JP2000349251A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2000349251A
JP2000349251A JP11162440A JP16244099A JP2000349251A JP 2000349251 A JP2000349251 A JP 2000349251A JP 11162440 A JP11162440 A JP 11162440A JP 16244099 A JP16244099 A JP 16244099A JP 2000349251 A JP2000349251 A JP 2000349251A
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JP
Japan
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voltage
electrode
capacitor
ferroelectric
paraelectric
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Application number
JP11162440A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Hanamura
昭宏 花村
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having a nonvolatile function by which polarization can be surely generated by applying to a ferroelectric substance capacity an electric field larger than the coercive electric field, the destruction of a gate insulation film be also prevented, and a high voltage is sufficiently applied to a gate electrode, even by electric charge which generate polarization. SOLUTION: This semiconductor device is composed of a ferroelectric capacitor 101, in which a ferroelectric is sandwiched between two electrodes and a field effect transistor 103 and is provided with a paraelectric capacitor 100, of which one electrode is connected with connection point (point indicated by a symbol Vg) between a gate electrode 102 of a field effect transistor 103 and the electrode of a ferroelectric capacity 101, while the gate electrode 102 of the field effect transistor 103 is connected with one electrode of the ferroelectric capacitor 101. A value of a paraelectric capacity C2 is set almost the same or larger than that of a ferroelectric capacitor C1 and is much larger than that of a gate capacitor C3 of the field effect transistor 103.

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】この発明は、強誘電体容量と
電界効果トランジスタのゲート電極を接続した構造の不
揮発性機能を有する能動素子として用いられる半導体装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device used as an active element having a nonvolatile function and having a structure in which a ferroelectric capacitor is connected to a gate electrode of a field effect transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】強誘電体容量とMIS型電界効果トラン
ジスタ(以下、MISFETと記す)のゲート電極とを
接合した構造の不揮発性機能を有する能動素子として
は、例えば特開平9−205181号公報に記載された
ものがある。図7は上記従来例の回路図であり、MIS
FET(103)のゲート電極(102)と強誘電体容
量(101)の一方の電極が接続されており、ゲート容
量値(C3)と強誘電体容量(101)とが直列に接続
された構造をしている。そしてゲート電極面積を強誘電
体容量の電極面積よりも大きい構造としたことを特徴と
している。
2. Description of the Related Art An active element having a non-volatile function having a structure in which a ferroelectric capacitor and a gate electrode of a MIS field effect transistor (hereinafter, referred to as MISFET) are joined is disclosed in, for example, JP-A-9-205181. Some are described. FIG. 7 is a circuit diagram of the above-mentioned conventional example.
A structure in which the gate electrode (102) of the FET (103) and one electrode of the ferroelectric capacitor (101) are connected, and the gate capacitance value (C3) and the ferroelectric capacitor (101) are connected in series. You are. The feature is that the gate electrode area is larger than the electrode area of the ferroelectric capacitor.

【0003】上記の従来例においては、強誘電体容量
(101)の二つの電極のうちMISFET(103)
のゲート電極(102)に接続されていない方の電極
と、MISFET(103)のソース領域、ドレイン領
域またはシリコン基板との間に電圧を印加すると、強誘
電体容量とゲート容量との比に逆比例した分圧電圧が各
容量に印加され、強誘電体が分極する。この分極方向に
より、Si基板表面に電荷が引きつけられたり退けられ
たりすることによってMISFETのしきい値電圧が変
化し、ソース−ドレイン間の電流変化を検出することで
記憶状態を読み取れる。そして分極後は、印加電圧Vを
取り除いても残留分極が残り、しきい値電圧が変化した
ままとなるので、不揮発性メモリを構成できる。
In the above conventional example, the MISFET (103) of the two electrodes of the ferroelectric capacitor (101) is used.
When a voltage is applied between the electrode that is not connected to the gate electrode (102) and the source region, the drain region or the silicon substrate of the MISFET (103), the ratio of the ferroelectric capacitance to the gate capacitance is reversed. A proportional divided voltage is applied to each capacitor, and the ferroelectric is polarized. The threshold voltage of the MISFET changes as charges are attracted or repelled to the surface of the Si substrate depending on the polarization direction, and the storage state can be read by detecting a change in current between the source and the drain. After the polarization, the residual polarization remains even if the applied voltage V is removed, and the threshold voltage remains changed, so that a nonvolatile memory can be configured.

【0004】強誘電体は誘電率が大きいので、面積が同
程度であれば強誘電体容量値(C1)がゲート容量値
(C3)よりも大幅に大きくなり、印加電圧の大部分は
ゲート容量に集中し、強誘電体に印加される電圧が低く
なるので、十分な分極特性が得られない。また、ゲート
容量に印加される電圧があまり大きくなるとゲート絶縁
膜が破壊されるおそれもある。しかし上記の従来例で
は、ゲート電極の面積を強誘電体容量の面積をよりも大
きくしているので、容量差が比較的小さくなり、強誘電
体に印加される電圧を大きく出来る。従って、分極が大
きくなり、電荷の変化量が大きくなる。
Since the ferroelectric has a large dielectric constant, the ferroelectric capacitance (C1) is much larger than the gate capacitance (C3) if the area is almost the same, and most of the applied voltage is the gate capacitance. , And the voltage applied to the ferroelectric decreases, so that sufficient polarization characteristics cannot be obtained. Further, if the voltage applied to the gate capacitance becomes too large, the gate insulating film may be broken. However, in the above conventional example, since the area of the gate electrode is made larger than the area of the ferroelectric capacitor, the capacitance difference becomes relatively small, and the voltage applied to the ferroelectric can be increased. Therefore, the polarization increases and the amount of change in the charge increases.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ゲート電極面積が強誘
電体容量面積に比べて大きくなるほど、強誘電体に大き
な電圧を印加することが出来るが、分極により発生した
電荷が広いゲート電極に広がるため、チャネル部の電荷
密度が小さくなる。これはゲート電極に印加される電圧
が小さいことにほかならず、MISFETのしきい値電
圧の変化も小さくなるので、記憶の判別が困難になる。
またノイズによる読み出し間違いが起き易くなるという
問題がある。また、強誘電体にかかる最大電界が抗電界
以上となるように、強誘電体容量の膜厚、電極面積、ゲ
ート絶縁体の膜厚、およびゲート電極面積を設定する場
合、膜厚関係は一度条件を決めると設定変更が難しいた
め、電極面積に対してゲート面積を調整することにな
り、回路設計の自由度が低くなるという問題がある。ま
た、記憶を書き換える時、つまり分極を反転させる場合
を考えると、MISFETのバックゲートを電源から切
り離すか、あるいは、負電源を用意して強誘電体電極に
負電圧を印加するか、または書き換え用に高い電圧源を
用意する必要がある。いずれの場合も、同一基板上に記
憶素子と制御回路、電源回路を形成する場合は構成が複
雑になるという問題がある。また、接合分離を用いる場
合、基板の少数キャリアと同型のチャネルを形成するF
ETは、バックゲート電極を基板電位から切り離すこと
が不可能なため、P型基板ではNチャネルFET、N型
基板ではPチャネルFETでメモリを構成することがで
きない。FETメモリ付きの論理回路を簡単に構成する
ためには相補型のFETメモリが必要であるが、上記理
由から同一基板上に相補型のFETメモリを構成するた
めには誘電体分離やSOI基板を用いなければならない
ため、構造が複雑で高価になるという問題がある。
As the area of the gate electrode becomes larger than the area of the ferroelectric capacitor, a larger voltage can be applied to the ferroelectric substance. However, the charge generated by the polarization spreads over a wider gate electrode. As a result, the charge density in the channel portion is reduced. This is nothing less than a small voltage applied to the gate electrode, and a change in the threshold voltage of the MISFET is also small, so that it is difficult to determine the storage.
In addition, there is a problem that reading errors due to noise are likely to occur. In addition, when the thickness of the ferroelectric capacitor, the electrode area, the thickness of the gate insulator, and the area of the gate electrode are set so that the maximum electric field applied to the ferroelectric is equal to or higher than the coercive electric field, the thickness relation is once. If the conditions are determined, it is difficult to change the setting, so that the gate area is adjusted with respect to the electrode area, and there is a problem that the degree of freedom in circuit design is reduced. When rewriting the memory, that is, when reversing the polarization, consider disconnecting the back gate of the MISFET from the power supply, preparing a negative power supply and applying a negative voltage to the ferroelectric electrode, or using It is necessary to prepare a high voltage source. In any case, there is a problem that the configuration becomes complicated when the storage element, the control circuit, and the power supply circuit are formed on the same substrate. Further, when junction separation is used, an F channel forming a channel of the same type as the minority carrier of the substrate is formed.
In ET, since it is impossible to separate the back gate electrode from the substrate potential, a memory cannot be formed by an N-channel FET on a P-type substrate and a P-channel FET on an N-type substrate. Complementary FET memories are necessary to easily configure a logic circuit with an FET memory, but for the above reasons, to form a complementary FET memory on the same substrate, a dielectric isolation or SOI substrate must be used. Since it must be used, there is a problem that the structure is complicated and expensive.

【0006】本発明は上記のごとき従来技術の問題を解
決するためになされたものであり、強誘電体容量に抗電
界以上の十分大きな電界を印加して分極を起こさせるこ
とが出来ると共にゲート絶縁膜の破壊を防止し、かつ、
分極による電荷でもゲート電極に十分大きな電圧を印加
でき、さらに構成が簡略な不揮発性機能を有する半導体
装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and it is possible to cause polarization by applying a sufficiently large electric field larger than a coercive electric field to a ferroelectric capacitor and to perform gate insulation. Prevent the destruction of the membrane, and
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device which can apply a sufficiently large voltage to a gate electrode even with charge due to polarization and has a nonvolatile function with a simple structure.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては特許請求の範囲に記載するように
構成している。すなわち、請求項1に記載の発明におい
ては、電界効果トランジスタのゲート電極と強誘電体容
量の電極との接続点に一方の電極を接続した常誘電体容
量を備えるように構成している。そして請求項2に記載
のように、常誘電体容量の値は強誘電体容量の値とほぼ
同等かそれより大きく、かつ、電界効果トランジスタの
ゲート容量よりも十分大きいように設定している。な
お、「十分大きい」とは詳細を後述するように、例えば
10倍程度以上を意味する。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the appended claims. That is, according to the first aspect of the present invention, a paraelectric capacitor having one electrode connected to a connection point between the gate electrode of the field effect transistor and the electrode of the ferroelectric capacitor is provided. The value of the paraelectric capacitance is set to be substantially equal to or larger than the value of the ferroelectric capacitance, and sufficiently larger than the gate capacitance of the field-effect transistor. Note that “sufficiently large” means, for example, about 10 times or more, as described in detail later.

【0008】また、請求項3においては、強誘電体容量
の値をC1、常誘電体容量の値をC2、強誘電体容量が
分極する抗電界を与える電圧をVpとすると、強誘電体
容量と常誘電体容量との直列回路にV=Vp・(C1+
C2)/C2の電圧を印加する手段を有し、かつ2V・
C1/(C1+C2)が電界効果トランジスタのしきい
値電圧より大きくなるようにC1とC2の値を設定して
いる。
According to a third aspect of the present invention, assuming that the value of the ferroelectric capacitor is C1, the value of the paraelectric capacitor is C2, and the voltage at which the coercive electric field for polarizing the ferroelectric capacitor is Vp is Vp. V = Vp · (C1 +
C2) / means for applying a voltage of C2, and 2 V
The values of C1 and C2 are set so that C1 / (C1 + C2) is larger than the threshold voltage of the field effect transistor.

【0009】上記のように強誘電体容量と直列接続され
た常誘電体容量に電圧を印加する構成としたことによ
り、記憶の書き換えに電界効果トランジスタのゲート電
極を用いないので、強誘電体容量に抗電界以上の十分大
きな電界をかけて分極を起こさせることが出来、かつ、
ゲート電極の面積を小さくしてもゲート容量に異常な高
電圧が印加されることがなく、ゲート絶縁膜の破壊を起
こすことはない。そしてゲート電極の面積を小さく出来
ることから、分極による電荷でもしきい値より大きなゲ
ート信号電圧を印加できるので、ノイズによる読み出し
間違いが起りにくい。なお、請求項1〜請求項3は、例
えば後記図1および図2に示す実施の形態に相当する。
Since the voltage is applied to the paraelectric capacitor connected in series with the ferroelectric capacitor as described above, the gate electrode of the field effect transistor is not used for rewriting the memory. To generate a polarization by applying a sufficiently large electric field equal to or greater than the coercive electric field, and
Even if the area of the gate electrode is reduced, no abnormally high voltage is applied to the gate capacitance, and the gate insulating film does not break down. Since the area of the gate electrode can be reduced, a gate signal voltage larger than the threshold value can be applied even with charges due to polarization, so that a reading error due to noise hardly occurs. The claims 1 to 3 correspond to, for example, an embodiment shown in FIGS. 1 and 2 described later.

【0010】また、請求項4に記載の発明においては、
強誘電体容量の他方の電極にV・(C1+C2)/C2
の電圧が印加されるときは、0の電圧で所定幅のパルス
電圧を発生し、強誘電体容量の電極に0の電圧が印加さ
れるときは、V・(C1+C2)/C2の電圧で所定幅
のパルス電圧を発生し、パルス電圧を発生しないときは
V・(C1+C2)の電圧を発生し、それらの電圧を常
誘電体容量の他方の電極に印加する手段を備えるように
構成している。この構成は例えば後記図3に示す実施の
形態に相当する。
Further, in the invention according to claim 4,
V · (C1 + C2) / C2 is applied to the other electrode of the ferroelectric capacitor.
When a voltage of 0 is applied, a pulse voltage of a predetermined width is generated at a voltage of 0. When a voltage of 0 is applied to the electrode of the ferroelectric capacitor, a pulse voltage of V · (C1 + C2) / C2 is applied. A means for generating a pulse voltage having a width and generating a voltage of V · (C1 + C2) when no pulse voltage is generated, and applying these voltages to the other electrode of the paraelectric capacitor is provided. . This configuration corresponds to, for example, an embodiment shown in FIG.

【0011】また、請求項5に記載の発明においては、
強誘電体容量と常誘電体容量とはその容量値が等しく、
かつ、強誘電体容量の他方の電極に2Vの電圧が印加さ
れるときは、常誘電体容量の他方の電極にVの電圧を印
加し、強誘電体容量の電極に−Vの電圧が印加されると
きは、常誘電体容量の他方の電極に0の電圧を印加する
手段を備えるように構成している。この構成は、例えば
後記図5に示す実施の形態に相当する。
Further, in the invention according to claim 5,
Ferroelectric capacitors and paraelectric capacitors have the same capacitance value,
When a voltage of 2 V is applied to the other electrode of the ferroelectric capacitor, a voltage of V is applied to the other electrode of the paraelectric capacitor, and a voltage of -V is applied to the electrode of the ferroelectric capacitor. When the operation is performed, a means for applying a voltage of 0 to the other electrode of the paraelectric capacitor is provided. This configuration corresponds to, for example, an embodiment shown in FIG.

【0012】また、請求項6に記載の発明においては、
強誘電体容量と常誘電体容量とはその容量値が等しく、
かつ、強誘電体容量の他方の電極に3Vの電圧または−
Vの電圧を印加し、常誘電体容量の他方の電極には常に
Vの電圧を印加する手段を備えるように構成している。
この構成は例えば後記図6に示す実施の形態に相当す
る。
Further, in the invention according to claim 6,
Ferroelectric capacitors and paraelectric capacitors have the same capacitance value,
In addition, a voltage of 3 V or-is applied to the other electrode of the ferroelectric capacitor.
A voltage V is applied, and the other electrode of the paraelectric capacitor is provided with means for constantly applying the voltage V.
This configuration corresponds to, for example, an embodiment shown in FIG.

【0013】[0013]

【発明の効果】請求項1乃至請求項4においては、強誘
電体容量に抗電界を与える大きな電圧が印加できるた
め、強誘電体容量が十分に分極できる。また、電界効果
トランジスタのゲート電極にはしきい値より大きなゲー
ト信号電圧が印加されるため、ノイズによる読み出し間
違いが起りにくい。また、記憶の書き換えに電界効果ト
ランジスタのゲート電極を用いない構成のため、ゲート
電極を小さくしてもゲート容量に異常な高電圧が印加さ
れることがなく、ゲート酸化膜が絶縁破壊を起こすおそ
れがない。また、ゲート容量値を強誘電体容量値に影響
されずに設定できるため、設計の自由度が低下しない。
また、記憶の書換え時に印加する電圧は、+V、0の片
電源で良く、高電圧や負電圧を使用しないため、回路構
成が簡単である。また、記憶を書き換えるために強誘電
体に電圧を印加するとき、強誘電体容量の電極と常誘電
体容量の電極の間に電圧を印加する構成としたため、電
界効果トランジスタのバックゲート電圧を操作する必要
が無く、また強誘電体容量の電極に印加される電圧が変
化したときのみ、常誘電体容量の電極に反対電圧のパル
スを印加するだけで良いため、構成が簡単になり制御回
路の複雑化を回避できる。また、強誘電体容量を分極さ
せるための電圧を印加する電極を、電界効果トランジス
タのバックゲート電極と分離して形成できるので、接合
分離を用いても同一基板上に相補型の電界効果トランジ
スタメモリを構成することが出来る。つまり、誘電体分
離やSOI基板を用いずに済むので、安価に電界効果ト
ランジスタメモリ付きの論理回路を構成することが可能
である。
According to the present invention, since a large voltage for applying a coercive electric field to the ferroelectric capacitor can be applied, the ferroelectric capacitor can be sufficiently polarized. Further, since a gate signal voltage higher than the threshold value is applied to the gate electrode of the field effect transistor, a read error due to noise is less likely to occur. Also, since the gate electrode of the field-effect transistor is not used for rewriting the memory, an abnormally high voltage is not applied to the gate capacitance even if the gate electrode is reduced, and the gate oxide film may cause dielectric breakdown. There is no. Further, since the gate capacitance value can be set without being affected by the ferroelectric capacitance value, the degree of freedom in design does not decrease.
Further, the voltage applied at the time of memory rewriting may be a single power supply of + V, 0, and a high voltage or a negative voltage is not used, so that the circuit configuration is simple. In addition, when a voltage is applied to the ferroelectric for rewriting the memory, a voltage is applied between the ferroelectric capacitor electrode and the paraelectric capacitor electrode, so that the back gate voltage of the field effect transistor is manipulated. It is not necessary to apply a pulse of the opposite voltage to the electrode of the paraelectric capacitor only when the voltage applied to the electrode of the ferroelectric capacitor changes. Complexity can be avoided. In addition, since the electrode for applying a voltage for polarizing the ferroelectric capacitor can be formed separately from the back gate electrode of the field effect transistor, the complementary field effect transistor memory can be formed on the same substrate even when junction separation is used. Can be configured. That is, since it is not necessary to use a dielectric isolation or an SOI substrate, a logic circuit with a field-effect transistor memory can be formed at low cost.

【0014】また、請求項5においては、上記の効果に
加えて、記憶の書き換えを行なうときも電界効果トラン
ジスタのゲートには信号電圧が印加され続ける。このた
め電界効果トランジスタの動作が妨げられることがな
く、記憶の書換えを意識せずに実行できる。
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the above-described effects, a signal voltage is continuously applied to the gate of the field effect transistor even when data is rewritten. Therefore, the operation of the field effect transistor is not hindered, and the operation can be performed without being conscious of rewriting the memory.

【0015】また、請求項6においては、請求項5の効
果に加えて、V2に一定電圧を印加する構成であるた
め、V2の電圧の切替機構が不必要であり、構成が簡単
であるという効果が得られる。
According to the sixth aspect, in addition to the effect of the fifth aspect, since the configuration is such that a constant voltage is applied to V2, a mechanism for switching the voltage of V2 is unnecessary, and the configuration is simple. The effect is obtained.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1は本発明の基本構成を示す回
路図である。図1の回路は、2枚の電極の間に強誘電体
が挟まれている強誘電体容量(101)と、電界効果ト
ランジスタ(103)と、電界効果トランジスタ(10
3)のゲート電極(102)と強誘電体容量(101)
の電極との接続点(符号Vgを付した点)に一方の電極
が接続された常誘電体容量(100)と、から構成され
ている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a basic configuration of the present invention. The circuit of FIG. 1 includes a ferroelectric capacitor (101) having a ferroelectric material sandwiched between two electrodes, a field effect transistor (103), and a field effect transistor (10).
3) Gate electrode (102) and ferroelectric capacitor (101)
And a paraelectric capacitor (100) having one electrode connected to a connection point (point Vg) with the electrode.

【0017】常誘電体容量(100)の容量値(C2)
は強誘電体容量(101)の容量値(C1)以上(等し
いか若しくはやや大きな値)とし、電界効果トランジス
タ(103)のゲート電極の容量値(C3)よりも十分
大きな値(例えば10倍程度以上)とする。
The capacitance value (C2) of the paraelectric capacitance (100)
Is equal to or greater than (equal to or slightly larger than) the capacitance value (C1) of the ferroelectric capacitor (101), and is sufficiently larger than the capacitance value (C3) of the gate electrode of the field effect transistor (103) (for example, about 10 times). Above).

【0018】上記の回路において、常誘電体容量(10
0)の他方の電極(105)を接地して強誘電体容量
(101)の他方の電極(104)に電圧Vを印加する
と、電圧Vが強誘電体容量(101)と常誘電体容量
(100)の直列回路に印加される。最初、強誘電体は
分極しておらず常誘電体容量(100)に電荷が無いと
仮定すると、印加する電圧のほとんどは強誘電体容量
(101)に印加され、強誘電体が分極し始める。分極
に伴なって発生した電荷は常誘電体容量(100)の電
極に蓄積され、次第に常誘電体容量(100)の分圧が
大きくなる。最終的には強誘電体容量(101)および
常誘電体容量(100)のそれぞれの容量値の比に逆比
例した分圧電圧になると平衡状態となり、強誘電体の分
極が終了する。
In the above circuit, the paraelectric capacitor (10
0) is grounded and a voltage V is applied to the other electrode (104) of the ferroelectric capacitor (101), the voltage V becomes equal to the ferroelectric capacitor (101) and the paraelectric capacitor (101). 100) is applied to the series circuit. Initially, assuming that the ferroelectric is not polarized and the paraelectric capacitor (100) has no charge, most of the applied voltage is applied to the ferroelectric capacitor (101) and the ferroelectric begins to polarize . The charges generated by the polarization are accumulated in the electrodes of the paraelectric capacitor (100), and the partial pressure of the paraelectric capacitor (100) gradually increases. Eventually, when the divided voltage becomes inversely proportional to the ratio of the respective capacitance values of the ferroelectric capacitor (101) and the paraelectric capacitor (100), an equilibrium state is established, and the polarization of the ferroelectric ends.

【0019】強誘電体容量の容量値を(C1)、常誘電
体容量の容量値を(C2)とすれば、強誘電体容量(1
01)にはV・C2/(C1+C2)、常誘電体容量
(100)にはV・C1/(C1+C2)の電圧が印加
される。前者の電圧V・C2/(C1+C2)による電
界が抗電界以上となるようにVを設定すれば、強誘電体
容量(101)の分極のリテンションが良く、印加電圧
を取り除いても分極の減少が少ない。例えば、抗電界を
与える電圧をVp=V・C2/(C1+C2)とすれ
ば、印加電圧はV=Vp・(C1+C2)/C2と表せ
る。簡単のためにC1とC2の値が等しいとすると、強
誘電体容量(101)に加わる分圧はV/2となり、こ
れによる電界が抗電界以上となるようにVを設定すれば
よい。また、常誘電体容量(100)に印加される電圧
もV/2程度になるため、ゲート絶縁膜が絶縁破壊を起
こすおそれがない。
If the capacitance of the ferroelectric capacitor is (C1) and the capacitance of the paraelectric capacitor is (C2), the ferroelectric capacitor (1
01), a voltage of V · C1 / (C1 + C2) is applied to the paraelectric capacitor (100). If V is set so that the electric field due to the former voltage V · C2 / (C1 + C2) is higher than the coercive electric field, the polarization retention of the ferroelectric capacitor (101) is good, and the polarization decreases even when the applied voltage is removed. Few. For example, if the voltage that gives the coercive electric field is Vp = V · C2 / (C1 + C2), the applied voltage can be expressed as V = Vp · (C1 + C2) / C2. Assuming that the values of C1 and C2 are equal for simplicity, the partial pressure applied to the ferroelectric capacitor (101) is V / 2, and V may be set so that the electric field due to this becomes equal to or higher than the coercive electric field. Further, since the voltage applied to the paraelectric capacitor (100) is also about V / 2, there is no possibility that the gate insulating film will cause dielectric breakdown.

【0020】上記のように、強誘電体容量(101)に
抗電界を与える大きな電圧を印加できるため、強誘電体
容量(101)が十分に分極できる。この分極によって
生じた電荷が常誘電体容量(100)と電界効果トラン
ジスタのゲート容量に分配されるのであるが、常誘電体
容量(100)に比べて電界効果トランジスタのゲート
容量は大幅に小さく(例えば1/10以下)に設定して
いるので、電荷の大部分は常誘電体容量(100)に蓄
積される。分極の方向により、常誘電体容量(100)
に印加される電圧は+V・C1/(C1+C2)または
−V・C1/(C1+C2)となるが、通常は常誘電体
容量(100)の他端の電極(105)の電圧が+V・
C1/(C1+C2)であるため、電界効果トランジス
タのゲート電極(102)に印加される電圧は+2V・
C1/(C1+C2)または0となる。このため電界効
果トランジスタのゲート電極(102)には、しきい値
より大きなゲート信号電圧が印加されるので、ノイズに
よる読み出し間違いが起りにくい。
As described above, since a large voltage for applying a coercive electric field to the ferroelectric capacitor (101) can be applied, the ferroelectric capacitor (101) can be sufficiently polarized. The charge generated by this polarization is distributed to the paraelectric capacitance (100) and the gate capacitance of the field-effect transistor. The gate capacitance of the field-effect transistor is much smaller than the paraelectric capacitance (100) ( (For example, 1/10 or less), most of the charges are stored in the paraelectric capacitor (100). Depending on the direction of polarization, the paraelectric capacitance (100)
Is + V · C1 / (C1 + C2) or −V · C1 / (C1 + C2). Usually, the voltage of the electrode (105) at the other end of the paraelectric capacitor (100) is + V · C1 / (C1 + C2).
Since C1 / (C1 + C2), the voltage applied to the gate electrode (102) of the field effect transistor is + 2V ·
C1 / (C1 + C2) or 0. For this reason, a gate signal voltage larger than the threshold is applied to the gate electrode (102) of the field effect transistor, so that a reading error due to noise hardly occurs.

【0021】次に、強誘電体容量(101)の電極(1
04)を接地して常誘電体容量(100)の電極(10
5)に電圧Vを印加すると、強誘電体容量(101)に
は向きが反対の電圧が印加されるため、強誘電体容量
(101)は反転分極を起こす。上述の理由から強誘電
体容量(101)と常誘電体容量(100)に印加され
る電圧は、値は変わらず向きだけが反対となる。このよ
うにして記憶を書き換えることが出来る。
Next, the electrode (1) of the ferroelectric capacitor (101) is
04) is grounded and the electrode (10) of the paraelectric capacitor (100) is grounded.
When a voltage V is applied to 5), an opposite voltage is applied to the ferroelectric capacitor (101), so that the ferroelectric capacitor (101) undergoes reverse polarization. For the reasons described above, the voltages applied to the ferroelectric capacitor (101) and the paraelectric capacitor (100) have the same value but the opposite directions. In this way, the memory can be rewritten.

【0022】なお、常誘電体容量値(C2)とゲート容
量値(C3)の関係については次のとおりである。すな
わち、上記のように分極によって生じた電荷が常誘電体
容量とゲート容量に分配されるので、ゲート容量値(C
3)に蓄積される電荷の分だけ発生する電圧が変動す
る。したがって常誘電体容量値(C2)とゲート容量値
(C3)の比が大きいほど電圧の変動は小さくなるが、
この比を大きくするには常誘電体容量の面積を大きくす
る必要がある。例えば(C3)が(C2)の1/10程
度であれば、発生電圧の変化も1/10程度になる。そ
して電圧の変化が1/10程度であれば、他への影響は
無視出来ると考えられる。また、容量比が10倍という
ことは、同じ材料で同じ厚さの絶縁膜(例えばSi
2)で両者を形成した場合には常誘電体容量の面積を
ゲート電極の10倍にすればよく、この程度であれば十
分に実現可能である。したがって常誘電体容量とゲート
容量の比は大きい方が望ましいが実用上は10倍程度以
上にすることが望ましい。なお、常誘電体容量を形成す
る誘電体として誘電率の大きな材料を用いれば、面積比
をより小さくすることが出来る。
The relationship between the paraelectric capacitance (C2) and the gate capacitance (C3) is as follows. That is, as described above, the charge generated by the polarization is distributed to the paraelectric capacitance and the gate capacitance, so that the gate capacitance (C
The generated voltage fluctuates by the amount of the electric charge stored in 3). Therefore, the larger the ratio between the paraelectric capacitance value (C2) and the gate capacitance value (C3) is, the smaller the voltage fluctuation becomes.
To increase this ratio, it is necessary to increase the area of the paraelectric capacitor. For example, if (C3) is about 1/10 of (C2), the change in the generated voltage is also about 1/10. If the change in the voltage is about 1/10, it is considered that the influence on the others can be ignored. Further, a capacity ratio of 10 means that an insulating film (for example, Si
When both are formed by O 2 ), the area of the paraelectric capacitor may be ten times as large as that of the gate electrode, and such an extent can be sufficiently realized. Therefore, it is desirable that the ratio between the paraelectric capacitance and the gate capacitance is large, but practically it is desirable that the ratio be about 10 times or more. If a material having a large dielectric constant is used as a dielectric forming the paraelectric capacitor, the area ratio can be further reduced.

【0023】また、常誘電体容量(100)と強誘電体
容量(101)の大きさについては、前記のように強誘
電体容量(101)に抗電界以上の十分な電圧を印加す
るためには、常誘電体容量値(C2)を強誘電体容量値
(C1)とほぼ同等またはそれより大きくすることが望
ましい。
The sizes of the paraelectric capacitor (100) and the ferroelectric capacitor (101) are set so that a sufficient voltage equal to or higher than the coercive electric field is applied to the ferroelectric capacitor (101). It is desirable that the paraelectric capacitance value (C2) is substantially equal to or larger than the ferroelectric capacitance value (C1).

【0024】次に、強誘電体容量(101)と常誘電体
容量(100)の材料について説明する。Bi系層状化
合物(SrBi2Ta29、Bi4Ti312)強誘電体
は比誘電率が200前後であり、Si酸化膜の比誘電率
は3.9である。強誘電体膜の厚さを1000Å、Si
酸化膜の厚さを100Åとして、同一面積における容量
を比較すると、強誘電体の方がSi酸化膜よりも5倍大
きいことになる。つまり、Si酸化膜で常誘電体容量
(100)を構成する場合は、強誘電体容量(101)
の5倍程度の大きさの面積にすれば容量値がほぼ等しく
なる。これは実現性から見ても十分可能な大きさであ
る。また、常誘電体容量(100)としてSi酸化膜の
代わりに高誘電体膜(CeO、SrTiO3、ZrO2
23等)を用いると、常誘電体容量(100)の面積
を小さくすることが出来る。さらに、常誘電体容量を形
成する高誘電体膜としてBST(BaxSr1−xTi
3など)のように比誘電率(=300)が高い材料を
用いれば、強誘電体材料として比誘電率のさらに高いP
ZT(比誘電率=1000)を用いることも出来る。
Next, materials of the ferroelectric capacitor (101) and the paraelectric capacitor (100) will be described. The Bi-based layered compound (SrBi 2 Ta 2 O 9 , Bi 4 Ti 3 O 12 ) ferroelectric has a relative permittivity of about 200, and the relative permittivity of the Si oxide film is 3.9. 1000mm thick ferroelectric film, Si
Comparing the capacitance in the same area with the thickness of the oxide film being 100 °, the ferroelectric material is five times larger than the Si oxide film. That is, when the paraelectric capacitor (100) is constituted by the Si oxide film, the ferroelectric capacitor (101)
If the area is about five times as large as the above, the capacitance value becomes almost equal. This is sufficiently large in terms of feasibility. Also, instead of the Si oxide film, a high dielectric film (CeO, SrTiO 3 , ZrO 2 ,
When Y 2 O 3 or the like is used, the area of the paraelectric capacitor (100) can be reduced. Further, BST (BaxSr 1 -xTi) is used as a high dielectric film forming a paraelectric capacitor.
If a material having a high relative dielectric constant (= 300) such as O 3 is used, P having a higher relative dielectric constant as a ferroelectric material is used.
ZT (dielectric constant = 1000) can also be used.

【0025】上記のように、図1に回路によれば、強誘
電体容量(101)と直列接続された常誘電体容量(1
00)に電圧を印加する構成としたことにより、記憶の
書き換えに電界効果トランジスタのゲート電極を用いな
いので、強誘電体容量(101)に抗電界以上の十分大
きな電界をかけて分極を起こさせることが出来、かつ、
ゲート電極の面積を小さくしてもゲート容量に異常な高
電圧が印加されることがなく、ゲート絶縁膜の破壊を起
こすことはない。そしてゲート電極の面積を小さく出来
ることから、分極による電荷でもしきい値より大きなゲ
ート信号電圧を印加できるので、ノイズによる読み出し
間違いが起りにくい。
As described above, according to the circuit shown in FIG. 1, the paraelectric capacitor (1) connected in series with the ferroelectric capacitor (101).
Since a voltage is applied to the ferroelectric capacitor (101), polarization is caused by applying a sufficiently large electric field larger than the coercive electric field to the ferroelectric capacitor (101) because the gate electrode of the field effect transistor is not used for rewriting the memory. Can do and
Even if the area of the gate electrode is reduced, no abnormally high voltage is applied to the gate capacitance, and the gate insulating film does not break down. Since the area of the gate electrode can be reduced, a gate signal voltage larger than the threshold value can be applied even with charges due to polarization, so that a reading error due to noise hardly occurs.

【0026】また、記憶の書換え時に印加する電圧は電
源電圧程度のVと0の片電源で良く、高電圧も負電圧も
不必要である。
The voltage applied at the time of rewriting the memory may be a single power supply of V and 0 which is about the power supply voltage, and neither a high voltage nor a negative voltage is required.

【0027】また、電界効果トランジスタのゲート容量
値を強誘電体容量の値に影響されずに設定できるため、
設計の自由度が低下しない。
Further, since the gate capacitance value of the field effect transistor can be set without being affected by the value of the ferroelectric capacitance,
The degree of freedom in design does not decrease.

【0028】また、強誘電体容量を分極させるための電
圧を印加する電極を、電界効果トランジスタのバックゲ
ート電極と分離して形成できるため、高価なSOI基板
を用いることなく、通常の接合分離によってNチャネル
とPチャネルの相補型の電界効果トランジスタを同一基
板上に形成してメモリを構成することができるので、簡
単、かつ安価に電界効果トランジスタメモリ付きの論理
回路を構成することが可能である。
Further, since an electrode to which a voltage for polarizing the ferroelectric capacitor is applied can be formed separately from the back gate electrode of the field effect transistor, ordinary junction separation can be performed without using an expensive SOI substrate. Since a memory can be formed by forming N-channel and P-channel complementary field-effect transistors on the same substrate, a logic circuit with a field-effect transistor memory can be simply and inexpensively formed. .

【0029】次に、図2は本発明の第一の実施の形態を
示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図を示
す。図2において、(1)はSi基板で一方の表面には
厚いLOCOS酸化膜(2)が形成され、LOCOS酸
化膜(2)の間には薄いゲート酸化膜(3)が2個所に
形成されている。それぞれのゲート酸化膜(3)の下に
は薄い不純物濃度による拡散層のウェル領域(4)があ
る。一方のウェル領域(4)の表面にはウェル領域と異
なる型の不純物による濃い拡散層の電極(5)が形成さ
れている。また、2個所のゲート酸化膜(3)の上には
Poly−Si膜(6)がLOCOS酸化膜(2)を乗
り越えて連続して形成されている。一方のゲート酸化膜
(3)上のPo1y−Si膜(6)は細長く形成され、
トランジスタのゲート電極を構成している。電極(5)
上のPo1y−Si膜(6)は幅広くゲート酸化膜
(3)上を覆うように形成されている。また、(7)は
LOCOS酸化膜(2)とPo1y−Si膜(6)上を
覆う層間絶縁膜で、段差を埋めて表面を平坦化してい
る。(8)は縦形配線でPo1y−Si膜(6)または
拡散層の電極(5)と層間絶縁膜(7)上の金属配線
(9)とを電気的に接続している。金属配線(9)は例
えばPt/IrO2等の積層膜で、その上に強誘電体薄
膜(10)が形成されている。強誘電体薄膜(10)の
上にはPt等の上部電極(11)が形成されている。
(12)は第2の層間絶縁膜で、段差を埋めて表面を平
坦化している。(13)は表面の金属配線で上部電極
(11)または金属配線(9)に表面から電気的に接続
するものである。
FIGS. 2A and 2B show a first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a sectional view. In FIG. 2, (1) is a Si substrate, a thick LOCOS oxide film (2) is formed on one surface, and a thin gate oxide film (3) is formed at two places between the LOCOS oxide films (2). ing. Below each gate oxide film (3) is a well region (4) of a diffusion layer with a low impurity concentration. On the surface of one well region (4), an electrode (5) of a dense diffusion layer made of impurities of a different type from that of the well region is formed. Further, a Poly-Si film (6) is continuously formed on the two gate oxide films (3) over the LOCOS oxide film (2). The Po1y-Si film (6) on one gate oxide film (3) is formed to be elongated,
It constitutes the gate electrode of the transistor. Electrode (5)
The upper Po1y-Si film (6) is formed so as to widely cover the gate oxide film (3). (7) is an interlayer insulating film which covers the LOCOS oxide film (2) and the Po1y-Si film (6), and fills the steps to flatten the surface. (8) is a vertical wiring, which electrically connects the Po1y-Si film (6) or the electrode (5) of the diffusion layer to the metal wiring (9) on the interlayer insulating film (7). Metal wire (9) is a laminate film such as, for example, Pt / IrO 2, the ferroelectric thin film thereon (10) is formed. An upper electrode (11) of Pt or the like is formed on the ferroelectric thin film (10).
(12) is a second interlayer insulating film which fills a step and flattens the surface. (13) is a metal wiring on the surface, which is electrically connected to the upper electrode (11) or the metal wiring (9) from the surface.

【0030】次に、図2に示す半導体装置の製造方法を
説明する。シリコン半導体基板(1)の一方の面に、拡
散によるウェル領域(4)を形成し、同一表面にトラン
ジスタ領域とコンデンサ領域を残して厚いシリコン酸化
膜(LOCOS)(2)を形成する。コンデンサ領域に
はPやB等の不純物のイオン注入を行い、濃い拡散層
(これが常誘電体容量(100)の下部電極となる)に
よる電極(5)を形成する。トランジスタ領域とコンデ
ンサ領域の表面にはゲート絶縁膜となる薄いシリコン酸
化膜(3)を熱酸化で形成する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 2 will be described. A well region (4) is formed by diffusion on one surface of a silicon semiconductor substrate (1), and a thick silicon oxide film (LOCOS) (2) is formed on the same surface while leaving a transistor region and a capacitor region. Impurity ions such as P and B are ion-implanted in the capacitor region to form an electrode (5) with a dense diffusion layer (this will be the lower electrode of the paraelectric capacitor (100)). A thin silicon oxide film (3) serving as a gate insulating film is formed on the surfaces of the transistor region and the capacitor region by thermal oxidation.

【0031】次に、Poly−Si膜(6)を形成し、
フォトリソグラフィ技術でゲート電極および常誘電体容
量の上部電極のパターニングを行なう。次に、ゲート電
極をマスクとしてゲート以外のトランジスタ領域にPや
B等の不純物をイオン注入して、電界効果トランジスタ
のソース領域およびドレイン領域を形成する。その上に
PSB等の第1の層間絶縁膜(7)を形成して表面を平
坦化する。
Next, a Poly-Si film (6) is formed,
The gate electrode and the upper electrode of the paraelectric capacitor are patterned by photolithography. Next, impurities such as P and B are ion-implanted into a transistor region other than the gate using the gate electrode as a mask to form a source region and a drain region of the field-effect transistor. A first interlayer insulating film (7) such as PSB is formed thereon to planarize the surface.

【0032】次に、トレンチエッチングによってPol
y−Si電極(6)、常誘電体容量の下部電極となる電
極(5)、およびソース・ドレイン領域へのコンタクト
ホールを開口し、このコンタクトホールをPo1y−S
iまたは金属等により埋め戻すことにより縦形配線
(8)を形成する。
Next, Pol etching is performed by trench etching.
A contact hole to the y-Si electrode (6), an electrode (5) serving as a lower electrode of the paraelectric capacitor, and a source / drain region is opened, and the contact hole is formed into Po1y-S
The vertical wiring (8) is formed by back filling with i or metal.

【0033】次に、全面にPt/IrO2膜をスパッタ
リング蒸着により成膜し、ゾルゲル法などにより強誘電
体薄膜(10)を堆積し、700〜800℃で焼結す
る。その上にPt膜をスパッタリング蒸着し、イオンミ
リングにより強誘電体薄膜とその上のPt膜を同時にエ
ッチングして、強誘電体容量およびその上部電極(1
1)を形成する。
Next, a Pt / IrO 2 film is formed on the entire surface by sputtering deposition, a ferroelectric thin film (10) is deposited by a sol-gel method or the like, and sintered at 700 to 800 ° C. A Pt film is deposited thereon by sputtering, and the ferroelectric thin film and the Pt film thereon are simultaneously etched by ion milling to obtain a ferroelectric capacitor and its upper electrode (1).
Form 1).

【0034】次に、縦形配線(8)の上部を覆うように
Pt/IrO2膜をパターニングして、強誘電体容量の
下部電極および金属配線(9)を形成する。次に、PS
G等の第2の層間絶縁膜(12)を形成して表面を平坦
化し、強誘電体容量の上部電極(11)や金属配線
(9)へのコンタクトホールを開口する。
Next, the Pt / IrO 2 film is patterned so as to cover the upper part of the vertical wiring (8), thereby forming the lower electrode of the ferroelectric capacitor and the metal wiring (9). Next, PS
A second interlayer insulating film (12) of G or the like is formed to planarize the surface, and a contact hole is opened to the upper electrode (11) of the ferroelectric capacitor and the metal wiring (9).

【0035】次に、表面にアルミなどの金属膜をスパッ
タし、パターニングすることで強誘電体容量の上部電極
(11)、常誘電体容量の下部電極、およびソース・ド
レイン電極に接続する配線(13)を形成する。
Next, a metal film of aluminum or the like is sputtered on the surface and patterned to form wirings connected to the upper electrode (11) of the ferroelectric capacitor, the lower electrode of the paraelectric capacitor, and the source / drain electrodes. 13) is formed.

【0036】次に、図3に示す動作波形図と図1に基づ
いて動作を説明する。ただし、簡単のために分極のリテ
ンションによる減極およびゲート容量による影響を無視
して考える。強誘電体容量(101)の一方の電極と電
界効果トランジスタ(103)のゲート電極(102)
と常誘電体容量(100)の一方の電極とが接続された
点の電圧をVgとし、強誘電体容量(101)の他方の
電極(104)に印加する電圧をV1、常誘電体容量
(100)の他方の電極(105)に印加する電圧をV
2とする。電極(104)に印加する電圧V1として、
ゲート電極(102)に印加する信号波形と同じ波形
で、0と+Vの電圧信号を印加する。電極(105)に
はV2として通常V・C1/(C1+C2)の電圧が印
加されており、V1の電圧が0から+Vに変化したとき
(時点t1)、V2としては値が0で一定幅τのパルス
電圧が印加され、V1の電圧が+Vから0に変化したと
き(時点t3)、V2としては+Vの一定幅τのパルス
電圧が印加される。V1=+V、V2=0のとき(時点
1〜t2)、V1−V2は+Vとなり、この電圧が強誘
電体容量(101)と常誘電体容量(100)に印加さ
れ、常誘電体容量(100)の電極と強誘電体容量(1
01)の電極とを接続した点(Vg)の電圧はV・C1
/(C1+C2)になる。
Next, the operation will be described with reference to the operation waveform diagram shown in FIG. 3 and FIG. However, for simplicity, the effect of depolarization due to polarization retention and the effect of gate capacitance will be ignored. One electrode of the ferroelectric capacitor (101) and the gate electrode (102) of the field effect transistor (103)
Vg is the voltage at the point where the capacitor is connected to one electrode of the paraelectric capacitor (100), V1 is the voltage applied to the other electrode (104) of the ferroelectric capacitor (101), and V1 is the voltage applied to the other electrode of the ferroelectric capacitor (101). The voltage applied to the other electrode (105) of (100) is V
Let it be 2. As the voltage V1 applied to the electrode (104),
Voltage signals of 0 and + V are applied with the same waveform as the signal applied to the gate electrode (102). A voltage of V · C1 / (C1 + C2) is normally applied to the electrode (105) as V2. When the voltage of V1 changes from 0 to + V (time t 1 ), the value of V2 is 0 and a constant width. When a pulse voltage of τ is applied and the voltage of V1 changes from + V to 0 (time point t 3 ), a pulse voltage of a constant width τ of + V is applied as V2. V1 = + V, when V2 = 0 (time t 1 ~t 2), V1- V2 is + V, and the applied to this voltage ferroelectric capacitor (101) and the paraelectric capacitor (100), paraelectric The electrode of the capacitor (100) and the ferroelectric capacitor (1
01) and the voltage at the point (Vg) where the electrode is connected is V · C1
/ (C1 + C2).

【0037】次に、V2としてV・C1/(C1+C
2)の電圧を印加する(時点t2〜t3)と、点Vgの電
圧は2V・C1/(C1+C2)程度になる。このため
強誘電体容量(101)に印加される電圧は低下する
が、分極は残留するので、この残留分極に相当する電荷
が常誘電体容量(100)の電極に残り、点Vgの電圧
はやはり2V・C1/(C1+C2)程度に保持され
る。点Vgの電圧は電界効果トランジスタ(103)の
ゲート電圧であるが、2V・C1/(C1+C2)が電
界効果トランジスタのしきい値電圧より高ければ、電界
効果トランジスタはHigh入力となる。
Next, as V2, V · C1 / (C1 + C
A voltage of 2) and (time t 2 ~t 3), the voltage at the point Vg becomes 2V · C1 / (C1 + C2 ) degree. As a result, the voltage applied to the ferroelectric capacitor (101) decreases, but the polarization remains, so that a charge corresponding to this residual polarization remains at the electrode of the paraelectric capacitor (100), and the voltage at the point Vg becomes Again, it is maintained at about 2V · C1 / (C1 + C2). The voltage at the point Vg is the gate voltage of the field-effect transistor (103). If 2V · C1 / (C1 + C2) is higher than the threshold voltage of the field-effect transistor, the field-effect transistor becomes a high input.

【0038】逆に、V1=0、V2=+Vのとき(時点
3〜t4)は、V1−V2は−Vとなり、強誘電体容量
(101)には反対の電圧が印加され、強誘電体容量
(101)は反転分極を起こす。上記と同様に考えると
点Vgの電圧はV2に対し−V・C1/(C1+C2)
となる。
[0038] Conversely, when V1 = 0, V2 = + V ( time t 3 ~t 4) is, V1-V2 is -V, and the opposite voltage is applied to the ferroelectric capacitor (101), strong The dielectric capacitance (101) causes reverse polarization. Considering the same as above, the voltage at point Vg is -V.C1 / (C1 + C2) with respect to V2.
Becomes

【0039】次に、V2としてV・C1/(C1+C
2)の電圧を印加する(時点t4〜)と、点Vgの電圧
は0程度となり、強誘電体容量(101)には殆ど電圧
がかからなくなり、残留分極が残る。するとこの残留分
極に相当する電荷が常誘電体容量(100)の電極に残
るため、点Vgの電圧はやはり0程度に保持される。
Next, as V2, V · C1 / (C1 + C
And a voltage of 2) (time t 4 ~), the voltage at point Vg becomes approximately 0, hardly no longer applied a voltage to the ferroelectric capacitor (101), the residual polarization remains. Then, a charge corresponding to the remanent polarization remains on the electrode of the paraelectric capacitor (100), so that the voltage at the point Vg is also maintained at about 0.

【0040】点Vgの電圧は電界効果トランジスタのゲ
ート電圧であるため、電界効果トランジスタはLow入
力となる。
Since the voltage at the point Vg is the gate voltage of the field effect transistor, the field effect transistor has a low input.

【0041】上記のように、V1=+VのときVg=+
2V・C1/(C1+C2)となり、V1=0のときV
g=0となり、各信号が保持される。簡単のためにC1
=C2とすると、V1=+VのときVg=+V、V1=
0のときVg=0となる。
As described above, when V1 = + V, Vg = +
2V · C1 / (C1 + C2), and when V1 = 0, V
g = 0, and each signal is held. C1 for simplicity
= C2, when V1 = + V, Vg = + V, V1 =
When it is 0, Vg = 0.

【0042】次に、図4は本発明の第二の実施の形態を
示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図を示
す。図4において、(1)はSi基板で一方の表面には
厚いLOCOS酸化膜(2)が形成されている。また、
Si基板(1)の表面には薄いゲート酸化膜(3)が形
成され、ゲート酸化膜(3)の下には薄い不純物濃度に
よる拡散層のウェル領域(4)がある。上記ゲート酸化
膜(3)の上にはPo1y−Si膜(6)が細長く形成
され、トランジスタのゲート電極を構成する。(7)は
LOCOS酸化膜(2)とPo1y−Si膜(6)上を
覆う層間絶縁膜で、段差を埋めて表面を平坦化してい
る。(8)は縦形配線であり、層間絶縁膜(7)上の金
属配線(9)とPoly−Si膜(6)とを電気的に接
続している。金属配線(9)は例えばPt/IrO2
の積層膜で、その上に強誘電体薄膜(10)および常誘
電体薄膜(14)が形成されている。強誘電体薄膜(1
0)および常誘電体薄膜(14)の上にはPt等の上部
電極(11)が形成されている。(12)は第2の層間
絶縁膜で、段差を埋めて表面を平坦化している。(1
3)は表面の金属配線で上部電極(11)に表面から電
気的に接続するものである。
Next, FIGS. 4A and 4B are views showing a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a sectional view. In FIG. 4, (1) is a Si substrate on which a thick LOCOS oxide film (2) is formed on one surface. Also,
A thin gate oxide film (3) is formed on the surface of the Si substrate (1), and below the gate oxide film (3) is a well region (4) of a diffusion layer with a low impurity concentration. On the gate oxide film (3), a Po1y-Si film (6) is formed to be elongated, and constitutes a gate electrode of a transistor. (7) is an interlayer insulating film which covers the LOCOS oxide film (2) and the Po1y-Si film (6), and fills the steps to flatten the surface. (8) is a vertical wiring, which electrically connects the metal wiring (9) on the interlayer insulating film (7) and the Poly-Si film (6). The metal wiring (9) is a laminated film of, for example, Pt / IrO 2 , on which a ferroelectric thin film (10) and a paraelectric thin film (14) are formed. Ferroelectric thin film (1
0) and an upper electrode (11) of Pt or the like are formed on the paraelectric thin film (14). (12) is a second interlayer insulating film which fills a step and flattens the surface. (1
3) is a metal wiring on the surface, which is electrically connected to the upper electrode (11) from the surface.

【0043】図4に示した第二の実施の形態において
は、常誘電体薄膜(14)を高誘電体膜によって形成す
ることにより、常誘電体容量を小型化することが出来
る。また、比誘電率の高い強誘電体膜の材料を使用する
ことが出来るようになるため、強誘電体材料の適用範囲
が広くなるという効果が得られる。
In the second embodiment shown in FIG. 4, by forming the paraelectric thin film (14) with a high dielectric film, the paraelectric capacitance can be reduced. Further, since the material of the ferroelectric film having a high relative dielectric constant can be used, an effect that the application range of the ferroelectric material is widened is obtained.

【0044】次に、本発明の第三の実施の形態について
説明する。構造は前記図2に示した第一の実施の形態と
同様であり、強誘電体容量(101)と常誘電体容量
(100)の値が同程度であるとする。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The structure is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 2, and it is assumed that the values of the ferroelectric capacitor (101) and the paraelectric capacitor (100) are substantially the same.

【0045】以下、図5に示した動作波形図に基づいて
動作を説明する。電極(104)に印加する電圧V1と
しては、電界効果トランジスタのゲート電極に印加する
信号波形と同じ波形で、+Vと−V/2の電圧信号を印
加する。また、電極(105)に印加する電圧V2とし
ては、0と+V/2の電圧でV1の反転信号を印加す
る。つまり、V1の電圧が+VのときV2は0の電圧が
印加され、V1の電圧が−V/2のときV2は+V/2
の電圧が印加される。
The operation will now be described with reference to the operation waveform diagram shown in FIG. As the voltage V1 applied to the electrode (104), a voltage signal of + V and -V / 2 with the same waveform as the signal applied to the gate electrode of the field effect transistor is applied. As the voltage V2 applied to the electrode (105), an inverted signal of V1 is applied at a voltage of 0 and + V / 2. That is, when the voltage of V1 is + V, the voltage of V2 is 0, and when the voltage of V1 is -V / 2, V2 is + V / 2.
Is applied.

【0046】V1=+V、V2=0のとき(時点t1
2)、V1−V2は+Vとなり、この電圧が強誘電体
容量(101)と常誘電体容量(100)に印加され
る。強誘電体容量(101)と常誘電体容量(100)
の値が同程度であるため、強誘電体容量(101)が分
極すると点Vgの電圧はV/2程度になる。点Vgの電
圧は電界効果トランジスタのゲート電圧であるため、電
界効果トランジスタはHigh入力となる。
When V1 = + V and V2 = 0 (from time t 1 to time t 1 )
t 2 ), V1−V2 becomes + V, and this voltage is applied to the ferroelectric capacitor (101) and the paraelectric capacitor (100). Ferroelectric capacitance (101) and paraelectric capacitance (100)
Are approximately the same, the voltage at the point Vg becomes about V / 2 when the ferroelectric capacitor (101) is polarized. Since the voltage at the point Vg is the gate voltage of the field-effect transistor, the field-effect transistor has a high input.

【0047】次にV1=−V/2、V2=+V/2のと
き(時点t2〜t3)、V1−V2は−Vとなり、強誘電
体容量(101)には反対の電圧が印加され、強誘電体
容量(101)は反転分極を起こす。点Vgの電圧はV
1とV2のほぼ中点となるため0である。点Vgの電圧
は電界効果トランジスタのゲート電圧であるため、電界
効果トランジスタはLow入力となる。このため、記憶
の書き換えを行なうときも電界効果トランジスタのゲー
トには入力信号と同じ信号が印加され続ける。つまり、
電極(104)に印加する電圧V1と電界効果トランジ
スタのゲート電圧VgはHigh入力とLow入力が同
じ波形の信号となる。
[0047] Next V1 = -V / 2, V2 = + when V / 2 (time t 2 ~t 3), opposite voltage is applied to V1-V2 is -V, and the ferroelectric capacitor (101) As a result, the ferroelectric capacitor (101) causes reverse polarization. The voltage at point Vg is V
It is 0 because it is approximately the midpoint between 1 and V2. Since the voltage at the point Vg is the gate voltage of the field effect transistor, the field effect transistor has a low input. Therefore, the same signal as the input signal is continuously applied to the gate of the field effect transistor even when the memory is rewritten. That is,
The voltage V1 applied to the electrode (104) and the gate voltage Vg of the field-effect transistor are signals having the same waveform at the high input and the low input.

【0048】上記のように、第三の実施の形態によれ
ば、V1として−V/2と+Vを印加する構成としたた
め、記憶の書き換えを行なうときも電界効果トランジス
タのゲートには信号電圧が印加され続ける。このため電
界効果トランジスタの動作が妨げられることがなく、記
憶の書換えを意識せずに実行できる。
As described above, according to the third embodiment, since -V / 2 and + V are applied as V1, a signal voltage is applied to the gate of the field effect transistor even when data is rewritten. Continue to be applied. Therefore, the operation of the field effect transistor is not hindered, and the operation can be performed without being conscious of rewriting the memory.

【0049】次に、本発明の第四の実施の形態について
説明する。構造は前記図2に示した第一の実施の形態と
同様であり、強誘電体容量(101)と常誘電体容量
(100)の値が同程度であるとする。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The structure is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 2, and it is assumed that the values of the ferroelectric capacitor (101) and the paraelectric capacitor (100) are substantially the same.

【0050】以下、図6に示した動作波形図に基づいて
動作を説明する。電極(104)に印加する電圧V1と
しては、電界効果トランジスタのゲート電極に印加する
信号波形と同じ波形で、+3V/2と−V/2の電圧信
号を印加する。また、電極(105)に印加する電圧V
2としては、+V/2の一定電圧を印加する。
The operation will be described below with reference to the operation waveform diagram shown in FIG. As the voltage V1 applied to the electrode (104), voltage signals of +3 V / 2 and -V / 2 with the same waveform as the signal waveform applied to the gate electrode of the field effect transistor are applied. Also, the voltage V applied to the electrode (105)
As for 2, a constant voltage of + V / 2 is applied.

【0051】V1=+3V/2のとき(時点t1
2)、V1−V2は+Vとなり、この電圧が強誘電体
容量(101)と常誘電体容量(100)に印加され
る。強誘電体容量(101)と常誘電体容量(100)
の値が同程度であるため、強誘電体容量(101)が分
極すると常誘電体容量(100)には+V/2の分圧電
圧が印加される。そしてV2の電圧が+V/2であるた
め、点Vgの電圧は+Vになる。点Vgの電圧は電界効
果トランジスタのゲート電圧であるため、電界効果トラ
ンジスタはHigh入力となる。
When V1 = + 3V / 2 (time t 1 to
t 2 ), V1−V2 becomes + V, and this voltage is applied to the ferroelectric capacitor (101) and the paraelectric capacitor (100). Ferroelectric capacitance (101) and paraelectric capacitance (100)
Are about the same, when the ferroelectric capacitor (101) is polarized, a divided voltage of + V / 2 is applied to the paraelectric capacitor (100). Since the voltage of V2 is + V / 2, the voltage of the point Vg becomes + V. Since the voltage at the point Vg is the gate voltage of the field-effect transistor, the field-effect transistor has a high input.

【0052】次にV1=−V/2、V2=+V/2のと
き(時点t2〜t3)、V1−V2は−Vとなり、強誘電
体容量(101)には反対の電圧が印加され、強誘電体
容量(101)は反転分極を起こす。点Vgの電圧はV
1とV2のほぼ中点となるため0である。点Vgの電圧
は電界効果トランジスタのゲート電圧であるため、電界
効果トランジスタはLow入力となる。上記のように、
電極(104)に印加する電圧V1と電界効果トランジ
スタのゲート電圧VgはHigh入力とLow入力が同
じ信号となる。
[0052] Next V1 = -V / 2, V2 = + when V / 2 (time t 2 ~t 3), opposite voltage is applied to V1-V2 is -V, and the ferroelectric capacitor (101) As a result, the ferroelectric capacitor (101) causes reverse polarization. The voltage at point Vg is V
It is 0 because it is approximately the midpoint between 1 and V2. Since the voltage at the point Vg is the gate voltage of the field effect transistor, the field effect transistor has a low input. As described above,
As for the voltage V1 applied to the electrode (104) and the gate voltage Vg of the field effect transistor, the same signal is input between the High input and the Low input.

【0053】なお、図6において、表現上、全体の電圧
を2倍とし、V1としては3Vまたは−Vを印加し、V
2としてはVを印加するものとしても同様である。
In FIG. 6, the whole voltage is doubled in terms of expression, and 3V or -V is applied as V1.
The same applies to 2 for applying V.

【0054】第四の実施の形態によれば、第三の実施の
形態の効果に加えて、V2として一定電圧を印加する構
成であるため、V2の電圧の切替機構が不必要であり、
構成が簡単であるという効果が得られる。
According to the fourth embodiment, in addition to the effect of the third embodiment, since the configuration is such that a constant voltage is applied as V2, a switching mechanism for the voltage of V2 is unnecessary, and
The effect that the configuration is simple is obtained.

【0055】なお、これまでの説明では、不揮発性機能
を有する能動素子の1素子について説明したが、実用的
に不揮発性メモリを構成する場合には、複数の素子をア
レイ状に組み合わせ、ビット線やワード線を介して書き
込みと読み出しを行なうように構成することは当然であ
る。また、電圧V1、V2の制御回路等の具体例に関し
ては記載を省略したが、前記のようなV1とV2の関係
で電圧を発生し、切り換える回路は通常の技術で容易に
構成することが出来る。
In the above description, one active element having a non-volatile function has been described. However, when a non-volatile memory is to be constructed practically, a plurality of elements are combined in an array to form a bit line. It is natural to write and read via a word line. Although a description of specific examples of the control circuits for the voltages V1 and V2 is omitted, the circuit for generating and switching the voltage in the relationship between V1 and V2 as described above can be easily configured by ordinary technology. .

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

【図1】本発明の基本構成を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing a basic configuration of the present invention.

【図2】本発明の第一の実施の形態を示す図で、(a)
は平面図、(b)は断面図。
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of the present invention, in which (a)
Is a plan view, and (b) is a sectional view.

【図3】本発明の第一の実施の形態における動作波形
図。
FIG. 3 is an operation waveform diagram according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第二の実施の形態を示す図で、(a)
は平面図、(b)は断面図。
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, in which (a)
Is a plan view, and (b) is a sectional view.

【図5】本発明の第三の実施の形態における動作波形
図。
FIG. 5 is an operation waveform diagram according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第四の実施の形態における動作波形
図。
FIG. 6 is an operation waveform diagram according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】従来例の回路図。FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板 2…LOCOS
酸化膜 3…ゲート酸化膜 4…ウェル領域 5…濃い拡散層(常誘電体容量の下部電極) 6…Po1y−Si膜(ゲートおよび常誘電体容量の上
部電極) 7…第1の層間絶縁膜 8…縦形配線 9…Pt/IrO2積層膜(強誘電体容量下部電極およ
び配線) 10…強誘電体薄膜 11…Pt電極(強誘電体容量の上部電極) 12…第2の層間絶縁膜 13…金属配線 14…常誘電体
薄膜 100…常誘電体容量 101…強誘電
体容量 102…ゲート電極 103…電界効
果トランジスタ 104…強誘電体容量の一方の電極 105…常誘電
体容量の一方の電極
1. Semiconductor substrate 2. LOCOS
Oxide film 3 ... Gate oxide film 4 ... Well region 5 ... Dense diffusion layer (lower electrode of paraelectric capacitor) 6 ... Po1y-Si film (upper electrode of gate and paraelectric capacitor) 7 ... First interlayer insulating film Reference Signs List 8 vertical wiring 9 Pt / IrO 2 laminated film (ferroelectric capacitor lower electrode and wiring) 10 ferroelectric thin film 11 Pt electrode (upper electrode of ferroelectric capacitor) 12 second interlayer insulating film 13 ... metal wiring 14 ... paraelectric thin film 100 ... paraelectric capacitor 101 ... ferroelectric capacitor 102 ... gate electrode 103 ... field effect transistor 104 ... one electrode of ferroelectric capacitor 105 ... one electrode of paraelectric capacitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/792 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 29/792

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】2枚の電極の間に強誘電体が挟まれている
強誘電体容量と電界効果トランジスタとから成り、前記
電界効果トランジスタのゲート電極と前記強誘電体容量
の一方の電極とを接続した半導体装置において、 前記電界効果トランジスタのゲート電極と前記強誘電体
容量の電極との接続点に一方の電極を接続した常誘電体
容量を備えたことを特徴とする半導体装置。
1. A ferroelectric capacitor having a ferroelectric material sandwiched between two electrodes and a field-effect transistor, wherein a gate electrode of the field-effect transistor and one electrode of the ferroelectric capacitor are provided. And a paraelectric capacitor having one electrode connected to a connection point between a gate electrode of the field effect transistor and an electrode of the ferroelectric capacitor.
【請求項2】前記常誘電体容量の値は前記強誘電体容量
の値とほぼ同等かそれより大きく、かつ、前記電界効果
トランジスタのゲート容量よりも十分大きいことを特徴
とする請求項1に記載の半導体装置。
2. The method according to claim 1, wherein the value of the paraelectric capacitance is substantially equal to or larger than the value of the ferroelectric capacitance, and is sufficiently larger than the gate capacitance of the field effect transistor. 13. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】前記強誘電体容量の値をC1、前記常誘電
体容量の値をC2、前記強誘電体容量が分極する抗電界
を与える電圧をVpとすると、前記強誘電体容量と前記
常誘電体容量との直列回路にV=Vp・(C1+C2)
/C2の電圧を印加する手段を有し、かつ、2V・C1
/(C1+C2)が電界効果トランジスタのしきい値電
圧より大きくなるようにC1とC2の値を設定したこと
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装
置。
3. The ferroelectric capacitor and the paraelectric capacitor have a value of C1, the paraelectric capacitor has a value of C2, and the ferroelectric capacitor has a coercive electric field which is polarized. V = Vp · (C1 + C2) in series circuit with paraelectric capacitor
/ C2, and 2V · C1
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the values of C1 and C2 are set so that / (C1 + C2) becomes larger than the threshold voltage of the field-effect transistor.
【請求項4】前記強誘電体容量の他方の電極にV・(C
1+C2)/C2の電圧が印加されるときは、0の電圧
で所定幅のパルス電圧を発生し、前記強誘電体容量の電
極に0の電圧が印加されるときは、V・(C1+C2)
/C2の電圧で所定幅のパルス電圧を発生し、パルス電
圧を発生しないときはV・(C1+C2)の電圧を発生
し、それらの電圧を前記常誘電体容量の他方の電極に印
加する手段を備えたことを特徴とする請求項3に記載の
半導体装置。
4. The method according to claim 1, wherein the other electrode of said ferroelectric capacitor has V. (C
When a voltage of (1 + C2) / C2 is applied, a pulse voltage of a predetermined width is generated with a voltage of 0, and when a voltage of 0 is applied to the electrode of the ferroelectric capacitor, V · (C1 + C2)
A means for generating a pulse voltage of a predetermined width with a voltage of / C2, and when not generating a pulse voltage, generating a voltage of V · (C1 + C2) and applying those voltages to the other electrode of the paraelectric capacitor. The semiconductor device according to claim 3, further comprising:
【請求項5】前記強誘電体容量と前記常誘電体容量とは
その容量値が等しく、かつ、前記強誘電体容量の他方の
電極に2Vの電圧が印加されるときは、前記常誘電体容
量の他方の電極にVの電圧を印加し、前記強誘電体容量
の電極に−Vの電圧が印加されるときは、前記常誘電体
容量の他方の電極に0の電圧を印加する手段を備えたこ
とを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
5. The ferroelectric capacitor and the paraelectric capacitor have the same capacitance value, and when a voltage of 2 V is applied to the other electrode of the ferroelectric capacitor, the paraelectric capacitor has a capacitance value equal to that of the ferroelectric capacitor. A means for applying a voltage of V to the other electrode of the capacitor and applying a voltage of 0 to the other electrode of the paraelectric capacitor when a voltage of -V is applied to the electrode of the ferroelectric capacitor. The semiconductor device according to claim 3, further comprising:
【請求項6】前記強誘電体容量と前記常誘電体容量とは
その容量値が等しく、かつ、前記強誘電体容量の他方の
電極に3Vの電圧または−Vの電圧を印加し、前記常誘
電体容量の他方の電極には常にVの電圧を印加する手段
を備えたことを特徴とする請求項3に記載の半導体装
置。
6. The ferroelectric capacitor and the paraelectric capacitor have the same capacitance value, and a voltage of 3 V or a voltage of -V is applied to the other electrode of the ferroelectric capacitor. 4. The semiconductor device according to claim 3, wherein a means for constantly applying a voltage of V is provided to the other electrode of the dielectric capacitor.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003060054A (en) * 2001-08-10 2003-02-28 Rohm Co Ltd Semiconductor device having ferroelectric capacitor
US6574133B2 (en) * 2000-09-05 2003-06-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile ferroelectric memory device having dummy cell circuit
US6898105B2 (en) 2002-06-19 2005-05-24 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Ferroelectric non-volatile memory device having integral capacitor and gate electrode, and driving method of a ferroelectric non-volatile memory device
CN100345075C (en) * 2001-12-20 2007-10-24 松下电器产业株式会社 Potential generating circuit, potential generating device and semiconductor device using the same, and driving method thereof
JP2011035121A (en) * 2009-07-31 2011-02-17 Fujitsu Semiconductor Ltd Semiconductor device
JP2014067478A (en) * 2012-09-25 2014-04-17 Palo Alto Research Center Inc Systems and methods for writing and non-destructively reading ferroelectric memories
CN112018185A (en) * 2020-09-07 2020-12-01 中国科学院微电子研究所 Semiconductor device with ferroelectric or negative capacitor, method of manufacturing the same, and electronic apparatus

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6574133B2 (en) * 2000-09-05 2003-06-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile ferroelectric memory device having dummy cell circuit
JP2003060054A (en) * 2001-08-10 2003-02-28 Rohm Co Ltd Semiconductor device having ferroelectric capacitor
CN100345075C (en) * 2001-12-20 2007-10-24 松下电器产业株式会社 Potential generating circuit, potential generating device and semiconductor device using the same, and driving method thereof
US6898105B2 (en) 2002-06-19 2005-05-24 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Ferroelectric non-volatile memory device having integral capacitor and gate electrode, and driving method of a ferroelectric non-volatile memory device
JP2011035121A (en) * 2009-07-31 2011-02-17 Fujitsu Semiconductor Ltd Semiconductor device
JP2014067478A (en) * 2012-09-25 2014-04-17 Palo Alto Research Center Inc Systems and methods for writing and non-destructively reading ferroelectric memories
CN112018185A (en) * 2020-09-07 2020-12-01 中国科学院微电子研究所 Semiconductor device with ferroelectric or negative capacitor, method of manufacturing the same, and electronic apparatus
CN112018185B (en) * 2020-09-07 2024-03-05 中国科学院微电子研究所 Semiconductor device with ferroelectric or negative capacitor, method of manufacturing the same, and electronic apparatus

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