JP2002150766A - Method for driving ferroelectric nonvolatile semiconductor memory - Google Patents

Method for driving ferroelectric nonvolatile semiconductor memory

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JP2002150766A
JP2002150766A JP2001258889A JP2001258889A JP2002150766A JP 2002150766 A JP2002150766 A JP 2002150766A JP 2001258889 A JP2001258889 A JP 2001258889A JP 2001258889 A JP2001258889 A JP 2001258889A JP 2002150766 A JP2002150766 A JP 2002150766A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for driving a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory where the influence of deterioration of a data holding state caused by disturbance is relatively reduced. SOLUTION: A ferroelectric nonvolatile semiconductor memory comprises a bit line BL, a transistor for selection, M-pieces of memory cells MC1M, and M-pieces of plate lines PLm; each memory cell being composed of a 1st electrode, a ferroelectric layer, and a 2nd electrode; in each memory unit, the 1st electrode CN of the memory cell being common to each memory unit, and connected with the bit line BL via the transistor TR for selection; and the 2nd electrode being connected with the common plate line PLm. After a data has been written in a selected memory cell MC1, a higher potential is applied to the plate lines PL2, PL3,..., PL8 connected with the unselected memory cells MC2, MC3,..., MC8, respectively, and thereby the potential of the 1st electrode CN in a common floating state is increased on the basis of the capacitive coupling between the common 1st electrode CN and the plate lines PL.

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、強誘電体型不揮発
性半導体メモリ(所謂FERAM)の駆動方法に関し、
特に、ディスターブによるデータ保持状態の劣化が発生
し難い強誘電体型不揮発性半導体メモリの駆動方法に関
する。
The present invention relates to a method for driving a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory (a so-called FERAM).
In particular, the present invention relates to a method for driving a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory in which the data holding state is unlikely to be degraded due to disturbance.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、大容量の強誘電体型不揮発性半導
体メモリに関する研究が盛んに行われている。強誘電体
型不揮発性半導体メモリ(以下、不揮発性メモリと略称
する場合がある)は、高速アクセスが可能で、しかも、
不揮発性であり、また、小型で低消費電力であり、更に
は、衝撃にも強く、例えば、ファイルのストレージやレ
ジューム機能を有する各種電子機器、例えば、携帯用コ
ンピュータや携帯電話、ゲーム機の主記憶装置としての
利用、あるいは、音声や映像を記録するための記録メデ
ィアとしての利用が期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, researches on large-capacity ferroelectric nonvolatile semiconductor memories have been actively conducted. A ferroelectric nonvolatile semiconductor memory (hereinafter sometimes abbreviated as a nonvolatile memory) is capable of high-speed access, and
It is non-volatile, small in size and low in power consumption, and also resistant to shocks. For example, various electronic devices having file storage and resume functions, such as portable computers, mobile phones, and game machines It is expected to be used as a storage device or as a recording medium for recording audio and video.

【0003】この不揮発性メモリは、強誘電体薄膜の高
速分極反転とその残留分極を利用し、強誘電体層を有す
るメモリセル(キャパシタ部)の蓄積電荷量の変化を検
出する方式の、高速書き換えが可能な不揮発性メモリで
あり、基本的には、メモリセルと選択用トランジスタ
(スイッチング用トランジスタ)とから構成されてい
る。メモリセルは、例えば、下部電極、上部電極、及
び、これらの電極間に挟まれた強誘電体層から構成され
ている。この不揮発性メモリにおけるデータの書き込み
や読み出しは、図21に示す強誘電体のP−Eヒステリ
シスループを応用して行われる。即ち、強誘電体層に外
部電界を加えた後、外部電界を除いたとき、強誘電体層
は自発分極を示す。そして、強誘電体層の残留分極は、
プラス方向の外部電界が印加されたとき+Pr、マイナ
ス方向の外部電界が印加されたとき−Prとなる。ここ
で、残留分極が+Prの状態(図21の「D」参照)の
場合を「0」とし、残留分極が−Prの状態(図21の
「A」参照)の場合を「1」とする。
This nonvolatile memory utilizes a high-speed polarization inversion of a ferroelectric thin film and its residual polarization to detect a change in the amount of stored charge in a memory cell (capacitor portion) having a ferroelectric layer. This is a rewritable non-volatile memory, and basically includes a memory cell and a selection transistor (switching transistor). The memory cell includes, for example, a lower electrode, an upper electrode, and a ferroelectric layer interposed between these electrodes. Writing and reading of data in this nonvolatile memory are performed by applying a ferroelectric PE hysteresis loop shown in FIG. That is, when an external electric field is applied to the ferroelectric layer and then the external electric field is removed, the ferroelectric layer exhibits spontaneous polarization. And the remanent polarization of the ferroelectric layer is
The -P r when when positive direction of the external electric field is applied + P r, the negative direction of the external electric field is applied. Here, the case where the remanent polarization is + P r (see “D” in FIG. 21) is “0”, and the case where the remanent polarization is −P r (see “A” in FIG. 21) is “1”. And

【0004】「1」あるいは「0」の状態を判別するた
めに、強誘電体層に例えばプラス方向の外部電界を印加
する。これによって、強誘電体層の分極は図21の
「C」の状態となる。このとき、データが「0」であれ
ば、強誘電体層の分極状態は、「D」から「C」の状態
に変化する。一方、データが「1」であれば、強誘電体
層の分極状態は、「A」から「B」を経由して「C」の
状態に変化する。データが「0」の場合には、強誘電体
層の分極反転は生じない。一方、データが「1」の場合
には、強誘電体層に分極反転が生じる。その結果、メモ
リセルの蓄積電荷量に差が生じる。選択された不揮発性
メモリの選択用トランジスタをオンにすることで、この
蓄積電荷を信号電流として検出する。データの読み出し
後、外部電界を0にすると、データが「0」のときでも
「1」のときでも、強誘電体層の分極状態は図21の
「D」の状態となってしまう。即ち、読み出し時、デー
タ「1」は、一旦、破壊されてしまう。それ故、データ
が「1」の場合、マイナス方向の外部電界を印加して、
「D」、「E」という経路で「A」の状態とし、データ
「1」を再度書き込む。
In order to determine the state of “1” or “0”, for example, an external electric field in the positive direction is applied to the ferroelectric layer. As a result, the polarization of the ferroelectric layer is in the state of “C” in FIG. At this time, if the data is “0”, the polarization state of the ferroelectric layer changes from “D” to “C”. On the other hand, if the data is “1”, the polarization state of the ferroelectric layer changes from “A” to “C” via “B”. When the data is “0”, no polarization inversion of the ferroelectric layer occurs. On the other hand, when the data is “1”, polarization inversion occurs in the ferroelectric layer. As a result, a difference occurs in the amount of charge stored in the memory cell. By turning on the selection transistor of the selected nonvolatile memory, this accumulated charge is detected as a signal current. If the external electric field is set to 0 after reading the data, the polarization state of the ferroelectric layer becomes the state of “D” in FIG. 21 regardless of whether the data is “0” or “1”. That is, at the time of reading, the data “1” is temporarily destroyed. Therefore, when the data is “1”, an external electric field in the negative direction is applied,
The state of “A” is set via the paths “D” and “E”, and data “1” is written again.

【0005】現在主流となっている不揮発性メモリの構
造及びその動作は、米国特許第4873664号におい
て、S.Sheffiledらが提案したものである。
この不揮発性メモリは、図22に回路図を示すように、
2つの不揮発性メモリセルから構成されている。尚、図
22において、1つの不揮発性メモリを点線で囲った。
各不揮発性メモリセルは、例えば、選択用トランジスタ
TR11,TR12、キャパシタ部FC11,FC12から構成
されている。
[0005] The structure and operation of a non-volatile memory that is currently mainstream are described in US Pat. Shefilled et al.
This nonvolatile memory has a circuit diagram as shown in FIG.
It is composed of two non-volatile memory cells. In FIG. 22, one nonvolatile memory is surrounded by a dotted line.
Each nonvolatile memory cell includes, for example, selection transistors TR 11 and TR 12 and capacitor units FC 11 and FC 12 .

【0006】尚、2桁あるいは3桁の添字、例えば添字
「11」は、本来、添字「1,1」と表示すべき添字で
あり、例えば「111」は、本来、添字「11,1」と
表示すべき添字であるが、表示の簡素化のため、2桁あ
るいは3桁の添字で表示する。また、添字「M」を、例
えば複数のメモリセルやプレート線を総括的に表示する
場合に使用し、添字「m」を、例えば複数のメモリセル
やプレート線を個々に表示する場合に使用し、添字
「N」を、例えば選択用トランジスタやサブメモリユニ
ットを総括的に表示する場合に使用し、添字「n」を、
例えば選択用トランジスタやサブメモリユニットを個々
に表示する場合に使用する。
A two- or three-digit suffix, for example, a suffix “11”, is a suffix that should be displayed as a suffix “1,1”. For example, “111” is a suffix “11,1”. Is to be displayed, but for simplicity of display, it is displayed with a two-digit or three-digit subscript. The subscript “M” is used, for example, when displaying a plurality of memory cells and plate lines collectively, and the subscript “m” is used, for example, when displaying a plurality of memory cells and plate lines individually. , The suffix “N” is used, for example, when the selection transistor and the sub memory unit are collectively displayed, and the suffix “n” is used.
For example, it is used when individually displaying a selection transistor and a sub memory unit.

【0007】そして、それぞれの不揮発性メモリセルに
相補的なデータを書き込むことにより、1ビットを記憶
する。図22において、符号「WL」はワード線を示
し、符号「BL」はビット線を示し、符号「PL」はプ
レート線を意味する。1つの不揮発性メモリに着目する
と、ワード線W1は、ワード線デコーダ/ドライバWD
に接続されている。また、ビット線BL1,BL2は、差
動センスアンプSAに接続されている。更には、プレー
ト線PL1は、プレート線デコーダ/ドライバPDに接
続されている。
Then, one bit is stored by writing complementary data into each nonvolatile memory cell. In FIG. 22, reference numeral "WL" indicates a word line, reference numeral "BL" indicates a bit line, and reference numeral "PL" indicates a plate line. Focusing on one nonvolatile memory, the word line W 1 is a word line decoder / driver WD
It is connected to the. The bit lines BL 1 and BL 2 are connected to a differential sense amplifier SA. Furthermore, the plate line PL 1 is connected to a plate line decoder / driver PD.

【0008】このような構造を有する不揮発性メモリに
おいて、記憶されたデータを読み出す場合、ワード線W
1を選択し、更には、プレート線PL1を駆動すると、
相補的なデータが、対となったキャパシタ部FC11,F
12から選択用トランジスタTR11,TR12を介して対
となったビット線BL1,BL2に電圧(ビット線電位)
として現れる。かかる対となったビット線BL1,BL2
の電圧(ビット線電位)を、差動センスアンプSAで検
出する。
When reading stored data in a nonvolatile memory having such a structure, the word line W
When L 1 is selected and the plate line PL 1 is driven,
Complementary data is stored in a pair of capacitor units FC 11 , F
A voltage (bit line potential) is applied to the paired bit lines BL 1 and BL 2 from C 12 via the selection transistors TR 11 and TR 12.
Appear as. The paired bit lines BL 1 and BL 2
(Bit line potential) is detected by the differential sense amplifier SA.

【0009】1つの不揮発性メモリは、ワード線W
1、及び、対となったビット線BL1,BL2によって
囲まれた領域を占めている。従って、仮に、ワード線及
びビット線が最短ピッチで配置されるとすると、1つの
不揮発性メモリの最小面積は、加工最小寸法をFとした
とき、8F2である。従って、このような構造を有する
不揮発性メモリの最小面積は8F2である。
One nonvolatile memory has a word line W
L 1 and a region surrounded by a pair of bit lines BL 1 and BL 2 . Therefore, if the word lines and the bit lines are arranged at the shortest pitch, the minimum area of one nonvolatile memory is 8F 2 when the minimum processing dimension is F. Therefore, the minimum area of the nonvolatile memory having such a structure is 8F 2 .

【0010】このような構造の不揮発性メモリを大容量
化しようとした場合、その実現は加工寸法の微細化に依
存するしかない。また、1つの不揮発性メモリを構成す
るために2つの選択用トランジスタ及び2つのキャパシ
タ部が必要とされる。更には、ワード線と同じピッチで
プレート線を配設する必要がある。それ故、不揮発性メ
モリを最小ピッチで配置することは殆ど不可能であり、
現実には、1つの不揮発性メモリの占める面積は、8F
2よりも大幅に増加してしまう。
When an attempt is made to increase the capacity of a non-volatile memory having such a structure, the only way to realize it is to rely on miniaturization of processing dimensions. Further, two selection transistors and two capacitor units are required to constitute one nonvolatile memory. Further, it is necessary to arrange the plate lines at the same pitch as the word lines. Therefore, it is almost impossible to arrange nonvolatile memories at the minimum pitch,
In reality, the area occupied by one nonvolatile memory is 8F
It will increase significantly than 2 .

【0011】しかも、不揮発性メモリと同等のピッチ
で、ワード線デコーダ/ドライバWD及びプレート線デ
コーダ/ドライバPDを配設する必要がある。言い換え
れば、1つのロー・アドレスを選択するために2つのデ
コーダ/ドライバが必要とされる。従って、周辺回路の
レイアウトが困難となり、しかも、周辺回路の占有面積
も大きなものとなる。
Furthermore, it is necessary to arrange the word line decoder / driver WD and the plate line decoder / driver PD at the same pitch as that of the nonvolatile memory. In other words, two decoders / drivers are needed to select one row address. Therefore, the layout of the peripheral circuit becomes difficult, and the area occupied by the peripheral circuit becomes large.

【0012】不揮発性メモリの面積を縮小する手段の1
つが、特開平9−121032号公報から公知である。
図23に等価回路を示すように、この特許公開公報に開
示された不揮発性メモリは、1つの選択用トランジスタ
TR1の一端に並列に複数のメモリセルのそれぞれの一
端が接続されたメモリセルMC1M(例えば、M=4)か
ら構成され、かかる不揮発性メモリと対となった不揮発
性メモリも、1つの選択用トランジスタTR2の一端に
並列に複数のメモリセルのそれぞれの一端が接続された
メモリセルMC2Mから構成されている。選択用トランジ
スタTR1,TR2の他端は、それぞれ、ビット線B
1,BL2に接続されている。対となったビット線BL
1,BL2は、差動センスアンプSAに接続されている。
また、メモリセルMC1m,MC2m(m=1,2・・・
M)の他端はプレート線PLmに接続されており、プレ
ート線PLmはプレート線デコーダ/ドライバPDに接
続されている。更には、ワード線WLは、ワード線デコ
ーダ/ドライバWDに接続されている。
One of the means for reducing the area of the nonvolatile memory is
One is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-121032.
As shown the equivalent circuit in FIG. 23, the nonvolatile memory disclosed in this patent publication, one memory cell MC in each one end connected to the selection transistor plurality of memory cells in parallel with the one end of the TR 1 1M (e.g., M = 4) consists, also non-volatile memory that has become such a non-volatile memory and pair one end of each of the plurality of memory cells are connected in parallel to one end of the selection transistor TR 2 It is composed of memory cells MC2M . The other ends of the selection transistors TR 1 and TR 2 are respectively connected to bit lines B
L 1 and BL 2 . Paired bit line BL
1 and BL 2 are connected to a differential sense amplifier SA.
Further, the memory cells MC 1m and MC 2m (m = 1, 2,...)
The other end of M) is connected to the plate line PL m, the plate line PL m is connected to a plate line decoder / driver PD. Further, the word line WL is connected to a word line decoder / driver WD.

【0013】そして、対となったメモリセルMC1m,M
2m(m=1,2・・・M)に相補的なデータが記憶さ
れる。例えば、メモリセルMC1m,MC2m(ここで、m
は1,2,3,4のいずれか)に記憶されたデータを読
み出す場合、ワード線WLを選択し、非選択プレート線
PLk(k≠m)には(1/2)Vccの電圧を印加した
状態で、プレート線PLmを駆動する。ここで、V
ccは、例えば、電源電圧である。これによって、相補的
なデータが、対となったメモリセルMC1m,MC2mから
選択用トランジスタTR1,TR2を介して対となったビ
ット線BL1,BL2に電圧(電位)として現れる。そし
て、かかる対となったビット線BL1,BL2の電圧(電
位)を、差動センスアンプSAで検出する。
The paired memory cells MC 1m , M 1
Complementary data is stored in C 2m (m = 1, 2,... M). For example, the memory cells MC 1m and MC 2m (where m
When reading data stored in (1, 2, 3, 4), the word line WL is selected, and a voltage of (1/2) V cc is applied to the non-selected plate line PL k (k ≠ m). while applying a drives the plate line PL m. Where V
cc is, for example, a power supply voltage. As a result, complementary data appears as a voltage (potential) from the paired memory cells MC 1m and MC 2m to the paired bit lines BL 1 and BL 2 via the selection transistors TR 1 and TR 2. . Then, the voltages (potentials) of the paired bit lines BL 1 and BL 2 are detected by the differential sense amplifier SA.

【0014】対となった不揮発性メモリにおける一対の
選択用トランジスタTR1及びTR2は、ワード線WL、
及び、対となったビット線BL1,BL2によって囲まれ
た領域を占めている。従って、仮に、ワード線及びビッ
ト線が最短ピッチで配置されるとすると、対となった不
揮発性メモリにおける一対の選択用トランジスタTR 1
及びTR2の最小面積は、8F2である。しかしながら、
一対の選択用トランジスタTR1,TR2を、M組の対と
なったメモリセルMC1m,MC2m(m=1,2・・・
M)で共有するが故に、1ビット当たりの選択用トラン
ジスタTR1,TR2の数が少なくて済み、また、ワード
線WLの配置も緩やかなので、不揮発性メモリの縮小化
を図り易い。しかも、周辺回路についても、1本のワー
ド線デコーダ/ドライバWDとM本のプレート線デコー
ダ/ドライバPDでMビットを選択することができる。
従って、このような構成を採用することで、セル面積が
8F2に近いレイアウトを実現可能であり、DRAM並
のチップサイズを実現することができる。
A pair of nonvolatile memories in a pair
Selection transistor TR1And TRTwoAre the word lines WL,
And the paired bit lines BL1, BLTwoSurrounded by
Occupies an area. Therefore, if the word lines and bit
If the conductors are arranged at the shortest pitch,
A pair of selection transistors TR in a volatile memory 1
And TRTwoArea is 8FTwoIt is. However,
A pair of selection transistors TR1, TRTwoWith M pairs
Memory cell MC1m, MC2m(M = 1, 2 ...
M), the selection transformer per bit
Jista TR1, TRTwoFewer words and words
Since the arrangement of the lines WL is loose, the size of the nonvolatile memory can be reduced.
It is easy to plan. In addition, one word
Line decoder / driver WD and M plate line decoders
The M bit can be selected by the DA / driver PD.
Therefore, by adopting such a configuration, the cell area is reduced.
8FTwoLayout that is close to that of a DRAM.
Chip size can be realized.

【0015】特開平9−121032号公報に開示され
た不揮発性メモリにデータを書き込む方法を、以下、説
明する。尚、一例として、対となったメモリセルM
11,MC21にデータを書き込むものとし、メモリセル
MC11にデータ「1」を、メモリセルMC21にデータ
「0」を書き込むものとする。図24に動作波形を示
す。尚、図24中、括弧内の数字は、以下に説明する工
程の番号と対応している。
A method for writing data to a nonvolatile memory disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-121032 will be described below. Incidentally, as an example, a pair of memory cells M
It is assumed that data is written to C 11 and MC 21 , data “1” is written to memory cell MC 11 , and data “0” is written to memory cell MC 21 . FIG. 24 shows operation waveforms. In FIG. 24, the numbers in parentheses correspond to the numbers of the steps described below.

【0016】(1)待機状態では、ワード線、全プレー
ト線は0ボルトとなっている。また、ビット線BL1
BL2は0ボルトにイコライズされている。尚、差動セ
ンスアンプSAには、書き込むべきデータが保持されて
いるものとする。 (2)データ書き込みの開始時、ビット線BL1に高電
位VBL-H(=Vcc)を印加し、ビット線BL2に低電位
BL-L(=0ボルト)を印加する。ここで、Vccは、電
源電圧である。 (3)次いで、ワード線WLをハイレベルとすることに
よって、選択用トランジスタTR1,TR2をオン状態と
する。併せて、選択プレート線PL1に高電位V
P L-H(=Vcc)を印加し、非選択プレート線PLk(k
=2,3,4)には中間電位VPL-M[=(1/2)
cc]を印加する。これによって、メモリセルMC21
おいては、選択プレート線PL1の電位が高電位VPL-H
であり、ビット線BL2の電位が低電位VBL-Lであるが
故に、データ「0」が書き込まれる。 (4)その後、選択プレート線PL1を低電位V
PL-L(=0ボルト)とする。これによって、メモリセル
MC11においては、選択プレート線PL1の電位が低電
位VPL-Lであり、ビット線BL1の電位が高電位VBL-H
であるが故に、データ「1」が書き込まれる。 (5)データの読み出しを終了する場合には、次いで、
ワード線WLをローレベルとすることによって、選択用
トランジスタTR1,TR2をオフ状態とした後、ビット
線BL1を0ボルトまで放電し、非選択プレート線PLk
(k=2,3,4)を0ボルトまで放電する。
(1) In the standby state, the word lines and all the plate lines are at 0 volt. Also, the bit lines BL 1 ,
BL 2 are equalized to 0 volts. It is assumed that data to be written is held in the differential sense amplifier SA. (2) At the start of data writing, a high voltage V BL-H (= V cc ) is applied to the bit line BL 1, and applies a low potential V BL-L (= 0 volt) to the bit line BL 2. Here, V cc is a power supply voltage. (3) Next, by setting the word line WL to a high level, the selection transistors TR 1 and TR 2 are turned on. In addition, a high potential V to a selected plate line PL 1
P LH (= V cc ) is applied, and unselected plate lines PL k (k
= 2,3,4) has an intermediate potential V PL-M [= (1/2)
Vcc ]. Thus, in the memory cell MC 21, the potential of the selected plate line PL 1 is a high potential V PL-H
, And the the potential of the bit line BL 2 is a low potential V BL-L Thus, data "0" is written. (4) Then, the selected plate line PL 1 low potential V
PL-L (= 0 volt). Thus, in the memory cell MC 11 is the potential of the selected plate line PL 1 is low potential V PL-L, the potential of the bit lines BL 1 a high potential V BL-H
Therefore, data "1" is written. (5) To finish reading data,
By setting the word line WL to low level to turn off the selection transistors TR 1 and TR 2 , the bit line BL 1 is discharged to 0 volt, and the non-selected plate line PL k
(K = 2, 3, 4) to 0 volts.

【0017】以上の書き込み動作においては、非選択プ
レート線PLk(k=2,3,4)には(1/2)Vcc
が印加される。従って、非選択メモリセルMC1k,MC
2k(k=2,3,4)においては、±(1/2)Vcc
電圧が加わる。従って、非選択メモリセルMC1k,MC
2k(k=2,3,4)に記憶されているデータによって
は、非選択メモリセルMC1k,MC2kのメモリセルを構
成する強誘電体層に対して、分極が反転する方向に電界
が加わり、ディスターブによるデータ保持状態の劣化が
発生する虞がある。ここで、ディスターブとは、非選択
メモリセルのメモリセルを構成する強誘電体層に対し
て、分極が反転する方向に、即ち、保存されていたデー
タが劣化若しくは破壊される方向に、電界が加わる現象
を指す。
In the above-described write operation, (1/2) V cc is applied to the non-selected plate lines PL k (k = 2, 3, 4).
Is applied. Therefore, the unselected memory cells MC 1k , MC 1k
In 2k (k = 2,3,4), the voltage of ± (1/2) V cc is applied. Therefore, the unselected memory cells MC 1k , MC 1k
Depending on the data stored in 2k (k = 2, 3, 4), an electric field is applied to the ferroelectric layers constituting the memory cells of the unselected memory cells MC 1k and MC 2k in the direction in which the polarization is inverted. In addition, the data holding state may be degraded due to the disturbance. Here, the disturb means that an electric field is applied to a ferroelectric layer constituting a memory cell of an unselected memory cell in a direction in which polarization is inverted, that is, in a direction in which stored data is deteriorated or destroyed. Refers to the added phenomenon.

【0018】ところで、上述の例においては、データを
書き込みのために選択プレート線に印加する電圧VPL-H
(便宜上、書き込み電圧と呼ぶ)がVccであり、非選択
プレート線に印加する電圧VPL-M(便宜上、ディスター
ブ電圧と呼ぶ)が(1/2)Vccであるが、(書き込み
電圧)/(ディスターブ電圧)の比が高いほど、ディス
ターブによるデータ保持状態の劣化の影響を相対的に低
減することができ、信頼性の高いデータ保持状態を得る
ことが可能となる。
In the above example, the voltage V PL-H applied to the selected plate line for writing data is used.
(For convenience, write voltage) is V cc , and voltage V PL-M (for convenience, disturb voltage) applied to unselected plate lines is (1 /) V cc , but (write voltage) As the ratio of / (disturb voltage) is higher, the influence of the deterioration of the data holding state due to the disturb can be relatively reduced, and a highly reliable data holding state can be obtained.

【0019】そのために、上述の特開平9−12103
2号公報に開示された不揮発性メモリにおいては、(1
/3)Vccと(2/3)Vccの2つの中間電位を使用し
た不揮発性メモリの駆動方法も開示されている。この駆
動方法においては、ビット線に印加される電圧を、0ボ
ルト、(1/3)Vcc、Vccの3種類としている。ま
た、選択プレート線PL1に印加する書き込み電圧をV
ccとし、非選択プレート線PLk(k=2,3,4)に
印加するディスターブ電圧を(2/3)Vccとしてい
る。
For that purpose, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No.
In the nonvolatile memory disclosed in Japanese Patent Publication No.
A method of driving a nonvolatile memory using two intermediate potentials of (/ 3) Vcc and (2/3) Vcc is also disclosed. In this driving method, three types of voltages are applied to the bit lines: 0 volt, (() V cc , and V cc . Further, the write voltage applied to the selected plate line PL 1 V
cc, and the disturb voltage applied to the non-selected plate lines PL k (k = 2, 3, 4) is (2/3) V cc .

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】このような駆動方法
は、ディスターブによるデータ保持状態の劣化の影響を
相対的に低減することができ、信頼性の高いデータ保持
状態を得ることができる優れた方法である。しかしなが
ら、差動センスアンプSAの駆動が[0,(1/3)V
cc,Vcc]の3値であるといった問題がある。例えば、
書き込み動作時、ビット線を相補的に駆動する必要があ
る。そのために、差動センスアンプSAを構成する2つ
のCMOSインバータから成るラッチ回路におけるNM
OSトランジスタの本来0ボルトとなるべきソース領域
の電位を(1/3)Vccとする必要がある。このような
電位設定は、読み出し動作のときと全く異なる電位設定
であり、差動センスアンプSAを構成するNMOSトラ
ンジスタの最適な動作電圧から逸脱してしまい、最悪の
場合、かかるNMOSトランジスタが動作しなくなる。
According to such a driving method, an excellent method capable of relatively reducing the influence of the deterioration of the data holding state due to the disturbance and obtaining a highly reliable data holding state. It is. However, the driving of the differential sense amplifier SA is [0, (1/3) V
cc , Vcc ]. For example,
At the time of a write operation, it is necessary to drive bit lines complementarily. Therefore, in the latch circuit including two CMOS inverters constituting the differential sense amplifier SA, NM
It is necessary to set the potential of the source region of the OS transistor, which should be 0 volt, to (1 /) Vcc . Such a potential setting is completely different from the potential setting at the time of the read operation, and deviates from the optimum operating voltage of the NMOS transistor constituting the differential sense amplifier SA. In the worst case, the NMOS transistor operates. Disappears.

【0021】従って、本発明の目的は、ディスターブに
よるデータ保持状態の劣化の影響を相対的に低減するこ
とができ、信頼性の高いデータ保持状態を得ることを可
能とする強誘電体型不揮発性半導体メモリの駆動方法を
提供することにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a ferroelectric nonvolatile semiconductor which can relatively reduce the influence of deterioration of a data holding state due to disturbance and can obtain a highly reliable data holding state. An object of the present invention is to provide a method for driving a memory.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の強誘電体型不揮発性半導体メモリの駆動方
法は、(A)ビット線と、(B)選択用トランジスタ
と、(C)M個(但し、M≧2)のメモリセルから構成
されたサブメモリユニットと、(D)M本のプレート
線、から成るメモリユニットから構成され、各メモリセ
ルは、第1の電極と強誘電体層と第2の電極とから成
り、サブメモリユニットを構成するメモリセルの第1の
電極は、サブメモリユニットにおいて共通であり、該共
通の第1の電極は、選択用トランジスタを介してビット
線に接続され、第2の電極はプレート線に接続されてい
る強誘電体型不揮発性半導体メモリにおいて、1つの選
択メモリセルへの2値データの内の一方のデータの書き
込み時、サブメモリユニットを構成する残りの非選択メ
モリセルにはデータを書き込まない、強誘電体型不揮発
性半導体メモリの駆動方法であって、(a)選択用トラ
ンジスタをオフ状態としておいて、選択メモリセルに接
続されたプレート線に高電位VPL-Hを印加し、非選択メ
モリセルに接続されたプレート線に第1の中間電位V
PL-M1を印加し、選択メモリセルに書き込むべきデータ
に依存して、ビット線に低電位VBL-L若しくは高電位V
BL-Hを印加する工程と、(b)選択用トランジスタをオ
ン状態とし、共通の第1の電極とビット線とを選択用ト
ランジスタを介して接続した後、選択メモリセルに接続
されたプレート線に低電位VPL-Lを印加し、以て、選択
メモリセルにデータを書き込む工程と、(c)選択用ト
ランジスタをオフ状態とし、共通の第1の電極を浮遊状
態とする工程と、(d)非選択メモリセルに接続された
プレート線に第2の中間電位VPL-M2(>VPL-M1)を印
加し、共通の第1の電極とプレート線との容量結合に基
づき、浮遊状態の共通の第1の電極の電位を上昇させる
工程、を具備することを特徴とする。
To achieve the above object, a method of driving a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to the present invention comprises (A) a bit line, (B) a selection transistor, and (C) A sub-memory unit composed of M (where M ≧ 2) memory cells, and a memory unit composed of (D) M plate lines, each memory cell having a first electrode and a ferroelectric A first electrode of a memory cell comprising a body layer and a second electrode is common to the sub memory unit, and the common first electrode is connected to a bit through a selection transistor. In the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory connected to the plate line, the second electrode is connected to the plate line when writing one of the binary data to one selected memory cell. A method of driving a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory in which data is not written in the remaining non-selected memory cells constituting the memory cell, wherein (a) the selection transistor is turned off and connected to the selected memory cell A high potential V PL-H is applied to the plate line, and the first intermediate potential V PL-H is
Apply PL-M1 and apply a low potential V BL-L or high potential V to the bit line, depending on the data to be written to the selected memory cell.
Applying BL-H ; and (b) turning on the select transistor, connecting the common first electrode and the bit line via the select transistor, and then connecting the plate line connected to the selected memory cell. Applying a low potential V PL-L to the selected memory cell, thereby writing data to the selected memory cell; (c) turning off the selecting transistor and bringing the common first electrode into a floating state; d) A second intermediate potential V PL-M2 (> V PL-M1 ) is applied to the plate line connected to the non-selected memory cell, and floating occurs based on the capacitive coupling between the common first electrode and the plate line. Increasing the potential of the first electrode in a common state.

【0023】尚、工程(a)において、ビット線に低電
位VBL-Lを印加した場合、工程(b)において、選択用
トランジスタをオン状態とし、共通の第1の電極とビッ
ト線とを選択用トランジスタを介して接続したとき、選
択メモリセルに接続されたプレート線に高電位VPL-H
印加されているが故に、選択メモリセルにデータ「0」
が書き込まれる。その後、工程(b)において、選択メ
モリセルに接続されたプレート線に低電位VPL-Lを印加
しても、選択メモリセルに書き込まれたデータ「0」は
変化することがない。
When the low potential V BL-L is applied to the bit line in the step (a), the selecting transistor is turned on in the step (b) to connect the common first electrode and the bit line. When the connection is made via the selection transistor, data “0” is applied to the selected memory cell because the high potential V PL-H is applied to the plate line connected to the selected memory cell.
Is written. Thereafter, in the step (b), even if the low potential V PL-L is applied to the plate line connected to the selected memory cell, the data “0” written in the selected memory cell does not change.

【0024】一方、工程(a)において、ビット線に高
電位VBL-Hを印加した場合、工程(b)において、選択
用トランジスタをオン状態とし、共通の第1の電極とビ
ット線とを選択用トランジスタを介して接続したとき、
選択メモリセルに接続されたプレート線に高電位VPL-H
が印加されているが故に、選択メモリセルにはデータが
書き込まれない。その後、工程(b)において、選択メ
モリセルに接続されたプレート線に低電位VPL-Lを印加
することによって、選択メモリセルにデータ「1」が書
き込まれる。
On the other hand, when the high potential V BL-H is applied to the bit line in the step (a), the selecting transistor is turned on in the step (b), and the common first electrode and the bit line are connected. When connected via a selection transistor,
High potential V PL-H is applied to the plate line connected to the selected memory cell.
Is not applied to the selected memory cell. Thereafter, in the step (b), data “1” is written to the selected memory cell by applying the low potential V PL-L to the plate line connected to the selected memory cell.

【0025】本発明の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
の駆動方法(以下、本発明と略称する場合がある)にお
いては、工程(d)において、浮遊状態の共通の第1の
電極の電位を上昇させるが故に、データ「1」が書き込
まれた選択メモリセルにおいて、第1の電極と第2の電
極との間の電位差(書き込み電圧)が大きくなる。然る
に、工程(b)における非選択メモリセルの第1の電極
と第2の電極との間の電位差(ディスターブ電圧)と、
工程(d)における非選択メモリセルの第1の電極と第
2の電極との間の電位差(ディスターブ電圧)は左程変
化しない。従って、(書き込み電圧)/(ディスターブ
電圧)の比を高くすることができる結果、ディスターブ
によるデータ保持状態の劣化の影響を相対的に低減する
ことができ、信頼性の高いデータ保持状態を得ることが
可能となる。
In the method for driving a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as the present invention), in step (d), the potential of the common first electrode in a floating state is increased. Therefore, in the selected memory cell in which the data “1” is written, the potential difference (write voltage) between the first electrode and the second electrode increases. Therefore, the potential difference (disturb voltage) between the first electrode and the second electrode of the non-selected memory cell in the step (b),
The potential difference (disturb voltage) between the first electrode and the second electrode of the unselected memory cell in the step (d) does not change to the left. Therefore, the ratio of (write voltage) / (disturb voltage) can be increased, and as a result, the influence of the degradation of the data retention state due to the disturbance can be relatively reduced, and a highly reliable data retention state can be obtained. Becomes possible.

【0026】本発明において、第1の中間電位VPL-M1
の値は、[VPL-L+(VPL-H−VPL- L)/2]の値に略
等しく、第2の中間電位VPL-M2の値は、VPL-Hの値に
略等しい構成とすることができる。この場合、電源電圧
をVccとしたとき、VPL-H及びVBL-Hの値はVccと略等
しく、VPL-L及びVBL-Lの値は0ボルトである構成とす
ることが好ましい。
In the present invention, the first intermediate potential V PL-M1
The value substantially equal to the value of [V PL-L + (V PL-H -V PL- L) / 2], the value of the second intermediate potential V PL-M2 is the value of V PL-H The configurations can be substantially equal. In this case, when the power supply voltage is Vcc , the values of VPL-H and VBL-H are substantially equal to Vcc, and the values of VPL-L and VBL-L are 0 volt. Is preferred.

【0027】あるいは又、本発明においては、第1の中
間電位VPL-M1の値は、[VPL-L+(VPL-H−VPL-L
/3]の値に略等しく、第2の中間電位VPL-M2の値
は、[VPL-L+2(VPL-H−VPL-L)/3]の値に略等
しい構成とすることができる。この場合、電源電圧をV
ccとしたとき、VPL-Hの値はVccと略等しく、VBL-H
値は(2/3)Vccと略等しく、VPL-L及びVBL-Lの値
は0ボルトである構成とすることが好ましい。
Alternatively, in the present invention, the value of the first intermediate potential V PL-M1 is [V PL-L + (V PL-H −V PL-L )
/ 3], and the value of the second intermediate potential V PL-M2 is substantially equal to the value of [V PL-L +2 (V PL-H −V PL-L ) / 3]. be able to. In this case, the power supply voltage is V
cc , the value of V PL-H is approximately equal to V cc , the value of V BL-H is approximately equal to (() V cc, and the values of V PL-L and V BL-L are 0 volts. Is preferable.

【0028】尚、ここで、「略等しい」という概念に
は、強誘電体型不揮発性半導体メモリの製造工程におけ
るバラツキ等によって生じ得る電位のバラツキが包含さ
れる。
Here, the concept of “substantially equal” includes variations in potential that may occur due to variations in the manufacturing process of the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory.

【0029】本発明における強誘電体型不揮発性半導体
メモリの構成として、(A−1)第1のビット線と、
(B−1)N個(但し、N≧1)の第1の選択用トラン
ジスタと、(C−1)それぞれがM個(但し、M≧2)
の第1のメモリセルから構成された、N個の第1のサブ
メモリユニットと、(D−1)N個のサブメモリユニッ
トのそれぞれを構成する第1のメモリセルで共通とされ
たM本のプレート線、から成る第1のメモリユニット、
並びに、(A−2)第2のビット線と、(B−2)N個
の第2の選択用トランジスタと、(C−2)それぞれが
M個の第2のメモリセルから構成された、N個の第2の
サブメモリユニットと、(D−2)N個のサブメモリユ
ニットのそれぞれを構成する第2のメモリセルで共通と
され、且つ、前記第1のメモリユニットを構成するM本
のプレート線と共通のM本のプレート線、から成る第2
のメモリユニットから構成され、各メモリセルは、第1
の電極と強誘電体層と第2の電極とから成り、第1のメ
モリユニットにおいて、第n番目(但し、n=1,2・
・・N)の第1のサブメモリユニットを構成する第1の
メモリセルの第1の電極は、第n番目の第1のサブメモ
リユニットにおいて共通であり、該共通の第1の電極
は、第n番目の第1の選択用トランジスタを介して第1
のビット線に接続され、第2の電極は共通のプレート線
に接続されており、第2のメモリユニットにおいて、第
n番目の第2のサブメモリユニットを構成する第2のメ
モリセルの第1の電極は、第n番目の第2のサブメモリ
ユニットにおいて共通であり、該共通の第1の電極は、
第n番目の第2の選択用トランジスタを介して第2のビ
ット線に接続され、第2の電極は共通のプレート線に接
続されている構成を挙げることができる。
As a configuration of the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory of the present invention, (A-1) a first bit line;
(B-1) N (where N ≧ 1) first selection transistors and (C-1) M each (where M ≧ 2)
(D-1) M first memory cells that are common to the N first sub memory units and the (D-1) N sub memory units that constitute the N sub memory units, respectively. A first memory unit comprising: a plate line of
And (A-2) a second bit line, (B-2) N second selection transistors, and (C-2) each including M second memory cells. (D-2) M memory cells which are common to the second memory cells constituting each of the (D-2) N sub memory units, and which constitute the first memory unit A second plate line consisting of a common plate line and M plate lines
, And each memory cell has the first memory unit.
, A ferroelectric layer, and a second electrode. In the first memory unit, the n-th (where n = 1, 2,...)
..N), the first electrode of the first memory cell constituting the first sub-memory unit is common to the n-th first sub-memory unit, and the common first electrode is The first through the n-th first selection transistor
, And the second electrode is connected to a common plate line. In the second memory unit, the first of the second memory cells constituting the n-th second sub-memory unit is connected. Are common in the n-th second sub-memory unit, and the common first electrode is
A configuration in which the second electrode is connected to a second bit line via an n-th second selection transistor, and the second electrode is connected to a common plate line can be given.

【0030】尚、かかる構成の強誘電体型不揮発性半導
体メモリにおいては、第1のメモリセルに記憶されたデ
ータの読み出しを行うとき、第1の選択用トランジスタ
をオン状態とし、第2の選択用トランジスタをオフ状態
とし、且つ、第2のビット線に参照電位を印加し、第2
のメモリセルに記憶されたデータの読み出しを行うと
き、第2の選択用トランジスタをオン状態とし、第1の
選択用トランジスタをオフ状態とし、且つ、第1のビッ
ト線に参照電位を印加する構成とすることができる。
尚、このような強誘電体型不揮発性半導体メモリの駆動
方法を、便宜上、第1の構成に係る駆動方法と呼ぶ。こ
の第1の構成に係る駆動方法によって、プレート線を共
有した(即ち、対となった)第n番目の第1のサブメモ
リユニットを構成する第1のメモリセル及び第n番目の
第2のサブメモリユニットを構成する第2のメモリセル
のそれぞれに、1ビットを記憶することができ、これに
よって、強誘電体型不揮発性半導体メモリの高集積化を
図ることができる。
In the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory having such a configuration, when reading data stored in the first memory cell, the first selection transistor is turned on and the second selection transistor is turned on. Turning off the transistor, applying a reference potential to the second bit line,
When reading data stored in a memory cell, the second selection transistor is turned on, the first selection transistor is turned off, and a reference potential is applied to the first bit line. It can be.
Note that such a driving method of the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory is referred to as a driving method according to the first configuration for convenience. With the driving method according to the first configuration, the first memory cell and the n-th second memory cell that constitute the n-th first sub-memory unit sharing a plate line (ie, a pair) One bit can be stored in each of the second memory cells included in the sub memory unit, whereby high integration of the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory can be achieved.

【0031】あるいは又、第n番目の第1のサブメモリ
ユニットを構成する第m番目(但し、m=1,2・・・
M)の第1のメモリセルと、第n番目の第2のサブメモ
リユニットを構成する第m番目の第2のメモリセルと
に、対となった相補的なデータを記憶させる構成とする
ことができる。尚、このような強誘電体型不揮発性半導
体メモリの駆動方法を、便宜上、第2の構成に係る駆動
方法と呼ぶ。この第2の構成に係る駆動方法によって、
プレート線を共有した(即ち、対となった)第n番目の
第1のサブメモリユニットを構成する第1のメモリセル
及び第n番目の第2のサブメモリユニットを構成する第
2のメモリセルに、相補的なデータ構成の1ビットを記
憶することができる。
Alternatively, the m-th (where m = 1, 2,...) Constituting the n-th first sub-memory unit
M) A pair of complementary data is stored in the first memory cell and the m-th second memory cell forming the n-th second sub-memory unit. Can be. Note that such a driving method of the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory is referred to as a driving method according to the second configuration for convenience. By the driving method according to the second configuration,
A first memory cell forming the n-th first sub-memory unit and a second memory cell forming the n-th second sub-memory unit sharing a plate line (ie, a pair) , One bit of a complementary data structure can be stored.

【0032】また、かかる構成の強誘電体型不揮発性半
導体メモリの構造として、一層の高集積化を達成するた
めに、強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成する第1
のメモリユニットと、この強誘電体型不揮発性半導体メ
モリと第1のビット線の延在する方向に隣接した強誘電
体型不揮発性半導体メモリを構成する第1のメモリユニ
ットとを層間絶縁層を介して積層し、強誘電体型不揮発
性半導体メモリを構成する第2のメモリユニットと、こ
の強誘電体型不揮発性半導体メモリと第2のビット線の
延在する方向に隣接した強誘電体型不揮発性半導体メモ
リを構成する第2のメモリユニットとを層間絶縁層を介
して積層した構造を挙げることができる。
Further, as a structure of the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory having such a configuration, the first structure of the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory in order to achieve higher integration.
Memory unit and a first memory unit constituting a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory adjacent to the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory in a direction in which the first bit line extends, via an interlayer insulating layer A second memory unit which is stacked to form a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory; and a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory adjacent to the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory in a direction in which the second bit line extends. A structure in which the constituent second memory unit is stacked with an interlayer insulating layer interposed therebetween can be given.

【0033】あるいは又、かかる構成の強誘電体型不揮
発性半導体メモリの構造として、一層の高集積化を達成
するために、第1のメモリユニットを構成する第1のサ
ブメモリユニットのそれぞれは層間絶縁層を介して積層
されており、第2のメモリユニットを構成する第2のサ
ブメモリユニットのそれぞれは層間絶縁層を介して積層
されている構造を挙げることができる。あるいは又、第
1のメモリユニットを構成する第1のサブメモリユニッ
ト及び第2のメモリユニットを構成する第2のサブメモ
リユニットのそれぞれは、層間絶縁層を介して積層され
ている構造を挙げることができる。
Alternatively, as the structure of the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory having such a structure, each of the first sub-memory units constituting the first memory unit is provided with an interlayer insulating film in order to achieve higher integration. A structure in which each of the second sub-memory units forming the second memory unit is stacked with a layer interposed therebetween with an interlayer insulating layer interposed therebetween. Alternatively, a structure in which each of the first sub-memory unit forming the first memory unit and the second sub-memory unit forming the second memory unit is stacked via an interlayer insulating layer may be mentioned. Can be.

【0034】尚、M≧2を満足すればよく、実際的なM
の値として、例えば、2のべき数を挙げることができる
が、特に、M=8又はM=16とすることが、共通の第
1の電極とプレート線との容量結合に基づき浮遊状態の
共通の第1の電極の電位を確実に所望の値に上昇させる
といった観点から好ましい。また、N≧1を満足すれば
よく、実際的なNの値として、1又は2のべき数(1,
2,4,8,16・・・)を挙げることができる。
It is sufficient that M ≧ 2 is satisfied.
Can be given by an exponent of 2, for example. In particular, when M = 8 or M = 16, the common floating state is established based on the capacitive coupling between the common first electrode and the plate line. This is preferable from the viewpoint that the potential of the first electrode is surely increased to a desired value. Further, it suffices to satisfy N ≧ 1. As a practical value of N, a power of 1 or 2 (1,
2, 4, 8, 16,...).

【0035】本発明における強誘電体層を構成する材料
として、ビスマス層状化合物、より具体的には、Bi系
層状構造ペロブスカイト型の強誘電体材料を挙げること
ができる。Bi系層状構造ペロブスカイト型の強誘電体
材料は、所謂不定比化合物に属し、金属元素、アニオン
(O等)元素の両サイトにおける組成ずれに対する寛容
性がある。また、化学量論的組成からやや外れたところ
で最適な電気的特性を示すことも珍しくない。Bi系層
状構造ペロブスカイト型の強誘電体材料は、例えば、一
般式(Bi222+(Am-1m3m+12-で表すことが
できる。ここで、「A」は、Bi、Pb、Ba、Sr、
Ca、Na、K、Cd等の金属から構成された群から選
択された1種類の金属を表し、「B」は、Ti、Nb、
Ta、W、Mo、Fe、Co、Crから成る群から選択
された1種類、若しくは複数種の任意の比率による組み
合わせを表す。また、mは1以上の整数である。
As a material constituting the ferroelectric layer in the present invention, a bismuth layered compound, more specifically, a Bi-based layered structure perovskite type ferroelectric material can be exemplified. The Bi-based layered structure perovskite type ferroelectric material belongs to a so-called nonstoichiometric compound, and has tolerance to a composition deviation at both sites of a metal element and an anion (O or the like) element. Also, it is not uncommon for the composition to exhibit optimal electrical characteristics at a position slightly deviating from the stoichiometric composition. The Bi-based layered structure perovskite ferroelectric material can be represented by, for example, the general formula (Bi 2 O 2 ) 2+ (A m-1 B m O 3m + 1 ) 2- . Here, “A” is Bi, Pb, Ba, Sr,
Represents one type of metal selected from the group consisting of metals such as Ca, Na, K, and Cd, and “B” represents Ti, Nb,
One type selected from the group consisting of Ta, W, Mo, Fe, Co, and Cr, or a combination of a plurality of types at an arbitrary ratio. M is an integer of 1 or more.

【0036】あるいは又、強誘電体層を構成する材料
は、 (BiX,Sr1-X2(SrY,Bi1-Y)(TaZ,Nb1-Z2d 式(1) (但し、0.9≦X≦1.0、0.7≦Y≦1.0、0
≦Z≦1.0、8.7≦d≦9.3)で表される結晶相
を主たる結晶相として含んでいることが好ましい。ある
いは又、強誘電体層を構成する材料は、 BiXSrYTa2d 式(2) (但し、X+Y=3、0.7≦Y≦1.3、8.7≦d
≦9.3)で表される結晶相を主たる結晶相として含ん
でいることが好ましい。これらの場合、式(1)若しく
は式(2)で表される結晶相を主たる結晶相として85
%以上含んでいることが一層好ましい。尚、式(1)
中、(BiX,Sr1-X)の意味は、結晶構造における本
来Biが占めるサイトをSrが占め、このときのBiと
Srの割合がX:(1−X)であることを意味する。ま
た、(SrY,Bi1-Y)の意味は、結晶構造における本
来Srが占めるサイトをBiが占め、このときのSrと
Biの割合がY:(1−Y)であることを意味する。式
(1)若しくは式(2)で表される結晶相を主たる結晶
相として含む強誘電体層を構成する材料には、Biの酸
化物、TaやNbの酸化物、Bi、TaやNbの複合酸
化物が若干含まれている場合もあり得る。
[0036] Alternatively, the material for constituting the ferroelectric layer, (Bi X, Sr 1- X) 2 (Sr Y, Bi 1-Y) (Ta Z, Nb 1-Z) 2 O d (1 (However, 0.9 ≦ X ≦ 1.0, 0.7 ≦ Y ≦ 1.0, 0
≦ Z ≦ 1.0, 8.7 ≦ d ≦ 9.3) It is preferable to include a crystal phase represented as a main crystal phase. Alternatively, the material for constituting the ferroelectric layer, Bi X Sr Y Ta 2 O d (2) (wherein, X + Y = 3,0.7 ≦ Y ≦ 1.3,8.7 ≦ d
≤ 9.3) as a main crystal phase. In these cases, the crystal phase represented by the formula (1) or (2) is used as a main crystal phase.
% Is more preferable. Note that equation (1)
Among the meanings of (Bi X, Sr 1-X ) is the site occupied by the original in the crystal structure and Bi Sr occupies the proportion of Bi and Sr at this time X: means that it is (1-X) . Further, the meaning of (Sr Y , Bi 1-Y ) means that Bi occupies a site originally occupied by Sr in the crystal structure, and the ratio of Sr and Bi at this time is Y: (1-Y). . Materials constituting the ferroelectric layer containing the crystal phase represented by the formula (1) or (2) as a main crystal phase include oxides of Bi, oxides of Ta and Nb, and oxides of Bi, Ta and Nb. In some cases, the composite oxide may be slightly contained.

【0037】あるいは又、強誘電体層を構成する材料
は、 BiX(Sr,Ca,Ba)Y(TaZ,Nb1-Z2d 式(3) (但し、1.7≦X≦2.5、0.6≦Y≦1.2、0
≦Z≦1.0、8.0≦d≦10.0)で表される結晶
相を含んでいてもよい。尚、「(Sr,Ca,Ba)」
は、Sr、Ca及びBaから構成された群から選択され
た1種類の元素を意味する。これらの各式で表される強
誘電体層を構成する材料の組成を化学量論的組成で表せ
ば、例えば、Bi2SrTa29、Bi2SrNb29
Bi2BaTa29、Bi2SrTaNbO9等を挙げる
ことができる。あるいは又、強誘電体層を構成する材料
として、Bi4SrTi415、Bi4Ti312、Bi2
PbTa29等を例示することができるが、これらの場
合においても、各金属元素の比率は、結晶構造が変化し
ない程度に変化させ得る。即ち、金属元素及び酸素元素
の両サイトにおける組成ずれがあってもよい。
Alternatively, the material constituting the ferroelectric layer is represented by the following formula: Bi x (Sr, Ca, Ba) Y (Ta Z , Nb 1 -Z ) 2 O d Formula (3) (where 1.7 ≦ X ≦ 2.5, 0.6 ≦ Y ≦ 1.2, 0
≦ Z ≦ 1.0, 8.0 ≦ d ≦ 10.0). "(Sr, Ca, Ba)"
Means one element selected from the group consisting of Sr, Ca and Ba. If the composition of the material constituting the ferroelectric layer represented by each of these formulas is represented by a stoichiometric composition, for example, Bi 2 SrTa 2 O 9 , Bi 2 SrNb 2 O 9 ,
Bi 2 BaTa 2 O 9 and Bi 2 SrTaNbO 9 can be exemplified. Alternatively, as a material constituting the ferroelectric layer, Bi 4 SrTi 4 O 15 , Bi 4 Ti 3 O 12 , Bi 2
PbTa 2 O 9 and the like can be exemplified, but also in these cases, the ratio of each metal element can be changed to such an extent that the crystal structure does not change. That is, there may be a composition deviation at both sites of the metal element and the oxygen element.

【0038】あるいは又、強誘電体層を構成する材料と
して、PbTiO3、ペロブスカイト型構造を有するP
bZrO3とPbTiO3の固溶体であるチタン酸ジルコ
ン酸鉛[PZT,Pb(Zr1-y,Tiy)O3(但し、
0<y<1)]、PZTにLaを添加した金属酸化物で
あるPLZT、あるいはPZTにNbを添加した金属酸
化物であるPNZTといったPZT系化合物を挙げるこ
とができる。
Alternatively, as a material constituting the ferroelectric layer, PbTiO 3 , P having a perovskite structure may be used.
Lead zirconate titanate [PZT, Pb (Zr 1-y , Ti y ) O 3 (provided that it is a solid solution of bZrO 3 and PbTiO 3
0 <y <1)], and PZT-based compounds such as PLZT, which is a metal oxide obtained by adding La to PZT, and PNZT, which is a metal oxide obtained by adding Nb to PZT.

【0039】強誘電体層を得るためには、強誘電体薄膜
を形成した後の工程において、強誘電体薄膜をパターニ
ングすればよい。場合によっては、強誘電体薄膜のパタ
ーニングは不要である。強誘電体薄膜の形成は、例え
ば、MOCVD法、パルスレーザアブレーション法、ス
パッタ法、ゾル−ゲル法といった強誘電体薄膜を構成す
る材料に適宜適した方法にて行うことができる。また、
強誘電体薄膜のパターニングは、例えば異方性イオンエ
ッチング(RIE)法にて行うことができる。
In order to obtain a ferroelectric layer, the ferroelectric thin film may be patterned in a step after the formation of the ferroelectric thin film. In some cases, patterning of the ferroelectric thin film is unnecessary. The ferroelectric thin film can be formed by, for example, a method suitable for a material constituting the ferroelectric thin film, such as a MOCVD method, a pulse laser ablation method, a sputtering method, or a sol-gel method. Also,
The patterning of the ferroelectric thin film can be performed by, for example, an anisotropic ion etching (RIE) method.

【0040】本発明における第1の電極及び第2の電極
を構成する材料として、例えば、Ir、IrO2-X、I
r/IrO2-X、SrIrO3、Ru、RuO2-X、Sr
RuO 3、Pt、Pt/IrO2-X、Pt/RuO2-X
Pd、Pt/Tiの積層構造、Pt/Taの積層構造、
Pt/Ti/Taの積層構造、La0.5Sr0.5CoO3
(LSCO)、Pt/LSCOの積層構造、YBa2
37を挙げることができる。ここで、Xの値は、0≦
X<2である。尚、積層構造においては、「/」の前に
記載された材料が上層を構成し、「/」の後ろに記載さ
れた材料が下層を構成する。第1の電極と第2の電極
は、同じ材料から構成されていてもよいし、同種の材料
から構成されていてもよいし、異種の材料から構成され
ていてもよい。第1の電極あるいは第2の電極を形成す
るためには、第1の電極材料層あるいは第2の電極材料
層を形成した後の工程において、第1の電極材料層ある
いは第2の電極材料層をパターニングすればよい。第1
の電極材料層あるいは第2の電極材料層の形成は、例え
ばスパッタ法、反応性スパッタ法、電子ビーム蒸着法、
MOCVD法、あるいはパルスレーザアブレーション法
といった第1の電極材料層や第2の電極材料層を構成す
る材料に適宜適した方法にて行うことができる。また、
第1の電極材料層や第2の電極材料層のパターニング
は、例えばイオンミーリング法やRIE法にて行うこと
ができる。
First and Second Electrodes in the Present Invention
As a material constituting, for example, Ir, IrO2-X, I
r / IrO2-X, SrIrOThree, Ru, RuO2-X, Sr
RuO Three, Pt, Pt / IrO2-X, Pt / RuO2-X,
Pd, Pt / Ti laminated structure, Pt / Ta laminated structure,
Laminated structure of Pt / Ti / Ta, La0.5Sr0.5CoOThree
(LSCO), Pt / LSCO laminated structure, YBaTwoC
uThreeO7Can be mentioned. Here, the value of X is 0 ≦
X <2. In addition, in the laminated structure, before "/"
The listed materials constitute the upper layer and are listed after the “/”.
The material used constitutes the lower layer. First electrode and second electrode
May be composed of the same material,
May be composed of different materials
May be. Forming a first electrode or a second electrode
To do so, the first electrode material layer or the second electrode material
In the step after forming the layer, the first electrode material layer
Alternatively, the second electrode material layer may be patterned. First
Formation of the second electrode material layer or the second electrode material layer
For example, sputtering, reactive sputtering, electron beam evaporation,
MOCVD or pulsed laser ablation
Constituting the first electrode material layer and the second electrode material layer.
Can be carried out by a method suitable for the material. Also,
Patterning of the first and second electrode material layers
Is performed by ion milling or RIE, for example.
Can be.

【0041】強誘電体型不揮発性半導体メモリにおける
絶縁層や層間絶縁層を構成する材料として、酸化シリコ
ン(SiO2)、窒化シリコン(SiN)、SiON、
SOG、NSG、BPSG、PSG、BSG及びLTO
を例示することができる。
Silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), SiON, and the like are used as a material for forming an insulating layer and an interlayer insulating layer in a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory.
SOG, NSG, BPSG, PSG, BSG and LTO
Can be exemplified.

【0042】本発明においては、強誘電体層の下に第1
の電極を形成し、強誘電体層の上に第2の電極を形成す
る構成(即ち、第1の電極は下部電極に相当し、第2の
電極は上部電極に相当する)とすることもできるし、強
誘電体層の上に第1の電極を形成し、強誘電体層の下に
第2の電極を形成する構成(即ち、第1の電極は上部電
極に相当し、第2の電極は下部電極に相当する)とする
こともできる。プレート線は、第2の電極から延在して
いる構成とすることもできるし、第2の電極とは別途に
形成され、第2の電極と接続された構成とすることもで
きる。後者の場合、プレート線を構成する配線材料とし
て、例えばアルミニウムやアルミニウム系合金を例示す
ることができる。第1の電極が共通である構造として、
具体的には、ストライプ状の第1の電極を形成し、かか
るストライプ状の第1の電極の全面を覆うように強誘電
体層を形成する構成を挙げることができる。尚、このよ
うな構造においては、第1の電極と強誘電体層と第2の
電極の重複領域がメモリセルに相当する。第1の電極が
共通である構造として、その他、第1の電極の所定の領
域に、それぞれの強誘電体層が形成され、強誘電体層上
に第2の電極が形成された構造、あるいは又、配線層の
所定の表面領域に、それぞれの第1の電極が形成され、
かかるそれぞれの第1の電極上に強誘電体層が形成さ
れ、強誘電体層上に第2の電極が形成された構造を挙げ
ることができるが、これらの構成に限定するものではな
い。
In the present invention, the first under the ferroelectric layer
And the second electrode is formed on the ferroelectric layer (that is, the first electrode corresponds to the lower electrode, and the second electrode corresponds to the upper electrode). A configuration in which a first electrode is formed on a ferroelectric layer and a second electrode is formed below a ferroelectric layer (that is, the first electrode corresponds to an upper electrode, The electrode corresponds to the lower electrode). The plate line may be configured to extend from the second electrode, or may be formed separately from the second electrode and connected to the second electrode. In the latter case, for example, aluminum or an aluminum-based alloy can be exemplified as a wiring material forming the plate line. As a structure in which the first electrode is common,
Specifically, a configuration in which a stripe-shaped first electrode is formed and a ferroelectric layer is formed so as to cover the entire surface of the stripe-shaped first electrode can be given. In such a structure, an overlapping area of the first electrode, the ferroelectric layer, and the second electrode corresponds to a memory cell. As a structure in which the first electrode is common, a structure in which a ferroelectric layer is formed in a predetermined region of the first electrode and a second electrode is formed on the ferroelectric layer, or Each first electrode is formed in a predetermined surface area of the wiring layer,
A structure in which a ferroelectric layer is formed on each of the first electrodes and a second electrode is formed on the ferroelectric layer can be given, but the present invention is not limited to these structures.

【0043】選択用トランジスタ(スイッチング用トラ
ンジスタ)は、例えば、周知のMIS型FETやMOS
型FETから構成することができる。ビット線を構成す
る材料として、不純物がドーピングされたポリシリコン
や高融点金属材料を挙げることができる。共通の第1の
電極と第1あるいは第2の選択用トランジスタとの電気
的な接続は、共通の第1の電極と第1あるいは第2の選
択用トランジスタとの間に形成された絶縁層に設けられ
た接続孔(コンタクトホール)を介して、あるいは又、
かかる絶縁層に設けられた接続孔(コンタクトホール)
及び絶縁層上に形成された配線層を介して行うことがで
きる。尚、絶縁層を構成する材料として、酸化シリコン
(SiO2)、窒化シリコン(SiN)、SiON、S
OG、NSG、BPSG、PSG、BSG及びLTOを
例示することができる。
The selection transistor (switching transistor) is, for example, a well-known MIS type FET or MOS transistor.
It can be composed of a type FET. Examples of a material forming the bit line include polysilicon doped with impurities and a high melting point metal material. The electrical connection between the common first electrode and the first or second selection transistor is established by an insulating layer formed between the common first electrode and the first or second selection transistor. Through the provided connection holes (contact holes) or
Connection holes (contact holes) provided in such an insulating layer
And via a wiring layer formed on the insulating layer. In addition, as a material constituting the insulating layer, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), SiON, S
OG, NSG, BPSG, PSG, BSG and LTO can be exemplified.

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態(以下、実施の形態と略称する)に基づき本発
明を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings based on embodiments of the invention (hereinafter abbreviated as embodiments).

【0045】(実施の形態1)実施の形態1は、本発明
の強誘電体型不揮発性半導体メモリ(以下、便宜上、不
揮発性メモリと略称する)の駆動方法に関する。図1に
実施の形態1の不揮発性メモリの回路図を示し、図2に
模式的な一部断面図を示す。
Embodiment 1 Embodiment 1 relates to a method of driving a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory (hereinafter abbreviated as “nonvolatile memory” for convenience) of the present invention. FIG. 1 shows a circuit diagram of the nonvolatile memory according to the first embodiment, and FIG. 2 shows a schematic partial sectional view.

【0046】実施の形態1の不揮発性メモリは、(A)
ビット線BLと、(B)選択用トランジスタTRと、
(C)M個(但し、M≧2であり、実施の形態1におい
ては、M=8)のメモリセルMCMから構成されたサブ
メモリユニットSMUと、(D)M本のプレート線PL
m(m=1,2・・・M)、から成るメモリユニットM
Uから構成されている。
The nonvolatile memory according to the first embodiment has the following (A)
A bit line BL, (B) a selection transistor TR,
(C) M-number (where a M ≧ 2, in the first embodiment, M = 8) and sub-memory unit SMU which is composed of the memory cells MC M of, (D) M plate lines PL
m (m = 1, 2,..., M)
U.

【0047】そして、各メモリセルMCm(m=1,2
・・・M)は、第1の電極(下部電極)21と強誘電体
層22と第2の電極(上部電極)23とから成る。ま
た、サブメモリユニットSMUを構成するメモリセルM
mの第1の電極21は、サブメモリユニットSMUに
おいて共通であり、該共通の第1の電極21(共通ノー
ドCNと呼ぶ場合がある)は、選択用トランジスタTR
を介してビット線BLに接続され、第2の電極23はプ
レート線PLmに接続されている。尚、図2において
は、選択用トランジスタTR及びメモリセルMCと、ビ
ット線BLの延在する方向に隣接する選択用トランジス
タTR’及びメモリセルMC’の一部分を併せて図示し
た。
Then, each memory cell MC m (m = 1, 2)
.. M) include a first electrode (lower electrode) 21, a ferroelectric layer 22, and a second electrode (upper electrode) 23. Further, the memory cells M forming the sub-memory unit SMU
The first electrode 21 of C m is common in sub-memory unit SMU, (sometimes referred to as a common node CN) a first electrode 21 of the common, the selection transistor TR
Via is connected to the bit line BL, and the second electrode 23 is connected to a plate line PL m. Note that FIG. 2 also shows the selection transistor TR and the memory cell MC and a part of the selection transistor TR ′ and the memory cell MC ′ adjacent to each other in the direction in which the bit line BL extends.

【0048】メモリセルMCmにおけるプレート線PLm
は、プレート線デコーダ/ドライバPDに接続されてい
る。更には、選択用トランジスタTRのゲート電極はワ
ード線WLに接続され、ワード線WLは、ワード線デコ
ーダ/ドライバWDに接続されている。また、ビット線
BLは、センスアンプSAに接続されている。
The plate line in the memory cell MC m PL m
Are connected to a plate line decoder / driver PD. Further, the gate electrode of the selection transistor TR is connected to a word line WL, and the word line WL is connected to a word line decoder / driver WD. Further, the bit line BL is connected to the sense amplifier SA.

【0049】不揮発性メモリにデータの書き込みを行う
実施の形態1の不揮発性メモリの駆動方法を、以下、説
明する。尚、一例として、メモリセルMC1にデータを
書き込むものとする。図3に動作波形を示す。尚、図3
中、括弧内の数字は、以下に説明する工程の番号と対応
している。
The method of driving the nonvolatile memory according to the first embodiment for writing data to the nonvolatile memory will be described below. As an example, it is assumed that data is written into the memory cell MC 1. FIG. 3 shows operation waveforms. FIG.
In the figure, the numbers in parentheses correspond to the numbers of the steps described below.

【0050】尚、実施の形態1において、第1の中間電
位VPL-M1の値は、[VPL-L+(VP L-H−VPL-L)/
2]の値に略等しく、第2の中間電位VPL-M2の値は、
PL-Hの値に略等しい。更には、電源電圧をVccとした
とき、VPL-H及びVBL-Hの値はV ccと略等しく、VPL-L
及びVBL-Lの値は0ボルトである。従って、第1の中間
電位VPL-M1の値は(1/2)Vccである。
In the first embodiment, the first intermediate power
Rank VPL-M1Is [VPL-L+ (VP LH-VPL-L) /
2], and the second intermediate potential VPL-M2The value of
VPL-HIs approximately equal to the value of Further, when the power supply voltage is VccMade
When VPL-HAnd VBL-HIs V ccApproximately equal toPL-L
And VBL-LIs 0 volts. Therefore, the first intermediate
Potential VPL-M1Is (1/2) VccIt is.

【0051】(1A)初期状態では、ビット線、ワード
線、全プレート線が0ボルトとなっている。更には、共
通ノードCNも0ボルトで浮遊状態となっている。
(1A) In the initial state, the bit lines, word lines, and all plate lines are at 0 volt. Further, the common node CN is also in a floating state at 0 volt.

【0052】(2A)データ書き込みの開始時、選択用
トランジスタTRをオフ状態としておき、選択メモリセ
ルMC1に接続されたプレート線(選択プレート線)P
1に高電位VPL-H(=Vcc)を印加し、非選択メモリ
セルMCk(但し、k=2,3・・・8である)に接続
されたプレート線(非選択プレート線)PLk(但し、
k=2,3・・・8である)に第1の中間電位VPL-M1
[=VPL-L+(VPL-H−VP L-L)/2=(1/2)
cc]を印加し、選択メモリセルMC1に書き込むべき
データに依存して、ビット線BLに低電位VBL-L(=0
ボルト)若しくは高電位V BL-H(=Vcc)を印加する。
サブメモリユニットSMUの共通ノードCNは、浮遊状
態であるが故に、プレート線PLMとの容量結合によっ
て、概ね(1/2)Vccの電位となる。
(2A) At the start of data writing, select
With the transistor TR turned off, the selected memory cell
Le MC1Plate line (selection plate line) P connected to
L1High potential VPL-H(= Vcc) Apply and unselect memory
Cell MCk(However, k = 2,3 ... 8)
Plate line (unselected plate line) PLk(However,
k = 2, 3,... 8).PL-M1
[= VPL-L+ (VPL-H-VP LL) / 2 = (1/2)
Vcc] To select the selected memory cell MC1Should write to
Depending on the data, a low potential V is applied to the bit line BL.BL-L(= 0
Volts) or high potential V BL-H(= Vcc) Is applied.
The common node CN of the sub memory unit SMU is in a floating state.
The plate line PLMWith capacitive coupling
Approximately (1/2) VccPotential.

【0053】(3A)次に、ワード線WLをハイレベル
とすることによって、選択用トランジスタTRをオン状
態とし、サブメモリユニットSMUの共通ノードCNと
ビット線BLとを選択用トランジスタTRを介して接続
する。
(3A) Next, by setting the word line WL to high level, the selection transistor TR is turned on, and the common node CN of the sub memory unit SMU and the bit line BL are connected via the selection transistor TR. Connecting.

【0054】(4A)その後、選択プレート線PL1
低電位VPL-L(=0ボルト)を印加する。
(4A) Thereafter, a low potential V PL-L (= 0 volt) is applied to the selected plate line PL 1 .

【0055】尚、工程(2A)において、ビット線BL
に低電位VBL-L(=0ボルト)を印加した場合、工程
(3A)において、選択用トランジスタTRをオン状態
とし、共通ノードCNとビット線BLとを選択用トラン
ジスタTRを介して接続したとき、選択プレート線PL
1に高電位VPL-H(=Vcc)が印加されているが故に、
選択メモリセルMC1にデータ「0」が書き込まれる。
その後、工程(4A)において、選択プレート線PL1
に低電位VPL-L(=0ボルト)を印加しても、選択メモ
リセルMC1に書き込まれたデータ「0」は変化するこ
とがない。
In the step (2A), the bit line BL
When the low potential V BL-L (= 0 volts) is applied to the gate, in step (3A), the selection transistor TR is turned on, and the common node CN and the bit line BL are connected via the selection transistor TR. When the selection plate line PL
Since high potential V PL-H (= V cc ) is applied to 1,
Data "0" is written in the selected memory cell MC 1.
Thereafter, in step (4A), the selected plate line PL 1
To be applied to low potential V PL-L (= 0 volt), data "0" written in the selected memory cell MC 1 is never changed.

【0056】一方、工程(2A)において、ビット線B
Lに高電位VBL-Hを印加した場合、工程(3A)におい
て、選択用トランジスタTRをオン状態とし、共通ノー
ドCNとビット線BLとを選択用トランジスタTRを介
して接続したとき、選択プレート線PL1に高電位V
PL-Hが印加されているが故に、選択メモリセルMC1
はデータが書き込まれない。その後、工程(4A)にお
いて、選択プレート線PL 1に低電位VPL-L(=0ボル
ト)を印加することによって、選択メモリセルMC1
データ「1」が書き込まれる。
On the other hand, in the step (2A), the bit line B
High potential V at LBL-HIs applied in step (3A)
To turn on the selection transistor TR,
And the bit line BL via the selection transistor TR
When connected, select plate line PL1High potential V
PL-HIs applied, the selected memory cell MC1To
Does not write data. Then, in step (4A)
And select plate line PL 1Low potential VPL-L(= 0 Vol
) Is applied to the selected memory cell MC.1To
Data "1" is written.

【0057】(5A)次に、ワード線WLをローレベル
とすることによって、選択用トランジスタTRをオフ状
態とし、共通ノードCNを浮遊状態とする。このときの
共通ノードCNの電位は、選択メモリセルMC1にデー
タ「0」が書き込まれていた場合には、VBL-L(=0ボ
ルト)であり、選択メモリセルMC1にデータ「1」が
書き込まれていた場合には、VBL-H(=Vcc)である。
(5A) Next, by setting the word line WL to low level, the selection transistor TR is turned off, and the common node CN is set in a floating state. The potential of the common node CN in this case, when data "0" is written to the selected memory cell MC 1 is V BL-L (= 0 volt), data "1 in the selected memory cell MC 1 Is written as V BL-H (= V cc ).

【0058】(6A)その後、非選択プレート線PLk
に第2の中間電位VPL-M2(=Vcc)を印加する。尚、
選択プレート線PL1には低電位VPL-L(=0ボルト)
が印加されている。その結果、共通ノードCNとプレー
ト線PL1,PLkとの容量結合に基づき、浮遊状態の共
通ノードCNの電位が上昇する。具体的には、M=8で
ある場合、共通ノードCNの電位の上昇分は、約(1/
2)Vccである。
(6A) Thereafter, the non-selected plate lines PL k
Is applied with a second intermediate potential V PL-M2 (= V cc ). still,
Low potential V PL-L (= 0 volt) is applied to selected plate line PL 1
Is applied. As a result, the potential of the floating common node CN rises based on the capacitive coupling between the common node CN and the plate lines PL 1 and PL k . Specifically, when M = 8, the increase in the potential of the common node CN is about (1/1 /
2) Vcc .

【0059】従って、このときの共通ノードCNの電位
は、選択メモリセルMC1にデータ「0」が書き込まれ
ていた場合には、約(1/2)Vccとなり、選択メモリ
セルMC1にデータ「1」が書き込まれていた場合に
は、約(3/2)Vccとなる。選択プレート線PL1
は低電位VPL-L(=0ボルト)が印加されているので、
選択メモリセルMC1にデータ「0」が書き込まれてい
た場合には、選択プレート線PL1と共通ノードCNと
の間の電位差は約(1/2)Vccであり、選択メモリセ
ルMC1に記憶されたデータ「0」に変化は生じない。
一方、選択メモリセルMC1にデータ「1」が書き込ま
れていた場合には、選択プレート線PL1と共通ノード
CNとの間の電位差は約(3/2)Vccとなり、選択メ
モリセルMC 1にデータ「1」が強く書き込まれる。
Therefore, the potential of the common node CN at this time is
Is the selected memory cell MC1Data "0" is written to
, About (1/2) VccAnd select memory
Cell MC1If data "1" was written to
Is about (3/2) VccBecomes Selection plate line PL1To
Is the low potential VPL-L(= 0 volts) is applied,
Selected memory cell MC1Data "0" is written to
If the selected plate line PL1And the common node CN
Is about (1/2) VccThe selected memory cell
Le MC1No change occurs in the data “0” stored in the storage device.
On the other hand, the selected memory cell MC1Data "1" is written to
If the selection plate line PL1And common node
The potential difference with CN is about (3/2) VccAnd select
Morisel MC 1Is strongly written to the data.

【0060】(7A)以上の操作が完了したならば、非
選択プレート線PLkをVPL-L(=0ボルト)に戻し、
書き込み動作を完了させてもよいが、次のアクセスをス
ムーズに行うために、非選択プレート線PLKの電位を
第1の中間電位VPL-M1[=(1/2)Vcc]に戻すこ
とが好ましい。
(7A) When the above operation is completed, the non-selected plate line PL k is returned to V PL-L (= 0 volt),
May be completed the write operation, in order to perform the next access smoothly, back to the potential of the non-selected plate line PL K first intermediate potential V PL-M1 [= (1/2 ) V cc] Is preferred.

【0061】(8A)その後、再び、ワード線WLをハ
イレベルとすることによって、選択用トランジスタTR
をオン状態とし、サブメモリユニットSMUの共通ノー
ドCNとビット線BLとを選択用トランジスタTRを介
して接続し、共通ノードCNの電位を0ボルトとする。
(8A) After that, the word line WL is set to the high level again, whereby the selecting transistor TR is set.
Is turned on, the common node CN of the sub memory unit SMU and the bit line BL are connected via the selection transistor TR, and the potential of the common node CN is set to 0 volt.

【0062】(9A)最後に、ワード線WLをローレベ
ルとすることによって、選択用トランジスタTRをオフ
状態とし、サブメモリユニットSMUの共通ノードCN
とビット線BLとの接続を解き、併せて、非選択プレー
ト線PLkをVPL-L(=0ボルト)に戻し、書き込み動
作を完了させる。
(9A) Finally, by setting the word line WL to low level, the selection transistor TR is turned off, and the common node CN of the sub memory unit SMU is set.
And the bit line BL is disconnected, and the unselected plate line PL k is returned to V PL-L (= 0 volt) to complete the write operation.

【0063】以降、メモリセルMCm(m=2,3・・
・8)に対して、順次、工程(1A)〜(9A)の操作
を行う。
Thereafter, the memory cell MC m (m = 2, 3,...)
Steps (1A) to (9A) are sequentially performed for 8).

【0064】以上の工程においては、ビット線BLには
BL-H又はVBL-Lを印加するだけでよく、中間電位も非
選択プレート線PLkに印加するVPL-Mのみである。し
かも、ディスターブが±(1/2)Vccと、従来の駆動
方法と変わらないにも拘わらず、従来の駆動方法よりも
データ「1」を強く書き込むことができる。
In the above steps, it is only necessary to apply V BL-H or V BL-L to the bit line BL, and the intermediate potential is only V PL-M applied to the unselected plate line PL k . In addition, although the disturbance is ± (1/2) Vcc, which is the same as the conventional driving method, data “1” can be written more strongly than the conventional driving method.

【0065】以下、実施の形態1の不揮発性メモリの製
造方法を説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing the nonvolatile memory according to the first embodiment will be described.

【0066】先ず、不揮発性メモリにおける選択用トラ
ンジスタTRとして機能するMOS型トランジスタを半
導体基板10に形成する。そのために、例えばLOCO
S構造を有する素子分離領域11を公知の方法に基づき
形成する。尚、素子分離領域は、トレンチ構造を有して
いてもよいし、LOCOS構造とトレンチ構造の組合せ
としてもよい。その後、半導体基板10の表面を例えば
パイロジェニック法により酸化し、ゲート絶縁膜12を
形成する。次いで、不純物がドーピングされたポリシリ
コン層をCVD法にて全面に形成した後、ポリシリコン
層をパターニングし、ゲート電極13を形成する。この
ゲート電極13はワード線WLを兼ねている。尚、ゲー
ト電極13をポリシリコン層から構成する代わりに、ポ
リサイドや金属シリサイドから構成することもできる。
次に、半導体基板10にイオン注入を行い、LDD構造
を形成する。その後、全面にCVD法にてSiO2層を
形成した後、このSiO2層をエッチバックすることに
よって、ゲート電極13の側面にゲートサイドウオール
(図示せず)を形成する。次いで、半導体基板10にイ
オン注入を施した後、イオン注入された不純物の活性化
アニール処理を行うことによって、ソース/ドレイン領
域14A,14Bを形成する。
First, a MOS transistor functioning as a selection transistor TR in a nonvolatile memory is formed on a semiconductor substrate 10. For that purpose, for example, LOCO
An element isolation region 11 having an S structure is formed based on a known method. Note that the element isolation region may have a trench structure or a combination of a LOCOS structure and a trench structure. After that, the surface of the semiconductor substrate 10 is oxidized by, for example, a pyrogenic method to form the gate insulating film 12. Next, after a polysilicon layer doped with impurities is formed on the entire surface by a CVD method, the polysilicon layer is patterned to form a gate electrode 13. This gate electrode 13 also serves as a word line WL. Incidentally, instead of forming the gate electrode 13 from the polysilicon layer, the gate electrode 13 may be formed from polycide or metal silicide.
Next, ions are implanted into the semiconductor substrate 10 to form an LDD structure. Thereafter, a SiO 2 layer is formed on the entire surface by the CVD method, and then the SiO 2 layer is etched back to form a gate sidewall (not shown) on the side surface of the gate electrode 13. Next, after ion implantation is performed on the semiconductor substrate 10, the source / drain regions 14A and 14B are formed by performing activation annealing treatment of the ion-implanted impurities.

【0067】次いで、SiO2から成る下層絶縁層をC
VD法にて形成した後、一方のソース/ドレイン領域1
4Aの上方の下層絶縁層に開口部をRIE法にて形成す
る。そして、かかる開口部内を含む下層絶縁層上に不純
物がドーピングされたポリシリコン層をCVD法にて形
成する。これによって、接続孔(コンタクトホール)1
5を得ることができる。次に、下層絶縁層上のポリシリ
コン層をパターニングすることによって、ビット線BL
を形成する。その後、BPSGから成る上層絶縁層をC
VD法にて全面に形成する。尚、BPSGから成る上層
絶縁層の形成後、窒素ガス雰囲気中で例えば900゜C
×20分間、上層絶縁層をリフローさせることが好まし
い。更には、必要に応じて、例えば化学的機械的研磨法
(CMP法)にて上層絶縁層の頂面を化学的及び機械的
に研磨し、上層絶縁層を平坦化することが望ましい。
尚、下層絶縁層と上層絶縁層を纏めて、絶縁層16と呼
ぶ。
Next, the lower insulating layer made of SiO 2 is
After being formed by the VD method, one of the source / drain regions 1
An opening is formed in the lower insulating layer above 4A by RIE. Then, a polysilicon layer doped with impurities is formed on the lower insulating layer including the inside of the opening by a CVD method. Thereby, the connection hole (contact hole) 1
5 can be obtained. Next, by patterning the polysilicon layer on the lower insulating layer, the bit line BL
To form Then, the upper insulating layer made of BPSG is replaced with C
It is formed on the entire surface by the VD method. After forming the upper insulating layer made of BPSG, for example, at 900 ° C. in a nitrogen gas atmosphere.
It is preferable to reflow the upper insulating layer for × 20 minutes. Further, if necessary, it is desirable to planarize the upper insulating layer by chemically and mechanically polishing the top surface of the upper insulating layer by, for example, a chemical mechanical polishing method (CMP method).
Note that the lower insulating layer and the upper insulating layer are collectively referred to as an insulating layer 16.

【0068】次に、他方のソース/ドレイン領域14B
の上方の絶縁層16に開口部17をRIE法にて形成し
た後、かかる開口部17内を、不純物をドーピングした
ポリシリコンで埋め込み、接続孔(コンタクトホール)
18を完成させる。ビット線BLは、下層絶縁層上を、
図の左右方向に接続孔18と接触しないように延びてい
る。
Next, the other source / drain region 14B
After an opening 17 is formed in the insulating layer 16 above the opening 17 by RIE, the inside of the opening 17 is filled with impurity-doped polysilicon to form a contact hole (contact hole).
18 is completed. The bit line BL extends over the lower insulating layer,
It extends so as not to contact the connection hole 18 in the left-right direction of the drawing.

【0069】尚、接続孔18は、絶縁層16に形成され
た開口部17内に、例えば、タングステン、Ti、P
t、Pd、Cu、TiW、TiNW、WSi2、MoS
2等の高融点金属や金属シリサイドから成る金属配線
材料を埋め込むことによって形成することもできる。接
続孔18の頂面は絶縁層16の表面と略同じ平面に存在
していてもよいし、接続孔18の頂部が絶縁層16の表
面に延在していてもよい。タングステンにて開口部17
を埋め込み、接続孔18を形成する条件を、以下の表1
に例示する。尚、タングステンにて開口部17を埋め込
む前に、Ti層及びTiN層を順に例えばマグネトロン
スパッタ法にて開口部17内を含む絶縁層16の上に形
成することが好ましい。ここで、Ti層及びTiN層を
形成する理由は、オーミックな低コンタクト抵抗を得る
こと、ブランケットタングステンCVD法における半導
体基板10の損傷発生の防止、タングステンの密着性向
上のためである。
The connection hole 18 is formed in the opening 17 formed in the insulating layer 16 by, for example, tungsten, Ti, P
t, Pd, Cu, TiW, TiNW, WSi 2 , MoS
It can also be formed by embedding a metal wiring material made of refractory metal or metal silicide of i 2 and the like. The top surface of the connection hole 18 may be substantially on the same plane as the surface of the insulating layer 16, or the top of the connection hole 18 may extend on the surface of the insulating layer 16. Opening 17 with tungsten
Table 1 below shows conditions for forming the connection holes 18 by burying
An example is shown below. It is preferable that a Ti layer and a TiN layer are sequentially formed on the insulating layer 16 including the inside of the opening 17 by, for example, a magnetron sputtering method before filling the opening 17 with tungsten. Here, the reason why the Ti layer and the TiN layer are formed is to obtain an ohmic low contact resistance, to prevent the semiconductor substrate 10 from being damaged by the blanket tungsten CVD method, and to improve the adhesion of tungsten.

【0070】[表1] Ti層(厚さ:20nm)のスパッタ条件 プロセスガス:Ar=35sccm 圧力 :0.52Pa RFパワー :2kW 基板の加熱 :無し TiN層(厚さ:100nm)のスパッタ条件 プロセスガス:N2/Ar=100/35sccm 圧力 :1.0Pa RFパワー :6kW 基板の加熱 :無し タングステンのCVD形成条件 使用ガス:WF6/H2/Ar=40/400/2250
sccm 圧力 :10.7kPa 形成温度:450゜C タングステン層及びTiN層、Ti層のエッチング条件 第1段階のエッチング:タングステン層のエッチング 使用ガス :SF6/Ar/He=110:90:5scc
m 圧力 :46Pa RFパワー:275W 第2段階のエッチング:TiN層/Ti層のエッチング 使用ガス :Ar/Cl2=75/5sccm 圧力 :6.5Pa RFパワー:250W
[Table 1] Sputtering condition of Ti layer (thickness: 20 nm) Process gas: Ar = 35 sccm Pressure: 0.52 Pa RF power: 2 kW Heating of substrate: None Sputtering condition of TiN layer (thickness: 100 nm) Process Gas: N 2 / Ar = 100/35 sccm Pressure: 1.0 Pa RF power: 6 kW Substrate heating: None Conditions for forming tungsten by CVD Gas used: WF 6 / H 2 / Ar = 40/400/2250
Sccm pressure: 10.7 kPa Formation temperature: 450 ° C. Etching conditions for tungsten layer, TiN layer, and Ti layer First stage etching: Tungsten layer etching Gas used: SF 6 / Ar / He = 110: 90: 5 scc
m Pressure: 46 Pa RF power: 275 W Second stage etching: TiN layer / Ti layer etching Gas used: Ar / Cl 2 = 75/5 sccm Pressure: 6.5 Pa RF power: 250 W

【0071】次に、絶縁層16上に、TiNから成る密
着層(図示せず)を形成することが望ましい。そして、
密着層上にIrから成る第1の電極(下部電極)21を
構成する第1の電極材料層を、例えばスパッタ法にて形
成し、第1の電極材料層及び密着層をフォトリソグラフ
ィ技術及びドライエッチング技術に基づきパターニング
することによって、第1の電極21(共通ノードCN)
を得ることができる。
Next, it is desirable to form an adhesion layer (not shown) made of TiN on the insulating layer 16. And
A first electrode material layer constituting a first electrode (lower electrode) 21 made of Ir is formed on the adhesion layer by, for example, a sputtering method, and the first electrode material layer and the adhesion layer are formed by photolithography and dry etching. By patterning based on the etching technique, the first electrode 21 (common node CN)
Can be obtained.

【0072】その後、例えば、MOCVD法によって、
Bi系層状構造ペロブスカイト型の強誘電体材料(具体
的には、例えば、Bi2SrTa29)から成る強誘電
体薄膜を全面に形成する。その後、250゜Cの空気中
で乾燥処理を行った後、750゜Cの酸素ガス雰囲気で
1時間の熱処理を施し、結晶化を促進させ、強誘電体層
22を得ることができる。
Thereafter, for example, by the MOCVD method,
A ferroelectric thin film made of a Bi-based layered structure perovskite ferroelectric material (specifically, for example, Bi 2 SrTa 2 O 9 ) is formed on the entire surface. Thereafter, after performing a drying treatment in air at 250 ° C., a heat treatment is performed for one hour in an oxygen gas atmosphere at 750 ° C. to promote crystallization and obtain the ferroelectric layer 22.

【0073】次に、IrO2-X層、Pt層を、スパッタ
法にて、順次、全面に形成した後、フォトリソグラフィ
技術、ドライエッチング技術に基づき、Pt層、IrO
2-X層、強誘電体層22を順次、パターニングして、プ
レート線PLmを兼ねた第2の電極23及び強誘電体層
22を形成する。尚、エッチングによって、強誘電体層
22にダメージが加わる場合には、ダメージ回復に必要
とされる温度にて、熱処理を行えばよい。その後、絶縁
層16及び第2の電極23の上に上部絶縁層26Aを形
成する。
Next, an IrO 2-x layer and a Pt layer are sequentially formed on the entire surface by a sputtering method, and then the Pt layer, the IrO
2-X layer, are sequentially ferroelectric layer 22, and patterned to form a second electrode 23 and the ferroelectric layer 22 serving also as a plate line PL m. If the ferroelectric layer 22 is damaged by the etching, heat treatment may be performed at a temperature required for the damage recovery. After that, the upper insulating layer 26A is formed on the insulating layer 16 and the second electrode 23.

【0074】尚、各第2の電極23はプレート線PLm
を兼ねていなくともよい。この場合には、絶縁層16及
び強誘電体層22の上に上層絶縁層を形成した後、上層
絶縁層上にプレート線PLmを形成し、併せて、第2の
電極23とプレート線PLmとを、上層絶縁層に設けら
れた接続孔(ビアホール)によって接続すればよい。
Each second electrode 23 is connected to a plate line PL m
It is not necessary to also serve as. In this case, after forming the upper insulating layer on the insulating layer 16 and the ferroelectric layer 22, the plate line PL m is formed on the upper insulating layer, together, the second electrode 23 and the plate line PL and m may be connected by a connection hole (via hole) provided in the upper insulating layer.

【0075】例えば、Bi2SrTa29から成る強誘
電体薄膜の形成条件を、以下の表2に例示する。尚、表
2中、「thd」は、テトラメチルヘプタンジオネート
の略である。また、表2に示したソース原料はテトラヒ
ドロフラン(THF)を主成分とする溶媒中に溶解され
ている。
For example, the conditions for forming a ferroelectric thin film made of Bi 2 SrTa 2 O 9 are shown in Table 2 below. In Table 2, “thd” is an abbreviation for tetramethylheptanedionate. Further, the source materials shown in Table 2 are dissolved in a solvent containing tetrahydrofuran (THF) as a main component.

【0076】 [表2] MOCVD法による形成 ソース材料 :Sr(thd)2−tetraglyme Bi(C653 Ta(O−iC374(thd) 形成温度 :400〜700゜C プロセスガス:Ar/O2=1000/1000cm3 形成速度 :5〜20nm/分[Table 2] Formation by MOCVD method Source material: Sr (thd) 2 -tetraglyme Bi (C 6 H 5 ) 3 Ta (O-iC 3 H 7 ) 4 (thd) Formation temperature: 400 to 700 ° C. Process gas: Ar / O 2 = 1000/1000 cm 3 Formation rate: 5 to 20 nm / min

【0077】あるいは又、Bi2SrTa29から成る
強誘電体薄膜をパルスレーザアブレーション法、ゾル−
ゲル法、あるいはRFスパッタ法にて全面に形成するこ
ともできる。これらの場合の形成条件を、以下の表3、
表4、表5に例示する。尚、ゾル−ゲル法によって厚い
強誘電体薄膜を形成する場合、所望の回数、スピンコー
ト及び乾燥、あるいはスピンコート及び焼成(又は、ア
ニール処理)を繰り返せばよい。
Alternatively, a ferroelectric thin film made of Bi 2 SrTa 2 O 9 is formed by a pulse laser ablation method,
It can also be formed over the entire surface by a gel method or an RF sputtering method. The forming conditions in these cases are shown in Table 3 below.
Examples are shown in Tables 4 and 5. When a thick ferroelectric thin film is formed by a sol-gel method, spin coating and drying, or spin coating and firing (or annealing) may be repeated a desired number of times.

【0078】[表3] パルスレーザアブレーション法による形成 ターゲット:Bi2SrTa29 使用レーザ:KrFエキシマレーザ(波長248nm、
パルス幅25n秒、5Hz) 形成温度 :400〜800゜C 酸素濃度 :3Pa
[Table 3] Formation by pulsed laser ablation method Target: Bi 2 SrTa 2 O 9 Laser: KrF excimer laser (wavelength 248 nm,
(Pulse width 25 ns, 5 Hz) Forming temperature: 400 to 800 ° C. Oxygen concentration: 3 Pa

【0079】[表4] ゾル−ゲル法による形成 原料:Bi(CH3(CH23CH(C25)COO)3 [ビスマス・2エチルヘキサン酸,Bi(OOc)3] Sr(CH3(CH23CH(C25)COO)2 [ストロンチウム・2エチルヘキサン酸,Sr(OO
c)2] Ta(OEt)5 [タンタル・エトキシド] スピンコート条件:3000rpm×20秒 乾燥:250゜C×7分 焼成:400〜800゜C×1時間(必要に応じてRT
A処理を加える)
[Table 4] Formation by sol-gel method Raw material: Bi (CH 3 (CH 2 ) 3 CH (C 2 H 5 ) COO) 3 [Bismuth-2-ethylhexanoic acid, Bi (OOc) 3 ] Sr ( CH 3 (CH 2 ) 3 CH (C 2 H 5 ) COO) 2 [Strontium · 2ethylhexanoic acid, Sr (OO
c) 2 ] Ta (OEt) 5 [tantalum ethoxide] Spin coating conditions: 3000 rpm × 20 seconds Drying: 250 ° C. × 7 minutes Firing: 400-800 ° C. × 1 hour (RT if necessary)
A processing is added)

【0080】[表5] RFスパッタ法による形成 ターゲット:Bi2SrTa29セラミックターゲット RFパワー:1.2W〜2.0W/ターゲット1cm2 雰囲気圧力:0.2〜1.3Pa 形成温度 :室温〜600゜C プロセスガス:Ar/O2の流量比=2/1〜9/1[Table 5] Formation by RF sputtering target: Bi 2 SrTa 2 O 9 ceramic target RF power: 1.2 W to 2.0 W / target 1 cm 2 Atmospheric pressure: 0.2 to 1.3 Pa Forming temperature: room temperature゜ 600 ° C. Process gas: Ar / O 2 flow rate ratio = 2/1 to 9/1

【0081】強誘電体層を、PZTあるいはPLZTか
ら構成するときの、マグネトロンスパッタ法によるPZ
TあるいはPLZTの形成条件を以下の表6に例示す
る。あるいは又、PZTやPLZTを、反応性スパッタ
法、電子ビーム蒸着法、ゾル−ゲル法、又はMOCVD
法にて形成することもできる。
When the ferroelectric layer is made of PZT or PLZT, PZT by magnetron sputtering is used.
Table 6 below shows conditions for forming T or PLZT. Alternatively, PZT or PLZT is prepared by reactive sputtering, electron beam evaporation, sol-gel, or MOCVD.
It can also be formed by a method.

【0082】[表6] ターゲット :PZTあるいはPLZT プロセスガス:Ar/O2=90体積%/10体積% 圧力 :4Pa パワー :50W 形成温度 :500゜C[Table 6] Target: PZT or PLZT Process gas: Ar / O 2 = 90% by volume / 10% by volume Pressure: 4 Pa Power: 50 W Forming temperature: 500 ° C.

【0083】更には、PZTやPLZTをパルスレーザ
アブレーション法にて形成することもできる。この場合
の形成条件を以下の表7に例示する。
Further, PZT or PLZT can be formed by a pulse laser ablation method. The forming conditions in this case are shown in Table 7 below.

【0084】[表7] ターゲット:PZT又はPLZT 使用レーザ:KrFエキシマレーザ(波長248nm、
パルス幅25n秒、3Hz) 出力エネルギー:400mJ(1.1J/cm2) 形成温度 :550〜600゜C 酸素濃度 :40〜120Pa
[Table 7] Target: PZT or PLZT Laser used: KrF excimer laser (wavelength 248 nm,
Pulse width 25 ns, 3 Hz) Output energy: 400 mJ (1.1 J / cm 2 ) Forming temperature: 550 to 600 ° C. Oxygen concentration: 40 to 120 Pa

【0085】(実施の形態2)実施の形態2は、実施の
形態1の変形である。実施の形態2においては、実施の
形態1にて説明した不揮発性メモリの駆動方法を、メモ
リセルにおけるデータ読み出し後のデータ再書き込みに
適用する。不揮発性メモリの構成は、実施の形態1と同
様とすることができる。以下、実施の形態2における不
揮発性メモリの駆動方法を説明する。尚、一例として、
メモリセルMC1からデータを読み出し、次いで、デー
タを再書き込みするものとする。図4に動作波形を示
す。尚、図4中、括弧内の数字は、以下に説明する工程
の番号と対応している。
(Embodiment 2) Embodiment 2 is a modification of Embodiment 1. In the second embodiment, the driving method of the nonvolatile memory described in the first embodiment is applied to data rewriting after reading data from a memory cell. The configuration of the nonvolatile memory can be similar to that of the first embodiment. Hereinafter, a method for driving the nonvolatile memory according to the second embodiment will be described. As an example,
Reading data from the memory cell MC 1, then it is assumed to rewrite data. FIG. 4 shows operation waveforms. In FIG. 4, the numbers in parentheses correspond to the numbers of the steps described below.

【0086】尚、実施の形態2においても、第1の中間
電位VPL-M1の値は、[VPL-L+(VPL-H−VPL-L)/
2]の値に略等しく、第2の中間電位VPL-M2の値は、
PL- Hの値に略等しい。更には、電源電圧をVccとした
とき、VPL-H及びVBL-Hの値はVccと略等しく、VPL-L
及びVBL-Lの値は0ボルトである。従って、第1の中間
電位VPL-M1の値は(1/2)Vccである。
Note that also in the second embodiment, the value of the first intermediate potential V PL-M1 is [V PL-L + (V PL-H −V PL-L ) /
2], and the value of the second intermediate potential V PL-M2 is
It is almost equal to the value of VPL- H . Further, when the power supply voltage is V cc , the values of V PL-H and V BL-H are substantially equal to V cc and V PL-L
And the value of V BL-L is 0 volts. Therefore, the value of the first intermediate potential V PL-M1 is (1 /) V cc .

【0087】先ず、選択されたメモリセルMC1におけ
るデータの読み出しを行う。
[0087] First, data is read in the memory cell MC 1, which is selected.

【0088】(1B)初期状態では、ビット線、ワード
線、全プレート線が0ボルトとなっている。更には、共
通ノードCNも0ボルトで浮遊状態となっている。
(1B) In the initial state, the bit lines, word lines, and all plate lines are at 0 volt. Further, the common node CN is also in a floating state at 0 volt.

【0089】(2B)データ読み出しの開始時、次い
で、ワード線WLをハイレベルとすることによって、選
択用トランジスタTRをオン状態とする。これによっ
て、サブメモリユニットSMUの共通ノードCNがビッ
ト線BLに接続される。尚、ビット線BLは、浮遊状態
としておく。
(2B) At the start of data reading, the selection transistor TR is turned on by setting the word line WL to high level. As a result, the common node CN of the sub memory unit SMU is connected to the bit line BL. Note that the bit line BL is set in a floating state.

【0090】(3B)次に、選択されたプレート線PL
1にVPL-H(=Vcc)を印加する。非選択プレート線P
kをVPL-L(=0ボルト)のままとする。このとき、
選択メモリセルMC1にデータ「1」が書き込まれてい
た場合には、強誘電体層における分極反転が生じ、共通
ノードCNの電位は上昇する。一方、選択メモリセルM
1にデータ「0」が書き込まれていた場合には、強誘
電体層における分極反転が生ぜず、選択プレート線PL
1と共通ノードCNとの容量結合によって、共通ノード
CNの電位は0ボルトよりも若干高い程度となる。
(3B) Next, the selected plate line PL
Applying a V PL-H (= V cc ) to one. Unselected plate line P
L k is kept at V PL-L (= 0 volt). At this time,
When the data "1" is written to the selected memory cell MC 1 is poled in the ferroelectric layer occurs, the potential of the common node CN increases. On the other hand, the selected memory cell M
When data “0” is written in C 1 , no polarization inversion occurs in the ferroelectric layer and the selected plate line PL
Due to the capacitive coupling between 1 and the common node CN, the potential of the common node CN is slightly higher than 0 volt.

【0091】(4B)その後、ワード線WLをローレベ
ルとすることによって、選択用トランジスタTRをオフ
状態とし、サブメモリユニットSMUの共通ノードCN
とビット線BLとの接続を解く。
(4B) Thereafter, the word line WL is set to the low level to turn off the selection transistor TR, and the common node CN of the sub memory unit SMU is set.
Is disconnected from the bit line BL.

【0092】(5B)次に、センスアンプSAを活性化
して、データを確定し、かかるデータを読み出すと共
に、ビット線BLを充放電する。
(5B) Next, the sense amplifier SA is activated to determine the data, read the data, and charge / discharge the bit line BL.

【0093】次に、選択されたメモリセルMC1におけ
るデータの再書き込みを行う。
[0093] Next, rewriting of data in the memory cell MC 1, which is selected.

【0094】(6B)データの再書き込み開始において
は、選択用トランジスタTRはオフ状態である。また、
選択メモリセルMC1に接続されたプレート線PL1には
高電位VPL-H(=Vcc)が印加されている。この状態
で、非選択メモリセルMCkに接続されたプレート線P
kに第1の中間電位VPL-M1[=(1/2)Vcc]を印
加する。尚、選択メモリセルMC1に再書き込みすべき
データに依存して、ビット線に低電位VBL-L(=0ボル
ト)若しくは高電位VBL-H(=Vcc)が印加されてい
る。
(6B) At the start of data rewriting, the selection transistor TR is off. Also,
A high potential V PL-H (= V cc ) is applied to the plate line PL 1 connected to the selected memory cell MC 1 . In this state, the plate line P connected to the non-selected memory cell MC k
A first intermediate potential V PL-M1 [= (1 /) V cc ] is applied to L k . Incidentally, depending on the data to be rewritten to the selected memory cell MC 1, a low potential V BL-L (= 0 volt) or a high potential V BL-H (= V cc ) is applied to the bit line.

【0095】(7B)以降、実施の形態1の不揮発性メ
モリの駆動方法における工程(3A)〜(9A)の操作
を行う。これによって、選択メモリセルMC1へのデー
タの再書き込みが完了する。
(7B) Thereafter, the operations of steps (3A) to (9A) in the method of driving the nonvolatile memory according to the first embodiment are performed. Thus, the rewriting of data into the selected memory cell MC 1 is completed.

【0096】更に、メモリセルMCm(m=2,3・・
・8)に対して、順次、工程(1B)〜(7B)の操作
を行う。
Further, a memory cell MC m (m = 2, 3...)
Steps (1B) to (7B) are sequentially performed for 8).

【0097】(実施の形態3)実施の形態3も、実施の
形態1の変形である。実施の形態3においては、第1の
中間電位VPL-M1の値は、[VPL-L+(VPL-H
PL-L)/3]の値に略等しく、第2の中間電位V
PL-M2の値は、[VPL-L+2(VPL-H−VPL-L)/3]
の値に略等しい。また、電源電圧をVccとしたとき、V
PL-Hの値はVccと略等しく、VBL-Hの値は(2/3)V
ccと略等しく、VPL-L及びVBL-Lの値は0ボルトであ
る。従って、第1の中間電位VPL-M1の値は(1/3)
ccであり、第2の中間電位VPL-M2の値は(2/3)
ccである。
(Embodiment 3) Embodiment 3 is also a modification of Embodiment 1. In the third embodiment, the value of the first intermediate potential V PL-M1 is [V PL-L + (V PL-H
V PL-L ) / 3], and the second intermediate potential V
The value of PL-M2 is [V PL-L +2 (V PL-H −V PL-L ) / 3]
Is approximately equal to the value of When the power supply voltage is Vcc ,
The value of PL-H is approximately equal to Vcc, and the value of VBL-H is (2/3) V
Approximately equal to cc , the values of V PL-L and V BL-L are 0 volts. Therefore, the value of the first intermediate potential V PL-M1 is (1 /)
V cc , and the value of the second intermediate potential V PL-M2 is (2/3)
Vcc .

【0098】不揮発性メモリにデータの書き込みを行う
実施の形態3の不揮発性メモリの駆動方法を、以下、説
明するが、実施の形態2にて説明したデータの再書き込
みに実施の形態3の駆動方法を適用することもできる。
尚、一例として、メモリセルMC1にデータを書き込み
するものとする。図5に動作波形を示す。尚、図5中、
括弧内の数字は、以下に説明する工程の番号と対応して
いる。
The method of driving the nonvolatile memory according to the third embodiment, in which data is written to the nonvolatile memory, will be described below. However, the method according to the third embodiment is applied to the rewriting of data described in the second embodiment. Methods can also be applied.
Incidentally, it is assumed that the write data as an example, the memory cell MC 1. FIG. 5 shows operation waveforms. In FIG. 5,
The numbers in parentheses correspond to the numbers of the steps described below.

【0099】(1C)初期状態では、ビット線、ワード
線、全プレート線が0ボルトとなっている。更には、共
通ノードCNも0ボルトで浮遊状態となっている。
(1C) In the initial state, the bit lines, word lines, and all plate lines are at 0 volt. Further, the common node CN is also in a floating state at 0 volt.

【0100】(2C)データ書き込みの開始時、選択用
トランジスタTRをオフ状態としておき、選択メモリセ
ルMC1に接続されたプレート線(選択プレート線)P
1に高電位VPL-H(=Vcc)を印加し、非選択メモリ
セルMCkに接続されたプレート線(非選択プレート
線)PLkに第1の中間電位VPL-M[=VPL-L+(V
PL-H−VPL-L)/3=(1/3)Vcc]を印加し、選択
メモリセルMC1に書き込むべきデータに依存して、ビ
ット線BLに低電位VBL-L(=0ボルト)若しくは高電
位VBL-H[=(2/3)Vcc]を印加する。サブメモリ
ユニットSMUの共通ノードCNは、浮遊状態であるが
故に、プレート線PLMとの容量結合によって、概ね
(1/3)Vccの電位となる。
[0100] (2C) at the start of data write, leave the selection transistor TR off, a plate line connected to the selected memory cell MC 1 (selected plate line) P
A high potential V PL-H (= V cc ) is applied to L 1 , and a first intermediate potential V PL-M [= is applied to a plate line (unselected plate line) PL k connected to the unselected memory cell MC k. V PL-L + (V
PL-H -V PL-L) / 3 = (1/3) V cc] is applied to, depending on the data to be written into the selected memory cell MC 1, the bit line BL low potential V BL-L (= 0 V) or a high potential V BL-H [= (2/3) V cc ]. Common node CN sub-memory unit SMU is a floating state, therefore, the capacitive coupling between the plate line PL M, becomes roughly (1/3) V cc potential.

【0101】(3C)次に、ワード線WLをハイレベル
とすることによって、選択用トランジスタTRをオン状
態とし、共通ノードCNとビット線BLとを選択用トラ
ンジスタTRを介して接続する。
(3C) Next, by setting the word line WL to high level, the selection transistor TR is turned on, and the common node CN and the bit line BL are connected via the selection transistor TR.

【0102】(4C)その後、選択プレート線PL1
低電位VPL-L(=0ボルト)を印加する。
(4C) Thereafter, a low potential V PL-L (= 0 volt) is applied to the selected plate line PL 1 .

【0103】尚、工程(2C)において、ビット線に低
電位VBL-L(=0ボルト)を印加した場合、工程(3
C)において、選択用トランジスタTRをオン状態と
し、共通ノードCNとビット線BLとを選択用トランジ
スタTRを介して接続したとき、選択プレート線PL1
に高電位VPL-H(=Vcc)が印加されているが故に、選
択メモリセルMC1にデータ「0」が書き込まれる。そ
の後、工程(4C)において、選択プレート線PL1
低電位VPL-L(=0ボルト)を印加しても、選択メモリ
セルMC1に書き込まれていたデータ「0」は変化する
ことがない。
In the step (2C), when a low potential V BL-L (= 0 volt) is applied to the bit line, the step (3C)
In C), when the selection transistor TR is turned on and the common node CN and the bit line BL are connected via the selection transistor TR, the selection plate line PL 1
Is applied with the high potential V PL-H (= V cc ), data “0” is written to the selected memory cell MC 1 . Thereafter, in step (4C), it also applies a low potential V PL-L (= 0 volt) to the selected plate line PL 1, data "0" written in the selected memory cell MC 1 is to be changed Absent.

【0104】一方、工程(2C)において、ビット線B
Lに高電位VBL-H[=(2/3)V cc]を印加した場
合、工程(3C)において、選択用トランジスタTRを
オン状態とし、共通ノードCNとビット線BLとを選択
用トランジスタTRを介して接続したとき、選択プレー
ト線に高電位VPL-Hが印加されているが故に、選択メモ
リセルMC1にはデータが書き込まれない。その後、工
程(4C)において、選択プレート線PL1に低電位V
PL-L(=0ボルト)を印加することによって、選択メモ
リセルMC1にデータ「1」が弱く書き込まれる。
On the other hand, in step (2C), bit line B
High potential V at LBL-H[= (2/3) V cc] Field is applied
In step (3C), the selection transistor TR is
Turn on, select common node CN and bit line BL
Selected when connected via the transistor TR
High potential VPL-HIs selected,
Recell MC1No data is written to. After that,
In step (4C), the selected plate line PL1Low potential V
PL-L(= 0 volts), the selection memo
Recell MC1"1" is weakly written in

【0105】(5C)次に、ワード線WLをローレベル
とすることによって、選択用トランジスタTRをオフ状
態とし、共通ノードCNを浮遊状態とする。このときの
共通ノードCNの電位は、選択メモリセルMC1にデー
タ「0」が書き込まれていた場合には、VBL-L(=0ボ
ルト)であり、選択メモリセルMC1にデータ「1」が
書き込まれていた場合には、VBL-H[=(2/3)
cc]である。
(5C) Next, the word line WL is set to a low level, thereby turning off the selection transistor TR and bringing the common node CN into a floating state. The potential of the common node CN in this case, when data "0" is written to the selected memory cell MC 1 is V BL-L (= 0 volt), data "1 in the selected memory cell MC 1 Is written, V BL-H [= (2/3)
Vcc ].

【0106】(6C)その後、非選択プレート線PLk
に第2の中間電位VPL-M2[=(2/3)Vcc]を印加
する。尚、選択プレート線PL1には低電位VPL-L(=
0ボルト)が印加されている。その結果、共通ノードC
Nとプレート線PL1,PLkとの容量結合に基づき、浮
遊状態の共通ノードCNの電位が上昇する。具体的に
は、M=8である場合、共通ノードCNの電位の上昇分
は、約(1/3)Vccである。
(6C) Thereafter, the non-selected plate lines PL k
To the second intermediate potential V PL-M2 [= (2/3) V cc ]. Note that the selected plate line PL 1 low potential V PL-L (=
0 volts). As a result, the common node C
The potential of the floating common node CN rises based on the capacitive coupling between N and the plate lines PL 1 and PL k . Specifically, when M = 8, the increase in the potential of the common node CN is about (1 /) Vcc .

【0107】従って、このときの共通ノードCNの電位
は、選択メモリセルMC1にデータ「0」が書き込まれ
ていた場合には、約(1/3)Vccとなり、選択メモリ
セルMC1にデータ「1」が書き込まれていた場合に
は、約Vccとなる。選択プレート線PL1には低電位V
PL-L(=0ボルト)が印加されているので、選択メモリ
セルMC1にデータ「0」が書き込まれていた場合に
は、選択プレート線PL1と共通ノードCNとの間の電
位差は約(1/3)Vccであり、選択メモリセルMC 1
に記憶されたデータ「0」に変化は生じない。一方、選
択メモリセルMC1にデータ「1」が書き込まれていた
場合には、選択プレート線PL1と共通ノードCNとの
間の電位差は約Vccとなり、選択メモリセルMC1にデ
ータ「1」が確実に書き込まれる。
Therefore, the potential of the common node CN at this time is
Is the selected memory cell MC1Data "0" is written to
About (1/3) VccAnd select memory
Cell MC1If data "1" was written to
Is about VccBecomes Selection plate line PL1Has a low potential V
PL-L(= 0 volt) is applied, the selected memory
Cell MC1If data "0" has been written to
Is the selection plate line PL1And the common node CN
The difference is about (1/3) VccAnd the selected memory cell MC 1
No change occurs in the data “0” stored in the storage device. On the other hand,
Select memory cell MC1Data "1" was written to
In the case, select plate line PL1And the common node CN
Potential difference betweenccAnd the selected memory cell MC1To
Data "1" is reliably written.

【0108】(7C)以上の操作が完了したならば、非
選択プレート線PLkをVPL-L(=0ボルト)に戻し、
書き込み動作を完了させてもよいが、次のアクセスをス
ムーズに行うために、非選択プレート線PLKの電位を
第1の中間電位VPL-M1[=(1/3)Vcc]に戻すこ
とが好ましい。
(7C) When the above operation is completed, the non-selected plate line PL k is returned to V PL-L (= 0 volt),
May be completed the write operation, in order to perform the next access smoothly, back to the potential of the non-selected plate line PL K first intermediate potential V PL-M1 [= (1/3 ) V cc] Is preferred.

【0109】(8C)その後、再び、ワード線WLをハ
イレベルとすることによって、選択用トランジスタTR
をオン状態とし、共通ノードCNとビット線BLとを選
択用トランジスタTRを介して接続し、共通ノードCN
の電位を0ボルトとする。
(8C) After that, the word line WL is set to the high level again, whereby the selecting transistor TR is set.
Is turned on, and the common node CN and the bit line BL are connected via the selection transistor TR.
Is 0 volt.

【0110】(9C)最後に、ワード線WLをローレベ
ルとすることによって、選択用トランジスタTRをオフ
状態とし、サブメモリユニットSMUの共通ノードCN
とビット線BLとの接続を解き、非選択プレート線PL
kをVPL-L(=0ボルト)に戻し、書き込み動作を完了
させる。
(9C) Finally, by turning the word line WL to low level, the selection transistor TR is turned off, and the common node CN of the sub memory unit SMU is set.
And the bit line BL is disconnected, and the unselected plate line PL is disconnected.
Return k to V PL-L (= 0 volts) to complete the write operation.

【0111】以降、メモリセルMCm(m=2,3・・
・8)に対して、順次、工程(1C)〜(9C)の操作
を行う。
Thereafter, the memory cell MC m (m = 2, 3,...)
Steps (1C) to (9C) are sequentially performed for 8).

【0112】以上の工程においては、ビット線BLには
BL-H[=(2/3)Vcc]又はV BL-L(=0ボルト)
を印加するだけでよい。それ故、センスアンプSAは2
値の単純な動作となり、充分なる操作マージンの確保が
でき、安定した動作を実現することができる。しかも、
ディスターブが±(1/3)Vccと実施の形態1におけ
る駆動方法よりも低くなるにも拘わらず、従来の駆動方
法と同様にデータ「1」を確実に書き込むことができ
る。
In the above steps, the bit line BL
VBL-H[= (2/3) Vcc] Or V BL-L(= 0 volt)
Only needs to be applied. Therefore, the sense amplifier SA has 2
This is a simple operation of the value, and sufficient operation margin can be secured.
And a stable operation can be realized. Moreover,
Disturbance is ± (1/3) VccAnd in Embodiment 1
Drive method is lower than the conventional drive method.
Data "1" can be written reliably
You.

【0113】(実施の形態4)実施の形態4は、第1の
構成に係る駆動方法に関する。実施の形態4の不揮発性
メモリの回路図を図6に示し、模式的な一部断面図を図
7に示す。
(Embodiment 4) Embodiment 4 relates to a driving method according to the first configuration. FIG. 6 is a circuit diagram of the nonvolatile memory according to the fourth embodiment, and FIG. 7 is a schematic partial cross-sectional view.

【0114】実施の形態4の不揮発性メモリは、(A−
1)第1のビット線BL1と、(B−1)N個(但し、
N≧1であり、実施の形態4では、具体的にはN=1)
の第1の選択用トランジスタTR1Nと、(C−1)それ
ぞれがM個(但し、M≧2であり、実施の形態4におい
ては、M=8)の第1のメモリセルMC1nM(n=1,
2・・・N)から構成された、N個の第1のサブメモリ
ユニットSMU1Nと、(D−1)N個のサブメモリユニ
ットSMU1Nのそれぞれを構成する第1のメモリセルM
1nm(m=1,2・・・M)で共通とされたM本のプ
レート線PLm、から成る第1のメモリユニットMU1
並びに、(A−2)第2のビット線BL2と、(B−
2)N個の第2の選択用トランジスタTR2Nと、(C−
2)それぞれがM個の第2のメモリセルMC2nMから構
成された、N個の第2のサブメモリユニットSMU
2Nと、(D−2)N個のサブメモリユニットSMU2N
それぞれを構成する第2のメモリセルMC2nmで共通と
され、且つ、前記第1のメモリユニットMU1を構成す
るM本のプレート線PLmと共通のM本のプレート線P
m、から成る第2のメモリユニットMU2から構成され
ている。
The non-volatile memory according to the fourth embodiment has the structure (A-
1) and the first bit line BL 1, (B-1) N pieces (however,
N ≧ 1, and in the fourth embodiment, specifically, N = 1)
The first selection transistor TR 1N of, (C-1) respectively are M (where a M ≧ 2, in the fourth embodiment, M = 8) first memory cell MC 1 nM of (n = 1
2)... N) and the first memory cells M constituting each of the N first sub memory units SMU 1N and (D-1) N sub memory units SMU 1N
A first memory unit MU 1 composed of M plate lines PL m shared by C 1 nm (m = 1, 2,... M);
And, the (A-2) a second bit line BL 2, (B-
2) N second selection transistors TR 2N and (C−
2) each of which is composed of M second memory cell MC 2 nM, N-number of the second sub-memory unit SMU
2N and (D-2) M plates common to the second memory cells MC 2 nm forming each of the N sub-memory units SMU 2N and forming the first memory unit MU 1 M plate lines P common to line PL m
L m , and a second memory unit MU 2 .

【0115】尚、実施の形態4においては、N=1とし
たが故に、添字「N」、「n」を省略し、第1の選択用
トランジスタTR1Nを第1の選択用トランジスタTR1
と表現し、第1のメモリセルMC1nM,MC1nmを第1の
メモリセルMC1M,MC1mと表現し、第1のサブメモリ
ユニットSMU1NをサブメモリユニットSMU1と表現
し、第2の選択用トランジスタTR2Nを第2の選択用ト
ランジスタTR2と表現し、第2のメモリセルMC2nM
MC2nmを第2のメモリセルMC2M,MC2mと表現し、
第2のサブメモリユニットSMU2Nを第2のサブメモリ
ユニットSMU 2と表現する。
In the fourth embodiment, N = 1
Therefore, the suffixes “N” and “n” are omitted and the first selection
Transistor TR1NTo the first selection transistor TR1
And the first memory cell MC1nM, MC1nmThe first
Memory cell MC1M, MC1mAnd the first sub-memory
Unit SMU1NThe sub memory unit SMU1And expression
And the second selection transistor TR2NTo the second selection
Transistor TRTwoAnd the second memory cell MC2nM,
MC2nmTo the second memory cell MC2M, MC2mIs expressed as
Second sub memory unit SMU2NTo the second sub memory
Unit SMU TwoIs expressed as

【0116】図7の模式的な一部断面図において、これ
らの第2のビット線BL2、第2の選択用トランジスタ
TR2及び第2のメモリセルMC2mは、第1のビット線
BL1、第1の選択用トランジスタTR1及び第1のメモ
リセルMC1mと、紙面垂直方向に隣接している。また、
図7においては、第1の選択用トランジスタTR1及び
第1のメモリセルMC1mと、第1のビット線BL1の延
在する方向に隣接する第1の選択用トランジスタTR’
1及び第1のメモリセルMC’1mの一部分を併せて図示
した。第1のビット線BL1の延在する方向に隣接する
第1のメモリセルMC1m,MC’1m・・・における第1
のビット線BL1は共通化されている。
In the schematic partial sectional view of FIG. 7, the second bit line BL 2 , the second selection transistor TR 2 and the second memory cell MC 2m are connected to the first bit line BL 1 a first selection transistor TR 1 and the first memory cell MC 1 m, adjacent in the direction perpendicular to the paper surface. Also,
Figure In 7, a first selection transistor TR 1 and the first memory cell MC 1 m, the first selection transistor TR adjacent to a direction of extension of the first bit line BL 1 '
1 and a part of the first memory cell MC ′ 1m are also shown. The first memory cells MC 1m , MC ′ 1m ... Adjacent in the direction in which the first bit line BL 1 extends
Bit line BL 1 is common.

【0117】そして、各メモリセルMC1m,MC2mは、
第1の電極21(下部電極)と、強誘電体層22と、第
2の電極(上部電極)23とから成る。第1のメモリユ
ニットMU1において、第n番目(但し、n=1,2・
・・Nであり、実施の形態4においては、n=1)の第
1のサブメモリユニットSMU1を構成する第1のメモ
リセルMC1mの第1の電極21は、第n番目の第1のサ
ブメモリユニットSMU1において共通であり、該共通
の第1の電極21(共通ノードCN1と呼ぶ場合があ
る)は、第n番目の第1の選択用トランジスタTR1
介して第1のビット線BL1に接続され、第2の電極2
3は共通のプレート線PLmに接続されている。一方、
第2のメモリユニットMU2において、第n番目(実施
の形態4においては、n=1)の第2のサブメモリユニ
ットSMU2を構成する第2のメモリセルMC2mの第1
の電極21は、第n番目の第2のサブメモリユニットS
MU2において共通であり、該共通の第1の電極21
(共通ノードCN2と呼ぶ場合がある)は、第n番目の
第2の選択用トランジスタTR2を介して第2のビット
線BL2に接続され、第2の電極23は共通のプレート
線PLmに接続されている。
Then, each of the memory cells MC 1m and MC 2m is
It comprises a first electrode 21 (lower electrode), a ferroelectric layer 22 and a second electrode (upper electrode) 23. In the first memory unit MU 1, the n-th (where, n = 1, 2 ·
..N, and in the fourth embodiment, the first electrode 21 of the first memory cell MC 1m constituting the first sub-memory unit SMU1 (n = 1) is the n-th first memory cell MC 1m . of a common in sub-memory unit SMU 1, (sometimes referred to as a common node CN 1) a first electrode 21 of the common, the first through the n-th of the first selection transistor TR 1 The second electrode 2 connected to the bit line BL 1
3 are connected to a common plate line PL m. on the other hand,
In the second memory unit MU 2 , the first of the second memory cells MC 2m constituting the n-th (n = 1 in the fourth embodiment) second sub memory unit SMU 2
Electrode 21 is connected to the n-th second sub memory unit S
MU 2 and the common first electrode 21
(Sometimes called a common node CN 2 ) is connected to the second bit line BL 2 via the n-th second selection transistor TR 2 , and the second electrode 23 is connected to the common plate line PL Connected to m .

【0118】メモリセルMC2mにおけるプレート線PL
mは、メモリセルMC1mにおけるプレート線PLmと共通
化されており、プレート線デコーダ/ドライバPDに接
続されている。更には、第1の選択用トランジスタTR
1のゲート電極はワード線WL1に接続され、第2の選択
用トランジスタTR2のゲート電極は第2のワード線W
2に接続され、ワード線WL1,WL2は、ワード線デ
コーダ/ドライバWDに接続されている。また、第1の
ビット線BL1及び第2のビット線BL2は、差動センス
アンプSAに接続されている。
Plate line PL in memory cell MC 2m
m is shared with the plate line PL m in the memory cell MC 1m, and is connected to the plate line decoder / driver PD. Further, the first selection transistor TR
First gate electrode is connected to a word line WL 1, the second gate electrode of the selection transistor TR 2 second word line W
Is connected to L 2, word lines WL 1, WL 2 is connected to a word line decoder / driver WD. Further, the first bit line BL 1 and the second bit line BL 2 are connected to a differential sense amplifier SA.

【0119】尚、不揮発性メモリのサブメモリユニット
を構成するメモリセルの数(M)は4個に限定されず、
一般には、2×M個(但し、M=1,2,3・・・)と
することができる。但し、Mの値は2以上であればよ
く、例えば、2のべき数(2,4,8,16・・・)で
あることが好ましい。
Incidentally, the number (M) of memory cells constituting the sub memory unit of the nonvolatile memory is not limited to four.
In general, the number can be 2 × M (where M = 1, 2, 3,...). However, the value of M may be 2 or more, and for example, is preferably a power of 2 (2, 4, 8, 16,...).

【0120】実施の形態4の不揮発性メモリにおいて
は、プレート線PLmを共有した(即ち、対となった)
メモリセルMC1m,MC2m(m=1,2・・・M)のそ
れぞれには、1ビットのデータが記憶される。
[0120] In the nonvolatile memory of the fourth embodiment, sharing the plate line PL m (i.e., paired)
1-bit data is stored in each of the memory cells MC 1m and MC 2m (m = 1, 2,..., M).

【0121】そして、第1のメモリセルMC1mに記憶さ
れたデータの読み出しを行うとき、第1の選択用トラン
ジスタTR1をオン状態とし、第2の選択用トランジス
タTR2をオフ状態とし、且つ、第2のビット線BL2
参照電位を印加し、第2のメモリセルMC2mに記憶され
たデータの読み出しを行うとき、第2の選択用トランジ
スタTR2をオン状態とし、第1の選択用トランジスタ
TR1をオフ状態とし、且つ、第1のビット線BL1に参
照電位を印加する。
[0121] When the read out data stored in the first memory cell MC 1 m, the first transistor for selection TR 1 is turned on, the second transistor for selection TR 2 is turned off, and the reference potential is applied to the second bit line BL 2, when reading data stored in the second memory cell MC 2m, the second transistor for selection TR 2 is turned on, selecting a first the use transistor TR 1 is turned off, and applies a reference potential to the first bit line BL 1.

【0122】実施の形態4の不揮発性メモリにデータを
書き込む不揮発性メモリの駆動方法を、以下、説明す
る。ここで、データの書き込みが、本発明の不揮発性メ
モリの駆動方法に該当する。尚、一例として、プレート
線PL1を共有した(即ち、対となった)メモリセルM
11,MC21のそれぞれにデータを書き込むものとす
る。図8に動作波形を示す。尚、図8中、括弧内の数字
は、以下に説明する工程の番号と対応している。
A method for driving a nonvolatile memory for writing data to the nonvolatile memory according to the fourth embodiment will be described below. Here, data writing corresponds to the method for driving a nonvolatile memory of the present invention. As an example, sharing the plate line PL 1 (i.e., paired) memory cells M
It is assumed that data is written to each of C 11 and MC 21 . FIG. 8 shows operation waveforms. In FIG. 8, the numbers in parentheses correspond to the numbers of the steps described below.

【0123】先ず、選択された第1のメモリセルMC11
にデータを書き込む。
First, the selected first memory cell MC 11
Write data to

【0124】(1D)初期状態では、全ビット線、全ワ
ード線、全プレート線が0ボルトとなっている。更に
は、共通ノードCN1,CN2も0ボルトで浮遊状態とな
っている。
(1D) In the initial state, all bit lines, all word lines, and all plate lines are at 0 volt. Further, the common nodes CN 1 and CN 2 are also floating at 0 volt.

【0125】(2D)データの書き込み開始において
は、第1の選択用トランジスタTR1及び第2の選択用
トランジスタTR2をオフ状態としておく。また、選択
メモリセルMC11に接続された選択プレート線PL1
は高電位VPL-H(=Vcc)を印加し、非選択メモリセル
MCkに接続された非選択プレート線PLkに第1の中間
電位VPL-M1[=(1/2)Vcc]を印加し、選択メモ
リセルMC11に書き込みすべきデータが「1」である場
合には、第1のビット線BL1を高電位VBL-H(=
cc)とし、書き込みすべきデータが「0」である場合
には、第1のビット線BL1を低電位VBL-L(=0ボル
ト)とする。第1のサブメモリユニットSMU1の共通
ノードCN1及び第2のサブメモリユニットSMU2の共
通ノードCN2は、浮遊状態であるが故に、プレート線
PLMとの容量結合によって、概ね(1/2)Vccの電
位となる。
(2D) At the start of data writing, the first selection transistor TR 1 and the second selection transistor TR 2 are turned off. The high potential V PL-H (= V cc ) is applied to the selected plate line PL 1 connected to the selected memory cell MC 11 , and the high potential V PL-H (= V cc ) is applied to the non-selected plate line PL k connected to the non-selected memory cell MC k. When the first intermediate potential V PL-M1 [= (1 /) V cc ] is applied and the data to be written to the selected memory cell MC 11 is “1”, the first bit line BL 1 To the high potential V BL-H (=
V cc ), and when the data to be written is “0”, the first bit line BL 1 is set to the low potential V BL-L (= 0 volt). Common node CN 2 of the common node CN 1 and the second sub-memory unit SMU 2 of the first sub-memory unit SMU 1 is therefore is a floating state, the capacitive coupling between the plate line PL M, approximately (1 / 2) The potential becomes Vcc .

【0126】(3D)次に、ワード線WL1をハイレベ
ルとすることによって、第1の選択用トランジスタTR
1をオン状態とし、共通ノードCN1と第1のビット線B
1とを第1の選択用トランジスタTR1を介して接続す
る。
[0126] (3D) Next, by the word line WL 1 and the high level, the first selection transistor TR
1 is turned on, and the common node CN 1 and the first bit line B
And L 1 through a first selection transistor TR 1 is connected.

【0127】(4D)その後、選択プレート線PL1
低電位VPL-L(=0ボルト)を印加する。
(4D) Thereafter, a low potential V PL-L (= 0 volt) is applied to the selected plate line PL 1 .

【0128】尚、工程(2D)において、第1のビット
線BL1に低電位VBL-L(=0ボルト)が印加されてい
る場合、工程(3D)において、第1の選択用トランジ
スタTR1をオン状態とし、共通ノードCN1と第1のビ
ット線BL1とを第1の選択用トランジスタTR1を介し
て接続したとき、選択プレート線PL1に高電位VPL -H
(=Vcc)が印加されているが故に、選択メモリセルM
11にデータ「0」が書き込まれる。その後、工程(4
D)において、選択プレート線PL1に低電位V
PL-L(=0ボルト)を印加しても、選択メモリセルMC
11に書き込まれたデータ「0」は変化することがない。
When the low potential V BL-L (= 0 volt) is applied to the first bit line BL 1 in the step (2D), in the step (3D), the first selection transistor TR 1 to the oN state, the common node CN 1 and when the first bit line BL 1 is connected through a first selection transistor TR 1, a high potential V PL -H to a selected plate line PL 1
(= V cc ), the selected memory cell M
Data "0" is written in the C 11. Then, step (4)
In D), the low potential V to a selected plate line PL 1
Even if PL-L (= 0 volt) is applied, the selected memory cell MC
Data “0” written in 11 does not change.

【0129】一方、工程(2D)において、第1のビッ
ト線BL1に高電位VBL-Hが印加されている場合、工程
(3D)において、第1の選択用トランジスタTR1
オン状態とし、共通ノードCN1と第1のビット線BL1
とを第1の選択用トランジスタTR1を介して接続した
とき、選択プレート線PL1に高電位VPL-Hが印加され
ているが故に、選択メモリセルMC11にはデータが書き
込まれない。その後、工程(4D)において、選択プレ
ート線PL1に低電位VPL-L(=0ボルト)を印加する
ことによって、選択メモリセルMC11にデータ「1」が
書き込まれる。
On the other hand, if the high potential V BL-H is applied to the first bit line BL 1 in step (2D), the first selection transistor TR 1 is turned on in step (3D). , Common node CN 1 and first bit line BL 1
When the door is connected through a first selection transistor TR 1, because the high-potential V PL-H is applied to the selected plate line PL 1, data is not written to the selected memory cell MC 11. Thereafter, in step (4D), by applying a low potential V PL-L (= 0 volt) to the selected plate line PL 1, data "1" into the selected memory cell MC 11 are written.

【0130】尚、工程(2D)〜工程(4D)におい
て、第2の選択用トランジスタTR2はオフ状態である
が故に、第2のサブメモリユニットSMU2の共通ノー
ドCN2は浮遊状態であり、共通ノードCN2の電位は、
概ね(1/2)Vccの電位を保持する。
[0130] In the step (2D) ~ step (4D), although the second selection transistor TR 2 is off, therefore, the common node CN 2 of the second sub-memory unit SMU 2 is in suspension , The potential of the common node CN 2 is
A potential of approximately (1/2) Vcc is maintained.

【0131】(5D)次に、ワード線WL1をローレベ
ルとすることによって、第1の選択用トランジスタTR
1をオフ状態とし、共通ノードCN1を浮遊状態とする。
このときの共通ノードCN1の電位は、選択メモリセル
MC11にデータ「0」が書き込まれていた場合には、V
BL-L(=0ボルト)であり、選択メモリセルMC11にデ
ータ「1」が書き込まれていた場合には、VBL-H(=V
cc)である。
[0131] (5D) Then, by the word line WL 1 and the low level, the first selection transistor TR
1 is turned off, the common node CN 1 into a floating state.
The potential of the common node CN 1 at this time, when data "0" is written to the selected memory cell MC 11 is V
BL-L is (= 0 volt), when data "1" is written to the selected memory cell MC 11 is, V BL-H (= V
cc ).

【0132】次に、選択された第2のメモリセルMC21
にデータを書き込む。
Next, the selected second memory cell MC 21
Write data to

【0133】(6D)データの書き込み開始において
は、選択メモリセルMC21に接続された選択プレート線
PL1には高電位VPL-H(=Vcc)を印加し、非選択メ
モリセルMCkに接続された非選択プレート線PLkに第
1の中間電位VPL-M1[=(1/2)Vcc]を印加し続
け、選択メモリセルMC11に書き込みすべきデータが
「1」である場合には、第2のビット線BL2を高電位
BL-H(=Vcc)とし、書き込みすべきデータが「0」
である場合には、第2のビット線BL2を低電位VBL- L
(=0ボルト)とする。 (7D)次に、ワード線WL2をハイレベルとすること
によって、第2の選択用トランジスタTR2をオン状態
とし、共通ノードCN2と第1のビット線BL2とを第1
の選択用トランジスタTR1を介して接続する。 (8D)その後、選択プレート線PL1に低電位VPL-L
(=0ボルト)を印加する。
(6D) At the start of data writing, a high potential V PL-H (= V cc ) is applied to the selected plate line PL 1 connected to the selected memory cell MC 21 , and the non-selected memory cell MC k , The first intermediate potential V PL-M1 [= (1 /) V cc ] is continuously applied to the non-selected plate line PL k connected to the selected memory cell MC 11 and the data to be written to the selected memory cell MC 11 is “1”. In some cases, the second bit line BL 2 is set to the high potential V BL-H (= V cc ), and the data to be written is “0”.
, The second bit line BL 2 is set to the low potential V BL- L
(= 0 volt). (7D) Next, by the word line WL 2 to the high level, the second transistor for selection TR 2 is turned on, the common node CN 2 and the first bit line BL 2 and the first
Connected through a transistor for selection TR 1. (8D) Then, the low potential V PL-L is applied to the selected plate line PL 1.
(= 0 volts).

【0134】尚、工程(6D)において、第2のビット
線BL2に低電位VBL-L(=0ボルト)が印加されてい
る場合、工程(7D)において、第2の選択用トランジ
スタTR2をオン状態とし、共通ノードCN2と第2のビ
ット線BL2とを第2の選択用トランジスタTR2を介し
て接続したとき、選択プレート線PL1に高電位VPL -H
(=Vcc)が印加されているが故に、選択メモリセルM
21にデータ「0」が書き込まれる。その後、工程(8
D)において、選択プレート線PL1に低電位V
PL-L(=0ボルト)を印加しても、選択メモリセルMC
21に書き込まれたデータ「0」は変化することがない。
In the step (6D), when the low potential V BL-L (= 0 volt) is applied to the second bit line BL 2 , in the step (7D), the second selection transistor TR 2 is turned on, the common node CN 2 and when the second bit line BL 2 and connected to the second via the selection transistor TR 2, a high potential V PL -H to a selected plate line PL 1
(= V cc ), the selected memory cell M
Data "0" is written in the C 21. Then, step (8)
In D), the low potential V to a selected plate line PL 1
Even if PL-L (= 0 volt) is applied, the selected memory cell MC
Data “0” written in 21 does not change.

【0135】一方、工程(6D)において、第2のビッ
ト線BL2に高電位VBL-Hが印加されている場合、工程
(7D)において、第2の選択用トランジスタTR2
オン状態とし、共通ノードCN2と第2のビット線BL2
とを第2の選択用トランジスタTR2を介して接続した
とき、選択プレート線PL1に高電位VPL-Hが印加され
ているが故に、選択メモリセルMC21にはデータが書き
込まれない。その後、工程(8D)において、選択プレ
ート線PL1に低電位VPL-L(=0ボルト)を印加する
ことによって、選択メモリセルMC21にデータ「1」が
書き込まれる。
On the other hand, when the high potential V BL-H is applied to the second bit line BL 2 in step (6D), the second selection transistor TR 2 is turned on in step (7D). , Common node CN 2 and second bit line BL 2
DOO When the connected second through the selection transistor TR 2, because the high-potential V PL-H is applied to the selected plate line PL 1, data is not written to the selected memory cell MC 21. Thereafter, in step (8D), by applying a low potential V PL-L (= 0 volt) to the selected plate line PL 1, data "1" in the selected memory cell MC 21 are written.

【0136】(9D)次に、ワード線WL2をローレベ
ルとすることによって、第2の選択用トランジスタTR
2をオフ状態とし、共通ノードCN2を浮遊状態とする。
このときの共通ノードCN2の電位は、選択メモリセル
MC21にデータ「0」が書き込まれていた場合には、V
BL-L(=0ボルト)であり、選択メモリセルMC21にデ
ータ「1」が書き込まれていた場合には、VBL-H(=V
cc)である。
[0136] (9D) Next, by the word line WL 2 to a low level, the second selection transistor TR
2 is turned off, and the common node CN 2 is set in a floating state.
The potential of the common node CN 2 at this time, when data "0" is written to the selected memory cell MC 21 is V
BL-L is (= 0 volt), when data "1" is written to the selected memory cell MC 21 is, V BL-H (= V
cc ).

【0137】尚、工程(5D)〜工程(8D)におい
て、第1の選択用トランジスタTR1はオフ状態である
が故に、第1のサブメモリユニットSMU1の共通ノー
ドCN2は浮遊状態である。それ故、工程(5D)〜工
程(8D)において、共通ノードCN1の電位は、工程
(5D)における電位、即ち、選択メモリセルMC11
データ「0」が書き込まれていた場合には、VBL-L(=
0ボルト)を、選択メモリセルMC11にデータ「1」が
書き込まれていた場合には、VBL-H(=Vcc)を保持し
続ける。
[0137] In the step (5D) ~ step (8D), the first selection transistor TR 1 is because it is off, the common node CN 2 of the first sub-memory unit SMU 1 is in suspension . Therefore, in the step (5D) ~ step (8D), the potential of the common node CN 1, the potential in step (5D), i.e., when data "0" is written to the selected memory cell MC 11 is V BL-L (=
0 volts), when data "1" is written to the selected memory cell MC 11 continues to hold the V BL-H (= V cc ).

【0138】(10D)次に、非選択プレート線PLk
に第2の中間電位VPL-M2(=Vcc)を印加する。尚、
選択プレート線PL1には低電位VPL-L(=0ボルト)
が印加されている。その結果、共通ノードCN1,CN2
とプレート線PL1,PLkとの容量結合に基づき、浮遊
状態の共通ノードCN1,CN2の電位が上昇する。具体
的には、M=8である場合、共通ノードCN1,CN2
電位の上昇分は、約(1/2)Vccである。
(10D) Next, the non-selected plate lines PL k
Is applied with a second intermediate potential V PL-M2 (= V cc ). still,
Low potential V PL-L (= 0 volt) is applied to selected plate line PL 1
Is applied. As a result, the common nodes CN 1 and CN 2
And based on the capacitive coupling between the plate line PL 1, PL k, the potential of the common node CN 1, CN 2 in a floating state rises. Specifically, when M = 8, the increase in the potential of the common nodes CN 1 and CN 2 is about (1 /) Vcc .

【0139】従って、このときの共通ノードCN1,C
2の電位は、選択メモリセルMC11,MC21にデータ
「0」が書き込まれていた場合には、約(1/2)Vcc
となり、選択メモリセルMC11,MC21にデータ「1」
が書き込まれていた場合には、約(3/2)Vccとな
る。選択プレート線PL1には低電位VPL-L(=0ボル
ト)が印加されているので、選択メモリセルMC11,M
21にデータ「0」が書き込まれていた場合には、選択
プレート線PL1と共通ノードCN1との間の電位差は約
(1/2)Vccであり、選択メモリセルMC11,MC21
に記憶されたデータ「0」に変化は生じない。一方、選
択メモリセルMC11,MC21にデータ「1」が書き込ま
れていた場合には、選択プレート線PL1と共通ノード
CN1との間の電位差は約(3/2)Vccとなり、選択
メモリセルMC11,MC21にデータ「1」が強く書き込
まれる。
Therefore, the common nodes CN 1 and C at this time
When the data “0” is written in the selected memory cells MC 11 and MC 21 , the potential of N 2 becomes approximately (1 /) V cc.
And data “1” is stored in the selected memory cells MC 11 and MC 21.
Is about (3/2) Vcc . Since the low potential V PL-L (= 0 volt) is applied to the selected plate line PL 1 , the selected memory cells MC 11 , M
When the data "0" is written in the C 21, the potential difference between the selected plate line PL 1 and the common node CN 1 is about (1/2) V cc, the selected memory cell MC 11, MC twenty one
No change occurs in the data “0” stored in the storage device. On the other hand, when data “1” has been written to the selected memory cells MC 11 and MC 21 , the potential difference between the selected plate line PL 1 and the common node CN 1 is about (3/2) Vcc , Data “1” is strongly written into the selected memory cells MC 11 and MC 21 .

【0140】(11D)以上の操作が完了したならば、
非選択プレート線PLkをVPL-L(=0ボルト)に戻
し、書き込み動作を完了させてもよいが、次のアクセス
をスムーズに行うために、非選択プレート線PLKの電
位を第1の中間電位VPL-M1[=(1/2)Vcc]に戻
すことが好ましい。
(11D) When the above operations are completed,
The unselected plate line PL k may be returned to V PL-L (= 0 volt) to complete the write operation. However, in order to smoothly perform the next access, the potential of the unselected plate line PL K is set to the first potential. It is preferable to return to the intermediate potential V PL-M1 [= (1/2) V cc ].

【0141】(12D)その後、再び、ワード線W
1,WL2をハイレベルとすることによって、第1の選
択用トランジスタTR1及び第2の選択用トランジスタ
TR2をオン状態とし、共通ノードCN1と第1のビット
線BL1とを第1の選択用トランジスタTR1を介して接
続し、共通ノードCN1の電位を0ボルトとし、共通ノ
ードCN2と第2のビット線BL2とを第2の選択用トラ
ンジスタTR2を介して接続し、共通ノードCN2の電位
を0ボルトとする。
(12D) Thereafter, the word line W
By setting L 1 and WL 2 to a high level, the first selection transistor TR 1 and the second selection transistor TR 2 are turned on, and the common node CN 1 and the first bit line BL 1 are connected to the first bit line BL 1 . 1 via the selection transistor TR 1 is connected, the potential of the common node CN 1 and 0 volts, connected to the common node CN 2 and the second bit line BL 2 second through the selection transistor TR 2 and, the potential of the common node CN 2 and 0 volts.

【0142】(13D)最後に、ワード線WL1,WL2
をローレベルとすることによって、第1の選択用トラン
ジスタTR1及び第2の選択用トランジスタTR2をオフ
状態とし、サブメモリユニットSMU1,SMU2の共通
ノードCN1,CN2と第1のビット線BL1、第2のビ
ット線BL2との接続を解き、非選択プレート線PLk
PL-L(=0ボルト)に戻し、書き込み動作を完了させ
る。
(13D) Finally, the word lines WL 1 and WL 2
The by a low level, the first transistor for selection TR 1 and the second transistor for selection TR 2 is turned off, the sub-memory unit SMU 1, SMU 2 common node CN 1, CN 2 and the first The connection between the bit line BL 1 and the second bit line BL 2 is released, the unselected plate line PL k is returned to V PL-L (= 0 volt), and the write operation is completed.

【0143】以降、メモリセルMC1m,C2m(m=2,
3・・・8)に対して、順次、工程(1D)〜(13
D)の操作を行う。
Thereafter, the memory cells MC 1m and C 2m (m = 2,
3... 8) are sequentially performed in steps (1D) to (13).
Perform operation D).

【0144】以上の工程においては、ビット線BLには
BL-H又はVBL-Lを印加するだけでよく、中間電位も非
選択プレート線PLkに印加するVPL-Mのみである。し
かも、ディスターブが±(1/2)Vccと、従来の駆動
方法と変わらないにも拘わらず、従来の駆動方法よりも
データ「1」を強く書き込むことができる。
In the above steps, it is only necessary to apply V BL-H or V BL-L to the bit line BL, and the intermediate potential is only V PL-M which is applied to the non-selected plate line PL k . In addition, although the disturbance is ± (1/2) Vcc, which is the same as the conventional driving method, data “1” can be written more strongly than the conventional driving method.

【0145】尚、実施の形態4の第1の構成の駆動方法
に、実施の形態3にて説明した駆動方法を適用すること
ができる。
The driving method described in the third embodiment can be applied to the driving method of the first configuration in the fourth embodiment.

【0146】(実施の形態5)実施の形態5は、第2の
構成に係る駆動方法に関する。図9に実施の形態5の不
揮発性メモリの回路図を示す。実施の形態5における不
揮発性メモリの構造は、模式的な一部断面図を図7に示
した実施の形態4における不揮発性メモリの構造と同様
である。但し、実施の形態5においては、第1の選択用
トランジスタTR1のゲート電極と第2の選択用トラン
ジスタTR2のゲート電極とが同一のワード線WLに接
続されている点が、実施の形態4と異なる。また、実施
の形態5の不揮発性メモリの駆動方法においては、プレ
ート線を共有した(即ち、対となった)第1のサブメモ
リユニットSMU1を構成する第1のメモリセルMC1m
及び第2のサブメモリユニットSMU2を構成する第2
のメモリセルMC2mに、相補的なデータ構成の1ビット
を記憶し、あるいは又、相補的なデータ構成の1ビット
を書き込む(若しくは、再書き込みを行う)。
(Embodiment 5) Embodiment 5 relates to a driving method according to the second configuration. FIG. 9 shows a circuit diagram of the nonvolatile memory according to the fifth embodiment. The structure of the nonvolatile memory according to the fifth embodiment is the same as the structure of the nonvolatile memory according to the fourth embodiment whose schematic partial cross-sectional view is shown in FIG. However, in the fifth embodiment in that a first gate electrode of the selection transistor TR 1 and the second gate electrode of the selection transistor TR 2 is connected to the same word line WL, the embodiment Different from 4. Further, in the method of driving the nonvolatile memory according to the fifth embodiment, the first memory cells MC 1m constituting the first sub memory unit SMU 1 sharing the plate line (that is, paired).
And a second constituting the second sub-memory unit SMU 2
In the memory cell MC2m , one bit having a complementary data structure is stored, or one bit having a complementary data structure is written (or rewritten).

【0147】実施の形態5の不揮発性メモリからデータ
を読み出し、データを再書き込みする不揮発性メモリの
駆動方法を、以下、説明する。ここで、データの再書き
込み動作が、本発明の不揮発性メモリの駆動方法に該当
する。尚、一例として、プレート線PL1を共有した
(即ち、対となった)メモリセル(MC11,MC21)か
らデータを読み出し、再書き込みするものとする。ここ
で、第1のメモリセルMC11にはデータ「1」が記憶さ
れ、第2のメモリセルMC21にはデータ「0」が記憶さ
れているものとする。動作波形を図10に示す。尚、図
10中、括弧内の数字は、以下に説明する工程の番号と
対応している。
A method of driving a nonvolatile memory for reading data from the nonvolatile memory of Embodiment 5 and rewriting data will be described below. Here, the data rewriting operation corresponds to the driving method of the nonvolatile memory of the present invention. As an example, it is assumed that data is read from the memory cells (MC 11 , MC 21 ) sharing the plate line PL 1 (that is, a pair) and rewritten. Here, the first memory cell MC 11 is stored in the data "1", the second memory cells MC 21 and that the data "0" is stored. FIG. 10 shows operation waveforms. In FIG. 10, the numerals in parentheses correspond to the numbers of the steps described below.

【0148】先ず、選択されたメモリセル(MC11,M
21)のデータの読み出しを行う。
First, the selected memory cell (MC 11 , M
Reading data of C 21).

【0149】(1E)初期状態では、全ビット線、全ワ
ード線、全プレート線が0ボルトとなっている。更に
は、共通ノードCN1,CN2も0ボルトで浮遊状態とな
っている。
(1E) In the initial state, all bit lines, all word lines, and all plate lines are at 0 volt. Further, the common nodes CN 1 and CN 2 are also floating at 0 volt.

【0150】(2E)データ読み出しの開始時、ワード
線WLをハイレベルとすることによって、第1の選択用
トランジスタTR1及び第2の選択用トランジスタTR2
をオン状態とする。これによって、第1のサブメモリユ
ニットSMU1の共通ノードCN1が第1のビット線BL
1に接続され、第2のサブメモリユニットSMU2の共通
ノードCN2が第2のビット線BL2に接続される。尚、
第1のビット線BL1及び第2のビット線BL2は、浮遊
状態としておく。
(2E) At the start of data reading, the word line WL is set to the high level, whereby the first selection transistor TR 1 and the second selection transistor TR 2 are set.
Is turned on. Thus, the common node CN 1 of the first sub-memory unit SMU 1 is the first bit line BL
It is connected to one common node CN 2 of the second sub-memory unit SMU 2 is connected to the second bit line BL 2. still,
The first bit line BL 1 and the second bit line BL 2 is kept in a floating state.

【0151】(3E)次に、選択されたプレート線PL
1にVPL-H(=Vcc)を印加する。非選択プレート線P
kをVPL-L(=0ボルト)のままとする。このとき、
第1の選択メモリセルMC11にはデータ「1」が書き込
まれていたので、強誘電体層における分極反転が生じ、
共通ノードCN1の電位、更には、第1のビット線BL1
の電位は上昇する。一方、第2の選択メモリセルMC21
にはデータ「0」が書き込まれていたので、強誘電体層
における分極反転が生ぜず、共通ノードCN2の電位、
更には、第2のビット線BL2の電位は0ボルトよりも
若干高い程度となる。これによって、第1のビット線B
1と第2のビット線BL2との間に電位差が生じる。
(3E) Next, the selected plate line PL
Applying a V PL-H (= V cc ) to one. Unselected plate line P
L k is kept at V PL-L (= 0 volt). At this time,
Since the data "1" is written in the first selected memory cell MC 11, cause polarization inversion in the ferroelectric layer,
The potential of the common node CN 1 and the first bit line BL 1
Potential rises. On the other hand, the second selected memory cell MC 21
Since the data "0" is written to without developing the polarization inversion in the ferroelectric layer, the common node CN 2 potential,
Furthermore, the second potential of the bit line BL 2 becomes slightly higher degree than 0 volts. Thereby, the first bit line B
L 1 and a potential difference occurs between the second bit line BL 2.

【0152】(4E)その後、ワード線WLをローレベ
ルとすることによって、第1の選択用トランジスタTR
1及び第2の選択用トランジスタTR2をオフ状態とし、
サブメモリユニットSMU1の共通ノードCN1と第1の
ビット線BL1との接続を解き、サブメモリユニットS
MU2の共通ノードCN2と第2のビット線BL2との接
続を解く。
(4E) Thereafter, the word line WL is set to the low level, whereby the first selection transistor TR is set.
Turning off the first and second selection transistors TR 2 ,
The connection between the common node CN 1 of the sub memory unit SMU 1 and the first bit line BL 1 is disconnected, and the sub memory unit S
Solving the connection between the common node CN 2 and the second bit line BL 2 for MU 2.

【0153】(5E)次に、差動センスアンプSAを活
性化して、データを確定し、かかるデータを読み出すと
共に、第1のビット線BL1及び第2のビット線BL2
充放電する。
(5E) Next, the differential sense amplifier SA is activated to determine the data, read the data, and charge / discharge the first bit line BL 1 and the second bit line BL 2 .

【0154】次に、選択されたメモリセル(MC11,M
21)におけるデータの再書き込みを行う。
Next, the selected memory cells (MC 11 , M
Rewrite the data in C 21 ).

【0155】(6E)データの再書き込み開始において
は、第1の選択用トランジスタTR1及び第2の選択用
トランジスタTR2はオフ状態である。また、第1及び
第2の選択メモリセルMC11,MC21に接続されたプレ
ート線PL1には高電位VPL-H(=Vcc)が印加されて
いる。この状態で、非選択メモリセルMC1k,MC2k
接続されたプレート線PLkに第1の中間電位V
PL-M1[=(1/2)Vcc]を印加する。尚、第1の選
択メモリセルMC11に再書き込みすべきデータが「1」
であるので、第1のビット線BL1は高電位VBL-H(=
cc)となっており、第2の選択メモリセルMC21に再
書き込みすべきデータが「0」であるので、第2のビッ
ト線BL2は低電位VBL-L(=0ボルト)となってい
る。
(6E) At the start of data rewriting, the first selection transistor TR 1 and the second selection transistor TR 2 are off. Further, a high potential V PL-H (= V cc ) is applied to the plate line PL 1 connected to the first and second selected memory cells MC 11 and MC 21 . In this state, the non-selected memory cells MC 1k, a first intermediate potential V connected to the plate line PL k to MC 2k
PL-M1 [= (1/2) V cc ] is applied. The data to be rewritten to the first selected memory cell MC 11 is "1"
Therefore, the first bit line BL 1 is at the high potential V BL-H (=
V cc ) and the data to be rewritten to the second selected memory cell MC 21 is “0”, so that the second bit line BL 2 is set to the low potential V BL-L (= 0 volt). Has become.

【0156】(7E)次に、ワード線WLをハイレベル
とすることによって、第1の選択用トランジスタTR1
及び第2の選択用トランジスタTR2をオン状態とし、
サブメモリユニットSMU1の共通ノードCN1と第1の
ビット線BL1とを第1の選択用トランジスタTR1を介
して接続し、サブメモリユニットSMU2の共通ノード
CN2と第2のビット線BL2とを第2の選択用トランジ
スタTR2を介して接続する。
(7E) Next, by setting the word line WL to high level, the first selection transistor TR 1 is set.
And a second transistor for selection TR 2 is turned on,
The common node CN 1 of the sub memory unit SMU 1 is connected to the first bit line BL 1 via the first selection transistor TR 1, and the common node CN 2 of the sub memory unit SMU 2 is connected to the second bit line and BL 2 second through the selection transistor TR 2 is connected.

【0157】(8E)その後、選択プレート線PL1
低電位VPL-L(=0ボルト)を印加する。
(8E) Thereafter, a low potential V PL-L (= 0 volt) is applied to the selected plate line PL 1 .

【0158】尚、工程(6E)において、第1のビット
線BL1に高電位VBL-H(=Vcc)が印加されているの
で、工程(7E)において、第1の選択用トランジスタ
TR 1をオン状態とし、共通ノードCN1と第1のビット
線BL1とを第1の選択用トランジスタTR1を介して接
続したとき、選択プレート線PL1に高電位VPL-H(=
cc)が印加されているが故に、第1の選択メモリセル
MC11にはデータが書き込まれない。その後、工程(8
E)において、選択プレート線PL1に低電位V
PL-L(=0ボルト)を印加するので、第1の選択メモリ
セルMC11にデータ「1」が再書き込みされる。
In step (6E), the first bit
Line BL1High potential VBL-H(= Vcc) Is applied
In the step (7E), the first selection transistor
TR 1Is turned on, and the common node CN1And the first bit
Line BL1And the first selection transistor TR1Contact through
When connected, select plate line PL1High potential VPL-H(=
Vcc) Is applied to the first selected memory cell
MC11No data is written to. Then, step (8)
In E), the selection plate line PL1Low potential V
PL-L(= 0 volts), the first selected memory
Cell MC11Is rewritten with data "1".

【0159】一方、工程(6E)において、第2のビッ
ト線BL2に低電位VBL-Lが印加されているので、工程
(7E)において、第2の選択用トランジスタTR2
オン状態とし、共通ノードCN2と第2のビット線BL2
とを第2の選択用トランジスタTR2を介して接続した
とき、選択プレート線PL1に高電位VPL-Hが印加され
ているが故に、第2の選択メモリセルMC21にデータ
「0」が再書き込みされる。その後、工程(8E)にお
いて、選択プレート線PL1に低電位VPL-L(=0ボル
ト)を印加するが、第2の選択メモリセルMC21に書き
込まれたデータ「0」は変化することがない。
On the other hand, since the low potential V BL-L is applied to the second bit line BL 2 in the step (6E), the second selection transistor TR 2 is turned on in the step (7E). , Common node CN 2 and second bit line BL 2
DOO When the connected second through the selection transistor TR 2, because the high-potential V PL-H is applied to the selected plate line PL 1, the second selected memory cell MC 21 data "0" Is rewritten. Thereafter, in the step (8E), the low potential V PL-L (= 0 volt) is applied to the selected plate line PL 1 , but the data “0” written in the second selected memory cell MC 21 changes. There is no.

【0160】(9E)次に、ワード線WLをローレベル
とすることによって、第1の選択用トランジスタTR1
及び第2の選択用トランジスタTR2をオフ状態とし、
共通ノードCN1,CN2を浮遊状態とする。このときの
共通ノードCN1の電位は、第1の選択メモリセルMC
11にデータ「1」が書き込まれているので、VBL-H(=
cc)である。一方、このときの共通ノードCN2の電
位は、第2の選択メモリセルMC21にデータ「0」が書
き込まれているので、VBL-L(=0ボルト)である。
(9E) Next, the word line WL is set to low level.
As a result, the first selection transistor TR1
And the second selection transistor TRTwoTo the off state,
Common node CN1, CNTwoIn a floating state. At this time
Common node CN1Of the first selected memory cell MC
11Since data “1” is written inBL-H(=
V cc). On the other hand, the common node CN at this timeTwoNo electricity
The position is the second selected memory cell MCtwenty oneData "0" is written
VBL-L(= 0 volts).

【0161】(10E)次に、非選択プレート線PLk
に第2の中間電位VPL-M2(=Vcc)を印加する。尚、
選択プレート線PL1には低電位VPL-L(=0ボルト)
が印加されている。その結果、共通ノードCN1,CN2
とプレート線PL1,PLkとの容量結合に基づき、浮遊
状態の共通ノードCN1,CN2の電位が上昇する。具体
的には、M=8である場合、共通ノードCN1,CN2
電位の上昇分は、約(1/2)Vccである。
(10E) Next, the non-selected plate lines PL k
Is applied with a second intermediate potential V PL-M2 (= V cc ). still,
Low potential V PL-L (= 0 volt) is applied to selected plate line PL 1
Is applied. As a result, the common nodes CN 1 and CN 2
And based on the capacitive coupling between the plate line PL 1, PL k, the potential of the common node CN 1, CN 2 in a floating state rises. Specifically, when M = 8, the increase in the potential of the common nodes CN 1 and CN 2 is about (1 /) Vcc .

【0162】従って、このときの共通ノードCN1の電
位は、第1の選択メモリセルMC11にデータ「1」が書
き込まれので、約(3/2)Vccとなる。選択プレート
線PL1には低電位VPL-L(=0ボルト)が印加されて
いるので、選択メモリセルMC11にデータ「1」が強く
書き込まれる。一方、このときの共通ノードCN2の電
位は、第2の選択メモリセルMC21にデータ「0」が書
き込まれので、約(1/2)Vccとなる。
[0162] Thus, the potential of the common node CN 1 at this time, the first selected memory cells MC 11 to the data "1" of is written, it is about (3/2) V cc. Since the low potential V PL-L (= 0 volt) is applied to the selected plate line PL 1 , data “1” is strongly written to the selected memory cell MC 11 . On the other hand, the potential of the common node CN 2 at this time, the second selected memory cells MC 21 to the data "0" is in written to is approximately (1/2) V cc.

【0163】(11E)以上の操作が完了したならば、
非選択プレート線PLkをVPL-L(=0ボルト)に戻
し、再書き込み動作を完了させてもよいが、次のアクセ
スをスムーズに行うために、非選択プレート線PLK
電位を第1の中間電位VPL-M1[=(1/2)Vcc]に
戻すことが好ましい。
(11E) When the above operations are completed,
The non-selected plate line PL k may be returned to V PL-L (= 0 volt) to complete the rewriting operation. However, in order to smoothly perform the next access, the potential of the non-selected plate line PL K is set to the first level. It is preferable to return to the intermediate potential V PL-M1 [= (1/2) V cc ].

【0164】(12E)その後、再び、ワード線WLを
ハイレベルとすることによって、第1の選択用トランジ
スタTR1及び第2の選択用トランジスタTR2をオン状
態とし、共通ノードCN1,CN2と第1及び第2のビッ
ト線BL1,BL2とを第1及び第2の選択用トランジス
タTR1,TR2を介して接続し、共通ノードCN1,C
2の電位を0ボルトとする。
(12E) Thereafter, the word line WL is set to the high level again to turn on the first selection transistor TR 1 and the second selection transistor TR 2 , and the common nodes CN 1 and CN 2 And the first and second bit lines BL 1 , BL 2 are connected via first and second selection transistors TR 1 , TR 2 to form common nodes CN 1 , C 2
The potential of the N 2 and 0 volts.

【0165】(13E)最後に、ワード線WLをローレ
ベルとすることによって、第1の選択用トランジスタT
1及び第2の選択用トランジスタTR2をオフ状態と
し、共通ノードCN1,CN2と第1及び第2のビット線
BL1,BL2との接続を解き、非選択プレート線PLk
をVPL-L(=0ボルト)に戻し、再書き込み動作を完了
させる。
(13E) Finally, by setting the word line WL to low level, the first selection transistor T
R 1 and the second selection transistor TR 2 is turned off, solving the connection between the common node CN 1, CN 2 and the first and second bit lines BL 1, BL 2, the non-selected plate line PL k
To V PL-L (= 0 volt) to complete the rewrite operation.

【0166】以降、メモリセル(MC1m,MC2m)(m
=2,3・・・8)に対して、順次、工程(1E)〜
(13E)の操作を行う。
Thereafter, the memory cells (MC 1m , MC 2m ) (m
= 2,3... 8), sequentially from step (1E) to
Perform the operation of (13E).

【0167】以上の工程においては、ビット線BL1
BL2にはVBL-H又はVBL-Lを印加するだけでよく、中
間電位も非選択プレート線PLkに印加するVPL-Mのみ
である。しかも、ディスターブが±(1/2)Vccと、
従来の駆動方法と変わらないにも拘わらず、従来の駆動
方法よりもデータ「1」を強く書き込むことができる。
In the above steps, the bit lines BL 1 , BL 1
The BL 2 need only apply a V BL-H or V BL-L, an intermediate potential is also only V PL-M that is applied to the non-selected plate line PL k. Moreover, the disturbance is ± (1/2) V cc ,
In spite of no difference from the conventional driving method, data “1” can be written more strongly than the conventional driving method.

【0168】尚、新たにデータの書き込みを行う場合に
は、工程(6E)において、書き込むべきデータに依存
して、第1のビット線BL1に低電位VBL-L(=0ボル
ト)又は高電位VBL-H(=Vcc)を印加し、第2のビッ
ト線BL2に高電位VBL-H(=Vcc)又は低電位VBL-L
(=0ボルト)を印加する。そして、工程(6E)〜
(13E)の操作を行えばよい。
When writing new data, in the step (6E), the low potential V BL-L (= 0 volt) or the low potential V BL-L is applied to the first bit line BL 1 depending on the data to be written. A high potential V BL-H (= V cc ) is applied, and a high potential V BL-H (= V cc ) or a low potential V BL-L is applied to the second bit line BL 2.
(= 0 volts). Then, from step (6E)
The operation of (13E) may be performed.

【0169】また、実施の形態5の第2の構成の駆動方
法に、実施の形態3にて説明した駆動方法を適用するこ
とができる。
Further, the driving method described in the third embodiment can be applied to the driving method having the second configuration in the fifth embodiment.

【0170】(実施の形態6)実施の形態6において
は、実施の形態4あるいは実施の形態5にて説明した不
揮発性メモリの変形例を示す。実施の形態6の不揮発性
メモリは、不揮発性メモリを構成する第1のメモリユニ
ットMU1と、この不揮発性メモリと第1のビット線B
1の延在する方向に隣接した不揮発性メモリを構成す
る第1のメモリユニットMU’1とを層間絶縁層26を
介して積層し、不揮発性メモリを構成する第2のメモリ
ユニットMU2と、この不揮発性メモリと第2のビット
線BL2の延在する方向に隣接した不揮発性メモリを構
成する第1のメモリユニットMU’1とを層間絶縁層2
6を介して積層した構成を有する。かかる実施の形態6
の不揮発性メモリの模式的な一部断面図を図11に示
す。但し、図11においては、第1のメモリユニットM
1,MU’1のみを図示した。第2のメモリユニットM
2,MU’2は、図11の紙面垂直方向に隣接してい
る。尚、第1のメモリユニットMU’1の構成要素に関
する参照番号には「’」を付した。
(Embodiment 6) In Embodiment 6,
Is the same as that described in the fourth or fifth embodiment.
5 shows a modification of the volatile memory. Non-volatile of Embodiment 6
The memory is a first memory unit constituting a non-volatile memory.
MU1And the nonvolatile memory and the first bit line B
L1A non-volatile memory adjacent in the direction in which
First memory unit MU '1And the interlayer insulating layer 26
Second memory which forms a nonvolatile memory by stacking through
Unit MUTwoAnd the nonvolatile memory and the second bit
Line BLTwoNonvolatile memory adjacent in the direction in which
First memory unit MU '1And the interlayer insulating layer 2
6 are laminated. Embodiment 6
FIG. 11 is a schematic partial cross-sectional view of the nonvolatile memory shown in FIG.
You. However, in FIG. 11, the first memory unit M
U1, MU '1Only illustrated. Second memory unit M
U Two, MU 'TwoAre adjacent to each other in the direction perpendicular to the paper of FIG.
You. Note that the first memory unit MU '1The components of
The reference numerals to be referred to are denoted by “′”.

【0171】より具体的には、図11に示す不揮発性メ
モリにおいては、p型のシリコン半導体基板10に形成
されたLOCOS構造、シャロートレンチ構造、あるい
はLOCOS構造とシャロートレンチ構造の組合せから
成る素子分離領域11に囲まれた活性領域に、MOS型
FETから成る選択用トランジスタTR1,TR’1が形
成されている。選択用トランジスタTR1,TR’1は、
シリコン半導体基板10の表面に形成された、例えばシ
リコン酸化膜から成るゲート絶縁膜12、ゲート絶縁膜
12上に形成されたゲート電極13(ワード線WL1
WL’1を兼ねている)、及び、シリコン半導体基板1
0の活性領域に形成され、n+型不純物を含有するソー
ス/ドレイン領域14A,14Bから構成されている。
More specifically, in the nonvolatile memory shown in FIG. 11, an element isolation formed of a LOCOS structure, a shallow trench structure, or a combination of a LOCOS structure and a shallow trench structure formed on a p-type silicon semiconductor substrate 10. In the active region surrounded by the region 11, selection transistors TR 1 and TR ′ 1 each formed of a MOS FET are formed. The selection transistors TR 1 and TR ′ 1 are:
A gate insulating film 12 made of, for example, a silicon oxide film formed on the surface of the silicon semiconductor substrate 10, and a gate electrode 13 (word line WL 1 ,
WL ' 1 ) and silicon semiconductor substrate 1
The source / drain regions 14A and 14B are formed in the active region 0 and contain n + -type impurities.

【0172】そして、全面に形成された下層絶縁層上に
ビット線BL1が形成され、ビット線BL1は、下層絶縁
層に形成された接続孔(コンタクトホール)15を介し
て、選択用トランジスタTR1,TR’1の一方のソース
/ドレイン領域14Aに接続されている。また、ビット
線BL1を含む下層絶縁層上には上層絶縁層が形成され
ている。尚、図面においては、下層絶縁層及び上層絶縁
層を纏めて絶縁層16で表した。また、ビット線BL1
は、後述する接続孔(コンタクトホール)18と接触し
ないように、図11の左右方向に延びている。
Then, a bit line BL 1 is formed on a lower insulating layer formed on the entire surface, and the bit line BL 1 is connected to a selection transistor via a contact hole (contact hole) 15 formed in the lower insulating layer. TR 1, is connected to one of source / drain regions 14A of TR '1. Further, the upper insulating layer is formed on the lower insulating layer including the bit line BL 1. In the drawings, the lower insulating layer and the upper insulating layer are collectively represented as an insulating layer 16. Also, the bit line BL 1
11 extend in the left-right direction of FIG. 11 so as not to contact a connection hole (contact hole) 18 described later.

【0173】絶縁層16上には第1の電極(下部電極)
21が形成され、第1の電極21上に強誘電体層22が
形成され、強誘電体層22上に第2の電極(上部電極)
23が形成され、これらによってメモリセルMC1Mが構
成されている。第1の電極21は、メモリセルMC1M
共通であり、ストライプ状の平面形状を有する。そし
て、第1の電極21は、絶縁層16に形成された開口部
17内に設けられた接続孔18を介して選択用トランジ
スタTR1の他方のソース/ドレイン領域14Bに接続
されている。尚、共通の第1の電極21を、共通ノード
CN1で示す。強誘電体層22は、第2の電極23と略
同じパターンにて形成されている。
On the insulating layer 16, a first electrode (lower electrode)
21, a ferroelectric layer 22 is formed on the first electrode 21, and a second electrode (upper electrode) is formed on the ferroelectric layer 22.
23 are formed, and these constitute a memory cell MC1M . The first electrode 21 is common to the memory cells MC1M and has a stripe-shaped planar shape. The first electrode 21 is connected to the other source / drain region 14B of the selection transistor TR 1 through a connection hole 18 provided in the opening 17 formed in the insulating layer 16. Incidentally, the common first electrode 21, shown at a common node CN 1. The ferroelectric layer 22 is formed in substantially the same pattern as the second electrode 23.

【0174】更に、メモリセルMC1M及び絶縁層16上
には、層間絶縁層26が形成されている。そして、層間
絶縁層26上には第1の電極(下部電極)21’が形成
され、第1の電極21’上に強誘電体層22’が形成さ
れ、強誘電体層22’上に第2の電極(上部電極)2
3’が形成され、これらによってメモリセルMC’1M
構成されている。第1の電極21’は、メモリセルM
C’1Mに共通であり、ストライプ状の平面形状を有す
る。そして、第1の電極21’は、層間絶縁層26に形
成された開口部27内に設けられた接続孔28、絶縁層
16上に形成されたパッド部25、及び、絶縁層16に
形成された開口部17内に設けられた接続孔18を介し
て、選択用トランジスタTR’1の他方のソース/ドレ
イン領域14Bに接続されている。尚、共通の第1の電
極21’を、共通ノードCN’1で示す。強誘電体層2
2’は、第2の電極23’と略同じパターンにて形成さ
れている。更には、メモリセルMC’1M及び層間絶縁層
26上には、上部絶縁層36Aが形成されている。
Further, on the memory cell MC 1M and the insulating layer 16, an interlayer insulating layer 26 is formed. Then, a first electrode (lower electrode) 21 'is formed on the interlayer insulating layer 26, a ferroelectric layer 22' is formed on the first electrode 21 ', and a first electrode (lower electrode) 21' is formed on the ferroelectric layer 22 '. 2 electrodes (upper electrode) 2
3 'is formed, the memory cell MC by these' 1M is constructed. The first electrode 21 'is connected to the memory cell M
It is common to C ′ 1M and has a stripe-shaped planar shape. The first electrode 21 ′ is formed in the connection hole 28 provided in the opening 27 formed in the interlayer insulating layer 26, the pad portion 25 formed on the insulating layer 16, and the insulating layer 16. and through the connection hole 18 provided in the opening 17, it is connected to the other of the source / drain region 14B of the selection transistor TR '1. Note that 'a common node CN' common first electrode 21 shown in 1. Ferroelectric layer 2
2 'is formed in substantially the same pattern as the second electrode 23'. Further, an upper insulating layer 36A is formed on the memory cell MC'1M and the interlayer insulating layer 26.

【0175】ワード線WL1,WL’1は、図11の紙面
垂直方向に延びている。また、第2の電極23,23’
は、図11の紙面垂直方向に隣接するメモリセルM
2m,MC’2mと共通であり、プレート線PLmを兼ね
ている。また、メモリセルMC1MとメモリセルMC’1M
とは、垂直方向に揃っている。このような構造にするこ
とによって、メモリセルの占有面積を小さくすることが
でき、集積度の向上を図ることができる。
The word lines WL 1 and WL ′ 1 extend in the direction perpendicular to the plane of FIG. Also, the second electrodes 23, 23 '
Is a memory cell M adjacent to the memory cell M in FIG.
It is common to C 2m and MC ′ 2m and also serves as the plate line PL m . The memory cell MC 1M and the memory cell MC ′ 1M
And are aligned in the vertical direction. With such a structure, the area occupied by the memory cells can be reduced, and the degree of integration can be improved.

【0176】(実施の形態7)実施の形態7において
も、実施の形態4あるいは実施の形態5にて説明した不
揮発性メモリの変形例を示す。図12及び図13に実施
の形態7の不揮発性メモリの回路図を示し、図14に模
式的な一部断面図を示す。尚、図12に示す回路図から
構成された不揮発性メモリにおいては、第1の構成に係
る駆動方法(実施の形態4参照))を実行することがで
き、図13に示す回路図から構成された不揮発性メモリ
においては、第2の構成に係る駆動方法(実施の形態5
参照)を実行することができる。尚、図12に回路図を
示す不揮発性メモリにおいては、サブメモリユニットS
MU11,SMU21に接続された選択用トランジスタTR
11,TR21のゲート電極のそれぞれは、ワード線WL1
に接続され、サブメモリユニットSMU12,SMU22
接続された選択用トランジスタTR12,TR22のゲート
電極のそれぞれは、ワード線WL2に接続されている。
一方、図13に回路図を示す不揮発性メモリにおいて
は、サブメモリユニットSMU11,SMU12,SM
21,SMU22に接続された選択用トランジスタT
11,TR12,TR21,TR22のゲート電極のそれぞれ
は、ワード線WL11,WL12,WL21,WL22に接続さ
れている。
(Embodiment 7) Embodiment 7 also shows a modification of the nonvolatile memory described in Embodiment 4 or 5. 12 and 13 show circuit diagrams of the nonvolatile memory according to the seventh embodiment, and FIG. 14 shows a schematic partial cross-sectional view. Note that, in the nonvolatile memory configured from the circuit diagram illustrated in FIG. 12, the driving method according to the first configuration (see Embodiment 4) can be executed, and the nonvolatile memory configured from the circuit diagram illustrated in FIG. In the nonvolatile memory described above, the driving method according to the second configuration (Embodiment 5)
See). In the nonvolatile memory whose circuit diagram is shown in FIG.
Selection transistor TR connected to MU 11 and SMU 21
11 and the gate electrode of TR 21 are connected to the word line WL 1
And the gate electrodes of the selection transistors TR 12 and TR 22 connected to the sub memory units SMU 12 and SMU 22 are connected to the word line WL 2 .
On the other hand, in the nonvolatile memory whose circuit diagram is shown in FIG. 13, the sub memory units SMU 11 , SMU 12 , SM
U 21 and selection transistor T connected to SMU 22
Each of the gate electrodes of R 11, TR 12, TR 21 , TR 22, is connected to the word line WL 11, WL 12, WL 21 , WL 22.

【0177】実施の形態7の不揮発性メモリは、(A−
1)第1のビット線BL1と、(B−1)N個(但し、
N≧1であり、実施の形態7では、具体的には、N=
2)の第1の選択用トランジスタTR1Nと、(C−1)
それぞれがM個(但し、M≧2であり、実施の形態7に
おいては、M=8)の第1のメモリセルMC1nM(n=
1,2・・・N)から構成された、N個(但し、N≧2
であり、実施の形態7においては、N=2)の第1のサ
ブメモリユニットSMU1Nと、(D−1)N個のサブメ
モリユニットSMU1Nのそれぞれを構成する第1のメモ
リセルMC1nm(m=1,2・・・M)で共通とされた
M本のプレート線PLm、から成る第1のメモリユニッ
トMU1、並びに、(A−2)第2のビット線BL2と、
(B−2)N個の第2の選択用トランジスタTR2Nと、
(C−2)それぞれがM個の第2のメモリセルMC2nM
から構成された、N個の第2のサブメモリユニットSM
2Nと、(D−2)N個のサブメモリユニットSMU2N
のそれぞれを構成する第2のメモリセルMC2nmで共通
とされ、且つ、前記第1のメモリユニットMU1を構成
するM本のプレート線PLmと共通のM本のプレート線
PLm、から成る第2のメモリユニットMU2から構成さ
れている。
The nonvolatile memory according to the seventh embodiment includes (A-
1) and the first bit line BL 1, (B-1) N pieces (however,
N ≧ 1, and in the seventh embodiment, specifically, N =
2) the first selection transistor TR 1N and (C-1)
Each of the M first memory cells MC 1nM (where M ≧ 2 and M = 8 in the seventh embodiment) (n = 8)
N, where N ≧ 2
In the seventh embodiment, N = 2) first sub memory units SMU 1N and (D-1) N first memory cells MC 1nm forming N sub memory units SMU 1N respectively. A first memory unit MU 1 composed of M plate lines PL m shared by (m = 1, 2,... M), and (A-2) a second bit line BL 2 ;
(B-2) N second selection transistors TR 2N ,
(C-2) M second memory cells MC 2nM each
N second sub-memory units SM
U 2N and (D-2) N sub memory units SMU 2N
Is the common second memory cell MC 2nm constituting each, and consists of the first of the M constituting the memory unit MU 1 and the plate line PL m common M plate lines PL m, and a second memory unit MU 2.

【0178】尚、図14の模式的な一部断面図におい
て、これらの第2のビット線BL2、第2の選択用トラ
ンジスタTR21,TR22及び第2のメモリユニットMU
2は、第1のビット線BL1、第1の選択用トランジスタ
TR11,TR12及び第1のメモリユニットMU1と、紙
面垂直方向に隣接している。
In the schematic partial cross-sectional view of FIG. 14, these second bit line BL 2 , second selection transistors TR 21 and TR 22 and second memory unit MU are shown.
2 is adjacent to the first bit line BL 1 , the first selection transistors TR 11 , TR 12, and the first memory unit MU 1 in the direction perpendicular to the paper.

【0179】そして、各メモリセルMC1nm(m=1,2
・・・Mであり、n=1,2・・・Nであり、実施の形
態7においては、m=1,2,・・・8、n=1,2)
は、第1の電極(下部電極)21,31と、強誘電体層
22,32と、第2の電極(上部電極)23,33とか
ら成る。そして、第1のメモリユニットMU1におい
て、第n番目(但し、n=1,2・・・N)の第1のサ
ブメモリユニットSMU 1nを構成する第1のメモリセル
MC1nmの第1の電極21,31は、第n番目の第1の
サブメモリユニットSMU1nにおいて共通であり、該共
通の第1の電極21,31(共通ノードCN1nと呼ぶ場
合がある)は、第n番目の第1の選択用トランジスタT
1nを介して第1のビット線BL1に接続され、第2の
電極23,33は共通のプレート線PLmに接続されて
いる。一方、第2のメモリユニットMU2において、第
n番目の第2のサブメモリユニットSMU2nを構成する
第2のメモリセルMC2nmの第1の電極21,31は、
第n番目の第2のサブメモリユニットSMU2nにおいて
共通であり、該共通の第1の電極21,31(共通ノー
ドCN2nと呼ぶ場合がある)は、第n番目の第2の選択
用トランジスタTR2nを介して第2のビット線BL2
接続され、第2の電極23,33は共通のプレート線P
mに接続されている。
Then, each memory cell MC1nm(m = 1, 2
... M, n = 1, 2,.
In state 7, m = 1, 2,... 8, n = 1, 2)
Are first electrodes (lower electrodes) 21 and 31 and a ferroelectric layer
22, 32 and second electrodes (upper electrodes) 23, 33
Consisting of Then, the first memory unit MU1smell
And the n-th (where n = 1, 2,... N) first
Memory unit SMU 1nFirst memory cell constituting
MC1nmOf the first electrodes 21 and 31 of the
Sub memory unit SMU1nAre common in
First electrodes 21 and 31 (common node CN)1nPlace to call
) Is the n-th first selection transistor T
R1nVia the first bit line BL1Connected to the second
The electrodes 23 and 33 are connected to a common plate line PL.mConnected to
I have. On the other hand, the second memory unit MUTwoIn the
n-th second sub-memory unit SMU2nMake up
Second memory cell MC2nmOf the first electrodes 21 and 31
N-th second sub-memory unit SMU2nAt
Common, and the common first electrodes 21 and 31 (common node)
De CN2n) Is the n-th second choice
Transistor TR2nVia the second bit line BLTwoTo
And the second electrodes 23 and 33 are connected to a common plate line P
LmIt is connected to the.

【0180】尚、不揮発性メモリのメモリユニットを構
成するメモリセルの数は8個に限定されず、一般には、
2×M個(但し、M=1,2,3・・・)とすることが
できる。但し、但し、Mの値は2以上であればよく、例
えば、2のべき数(2,4,8,16・・・)であるこ
とが好ましい。
Incidentally, the number of memory cells constituting the memory unit of the non-volatile memory is not limited to eight.
The number can be 2 × M (where M = 1, 2, 3,...). However, the value of M may be 2 or more, and for example, is preferably a power of 2 (2, 4, 8, 16,...).

【0181】メモリセルMC11m,MC12m,MC21m
MC22mにおけるプレート線PLmは共通化されており、
プレート線デコーダ/ドライバPDに接続されている。
更には、第1の選択用トランジスタTR11のゲート電極
と第2の選択用トランジスタTR21のゲート電極はワー
ド線WL1に接続され、第1の選択用トランジスタTR
12のゲート電極と第2の選択用トランジスタTR22のゲ
ート電極はワード線WL2に接続され、ワード線WL1
WL2は、ワード線デコーダ/ドライバWDに接続され
ている。また、第1のビット線BL1及び第2のビット
線BL2は、差動センスアンプSAに接続されている。
The memory cells MC 11m , MC 12m , MC 21m ,
The plate line PL m in the MC 22m is shared,
It is connected to a plate line decoder / driver PD.
Furthermore, the gate electrode of the first transistor for selection TR 11 is the gate electrode of the second transistor for selection TR 21 is connected to the word line WL 1, a first selection transistor TR
The gate electrode and the gate electrode of the second selection transistor TR 22 of 12 is connected to the word line WL 2, the word line WL 1,
WL 2 is connected to a word line decoder / driver WD. Further, the first bit line BL 1 and the second bit line BL 2 are connected to a differential sense amplifier SA.

【0182】実施の形態7の不揮発性メモリにおいて
は、第1のメモリユニットMU1を構成する第1のサブ
メモリユニットSMU11,SMU12のそれぞれは層間絶
縁層26を介して積層されており、第2のメモリユニッ
トMU2を構成する第2のサブメモリユニットSM
21,SMU22のそれぞれは層間絶縁層26を介して積
層されている。即ち、第1のメモリユニットMU1を構
成する第1番目のサブメモリユニットSMU11と第2番
目のサブメモリユニットSMU12とは層間絶縁層26を
介して積層されている。更には、第2のメモリユニット
MU2を構成する第1番目のサブメモリユニットSMU
21と第2番目のサブメモリユニットSMU22も層間絶縁
層26を介して積層されている。これによって、不揮発
性メモリの高集積化を図ることができる。
In the nonvolatile memory according to the seventh embodiment, each of first sub memory units SMU 11 and SMU 12 constituting first memory unit MU 1 is stacked with interlayer insulating layer 26 interposed therebetween. Second sub memory unit SM forming second memory unit MU 2
Each of U 21 and SMU 22 is laminated via an interlayer insulating layer 26. That is, the first sub memory unit SMU 11 and the second sub memory unit SMU 12 constituting the first memory unit MU 1 are stacked via the interlayer insulating layer 26. Furthermore, the first sub memory unit SMU constituting the second memory unit MU 2
21 and the second sub memory unit SMU 22 are also stacked via an interlayer insulating layer 26. Thus, high integration of the nonvolatile memory can be achieved.

【0183】実施の形態7の不揮発性メモリの駆動方法
は、実施の形態4あるいは実施の形態5にて説明したと
同様の駆動方法とすることができるので、詳細な説明は
省略する。
Since the driving method of the nonvolatile memory of the seventh embodiment can be the same as that described in the fourth or fifth embodiment, a detailed description is omitted.

【0184】以下、実施の形態7の不揮発性メモリの詳
細を説明する。尚、以下の説明においては、第1のメモ
リユニットMU1について説明するが、第2のメモリユ
ニットMU2も同様の構造である。
The details of the nonvolatile memory of the seventh embodiment will be described below. In the following description, a description will be given of a first memory unit MU 1, the second memory unit MU 2 has the same structure.

【0185】より具体的には、図14に示す不揮発性メ
モリにおいては、p型のシリコン半導体基板10に形成
されたLOCOS構造、シャロートレンチ構造、あるい
はLOCOS構造とシャロートレンチ構造の組合せから
成る素子分離領域11に囲まれた活性領域に、MOS型
FETから成る第1の選択用トランジスタTR11,TR
12が形成されている。第1の選択用トランジスタT
11,TR12は、シリコン半導体基板10の表面に形成
された、例えばシリコン酸化膜から成るゲート絶縁膜1
2、ゲート絶縁膜12上に形成されたゲート電極13
(ワード線WL1,WL2を兼ねている)、及び、シリコ
ン半導体基板10の活性領域に形成され、n+型不純物
を含有するソース/ドレイン領域14A,14Bから構
成されている。
More specifically, in the nonvolatile memory shown in FIG. 14, an element isolation formed of a LOCOS structure, a shallow trench structure, or a combination of a LOCOS structure and a shallow trench structure formed on a p-type silicon semiconductor substrate 10 is used. In the active region surrounded by the region 11, the first selection transistors TR 11 and TR
12 are formed. First selection transistor T
R 11 and TR 12 are gate insulating films 1 formed on the surface of the silicon semiconductor substrate 10 and made of, for example, a silicon oxide film.
2. Gate electrode 13 formed on gate insulating film 12
(Also serving as word lines WL 1 and WL 2 ) and source / drain regions 14 A and 14 B formed in the active region of the silicon semiconductor substrate 10 and containing n + -type impurities.

【0186】そして、全面に形成された下層絶縁層上に
ビット線BL1が形成され、ビット線BL1は、下層絶縁
層に形成された接続孔(コンタクトホール)15を介し
て、選択用トランジスタTR11,TR12の一方のソース
/ドレイン領域14Aに接続されている。また、ビット
線BL1を含む下層絶縁層上には上層絶縁層が形成され
ている。尚、図面においては、下層絶縁層及び上層絶縁
層を纏めて絶縁層16で表した。また、ビット線BL1
は、後述する接続孔(コンタクトホール)18と接触し
ないように、図14の左右方向に延びている。
Then, a bit line BL 1 is formed on a lower insulating layer formed on the entire surface, and the bit line BL 1 is connected to a selection transistor via a contact hole (contact hole) 15 formed in the lower insulating layer. It is connected to one of source / drain regions 14A of TR 11, TR 12. Further, the upper insulating layer is formed on the lower insulating layer including the bit line BL 1. In the drawings, the lower insulating layer and the upper insulating layer are collectively represented as an insulating layer 16. Also, the bit line BL 1
Extend in the left-right direction of FIG. 14 so as not to contact a connection hole (contact hole) 18 described later.

【0187】絶縁層16上には第1の電極(下部電極)
21が形成され、第1の電極21上に強誘電体層22が
形成され、強誘電体層22上に第2の電極(上部電極)
23が形成され、これらによってメモリセルMC11M
構成され、更には、第1番目のサブメモリユニットSM
11が構成されている。第1の電極21は、メモリセル
MC11Mに共通であり、ストライプ状の平面形状を有す
る。そして、第1の電極21は、絶縁層16に形成され
た開口部17内に設けられた接続孔18を介して選択用
トランジスタTR11の他方のソース/ドレイン領域14
Bに接続されている。尚、共通の第1の電極21を、共
通ノードCN11で示す。強誘電体層22は、第2の電極
23と略同じパターンにて形成されている。
On the insulating layer 16, a first electrode (lower electrode)
21, a ferroelectric layer 22 is formed on the first electrode 21, and a second electrode (upper electrode) is formed on the ferroelectric layer 22.
23 are formed, and these constitute a memory cell MC 11M . Further, the first sub-memory unit SM
U 11 is configured. The first electrode 21 is common to the memory cells MC11M and has a stripe-shaped planar shape. The first electrode 21, the other source / drain region 14 of the selection transistor TR 11 via the contact hole 18 provided in the opening 17 formed in the insulating layer 16
B. Incidentally, the common first electrode 21, shown at a common node CN 11. The ferroelectric layer 22 is formed in substantially the same pattern as the second electrode 23.

【0188】更に、メモリセルMC11M(サブメモリユ
ニットSMU11)及び絶縁層16上には、層間絶縁層2
6が形成されている。そして、層間絶縁層26上には第
1の電極(下部電極)31が形成され、第1の電極31
上に強誘電体層32が形成され、強誘電体層32上に第
2の電極(上部電極)33が形成され、これらによって
メモリセルMC12Mが構成され、更には、第2番目のサ
ブメモリユニットSMU12が構成されている。第1の電
極31は、メモリセルMC12Mに共通であり、ストライ
プ状の平面形状を有する。そして、第1の電極31は、
層間絶縁層26に形成された開口部27内に設けられた
接続孔28、絶縁層16上に形成されたパッド部25、
及び、絶縁層16に形成された開口部17内に設けられ
た接続孔18を介して、選択用トランジスタTR12の他
方のソース/ドレイン領域14Bに接続されている。
尚、共通の第1の電極31を、共通ノードCN12で示
す。強誘電体層32は、第2の電極33と略同じパター
ンにて形成されている。更には、メモリセルMC12M
び層間絶縁層26上には、上部絶縁層36Aが形成され
ている。
Further, on the memory cell MC 11M (sub-memory unit SMU 11 ) and the insulating layer 16, an interlayer insulating layer 2
6 are formed. Then, a first electrode (lower electrode) 31 is formed on the interlayer insulating layer 26, and the first electrode 31 is formed.
A ferroelectric layer 32 is formed thereon, and a second electrode (upper electrode) 33 is formed on the ferroelectric layer 32, and these constitute a memory cell MC12M. A unit SMU 12 is configured. The first electrode 31 is common to the memory cells MC12M and has a stripe-shaped planar shape. And the first electrode 31
A connection hole 28 provided in an opening 27 formed in the interlayer insulating layer 26, a pad portion 25 formed on the insulating layer 16;
And, via the connecting hole 18 provided in the opening 17 formed in the insulating layer 16, and is connected to the other source / drain region 14B of the selection transistor TR 12.
Incidentally, the first electrode 31 of the common, indicated by a common node CN 12. The ferroelectric layer 32 is formed in substantially the same pattern as the second electrode 33. Further, an upper insulating layer 36A is formed on the memory cell MC 12M and the interlayer insulating layer 26.

【0189】ワード線WL1,WL2は、図14の紙面垂
直方向に延びている。また、第2の電極23は、図14
の紙面垂直方向に隣接する第2のメモリユニットMU2
を構成する第1番目のサブメモリユニットSMU21のメ
モリセルMC21mと共通であり、プレート線PLmを兼ね
ている。更には、第2の電極33も、図14の紙面垂直
方向に隣接する第2のメモリユニットMU2を構成する
第2番目のサブメモリユニットSMU22のメモリセルM
22mと共通であり、プレート線PLmを兼ねている。各
メモリセルMC11m,MC12m,MC21m,MC22mで共有
されたこれらの各プレート線PLmは、図14の紙面垂
直方向に延びており、図示しない領域において接続孔を
介して接続されている。また、メモリセルMC11Mとメ
モリセルMC12Mとは、垂直方向に揃っている。このよ
うな構造にすることによって、メモリセルの占有面積を
小さくすることができ、集積度の向上を図ることができ
る。
The word lines WL 1 and WL 2 extend in the direction perpendicular to the plane of FIG. In addition, the second electrode 23 is provided in FIG.
Of the second memory unit MU 2 adjacent to the second memory unit
A common memory cell MC 21m of the first sub-memory unit SMU 21 constituting the also serves as a plate line PL m. Further, the second electrode 33 is also connected to the memory cell M of the second sub memory unit SMU 22 constituting the second memory unit MU 2 adjacent in the direction perpendicular to the plane of FIG.
C 22m and are common also serves as a plate line PL m. These plate lines PL m shared by the memory cells MC 11m , MC 12m , MC 21m , and MC 22m extend in the direction perpendicular to the plane of FIG. 14 and are connected via connection holes in a region (not shown). I have. The memory cells MC11M and MC12M are aligned in the vertical direction. With such a structure, the area occupied by the memory cells can be reduced, and the degree of integration can be improved.

【0190】そして、プレート線PLmを共有したメモ
リセルMC1nm,MC2nmに相補的なデータを書き込むこ
とで、それぞれに、1ビットを記憶することができる
し、あるいは、それぞれに1ビットを記憶することがで
きる。即ち、4つの選択用トランジスタTR11〜TR22
と、32個のメモリセルMC1nm,MC2nmによって、1
つのメモリユニット(アクセス単位ユニット)が構成さ
れ、32ビット(図13の回路図参照)あるいは16ビ
ット(図12の回路図参照)を記憶する。
Then, by writing complementary data to the memory cells MC 1 nm and MC 2 nm sharing the plate line PL m , one bit can be stored in each of them, or one bit can be stored in each of them. can do. That is, the four selection transistors TR 11 to TR 22
And 32 memory cells MC 1 nm and MC 2 nm
One memory unit (access unit unit) is configured to store 32 bits (see the circuit diagram of FIG. 13) or 16 bits (see the circuit diagram of FIG. 12).

【0191】(実施の形態8)実施の形態8において
も、実施の形態4あるいは実施の形態5にて説明した不
揮発性メモリの変形例を示す。図16及び図17に実施
の形態8の不揮発性メモリの回路図を示し、図15に模
式的な一部断面図を示す。尚、図16に示す回路図から
構成された不揮発性メモリにおいては、第1の構成に係
る駆動方法(実施の形態4参照)を実行することがで
き、図17に示す回路図から構成された不揮発性メモリ
においては、第2の構成に係る駆動方法(実施の形態5
参照)を実行することができる。尚、図16に回路図を
示す不揮発性メモリにおいては、サブメモリユニットS
MU11,SMU21に接続された選択用トランジスタTR
11,TR21のゲート電極のそれぞれはワード線WL1
接続され、サブメモリユニットSMU12,SMU22に接
続された選択用トランジスタTR12,TR22のゲート電
極のそれぞれはワード線WL2に接続され、サブメモリ
ユニットSMU13,SMU23に接続された選択用トラン
ジスタTR13,TR23のゲート電極のそれぞれはワード
線WL3に接続され、サブメモリユニットSMU14,S
MU24に接続された選択用トランジスタTR14,TR24
のゲート電極のそれぞれはワード線WL4に接続されて
いる。一方、図17に回路図を示す不揮発性メモリにお
いては、サブメモリユニットSMU11,SMU12,SM
13,SMU14,SMU21,SMU 22,SMU23,SM
24に接続された選択用トランジスタTR11,TR12
TR 13,TR14,TR21,TR22,TR23,TR24のゲ
ート電極のそれぞれは、ワード線WL11,WL12,WL
13,WL14,WL21,WL22,WL23,WL24に接続さ
れている。尚、図16及び図17においては、第1のビ
ット線BL1及び第2のビット線BL2が接続された差動
センスアンプSAの図示を省略した。
(Eighth Embodiment) In the eighth embodiment,
Are the same as those described in the fourth or fifth embodiment.
5 shows a modification of the volatile memory. Implemented in FIGS. 16 and 17
FIG. 15 shows a circuit diagram of the nonvolatile memory according to the eighth embodiment, and FIG.
1 shows a schematic partial sectional view. Incidentally, from the circuit diagram shown in FIG.
In the configured nonvolatile memory, the nonvolatile memory according to the first configuration is used.
Drive method (see Embodiment 4) can be executed.
And a nonvolatile memory configured from the circuit diagram shown in FIG.
In the driving method according to the second configuration (Embodiment 5)
See). The circuit diagram is shown in FIG.
In the nonvolatile memory shown, the sub memory unit S
MU11, SMUtwenty oneSelection transistor TR connected to
11, TRtwenty oneEach of the gate electrodes of the word lines WL1To
Connected, sub-memory unit SMU12, SMUtwenty twoContact
Continued selection transistor TR12, TRtwenty twoGate power
Each of the poles is a word line WLTwoConnected to the sub memory
Unit SMU13, SMUtwenty threeSelection transformer connected to
Jista TR13, TRtwenty threeEach of the gate electrodes of the word
Line WLThreeAnd the sub memory unit SMU14, S
MUtwenty fourSelection transistor TR connected to14, TRtwenty four
Each of the gate electrodes of the word lines WLFourConnected to
I have. On the other hand, the nonvolatile memory shown in the circuit diagram of FIG.
And the sub memory unit SMU11, SMU12, SM
U13, SMU14, SMUtwenty one, SMU twenty two, SMUtwenty three, SM
Utwenty fourSelection transistor TR connected to11, TR12,
TR 13, TR14, TRtwenty one, TRtwenty two, TRtwenty three, TRtwenty fourNo
Each of the gate electrodes is connected to a word line WL.11, WL12, WL
13, WL14, WLtwenty one, WLtwenty two, WLtwenty three, WLtwenty fourConnected to
Have been. In FIGS. 16 and 17, the first video
Line BL1And the second bit line BLTwoConnected differential
Illustration of the sense amplifier SA is omitted.

【0192】実施の形態8の不揮発性メモリにおいて
は、第1のメモリユニットMU1を構成するサブメモリ
ユニットSMU11,SMU12,SMU13,SMU14が4
段に積層されている。また、図示しないが、第2のメモ
リユニットMU2を構成するサブメモリユニットSMU
21,SMU22,SMU23,SMU24も4段に積層されて
いる。
In the nonvolatile memory of the eighth embodiment, four sub memory units SMU 11 , SMU 12 , SMU 13 , SMU 14 constituting first memory unit MU 1 have four memory units.
Stacked in tiers. Although not shown, the sub memory unit SMU constituting the second memory unit MU 2
21 , SMU 22 , SMU 23 , and SMU 24 are also stacked in four layers.

【0193】実施の形態8の不揮発性メモリは、(A−
1)第1のビット線BL1と、(B−1)N個(但し、
N≧1であり、実施の形態8では、具体的には、N=
4)の第1の選択用トランジスタTR1N(TR11,TR
12,TR13,TR14)と、(C−1)それぞれがM個
(但し、M≧2であり、実施の形態8においては、M=
8)の第1のメモリセルMC1nM(MC11M,MC12M
MC13M,MC14M)から構成された、N個の第1のサブ
メモリユニットSMU1N(SMU11,SMU 12,SMU
13,SMU14)と、(D−1)N個のサブメモリユニッ
トSMU1nのそれぞれを構成する第1のメモリセルMC
1nm(MC11m,MC12m,MC12m,MC14m)で共通と
されたM本のプレート線PLm、から成る第1のメモリ
ユニットMU1、並びに、(A−2)第2のビット線B
2と、(B−2)N個の第2の選択用トランジスタT
2N(TR21,TR22,TR23,TR24)と、(C−
2)それぞれがM個の第2のメモリセルMC2nM(MC
21M,MC22M,MC23M,MC24M)から構成された、N
個の第2のサブメモリユニットSMU2N(SMU21,S
MU22,SMU23,SMU24)と、(D−2)N個のサ
ブメモリユニットSMU2nのそれぞれを構成する第2の
メモリセルMC2nm(MC21m,MC22m,MC22m,MC
24m)で共通とされ、且つ、前記第1のメモリユニット
を構成するM本のプレート線と共通のM本のプレート線
PLm、から成る第2のメモリユニットMU2から構成さ
れている。
The nonvolatile memory according to the eighth embodiment has the structure (A-
1) First bit line BL1And (B-1) N (however,
N ≧ 1, and in the eighth embodiment, specifically, N =
4) First selection transistor TR1N(TR11, TR
12, TR13, TR14) And (C-1) each M
(However, M ≧ 2, and in the eighth embodiment, M =
8) First memory cell MC1nM(MC11M, MC12M,
MC13M, MC14M) Consisting of N first sub-
Memory unit SMU1N(SMU11, SMU 12, SMU
13, SMU14) And (D-1) N sub-memory units.
SMU1nOf the first memory cell MC configuring each of
1nm(MC11m, MC12m, MC12m, MC14m) And common
M plate lines PLm, A first memory consisting of
Unit MU1And (A-2) the second bit line B
LTwoAnd (B-2) N second selection transistors T
R2N(TRtwenty one, TRtwenty two, TRtwenty three, TRtwenty four) And (C-
2) Each of the M second memory cells MC2nM(MC
21M, MC22M, MC23M, MC24MN)
Second sub-memory units SMU2N(SMUtwenty one, S
MUtwenty two, SMUtwenty three, SMUtwenty four) And (D-2) N
Memory unit SMU2nOf each of the second
Memory cell MC2nm(MC21m, MC22m, MC22m, MC
24m) And the first memory unit
M plate lines common to the M plate lines constituting
PLm, A second memory unit MU comprisingTwoComposed of
Have been.

【0194】即ち、実施の形態8の不揮発性メモリは、
メモリユニットを構成するサブメモリユニットが4層構
成である。尚、サブメモリユニットを構成するメモリセ
ルの数は8個に限定されず、また、メモリユニットを構
成するメモリセルの数は32個に限定されない。
That is, the nonvolatile memory of Embodiment 8
The sub memory unit constituting the memory unit has a four-layer configuration. The number of memory cells forming the sub memory unit is not limited to eight, and the number of memory cells forming the memory unit is not limited to 32.

【0195】そして、各メモリセルは、第1の電極と強
誘電体層と第2の電極とから成る。具体的には、メモリ
セルMC11M及びメモリセルMC21Mのそれぞれは、第1
の電極21と、強誘電体層22と、第2の電極23とか
ら成る。また、メモリセルMC12M及びメモリセルMC
22Mのそれぞれは、第1の電極31と、強誘電体層32
と、第2の電極33とから成る。更には、メモリセルM
13M及びメモリセルMC23Mのそれぞれは、第1の電極
41と、強誘電体層42と、第2の電極43とから成
る。また、メモリセルMC14M及びメモリセルMC24M
それぞれは、第1の電極51と、強誘電体層52と、第
2の電極53とから成る。
Each memory cell includes a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode. Specifically, each of the memory cell MC 11M and the memory cell MC 21M
, A ferroelectric layer 22, and a second electrode 23. Further, the memory cell MC 12M and the memory cell MC
Each of 22M has a first electrode 31 and a ferroelectric layer 32.
And a second electrode 33. Further, the memory cell M
Each of the C 13M and the memory cell MC 23M includes a first electrode 41, a ferroelectric layer 42, and a second electrode 43. Each of the memory cells MC14M and MC24M includes a first electrode 51, a ferroelectric layer 52, and a second electrode 53.

【0196】第1のメモリユニットMU1において、第
n番目(n=1,2・・・N)の第1のサブメモリユニ
ットSMU1nを構成する第1のメモリセルMC1nmの第
1の電極21,31,41,51は、第n番目の第1の
サブメモリユニットSMU1nにおいて共通であり、該共
通の第1の電極21,31,41,51は、第n番目の
第1の選択用トランジスタTR1nを介して第1のビット
線BL1に接続され、第2の電極23,33,43,5
3は共通のプレート線PLmに接続されている。
[0196] In the first memory unit MU 1, the first electrode of the first memory cell MC 1nm constituting the n-th first sub-memory unit SMU 1n of (n = 1,2 ··· N) 21, 31, 41, 51 are common to the n-th first sub-memory unit SMU 1n , and the common first electrodes 21, 31, 41, 51 are connected to the n-th first selection unit. the first is connected to the bit line BL 1 via the use transistor TR 1n, the second electrode 23,33,43,5
3 are connected to a common plate line PL m.

【0197】第2のメモリユニットMU2において、第
n番目の第2のサブメモリユニットSMU2nを構成する
第2のメモリセルMC2nmの第1の電極21,31,4
1,51は、第n番目の第2のサブメモリユニットSM
2nにおいて共通であり、該共通の第1の電極21,3
1,41,51は、第n番目の第2の選択用トランジス
タTR2nを介して第2のビット線BL2に接続され、第
2の電極23,33,43,53は共通のプレート線P
mに接続されている。
In the second memory unit MU 2 , the first electrodes 21, 31, 4 of the second memory cell MC 2 nm constituting the n-th second sub memory unit SMU 2 n
1, 51 are the n-th second sub memory unit SM
U 2n and the common first electrodes 21 and 3
1,41,51 is connected to the second bit line BL 2 through the n-th second transistor for selection TR 2n, the second electrode 23,33,43,53 common plate line P
It is connected to L m.

【0198】より具体的には、図15に示す不揮発性メ
モリにおいては、p型のシリコン半導体基板10に形成
されたLOCOS構造、シャロートレンチ構造、あるい
はLOCOS構造とシャロートレンチ構造の組合せから
成る素子分離領域11に囲まれた活性領域に、MOS型
FETから成る第1の選択用トランジスタTR11,TR
12,TR13,TR14が形成されている。第1の選択用ト
ランジスタTR11,TR12,TR13,TR14は、シリコ
ン半導体基板10の表面に形成された、例えばシリコン
酸化膜から成るゲート絶縁膜12、ゲート絶縁膜12上
に形成されたゲート電極13(ワード線WL1,WL2
WL3,WL4を兼ねている)、及び、シリコン半導体基
板10の活性領域に形成され、n+型不純物を含有する
ソース/ドレイン領域14A,14Bから構成されてい
る。
More specifically, in the nonvolatile memory shown in FIG. 15, an element isolation formed of a LOCOS structure, a shallow trench structure, or a combination of a LOCOS structure and a shallow trench structure formed on a p-type silicon semiconductor substrate 10 is used. In the active region surrounded by the region 11, the first selection transistors TR 11 and TR
12, TR 13, TR 14 are formed. The first selection transistors TR 11 , TR 12 , TR 13 , and TR 14 are formed on the gate insulating film 12 made of, for example, a silicon oxide film, and formed on the surface of the silicon semiconductor substrate 10. The gate electrode 13 (word lines WL 1 , WL 2 ,
WL 3 , WL 4 ) and source / drain regions 14A and 14B formed in the active region of the silicon semiconductor substrate 10 and containing n + -type impurities.

【0199】そして、全面に形成された下層絶縁層上に
ビット線BL1が形成され、ビット線BL1は、下層絶縁
層に形成された接続孔15を介して、第1番目及び第2
番目の第1の選択用トランジスタTR11,TR12の一方
のソース/ドレイン領域14A、並びに、第3番目及び
第4番目の第1の選択用トランジスタTR13,TR 14
一方のソース/ドレイン領域14Aに接続されている。
また、ビット線BL 1を含む下層絶縁層上には上層絶縁
層が形成されている。ビット線BL1は、後述する接続
孔18と接触しないように、図15の左右方向に延びて
いる。
Then, on the lower insulating layer formed on the entire surface,
Bit line BL1Is formed, and the bit line BL1Is the lower insulation
Through the connection hole 15 formed in the layer, the first and second
-Th first selection transistor TR11, TR12One of
Source / drain regions 14A, and third and
Fourth first selection transistor TR13, TR 14of
It is connected to one source / drain region 14A.
Also, the bit line BL 1Upper insulation on the lower insulation layer containing
A layer is formed. Bit line BL1Is the connection
Extending in the left-right direction of FIG.
I have.

【0200】絶縁層16上には第1の電極(下部電極)
21が形成され、第1の電極21上に強誘電体層22が
形成され、強誘電体層22上に第2の電極(上部電極)
23が形成され、これらによってメモリセルMC11M
構成され、サブメモリユニットSMU11が構成されてい
る。第1の電極21は、サブメモリユニットSMU11
共通であり、ストライプ状の平面形状を有する。そし
て、第1の電極21は、絶縁層16に形成された開口部
17内に設けられた接続孔18を介して第1番目の選択
用トランジスタTR11の他方のソース/ドレイン領域1
4Bに接続されている。尚、共通の第1の電極21を、
共通ノードCN11で示す。強誘電体層22は、第2の電
極23と略同じパターンにて形成されている。
On the insulating layer 16, a first electrode (lower electrode)
21, a ferroelectric layer 22 is formed on the first electrode 21, and a second electrode (upper electrode) is formed on the ferroelectric layer 22.
23 are formed, these form a memory cell MC 11M , and form a sub-memory unit SMU 11 . The first electrode 21 is common to the sub-memory unit SMU 11, having a stripe-shaped planar shape. The first electrode 21, the other source / drain region 1 of the first selection transistor TR 11 via the contact hole 18 provided in the opening 17 formed in the insulating layer 16
4B. Note that the common first electrode 21 is
It is shown by the common node CN 11. The ferroelectric layer 22 is formed in substantially the same pattern as the second electrode 23.

【0201】更に、サブメモリユニットSMU11及び絶
縁層16上には、第1の層間絶縁層26が形成されてい
る。そして、第1の層間絶縁層26上には第1の電極
(下部電極)31が形成され、第1の電極31上に強誘
電体層32が形成され、強誘電体層32上に第2の電極
(上部電極)33が形成され、これらによってメモリセ
ルMC12M、サブメモリユニットSMU12が構成されて
いる。第1の電極31は、メモリセルMC12Mに共通で
あり、ストライプ状の平面形状を有する。そして、第1
の電極31は、第1の層間絶縁層26に形成された開口
部27内に設けられた接続孔28、絶縁層16上に形成
されたパッド部25、及び、絶縁層16に形成された開
口部17内に設けられた接続孔18を介して、第2番目
の選択用トランジスタTR12の他方のソース/ドレイン
領域14Bに接続されている。尚、共通の第1の電極3
1を、共通ノードCN12で示す。強誘電体層32は、第
2の電極33と略同じパターンにて形成されている。
Further, a first interlayer insulating layer 26 is formed on sub memory unit SMU 11 and insulating layer 16. Then, a first electrode (lower electrode) 31 is formed on the first interlayer insulating layer 26, a ferroelectric layer 32 is formed on the first electrode 31, and a second electrode (lower electrode) 31 is formed on the ferroelectric layer 32. (Upper electrode) 33 are formed, and these constitute a memory cell MC 12M and a sub memory unit SMU 12 . The first electrode 31 is common to the memory cells MC12M and has a stripe-shaped planar shape. And the first
The electrode 31 has a connection hole 28 provided in an opening 27 formed in the first interlayer insulating layer 26, a pad portion 25 formed on the insulating layer 16, and an opening formed in the insulating layer 16. through a connection hole 18 provided in the part 17, and is connected to the second other source / drain region 14B of the selection transistor TR 12. Incidentally, the common first electrode 3
1 shows a common node CN 12. The ferroelectric layer 32 is formed in substantially the same pattern as the second electrode 33.

【0202】更に、サブメモリユニットSMU12及び第
1の層間絶縁層26上には、第2の層間絶縁層36が形
成されている。そして、第2の層間絶縁層36上には第
1の電極(下部電極)41が形成され、第1の電極41
上に強誘電体層42が形成され、強誘電体層42上に第
2の電極(上部電極)43が形成され、これらによって
メモリセルMC13M、サブメモリユニットSMU13が構
成されている。第1の電極41は、メモリセルMC13M
に共通であり、ストライプ状の平面形状を有する。そし
て、第1の電極41は、第2の層間絶縁層36に形成さ
れた開口部37内に設けられた接続孔38、第1の層間
絶縁層26上に形成されたパッド部35、第1の層間絶
縁層26に形成された開口部27内に設けられた接続孔
28、絶縁層16上に形成されたパッド部25、及び、
絶縁層16に形成された開口部17内に設けられた接続
孔18を介して、第3番目の選択用トランジスタTR13
の他方のソース/ドレイン領域14Bに接続されてい
る。尚、共通の第1の電極41を、共通ノードCN13
示す。強誘電体層42は、第2の電極43と略同じパタ
ーンにて形成されている。
Further, a second interlayer insulating layer 36 is formed on the sub memory unit SMU 12 and the first interlayer insulating layer 26. Then, a first electrode (lower electrode) 41 is formed on the second interlayer insulating layer 36, and the first electrode 41 is formed.
Are ferroelectric layer 42 is formed thereon, strong second electrode (upper electrode) 43 is formed on the dielectric layer 42, the memory cell MC 13M, the sub-memory unit SMU 13 is constituted by these. The first electrode 41 is connected to the memory cell MC 13M
And has a stripe planar shape. The first electrode 41 includes a connection hole 38 provided in an opening 37 formed in the second interlayer insulating layer 36, a pad portion 35 formed on the first interlayer insulating layer 26, A connection hole 28 provided in an opening 27 formed in the interlayer insulating layer 26, a pad portion 25 formed on the insulating layer 16, and
Through a connection hole 18 provided in an opening 17 formed in the insulating layer 16, a third selection transistor TR 13
Is connected to the other source / drain region 14B. Incidentally, the first electrode 41 of the common, indicated by a common node CN 13. The ferroelectric layer 42 is formed in substantially the same pattern as the second electrode 43.

【0203】更に、サブメモリユニットSMU13及び第
2の層間絶縁層36上には、第3の層間絶縁層46が形
成されている。そして、第3の層間絶縁層46上には第
1の電極(下部電極)51が形成され、第1の電極51
上に強誘電体層52が形成され、強誘電体層52上に第
2の電極(上部電極)53が形成され、これらによって
メモリセルMC14Mが構成され、サブメモリユニットS
MU14が構成されている。第1の電極51は、メモリセ
ルMC14Mに共通であり、ストライプ状の平面形状を有
する。そして、第1の電極51は、第3の層間絶縁層4
6に形成された開口部47内に設けられた接続孔48、
第2の層間絶縁層36上に形成されたパッド部45、第
2の層間絶縁層36に形成された開口部37内に設けら
れた接続孔38、第1の層間絶縁層26上に形成された
パッド部35、第1の層間絶縁層26に形成された開口
部27内に設けられた接続孔28、絶縁層16上に形成
されたパッド部25、及び、絶縁層16に形成された開
口部17内に設けられた接続孔18を介して、第4番目
の選択用トランジスタTR14の他方のソース/ドレイン
領域14Bに接続されている。尚、共通の第1の電極5
1を、共通ノードCN14と呼ぶ場合がある。強誘電体層
52は、第2の電極53と略同じパターンにて形成され
ている。更には、メモリセルMC14M及び第3の層間絶
縁層46上には、上部絶縁層56Aが形成されている。
Further, on the sub memory unit SMU 13 and the second interlayer insulating layer 36, a third interlayer insulating layer 46 is formed. Then, a first electrode (lower electrode) 51 is formed on the third interlayer insulating layer 46, and the first electrode 51 is formed.
A ferroelectric layer 52 is formed thereon, and a second electrode (upper electrode) 53 is formed on the ferroelectric layer 52. These form a memory cell MC 14M and a sub memory unit S
The MU 14 is configured. The first electrode 51 is common to the memory cells MC14M and has a stripe-shaped planar shape. The first electrode 51 is formed on the third interlayer insulating layer 4.
6, a connection hole 48 provided in an opening 47 formed in
Pad portion 45 formed on second interlayer insulating layer 36, connection hole 38 provided in opening 37 formed in second interlayer insulating layer 36, formed on first interlayer insulating layer 26 Pad portion 35, connection hole 28 provided in opening 27 formed in first interlayer insulating layer 26, pad portion 25 formed on insulating layer 16, and opening formed in insulating layer 16. through a connection hole 18 provided in the part 17, it is connected to the other of the source / drain region 14B of the fourth transistor for selection TR 14. In addition, the common first electrode 5
1, it may be referred to as the common node CN 14. The ferroelectric layer 52 is formed in substantially the same pattern as the second electrode 53. Further, an upper insulating layer 56A is formed on the memory cell MC 14M and the third interlayer insulating layer 46.

【0204】ワード線WL1,WL2,WL3,WL4は、
図15の紙面垂直方向に延びている。また、第2の電極
23は、図15の紙面垂直方向に隣接するメモリセルM
21 mと共通であり、プレート線PLmを兼ねている。更
には、第2の電極33,43,53も、図15の紙面垂
直方向に隣接するメモリセルMC22m,MC23m,MC
24mと共通であり、プレート線PLmを兼ねている。各メ
モリセルMC11m,MC1 2m,MC13m,MC14m,MC
21m,MC22m,MC23m,MC24mで共有されたこれらの
各プレート線PLmは、図15の紙面垂直方向に延びて
おり、図示しない領域において接続孔を介して接続され
ている。また、メモリセルMC11MとメモリセルMC12M
とメモリセルMC13MとメモリセルMC14Mは、垂直方向
に揃っている。このような構造にすることによって、メ
モリセルの占有面積をより一層小さくすることができ、
集積度のより一層の向上を図ることができる。
[0204] Word line WL1, WLTwo, WLThree, WLFourIs
It extends in the direction perpendicular to the plane of FIG. Also, the second electrode
Reference numeral 23 denotes a memory cell M adjacent in the direction perpendicular to the paper of FIG.
Ctwenty one mAnd the plate line PLmAlso serves as. Change
In addition, the second electrodes 33, 43, 53 are also perpendicular to the paper of FIG.
Memory cell MC immediately adjacent to22m, MC23m, MC
24mAnd the plate line PLmAlso serves as. Each method
Morisel MC11m, MC1 2m, MC13m, MC14m, MC
21m, MC22m, MC23m, MC24mThese shared by
Each plate line PLmExtends in the direction perpendicular to the plane of FIG.
And are connected via connection holes in an area (not shown).
ing. Also, the memory cell MC11MAnd memory cell MC12M
And memory cell MC13MAnd memory cell MC14MIs vertical
It is aligned. With such a structure,
The occupied area of the molycell can be further reduced,
The degree of integration can be further improved.

【0205】この不揮発性メモリにおいては、第1番目
の選択用トランジスタTR11,TR 21はワード線WL1
に接続されており、第2番目の選択用トランジスタTR
12,TR22はワード線WL2に接続されており、第3番
目の選択用トランジスタTR1 3,TR23はワード線WL
3に接続されており、第4番目の選択用トランジスタT
14,TR24はワード線WL4に接続されている。
In this nonvolatile memory, the first
Selection transistor TR11, TR twenty oneIs the word line WL1
, The second selection transistor TR
12, TRtwenty twoIs the word line WLTwoConnected to the third
Eye selection transistor TR1 Three, TRtwenty threeIs the word line WL
ThreeAnd the fourth selection transistor T
R14, TRtwenty fourIs the word line WLFourIt is connected to the.

【0206】そして、プレート線PLmを共有したメモ
リセルMC11m,MC21m、プレート線PLmを共有した
メモリセルMC12m,MC22m、プレート線PLmを共有
したMC13m,MC23m、プレート線PLmを共有したメ
モリセルMC14m,MC24mに相補的なデータを書き込む
ことで、それぞれに、1ビットを記憶する。尚、第2の
選択用トランジスタTR21,TR22,TR23,TR24
構造、メモリセルMC21 m,MC22m,MC23m,MC24m
の構造は、図15に示した構造と同じであり、図15の
紙面垂直方向に隣接している。また、8つの選択用トラ
ンジスタTR11〜TR14,TR21〜TR24と、64個の
メモリセルMC11m〜MC14m,MC21m〜MC24mによっ
て、1つのメモリユニット(アクセス単位ユニット)が
構成され、32ビット(図16参照)あるいは64ビッ
ト(図17参照)を記憶する。
[0206] Then, the plate line PL m memory cells MC 11m which share, MC 21m, the plate line PL m memory cells MC 12m which share, MC 22m, MC shared plate line PL m 13m, MC 23m, the plate line By writing complementary data to the memory cells MC 14m and MC 24m sharing the PL m , one bit is stored in each of them. The structure of the second selection transistors TR 21 , TR 22 , TR 23 , TR 24 and the memory cells MC 21 m , MC 22m , MC 23m , MC 24m
Is the same as the structure shown in FIG. 15, and is adjacent in the direction perpendicular to the plane of FIG. Moreover, eight of the selection transistor TR 11 ~TR 14, TR 21 ~TR 24, 64 memory cells MC 11m to MC 14m, the MC 21m to MC 24m, 1 single memory unit (access units) is configured , 32 bits (see FIG. 16) or 64 bits (see FIG. 17).

【0207】ワード線WL1,WL2,WL3,WL4はワ
ード線デコーダ/ドライバWDに接続されている。ま
た、ビット線BL1,BL2は、差動センスアンプ(図示
せず)に接続されている。更には、プレート線PL
mは、プレート線デコーダ/ドライバPDに接続されて
いる。
The word lines WL 1 , WL 2 , WL 3 , WL 4 are connected to a word line decoder / driver WD. The bit lines BL 1 and BL 2 are connected to a differential sense amplifier (not shown). Further, the plate line PL
m is connected to the plate line decoder / driver PD.

【0208】実際の不揮発性メモリにおいては、この3
2ビットあるいは64ビットを記憶する不揮発性メモリ
の集合がアクセス単位ユニットとしてアレイ状に配設さ
れている。
In an actual nonvolatile memory, this 3
A set of nonvolatile memories storing 2 bits or 64 bits is arranged in an array as an access unit.

【0209】(実施の形態9)実施の形態9の不揮発性
メモリは、実施の形態8の不揮発性メモリの変形であ
る。実施の形態9の不揮発性メモリが、実施の形態8の
不揮発性メモリと異なる点は、第1番目のサブメモリユ
ニットSMU11のメモリセルMC11mと第2番目のサブ
メモリユニットSMU12のメモリセルMC12mで第2の
電極(プレート線)が共通とされ、第3番目のサブメモ
リユニットSMU13のメモリセルMC13mと第4番目の
サブメモリユニットSMU14のメモリセルMC14mで第
2の電極(プレート線)が共通とされている点にある。
また、第1番目のサブメモリユニットSMU21のメモリ
セルMC21mと第2番目のサブメモリユニットSMU22
のメモリセルMC22mで第2の電極(プレート線)が共
通とされ、第3番目のサブメモリユニットSMU23のメ
モリセルMC23mと第4番目のサブメモリユニットSM
24のメモリセルMC24mで第2の電極(プレート線)
が共通とされている。
Ninth Embodiment A nonvolatile memory according to the ninth embodiment is a modification of the nonvolatile memory according to the eighth embodiment. Nonvolatile memory in Example 9 is different from the non-volatile memory of the eighth embodiment, the memory cells of the first sub-memory unit SMU 11 MC 11m and second memory cell sub-memory unit SMU 12 the second electrode (plate line) is shared by MC 12m, a second electrode in the third sub-memory unit SMU 13 memory cells MC 13m and the memory cells MC 14m in the fourth sub-memory unit SMU 14 (Plate line) is common.
Further, the memory cell MC 21m of the first sub-memory unit SMU 21 and the second sub-memory unit SMU 22
Of the second electrode in the memory cell MC 22m (plate line) is the common, third sub-memory unit memory cell MC 23m and fourth sub-memory unit SM of SMU 23
Second electrode in the memory cell MC 24m of U 24 (plate line)
Is common.

【0210】図18に模式的な一部断面図を示す実施の
形態9の不揮発性メモリは、 第1の電極21Aと強誘電体層22Aと第2の電極
23とから成るメモリセルMC11m(m=1,2,3・
・・7,8であり、具体的には、MC111,MC11 2,M
113・・・MC117,MC118であり、サブメモリユニ
ットSMU11である)、 第1の電極21Bと強誘電体層22Bと第2の電極
23とから成るメモリセルMC12m(m=1,2,3・
・・7,8であり、具体的には、MC121,MC12 2,M
123・・・MC127,MC128であり、サブメモリユニ
ットSMU12である)、 第1の電極31Aと強誘電体層32Aと第2の電極
33とから成るメモリセルMC13m(m=1,2,3・
・・7,8であり、具体的には、MC131,MC13 2,M
133・・・MC137,MC138であり、サブメモリユニ
ットSMU13である)、並びに、 第1の電極31Bと強誘電体層32Bと第2の電極
33とから成るメモリセルMC14m(m=1,2,3・
・・7,8であり、具体的には、MC141,MC14 2,M
143・・・MC147,MC148であり、サブメモリユニ
ットSMU14である)、から構成されている。
The nonvolatile memory according to the ninth embodiment, whose partial cross-sectional view is schematically shown in FIG. 18, has a memory cell MC 11m (first electrode 21A, ferroelectric layer 22A, and second electrode 23). m = 1, 2, 3,
· A 7,8, specifically, MC 111, MC 11 2, M
C 113 ... MC 117 and MC 118, which are sub memory units SMU 11 ), and a memory cell MC 12m (m = 1) including a first electrode 21B, a ferroelectric layer 22B, and a second electrode 23. , 2,3 ・
· A 7,8, specifically, MC 121, MC 12 2, M
MC 123, MC 127 , MC 128 and the sub-memory unit SMU 12 ), a memory cell MC 13m (m = 1) including a first electrode 31A, a ferroelectric layer 32A, and a second electrode 33 , 2,3 ・
· A 7,8, specifically, MC 131, MC 13 2, M
C 133 · · · MC 137, an MC 138, a sub-memory unit SMU 13), and a first electrode 31B and the ferroelectric layer 32B and the memory cell MC 14m consisting of the second electrode 33 (m = 1,2,3
· A 7,8, specifically, MC 141, MC 14 2, M
C 143 ... MC 147 , MC 148 and the sub memory unit SMU 14 ).

【0211】即ち、実施の形態9の不揮発性メモリは、
各メモリユニットを構成するサブメモリユニットが4層
構成である。尚、メモリユニットを構成するメモリセル
の数は8個に限定されず、また、不揮発性メモリを構成
するメモリセルの数は32個に限定されない。
That is, the nonvolatile memory of Embodiment 9
Each memory unit has a four-layer sub memory unit. Note that the number of memory cells constituting the memory unit is not limited to eight, and the number of memory cells constituting the nonvolatile memory is not limited to 32.

【0212】選択用トランジスタTR11,TR12、TR
13,TR14,TR21,TR22,TR 23,TR24の構造
は、実施の形態8において説明した不揮発性メモリの構
造と同じであるが故に、詳細な説明は省略する。
Selection transistor TR11, TR12, TR
13, TR14, TRtwenty one, TRtwenty two, TR twenty three, TRtwenty fourStructure of
Shows the configuration of the nonvolatile memory described in the eighth embodiment.
Since it is the same as the structure, detailed description is omitted.

【0213】そして、絶縁層16上には第1の電極21
Aが形成され、第1の電極21A上に強誘電体層22A
が形成され、強誘電体層22A上に第2の電極23が形
成され、これらによってメモリセルMC11Mが構成され
ている。第1の電極21Aは、メモリセルMC11Mに共
通であり、ストライプ状の平面形状を有する。そして、
第1の電極21Aは、絶縁層16に形成された開口部1
7内に設けられた接続孔18を介して選択用トランジス
タTR11の他方のソース/ドレイン領域14Bに接続さ
れている。強誘電体層22Aは、第2の電極23と略同
じパターンにて形成されている。
The first electrode 21 is formed on the insulating layer 16.
A is formed, and a ferroelectric layer 22A is formed on the first electrode 21A.
Are formed, and a second electrode 23 is formed on the ferroelectric layer 22A, thereby forming the memory cell MC11M . The first electrode 21A is common to the memory cells MC11M and has a stripe-shaped planar shape. And
The first electrode 21 </ b> A is formed in the opening 1 formed in the insulating layer 16.
Through a connection hole 18 provided in 7 it is connected to the other of the source / drain region 14B of the selection transistor TR 11. The ferroelectric layer 22A is formed in substantially the same pattern as the second electrode 23.

【0214】更に、メモリセルMC11M及び絶縁層16
上には、強誘電体層22Bが形成され、その上には第1
の電極21Bが形成されている。そして、第1の電極2
1B、強誘電体層22B及び第2の電極23によってメ
モリセルMC12Mが構成されている。第1の電極21B
は、メモリセルMC12Mに共通であり、ストライプ状の
平面形状を有する。そして、第1の電極21Bは、絶縁
層16に形成された開口部17内に設けられた接続孔1
8を介して、選択用トランジスタTR12の他方のソース
/ドレイン領域14Bに接続されている。強誘電体層2
2Bは、第1の電極21Bと略同じパターンにて形成さ
れている。
Furthermore, the memory cell MC 11M and the insulating layer 16
A ferroelectric layer 22B is formed thereon, and a first
Electrode 21B is formed. And the first electrode 2
1B, the ferroelectric layer 22B and the second electrode 23 constitute a memory cell MC12M . First electrode 21B
Are common to the memory cells MC12M and have a stripe-shaped planar shape. The first electrode 21B is connected to the connection hole 1 provided in the opening 17 formed in the insulating layer 16.
8 through, and is connected to the other source / drain region 14B of the selection transistor TR 12. Ferroelectric layer 2
2B is formed in substantially the same pattern as the first electrode 21B.

【0215】更に、メモリセルMC12M及び絶縁層16
上には、層間絶縁層26が形成されている。そして、層
間絶縁層26上には第1の電極31Aが形成され、第1
の電極31A上に強誘電体層32Aが形成され、強誘電
体層32A上に第2の電極33が形成され、これらによ
ってメモリセルMC13Mが構成されている。第1の電極
31Aは、メモリセルMC13Mに共通であり、ストライ
プ状の平面形状を有する。そして、第1の電極31A
は、層間絶縁層26に形成された開口部27内に設けら
れた接続孔28、絶縁層16上に形成されたパッド部2
5、及び、絶縁層16に形成された開口部17内に設け
られた接続孔18を介して、選択用トランジスタTR21
の他方のソース/ドレイン領域14Bに接続されてい
る。強誘電体層32Aは、第2の電極33と略同じパタ
ーンにて形成されている。
Further, the memory cell MC 12M and the insulating layer 16
An interlayer insulating layer 26 is formed thereon. Then, a first electrode 31A is formed on the interlayer insulating layer 26,
A ferroelectric layer 32A is formed on the electrode 31A, and a second electrode 33 is formed on the ferroelectric layer 32A. These constitute a memory cell MC13M . The first electrode 31A is common to the memory cells MC13M and has a stripe-shaped planar shape. Then, the first electrode 31A
Are the connection holes 28 provided in the openings 27 formed in the interlayer insulating layer 26, and the pad portions 2 formed on the insulating layer 16
5 and a connection transistor 18 provided in an opening 17 formed in the insulating layer 16 through the selection transistor TR 21.
Is connected to the other source / drain region 14B. The ferroelectric layer 32 </ b> A is formed in substantially the same pattern as the second electrode 33.

【0216】更に、メモリセルMC13M及び層間絶縁層
26上には、強誘電体層32Bが形成され、その上には
第1の電極31Bが形成されている。そして、第1の電
極31B、強誘電体層32B及び第2の電極33によっ
てメモリセルMC14Mが構成されている。第1の電極3
1Bは、メモリセルMC14Mに共通であり、ストライプ
状の平面形状を有する。そして、第1の電極31Bは、
層間絶縁層26に形成された開口部27内に設けられた
接続孔28、絶縁層16上に形成されたパッド部25、
及び、絶縁層16に形成された開口部17内に設けられ
た接続孔18を介して、選択用トランジスタTR22の他
方のソース/ドレイン領域14Bに接続されている。強
誘電体層32Bは、第1の電極31Bと略同じパターン
にて形成されている。更には、メモリセルMC14M及び
層間絶縁層26上には、上部絶縁層36Aが形成されて
いる。
Further, a ferroelectric layer 32B is formed on the memory cell MC13M and the interlayer insulating layer 26, and a first electrode 31B is formed thereon. The first electrode 31B, the ferroelectric layer 32B and the second electrode 33 constitute a memory cell MC14M . First electrode 3
1B is common to the memory cells MC14M and has a stripe-shaped planar shape. And the first electrode 31B is
A connection hole 28 provided in an opening 27 formed in the interlayer insulating layer 26, a pad portion 25 formed on the insulating layer 16;
And, via the connecting hole 18 provided in the opening 17 formed in the insulating layer 16, and is connected to the other source / drain region 14B of the selection transistor TR 22. The ferroelectric layer 32B is formed in substantially the same pattern as the first electrode 31B. Further, an upper insulating layer 36A is formed on the memory cell MC 14M and the interlayer insulating layer 26.

【0217】メモリセルMC11MとメモリセルMC12M
メモリセルMC13MとメモリセルMC14Mは、垂直方向に
揃っている。このような構造にすることによって、メモ
リセルの占有面積をより一層小さくすることができ、集
積度のより一層の向上を図ることができる。
The memory cells MC 11M , MC 12M , MC 13M, and MC 14M are aligned in the vertical direction. With such a structure, the area occupied by the memory cells can be further reduced, and the degree of integration can be further improved.

【0218】尚、メモリユニットMU2の構成も同様と
することができる。実施の形態9の不揮発性メモリの回
路図は図16あるいは図17に示したと同様である。更
には、ワード線WL1〜WL4、あるいは、ワード線WL
11〜WL24、プレート線PL mの構造は、実施の形態8
と実質的に同様とすることができるので、詳細な説明は
省略する。
The memory unit MUTwoIs the same as
can do. Ninth Non-volatile Memory of Embodiment 9
The road map is the same as that shown in FIG. 16 or FIG. Change
Has a word line WL1~ WLFourOr the word line WL
11~ WLtwenty four, Plate line PL mStructure of Embodiment 8
Can be substantially the same as
Omitted.

【0219】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。発明の実施の形態にて説明した不揮発性メモリの構
造、使用した材料、各種の形成条件、回路構成、駆動方
法等は例示であり、適宜変更することができる。例え
ば、図19に示すように、実施の形態6の不揮発性メモ
リの変形例として、第1の電極21を上部電極とし、第
2の電極23を下部電極とすることもできる。このよう
な構造は、他の発明の実施の形態における不揮発性メモ
リにも適用することができる。尚、図19中、参照番号
126A,126Bは、それぞれ、第1の層間絶縁層の
下層及び上層を示し、参照番号136A,136Bは、
それぞれ、上部絶縁層の下層及び上層を示す。
Although the present invention has been described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to these embodiments. The structure of the nonvolatile memory, the materials used, the various forming conditions, the circuit configuration, the driving method, and the like described in the embodiment of the invention are merely examples, and can be changed as appropriate. For example, as shown in FIG. 19, as a modified example of the nonvolatile memory of the sixth embodiment, the first electrode 21 can be an upper electrode and the second electrode 23 can be a lower electrode. Such a structure can be applied to the non-volatile memory according to another embodiment of the present invention. In FIG. 19, reference numerals 126A and 126B indicate a lower layer and an upper layer of the first interlayer insulating layer, respectively, and reference numerals 136A and 136B indicate
The lower and upper layers of the upper insulating layer are shown, respectively.

【0220】実施の形態4あるいは実施の形態5にて説
明した不揮発性メモリの変形例を、図20の模式的な一
部断面図に示す。この不揮発性メモリにおいては、第1
のメモリユニットMU1を構成する第1のサブメモリユ
ニットSMU11(メモリセルMC11M),SMU12(メ
モリセルMC12M)及び第2のメモリユニットMU2を構
成する第2のサブメモリユニットSMU21(メモリセル
MC21M),SMU22(メモリセルMC22M)のそれぞれ
が、層間絶縁層26,36,46を介して積層されてい
る。この点を除き、この不揮発性メモリの構造は、実施
の形態4あるいは実施の形態5にて説明した不揮発性メ
モリの構造と同様とすることができるので、詳細な説明
は省略する。尚、このような構造は、他の実施の形態に
て説明した不揮発性メモリにも適用することができる。
A modification of the nonvolatile memory described in the fourth or fifth embodiment is shown in a schematic partial sectional view of FIG. In this nonvolatile memory, the first
The first sub-memory unit SMU 11 constituting the memory unit MU 1 (memory cell MC 11M), SMU 12 second sub-memory unit SMU 21 constituting the (memory cell MC 12M) and the second memory unit MU 2 Each of (memory cell MC 21M ) and SMU 22 (memory cell MC 22M ) are stacked via interlayer insulating layers 26, 36, 46. Except for this point, the structure of this non-volatile memory can be the same as the structure of the non-volatile memory described in the fourth or fifth embodiment, and a detailed description thereof will be omitted. Note that such a structure can be applied to the nonvolatile memory described in the other embodiments.

【0221】また、所謂フラッシュメモリと同様に、プ
レート線に接続されたメモリセルを一括して書き換える
こともできる。この場合には、読み出し動作を省略し
て、動作の簡素化と、書き換えの高速化を図ることがで
きる。即ち、一旦、メモリユニット内の全てのメモリセ
ルにデータ「0」を書き込み、次いで、所定のメモリセ
ルにデータ「1」を書き込めばよい。
Further, similarly to a so-called flash memory, memory cells connected to a plate line can be rewritten collectively. In this case, the reading operation is omitted, and the operation can be simplified and the rewriting can be speeded up. That is, data "0" may be once written to all memory cells in the memory unit, and then data "1" may be written to predetermined memory cells.

【0222】強誘電体層は、不揮発性メモリの製造方法
に依って、第1の電極と略同じ平面形状を有し、第1の
電極を覆うように形成されていてもよい。あるいは又、
強誘電体層をパターニングしない構成としてもよい。
The ferroelectric layer may have substantially the same planar shape as the first electrode and may be formed so as to cover the first electrode, depending on the method of manufacturing the nonvolatile memory. Alternatively,
A configuration in which the ferroelectric layer is not patterned may be adopted.

【0223】[0223]

【発明の効果】本発明の強誘電体型不揮発性半導体メモ
リの駆動方法においては、従来の動作ステップに僅かの
ステップを追加するだけで、(書き込み電圧)/(ディ
スターブ電圧)の比を高くすることができる結果、ディ
スターブによるデータ保持状態の劣化の影響を相対的に
低減することができ、信頼性の高いデータ保持状態を得
ることが可能となる。また、回路構成も単純で、回路規
模の増加も少ないし、動作のオーバーヘッドや遅延も小
さい。更には、センスアンプを2値の単純な動作とする
ことができる結果、センスアンプの充分なる動作マージ
ンの確保ができ、安定した動作を実現することができ
る。
According to the method of driving a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory of the present invention, the ratio of (write voltage) / (disturb voltage) can be increased by adding only a few steps to the conventional operation steps. As a result, the influence of the degradation of the data holding state due to the disturbance can be relatively reduced, and a highly reliable data holding state can be obtained. Further, the circuit configuration is simple, the increase in the circuit scale is small, and the operation overhead and delay are small. Furthermore, since the sense amplifier can be operated in a simple binary operation, a sufficient operation margin of the sense amplifier can be secured, and stable operation can be realized.

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

【図1】発明の実施の形態1の強誘電体型不揮発性半導
体メモリの回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to a first embodiment of the present invention;

【図2】発明の実施の形態1の強誘電体型不揮発性半導
体メモリの模式的な一部断面図である。
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to the first embodiment of the present invention;

【図3】発明の実施の形態1の強誘電体型不揮発性半導
体メモリの駆動方法における動作波形を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing operation waveforms in the method of driving the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to the first embodiment of the present invention;

【図4】発明の実施の形態2の強誘電体型不揮発性半導
体メモリの駆動方法における動作波形を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing operation waveforms in a method of driving a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to a second embodiment of the invention;

【図5】発明の実施の形態3の強誘電体型不揮発性半導
体メモリの駆動方法における動作波形を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing operation waveforms in a method of driving a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to a third embodiment of the present invention;

【図6】発明の実施の形態4の強誘電体型不揮発性半導
体メモリの回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram of a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to a fourth embodiment of the present invention;

【図7】発明の実施の形態4の強誘電体型不揮発性半導
体メモリの模式的な一部断面図である。
FIG. 7 is a schematic partial sectional view of a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to a fourth embodiment of the present invention;

【図8】発明の実施の形態4の強誘電体型不揮発性半導
体メモリの駆動方法における動作波形を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing operation waveforms in a method for driving a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to a fourth embodiment of the present invention;

【図9】発明の実施の形態5の強誘電体型不揮発性半導
体メモリの回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram of a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to a fifth embodiment of the present invention;

【図10】発明の実施の形態5の強誘電体型不揮発性半
導体メモリの駆動方法における動作波形を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing operation waveforms in a method of driving a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to a fifth embodiment of the present invention;

【図11】発明の実施の形態6の強誘電体型不揮発性半
導体メモリの模式的な一部断面図である。
FIG. 11 is a schematic partial sectional view of a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to a sixth embodiment of the present invention;

【図12】発明の実施の形態7の強誘電体型不揮発性半
導体メモリの回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram of a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to Embodiment 7 of the present invention;

【図13】発明の実施の形態7の強誘電体型不揮発性半
導体メモリの回路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram of a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to Embodiment 7 of the present invention;

【図14】発明の実施の形態7の強誘電体型不揮発性半
導体メモリの模式的な一部断面図である。
FIG. 14 is a schematic partial cross-sectional view of a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to Embodiment 7 of the present invention;

【図15】発明の実施の形態8の強誘電体型不揮発性半
導体メモリの模式的な一部断面図である。
FIG. 15 is a schematic partial sectional view of a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to Embodiment 8 of the present invention;

【図16】発明の実施の形態8の強誘電体型不揮発性半
導体メモリの回路図である。
FIG. 16 is a circuit diagram of a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to Embodiment 8 of the present invention;

【図17】発明の実施の形態8の強誘電体型不揮発性半
導体メモリの変形例の回路図である。
FIG. 17 is a circuit diagram of a modification of the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to the eighth embodiment;

【図18】発明の実施の形態9の強誘電体型不揮発性半
導体メモリの模式的な一部断面図である。
FIG. 18 is a schematic partial sectional view of a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to a ninth embodiment of the invention;

【図19】発明の実施の形態6の強誘電体型不揮発性半
導体メモリの変形例の模式的な一部断面図である。
FIG. 19 is a schematic partial cross-sectional view of a modification of the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to Embodiment 6 of the present invention;

【図20】発明の実施の形態5の強誘電体型不揮発性半
導体メモリの変形例の模式的な一部断面図である。
FIG. 20 is a schematic partial cross-sectional view of a modification of the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to Embodiment 5 of the present invention;

【図21】強誘電体のP−Eヒステリシスループ図であ
る。
FIG. 21 is a PE hysteresis loop diagram of a ferroelectric substance.

【図22】米国特許第4873664号に開示された強
誘電体型不揮発性半導体メモリの回路図である。
FIG. 22 is a circuit diagram of a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory disclosed in US Pat. No. 4,873,664.

【図23】特開平9−121032号公報に開示された
強誘電体型不揮発性半導体メモリの回路図である。
FIG. 23 is a circuit diagram of a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-121032.

【図24】特開平9−121032号公報に開示された
強誘電体型不揮発性半導体メモリにおける動作波形を示
す図である。
FIG. 24 is a diagram showing operation waveforms in the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-121032.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・シリコン半導体基板、11・・・素子分離領
域、12・・・ゲート絶縁膜、13・・・ゲート電極、
14・・・ソース/ドレイン領域、15,18,28,
38,48・・・接続孔、16,26,26A,36,
36A,56,56A,66A,126A,126B,
136A,136B・・・絶縁層、17,27,37,
47・・・開口部、21,21A,21B,31,31
A,31B,41,51・・・第1の電極、22,22
A,22B,32,32A,32B,42,52・・・
強誘電体層、23,33,43,53・・・第2の電
極、MU・・メモリユニット、SMU・・・サブメモリ
ユニット、MC・・・メモリセル、TR・・・選択用ト
ランジスタ、WL・・・ワード線、BL・・・ビット
線、PL・・・プレート線、WD・・・ワード線デコー
ダ/ドライバ、SA・・・センスアンプ又は差動センス
アンプ、PD・・・プレート線デコーダ/ドライバ、C
N・・・共通ノード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Silicon semiconductor substrate, 11 ... Element isolation region, 12 ... Gate insulating film, 13 ... Gate electrode,
14 source / drain regions, 15, 18, 28,
38, 48 ... connection holes, 16, 26, 26A, 36,
36A, 56, 56A, 66A, 126A, 126B,
136A, 136B ... insulating layer, 17, 27, 37,
47... Openings, 21, 21A, 21B, 31, 31
A, 31B, 41, 51 ... first electrode, 22, 22
A, 22B, 32, 32A, 32B, 42, 52 ...
Ferroelectric layer, 23, 33, 43, 53... Second electrode, MU... Memory unit, SMU... Sub memory unit, MC... Memory cell, TR... ... word line, BL ... bit line, PL ... plate line, WD ... word line decoder / driver, SA ... sense amplifier or differential sense amplifier, PD ... plate line decoder / Driver, C
N: Common node

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(A)ビット線と、 (B)選択用トランジスタと、 (C)M個(但し、M≧2)のメモリセルから構成され
たサブメモリユニットと、 (D)M本のプレート線、から成るメモリユニットから
構成され、 各メモリセルは、第1の電極と強誘電体層と第2の電極
とから成り、 サブメモリユニットを構成するメモリセルの第1の電極
は、サブメモリユニットにおいて共通であり、該共通の
第1の電極は、選択用トランジスタを介してビット線に
接続され、第2の電極はプレート線に接続されている強
誘電体型不揮発性半導体メモリにおいて、1つの選択メ
モリセルへの2値データの内の一方のデータの書き込み
時、サブメモリユニットを構成する残りの非選択メモリ
セルにはデータを書き込まない、強誘電体型不揮発性半
導体メモリの駆動方法であって、 (a)選択用トランジスタをオフ状態としておいて、選
択メモリセルに接続されたプレート線に高電位VPL-H
印加し、非選択メモリセルに接続されたプレート線に第
1の中間電位VPL-M1を印加し、選択メモリセルに書き
込むべきデータに依存して、ビット線に低電位VBL-L
しくは高電位VBL-Hを印加する工程と、 (b)選択用トランジスタをオン状態とし、共通の第1
の電極とビット線とを選択用トランジスタを介して接続
した後、選択メモリセルに接続されたプレート線に低電
位VPL-Lを印加し、以て、選択メモリセルにデータを書
き込む工程と、 (c)選択用トランジスタをオフ状態とし、共通の第1
の電極を浮遊状態とする工程と、 (d)非選択メモリセルに接続されたプレート線に第2
の中間電位VPL-M2(>VPL-M1)を印加し、共通の第1
の電極とプレート線との容量結合に基づき、浮遊状態の
共通の第1の電極の電位を上昇させる工程、を具備する
ことを特徴とする強誘電体型不揮発性半導体メモリの駆
動方法。
(A) a bit line; (B) a selection transistor; (C) a sub-memory unit composed of M memory cells (where M ≧ 2); and (D) M memory cells. Each memory cell includes a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode, and the first electrode of the memory cell forming the sub-memory unit is In a memory unit, the common first electrode is connected to a bit line via a selection transistor, and the second electrode is connected to a plate line in a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory. When writing one of the binary data to one selected memory cell, no data is written to the remaining unselected memory cells constituting the sub memory unit. A driving method, (a) in advance of the selection transistor in the off state, a high potential V PL-H is applied to a plate line connected to the selected memory cell, a plate line connected to the unselected memory cells Applying a first intermediate potential V PL-M1 to the bit line and applying a low potential V BL-L or a high potential V BL-H to the bit line depending on data to be written to the selected memory cell; ) The selection transistor is turned on, and the common first
After connecting the electrode and the bit line via a selection transistor, applying a low potential V PL-L to a plate line connected to the selected memory cell, thereby writing data to the selected memory cell; (C) The selection transistor is turned off and the common first
(D) placing a second electrode on a plate line connected to an unselected memory cell;
Of the first common potential V PL-M2 (> V PL-M1 )
Raising the potential of the common first electrode in a floating state based on the capacitive coupling between the electrode and the plate line, the method for driving a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory.
【請求項2】第1の中間電位VPL-M1の値は、[VPL-L
+(VPL-H−VPL-L)/2]の値に略等しく、第2の中
間電位VPL-M2の値は、VPL-Hの値に略等しいことを特
徴とする請求項1に記載の強誘電体型不揮発性半導体メ
モリの駆動方法。
2. The value of the first intermediate potential V PL-M1 is [V PL-L
+ (V PL-H −V PL-L ) / 2], and the value of the second intermediate potential V PL-M2 is substantially equal to the value of V PL-H. 2. The method for driving a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to item 1.
【請求項3】電源電圧をVccとしたとき、VPL-H及びV
BL-Hの値はVccと略等しく、VPL-L及びVBL-Lの値は0
ボルトであることを特徴とする請求項2に記載の強誘電
体型不揮発性半導体メモリの駆動方法。
3. When the power supply voltage is Vcc , VPL-H and VPL-H
The value of BL-H is approximately equal to Vcc, and the values of VPL-L and VBL-L are 0.
3. The method of driving a ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to claim 2, wherein the voltage is volts.
【請求項4】第1の中間電位VPL-M1の値は、[VPL-L
+(VPL-H−VPL-L)/3]の値に略等しく、第2の中
間電位VPL-M2の値は、[VPL-L+2(VPL- H
PL-L)/3]の値に略等しいことを特徴とする請求項
1に記載の強誘電体型不揮発性半導体メモリの駆動方
法。
4. The value of the first intermediate potential V PL-M1 is [V PL-L
+ (V PL-H -V PL -L) / 3] approximately equal to the value of the value of the second intermediate potential V PL-M2 is, [V PL-L +2 ( V PL- H -
VPL-L ) / 3], and the driving method of the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein
【請求項5】電源電圧をVccとしたとき、VPL-Hの値は
ccと略等しく、V BL-Hの値は(2/3)Vccと略等し
く、VPL-L及びVBL-Lの値は0ボルトであることを特徴
とする請求項4に記載の強誘電体型不揮発性半導体メモ
リの駆動方法。
5. A power supply voltage of VccAnd VPL-HThe value of
VccApproximately equal to BL-HIs (2/3) VccAbbreviation
, VPL-LAnd VBL-LIs characterized by 0 volts
5. The ferroelectric nonvolatile semiconductor memo according to claim 4, wherein
Drive method.
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