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JP3467353B2 - Data storage device - Google Patents

Data storage device

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Publication number
JP3467353B2
JP3467353B2 JP18877195A JP18877195A JP3467353B2 JP 3467353 B2 JP3467353 B2 JP 3467353B2 JP 18877195 A JP18877195 A JP 18877195A JP 18877195 A JP18877195 A JP 18877195A JP 3467353 B2 JP3467353 B2 JP 3467353B2
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JP
Japan
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potential
data
capacitor
ferroelectric capacitor
bit line
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敏夫 椋木
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Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電体よりなる
容量絶縁膜を有するキャパシタを備えたデータ記憶装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data storage device provided with a capacitor having a capacitive insulating film made of a ferroelectric material.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在の代表的な書き換え可能な半導体記
憶装置であるダイナミックランダムアクセスメモリ(以
下、「DRAM」と呼ぶ)のデータを記憶する素子の構
造の一例を図5に示す。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows an example of a structure of an element for storing data in a dynamic random access memory (hereinafter referred to as "DRAM") which is a typical rewritable semiconductor memory device at present.

【0003】図5は従来のDRAMの回路構成図であ
る。図5において、51は電荷を蓄えるキャパシタ、5
2及び53はキャパシタ51の電極、54はキャパシタ
51の電荷の読み出し動作及び書き込み動作を許可した
り禁止したりするスイッチ用のNチャンネルメタルオキ
サイドセミコンダクタ(以下、「NMOSトランジス
タ」と呼ぶ)、55はキャパシタ51の電荷が読み出さ
れたり、書き込まれたりするためのビット線、56はビ
ット線55を通して読み出された電位と基準電位との差
に比例した電圧が増幅される差動増幅器、57はNMO
Sトランジスタ54にスイッチを開閉する電位が与えら
れるためのワード線である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional DRAM. In FIG. 5, 51 is a capacitor for storing electric charge, 5
Reference numerals 2 and 53 are electrodes of the capacitor 51, 54 is an N-channel metal oxide semiconductor (hereinafter, referred to as “NMOS transistor”) for a switch that permits or prohibits the read operation and the write operation of the charge of the capacitor 51, and 55 is A bit line for reading or writing the charge of the capacitor 51, a differential amplifier 56 for amplifying a voltage proportional to the difference between the potential read through the bit line 55 and the reference potential, 57 NMO
It is a word line for applying a potential for opening and closing the switch to the S transistor 54.

【0004】情報を記憶する素子をメモリセルと呼び、
図5のメモリセルにおいては、1ビットの情報を記憶す
るために電荷を蓄える1つのキャパシタ51と1つのス
イッチ用NMOSトランジスタ54とから構成されてい
る。キャパシタ51の一方の電極53はNMOSトラン
ジスタ54を通してビット線55に接続されており、該
ビット線55は差動増幅器56に接続されている。キャ
パシタ51の他方の電極52はグランドレベルに接地さ
れている。なお、他方の電極52はグランドレベルでは
なく、他の適当な電位に接続される場合もある。
An element for storing information is called a memory cell,
The memory cell of FIG. 5 is composed of one capacitor 51 that stores electric charges for storing one bit of information and one switching NMOS transistor 54. One electrode 53 of the capacitor 51 is connected to the bit line 55 through the NMOS transistor 54, and the bit line 55 is connected to the differential amplifier 56. The other electrode 52 of the capacitor 51 is grounded to the ground level. The other electrode 52 may be connected to another appropriate potential instead of the ground level.

【0005】以下、前記のように構成されたDRAMの
動作の概略を説明する。データが読み出される際には、
まず、ワード線57のレベルが上げられてNMOSトラ
ンジスタ54がターンオンする。次に、差動増幅器56
においてビット線55を通して得られた電位が基準電位
と比較される。このとき、ビット線55の電位が基準電
位以上の場合をデータ“1“とし、それ以外の場合を
“0“として、1ビット情報に対応させることができ
る。次に、ビット線55の電位がデータに対応して電源
レベル又はグランドレベルまで増幅されて読み出された
データとして出力される。次に、メモリセルのデータは
いったん読み出されると破壊されるため、読み出された
データに相当する電位がビット線55に印加されてデー
タが再び書き込まれる。次に、ワード線57のレベルが
下げられてNMOSトランジスタ54がターンオフす
る。これで読み出す前の状態に戻る。
The outline of the operation of the DRAM configured as described above will be described below. When the data is read,
First, the level of the word line 57 is raised and the NMOS transistor 54 is turned on. Next, the differential amplifier 56
At, the potential obtained through bit line 55 is compared with the reference potential. At this time, when the potential of the bit line 55 is equal to or higher than the reference potential, the data is "1", and in other cases, it is "0", which can correspond to 1-bit information. Next, the potential of the bit line 55 is amplified to the power supply level or the ground level corresponding to the data and output as the read data. Next, since the data in the memory cell is destroyed once read, the potential corresponding to the read data is applied to the bit line 55 to rewrite the data. Then, the level of the word line 57 is lowered and the NMOS transistor 54 is turned off. This returns to the state before reading.

【0006】データが書き込まれる際には、前記の再書
き込みの手順において書き込まれるデータに相当する電
位が外部からビット線55に印加される。
When data is written, a potential corresponding to the data written in the rewriting procedure is externally applied to the bit line 55.

【0007】最近、電荷を蓄えるキャパシタの絶縁膜に
強誘電体を使った、強誘電体記憶装置が開発された。
Recently, a ferroelectric memory device has been developed which uses a ferroelectric material for the insulating film of a capacitor that stores electric charges.

【0008】以下、従来の強誘電体記憶装置について図
面を参照しながら説明する。
A conventional ferroelectric memory device will be described below with reference to the drawings.

【0009】図6は従来の強誘電体記憶装置の回路構成
図である。図6において、61はキャパシタの容量絶縁
膜に、電界を取り去っても分極が消えない自発分極の性
質を有する強誘電体を用いた強誘電体キャパシタ、58
は強誘電体キャパシタ61の他方の電極52が接続され
たセルプレートである。その他の部材については図5と
同一の符号を付すことにより説明を省略する。
FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional ferroelectric memory device. In FIG. 6, reference numeral 61 is a ferroelectric capacitor using a ferroelectric substance having a property of spontaneous polarization in which the polarization does not disappear even if the electric field is removed, in the capacitor insulating film of the capacitor, and 58.
Is a cell plate to which the other electrode 52 of the ferroelectric capacitor 61 is connected. The other members are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 5, and the description thereof will be omitted.

【0010】強誘電体キャパシタ61はNMOSトラン
ジスタ54を通してビット線55に接続されており、他
方の電極52はセルプレート58に接続されている。ビ
ット線55は差動増幅器56に接続されている。なお、
図6において、強誘電体キャパシタ61とビット線55
とを電気的に接続するスイッチ素子としてNMOSトラ
ンジスタ54を用いているが、PチャンネルMOSトラ
ンジスタ(以下、「PMOSトランジスタ」と呼ぶ)を
用いる場合もある。
The ferroelectric capacitor 61 is connected to the bit line 55 through the NMOS transistor 54, and the other electrode 52 is connected to the cell plate 58. The bit line 55 is connected to the differential amplifier 56. In addition,
In FIG. 6, a ferroelectric capacitor 61 and a bit line 55
Although the NMOS transistor 54 is used as a switch element for electrically connecting and, a P-channel MOS transistor (hereinafter, referred to as “PMOS transistor”) may be used in some cases.

【0011】この記憶装置のメモリセルは、セルプレー
ト58をグランドレベルに接地すれば図5のDRAMの
メモリセルと同じ動作によりデータを記憶することがで
きる。さらに、電界を取り去っても自発分極が残る強誘
電体の性質を利用して、”0”か”1”かのデータを、
キャパシタが電荷を蓄えているか否かではなく、キャパ
シタの強誘電体絶縁膜の自発分極の向きに対応させるこ
とにより、電源を切ってもデータの消えない不揮発性の
メモリとして使用できる。
The memory cell of this memory device can store data by the same operation as the memory cell of the DRAM of FIG. 5 if the cell plate 58 is grounded. Furthermore, the data of "0" or "1" can be obtained by utilizing the property of the ferroelectric substance that spontaneous polarization remains even if the electric field is removed.
By making it correspond to the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric insulating film of the capacitor, not depending on whether the capacitor stores electric charge or not, it can be used as a non-volatile memory in which data is not erased even when the power is turned off.

【0012】以下、前記のように構成された不揮発性メ
モリの動作を説明する。
The operation of the non-volatile memory configured as described above will be described below.

【0013】データが読み出される際には、まず、ビッ
ト線55が一定の電位、例えばグランドレベルにプリチ
ャージされる。次に、ワード線57のレベルが上げられ
てNMOSトランジスタ54がターンオンする。次に、
セルプレート58の電位が上げられ、このときのビット
線55の電位は、強誘電体キャパシタ61の容量とビッ
ト線55の容量との容量分割による比によって決まり、
強誘電体キャパシタ61の容量はその容量絶縁膜の分極
の向きが反転するか否かによって異なる。すなわち、図
7(b)に示すように、一方の電極53にあらかじめセ
ルプレート58よりも十分に高い電圧を印加して分極の
向きを下向きにしておいた場合の方が、図7(a)に示
すように、一方の電極53にあらかじめセルプレート5
8よりも十分に低い電圧を印加して分極の向きを上向き
にしておいた場合に比べ、セルプレート58の電位を上
げたときに分極の向きが反転するので強誘電体キャパシ
タ61の容量は大きくなる。従って、図7(b)に示す
ように分極の反転が起こる下向きの場合の方が、図7
(a)に示すように強誘電体キャパシタ61の自発分極
の向きが上向きの場合よりも、ビット線55の電位は高
くなる。
When data is read, the bit line 55 is first precharged to a constant potential, for example, the ground level. Then, the level of the word line 57 is raised and the NMOS transistor 54 is turned on. next,
The potential of the cell plate 58 is raised, and the potential of the bit line 55 at this time is determined by the ratio of the capacitance of the ferroelectric capacitor 61 and the capacitance of the bit line 55 by capacitance division.
The capacitance of the ferroelectric capacitor 61 differs depending on whether or not the polarization direction of the capacitance insulating film is reversed. That is, as shown in FIG. 7B, when one electrode 53 is applied with a voltage sufficiently higher than that of the cell plate 58 in advance so that the direction of polarization is downward, FIG. As shown in FIG.
As compared with the case where the direction of polarization is set to be upward by applying a voltage sufficiently lower than 8, the direction of polarization is reversed when the potential of the cell plate 58 is increased, so that the capacitance of the ferroelectric capacitor 61 is large. Become. Therefore, as shown in FIG. 7B, the downward direction in which the polarization reversal occurs is more
As shown in (a), the potential of the bit line 55 becomes higher than in the case where the direction of spontaneous polarization of the ferroelectric capacitor 61 is upward.

【0014】次に、それらの電位の中間にある基準電位
と差動増幅器56においてビット線55を通して得られ
た電位とが比較され、その後、ビット線55を通して得
られた電位が電源レベル又はグランドレベルに増幅され
てデータとして出力される。
Next, the reference potential in the middle of those potentials is compared with the potential obtained through the bit line 55 in the differential amplifier 56, and then the potential obtained through the bit line 55 is compared with the power supply level or the ground level. Is amplified and output as data.

【0015】次に、メモリセルのデータはいったん読み
出すと破壊されるので、読み出されたデータは再び書き
込まれる必要がある。そのために、差動増幅器56によ
ってビット線55の電位が読み出されたデータに対応し
て電源レベル又はグランドレベルまで増幅された状態に
おいて、セルプレート58の電位がグランドレベルまで
下げられる。図7(b)に示すように、ビット線55の
電位が電源レベルの場合は分極は下向きになり、図7
(a)に示すように、ビット線55の電位がグランドレ
ベルの場合は強誘電体キャパシタ61の両端に印加され
る電位が等しいため分極の向きは上向きのままである。
Next, since the data in the memory cell is destroyed once read, the read data needs to be written again. Therefore, the potential of the cell plate 58 is lowered to the ground level in the state where the potential of the bit line 55 is amplified to the power supply level or the ground level by the differential amplifier 56 according to the read data. As shown in FIG. 7B, when the potential of the bit line 55 is at the power supply level, the polarization is downward,
As shown in (a), when the potential of the bit line 55 is at the ground level, the potentials applied to both ends of the ferroelectric capacitor 61 are equal, so that the polarization direction remains upward.

【0016】次に、ワード線57のレベルが下げられて
NMOSトランジスタ54がターンオフし、分極の状態
は読み出す前の状態に戻り、読み出し動作は完了する。
Next, the level of the word line 57 is lowered, the NMOS transistor 54 is turned off, the polarization state returns to the state before reading, and the reading operation is completed.

【0017】データが書き込まれる際には、読み出し動
作で説明したメモリセルへのデータの再書き込みの手順
において、ビット線55の電位が外部から与えられる。
When data is written, the potential of the bit line 55 is externally applied in the procedure of rewriting data to the memory cell described in the read operation.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】現在、半導体記憶装置
の低価格化が急速に進む中で、そのための有効な手段の
一つにチップ面積の縮小、すなわちメモリセル面積の低
減が挙げられる。しかしながら、前記従来の強誘電体キ
ャパシタを有する記憶装置は、前記のメモリセル構造を
有しているので、他の書き換え可能な不揮発性記憶装置
であるフラッシュメモリに比べて、メモリセルを構成す
る素子数において不利になるという問題を有していた。
At the present time, as the cost of semiconductor memory devices is rapidly decreasing, one effective means for achieving this is to reduce the chip area, that is, the memory cell area. However, since the memory device having the conventional ferroelectric capacitor has the memory cell structure described above, an element that constitutes a memory cell is different from a flash memory which is another rewritable nonvolatile memory device. It had the problem of being disadvantageous in numbers.

【0019】本発明は、前記従来の問題を解決し、強誘
電体キャパシタを有する記憶装置のメモリセルを構成す
る素子数を減らしてメモリセル面積を低減できるように
することを主な目的とするものである。
It is a principal object of the present invention to solve the above conventional problems and to reduce the number of elements constituting a memory cell of a memory device having a ferroelectric capacitor so that the memory cell area can be reduced. It is a thing.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、データ記憶装置を、直列に接続された複
数の強誘電体キャパシタと、該キャパシタのそれぞれの
共通接点が信号線により接続されている電位検知器とか
ら構成するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a data storage device in which a plurality of ferroelectric capacitors connected in series and a common contact of each of the capacitors are connected by a signal line. It is composed of a potential detector connected thereto.

【0021】 具体的に請求項1の発明が講じた解決手
段は、強誘電体よりなる容量絶縁膜を有し互いに直列に
接続された複数のキャパシタと、前記複数のキャパシタ
同士が接続されている共通接点の各電位を検知する電位
検知器とを備え、前記複数のキャパシタはそれぞれの電
極の面積が互いに異なる構成とするものである。
[0021] Specifically, the means for solving the problems according to the invention of claim 1 is to connect a plurality of capacitors that have a capacitive insulating film made of a ferroelectric substance and are connected in series, and the plurality of capacitors are connected to each other. Bei example a potential detector for detecting the respective potentials of the common contact, wherein the plurality of capacitors each conductive
The areas of the poles are different from each other .

【0022】 前記の構成により、n(ただしnは2以
上の整数とする。以下同じ)個の強誘電体キャパシタが
直列に接続されるため、1つの強誘電体キャパシタは強
誘電体の分極により2つの異なる電位を有するので、そ
れぞれ2n通りの分極の向きが組み合わせられることに
なり、これにより2n通りの電位が電位検知器に与える
ことができる。その上、強誘電体キャパシタはそれぞれ
の容量が異なるため、強誘電体の分極が反転するのに十
分な電位を各強誘電体キャパシタの共通接点に与えるこ
とができる。
With the above configuration, since n (where n is an integer of 2 or more. The same applies hereinafter) number of ferroelectric capacitors are connected in series, one ferroelectric capacitor is dependent on the polarization of the ferroelectric substance. Since it has two different potentials, each has 2n different polarization directions that can be applied to the potential detector. Moreover, each ferroelectric capacitor
Since the capacitance of the
A sufficient potential should be applied to the common contact of each ferroelectric capacitor.
You can

【0023】 請求項2の発明は、強誘電体よりなる容
量絶縁膜を有し互いに直列に接続された複数のキャパシ
タと、前記複数のキャパシタ同士が接続されている共通
接点の各電位を検知する電位検知器とを備え、前記キャ
パシタはそれぞれの容量が互いに異なる構成とするもの
である。
According to a second aspect of the present invention, a plurality of capacitors having a capacitive insulating film made of a ferroelectric substance and connected in series are provided.
E Bei and data, and a potential detector plurality of Capacity data What happened detects each potential of the common contact connected, the calibration
The capacity of each passer is different from each other .

【0024】 前記の構成により、請求項1の発明と同
様に、n個の強誘電体キャパシタが直列に接続されるた
め、1つの強誘電体キャパシタは強誘電体の分極により
2つの異なる電位を有するので、それぞれ2n通りの分
極の向きが組み合わせられることになり、これにより2
n通りの電位が電位検知器に与えることができる。その
上、強誘電体キャパシタはそれぞれの容量が異なるた
め、強誘電体の分極が反転するのに十分な電位を各強誘
電体キャパシタの共通接点に与えることができる。
With the above configuration, the same as the invention of claim 1
, N ferroelectric capacitors are connected in series.
Therefore, one ferroelectric capacitor is
Since it has two different potentials, it has 2n
The orientations of the poles will be combined, which results in 2
N potentials can be applied to the potential detector. That
Above, ferroelectric capacitors have different capacitance.
Therefore, a sufficient electric potential to invert the polarization of the ferroelectric substance is applied to each ferroelectric substance.
It can be applied to the common contact of the electric capacitor.

【0025】請求項3の発明は、請求項1又は2の構成
に、前記電位検知器と前記共通接点との間に、前記共通
接点と前記電位検知器との接続を開閉するスイッチ素子
をさらに備えているという構成を付加するものである。
According to a third aspect of the invention, in the structure of the first or second aspect, a switch element is further provided between the potential detector and the common contact to open and close the connection between the common contact and the potential detector. This is to add the configuration of having.

【0026】前記の構成により、電位検知器は強誘電体
キャパシタの共通接点との間にそれぞれスイッチ素子を
通して接続されているため、データ記憶装置の読み出し
動作及び書き込み動作がスイッチ素子の開閉により制御
できる。また、スイッチ素子を制御することによりアレ
イ状に配置されたデータ記憶装置の中から所望のデータ
記憶装置が選択できる。
With the above structure, since the potential detector is connected to the common contact of the ferroelectric capacitor through the switch element, the read operation and the write operation of the data storage device can be controlled by opening / closing the switch element. . Further, by controlling the switch element, a desired data storage device can be selected from the data storage devices arranged in an array.

【0027】[0027]

【0028】[0028]

【0029】[0029]

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1実施形態を図
面に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0031】図1は本発明の第1実施形態に係るデータ
記憶装置の回路構成図である。図1において、11は電
荷を蓄える絶縁膜に、電界を取り去っても分極が消えな
い自発分極の性質を有する強誘電体よりなる容量絶縁膜
を有する第1の強誘電体キャパシタ、12は第1の強誘
電体キャパシタ11に比べて容量が小さい第2の強誘電
体キャパシタ、13は第1の強誘電体キャパシタ11の
一方の電極が接続された第1のセルプレート、14は第
2の強誘電体キャパシタ12の一方の電極が接続された
第2のセルプレート、15は第1の強誘電体キャパシタ
11及び第2の強誘電体キャパシタ12の各他方の電極
同士が接続された共通接点、16は共通接点15の電位
が読み出されたり、第1の強誘電体キャパシタ11及び
第2の強誘電体キャパシタ12にデータとなる電荷を書
き込んだりするためのビット線、17は電位検知器であ
って、本実施形態においては、ビット線16を通して読
み出された電位と基準電位との比較によって電圧が増幅
される差動増幅器である。一般に、データ記憶装置にお
いては13、14及び16は信号線であるが、本実施形
態では半導体記憶装置にならって、13は第1のセルプ
レートと、14は第2のセルプレートと、16はビット
線と呼ぶことにする。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a data storage device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a first ferroelectric capacitor having an insulating film for storing electric charges, and a capacitor insulating film made of a ferroelectric material having a property of spontaneous polarization in which polarization does not disappear even if an electric field is removed, and 12 denotes a first ferroelectric capacitor. Second ferroelectric capacitor having a smaller capacity than that of the ferroelectric capacitor 11, 13 is a first cell plate to which one electrode of the first ferroelectric capacitor 11 is connected, and 14 is a second ferroelectric capacitor. A second cell plate to which one electrode of the dielectric capacitor 12 is connected, 15 is a common contact to which the other electrodes of the first ferroelectric capacitor 11 and the second ferroelectric capacitor 12 are connected, Reference numeral 16 is a bit line for reading out the potential of the common contact 15 and writing charge as data to the first ferroelectric capacitor 11 and the second ferroelectric capacitor 12, and 17 is a potential detection A is, in this embodiment, a differential amplifier to which the voltage is amplified by the comparison between the potential and the reference potential read out through the bit line 16. Generally, in a data storage device, 13, 14 and 16 are signal lines, but in the present embodiment, 13 is a first cell plate, 14 is a second cell plate, and 16 is a signal line in accordance with a semiconductor storage device. I will call it the bit line.

【0032】以下、前記のように構成されたデータ記憶
装置の動作を説明する。
The operation of the data storage device configured as described above will be described below.

【0033】初期状態としてビット線16、第1のセル
プレート13及び第2のセルプレート14の電位はグラ
ンドレベルにあり、第1の強誘電体キャパシタ11及び
第2の強誘電体キャパシタ12には自発分極があるもの
とする。
In the initial state, the potentials of the bit line 16, the first cell plate 13 and the second cell plate 14 are at the ground level, and the first ferroelectric capacitor 11 and the second ferroelectric capacitor 12 have the same potential. It is assumed that there is spontaneous polarization.

【0034】データが読み出される際には、まず、セル
プレート14が適当な電位、例えばグランドレベルの電
位に接続される。
When data is read, the cell plate 14 is first connected to an appropriate potential, for example, the ground level potential.

【0035】次に、セルプレート13の電位が適当な電
位、例えば電源レベルまで上げられると、ビット線16
の容量及び第2の強誘電体キャパシタ12の容量の和
と、第1の強誘電体キャパシタ11の容量との比によ
り、ビット線16の電位が決まる。また、第1の強誘電
体キャパシタ11と第2の強誘電体キャパシタ12との
容量はそれぞれの自発分極の向きによって異なる。これ
らの自発分極の向きの組み合わせとビット線16の電位
とについて順を追って説明する。
Next, when the potential of the cell plate 13 is raised to an appropriate potential, for example, the power supply level, the bit line 16
The potential of the bit line 16 is determined by the ratio of the capacitance of the first ferroelectric capacitor 11 and the capacitance of the second ferroelectric capacitor 12 to the capacitance of the first ferroelectric capacitor 11. Further, the capacities of the first ferroelectric capacitor 11 and the second ferroelectric capacitor 12 differ depending on the directions of their spontaneous polarizations. The combination of these spontaneous polarization directions and the potential of the bit line 16 will be described in order.

【0036】図6において説明したように、強誘電体キ
ャパシタに電界が印加されたときに発生する分極の向き
を、電位の高い方から低い方へ向かう矢印で表わすこと
にする。例えば、共通接点15に第1のセルプレート1
3に比べて高い電位が与えられた場合、第1の強誘電体
キャパシタ11には図1において下向きの矢印の分極が
発生する。この表現方法により強誘電体キャパシタの自
発分極の向きの組み合わせを表わしたのが下記に示した
[表1]であり、4通りの組み合わせのそれぞれに、2
ビットのデータを対応させている。
As described with reference to FIG. 6, the direction of polarization generated when an electric field is applied to the ferroelectric capacitor is represented by an arrow from a higher potential to a lower potential. For example, the common contact 15 has the first cell plate 1
When a higher potential than that of No. 3 is applied, polarization of the downward arrow in FIG. 1 occurs in the first ferroelectric capacitor 11. [Table 1] below shows the combination of the directions of the spontaneous polarization of the ferroelectric capacitor by this expression method.
Corresponds to bit data.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】読み出し動作が行なわれることにより、第
2のセルプレート14が接地されて第1のセルプレート
13の電位が上がるので、第1の強誘電体キャパシタ1
1及び第2の強誘電体キャパシタ12の分極の向きは最
終的に共に上向きになる。
When the read operation is performed, the second cell plate 14 is grounded and the potential of the first cell plate 13 rises. Therefore, the first ferroelectric capacitor 1
Finally, the polarization directions of the first and second ferroelectric capacitors 12 are both upward.

【0039】データ(1,1)に対応する組み合わせに
おいては、第1の強誘電体キャパシタ11の分極は反転
するが、第2の強誘電体キャパシタ12の分極は反転し
ない。従って、電源に接続されている第1の強誘電体キ
ャパシタ11の容量は分極が反転しない場合に比べて大
きくなり、グランドに接地されている第2の強誘電体キ
ャパシタ12は分極が反転する場合に比べて小さくなる
ので、ビット線16の電位は[表1]の4つの組み合わ
せの中で最も高くなる。
In the combination corresponding to the data (1,1), the polarization of the first ferroelectric capacitor 11 is inverted, but the polarization of the second ferroelectric capacitor 12 is not inverted. Therefore, the capacitance of the first ferroelectric capacitor 11 connected to the power source is larger than that when the polarization is not inverted, and the second ferroelectric capacitor 12 grounded to the ground is when the polarization is inverted. The potential of the bit line 16 is the highest among the four combinations in [Table 1].

【0040】データ(0,0)に対応する組み合わせに
おいては、第1の強誘電体キャパシタ11の分極は反転
しないが、第2の強誘電体キャパシタ12の分極は反転
するので、ビット線16の電位は最も低くなる。
In the combination corresponding to the data (0,0), the polarization of the first ferroelectric capacitor 11 is not inverted, but the polarization of the second ferroelectric capacitor 12 is inverted, so that the bit line 16 of the bit line 16 is inverted. The potential is the lowest.

【0041】データ(1,0)に対応する組み合わせに
おいては、第1の強誘電体キャパシタ11の分極は反転
し、第2の強誘電体キャパシタ12の分極も反転する。
In the combination corresponding to the data (1,0), the polarization of the first ferroelectric capacitor 11 is inverted and the polarization of the second ferroelectric capacitor 12 is also inverted.

【0042】データ(0,1)に対応する組み合わせに
おいては、第1の強誘電体キャパシタ11及び第2の強
誘電体キャパシタ12の分極は共に反転しない。データ
(1,0)とデータ(0,1)とに対応する組み合わせ
において、ビット線16の電位は、どちらの方が高くな
るかはキャパシタの容量によって決まる。その容量は第
1の強誘電体キャパシタ11及び第2の強誘電体キャパ
シタ12の各々の物理的なサイズにより決まる。従っ
て、共通接点15に、第2の強誘電体キャパシタ12の
分極を十分に反転させるだけの電位を得るためには、2
つの強誘電体キャパシタの物理的サイズを調整して、第
1の強誘電体キャパシタ11の容量を第2の強誘電体キ
ャパシタ12よりも大きくすることが望ましい。そのよ
うにサイズを調整した場合に、読み出し時にビット線1
6に発生する電位は図2のようになる。
In the combination corresponding to the data (0, 1), neither the polarization of the first ferroelectric capacitor 11 nor the polarization of the second ferroelectric capacitor 12 is inverted. In the combination corresponding to the data (1,0) and the data (0,1), which of the potentials of the bit line 16 is higher is determined by the capacitance of the capacitor. The capacitance is determined by the physical size of each of the first ferroelectric capacitor 11 and the second ferroelectric capacitor 12. Therefore, in order to obtain a potential at the common contact 15 that is sufficient to invert the polarization of the second ferroelectric capacitor 12,
It is desirable to adjust the physical size of the two ferroelectric capacitors so that the capacitance of the first ferroelectric capacitor 11 is larger than that of the second ferroelectric capacitor 12. If the size is adjusted in this way, bit line 1
The potential generated at 6 is as shown in FIG.

【0043】図2は本発明の第1実施形態に係るデータ
記憶装置の強誘電体キャパシタの分極の組み合わせに対
応したビット線電位の簡略図である。図2において、基
準電位Aはデータ(1,0)とデータ(0,1)とに対
応する電位を識別するための両電位の中間に設定された
電位であり、基準電位Bはデータ(1,1)とデータ
(1,0)とに対応する電位を識別するための両電位の
中間に設定された電位であり、また基準電位Cはデータ
(0,1)とデータ(0,0)とに対応する電位を識別
するための両電位の中間に設定された電位である。
FIG. 2 is a simplified diagram of bit line potentials corresponding to combinations of polarizations of the ferroelectric capacitors of the data storage device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the reference potential A is a potential set in the middle of both potentials for distinguishing the potentials corresponding to the data (1,0) and the data (0,1), and the reference potential B is the data (1 , 1) and the data (1, 0) are potentials set in the middle of the two potentials for identifying the potentials, and the reference potential C is the data (0, 1) and the data (0, 0). It is a potential set in the middle of both potentials for identifying the potentials corresponding to and.

【0044】次に、ビット線16を通して読み出された
電位は、差動増幅器17において基準電位A、B、及び
Cとそれぞれ比較され、その得られた電位に応じて電圧
が増幅されて2ビットのうちの何れかのデータとして出
力される。
Next, the potential read through the bit line 16 is compared with the reference potentials A, B, and C in the differential amplifier 17, respectively, and the voltage is amplified according to the obtained potential to obtain 2 bits. Is output as any one of the data.

【0045】次に、読み出し動作はいったん行なわれる
と蓄積されていたデータとなる分極が失われるため、再
度書き込まれる必要がある。
Next, once the read operation is performed, the polarization which is the accumulated data is lost, and therefore the write operation needs to be performed again.

【0046】以下、データが再書き込みされる手順を
[表1]の4つの組み合わせのそれぞれの場合について
説明する。データ(1,1)の場合は、ビット線16が
電源レベルの電位にされ、第1のセルプレート13と第
2のセルプレート14とがグランドレベルの電位にされ
て第1の強誘電体キャパシタ11の分極が反転した後、
ビット線16の電位がグランドレベルにされる。
The procedure for rewriting data will be described below for each of the four combinations shown in [Table 1]. In the case of data (1,1), the bit line 16 is set to the power supply level potential, and the first cell plate 13 and the second cell plate 14 are set to the ground level potential to generate the first ferroelectric capacitor. After the polarization of 11 is reversed,
The potential of the bit line 16 is set to the ground level.

【0047】データ(0,0)の場合は、ビット線16
がグランドレベルの電位にされ、第1のセルプレート1
3と第2のセルプレート14とが電源レベルの電位にさ
れて第2の強誘電体キャパシタ12の分極が反転した
後、第1のセルプレート13と第2のセルプレート14
の電位がグランドレベルにされる。
In the case of data (0,0), the bit line 16
To the ground level potential, and the first cell plate 1
3 and the second cell plate 14 are set to the potential of the power supply level to invert the polarization of the second ferroelectric capacitor 12, and then the first cell plate 13 and the second cell plate 14
Is set to the ground level.

【0048】データ(1,0)の場合は、まずビット線
16と第2のセルプレート14が電源レベルの電位に、
第1のセルプレート13の電位がグランドレベルにされ
て第1の強誘電体キャパシタ11の分極が反転する。次
に、ビット線16の電位がグランドレベルにされて強誘
電体キャパシタ12の分極が反転した後、第2のセルプ
レート14の電位がグランドレベルにされる。
In the case of data (1, 0), first, the bit line 16 and the second cell plate 14 are set to the potential of the power supply level,
The potential of the first cell plate 13 is set to the ground level and the polarization of the first ferroelectric capacitor 11 is inverted. Next, after the potential of the bit line 16 is set to the ground level and the polarization of the ferroelectric capacitor 12 is inverted, the potential of the second cell plate 14 is set to the ground level.

【0049】データ(0,1)の場合は、ビット線16
と第1のセルプレート13の電位とが電源レベルにさ
れ、第2のセルプレート14の電位がグランドレベルに
されてからビット線16の電位がグランドレベルにさ
れ、次に、第1のセルプレート13の電位がグランドレ
ベルにされることにより、次の読み出しのための分極が
十分な大きさになる。
For data (0, 1), the bit line 16
And the potential of the first cell plate 13 are set to the power supply level, the potential of the second cell plate 14 is set to the ground level, and then the potential of the bit line 16 is set to the ground level. By setting the potential of 13 to the ground level, the polarization for the next read becomes sufficiently large.

【0050】以上の手順により読み出し動作は完了す
る。データが書き込まれる際には、読み出し動作におけ
る再書き込みの動作が、外部から入力されるデータに基
づいて行なわれる。なお、本実施形態においては、第1
のセルプレート13、第2のセルプレート14及びビッ
ト線16に与えられる電位がグランドレベルと電源レベ
ルとに設定されているが、必ずしもこの2つの電位が使
われる必要はない。
The read operation is completed by the above procedure. When data is written, the rewriting operation in the read operation is performed based on the data input from the outside. In the present embodiment, the first
Although the potentials applied to the cell plate 13, the second cell plate 14, and the bit line 16 are set to the ground level and the power supply level, these two potentials do not necessarily have to be used.

【0051】以下、本発明の第2実施形態を図面に基づ
いて説明する。
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0052】図3は本発明の第2実施形態に係るスイッ
チ素子を備えたデータ記憶装置の回路構成図である。図
3において、18は第1の強誘電体キャパシタ11及び
第2の強誘電体キャパシタ12の電荷の読み出し動作及
び書き込み動作を許可したり禁止したりするスイッチ用
のNMOSトランジスタ、19はNMOSトランジスタ
18のゲート電位を与えるためのワード線である。な
お、NMOSトランジスタ18の替わりにPMOSトラ
ンジスタを用いることも可能である。19は一般に信号
線であるが、本実施形態においては半導体メモリ装置に
ならってワード線と呼ぶことにする。その他の部材につ
いては図1と同一の符号を付すことにより説明を省略す
る。このデータ記憶装置は、共通接点15とビット線1
6との電気的接続をワード線12の電圧レベルによって
制御できる。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a data storage device having a switch element according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 18 is an NMOS transistor for a switch that permits or prohibits the read operation and the write operation of the charges of the first ferroelectric capacitor 11 and the second ferroelectric capacitor 12, and 19 is an NMOS transistor 18. It is a word line for applying the gate potential of. It is also possible to use a PMOS transistor instead of the NMOS transistor 18. Although 19 is generally a signal line, it will be called a word line in this embodiment after the semiconductor memory device. The other members are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 and their description is omitted. This data storage device includes a common contact 15 and a bit line 1
The electrical connection with 6 can be controlled by the voltage level of word line 12.

【0053】図4は図3のデータ記憶装置をアレイ状に
配置して複数のメモリーセルがビット線、セルプレー
ト、ワード線及び電位検地器を共有しているデータ記憶
装置の回路構成を示している。なお、図3と同様な部材
が繰り返し配置されているので、各部材の説明は省略す
る。以下このデータ記憶装置の動作を説明する。
FIG. 4 shows a circuit configuration of a data storage device in which the data storage devices of FIG. 3 are arranged in an array and a plurality of memory cells share a bit line, a cell plate, a word line and a potential detector. There is. Since the same members as those in FIG. 3 are repeatedly arranged, the description of each member will be omitted. The operation of this data storage device will be described below.

【0054】読み出し動作については基本的に図1に示
したデータ記憶装置と同じであり、ワード線19のレベ
ルが上げられてワード線19に接続しているNMOSト
ランジスタがターンオンしてから読み出し動作が始まる
と、ワード線19及び第1のセルプレート13と第2の
セルプレート14に接続されているメモリーセルのデー
タが一斉にビット線16へ読み出される。それらの電位
を電位検値器によって検値してデータが出力される。
The read operation is basically the same as that of the data storage device shown in FIG. 1, and the read operation is performed after the level of the word line 19 is raised and the NMOS transistor connected to the word line 19 is turned on. When the operation starts, the data of the memory cells connected to the word line 19 and the first cell plate 13 and the second cell plate 14 are simultaneously read to the bit line 16. The potentials are detected by a potential detector and data is output.

【0055】再書き込みの動作については共通のセルプ
レートを用いるため図1に示した装置とは動作が異な
る。図1に示した装置と同様に第1のセルプレート13
の電位が電源レベルに、第2のセルプレート14の電位
がグランドレベルにされたとすると、読み出し動作が終
了した後の第1の強誘電体キャパシタ11及び第2の強
誘電キャパシタ12の分極の向きは上向きになってい
る。なお、ここでビット線16の電位が電源レベルとグ
ランドレベルに動かされた場合、さらに上向きの分極が
確実なものされて、誤書き込みを防止することができ
る。書き込みの動作としては、まずビット線16の電位
が適当な電位、例えば電源レベルのほぼ2分の1の電位
にされて、次に第1のセルプレート13と第2のセルプ
レート14の電位がビット線16とほぼ同じ電位にされ
る。次にビット線16の電位がデータ(0,0)を書き
込む場合はグランドレベルにされ、データ(0,1)の
場合は電源レベルのほぼ4分の1にされ、データ(1,
0)とデータ(1,1)の場合はそのまま電源レベルの
2分の1が保たれる。ここで、1つの強誘電体キャパシ
タの両端にかかっている電位差が電源電圧の2分の1の
場合は逆向きの分極の向きを反転させることができる
が、電源電圧の4分の1の場合は分極の向きを反転させ
ることができないとすると、データ(0,0)の場合の
第2の強誘電体キャパシタ12の分極の向きは反転する
が、その他の場合の強誘電体キャパシタの向きは反転し
ない。次に第1のセルプレート13の電位がグランドレ
ベルにされると、データ(1,0)とデータ(1,1)
の場合の第1の強誘電体キャパシタ11の分極の向きが
反転する。次に、ビット線16の電位がデータ(1,
0)の場合はグランドレベルにされ、その他の場合はそ
のままの電位が保たれると、データ(1,0)の場合の
第2の強誘電体キャパシタ12の分極の向きが反転す
る。次に第2のセルプレート14の電位がグランドレベ
ルにされる。次にビット線16の電位がグランドレベル
にされ、ワード線19の電位が下げられてNMOSトラ
ンジスタ18がターンオフして、再書き込み動作は終了
する。
The rewriting operation differs from that of the device shown in FIG. 1 because a common cell plate is used. Similar to the device shown in FIG. 1, the first cell plate 13
Is set to the power supply level and the potential of the second cell plate 14 is set to the ground level, the polarization directions of the first ferroelectric capacitor 11 and the second ferroelectric capacitor 12 after the read operation is completed. Is facing upwards. When the potential of the bit line 16 is moved to the power supply level and the ground level, the upward polarization is further ensured and erroneous writing can be prevented. In the write operation, first, the potential of the bit line 16 is set to an appropriate potential, for example, a potential of about ½ of the power supply level, and then the potentials of the first cell plate 13 and the second cell plate 14 are changed. The potential is almost the same as that of the bit line 16. Next, the potential of the bit line 16 is set to the ground level when writing the data (0,0), and is set to approximately a quarter of the power supply level when the data (0,1) is written, and
In the case of 0) and data (1, 1), 1/2 of the power supply level is maintained as it is. Here, when the potential difference across both ends of one ferroelectric capacitor is ½ of the power supply voltage, the opposite polarization direction can be reversed, but in the case of ¼ of the power supply voltage If the direction of polarization cannot be reversed, the direction of polarization of the second ferroelectric capacitor 12 in the case of data (0,0) is reversed, but the direction of the ferroelectric capacitor in other cases is Do not flip. Next, when the potential of the first cell plate 13 is set to the ground level, the data (1,0) and the data (1,1)
In this case, the polarization direction of the first ferroelectric capacitor 11 is reversed. Next, the potential of the bit line 16 changes to the data (1,
In the case of 0), if the potential is set to the ground level and in other cases, the potential is maintained as it is, the polarization direction of the second ferroelectric capacitor 12 in the case of data (1, 0) is inverted. Next, the potential of the second cell plate 14 is set to the ground level. Next, the potential of the bit line 16 is set to the ground level, the potential of the word line 19 is lowered, the NMOS transistor 18 is turned off, and the rewriting operation is completed.

【0056】書き込み動作については再書き込みの動作
が外部から入力されるデータに基づいて行なわれる。
Regarding the write operation, the rewrite operation is performed based on the data input from the outside.

【0057】なお、説明における便宜のためセルプレー
トやビット線の電位をグランドレベルや電源電圧とその
2分の1及び4分の1としたが必ずしもその様にする必
要はなく、読み出し時には直列に接続された強誘電体キ
ャパシタの分極の向きを全て反転させるだけの電位差を
第1のセルプレート13と第2のセルプレート14との
間に与え、再書き込みや書き込み時には1個の強誘電体
キャパシタの分極の向きを反転させるがその2分の1で
は分極の向きを反転させることのできない電位差を第1
のセルプレート13と第2のセルプレート14との間に
与え、ビット線16には分極の向きを反転させたい場合
に1個の強誘電体キャパシタの分極の向きを反転させる
電位差を第1のセルプレート13又は第2のセルプレー
ト14との間に与え、分極の向きを反転させたくない場
合に第1のセルプレート13と第2のセルプレート14
の電位のほぼ中間の電位を与えれば良い。ただし、この
ビット線の中間電位は第1の強誘電体キャパシタ11と
第2の強誘電体キャパシタ12との間に分極の向きが反
転する抗電圧の差があれば調整するのが望ましい。
For convenience of description, the potentials of the cell plate and the bit line are set to the ground level and the power supply voltage and ½ and ¼ of the ground level. A potential difference sufficient to reverse all the polarization directions of the connected ferroelectric capacitors is applied between the first cell plate 13 and the second cell plate 14, and one ferroelectric capacitor is used at the time of rewriting or writing. Of the electric potential difference that cannot reverse the polarization direction by half the polarization direction.
Is applied between the cell plate 13 and the second cell plate 14 and the bit line 16 has a first potential difference for reversing the polarization direction of one ferroelectric capacitor when it is desired to reverse the polarization direction. The first cell plate 13 and the second cell plate 14 are provided between the cell plate 13 and the second cell plate 14 when it is not desired to reverse the polarization direction.
It suffices to apply a potential approximately in the middle of the potential. However, it is desirable to adjust the intermediate potential of the bit line if there is a difference between the first ferroelectric capacitor 11 and the second ferroelectric capacitor 12 in the coercive voltage at which the polarization direction is reversed.

【0058】以上のようにこのデータ記憶装置ではワー
ド線19の電圧によってNMOSトランジスタ18のオ
ン・オフを制御することにより共通のビット線に接続さ
れているメモリーセルの中から所望のメモリーセルを選
択して共通の電位検地器17を使ってデータを読み出し
たり、書き込んだりする事ができる。また、共通の第1
のセルプレート、共通の第2のセルプレート及び共通の
ワード線19に接続されているメモリーセルそれぞれに
所望の4値のデータを書き込むことができる。また、本
実施形態の特徴として、読み出し動作時に第1のセルプ
レート13の電位を上げてからNMOSトランジスタ1
8をターンオンさせる動作順序をとることにより、読み
出し時の共通接点15の電位を、図1に示したデータ記
憶装置の共通接点15の電位に比べ一時的に高くするこ
とができる。従って、第2の強誘電体キャパシタ12の
分極を反転させるだけの十分な電位が共通接点15に得
られないために、所望のデータが正しく読み出せなくな
るということが防止できる。
As described above, in this data storage device, a desired memory cell is selected from the memory cells connected to the common bit line by controlling the ON / OFF of the NMOS transistor 18 by the voltage of the word line 19. Then, the common potential detector 17 can be used to read and write data. Also common 1st
It is possible to write desired four-valued data to each of the memory cells connected to the cell plate, the common second cell plate, and the common word line 19. In addition, as a feature of this embodiment, the NMOS transistor 1 is set after the potential of the first cell plate 13 is raised during the read operation.
By taking the operation sequence of turning on the transistors 8, the potential of the common contact 15 at the time of reading can be temporarily made higher than the potential of the common contact 15 of the data storage device shown in FIG. Therefore, it is possible to prevent the desired data from being unable to be read correctly because the common contact 15 does not have a sufficient potential to invert the polarization of the second ferroelectric capacitor 12.

【0059】以上、共通接点15に第1の強誘電体キャ
パシタ11、第2の強誘電体キャパシタ12及び4つの
電位が検知できる電位検知器17を接続した4値のデー
タ記憶装置について説明したが、共通接点に接続する強
誘電体キャパシタの数や電位検知器の検知レベルの数を
増やすことにより4値以上のデータ記憶装置を提供でき
ることは容易に推察できる。
The four-value data storage device in which the first ferroelectric capacitor 11, the second ferroelectric capacitor 12 and the potential detector 17 capable of detecting four potentials are connected to the common contact 15 has been described above. It is easily inferred that a data storage device having four or more values can be provided by increasing the number of ferroelectric capacitors connected to the common contact and the number of detection levels of the potential detector.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1又は請求
項2の発明に係るデータ記憶装置によると、2n通りの
電位に2n値のデータが対応するため、nビットの情報
を記憶することができる。その上、共通接点に強誘電体
キャパシタの分極が行なえるための電位が十分に得られ
るため、データが正しく読み出せないという事態を防ぐ
ことができる。また、同じ容量やヒステリシス特性を有
する強誘電体キャパシタを用いた場合に、分極が反転し
たキャパシタが入れ替わっただけで、分極反転したキャ
パシタの個数が同じであるならば共通接点に現われる電
位も同じになるという事態を回避することができる。
As described above, claim 1 or claim
According to the data storage device of the invention of Item 2 , since 2n-value data corresponds to 2n potentials, n-bit information can be stored. Moreover, the common contact has a ferroelectric
There is enough potential to polarize the capacitor.
Prevent data from being read incorrectly
be able to. It also has the same capacity and hysteresis characteristics.
When a ferroelectric capacitor that
The polarization-reversed capacitor is simply replaced by the new capacitor.
If the number of passitas is the same, the voltage that appears at the common contact
It is possible to avoid the situation where the ranks are the same.

【0061】[0061]

【0062】請求項3の発明に係るデータ記憶装置によ
ると、データ記憶装置の読み出し動作及び書き込み動作
がスイッチ素子の開閉により制御できるため、データ記
憶装置に対する読み出し動作及び書き込み動作が許可さ
れる状態と禁止される状態とを得ることができる。ま
た、アレイ状に配置された複数のデータ記憶装置の中か
ら所望のデータ記憶装置が選択して制御できるため、半
導体集積回路として半導体基板上に集積化することがで
きる。その場合、従来は、nビットの情報を記憶するに
はn個の強誘電体キャパシタとn個のスイッチ素子が必
要であったのに比べて、n個の強誘電体キャパシタと
(n÷直列に接続されている強誘電体キャパシタの数)
個のスイッチ素子で足りることになり、これにより同じ
記憶容量の強誘電体記憶装置の1ビット当たりの占有面
積を減らすことができる。さらに、共通接点に強誘電体
キャパシタの分極が行なえるための電位が十分に得られ
るため、データが正しく読み出せないという事態を防ぐ
ことができる。
According to the data storage device of the third aspect of the present invention, since the read operation and the write operation of the data storage device can be controlled by opening and closing the switch element, the read operation and the write operation to the data storage device are permitted. You can get the banned state. Further, since a desired data storage device can be selected and controlled from a plurality of data storage devices arranged in an array, it can be integrated on a semiconductor substrate as a semiconductor integrated circuit. In that case, in comparison with the conventional case where n ferroelectric capacitors and n switch elements were required to store n-bit information, in comparison with n ferroelectric capacitors (n ÷ series). Number of ferroelectric capacitors connected to)
The number of switch elements is sufficient, which can reduce the occupied area per bit of the ferroelectric memory device having the same storage capacity. Furthermore, since a sufficient potential for polarization of the ferroelectric capacitor can be obtained at the common contact, it is possible to prevent a situation in which data cannot be read correctly.

【0063】[0063]

【0064】[0064]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係るデータ記憶装置の
回路構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a data storage device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態に係るデータ記憶装置の
強誘電体キャパシタの分極の組み合わせに対応したビッ
ト線電位を簡略に示した図である。
FIG. 2 is a diagram simply showing bit line potentials corresponding to combinations of polarizations of the ferroelectric capacitors of the data storage device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施形態に係るスイッチ素子を備
えたデータ記憶装置の回路構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of a data storage device including a switch element according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3のデータ記憶装置をアレイ状に配置して複
数のメモリーセルがビット線、セルプレート、ワード線
及び電位検地器を共有しているデータ記憶装置の回路構
成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of a data storage device in which the data storage devices of FIG. 3 are arranged in an array and a plurality of memory cells share a bit line, a cell plate, a word line and a potential detector. .

【図5】従来のDRAMの回路構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional DRAM.

【図6】従来の強誘電体記憶装置の回路構成を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional ferroelectric memory device.

【図7】強誘電体キャパシタの分極の状態を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a polarization state of a ferroelectric capacitor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 第1の強誘電体キャパシタ 12 第2の強誘電体キャパシタ 13 第1のセルプレート 14 第2のセルプレート 15 共通接点 16 ビット線 17 差動増幅器 18 NMOSトランジスタ 19 ワード線 51 キャパシタ 52 電極 53 電極 54 NMOSトランジスタ 55 ビット線 56 差動増幅器 57 ワード線 58 セルプレート 61 強誘電体キャパシタ 11 First ferroelectric capacitor 12 Second ferroelectric capacitor 13 First cell plate 14 Second cell plate 15 common contacts 16 bit line 17 Differential amplifier 18 NMOS transistor 19 word lines 51 Capacitor 52 electrodes 53 electrodes 54 NMOS transistor 55 bit line 56 differential amplifier 57 word lines 58 cell plate 61 Ferroelectric capacitor

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 強誘電体よりなる容量絶縁膜を有し互い
に直列に接続された第1及び第2のキャパシタと、 前記第1及び第2のキャパシタ同士が接続されている共
通接点の各電位を検知する電位検知器とを備え、 前記第1及び第2のキャパシタはそれぞれの電極の面積
が互いに異なり、 前記第1及び第2のキャパシタの分極の向きの組み合わ
せに応じて、前記共通接点に4つの異なる電位が生成さ
れ、 前記共通接点に生成される4つの異なる電位を前記電位
検知器により検知してデータを出力する ことを特徴とす
るデータ記憶装置。
1. A first capacitor and a second capacitor, which have a capacitive insulating film made of a ferroelectric substance and are connected in series with each other, and respective potentials of a common contact to which the first capacitor and the second capacitor are connected. and a potential detector for detecting a first and second capacitor varies the area of the respective electrodes to each other, combination of polarization direction of the first and second capacitors
Depending on the situation, four different potentials are generated at the common contact.
The four different potentials generated at the common contact.
A data storage device characterized by detecting data with a detector and outputting data.
【請求項2】 強誘電体よりなる容量絶縁膜を有し互い
に直列に接続された第1及び第2のキャパシタと、 前記第1及び第2のキャパシタ同士が接続されている共
通接点の各電位を検知する電位検知器とを備え、 前記第1及び第2のキャパシタはそれぞれの容量が互い
に異なり、 前記第1及び第2のキャパシタの分極の向きの組み合わ
せに応じて、前記共通接点に4つの異なる電位が生成さ
れ、 前記共通接点に生成される4つの異なる電位を前記電位
検知器により検知してデータを出力する ことを特徴とす
るデータ記憶装置。
2. A first capacitor and a second capacitor, which have a capacitive insulating film made of a ferroelectric substance and are connected in series with each other, and respective potentials of a common contact to which the first capacitor and the second capacitor are connected. and a potential detector for detecting the said first and second capacitors Ri each volume different from each other, combination of polarization direction of the first and second capacitors
Depending on the situation, four different potentials are generated at the common contact.
The four different potentials generated at the common contact.
A data storage device characterized by detecting data with a detector and outputting data.
【請求項3】 前記電位検知器と前記共通接点との間
に、前記共通接点と前記電位検知器との接続を開閉する
スイッチ素子をさらに備えていることを特徴とする請求
項1又は2に記載のデータ記憶装置。
3. The switch element according to claim 1, further comprising a switch element between the potential detector and the common contact, which opens and closes a connection between the common contact and the potential detector. The data storage device described.
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