのフローティング電圧をバイパスさせるNMOSトランジスタT9,T10,T11,T12からなるバイパス部212とより構成される。
【0049】
ここで、ローカルXデコーダ部はLXDEC1〜LXDEC4信号とともにWEC信号を順次出力する。そして、Xアドレス信号出力部210のNMOSトランジスタT4のDには第1スイッチングトランジスタTS1が連結され、第1スイッチングトランジスタTS1のソース電圧により制御されWEC信号をスイッチングする第2スイッチングトランジスタTS2がさらに構成される。
【0050】
このような本発明の第4実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路はXアドレス信号出力部210のNMOSトランジスタT1〜T4がターンオンすることによって、各ソース連結されたワードライン駆動信号出力部211のNMOSトランジスタT5〜T8がターンオンする。
したがって、ローカルXデコーダ部の出力信号LXDEC1〜LXDEC4を順次にワードラインWL1〜WL4に印加し、最後にWEC信号が印加される。
【0051】
一方、グローバルワードラインGWLと各ワードラインWL1〜WL4の間に連結されるNMOSトランジスタT9〜T12からなるバイパス部212はワードラインWL1〜WL4のフローティング電圧をバイパスさせるための役割をする。すなわち、グローバルワードラインGWL及びLXDEC1〜LXDEC4信号がすべてローレベルである場合、ワードラインWL1〜WL4はフローティング状態になるが、そのとき、ワードラインに誘起されたフローティング電圧をNMOSトランジスタT9,T10、T11,T12を介してグローバルワードラインGWLにバイパスさせる。NMOSトランジスタT9〜T12は駆動電流が極めて小さく、常にターンオン状態を維持する。
このように、ワードラインWL1〜WL4がフローティング状態にならないようにして、不必要にセルデータが選択されないようにする。これは不必要に選択されたセルデータが実際データにノイズとして作用する要素を予め除去するためである。
【0052】
図21は単位セルが4−NAND型である場合を示したものであって、もし、n−NAND型である場合には、ローカルXデコーダ部はWEC信号とともにLXDEC1〜LXDECnを出力する。そして、グローバルワードラインGWLに直列に連結されXアドレス信号出力部210を構成するNMOSトランジスタもn個で構成され、トランジスタのそれぞれのソースに連結されワードライン駆動信号出力部211を構成するNMOSトランジスタもn個で構成される。
【0053】
以下、のような本発明の第4実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路の動作を説明する。
トランジスタT1がターンオンされているので、グローバルワードラインGWLが活性化するに従ってトランジスタT1のソースはハイレベルとなりトランジスタT5をターンオンさせる。したがって、ローカルXデコーダ部から出力されるLXDEC1信号はトランジスタT5を介してワードラインWL1に印加され、ワードラインWL1が活性化状態になる。したがって、ワードラインWL1が活性化され、強誘電体キャパシタFC1に記憶されていたデータは図17のNMOSトランジスタT1を介してビットラインに伝達される。同時に図21のトランジスタT2,T3,T4はオンとなっているので、同様に、ローカルXデコーダ部から出力されるLXDEC2〜LXDEC4が活性状態になって、それぞれのワードラインWL2〜WL4が活性化され、強誘電体キャパシタFC2,FC3,FC4に記憶されていたデータを読み出す。
【0054】
一方、図22には本発明の第4実施形態による駆動回路とセルアレイ部との関係をより詳細に図示した。
図22に示すように、横方向にグローバルワードラインGWLが配置され、グローバルワードラインを横切る方向に複数のビットライン(...,B/L_n−1,B/L_n)が配置されている。いうまでもなく、グローバルワードラインは平行に多数配置されるが、図では1本のみを示している。そして、各ビットラインに対応して4−NANDセルが連結され、グローバルワードラインGWLには四つのNMOSトランジスタT1〜T4からなるXアドレス信号出力部210が連結される。
各NMOSトランジスタT1〜T4のソースにはローカルXデコーダ部から出力される制御信号をメインセルアレイ部のワードラインWL1〜WL4に印加する四つのNMOSトランジスタT5〜T8からなるワードライン駆動信号出力部211が連結される。そして、グローバルワードラインGWLとワードライン駆動信号出力部211とを構成しているNMOSトランジスタT5〜T8のDの間には、ワードラインWL1〜WL4のフローティング電圧をバイパスさせるための四つのNMOSトランジスタT9〜T12からなるバイパス部212が連結される。
【0055】
図に示すように、読出しモードでは不活性化状態を維持して、書込みモードが始まると活性化状態に変わるWEC信号は、ローカルXデコーダ部でLXDEC1〜LXDEC4とともに出力される。そして、Xアドレス信号出力部210の四番目NMOSトランジスタT4のソースには第1スイッチングトランジスタTS1が連結され、第1スイッチングトランジスタのソース電圧により制御されWEC信号をメインセルアレイ部のWECラインに印加する第2スイッチングトランジスタTS2がさらに連結されている。
【0056】
一方、図23は本発明の第5実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路を図示した。本発明の第5実施形態もまた4−NANDセルを例にして説明する。
図23に示すように、本発明の第5実施形態によれば、グローバルワードラインGWLと、グローバルワードラインGWLに並列的に連結され順次にターンオンされる四つのNMOSトランジスタT1〜T4からなるXアドレス信号出力部210と、各NMOSトランジスタT1〜T4のDにゲートが連結され、ソース電圧によってローカルXデコーダ部から出力されるLXDEC1〜LXDEC4信号をワードラインWL1〜WL4に伝達するための四つのNMOSトランジスタT5,T6,T7,T8からなるワードライン駆動信号出力部211と、各ワードラインとグローバルワードラインGWLの間にそれぞれ構成され、ワードラインのフローティング電圧をバイパスさせる四つのNMOSトランジスタT9〜T12からなるバイパス部212と、グローバルワードラインGWLに四つのNMOSトランジスタT1〜T4とともに連結される第1スイッチングトランジスタTS1と、第1スイッチングトランジスタTS2のソース電圧により制御されWEC信号をスイッチングする第2スイッチングトランジスタTS2とを含む。NMOSトランジスタT1〜T4,T9〜T12,TS1,TS2は常にターンオン状態を維持する。
【0057】
このような本発明の第5実施形態は、前述した第4実施形態に比べNMOSトランジスタT1〜T4がグローバルワードラインGWLに対して並列に構成されていることが分かる。このように並列に構成することで、トランジスタT4のDノードN4はトランジスタT8をターンオンさせ得るような十分な電圧になる。もし、トランジスタT4によってソースノードN2が十分なハイレベルにならないと、トランジスタT8は十分に開かなくなり、LXDEC4信号がワードラインWL4に十分に伝達されなくなるためである。
【0058】
【発明の効果】
以上で説明したような本発明の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路は次のような効果がある。
第1,第2スプリットワードラインと、第1,第2スプリットワードラインを横切る方向に形成されたビットラインと、第1スプリットワードラインとビットライン、そして、第2スプリットワードラインとビットラインの間にそれぞれスイッチングトランジスタ及び強誘電体キャパシタが構成されてなる不揮発性強誘電体メモリセルとを備えた不揮発性強誘電体メモリ装置において、全体の行方向のアドレス信号をグローバルXデコーダ部でディコーティングし、これを行方向のセルアレイ部が共用できるように局所制御部及びローカルXデコーダ部によって各セルアレイ部のワードラインが選択されるようにし、局所制御部及びローカルXデコーダ部の制御信号とXアドレス信号を用いてセルを選択するので、ワードライン駆動部の構成を簡略化することができるだけでなく、レイアウトの面積を減少させる効果がある。
【0059】
本発明では駆動回路をNMOSトランジスタのみで構成しているので、PMOSに比べて同じ大きさで電流の駆動能力を向上させることができる。また、第1,第2スプリットワードラインのフローティング電圧をバイパスさせることで、フローティング電圧によって第1,第2スプリットワードラインのレベルが動揺して不必要なセルが選択されることを防止するので、センシングによるノイズ発生を予め防止することができる。
【0060】
さらに、複数個のトランジスタがワードラインに対して直列に連結されていたのを並列的に構成しているので、しきい値電圧を損失しないで駆動信号を第1,第2スプリットワードラインに印加することができる。
【0061】
レイアウトを効率よく用いるために一つのスプリットワードライン駆動回路が二つのセルアレイ部を共用できるようにし、Xアドレス信号出力部を構成する複数のトランジスタのそれぞれの出力端の左右側にスプリットワードライン駆動信号出力部をそれぞれ構成してXアドレス信号出力部を共用させ、左側と右側の第1,第2スプリットワードラインに選択的に駆動信号を印加することができるので、レイアウトの面積をさらに減少させることができる。
【0062】
単位セルとしてマルチ−NANDセルである場合に適用しても、ワードライン駆動回路の構成がより簡略化でき、レイアウトを効率的に利用できるなどの効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的な強誘電体のヒステリシスループを示す特性図である。
【図2】従来不揮発性強誘電体メモリの段位セルの構成図である。
【図3】従来不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路の構成図である。
【図4】従来不揮発性強誘電体メモリ素子の書込みモードの動作を示すタイミング図である。
【図5】従来不揮発性強誘電体メモリ素子の読出しモードの動作を示すタイミング図である。
【図6】本発明の第1実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路を説明するためのセルアレイの構成図である。
【図7】図6のメインセルアレイ部を構成している単位セルの構成図である。
【図8】図7に図示の2T/2C構造の単位セルを1T/1C構造の単位セルに分離して図示した図面である。
【図9】図6の構成に基づきレイアウトをより効率的に利用するための構成図である。
【図10】図9の部分的詳細図であって、図6に図示のスプリットワードライン駆動部を中心により詳細に示す図面である。
【図11】図9の局所制御部から出力される信号LC1、LC2とサブ駆動部との関係を示す図面である。
【図12】図11の「A」部分をより詳細に示すものであって、本発明の第1実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路である。
【図13】図12に図示の本発明の第1実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路の動作を示すタイミング図である。
【図14】図12を用いて複数個のスプリットワードラインペアを有する不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路を構成した図面である。
【図15】本発明の第2実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路である。
【図16】本発明の第3実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路である。
【図17】通常の4−NANDセルの構成図である。
【図18】4−NANDセルを用いた不揮発性強誘電体メモリ素子のセルアレイ部の構成図である。
【図19】図18の部分的詳細図であって、ワードライン駆動部を中心により詳細に示す図面である。
【図20】図19の「B」部分の詳細図であって、ローカルXデコーダ部から出力される信号と本発明の第4実施形態のサブ駆動部との連結関係を示す図面である。
【図21】本発明の第4実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路である。
【図22】本発明の第4実施形態による駆動回路とセルアレイ部との関係をより詳細に示す図面である。
【図23】本発明の第5実施形態による不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路である。
【符号の説明】
61,83:第1メインセルアレイ部
61a, 83a:第2メインセルアレイ部
63,81:グローバルXデコーダ部
65,65a:第1,第2スプリットワードライン駆動部
67,87:第1ビットライン制御部
67a, 87a:第2ビットライン制御部
69,69a:第1,第2局所制御部
85,85a:第1,第2ワードライン制御部
89,89a:第1,第2ローカルXデコーダ部
120,210:Xアドレス信号出力部
121:スプリットワードライン駆動信号出力部
211:ワードライン駆動信号出力部
122,212:バイパス部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a drive circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device.
[0002]
In general, nonvolatile ferroelectric memory (FRAM) has a data processing speed comparable to that of DRAM (Dynamic Random Access Memory) and can store data even when the power is turned off. It is attracting attention as an element.
The FRAM is a memory element having almost the same structure as that of a DRAM, and uses a ferroelectric as a capacitor material and uses a high remanent polarization which is a characteristic of the ferroelectric.
Because of such remanent polarization characteristics, data is preserved even if the electric field is removed.
[0003]
FIG. 1 is a characteristic diagram showing a hysteresis loop of a general ferroelectric.
As shown in FIG. 1, it can be seen that the polarization induced by the electric field does not disappear due to the presence of remanent polarization (or spontaneous polarization) even if the electric field is removed, and maintains a constant amount (d, a state).
The nonvolatile ferroelectric memory cell is applied as a memory element by making the d and a states correspond to 1 and 0, respectively.
[0004]
Hereinafter, a conventional driving circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 2 shows a unit cell of a conventional nonvolatile ferroelectric memory.
As shown in FIG. 2, a bit line (B / L) formed in one direction, a word line (W / L) formed in a direction intersecting with the bit line, and a certain interval between the word lines. A plate line (P / L) formed in the same direction as the word line, a transistor T1 whose gate is connected to the word line and whose source is connected to the bit line, and the first terminal of the two terminals is the drain of the transistor T1. The second terminal is composed of a ferroelectric capacitor (FC1) connected to the plate line (P / L). The transistor T1 and the capacitor FC1 constitute one storage cell, that is, a unit cell. Needless to say, a large number of lines are arranged in parallel, and a large number of cells are connected to each line to constitute a memory element. ,
[0005]
A driving circuit for such a conventional nonvolatile ferroelectric memory device is shown in FIGS. 3a and 3b.
The figure shows a driving circuit for driving a conventional ferroelectric memory having a 1T / 1C (one transistor and one ferroelectric capacitor) structure. This circuit has a reference voltage generator 1 for generating a reference voltage, and its output is connected to a reference voltage stabilizer 2. The stabilization unit 2 includes a plurality of transistors Q1 to Q4, a capacitor C1, and the like. Since the reference voltage output from the reference voltage generation unit 1 cannot be immediately supplied to the sense amplifier, the reference voltage of two adjacent bit lines can be obtained. It is for stabilization. The stabilization unit 2 includes a first equalization unit 4, a first reference voltage storage unit 3, a first main cell array unit 5, a first sense amplifier unit 6, a second main cell array unit 7, and a second reference voltage storage unit 8. And the second sense amplifier section 9 are sequentially connected. The first equalization unit 4 includes a transistor Q5, and turns on the transistor Q5 to equalize the voltages of two adjacent bit lines. The first reference voltage storage unit 3 includes a plurality of transistors Q6 and Q7 connected to the bit lines B1 and B2 together with the capacitors C2 and C3, respectively, and logic values “1” and “1” are respectively connected to the connected bit lines. The reference voltage of “0” is stored. Similarly, the first main cell array unit 5 includes a plurality of transistors Q8 and Q9 connected to the bit lines together with the capacitors C5 and C6, and is connected to different word lines and plate lines to store data. In the figure, only one cell is shown in each line for illustration, but many cells are connected. The first sense amplifier unit 6 includes a plurality of transistors Q10 to Q15, a P-sense amplifier (PSA), and the like, and senses data of a cell selected by a word line among a plurality of cells of the first main cell array unit 5. . The second main cell array unit 7 includes a plurality of capacitors C7 and C8 and a plurality of transistors Q26 and Q27. The second main cell array unit 7 has the same configuration as that of the first main cell unit 5, and similarly, the second reference voltage storage unit 8 is also substantially the first. The configuration is the same as that of the reference voltage storage unit 3. The second sense amplifier unit 9 includes a plurality of transistors Q16 to Q25, an N-sense amplifier (NSA), and the like, and senses and outputs data of the second main cell array unit 7.
[0006]
The data input / output operation of the conventional nonvolatile ferroelectric memory device configured as described above will be described below.
FIG. 4 is a timing diagram showing an operation in a write mode of a conventional nonvolatile ferroelectric memory device, and FIG. 5 is a timing diagram showing an operation in a read mode.
First, in the write mode, the chip enable signal (CSBpad) applied from the outside is activated from high to low, and at the same time, the write enable signal (WEBpad) is applied from high to low to start the write mode.
Next, when the address in the write mode is decoded, the pulse applied to the word line corresponding to the address is changed from “low” to “high” to select the cell.
[0007]
In this way, while the word line is maintained in the “high” state, a signal that is initially “high” and then “low” is applied to the plate line.
Then, in order to write a logic value “1” or “0” to the selected cell, a “high” or “low” signal is applied to the selected bit line in synchronization with the write enable signal (WEBpad). That is, when the signal applied to the word line is “high” and the signal applied to the plate line is “low”, if the “high” signal is applied to the bit line, the ferroelectric capacitor Is recorded with a logic value “1”. When a “low” signal is applied to the bit line while the signal applied to the plate line is “high”, a logic value “0” is recorded in the ferroelectric capacitor (FIG. 2). reference).
[0008]
An operation for reading data stored in the cell by the operation in the write mode will be described below.
First, when the chip enable signal (CSBpad) is activated from “high” to “low” from the outside, first, all the bit lines are temporarily set to the “low” voltage by the equalization signal before the word line is selected. To do.
That is, a “high” signal is applied to the equalization unit 4 of FIG. 3 and a “high” signal is applied to the transistors Q16 to Q19. Therefore, these transistors Q5, Q16 to Q19 are turned on, both the bit lines are short-circuited and grounded via the transistor Q19, so that both the bit lines are equipotential to a low voltage (Vss). .
[0009]
Next, these transistors Q5, Q16 to Q19 are turned off to inactivate each bit line, and then the address is decoded. The word line selected by the decoded address changes from “low” to “high”. Select a cell. A “high” signal is applied to the plate line of the selected cell to destroy the data corresponding to the logic value “1” stored in the ferroelectric memory.
If a logic value “0” is stored in the ferroelectric memory, the corresponding data is not destroyed.
[0010]
As described above, the destroyed data and the undestructed data output different values based on the above-described hysteresis loop principle, and the sense amplifier senses the logic value “1” or “0”. That is, when data is destroyed, it is a case where it is changed from d to f shown in the hysteresis loop of FIG. 1, and when data is not destroyed, it is a case where it is changed from a to f. Therefore, when the sense amplifier is enabled after a predetermined time has elapsed, when data is destroyed, it is amplified and outputs a logic value “1”, and when data is not destroyed, it outputs a logic value “0”. At that time, the reference cell is referred to for each reading for comparison.
As described above, after data is output from the sense amplifier, the original data must be restored, so that the plate line is inactivated from “high” to “low” with the “high” signal applied to the word line. .
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional nonvolatile ferroelectric memory device as described above has the following problems.
The characteristics of the ferroelectric film described above are still not perfect. Therefore, in the prior art, one reference cell is configured to be used for a read operation of a main cell that is approximately several hundred times more, so the reference cell must operate more than the main cell. The deterioration characteristic of the reference cell is abruptly deteriorated, and the reference voltage becomes unstable.
This becomes a factor of deteriorating the operation characteristics of the element and shortening the lifetime.
There is also a problem that the configuration of the drive circuit is complicated.
[0012]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and by simplifying the configuration of the word line driving unit, the boosted voltage is applied to the word line without losing the threshold voltage. An object of the present invention is to provide a driving circuit for a nonvolatile ferroelectric memory element that can be applied well, improve the current driving capability, and can efficiently use the layout area.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a driving circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device according to a first embodiment of the present invention includes a plurality of split word lines in which a first split word line and a second split word line are paired. A cell array unit comprising a unit cell in which a pair is arranged, a plurality of bit lines are arranged in a direction crossing the split word line pair, and a switching transistor and a ferroelectric capacitor are arranged between the split word line pair and the bit line A non-volatile ferroelectric memory device comprising: an X address signal output unit comprising a plurality of transistors connected in series to a global word line controlled by a global X decoder unit, and controlled by an output voltage of each transistor. Drive the first and second split word line pairs A split word line drive signal output unit composed of a plurality of transistors for outputting a drive signal for output and a global word line and first and second split word lines, respectively, to bypass the floating voltage of the split word line And a bypass unit composed of a plurality of transistors.
[0014]
In the driving circuit for the nonvolatile ferroelectric memory device according to the second embodiment of the present invention, the first split word line and the second split word line are paired to form a plurality of split word line pairs. A plurality of bit lines are arranged in a direction crossing the word line pair, and a non-volatile strong memory having a cell array unit composed of a unit cell composed of a switching transistor and a ferroelectric capacitor between the split word line pair and the bit line. A dielectric memory device, controlled by an X address signal output unit composed of a plurality of transistors connected in series to a global word line controlled by a global X decoder unit, and an output voltage of each transistor. Drive signal for driving split word line pair A split word line drive signal output unit composed of a plurality of transistors for outputting a plurality of transistors, and a plurality of transistors for bypassing the floating voltage of the split word line, each being formed between the global word line and the first and second split word lines. And a bypass section made up of transistors.
[0015]
Next, in the driving circuit of the nonvolatile ferroelectric memory device according to the third embodiment of the present invention, a plurality of split word line pairs are arranged such that the first split word line and the second split word line are paired, and the split word line is split. A plurality of bit lines are arranged in a direction crossing the word line pair, and a non-volatile strong memory having a cell array unit composed of a unit cell composed of a switching transistor and a ferroelectric capacitor between the split word line pair and the bit line. A dielectric memory device, which is controlled by an X address signal output unit composed of a plurality of transistors connected in series to a global word line controlled by a global X decoder unit, and an output voltage of each transistor. Drive signal for driving split word line pair A split word line drive signal output unit composed of a plurality of transistors for outputting a plurality of transistors, and a plurality of transistors for bypassing the floating voltage of the split word line, each being formed between the global word line and the first and second split word lines. And a bypass section made up of transistors.
[0016]
In the nonvolatile ferroelectric memory device driving circuit according to the fourth embodiment of the present invention, a plurality of transistors are connected in series to a bit line, and a word line is connected to the gate of each transistor. A non-volatile ferroelectric memory device having a cell array unit composed of multi-NAND cells, which is connected to a global word line controlled by a global X decoder unit and is composed of a plurality of transistors connected in series to each other A signal output unit; and a plurality of transistors that are controlled by the output terminals of the transistors constituting the X address signal output unit and apply a plurality of word line drive signals output from the local X decoder unit to the respective word lines. Word line drive signal output unit and word line drive signal output unit Are respectively formed between the output terminal and the global word line of the transistors constituting, characterized in that it comprises a bypass portion for bypassing a floating voltage of the word line.
[0017]
Next, the nonvolatile ferroelectric memory device driving circuit according to the fifth embodiment of the present invention includes a plurality of transistors connected in series to a bit line and a word line connected to the gate of each transistor. A non-volatile ferroelectric memory device having a cell array section composed of multi-NAND cells, and an X address signal output comprising a plurality of transistors connected in parallel to a global word line controlled by a global X decoder section And a word composed of a plurality of transistors which are controlled by the output terminals of the respective transistors constituting the X address signal output unit and sequentially apply a plurality of word line drive signals output from the local X decoder unit to the word lines. Each of the line drive signal output unit and the word line drive signal output unit Configured respectively between the output terminal and the global word line of the transistor, characterized in that it comprises a bypass portion for bypassing a floating voltage of the word line.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a driving circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the first and second in this specification are used only to distinguish the same thing so as not to be confused when it is necessary to distinguish by the difference in the arrangement position thereof, and the absolute name is used. It doesn't mean. Therefore, if it is known, only a reference symbol is attached, and it may not be distinguished from the first and second. In addition, the upper, lower, left, and right directions indicating directions are merely on the drawing and do not indicate absolute directions.
FIG. 6 is a configuration diagram of a cell array for explaining a driving circuit of the nonvolatile ferroelectric memory device according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 6, a main cell array unit 61 composed of a plurality of sub-cell arrays, a global X decoder unit 63 formed on one side of the main cell array unit 61, and a main cell array unit 61 on the other side. The split word line driving unit 65 formed, the bit line control unit 67 formed below the main cell array unit 61, and the LC1 formed below the split word line driving unit 65 and applied to the split word line , LC2 signal is output from the local control unit 69. Here, the main cell array unit 61 includes a large number of unit cells including a reference cell array unit.
[0019]
FIG. 7 shows unit cells arranged in the main cell array unit 61 of the present embodiment.
As shown in FIG. 7, this embodiment does not have the configuration of the word line and the plate line, but two word lines in which one word line is arranged in parallel, that is, the first split word line SWL1, and the second The split word line SWL2 is formed. These two word lines are formed side by side at a certain distance. A number of bit lines are arranged so as to be orthogonal to the first and second split word lines SWL1 and SWL2. In the figure, only the first bit line Bit_n and the second bit line Bit_n + 1 are shown. Needless to say, in the case of a cell array, a large number of these word lines and bit lines are arranged in parallel. A switching transistor (referred to as a first transistor) of one of the two unit cells has a gate terminal connected to SWL1, a source terminal connected to the first bit line Bit_n, and a drain terminal connected to the ferroelectric capacitor FC1. Connected to one side. The other terminal of the ferroelectric capacitor FC1 is connected to the second split word line SWL2. Meanwhile, the switching transistor T2 of the other unit cell has a gate terminal connected to the second split word line SWL2, a source connected to the second bit line Bit_n + 1, and a drain terminal connected to one terminal of the ferroelectric capacitor FC2. Has been. The other terminal of the ferroelectric capacitor FC2 is connected to the first split word line SWL1.
[0020]
On the other hand, FIGS. 8a to 8b show the structure shown in FIG. 7 separated into unit cells. When FIGS. 8a and 8b are combined, a memory cell having a pair of two unit cells is formed. .
As shown in FIG. 8a, one unit cell C111 constituting a pair of memory cells includes a first split word line SWL1 and a second split word formed side by side with a certain distance from the first split word line SWL1. The word line SWL2, the first bit line BL11 formed in a direction crossing the word lines SWL1 and SWL2, the gate terminal is connected to the first split word line SWL1, and the source terminal is connected to the first bit line BL11. And a ferroelectric capacitor FC1 formed between the drain terminal of the first switching transistor T1 and the second split word line SWL2.
[0021]
As shown in FIG. 8b, the other unit cell C121 includes a first split word line SWL1, a second split word line SWL2, a second bit line BL12 formed in a direction crossing those word lines, and a gate terminal. Is connected to the second split word line SWL2, and the source terminal is connected to the second bit line BL12, the switching transistor T2, and the ferroelectric formed between the drain of the second switching transistor T2 and the first split word line SWL1. Consists of body capacitor FC2.
[0022]
The memory device of this embodiment is configured by repeating the configuration of FIG. 6 including the main cell array 61 composed of unit cells shown in FIG. 7, but the repetition simply arranges the configuration of the cell array of FIG. 6 as it is. Instead, the global X decoder is arranged to be used in common in the adjacent cell array of FIG. The specific arrangement is shown in FIG.
As shown in FIG. 9, a first main cell array unit 61 is arranged on the right side of the global X decoder unit 63, and a first split word line driving unit 65 is arranged on the right side thereof. A second split word line driving unit 65a is arranged adjacent to the right side of the first split word line driving unit 65, and further to the right side of the second main cell array unit 61a. Although not shown in the figure, a global X decoder unit is arranged on the right side.
Bit line controllers 67 and 67a are arranged under the main cell arrays, and local controllers 69 and 69a are arranged under the split word line drivers.
With this configuration, it can be seen that one global X decoder unit 63 is shared by two main cell array units 61 and 61a and two split word line driving units 65 and 65a.
[0023]
FIG. 10 is a partial detail view of FIG. 9, showing the split word line driver shown in FIG. 6 in more detail.
As shown in the drawing, two split word line driving units 65 and 65a are formed adjacent to each other. As shown in the figure, the first and second split word line drivers 65 and 65a are composed of a plurality of sub-drivers (SD). The drive circuit for the nonvolatile ferroelectric memory element of the present invention relates to this sub drive unit.
The global X decoder unit 63 includes a plurality of global word lines GWL1, GWL2,. . . Each GWLn is controlled. The sub driver SD is connected to each global word line. Each of the split word line driving units 65 and 65a includes sub driving units SD corresponding to the number of global word lines. The global word lines GWL1 to GWLn are commonly connected to the sub drive unit of the first split word line drive unit 65 and the sub drive unit of the second split word line drive unit 65a.
[0024]
FIG. 11 shows the relationship between the signals LC1 and LC2 output from the local control unit of FIG. 9 and the sub driving unit.
As shown in FIG. 11, each of the first and second split word line driving units 65 and 65a has a sub driving unit SD connected to a global word line GWL output from a global X decoder unit (not shown). Operates by signal. The signals LC1 and LC2 output from the local control units 69 and 69a are applied to the first and second split word lines SWL1 and SWL2 of the main cell array units 61 and 61a, respectively.
[0025]
Hereinafter, the driving circuit for the nonvolatile ferroelectric memory device according to the first embodiment of the present invention will be described in more detail.
FIG. 12 shows the “A” portion of FIG. 11 in more detail, and illustrates a driving circuit of the nonvolatile ferroelectric memory device according to the first embodiment of the present invention.
The driving circuit shown in FIG. 12 shows one of a plurality of driving circuits constituting a split word line driving unit.
As shown in FIG. 12, the X address signal output unit 120 including first and second transistors T1 and T2 connected in series to the global word line GWLn output from the global X decoder unit 63, and the drain voltage of each transistor The second control signals LC1 and LC2 that are sequentially controlled by the second local control unit 69a are sequentially applied to the first split word line SWL1 and the second split word line SWL2 of the second main cell array unit 61a. A split word line drive signal output unit 121 including third and fourth transistors T3 and T4, and a fifth transistor T5 and a second split word line SWL2 connected between the first split word line SWL1 and the global word line GWL and the global Between word lines GWL And a bypass portion 123 and a sixth transistor T6 is connected.
Here, the power supply voltage PWR is applied to the gates of the first and second transistors T1 and T2 and the fifth and sixth transistors T5 and T6, and each transistor is composed of an NMOS transistor.
[0026]
The operation of the driving circuit of the nonvolatile ferroelectric memory device according to the first embodiment of the present invention configured as described above is as follows.
When the global word line GWL is “high” and the signals LC1 and LC2 output from the second local control unit 69a are “high”, when the source node N1 of the first transistor T1 becomes “high”, the third Transistor T3 is turned on. Accordingly, the high level LC1 signal is transmitted to the first split word line SWL1 through the third transistor T3.
[0027]
Thereafter, when the drain node N2 of the second transistor T2 becomes high level, the fourth transistor T4 is turned on, and the LC2 signal is transmitted to the second split word line SWL2.
At this time, the bypass unit 123 including the fifth transistor T5 and the sixth transistor T6 serves to bypass the floating voltage of the first split word line SWL1 and the second split word line SWL1.
That is, when the global word line GWL and LC1, LC2 signals are all at a low level, the first split word line SWL1 and the second split word line SWL2 are in a floating state, but at this time, the first and second split word lines The floating voltage induced in is bypassed to the global word line GWL through the fifth transistor T5 and the sixth transistor T6. The fifth and sixth transistors T5 and T6 are composed of NMOS transistors having a very small driving current and always maintain the turn-on state.
In this way, the first and second split word lines SWL1 and SWL2 are not brought into a floating state so that cell data is not unnecessarily selected. This is because cell elements selected unnecessarily remove in advance elements that act as noise on the actual data.
[0028]
FIG. 13 is a timing chart showing the operation of the driving circuit for the nonvolatile ferroelectric memory device according to the first embodiment of the present invention shown in FIG.
Assume that the global word line signal GWL output from the global X decoder unit 63 is activated to a high level between t1 and t5. Since the first and second transistors T1 and T2 constituting the X address signal output unit 120 are on, a high level signal is transmitted to the source nodes N1 and N2 of the first and second transistors T1 and T2. Is done. At this time, since the LC1 and LC2 signals are in a low state during t1, the source node N1 of the first transistor T1 and the source node N2 of the second transistor T2 are not affected.
When the LC1 and LC2 signals transition to a high level during t2, the third and fourth transistors T3 and T4 are turned on by the source nodes N1 and N2 of the first and second transistors T1 and T2, so that the high level The LC1 and LC2 signals are transmitted to the first split word line SWL1 and the second split word line SWL2 through the third and fourth transistors T3 and T4.
At this time, capacitance components exist between the drains of the third and fourth transistors T3 and T4 constituting the split word line drive signal output unit 121 and the source nodes N1 and N2 of the first transistors T1 and T2. Therefore, the voltage at the source nodes N1 and N2 also rises due to the voltage rise at the LC1, LC2, first and second split word lines SWL1, SWL2.
[0029]
When the source node N1 and N2 voltages rise, the first transistor T1 and the second transistor T2 are in the off state with respect to the rising voltages of the source nodes N1 and N2, so that the raised voltages are maintained as they are. Therefore, if the increased voltage is the Vboost voltage, the third and fourth transistors T3 and T4 can transmit the voltage of Vboost−Vtn. Here, Vtn is a threshold voltage of the NMOS transistor. Eventually, the LC1 signal and the LC2 signal can be transmitted to the first and second split word lines SWL1 and SWL2 regardless of the voltages of LC1 and LC2 and without losing Vtn.
[0030]
Next, when only the LC1 signal transitions to the low level at the start of t3, the level of the first split word line SWL1 also transitions to the low level, and the voltage of the source node N1 of the first transistor T1 returns to the state between t1.
Even in this state, the second transistor T2 keeps the off state with respect to the source node N2 voltage, so that the increased voltage (Vboost) is maintained as it is, and the LC2 signal is transmitted to the second split word line SWL2 without any loss of voltage. Is done.
[0031]
Next, at the start of t4, the LC1 signal transitions to the high level again, and the LC2 signal transitions to the low level. When LC2 changes to low level, the voltage of the second split word line SWL2 also changes to low level.
[0032]
On the other hand, when the LC1 signal transitions to the high level, the voltage of the first split word line SWL1 also transitions from the low level to the high level again. Therefore, the source node N1 of the first transistor T1 is again at the raised voltage (Vboost) level. Since the voltage of the source node N1 having the increased voltage level is blocked by the first and second transistors N1 and N2, the LC1 signal is transmitted to the first split word line SWL1 without losing the voltage.
[0033]
Next, LC1 transitions to a low level at the start of t5, and LC1 and LC2 are at a low level during t5.
Accordingly, the first and second split word lines SWL1 and SWL2 are also changed to low and inactivated. When the LC1 and LC2 signals transition to a low level, the voltages of the source nodes N1 and N2 again transition to a level that is controlled by the global word line GWL.
[0034]
Next, during t6, the selected global word line transitions to the low level and is inactivated.
[0035]
On the other hand, a configuration as shown in FIG. 12 is repeated as shown in FIG.
FIG. 14 shows a drive circuit of a nonvolatile ferroelectric memory device having a plurality of split word line pairs, using FIG.
As shown in FIG. 14, a plurality of NMOS transistors T1, T2,. . . , Tn and an X address signal output unit 120 and NMOS transistors T1, T2,. . . , Tn and control signals (LC1_1, LC2_1, LC1_2, LC2_2,... LC1_n, LC2_n) output from the local control unit are supplied to a plurality of pairs of first and second split word lines (SWL1_1, SWL2_1). , SWL1_2, SWL2_2, ... SWL1_n, SWL2_n), a split word line drive signal output unit 121 composed of a plurality of NMOS transistors, and each NMOS transistor constituting the split word line drive signal output unit 121 And a bypass unit 122 composed of a plurality of NMOS transistors for bypassing a floating voltage floating in each split word line. Made.
[0036]
Next, FIG. 15 shows a driving circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device according to a second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the first transistor T1 and the second transistor T2 are connected in series to the global word line GWL. However, in the second embodiment, it is understood that they are connected in parallel.
Since the following configuration excluding the first and second transistors T1 and T2 is the same as that of the first embodiment, a description thereof will be omitted.
By configuring the first and second transistors T1 and T2 in parallel in this way, the source node N2 of the second transistor T2 has a voltage sufficient to turn on the fourth transistor T4. This is because, if the drain node N2 does not become a sufficiently high level by the second transistor T2, the fourth transistor T4 is not sufficiently opened, and the LC2 signal is not sufficiently transmitted to the second split word line SWL2.
Here, the driving circuit of the nonvolatile ferroelectric memory device according to the second embodiment of the present invention is not shown in the drawing, but as shown in FIG. 14, the nonvolatile ferroelectric memory having a plurality of split word line pairs. It can also be applied to a body memory device.
[0037]
The driving circuit of the nonvolatile ferroelectric memory device according to the first and second embodiments of the present invention described above separately includes the first split word line driving unit 65 and the second split word line driving unit 65a in FIG. It is a thing when it is made to comprise independently.
Here, the first and second split word line driving units 65 and 65a shown in FIG. 11 are not independently configured, and the split main word line 61a and the second main cell array unit 61a are shared. It is also possible to configure the drive unit. In this case, the sub drive unit may be configured as shown in FIG. 16 described below.
That is, FIG. 16 shows a driving circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device according to the third embodiment of the present invention. Here, SWL1_L and SWL2_L are split word lines connected to the first main cell array unit 61 in the configuration of FIG. 11, and SWL1_R and SWL2_R are split word lines connected to the second main cell array unit 61a. LC1_L and LC2_L are control signals output from the first local control unit 69, and LC1_R and LC2_R are control signals output from the second local control unit 69a.
[0038]
In the driving circuit of the nonvolatile ferroelectric memory device according to the third embodiment, the global word line GWL connected to the global X decoder unit 63 is formed in one direction, and the X address signal output unit 120 is configured on the global word line GWL. The first transistor T1 and the second transistor T2 connected in series are controlled by the voltage of the source node N1 of the first transistor T1, and transmit the LC1_L signal to the SWL1_L. The third transistor T3 and the source node of the second transistor T2 The first split word line drive signal output unit 121a including the fourth transistor T4 that is controlled by the voltage of N2 and transmits the LC2_L signal to SWL2_L, and the LC1_R signal that is controlled by the voltage of the source node N1 of the first transistor T1 is transmitted to SWL1_R. 5th The second split word line drive signal output unit 121b including the sixth transistor T6 controlled by the source node N2 voltage of the transistor T5 and the second transistor T2 and transmitting the LC2_R signal to SWL2_R, and between the global word lines GWL and SWL1_L. A first bypass unit 122a including a seventh transistor T7 and an eighth transistor T8 connected between the global word line and SWL2_L; a ninth transistor T9 connected between the global word line and SWL_1R; A second bypass unit 122b including a tenth transistor T10 connected between the global word line and SWL2_R.
Here, the first and second bypass units 122a and 122b are formed of NMOS transistors having a very small driving current in order to bypass the floating voltage of each split word line.
[0039]
Since the driving circuit of the nonvolatile ferroelectric memory device according to the third embodiment configured as described above can be used for both main cell array units (first main cell array unit and second main cell array unit), the layout can be made more efficient. Can be used.
Here, since LC1_L, LC2_L and LC1_R, LC2_R do not become the high level at the same time, the high level signals are not simultaneously applied to SWL1_L, SWL2_L and SWL1_R, SWL2_R.
Such a third embodiment of the present invention is also applicable to a nonvolatile ferroelectric memory device having a plurality of split word line pairs as shown in FIG.
[0040]
The drive circuit for the nonvolatile ferroelectric memory device according to the first, second, and third embodiments of the present invention described above is applied to a nonvolatile ferroelectric memory device having split word lines. .
[0041]
On the other hand, FIG. 17 is a configuration diagram of a NAND type nonvolatile ferroelectric memory cell for explaining a driving circuit of the nonvolatile ferroelectric memory device according to the fourth embodiment of the present invention.
The driving circuit for the nonvolatile ferroelectric memory element according to the first, second and third embodiments is applied to a nonvolatile ferroelectric memory element having a split word line, and the fourth embodiment of the present invention described below. The drive circuit for the nonvolatile ferroelectric memory element according to the embodiment is applied to the nonvolatile ferroelectric memory element having this NAND type cell.
[0042]
FIG. 17 is a configuration diagram of a NAND-type nonvolatile ferroelectric memory cell. As an example, a 4-NAND-type nonvolatile ferroelectric memory cell is illustrated.
As shown in FIG. 17, NMOS transistors (T1, T2,... T5) are connected in series, and a bit line (B / L) is formed along the direction in which the transistors are formed. Of the transistors, the drain of the first transistor T1 and the source of the last transistor T5 are connected to the bit line (B / L). A word line (W / L) is connected to the gate of each transistor, and a WEC signal line is connected to the gate of the last transistor T5.
Here, the WEC signal is a signal that maintains the inactivated state in the read mode and maintains the activated state only in the write mode. Between the word lines (W / L1,... W / L4) connected to the gates of the transistors (T1, T2, T3, T4) and the sources of these transistors, ferroelectric capacitors (FC1,. .FC4) are connected and the last transistor T5 does not have a ferroelectric capacitor.
Such a 4-NAND nonvolatile memory cell is repeatedly configured to implement one memory cell array. Further, in addition to the 4-NAND type illustrated in FIG. 17, a 2-NAND, 3-NAND, and n-NAND type may be used.
[0043]
The driving circuit of the nonvolatile ferroelectric memory device according to the fourth embodiment of the present invention will be described by taking a 4-NAND nonvolatile ferroelectric memory device as an example.
First, in order to describe the driving circuit of the nonvolatile ferroelectric memory device according to the fourth embodiment of the present invention, the configuration of the cell array portion of the 4-NAND nonvolatile ferroelectric memory device will be examined.
[0044]
FIG. 18 is a configuration diagram of a cell array portion of a 4-NAND nonvolatile ferroelectric memory element.
That is, as shown in FIG. 18, the global X decoder unit 81, the first main cell array unit 83 formed on the right side of the global X decoder unit 81, and the first word formed on the right side of the first main cell array unit 83. A line driver 85; a second word line driver 85a formed on the right side of the first word line driver 85; a second main cell array unit 83a formed on the right side of the second word line driver 85a; A first bit line driving unit 87 formed below one main cell array unit 83, and a first local X formed on the right side of the first bit line driving unit 87 and below the first word line driving unit 85; On the right side of the decoder unit 89, the second local X decoder unit 89a formed on the right side of the first local X decoder unit 89, and the second local X decoder unit 89a And a second bit line control unit 87a is formed on the lower side of the second main cell array portion 83a.
[0045]
This configuration is repetitively configured, and the first and second main cell array units 83 and 83a are each composed of a main cell array unit and a reference cell array unit, and each cell array unit is composed of a plurality of unit cells.
The unit cell is the NAND type nonvolatile ferroelectric memory cell already mentioned, and is a 4-NAND type or multi-NAND type nonvolatile ferroelectric memory cell.
Then, the global X decoder unit 81 controls a plurality of global word lines GWL. The first and second local X decoder units 89 and 89a output activation signals LXDEC1 to LXDECn and WEC signals for sequentially activating the word lines of the NAND cells.
The first and second word line driving units 85 and 85a are composed of a plurality of sub driving units, and each sub driving unit is connected to each global word line.
[0046]
FIG. 19 is a partial detail view of FIG. 18, showing the word line driver in more detail.
As shown in FIG. 19, a first word line driving unit 85 and a second word line driving unit 85a are arranged, and a first main cell array unit 83 is arranged on the left side and a second main cell array unit 83a is arranged on the right side. ing. This is to use the layout more efficiently.
As shown in the drawing, the first and second word line drivers 85 and 85a are composed of a plurality of sub-drivers. The global X decoder unit 81 includes a plurality of global word lines GWL1, GWL2,. . . , GWLn are connected. The sub driver SD is connected to each global word line. Each of the first and second word line driving units 85 and 85a includes sub driving units corresponding to the number of global word lines. Each global word line is commonly connected to a sub driving unit of the first word line driving unit 85 and a sub driving unit of the second word line driving unit 85a.
[0047]
FIG. 20 is a detailed view of the “B” portion of FIG. 19 and shows the connection relationship between the signal output from the local X decoder and the sub-driving unit of the fourth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 20, the sub driving unit according to the fourth embodiment of the present invention operates according to the signal of the global word line GWL output from the global X decoder unit, and the signals LXDEC1 to LXDEC4 output from the local X decoder unit. WEC is sequentially applied to the word lines WL1 to WL4. At this time, the WEC signal is a signal that is activated only in the write mode or the storage mode.
[0048]
FIG. 21 shows a driving circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device according to a fourth embodiment of the present invention.
The drive circuit shown in FIG. 21 is a detailed configuration diagram of the sub drive unit of FIG.
That is, an X address signal output unit 210 including four NMOS transistors T1, T2, T3, and T4 connected in series to a global word line GWL connected to a global X decoder unit (not shown), and a source voltage of each transistor And a local X decoder unit (a word line drive signal output unit 211 including NMOS transistors T5, T6, T7, and T8 that sequentially apply output signals LXDEC1 to LXDEC4 (not shown) to the word lines WL1 to WL4, and A bypass unit 2 comprising NMOS transistors T9, T10, T11, T12 connected between the source terminals of the NMOS transistors T5, T6, T7, T8 and the global word line GWL and bypassing the floating voltage of each word line. 2 and more composed.
[0049]
Here, the local X decoder unit sequentially outputs WEC signals together with the LXDEC1 to LXDEC4 signals. The first switching transistor TS1 is connected to D of the NMOS transistor T4 of the X address signal output unit 210, and a second switching transistor TS2 that is controlled by the source voltage of the first switching transistor TS1 and switches the WEC signal is further configured. The
[0050]
In the driving circuit of the nonvolatile ferroelectric memory device according to the fourth embodiment of the present invention, the NMOS transistors T1 to T4 of the X address signal output unit 210 are turned on to output the word line driving signal output connected to each source. The NMOS transistors T5 to T8 of the part 211 are turned on.
Accordingly, the output signals LXDEC1 to LXDEC4 of the local X decoder unit are sequentially applied to the word lines WL1 to WL4, and finally the WEC signal is applied.
[0051]
Meanwhile, a bypass unit 212 including NMOS transistors T9 to T12 connected between the global word line GWL and each of the word lines WL1 to WL4 serves to bypass the floating voltage of the word lines WL1 to WL4. That is, when all the global word lines GWL and LXDEC1 to LXDEC4 signals are at a low level, the word lines WL1 to WL4 are in a floating state. At this time, the floating voltages induced on the word lines are applied to the NMOS transistors T9, T10, T11. , T12 to the global word line GWL. The NMOS transistors T9 to T12 have a very small drive current and always maintain a turn-on state.
In this way, the word lines WL1 to WL4 are prevented from being in a floating state so that cell data is not unnecessarily selected. This is because the cell data selected unnecessarily removes in advance elements that act as noise on the actual data.
[0052]
FIG. 21 shows a case where the unit cell is a 4-NAND type. If the unit cell is an n-NAND type, the local X decoder unit outputs LXDEC1 to LXDECn together with the WEC signal. In addition, n NMOS transistors connected in series to the global word line GWL and constituting the X address signal output unit 210 are also composed of n transistors, and NMOS transistors connected to the respective sources of the transistors and constituting the word line drive signal output unit 211 are also included. It consists of n pieces.
[0053]
Hereinafter, the operation of the driving circuit of the nonvolatile ferroelectric memory device according to the fourth embodiment of the present invention will be described.
Since the transistor T1 is turned on, the source of the transistor T1 becomes a high level as the global word line GWL is activated, and the transistor T5 is turned on. Therefore, the LXDEC1 signal output from the local X decoder unit is applied to the word line WL1 via the transistor T5, and the word line WL1 is activated. Therefore, the word line WL1 is activated and the data stored in the ferroelectric capacitor FC1 is transmitted to the bit line via the NMOS transistor T1 of FIG. At the same time, since the transistors T2, T3, and T4 in FIG. 21 are on, similarly, LXDEC2 to LXDEC4 output from the local X decoder unit are activated, and the respective word lines WL2 to WL4 are activated. Then, the data stored in the ferroelectric capacitors FC2, FC3, FC4 is read.
[0054]
Meanwhile, FIG. 22 illustrates the relationship between the driving circuit and the cell array unit according to the fourth embodiment of the present invention in more detail.
As shown in FIG. 22, a global word line GWL is arranged in the horizontal direction, and a plurality of bit lines (..., B / L_n−1, B / L_n) are arranged in a direction crossing the global word line. Needless to say, a large number of global word lines are arranged in parallel, but only one is shown in the figure. A 4-NAND cell is connected to each bit line, and an X address signal output unit 210 including four NMOS transistors T1 to T4 is connected to the global word line GWL.
The source of each NMOS transistor T1 to T4 has a word line drive signal output unit 211 composed of four NMOS transistors T5 to T8 for applying a control signal output from the local X decoder unit to the word lines WL1 to WL4 of the main cell array unit. Connected. Then, four NMOS transistors T9 for bypassing the floating voltages of the word lines WL1 to WL4 between D of the NMOS transistors T5 to T8 constituting the global word line GWL and the word line drive signal output unit 211. A bypass section 212 consisting of T12 is connected.
[0055]
As shown in the figure, the WEC signal that maintains the inactivated state in the read mode and changes to the activated state when the write mode starts is output together with LXDEC1 to LXDEC4 in the local X decoder unit. The first switching transistor TS1 is connected to the source of the fourth NMOS transistor T4 of the X address signal output unit 210, and is controlled by the source voltage of the first switching transistor to apply the WEC signal to the WEC line of the main cell array unit. Two switching transistors TS2 are further connected.
[0056]
Meanwhile, FIG. 23 illustrates a driving circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device according to a fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment of the present invention will also be described by taking a 4-NAND cell as an example.
As shown in FIG. 23, according to the fifth embodiment of the present invention, an X address comprising a global word line GWL and four NMOS transistors T1 to T4 connected in parallel to the global word line GWL and sequentially turned on. A gate is connected to the signal output unit 210 and D of each of the NMOS transistors T1 to T4, and four NMOS transistors for transmitting the LXDEC1 to LXDEC4 signals output from the local X decoder unit according to the source voltage to the word lines WL1 to WL4. A word line drive signal output unit 211 including T5, T6, T7, and T8, and four NMOS transistors T9 to T12 that are configured between each word line and the global word line GWL and bypass the floating voltage of the word line. Vipa Part 212, a first switching transistor TS1 connected to the global word line GWL together with four NMOS transistors T1 to T4, and a second switching transistor TS2 that is controlled by the source voltage of the first switching transistor TS2 and switches the WEC signal. Including. The NMOS transistors T1 to T4, T9 to T12, TS1, and TS2 are always kept turned on.
[0057]
In the fifth embodiment of the present invention, it can be seen that the NMOS transistors T1 to T4 are configured in parallel to the global word line GWL as compared to the fourth embodiment described above. By configuring in parallel in this way, the D node N4 of the transistor T4 has a voltage sufficient to turn on the transistor T8. This is because if the source node N2 does not become a sufficiently high level by the transistor T4, the transistor T8 is not sufficiently opened and the LXDEC4 signal is not sufficiently transmitted to the word line WL4.
[0058]
【The invention's effect】
The drive circuit for the nonvolatile ferroelectric memory element of the present invention as described above has the following effects.
The first and second split word lines, the bit line formed in a direction crossing the first and second split word lines, the first split word line and the bit line, and the second split word line and the bit line In the non-volatile ferroelectric memory device comprising a non-volatile ferroelectric memory cell each comprising a switching transistor and a ferroelectric capacitor, the entire row direction address signal is coated in a global X decoder section. The word line of each cell array unit is selected by the local control unit and the local X decoder unit so that the cell array unit in the row direction can be shared, and the control signal and X address signal of the local control unit and local X decoder unit are selected. Since the cell is selected by using, the configuration of the word line driving unit Not only it can be simplified, the effect of reducing the area of the layout.
[0059]
In the present invention, since the drive circuit is composed of only NMOS transistors, the current drive capability can be improved with the same size as the PMOS. Further, by bypassing the floating voltage of the first and second split word lines, the floating voltage prevents the first and second split word lines from being shaken and the unnecessary cells being selected. Generation of noise due to sensing can be prevented in advance.
[0060]
In addition, since a plurality of transistors are connected in series to the word line in parallel, the drive signal is applied to the first and second split word lines without losing the threshold voltage. can do.
[0061]
In order to use the layout efficiently, one split word line driving circuit can share two cell array sections, and split word line driving signals are provided on the left and right sides of the respective output terminals of the plurality of transistors constituting the X address signal output section. Since the output unit is configured to share the X address signal output unit and the drive signal can be selectively applied to the left and right first and second split word lines, the layout area can be further reduced. Can do.
[0062]
Even when the present invention is applied to a case where the unit cell is a multi-NAND cell, it can be expected that the configuration of the word line driving circuit can be simplified and the layout can be used efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a characteristic diagram showing a hysteresis loop of a general ferroelectric substance.
FIG. 2 is a configuration diagram of a stage cell of a conventional nonvolatile ferroelectric memory.
FIG. 3 is a configuration diagram of a driving circuit of a conventional nonvolatile ferroelectric memory element.
FIG. 4 is a timing diagram showing an operation in a write mode of a conventional nonvolatile ferroelectric memory device.
FIG. 5 is a timing diagram showing an operation in a read mode of a conventional nonvolatile ferroelectric memory device.
FIG. 6 is a configuration diagram of a cell array for explaining a driving circuit of the nonvolatile ferroelectric memory device according to the first embodiment of the present invention;
7 is a configuration diagram of a unit cell constituting the main cell array unit of FIG. 6;
8 is a diagram illustrating a unit cell having a 2T / 2C structure illustrated in FIG. 7 separated into unit cells having a 1T / 1C structure. FIG.
FIG. 9 is a configuration diagram for more efficiently using a layout based on the configuration of FIG. 6;
FIG. 10 is a partial detail view of FIG. 9, showing the split word line driver shown in FIG. 6 in more detail.
11 is a diagram illustrating a relationship between signals LC1 and LC2 output from the local control unit of FIG. 9 and a sub-driving unit.
12 is a more detailed view of the portion “A” of FIG. 11, and is a driving circuit of the nonvolatile ferroelectric memory device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a timing diagram illustrating an operation of the driving circuit for the nonvolatile ferroelectric memory device according to the first embodiment of the present invention illustrated in FIG. 12;
14 is a diagram illustrating a driving circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device having a plurality of split word line pairs, using FIG.
FIG. 15 is a driving circuit of a nonvolatile ferroelectric memory device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a driving circuit of a nonvolatile ferroelectric memory device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a configuration diagram of a normal 4-NAND cell.
FIG. 18 is a configuration diagram of a cell array portion of a nonvolatile ferroelectric memory element using 4-NAND cells.
FIG. 19 is a partial detail view of FIG. 18 showing the word line driver in more detail.
FIG. 20 is a detailed view of a “B” part of FIG. 19, showing a connection relationship between a signal output from a local X decoder unit and a sub driving unit according to the fourth embodiment of the present invention;
FIG. 21 is a driving circuit of a nonvolatile ferroelectric memory device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a diagram illustrating in detail a relationship between a driving circuit and a cell array according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a driving circuit of a nonvolatile ferroelectric memory device according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
61, 83: first main cell array section
61a, 83a: second main cell array section
63, 81: Global X decoder section
65, 65a: first and second split word line driving units
67, 87: first bit line control unit
67a, 87a: second bit line control unit
69, 69a: first and second local control units
85, 85a: first and second word line control units
89, 89a: first and second local X decoder units
120, 210: X address signal output section
121: Split word line drive signal output unit
211: Word line drive signal output unit
122, 212: Bypass unit

Claims (17)

第1スプリットワードラインと第2スプリットワードラインとがペアになって複数のスプリットワードラインペアが構成され、前記スプリットワードラインペアを横切る方向に複数のビットラインが構成され、前記スプリットワードラインペアとビットラインとの間にスイッチングトランジスタ及び強誘電体キャパシタより構成される単位セルからなるセルアレイ部を備え、前記セルアレイ部が、ゲート端子が第1スプリットワードラインに連結され、ソース端子が第1ビットラインに連結され、ドレイン端子が、他側が前記第2スプリットワードラインに接続されている強誘電体キャパシタFC1の一側に連結された第1スイッチングトランジスタを有する第1単位セルと、ゲート端子が第2スプリットワードラインに連結され、ソース端子が第2ビットラインに連結され、ドレイン端子が、他側が前記第1スプリットワードラインに接続されている強誘電体キャパシタの一方の端子に連結されている第2スイッチングトランジスタを有する第2単位セルとを備えている不揮発性強誘電体メモリ装置において、
グローバルXデコーダ部により制御されるグローバルワードラインに直列連結された複数個のトランジスタからなるXアドレス信号出力部と;
前記各トランジスタの出力電圧により制御され、前記第1,第2スプリットワードラインペアを駆動させるための駆動信号を出力する複数個のトランジスタからなるスプリットワードライン駆動信号出力部と;
前記グローバルワードラインと前記第1,第2スプリットワードラインの間にそれぞれ構成され、スプリットワードラインのフローティング電圧をバイパスさせるためのものであり、常時ゲートに電源電圧が加えられている、駆動電流の極めて小さいNMOSトランジスタからなる複数個のトランジスタからなるバイパス部と、
前記第1、第2スプリットワードラインを駆動させるための駆動信号を出力する第1、第2局所制御部と
を含むことを特徴とする不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。
A first split word line and a second split word line are paired to form a plurality of split word line pairs, and a plurality of bit lines are formed across the split word line pair, The cell array unit includes a unit cell including a switching transistor and a ferroelectric capacitor between the bit line, the cell array unit having a gate terminal connected to the first split word line and a source terminal connected to the first bit line. A first unit cell having a first switching transistor connected to one side of a ferroelectric capacitor FC1 having a drain terminal connected to the second split word line on the other side, and a gate terminal connected to the second split word line . Connected to split word line, source end There is connected to the second bit line, a drain terminal, and a second unit cell having a second switching transistor having the other side is connected to one terminal of the ferroelectric capacitor connected to the first split wordline In a nonvolatile ferroelectric memory device comprising:
An X address signal output unit comprising a plurality of transistors connected in series to a global word line controlled by a global X decoder unit;
A split word line driving signal output unit comprising a plurality of transistors controlled by an output voltage of each transistor and outputting a driving signal for driving the first and second split word line pairs;
Each of the global word line and the first and second split word lines is configured to bypass the floating voltage of the split word line, and the power supply voltage is constantly applied to the gate. A bypass section composed of a plurality of transistors composed of extremely small NMOS transistors ;
A drive circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device, comprising: first and second local control units for outputting drive signals for driving the first and second split word lines.
前記トランジスタはNMOSトランジスタより構成されることを特徴とする請求項1記載の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。  2. The drive circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the transistor is an NMOS transistor. 前記第1,第2スプリットワードラインを駆動させるための駆動信号は局所制御部から出力されることを特徴とする請求項1記載の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。  2. The driving circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device according to claim 1, wherein a driving signal for driving the first and second split word lines is output from a local control unit. 前記Xアドレス信号出力部及び前記バイパス部を構成する前記複数個のトランジスタは常にターンオン状態を維持することを特徴とする請求項1記載の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。  2. The driving circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the plurality of transistors constituting the X address signal output unit and the bypass unit always maintain a turn-on state. 前記バイパス部を構成する前記複数個のトランジスタは駆動電流の小さいNMOSトランジスタであることを特徴とする請求項4記載の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。  5. The drive circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device according to claim 4, wherein the plurality of transistors constituting the bypass unit are NMOS transistors having a small drive current. スプリットワードライン駆動信号出力部を構成する複数個のトランジスタのそれぞれの出力端はスプリットワードラインと連結されることを特徴とする請求項1記載の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。  2. The driving circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the output terminals of the plurality of transistors constituting the split word line driving signal output unit are connected to the split word line. 前記Xアドレス信号出力部を構成する複数個のトランジスタは前記グローバルワードラインに対して並列的に構成することを特徴とする請求項1記載の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。  2. The driving circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the plurality of transistors constituting the X address signal output unit are configured in parallel to the global word line. 前記第1,第2スプリットワードラインペアを駆動させるための駆動信号を出力するスプリットワードライン駆動信号出力部は、前記Xアドレス信号出力部を構成している複数個のトランジスタのそれぞれの出力端を中心に左右に並列接続され、左側の第1,第2スプリットワードラインと右側の第1,第2スプリットワードラインとに駆動信号を出力することを特徴とする請求項1記載の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。  The split word line drive signal output unit for outputting a drive signal for driving the first and second split word line pairs has output terminals of a plurality of transistors constituting the X address signal output unit. 2. The non-volatile ferroelectric device according to claim 1, wherein a drive signal is output to the first and second split word lines on the left side and the first and second split word lines on the right side. Drive circuit for a body memory element. 前記左側の第1,第2スプリットワードラインに駆動信号を印加するためのスプリットワードライン駆動信号出力部と右側の第1,第2スプリットワードラインに駆動信号を印加するためのスプリットワードライン駆動信号出力部は、前記Xアドレス信号出力部を共用することを特徴とする請求項8記載の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。  A split word line drive signal output unit for applying a drive signal to the left first and second split word lines and a split word line drive signal for applying a drive signal to the right first and second split word lines 9. The driving circuit of a nonvolatile ferroelectric memory device according to claim 8, wherein the output unit shares the X address signal output unit. ビットラインに分岐接続され互いに直列に連結されて、各ゲートにはワードラインが連結される複数個のトランジスタにより構成されたマルチ−NANDセルからなるセルアレイ部を備え、そのセルアレイ部は、前記ビットラインがそれらのトランジスタが形成された方向に沿って形成され、前記直列に連結された複数のトランジスタの最初のトランジスタのドレイン端子と最後のトランジスタとのソース端子がビットラインに連結され、かつ最後のトランジスタのゲート端子はワードラインに接続されずにWEC信号ラインに連結されており、前記ワードラインのぞれぞれと、それぞれのワードラインが接続されたトランジスタのソースとの間にそれぞれ誘電体キャパシタが接続されている不揮発性強誘電体メモリ装置において、
グローバルXデコーダ部により制御されるグローバルワードラインに接続され、互いに直列に連結される複数個のトランジスタからなるXアドレス信号出力部と;
前記Xアドレス信号出力部を構成する各トランジスタの出力電圧により制御され、ローカルXデコーダ部から出力される複数のワードライン駆動信号をそれぞれのワードラインに印加する複数個のトランジスタからなるワードライン駆動信号出力部と;
前記ワードライン駆動信号出力部を構成する各トランジスタの出力端と前記グローバルワードラインの間にそれぞれ構成され、ワードラインのフローティング電圧をバイパスさせるバイパス部と
を含むことを特徴とする不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。
The cell array unit includes a multi-NAND cell composed of a plurality of transistors that are branched and connected to a bit line and connected in series to each other, and each gate is connected to a word line. Are formed along the direction in which the transistors are formed, the drain terminals of the first transistors and the source terminals of the last transistors of the plurality of transistors connected in series are connected to the bit line, and the last transistor Are connected to the WEC signal line without being connected to the word line, and a dielectric capacitor is connected between each of the word lines and the source of the transistor to which each word line is connected. In the connected nonvolatile ferroelectric memory device,
An X address signal output unit comprising a plurality of transistors connected in series to each other and connected to a global word line controlled by a global X decoder unit;
A word line drive signal composed of a plurality of transistors which is controlled by the output voltage of each transistor constituting the X address signal output unit and applies a plurality of word line drive signals output from the local X decoder unit to the respective word lines. An output section;
A non-volatile ferroelectric comprising a bypass unit configured between an output terminal of each transistor constituting the word line drive signal output unit and the global word line and bypassing a floating voltage of the word line A drive circuit for a memory element.
前記グローバルXデコーダ部は前記複数のワードライン駆動信号とともに、読出しモードでは不活性化状態を維持して書込みモードでのみ活性化状態を維持する信号WECをさらに出力することを特徴とする請求項10記載の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。  11. The global X decoder unit further outputs a signal WEC that maintains an inactive state in a read mode and maintains an active state only in a write mode together with the plurality of word line driving signals. A drive circuit for the nonvolatile ferroelectric memory element as described. 前記ワードライン駆動信号出力部を構成している複数個のトランジスタの最終端には、前記書込みモードでのみ活性化状態を維持する信号WECを前記複数個のワードラインとともに構成されるWEC信号ラインに選択的に伝達するためのスイッチングトランジスタがさらに構成されることを特徴とする請求項10記載の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。  At the final end of the plurality of transistors constituting the word line drive signal output unit, a signal WEC that maintains the active state only in the write mode is applied to the WEC signal line configured with the plurality of word lines. 11. The driving circuit of a nonvolatile ferroelectric memory device according to claim 10, further comprising a switching transistor for selectively transmitting. 前記Xアドレス信号出力部を構成する複数個のトランジスタのうち最終端にはWEC信号を前記WEC信号ラインに伝達する前記スイッチングトランジスタを除去するためのまた一つのスイッチングトランジスタがさらに構成されることを特徴とする請求項10記載の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。  Of the plurality of transistors constituting the X address signal output unit, another switching transistor for removing the switching transistor that transmits a WEC signal to the WEC signal line is further configured at the final end. The drive circuit for a nonvolatile ferroelectric memory element according to claim 10. 前記トランジスタはNMOSトランジスタより構成されることを特徴とする請求項10記載の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。  11. The drive circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device according to claim 10, wherein the transistor is an NMOS transistor. 前記Xアドレス信号出力部及び前記バイパス部を構成する前記複数個のトランジスタは常にターンオン状態を維持することを特徴とする請求項10記載の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。  11. The driving circuit of a nonvolatile ferroelectric memory device according to claim 10, wherein the plurality of transistors constituting the X address signal output unit and the bypass unit always maintain a turn-on state. 前記バイパス部を構成する前記複数個のトランジスタは駆動電流の小さいNMOSトランジスタであることを特徴とする請求項15記載の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。  16. The drive circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device according to claim 15, wherein the plurality of transistors constituting the bypass unit are NMOS transistors having a small drive current. 前記Xアドレス信号出力部を構成する複数個のトランジスタは前記グローバルワードラインに対して並列的に構成することを特徴とする請求項10記載の不揮発性強誘電体メモリ素子の駆動回路。  11. The driving circuit for a nonvolatile ferroelectric memory device according to claim 10, wherein the plurality of transistors constituting the X address signal output unit are configured in parallel to the global word line.
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