JP2003123467A - Ferroelectric type nonvolatile semiconductor memory array and driving method therefor - Google Patents

Ferroelectric type nonvolatile semiconductor memory array and driving method therefor

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JP2003123467A
JP2003123467A JP2001319777A JP2001319777A JP2003123467A JP 2003123467 A JP2003123467 A JP 2003123467A JP 2001319777 A JP2001319777 A JP 2001319777A JP 2001319777 A JP2001319777 A JP 2001319777A JP 2003123467 A JP2003123467 A JP 2003123467A
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memory
electrode
semiconductor memory
flag
common
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JP2001319777A
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Toshiyuki Nishihara
利幸 西原
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferroelectric type nonvolatile semiconductor memory array permitting its application to random access use. SOLUTION: The ferroelectric type nonvolatile semiconductor memory array consists of a plurality of ferroelectric type nonvolatile semiconductor memory Mk , and a flag circuit consisting of at least one flag storing semiconductor memory F, and the memory comprises a bit line BLk , a memory unit MUk selection transistor TRk , M pieces (M>=2) of memory cells, and M pieces of plate lines, and when data reading and data rewriting from/to any memory cell sharing a certain plate line among the memory cells are performed predetermined times, the memory cells of the flag storing semiconductor memory F are initialized, and the memory cells forming each ferroelectric type nonvolatile semiconductor memory are refreshed.

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)を複数備えた強誘電
体型不揮発性半導体メモリアレイ及びその駆動方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array including a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories (so-called FERAM) and a driving method thereof.

【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, much research has been conducted on large-capacity ferroelectric non-volatile semiconductor memories. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory (hereinafter, may be abbreviated as a non-volatile memory) can be accessed at high speed and
It is non-volatile, small in size, low in power consumption, and resistant to shocks. It is expected to be used as a storage device or 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(キャパシタ部)と選択用トランジスタ
とから構成されている。メモリセル(キャパシタ部)
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込みや読出しは、図52
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
状態(図52の「D」参照)の場合を「0」とし、残留
分極が−Prの状態(図52の「A」参照)の場合を
「1」とする。
This non-volatile memory utilizes a high-speed polarization reversal of a ferroelectric thin film and its residual polarization to detect a change in the amount of accumulated charge in a capacitor section having a ferroelectric layer.
It is a high-speed rewritable non-volatile memory, and basically includes a memory cell (capacitor portion) and a selection transistor. Memory cell (capacitor section)
Is composed of, for example, a lower electrode, an upper electrode, and a ferroelectric layer sandwiched between these electrodes. Writing and reading of data in this non-volatile memory is performed by using FIG.
This is performed by applying the PE hysteresis loop of the ferroelectric substance shown in FIG. That is, when the external electric field is removed after applying the external electric field to the ferroelectric layer, the ferroelectric layer exhibits spontaneous polarization. The remanent polarization of the ferroelectric layer becomes + P r when an external electric field in the positive direction is applied, and −P r when an external electric field in the negative direction is applied. Here, the case where the remanent polarization is + P r (see “D” in FIG. 52) is “0”, and the case where the remanent polarization is −P r (see “A” in FIG. 52) 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52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(キャパシタ部)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52の「D」の状態となってしまう。即ち、読
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", an external electric field in the positive direction, for example, is applied to the ferroelectric layer. As a result, the polarization of the ferroelectric layer becomes 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", polarization inversion of the ferroelectric layer does not occur. 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 (capacitor section). By turning on the selection transistor of the selected nonvolatile memory, this accumulated charge is detected as a signal current.
When 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. 52 regardless of whether the data is “0” or “1”. That is, at the time of reading, the data “1” is once destroyed. Therefore, when the data is "1", an external electric field in the negative direction is applied to bring the state of "A" through the paths "D" and "E", and the 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53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
53において、1つの不揮発性メモリを点線で囲った。
各不揮発性メモリは、例えば、選択用トランジスタTR
11,TR12、メモリセル(キャパシタ部)FC11,FC
12から構成されている。
The structure and operation of a non-volatile memory, which is currently the mainstream, is described in US Pat. No. 4,873,664. It was proposed by Sheffiled et al.
This non-volatile memory has a circuit diagram shown in FIG.
It is composed of two non-volatile memory cells. In addition, in FIG. 53, one nonvolatile memory is surrounded by a dotted line.
Each nonvolatile memory has, for example, a selection transistor TR.
11 , TR 12 , memory cell (capacitor part) FC 11 , FC
It consists of 12 .

【0006】尚、2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るが、表示
の簡素化のため、2桁の添字で表示する場合がある。3
桁の添字も同様である。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
ランジスタやメモリユニットを個々に表示する場合に使
用する。更には、添字「K」を、強誘電体型不揮発性半
導体メモリアレイを総括的に表示する場合に使用し、添
字「k」を、強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイを
個々に表示する場合に使用する。
The two-digit subscript, for example, the subscript "11" is
Originally, the subscript should be displayed as "1,1", but it may be displayed as a two-digit subscript for the sake of simplicity of display. Three
The same applies to digit subscripts. The subscript "M" is used, for example, to collectively display a plurality of memory cells or plate lines, and the subscript "m" is used, for example, to display a plurality of memory cells or plate lines individually. , Subscript “N”,
For example, it is used to collectively display the selection transistors and the memory units, and the subscript “n” is used to individually display the selection transistors and the memory units, for example. Further, the subscript "K" is used to collectively display the ferroelectric non-volatile semiconductor memory arrays, and the subscript "k" is used to individually display the ferroelectric non-volatile semiconductor memory arrays. To do.

【0007】そして、それぞれの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
53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WL1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、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 in each memory cell. In FIG. 53, 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 WL 1 is connected to the word line decoder / driver WD. The bit lines BL 1 and BL 2 are connected to the sense amplifier SA. Furthermore, the plate line PL 1
Are connected to the 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、対となったメモリセル(キャパシタ
部)FC11,FC12から選択用トランジスタTR11,T
12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、センスア
ンプSAで検出する。
In the nonvolatile memory having such a structure, when reading the stored data, the word line W
When L 1 is selected and the plate line PL 1 is driven,
Complementary data is transmitted from the paired memory cells (capacitor sections) FC 11 and FC 12 to the selection transistors TR 11 and T.
It appears as a voltage (bit line potential) on the paired bit lines BL 1 and BL 2 via R 12 . The voltage (bit line potential) of the paired bit lines BL 1 and BL 2 is detected by the 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 is a word line W.
It occupies a region surrounded by L 1 and the paired 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, where F is the minimum processing size. 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つのメモリセ
ル(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、8F2よりも大幅に増加してしまう。
When it is attempted to increase the capacity of the nonvolatile memory having such a structure, its realization can only depend on the miniaturization of the processing size. Further, two selection transistors and two memory cells (capacitor section) are required to form one nonvolatile memory. Furthermore, it is necessary to arrange the plate lines at the same pitch as the word lines. Therefore, it is almost impossible to arrange the non-volatile memory at the minimum pitch, and in reality, the area occupied by one non-volatile memory is significantly larger than 8F 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。
Moreover, it is necessary to dispose 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54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
TRk1の一端に並列にそれぞれの下部電極が接続された
複数のメモリセルMCk1M(例えば、M=4)から構成
されている。また、この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TRk2の一
端に並列にそれぞれの下部電極が接続された複数のメモ
リセルMCk2M(例えば、M=4)から構成されてい
る。選択用トランジスタTRk1,TRk2の他端は、それ
ぞれ、ビット線BLk1,BLk2に接続されている。対と
なったビット線BLk1,BLk2は、センスアンプSAk
に接続されている。また、メモリセルMCk1m,MCk2m
(m=1,2・・・M)の上部電極は共通のプレート線
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。更には、このように対となった多数の不揮
発性メモリがプレート線方向に配列されて、不揮発性メ
モリアレイを構成している。不揮発性メモリアレイを構
成する不揮発性メモリにおけるメモリセルMC knm(k
は不揮発性メモリアレイを構成する不揮発性メモリの数
の1/2の値であり、n=1,2である)においては、
プレート線PLmは共通である。
One of means for reducing the area of a non-volatile memory
One is known from JP-A-9-121032.
As shown in the equivalent circuit of FIG.
The nonvolatile memory shown is a single selection transistor.
TRk1Each lower electrode was connected in parallel to one end of
Multiple memory cells MCk1M(Eg M = 4)
Has been done. In addition, the nonvolatile memory paired with this non-volatile memory
Volatile memory also has one selection transistor TRk2One
Multiple notes with each bottom electrode connected in parallel to the end
Resel MCk2M(For example, M = 4)
It Selection transistor TRk1, TRk2The other end of it
Bit line BLk1, BLk2It is connected to the. Pair
Bit line BLk1, BLk2Is the sense amplifier SAk
It is connected to the. Also, the memory cell MCk1m, MCk2m
(M = 1, 2 ... M) upper electrode is a common plate line
PLmConnected to the plate line PLmIs the plate line
It is connected to the decoder / driver PD. In addition,
The word line WL is connected to the word line decoder / driver WD.
Has been done. Furthermore, a large number of non-volatile
The nonvolatile memory is arranged in the plate line direction,
It constitutes a moly array. Construct a non-volatile memory array
Memory cell MC in nonvolatile memory knm(K
Is the number of non-volatile memories that make up the non-volatile memory array
Is 1/2, and n = 1, 2),
Plate line PLmAre common.

【0013】そして、対となったメモリセルMCk1m
MCk2m(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MCk1m,MCk2m(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、プレート線
PLj(m≠j)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MCk1m,MCk2m
ら選択用トランジスタTRk1,TRk2を介して対となっ
たビット線BLk1,BLk2に電圧(ビット線電位)とし
て現れる。そして、かかる対となったビット線BLk1
BLk2の電圧(ビット線電位)を、センスアンプSAk
で検出する。
Then, a pair of memory cells MC k1m ,
Data complementary to MC k2m (m = 1, 2 ... M) is stored. For example, when reading the data stored in the memory cells MC k1m and MC k2m (where m is 1, 2, 3, or 4), the word line WL is selected and the plate line PL j (m ≠ j ), The plate line PL m is driven with a voltage of (1/2) V cc applied. Where V
cc is, for example, a power supply voltage. As a result, complementary data is supplied as a voltage (bit line potential) from the paired memory cells MC k1m and MC k2m to the paired bit lines BL k1 and BL k2 via the selection transistors TR k1 and TR k2. Appears as. Then, the paired bit lines BL k1 ,
The voltage of BL k2 (bit line potential) is supplied to the sense amplifier SA k.
Detect with.

【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TRk1及びTR k2は、ワード線W
L、及び、対となったビット線BLk1,BLk2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
TRk1及びTRk2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TRk1,TRk2を、
M組の対となったメモリセルMCk1m,MCk2m(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TRk1,TRk2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 non-volatile memories in a pair
Selection transistor TRk1And TR k2Is the word line W
L and the paired bit line BLk1, BLk2By
Occupies the enclosed area. Therefore, if the word line and
And the bit lines are arranged at the shortest pitch, they are paired.
Pair of select transistors in a non-volatile memory
TRk1And TRk2Area is 8F2Is. However
While a pair of selection transistors TRk1, TRk2To
M sets of memory cells MC as a pairk1m, MCk2m(M =
1, 2, ... M)
Selection transistor TRk1, TRk2The number of
In addition, since the arrangement of the word lines WL is loose,
It is easy to reduce the size of the memory. Moreover, the peripheral circuits
However, one word line decoder / driver WD and M
Select M bit with plate line decoder / driver PD
You can Therefore, such a configuration may be adopted.
And the cell area is 8F2It is possible to realize a layout close to
Yes, it is possible to realize a chip size comparable to DRAM
It

【0015】尚、メモリセルMCk1m,MCk2mに記憶さ
れたデータを読み出す場合、同時に、k’≠kにおける
対となったメモリセルMCk'1m,MCk'2m(プレート線
が共通である)に記憶されたデータも読み出される。メ
モリセルMCk1m,MCk2m,メモリセルMCk'1m,MC
k'2mに記憶されたデータを読み出した後、データの再書
込みを行う。即ち、所謂、リフレッシュ動作を実行す
る。あるいは又、センスアンプSAkに読み出されたデ
ータはランダム又はシーケンシャルに外部に出力され
る。
When reading the data stored in the memory cells MC k1m and MC k2m , at the same time, a pair of memory cells MC k′1m and MC k′2m (the plate line is common in k ′ ≠ k). The data stored in () is also read. Memory cells MC k1m , MC k2m , memory cells MC k'1m , MC
After reading the data stored in k'2m , the data is rewritten. That is, a so-called refresh operation is executed. Alternatively, the data read by the sense amplifier SA k is output to the outside randomly or sequentially.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平9−
121032号公報に開示された不揮発性メモリの面積
を縮小する手法は、非常に効果的な手法であるが、以下
に述べる問題点を有する。
By the way, JP-A-9-
The method of reducing the area of the non-volatile memory disclosed in Japanese Patent No. 121032 is a very effective method, but has the following problems.

【0017】即ち、例えば、対となったメモリセルMC
k1m,MCk2mにおいて、メモリセルMCk1mにデータ
「1」を再書込みする場合、プレート線PLmをグラン
ドレベル(0ボルト)とし、ビット線BLk1をVccとす
ることによって、強誘電体層を分極させるが、このと
き、メモリセルMCk2mにデータ「0」を保持しておく
ために、ビット線BLk2をグランドレベル(0ボルト)
とする必要がある。
That is, for example, a pair of memory cells MC
In k1m and MC k2m , when the data “1” is rewritten in the memory cell MC k1m , the plate line PL m is set to the ground level (0 volt) and the bit line BL k1 is set to V cc , so that the ferroelectric layer is formed. Is polarized, but at this time, in order to hold the data “0” in the memory cell MC k2m , the bit line BL k2 is set to the ground level (0 volt).
And need to.

【0018】一方、非選択のプレート線PLj(j≠
m)に接続されたメモリセルMCk1j,MCk2jに記憶さ
れたデータの破壊を防止するために、非選択のプレート
線PLj mを、ビット線BLk1,BLk2の中間の電圧であ
る(1/2)Vccに固定し、非選択のメモリセルMC
k1j,MCk2jのメモリセルを構成する強誘電体層に加わ
る電界を緩和する。即ち、非選択のメモリセルM
k1j,MCk2jには、(1/2)Vccのディスターブが
加わる。ここで、ディスターブとは、非選択のメモリセ
ルの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。
On the other hand, non-selected plate lines PL j (j ≠
In order to prevent the data stored in the memory cells MC k1j and MC k2j connected to m) from being destroyed, the non-selected plate line PL j m is an intermediate voltage between the bit lines BL k1 and BL k2 ( 1/2) Fixed to V cc and unselected memory cell MC
The electric field applied to the ferroelectric layers forming the memory cells k1j and MCk2j is relaxed. That is, unselected memory cells M
A disturbance of (1/2) V cc is added to C k1j and MC k2j . Here, the disturb refers to a phenomenon in which an electric field is applied to a ferroelectric layer of a non-selected memory cell in a direction in which polarization is inverted, that is, in a direction in which stored data is deteriorated or destroyed. .

【0019】従って、メモリセルからのデータの読出し
及び再書込みの回数を無制限としたのでは、ディスター
ブによってメモリセルに記憶されていたデータに破壊が
生じるといった問題がある。このような問題を解決する
ための一方策として、メモリセルMCk1m,MCk2mにお
けるデータ読出し及び再書込みが完了した時点で、他の
メモリセルMCk1j,MCk2jの全てに対してデータ読出
し及び再書込み(リフレッシュ動作)を行う方法が考え
られる。これによって、メモリセルの受けるディスター
ブの回数は(M−1)回となる。
Therefore, if the number of times of reading and rewriting data from the memory cell is unlimited, there is a problem that the data stored in the memory cell is destroyed by the disturb. As one of the measures for solving such a problem, at the time when the data reading and rewriting in the memory cells MC k1m and MC k2m are completed, the data reading and the rewriting are performed to all the other memory cells MC k1j and MC k2j. A method of writing (refresh operation) can be considered. As a result, the number of disturbs received by the memory cell is (M-1).

【0020】しかしながら、このような方策では、不揮
発性メモリアレイを構成する複数の不揮発性メモリの内
の一対の不揮発性メモリにおいて、一対のメモリセルか
らのデータの読出し及び再書込みを1回行う毎に、残り
のメモリセルの全てに対してリフレッシュ動作を行わな
ければならず、不揮発性メモリアレイ全体の動作速度の
向上を図ることができないといった問題がある。また、
不揮発性メモリアレイを構成する複数の不揮発性メモリ
におけるリフレッシュ動作が完了しない間は、この不揮
発性メモリアレイにアクセスできないといった問題もあ
る。従って、DRAMのようなランダムアクセス用途へ
の適用は基本的には極めて困難であり、あるいは又、可
能であったとしても、アクセス速度が非常に遅くなって
しまう。
However, in such a measure, in the pair of non-volatile memories among the plurality of non-volatile memories forming the non-volatile memory array, data is read and rewritten from the pair of memory cells once each time. In addition, there is a problem in that the refresh operation must be performed on all the remaining memory cells, and the operation speed of the entire nonvolatile memory array cannot be improved. Also,
There is also a problem that the non-volatile memory array cannot be accessed until the refresh operation in the plurality of non-volatile memories constituting the non-volatile memory array is not completed. Therefore, application to random access such as DRAM is basically extremely difficult, or even if possible, the access speed becomes very slow.

【0021】従って、本発明の目的は、ランダムアクセ
ス用途への適用を可能とし、アクセス速度が非常に遅く
なってしまうといった問題を解決し得る強誘電体型不揮
発性半導体メモリアレイ及びその駆動方法を提供するこ
とにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array which can be applied to random access and can solve the problem that the access speed becomes very slow, and a driving method thereof. To do.

【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
めの本発明の第1の態様に係る強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイは、複数の強誘電体型不揮発性半導体メ
モリと、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリか
ら成るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性
半導体メモリアレイであって、強誘電体型不揮発性半導
体メモリ及びフラグ格納用半導体メモリは、(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メモリユニッ
トと、(D)M本のプレート線、から成り、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、メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極
は共通であり、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、メモリユニットにお
いて、第m番目(但し、m=1,2・・・,M)のメモ
リセルの第2の電極は、第m番目のプレート線に接続さ
れており、強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ
格納用半導体メモリにおいて、前記M本のプレート線が
共通とされており、或るプレート線において、プレート
線が共通とされたいずれかのメモリセルからのデータ読
出し及びデータ再書込みが所定回数行われたとき、フラ
グ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリのメモリセ
ルが初期化され、且つ、各強誘電体型不揮発性半導体メ
モリを構成するメモリセルのリフレッシュ動作が行われ
ることを特徴とする。
A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to a first aspect of the present invention for achieving the above object is a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and at least one ferroelectric non-volatile semiconductor memory. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising a flag circuit composed of a flag storing semiconductor memory, wherein the ferroelectric non-volatile semiconductor memory and the flag storing semiconductor memory are (A) bit lines and (B) ) A selection transistor, (C) a memory unit composed of M (where M ≧ 2) memory cells, and (D) M plate lines, each memory cell having a first electrode. And a ferroelectric layer and a second electrode, the first electrode of the memory cell is common in the memory unit, and the common first electrode is connected to the bit through the selection transistor. In the memory unit, the second electrode of the m-th (where m = 1, 2 ..., M) memory cell is connected to the m-th plate line, and is of the ferroelectric type. In the nonvolatile semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory, the M plate lines are common, and in a certain plate line, data reading and data re-reading from any memory cell in which the plate line is common. When the writing is performed a predetermined number of times, the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit are initialized, and the refresh operation of the memory cells forming each ferroelectric non-volatile semiconductor memory is performed. Characterize.

【0023】上記の目的を達成するための本発明の第2
の態様に係る強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイ
は、複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリと、少なく
とも1つのフラグ格納用半導体メモリから成るフラグ回
路とから構成された強誘電体型不揮発性半導体メモリア
レイであって、強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフ
ラグ格納用半導体メモリは、(A)ビット線と、(B)
選択用トランジスタと、(C)それぞれがM個(但し、
M≧2)のメモリセルから構成された、N個(但し、N
≧2)のメモリユニットと、(D)M×N本のプレート
線、から成り、N個のメモリユニットは、絶縁層を介し
て積層されており、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、各メモリユニットにお
いて、メモリセルの第1の電極は共通であり、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n層目(但し、n=1,2・・・,N)の
メモリユニットにおいて、第m番目(但し、m=1,2
・・・,M)のメモリセルの第2の電極は、第[(n−
1)M+m]番目のプレート線に接続されており、強誘
電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導体メ
モリにおいて、前記M×N本のプレート線が共通とされ
ており、或るプレート線において、プレート線が共通と
されたいずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデ
ータ再書込みが所定回数行われたとき、フラグ回路を構
成するフラグ格納用半導体メモリのメモリセルが初期化
され、且つ、各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成
するメモリセルのリフレッシュ動作が行われることを特
徴とする。
Second aspect of the present invention for achieving the above object
A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to another aspect is a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array including a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory. The ferroelectric non-volatile semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory are (A) bit lines and (B)
The selection transistors and (C) are each M (however,
N (where N ≧ 2) memory cells each having M ≧ 2
≧ 2) memory units and (D) M × N plate lines, N memory units are stacked with an insulating layer in between, and each memory cell has a first electrode and a strong electrode. In each memory unit, the first electrode of the memory cell is common, and the common first electrode is connected to the bit line via the selection transistor, and comprises a dielectric layer and a second electrode. In the n-th layer (however, n = 1, 2, ..., N) memory unit, the mth (however, m = 1, 2)
The second electrode of the memory cell of ...
1) M + m] th plate line, and in the ferroelectric type nonvolatile semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory, the M × N plate lines are common, and in a certain plate line, When data reading and data rewriting from any memory cell having the common plate line are performed a predetermined number of times, the memory cell of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit is initialized and It is characterized in that a refresh operation is performed on a memory cell forming a dielectric non-volatile semiconductor memory.

【0024】上記の目的を達成するための本発明の第3
の態様に係る強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイ
は、複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリと、少なく
とも1つのフラグ格納用半導体メモリから成るフラグ回
路とから構成された強誘電体型不揮発性半導体メモリア
レイであって、強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフ
ラグ格納用半導体メモリは、(A)ビット線と、(B)
N個(但し、N≧2)の選択用トランジスタと、(C)
それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセルから構成
された、N個のメモリユニットと、(D)M本のプレー
ト線、から成り、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、各メモリユニットにおい
て、メモリセルの第1の電極は共通であり、第n番目
(但し、n=1,2・・・,N)のメモリユニットにお
ける共通の第1の電極は、第n番目の選択用トランジス
タを介してビット線に接続され、第n番目のメモリユニ
ットにおいて、第m番目(但し、m=1,2・・・,
M)のメモリセルの第2の電極は、メモリユニット間で
共通とされた第m番目のプレート線に接続されており、
強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリにおいて、前記M本のプレート線が共通とされ
ており、或るプレート線において、プレート線が共通と
されたいずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデ
ータ再書込みが所定回数行われたとき、フラグ回路を構
成するフラグ格納用半導体メモリのメモリセルが初期化
され、且つ、各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成
するメモリセルのリフレッシュ動作が行われることを特
徴とする。
A third aspect of the present invention for achieving the above object.
A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to another aspect is a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array including a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory. The ferroelectric non-volatile semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory are (A) bit lines and (B)
N (where N ≧ 2) selection transistors and (C)
Each memory cell is composed of N memory units each composed of M memory cells (where M ≧ 2) and (D) M plate lines. Each memory cell has a first electrode and a ferroelectric layer. The memory cell includes a body layer and a second electrode, and in each memory unit, the first electrode of the memory cell is common and common in the n-th (where n = 1, 2, ..., N) memory unit. Is connected to the bit line through the n-th selection transistor, and in the n-th memory unit, the m-th (where m = 1, 2 ...
The second electrode of the memory cell of M) is connected to the m-th plate line common to the memory units,
In the ferroelectric non-volatile semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory, the M plate lines are common, and in a certain plate line, data read from any memory cell in which the plate line is common. When the data rewriting is performed a predetermined number of times, the memory cells of the flag storing semiconductor memory that configure the flag circuit are initialized, and the refresh operation of the memory cells that configure each ferroelectric non-volatile semiconductor memory is performed. It is characterized by being called.

【0025】上記の目的を達成するための本発明の第4
の態様に係る強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイ
は、複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリと、少なく
とも1つのフラグ格納用半導体メモリから成るフラグ回
路とから構成された強誘電体型不揮発性半導体メモリア
レイであって、強誘電体型不揮発性半導体メモリは、
(A)ビット線と、(B)N個(但し、N≧2)の選択
用トランジスタと、(C)それぞれがM個(但し、M≧
2)のメモリセルから構成された、N個のメモリユニッ
トと、(D)M本のプレート線、から成り、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、各メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電
極は共通であり、第n番目(但し、n=1,2・・・,
N)のメモリユニットにおける共通の第1の電極は、第
n番目の選択用トランジスタを介してビット線に接続さ
れ、第n番目のメモリユニットにおいて、第m番目(但
し、m=1,2・・・,M)のメモリセルの第2の電極
は、メモリユニット間で共通とされた第m番目のプレー
ト線に接続されており、フラグ格納用半導体メモリは、
(E)ビット線と、(F)N個の選択用トランジスタ
と、(G)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセ
ルから構成されたメモリユニットと、(H)M本のプレ
ート線、から成り、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、メモリユニットにおい
て、メモリセルの第1の電極は共通であり、メモリユニ
ットにおける共通の第1の電極は、各選択用トランジス
タを介してビット線に接続され、強誘電体型不揮発性半
導体メモリ及びフラグ格納用半導体メモリにおいて、前
記M本のプレート線が共通とされており、或るプレート
線において、プレート線が共通とされたいずれかのメモ
リセルからのデータ読出し及びデータ再書込みが所定回
数行われたとき、フラグ回路を構成するフラグ格納用半
導体メモリのメモリセルが初期化され、且つ、各強誘電
体型不揮発性半導体メモリを構成するメモリセルのリフ
レッシュ動作が行われることを特徴とする。
A fourth aspect of the present invention for achieving the above object.
A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to another aspect is a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array including a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory. Therefore, the ferroelectric non-volatile semiconductor memory is
(A) bit lines, (B) N (where N ≧ 2) selection transistors, and (C) each for M (where M ≧)
2) N memory units composed of memory cells and (D) M plate lines, each memory cell comprising a first electrode, a ferroelectric layer and a second electrode. In each memory unit, the first electrode of the memory cell is common, and the n-th (where n = 1, 2, ...,
The common first electrode in the memory unit N) is connected to the bit line via the nth selection transistor, and the mth memory unit (where m = 1, 2, ...) In the nth memory unit. .., M), the second electrode of the memory cell is connected to the m-th plate line common to the memory units, and the flag storing semiconductor memory is
(E) a bit line, (F) N selection transistors, (G) a memory unit composed of M (where M ≧ 2) memory cells, and (H) M plates. Line, each memory cell comprises a first electrode, a ferroelectric layer and a second electrode, and in the memory unit, the first electrode of the memory cell is common and the first common electrode of the memory unit is common. The electrode No. 1 is connected to the bit line via each selection transistor, and the M plate lines are common in the ferroelectric type nonvolatile semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory, and a certain plate line In the memory of the semiconductor memory for storing flags, which constitutes a flag circuit, when data reading and data rewriting from any memory cell having a common plate line are performed a predetermined number of times. Le is initialized, and, wherein the refresh operation of the memory cells constituting each type nonvolatile semiconductor memory.

【0026】上記の目的を達成するための本発明の第5
の態様に係る強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイ
は、複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリと、少なく
とも1つのフラグ格納用半導体メモリから成るフラグ回
路とから構成された強誘電体型不揮発性半導体メモリア
レイであって、強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフ
ラグ格納用半導体メモリは、(A)N本(但し、N≧
2)のビット線と、(B)N個の選択用トランジスタ
と、(C)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセ
ルから構成された、N個のメモリユニットと、(D)M
本のプレート線、から成り、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、各メモリユニ
ットにおいて、メモリセルの第1の電極は共通であり、
第n番目(但し、n=1,2・・・,N)のメモリユニ
ットにおける共通の第1の電極は、第n番目の選択用ト
ランジスタを介して第n番目のビット線に接続され、第
n番目のメモリユニットにおいて、第m番目(但し、m
=1,2・・・,M)のメモリセルの第2の電極は、メ
モリユニット間で共通とされた第m番目のプレート線に
接続されており、強誘電体型不揮発性半導体メモリ及び
フラグ格納用半導体メモリにおいて、前記M本のプレー
ト線が共通とされており、或るプレート線において、プ
レート線が共通とされたいずれかのメモリセルからのデ
ータ読出し及びデータ再書込みが所定回数行われたと
き、フラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリの
メモリセルが初期化され、且つ、各強誘電体型不揮発性
半導体メモリを構成するメモリセルのリフレッシュ動作
が行われることを特徴とする。
A fifth aspect of the present invention for achieving the above object.
A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to another aspect is a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array including a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory. Therefore, the ferroelectric non-volatile semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory are (A) N (where N ≧
2) bit lines, (B) N selection transistors, and (C) N memory units each composed of M memory cells (where M ≧ 2), and (D). M
Book plate lines, each memory cell comprises a first electrode, a ferroelectric layer and a second electrode, and in each memory unit, the first electrode of the memory cell is common,
The common first electrode in the n-th (where n = 1, 2, ..., N) memory unit is connected to the n-th bit line via the n-th selection transistor, In the nth memory unit, the mth (however, m
, 1, ..., M), the second electrode of the memory cell is connected to the m-th plate line that is common between the memory units, and the ferroelectric type nonvolatile semiconductor memory and the flag storage are stored. In the semiconductor memory for use, the M plate lines are made common, and the data read and the data rewrite from a memory cell having a common plate line on a certain plate line are performed a predetermined number of times. At this time, the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit are initialized, and the refresh operation of the memory cells forming each ferroelectric non-volatile semiconductor memory is performed.

【0027】上記の目的を達成するための本発明の第6
の態様に係る強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイ
は、複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリと、少なく
とも1つのフラグ格納用半導体メモリから成るフラグ回
路とから構成された強誘電体型不揮発性半導体メモリア
レイであって、強誘電体型不揮発性半導体メモリは、
(A)N本(但し、N≧2)のビット線と、(B)N個
の選択用トランジスタと、(C)それぞれがM個(但
し、M≧2)のメモリセルから構成された、N個のメモ
リユニットと、(D)M本のプレート線、から成り、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、各メモリユニットにおいて、メモリセルの第
1の電極は共通であり、第n番目(但し、n=1,2・
・・,N)のメモリユニットにおける共通の第1の電極
は、第n番目の選択用トランジスタを介して第n番目の
ビット線に接続され、第n番目のメモリユニットにおい
て、第m番目(但し、m=1,2・・・,M)のメモリ
セルの第2の電極は、メモリユニット間で共通とされた
第m番目のプレート線に接続されており、フラグ格納用
半導体メモリは、(E)ビット線と、(F)N個の選択
用トランジスタと、(G)それぞれがM個(但し、M≧
2)のメモリセルから構成されたメモリユニットと、
(H)M本のプレート線、から成り、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、メモ
リユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は共通で
あり、メモリユニットにおける共通の第1の電極は、各
選択用トランジスタを介してビット線に接続され、強誘
電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導体メ
モリにおいて、前記M本のプレート線が共通とされてお
り、或るプレート線において、プレート線が共通とされ
たいずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデータ
再書込みが所定回数行われたとき、フラグ回路を構成す
るフラグ格納用半導体メモリのメモリセルが初期化さ
れ、且つ、各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成す
るメモリセルのリフレッシュ動作が行われることを特徴
とする。
A sixth aspect of the present invention for achieving the above object.
A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to another aspect is a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array including a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory. Therefore, the ferroelectric non-volatile semiconductor memory is
(A) N (where N ≧ 2) bit lines, (B) N selection transistors, and (C) each consisting of M (where M ≧ 2) memory cells, Each of the memory cells includes N memory units and (D) M plate lines. Each memory cell includes a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode. The first electrode is common, and is the n-th (where n = 1, 2 ,.
.., N) is connected to the n-th bit line through the n-th selection transistor, and the common first electrode is connected to the n-th memory unit. , M = 1, 2, ..., M), the second electrode of the memory cell is connected to the m-th plate line common to the memory units, and the flag storage semiconductor memory is ( E) bit line, (F) N selection transistors, and (G) M pieces (where M ≧
A memory unit composed of the memory cells of 2),
(H) M plate lines, each memory cell
It is composed of a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode, the first electrode of the memory cell is common in the memory unit, and the common first electrode of the memory unit is a selection transistor. Which are connected to a bit line through the M type plate lines, and the ferroelectric non-volatile semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory share the M plate lines in common. When the data reading and the data rewriting from the memory cell are performed a predetermined number of times, the memory cell of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit is initialized and each ferroelectric non-volatile semiconductor memory is formed. The refresh operation of the memory cell is performed.

【0028】上記の目的を達成するための本発明の第1
の態様に係る強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの
駆動方法は、複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、強誘電体型不揮発性半導体メ
モリ及びフラグ格納用半導体メモリは、(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メモリユニット
と、(D)M本のプレート線、から成り、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、
メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は共
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、メモリユニットにおい
て、第m番目(但し、m=1,2・・・,M)のメモリ
セルの第2の電極は、第m番目のプレート線に接続され
ており、強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格
納用半導体メモリにおいて、前記M本のプレート線が共
通とされている強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイ
の駆動方法であって、或るプレート線において、プレー
ト線が共通とされたいずれかのメモリセルからのデータ
読出し及びデータ再書込みを所定回数行ったとき、フラ
グ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリのメモリセ
ルを初期化し、且つ、各強誘電体型不揮発性半導体メモ
リを構成するメモリセルのリフレッシュ動作を行うこと
を特徴とする。
The first aspect of the present invention for achieving the above object
A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to another aspect of the present invention is a ferroelectric non-volatile memory including a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory. The semiconductor memory array, which is a ferroelectric non-volatile semiconductor memory and a flag storage semiconductor memory, includes (A) bit lines, (B) selection transistors, and (C) M (however,
(M ≧ 2), a memory unit including memory cells, and (D) M plate lines, each memory cell including a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode.
In the memory unit, the first electrode of the memory cell is common, and the common first electrode is connected to the bit line through the selection transistor, and in the memory unit, the m-th electrode (where m = 1 , 2 ..., M) of the memory cell is connected to the m-th plate line, and in the ferroelectric non-volatile semiconductor memory and the flag storing semiconductor memory, the M plates are connected. A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array in which lines are common, and in a certain plate line, data read and data rewrite from any memory cell in which the plate line is common are predetermined. A memory that initializes the memory cells of the flag storage semiconductor memory that configures the flag circuit when the number of times is performed and configures each ferroelectric non-volatile semiconductor memory And performing a refresh operation of Le.

【0029】上記の目的を達成するための本発明の第2
の態様に係る強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの
駆動方法は、複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、強誘電体型不揮発性半導体メ
モリ及びフラグ格納用半導体メモリは、(A)ビット線
と、(B)選択用トランジスタと、(C)それぞれがM
個(但し、M≧2)のメモリセルから構成された、N個
(但し、N≧2)のメモリユニットと、(D)M×N本
のプレート線、から成り、N個のメモリユニットは、絶
縁層を介して積層されており、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、各メモリユ
ニットにおいて、メモリセルの第1の電極は共通であ
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n層目(但し、n=1,2・
・・,N)のメモリユニットにおいて、第m番目(但
し、m=1,2・・・,M)のメモリセルの第2の電極
は、第[(n−1)M+m]番目のプレート線に接続さ
れており、強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ
格納用半導体メモリにおいて、前記M×N本のプレート
線が共通とされている強誘電体型不揮発性半導体メモリ
アレイの駆動方法であって、或るプレート線において、
プレート線が共通とされたいずれかのメモリセルからの
データ読出し及びデータ再書込みを所定回数行ったと
き、フラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリの
メモリセルを初期化し、且つ、各強誘電体型不揮発性半
導体メモリを構成するメモリセルのリフレッシュ動作を
行うことを特徴とする。
Second aspect of the present invention for achieving the above object
A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to another aspect of the present invention is a ferroelectric non-volatile memory including a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory. The ferroelectric memory nonvolatile semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory, which are semiconductor memory arrays, include (A) bit lines, (B) selection transistors, and (C) M.
Each of the N memory units is composed of N (however, M ≧ 2) memory cells and (D) M × N plate lines composed of N (where M ≧ 2) memory cells. , Stacked via an insulating layer, each memory cell includes a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode. In each memory unit, the first electrode of the memory cell is common. , The common first electrode is connected to the bit line via the selection transistor, and the nth layer (where n = 1, 2 ,.
.., N), the second electrode of the m-th (where m = 1, 2 ..., M) memory cell is the [(n-1) M + m] -th plate line. And a ferroelectric non-volatile semiconductor memory and a flag storing semiconductor memory, the method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array in which the M × N plate lines are common. At a plate line,
When data reading and data rewriting from any of the memory cells having the common plate line are performed a predetermined number of times, the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit are initialized, and each ferroelectric type A feature is that a refresh operation is performed on a memory cell included in the nonvolatile semiconductor memory.

【0030】上記の目的を達成するための本発明の第3
の態様に係る強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの
駆動方法は、複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、強誘電体型不揮発性半導体メ
モリ及びフラグ格納用半導体メモリは、(A)ビット線
と、(B)N個(但し、N≧2)の選択用トランジスタ
と、(C)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセ
ルから構成された、N個のメモリユニットと、(D)M
本のプレート線、から成り、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、各メモリユニ
ットにおいて、メモリセルの第1の電極は共通であり、
第n番目(但し、n=1,2・・・,N)のメモリユニ
ットにおける共通の第1の電極は、第n番目の選択用ト
ランジスタを介してビット線に接続され、第n番目のメ
モリユニットにおいて、第m番目(但し、m=1,2・
・・,M)のメモリセルの第2の電極は、メモリユニッ
ト間で共通とされた第m番目のプレート線に接続されて
おり、強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納
用半導体メモリにおいて、前記M本のプレート線が共通
とされている強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの
駆動方法であって、或るプレート線において、プレート
線が共通とされたいずれかのメモリセルからのデータ読
出し及びデータ再書込みを所定回数行ったとき、フラグ
回路を構成するフラグ格納用半導体メモリのメモリセル
を初期化し、且つ、各強誘電体型不揮発性半導体メモリ
を構成するメモリセルのリフレッシュ動作を行うことを
特徴とする。
A third aspect of the present invention for achieving the above object.
A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to another aspect of the present invention is a ferroelectric non-volatile memory including a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory. The semiconductor memory array, which is a ferroelectric non-volatile semiconductor memory and a flag storage semiconductor memory, includes (A) bit lines, (B) N (where N ≧ 2) selection transistors, and (C). N memory units each composed of M (where M ≧ 2) memory cells, and (D) M
Book plate lines, each memory cell comprises a first electrode, a ferroelectric layer and a second electrode, and in each memory unit, the first electrode of the memory cell is common,
The common first electrode in the n-th (where n = 1, 2, ..., N) memory unit is connected to the bit line via the n-th selection transistor, and the n-th memory In the unit, the m-th unit (however, m = 1, 2 ·
.., M), the second electrode of the memory cell is connected to the m-th plate line common to the memory units, and in the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory, A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array in which the M plate lines are commonly used, in which data is read from any memory cell having a common plate line in a certain plate line. When data rewriting is performed a predetermined number of times, the memory cells of the flag storing semiconductor memory that configure the flag circuit are initialized, and the refresh operation of the memory cells that configure each ferroelectric non-volatile semiconductor memory is performed. And

【0031】上記の目的を達成するための本発明の第4
の態様に係る強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの
駆動方法は、複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、強誘電体型不揮発性半導体メ
モリは、(A)ビット線と、(B)N個(但し、N≧
2)の選択用トランジスタと、(C)それぞれがM個
(但し、M≧2)のメモリセルから構成された、N個の
メモリユニットと、(D)M本のプレート線、から成
り、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、各メモリユニットにおいて、メモリセ
ルの第1の電極は共通であり、第n番目(但し、n=
1,2・・・,N)のメモリユニットにおける共通の第
1の電極は、第n番目の選択用トランジスタを介してビ
ット線に接続され、第n番目のメモリユニットにおい
て、第m番目(但し、m=1,2・・・,M)のメモリ
セルの第2の電極は、メモリユニット間で共通とされた
第m番目のプレート線に接続されており、フラグ格納用
半導体メモリは、(E)ビット線と、(F)N個の選択
用トランジスタと、(G)それぞれがM個(但し、M≧
2)のメモリセルから構成されたメモリユニットと、
(H)M本のプレート線、から成り、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、メモ
リユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は共通で
あり、メモリユニットにおける共通の第1の電極は、各
選択用トランジスタを介してビット線に接続され、強誘
電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導体メ
モリにおいて、前記M本のプレート線が共通とされて強
誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの駆動方法であっ
て、或るプレート線において、プレート線が共通とされ
たいずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデータ
再書込みを所定回数行ったとき、フラグ回路を構成する
フラグ格納用半導体メモリのメモリセルを初期化し、且
つ、各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成するメモ
リセルのリフレッシュ動作を行うことを特徴とする。
A fourth aspect of the present invention for achieving the above object.
A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to another aspect of the present invention is a ferroelectric non-volatile memory including a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory, which is a semiconductor memory array, includes (A) bit lines and (B) N pieces (where N ≧
2) selection transistors, (C) N memory units each composed of M memory cells (where M ≧ 2), and (D) M plate lines. The memory cell includes a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode. In each memory unit, the first electrode of the memory cell is common and the n-th (where n =
The common first electrode in the memory units 1, 2, ..., N) is connected to the bit line via the nth selection transistor, and in the nth memory unit, the mth (however, , M = 1, 2, ..., M), the second electrode of the memory cell is connected to the m-th plate line common to the memory units, and the flag storage semiconductor memory is ( E) bit line, (F) N selection transistors, and (G) M pieces (where M ≧
A memory unit composed of the memory cells of 2),
(H) M plate lines, each memory cell
It is composed of a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode, the first electrode of the memory cell is common in the memory unit, and the common first electrode of the memory unit is a selection transistor. A method for driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array, wherein the M plate lines are connected in common in a ferroelectric non-volatile semiconductor memory and a flag storing semiconductor memory. In the plate line to be read, when data reading and data rewriting from any memory cell having the common plate line are performed a predetermined number of times, the memory cell of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit is initialized, and It is characterized in that a refresh operation of a memory cell constituting each ferroelectric non-volatile semiconductor memory is performed.

【0032】上記の目的を達成するための本発明の第5
の態様に係る強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの
駆動方法は、複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、強誘電体型不揮発性半導体メ
モリ及びフラグ格納用半導体メモリは、(A)N本(但
し、N≧2)のビット線と、(B)N個の選択用トラン
ジスタと、(C)それぞれがM個(但し、M≧2)のメ
モリセルから構成された、N個のメモリユニットと、
(D)M本のプレート線、から成り、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、各メ
モリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は共通
であり、第n番目(但し、n=1,2・・・,N)のメ
モリユニットにおける共通の第1の電極は、第n番目の
選択用トランジスタを介して第n番目のビット線に接続
され、第n番目のメモリユニットにおいて、第m番目
(但し、m=1,2・・・,M)のメモリセルの第2の
電極は、メモリユニット間で共通とされた第m番目のプ
レート線に接続されており、強誘電体型不揮発性半導体
メモリ及びフラグ格納用半導体メモリにおいて、前記M
本のプレート線が共通とされている強誘電体型不揮発性
半導体メモリアレイの駆動方法であって、或るプレート
線において、プレート線が共通とされたいずれかのメモ
リセルからのデータ読出し及びデータ再書込みを所定回
数行ったとき、フラグ回路を構成するフラグ格納用半導
体メモリのメモリセルを初期化し、且つ、各強誘電体型
不揮発性半導体メモリを構成するメモリセルのリフレッ
シュ動作を行うことを特徴とする。
A fifth aspect of the present invention for achieving the above object.
A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to another aspect of the present invention is a ferroelectric non-volatile memory including a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory. The semiconductor memory array, which is a ferroelectric non-volatile semiconductor memory and a flag storage semiconductor memory, includes (A) N (where N ≧ 2) bit lines, and (B) N selection transistors. (C) N memory units each composed of M memory cells (where M ≧ 2),
(D) consists of M plate lines, and each memory cell is
It is composed of a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode, and in each memory unit, the first electrode of the memory cell is common and the n-th (where n = 1, 2, ..., The common first electrode in the N) th memory unit is connected to the nth bit line through the nth selection transistor, and in the nth memory unit, the mth (where m = The second electrode of each of the memory cells (1, 2, ..., M) is connected to the m-th plate line common to the memory units, and is used for storing the ferroelectric type nonvolatile semiconductor memory and the flag. In a semiconductor memory, the M
A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array in which one plate line is common, in which data read and data recovery from any memory cell in which one plate line is common When writing is performed a predetermined number of times, the memory cells of the flag storage semiconductor memory that configure the flag circuit are initialized, and the memory cells that configure each ferroelectric non-volatile semiconductor memory are refreshed. .

【0033】上記の目的を達成するための本発明の第6
の態様に係る強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの
駆動方法は、複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、強誘電体型不揮発性半導体メ
モリは、(A)N本(但し、N≧2)のビット線と、
(B)N個の選択用トランジスタと、(C)それぞれが
M個(但し、M≧2)のメモリセルから構成された、N
個のメモリユニットと、(D)M本のプレート線、から
成り、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、各メモリユニットにおいて、メモリ
セルの第1の電極は共通であり、第n番目(但し、n=
1,2・・・,N)のメモリユニットにおける共通の第
1の電極は、第n番目の選択用トランジスタを介して第
n番目のビット線に接続され、第n番目のメモリユニッ
トにおいて、第m番目(但し、m=1,2・・・,M)
のメモリセルの第2の電極は、メモリユニット間で共通
とされた第m番目のプレート線に接続されており、フラ
グ格納用半導体メモリは、(E)ビット線と、(F)N
個の選択用トランジスタと、(G)それぞれがM個(但
し、M≧2)のメモリセルから構成されたメモリユニッ
トと、(H)M本のプレート線、から成り、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、メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極
は共通であり、メモリユニットにおける共通の第1の電
極は、各選択用トランジスタを介してビット線に接続さ
れ、強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用
半導体メモリにおいて、前記M本のプレート線が共通と
されて強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの駆動方
法であって、或るプレート線において、プレート線が共
通とされたいずれかのメモリセルからのデータ読出し及
びデータ再書込みを所定回数行ったとき、フラグ回路を
構成するフラグ格納用半導体メモリのメモリセルを初期
化し、且つ、各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成
するメモリセルのリフレッシュ動作を行うことを特徴と
する。
A sixth aspect of the present invention for achieving the above object.
A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to another aspect of the present invention is a ferroelectric non-volatile memory including a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory, which is a semiconductor memory array, includes (A) N (where N ≧ 2) bit lines,
(B) N selection transistors and (C) each of M memory cells (where M ≧ 2)
Memory cells and (D) M plate lines, each memory cell including a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode.
In each memory unit, the first electrode of the memory cell is common, and the n-th electrode (where n =
1, 2, ..., N) are connected to the n-th bit line via the n-th selection transistor, and the common first electrode is connected to the n-th memory unit. m-th (however, m = 1, 2, ..., M)
The second electrode of the memory cell is connected to the m-th plate line common to the memory units, and the flag storing semiconductor memory includes the (E) bit line and the (F) N line.
Number of selection transistors, (G) M memory cells (where M ≧ 2) each, and (H) M plate lines. One electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode, the first electrode of the memory cell is common in the memory unit, and the common first electrode of the memory unit is through each selection transistor. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory and a flag storing semiconductor memory, the M plate lines are shared by the ferroelectric non-volatile semiconductor memory and the flag storing semiconductor memory. In the plate line, when data reading and data rewriting from one of the memory cells having the common plate line is performed a predetermined number of times, the flag storage that constitutes the flag circuit is stored. The memory cell of the semiconductor memory is initialized, and, and performing a refresh operation of the memory cells constituting each type nonvolatile semiconductor memory.

【0034】本発明の第1の態様〜第6の態様に係る強
誘電体型不揮発性半導体メモリアレイあるいはその駆動
方法(以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場
合がある)にあっては、一対の強誘電体型不揮発性半導
体メモリを構成し、且つ、プレート線が共通とされた一
対のメモリセルのそれぞれに1ビットを記憶し、しか
も、一対のフラグ格納用半導体メモリを構成し、且つ、
プレート線が共通とされた一対のメモリセルのそれぞれ
に1ビットを記憶する構成とすることができる。この場
合、例えば、強誘電体型不揮発性半導体メモリあるいは
フラグ格納用半導体メモリを一対とし(便宜上、不揮発
性メモリ−A、不揮発性メモリ−Bと呼ぶ)、一対の不
揮発性メモリ−A及び不揮発性メモリ−Bを構成するビ
ット線は、同一のセンスアンプに接続されている構成と
することができるが、これに限定するものではない。そ
して、この場合、不揮発性メモリ−Aを構成する選択用
トランジスタと、不揮発性メモリ−Bを構成する選択用
トランジスタとは、異なるワード線に接続されている。
不揮発性メモリ−A及び不揮発性メモリ−Bとを対とし
て、これらにおいて、対となったメモリセルのそれぞれ
に1ビットのデータを記憶する。この場合、フラグ格納
用半導体メモリの数を2L(但し、L=1,2,3・・
・)としたとき、前記所定回数は2Lである。
A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array or a driving method thereof according to the first to sixth aspects of the present invention (hereinafter, these may be collectively referred to as the present invention). A pair of ferroelectric non-volatile semiconductor memories, one bit is stored in each of a pair of memory cells having a common plate line, and a pair of flag storing semiconductor memories is formed. ,and,
One bit can be stored in each of a pair of memory cells having a common plate line. In this case, for example, a pair of ferroelectric non-volatile semiconductor memory or flag storage semiconductor memory (for convenience, referred to as non-volatile memory-A, non-volatile memory-B), a pair of non-volatile memory-A and non-volatile memory The bit lines forming -B may be connected to the same sense amplifier, but the configuration is not limited to this. Then, in this case, the selection transistor forming the non-volatile memory-A and the selection transistor forming the non-volatile memory-B are connected to different word lines.
A pair of the non-volatile memory-A and the non-volatile memory-B is used to store 1-bit data in each of the paired memory cells. In this case, the number of flag storage semiconductor memories is 2L (however, L = 1, 2, 3, ...
.), The predetermined number of times is 2 L.

【0035】あるいは又、本発明にあっては、一対の強
誘電体型不揮発性半導体メモリを構成し、且つ、プレー
ト線が共通とされた一対のメモリセルに相補的に1ビッ
トを記憶し、一対のフラグ格納用半導体メモリを構成
し、且つ、プレート線が共通とされた一対のメモリセル
に相補的に1ビットを記憶する構成とすることができ
る。即ち、強誘電体型不揮発性半導体メモリあるいはフ
ラグ格納用半導体メモリを一対とし(便宜上、不揮発性
メモリ−A、不揮発性メモリ−Bと呼ぶ)、一対の不揮
発性メモリ−A及び不揮発性メモリ−Bを構成するビッ
ト線は、同一のセンスアンプに接続されている構成とす
ることができる。そして、この場合、不揮発性メモリ−
Aを構成する選択用トランジスタと、不揮発性メモリ−
Bを構成する選択用トランジスタとは、同一のワード線
に接続されていてもよいし、異なるワード線に接続され
ていてもよい。但し、後者の場合、不揮発性メモリ−A
を構成する選択用トランジスタと、不揮発性メモリ−B
を構成する選択用トランジスタとを、同時に駆動する。
そして、不揮発性メモリ−A及び不揮発性メモリ−Bと
を対として、これらにおいて、対となったメモリセルに
相補的なデータを記憶する。この場合、フラグ格納用半
導体メモリの数を2L(但し、L=1,2,3・・・)
としたとき、前記所定回数は2Lである。
Alternatively, according to the present invention, a pair of ferroelectric non-volatile semiconductor memories are formed, and one bit is stored complementarily in a pair of memory cells having a common plate line. It is possible to configure the semiconductor memory for storing the flag and to store 1 bit complementarily in a pair of memory cells having a common plate line. That is, the ferroelectric type nonvolatile semiconductor memory or the flag storing semiconductor memory is paired (for convenience, referred to as nonvolatile memory-A and nonvolatile memory-B), and the pair of nonvolatile memory-A and nonvolatile memory-B is used. The constituent bit lines can be connected to the same sense amplifier. In this case, the non-volatile memory
Selection transistor forming A and non-volatile memory-
The selection transistor forming B may be connected to the same word line or different word lines. However, in the latter case, the non-volatile memory-A
Selection transistor and a non-volatile memory-B
And the selection transistor constituting the above are simultaneously driven.
Then, the nonvolatile memory-A and the nonvolatile memory-B are paired, and complementary data is stored in the paired memory cells. In this case, the number of flag storage semiconductor memories is 2L (however, L = 1, 2, 3, ...)
The predetermined number of times is 2 L.

【0036】本発明において、初期化されたフラグ回路
におけるフラグ格納用半導体メモリのメモリセルに記憶
されたデータは、或るプレート線において、プレート線
が共通とされたいずれかのメモリセルからのデータ読出
し及びデータ再書込みを行ったとき、そのプレート線か
ら構成されたメモリセルにおいて、その値が変化する。
そして、変化した値が或る値となったときまでのプレー
ト線が共通とされたいずれかのメモリセルからのデータ
読出し及びデータ再書込みの回数が、所定回数に相当す
る。例えば、初期化されたフラグ回路におけるフラグ格
納用半導体メモリ(数はL)に記憶されたデータが
「0」であり、フラグ回路が2Lビット構成である場
合、更には、データをインクリメントする場合、変化し
た値が或る値になったときの或る値とは、(2L−1)
に相当する値である。
In the present invention, the data stored in the memory cell of the flag storing semiconductor memory in the initialized flag circuit is the data from any memory cell having a common plate line in a certain plate line. When reading and rewriting data, the value changes in the memory cell formed from the plate line.
Then, the number of times of data reading and data rewriting from any of the memory cells having the common plate line until the changed value reaches a certain value corresponds to a predetermined number. For example, when the data stored in the flag storing semiconductor memory (the number is L) in the initialized flag circuit is “0” and the flag circuit has a 2 L- bit configuration, and when the data is incremented. , A certain value when the changed value becomes a certain value is (2 L −1)
Is a value corresponding to.

【0037】本発明においては、強誘電体型不揮発性半
導体メモリ及びフラグ格納用半導体メモリを構成するメ
モリセルのディスターブ耐性を評価し、メモリセルに記
憶されたデータが破壊されないようなディスターブの回
数の上限値に基づき、N、M、Lの値を決定すればよ
い。
In the present invention, the disturbance tolerance of the memory cells forming the ferroelectric non-volatile semiconductor memory and the flag storing semiconductor memory is evaluated, and the upper limit of the number of times of disturb that the data stored in the memory cells is not destroyed is evaluated. The values of N, M, and L may be determined based on the value.

【0038】本発明の第1の態様に係る強誘電体型不揮
発性半導体メモリアレイあるいはその駆動方法において
は、複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリのメモリユ
ニットを絶縁層を介して積層してもよい。また、本発明
の第3の態様〜第6の態様に係る強誘電体型不揮発性半
導体メモリアレイあるいはその駆動方法においては、N
個のメモリユニットは、同じ絶縁層上に形成されていて
もよいし、絶縁層を介して積層されていてもよい。
In the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array or the method of driving the same according to the first aspect of the present invention, a plurality of memory units of ferroelectric non-volatile semiconductor memories may be laminated via an insulating layer. . In the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array or the driving method thereof according to the third to sixth aspects of the present invention, N
The individual memory units may be formed on the same insulating layer, or may be stacked via the insulating layer.

【0039】本発明においては、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(2,
4,8,16・・・)を挙げることができる。また、本
発明の第2の態様〜第6の態様に係る強誘電体型不揮発
性半導体メモリアレイあるいはその駆動方法において
は、N≧2を満足すればよく、実際的なNの値として、
例えば、2のべき数(2,4,8・・・)を挙げること
ができる。更には、本発明においては、強誘電体型不揮
発性半導体メモリの数として、2p(pは、例えば、
7,8,9,10,11,12・・・)を例示すること
ができる。
In the present invention, it is only necessary to satisfy M ≧ 2, and as a practical value of M, for example, a power of 2 (2,
4, 8, 16 ...). In the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array or the driving method thereof according to the second to sixth aspects of the present invention, it is sufficient that N ≧ 2 is satisfied, and as a practical value of N,
For example, a power of 2 (2, 4, 8 ...) Can be mentioned. Furthermore, in the present invention, as the number of ferroelectric non-volatile semiconductor memories, 2 p (p is, for example,
7,8,9,10,11,12 ...) can be illustrated.

【0040】本発明におけるリフレッシュ動作とは、メ
モリセルからデータを読出し、データを再書込みする動
作を意味するが、読み出されたデータは、強誘電体型不
揮発性半導体メモリアレイの外部には出力されず、単
に、再書込みのために用いられる。場合によっては、上
記リフレッシュ時にセンスアンプに読み出されたデータ
を、適宜、外部に出力してもよい。
The refresh operation in the present invention means an operation of reading data from the memory cell and rewriting the data. The read data is output to the outside of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array. Instead, it is simply used for rewriting. In some cases, the data read by the sense amplifier at the time of refreshing may be appropriately output to the outside.

【0041】本発明の第2の態様に係る強誘電体型不揮
発性半導体メモリアレイあるいはその駆動方法において
は、あるいは又、本発明の第3の態様〜第6の態様に係
る強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイあるいはその
駆動方法の好ましい形態においては、メモリユニットを
三次元積層構造とすることにより、半導体基板表面を占
有するトランジスタの数に制約されることが無くなり、
従来の強誘電体型不揮発性半導体メモリに比べて飛躍的
に記憶容量を増大させることができ、ビット記憶単位の
実効占有面積を大幅に縮小することが可能となる。
In the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array or the driving method thereof according to the second aspect of the present invention, or alternatively, the ferroelectric non-volatile semiconductor according to the third to sixth aspects of the present invention. In a preferred form of the memory array or the driving method thereof, the memory unit has a three-dimensional laminated structure, so that the number of transistors occupying the surface of the semiconductor substrate is not restricted.
The storage capacity can be dramatically increased as compared with the conventional ferroelectric non-volatile semiconductor memory, and the effective occupied area of the bit storage unit can be significantly reduced.

【0042】本発明の第2の態様〜第6の態様に係る強
誘電体型不揮発性半導体メモリアレイあるいはその駆動
方法においては、更には、ロー方向のアドレス選択は選
択用トランジスタとプレート線とによって構成された二
次元マトリクスにて行う。例えば、8個の選択用トラン
ジスタとプレート線8本とでロー・アドレスの選択単位
を構成すれば、16個のデコーダ/ドライバ回路で、例
えば、64ビットあるいは32ビットのメモリセルを選
択することができる。従って、強誘電体型不揮発性半導
体メモリの集積度が従来と同等でも、記憶容量を4倍あ
るいは2倍とすることができる。また、アドレス選択に
おける周辺回路や駆動配線数を削減することができる。
In the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array or the driving method thereof according to the second to sixth aspects of the present invention, further, the address selection in the row direction is constituted by the selection transistor and the plate line. The two-dimensional matrix is used. For example, if a row address selection unit is made up of eight selection transistors and eight plate lines, 16 decoder / driver circuits can select, for example, 64-bit or 32-bit memory cells. it can. Therefore, the storage capacity can be quadrupled or doubled even if the degree of integration of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory is the same as the conventional one. In addition, the number of peripheral circuits and drive wiring in address selection can be reduced.

【0043】本発明の第2の態様に係る強誘電体型不揮
発性半導体メモリアレイあるいはその駆動方法において
は、あるいは又、本発明の第3の態様〜第6の態様に係
る強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイあるいはその
駆動方法の好ましい形態においては、上方に位置するメ
モリユニットのメモリセルを構成する強誘電体層の結晶
化温度が、下方に位置するメモリユニットのメモリセル
を構成する強誘電体層の結晶化温度よりも低いことが好
ましい。ここで、メモリセルを構成する強誘電体層の結
晶化温度は、例えば、X線回折装置や表面走査型電子顕
微鏡を用いて調べることができる。具体的には、例え
ば、強誘電体材料層を形成した後、強誘電体材料層の結
晶化を行うための熱処理温度を種々変えて結晶化促進の
ための熱処理を行い、熱処理後の強誘電体材料層のX線
回折分析を行い、強誘電体材料に特有の回折パターン強
度(回折ピークの高さ)を評価することによって、強誘
電体層の結晶化温度を求めることができる。
In the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array or the driving method thereof according to the second aspect of the present invention, or alternatively, the ferroelectric non-volatile semiconductor according to the third to sixth aspects of the present invention. In a preferred form of the memory array or its driving method, the crystallization temperature of the ferroelectric layer forming the memory cell of the memory unit located above is the ferroelectric layer forming the memory cell of the memory unit located below. Is preferably lower than the crystallization temperature of. Here, the crystallization temperature of the ferroelectric layer forming the memory cell can be examined by using, for example, an X-ray diffractometer or a surface scanning electron microscope. Specifically, for example, after the ferroelectric material layer is formed, the heat treatment temperature for performing crystallization of the ferroelectric material layer is variously changed to perform heat treatment for promoting crystallization, and The crystallization temperature of the ferroelectric layer can be obtained by performing X-ray diffraction analysis of the body material layer and evaluating the diffraction pattern intensity (diffraction peak height) peculiar to the ferroelectric material.

【0044】ところで、メモリユニットが積層された構
成を有する強誘電体型不揮発性半導体メモリを製造する
場合、強誘電体層、あるいは、強誘電体層を構成する強
誘電体薄膜の結晶化のために、熱処理(結晶化熱処理と
呼ぶ)を積層されたメモリユニットの段数だけ行わなけ
ればならない。従って、下段に位置するメモリユニット
ほど長時間の結晶化熱処理を受け、上段に位置するほど
メモリユニットは短時間の結晶化熱処理を受けることに
なる。それ故、上段に位置するメモリユニットに対して
最適な結晶化熱処理を施すと、下段に位置するメモリユ
ニットは過度の熱負荷を受ける虞があり、下段に位置す
るメモリユニットの特性劣化が生じる虞がある。尚、多
段のメモリユニットを作製した後、一度で結晶化熱処理
を行う方法も考えられるが、結晶化の際に強誘電体層に
大きな体積変化が生じたり、各強誘電体層から脱ガスが
生じる可能性が高く、強誘電体層にクラックや剥がれが
生じるといった問題が発生し易い。上方に位置するメモ
リユニットを構成する強誘電体層の結晶化温度を、下方
に位置するメモリユニットを構成する強誘電体層の結晶
化温度よりも低くすれば、積層されたメモリユニットの
段数だけ結晶化熱処理を行っても、下方に位置するメモ
リユニットを構成するメモリセルの特性劣化といった問
題は生じない。また、各段におけるメモリユニットを構
成するメモリセルに対して、最適な条件での結晶化熱処
理を行うことができ、特性の優れた強誘電体型不揮発性
半導体メモリを得ることができる。以下の表1に、強誘
電体層を構成する代表的な材料の結晶化温度を示すが、
強誘電体層を構成する材料をかかる材料に限定するもの
ではない。
By the way, in the case of manufacturing a ferroelectric type nonvolatile semiconductor memory having a structure in which memory units are laminated, in order to crystallize the ferroelectric layer or the ferroelectric thin film forming the ferroelectric layer. , Heat treatment (referred to as crystallization heat treatment) must be performed by the number of stacked memory units. Therefore, the lower memory unit is subjected to the crystallization heat treatment for a longer time, and the upper memory unit is subjected to the crystallization heat treatment for a shorter time. Therefore, when the optimum crystallization heat treatment is performed on the memory unit located on the upper stage, the memory unit located on the lower stage may be subjected to an excessive heat load, and the characteristics of the memory unit located on the lower stage may deteriorate. There is. Although it is possible to perform a crystallization heat treatment at once after manufacturing a multi-stage memory unit, a large volume change occurs in the ferroelectric layer during crystallization, and degassing from each ferroelectric layer occurs. It is likely to occur, and problems such as cracks and peeling of the ferroelectric layer are likely to occur. If the crystallization temperature of the ferroelectric layer forming the memory unit located above is set lower than the crystallization temperature of the ferroelectric layer forming the memory unit located below, only the number of stacked memory units will be increased. Even if the crystallization heat treatment is performed, there is no problem such as characteristic deterioration of the memory cells forming the memory unit located below. Further, the crystallization heat treatment under the optimum conditions can be performed on the memory cells forming the memory unit in each stage, and the ferroelectric non-volatile semiconductor memory having excellent characteristics can be obtained. Table 1 below shows crystallization temperatures of typical materials constituting the ferroelectric layer.
The material forming the ferroelectric layer is not limited to such a material.

【0045】 [表1] 材料名 結晶化温度 Bi2SrTa29 700〜800゜C Bi2Sr(Ta1.5,Nb0.5)O9 650〜750゜C Bi4Ti312 600〜700゜C Pb(Zr0.48,Ti0.52)O3 550〜650゜C PbTiO3 500〜600゜C[Table 1] Material name Crystallization temperature Bi 2 SrTa 2 O 9 700 to 800 ° C Bi 2 Sr (Ta 1.5 , Nb 0.5 ) O 9 650 to 750 ° C Bi 4 Ti 3 O 12 600 to 700 ° C Pb (Zr 0.48, Ti 0.52 ) O 3 550~650 ° C PbTiO 3 500 to 600 ° C

【0046】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。
Examples of the material constituting the ferroelectric layer in the present invention include a bismuth layered compound, more specifically, a Bi-based layered structure perovskite type ferroelectric material. The Bi-based layered structure perovskite type ferroelectric material belongs to a so-called non-stoichiometric compound, and is tolerant of composition shifts at both sites of a metal element and an anion (O etc.) element. In addition, it is not uncommon to show optimum electrical characteristics when the composition deviates slightly from the stoichiometric composition. The Bi-based layered structure perovskite type 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” means Bi, Pb, Ba, Sr,
Represents one kind of metal selected from the group consisting of metals such as Ca, Na, K and Cd, and “B” represents Ti, Nb,
It represents a combination of one kind or a plurality of kinds selected from the group consisting of Ta, W, Mo, Fe, Co and Cr at an arbitrary ratio. Further, m is an integer of 1 or more.

【0047】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。
Alternatively, the material forming the ferroelectric layer is (Bi X , Sr 1-X ) 2 (Sr Y , Bi 1-Y ) (Ta Z , Nb 1-Z ) 2 O d formula (1 (However, 0.9 ≦ X ≦ 1.0, 0.7 ≦ Y ≦ 1.0, 0
≦ Z ≦ 1.0, 8.7 ≦ d ≦ 9.3) is preferably contained as the main crystal phase. Alternatively, the material forming the ferroelectric layer is Bi X Sr Y Ta 2 O d formula (2) (where X + Y = 3, 0.7 ≦ Y ≦ 1.3, 8.7 ≦ d
It is preferable that the crystal phase represented by ≦ 9.3) is contained as a main crystal phase. In these cases, the crystal phase represented by the formula (1) or (2) is used as the main crystal phase.
% Or more is more preferable. The formula (1)
In the meaning, (Bi X , Sr 1-X ) means that Sr occupies the site originally occupied by Bi in the crystal structure, and the ratio of Bi and Sr at this time is X: (1-X). . Further, the meaning of (Sr Y , Bi 1 -Y ) means that Bi occupies the site originally occupied by Sr in the crystal structure, and the ratio of Sr and Bi at this time is Y: (1-Y). . Examples of the material forming the ferroelectric layer containing the crystal phase represented by the formula (1) or (2) as a main crystal phase include Bi oxide, Ta or Nb oxide, and Bi, Ta or Nb oxide. In some cases, a small amount of complex oxide may be contained.

【0048】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、Bi2Sr(Ta,Nb)29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、Bi3TiNb
9、Bi3TiTaO9、Bi4Ti312、Bi2PbT
29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 forming the ferroelectric layer is as follows: Bi X (Sr, Ca, Ba) Y (Ta Z , Nb 1 -Z ) 2 O d Formula (3) (provided that 1.7 ≦ X ≤2.5, 0.6≤Y≤1.2,0
≦ Z ≦ 1.0, 8.0 ≦ d ≦ 10.0) may be included. In addition, "(Sr, Ca, Ba)"
Means one kind of element selected from the group consisting of Sr, Ca and Ba. When the composition of the material forming 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, Bi 2 Sr (Ta, Nb) can be exemplified 2 O 9, or the like. Alternatively, as a material for forming the ferroelectric layer, Bi 4 SrTi 4 O 15 , Bi 3 TiNb is used.
O 9 , Bi 3 TiTaO 9 , Bi 4 Ti 3 O 12 , Bi 2 PbT
can be exemplified a 2 O 9, etc., even in these cases, the ratio of the respective metal elements may change to the extent that the crystal structure does not change. That is, there may be a compositional shift at both the metal element and oxygen element sites.

【0049】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 forming the ferroelectric layer, PbTiO 3 or P having a perovskite structure is used.
Lead zirconate titanate [PZT, Pb (Zr 1 -y , Ti y ) O 3 (provided that bZrO 3 and PbTiO 3 are solid solutions.
0 <y <1)], PLZT which is a metal oxide obtained by adding La to PZT, or PZT compound such as PNZT which is a metal oxide obtained by adding Nb to PZT.

【0050】以上に説明した強誘電体層を構成する材料
において、これらの組成を化学量論的組成から外すこと
によって、結晶化温度を変化させることが可能である。
In the materials constituting the ferroelectric layer explained above, the crystallization temperature can be changed by removing these compositions from the stoichiometric composition.

【0051】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
る材料に適した方法にて適宜行うことができる。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 the ferroelectric layer, the ferroelectric thin film may be patterned in a step after the ferroelectric thin film is formed. In some cases, patterning of the ferroelectric thin film is unnecessary. The ferroelectric thin film can be appropriately formed by a method suitable for the material forming the ferroelectric thin film, such as MOCVD, pulse laser ablation, sputtering, and sol-gel method. Also,
The ferroelectric thin film can be patterned by, for example, anisotropic ion etching (RIE) method.

【0052】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が、配線構造の簡素化といった観点
から好ましい。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 layer is formed under the ferroelectric layer.
The second electrode may be formed on the ferroelectric layer by forming the second electrode (that is, the first electrode corresponds to the lower electrode and the second electrode corresponds to the upper electrode). A structure in which the first electrode is formed on the ferroelectric layer and the second electrode is formed under the ferroelectric layer (that is, the first electrode corresponds to the upper electrode and the second electrode The electrode may correspond to the lower electrode). The plate line preferably extends from the second electrode from the viewpoint of simplifying the wiring structure. As a structure in which the first electrode is common, specifically, a structure is such that 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 mentioned. In such a structure, the overlapping region of the first electrode, the ferroelectric layer and the second electrode corresponds to the memory cell. As a structure in which the first electrode is common, in addition, a structure in which each ferroelectric layer is formed in a predetermined region of the first electrode and a second electrode is formed on the ferroelectric layer, or Further, each first electrode is formed on a predetermined surface region of the wiring layer, and a ferroelectric layer is formed on each of the first electrodes,
A structure in which the second electrode is formed on the ferroelectric layer can be mentioned, but the structure is not limited to these.

【0053】更には、本発明において、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
形成する構成の場合、メモリセルを構成する第1の電極
は、所謂ダマシン構造を有しており、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
成する構成の場合、メモリセルを構成する第2の電極
は、所謂ダマシン構造を有していることが、強誘電体層
を平坦な下地上に形成することができるといった観点か
ら好ましい。
Furthermore, in the present invention, when the first electrode is formed below the ferroelectric layer and the second electrode is formed above the ferroelectric layer, the first electrode forming the memory cell is formed. Has a so-called damascene structure. When the first electrode is formed on the ferroelectric layer and the second electrode is formed under the ferroelectric layer, a memory cell is formed. It is preferable that the second electrode has a so-called damascene structure from the viewpoint that the ferroelectric layer can be formed on a flat base.

【0054】本発明において、第1の電極あるいは第2
の電極を構成する材料として、例えば、Ir、IrO
2-X、Ir/IrO2-X、SrIrO3、Ru、Ru
2-X、SrRuO3、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、La0.5
0.5CoO3(LSCO)、Pt/LSCOの積層構
造、YBa2Cu37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、「/」の後ろに記載された材料が強誘電体層と接す
る。第1の電極と第2の電極とは、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
を構成する導電材料層あるいは第2の電極を構成する導
電材料層を形成した後の工程において、導電材料層をパ
ターニングすればよい。導電材料層の形成は、例えばス
パッタ法、反応性スパッタ法、電子ビーム蒸着法、MO
CVD法、あるいはパルスレーザアブレーション法とい
った導電材料層を構成する材料に適した方法にて適宜行
うことができる。また、導電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。
In the present invention, the first electrode or the second electrode
Examples of the material forming the electrodes of Ir include Ir and IrO.
2-X , Ir / IrO 2-X , SrIrO 3 , Ru, Ru
O 2-X, SrRuO 3, Pt, Pt / IrO 2-X, Pt /
RuO 2-X , Pd, Pt / Ti laminated structure, Pt / Ta
Laminated structure, Pt / Ti / Ta laminated structure, La 0.5 S
Examples thereof include r 0.5 CoO 3 (LSCO), a Pt / LSCO laminated structure, and YBa 2 Cu 3 O 7 . here,
The value of X is 0 ≦ X <2. In the laminated structure, the material described after "/" is in contact with the ferroelectric layer. The first electrode and the second electrode may be made of the same material, may be made of the same kind of material, or may be made of different materials. In order to form the first electrode or the second electrode, the conductive material layer is patterned in a step after forming the conductive material layer forming the first electrode or the conductive material layer forming the second electrode. do it. The conductive material layer is formed by, for example, a sputtering method, a reactive sputtering method, an electron beam evaporation method, a MO method.
This can be appropriately performed by a method suitable for the material forming the conductive material layer, such as a CVD method or a pulse laser ablation method. In addition, the patterning of the conductive material layer is
For example, the ion milling method or the RIE method can be used.

【0055】選択用トランジスタや各種のトランジスタ
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。選択用トランジスタと共
通の第1の電極との接続、選択用トランジスタとビット
線との接続は、接続孔を介して行えばよく、接続孔は、
例えば、タングステンプラグや不純物をドーピングされ
たポリシリコンを埋め込むことによって得ることができ
る。
The selection transistor and various types of transistors can be composed of, for example, a well-known MIS type FET or MOS type FET. Examples of the material forming the bit line include polysilicon doped with impurities and a refractory metal material. The connection between the selection transistor and the common first electrode, and the connection between the selection transistor and the bit line may be performed through the connection hole.
For example, it can be obtained by embedding a tungsten plug or polysilicon doped with impurities.

【0056】本発明において、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(Si
N)、SiON、SOG、NSG、BPSG、PSG、
BSGあるいはLTOを例示することができる。
In the present invention, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si
N), SiON, SOG, NSG, BPSG, PSG,
BSG or LTO can be exemplified.

【0057】本発明においては、或るプレート線におい
て、プレート線が共通とされたいずれかのメモリセルか
らのデータ読出し及びデータ再書込み(以下、メモリセ
ルへのアクセスと呼ぶ場合がある)を所定回数行ったと
き、フラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリの
メモリセルを初期化し、且つ、各強誘電体型不揮発性半
導体メモリを構成するメモリセルのリフレッシュ動作を
行うので、従来の技術と比較して、強誘電体型不揮発性
半導体メモリアレイのリフレッシュ動作の回数を飛躍的
に減少させることができる一方、メモリセルの受けるデ
ィスターブの回数の管理を確実に行うことができる。更
には、メモリセルへのランダムアクセスが可能となる。
In the present invention, in a certain plate line, data read and data rewrite from any memory cell having the common plate line (hereinafter, sometimes referred to as memory cell access) are predetermined. When the operation is performed a number of times, the memory cells of the flag storage semiconductor memory that configure the flag circuit are initialized, and the refresh operation of the memory cells that configure each ferroelectric non-volatile semiconductor memory is performed. As a result, the number of refresh operations of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array can be dramatically reduced, while the number of disturbs received by the memory cells can be reliably managed. Furthermore, random access to the memory cells becomes possible.

【0058】[0058]

【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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the drawings on the basis of an embodiment of the invention (hereinafter, simply referred to as an embodiment).

【0059】(実施の形態1)実施の形態1は、本発明
の第1の態様に係る強誘電体型不揮発性半導体メモリア
レイ(以下、不揮発性メモリアレイと略称する)及びそ
の駆動方法に関する。ビット線の延びる方向と平行な仮
想垂直面で実施の形態1の不揮発性メモリアレイを構成
す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)を切断したときの模式的な一部断面
図を図1に示し、フラグ格納用半導体メモリを切断した
ときの模式的な一部断面図を図2に示す。更には、実施
の形態1の不揮発性メモリアレイの概念的な回路図を図
3に示し、図3の概念的な回路図のより具体的な不揮発
性メモリの回路図を図4に示し、フラグ回路のより具体
的な回路図を図5に示す。尚、図1及び図2において
は、ビット線方向に隣接する2つの不揮発性メモリ及び
フラグ格納用半導体メモリを図示した。そして、隣接す
る不揮発性メモリ及びフラグ格納用半導体メモリの一方
の構成要素の参照番号には「’」を付した。尚、ビット
線の延びる方向に隣接した不揮発性メモリ及びフラグ格
納用半導体メモリは異なる不揮発性メモリアレイに属す
る。
(Embodiment 1) Embodiment 1 relates to a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array (hereinafter abbreviated as non-volatile memory array) according to the first aspect of the present invention and a driving method thereof. A schematic view of a ferroelectric non-volatile semiconductor memory (hereinafter, abbreviated as non-volatile memory) that constitutes the non-volatile memory array of the first embodiment taken along a virtual vertical plane parallel to the extending direction of the bit line. FIG. 1 is a partial cross-sectional view, and FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view when the flag storing semiconductor memory is cut. Further, a conceptual circuit diagram of the nonvolatile memory array of the first embodiment is shown in FIG. 3, and a more specific nonvolatile memory circuit diagram of the conceptual circuit diagram of FIG. 3 is shown in FIG. A more specific circuit diagram of the circuit is shown in FIG. Note that, in FIGS. 1 and 2, two non-volatile memories and a flag storage semiconductor memory which are adjacent to each other in the bit line direction are illustrated. Then, the reference number of one of the constituent elements of the non-volatile memory and the flag storage semiconductor memory which are adjacent to each other is denoted by "'". The nonvolatile memory and the flag storage semiconductor memory which are adjacent to each other in the extending direction of the bit line belong to different nonvolatile memory arrays.

【0060】この不揮発性メモリアレイは、複数(例え
ば、K=27個)の不揮発性メモリと、少なくとも1つ
(実施の形態1においては1であり、L=1)のフラグ
格納用半導体メモリから成るフラグ回路(2L-1ビット
=1ビットのフラグ回路)とから構成されている。尚、
不揮発性メモリとフラグ格納用半導体メモリとは同じ構
造、構成を有している。図面においては、k番目(kは
1,2,3・・・Kのいずれか)の不揮発性メモリに、
添字「k」を付した。
This non-volatile memory array includes a plurality of (for example, K = 2 7 ) non-volatile memories and at least one (1 in the first embodiment, L = 1) semiconductor memory for storing flags. Flag circuit (2 L-1 bit = 1 bit flag circuit). still,
The nonvolatile memory and the flag storage semiconductor memory have the same structure and configuration. In the drawing, in the k-th (k is any of 1, 2, 3 ... K) nonvolatile memory,
The subscript "k" was added.

【0061】k番目の不揮発性メモリMkは、(A)ビ
ット線BLkと、(B)選択用トランジスタTRk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MCkMから構成されたメモ
リユニットMUkと、(D)M本のプレート線PLM、か
ら成る。
The k-th non-volatile memory M k includes (A) bit line BL k , (B) selection transistor TR k ,
(C) M (where M ≧ 2, M = 8 in the first embodiment) memory units MU k configured of memory cells MC kM and (D) M plate lines PL M , Consists of.

【0062】一方、フラグ格納用半導体メモリFは、
(A)ビット線FBLと、(B)選択用トランジスタF
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FCMから構成さ
れたメモリユニットFUと、(D)M本のプレート線P
M、から成る。
On the other hand, the flag storing semiconductor memory F is
(A) Bit line FBL and (B) selection transistor F
TR, (C) M memory cells (where M ≧ 2, and M = 8 in the first embodiment), a memory unit FU including memory cells FC M , and (D) M plate lines. P
L M, consisting of.

【0063】ここで、各メモリセルMCkm,FCmは、
第1の電極21と強誘電体層22と第2の電極23とか
ら成り、メモリユニットMUk,FUにおいて、メモリ
セルMCkM,FCMの第1の電極21は共通であり、共
通の第1の電極(共通ノードCNk,FCNと呼ぶ)
は、選択用トランジスタTRk,FTRを介してビット
線BLk,FBLに接続され、メモリユニットMUk,F
Uにおいて、第m番目(但し、m=1,2・・・,M)
のメモリセルMCkm,FCmの第2の電極23は、第m
番目のプレート線PLmに接続されている。更には、不
揮発性メモリMk及びフラグ格納用半導体メモリFにお
いて、M本のプレート線PLmが共通とされている。具
体的には、不揮発性メモリMkを構成するメモリセルM
kmの第2の電極23と、フラグ格納用半導体メモリF
を構成するメモリセルFCmの第2の電極23とは、同
じプレート線PLmに接続されており、あるいは又、こ
れらの第2の電極23からプレート線PLmは延在す
る。
Here, each memory cell MC km , FC m is
It is composed of a first electrode 21, a ferroelectric layer 22 and a second electrode 23, and in the memory units MU k , FU, the first electrodes 21 of the memory cells MC kM , FC M are common and have a common first. One electrode (called common node CN k , FCN)
Is connected to the bit lines BL k , FBL via the selection transistors TR k , FTR, and the memory units MU k , F
In U, m-th (however, m = 1, 2 ..., M)
The second electrode 23 of the memory cell MC km , FC m of
It is connected to the th plate line PL m . Further, in the nonvolatile memory M k and the flag storing semiconductor memory F, M plate lines PL m are shared. Specifically, the memory cell M that constitutes the nonvolatile memory M k
The second electrode 23 of C km and the semiconductor memory F for storing the flag
Is connected to the same plate line PL m as the second electrode 23 of the memory cell FC m constituting the memory cell FC m , or the plate line PL m extends from the second electrode 23.

【0064】選択用トランジスタTRk,FTRの一方
のソース/ドレイン領域14Aは接続孔15を介してビ
ット線BLk,FBLに接続され、選択用トランジスタ
TRk,FTRの他方のソース/ドレイン領域14B
は、絶縁層16に設けられた開口部17内に形成された
接続孔18を介して、メモリユニットMUk,FUにお
ける共通の第1の電極21(第1の共通ノードCNk
FCN)に接続されている。また、ビット線BLk,F
BLは、センスアンプSAk,FSAに接続されてい
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T
k,FTRの作動を制御するワード線WLは、ワード
線デコーダ/ドライバWDに接続されている。ワード線
WLは、図1及び図2の紙面垂直方向に延びている。ワ
ード線WLは、不揮発性メモリMkを構成する選択用ト
ランジスタTRkと、図1の紙面垂直方向に隣接する不
揮発性メモリを構成する選択用トランジスタとで共通で
あり、しかも、フラグ格納用半導体メモリFを構成する
選択用トランジスタFTRとも共通である。また、不揮
発性メモリMを構成するメモリセルMCmの第2の電極
23は、図1の紙面垂直方向に隣接する不揮発性メモリ
を構成するメモリセルの第2の電極と共通であり、プレ
ート線PLmを兼ねており、しかも、フラグ格納用半導
体メモリFのメモリセルFCmを構成するプレート線P
mとも共通である。
One of the source / drain regions 14A of the selecting transistors TR k , FTR is connected to the bit lines BL k , FBL via the connection hole 15, and the other source / drain regions 14B of the selecting transistors TR k , FTR are connected.
Via the connection hole 18 formed in the opening 17 provided in the insulating layer 16 to the common first electrode 21 (first common node CN k , in the memory units MU k , FU).
FCN). In addition, the bit lines BL k , F
BL is connected to the sense amplifiers SA k and FSA. The plate line PL M is connected to the plate line decoder / driver PD. Furthermore, the selection transistor T
The word line WL which controls the operation of R k and FTR is connected to the word line decoder / driver WD. The word line WL extends in the direction perpendicular to the paper surface of FIGS. 1 and 2. Word line WL is common in the selection transistor TR k constituting the nonvolatile memory M k, the selection transistor constituting a non-volatile memory adjacent in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1, moreover, the semiconductor flag storage It is also common to the selection transistor FTR forming the memory F. The second electrode 23 of the memory cell MC m forming the non-volatile memory M is common to the second electrode of the memory cell forming the non-volatile memory adjacent in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. The plate line P which also serves as PL m and which constitutes the memory cell FC m of the flag storing semiconductor memory F
It is also common to L m .

【0065】フラグ回路は、更に、センスアンプFSA
からの出力を判定するフラグ判定回路FG、センスアン
プFSAからの出力を反転させるための反転回路IN
V、及び、反転回路からの出力を保存するレジスタRS
から構成されている。尚、フラグ判定回路FG、反転回
路INV、レジスタRSは周知の回路から構成すればよ
い。
The flag circuit further includes a sense amplifier FSA.
Determination circuit FG for deciding the output from the sense amplifier FSA, and inverting circuit IN for inverting the output from the sense amplifier FSA
Register RS that stores V and the output from the inverting circuit
It consists of The flag determination circuit FG, the inverting circuit INV, and the register RS may be composed of known circuits.

【0066】そして、或るプレート線において、例え
ば、プレート線PLmが共通とされたいずれかのメモリ
セルMCkmからのデータ読出し及びデータ再書込み(ア
クセス)が所定回数(2L回であり、実施の形態1にお
いては、2回)行われたとき、フラグ回路を構成するフ
ラグ格納用半導体メモリのメモリセルが初期化され、且
つ、各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成する残り
の全てのメモリセルMC Kj(j≠m)のリフレッシュ動
作が行われる。
Then, in a certain plate line, for example,
For example, plate line PLmOne of the memories that was common to
Cell MCkmRead data from and rewrite data (
A certain number of times (2)LAnd the first embodiment
(2 times).
The memory cell of the semiconductor memory for storing lag is initialized and
Remaining part of each ferroelectric non-volatile semiconductor memory
All memory cells MC Kj(J ≠ m) refresh motion
The work is done.

【0067】以下、実施の形態1の不揮発性メモリアレ
イの駆動方法を具体的に説明する。
The method of driving the nonvolatile memory array of the first embodiment will be specifically described below.

【0068】先ず、実施の形態1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動作(アク
セス動作)を、以下、説明する。尚、一例として、プレ
ート線PLmに接続されたメモリセルMCkmからデータ
を読み出し、データを再書き込みするものとする。図6
に動作波形を示す。尚、図6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。
First, an operation (access operation) of reading data from the nonvolatile memory of the first embodiment and rewriting the data will be described below. As an example, it is assumed that the data is read from the memory cell MC km connected to the plate line PL m and the data is rewritten. Figure 6
Shows the operation waveform. In addition, in FIG. 6, the numbers in parentheses correspond to the numbers of the steps described below.

【0069】(1)待機状態では、全てのビット線、ワ
ード線、全てのプレート線が0ボルトとなっている。更
には、全ての共通ノードも0ボルトで浮遊状態となって
いる。
(1) In the standby state, all bit lines, word lines, and all plate lines are at 0 volt. Furthermore, all common nodes are also floating at 0 volts.

【0070】(2)データ読出し時、選択プレート線P
mにVccを印加する。このとき、選択メモリセルMC
kmにデータ「1」が記憶されていれば、強誘電体層に分
極反転が生じ、蓄積電荷量が増加し、共通ノードCNk
の電位が上昇する。一方、選択メモリセルMCkmにデー
タ「0」が記憶されていれば、強誘電体層に分極反転が
生ぜず、共通ノードCNkの電位は殆ど上昇しない。即
ち、共通ノードCNkは、非選択メモリセルの強誘電体
層を介して複数の非選択プレート線PLj(j≠m)に
カップリングされているので、共通ノードCNkの電位
は0ボルトに比較的近いレベルに保たれる。このように
して、選択メモリセルMCkmに記憶されたデータに依存
して共通ノードCNkの電位に変化が生じる。
(2) When reading data, the selected plate line P
Applying a V cc to L m. At this time, the selected memory cell MC
If data “1” is stored in km , polarization inversion occurs in the ferroelectric layer, the amount of accumulated charge increases, and the common node CN k
The potential of rises. On the other hand, if the data “0” is stored in the selected memory cell MC km , polarization inversion does not occur in the ferroelectric layer and the potential of the common node CN k hardly rises. That is, since the common node CN k is coupled to the plurality of non-selected plate lines PL j (j ≠ m) via the ferroelectric layer of the non-selected memory cell, the potential of the common node CN k is 0 volt. Maintained at a level relatively close to. In this way, the potential of the common node CN k changes depending on the data stored in the selected memory cell MC km .

【0071】(3)次に、ビット線BLkを浮遊状態と
し、選択用トランジスタTRkをオン状態とする。これ
によって、選択メモリセルMCkmに記憶されたデータに
基づき共通の第1の電極(共通ノードCNk)に生じた
電位により、ビット線BLkに電位が生じる。
(3) Next, the bit line BL k is brought into a floating state, and the selection transistor TR k is turned on. As a result, the potential generated on the common first electrode (common node CN k ) based on the data stored in the selected memory cell MC km causes a potential on the bit line BL k .

【0072】(4)次いで、選択用トランジスタTRk
をオフ状態とする。そして、かかるビット線BLkの電
位をセンスアンプSAkにてラッチし、センスアンプS
kを活性化してデータを増幅し、データの読み出し動
作を完了する。データは外部に出力される。
(4) Next, the selection transistor TR k
Is turned off. Then, the potential of the bit line BL k is latched by the sense amplifier SA k ,
A k is activated to amplify the data, and the data read operation is completed. The data is output to the outside.

【0073】以上の動作によって、選択メモリセルMC
kmに記憶されていたデータが一旦破壊されてしまうの
で、データの再書き込み動作を行う。
By the above operation, the selected memory cell MC
Since the data stored in km is once destroyed, the data is rewritten.

【0074】(5)そのために、先ず、ビット線BLk
をセンスアンプSAkによって充放電させ、選択メモリ
セルMCkmに記憶されていたデータに依存して、ビット
線BLkにVcc又は0ボルトを印加する。
(5) Therefore, first, the bit line BL k
Are charged and discharged by the sense amplifier SA k , and V cc or 0 volt is applied to the bit line BL k depending on the data stored in the selected memory cell MC km .

【0075】(6)そして、非選択プレート線PLj
電位を(1/2)Vccとする。これによって、非選択メ
モリセルには、ディスターブが加わった状態となる。
(6) Then, the potential of the non-selected plate line PL j is set to (1/2) V cc . As a result, the unselected memory cells are in a state in which the disturb is added.

【0076】(7)その後、選択用トランジスタTRk
をオン状態とする。これによって、共通ノードCNk
電位はビット線BLkの電位と等しくなる。即ち、選択
メモリセルMCkmに記憶されていたデータが「1」の場
合には、共通ノードCNkの電位はVccとなり、選択メ
モリセルMCkmに記憶されていたデータが「0」の場合
には、共通ノードCNkの電位は0ボルトとなる。選択
プレート線PLmの電位はV ccのままであるが故に、共
通ノードCNkの電位が0ボルトの場合、選択メモリセ
ルMCkmにはデータ「0」が再書き込みされる。
(7) After that, the selection transistor TRk
Is turned on. As a result, the common node CNkof
The potential is the bit line BLkIs equal to the potential of. That is, selection
Memory cell MCkmIf the data stored in is "1"
Common node CNkPotential is VccNext, select
Morisell MCkmIf the data stored in is "0"
Common node CNkHas a potential of 0 volt. Choice
Plate line PLmPotential is V ccBecause it remains
Communication node CNkIf the potential of the
Le MCkmThe data “0” is rewritten in the memory.

【0077】(8)次に、選択プレート線PLmの電位
を0ボルトとする。これによって、選択メモリセルMC
kmに記憶されていたデータが「1」の場合には、共通ノ
ードCNkの電位がVccであるが故に、データ「1」が
再書き込みされる。選択メモリセルMCkmにデータ
「0」が既に再書き込みされていた場合には、選択メモ
リセルMCkmに変化は生じない。
(8) Next, the potential of the selected plate line PL m is set to 0 volt. As a result, the selected memory cell MC
When the data stored in km is "1", the data of "1" is rewritten because the potential of the common node CN k is V cc . If the data "0" has been re-written already to the selected memory cell MC km is, there is no change to the selected memory cell MC km.

【0078】(9)その後、ビット線BLkを0ボルト
とする。
(9) After that, the bit line BL k is set to 0 volt.

【0079】(10)最後に、非選択プレート線PLj
を0ボルトとし、選択用トランジスタTRkをオフ状態
とする。
(10) Finally, the non-selected plate line PL j
Is set to 0 V, and the selection transistor TR k is turned off.

【0080】尚、プレート線PLmが共通とされた第k
番目以外の全ての不揮発性メモリMk 'におけるメモリセ
ルMCk'mにおいても、データが読み出され、再書き込
みされる。このメモリセルMCk'mにおいては、データ
は外部に送られず、一種のリフレッシュ動作となる。場
合によっては、読み出されたデータをシーケンシャルに
外部に出力してもよい。
The k-th plate line PL m is commonly used.
Data is also read and rewritten in the memory cells MC k m in all the non-volatile memories M k other than the second one. In this memory cell MC k'm , no data is sent to the outside, which is a kind of refresh operation. Depending on the case, the read data may be sequentially output to the outside.

【0081】初期状態においては、フラグ格納用半導体
メモリFにおける全てのメモリセルFCMには、データ
「0」が記憶されている。第k番目のコラム・アドレス
及び第m番目のロー・アドレスが選択され、プレート線
PLmにパルスが与えられ、第k番目の不揮発性メモリ
kの第m番目のメモリセルMCkmに記憶されたデータ
がセンスアンプSAkに読み出されたとき、同時に、フ
ラグ格納用半導体メモリFにおけるメモリセルFCm
記憶されたデータがセンスアンプFSAに読み出され
る。ここで、第m番目のプレート線が「或るプレート
線」に相当する。そして、センスアンプFSAに読み出
されたデータは、フラグ判定回路FGに送られ、フラグ
判定がなされる。メモリセルFCmに記憶されたデータ
は「0」であるが故に、フラグ判定回路FGにおいて
は、フラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリの
メモリセルの初期化は不要と判断される。センスアンプ
FSAに読み出されたデータは、同時に、組合せ論理回
路から構成された反転回路INVに送られる。反転回路
INVに入力されたデータは「0」であるが故に、反転
回路INVから出力されるデータは「1」となる。この
データ「1」はレジスタRSで保持される。
In the initial state, data "0" is stored in all the memory cells FC M in the flag storage semiconductor memory F. The k-th column address and the m-th row address are selected, a pulse is applied to the plate line PL m , and stored in the m-th memory cell MC km of the k-th nonvolatile memory M k . When the read data is read by the sense amplifier SA k , at the same time, the data stored in the memory cell FC m in the flag storing semiconductor memory F is read by the sense amplifier FSA. Here, the m-th plate line corresponds to a “certain plate line”. Then, the data read by the sense amplifier FSA is sent to the flag determination circuit FG, and the flag determination is performed. Since the data stored in the memory cell FC m is “0”, in the flag determination circuit FG, it is determined that the memory cell of the flag storage semiconductor memory forming the flag circuit does not need to be initialized. The data read by the sense amplifier FSA is simultaneously sent to the inverting circuit INV composed of the combinational logic circuit. Since the data input to the inverting circuit INV is "0", the data output from the inverting circuit INV is "1". This data "1" is held in the register RS.

【0082】そして、メモリセルMCkmにおけるデータ
再書込み時、レジスタRSに保持されていたデータ
「1」が、センスアンプFSAによってフラグ格納用半
導体メモリFにおけるメモリセルFCmに書き込まれ
る。以上の操作によって、第m番目のロー・アドレスが
選択された場合、このロー・アドレスに関するフラグ格
納用半導体メモリFにおけるメモリセルFCmに記憶さ
れたデータが初期状態「0」から「1」へと変化する。
[0082] Then, when data rewriting in the memory cell MC miles, data "1" held in the register RS, and written into the memory cell FC m in the semiconductor memory F for flags stored by the sense amplifier FSA. When the m-th row address is selected by the above operation, the data stored in the memory cell FC m in the flag storing semiconductor memory F related to this row address is changed from the initial state “0” to “1”. And changes.

【0083】例えば、次に、第m’番目(m’≠m)の
ロー・アドレスが選択された場合、このロー・アドレス
に関するフラグ格納用半導体メモリFにおけるメモリセ
ルFCm'のデータが初期状態の「0」から「1」へと変
化する。即ち、任意のロー・アドレスをランダムにアク
セスすることができる。
For example, next, when the m'th (m '≠ m) row address is selected, the data of the memory cell FC m'in the flag storing semiconductor memory F relating to this row address is in the initial state. Changes from "0" to "1". That is, any row address can be randomly accessed.

【0084】第m番目のロー・アドレスが再び選択され
た場合(コラム・アドレスは如何なる値であってもよ
く、以下の説明ではコラム・アドレスをk’とする)、
プレート線PLmにパルスが与えられ、第k’番目の不
揮発性メモリMk'の第m番目のメモリセルMCk'mに記
憶されたデータがセンスアンプSAkに読み出されたと
き、同時に、フラグ格納用半導体メモリFにおけるメモ
リセルFCmに記憶されたデータもセンスアンプFSA
に読み出される。そして、センスアンプFSAに読み出
されたデータは、フラグ判定回路FGに送られ、フラグ
判定がなされる。メモリセルFCmに記憶されたデータ
は「1」であるが故に、フラグ判定回路FGにおいて
は、フラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリの
メモリセルの初期化が必要と判断される。
When the mth row address is selected again (the column address may be any value, the column address is k'in the following description),
At the same time when a pulse is applied to the plate line PL m and the data stored in the m-th memory cell MC k ′ m of the k′- th nonvolatile memory M k ′ is read by the sense amplifier SA k. , The data stored in the memory cell FC m in the flag storing semiconductor memory F is also sense amplifier FSA.
Read out. Then, the data read by the sense amplifier FSA is sent to the flag determination circuit FG, and the flag determination is performed. Since the data stored in the memory cell FC m is “1”, the flag determination circuit FG determines that the memory cell of the flag storage semiconductor memory forming the flag circuit needs to be initialized.

【0085】そして、第k’番目の不揮発性メモリMk'
の第m番目のメモリセルMCk'mへのデータの再書込み
が完了した時点で、不揮発性メモリアレイを構成する全
ての不揮発性メモリにおける全てのメモリセル(第m番
目のメモリセルを除く)のリフレッシュ動作が行われ
る。具体的には、上記の(1)〜(10)の動作が、不
揮発性メモリアレイにおいて、全ての不揮発性メモリの
第m番目のメモリセルを除く全てのメモリセルに対して
順次行われる。
Then, the k'th non-volatile memory M k '
When the rewriting of the data to the m-th memory cell MC k'm is completed, all the memory cells in all the non-volatile memories constituting the non-volatile memory array (excluding the m-th memory cell) Refresh operation is performed. Specifically, the above operations (1) to (10) are sequentially performed on all memory cells in the nonvolatile memory array except the m-th memory cell of all nonvolatile memories.

【0086】一方、フラグ回路においては、第k’番目
の不揮発性メモリMk'の第m番目のメモリセルMCk'm
へのデータの再書込み時、レジスタRSに保持されてい
たデータ「0」が、センスアンプFSAによってフラグ
格納用半導体メモリFにおけるメモリセルFCmに書き
込まれる。また、不揮発性メモリアレイを構成する全て
の不揮発性メモリにおける全てのメモリセル(第m番目
のメモリセルを除く)のリフレッシュ動作が行われると
き、フラグ格納用半導体メモリFにおけるメモリセルF
m以外の全てのメモリセルに初期値であるデータ
「0」がセンスアンプFSAを介して書き込まれる。こ
れによって、フラグ回路を構成するフラグ格納用半導体
メモリのメモリセルの初期化がなされる。
On the other hand, in the flag circuit, the m-th memory cell MC k'm of the k'- th non-volatile memory M k ' .
At the time of rewriting the data in the register RS, the data “0” held in the register RS is written in the memory cell FC m in the flag storing semiconductor memory F by the sense amplifier FSA. Further, when the refresh operation of all the memory cells (excluding the m-th memory cell) in all the non-volatile memories forming the non-volatile memory array is performed, the memory cells F in the flag storing semiconductor memory F are
The initial value data “0” is written in all the memory cells other than C m via the sense amplifier FSA. As a result, the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit are initialized.

【0087】尚、フラグ格納用半導体メモリのメモリセ
ルが初期化状態にあるときのメモリセルに記憶されたデ
ータを「1」とし、メモリセルのデータが「0」である
とき、フラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリ
のメモリセルの初期化を行ってもよい。以下の各実施の
形態においても同様である。
When the memory cell of the flag storing semiconductor memory is in the initialized state, the data stored in the memory cell is "1", and when the data of the memory cell is "0", the flag circuit is formed. The memory cells of the flag storing semiconductor memory may be initialized. The same applies to each of the following embodiments.

【0088】従来の技術においては、第m番目のロー・
アドレスが選択された場合、不揮発性メモリアレイを構
成する全ての不揮発性メモリにおけるメモリセル(第m
番目のメモリセルを除く)のリフレッシュ動作が直ちに
行われる。一方、実施の形態1の不揮発性メモリアレイ
においては、第m番目のロー・アドレスが2回選択され
た後、不揮発性メモリアレイを構成する全ての不揮発性
メモリにおけるメモリセル(第m番目のメモリセルを除
く)のリフレッシュ動作が行われる。即ち、実施の形態
1の不揮発性メモリアレイにおいては、リフレッシュ動
作が行われるのは、最短で、ロー・アドレスが2回選択
された場合、最長で、ロー・アドレスが(M+1)回選
択された場合である。また、不揮発性メモリを構成する
メモリセルの受けるディスターブの最大回数は、前回の
リフレッシュ動作完了後から今回のリフレッシュ動作開
始前までに最大(M−1)回、リフレッシュ動作中が
(M−1)回であり、最大、合計2(M−1)回であ
る。
In the conventional technique, the m-th row
When the address is selected, the memory cells (mth m) in all the nonvolatile memories that constitute the nonvolatile memory array are selected.
(Except the second memory cell) is immediately performed. On the other hand, in the nonvolatile memory array according to the first embodiment, after the m-th row address is selected twice, the memory cells (m-th memory cell) in all the nonvolatile memories forming the nonvolatile memory array are selected. (Excluding cells) is refreshed. That is, in the nonvolatile memory array according to the first embodiment, the refresh operation is performed at the shortest, when the row address is selected twice, at the longest, the row address is selected (M + 1) times. This is the case. Further, the maximum number of disturbs received by the memory cells forming the non-volatile memory is (M-1) times after completion of the last refresh operation and before the start of this refresh operation, and (M-1) during the refresh operation. This is a maximum of 2 (M-1) times.

【0089】以下、実施の形態1の不揮発性メモリアレ
イにおける不揮発性メモリの製造方法を説明するが、フ
ラグ格納用半導体メモリ、あるいは、他の実施の形態あ
るいはその変形における不揮発性メモリ及びフラグ格納
用半導体メモリも、実質的に同様の方法で製造すること
ができる。
The method of manufacturing the nonvolatile memory in the nonvolatile memory array of the first embodiment will be described below. The semiconductor memory for flag storage, or the nonvolatile memory and flag storage in another embodiment or a modification thereof. The semiconductor memory can be manufactured by a substantially similar method.

【0090】[工程−100]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LOCOS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1
3を形成する。このゲート電極13はワード線を兼ねて
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。
[Step-100] First, a MOS transistor functioning as a selection transistor TR in a nonvolatile memory is formed on the semiconductor substrate 10. Therefore, the element isolation region 11 having, for example, a LOCOS structure is formed by a known method. The element isolation region may have a trench structure or a combination of a LOCOS structure and a trench structure. Then, the surface of the semiconductor substrate 10 is oxidized by, for example, a pyrogenic method,
The gate insulating film 12 is formed. Next, a polysilicon layer doped with impurities is formed on the entire surface by a CVD method, and then the polysilicon layer is patterned to form the gate electrode 1
3 is formed. The gate electrode 13 also serves as a word line. The gate electrode 13 may be made of polycide or metal silicide instead of being made of a polysilicon layer. Next, the semiconductor substrate 10 is ion-implanted to form an LDD structure. After that, a SiO 2 layer is formed on the entire surface by a 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-implanting the semiconductor substrate 10, activation / annealing treatment of the ion-implanted impurities is performed to form the source / drain regions 14A and 14B.

【0091】[工程−110]次いで、SiO2から成
る下層絶縁層をCVD法にて形成した後、一方のソース
/ドレイン領域14Aの上方の下層絶縁層に開口部をR
IE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
タクトプラグ)15が形成される。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
ット線を形成する。その後、BPSGから成る上層絶縁
層をCVD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90
0゜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。
[Step-110] Next, a lower insulating layer made of SiO 2 is formed by a CVD method, and then an opening is formed in the lower insulating layer above one of the source / drain regions 14A by R.
It is formed by the IE method. Then, a polysilicon layer doped with impurities is formed on the lower insulating layer including the inside of the opening by a CVD method. As a result, the connection hole (contact plug) 15 is formed. Next, a bit line is formed by patterning the polysilicon layer on the lower insulating layer. After that, an upper insulating layer made of BPSG is formed on the entire surface by the CVD method. After forming the upper insulating layer made of BPSG, for example, in a nitrogen gas atmosphere,
It is preferable to reflow the upper insulating layer at 0 ° C. 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). The lower insulating layer and the upper insulating layer are collectively referred to as the insulating layer 16
Call.

【0092】[工程−120]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R
IE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
ンタクトプラグ)18を完成させる。ビット線は、下層
絶縁層上を、図1の左右方向に接続孔18と接触しない
ように延びている。
[Step-120] Next, an opening 17 is formed in the insulating layer 16 above the other source / drain region 14B by R.
After the formation by the IE method, the inside of the opening 17 is filled with impurity-doped polysilicon to complete the connection hole (contact plug) 18. The bit line extends on the lower insulating layer in the left-right direction in FIG. 1 so as not to come into contact with the connection hole 18.

【0093】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2
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 or the like.
t, Pd, Cu, TiW, TiNW, WSi 2 , MoS
It can also be formed by embedding a metal wiring material made of a refractory metal such as i 2 or metal silicide. The top surface of the connection hole 18 may exist on the same plane as the surface of the insulating layer 16, or the top portion of the connection hole 18 may extend to the surface of the insulating layer 16. Opening 17 with tungsten
Table 2 below shows the conditions under which the contact holes 18 are embedded and the connection holes 18 are formed.
For example. Before the opening 17 is filled with tungsten, 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. Here, the reason for forming the Ti layer and the TiN layer is to obtain an ohmic low contact resistance, prevent damage to the semiconductor substrate 10 in the blanket tungsten CVD method, and improve the adhesion of tungsten.

【0094】 [表2] 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=40/400/2250sccm 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=110:90:5sccm 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 2] Sputtering conditions of Ti layer (thickness: 20 nm) Process gas: Ar = 35 sccm Pressure: 0.52 Pa RF power: 2 kW Substrate heating: None Sputtering conditions 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 Tungsten CVD forming conditions Working gas: WF 6 / H 2 / Ar = 40/400/2250 sccm Pressure: 10.7 kPa Forming temperature: 450 ° C. Etching conditions for tungsten layer, TiN layer, and Ti layer First-stage etching: Etching tungsten layer Gas used: SF 6 / Ar / He = 110: 90: 5 sccm Pressure: 46 Pa RF power: 275 W two-step etching: etching gas used in TiN layer / Ti layer: Ar / Cl 2 75 / 5sccm pressure: 6.5Pa RF power: 250W

【0095】[工程−130]次に、絶縁層16上に、
酸化チタンから成る密着層(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2
1を得ることができる。
[Step-130] Next, on the insulating layer 16,
It is desirable to form an adhesion layer (not shown) made of titanium oxide. Then, a first electrode material layer that forms the 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 a photolithography technique. And the first electrode 2 by patterning based on the dry etching technique.
1 can be obtained.

【0096】[工程−140]その後、例えば、MOC
VD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、結晶化温度750゜
CのBi2SrTa2 9)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、結晶化を促進させた後、必要に応じて、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強
誘電体薄膜をパターニングして、強誘電体層22を得
る。
[Step-140] Thereafter, for example, MOC
By the VD method, a Bi-based layered structure perovskite-type strong
Dielectric material (specifically, for example, crystallization temperature 750 °
Bi of C2SrTa2O 9) Ferroelectric thin film consisting of
To form. After that, dry in 250 ° C air
After that, heat treatment for 1 hour in an oxygen gas atmosphere at 750 ° C.
After applying heat treatment to promote crystallization, if necessary,
Strong based on lithographic technology and dry etching technology
The dielectric thin film is patterned to obtain the ferroelectric layer 22.
It

【0097】[工程−150]次に、IrO2-X層、P
t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、IrO2-X層を順次、パターニングして、
第2の電極23を形成する。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。
[Step-150] Next, IrO 2-X layer, P
After the t layer is sequentially formed on the entire surface by the sputtering method, the Pt layer and the IrO 2-X layer are sequentially patterned based on the photolithography technology and the dry etching technology.
The second electrode 23 is formed. When the ferroelectric layer 22 is damaged by the etching, the heat treatment may be performed at the temperature required to recover the damage.

【0098】[工程−160]その後、全面に絶縁膜2
6Aを形成する。
[Step-160] After that, the insulating film 2 is formed on the entire surface.
6A is formed.

【0099】尚、後述するメモリセルを積層した構造を
有する不揮発性メモリアレイの製造においては、その
後、例えば、 ・層間絶縁層26の形成及び平坦化処理 ・開口部27の形成及び接続孔28の形成 ・第1の電極31、結晶化温度700゜CのBi2Sr
(Ta1.5Nb0.5)O9から成る強誘電体層32、及び
第2の電極33の形成 ・絶縁膜36Aの形成 を、順次、行えばよい。尚、Bi2Sr(Ta1.5Nb
0.5)O9から成る強誘電体層32に対して、結晶化促進
のための熱処理を、700゜Cの酸素ガス雰囲気で1時
間、行えばよい。
In manufacturing a nonvolatile memory array having a structure in which memory cells are laminated, which will be described later, for example, the following steps are performed: Formation / First electrode 31, Bi 2 Sr with crystallization temperature 700 ° C
The ferroelectric layer 32 made of (Ta 1.5 Nb 0.5 ) O 9 , the second electrode 33, and the insulating film 36A may be sequentially formed. In addition, Bi 2 Sr (Ta 1.5 Nb
The ferroelectric layer 32 made of 0.5 ) O 9 may be subjected to a heat treatment for promoting crystallization in an oxygen gas atmosphere at 700 ° C. for 1 hour.

【0100】各第2の電極はプレート線を兼ねていなく
ともよい。この場合には、絶縁膜26A,36Aの形成
完了後、第2の電極23、第2の電極33を接続孔(ビ
アホール)によって接続し、併せて、絶縁膜26A,3
6A上に、かかる接続孔と接続したプレート線を形成す
ればよい。
Each second electrode may not also serve as a plate line. In this case, after the formation of the insulating films 26A and 36A is completed, the second electrode 23 and the second electrode 33 are connected by a connection hole (via hole).
A plate wire connected to the connection hole may be formed on 6A.

【0101】例えば、Bi2SrTa29から成る強誘
電体薄膜の形成条件を以下の表3に例示する。尚、表3
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3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, Table 3 below shows conditions for forming a ferroelectric thin film made of Bi 2 SrTa 2 O 9 . Table 3
In the above, “thd” is an abbreviation for tetramethylheptanedionate. The source materials shown in Table 3 are dissolved in a solvent containing tetrahydrofuran (THF) as a main component.

【0102】 [表3] 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 3] Formation by MOCVD 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

【0103】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 prepared by pulse laser ablation method, sol-
It can also be formed on the entire surface by a gel method or an RF sputtering method. The formation conditions in these cases are illustrated below. When forming a thick ferroelectric thin film by the sol-gel method, spin coating and drying, or spin coating and baking (or annealing treatment) may be repeated a desired number of times.

【0104】[表4] 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 4] Target formed by pulse laser ablation method: Bi 2 SrTa 2 O 9 Laser used: KrF excimer laser (wavelength 248 nm,
Pulse width 25 nsec, 5 Hz) Forming temperature: 400 to 800 ° C Oxygen concentration: 3 Pa

【0105】[表5] 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:700〜800゜C×1時間(必要に応じてRT
A処理を加える)
[0105] [Table 5] sol - gel method by forming ingredients: Bi (CH 3 (CH 2 ) 3 CH (C 2 H 5) COO) 3 [ bismuth 2-ethylhexanoate, Bi (OOc) 3] Sr ( CH 3 (CH 2 ) 3 CH (C 2 H 5 ) COO) 2 [strontium diethylhexanoate, Sr (OO
c) 2 ] Ta (OEt) 5 [tantalum ethoxide] Spin coating conditions: 3000 rpm x 20 seconds Drying: 250 ° C x 7 minutes Firing: 700 to 800 ° C x 1 hour (RT if necessary
A processing is added)

【0106】[表6] 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 6] Target formed by RF sputtering method: 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 Formation temperature: Room temperature ˜600 ° C. Process gas: Ar / O 2 flow rate ratio = 2/1 to 9/1

【0107】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7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, PZ by magnetron sputtering method
The conditions for forming T or PLZT are shown in Table 7 below. Alternatively, PZT or PLZT may be formed by reactive sputtering, electron beam evaporation, sol-gel method, or MOCVD.
It can also be formed by a method.

【0108】[表7] 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 7] Target: PZT or PLZT Process gas: Ar / O 2 = 90% by volume / 10% by volume Pressure: 4 Pa Power: 50 W Formation temperature: 500 ° C

【0109】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8に例示する。
Further, PZT or PLZT can be formed by the pulse laser ablation method. The forming conditions in this case are illustrated in Table 8 below.

【0110】[表8] 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 8] Target: PZT or PLZT Laser used: KrF excimer laser (wavelength 248 nm,
Pulse width 25 nsec, 3 Hz) Output energy: 400 mJ (1.1 J / cm 2 ) Formation temperature: 550 to 600 ° C Oxygen concentration: 40 to 120 Pa

【0111】(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1においては、フラグ格
納用半導体メモリを1つ(=L)とした。一方、実施の
形態2においては、フラグ格納用半導体メモリを2つ
(=L)とし、2L-1ビット=2ビットのフラグ回路を
構成する。所定回数は2L回=4回である。実施の形態
2の不揮発性メモリアレイの概念的な回路図を図7に示
し、フラグ回路のより具体的な回路図を図8に示す。
尚、不揮発性メモリ及びフラグ格納用半導体メモリの構
造は、図1及び図2を参照して説明した実施の形態1の
不揮発性メモリ及びフラグ格納用半導体メモリの構造と
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。
(Embodiment 2) Embodiment 2 is a modification of Embodiment 1. In the first embodiment, one flag storage semiconductor memory (= L) is used. On the other hand, in the second embodiment, two flag storing semiconductor memories (= L) are used to configure a flag circuit of 2 L-1 bits = 2 bits. The predetermined number of times is 2 L times = 4 times. FIG. 7 shows a conceptual circuit diagram of the nonvolatile memory array of the second embodiment, and FIG. 8 shows a more specific circuit diagram of the flag circuit.
The structures of the nonvolatile memory and the flag storage semiconductor memory are substantially the same as the structures of the nonvolatile memory and the flag storage semiconductor memory according to the first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2. Therefore, detailed description will be omitted.

【0112】初期状態においては、フラグ格納用半導体
メモリFA,FBにおけるメモリセ(ルFCAM,FCBM
のそれぞれには、データ「0」が記憶されている。尚、
このような状態を、データ(0,0)が記憶されている
と表現する。
[0112] Memorise in the initial state, the semiconductor memory F A flag stored in the F B (Le FC AM, FC BM)
Data “0” is stored in each of the. still,
Such a state is expressed as storing data (0,0).

【0113】そして、第k番目のコラム・アドレス及び
第m番目のロー・アドレスが選択され、プレート線PL
mにパルスが与えられ、第k番目の不揮発性メモリMk
第m番目のメモリセルMCkmからデータがセンスアンプ
SAkに読み出されたとき、同時に、フラグ格納用半導
体メモリFA,FBにおけるメモリセルFCAm,FCBm
記憶されたデータもセンスアンプFSAA,FSABに読
み出される。ここで、第m番目のプレート線が「或るプ
レート線」に相当する。そして、センスアンプFS
A,FSABに読み出されたデータは、フラグ判定回路
FGに送られ、フラグ判定がなされる。メモリセル(F
Am,FCBm)に記憶されたデータは(0,0)である
が故に、フラグ判定回路FGにおいては、フラグ回路を
構成するフラグ格納用半導体メモリのメモリセルの初期
化は不要と判断される。センスアンプFSAA,FSAB
に読み出されたデータは、同時に、インクリメント回路
INCに送られ、データが1つインクリメントされ、
(0,1)となる。このデータ(0,1)はレジスタR
Sで保持される。
Then, the kth column address and the mth row address are selected, and the plate line PL
pulse is applied to m, when the data from the m-th memory cell MC miles of the k-th non-volatile memory M k is read out to the sense amplifier SA k, at the same time, the semiconductor memory F A flag storing, F The data stored in the memory cells FC Am and FC Bm in B are also read by the sense amplifiers FSA A and FSA B. Here, the m-th plate line corresponds to a “certain plate line”. And the sense amplifier FS
The data read to A A and FSA B are sent to the flag determination circuit FG and flag determination is performed. Memory cell (F
Since the data stored in C Am , FC Bm ) is (0, 0), in the flag determination circuit FG, it is determined that the initialization of the memory cell of the flag storage semiconductor memory forming the flag circuit is unnecessary. It Sense amplifier FSA A , FSA B
At the same time, the data read out is sent to the increment circuit INC, where the data is incremented by 1,
It becomes (0, 1). This data (0, 1) is stored in the register R
Hold at S.

【0114】そして、メモリセルMCkmにおけるデータ
再書込み時、レジスタRSに保持されていたデータ
(0,1)が、フラグ格納用半導体メモリFA,FBにお
けるメモリセル(FCAm,FCBm)に書き込まれる。以
上の操作によって、第m番目のロー・アドレスが選択さ
れた場合、このロー・アドレスに関するフラグ格納用半
導体メモリFA,FBにおけるメモリセル(FCAm,FC
Bm)に記憶されたデータが初期状態(0,0)から
(0,1)へと変化する。
[0114] Then, when data rewriting in the memory cell MC miles, data held in the register RS (0, 1) is a semiconductor memory for storing a flag F A, the memory cells in F B (FC Am, FC Bm ) Written in. When the m-th row address is selected by the above operation, the memory cells (FC Am , FC) in the flag storing semiconductor memories F A , F B relating to this row address
The data stored in Bm ) changes from the initial state (0,0) to (0,1).

【0115】例えば、次に、第m’番目(m’≠m)の
ロー・アドレスが選択された場合、このロー・アドレス
に関するフラグ格納用半導体メモリFA,FBにおけるメ
モリセルFCAm',FCBm'が初期状態から変化する。即
ち、任意のロー・アドレスをランダムにアクセスするこ
とができる。
For example, next, when the m'th (m '≠ m) row address is selected, the memory cell FC Am' in the flag storing semiconductor memories F A , F B relating to this row address is selected. FC Bm ' changes from the initial state. That is, any row address can be randomly accessed.

【0116】第m番目のロー・アドレスが再び選択され
た場合(コラム・アドレスは如何なる値であってもよ
く、第m番目のロー・アドレスにおける第2回目のロー
・アドレス選択である)、データ(1,0)が、フラグ
格納用半導体メモリFA,FBにおけるメモリセル(FC
Am,FCBm)に書き込まれる。第m番目のロー・アドレ
スが更に再び選択された場合(コラム・アドレスは如何
なる値であってもよく、第m番目のロー・アドレスにお
ける第3回目のロー・アドレス選択である)、データ
(1,1)が、フラグ格納用半導体メモリFA,FBにお
けるメモリセル(FCAm,FCBm)に書き込まれる。第
m番目のロー・アドレスが更に再び選択された場合(コ
ラム・アドレスは如何なる値であってもよく、第m番目
のロー・アドレスにおける第4回目のロー・アドレス選
択である)、即ち、第m番目のロー・アドレスが2L
(具体的には4回)選択された場合、メモリセル(FC
Am,FCBm)に記憶されたデータは(1,1)であるが
故に、フラグ判定回路FGにおいては、フラグ回路を構
成するフラグ格納用半導体メモリのメモリセルの初期化
が必要と判断される。尚、このデータ(1,1)はイン
クリメント回路INCに送られ、データが1つインクリ
メントされ、(0,0)となる。このデータ(0,0)
はレジスタRSで保持される。
If the m-th row address is selected again (the column address may be any value, it is the second row address selection at the m-th row address), the data (1,0) is a memory cell (FC) in the flag storing semiconductor memories F A and F B.
Am , FC Bm ). If the m-th row address is further selected again (the column address may have any value and is the third row address selection in the m-th row address), the data (1 , 1) are written in the memory cells (FC Am , FC Bm ) in the flag storing semiconductor memories F A , F B. When the m-th row address is further selected again (the column address may be any value and is the fourth row address selection at the m-th row address), that is, When the mth row address is selected 2 L times (specifically 4 times), the memory cell (FC
Since the data stored in ( Am , FC Bm ) is (1, 1), in the flag determination circuit FG, it is determined that the memory cells of the flag storage semiconductor memory forming the flag circuit need to be initialized. . The data (1,1) is sent to the increment circuit INC, and the data is incremented by 1 to become (0,0). This data (0,0)
Are held in the register RS.

【0117】そして、コラム・アドレスが選択された不
揮発性メモリにおけるメモリセルへのデータの再書込み
が完了した時点で、不揮発性メモリアレイを構成する全
ての不揮発性メモリにおける全てのメモリセル(第m番
目のメモリセルを除く)のリフレッシュ動作が行われ
る。具体的には、実施の形態1の(1)〜(10)の動
作が、第m番目のメモリセルを除く全てのメモリセルに
対して順次行われる。
Then, when the rewriting of data to the memory cells in the non-volatile memory in which the column address is selected is completed, all the memory cells in all the non-volatile memories constituting the non-volatile memory array (m-th (Except the second memory cell) is performed. Specifically, the operations (1) to (10) of the first embodiment are sequentially performed on all the memory cells except the mth memory cell.

【0118】一方、フラグ回路においては、第m番目の
ロー・アドレスにおける第4回目のロー・アドレス選択
がなされ、不揮発性メモリを構成するメモリセルへのデ
ータの再書込み時、レジスタRSに保持されていたデー
タ(0,0)が、センスアンプFSAA,FSABによっ
てフラグ格納用半導体メモリFA,FBにおけるメモリセ
ル(FCAm,FCBm)に書き込まれる。また、不揮発性
メモリアレイを構成する全ての不揮発性メモリにおける
全てのメモリセル(第m番目のメモリセルを除く)のリ
フレッシュ動作が行われるとき、フラグ格納用半導体メ
モリFA,FBにおけるメモリセル(FCAm,FCBm)以
外の全てのメモリセルに初期値であるデータ(0,0)
がセンスアンプFSAA,FSABを介して書き込まれ
る。これによって、フラグ回路を構成するフラグ格納用
半導体メモリのメモリセルの初期化がなされる。
On the other hand, in the flag circuit, the fourth row address selection at the m-th row address is performed, and the data is held in the register RS when data is rewritten to the memory cells forming the nonvolatile memory. The existing data (0, 0) is written in the memory cells (FC Am , FC Bm ) in the flag storing semiconductor memories F A , F B by the sense amplifiers FSA A , FSA B. In addition, when the refresh operation of all the memory cells (excluding the m-th memory cell) in all the nonvolatile memories configuring the nonvolatile memory array is performed, the memory cells in the flag storing semiconductor memories F A and F B are Data (0, 0) which is the initial value in all memory cells except (FC Am , FC Bm )
Are written via the sense amplifiers FSA A and FSA B. As a result, the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit are initialized.

【0119】実施の形態2の不揮発性メモリアレイにお
いては、リフレッシュ動作が行われるのは、最短で、ロ
ー・アドレスが4回(=2L回)選択された場合、最長
で、ロー・アドレスが(3M+1)回、一般的には、
{(2L−1)M+1}回、選択された場合である。ま
た、不揮発性メモリを構成するメモリセルの受けるディ
スターブの最大回数は、前回のリフレッシュ動作完了後
から今回のリフレッシュ動作開始前までに最大3(M−
1)回、一般的には、(2L−1)(M−1)回、リフ
レッシュ動作中が(M−1)回であり、最大、合計4
(M−1)回、一般的には、2L(M−1)回である。
In the nonvolatile memory array according to the second embodiment, the refresh operation is performed at the shortest, and when the row address is selected four times (= 2 L times), the longest address is the row address. (3M + 1) times, in general,
This is the case where the selection is performed {(2 L −1) M + 1} times. In addition, the maximum number of disturbances received by the memory cells forming the non-volatile memory is 3 (M−M) from the completion of the previous refresh operation to the start of this refresh operation.
1) times, generally (2 L -1) (M-1) times, and (M-1) times during the refresh operation, a maximum of 4 in total.
(M-1) times, typically 2 L (M-1) times.

【0120】尚、フラグ判定をインクリメントの後に行
ってもよいし、インクリメントの代わりにデクリメント
としてもよい。また、フラグ回路は2ビット構成に限定
されず、3ビット以上の構成とすることもできる。以下
の実施の形態においても同様である。また、フラグ格納
用半導体メモリのメモリセルにあっては、初期状態にお
いて、任意のデータを記憶することができる。データが
インクリメントあるいはデクリメントされ、かかる任意
のデータの戻ったとき、フラグ回路を構成するフラグ格
納用半導体メモリのメモリセルの初期化を行えばよい。
以下の各実施の形態においても同様である。
The flag determination may be performed after the increment, or may be decremented instead of the increment. Further, the flag circuit is not limited to the 2-bit configuration, and may have a 3-bit configuration or more. The same applies to the following embodiments. Further, in the memory cell of the flag storing semiconductor memory, arbitrary data can be stored in the initial state. When the data is incremented or decremented and the arbitrary data is returned, the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit may be initialized.
The same applies to each of the following embodiments.

【0121】(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、実施の形
態1にて説明した不揮発性メモリMkと同じ構造を有す
る不揮発性メモリMkを構成するメモリセルMCkM、及
び、不揮発性メモリMkと同じ構造を有し、ビット線B
Lを共有する不揮発性メモリMk’を構成するメモリセ
ルMCkM’が、絶縁層(便宜上、層間絶縁層26と呼
ぶ)を介して積層されている。尚、不揮発性メモリMk
と、不揮発性メモリMk’とは異なる不揮発性メモリア
レイに属する。ビット線の延びる方向と平行な仮想垂直
面で係る2つの不揮発性メモリを切断したときの模式的
な一部断面図を図9に示し、係る不揮発性メモリの概念
的な回路図を図10に示し、図10の概念的な不揮発性
メモリの回路図のより具体的な回路図を図11に示す。
(Third Embodiment) The third embodiment is also a modification of the first embodiment. In the third embodiment, organic memory cell MC kM constituting the nonvolatile memory M k having the same structure as the nonvolatile memory M k explained in the first embodiment, and the same structure as the nonvolatile memory M k Bit line B
Memory cells MC kM ′ forming a non-volatile memory M k ′ sharing L are stacked via an insulating layer (for convenience, referred to as an interlayer insulating layer 26). The nonvolatile memory M k
And belongs to a non-volatile memory array different from the non-volatile memory M k ′. FIG. 9 shows a schematic partial cross-sectional view when two non-volatile memories according to a virtual vertical plane parallel to the extending direction of the bit line are cut, and FIG. 10 shows a conceptual circuit diagram of the non-volatile memory. FIG. 11 shows a more specific circuit diagram of the circuit diagram of the conceptual nonvolatile memory shown in FIG.

【0122】不揮発性メモリMkを構成するメモリセル
MCkMの上方に位置する不揮発性メモリMk’を構成す
るメモリセルMCkM’は、絶縁層(層間絶縁層26)上
に形成され、第1の電極31、強誘電体層32、及び第
2の電極33から構成され、第1の電極31は、層間絶
縁層26に設けられた開口部27に形成された接続孔2
8、絶縁層16上に形成されたパッド部25、絶縁層1
6に設けられた開口部17に形成された接続孔18を介
して、選択用トランジスタTRk’の他方のソース/ド
レイン領域14Bに接続されている。また。メモリセル
MCkM’は、絶縁膜36Aによって覆われている。これ
らの点を除き、不揮発性メモリMk’の構造は、実施の
形態1において説明した不揮発性メモリMと同じ構造を
有するので、詳細な説明は省略する。
[0122] 'a memory cell MC kM constituting the' non-volatile memory M k positioned above the memory cells MC kM constituting the nonvolatile memory M k is formed on the insulating layer (interlayer insulating layer 26), the The first electrode 31 includes a first electrode 31, a ferroelectric layer 32, and a second electrode 33. The first electrode 31 is a connection hole 2 formed in an opening 27 provided in the interlayer insulating layer 26.
8, pad portion 25 formed on insulating layer 16, insulating layer 1
6 is connected to the other source / drain region 14B of the selecting transistor TR k ′ through the connection hole 18 formed in the opening 17 provided in No. 6. Also. The memory cell MC kM 'is covered with the insulating film 36A. Except for these points, the structure of the non-volatile memory M k 'has the same structure as the non-volatile memory M described in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

【0123】フラグ回路は、不揮発性メモリM,M’と
同様に、フラグ格納用半導体メモリF,F’を構成する
メモリセルFCM,FCM’が積層されていることを除
き、実施の形態1のフラグ回路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、実施の形態2と同
様に、フラグ回路を2ビットあるいはそれ以上のビット
数のフラグ回路とすることもできる。
Similar to the nonvolatile memories M and M ′, the flag circuit is the same as the nonvolatile memory M and M ′ except that the memory cells FC M and FC M ′ forming the flag storing semiconductor memories F and F ′ are stacked. Since it can be the same as the flag circuit of No. 1, detailed description will be omitted. Incidentally, as in the second embodiment, the flag circuit can be a flag circuit having 2 bits or more bits.

【0124】(実施の形態4)実施の形態4は、本発明
の第2の態様に係る不揮発性メモリアレイ及びその駆動
方法に関する。ビット線の延びる方向と平行な仮想垂直
面で実施の形態4の不揮発性メモリアレイを構成する不
揮発性メモリを切断したときの模式的な一部断面図を図
12に示し、フラグ格納用半導体メモリを切断したとき
の模式的な一部断面図を図13に示す。更には、実施の
形態4の不揮発性メモリアレイの概念的な回路図を図1
4に示し、図14の概念的な回路図のより具体的な不揮
発性メモリの回路図を図15に示し、フラグ回路のより
具体的な回路図を図16に示す。
(Embodiment 4) Embodiment 4 relates to a nonvolatile memory array according to the second aspect of the present invention and a driving method thereof. FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view of the nonvolatile memory that constitutes the nonvolatile memory array of the fourth embodiment, taken along a virtual vertical plane parallel to the direction in which the bit lines extend. FIG. 13 shows a schematic partial cross-sectional view when the is cut. Furthermore, FIG. 1 is a conceptual circuit diagram of the nonvolatile memory array according to the fourth embodiment.
4 and FIG. 15 shows a more specific non-volatile memory circuit diagram of the conceptual circuit diagram of FIG. 14, and FIG. 16 shows a more specific circuit diagram of the flag circuit.

【0125】実施の形態4の不揮発性メモリアレイは、
複数(例えば、K=27個)の不揮発性メモリと、少な
くとも1つ(実施の形態4においては1であり、L=
1)のフラグ格納用半導体メモリから成るフラグ回路
(2L-1ビット=1ビットのフラグ回路)とから構成さ
れている。
The nonvolatile memory array according to the fourth embodiment is
A plurality of (for example, K = 2 7 ) non-volatile memories and at least one (1 in the fourth embodiment, L =
The flag circuit ( 2L-1 bit = 1 bit flag circuit) including the flag storing semiconductor memory of 1).

【0126】更には、実施の形態4においては、一対の
不揮発性メモリM1,M2及び一対のフラグ格納用半導体
メモリF1,F2を構成し、且つ、プレート線が共通とさ
れた一対のメモリセルに相補的に1ビットを記憶する。
フラグ格納用半導体メモリの数は、一対の不揮発性メモ
リM1,M2に対して一対(2L=2)である。又、実施
の形態4においては、N=2、M=8とした。また、所
定回数は21回=2回である。
Further, in the fourth embodiment, a pair of nonvolatile memories M 1 and M 2 and a pair of flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are formed, and a pair of plate lines are commonly used. 1 bit is complementarily stored in the memory cell.
The number of flag storage semiconductor memories is a pair (2L = 2) with respect to a pair of nonvolatile memories M 1 and M 2 . In the fourth embodiment, N = 2 and M = 8. Further, the predetermined number of times is 2 1 = 2 times.

【0127】以下、不揮発性メモリアレイにおける第k
番目(kは、1,2,3・・・,Kのいずれか)の不揮
発性メモリに関する説明を行うが、以下の説明において
は、第k番目のコラム・アドレスによって選択される第
k番目の不揮発性メモリを表す添字「k」を省略する。
また、図14〜図16には、一対の不揮発性メモリ
1,M2、一対のフラグ格納用半導体メモリF1,F2
図示するが、これらの不揮発性メモリM1,M2、フラグ
格納用半導体メモリF1,F2の構造は同一であり、以下
においては、不揮発性メモリM1、フラグ格納用半導体
メモリF1に関して説明を行う。
Hereinafter, the kth nonvolatile memory array will be described.
The second (k is one of 1, 2, 3, ..., K)
I will explain about the memory, but in the following explanation,
Is the number selected by the kth column address
The subscript “k” indicating the kth nonvolatile memory is omitted.
14 to 16 show a pair of non-volatile memories.
M 1, M2, A pair of flag storing semiconductor memories F1, F2To
As shown, these nonvolatile memories M1, M2,flag
Storage semiconductor memory F1, F2Have the same structure,
In the non-volatile memory M1, Flag storage semiconductor
Memory F1Will be explained.

【0128】実施の形態4の不揮発性メモリM1は、
(A)ビット線BL1と、(B)選択用トランジスタT
1と、(C)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)のメモリセルから構
成された、N個(但し、N≧2であり、実施の形態4に
おいては、N=2)のメモリユニットMUNと、(D)
M×N本のプレート線、から成る。
The nonvolatile memory M 1 of the fourth embodiment is
(A) Bit line BL 1 and (B) selection transistor T
R 1 and (C) are each M (provided that M ≧ 2,
In the fourth embodiment, N (where N ≧ 2 in the fourth embodiment, N = 2) memory units MU N configured of M = 8 memory cells and (D )
It consists of M × N plate lines.

【0129】また、実施の形態4のフラグ格納用半導体
メモリF1は、(A)ビット線FBL1と、(B)選択用
トランジスタFTR1と、(C)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)
のメモリセルから構成された、N個(但し、N≧2であ
り、実施の形態4においては、N=2)のメモリユニッ
トFU1Nと、(D)M×N本のプレート線、から成る。
Further, in the flag storing semiconductor memory F 1 of the fourth embodiment, (A) bit line FBL 1 , (B) selecting transistor FTR 1 and (C) are each M (where M ≧ 2 and M = 8 in the fourth embodiment)
Memory cells FU 1N (where N ≧ 2 and N = 2 in the fourth embodiment) composed of memory cells of (4) and (D) M × N plate lines. .

【0130】そして、不揮発性メモリM1においては、
N個のメモリユニットMU1Nは、絶縁層(層間絶縁層2
6)を介して積層されており、各メモリセルは、第1の
電極21,31と強誘電体層22,32と第2の電極2
3,33とから成り、各メモリユニットMU1nにおい
て、メモリセルMC1nMの第1の電極は共通であり、該
共通の第1の電極は、選択用トランジスタTR1を介し
てビット線BL1に接続されている。具体的には、メモ
リユニットMU11において、メモリセルMC11Mの第1
の電極21は共通であり(この共通の第1の電極を第1
の共通ノードCN11と呼ぶ)、共通の第1の電極21
(第1の共通ノードCN11)は、選択用トランジスタT
1を介してビット線BL1に接続されている。また、メ
モリユニットMU12において、メモリセルMC12Mの第
1の電極31は共通であり(この共通の第1の電極を第
2の共通ノードCN12と呼ぶ)、共通の第1の電極31
(第2の共通ノードCN12)は、選択用トランジスタT
1を介してビット線BL1に接続されている。更には、
第n層目(但し、n=1,2・・・,N)のメモリユニ
ットMU1nにおいて、第m番目(但し、m=1,2・・
・,M)のメモリセルMC 1nmの第2の電極23,33
は、第[(n−1)M+m]番目のプレート線PL(
n-1)M+mに接続されている。尚、このプレート線PL
(n-1)M+mは、不揮発性メモリM2を構成する各メモリセ
ルの第2の電極23,33にも接続されている。
The nonvolatile memory M1In
N memory units MU1NIs an insulating layer (interlayer insulating layer 2
6) is stacked through each memory cell, and each memory cell is
Electrodes 21, 31 and ferroelectric layers 22, 32 and second electrode 2
3, 33, and each memory unit MU1nsmell
Memory cell MC1nMThe first electrode of the
The common first electrode is the selection transistor TR.1Through
Bit line BL1It is connected to the. Specifically, a memo
Reunit MU11In the memory cell MC11MFirst of
Electrode 21 is common (this common first electrode is
Common node CN11Common first electrode 21
(First common node CN11) Is a selection transistor T
R1Via the bit line BL1It is connected to the. In addition,
Mori unit MU12In the memory cell MC12MThe first
The first electrode 31 is common (this common first electrode is
2 common nodes CN12Common) first electrode 31
(Second common node CN12) Is a selection transistor T
R1Via the bit line BL1It is connected to the. Furthermore,
Memory unit of the nth layer (however, n = 1, 2, ..., N)
MU1n, The m-th (however, m = 1, 2 ...
., M) memory cell MC 1 nmSecond electrodes 23, 33 of
Is the [(n-1) M + m] th plate line PL(
n-1) M + mIt is connected to the. In addition, this plate line PL
(n-1) M + mIs a non-volatile memory M2Each memory cell that composes
Is also connected to the second electrodes 23, 33 of the battery.

【0131】選択用トランジスタTR1の一方のソース
/ドレイン領域14Aは接続孔15を介してビット線B
1に接続され、選択用トランジスタTR1の他方のソー
ス/ドレイン領域14Bは、絶縁層16に設けられた接
続孔18を介して、第1層目のメモリユニットMU11
おける共通の第1の電極21(第1の共通ノードC
11)に接続されている。更には、選択用トランジスタ
TR1の他方のソース/ドレイン領域14Bは、絶縁層
16に設けられた接続孔18、及び、層間絶縁層26に
設けられた接続孔28を介して、第2層目のメモリユニ
ットMU12における共通の第1の電極31(第2の共通
ノードCN12)に接続されている。尚、図中、参照番号
36Aは絶縁膜である。
Selection transistor TR1One source
/ Drain region 14A is connected to bit line B through connection hole 15.
L1Connected to the selection transistor TR1The other saw
The source / drain region 14B is connected to the insulating layer 16.
The first layer memory unit MU is passed through the continuous hole 18.11To
Common first electrode 21 (first common node C
N 11)It is connected to the. Furthermore, the selection transistor
TR1The other source / drain region 14B is an insulating layer.
16 to the connection hole 18 and the interlayer insulating layer 26.
The second layer memory unit is connected through the connection hole 28 provided.
MU12Common first electrode 31 (second common
Node CN12)It is connected to the. In the figure, reference numbers
36A is an insulating film.

【0132】ビット線BL1は、センスアンプSAに接
続されている。また、プレート線PL(n-1)M+m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。ワード線WLは、図12の紙面垂直
方向に延びている。また、不揮発性メモリM1を構成す
るメモリセルMC11mの第2の電極23は、図12の紙
面垂直方向に隣接する不揮発性メモリM2を構成するメ
モリセルMC21mの第2の電極と共通であり、プレート
線PL(n-1)M+mを兼ねている。更には、不揮発性メモリ
1を構成するメモリセルMC12mの第2の電極33は、
図12の紙面垂直方向に隣接する不揮発性メモリM2
構成するメモリセルMC22mの第2の電極と共通であ
り、プレート線PL(n-1)M+mを兼ねている。また、ワー
ド線WLは、不揮発性メモリM1を構成する選択用トラ
ンジスタTR1と、図12の紙面垂直方向に隣接する不
揮発性メモリM2を構成する選択用トランジスタTR2
で共通である。
The bit line BL 1 is connected to the sense amplifier SA. The plate line PL (n-1) M + m is connected to the plate line decoder / driver PD. Further, the word line WL is a word line decoder / driver WD.
It is connected to the. The word line WL extends in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. Further, the second electrode 23 of the memory cell MC 11m forming the non-volatile memory M 1 is common to the second electrode of the memory cell MC 21m forming the non-volatile memory M 2 adjacent in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. And also serves as the plate line PL (n-1) M + m . Furthermore, the second electrode 33 of the memory cell MC 12m forming the nonvolatile memory M 1 is
It is common with the second electrode of the memory cell MC 22m forming the non-volatile memory M 2 adjacent in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 12, and also serves as the plate line PL (n-1) M + m . The word line WL is common for selection transistors TR 1 constituting the nonvolatile memory M 1, a selection transistor TR 2 constituting the nonvolatile memory M 2 adjacent in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 12.

【0133】また、フラグ格納用半導体メモリF1にお
いては、N個のメモリユニットFU1 Nは、絶縁層(層間
絶縁層26)を介して積層されており、各メモリセル
は、第1の電極21,31と強誘電体層22,32と第
2の電極23,33とから成り、各メモリユニットFU
1nにおいて、メモリセルFC1nMの第1の電極は共通で
あり、該共通の第1の電極は、選択用トランジスタFT
1を介してビット線FBL1に接続されている。具体的
には、メモリユニットFU11において、メモリセルFC
11Mの第1の電極21は共通であり(この共通の第1の
電極を第1の共通ノードFCN11と呼ぶ)、共通の第1
の電極21(第1の共通ノードFCN11)は、選択用ト
ランジスタFTR1を介してビット線FBL1に接続され
ている。また、メモリユニットFU12において、メモリ
セルFC12Mの第1の電極31は共通であり(この共通
の第1の電極を第2の共通ノードFCN12と呼ぶ)、共
通の第1の電極31(第2の共通ノードFCN12)は、
選択用トランジスタFTR 1を介してビット線FBL1
接続されている。更には、第n層目(但し、n=1,2
・・・,N)のメモリユニットFU1nにおいて、第m番
目(但し、m=1,2・・・,M)のメモリセルFC
1nmの第2の電極23,33は、第[(n−1)M+
m]番目のプレート線PL(n-1)M+mに接続されている。
Further, the flag storing semiconductor memory F1To
In addition, N memory units FU1 NIs an insulating layer (interlayer
Each memory cell is stacked via an insulating layer 26).
Is the first electrode 21, 31, the ferroelectric layer 22, 32, and
Each of the memory units FU is composed of two electrodes 23 and 33.
1nIn memory cell FC1nMThe first electrode of is common
And the common first electrode is a selection transistor FT
R1Through the bit line FBL1It is connected to the. concrete
The memory unit FU11In memory cell FC
11MThe first electrode 21 of the
The electrode is the first common node FCN11Called), the first common
Electrode 21 (first common node FCN11) Is for selection
Langista FTR1Through the bit line FBL1Connected to
ing. In addition, the memory unit FU12At the memory
Cell FC12MThe first electrode 31 of the
The first electrode of the second common node FCN12Called)
Common first electrode 31 (second common node FCN12) Is
Selection transistor FTR 1Through the bit line FBL1To
It is connected. Furthermore, the nth layer (however, n = 1, 2
..., N) memory unit FU1nAt the number m
Memory cell FC of the eye (however, m = 1, 2, ..., M)
1 nmSecond electrodes 23 and 33 of the second electrode of [(n-1) M +
m] th plate line PL(n-1) M + mIt is connected to the.

【0134】選択用トランジスタFTR1の一方のソー
ス/ドレイン領域14Aは接続孔15を介してビット線
FBL1に接続され、選択用トランジスタFTR1の他方
のソース/ドレイン領域14Bは、絶縁層16に設けら
れた接続孔18を介して、第1層目のメモリユニットF
11における共通の第1の電極21(第1の共通ノード
FCN11)に接続されている。更には、選択用トランジ
スタFTR1の他方のソース/ドレイン領域14Bは、
絶縁層16に設けられた接続孔18、及び、層間絶縁層
26に設けられた接続孔28を介して、第2層目のメモ
リユニットFU 12における共通の第1の電極31(第2
の共通ノードFCN12)に接続されている。
Select transistor FTR1One saw
The drain / series region 14A is connected to the bit line through the connection hole 15.
FBL1Connected to the selection transistor FTR1The other of
The source / drain region 14B of the
Through the connection hole 18 formed in the memory layer F of the first layer.
C11Common first electrode 21 (first common node
FCN11)It is connected to the. Furthermore, the transition for selection
Star FTR1The other source / drain region 14B of
Connection hole 18 provided in insulating layer 16 and interlayer insulating layer
Through the connection hole 28 provided in 26, the memo of the second layer
Reunit FU 12Common first electrode 31 (second
Common node FCN12)It is connected to the.

【0135】フラグ格納用半導体メモリF1において、
ビット線FBL1は、センスアンプFSAに接続されて
いる。また、プレート線PL(n-1)M+mはプレート線デコ
ーダ/ドライバPDに接続されている。フラグ格納用半
導体メモリF1を構成するメモリセルFC11mの第2の電
極23は、図13の紙面垂直方向に隣接するフラグ格納
用半導体メモリF2を構成するメモリセルFC21mの第2
の電極と共通であり、プレート線PL(n-1)M+mを兼ねて
いる。更には、フラグ格納用半導体メモリF1を構成す
るメモリセルMC12mの第2の電極33は、図13の紙
面垂直方向に隣接するフラグ格納用半導体メモリF2
構成するメモリセルFC22mの第2の電極と共通であ
り、プレート線PL(n-1)M+mを兼ねている。しかも、こ
のプレート線PL(n-1)M+mは、不揮発性メモリM1,M2
を構成する各メモリセルの第2の電極23,33にも接
続されている。実施の形態4においては、より具体的に
は、各プレート線は、第2の電極23,33から延在し
ている。また、ワード線WLは、フラグ格納用半導体メ
モリF1を構成する選択用トランジスタFTR1と、図1
3の紙面垂直方向に隣接するフラグ格納用半導体メモリ
2を構成する選択用トランジスタFTR2とで共通であ
る。
In the flag storing semiconductor memory F 1 ,
The bit line FBL 1 is connected to the sense amplifier FSA. The plate line PL (n-1) M + m is connected to the plate line decoder / driver PD. The second electrode 23 of the memory cell FC 11m that constitutes the flag storage semiconductor memory F 1 is the second electrode of the memory cell FC 21m that constitutes the flag storage semiconductor memory F 2 that is adjacent in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
, And also serves as the plate line PL (n-1) M + m . Further, the second electrode 33 of the memory cell MC 12m forming the flag storing semiconductor memory F 1 is the second electrode 33 of the memory cell FC 22m forming the flag storing semiconductor memory F 2 adjacent in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. It is common to the second electrode and also serves as the plate line PL (n-1) M + m . Moreover, the plate line PL (n-1) M + m is connected to the nonvolatile memories M 1 and M 2
Is also connected to the second electrodes 23 and 33 of each memory cell constituting the. In the fourth embodiment, more specifically, each plate line extends from the second electrodes 23 and 33. In addition, the word line WL includes a selection transistor FTR 1 included in the flag storage semiconductor memory F 1 , and
3 is also common to the selection transistor FTR 2 forming the flag storage semiconductor memory F 2 adjacent in the direction perpendicular to the paper surface.

【0136】図14〜図16に回路図を示す不揮発性メ
モリアレイにおいては、不揮発性メモリM1,M2及びフ
ラグ格納用半導体メモリF1,F2において、不揮発性メ
モリM1,M2及びフラグ格納用半導体メモリF1,F2
構成する選択用トランジスタTR1,TR2、FTR1
FTR2は、同じワード線WLに接続されている。そし
て、対となったメモリセルMC1nm,MC2nm(n=1,
2・・・,N、及び、m=1,2・・・,M)及びメモ
リセルFC1nm,FC2nmに相補的な1ビットのデータが
記憶される。
In the nonvolatile memory arrays whose circuit diagrams are shown in FIGS. 14 to 16, in the nonvolatile memories M 1 and M 2 and the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 , the nonvolatile memories M 1 and M 2 and selection transistor TR 1 constituting the semiconductor memory F 1, F 2 flag storing, TR 2, FTR 1,
FTR 2 is connected to the same word line WL. Then, the paired memory cells MC 1nm and MC 2nm (n = 1,
2 ..., N, and m = 1, 2 ..., M) and 1-bit data complementary to the memory cells FC 1nm and FC 2nm are stored.

【0137】以下、このような実施の形態4の不揮発性
メモリからデータを読み出し、再書き込みする方法につ
いて、説明する。尚、一例として、対となったメモリセ
ルMC111,MC211からデータを読み出すものとし、メ
モリセルMC111にはデータ「1」が、メモリセルMC
211にはデータ「0」が記憶されているとする。図17
に動作波形を示す。尚、図17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 reading data from the nonvolatile memory according to the fourth embodiment and rewriting the data will be described below. As an example, data is read from the paired memory cells MC 111 and MC 211 , and the data “1” is stored in the memory cell MC 111.
It is assumed that the data “0” is stored in 211 . FIG. 17
Shows the operation waveform. In addition, in FIG. 17, the numbers in parentheses correspond to the numbers of the steps described below.

【0138】(1)待機状態では、全てのビット線、ワ
ード線、全てのプレート線が0ボルトとなっている。更
には、全ての共通ノードも0ボルトで浮遊状態となって
いる。
(1) In the standby state, all bit lines, word lines and all plate lines are at 0 volt. Furthermore, all common nodes are also floating at 0 volts.

【0139】(2)データ読出し時、選択プレート線P
1にVccを印加する。このとき、選択メモリセルMC
111にデータ「1」が記憶されているので、強誘電体層
に分極反転が生じ、蓄積電荷量が増加し、共通ノードC
11の電位が上昇する。一方、選択メモリセルMC211
にはデータ「0」が記憶されているので、強誘電体層に
分極反転が生ぜず、共通ノードCN21の電位は殆ど上昇
しない。即ち、共通ノードCN21は、非選択メモリセル
の強誘電体層を介して複数の非選択プレート線PL
j(j≠1)にカップリングされているので、共通ノー
ドCN21の電位は0ボルトに比較的近いレベルに保たれ
る。このようにして、選択メモリセルMC111,MC211
に記憶されたデータに依存して共通ノードCN11,CN
21の電位に変化が生じる。
(2) When reading data, the selected plate line P
Applying a V cc to L 1. At this time, the selected memory cell MC
Since the data “1” is stored in 111 , polarization inversion occurs in the ferroelectric layer, the amount of accumulated charge increases, and the common node C
The potential of N 11 rises. On the other hand, the selected memory cell MC 211
Since the data "0" is stored in, the polarization inversion does not occur in the ferroelectric layer, and the potential of the common node CN 21 hardly rises. That is, the common node CN 21 has a plurality of non-selected plate lines PL via the ferroelectric layers of the non-selected memory cells.
Since it is coupled to j (j ≠ 1), the potential of the common node CN 21 is maintained at a level relatively close to 0 volt. In this way, the selected memory cells MC 111 , MC 211
Common nodes CN 11 , CN depending on the data stored in
The potential of 21 changes.

【0140】(3)次に、ビット線BL1,BL2を浮遊
状態とし、選択用トランジスタTR1,TR2をオン状態
とする。これによって、選択メモリセルMC111,MC
211に記憶されたデータに基づき共通の第1の電極(共
通ノードCN11,CN21)に生じた電位により、ビット
線BL1,BL2に電位が生じる。
(3) Next, the bit lines BL 1 and BL 2 are brought into a floating state, and the selection transistors TR 1 and TR 2 are turned on. As a result, the selected memory cells MC 111 , MC
The potential generated on the common first electrodes (common nodes CN 11 and CN 21 ) based on the data stored in 211 causes potentials on the bit lines BL 1 and BL 2 .

【0141】(4)次いで、選択用トランジスタT
1,TR2をオフ状態とする。そして、かかるビット線
BL1,BL2の電位をセンスアンプSAにてラッチし、
センスアンプSAを活性化してデータを増幅し、データ
の読み出し動作を完了する。1ビットのこのデータは外
部に出力される。
(4) Next, the selection transistor T
R 1 and TR 2 are turned off. Then, the potentials of the bit lines BL 1 and BL 2 are latched by the sense amplifier SA,
The sense amplifier SA is activated to amplify the data, and the data read operation is completed. This 1-bit data is output to the outside.

【0142】以上の動作によって、選択メモリセルMC
111,MC211に記憶されていたデータが一旦破壊されて
しまうので、データの再書き込み動作を行う。
By the above operation, the selected memory cell MC
Since the data stored in 111 and MC 211 are once destroyed, the data rewriting operation is performed.

【0143】(5)そのために、先ず、ビット線B
1,BL2をセンスアンプSAによって充放電させ、各
メモリセルMC111,MC211に記憶されていたデータに
依存して、ビット線BL1にVccを印加し、ビット線B
2に0ボルトを印加する。
(5) Therefore, first, the bit line B
L 1 and BL 2 are charged and discharged by the sense amplifier SA, and V cc is applied to the bit line BL 1 depending on the data stored in each memory cell MC 111 and MC 211 , and the bit line B 1
Apply 0 volts to L 2 .

【0144】(6)そして、非選択プレート線PLj
電位を(1/2)Vccとする。これによって、非選択メ
モリセルには、ディスターブが加わった状態となる。
(6) Then, the potential of the non-selected plate line PL j is set to (1/2) V cc . As a result, the unselected memory cells are in a state in which the disturb is added.

【0145】(7)その後、選択用トランジスタT
1,TR2をオン状態とする。これによって、共通ノー
ドCN11,CN21の電位はビット線BL1、BL2の電位
と等しくなる。即ち、選択メモリセルMC111に記憶さ
れていたデータが「1」であるが故に、共通ノードCN
11の電位はVccとなり、選択メモリセルMC211に記憶
されていたデータが「0」であるが故に、共通ノードC
21の電位は0ボルトとなる。選択プレート線PL1
電位はVccのままであるが故に、共通ノードCN21の電
位が0ボルトであり、選択メモリセルMC211にはデー
タ「0」が再書き込みされる。
(7) After that, the selection transistor T
The R 1, TR 2 is turned on. As a result, the potentials of the common nodes CN 11 and CN 21 become equal to the potentials of the bit lines BL 1 and BL 2 . That is, since the data stored in the selected memory cell MC 111 is “1”, the common node CN
The potential of 11 becomes V cc , and since the data stored in the selected memory cell MC 211 is “0”, the common node C
The potential of N 21 becomes 0 volt. Since the potential of the selected plate line PL 1 remains V cc , the potential of the common node CN 21 is 0 volt, and the data “0” is rewritten in the selected memory cell MC 211 .

【0146】(8)次に、選択プレート線PL1の電位
を0ボルトとする。これによって、選択メモリセルMC
111に記憶されていたデータが「1」であり、共通ノー
ドCN1 1の電位がVccであるが故に、データ「1」が再
書き込みされる。選択メモリセルMC211にデータ
「0」が既に再書き込みされているので、選択メモリセ
ルMC211に変化は生じない。
(8) Next, the potential of the selected plate line PL 1 is set to 0 volt. As a result, the selected memory cell MC
111 data stored in the is "1", the potential of the common node CN 1 1 is V cc thus, data "1" is rewritten. Since data "0" into the selected memory cell MC 211 has already been rewritten, there is no change to the selected memory cell MC 211.

【0147】(9)その後、ビット線BL1,BL2を0
ボルトとする。
(9) After that, the bit lines BL 1 and BL 2 are set to 0.
Let it be a bolt.

【0148】(10)最後に、非選択プレート線PLj
を0ボルトとし、選択用トランジスタTR1,TR2をオ
フ状態とする。
(10) Finally, the non-selected plate line PL j
Is set to 0 volt, and the selection transistors TR 1 and TR 2 are turned off.

【0149】一対のフラグ格納用半導体メモリF1,F2
においても、相補的に1ビットが記憶され、初期状態で
はデータ「0」が記憶されている。第k番目のコラム・
アドレス及び第1番目のロー・アドレスが選択され、プ
レート線PL1にパルスが与えられ、不揮発性メモリ
1,M2の第1番目のメモリセルMC111,MC211に記
憶されたデータがセンスアンプSAに読み出されたと
き、同時に、フラグ格納用半導体メモリF1,F2におけ
るメモリセルFC11,FC21に記憶されたデータもセン
スアンプFSAに読み出される。ここで、第m番目のプ
レート線が「或るプレート線」に相当する。そして、セ
ンスアンプFSAに読み出されたデータは、フラグ判定
回路FGに送られ、フラグ判定がなされる。メモリセル
FC11,FC 21に記憶されたデータは「0」であるが故
に、フラグ判定回路FGにおいては、フラグ回路を構成
するフラグ格納用半導体メモリのメモリセルの初期化は
不要と判断される。センスアンプFSAに読み出された
データは、同時に、組合せ論理回路から構成された反転
回路INVに送られる。反転回路INVに入力されたデ
ータは「0」であるが故に、反転回路INVから出力さ
れるデータは「1」となる。このデータ「1」はレジス
タRSで保持される。
A pair of flag storing semiconductor memories F1, F2
Even in, 1 bit is stored complementarily, and in the initial state
Stores data "0". The kth column
Address and the first row address are selected and
Rate line PL1Pulsed to the non-volatile memory
M1, M2First memory cell MC of111, MC211In
When the stored data is read by the sense amplifier SA
At the same time, the flag storing semiconductor memory F1, F2Oke
Memory cell FC11, FCtwenty oneData stored in
It is read out by the amplifier FSA. Where the m-th
The rate line corresponds to "a certain plate line". And,
The data read by the sense amplifier FSA is flag-determined.
It is sent to the circuit FG, and a flag judgment is made. Memory cell
FC11, FC twenty oneBecause the data stored in is "0"
In addition, in the flag determination circuit FG, a flag circuit is configured.
The initialization of the memory cell of the flag storage semiconductor memory
Judged as unnecessary. Read to the sense amplifier FSA
The data is simultaneously inverted by the combinational logic circuit.
Sent to the circuit INV. The data input to the inverting circuit INV
Since the data is "0", it is output from the inverting circuit INV.
The data to be output is “1”. This data "1" is Regis
Held by the RS.

【0150】そして、メモリセルMC111,MC211にお
けるデータ再書込み時、レジスタRSに保持されていた
データ「1」が、フラグ格納用半導体メモリF1,F2
おけるメモリセルFC11,FC21に書き込まれる。以上
の操作によって、第1番目のロー・アドレスが選択され
た場合、このロー・アドレスに関するフラグ格納用半導
体メモリF1,F2におけるメモリセルFC11,FC21
記憶されたデータが初期状態の「0」から「1」へと変
化する。
When data is rewritten in the memory cells MC 111 and MC 211 , the data “1” held in the register RS is stored in the memory cells FC 11 and FC 21 in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 . Written. When the first row address is selected by the above operation, the data stored in the memory cells FC 11 and FC 21 in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 related to this row address are in the initial state. It changes from "0" to "1".

【0151】例えば、次に、第m’番目(m’≠m)の
ロー・アドレスが選択された場合、このロー・アドレス
に関するフラグ格納用半導体メモリF1,F2におけるメ
モリセルFC1m',FC2m'が初期状態から変化する。即
ち、任意のロー・アドレスをランダムにアクセスするこ
とができる。
For example, next, when the m'th (m '≠ m) row address is selected, the memory cells FC 1m' in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 related to this row address are selected. FC 2m ' changes from the initial state. That is, any row address can be randomly accessed.

【0152】第1番目のロー・アドレスが再び選択され
た場合(コラム・アドレスは如何なる値であってもよ
い)、プレート線PL1にパルスが与えられ、不揮発性
メモリM1,M2の第1番目のメモリセルMC111,MC
211に記憶されたデータがセンスアンプSAに読み出さ
れたとき、同時に、フラグ格納用半導体メモリF1,F2
におけるメモリセルFC11,FC21に記憶されたデータ
もセンスアンプFSAに読み出される。そして、センス
アンプFSAに読み出されたデータは、フラグ判定回路
FGに送られ、フラグ判定がなされる。メモリセルFC
11,FC21に記憶されたデータは「1」であるが故に、
フラグ判定回路FGにおいては、フラグ回路を構成する
フラグ格納用半導体メモリのメモリセルの初期化が必要
と判断される。センスアンプFSAに読み出されたデー
タは、同時に、組合せ論理回路から構成された反転回路
INVに送られる。反転回路INVに入力されたデータ
は「1」であるが故に、反転回路INVから出力される
データは「0」となる。このデータ「0」はレジスタR
Sで保持される。
When the first row address is selected again (the column address may have any value), the plate line PL 1 is pulsed and the non-volatile memories M 1 and M 2 are read. First memory cell MC 111 , MC
When the data stored in 211 is read by the sense amplifier SA, at the same time, the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are stored.
The data stored in the memory cells FC 11 and FC 21 in the above are also read by the sense amplifier FSA. Then, the data read by the sense amplifier FSA is sent to the flag determination circuit FG, and the flag determination is performed. Memory cell FC
11 , because the data stored in FC 21 is "1",
In the flag determination circuit FG, it is determined that the memory cells of the flag storage semiconductor memory forming the flag circuit need to be initialized. The data read by the sense amplifier FSA is simultaneously sent to the inverting circuit INV composed of the combinational logic circuit. Since the data input to the inverting circuit INV is "1", the data output from the inverting circuit INV is "0". This data “0” is registered in the register R
Hold at S.

【0153】そして、不揮発性メモリM1,M2の第1番
目のメモリセルMC111,MC211へのデータの再書込み
が完了した時点で、不揮発性メモリアレイを構成する全
ての不揮発性メモリにおける全てのメモリセル(第1番
目のメモリセルを除く)のリフレッシュ動作が行われ
る。具体的には、上記の(1)〜(10)の動作が、第
1番目のメモリセルを除く全てのメモリセルに対して順
次行われる。
Then, at the time when the rewriting of data to the first memory cells MC 111 , MC 211 of the nonvolatile memories M 1 , M 2 is completed, in all the nonvolatile memories constituting the nonvolatile memory array. The refresh operation of all memory cells (except the first memory cell) is performed. Specifically, the above operations (1) to (10) are sequentially performed on all the memory cells except the first memory cell.

【0154】一方、フラグ回路においては、第1番目の
ロー・アドレスにおける第2回目のロー・アドレス選択
がなされ、不揮発性メモリM1,M2のメモリセルMC
111,MC211へのデータの再書込み時、レジスタRSに
保持されていたデータ「0」が、センスアンプFSAに
よってフラグ格納用半導体メモリF1,F2におけるメモ
リセルFC11,FC21に書き込まれる。また、不揮発性
メモリアレイを構成する全ての不揮発性メモリにおける
全てのメモリセル(第1番目のメモリセルを除く)のリ
フレッシュ動作が行われるとき、フラグ格納用半導体メ
モリF1,F2におけるメモリセルFC11,FC21以外の
全てのメモリセルに初期値であるデータ「0」がセンス
アンプFSAを介して書き込まれる。これによって、フ
ラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリのメモリ
セルの初期化がなされる。
On the other hand, in the flag circuit, the second row address selection in the first row address is performed, and the memory cells MC of the nonvolatile memories M 1 and M 2 are selected.
When data is rewritten to 111 and MC 211 , the data “0” held in the register RS is written to the memory cells FC 11 and FC 21 in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 by the sense amplifier FSA. . In addition, when the refresh operation of all the memory cells (excluding the first memory cell) in all the nonvolatile memories forming the nonvolatile memory array is performed, the memory cells in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are FC 11, the data "0" is an initial value to all the memory cells other than FC 21 is written via the sense amplifier FSA. As a result, the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit are initialized.

【0155】実施の形態4の不揮発性メモリアレイにお
いては、リフレッシュ動作が行われるのは、最短で、ロ
ー・アドレスが2回選択された場合、最長で、ロー・ア
ドレスが(MN+1)回選択された場合である。また、
不揮発性メモリを構成するメモリセルの受けるディスタ
ーブの最大回数は、前回のリフレッシュ動作完了後から
今回のリフレッシュ動作開始前までに最大(MN−1)
回、リフレッシュ動作中が(MN−1)回であり、最
大、合計2(MN−1)回である。
In the nonvolatile memory array according to the fourth embodiment, the refresh operation is performed at the shortest, and when the row address is selected twice, at the longest, the row address is selected (MN + 1) times. That is the case. Also,
The maximum number of disturbs received by the memory cells constituting the nonvolatile memory is the maximum (MN-1) from the completion of the previous refresh operation to the start of the current refresh operation.
The number of refresh operations is (MN-1) times, which is a maximum of 2 (MN-1) times in total.

【0156】実施の形態4の不揮発性メモリアレイにお
いても、実施の形態2の不揮発性メモリアレイと実質的
に同様に、一対のフラグ格納用半導体メモリをL組とす
ることもできる。この場合、リフレッシュ動作が行われ
るのは、最短で、ロー・アドレスが2L回選択された場
合、最長で、{(2L−1)MN+1}回、選択された
場合である。また、不揮発性メモリを構成するメモリセ
ルの受けるディスターブの最大回数は、前回のリフレッ
シュ動作完了後から今回のリフレッシュ動作開始前まで
に(2L−1)(MN−1)回、リフレッシュ動作中が
(MN−1)回であり、最大、2L(MN−1)回であ
る。
Also in the nonvolatile memory array of the fourth embodiment, as in the nonvolatile memory array of the second embodiment, a pair of flag storage semiconductor memories can be set in L groups, substantially as in the nonvolatile memory array of the second embodiment. In this case, the refresh operation is performed at the shortest, when the row address is selected 2 L times, and at the longest, {(2 L −1) MN + 1} times. In addition, the maximum number of disturbs received by the memory cells forming the nonvolatile memory is (2 L −1) (MN−1) times after the completion of the last refresh operation and before the start of the current refresh operation during the refresh operation. (MN-1) times, which is a maximum of 2 L (MN-1) times.

【0157】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MC11m,MC12m,MC21m,MC22m
(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。以下の各実施の形態においても同様である。
A pair of non-volatile memories in a pair
Selection transistor TR1And TR2Is the word line WL,
And a pair of bit lines BL1, BL2Surrounded by
Occupied area. Therefore, if the word line and bit
If the wires are placed at the shortest pitch, the
A pair of selection transistors TR in a volatile memory 1
And TR2Area is 8F2Is. However,
A pair of selection transistors TR1, TR2With M pairs
Memory cell MC11m, MC12m, MC21m, MC22m
1 bit because it is shared by (m = 1, 2, ..., M)
Per-selection transistor TR1, TR2The number of
In addition, since the arrangement of the word lines WL is loose,
It is easy to reduce the size of the volatile memory. Moreover, in the peripheral circuit
Even with one word line decoder / driver WD and M
Select M bit with book plate line decoder / driver PD
You can choose. Therefore, such a configuration is adopted.
As a result, the cell area is 8F2Realize a layout close to
It is possible to realize a chip size comparable to DRAM.
it can. The same applies to each of the following embodiments.

【0158】(実施の形態5)実施の形態5は、実施の
形態4の変形である。実施の形態5においては、一対の
不揮発性メモリM1,M2及びフラグ格納用半導体メモリ
1,F2を構成し、且つ、プレート線が共通とされた一
対のメモリセルのそれぞれに1ビットを記憶する。ま
た、一対の不揮発性メモリM1,M2に対してフラグ格納
用半導体メモリの数は一対(2L)である。尚、Lの値
は、具体的には1である。
(Fifth Embodiment) The fifth embodiment is a modification of the fourth embodiment. In the fifth embodiment, a pair of non-volatile memories M 1 and M 2 and flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are formed, and 1 bit is provided to each of a pair of memory cells having a common plate line. Memorize Further, the number of flag storing semiconductor memories is one pair (2L) with respect to the pair of nonvolatile memories M 1 and M 2 . The value of L is specifically 1.

【0159】実施の形態5の不揮発性メモリアレイの概
念的な回路図を図18に示し、図18の概念的な回路図
のより具体的な不揮発性メモリの回路図を図19に示
し、フラグ回路のより具体的な回路図を図20に示す。
図18〜図20に回路図を示す実施の形態5の不揮発性
メモリアレイにおいては、不揮発性メモリM1を構成す
る選択用トランジスタTR1、及び、フラグ格納用半導
体メモリF1を構成する選択用トランジスタFTR1は、
ワード線WL1に接続され、不揮発性メモリM2を構成す
る選択用トランジスタTR2、及び、フラグ格納用半導
体メモリF2を構成する選択用トランジスタFTR2は、
ワード線WL2に接続されている。ワード線WL1,WL
2は、ワード線デコーダ/ドライバWDに接続されてい
る。そして、メモリセルMC1nm,FC1nm及びメモリセ
ルMC2nm,FC2nmを独立して制御し、対となったビッ
ト線BL1,BL2及び対となったビット線FBL1,F
BL2の一方に参照電圧を印加することによって、メモ
リセルMC1nm,MC2nm、メモリセルFC1nm,FC2nm
のそれぞれから1ビットのデータを読み出す。この点を
除き、不揮発性メモリアレイの構成、構造は、実施の形
態4の不揮発性メモリアレイの構成、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。
A conceptual circuit diagram of the non-volatile memory array of the fifth embodiment is shown in FIG. 18, and a more specific non-volatile memory circuit diagram of the conceptual circuit diagram of FIG. 18 is shown in FIG. A more specific circuit diagram of the circuit is shown in FIG.
In the nonvolatile memory array according to the fifth embodiment whose circuit diagrams are shown in FIGS. 18 to 20, a selecting transistor TR 1 forming a nonvolatile memory M 1 and a selecting transistor forming a flag storing semiconductor memory F 1 are formed. The transistor FTR 1 is
The selection transistor TR 2 that is connected to the word line WL 1 and that forms the nonvolatile memory M 2 and the selection transistor FTR 2 that forms the flag storage semiconductor memory F 2 are
It is connected to the word line WL 2 . Word lines WL 1 , WL
2 is connected to the word line decoder / driver WD. Then, the memory cells MC 1nm , FC 1nm and the memory cells MC 2nm , FC 2nm are independently controlled to form a pair of bit lines BL 1 , BL 2 and a pair of bit lines FBL 1 , F.
By applying the reference voltage to one of the BL 2 memory cells MC 1nm , MC 2nm , memory cells FC 1nm , FC 2nm
1-bit data is read from each. Except for this point, the configuration and structure of the non-volatile memory array can be the same as the configuration and structure of the non-volatile memory array according to the fourth embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

【0160】以下、このような実施の形態5の不揮発性
メモリからデータを読み出し、再書き込みする方法につ
いて、説明する。尚、一例として、対となったメモリセ
ルMC111,MC211の内のメモリセルMC111からデー
タを読み出すものとする。尚、以下の説明において、第
k番目のコラム・アドレスを選択するものとする。ここ
で、第1番目のプレート線が「或るプレート線」に相当
する。
A method of reading data from the nonvolatile memory according to the fifth embodiment and rewriting the data will be described below. As an example, it is assumed that data is read from the memory cell MC 111 in the paired memory cells MC 111 and MC 211 . In the following description, the kth column address will be selected. Here, the first plate line corresponds to “a certain plate line”.

【0161】(1)待機状態では、全てのビット線、ワ
ード線、全てのプレート線が0ボルトとなっている。更
には、全ての共通ノードも0ボルトで浮遊状態となって
いる。
(1) In the standby state, all bit lines, word lines and all plate lines are at 0 volt. Furthermore, all common nodes are also floating at 0 volts.

【0162】(2)データ読出し時、選択プレート線P
1にVccを印加する。このとき、選択メモリセルMC
111にデータ「1」が記憶されていれば、強誘電体層に
分極反転が生じ、蓄積電荷量が増加し、共通ノードCN
11の電位が上昇する。一方、選択メモリセルMC111
データ「0」が記憶されていれば、強誘電体層に分極反
転が生ぜず、共通ノードCN11の電位は殆ど上昇しな
い。即ち、共通ノードCN 11は、非選択メモリセルの強
誘電体層を介して複数の非選択プレート線PLj(j≠
1)にカップリングされているので、共通ノードCN11
の電位は0ボルトに比較的近いレベルに保たれる。この
ようにして、選択メモリセルMC111に記憶されたデー
タに依存して共通ノードCN11の電位に変化が生じる。
(2) When reading data, the selected plate line P
L1To VccIs applied. At this time, the selected memory cell MC
111If the data “1” is stored in, the ferroelectric layer
Polarization inversion occurs, the accumulated charge amount increases, and the common node CN
11The potential of rises. On the other hand, the selected memory cell MC111To
If the data “0” is stored, the polarization reversal will occur in the ferroelectric layer.
No rolling occurs, common node CN11Almost no increase in potential
Yes. That is, the common node CN 11Is the strength of unselected memory cells
Plural non-selected plate lines PL via the dielectric layerj(J ≠
Since it is coupled to 1), the common node CN11
Potential is maintained at a level relatively close to 0 volts. this
In this way, the selected memory cell MC111Memorized day
Common node CN depending on11A change occurs in the potential of.

【0163】(3)次に、ビット線BL1を浮遊状態と
し、ビット線BL2には、データ「1」の読み出し電位
と、データ「0」の読み出し電位の中間の参照電位を与
える。そして、選択用トランジスタTR1をオン状態と
する。これによって、選択メモリセルMC111に記憶さ
れたデータに基づき共通の第1の電極(共通ノードCN
11)に生じた電位により、ビット線BL1に電位が生じ
る。
(3) Next, the bit line BL 1 is brought into a floating state, and the bit line BL 2 is supplied with a reference potential intermediate between the read potential of the data “1” and the read potential of the data “0”. Then, the selection transistor TR 1 is turned on. As a result, the common first electrode (common node CN) based on the data stored in the selected memory cell MC 111.
The potential generated in 11 ) causes a potential in the bit line BL 1 .

【0164】(4)次いで、選択用トランジスタTR1
をオフ状態とする。そして、かかるビット線BL1の電
位をセンスアンプSAにてラッチし、センスアンプSA
1を活性化してデータを増幅し、データの読み出し動作
を完了する。データは外部に出力される。1ビットのこ
のデータは外部に出力される。
(4) Next, the selection transistor TR 1
Is turned off. Then, the potential of the bit line BL 1 is latched by the sense amplifier SA,
The data read operation is completed by activating 1 to amplify the data. The data is output to the outside. This 1-bit data is output to the outside.

【0165】以上の動作によって、選択メモリセルMC
111に記憶されていたデータが一旦破壊されてしまうの
で、データの再書き込み動作を行う。
By the above operation, the selected memory cell MC
Since the data stored in 111 is once destroyed, the data rewriting operation is performed.

【0166】(5)そのために、先ず、ビット線BL1
をセンスアンプSAによって充放電させ、選択メモリセ
ルMC111に記憶されていたデータに依存して、ビット
線BL1にVcc又は0ボルトを印加する。
(5) Therefore, first, the bit line BL 1
Are charged and discharged by the sense amplifier SA, and V cc or 0 volt is applied to the bit line BL 1 depending on the data stored in the selected memory cell MC 111 .

【0167】(6)そして、非選択プレート線PLj
電位を(1/2)Vccとする。これによって、非選択メ
モリセルには、ディスターブが加わった状態となる。
(6) Then, the potential of the non-selected plate line PL j is set to (1/2) V cc . As a result, the unselected memory cells are in a state in which the disturb is added.

【0168】(7)その後、選択用トランジスタTR1
をオン状態とする。これによって、共通ノードCN11
電位はビット線BL1の電位と等しくなる。即ち、選択
メモリセルMC111に記憶されていたデータが「1」の
場合には、共通ノードCN11の電位はVccとなり、選択
メモリセルMC111に記憶されていたデータが「0」の
場合には、共通ノードCN11の電位は0ボルトとなる。
選択プレート線PL1の電位はVccのままであるが故
に、共通ノードCN11の電位が0ボルトの場合、選択メ
モリセルMC111にはデータ「0」が再書き込みされ
る。
(7) After that, the selection transistor TR 1
Is turned on. As a result, the potential of the common node CN 11 becomes equal to the potential of the bit line BL 1 . That is, when the data stored in the selected memory cell MC 111 is “1”, the potential of the common node CN 11 becomes V cc , and the data stored in the selected memory cell MC 111 is “0”. Therefore, the potential of the common node CN 11 becomes 0 volt.
Since the potential of the selected plate line PL 1 remains V cc , when the potential of the common node CN 11 is 0 V, the data “0” is rewritten in the selected memory cell MC 111 .

【0169】(8)次に、選択プレート線PL1の電位
を0ボルトとする。これによって、選択メモリセルMC
111に記憶されていたデータが「1」の場合には、共通
ノードCN11の電位がVccであるが故に、データ「1」
が再書き込みされる。選択メモリセルMC111にデータ
「0」が既に再書き込みされていた場合には、選択メモ
リセルMC111に変化は生じない。
(8) Next, the potential of the selected plate line PL 1 is set to 0 volt. As a result, the selected memory cell MC
When the data stored in 111 is "1", the data of "1" is stored because the potential of the common node CN 11 is V cc.
Will be rewritten. If the data "0" into the selected memory cell MC 111 had been rewritten already, no change in the selected memory cell MC 111.

【0170】(9)その後、ビット線BL1を0ボルト
とする。
(9) After that, the bit line BL 1 is set to 0 volt.

【0171】(10)最後に、非選択プレート線PLj
を0ボルトとし、選択用トランジスタTR1をオフ状態
とする。
(10) Finally, the non-selected plate line PL j
Is set to 0 V, and the selection transistor TR 1 is turned off.

【0172】一対のフラグ格納用半導体メモリF1,F2
においても、それぞれのメモリセルFC1m,FC2mのそ
れぞれに1ビットが記憶され、初期状態ではデータ
「0」が記憶されている。第k番目のコラム・アドレス
及び第1番目のロー・アドレスが選択され、プレート線
PL1にパルスが与えられ、不揮発性メモリM1の第1番
目のメモリセルMC111からデータがセンスアンプSA
に読み出されたとき、同時に、フラグ格納用半導体メモ
リF1におけるメモリセルFC11に記憶されたデータも
センスアンプFSAに読み出される。ここで、第1番目
のプレート線が「或るプレート線」に相当する。尚、こ
のとき、ビット線FBL2には、データ「1」の読み出
し電位と、データ「0」の読み出し電位の中間の参照電
位を与える。そして、センスアンプFSAに読み出され
たデータは、フラグ判定回路FGに送られ、フラグ判定
がなされる。メモリセルFC11に記憶されたデータは
「0」であるが故に、フラグ判定回路FGにおいては、
フラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリのメモ
リセルの初期化は不要と判断される。センスアンプFS
Aに読み出されたデータは、同時に、組合せ論理回路か
ら構成された反転回路INVに送られる。反転回路IN
Vに入力されたデータは「0」であるが故に、反転回路
INVから出力されるデータは「1」となる。このデー
タ「1」はレジスタRSで保持される。
A pair of flag storing semiconductor memories F 1 and F 2
Also in the above, 1 bit is stored in each of the memory cells FC 1m and FC 2m , and data “0” is stored in the initial state. The kth column address and the first row address are selected, a pulse is applied to the plate line PL 1 , and data is sensed from the first memory cell MC 111 of the nonvolatile memory M 1 by the sense amplifier SA.
At the same time, the data stored in the memory cell FC 11 in the flag storing semiconductor memory F 1 is also read by the sense amplifier FSA. Here, the first plate line corresponds to “a certain plate line”. At this time, the bit line FBL 2 is supplied with a reference potential intermediate between the read potential of the data “1” and the read potential of the data “0”. Then, the data read by the sense amplifier FSA is sent to the flag determination circuit FG, and the flag determination is performed. Since the data stored in the memory cell FC 11 is “0”, in the flag determination circuit FG,
It is determined that the initialization of the memory cell of the flag storage semiconductor memory forming the flag circuit is unnecessary. Sense amplifier FS
The data read by A is simultaneously sent to the inverting circuit INV composed of a combinational logic circuit. Inversion circuit IN
Since the data input to V is "0", the data output from the inverting circuit INV is "1". This data "1" is held in the register RS.

【0173】そして、メモリセルMC111におけるデー
タ再書込み時、レジスタRSに保持されていたデータ
「1」が、フラグ格納用半導体メモリF1におけるメモ
リセルFC11に書き込まれる。以上の操作によって、第
1番目のロー・アドレスが選択された場合、このロー・
アドレスに関するフラグ格納用半導体メモリF1におけ
るメモリセルFC11に記憶されたデータが初期状態の
「0」から「1」へと変化する。
Then, at the time of rewriting data in the memory cell MC 111 , the data “1” held in the register RS is written in the memory cell FC 11 in the flag storing semiconductor memory F 1 . If the first row address is selected by the above operation, this row
The data stored in the memory cell FC 11 in the flag storage semiconductor memory F 1 regarding the address changes from “0” in the initial state to “1”.

【0174】例えば、次に、第m’番目(m’≠1)の
ロー・アドレスが選択された場合、このロー・アドレス
に関するフラグ格納用半導体メモリF1あるいはF2にお
けるメモリセルFC1m',FC2m'が初期状態から変化す
る。即ち、任意のロー・アドレスをランダムにアクセス
することができる。
For example, next, when the m'th (m '≠ 1) row address is selected, the memory cell FC 1m' in the flag storing semiconductor memory F 1 or F 2 related to this row address, FC 2m ' changes from the initial state. That is, any row address can be randomly accessed.

【0175】第1番目のロー・アドレス及び対となった
不揮発性メモリにおける第1番目の不揮発性メモリM1
が再び選択された場合(コラム・アドレスは如何なる値
であってもよい)、プレート線PL1にパルスが与えら
れ、不揮発性メモリM1の第1番目のメモリセルMC111
からデータがセンスアンプSAに読み出されたとき、同
時に、フラグ格納用半導体メモリF1におけるメモリセ
ルFC11に記憶されたデータもセンスアンプFSAに読
み出される。そして、センスアンプFSAに読み出され
たデータは、フラグ判定回路FGに送られ、フラグ判定
がなされる。メモリセルFC11に記憶されたデータは
「1」であるが故に、フラグ判定回路FGにおいては、
フラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリのメモ
リセルの初期化が必要と判断される。センスアンプFS
Aに読み出されたデータは、同時に、組合せ論理回路か
ら構成された反転回路INVに送られる。反転回路IN
Vに入力されたデータは「1」であるが故に、反転回路
INVから出力されるデータは「0」となる。このデー
タ「0」はレジスタRSで保持される。
The first row address and the first nonvolatile memory M 1 in the paired nonvolatile memory
Is selected again (the column address may have any value), the plate line PL 1 is pulsed and the first memory cell MC 111 of the nonvolatile memory M 1 is selected.
When the data is read to the sense amplifier SA, the data stored in the memory cell FC 11 in the flag storing semiconductor memory F 1 is also read to the sense amplifier FSA. Then, the data read by the sense amplifier FSA is sent to the flag determination circuit FG, and the flag determination is performed. Since the data stored in the memory cell FC 11 is “1”, in the flag determination circuit FG,
It is determined that the memory cell of the flag storage semiconductor memory that constitutes the flag circuit needs to be initialized. Sense amplifier FS
The data read by A is simultaneously sent to the inverting circuit INV composed of a combinational logic circuit. Inversion circuit IN
Since the data input to V is "1", the data output from the inverting circuit INV is "0". This data “0” is held in the register RS.

【0176】尚、対となった不揮発性メモリにおける第
2番目の不揮発性メモリM2からのデータの読出し及び
再書込みにおいては、不揮発性メモリM2にアクセスさ
れる毎に、フラグ格納用半導体メモリF2におけるメモ
リセルFC2mにおけるデータが、「0」→「1」→
「0」→「1」・・・と変化する。そして、不揮発性メ
モリM2において、或るロー・アドレスが2回選択され
たとき、フラグ判定回路FGにおいては、フラグ回路を
構成するフラグ格納用半導体メモリのメモリセルの初期
化が必要と判断される。
In reading and rewriting data from the second non-volatile memory M 2 in the pair of non-volatile memories, the flag storing semiconductor memory is accessed every time the non-volatile memory M 2 is accessed. The data in the memory cell FC 2m in F 2 is “0” → “1” →
It changes from "0" to "1". Then, when a certain row address is selected twice in the nonvolatile memory M 2 , the flag determination circuit FG determines that the memory cell of the flag storage semiconductor memory forming the flag circuit needs to be initialized. It

【0177】そして、不揮発性メモリを構成する第1番
目のメモリセルへのデータの再書込みが完了した時点
で、不揮発性メモリアレイを構成する全ての不揮発性メ
モリにおける全てのメモリセル(第1番目のメモリセル
を除く)のリフレッシュ動作が行われる。具体的には、
上記の(1)〜(10)の動作が、最後に再書き込みさ
れたメモリセルを除く全てのメモリセルに対して順次行
われる。
Then, when the rewriting of data to the first memory cell forming the non-volatile memory is completed, all the memory cells in the non-volatile memory forming the non-volatile memory array (the first memory cell (Excluding the memory cell of) is performed. In particular,
The above operations (1) to (10) are sequentially performed on all the memory cells except the last rewritten memory cell.

【0178】一方、フラグ回路においては、第1番目の
メモリセルへのデータの再書込み時、レジスタRSに保
持されていたデータ「0」が、センスアンプFSA1
びセンスアンプFSA2によってフラグ格納用半導体メ
モリF1及びフラグ格納用半導体メモリF2における第1
番目のメモリセルFC11,FC21に書き込まれる。ま
た、不揮発性メモリアレイを構成する全ての不揮発性メ
モリにおける全てのメモリセル(最後に再書き込みされ
たメモリセルを除く)のリフレッシュ動作が行われると
き、フラグ格納用半導体メモリF1,F2における第1番
目のメモリセルFC11,FC21以外の全てのメモリセル
に初期値であるデータ「0」がセンスアンプFSA1
びセンスアンプFSA2を介して書き込まれる。これに
よって、フラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモ
リのメモリセルの初期化がなされる。
On the other hand, in the flag circuit, the data "0" held in the register RS when the data is rewritten in the first memory cell is stored in the flag RS by the sense amplifiers FSA 1 and FSA 2 . First in the semiconductor memory F 1 and the flag storing semiconductor memory F 2
The data is written in the th memory cells FC 11 and FC 21 . Further, when the refresh operation of all the memory cells (excluding the last rewritten memory cell) in all the non-volatile memories forming the non-volatile memory array is performed, the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are The initial value data “0” is written in all the memory cells other than the first memory cells FC 11 and FC 21 via the sense amplifiers FSA 1 and FSA 2 . As a result, the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit are initialized.

【0179】このように、リフレッシュ動作が行われる
のは、最短で、ロー・アドレスが2回選択された場合、
最長で、ロー・アドレスが(2MN+1)回選択された
場合である。また、不揮発性メモリを構成するメモリセ
ルの受けるディスターブの最大回数は、前回のリフレッ
シュ動作完了後から今回のリフレッシュ動作開始前まで
に最大(2MN−1)回、リフレッシュ動作中が(2M
N−1)回であり、最大、合計2(2MN−1)回であ
る。
As described above, the refresh operation is performed at the shortest, and when the row address is selected twice,
The longest case is when the row address is selected (2MN + 1) times. Further, the maximum number of disturbs received by the memory cells constituting the nonvolatile memory is a maximum of (2MN-1) times after the completion of the last refresh operation and before the start of the current refresh operation, and (2M-1) during the refresh operation.
N-1) times, which is a maximum of 2 (2MN-1) times in total.

【0180】実施の形態5の不揮発性メモリアレイにお
いても、実施の形態2の不揮発性メモリアレイと実質的
に同様に、一対のフラグ格納用半導体メモリをL組とす
ることもできる。この場合、リフレッシュ動作が行われ
るのは、最短で、ロー・アドレスが2L回選択された場
合、最長で、{(2L−1)2MN+1}回、選択され
た場合である。また、不揮発性メモリを構成するメモリ
セルの受けるディスターブの最大回数は、前回のリフレ
ッシュ動作完了後から今回のリフレッシュ動作開始前ま
でに(2L−1)(2MN−1)回、リフレッシュ動作
中が(2MN−1)回であり、最大、2L(2MN−
1)回である。
Also in the nonvolatile memory array of the fifth embodiment, as in the nonvolatile memory array of the second embodiment, a pair of flag storing semiconductor memories can be set in L groups. In this case, the refresh operation is performed at the shortest, when the row address is selected 2 L times, and at the longest, {(2 L −1) 2MN + 1} times. In addition, the maximum number of disturbs that the memory cells constituting the non-volatile memory receive is (2 L -1) (2 MN -1) times after the completion of the previous refresh operation and before the start of the current refresh operation during the refresh operation. is a (2MN-1) times, maximum, 2 L (2MN-
1) times.

【0181】尚、実施の形態5における選択用トランジ
スタTR1,TR2,FTR1,FTR2を同時に駆動すれ
ば、図14〜図16に示した回路と等価となり、実施の
形態4と同じ動作となる。
If the selecting transistors TR 1 , TR 2 , FTR 1 and FTR 2 in the fifth embodiment are driven simultaneously, the circuit becomes equivalent to the circuit shown in FIGS. 14 to 16, and the same operation as in the fourth embodiment. Becomes

【0182】(実施の形態6)実施の形態6は、本発明
の第3の態様に係る不揮発性メモリアレイ及びその駆動
方法に関する。ビット線の延びる方向と平行な仮想垂直
面で実施の形態6の不揮発性メモリアレイを構成する不
揮発性メモリを切断したときの模式的な一部断面図を図
21に示し、フラグ格納用半導体メモリを切断したとき
の模式的な一部断面図を図22に示す。更には、実施の
形態6の不揮発性メモリアレイの概念的な回路図を図2
3に示し、図23の概念的な回路図のより具体的な不揮
発性メモリの回路図を図24に示し、フラグ回路のより
具体的な回路図を図25に示す。
(Embodiment 6) Embodiment 6 relates to a nonvolatile memory array according to a third aspect of the present invention and a driving method thereof. FIG. 21 is a schematic partial cross-sectional view of the nonvolatile memory that constitutes the nonvolatile memory array of the sixth embodiment, taken along a virtual vertical plane parallel to the extending direction of the bit lines. FIG. 22 shows a schematic partial cross-sectional view when the is cut. Further, FIG. 2 is a conceptual circuit diagram of the nonvolatile memory array according to the sixth embodiment.
3 and the more specific non-volatile memory circuit diagram of the conceptual circuit diagram of FIG. 23 is shown in FIG. 24, and the more specific circuit diagram of the flag circuit is shown in FIG.

【0183】この不揮発性メモリアレイは、複数(例え
ば、K=27個)の不揮発性メモリと、少なくとも1つ
(実施の形態6においては1であり、L=1)のフラグ
格納用半導体メモリから成るフラグ回路(2L-1ビット
=1ビットのフラグ回路)とから構成されている。
This non-volatile memory array is composed of a plurality (for example, K = 2 7 ) of non-volatile memories and at least one (1 in the sixth embodiment, L = 1) flag storing semiconductor memory. Flag circuit (2 L-1 bit = 1 bit flag circuit).

【0184】実施の形態6においては、一対の不揮発性
メモリM1,M2及び一対のフラグ格納用半導体メモリF
1,F2を構成し、且つ、プレート線が共通とされた一対
のメモリセルに相補的に1ビットを記憶する。フラグ格
納用半導体メモリの数は2L(L=1)であり、所定回
数は2Lである。
In the sixth embodiment, a pair of nonvolatile memories M 1 and M 2 and a pair of flag storage semiconductor memories F are provided.
1 bit and F 2 are formed, and 1 bit is complementary stored in a pair of memory cells having a common plate line. The number of the semiconductor memory for storing a flag is 2L (L = 1), the predetermined number of times is 2 L.

【0185】以下、不揮発性メモリアレイにおける第k
番目(kは、1,2,3・・・,Kのいずれか)の不揮
発性メモリに関する説明を行うが、以下の説明において
は、第k番目の不揮発性メモリを表す添字「k」を省略
する。また、図23〜図25には、一対の不揮発性メモ
リM1,M2、一対のフラグ格納用半導体メモリF1,F2
を図示するが、これらの不揮発性メモリM1,M2、フラ
グ格納用半導体メモリF1,F2の構造は同一であり、以
下においては、不揮発性メモリM1、フラグ格納用半導
体メモリF1に関して説明を行う。
Hereinafter, the kth nonvolatile memory array will be described.
Although the description will be given regarding the n-th (k is any of 1, 2, 3, ..., K) non-volatile memory, the subscript “k” representing the k-th non-volatile memory is omitted in the following description. To do. 23 to 25, a pair of non-volatile memories M 1 and M 2 and a pair of flag storage semiconductor memories F 1 and F 2 are shown.
Although the nonvolatile memories M 1 and M 2 and the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 have the same structure, the nonvolatile memory M 1 and the flag storing semiconductor memory F 1 will be described below. Will be explained.

【0186】実施の形態6の不揮発性メモリM1は、
(A)ビット線BL1と、(B)N個(但し、N≧2で
あり、実施の形態6においては、N=2)の選択用トラ
ンジスタTR11,TR12と、(C)それぞれがM個(但
し、M≧2であり、実施の形態6においては、M=8)
のメモリセルMC11M,MC12Mから構成された、N個の
メモリユニットMU 11,MU12と、(D)M本のプレー
ト線PLM、から成る。
Nonvolatile memory M of the sixth embodiment1Is
(A) Bit line BL1And (B) N (however, if N ≧ 2,
Yes, in the sixth embodiment, N = 2)
Register TR11, TR12And (C) are each M (however
However, M ≧ 2, and in the sixth embodiment, M = 8)
Memory cell MC11M, MC12MConsists of N
Memory unit MU 11, MU12And (D) M plays
Line PLM, Consists of.

【0187】そして、N個のメモリユニットMU1Nは、
絶縁層(層間絶縁層26)を介して積層されている。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、第1番目(第1層目)のメモリ
ユニットMU11を構成する各メモリセルMC11Mは、第
1の電極21と強誘電体層22と第2の電極23とから
成り、第2番目(第2層目)のメモリユニットMU12
構成する各メモリセルMC12M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、各
メモリユニットMU1nにおいて、メモリセルMC1nm
第1の電極21,31は共通である。具体的には、第1
層目のメモリユニットMU11において、メモリセルMC
11Mの第1の電極21は共通である。この共通の第1の
電極21を第1の共通ノードCN11と呼ぶ場合がある。
また、第2層目のメモリユニットMU12において、メモ
リセルMC12Mの第1の電極31は共通である。この共
通の第1の電極31を第2の共通ノードCN12と呼ぶ場
合がある。更には、第n番目(第n層目)(但し、n=
1,2・・・,N)のメモリユニットMU1nにおいて、
第m番目(但し、m=1,2・・・,M)のメモリセル
の第2の電極23,33は、メモリユニットMU1n間で
共通とされた第m番目のプレート線PLmに接続されて
いる。実施の形態6においては、より具体的には、各プ
レート線は、第2の電極23,33から延在している。
The N memory units MU 1N are
They are stacked with an insulating layer (interlayer insulating layer 26) interposed therebetween. Each memory cell comprises a first electrode, a ferroelectric layer and a second electrode. Specifically, each of the memory cells MC 11M constituting the memory unit MU 11 of the first (first layer) comprises a first electrode 21 and the ferroelectric layer 22 and a second electrode 23, each memory cell MC 12M constituting the memory unit MU 12 of the second (second layer) comprises a first electrode 31 and the ferroelectric layer 32 and the second electrode 33. Further, in each memory unit MU 1n , the first electrodes 21 and 31 of the memory cell MC 1nm are common. Specifically, the first
In the memory unit MU 11 of the layer, the memory cell MC
The 11M first electrode 21 is common. This common first electrode 21 may be referred to as a first common node CN 11 .
Further, in the memory unit MU 12 of the second layer, the first electrode 31 of the memory cell MC 12M is common. This common first electrode 31 may be referred to as a second common node CN 12 . Furthermore, the nth (nth layer) (where n =
1, 2, ..., N) in the memory unit MU 1n ,
The second electrodes 23 and 33 of the m-th (where m = 1, 2, ..., M) memory cells are connected to the m-th plate line PL m that is common to the memory units MU 1n. Has been done. In the sixth embodiment, more specifically, each plate line extends from the second electrodes 23 and 33.

【0188】第n番目(第n層目)(但し、n=1,2
・・・,N)のメモリユニットMU 1nにおける共通の第
1の電極は、第n番目の選択用トランジスタTR1nを介
してビット線BL1に接続されている。具体的には、各
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はビット線BL1に接続され、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14Bは、絶縁層16に設けられた接続孔18を
介して、第1層目のメモリユニットMU11における共通
の第1の電極21(第1の共通ノードCN11)に接続さ
れている。また、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は、絶縁層16に
設けられた接続孔18、パッド部25、及び、層間絶縁
層26に設けられた接続孔28を介して、第2層目のメ
モリユニットMU12における共通の第1の電極31(第
2の共通ノードCN12)に接続されている。
Nth (nth layer) (where n = 1, 2
..., N) memory unit MU 1nCommon first in
The first electrode is the nth selection transistor TR.1nThrough
Bit line BL1It is connected to the. Specifically, each
Selection transistor TR11, TR12One source / do
The rain area 14A is the bit line BL1Connected to the first
Eye selection transistor TR11Other source / dray
The region 14B has a connection hole 18 formed in the insulating layer 16
Through the memory unit MU of the first layer11Common in
Of the first electrode 21 (first common node CN11) Connected to
Has been. In addition, the second selection transistor TR12
The other source / drain region 14B of the
Provided connection hole 18, pad portion 25, and interlayer insulation
Through the connection hole 28 provided in the layer 26, the second layer
Mori unit MU12Common first electrode 31 (first
2 common nodes CN12)It is connected to the.

【0189】ビット線BL1は、センスアンプSAに接
続されている。また、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WL1,WL2は、ワード線デコーダ/ドライバWD
に接続されている。ワード線WL1,WL2は、図21の
紙面垂直方向に延びている。また、不揮発性メモリM 1
を構成するメモリセルMC11mの第2の電極23は、図
21の紙面垂直方向に隣接する不揮発性メモリM2を構
成するメモリセルMC21mの第2の電極と共通であり、
プレート線PLmを兼ねている。更には、不揮発性メモ
リM1を構成するメモリセルMC12mの第2の電極33
は、図21の紙面垂直方向に隣接する不揮発性メモリM
2を構成するメモリセルMC22mの第2の電極と共通であ
り、プレート線PLmを兼ねている。これらのプレート
線PLmは、図示しない領域において接続されている。
また、ワード線WL1は、不揮発性メモリM1を構成する
選択用トランジスタTR11と、図21の紙面垂直方向に
隣接する不揮発性メモリM2を構成する選択用トランジ
スタTR21とで共通である。更には、ワード線WL
2は、不揮発性メモリM1を構成する選択用トランジスタ
TR12と、図24の紙面垂直方向に隣接する不揮発性メ
モリM2を構成する選択用トランジスタTR22とで共通
である。
Bit line BL1Is connected to the sense amplifier SA
Has been continued. Also, the plate line PLMIs the plate line de
It is connected to the coder / driver PD. Furthermore,
Line WL1, WL2Is a word line decoder / driver WD
It is connected to the. Word line WL1, WL221
It extends in the direction perpendicular to the page. In addition, the nonvolatile memory M 1
Memory cell MC constituting the11mThe second electrode 23 of FIG.
21 non-volatile memory M adjacent in the direction perpendicular to the paper surface2Construct
Memory cell MC21mCommon with the second electrode of
Plate line PLmDoubles as Furthermore, non-volatile memo
Re M1Memory cell MC constituting the12mSecond electrode 33 of
Is a non-volatile memory M adjacent in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
2Memory cell MC constituting the22mCommon to the second electrode of
, Plate line PLmDoubles as These plates
Line PLmAre connected in a region not shown.
Also, the word line WL1Is a non-volatile memory M1Make up
Selection transistor TR11And in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
Adjacent non-volatile memory M2Selection transitions that make up
Star TRtwenty oneAnd are common. Furthermore, the word line WL
2Is a non-volatile memory M1Selection transistor
TR1224 and non-volatile memory adjacent in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
Mori M2Selection transistor TRtwenty twoCommon with
Is.

【0190】実施の形態6のフラグ格納用半導体メモリ
1は、(A)ビット線FBL1と、(B)N個(但し、
N≧2であり、実施の形態6においては、N=2)の選
択用トランジスタFTR11,FTR12と、(C)それぞ
れがM個(但し、M≧2であり、実施の形態6において
は、M=8)のメモリセルFC11M,FC12Mから構成さ
れた、N個のメモリユニットFU 11,FU12と、(D)
M本のプレート線PLM、から成る。
Semiconductor memory for storing flags according to the sixth embodiment
F1Is (A) bit line FBL1And (B) N pieces (however,
N ≧ 2, and in the sixth embodiment, N = 2) is selected.
Selection transistor FTR11, FTR12And (C) That's right
These are M (provided that M ≧ 2, and in the sixth embodiment,
Is the memory cell FC of M = 8)11M, FC12MComposed of
N memory units FU 11, FU12And (D)
M plate lines PLM, Consists of.

【0191】そして、N個のメモリユニットFU1Nは、
絶縁層(層間絶縁層26)を介して積層されている。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、第1番目(第1層目)のメモリ
ユニットFU11を構成する各メモリセルFC11Mは、第
1の電極21と強誘電体層22と第2の電極23とから
成り、第2番目(第2層目)のメモリユニットFU12
構成する各メモリセルFC12M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、各
メモリユニットFU1nにおいて、メモリセルFC1nm
第1の電極21,31は共通である。具体的には、第1
層目のメモリユニットFU11において、メモリセルFC
11Mの第1の電極21は共通である。この共通の第1の
電極21を第1の共通ノードFCN11と呼ぶ場合があ
る。また、第2層目のメモリユニットFU12において、
メモリセルFC12Mの第1の電極31は共通である。こ
の共通の第1の電極31を第2の共通ノードFCN12
呼ぶ場合がある。更には、第n番目(第n層目)(但
し、n=1,2・・・,N)のメモリユニットFU1n
おいて、第m番目(但し、m=1,2・・・,M)のメ
モリセルの第2の電極23,33は、メモリユニットF
1n間で共通とされた第m番目のプレート線PL mに接
続されている。実施の形態6においては、より具体的に
は、各プレート線は、第2の電極23,33から延在し
ている。
Then, N memory units FU1NIs
They are stacked with an insulating layer (interlayer insulating layer 26) interposed therebetween. each
The memory cell has a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode.
Consists of. Specifically, the first (first layer) memory
Unit FU11Each memory cell FC that composes11MIs the
From the first electrode 21, the ferroelectric layer 22, and the second electrode 23
And the second (second layer) memory unit FU12To
Each memory cell FC12MIs stronger than the first electrode 31.
It is composed of a dielectric layer 32 and a second electrode 33. Furthermore, each
Memory unit FU1nIn memory cell FC1 nmof
The first electrodes 21 and 31 are common. Specifically, the first
Layer memory unit FU11In memory cell FC
11MThe first electrode 21 of is common. This common first
The electrode 21 is connected to the first common node FCN11Sometimes called
It In addition, the memory unit FU of the second layer12At
Memory cell FC12MThe first electrode 31 of is common. This
Of the common first electrode 31 of the second common node FCN12When
May be called. Furthermore, the nth (nth layer) (however,
, N = 1, 2, ..., N) memory unit FU1nTo
The m-th (however, m = 1, 2 ..., M) message
The second electrodes 23 and 33 of the memory cell are connected to the memory unit F.
U1nThe m-th plate line PL that is common between mContact
Has been continued. In the sixth embodiment, more specifically
Each plate line extends from the second electrode 23, 33
ing.

【0192】第n番目(第n層目)(但し、n=1,2
・・・,N)のメモリユニットFU 1nにおける共通の第
1の電極は、第n番目の選択用トランジスタFTR1n
介してビット線FBL1に接続されている。具体的に
は、各選択用トランジスタFTR11,FTR12の一方の
ソース/ドレイン領域14Aはビット線FBL1に接続
され、第1番目の選択用トランジスタFTR11の他方の
ソース/ドレイン領域14Bは、絶縁層16に設けられ
た接続孔18を介して、第1層目のメモリユニットFU
11における共通の第1の電極21(第1の共通ノードF
CN11)に接続されている。また、第2番目の選択用ト
ランジスタFTR12の他方のソース/ドレイン領域14
Bは、絶縁層16に設けられた接続孔18、パッド部2
5、及び、層間絶縁層26に設けられた接続孔28を介
して、第2層目のメモリユニットFU12における共通の
第1の電極31(第2の共通ノードFCN12)に接続さ
れている。
Nth (nth layer) (however, n = 1, 2
..., N) memory unit FU 1nCommon first in
The first electrode is the nth selection transistor FTR.1nTo
Through bit line FBL1It is connected to the. Specifically
Is each selection transistor FTR11, FTR12One of
The source / drain region 14A is a bit line FBL1Connected to
The first selection transistor FTR11The other of
The source / drain region 14B is provided in the insulating layer 16.
The memory unit FU of the first layer is connected through the connection hole 18
11Common first electrode 21 (first common node F
CN11)It is connected to the. In addition, the second selection
Langista FTR12The other source / drain region 14 of
B is a connection hole 18 and a pad portion 2 provided in the insulating layer 16.
5 and through the connection hole 28 provided in the interlayer insulating layer 26.
Then, the second layer memory unit FU12Common in
The first electrode 31 (second common node FCN12) Connected to
Has been.

【0193】ビット線FBL1は、センスアンプFSA
に接続されている。また、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WL1,WL2は、ワード線デコーダ/ドライバ
WDに接続されている。ワード線WL1,WL2は、図2
2の紙面垂直方向に延びている。また、フラグ格納用半
導体メモリF1を構成するメモリセルFC11mの第2の電
極23は、図22の紙面垂直方向に隣接するフラグ格納
用半導体メモリF2を構成するメモリセルFC2 1mの第2
の電極と共通であり、プレート線PLmを兼ねている。
更には、フラグ格納用半導体メモリF1を構成するメモ
リセルFC12mの第2の電極33は、図22の紙面垂直
方向に隣接するフラグ格納用半導体メモリF2を構成す
るメモリセルFC22mの第2の電極と共通であり、プレ
ート線PLmを兼ねている。これらのプレート線PL
mは、図示しない領域において接続されている。また、
ワード線WL1は、フラグ格納用半導体メモリF1を構成
する選択用トランジスタFTR11と、図22の紙面垂直
方向に隣接するフラグ格納用半導体メモリF2を構成す
る選択用トランジスタFTR21とで共通である。更に
は、ワード線WL2は、フラグ格納用半導体メモリF1
構成する選択用トランジスタFTR12と、図22の紙面
垂直方向に隣接するフラグ格納用半導体メモリF2を構
成する選択用トランジスタFTR22とで共通である。
The bit line FBL 1 is connected to the sense amplifier FSA.
It is connected to the. Further, the plate line PL M is connected to the plate line decoder / driver PD. Furthermore,
The word lines WL 1 and WL 2 are connected to the word line decoder / driver WD. The word lines WL 1 and WL 2 are shown in FIG.
2 extends in the direction perpendicular to the paper surface. The second electrode 23 of the memory cell FC 11m forming the flag storing semiconductor memory F 1 is the second electrode of the memory cell FC 2 1m forming the flag storing semiconductor memory F 2 which is adjacent in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. Two
, And also serves as the plate line PL m .
Further, the second electrode 33 of the memory cell FC 12m forming the flag storing semiconductor memory F 1 is the second electrode 33 of the memory cell FC 22m forming the flag storing semiconductor memory F 2 adjacent in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. It is common to the second electrode and also serves as the plate line PL m . These plate lines PL
m is connected in a region not shown. Also,
The word line WL 1 is shared by the selection transistor FTR 11 that constitutes the flag storage semiconductor memory F 1 and the selection transistor FTR 21 that constitutes the flag storage semiconductor memory F 2 that is adjacent in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. Is. Furthermore, the word line WL 2 includes a selection transistor FTR 12 constituting the semiconductor memory F 1 for flag storage, selection transistors constituting the flag storage semiconductor memory F 2 adjacent in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 22 FTR 22 And are common.

【0194】図23〜図25に回路図を示す不揮発性メ
モリアレイにおいては、不揮発性メモリM1を構成する
選択用トランジスタTR1n、不揮発性メモリM2を構成
する選択用トランジスタTR2n、フラグ格納用半導体メ
モリF1を構成する選択用トランジスタFTR1n、及
び、フラグ格納用半導体メモリF2を構成する選択用ト
ランジスタFTR2nはワード線WLnに接続されてい
る。そして、対となったメモリセルMC1nm,MC
2nm(n=1,2・・・,N、及び、m=1,2・・
・,M)及びメモリセルFC1nm,FC2nmに相補的な1
ビットのデータが記憶される。
In the nonvolatile memory array whose circuit diagrams are shown in FIGS. 23 to 25, the selection transistor TR 1n forming the nonvolatile memory M 1 , the selection transistor TR 2n forming the nonvolatile memory M 2 , and the flag storage. The selection transistor FTR 1n forming the semiconductor memory F 1 for selection and the selection transistor FTR 2n forming the semiconductor memory F 2 for storing a flag are connected to the word line WL n . And the paired memory cells MC 1nm , MC
2nm (n = 1, 2 ..., N and m = 1, 2 ...
, M) and memory cells FC 1nm , FC 2nm , complementary 1
Bit data is stored.

【0195】実施の形態6の不揮発性メモリからデータ
を読み出し、再書き込みする方法は、実質的に、実施の
形態4にて説明したと同様とすることができるので、詳
細な説明は省略し、フラグ回路の動作のみを以下に説明
する。尚、以下の説明においては、第m番目のロー・ア
ドレス及び第1番目のメモリユニットが選択されたとす
る。ここで、コラム・アドレスは如何なる値であっても
よい。ここで、第m番目のプレート線が「或るプレート
線」に相当する。
The method of reading data from the non-volatile memory of the sixth embodiment and rewriting it can be substantially the same as that described in the fourth embodiment, and therefore detailed description thereof will be omitted. Only the operation of the flag circuit will be described below. In the description below, it is assumed that the mth row address and the first memory unit are selected. Here, the column address may have any value. Here, the m-th plate line corresponds to a “certain plate line”.

【0196】一対のフラグ格納用半導体メモリF1,F2
においては、相補的に1ビットが記憶され、初期状態で
はデータ「0」が記憶されている。第k番目のコラム・
アドレス、第m番目のロー・アドレス、第1番目のメモ
リユニットMU11,MU21が選択され、プレート線PL
mにパルスが与えられ、不揮発性メモリM1,M2の第m
番目のメモリセルMC11m,MC21mに記憶されたデータ
がセンスアンプSAに読み出されたとき、同時に、フラ
グ格納用半導体メモリF1,F2におけるメモリセルFC
11m,FC21mに記憶されたデータもセンスアンプFSA
に読み出される。そして、センスアンプFSAに読み出
されたデータは、フラグ判定回路FGに送られ、フラグ
判定がなされる。メモリセルFC11m,FC21mに記憶さ
れたデータは「0」であるが故に、フラグ判定回路FG
においては、フラグ回路を構成するフラグ格納用半導体
メモリのメモリセルの初期化は不要と判断される。セン
スアンプFSAに読み出されたデータは、同時に、組合
せ論理回路から構成された反転回路INVに送られる。
反転回路INVに入力されたデータは「0」であるが故
に、反転回路INVから出力されるデータは「1」とな
る。このデータ「1」はレジスタRSで保持される。
A pair of flag storing semiconductor memories F 1 and F 2
In, complementary one bit is stored, and data "0" is stored in the initial state. The kth column
Address, the mth row address, the first memory unit MU 11 , MU 21 are selected, and the plate line PL
When a pulse is given to m , the m-th memory in the nonvolatile memories M 1 and M 2
When the data stored in the th memory cells MC 11m and MC 21m are read by the sense amplifier SA, the memory cells FC in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are simultaneously read.
The data stored in 11m and FC 21m are also sense amplifier FSA.
Read out. Then, the data read by the sense amplifier FSA is sent to the flag determination circuit FG, and the flag determination is performed. Since the data stored in the memory cells FC 11m and FC 21m is “0”, the flag determination circuit FG
In the above, it is judged that the initialization of the memory cell of the flag storing semiconductor memory which constitutes the flag circuit is unnecessary. The data read by the sense amplifier FSA is simultaneously sent to the inverting circuit INV composed of the combinational logic circuit.
Since the data input to the inverting circuit INV is "0", the data output from the inverting circuit INV is "1". This data "1" is held in the register RS.

【0197】そして、メモリセルMC11m,MC21mにお
けるデータ再書込み時、レジスタRSに保持されていた
データ「1」が、フラグ格納用半導体メモリF1,F2
おけるメモリセルFC11m,FC21mに書き込まれる。以
上の操作によって、第m番目のロー・アドレスが選択さ
れた場合、このロー・アドレスに関するフラグ格納用半
導体メモリF1,F2におけるメモリセルFC11m,FC
21mに記憶されたデータが初期状態の「0」から「1」
へと変化する。
When data is rewritten in the memory cells MC 11m and MC 21m , the data “1” held in the register RS is stored in the memory cells FC 11m and FC 21m in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 . Written. When the m-th row address is selected by the above operation, the memory cells FC 11m , FC in the flag storing semiconductor memories F 1 , F 2 related to this row address are selected.
The data stored in 21m is from "0" to "1" in the initial state.
Changes to.

【0198】例えば、次に、第m’番目(m’≠m)の
ロー・アドレスが選択された場合、このロー・アドレス
に関するフラグ格納用半導体メモリF1,F2におけるメ
モリセルFC1nm',FC2nm'が初期状態から変化する。
即ち、任意のロー・アドレスをランダムにアクセスする
ことができる。
For example, next, when the m'th (m '≠ m) row address is selected, the memory cells FC 1nm' in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 related to this row address are selected. FC 2nm ' changes from the initial state.
That is, any row address can be randomly accessed.

【0199】第m番目のロー・アドレス及び第1番目の
メモリユニットMU11,MU21が再び選択された場合
(コラム・アドレスは如何なる値であってもよい)、プ
レート線PLmにパルスが与えられ、不揮発性メモリ
1,M2の第m番目のメモリセルMC11m,MC21mに記
憶されたデータがセンスアンプSAに読み出されたと
き、同時に、フラグ格納用半導体メモリF1,F2におけ
るメモリセルFC11m,FC2 1mに記憶されたデータもセ
ンスアンプFSAに読み出される。そして、センスアン
プFSAに読み出されたデータは、フラグ判定回路FG
に送られ、フラグ判定がなされる。メモリセルF
11m,FC21mに記憶されたデータは「1」であるが故
に、フラグ判定回路FGにおいては、フラグ回路を構成
するフラグ格納用半導体メモリのメモリセルの初期化が
必要と判断される。センスアンプFSAに読み出された
データは、同時に、組合せ論理回路から構成された反転
回路INVに送られる。反転回路INVに入力されたデ
ータは「1」であるが故に、反転回路INVから出力さ
れるデータは「0」となる。このデータ「0」はレジス
タRSで保持される。
When the m-th row address and the first memory units MU 11 and MU 21 are selected again (the column address may have any value), a pulse is applied to the plate line PL m. When the data stored in the m-th memory cells MC 11m and MC 21m of the nonvolatile memories M 1 and M 2 are read by the sense amplifier SA, at the same time, the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are stored. data storage memory cell FC 11m, the FC 2 1 m in also read out to the sense amplifier FSA. The data read by the sense amplifier FSA is the flag determination circuit FG.
And the flag judgment is made. Memory cell F
Since the data stored in C 11m and FC 21m is “1”, in the flag determination circuit FG, it is determined that the memory cell of the flag storage semiconductor memory forming the flag circuit needs to be initialized. The data read by the sense amplifier FSA is simultaneously sent to the inverting circuit INV composed of the combinational logic circuit. Since the data input to the inverting circuit INV is "1", the data output from the inverting circuit INV is "0". This data “0” is held in the register RS.

【0200】尚、対となった不揮発性メモリM1,M2
おける第2番目のメモリユニットMU12,MU22を構成
するメモリセルMC12m,MC22mのデータの読出し及び
再書込みにおいては、不揮発性メモリM1,M2にアクセ
スされる毎に、フラグ格納用半導体メモリF1,F2にお
けるメモリセルFC12mFC22mにおけるデータが、
「0」→「1」→「0」→「1」・・・と変化する。そ
して、フラグ格納用半導体メモリF1,F2において、対
となった或るメモリセルに記憶されたデータが読み出さ
れ、このデータが「1」である場合、フラグ判定回路F
Gにおいては、フラグ回路を構成するフラグ格納用半導
体メモリのメモリセルの初期化が必要と判断される。
In reading and rewriting data in the memory cells MC 12m and MC 22m forming the second memory units MU 12 and MU 22 in the paired nonvolatile memories M 1 and M 2 , the nonvolatile memory is used. The data in the memory cells FC 12m and FC 22m in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are rewritten each time the specific memory M 1 or M 2 is accessed.
It changes in the order of “0” → “1” → “0” → “1” .... Then, in the flag storage semiconductor memories F 1 and F 2 , the data stored in a certain pair of memory cells is read out, and when this data is “1”, the flag determination circuit F
In G, it is determined that the memory cells of the flag storage semiconductor memory forming the flag circuit need to be initialized.

【0201】そして、不揮発性メモリM1,M2の第m番
目のメモリセルMC11m,MC21mへのデータの再書込み
が完了した時点で、不揮発性メモリアレイを構成する全
ての不揮発性メモリにおける全てのメモリセル(第m番
目のメモリセルを除く)のリフレッシュ動作が行われ
る。具体的には、実施の形態4の(1)〜(10)の動
作が、第m番目のメモリセルを除く全てのメモリセルに
対して順次行われる。
Then, at the time when the rewriting of data to the m-th memory cells MC 11m and MC 21m of the nonvolatile memories M 1 and M 2 is completed, all the nonvolatile memories constituting the nonvolatile memory array are The refresh operation of all memory cells (except the m-th memory cell) is performed. Specifically, the operations (1) to (10) of the fourth embodiment are sequentially performed on all memory cells except the m-th memory cell.

【0202】一方、フラグ回路においては、第m番目の
ロー・アドレスにおける第2回目のロー・アドレス選択
がなされ、不揮発性メモリM1,M2のメモリセルMC
11m,MC21mへのデータの再書込み時、レジスタRSに
保持されていたデータ「0」が、センスアンプFSAに
よってフラグ格納用半導体メモリF1,F2におけるメモ
リセルFC11m,FC21mに書き込まれる。また、不揮発
性メモリアレイを構成する全ての不揮発性メモリにおけ
る全てのメモリセル(第1番目のメモリセルを除く)の
リフレッシュ動作が行われるとき、フラグ格納用半導体
メモリF1,F2におけるメモリセルFC11m,FC21m
外の全てのメモリセルに初期値であるデータ「0」がセ
ンスアンプFSAを介して書き込まれる。これによっ
て、フラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリの
メモリセルを構成するフラグ格納用半導体メモリのメモ
リセルの初期化がなされる。
On the other hand, in the flag circuit, the second row address selection in the m-th row address is performed, and the memory cells MC of the nonvolatile memories M 1 and M 2 are selected.
At the time of rewriting data to 11m and MC 21m , the data "0" held in the register RS is written to the memory cells FC 11m and FC 21m in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 by the sense amplifier FSA. . In addition, when the refresh operation of all the memory cells (excluding the first memory cell) in all the nonvolatile memories forming the nonvolatile memory array is performed, the memory cells in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are The initial value data "0" is written in all the memory cells other than FC 11m and FC 21m via the sense amplifier FSA. As a result, the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit are initialized.

【0203】実施の形態6の不揮発性メモリアレイにお
いては、リフレッシュ動作が行われるのは、最短で、ロ
ー・アドレスが2回選択された場合、最長で、ロー・ア
ドレスが(2M+1)回選択された場合である。また、
不揮発性メモリを構成するメモリセルの受けるディスタ
ーブの最大回数は、前回のリフレッシュ動作完了後から
今回のリフレッシュ動作開始前までに最大(2M−1)
回、リフレッシュ動作中が(2M−1)回であり、最
大、合計2(2M−1)回である。
In the nonvolatile memory array of the sixth embodiment, the refresh operation is performed at the shortest, and when the row address is selected twice, at the longest, the row address is selected (2M + 1) times. That is the case. Also,
The maximum number of disturbances received by the memory cells constituting the non-volatile memory is the maximum (2M-1) from the completion of the last refresh operation to the start of this refresh operation.
The number of refresh operations is (2M-1) times, which is a maximum of 2 (2M-1) times.

【0204】実施の形態6の不揮発性メモリアレイにお
いても、実施の形態2の不揮発性メモリアレイと実質的
に同様に、一対のフラグ格納用半導体メモリをL組とす
ることもできる。この場合、リフレッシュ動作が行われ
るのは、最短で、ロー・アドレスが2L回選択された場
合、最長で、{(2L−1)2M+1}回、選択された
場合である。また、不揮発性メモリを構成するメモリセ
ルの受けるディスターブの最大回数は、前回のリフレッ
シュ動作完了後から今回のリフレッシュ動作開始前まで
に(2L−1)(2M−1)回、リフレッシュ動作中が
(2M−1)回であり、最大、2L(2M−1)回であ
る。
Also in the non-volatile memory array of the sixth embodiment, a pair of flag storage semiconductor memories can be set to L sets, substantially as in the non-volatile memory array of the second embodiment. In this case, the refresh operation is performed at the shortest, when the row address is selected 2 L times, and at the longest, {(2 L −1) 2 M + 1} times. In addition, the maximum number of disturbs received by the memory cells constituting the non-volatile memory is (2 L -1) (2 M -1) times after the completion of the previous refresh operation and before the start of the current refresh operation during the refresh operation. a (2M-1) times the maximum, 2 L (2M-1) times.

【0205】(実施の形態7)実施の形態7は、実施の
形態6の変形である。実施の形態7においては、一対の
不揮発性メモリM1,M2及び一対のフラグ格納用半導体
メモリF1,F2を構成し、且つ、プレート線が共通とさ
れた一対のメモリセルのそれぞれに1ビットを記憶す
る。フラグ格納用半導体メモリの数は2L(L=1)で
あり、所定回数は2Lである。
(Embodiment 7) Embodiment 7 is a modification of Embodiment 6. In the seventh embodiment, a pair of non-volatile memories M 1 and M 2 and a pair of flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are formed, and each of a pair of memory cells having a common plate line. Store one bit. The number of the semiconductor memory for storing a flag is 2L (L = 1), the predetermined number of times is 2 L.

【0206】実施の形態7の不揮発性メモリアレイの概
念的な回路図を図26及び図27に示し、図26に示す
不揮発性メモリの概念的な回路図のより具体的な不揮発
性メモリの回路図を図28に示し、図27に示すフラグ
回路のより具体的な回路図を図29に示す。実施の形態
7の不揮発性メモリアレイにおいては、不揮発性メモリ
1を構成する選択用トランジスタTR1n、及び、フラ
グ格納用半導体メモリF1を構成する選択用トランジス
タFTR1nは、ワード線WL1nに接続され、不揮発性メ
モリM2を構成する選択用トランジスタTR2n、及び、
フラグ格納用半導体メモリF2を構成する選択用トラン
ジスタFTR2nは、ワード線WL2nに接続されている。
ワード線WL1n,WL2nは、ワード線デコーダ/ドライ
バWDに接続されている。そして、メモリセルM
1nm,FC1nm及びメモリセルMC2nm,FC2nmを独立
して制御し、対となったビット線BL1,BL2及び対と
なったビット線FBL1,FBL2の一方に参照電圧を印
加することによって、メモリセルMC1nm,MC2nm、メ
モリセルFC1nm,FC2nmのそれぞれから1ビットのデ
ータを読み出す。この点を除き、不揮発性メモリアレイ
の構成、構造は、実施の形態6の不揮発性メモリアレイ
の構成、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。
26 and 27 are conceptual circuit diagrams of the non-volatile memory array according to the seventh embodiment. More specific non-volatile memory circuit of the non-volatile memory conceptual circuit diagram shown in FIG. 28 is shown, and a more specific circuit diagram of the flag circuit shown in FIG. 27 is shown in FIG. In the nonvolatile memory array according to the seventh embodiment, the selection transistor TR 1n forming the nonvolatile memory M 1 and the selection transistor FTR 1n forming the flag storing semiconductor memory F 1 are connected to the word line WL 1n . A selection transistor TR 2n which is connected and constitutes the nonvolatile memory M 2 , and
The selection transistor FTR 2n forming the flag storage semiconductor memory F 2 is connected to the word line WL 2n .
The word lines WL 1n and WL 2n are connected to the word line decoder / driver WD. Then, the memory cell M
C 1nm , FC 1nm and memory cells MC 2nm , FC 2nm are independently controlled, and a reference voltage is applied to one of the paired bit lines BL 1 and BL 2 and the paired bit lines FBL 1 and FBL 2. By doing so, 1-bit data is read from each of the memory cells MC 1nm and MC 2nm and the memory cells FC 1nm and FC 2nm . Except for this point, the configuration and structure of the non-volatile memory array can be the same as the configuration and structure of the non-volatile memory array according to the sixth embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

【0207】実施の形態7の不揮発性メモリからデータ
を読み出し、再書き込みする方法は、実質的に、実施の
形態5にて説明したと同様とすることができるので、詳
細な説明は省略し、フラグ回路の動作のみを以下に説明
する。尚、以下の説明においては、対となった不揮発性
メモリM1,M2の内の不揮発性メモリM1が選択され、
更には、第m番目のロー・アドレス及び第1番目のメモ
リユニットが選択されたとする。即ち、メモリセルMC
11mが選択されたとする。ここで、コラム・アドレスは
如何なる値であってもよい。ここで、第m番目のプレー
ト線が「或るプレート線」に相当する。
The method of reading and rewriting data from the non-volatile memory of the seventh embodiment can be substantially the same as that described in the fifth embodiment, and therefore detailed description thereof will be omitted. Only the operation of the flag circuit will be described below. In the following description, the nonvolatile memory M 1 is selected from the paired nonvolatile memories M 1 and M 2 .
Furthermore, it is assumed that the mth row address and the first memory unit are selected. That is, the memory cell MC
Suppose 11m is selected. Here, the column address may have any value. Here, the m-th plate line corresponds to a “certain plate line”.

【0208】一対のフラグ格納用半導体メモリF1,F2
においては、それぞれのメモリセルFC1nm,FC2nm
それぞれに1ビットが記憶され、初期状態ではデータ
「0」が記憶されている。第k番目のコラム・アドレ
ス、第m番目のロー・アドレス及び第n番目のメモリユ
ニットMU11が選択され、プレート線PLmにパルスが
与えられ、不揮発性メモリM1の第m番目のメモリセル
MC11mからデータがセンスアンプSAに読み出された
とき、同時に、フラグ格納用半導体メモリF1における
メモリセルFC11mに記憶されたデータもセンスアンプ
FSAに読み出される。尚、この場合、ビット線FBL
2には、データ「1」の読み出し電位と、データ「0」
の読み出し電位の中間の参照電位を与える。そして、セ
ンスアンプFSAに読み出されたデータは、フラグ判定
回路FGに送られ、フラグ判定がなされる。メモリセル
FC11mに記憶されたデータは「0」であるが故に、フ
ラグ判定回路FGにおいては、フラグ回路を構成するフ
ラグ格納用半導体メモリのメモリセルの初期化は不要と
判断される。センスアンプFSAに読み出されたデータ
は、同時に、組合せ論理回路から構成された反転回路I
NVに送られる。反転回路INVに入力されたデータは
「0」であるが故に、反転回路INVから出力されるデ
ータは「1」となる。このデータ「1」はレジスタRS
で保持される。
A pair of flag storing semiconductor memories F 1 and F 2
, 1 bit is stored in each of the memory cells FC 1nm and FC 2nm , and data “0” is stored in the initial state. The kth column address, the mth row address and the nth memory unit MU 11 are selected, a pulse is applied to the plate line PL m , and the mth memory cell of the nonvolatile memory M 1 is selected. When the data is read from the MC 11m to the sense amplifier SA, at the same time, the data stored in the memory cell FC 11m in the flag storing semiconductor memory F 1 is also read to the sense amplifier FSA. In this case, the bit line FBL
2 has a read potential of data “1” and data “0”.
A reference potential in the middle of the read potential of is given. Then, the data read by the sense amplifier FSA is sent to the flag determination circuit FG, and the flag determination is performed. Since the data stored in the memory cell FC 11m is “0”, in the flag determination circuit FG, it is determined that initialization of the memory cell of the flag storage semiconductor memory forming the flag circuit is unnecessary. At the same time, the data read out to the sense amplifier FSA is inverted by an inverting circuit I composed of a combinational logic circuit.
Sent to NV. Since the data input to the inverting circuit INV is "0", the data output from the inverting circuit INV is "1". This data "1" is the register RS
Held in.

【0209】そして、メモリセルMC11mにおけるデー
タ再書込み時、レジスタRSに保持されていたデータ
「1」が、フラグ格納用半導体メモリF1におけるメモ
リセルFC11mに書き込まれる。以上の操作によって、
第m番目のロー・アドレスが選択された場合、このロー
・アドレスに関するフラグ格納用半導体メモリF1にお
けるメモリセルFC11mに記憶されたデータが初期状態
の「0」から「1」へと変化する。
Then, at the time of rewriting data in the memory cell MC 11m , the data "1" held in the register RS is written in the memory cell FC 11m in the flag storing semiconductor memory F 1 . By the above operation,
When the m-th row address is selected, the data stored in the memory cell FC 11m in the flag storing semiconductor memory F 1 related to this row address changes from “0” in the initial state to “1”. .

【0210】例えば、次に、第m’番目(m’≠m)の
ロー・アドレスが選択された場合、このロー・アドレス
に関するフラグ格納用半導体メモリF1におけるメモリ
セルFC1nm'が初期状態から変化する。即ち、任意のロ
ー・アドレスをランダムにアクセスすることができる。
For example, next, when the m'th (m '≠ m) row address is selected, the memory cell FC 1nm' in the flag storing semiconductor memory F 1 related to this row address is changed from the initial state. Change. That is, any row address can be randomly accessed.

【0211】不揮発性メモリM1における第m番目のロ
ー・アドレス及び第1番目のメモリユニットMU11
(即ち、メモリセルMC11mが)再び選択された場合
(コラム・アドレスは如何なる値であってもよい)、プ
レート線PLmにパルスが与えられ、不揮発性メモリM1
の第m番目のメモリセルMC11mからデータがセンスア
ンプSAに読み出されたとき、同時に、フラグ格納用半
導体メモリF1におけるメモリセルFC11mに記憶された
データもセンスアンプFSAに読み出される。そして、
センスアンプFSAに読み出されたデータは、フラグ判
定回路FGに送られ、フラグ判定がなされる。メモリセ
ルFC11mに記憶されたデータは「1」であるが故に、
フラグ判定回路FGにおいては、フラグ回路を構成する
フラグ格納用半導体メモリのメモリセルの初期化が必要
と判断される。センスアンプFSAに読み出されたデー
タは、同時に、組合せ論理回路から構成された反転回路
INVに送られる。反転回路INVに入力されたデータ
は「1」であるが故に、反転回路INVから出力される
データは「0」となる。このデータ「0」はレジスタR
Sで保持される。
When the m-th row address and the first memory unit MU 11 in the nonvolatile memory M 1 are selected again (that is, the memory cell MC 11m ) (what value is the column address? , The pulse is applied to the plate line PL m , and the nonvolatile memory M 1
When the data is read from the mth memory cell MC 11m to the sense amplifier SA, the data stored in the memory cell FC 11m in the flag storing semiconductor memory F 1 is also read to the sense amplifier FSA. And
The data read by the sense amplifier FSA is sent to the flag determination circuit FG and flag determination is performed. Since the data stored in the memory cell FC 11m is “1”,
In the flag determination circuit FG, it is determined that the memory cells of the flag storage semiconductor memory forming the flag circuit need to be initialized. The data read by the sense amplifier FSA is simultaneously sent to the inverting circuit INV composed of the combinational logic circuit. Since the data input to the inverting circuit INV is "1", the data output from the inverting circuit INV is "0". This data “0” is registered in the register R
Hold at S.

【0212】尚、対となった不揮発性メモリにおける第
2番目の不揮発性メモリM2からのデータの読出し及び
再書込みにおいては、不揮発性メモリM2にアクセスさ
れる毎に、フラグ格納用半導体メモリF2におけるメモ
リセルFC2nmにおけるデータが、「0」→「1」→
「0」→「1」・・・と変化する。そして、フラグ格納
用半導体メモリF2において、或るメモリセルに記憶さ
れたデータが読み出され、このデータが「1」である場
合、フラグ判定回路FGにおいては、フラグ回路を構成
するフラグ格納用半導体メモリのメモリセルの初期化が
必要と判断される。
In reading and rewriting data from the second non-volatile memory M 2 in the pair of non-volatile memories, the flag storage semiconductor memory is accessed every time the non-volatile memory M 2 is accessed. Data in the memory cell FC 2nm in F 2 is “0” → “1” →
It changes from "0" to "1". Then, in the flag storage semiconductor memory F 2 , the data stored in a certain memory cell is read out, and when this data is “1”, the flag determination circuit FG stores the flag in the flag circuit. It is determined that the memory cells of the semiconductor memory need to be initialized.

【0213】そして、不揮発性メモリM1におけるメモ
リセルMC11mへのデータの再書込みが完了した時点
で、不揮発性メモリアレイを構成する全ての不揮発性メ
モリにおける全てのメモリセル(第m番目のメモリセル
を除く)のリフレッシュ動作が行われる。具体的には、
実施の形態5の(1)〜(10)の動作が、最後に再書
き込みされたメモリセルを除く全てのメモリセルに対し
て順次行われる。
Then, when the rewriting of data to the memory cell MC 11m in the nonvolatile memory M 1 is completed, all the memory cells in all the nonvolatile memories constituting the nonvolatile memory array (the m-th memory (Excluding cells) is refreshed. In particular,
The operations (1) to (10) of the fifth embodiment are sequentially performed on all the memory cells except the memory cell that was last rewritten.

【0214】一方、フラグ回路においては、第m番目の
メモリセルへのデータの再書込み時、レジスタRSに保
持されていたデータ「0」が、センスアンプFSA1
びセンスアンプFSA2によってフラグ格納用半導体メ
モリF1及びフラグ格納用半導体メモリF2における第m
番目のメモリセルFC11m,FC21mのそれぞれに書き込
まれる。また、不揮発性メモリアレイを構成する全ての
不揮発性メモリにおける全てのメモリセル(最後に再書
き込みされたメモリセルを除く)のリフレッシュ動作が
行われるとき、フラグ格納用半導体メモリF1,F2にお
けるメモリセルFC11m,FC21m以外の全てのメモリセ
ルのそれぞれに初期値であるデータ「0」がセンスアン
プFSA1及びセンスアンプFSA2を介して書き込まれ
る。これによって、フラグ回路を構成するフラグ格納用
半導体メモリのメモリセルの初期化がなされる。
On the other hand, in the flag circuit, when the data is rewritten to the mth memory cell, the data "0" held in the register RS is stored in the flag by the sense amplifier FSA 1 and the sense amplifier FSA 2 . The m-th memory in the semiconductor memory F 1 and the flag storage semiconductor memory F 2 .
The data is written in each of the th memory cells FC 11m and FC 21m . Further, when the refresh operation of all the memory cells (excluding the last rewritten memory cell) in all the non-volatile memories forming the non-volatile memory array is performed, the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are The initial value data "0" is written to all the memory cells except the memory cells FC 11m and FC 21m via the sense amplifiers FSA 1 and FSA 2 . As a result, the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit are initialized.

【0215】このように、リフレッシュ動作が行われる
のは、最短で、ロー・アドレスが2回選択された場合、
最長で、ロー・アドレスが(4M+1)回選択された場
合である。また、不揮発性メモリを構成するメモリセル
の受けるディスターブの最大回数は、前回のリフレッシ
ュ動作完了後から今回のリフレッシュ動作開始前までに
最大(4M−1)回、リフレッシュ動作中が(4M−
1)回であり、最大、合計2(4M−1)回である。
As described above, the refresh operation is performed at the shortest, and when the row address is selected twice,
The longest case is when the row address is selected (4M + 1) times. In addition, the maximum number of disturbs received by the memory cells forming the non-volatile memory is (4M-1) times after the completion of the previous refresh operation and before the start of the current refresh operation.
1) times, a maximum of 2 (4M-1) times in total.

【0216】実施の形態7の不揮発性メモリアレイにお
いても、実施の形態2の不揮発性メモリアレイと実質的
に同様に、一対のフラグ格納用半導体メモリをL組とす
ることもできる。この場合、リフレッシュ動作が行われ
るのは、最短で、ロー・アドレスが2L回選択された場
合、最長で、{(2L−1)4M+1}回、選択された
場合である。また、不揮発性メモリを構成するメモリセ
ルの受けるディスターブの最大回数は、前回のリフレッ
シュ動作完了後から今回のリフレッシュ動作開始前まで
に(2L−1)(4M−1)N回、リフレッシュ動作中
が(4M−1)回であり、最大、2L(4M−1)回で
ある。
Also in the non-volatile memory array of the seventh embodiment, a pair of flag storage semiconductor memories can be set in L groups, substantially as in the non-volatile memory array of the second embodiment. In this case, the refresh operation is performed at the shortest, when the row address is selected 2 L times, and at the longest, {(2 L −1) 4 M + 1} times. In addition, the maximum number of disturbs received by the memory cells constituting the non-volatile memory is (2 L -1) (4 M -1) N times after the completion of the last refresh operation and before the start of this refresh operation during the refresh operation. a There (4M-1) times the maximum, 2 L (4M-1) times.

【0217】尚、実施の形態7における選択用トランジ
スタTR1,TR2,FTR1,FTR2を同時に駆動すれ
ば、図23〜図25に示した回路と等価となり、実施の
形態6と同じ動作となる。
If the selection transistors TR 1 , TR 2 , FTR 1 and FTR 2 in the seventh embodiment are driven at the same time, the circuit becomes equivalent to the circuit shown in FIGS. 23 to 25, and the same operation as in the sixth embodiment. Becomes

【0218】(実施の形態8)実施の形態8は、本発明
の第4の態様に係る不揮発性メモリアレイ及びその駆動
方法に関する。実施の形態8における不揮発性メモリの
構造、構成は、実質的に、実施の形態6における不揮発
性メモリの構造、構成と同じとすることができるので、
詳細な説明は省略する。
(Embodiment 8) Embodiment 8 relates to a nonvolatile memory array according to the fourth aspect of the present invention and a driving method thereof. The structure and configuration of the nonvolatile memory according to the eighth embodiment can be substantially the same as the structure and configuration of the nonvolatile memory according to the sixth embodiment.
Detailed description is omitted.

【0219】この不揮発性メモリアレイは、複数(例え
ば、K=27個)の不揮発性メモリと、少なくとも1つ
(実施の形態8においては1であり、L=1)のフラグ
格納用半導体メモリから成るフラグ回路(2L-1ビット
=1ビットのフラグ回路)とから構成されている。
This non-volatile memory array includes a plurality of (for example, K = 2 7 ) non-volatile memories and at least one (1 in the eighth embodiment, L = 1) semiconductor memory for storing flags. Flag circuit (2 L-1 bit = 1 bit flag circuit).

【0220】実施の形態8においては、一対の不揮発性
メモリM1,M2及び一対のフラグ格納用半導体メモリF
1,F2を構成し、且つ、プレート線が共通とされた一対
のメモリセルに相補的に1ビットを記憶する。フラグ格
納用半導体メモリの数は2L(L=1)であり、所定回
数は2Lである。フラグ回路は1ビット構成である。
In the eighth embodiment, a pair of nonvolatile memories M 1 and M 2 and a pair of flag storage semiconductor memories F are provided.
1 bit and F 2 are formed, and 1 bit is complementary stored in a pair of memory cells having a common plate line. The number of the semiconductor memory for storing a flag is 2L (L = 1), the predetermined number of times is 2 L. The flag circuit has a 1-bit configuration.

【0221】実施の形態8における不揮発性メモリアレ
イの概念的な回路図を図30に示し、図30の概念的な
回路図のより具体的なフラグ回路の回路図を図31に示
す。また、ビット線の延びる方向と平行な仮想垂直面で
実施の形態8のフラグ格納用半導体メモリを切断したと
きの模式的な一部断面図を図32に示す。尚、図32に
おいては、絶縁層16上にフラグ格納用半導体メモリF
1を構成するメモリセルFC1Mを形成し、絶縁層26上
にフラグ格納用半導体メモリF2を構成するメモリセル
FC2Mを形成した状態を示しているが、フラグ格納用半
導体メモリF2を構成するメモリセルFC2Mを、絶縁層
16上に形成してもよい。
FIG. 30 shows a conceptual circuit diagram of the non-volatile memory array in the eighth embodiment, and FIG. 31 shows a more specific circuit diagram of the flag circuit of the conceptual circuit diagram of FIG. 32 is a schematic partial cross-sectional view of the flag storage semiconductor memory of the eighth embodiment taken along a virtual vertical plane parallel to the extending direction of the bit lines. In FIG. 32, the flag storage semiconductor memory F is formed on the insulating layer 16.
1 shows a state in which the memory cell FC 1M forming 1 and the memory cell FC 2M forming the flag storing semiconductor memory F 2 are formed on the insulating layer 26. However, the flag storing semiconductor memory F 2 is formed. The memory cell FC 2M to be formed may be formed on the insulating layer 16.

【0222】以下、不揮発性メモリアレイにおける第k
番目(kは、1,2,3・・・,Kのいずれか)の不揮
発性メモリに関する説明を行うが、以下の説明において
は、第k番目の不揮発性メモリを表す添字「k」を省略
する。また、図30〜図32には、一対の不揮発性メモ
リM1,M2、一対のフラグ格納用半導体メモリF1,F2
を図示するが、これらの不揮発性メモリM1,M2、フラ
グ格納用半導体メモリF1,F2の構造は実質的に同一で
ある。以下においては、フラグ格納用半導体メモリF1
に関して説明を行う。
Hereinafter, the kth nonvolatile memory array will be described.
Although the description will be given regarding the n-th (k is any of 1, 2, 3, ..., K) non-volatile memory, the subscript “k” representing the k-th non-volatile memory is omitted in the following description. To do. 30 to 32, a pair of non-volatile memories M 1 and M 2 and a pair of flag storage semiconductor memories F 1 and F 2 are shown.
The structures of the nonvolatile memories M 1 and M 2 and the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are substantially the same. In the following, the flag storage semiconductor memory F 1
Will be explained.

【0223】フラグ格納用半導体メモリF1は、(E)
ビット線FBL1と、(F)N個(実施の形態8におい
ては、N=2)の選択用トランジスタTR1Nと、(G)
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)のメモリセルFC1Mから構成された
メモリユニットFU1と、(H)M本のプレート線P
M、から成る。
The flag storing semiconductor memory F 1 is (E)
Bit line FBL 1 , (F) N (N = 2 in the eighth embodiment) selection transistors TR 1N , and (G)
A memory unit FU 1 including M memory cells (where M ≧ 2, and M = 8 in the eighth embodiment) FC 1M , and (H) M plate lines P.
L M, consisting of.

【0224】そして、各メモリセルFC1m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。
更には、メモリユニットFU1において、メモリセルF
1mの第1の電極21は共通である。この共通の第1の
電極21を共通ノードFCN 1と呼ぶ場合がある。ま
た、メモリユニットFU1において、第m番目(但し、
m=1,2・・・,M)のメモリセルFC1mの第2の電
極23は、第m番目のプレート線PLmに接続されてい
る。実施の形態8においては、より具体的には、プレー
ト線は、第2の電極23から延在している。
Then, each memory cell FC1mIs the first
It comprises a pole 21, a ferroelectric layer 22 and a second electrode 23.
Furthermore, the memory unit FU1At memory cell F
C1mThe first electrode 21 of is common. This common first
The electrode 21 is connected to the common node FCN. 1Sometimes called. Well
Memory unit FU1In the m-th (however,
m = 1, 2 ..., M) memory cell FC1mSecond electric power
The pole 23 is the m-th plate line PLmConnected to
It In the eighth embodiment, more specifically, the play
The wire extends from the second electrode 23.

【0225】メモリユニットFU1における共通の第1
の電極は、各選択用トランジスタFTR1nを介してビッ
ト線FBL1に接続されている。具体的には、各選択用
トランジスタFTR11,FTR12の一方のソース/ドレ
イン領域14Aはビット線FBL1に接続され、選択用
トランジスタFTR11,FTR12の他方のソース/ドレ
イン領域14Bは、絶縁層16に設けられた接続孔18
を介して、メモリユニットFU1における共通の第1の
電極21(共通ノードFCN1)に接続されている。
尚、フラグ格納用半導体メモリF2を構成する各選択用
トランジスタFTR2 1,FTR22の一方のソース/ドレ
イン領域14Aはビット線FBL2に接続され、選択用
トランジスタFTR21,FTR22の他方のソース/ドレ
イン領域14Bは、絶縁層16に設けられた接続孔1
8、パッド部25、及び、層間絶縁層26に設けられた
接続孔28を介して、メモリユニットFU2における共
通の第1の電極31(共通ノードFCN2)に接続され
ている。
Common First in Memory Unit FU 1
Is connected to the bit line FBL 1 via each selection transistor FTR 1n . Specifically, one source / drain region 14A of each of the selection transistors FTR 11 and FTR 12 is connected to the bit line FBL 1, and the other source / drain region 14B of the selection transistors FTR 11 and FTR 12 is insulated. Connection hole 18 provided in layer 16
Via a common first electrode 21 (common node FCN 1 ) in the memory unit FU 1 .
Incidentally, one of the source / drain region 14A of each selection transistor FTR 2 1, FTR 22 constituting the flag storage semiconductor memory F 2 is connected to the bit line FBL 2, of the selection transistor FTR 21, FTR 22 other The source / drain region 14B is a connection hole 1 provided in the insulating layer 16.
It is connected to the common first electrode 31 (common node FCN 2 ) in the memory unit FU 2 via the connection hole 28 provided in the pad 8, the pad portion 25, and the interlayer insulating layer 26.

【0226】ビット線FBL1は、センスアンプFSA
に接続されている。また、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、図32に示した例におい
ては、フラグ格納用半導体メモリF1を構成するメモリ
セルFC1mの第2の電極23は、上方に位置するフラグ
格納用半導体メモリF 2を構成するメモリセルFC2m
第2の電極33と共通であり、プレート線PLmを兼ね
ている。これらのプレート線PLmは、図示しない領域
において接続されている。また、ワード線WL1は、フ
ラグ格納用半導体メモリF1を構成する選択用トランジ
スタFTR11と、図32の紙面垂直方向に隣接するフラ
グ格納用半導体メモリF2を構成する選択用トランジス
タFTR21とで共通である。更には、ワード線WL
2は、フラグ格納用半導体メモリF1を構成する選択用ト
ランジスタFTR12と、図32の紙面垂直方向に隣接す
るフラグ格納用半導体メモリF2を構成する選択用トラ
ンジスタFTR22とで共通である。
Bit line FBL1Is the sense amplifier FSA
It is connected to the. Also, the plate line PLMIs a plate
It is connected to the line decoder / driver PD. Furthermore,
Word line WL1, WL2Is a word line decoder / driver
It is connected to WD. In addition, in the example shown in FIG.
The flag storage semiconductor memory F1The memory that makes up
Cell FC1mThe second electrode 23 of the flag is located above
Storage semiconductor memory F 2Memory cell FC2mof
It is common to the second electrode 33, and the plate line PLmDoubles as
ing. These plate lines PLmIs not shown
Are connected in. Also, the word line WL1Is
Semiconductor memory F for storing lag1Selection transitions that make up
Star FTR1132 and adjacent flas in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
Storage semiconductor memory F2Transit for selection
FTRtwenty oneAnd are common. Furthermore, the word line WL
2Is a flag storing semiconductor memory F1For selection
Langista FTR1232 in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
Flag storing semiconductor memory F2Selection tigers
Register FTRtwenty twoAnd are common.

【0227】図30〜図32に回路図を示す不揮発性メ
モリアレイにおいては、不揮発性メモリM1を構成する
選択用トランジスタTR1n、不揮発性メモリM2を構成
する選択用トランジスタTR2n、フラグ格納用半導体メ
モリF1を構成する選択用トランジスタFTR1n、及
び、フラグ格納用半導体メモリF2を構成する選択用ト
ランジスタFTR2nはワード線WLnに接続されてい
る。そして、対となったメモリセルMC1nm,MC
2nm(n=1,2・・・,N、及び、m=1,2・・
・,M)及びメモリセルFC1m,FC2mに相補的な1ビ
ットのデータが記憶される。
In the nonvolatile memory array whose circuit diagrams are shown in FIGS. 30 to 32, the selection transistor TR 1n forming the nonvolatile memory M 1 , the selection transistor TR 2n forming the nonvolatile memory M 2 , and the flag storage. The selection transistor FTR 1n forming the semiconductor memory F 1 for selection and the selection transistor FTR 2n forming the semiconductor memory F 2 for storing a flag are connected to the word line WL n . And the paired memory cells MC 1nm , MC
2nm (n = 1, 2 ..., N and m = 1, 2 ...
, M) and 1-bit data complementary to the memory cells FC 1m and FC 2m are stored.

【0228】実施の形態8の不揮発性メモリからデータ
を読み出し、再書き込みする方法は、実質的に、実施の
形態4にて説明したと同様とすることができるので、詳
細な説明は省略し、フラグ回路の動作のみを以下に説明
する。尚、以下の説明においては、第m番目のロー・ア
ドレス及び任意の第n番目のメモリユニットが(即ち、
メモリセルMC1nm,MC2nm)選択されたとする。ここ
で、第m番目のプレート線が「或るプレート線」に相当
する。コラム・アドレスは如何なる値であってもよい。
また、ワード線WL1が選択されても、WL2が選択され
ても、以下の動作が行われる。
The method of reading data from the non-volatile memory of the eighth embodiment and rewriting the data can be substantially the same as that described in the fourth embodiment, and therefore detailed description thereof will be omitted. Only the operation of the flag circuit will be described below. In the following description, the m-th row address and an arbitrary n-th memory unit (that is,
Memory cells MC 1nm , MC 2nm ) are selected. Here, the m-th plate line corresponds to a “certain plate line”. The column address can be any value.
Further, the following operation is performed regardless of whether the word line WL 1 or WL 2 is selected.

【0229】一対のフラグ格納用半導体メモリF1,F2
においては、相補的な1ビットが記憶され、初期状態で
はデータ「0」が記憶されている。任意の第k番目のコ
ラム・アドレス、第m番目のロー・アドレス、任意の第
n番目のメモリユニットMU 1n,MU2nが選択され、プ
レート線PLmにパルスが与えられ、不揮発性メモリ
1,M2の第m番目のメモリセルMC1nm,MC2nmに記
憶されたデータがセンスアンプSAに読み出されたと
き、同時に、フラグ格納用半導体メモリF1,F2におけ
るメモリセルFC1m,FC2mに記憶されたデータもセン
スアンプFSAに読み出される。そして、センスアンプ
FSAに読み出されたデータは、フラグ判定回路FGに
送られ、フラグ判定がなされる。メモリセルFC1m,F
2mに記憶されたデータは「0」であるが故に、フラグ
判定回路FGにおいては、フラグ回路を構成するフラグ
格納用半導体メモリのメモリセルの初期化は不要と判断
される。センスアンプFSAに読み出されたデータは、
同時に、組合せ論理回路から構成された反転回路INV
に送られる。反転回路INVに入力されたデータは
「0」であるが故に、反転回路INVから出力されるデ
ータは「1」となる。このデータ「1」はレジスタRS
で保持される。
A pair of flag storing semiconductor memories F1, F2
, The complementary 1 bit is stored in the initial state.
Stores data "0". Any k th
RAM address, mth row address, any first address
nth memory unit MU 1n, MU2nIs selected,
Rate line PLmPulsed to the non-volatile memory
M1, M2M-th memory cell MC of1 nm, MC2 nmIn
When the stored data is read by the sense amplifier SA
At the same time, the flag storing semiconductor memory F1, F2Oke
Memory cell FC1m, FC2mData stored in
It is read out by the amplifier FSA. And the sense amplifier
The data read by the FSA is sent to the flag determination circuit FG.
It is sent and flag determination is made. Memory cell FC1m, F
C2mSince the data stored in is 0, the flag
In the determination circuit FG, the flags forming the flag circuit
Judging that the memory cells of the storage semiconductor memory do not need to be initialized
To be done. The data read by the sense amplifier FSA is
At the same time, an inverting circuit INV composed of a combinational logic circuit
Sent to. The data input to the inverting circuit INV is
Since it is "0", the data output from the inverting circuit INV is
The data is "1". This data "1" is the register RS
Held in.

【0230】そして、メモリセルMC1nm,MC2nmにお
けるデータ再書込み時、レジスタRSに保持されていた
データ「1」が、フラグ格納用半導体メモリF1,F2
おけるメモリセルFC1m,FC2mに書き込まれる。以上
の操作によって、第m番目のロー・アドレスが選択され
た場合、このロー・アドレスに関するフラグ格納用半導
体メモリF1,F2におけるメモリセルFC1m,FC2m
記憶されたデータが初期状態の「0」から「1」へと変
化する。
When data is rewritten in the memory cells MC 1nm and MC 2nm , the data "1" held in the register RS is stored in the memory cells FC 1m and FC 2m in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 . Written. When the m-th row address is selected by the above operation, the data stored in the memory cells FC 1m and FC 2m in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 related to this row address are in the initial state. It changes from "0" to "1".

【0231】例えば、次に、第m’番目(m’≠m)の
ロー・アドレスが選択された場合、このロー・アドレス
に関するフラグ格納用半導体メモリF1,F2におけるメ
モリセルFC1m',FC2m'が初期状態から変化する。即
ち、任意のロー・アドレスをランダムにアクセスするこ
とができる。尚、ワード線WL1,WL2のどちらが選択
されたかに依存しない。
For example, next, when the m'th (m '≠ m) row address is selected, the memory cells FC 1m' in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 related to this row address are selected. FC 2m ' changes from the initial state. That is, any row address can be randomly accessed. It does not depend on which of the word lines WL 1 and WL 2 is selected.

【0232】第m番目のロー・アドレス及び任意の第n
番目のメモリユニットMU1n,MU 2nが再び選択された
場合(コラム・アドレスは如何なる値であってもよい
し、ワード線WL1,WL2のどちらが選択されたかに依
存しない)、プレート線PLmにパルスが与えられ、不
揮発性メモリM1,M2の第1番目のメモリセルM
1nm,MC2nmに記憶されたデータがセンスアンプSA
に読み出されたとき、同時に、フラグ格納用半導体メモ
リF1,F2におけるメモリセルFC1m,FC2mに記憶さ
れたデータもセンスアンプFSAに読み出される。そし
て、センスアンプFSAに読み出されたデータは、フラ
グ判定回路FGに送られ、フラグ判定がなされる。メモ
リセルFC1m,FC2mに記憶されたデータは「1」であ
るが故に、フラグ判定回路FGにおいては、フラグ回路
を構成するフラグ格納用半導体メモリのメモリセルの初
期化が必要と判断される。センスアンプFSAに読み出
されたデータは、同時に、組合せ論理回路から構成され
た反転回路INVに送られる。反転回路INVに入力さ
れたデータは「1」であるが故に、反転回路INVから
出力されるデータは「0」となる。このデータ「0」は
レジスタRSで保持される。
The mth row address and any nth row address
Th memory unit MU1n, MU 2nWas selected again
If (column address can be any value
And word line WL1, WL2Depending on which was selected
Not exist), plate line PLmPulse is given to the
Volatile memory M1, M2First memory cell M of
C1 nm, MC2 nmThe data stored in the sense amplifier SA
At the same time, the semiconductor memory for flag storage
Li F1, F2Memory cell FC1m, FC2mRemembered by
The read data is also read by the sense amplifier FSA. That
The data read by the sense amplifier FSA is
Is sent to the flag determination circuit FG and flag determination is performed. Note
Resel FC1m, FC2mThe data stored in is "1"
Therefore, in the flag determination circuit FG, the flag circuit
The first memory cell of the flag storage semiconductor memory
It is judged that the period is necessary. Read to sense amplifier FSA
The combined data is composed of combinatorial logic circuits at the same time.
To the inverting circuit INV. Input to inverting circuit INV
Since the data obtained is "1",
The output data is “0”. This data “0”
It is held in the register RS.

【0233】そして、不揮発性メモリM1,M2のメモリ
セルMC1nm,MC2nmへのデータの再書込みが完了した
時点で、不揮発性メモリアレイを構成する全ての不揮発
性メモリにおける全てのメモリセル(第m番目のメモリ
セルを除く)のリフレッシュ動作が行われる。具体的に
は、実施の形態4の(1)〜(10)の動作が、第m番
目のメモリセルを除く全てのメモリセルに対して順次行
われる。
Then, when the rewriting of the data to the memory cells MC 1nm and MC 2nm of the nonvolatile memories M 1 and M 2 is completed, all the memory cells in all the nonvolatile memories forming the nonvolatile memory array are completed. A refresh operation (excluding the mth memory cell) is performed. Specifically, the operations (1) to (10) of the fourth embodiment are sequentially performed on all memory cells except the m-th memory cell.

【0234】一方、フラグ回路においては、第m番目の
ロー・アドレスにおける第2回目のロー・アドレス選択
がなされ、不揮発性メモリM1,M2のメモリセルMC
1nm,MC2nmへのデータの再書込み時、レジスタRSに
保持されていたデータ「0」が、センスアンプFSAに
よってフラグ格納用半導体メモリF1,F2におけるメモ
リセルFC1m,FC2mに書き込まれる。また、不揮発性
メモリアレイを構成する全ての不揮発性メモリにおける
全てのメモリセル(第1番目のメモリセルを除く)のリ
フレッシュ動作が行われるとき、フラグ格納用半導体メ
モリF1,F2におけるメモリセルFC1m,FC2m以外の
全てのメモリセルに初期値であるデータ「0」がセンス
アンプFSAを介して書き込まれる。これによって、フ
ラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリのメモリ
セルの初期化がなされる。
On the other hand, in the flag circuit, the second row address selection in the m-th row address is performed, and the memory cells MC of the nonvolatile memories M 1 and M 2 are selected.
At the time of rewriting data to 1 nm and MC 2 nm , the data “0” held in the register RS is written to the memory cells FC 1m and FC 2m in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 by the sense amplifier FSA. . In addition, when the refresh operation of all the memory cells (excluding the first memory cell) in all the nonvolatile memories forming the nonvolatile memory array is performed, the memory cells in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are The initial value data "0" is written in all the memory cells other than FC 1m and FC 2m via the sense amplifier FSA. As a result, the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit are initialized.

【0235】実施の形態8の不揮発性メモリアレイにお
いては、リフレッシュ動作が行われるのは、最短で、ロ
ー・アドレスが2回選択された場合、最長で、ロー・ア
ドレスが(M+1)回選択された場合である。また、不
揮発性メモリを構成するメモリセルの受けるディスター
ブの最大回数は、前回のリフレッシュ動作完了後から今
回のリフレッシュ動作開始前までに最大M回、リフレッ
シュ動作中が(2M−1)回であり、最大、合計(3M
−1)回である。
In the non-volatile memory array of the eighth embodiment, the refresh operation is performed at the shortest, and when the row address is selected twice, at the longest, the row address is selected (M + 1) times. That is the case. Further, the maximum number of disturbances received by the memory cells constituting the non-volatile memory is a maximum of M times after the completion of the previous refresh operation and before the start of this refresh operation, and (2M-1) times during the refresh operation, Maximum, total (3M
-1) times.

【0236】実施の形態8の不揮発性メモリアレイにお
いても、実施の形態2の不揮発性メモリアレイと実質的
に同様に、一対のフラグ格納用半導体メモリをL組とす
ることもできる。この場合、リフレッシュ動作が行われ
るのは、最短で、ロー・アドレスが2L回選択された場
合、最長で、{(2L−1)M+1}回、選択された場
合である。また、不揮発性メモリを構成するメモリセル
の受けるディスターブの最大回数は、前回のリフレッシ
ュ動作完了後から今回のリフレッシュ動作開始前までに
(2L−1)M回、リフレッシュ動作中が(2M−1)
回であり、最大、{2L−1)M+(2M−1)}回で
ある。
Also in the non-volatile memory array of the eighth embodiment, a pair of flag storing semiconductor memories can be set to L sets substantially like the non-volatile memory array of the second embodiment. In this case, the refresh operation is performed at the shortest, when the row address is selected 2 L times, and at the longest, {(2 L −1) M + 1} times. Further, the maximum number of disturbs received by the memory cells forming the nonvolatile memory is (2 L −1) M times after the completion of the previous refresh operation and before the start of the current refresh operation, and (2 M −1) during the refresh operation. )
The maximum number of times is {2 L −1) M + (2M−1)} times.

【0237】(実施の形態9)実施の形態9は実施の形
態8の変形である。実施の形態9においては、一対の不
揮発性メモリM1,M2及び一対のフラグ格納用半導体メ
モリF1,F2を構成し、且つ、プレート線が共通とされ
た一対のメモリセルのそれぞれに1ビットを記憶する。
フラグ格納用半導体メモリの数は2L(L=1)であ
り、所定回数は2 Lである。フラグ回路は1ビット構成
である。
(Ninth Embodiment) The ninth embodiment is an embodiment.
It is a modification of state 8. In the ninth embodiment, a pair of mismatches is used.
Volatile memory M1, M2And a pair of semiconductor memory for storing flags.
Mori F1, F2And the plate line is common
One bit is stored in each of the pair of memory cells.
The number of flag storage semiconductor memories is 2L (L = 1).
The predetermined number of times is 2 LIs. Flag circuit consists of 1 bit
Is.

【0238】実施の形態9における不揮発性メモリアレ
イにおけるフラグ回路の概念的な回路図を図33に示
し、図33の概念的な回路図のより具体的なフラグ回路
の一部分の回路図を図34に示す。尚、ビット線の延び
る方向と平行な仮想垂直面で実施の形態9のフラグ格納
用半導体メモリを切断したときの模式的な一部断面図
は、図32に示したと同様とすることができるので、詳
細な説明は省略する。また、実施の形態9における不揮
発性メモリアレイにおける不揮発性メモリの概念的な回
路図は図26に示したと同様である。
FIG. 33 shows a conceptual circuit diagram of the flag circuit in the non-volatile memory array according to the ninth embodiment, and FIG. 34 is a partial circuit diagram of a more specific flag circuit of the conceptual circuit diagram of FIG. Shown in. A schematic partial cross-sectional view of the flag storage semiconductor memory of the ninth embodiment taken along a virtual vertical plane parallel to the extending direction of the bit lines can be the same as that shown in FIG. , Detailed description is omitted. The conceptual circuit diagram of the nonvolatile memory in the nonvolatile memory array according to the ninth embodiment is similar to that shown in FIG.

【0239】以下、不揮発性メモリアレイにおける第k
番目(kは、1,2,3・・・,Kのいずれか)の不揮
発性メモリに関する説明を行うが、以下の説明において
は、第k番目の不揮発性メモリを表す添字「k」を省略
する。また、図33及び図34には、一対の不揮発性メ
モリM1,M2、一対のフラグ格納用半導体メモリF1
2を図示するが、これらの不揮発性メモリM1,M2
フラグ格納用半導体メモリF1,F2の構造は同一であ
る。以下においては、フラグ格納用半導体メモリF1
関して説明を行う。
Hereinafter, the kth nonvolatile memory array will be described.
Although the description will be given regarding the n-th (k is any of 1, 2, 3, ..., K) non-volatile memory, the subscript “k” representing the k-th non-volatile memory is omitted in the following description. To do. 33 and 34, a pair of non-volatile memories M 1 and M 2 , a pair of flag storage semiconductor memories F 1 and
F 2 is shown, but these nonvolatile memories M 1 , M 2 ,
The flag storage semiconductor memories F 1 and F 2 have the same structure. The semiconductor memory F 1 for storing flags will be described below.

【0240】フラグ格納用半導体メモリF1は、(E)
ビット線FBL1と、(F)N個(実施の形態9におい
ては、N=2である)の選択用トランジスタTR1Nと、
(G)それぞれがM個(但し、M≧2であり、実施の形
態9においては、M=8)のメモリセルFC1Mから構成
されたメモリユニットFU1と、(H)M本のプレート
線PLM、から成る。
The flag storing semiconductor memory F 1 is (E)
A bit line FBL 1 and (F) N selection transistors TR 1N (N = 2 in the ninth embodiment);
(G) A memory unit FU 1 including M memory cells (where M ≧ 2, M = 8 in the ninth embodiment) FC 1M , and (H) M plate lines. PL M.

【0241】そして、各メモリセルFC1m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。
更には、メモリユニットFU1において、メモリセルF
1mの第1の電極21は共通である。この共通の第1の
電極21を共通ノードFCN 1と呼ぶ場合がある。ま
た、メモリユニットFU1において、第m番目(但し、
m=1,2・・・,M)のメモリセルFC1mの第2の電
極23は、第m番目のプレート線PLmに接続されてい
る。実施の形態9においては、より具体的には、プレー
ト線は、第2の電極23から延在している。
Then, each memory cell FC1mIs the first
It comprises a pole 21, a ferroelectric layer 22 and a second electrode 23.
Furthermore, the memory unit FU1At memory cell F
C1mThe first electrode 21 of is common. This common first
The electrode 21 is connected to the common node FCN. 1Sometimes called. Well
Memory unit FU1In the m-th (however,
m = 1, 2 ..., M) memory cell FC1mSecond electric power
The pole 23 is the m-th plate line PLmConnected to
It In the ninth embodiment, more specifically, the play
The wire extends from the second electrode 23.

【0242】メモリユニットFU1における共通の第1
の電極は、各選択用トランジスタFTR1nを介してビッ
ト線FBL1に接続されている。具体的には、各選択用
トランジスタFTR11,FTR12の一方のソース/ドレ
イン領域14Aはビット線FBL1に接続され、選択用
トランジスタFTR11,FTR12の他方のソース/ドレ
イン領域14Bは、絶縁層16に設けられた接続孔18
を介して、メモリユニットFU1における共通の第1の
電極21(共通ノードFCN1)に接続されている。
Common First in Memory Unit FU 1
Is connected to the bit line FBL 1 via each selection transistor FTR 1n . Specifically, one source / drain region 14A of each of the selection transistors FTR 11 and FTR 12 is connected to the bit line FBL 1, and the other source / drain region 14B of the selection transistors FTR 11 and FTR 12 is insulated. Connection hole 18 provided in layer 16
Via a common first electrode 21 (common node FCN 1 ) in the memory unit FU 1 .

【0243】ビット線FBL1は、センスアンプFSA
に接続されている。また、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WL11,WL12,WL21,WL22は、ワード線
デコーダ/ドライバWDに接続されている。フラグ格納
用半導体メモリF1を構成するメモリセルFC1mの第2
の電極23は、フラグ格納用半導体メモリF2を構成す
るメモリセルFC2mの第2の電極と共通であり、プレー
ト線PLmを兼ねている。これらのプレート線PLmは、
図示しない領域において接続されている。また、ワード
線WL11は、フラグ格納用半導体メモリF1を構成する
選択用トランジスタFTR11と不揮発性メモリM1を構
成する選択用トランジスタTR11とで共通であり、ワー
ド線WL12は、フラグ格納用半導体メモリF1を構成す
る選択用トランジスタFTR12と不揮発性メモリM1
構成する選択用トランジスタTR12とで共通であり、ワ
ード線WL21は、フラグ格納用半導体メモリF2を構成
する選択用トランジスタFTR21と不揮発性メモリM2
を構成する選択用トランジスタTR21とで共通であり、
ワード線WL22は、フラグ格納用半導体メモリF2を構
成する選択用トランジスタFTR22と不揮発性メモリM
2を構成する選択用トランジスタTR22とで共通であ
る。そして、対となったメモリセルMC1nm,MC
2nm(n=1,2・・・,N、及び、m=1,2・・
・,M)及びメモリセルFC1m,FC2mのそれぞれに1
ビットのデータが記憶される。
The bit line FBL 1 is connected to the sense amplifier FSA.
It is connected to the. Further, the plate line PL M is connected to the plate line decoder / driver PD. Furthermore,
The word lines WL 11 , WL 12 , WL 21 , WL 22 are connected to the word line decoder / driver WD. Second memory cell FC 1m forming the flag storing semiconductor memory F 1
The electrode 23 is common to the second electrode of the memory cell FC 2m forming the flag storing semiconductor memory F 2 and also serves as the plate line PL m . These plate lines PL m are
They are connected in a region not shown. The word line WL 11 is common to the selection transistor FTR 11 that constitutes the flag storage semiconductor memory F 1 and the selection transistor TR 11 that constitutes the nonvolatile memory M 1 , and the word line WL 12 is the flag. The selection transistor FTR 12 forming the storage semiconductor memory F 1 and the selection transistor TR 12 forming the nonvolatile memory M 1 are common, and the word line WL 21 forms the flag storage semiconductor memory F 2 . Selection transistor FTR 21 and non-volatile memory M 2
Common to the selection transistor TR 21 that configures
The word line WL 22 includes a selection transistor FTR 22 and a non-volatile memory M that form the flag storage semiconductor memory F 2.
It is also common to the selection transistor TR 22 that forms part 2 . And the paired memory cells MC 1nm , MC
2nm (n = 1, 2 ..., N and m = 1, 2 ...
., M) and memory cells FC 1m , FC 2m each 1
Bit data is stored.

【0244】実施の形態9の不揮発性メモリからデータ
を読み出し、再書き込みする方法は、実質的に、実施の
形態5にて説明したと同様とすることができるので、詳
細な説明は省略し、フラグ回路の動作のみを以下に説明
する。尚、以下の説明においては、不揮発性メモリM1
のメモリセルMC1nmが選択されたとする。ここで、第
m番目のプレート線が「或るプレート線」に相当する。
コラム・アドレスは如何なる値であってもよいし、nの
値も1,2のいずれであってもよい。即ち、ワード線W
11,WL2のいずれかが選択されたかに依存せず、ま
た、ワード線WL2 1,WL22のいずれかが選択されたか
に依存しない。
The method of reading and rewriting data from the non-volatile memory of the ninth embodiment can be substantially the same as that described in the fifth embodiment, and therefore detailed description thereof will be omitted. Only the operation of the flag circuit will be described below. In the following description, the nonvolatile memory M 1
It is assumed that the memory cell MC 1 nm of is selected. Here, the m-th plate line corresponds to a “certain plate line”.
The column address may have any value, and the value of n may be either 1 or 2. That is, the word line W
One of L 11, WL 2 does not depend on whether the selected, also does not depend on whether one of the word lines WL 2 1, WL 22 is selected.

【0245】一対のフラグ格納用半導体メモリF1,F2
のそれぞれにおいては、1ビットが記憶され、初期状態
ではデータ「0」が記憶されている。メモリセルMC
1nmが選択され、プレート線PLmにパルスが与えられ、
不揮発性メモリM1のメモリセルMC1nmに記憶されたデ
ータがセンスアンプSAに読み出されたとき、同時に、
フラグ格納用半導体メモリF1におけるメモリセルFC
1mに記憶されたデータもセンスアンプFSAに読み出さ
れる。そして、センスアンプFSAに読み出されたデー
タは、フラグ判定回路FGに送られ、フラグ判定がなさ
れる。メモリセルFC1mに記憶されたデータは「0」で
あるが故に、フラグ判定回路FGにおいては、フラグ回
路を構成するフラグ格納用半導体メモリのメモリセルの
初期化は不要と判断される。センスアンプFSAに読み
出されたデータは、同時に、組合せ論理回路から構成さ
れた反転回路INVに送られる。反転回路INVに入力
されたデータは「0」であるが故に、反転回路INVか
ら出力されるデータは「1」となる。このデータ「1」
はレジスタRSで保持される。
A pair of flag storing semiconductor memories F 1 and F 2
In each of the above, 1 bit is stored, and data “0” is stored in the initial state. Memory cell MC
1 nm is selected, a pulse is applied to the plate line PL m ,
When the data stored in the memory cell MC 1nm of the nonvolatile memory M 1 is read by the sense amplifier SA, at the same time,
Memory cell FC in semiconductor memory F 1 for storing flags
The data stored in 1 m is also read by the sense amplifier FSA. Then, the data read by the sense amplifier FSA is sent to the flag determination circuit FG, and the flag determination is performed. Since the data stored in the memory cell FC 1m is “0”, in the flag determination circuit FG, it is determined that the initialization of the memory cell of the flag storage semiconductor memory forming the flag circuit is unnecessary. The data read by the sense amplifier FSA is simultaneously sent to the inverting circuit INV composed of the combinational logic circuit. Since the data input to the inverting circuit INV is "0", the data output from the inverting circuit INV is "1". This data “1”
Are held in the register RS.

【0246】そして、メモリセルMC1nmにおけるデー
タ再書込み時、レジスタRSに保持されていたデータ
「1」が、フラグ格納用半導体メモリF1におけるメモ
リセルFC1mに書き込まれる。以上の操作によって、不
揮発性メモリM1のメモリセルMC1nmが選択された場
合、フラグ格納用半導体メモリF1におけるメモリセル
FC1mに記憶されたデータが初期状態の「0」から
「1」へと変化する。
Then, at the time of rewriting data in the memory cell MC 1nm , the data "1" held in the register RS is written in the memory cell FC 1m in the flag storing semiconductor memory F 1 . When the memory cell MC 1nm of the nonvolatile memory M 1 is selected by the above operation, the data stored in the memory cell FC 1m of the flag storing semiconductor memory F 1 changes from “0” in the initial state to “1”. And changes.

【0247】例えば、次に、第m’番目(m’≠m)の
ロー・アドレスが選択された場合、このロー・アドレス
に関するフラグ格納用半導体メモリF1あるいはF2にお
けるメモリセルFC1m'あるいはFC2m'が初期状態から
変化する。即ち、任意のロー・アドレスをランダムにア
クセスすることができる。尚、ワード線WL11,WL 2
のいずれかが選択されたかに依存せず、また、ワード線
WL21,WL22のいずれかが選択されたかに依存しな
い。
For example, next, the m'th (m '≠ m)
This row address, if a row address was selected
Flag storage semiconductor memory F1Or F2To
Memory cell FC1m 'Or FC2m 'From the initial state
Change. That is, any row address is randomly assigned.
Can be accessed. The word line WL11, WL 2
It does not depend on which one was selected and also on the word line
WLtwenty one, WLtwenty twoDepends on which one was selected
Yes.

【0248】不揮発性メモリM1のメモリセルMC1nm
再び選択された場合(コラム・アドレスは如何なる値で
あってもよく、nの値も如何なる値であってもよい)、
プレート線PLmにパルスが与えられ、不揮発性メモリ
1のメモリセルMC1nmに記憶されたデータがセンスア
ンプSAに読み出されたとき、同時に、フラグ格納用半
導体メモリF1におけるメモリセルFC1mに記憶された
データもセンスアンプFSAに読み出される。そして、
センスアンプFSAに読み出されたデータは、フラグ判
定回路FGに送られ、フラグ判定がなされる。メモリセ
ルFC1mに記憶されたデータは「1」であるが故に、フ
ラグ判定回路FGにおいては、フラグ回路を構成するフ
ラグ格納用半導体メモリのメモリセルの初期化が必要と
判断される。センスアンプFSAに読み出されたデータ
は、同時に、組合せ論理回路から構成された反転回路I
NVに送られる。反転回路INVに入力されたデータは
「1」であるが故に、反転回路INVから出力されるデ
ータは「0」となる。このデータ「0」はレジスタRS
で保持される。
When the memory cell MC 1nm of the nonvolatile memory M 1 is selected again (the column address may have any value, and the value of n may have any value).
When a pulse is applied to the plate line PL m and the data stored in the memory cell MC 1nm of the nonvolatile memory M 1 is read by the sense amplifier SA, at the same time, the memory cell FC 1m in the flag storing semiconductor memory F 1 is read. The data stored in is also read by the sense amplifier FSA. And
The data read by the sense amplifier FSA is sent to the flag determination circuit FG and flag determination is performed. Since the data stored in the memory cell FC 1m is “1”, the flag determination circuit FG determines that the memory cell of the flag storage semiconductor memory forming the flag circuit needs to be initialized. At the same time, the data read out to the sense amplifier FSA is inverted by an inverting circuit I composed of a combinational logic circuit.
Sent to NV. Since the data input to the inverting circuit INV is "1", the data output from the inverting circuit INV is "0". This data “0” is stored in the register RS
Held in.

【0249】尚、対となった不揮発性メモリにおける第
2番目の不揮発性メモリM2からのデータの読出し及び
再書込みにおいては、不揮発性メモリM2にアクセスさ
れる毎に、フラグ格納用半導体メモリF2におけるメモ
リセルFC2mにおけるデータが、「0」→「1」→
「0」→「1」・・・と変化する。そして、フラグ格納
用半導体メモリF2において、或るメモリセルに記憶さ
れたデータが読み出され、このデータが「1」である場
合、フラグ判定回路FGにおいては、フラグ回路を構成
するフラグ格納用半導体メモリのメモリセルの初期化が
必要と判断される。
In reading and rewriting data from the second non-volatile memory M 2 in the pair of non-volatile memories, the flag storing semiconductor memory is accessed every time the non-volatile memory M 2 is accessed. The data in the memory cell FC 2m in F 2 is “0” → “1” →
It changes from "0" to "1". Then, in the flag storage semiconductor memory F 2 , the data stored in a certain memory cell is read out, and when this data is “1”, the flag determination circuit FG stores the flag in the flag circuit. It is determined that the memory cells of the semiconductor memory need to be initialized.

【0250】そして、不揮発性メモリM1のメモリセル
MC1nmへのデータの再書込みが完了した時点で、不揮
発性メモリアレイを構成する全ての不揮発性メモリにお
ける全てのメモリセル(第m番目のメモリセルを除く)
のリフレッシュ動作が行われる。具体的には、実施の形
態5の(1)〜(10)の動作が、第m番目のメモリセ
ルを除く全てのメモリセルに対して順次行われる。
Then, when the rewriting of the data to the memory cell MC 1nm of the nonvolatile memory M 1 is completed, all the memory cells (mth memory) in all the nonvolatile memories forming the nonvolatile memory array are completed. (Excluding cells)
Refresh operation is performed. Specifically, the operations (1) to (10) of the fifth embodiment are sequentially performed on all memory cells except the m-th memory cell.

【0251】一方、フラグ回路においては、不揮発性メ
モリM1のメモリセルMC1nmへのデータの再書込み時、
レジスタRSに保持されていたデータ「0」が、センス
アンプFSAによってフラグ格納用半導体メモリF1
2におけるメモリセルFC1m,FC2mに書き込まれ
る。また、不揮発性メモリアレイを構成する全ての不揮
発性メモリにおける全てのメモリセル(第1番目のメモ
リセルを除く)のリフレッシュ動作が行われるとき、フ
ラグ格納用半導体メモリF1,F2におけるメモリセルF
1m,FC2m以外の全てのメモリセルに初期値であるデ
ータ「0」がセンスアンプFSAを介して書き込まれ
る。これによって、フラグ回路を構成するフラグ格納用
半導体メモリのメモリセルの初期化がなされる。
On the other hand, in the flag circuit, when data is rewritten to the memory cell MC 1nm of the nonvolatile memory M 1 ,
The data “0” held in the register RS is transferred to the flag storage semiconductor memory F 1 , by the sense amplifier FSA.
It is written in the memory cells FC 1m and FC 2m in F 2 . In addition, when the refresh operation of all the memory cells (excluding the first memory cell) in all the nonvolatile memories forming the nonvolatile memory array is performed, the memory cells in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are F
The initial value data "0" is written in all the memory cells other than C 1m and FC 2m via the sense amplifier FSA. As a result, the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit are initialized.

【0252】実施の形態9の不揮発性メモリアレイにお
いては、リフレッシュ動作が行われるのは、最短で、ロ
ー・アドレスが2回選択された場合、最長で、ロー・ア
ドレスが(2M+1)回選択された場合である。また、
不揮発性メモリを構成するメモリセルの受けるディスタ
ーブの最大回数は、前回のリフレッシュ動作完了後から
今回のリフレッシュ動作開始前までに最大2M回、リフ
レッシュ動作中が(4M−1)回であり、最大、合計
(6M−1)回である。
In the non-volatile memory array of the ninth embodiment, the refresh operation is performed at the shortest, when the row address is selected twice, at the longest, the row address is selected (2M + 1) times. That is the case. Also,
The maximum number of disturbances received by the memory cells constituting the non-volatile memory is 2M at maximum after the completion of the previous refresh operation and before the start of this refresh operation, and (4M-1) times during the refresh operation. It is (6M-1) times in total.

【0253】実施の形態9の不揮発性メモリアレイにお
いても、実施の形態2の不揮発性メモリアレイと実質的
に同様に、一対のフラグ格納用半導体メモリをL組とす
ることもできる。この場合、リフレッシュ動作が行われ
るのは、最短で、ロー・アドレスが2L回選択された場
合、最長で、{(2L−1)2M+1}回、選択された
場合である。また、不揮発性メモリを構成するメモリセ
ルの受けるディスターブの最大回数は、前回のリフレッ
シュ動作完了後から今回のリフレッシュ動作開始前まで
に(2L−1)(2M)回、リフレッシュ動作中が(4
M−1)回であり、最大、{(2L−1)2M+(4M
−1)}回である。
Also in the non-volatile memory array of the ninth embodiment, a pair of flag storage semiconductor memories can be set to L sets, substantially as in the non-volatile memory array of the second embodiment. In this case, the refresh operation is performed at the shortest, when the row address is selected 2 L times, and at the longest, {(2 L −1) 2 M + 1} times. Further, the maximum number of disturbs received by the memory cells forming the non-volatile memory is (2 L −1) (2M) times after the completion of the previous refresh operation and before the start of the current refresh operation, and during the refresh operation (4
M-1) times, the maximum is {(2 L -1) 2M + (4M
-1)} times.

【0254】(実施の形態10)実施の形態10は、本
発明の第5の態様に係る不揮発性メモリアレイ及びその
駆動方法に関する。ビット線の延びる方向と平行な仮想
垂直面で実施の形態10の不揮発性メモリアレイを構成
する不揮発性メモリを切断したときの模式的な一部断面
図を図35に示し、フラグ格納用半導体メモリを切断し
たときの模式的な一部断面図を図36に示す。更には、
実施の形態10の不揮発性メモリアレイにおける不揮発
性メモリの概念的な回路図を図37に示し、不揮発性メ
モリのより具体的な回路図を図39に示し、フラグ格納
用半導体メモリの概念的な回路図を図38に示し、フラ
グ格納用半導体メモリのより具体的な回路図を図40に
示す。
(Embodiment 10) Embodiment 10 relates to a nonvolatile memory array according to the fifth aspect of the present invention and a driving method thereof. FIG. 35 is a schematic partial cross-sectional view of the nonvolatile memory forming the nonvolatile memory array of the tenth embodiment taken along an imaginary vertical plane parallel to the bit line extending direction. FIG. FIG. 36 shows a schematic partial cross-sectional view when the is cut. Furthermore,
FIG. 37 shows a conceptual circuit diagram of the nonvolatile memory in the nonvolatile memory array of the tenth embodiment, FIG. 39 shows a more specific circuit diagram of the nonvolatile memory, and a conceptual diagram of the flag storage semiconductor memory. FIG. 38 shows a circuit diagram, and FIG. 40 shows a more specific circuit diagram of the flag storage semiconductor memory.

【0255】この不揮発性メモリアレイは、複数(例え
ば、K=27個)の不揮発性メモリと、少なくとも1つ
(実施の形態10においては2であり、L=2)のフラ
グ格納用半導体メモリから成るフラグ回路(2L-1ビッ
ト=2ビットのフラグ回路)とから構成されている。実
施の形態10においては、一対の不揮発性メモリM1
2及び一対のフラグ格納用半導体メモリF1,F2を構
成し、且つ、プレート線が共通とされた一対のメモリセ
ルに相補的に1ビットを記憶する。また、所定回数は2
L(=4回)である。
This non-volatile memory array includes a plurality (for example, K = 2 7 ) of non-volatile memories and at least one (2 in the tenth embodiment, 2 and L = 2) flag storage semiconductor memories. Flag circuit (2 L-1 bit = 2 bit flag circuit). In the tenth embodiment, a pair of non-volatile memories M 1 ,
M 2 and a pair of flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are formed, and 1 bit is complementarily stored in a pair of memory cells having a common plate line. Also, the predetermined number of times is 2
L (= 4 times).

【0256】以下、不揮発性メモリアレイにおける第k
番目(kは、1,2,3・・・,Kのいずれか)の不揮
発性メモリに関する説明を行うが、以下の説明において
は、第k番目の不揮発性メモリを表す添字「k」を省略
する。また、図37〜図38には、一対の不揮発性メモ
リM1,M2、一対のフラグ格納用半導体メモリF1,F2
を図示するが、これらの不揮発性メモリM1,M2、フラ
グ格納用半導体メモリF1,F2の構造は同一であり、以
下においては、不揮発性メモリM1、フラグ格納用半導
体メモリF1に関して説明を行う。
Hereinafter, the kth nonvolatile memory array will be described.
Although the description will be given regarding the n-th (k is any of 1, 2, 3, ..., K) non-volatile memory, the subscript “k” representing the k-th non-volatile memory is omitted in the following description. To do. 37 to 38, a pair of non-volatile memories M 1 and M 2 and a pair of flag storage semiconductor memories F 1 and F 2 are shown.
Although the nonvolatile memories M 1 and M 2 and the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 have the same structure, the nonvolatile memory M 1 and the flag storing semiconductor memory F 1 will be described below. Will be explained.

【0257】実施の形態10の不揮発性メモリM1は、
(A)N本(但し、N≧2であり、実施の形態10にお
いては、N=2)のビット線BL1Nと、(B)N個の選
択用トランジスタTR1Nと、(C)それぞれがM個(但
し、M≧2であり、実施の形態10においては、M=
8)のメモリセルMC11M,MC12Mから構成された、N
個のメモリユニットMU1Nと、(D)M本のプレート線
PLM、から成る。
The nonvolatile memory M 1 of the tenth embodiment is
(A) N (where N ≧ 2, N = 2 in the tenth embodiment) bit lines BL 1N , (B) N selection transistors TR 1N , and (C) respectively. M (however, M ≧ 2, and in the tenth embodiment, M =
8) N composed of memory cells MC 11M and MC 12M
Memory units MU 1N and (D) M plate lines PL M.

【0258】尚、図37及び図38中、ビット線BL11
と、選択用トランジスタTR11と、メモリセルMC11M
から構成されたメモリユニットMU11を、サブユニット
SU1 1で表し、ビット線BL12と、選択用トランジスタ
TR12と、メモリセルMC12Mから構成されたメモリユ
ニットMU12を、サブユニットSU12で表し、ビット線
FBL11と、選択用トランジスタFTR11と、メモリセ
ルFC11Mから構成されたメモリユニットFU11を、サ
ブユニットFSU11で表し、ビット線FBL12と、選択
用トランジスタFTR12と、メモリセルFC12Mから構
成されたメモリユニットFU12を、サブユニットFSU
12で表す。
Incidentally, in FIG. 37 and FIG. 38, the bit line BL 11
, Selection transistor TR 11 and memory cell MC 11M
The memory unit MU 11, which is composed of, expressed in the sub-unit SU 1 1, the bit line BL 12, the selection transistor TR 12, the memory unit MU 12, which is composed of the memory cells MC 12M, subunit SU 12 The memory unit FU 11 composed of the bit line FBL 11 , the selection transistor FTR 11 and the memory cell FC 11M is represented by the subunit FSU 11 , and the bit line FBL 12 , the selection transistor FTR 12 and the memory The memory unit FU 12 composed of the cell FC 12M is replaced with the subunit FSU.
Expressed as 12 .

【0259】そして、N個のメモリユニットMU1Nは、
絶縁層(層間絶縁層26)を介して積層されている。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、第1番目(第1層目)のメモリ
ユニットMU11を構成する各メモリセルMC11Mは、第
1の電極21と強誘電体層22と第2の電極23とから
成り、第2番目(第2層目)のメモリユニットMU12
構成する各メモリセルMC12M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、各
メモリユニットMU1nにおいて、メモリセルMC1nm
第1の電極21,31は共通である。具体的には、第1
番目(第1層目)のメモリユニットMU 11において、メ
モリセルMC11Mの第1の電極21は共通である。この
共通の第1の電極21を第1の共通ノードCN11と呼ぶ
場合がある。また、第2番目(第2層目)のメモリユニ
ットMU12において、メモリセルMC12Mの第1の電極
31は共通である。この共通の第1の電極31を第2の
共通ノードCN12と呼ぶ場合がある。更には、第n番目
(第n層目)(但し、n=1,2・・・,N)のメモリ
ユニットMU1nにおいて、第m番目(但し、m=1,2
・・・,M)のメモリセルの第2の電極23,33は、
メモリユニットMU1n間で共通とされた第m番目のプレ
ート線PLmに接続されている。実施の形態10におい
ては、より具体的には、各プレート線は、第2の電極2
3,33から延在している。
Then, N memory units MU1NIs
They are stacked with an insulating layer (interlayer insulating layer 26) interposed therebetween. each
The memory cell has a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode.
Consists of. Specifically, the first (first layer) memory
Unit MU11Memory cells MC configuring11MIs the
From the first electrode 21, the ferroelectric layer 22, and the second electrode 23
And the second (second layer) memory unit MU12To
Each constituting memory cell MC12MIs stronger than the first electrode 31.
It is composed of a dielectric layer 32 and a second electrode 33. Furthermore, each
Memory unit MU1nIn the memory cell MC1 nmof
The first electrodes 21 and 31 are common. Specifically, the first
Th (first layer) memory unit MU 11At
Morisell MC11MThe first electrode 21 of is common. this
The common first electrode 21 is connected to the first common node CN11Call
There are cases. In addition, the second (second layer) memory unit
MU12In the memory cell MC12MFirst electrode of
31 is common. This common first electrode 31 is connected to the second electrode
Common node CN12Sometimes called. Furthermore, the nth
(Nth layer) (however, n = 1, 2, ..., N) memory
Unit MU1n, The m-th (however, m = 1, 2
The second electrodes 23 and 33 of the memory cell of
Memory unit MU1nThe m-th pre-shared between
Air line PLmIt is connected to the. In the tenth embodiment
More specifically, each plate line has a second electrode 2
It extends from 3,33.

【0260】第n番目(第n層目)(但し、n=1,2
・・・,N)のメモリユニットMU 1nにおける共通の第
1の電極は、第n番目の選択用トランジスタTR1nを介
して第n番目のビット線BL1nに接続されている。具体
的には、第n番目の選択用トランジスタTR1nの一方の
ソース/ドレイン領域14Aは接続孔15を介して第n
番目のビット線BL1nに接続され、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14B
は、絶縁層16に設けられた接続孔18を介して、第1
層目のメモリユニットMU11における共通の第1の電極
21(第1の共通ノードCN11)に接続されている。ま
た、第2番目の選択用トランジスタTR 12の他方のソー
ス/ドレイン領域14Bは、絶縁層16に設けられた接
続孔18、パッド部25、及び、層間絶縁層26に設け
られた接続孔28を介して、第2層目のメモリユニット
MU12における共通の第1の電極31(第2の共通ノー
ドCN12)に接続されている。
Nth (nth layer) (where n = 1, 2)
..., N) memory unit MU 1nCommon first in
The first electrode is the nth selection transistor TR.1nThrough
And then the nth bit line BL1nIt is connected to the. Concrete
Specifically, the nth selection transistor TR1nOne of
The source / drain region 14A is n-th through the connection hole 15.
Th bit line BL1nConnected to the first selection gate
Langista TR11The other source / drain region 14B
Through the connection hole 18 provided in the insulating layer 16
Layer memory unit MU11Common first electrode in
21 (first common node CN11)It is connected to the. Well
The second selection transistor TR 12The other saw
The source / drain region 14B is connected to the insulating layer 16.
Provided in the continuous hole 18, the pad portion 25, and the interlayer insulating layer 26
The second layer memory unit through the connection hole 28 formed.
MU12Common first electrode 31 (second common
De CN12)It is connected to the.

【0261】ビット線BL1nは、センスアンプSAに接
続されている。また、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WL1,WL2は、ワード線デコーダ/ドライバWD
に接続されている。ワード線WL1,WL2は、図35の
紙面垂直方向に延びている。また、不揮発性メモリM 1
を構成するメモリセルMC11mの第2の電極23は、図
35の紙面垂直方向に隣接する不揮発性メモリM2を構
成するメモリセルMC21mの第2の電極と共通であり、
プレート線PLmを兼ねている。更には、不揮発性メモ
リM1を構成するメモリセルMC12mの第2の電極33
は、図35の紙面垂直方向に隣接する不揮発性メモリM
2を構成するメモリセルMC22mの第2の電極と共通であ
り、プレート線PLmを兼ねている。これらのプレート
線PLmは、図示しない領域において接続されている。
また、ワード線WL1は、不揮発性メモリM1を構成する
選択用トランジスタTR11と、図35の紙面垂直方向に
隣接する不揮発性メモリM2を構成する選択用トランジ
スタTR21とで共通である。更には、ワード線WL
2は、不揮発性メモリM1を構成する選択用トランジスタ
TR12と、図39の紙面垂直方向に隣接する不揮発性メ
モリM2を構成する選択用トランジスタTR22とで共通
である。
Bit line BL1nIs connected to the sense amplifier SA
Has been continued. Also, the plate line PLMIs the plate line de
It is connected to the coder / driver PD. Furthermore,
Line WL1, WL2Is a word line decoder / driver WD
It is connected to the. Word line WL1, WL2Is shown in FIG.
It extends in the direction perpendicular to the page. In addition, the nonvolatile memory M 1
Memory cell MC constituting the11mThe second electrode 23 of FIG.
The non-volatile memories M adjacent to each other in the direction perpendicular to the paper of FIG.2Construct
Memory cell MC21mCommon with the second electrode of
Plate line PLmDoubles as Furthermore, non-volatile memo
Re M1Memory cell MC constituting the12mSecond electrode 33 of
Is a non-volatile memory M adjacent in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
2Memory cell MC constituting the22mCommon to the second electrode of
, Plate line PLmDoubles as These plates
Line PLmAre connected in a region not shown.
Also, the word line WL1Is a non-volatile memory M1Make up
Selection transistor TR11And in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
Adjacent non-volatile memory M2Selection transitions that make up
Star TRtwenty oneAnd are common. Furthermore, the word line WL
2Is a non-volatile memory M1Selection transistor
TR12And non-volatile memory adjacent in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
Mori M2Selection transistor TRtwenty twoCommon with
Is.

【0262】一方、実施の形態10のフラグ格納用半導
体メモリF1は、(A)N本(但し、N≧2であり、実
施の形態10においては、N=2)のビット線FBL1N
と、(B)N個の選択用トランジスタFTR1Nと、
(C)それぞれがM個(但し、M≧2であり、実施の形
態10においては、M=8)のメモリセルFC11M,F
12Mから構成された、N個のメモリユニットFU
1Nと、(D)M本のプレート線PLM、から成る。
On the other hand, the flag storing semiconductor memory F 1 of the tenth embodiment has (A) N (where N ≧ 2, N = 2 in the tenth embodiment) bit lines FBL 1N.
And (B) N selection transistors FTR 1N ,
(C) M memory cells FC 11M and F (where M ≧ 2, and M = 8 in the tenth embodiment).
N memory units FU composed of C 12M
1N and (D) M plate lines PL M.

【0263】そして、N個のメモリユニットFU1Nは、
絶縁層(層間絶縁層26)を介して積層されている。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、第1番目(第1層目)のメモリ
ユニットFU11を構成する各メモリセルFC11Mは、第
1の電極21と強誘電体層22と第2の電極23とから
成り、第2番目(第2層目)のメモリユニットFU12
構成する各メモリセルFC12M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、各
メモリユニットFU1nにおいて、メモリセルFC1nm
第1の電極21,31は共通である。具体的には、第1
番目(第1層目)のメモリユニットFU 11において、メ
モリセルFC11Mの第1の電極21は共通である。この
共通の第1の電極21を第1の共通ノードFCN11と呼
ぶ場合がある。また、第2番目(第2層目)のメモリユ
ニットFU12において、メモリセルFC12Mの第1の電
極31は共通である。この共通の第1の電極31を第2
の共通ノードFCN12と呼ぶ場合がある。更には、第n
番目(第n層目)(但し、n=1,2・・・,N)のメ
モリユニットFU1nにおいて、第m番目(但し、m=
1,2・・・,M)のメモリセルの第2の電極23,3
3は、メモリユニットFU1n間で共通とされた第m番目
のプレート線PLmに接続されている。実施の形態10
においては、より具体的には、各プレート線は、第2の
電極23,33から延在している。
Then, the N memory units FU1NIs
They are stacked with an insulating layer (interlayer insulating layer 26) interposed therebetween. each
The memory cell has a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode.
Consists of. Specifically, the first (first layer) memory
Unit FU11Each memory cell FC that composes11MIs the
From the first electrode 21, the ferroelectric layer 22, and the second electrode 23
And the second (second layer) memory unit FU12To
Each memory cell FC12MIs stronger than the first electrode 31.
It is composed of a dielectric layer 32 and a second electrode 33. Furthermore, each
Memory unit FU1nIn memory cell FC1 nmof
The first electrodes 21 and 31 are common. Specifically, the first
Th (first layer) memory unit FU 11At
Morisell FC11MThe first electrode 21 of is common. this
The common first electrode 21 is connected to the first common node FCN.11Call
There are cases where In addition, the second (second layer) memory unit
Knit FU12In memory cell FC12MThe first electric
The pole 31 is common. This common first electrode 31
Common node FCN12Sometimes called. Furthermore, the nth
The th (nth layer) (however, n = 1, 2, ..., N) message
Mori Unit FU1n, The m-th (however, m =
1, 2, ..., M) second electrodes 23, 3 of the memory cells
3 is a memory unit FU1nM-th common between
Plate line PLmIt is connected to the. Embodiment 10
In, more specifically, each plate line is
It extends from the electrodes 23, 33.

【0264】第n番目(第n層目)(但し、n=1,2
・・・,N)のメモリユニットFU 1nにおける共通の第
1の電極は、第n番目の選択用トランジスタTR1nを介
して第n番目のビット線FBL1nに接続されている。具
体的には、第n番目の選択用トランジスタFTR1nの一
方のソース/ドレイン領域14Aは接続孔15を介して
第n番目のビット線FBL1nに接続され、第1番目の選
択用トランジスタFTR11の他方のソース/ドレイン領
域14Bは、絶縁層16に設けられた接続孔18を介し
て、第1層目のメモリユニットFU11における共通の第
1の電極21(第1の共通ノードFCN11)に接続され
ている。また、第2番目の選択用トランジスタFTR12
の他方のソース/ドレイン領域14Bは、絶縁層16に
設けられた接続孔18、パッド部25、及び、層間絶縁
層26に設けられた接続孔28を介して、第2層目のメ
モリユニットFU12における共通の第1の電極31(第
2の共通ノードFCN12)に接続されている。
Nth (nth layer) (however, n = 1, 2
..., N) memory unit FU 1nCommon first in
The first electrode is the nth selection transistor TR.1nThrough
And then the nth bit line FBL1nIt is connected to the. Ingredient
Physically, it is the nth selection transistor FTR.1nOne
One of the source / drain regions 14A is connected via the connection hole 15.
Nth bit line FBL1nConnected to the first choice
Selection transistor FTR11Other source / drain region
The area 14B is formed through the connection hole 18 provided in the insulating layer 16.
The first layer memory unit FU11Common first in
1 electrode 21 (first common node FCN11) Is connected to
ing. In addition, the second selection transistor FTR12
The other source / drain region 14B of the
Provided connection hole 18, pad portion 25, and interlayer insulation
Through the connection hole 28 provided in the layer 26, the second layer
Mori Unit FU12Common first electrode 31 (first
2 common nodes FCN12)It is connected to the.

【0265】ビット線FBL1nは、センスアンプFSA
1に接続されている。また、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WL1,WL2は、ワード線デコーダ/ドライバ
WDに接続されている。ワード線WL1,WL2は、図3
6の紙面垂直方向に延びている。また、フラグ格納用半
導体メモリF1を構成するメモリセルFC11mの第2の電
極23は、図36の紙面垂直方向に隣接するフラグ格納
用半導体メモリF2を構成するメモリセルFC21mの第2
の電極と共通であり、更には、不揮発性メモリM1,M2
を構成するメモリセルMC11m,MC21mの第2の電極と
共通であり、プレート線PLmを兼ねている。更には、
フラグ格納用半導体メモリF1を構成するメモリセルF
12mの第2の電極33は、図36の紙面垂直方向に隣
接するフラグ格納用半導体メモリF2を構成するメモリ
セルFC22mの第2の電極と共通であり、不揮発性メモ
リM1,M2を構成するメモリセルMC12m,MC22mの第
2の電極と共通であり、プレート線PLmを兼ねてい
る。これらのプレート線PLmは、図示しない領域にお
いて接続されている。また、ワード線WL1は、フラグ
格納用半導体メモリF1を構成する選択用トランジスタ
FTR11と、図36の紙面垂直方向に隣接するフラグ格
納用半導体メモリF2を構成する選択用トランジスタF
TR21とで共通であり、更には、不揮発性メモリM1
2を構成する選択用トランジスタTR11,TR21とも
共通である。また、ワード線WL2は、フラグ格納用半
導体メモリF1を構成する選択用トランジスタFTR12
と、図36の紙面垂直方向に隣接するフラグ格納用半導
体メモリF2を構成する選択用トランジスタFTR22
で共通であり、更には、不揮発性メモリM1,M2を構成
する選択用トランジスタTR12,TR22とも共通であ
る。
The bit line FBL 1n is connected to the sense amplifier FSA.
Connected to 1 . Further, the plate line PL M is connected to the plate line decoder / driver PD. Furthermore,
The word lines WL 1 and WL 2 are connected to the word line decoder / driver WD. The word lines WL 1 and WL 2 are shown in FIG.
6 extends in the direction perpendicular to the paper surface. The second electrode 23 of the memory cell FC 11m forming the flag storing semiconductor memory F 1 is the second electrode of the memory cell FC 21m forming the flag storing semiconductor memory F 2 which is adjacent in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
Of the non-volatile memories M 1 and M 2
It is also common to the second electrodes of the memory cells MC 11m and MC 21m constituting the above, and also serves as the plate line PL m . Furthermore,
Memory cell F which constitutes the flag storing semiconductor memory F 1.
The second electrode 33 of C 12m is common to the second electrode of the memory cell FC 22m constituting the flag storing semiconductor memory F 2 which is adjacent in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 36, and is a non-volatile memory M 1 , M. It is common to the second electrodes of the memory cells MC 12m and MC 22m forming the second cell 2 and also serves as the plate line PL m . These plate lines PL m are connected in a region (not shown). The word line WL 1 includes a selection transistor FTR 11 that constitutes the flag storage semiconductor memory F 1 and a selection transistor FTR that constitutes the flag storage semiconductor memory F 2 that is adjacent in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
It is common to TR 21, and further, non-volatile memory M 1 ,
It is also common to the selection transistors TR 11 and TR 21 forming M 2 . In addition, the word line WL 2 has a selection transistor FTR 12 that constitutes the flag storage semiconductor memory F 1.
And the selection transistor FTR 22 that constitutes the flag storage semiconductor memory F 2 adjacent to each other in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 36, and further that the selection transistor TR that constitutes the nonvolatile memories M 1 and M 2. 12 and TR 22 are common.

【0266】図37及び図38に回路図を示す不揮発性
メモリアレイにおいては、不揮発性メモリM1を構成す
る選択用トランジスタTR1n、不揮発性メモリM2を構
成する選択用トランジスタTR2n、フラグ格納用半導体
メモリF1を構成する選択用トランジスタFTR1n、及
び、フラグ格納用半導体メモリF2を構成する選択用ト
ランジスタFTR2nはワード線WLnに接続されてい
る。そして、不揮発性メモリM1における対となったメ
モリセルMC11m,MC12m(m=1,2・・・,M)、
不揮発性メモリM2における対となったメモリセルMC
21m,MC22mに、相補的な1ビットのデータが記憶され
る。また、フラグ格納用半導体メモリF1における対と
なったメモリセルFC11m,MC12m(m=1,2・・
・,M)、フラグ格納用半導体メモリF2における対と
なったメモリセルFC21m,MC22mのそれぞれに、相補
的な1ビットのデータが記憶される。
In the non-volatile memory array whose circuit diagrams are shown in FIGS. 37 and 38, the selection transistor TR 1n forming the non-volatile memory M 1 , the selection transistor TR 2n forming the non-volatile memory M 2 , and the flag storage. The selection transistor FTR 1n forming the semiconductor memory F 1 for selection and the selection transistor FTR 2n forming the semiconductor memory F 2 for storing a flag are connected to the word line WL n . Then, a pair of memory cells MC 11m and MC 12m (m = 1, 2, ..., M) in the non-volatile memory M 1 ,
A pair of memory cells MC in the non-volatile memory M 2 .
21 m and MC 22 m store complementary 1-bit data. Further, the paired memory cells FC 11m and MC 12m (m = 1, 2 ... In the flag storing semiconductor memory F 1)
, M) and complementary memory cells FC 21m and MC 22m in the flag storing semiconductor memory F 2 store complementary 1-bit data.

【0267】実施の形態10の不揮発性メモリからデー
タを読み出し、再書き込みする方法は、実質的に、実施
の形態4にて説明したと同様とすることができるので、
詳細な説明は省略し、フラグ回路の動作のみを以下に説
明する。また、実施の形態10の不揮発性メモリアレイ
の動作は、実質的に、実施の形態6にて説明した不揮発
性メモリアレイの動作と、フラグ回路が2ビット構成で
ある点を除き、同じ動作である。尚、以下の説明におい
ては、第m番目のロー・アドレスが選択されたとする。
ここで、コラム・アドレスは如何なる値であってもよい
し、不揮発性メモリM1、不揮発性メモリM2のいずれか
選択されてもよい。
The method of reading data from the nonvolatile memory of the tenth embodiment and rewriting it can be substantially the same as that described in the fourth embodiment.
A detailed description is omitted, and only the operation of the flag circuit will be described below. The operation of the nonvolatile memory array of the tenth embodiment is substantially the same as the operation of the nonvolatile memory array described in the sixth embodiment, except that the flag circuit has a 2-bit configuration. is there. In the following description, it is assumed that the mth row address is selected.
Here, the column address may have any value, and either the non-volatile memory M 1 or the non-volatile memory M 2 may be selected.

【0268】フラグ格納用半導体メモリF1,F2のそれ
ぞれにおいては、相補的に1ビットが記憶され、初期状
態ではデータ(0,0)が記憶されている。具体的に
は、フラグ格納用半導体メモリF1,F2のそれぞれにお
ける対となったメモリセル(FC11m,FC12m)、(F
21m,FC22m)には、相補的な1ビットのデータ
「0」が記憶されている。また、フラグ格納用半導体メ
モリF1,F2における対となったメモリセル(F
12m,FC22m)にも、相補的な1ビットのデータ
「0」が記憶されている。尚、このような状態を、デー
タ(0,0)が記憶されていると表現する。
In each of the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 , 1 bit is stored complementarily, and data (0, 0) is stored in the initial state. Specifically, paired memory cells (FC 11m , FC 12m ), (F in the flag storing semiconductor memories F 1 , F 2 respectively)
C 21m , FC 22m ) stores complementary 1-bit data “0”. Further, the memory cell (F in which a pair of semiconductor memory F 1, F 2 for flag storage
C 12m , FC 22m ) also stores complementary 1-bit data “0”. Note that such a state is expressed as storing data (0,0).

【0269】第k番目のコラム・アドレス、第m番目の
ロー・アドレス、不揮発性メモリM 1,M2の内の例えば
不揮発性メモリM1が選択され、プレート線PLmにパル
スが与えられ、不揮発性メモリM1の第m番目のメモリ
セルMC11m,MC12mに記憶されたデータがセンスアン
プSAに読み出されたとき、同時に、フラグ格納用半導
体メモリF1,F2におけるメモリセル(FC11m,FC
12m),(FC21m,FC22m)に記憶されたデータ(2
ビットのデータ)もセンスアンプFSA1,FSA2に読
み出される。そして、センスアンプFSA1,FSA2
読み出されたデータは、フラグ判定回路FGに送られ、
フラグ判定がなされる。メモリセル(FC11m,F
12m),(FC21m,FC22m)に記憶されたデータは
(0,0)であるが故に、フラグ判定回路FGにおいて
は、フラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリの
メモリセルの初期化は不要と判断される。センスアンプ
FSA1,FSA2に読み出されたデータは、同時に、イ
ンクリメント回路INCに送られ、データが1つインク
リメントされ、(0,1)となる。このデータ(0,
1)はレジスタRSで保持される。
Kth column address, mth column address
Low address, non-volatile memory M 1, M2For example
Non-volatile memory M1Is selected, and the plate line PLmTo pal
Given a non-volatile memory M1Mth memory of
Cell MC11m, MC12mThe data stored in
At the same time when read out to the SA
Body memory F1, F2Memory cell (FC11m, FC
12m), (FC21m, FC22mData stored in ()
Bit data) is also sense amplifier FSA1, FSA2Read to
To be found. And the sense amplifier FSA1, FSA2To
The read data is sent to the flag determination circuit FG,
Flag determination is made. Memory cell (FC11m, F
C12m), (FC21m, FC22m) The data stored in
Since it is (0, 0), in the flag determination circuit FG
Is a semiconductor memory for storing flags that constitutes a flag circuit.
It is determined that the memory cells need not be initialized. Sense amplifier
FSA1, FSA2The data read to the
Ink sent to the increment circuit INC
It is remented and becomes (0, 1). This data (0,
1) is held in the register RS.

【0270】そして、メモリセルMC11m,MC12mにお
けるデータ再書込み時、レジスタRSに保持されていた
データ(0,1)が、フラグ格納用半導体メモリF1
2における対となったメモリセル(FC11m,F
12m),(FC21m,FC22m)に書き込まれる。以上
の操作によって、第m番目のロー・アドレスが選択され
た場合、このロー・アドレスに関するフラグ格納用半導
体メモリF1,F2における(FC11m,FC12m),(F
21m,FC22m)に記憶されたデータが初期状態(0,
0)から(0,1)へと変化する。
When the data is rewritten in the memory cells MC 11m and MC 12m , the data (0, 1) held in the register RS becomes the flag storing semiconductor memory F 1 ,
Paired memory cells in F 2 (FC 11m , F
C 12m ), (FC 21m , FC 22m ). By the above operation, if the m-th row address is selected, in the low semiconductor memory for storing a flag relating to the address F 1, F 2 (FC 11m , FC 12m), (F
The data stored in C 21m , FC 22m ) is in the initial state (0,
It changes from 0) to (0, 1).

【0271】例えば、次に、第m’番目(m’≠m)の
ロー・アドレスが選択された場合、このロー・アドレス
に関するフラグ格納用半導体メモリF1,F2におけるメ
モリセル(FC11m',FC12m'),(FC21m',FC
22m')が初期状態から変化する。即ち、任意のロー・ア
ドレスをランダムにアクセスすることができる。
For example, next, when the m'th (m '≠ m) row address is selected, the memory cells (FC 11m' in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 related to this row address are selected). , FC 12m ' ), (FC 21m' , FC
22m ' ) changes from the initial state. That is, any row address can be randomly accessed.

【0272】第m番目のロー・アドレスが再び選択され
た場合(コラム・アドレスは如何なる値であってもよ
く、不揮発性メモリM1、不揮発性メモリM2のいずれが
選択されてもよく、第m番目のロー・アドレスにおける
第2回目のロー・アドレス選択である)、データ(1,
0)が、フラグ格納用半導体メモリF1,F2におけるメ
モリセル(FC11m,FC12m),(FC21m,FC22m
に書き込まれる。第m番目のロー・アドレスが更に再び
選択された場合(コラム・アドレスは如何なる値であっ
てもよく、不揮発性メモリM1、不揮発性メモリM2のい
ずれが選択されてもよく、第m番目のロー・アドレスに
おける第3回目のロー・アドレス選択である)、データ
(1,1)が、フラグ格納用半導体メモリF1,F2にお
けるメモリセル(FC11m,FC12m),(FC21m,F
22m)に書き込まれる。第m番目のロー・アドレスが
更に再び選択された場合(コラム・アドレスは如何なる
値であってもよく、不揮発性メモリM1、不揮発性メモ
リM2のいずれが選択されてもよく、第m番目のロー・
アドレスにおける第4回目のロー・アドレス選択であ
る)、即ち、第m番目のロー・アドレスが2L回(具体
的には4回)選択された場合、メモリセル(FC11m
FC12m),(FC21m,FC22m)に記憶されたデータ
は(1,1)であるが故に、フラグ判定回路FGにおい
ては、フラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリ
のメモリセルの初期化が必要と判断される。センスアン
プFSA1,FSA2に読み出されたデータは、同時に、
インクリメント回路INCに送られ、データが1つイン
クリメントされ、(0,0)となる。このデータ(0,
0)はレジスタRSで保持される。
When the m-th row address is selected again (the column address may have any value, either the nonvolatile memory M 1 or the nonvolatile memory M 2 may be selected, The second row address selection at the m-th row address), data (1,
0) is the memory cells (FC 11m , FC 12m ), (FC 21m , FC 22m ) in the flag storing semiconductor memories F 1 , F 2 .
Written in. When the m-th row address is further selected again (the column address may be any value, either the nonvolatile memory M 1 or the nonvolatile memory M 2 may be selected, the m-th row address may be selected). Data (1, 1) in the third row address selection of the row address of the memory cells (FC 11m , FC 12m ), (FC 21m ) in the flag storing semiconductor memories F 1 , F 2 . F
C 22m ). When the m-th row address is further selected again (the column address may be any value, either the nonvolatile memory M 1 or the nonvolatile memory M 2 may be selected, the m-th row address may be selected). The low
If the fourth row address selection in the address is performed, that is, the mth row address is selected 2 L times (specifically, 4 times), the memory cell (FC 11m ,
Since the data stored in FC 12m ) and (FC 21m , FC 22m ) are (1, 1), in the flag determination circuit FG, the initialization of the memory cell of the flag storage semiconductor memory which constitutes the flag circuit is performed. Is judged necessary. The data read to the sense amplifiers FSA 1 and FSA 2 are
It is sent to the increment circuit INC, and the data is incremented by 1 to become (0, 0). This data (0,
0) is held in the register RS.

【0273】そして、不揮発性メモリを構成するメモリ
セルへのデータの再書込みが完了した時点で、不揮発性
メモリアレイを構成する全ての不揮発性メモリにおける
全てのメモリセル(第m番目のメモリセルを除く)のリ
フレッシュ動作が行われる。具体的には、実施の形態4
の(1)〜(10)の動作が、第m番目のメモリセルを
除く全てのメモリセルに対して順次行われる。
Then, when the rewriting of data to the memory cells forming the nonvolatile memory is completed, all the memory cells in all the nonvolatile memories forming the nonvolatile memory array (the m-th memory cell is (Excluding) is performed. Specifically, the fourth embodiment
The operations (1) to (10) are sequentially performed on all memory cells except the m-th memory cell.

【0274】一方、フラグ回路においては、第m番目の
ロー・アドレスにおける第4回目のロー・アドレス選択
がなされ、不揮発性メモリを構成するメモリセルへのデ
ータの再書込み時、レジスタRSに保持されていたデー
タ(0,0)が、センスアンプFSA1,FSA2によっ
てフラグ格納用半導体メモリF1,F2におけるメモリセ
ル(FC11m,FC12m),(FC21m,FC22m)に書き
込まれる。また、不揮発性メモリアレイを構成する全て
の不揮発性メモリにおける全てのメモリセル(第m番目
のメモリセルを除く)のリフレッシュ動作が行われると
き、フラグ格納用半導体メモリF1,F2におけるメモリ
セル(FC11m,FC12m),(FC21m,FC22m)以外
の全てのメモリセルに初期値であるデータ(0,0)が
センスアンプFSA1,FSA2を介して書き込まれる。
これによって、フラグ回路を構成するフラグ格納用半導
体メモリのメモリセルの初期化がなされる。
On the other hand, in the flag circuit, the fourth row address selection at the m-th row address is performed, and the data is held in the register RS when the data is rewritten to the memory cells forming the nonvolatile memory. The existing data (0, 0) is written in the memory cells (FC 11m , FC 12m ) and (FC 21m , FC 22m ) in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 by the sense amplifiers FSA 1 and FSA 2 . In addition, when the refresh operation of all the memory cells (excluding the m-th memory cell) in all the nonvolatile memories forming the nonvolatile memory array is performed, the memory cells in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are The data (0, 0) which is the initial value is written into all the memory cells except (FC 11m , FC 12m ) and (FC 21m , FC 22m ) via the sense amplifiers FSA 1 and FSA 2 .
As a result, the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit are initialized.

【0275】実施の形態10の不揮発性メモリアレイに
おいては、リフレッシュ動作が行われるのは、最短で、
ロー・アドレスが4回選択された場合、最長で、ロー・
アドレスが(3M+1)回選択された場合である。ま
た、不揮発性メモリを構成するメモリセルの受けるディ
スターブの最大回数は、前回のリフレッシュ動作完了後
から今回のリフレッシュ動作開始前までに最大3(M−
1)回、リフレッシュ動作中が(M−1)回であり、最
大、合計4(M−1)回である。
In the nonvolatile memory array of the tenth embodiment, the refresh operation is performed at the shortest,
If the row address is selected four times, the longest
This is the case where the address is selected (3M + 1) times. In addition, the maximum number of disturbances received by the memory cells forming the non-volatile memory is 3 (M−M) from the completion of the previous refresh operation to the start of this refresh operation.
1) times, (M-1) times during the refresh operation, which is a maximum of 4 (M-1) times in total.

【0276】実施の形態10の不揮発性メモリアレイに
おいても、実施の形態2の不揮発性メモリアレイと実質
的に同様に、一対のフラグ格納用半導体メモリをL組と
することもできる。この場合、リフレッシュ動作が行わ
れるのは、最短で、ロー・アドレスが2L回選択された
場合、最長で、{(2L−1)M+1}回、選択された
場合である。また、不揮発性メモリを構成するメモリセ
ルの受けるディスターブの最大回数は、前回のリフレッ
シュ動作完了後から今回のリフレッシュ動作開始前まで
に(2L−1)(M−1)回、リフレッシュ動作中が
(M−1)回であり、最大、2L(M−1)回である。
Also in the non-volatile memory array of the tenth embodiment, a pair of flag storing semiconductor memories can be set in L groups, substantially as in the non-volatile memory array of the second embodiment. In this case, the refresh operation is performed at the shortest, when the row address is selected 2 L times, and at the longest, {(2 L −1) M + 1} times. In addition, the maximum number of disturbs received by the memory cells constituting the non-volatile memory is (2 L -1) (M-1) times after the completion of the last refresh operation and before the start of the current refresh operation during the refresh operation. (M-1) times, and the maximum is 2 L (M-1) times.

【0277】尚、図41及び図42に概念的な回路図を
示すように、不揮発性メモリM1を構成するビット線B
11と、不揮発性メモリM2を構成するビット線BL21
とをセンスアンプSA1に接続し、不揮発性メモリM1
構成するビット線BL12と、不揮発性メモリM2を構成
するビット線BL22とをセンスアンプSA2に接続して
もよい。
As shown in the conceptual circuit diagrams of FIGS. 41 and 42, the bit line B which constitutes the nonvolatile memory M 1.
L 11 and the bit line BL 21 that constitutes the nonvolatile memory M 2.
May be connected to the sense amplifier SA 1 , and the bit line BL 12 forming the nonvolatile memory M 1 and the bit line BL 22 forming the nonvolatile memory M 2 may be connected to the sense amplifier SA 2 .

【0278】(実施の形態11)実施の形態11は実施
の形態10の変形である。実施の形態11においては、
一対の不揮発性メモリM1,M2及び一対のフラグ格納用
半導体メモリF1,F2を構成し、且つ、プレート線が共
通とされた一対のメモリセルのそれぞれに1ビットを記
憶する。フラグ格納用半導体メモリの数はL=2であ
り、所定回数は2L(=4回)である。即ち、フラグ回
路は2ビット構成である。
(Eleventh Embodiment) The eleventh embodiment is a modification of the tenth embodiment. In the eleventh embodiment,
A pair of nonvolatile memories M 1 and M 2 and a pair of flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are formed, and 1 bit is stored in each of a pair of memory cells having a common plate line. The number of flag storing semiconductor memories is L = 2, and the predetermined number of times is 2 L (= 4 times). That is, the flag circuit has a 2-bit configuration.

【0279】実施の形態11における不揮発性メモリア
レイにおける不揮発性メモリ及びフラグ回路の概念的な
回路図、不揮発性メモリ及びフラグ回路の具体的な回路
図は、図37〜図40と同様である。また、ビット線の
延びる方向と平行な仮想垂直面で実施の形態11の不揮
発性メモリ及びフラグ格納用半導体メモリを切断したと
きの模式的な一部断面図は、図35及び図36に示した
と同様とすることができるので、詳細な説明は省略す
る。
The conceptual circuit diagram of the non-volatile memory and the flag circuit in the non-volatile memory array in the eleventh embodiment, and the specific circuit diagram of the non-volatile memory and the flag circuit are the same as those in FIGS. 37 to 40. 35 and 36 are schematic partial sectional views when the nonvolatile memory and the flag storage semiconductor memory of the eleventh embodiment are cut along a virtual vertical plane parallel to the extending direction of the bit lines. Since the same can be applied, detailed description will be omitted.

【0280】実施の形態11の不揮発性メモリからデー
タを読み出し、再書き込みする方法は、実質的に、実施
の形態5にて説明したと同様とすることができるので、
詳細な説明は省略し、フラグ回路の動作のみを以下に説
明する。また、実施の形態11の不揮発性メモリアレイ
の動作は、実質的に、実施の形態7にて説明した不揮発
性メモリアレイの動作と、フラグ回路が2ビット構成で
ある点を除き、同じ動作である。尚、以下の説明におい
ては、不揮発性メモリM1のメモリセルMC1nmが選択さ
れたとする。ここで、フラグ回路は、コラム・アドレス
が如何なる値が選択されてもよく、また、不揮発性メモ
リM1、不揮発性メモリM2のいずれか選択されてもよ
い。ここで、第m番目のプレート線が「或るプレート
線」に相当する。
Since the method of reading data from the non-volatile memory of the eleventh embodiment and rewriting it can be substantially the same as that described in the fifth embodiment,
A detailed description is omitted, and only the operation of the flag circuit will be described below. The operation of the nonvolatile memory array of the eleventh embodiment is substantially the same as the operation of the nonvolatile memory array described in the seventh embodiment, except that the flag circuit has a 2-bit configuration. is there. In the following description, it is assumed that the memory cell MC 1nm of the nonvolatile memory M 1 is selected. Here, in the flag circuit, any value of the column address may be selected, and either the nonvolatile memory M 1 or the nonvolatile memory M 2 may be selected. Here, the m-th plate line corresponds to a “certain plate line”.

【0281】一対のフラグ格納用半導体メモリF1,F2
のそれぞれにおいては、1ビットが記憶され、初期状態
ではデータ「0」が記憶されている。メモリセルMC
11mが選択され、プレート線PLmにパルスが与えられ、
不揮発性メモリM1のメモリセルMC11mに記憶されたデ
ータがセンスアンプSAに読み出されたとき、同時に、
フラグ格納用半導体メモリF1,F2におけるメモリセル
(FC11m,FC21m)に記憶されたデータもセンスアン
プFSA1,FSA2に読み出される。そして、センスア
ンプFSA1,FSA2に読み出されたデータは、フラグ
判定回路FGに送られ、フラグ判定がなされる。メモリ
セル(FC11m,FC21m)に記憶されたデータは(0,
0)であるが故に、フラグ判定回路FGにおいては、フ
ラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリのメモリ
セルの初期化は不要と判断される。センスアンプFSA
1,FSA2に読み出されたデータは、同時に、インクリ
メント回路INCに送られ、データが1つインクリメン
トされ、(0,1)となる。このデータ(0,1)はレ
ジスタRSで保持される。
A pair of flag storing semiconductor memories F 1 and F 2
In each of the above, 1 bit is stored, and data “0” is stored in the initial state. Memory cell MC
11m is selected, a pulse is given to the plate line PL m ,
When the data stored in the memory cell MC 11m of the nonvolatile memory M 1 is read by the sense amplifier SA, at the same time,
The data stored in the memory cells (FC 11m , FC 21m ) in the flag storing semiconductor memories F 1 , F 2 are also read by the sense amplifiers FSA 1 , FSA 2 . Then, the data read to the sense amplifiers FSA 1 and FSA 2 is sent to the flag determination circuit FG, and the flag determination is performed. The data stored in the memory cells (FC 11m , FC 21m ) is (0,
Therefore, in the flag determination circuit FG, it is determined that the initialization of the memory cell of the flag storage semiconductor memory forming the flag circuit is unnecessary. Sense amplifier FSA
The data read by 1 and FSA 2 are simultaneously sent to the increment circuit INC, and the data is incremented by 1 to become (0, 1). This data (0, 1) is held in the register RS.

【0282】そして、メモリセルMC11mにおけるデー
タ再書込み時、レジスタRSに保持されていたデータ
(0,1)が、フラグ格納用半導体メモリF1,F2にお
けるメモリセル(FC11m,FC21m)に書き込まれる。
以上の操作によって、不揮発性メモリM1のメモリセル
MC11mが選択された場合、フラグ格納用半導体メモリ
1,F2におけるメモリセル(FC11m,FC21m)に記
憶されたデータが初期状態の(0,0)から(0,1)
へと変化する。
Then, the memory cell MC11mDay in
Data retained in register RS when rewriting
(0, 1) is the flag storage semiconductor memory F1, F2To
Memory cell (FC11m, FC21m) Is written.
By the above operation, the nonvolatile memory M1Memory cells
MC11mIf is selected, semiconductor memory for flag storage
F 1, F2Memory cell (FC11m, FC21m)
The stored data is from (0,0) in the initial state to (0,1)
Changes to.

【0283】例えば、次に、第m’番目(m’≠m)の
ロー・アドレスが選択された場合、このロー・アドレス
に関するフラグ格納用半導体メモリF1,F2におけるメ
モリセル(FC1nm',FC2nm')が初期状態から変化す
る。即ち、任意のロー・アドレスをランダムにアクセス
することができる。
For example, next, when the m'th (m '≠ m) row address is selected, the memory cells (FC 1nm' in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 related to this row address are selected). , FC 2nm ' ) changes from the initial state. That is, any row address can be randomly accessed.

【0284】第m番目のロー・アドレスが再び選択され
た場合(コラム・アドレスは如何なる値であってもよ
く、不揮発性メモリM1、不揮発性メモリM2のいずれが
選択されてもよく、第m番目のロー・アドレスにおける
第2回目のロー・アドレス選択である)、データ(1,
0)が、フラグ格納用半導体メモリF1,F2におけるメ
モリセル(FC11m,FC21m)に書き込まれる。第m番
目のロー・アドレスが更に再び選択された場合(コラム
・アドレスは如何なる値であってもよく、不揮発性メモ
リM1、不揮発性メモリM2のいずれが選択されてもよ
く、第m番目のロー・アドレスにおける第3回目のロー
・アドレス選択である)、データ(1,1)が、フラグ
格納用半導体メモリF1,F2におけるメモリセル(FC
11m,FC21m)に書き込まれる。第m番目のロー・アド
レスが更に再び選択された場合(コラム・アドレスは如
何なる値であってもよく、不揮発性メモリM1、不揮発
性メモリM2のいずれが選択されてもよく、第m番目の
ロー・アドレスにおける第4回目のロー・アドレス選択
である)、即ち、第m番目のロー・アドレスが2L
(具体的には4回)選択された場合、メモリセル(FC
11m,FC21m)に記憶されたデータは(1,1)である
が故に、フラグ判定回路FGにおいては、フラグ回路を
構成するフラグ格納用半導体メモリのメモリセルの初期
化が必要と判断される。センスアンプFSA1,FSA2
に読み出されたデータは、同時に、インクリメント回路
INCに送られ、データが1つインクリメントされ、
(0,0)となる。このデータ(0,0)はレジスタR
Sで保持される。
When the m-th row address is selected again (the column address may have any value, either the nonvolatile memory M 1 or the nonvolatile memory M 2 may be selected, The second row address selection at the m-th row address), data (1,
0) is written in the memory cells (FC 11m , FC 21m ) in the flag storing semiconductor memories F 1 , F 2 . When the m-th row address is further selected again (the column address may have any value, either the nonvolatile memory M 1 or the nonvolatile memory M 2 may be selected, the m-th row address may be selected). Of the third row address selection), data (1, 1) are the memory cells (FC) of the flag storing semiconductor memories F 1 , F 2 .
11m , FC 21m ). When the m-th row address is further selected again (the column address may have any value, either the nonvolatile memory M 1 or the nonvolatile memory M 2 may be selected, the m-th row address may be selected). When the m-th row address is selected 2 L times (specifically, 4 times), the memory cell (FC
Since the data stored in ( 11m , FC 21m ) is (1, 1), in the flag determination circuit FG, it is determined that the memory cells of the flag storage semiconductor memory forming the flag circuit need to be initialized. . Sense amplifiers FSA 1 and FSA 2
At the same time, the data read out is sent to the increment circuit INC, where the data is incremented by 1,
It becomes (0, 0). This data (0,0) is stored in the register R
Hold at S.

【0285】そして、不揮発性メモリM1のメモリセル
MC11mへのデータの再書込みが完了した時点で、不揮
発性メモリアレイを構成する全ての不揮発性メモリにお
ける全てのメモリセル(第m番目のメモリセルを除く)
のリフレッシュ動作が行われる。具体的には、実施の形
態5の(1)〜(10)の動作が、第m番目のメモリセ
ルを除く全てのメモリセルに対して順次行われる。
Then, when the rewriting of data to the memory cell MC 11m of the non-volatile memory M 1 is completed, all the memory cells in all the non-volatile memories constituting the non-volatile memory array (the m-th memory (Excluding cells)
Refresh operation is performed. Specifically, the operations (1) to (10) of the fifth embodiment are sequentially performed on all memory cells except the m-th memory cell.

【0286】一方、フラグ回路においては、不揮発性メ
モリM1のメモリセルMC11mへのデータの再書込み時、
レジスタRSに保持されていたデータ(0,0)が、セ
ンスアンプFSA1,FSA2によってフラグ格納用半導
体メモリF1,F2におけるメモリセル(FC11m,FC
21m)に書き込まれる。また、不揮発性メモリアレイを
構成する全ての不揮発性メモリにおける全てのメモリセ
ル(第1番目のメモリセルを除く)のリフレッシュ動作
が行われるとき、フラグ格納用半導体メモリF1,F2
おけるメモリセル(FC11m,FC21m)以外の全てのメ
モリセルに初期値であるデータ「0」がセンスアンプF
SA1,FSA2を介して書き込まれる。これによって、
フラグ回路を構成するフラグ格納用半導体メモリのメモ
リセルの初期化がなされる。
On the other hand, in the flag circuit, when data is rewritten to the memory cell MC 11m of the nonvolatile memory M 1 ,
The data (0, 0) held in the register RS is stored in the memory cells (FC 11m , FC) in the flag storing semiconductor memories F 1 , F 2 by the sense amplifiers FSA 1 , FSA 2 .
21m ) will be written. In addition, when the refresh operation of all the memory cells (excluding the first memory cell) in all the nonvolatile memories forming the nonvolatile memory array is performed, the memory cells in the flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are The initial value data “0” is set in the sense amplifier F in all memory cells except (FC 11m , FC 21m ).
It is written via SA 1 and FSA 2 . by this,
Initialization of the memory cells of the flag storage semiconductor memory that configures the flag circuit is performed.

【0287】実施の形態11の不揮発性メモリアレイに
おいては、リフレッシュ動作が行われるのは、最短で、
ロー・アドレスが4回選択された場合、最長で、ロー・
アドレスが(6M+1)回選択された場合である。ま
た、不揮発性メモリを構成するメモリセルの受けるディ
スターブの最大回数は、前回のリフレッシュ動作完了後
から今回のリフレッシュ動作開始前までに最大3(2M
−1)回、リフレッシュ動作中が(2M−1)回であ
り、最大、合計4(2M−1)回である。
In the nonvolatile memory array of the eleventh embodiment, the refresh operation is performed at the shortest,
If the row address is selected four times, the longest
This is the case where the address is selected (6M + 1) times. In addition, the maximum number of disturbs received by the memory cells constituting the non-volatile memory is 3 (2 M
-1) times, (2M-1) times during the refresh operation, which is a maximum of 4 (2M-1) times in total.

【0288】実施の形態11の不揮発性メモリアレイに
おいても、実施の形態2の不揮発性メモリアレイと実質
的に同様に、一対のフラグ格納用半導体メモリをL組と
することもできる。この場合、リフレッシュ動作が行わ
れるのは、最短で、ロー・アドレスが2L回選択された
場合、最長で、{(2L−1)2M+1}回、選択され
た場合である。また、不揮発性メモリを構成するメモリ
セルの受けるディスターブの最大回数は、前回のリフレ
ッシュ動作完了後から今回のリフレッシュ動作開始前ま
でに(2L−1)(2M−1)回、リフレッシュ動作中
が(2M−1)回であり、最大、2L(2M−1)回で
ある。
Also in the non-volatile memory array of the eleventh embodiment, a pair of flag storage semiconductor memories can be set in L groups, substantially as in the non-volatile memory array of the second embodiment. In this case, the refresh operation is performed at the shortest, when the row address is selected 2 L times, and at the longest, {(2 L −1) 2 M + 1} times. In addition, the maximum number of disturbs received by the memory cells constituting the non-volatile memory is (2 L -1) (2 M -1) times after the completion of the previous refresh operation and before the start of the current refresh operation during the refresh operation. a (2M-1) times the maximum, 2 L (2M-1) times.

【0289】尚、図41及び図42に概念的な回路図を
示すように、不揮発性メモリM1を構成するビット線B
11と、不揮発性メモリM2を構成するビット線BL21
とをセンスアンプSA1に接続し、不揮発性メモリM1
構成するビット線BL12と、不揮発性メモリM2を構成
するビット線BL22とをセンスアンプSA2に接続して
もよい。
Note that, as shown in the conceptual circuit diagrams of FIGS. 41 and 42, the bit line B which constitutes the nonvolatile memory M 1.
L 11 and the bit line BL 21 that constitutes the nonvolatile memory M 2.
May be connected to the sense amplifier SA 1 , and the bit line BL 12 forming the nonvolatile memory M 1 and the bit line BL 22 forming the nonvolatile memory M 2 may be connected to the sense amplifier SA 2 .

【0290】(実施の形態12)実施の形態12は、本
発明の第6の態様に係る不揮発性メモリアレイ及びその
駆動方法に関する。実施の形態12における不揮発性メ
モリの構造、構成は、実質的に、実施の形態6における
不揮発性メモリの構造、構成と同じとすることができる
ので、詳細な説明は省略する。
(Embodiment 12) Embodiment 12 relates to a nonvolatile memory array according to a sixth aspect of the present invention and a driving method thereof. The structure and configuration of the non-volatile memory according to the twelfth embodiment can be substantially the same as the structure and configuration of the non-volatile memory according to the sixth embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

【0291】この不揮発性メモリアレイは、複数(例え
ば、K=27個)の不揮発性メモリと、少なくとも1つ
(実施の形態12においては1であり、L=1)のフラ
グ格納用半導体メモリから成るフラグ回路(2L-1ビッ
ト=1ビットのフラグ回路)とから構成されている。
This non-volatile memory array includes a plurality (for example, K = 2 7 ) of non-volatile memories and at least one (1 in the twelfth embodiment, 1 and L = 1) semiconductor memory for storing flags. Flag circuit (2 L-1 bit = 1 bit flag circuit).

【0292】実施の形態12においては、一対の不揮発
性メモリM1,M2及び一対のフラグ格納用半導体メモリ
1,F2を構成し、且つ、プレート線が共通とされた一
対のメモリセルに相補的に1ビットを記憶する。フラグ
格納用半導体メモリの数は2Lであり、所定回数は2L
である。
In the twelfth embodiment, a pair of non-volatile memories M 1 and M 2 and a pair of flag storing semiconductor memories F 1 and F 2 are formed, and a pair of memory cells having a common plate line. 1 bit is complementarily stored in. The number of the semiconductor memory for storing a flag is 2L, the predetermined number of times 2 L
Is.

【0293】実施の形態12における不揮発性メモリア
レイを構成するフラグ回路の概念的な回路図を図43に
示す。尚、図43の概念的な回路図のより具体的なフラ
グ回路の回路図は図31に示したと同様である。また、
ビット線の延びる方向と平行な仮想垂直面で実施の形態
8のフラグ格納用半導体メモリを切断したときの模式的
な一部断面図は、図32に示したと同様である。それ
故、詳細な説明は省略する。
FIG. 43 shows a conceptual circuit diagram of a flag circuit forming the nonvolatile memory array in the twelfth embodiment. The more specific circuit diagram of the flag circuit in the conceptual circuit diagram of FIG. 43 is similar to that shown in FIG. Also,
A schematic partial cross-sectional view of the flag storage semiconductor memory of the eighth embodiment taken along a virtual vertical plane parallel to the extending direction of the bit lines is similar to that shown in FIG. Therefore, detailed description is omitted.

【0294】実施の形態12の不揮発性メモリからデー
タを読み出し、再書き込みする方法は、実質的に、実施
の形態4にて説明したと同様とすることができるので、
詳細な説明は省略する。また、フラグ回路の動作も、実
施の形態8にて説明したと同様とすることができるの
で、詳細な説明は省略する。
Since the method of reading data from the non-volatile memory of the twelfth embodiment and rewriting it can be substantially the same as that described in the fourth embodiment,
Detailed description is omitted. Further, the operation of the flag circuit can be the same as that described in the eighth embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

【0295】実施の形態12の不揮発性メモリアレイに
おいても、一対の不揮発性メモリM 1,M2及びフラグ格
納用半導体メモリF1,F2を構成し、且つ、プレート線
が共通とされた一対のメモリセルのそれぞれに1ビット
を記憶することもできる。この場合、フラグ格納用半導
体メモリの数は2Lであり、所定回数は2Lである。フ
ラグ回路は1ビット構成である。
In the nonvolatile memory array of the twelfth embodiment,
In addition, a pair of non-volatile memory M 1, M2And flag case
Delivered semiconductor memory F1, F2And the plate line
1 bit for each of a pair of common memory cells
Can also be stored. In this case, the semiconductor for flag storage
The number of body memories is 2L, and the predetermined number of times is 2.LIs. F
The lag circuit has a 1-bit configuration.

【0296】このような構成の不揮発性メモリアレイに
おけるフラグ回路の回路図は図43と同様である。ま
た、このような構成の不揮発性メモリアレイの動作は、
実質的に実施の形態9にて説明した不揮発性メモリアレ
イの動作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 circuit diagram of the flag circuit in the nonvolatile memory array having such a configuration is similar to that of FIG. In addition, the operation of the nonvolatile memory array having such a configuration is
The operation of the non-volatile memory array described in the ninth embodiment can be substantially the same as that of the ninth embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

【0297】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。
Although the present invention has been described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to these. The structure of the nonvolatile memory described in the embodiments of the invention, the materials used, various forming conditions, circuit configurations, driving methods, etc. are merely examples, and can be changed as appropriate.

【0298】Mの値は8に限定されない。Mの値は、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(2,4,8,16・・・)を挙げるこ
とができる。また、Nの値は、N≧2を満足すればよ
く、実際的なNの値として、例えば、2のべき数(2,
4,8・・・)を挙げることができる。
The value of M is not limited to 8. The value of M is M
It is only necessary to satisfy ≧ 2, and as a practical value of M, for example, a power of 2 (2, 4, 8, 16 ...) Can be cited. Further, the value of N only needs to satisfy N ≧ 2, and as a practical value of N, for example, a power of 2 (2,
4, 8 ...).

【0299】一般に、単位ユニットの駆動用の信号線の
合計本数をA本、その内のワード線本数をB本、プレー
ト線の本数をC本とすると、A=B+Cである。ここ
で、合計本数Aを一定とした場合、単位ユニットの総ア
ドレス数(=B×C)が最大となるには、B=Cを満足
すればよい。従って、最も効率良く周辺回路を配置する
ためには、単位ユニットにおけるワード線本数Bとプレ
ート線の本数Cとを等しくすればよい。また、ロー・ア
ドレスのアクセス単位ユニットにおけるワード線本数
は、例えば、メモリセルの積層段数(N)に一致し、プ
レート線本数はメモリユニットを構成するメモリセルの
数(M)に一致するが、これらのワード線本数、プレー
ト線本数が多いほど、実質的な不揮発性メモリの集積度
は向上する。但し、メモリセルに記憶されたデータが破
壊されないようなディスターブの回数の上限値に基づ
き、N、M、Lの値を決定する必要がある。
Generally, when the total number of signal lines for driving the unit unit is A, the number of word lines is B, and the number of plate lines is C, A = B + C. Here, when the total number A is constant, B = C may be satisfied in order to maximize the total number of addresses (= B × C) of the unit unit. Therefore, in order to arrange the peripheral circuits most efficiently, the number of word lines B and the number of plate lines C in the unit unit should be equal. Also, the number of word lines in the row address access unit unit matches, for example, the number of stacked stages of memory cells (N), and the number of plate lines matches the number of memory cells (M) forming the memory unit. The greater the number of word lines and the number of plate lines, the higher the degree of integration of the non-volatile memory. However, it is necessary to determine the values of N, M, and L based on the upper limit value of the number of times of disturb so that the data stored in the memory cell is not destroyed.

【0300】実施の形態6あるいは実施の形態7にて説
明した不揮発性メモリを、図44に示す構造のように変
形することもできる。尚、回路図を図45に示す。
The nonvolatile memory described in the sixth or seventh embodiment can be modified to have the structure shown in FIG. The circuit diagram is shown in FIG.

【0301】この不揮発性メモリは、センスアンプSA
に接続されているビット線BL1と、MOS型FETか
ら構成されたN個(但し、N≧2であり、この例におい
てはN=4)の選択用トランジスタTR11,TR12,T
13,TR14と、N個のメモリユニットMU11,M
12,MU13,MU14と、プレート線から構成されてい
る。第1層目のメモリユニットMU11は、M個(但し、
M≧2であり、この例においてはM=8)のメモリセル
MC11m(m=1,2,・・・,8)から構成されてい
る。また、第2層目のメモリユニットMU12も、M個
(M=8)のメモリセルMC12m(m=1,2・・・,
8)から構成されている。更には、第3層目のメモリユ
ニットMU13も、M個(M=8)のメモリセルMC13m
(m=1,2・・・,8)から構成され、第4層目のメ
モリユニットMU14も、M個(M=8)のメモリセルM
14m(m=1,2・・・,8)から構成されている。
プレート線の数は、M本(この例においては8本)であ
り、PLm(m=1,2・・・,8)で表している。選
択用トランジスタTR1nのゲート電極に接続されたワー
ド線WL1nは、ワード線デコーダ/ドライバWDに接続
されている。一方、各プレート線PLmは、プレート線
デコーダ/ドライバPDに接続されている。
This non-volatile memory has a sense amplifier SA.
N (where N ≧ 2, N = 4 in this example) selection transistors TR 11 , TR 12 and T each composed of a bit line BL 1 connected to
R 13 and TR 14 and N memory units MU 11 and M
It is composed of U 12 , MU 13 , and MU 14 and a plate line. The first layer memory unit MU 11 has M (however,
M ≧ 2, and in this example, it is composed of M = 8) memory cells MC 11m (m = 1, 2, ..., 8). The second-layer memory unit MU 12 also has M (M = 8) memory cells MC 12m (m = 1, 2 ...
8). Further, the memory unit MU 13 of the third layer also has M (M = 8) memory cells MC 13m.
(M = 1, 2, ..., 8), and the memory unit MU 14 in the fourth layer is also M (M = 8) memory cells M.
It is composed of C 14m (m = 1, 2, ..., 8).
The number of plate lines is M (8 in this example) and is represented by PL m (m = 1, 2, ..., 8). The word line WL 1n connected to the gate electrode of the selection transistor TR 1n is connected to the word line decoder / driver WD. On the other hand, each plate line PL m is connected to the plate line decoder / driver PD.

【0302】また、第1層目のメモリユニットMU11
構成する各メモリセルMC11mは、第1の電極21Aと
強誘電体層22Aと第2の電極23とから成り、第2層
目のメモリユニットMU12を構成する各メモリセルMC
12mは、第1の電極21Bと強誘電体層22Bと第2の
電極23とから成り、第3層目のメモリユニットMU 13
を構成する各メモリセルMC13mは、第1の電極31A
と強誘電体層32Aと第2の電極33とから成り、第4
層目のメモリユニットMU14を構成する各メモリセルM
14mは、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。そして、各メモリユニットMU
11,MU12,MU13,MU14において、メモリセルの第
1の電極21A,21B,31A,31Bは共通であ
る。この共通の第1の電極21A,21B,31A,3
1Bを、便宜上、共通ノードCN11,CN12,CN13
CN14と呼ぶ。
The memory unit MU of the first layer11To
Each constituting memory cell MC11mWith the first electrode 21A
The ferroelectric layer 22A and the second electrode 23, and the second layer
Eye memory unit MU12Memory cells MC configuring
12mIs the first electrode 21B, the ferroelectric layer 22B and the second
The memory unit MU of the third layer, which includes the electrode 23 13
Memory cells MC configuring13mIs the first electrode 31A
And a ferroelectric layer 32A and a second electrode 33,
Layer memory unit MU14Each memory cell M constituting the
C14mIs the first electrode 31B, the ferroelectric layer 32B, and the second electrode 31B.
Electrode 33. Then, each memory unit MU
11, MU12, MU13, MU14In the memory cell
One electrode 21A, 21B, 31A, 31B is common
It This common first electrode 21A, 21B, 31A, 3
1B is a common node CN for convenience.11, CN12, CN13
CN14Call.

【0303】ここで、第1層目のメモリユニットMU11
における共通の第1の電極21A(第1の共通ノードC
11)は、第1番目の選択用トランジスタTR11を介し
てビット線BL1に接続されている。また、第2層目の
メモリユニットMU12における共通の第1の電極21B
(第2の共通ノードCN12)は、第2番目の選択用トラ
ンジスタTR12を介してビット線BL1に接続されてい
る。更には、第3層目のメモリユニットMU13における
共通の第1の電極31A(第3の共通ノードCN13
は、第3番目の選択用トランジスタTR13を介してビッ
ト線BL1に接続されている。また、第4層目のメモリ
ユニットMU14における共通の第1の電極31B(第4
の共通ノードCN14)は、第4番目の選択用トランジス
タTR14を介してビット線BL1に接続されている。
Here, the first layer memory unit MU 11
Common first electrode 21A (first common node C
N 11 ) is connected to the bit line BL 1 via the first selection transistor TR 11 . Further, the common first electrode 21B in the memory unit MU 12 of the second layer
The (second common node CN 12 ) is connected to the bit line BL 1 via the second selection transistor TR 12 . Further, the common first electrode 31A (third common node CN 13 ) in the memory unit MU 13 of the third layer
Is connected to the bit line BL 1 through the third selection transistor TR 13 . Further, the common first electrode 31B in the fourth layer of the memory unit MU 14 (4th
Common node CN 14 ) is connected to the bit line BL 1 via the fourth selection transistor TR 14 .

【0304】また、第1層目のメモリユニットMU11
構成するメモリセルMC11mと、第2層目のメモリユニ
ットMU12を構成するメモリセルMC12mは、第2の電
極23を共有しており、この共有された第m番目の第2
の電極23はプレート線PL mに接続されている。更に
は、第3層目のメモリユニットMU13を構成するメモリ
セルMC13mと、第4層目のメモリユニットMU14を構
成するメモリセルMC1 4mは、第2の電極33を共有し
ており、この共有された第m番目の第2の電極33はプ
レート線PLmに接続されている。具体的には、この共
有された第m番目の第2の電極23の延在部からプレー
ト線PLmが構成され、この共有された第m番目の第2
の電極33の延在部からプレート線PLmが構成されて
おり、各プレート線PLmは図示しない領域で接続され
ている。
The memory unit MU of the first layer11To
Memory cell MC11mAnd the memory unit of the second layer
MU12Memory cell MC constituting the12mIs the second power
Shares pole 23 and shares this mth second
Electrode 23 is plate line PL mIt is connected to the. Further
Is the memory unit MU of the third layer13The memory that makes up
Cell MC13mAnd the memory unit MU of the fourth layer14Construct
Memory cell MC1 4mShare the second electrode 33
And the shared m-th second electrode 33 is
Rate line PLmIt is connected to the. Specifically, this
Play from the extension of the mth second electrode 23
Line PLmIs shared and this shared m-th second
From the extending portion of the electrode 33 of the plate line PLmIs configured
Cage, each plate line PLmAre connected in the area not shown
ing.

【0305】この不揮発性メモリにおいては、メモリユ
ニットMU11,MU12とメモリユニットMU13,MU14
は、絶縁層(層間絶縁層26)を介して積層されてい
る。メモリユニットMU14は絶縁膜36Aで被覆されて
いる。また、メモリユニットMU11は、半導体基板10
の上方に絶縁層16を介して形成されている。半導体基
板10には素子分離領域11が形成されている。また、
選択用トランジスタTR 11,TR12,TR13,TR
14は、ゲート絶縁膜12、ゲート電極13、ソース/ド
レイン領域14A,14Bから構成されている。そし
て、第1の選択用トランジスタTR11、第2の選択用ト
ランジスタTR12、第3の選択用トランジスタTR13
第4の選択用トランジスタTR14の一方のソース/ドレ
イン領域14Aは接続孔(コンタクトホール)15を介
してビット線BL1に接続されている。また、第1の選
択用トランジスタTR11の他方のソース/ドレイン領域
14Bは、絶縁層16に形成された開口部中に設けられ
た接続孔18を介して第1の共通ノードCN11に接続さ
れている。更には、第2の選択用トランジスタTR12
他方のソース/ドレイン領域14Bは、接続孔18を介
して第2の共通ノードCN12に接続されている。また、
第3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は、接続孔18、パッド部25、層間絶
縁層26に形成された開口部中に設けられた接続孔28
を介して第3の共通ノードCN13に接続されている。更
には、第4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は、接続孔18、パッド部25、
接続孔28を介して第4の共通ノードCN14に接続され
ている。
In this non-volatile memory, the memory unit
Knit MU11, MU12And memory unit MU13, MU14
Are laminated via an insulating layer (interlayer insulating layer 26).
It Memory unit MU14Is covered with an insulating film 36A
There is. In addition, the memory unit MU11Is the semiconductor substrate 10
Is formed above the insulating layer 16 via the insulating layer 16. Semiconductor substrate
An element isolation region 11 is formed on the plate 10. Also,
Selection transistor TR 11, TR12, TR13, TR
14Is the gate insulating film 12, the gate electrode 13, the source / drain
It is composed of rain regions 14A and 14B. That
The first selection transistor TR11, The second selection
Langista TR12, Third selection transistor TR13,
Fourth selection transistor TR14One source / drain
The in-region 14A is connected through the connection hole (contact hole) 15.
Bit line BL1It is connected to the. Also, the first choice
Selection transistor TR11Source / drain region of the other
14B is provided in the opening formed in the insulating layer 16.
Via the connection hole 1811Connected to
Has been. Furthermore, the second selection transistor TR12of
The other source / drain region 14B is connected via the connection hole 18.
And the second common node CN12It is connected to the. Also,
Third selection transistor TR13Other source / drain
The in-region 14B includes the connection hole 18, the pad portion 25, and the interlayer insulation.
Connection hole 28 provided in the opening formed in the edge layer 26
Via the third common node CN13It is connected to the. Change
Includes a fourth selection transistor TR14The other source of
The / drain region 14B includes the connection hole 18, the pad portion 25,
The fourth common node CN via the connection hole 2814Connected to
ing.

【0306】以上に説明した不揮発性メモリの構造は、
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。
The structure of the nonvolatile memory described above is as follows.
It can also be applied to the non-volatile memory in the other embodiments of the invention.

【0307】本発明の不揮発性メモリを、所謂ゲインセ
ル型とすることもできる。このような不揮発性メモリの
一例の回路図を図46に示し、不揮発性メモリを構成す
る各種のトランジスタの模式的なレイアウトを図47に
示し、不揮発性メモリの模式的な一部断面図を図48及
び図49に示す。尚、図47において、各種のトランジ
スタの領域を点線で囲み、活性領域及び配線を実線で示
し、ゲート電極あるいはワード線を一点鎖線で示した。
また、図48に示す不揮発性メモリの模式的な一部断面
図は、図47の線A−Aに沿った模式的な一部断面図で
あり、図49に示す不揮発性メモリの模式的な一部断面
図は、図47の線B−Bに沿った模式的な一部断面図で
ある。
The non-volatile memory of the present invention may be of so-called gain cell type. FIG. 46 shows a circuit diagram of an example of such a non-volatile memory, FIG. 47 shows a schematic layout of various transistors constituting the non-volatile memory, and a schematic partial cross-sectional view of the non-volatile memory. 48 and 49. Note that in FIG. 47, regions of various transistors are surrounded by dotted lines, active regions and wirings are shown by solid lines, and gate electrodes or word lines are shown by dashed lines.
A schematic partial cross-sectional view of the nonvolatile memory shown in FIG. 48 is a schematic partial cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 47, and a schematic partial cross-sectional view of the nonvolatile memory shown in FIG. The partial cross-sectional view is a schematic partial cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 47.

【0308】実施の形態1の不揮発性メモリにゲインセ
ル型を適用した場合を、以下に説明する。この不揮発性
メモリは、例えば、ビット線BLと、書込用トランジス
タ(各実施の形態の不揮発性メモリにおける選択用トラ
ンジスタである)TRWと、M個(但し、M≧2であ
り、例えば、M=8)のメモリセルMCMから構成され
たメモリユニットMUと、M本のプレート線PLMから
成る。そして、各メモリセルMCmは、第1の電極21
と強誘電体層22と第2の電極23とから成り、メモリ
ユニットMUを構成するメモリセルMCMの第1の電極
21は、メモリユニットMUにおいて共通であり、この
共通の第1の電極(共通ノードCN)は、書込用トラン
ジスタTRWを介してビット線BLに接続され、各メモ
リセルMCmを構成する第2の電極23はプレート線P
mに接続されている。メモリセルMCMは絶縁膜26A
によって被覆されている。尚、不揮発性メモリのメモリ
ユニットMUを構成するメモリセルの数(M)は8個に
限定されず、一般には、M≧2を満足すればよく、2の
べき数(M=2,4,8,16・・・)とすることが好
ましい。
The case where the gain cell type is applied to the nonvolatile memory of the first embodiment will be described below. This non-volatile memory includes, for example, a bit line BL, a writing transistor (which is a selection transistor in the non-volatile memory of each embodiment) TR W , and M (however, M ≧ 2, for example, A memory unit MU composed of M = 8) memory cells MC M and M plate lines PL M. Then, each memory cell MC m has a first electrode 21
It consists DOO ferroelectric layer 22 and a second electrode 23, first electrode 21 of the memory cells MC M constituting the memory unit MU is common in the memory unit MU, the common first electrode ( The common node CN) is connected to the bit line BL via the writing transistor TR W, and the second electrode 23 forming each memory cell MC m is a plate line P.
It is connected to L m . The memory cell MC M is an insulating film 26A.
Is covered by. Note that the number (M) of memory cells forming the memory unit MU of the nonvolatile memory is not limited to eight, and in general, M ≧ 2 should be satisfied, and a power of 2 (M = 2, 4, 4). 8 and 16 ...) is preferable.

【0309】更には、共通の第1の電極の電位変化を検
出し、該検出結果をビット線に電流又は電圧として伝達
する信号検出回路を備えている。言い換えれば、検出用
トランジスタTRD、及び、読出用トランジスタTRR
備えている。信号検出回路は、検出用トランジスタTR
D及び読出用トランジスタTRRから構成されている。そ
して、検出用トランジスタTRDの一端は所定の電位V
ccを有する配線(例えば、不純物層から構成された電源
線)に接続され、他端は読出用トランジスタTRRを介
してビット線BLに接続され、各メモリセルMCmに記
憶されたデータの読み出し時、読出用トランジスタTR
Rが導通状態とされ、各メモリセルMCmに記憶されたデ
ータに基づき共通の第1の電極(共通ノードCN)に生
じた電位により、検出用トランジスタTRDの作動が制
御される。
Further, a signal detection circuit for detecting a potential change of the common first electrode and transmitting the detection result to the bit line as a current or a voltage is provided. In other words, the detection transistor TR D and the reading transistor TR R are provided. The signal detection circuit is a detection transistor TR.
D and a read transistor TR R. Then, one end of the detection transistor TR D has a predetermined potential V
The data stored in each memory cell MC m is connected to a wiring having cc (for example, a power supply line formed of an impurity layer) and the other end is connected to a bit line BL via a read transistor TR R. When read transistor TR
R is rendered conductive, and the potential of the common first electrode (common node CN) generated based on the data stored in each memory cell MC m controls the operation of the detection transistor TR D.

【0310】具体的には、各種のトランジスタはMOS
型FETから構成されており、書込用トランジスタ(選
択用トランジスタ)TRWの一方のソース/ドレイン領
域は絶縁層16に形成された接続孔(コンタクトホー
ル)15を介してビット線BLに接続され、他方のソー
ス/ドレイン領域は、絶縁層16に形成された開口部中
に設けられた接続孔18を介して共通の第1の電極(共
通ノードCN)に接続されている。また、検出用トラン
ジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域は、所定の
電位Vccを有する配線に接続され、他方のソース/ドレ
イン領域は、読出用トランジスタTRRの一方のソース
/ドレイン領域に接続されている。より具体的には、検
出用トランジスタTRDの他方のソース/ドレイン領域
と読出用トランジスタTRRの一方のソース/ドレイン
領域とは、1つのソース/ドレイン領域を占めている。
更には、読出用トランジスタTRRの他方のソース/ド
レイン領域は接続孔(コンタクトホール)15を介して
ビット線BLに接続され、更に、共通の第1の電極(共
通ノードCN、あるいは、書込用トランジスタTRW
他方のソース/ドレイン領域)は、開口部中に設けられ
た接続孔18A、ワード線WLDを介して検出用トラン
ジスタTRDのゲート電極に接続されている。また、書
込用トランジスタTRWのゲート電極に接続されたワー
ド線WLW、読出用トランジスタTRRのゲート電極に接
続されたワード線WLRは、ワード線デコーダ/ドライ
バWDに接続されている。一方、各プレート線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。更には、ビット線BLはセンスアンプSAに接続
されている。
Specifically, various transistors are MOS
One of the source / drain regions of the writing transistor (selecting transistor) TR W is connected to the bit line BL through a connection hole (contact hole) 15 formed in the insulating layer 16. The other source / drain region is connected to a common first electrode (common node CN) via a connection hole 18 provided in an opening formed in the insulating layer 16. Further, one source / drain region of the detecting transistor TR D is connected to a wiring having a predetermined potential V cc , and the other source / drain region is connected to one source / drain region of the reading transistor TR R. Has been done. More specifically, the other source / drain region of the detection transistor TR D and one source / drain region of the read transistor TR R occupy one source / drain region.
Further, the other source / drain region of the read transistor TR R is connected to the bit line BL via a connection hole (contact hole) 15, and further, a common first electrode (common node CN or write). The other source / drain region of the use transistor TR W is connected to the gate electrode of the detection transistor TR D via the connection hole 18A provided in the opening and the word line WL D. The word line WL W connected to the gate electrode of the writing transistor TR W and the word line WL R connected to the gate electrode of the reading transistor TR R are connected to the word line decoder / driver WD. On the other hand, each plate line PL
m is connected to the plate line decoder / driver PD. Further, the bit line BL is connected to the sense amplifier SA.

【0311】この不揮発性メモリの例えばメモリセルM
1からデータを読み出す場合、選択プレート線PL1
ccを印加する。このとき、選択メモリセルMC1にデ
ータ「1」が記憶されていれば、強誘電体層に分極反転
が生じ、蓄積電荷量が増加し、共通ノードCNの電位が
上昇する。一方、選択メモリセルMC1にデータ「0」
が記憶されていれば、強誘電体層に分極反転が生ぜず、
共通ノードCNの電位は殆ど上昇しない。即ち、共通ノ
ードCNは、非選択メモリセルの強誘電体層を介して複
数の非選択プレート線PLjにカップリングされている
ので、共通ノードCNの電位は0ボルトに比較的近いレ
ベルに保たれる。このようにして、選択メモリセルMC
1に記憶されたデータに依存して共通ノードCNの電位
に変化が生じる。従って、選択メモリセルの強誘電体層
には、分極反転に十分な電界を与えることができる。そ
して、ビット線BLを浮遊状態とし、読出用トランジス
タTRRをオン状態とする。
For example, the memory cell M of this nonvolatile memory
When reading data from C 1 , V cc is applied to the selected plate line PL 1 . At this time, if data “1” is stored in the selected memory cell MC 1 , polarization inversion occurs in the ferroelectric layer, the amount of accumulated charge increases, and the potential of the common node CN rises. On the other hand, the data “0” is stored in the selected memory cell MC 1.
Is stored, the polarization inversion does not occur in the ferroelectric layer,
The potential of the common node CN hardly rises. That is, since the common node CN is coupled to the plurality of non-selected plate lines PL j via the ferroelectric layer of the non-selected memory cell, the potential of the common node CN is kept at a level relatively close to 0 volt. Be drunk In this way, the selected memory cell MC
The potential of the common node CN changes depending on the data stored in 1 . Therefore, a sufficient electric field for polarization reversal can be applied to the ferroelectric layer of the selected memory cell. Then, the bit line BL is brought into a floating state and the reading transistor TR R is turned on.

【0312】一方、選択メモリセルMC1に記憶された
データに基づき共通の第1の電極(共通ノードCN)に
生じた電位により、検出用トランジスタTRDの作動が
制御される。具体的には、選択メモリセルMC1に記憶
されたデータに基づき共通の第1の電極(共通ノードC
N)に高い電位が生じれば、検出用トランジスタTR D
は導通状態となり、検出用トランジスタTRDの一方の
ソース/ドレイン領域は所定の電位Vccを有する配線に
接続されているので、かかる配線から、検出用トランジ
スタTRD及び読出用トランジスタTRRを介してビット
線BLに電流が流れ、ビット線BLの電位が上昇する。
即ち、信号検出回路によって共通の第1の電極(共通ノ
ードCN)の電位変化が検出され、この検出結果がビッ
ト線BLに電圧(電位)として伝達される。ここで、検
出用トランジスタTRDの閾値をVt h、検出用トランジ
スタTRDのゲート電極の電位(即ち、共通ノードCN
の電位)をVgとすれば、ビット線BLの電位は概ね
(Vg−Vth)となる。尚、検出用トランジスタTRD
ディプレッション型のNMOSFETとすれば、閾値V
thは負の値をとる。これにより、ビット線BLの負荷の
大小に拘わらず、安定したセンス信号量を確保できる。
尚、検出用トランジスタTRDをPMOSFETから構
成することもできる。
On the other hand, the selected memory cell MC1Remembered by
To the common first electrode (common node CN) based on the data
Depending on the generated potential, the detection transistor TRDThe operation of
Controlled. Specifically, the selected memory cell MC1Remember
The common first electrode (common node C
If a high potential occurs in N), the detection transistor TR D
Becomes conductive, and the detection transistor TRDOne of
The source / drain region has a predetermined potential VccTo the wiring that has
Since it is connected, the transition for detection is
Star TRDAnd read transistor TRRA bit through
A current flows through the line BL and the potential of the bit line BL rises.
That is, the common first electrode (common node)
The change in the electrical potential of the
The voltage (potential) is transmitted to the power line BL. Where the inspection
Output transistor TRDThe threshold of Vt h, Detection transistor
Star TRDPotential of the gate electrode (that is, the common node CN
Potential)gIf so, the potential of the bit line BL is approximately
(Vg-Vth). The detection transistor TRDTo
If a depletion type NMOSFET is used, the threshold value V
thTakes a negative value. As a result, the load on the bit line BL
A stable sense signal amount can be secured regardless of the size.
The detection transistor TRDFrom PMOSFET
It can also be done.

【0313】尚、検出用トランジスタの一端が接続され
た配線の所定の電位はVccに限定されず、例えば、接地
されていてもよい。即ち、検出用トランジスタの一端が
接続された配線の所定の電位を0ボルトとしてもよい。
但し、この場合には、選択メモリセルにおけるデータの
読み出し時に電位(Vcc)がビット線に現れた場合、再
書き込み時には、ビット線の電位を0ボルトとし、選択
メモリセルにおけるデータの読み出し時に0ボルトがビ
ット線に現れた場合、再書き込み時には、ビット線の電
位をVccとする必要がある。そのためには、図50に例
示するような、トランジスタTRIV-1,TRIV-2,TR
IV-3,TRIV-4から構成された一種のスイッチ回路(一
種の反転回路)をビット線間に配設し、データの読み出
し時には、トランジスタTRIV-2,TRIV-4をオン状態
とし,データの再書き込み時には、トランジスタTR
IV-1,TRIV-3をオン状態とすればよい。
The predetermined potential of the wiring to which one end of the detection transistor is connected is not limited to V cc , but may be grounded, for example. That is, the predetermined potential of the wiring to which one end of the detection transistor is connected may be 0 volt.
However, in this case, when the potential (V cc ) appears on the bit line when reading the data in the selected memory cell, the potential of the bit line is set to 0 volt when rewriting, and 0 when reading the data in the selected memory cell. When the volt appears on the bit line, it is necessary to set the potential of the bit line to V cc when rewriting. To this end, transistors TR IV-1 , TR IV-2 , TR as illustrated in FIG.
A kind of switch circuit (a kind of inverting circuit) composed of IV-3 and TR IV-4 is arranged between bit lines, and when reading data, the transistors TR IV-2 and TR IV-4 are turned on. , When rewriting data, transistor TR
IV-1 and TR IV-3 may be turned on.

【0314】また、例えば、図51に示すように、実施
の形態6あるいは実施の形態7の不揮発性メモリの変形
例として、第1の電極21’,31’を上部電極とし、
第2の電極23’,33’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。
Further, for example, as shown in FIG. 51, as a modified example of the nonvolatile memory of the sixth or seventh embodiment, the first electrodes 21 'and 31' are upper electrodes,
The second electrodes 23 'and 33' can also be used as lower electrodes. Such a structure can also be applied to the nonvolatile memory according to the other embodiments of the invention.

【0315】本発明において、複数の不揮発性メモリア
レイを配置すれば、即ち、マルチバンクとすれば、不揮
発性メモリアレイへのアクセス中に、他の不揮発性メモ
リアレイにおけるリフレッシュ動作を行うことが可能と
なる。また、不揮発性メモリアレイをキャッシュメモリ
と併用すれば、同一のロー・アドレスへのアクセス頻度
を低減することができ、リフレッシュ動作によるオーバ
ヘッドを緩和することができる。
According to the present invention, if a plurality of non-volatile memory arrays are arranged, that is, if a multi-bank is provided, refresh operation in another non-volatile memory array can be performed during access to the non-volatile memory array. Becomes Further, by using the non-volatile memory array together with the cache memory, it is possible to reduce the frequency of access to the same row address and reduce the overhead caused by the refresh operation.

【0316】[0316]

【発明の効果】本発明においては、フラグ格納用半導体
メモリから成るフラグ回路を備えているので、強誘電体
型不揮発性半導体メモリへのアクセススピードの低下を
抑制しつつ、強誘電体型不揮発性半導体メモリへのラン
ダムアクセス性能を大幅に向上させることができ、その
用途、適用市場を飛躍的に拡大することが可能となる。
しかも、強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの製造
コストの増加、集積度の低下は無視できる程度である。
また、強誘電体型不揮発性半導体メモリからのデータの
読出し及び再書込みと同時に、フラグ格納用半導体メモ
リからのデータの読出し及び書込みを行うので、フラグ
格納用半導体メモリが存在することによる動作速度の低
下を招くこともない。
According to the present invention, since the flag circuit composed of the flag storing semiconductor memory is provided, the ferroelectric non-volatile semiconductor memory is suppressed while suppressing a decrease in access speed to the ferroelectric non-volatile semiconductor memory. It is possible to greatly improve the random access performance to, and it is possible to dramatically expand the application and application market.
Moreover, the increase in the manufacturing cost of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array and the decrease in the degree of integration are negligible.
Further, since data is read and written from the flag storage semiconductor memory at the same time as reading and rewriting data from the ferroelectric non-volatile semiconductor memory, the operation speed is reduced due to the presence of the flag storage semiconductor memory. Will not invite.

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

【図1】発明の実施の形態1における強誘電体型不揮発
性半導体メモリをビット線の延びる方向と平行な仮想垂
直面で切断したときの模式的な一部断面図である。
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a ferroelectric non-volatile semiconductor memory according to a first embodiment of the invention when cut along a virtual vertical plane parallel to a direction in which a bit line extends.

【図2】発明の実施の形態1におけるフラグ格納用半導
体メモリをビット線の延びる方向と平行な仮想垂直面で
切断したときの模式的な一部断面図である。
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of the flag storing semiconductor memory according to the first embodiment of the invention when cut along a virtual vertical plane parallel to the extending direction of bit lines.

【図3】発明の実施の形態1の強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイの概念的な回路図である。
FIG. 3 is a conceptual circuit diagram of a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to the first embodiment of the invention.

【図4】図3に示す強誘電体型不揮発性半導体メモリの
概念的な回路図のより具体的な回路図である。
FIG. 4 is a more specific circuit diagram of a conceptual circuit diagram of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory shown in FIG.

【図5】図3に示すフラグ回路の概念的な回路図のより
具体的な回路図である。
5 is a more specific circuit diagram of the conceptual circuit diagram of the flag circuit shown in FIG. 3;

【図6】発明の実施の形態1の強誘電体型不揮発性半導
体メモリからデータを読み出し、データを再書き込みす
る動作における動作波形を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing operation waveforms in an operation of reading data from the ferroelectric non-volatile semiconductor memory according to the first embodiment of the invention and rewriting the data.

【図7】発明の実施の形態2の強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイの概念的な回路図である。
FIG. 7 is a conceptual circuit diagram of a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to a second embodiment of the invention.

【図8】図7に示すフラグ回路の概念的な回路図のより
具体的な回路図である。
8 is a more specific circuit diagram of the conceptual circuit diagram of the flag circuit shown in FIG. 7. FIG.

【図9】発明の実施の形態3における強誘電体型不揮発
性半導体メモリをビット線の延びる方向と平行な仮想垂
直面で切断したときの模式的な一部断面図である。
FIG. 9 is a schematic partial cross-sectional view of a ferroelectric non-volatile semiconductor memory according to a third embodiment of the invention when cut along a virtual vertical plane parallel to the extending direction of bit lines.

【図10】発明の実施の形態3の強誘電体型不揮発性半
導体メモリアレイの概念的な回路図である。
FIG. 10 is a conceptual circuit diagram of a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to a third embodiment of the invention.

【図11】図10に示す強誘電体型不揮発性半導体メモ
リの概念的な回路図のより具体的な回路図である。
11 is a more specific circuit diagram of the conceptual circuit diagram of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory shown in FIG.

【図12】発明の実施の形態4における強誘電体型不揮
発性半導体メモリをビット線の延びる方向と平行な仮想
垂直面で切断したときの模式的な一部断面図である。
FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view of a ferroelectric non-volatile semiconductor memory according to a fourth embodiment of the invention when cut along a virtual vertical plane parallel to the direction in which a bit line extends.

【図13】発明の実施の形態4におけるフラグ格納用半
導体メモリをビット線の延びる方向と平行な仮想垂直面
で切断したときの模式的な一部断面図である。
FIG. 13 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor memory for storing flags according to the fourth embodiment of the present invention, taken along a virtual vertical plane parallel to the extending direction of bit lines.

【図14】発明の実施の形態4の強誘電体型不揮発性半
導体メモリアレイの概念的な回路図である。
FIG. 14 is a conceptual circuit diagram of a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to a fourth embodiment of the invention.

【図15】図14に示す強誘電体型不揮発性半導体メモ
リの概念的な回路図のより具体的な回路図である。
15 is a more specific circuit diagram of the conceptual circuit diagram of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory shown in FIG.

【図16】図14に示すフラグ回路の概念的な回路図の
より具体的な回路図である。
16 is a more specific circuit diagram of the conceptual circuit diagram of the flag circuit shown in FIG. 14;

【図17】発明の実施の形態4の強誘電体型不揮発性半
導体メモリからデータを読み出し、データを再書き込み
する動作における動作波形を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing operation waveforms in an operation of reading data from the ferroelectric non-volatile semiconductor memory according to the fourth embodiment of the invention and rewriting the data.

【図18】発明の実施の形態5の強誘電体型不揮発性半
導体メモリアレイの別の例の概念的な回路図である。
FIG. 18 is a conceptual circuit diagram of another example of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to the fifth embodiment of the invention.

【図19】図18に示す強誘電体型不揮発性半導体メモ
リの概念的な回路図のより具体的な回路図である。
19 is a more specific circuit diagram of the conceptual circuit diagram of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory shown in FIG.

【図20】図18に示すフラグ回路の概念的な回路図の
より具体的な回路図である。
20 is a more specific circuit diagram of the conceptual circuit diagram of the flag circuit shown in FIG. 18;

【図21】発明の実施の形態6における強誘電体型不揮
発性半導体メモリをビット線の延びる方向と平行な仮想
垂直面で切断したときの模式的な一部断面図である。
FIG. 21 is a schematic partial cross-sectional view of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory according to the sixth embodiment of the present invention, taken along a virtual vertical plane parallel to the extending direction of bit lines.

【図22】発明の実施の形態6におけるフラグ格納用半
導体メモリをビット線の延びる方向と平行な仮想垂直面
で切断したときの模式的な一部断面図である。
FIG. 22 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor memory for storing flags according to the sixth embodiment of the present invention, taken along a virtual vertical plane parallel to the extending direction of bit lines.

【図23】発明の実施の形態6の強誘電体型不揮発性半
導体メモリアレイの概念的な回路図である。
FIG. 23 is a conceptual circuit diagram of a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to a sixth embodiment of the invention.

【図24】図23に示す強誘電体型不揮発性半導体メモ
リの概念的な回路図のより具体的な回路図である。
FIG. 24 is a more specific circuit diagram of the conceptual circuit diagram of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory shown in FIG. 23.

【図25】図23に示すフラグ回路の概念的な回路図の
より具体的な回路図である。
FIG. 25 is a more specific circuit diagram of the conceptual circuit diagram of the flag circuit shown in FIG. 23.

【図26】発明の実施の形態7の強誘電体型不揮発性半
導体メモリアレイにおける強誘電体型不揮発性半導体メ
モリの概念的な回路図である。
FIG. 26 is a conceptual circuit diagram of a ferroelectric non-volatile semiconductor memory in a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to a seventh embodiment of the invention.

【図27】発明の実施の形態7の強誘電体型不揮発性半
導体メモリアレイにおけるフラグ格納用半導体メモリの
概念的な回路図である。
FIG. 27 is a conceptual circuit diagram of a flag storing semiconductor memory in a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to a seventh embodiment of the invention.

【図28】図26に示す強誘電体型不揮発性半導体メモ
リの概念的な回路図のより具体的な回路図である。
28 is a more specific circuit diagram of the conceptual circuit diagram of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory shown in FIG. 26.

【図29】図27に示すフラグ回路の概念的な回路図の
より具体的な回路図である。
FIG. 29 is a more specific circuit diagram of the conceptual circuit diagram of the flag circuit shown in FIG. 27.

【図30】発明の実施の形態8の強誘電体型不揮発性半
導体メモリアレイの概念的な回路図である。
FIG. 30 is a conceptual circuit diagram of a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to an eighth embodiment of the invention.

【図31】図30に示す強誘電体型不揮発性半導体メモ
リアレイの概念的な回路図におけるフラグ回路のより具
体的な回路図である。
FIG. 31 is a more specific circuit diagram of a flag circuit in the conceptual circuit diagram of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array shown in FIG. 30.

【図32】発明の実施の形態8におけるフラグ格納用半
導体メモリをビット線の延びる方向と平行な仮想垂直面
で切断したときの模式的な一部断面図である。
FIG. 32 is a schematic partial cross-sectional view of the flag storing semiconductor memory according to the eighth embodiment of the present invention when cut along a virtual vertical plane parallel to the extending direction of bit lines.

【図33】発明の実施の形態9の強誘電体型不揮発性半
導体メモリアレイにおけるフラグ格納用半導体メモリの
概念的な回路図である。
FIG. 33 is a conceptual circuit diagram of a flag storing semiconductor memory in a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to a ninth embodiment of the invention.

【図34】図33に示すフラグ回路の概念的な回路図の
より具体的な回路図である。
FIG. 34 is a more specific circuit diagram of the conceptual circuit diagram of the flag circuit shown in FIG. 33.

【図35】発明の実施の形態10における強誘電体型不
揮発性半導体メモリをビット線の延びる方向と平行な仮
想垂直面で切断したときの模式的な一部断面図である。
FIG. 35 is a schematic partial cross-sectional view when the ferroelectric non-volatile semiconductor memory according to the tenth embodiment of the invention is cut along an imaginary vertical plane parallel to the extending direction of bit lines.

【図36】発明の実施の形態10におけるフラグ格納用
半導体メモリをビット線の延びる方向と平行な仮想垂直
面で切断したときの模式的な一部断面図である。
FIG. 36 is a schematic partial cross-sectional view of the flag storing semiconductor memory according to the tenth embodiment of the invention when cut along a virtual vertical plane parallel to the extending direction of bit lines.

【図37】発明の実施の形態10における強誘電体型不
揮発性半導体メモリの概念的な回路図である。
FIG. 37 is a conceptual circuit diagram of a ferroelectric non-volatile semiconductor memory according to a tenth embodiment of the invention.

【図38】発明の実施の形態10におけるフラグ格納用
半導体メモリの概念的な回路図である。
FIG. 38 is a conceptual circuit diagram of a flag storage semiconductor memory according to the tenth embodiment of the invention.

【図39】図37に示す強誘電体型不揮発性半導体メモ
リの概念的な回路図のより具体的な回路図である。
FIG. 39 is a more specific circuit diagram of the conceptual circuit diagram of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory shown in FIG. 37.

【図40】図38に示すフラグ回路の概念的な回路図の
より具体的な回路図である。
FIG. 40 is a more specific circuit diagram of the conceptual circuit diagram of the flag circuit shown in FIG. 38.

【図41】発明の実施の形態10における強誘電体型不
揮発性半導体メモリの変形例の概念的な回路図である。
FIG. 41 is a conceptual circuit diagram of a modification of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory according to the tenth embodiment of the invention.

【図42】発明の実施の形態10におけるフラグ格納用
半導体メモリの変形例の概念的な回路図である。
FIG. 42 is a conceptual circuit diagram of a modified example of the flag storage semiconductor memory in the tenth embodiment of the invention.

【図43】発明の実施の形態12のフラグ格納用半導体
メモリにおけるフラグ回路の概念的な回路図である。
43 is a conceptual circuit diagram of a flag circuit in the flag storage semiconductor memory according to the twelfth embodiment of the invention. FIG.

【図44】発明の実施の形態6あるいは発明の実施の形
態7にて説明した強誘電体型不揮発性半導体メモリの変
形例を示す模式的な一部断面図である。
FIG. 44 is a schematic partial cross-sectional view showing a modified example of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory described in the sixth embodiment or the seventh embodiment of the invention.

【図45】図44に示す強誘電体型不揮発性半導体メモ
リの回路図である。
45 is a circuit diagram of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory shown in FIG. 44.

【図46】ゲインセル型の強誘電体型不揮発性半導体メ
モリを発明の実施の形態1にて説明した強誘電体型不揮
発性半導体メモリに適用した場合の回路図である。
FIG. 46 is a circuit diagram when a gain cell type ferroelectric non-volatile semiconductor memory is applied to the ferroelectric type non-volatile semiconductor memory described in the first embodiment of the invention.

【図47】図46に示した強誘電体型不揮発性半導体メ
モリにおけるレイアウト図である。
FIG. 47 is a layout diagram in the ferroelectric non-volatile semiconductor memory shown in FIG. 46.

【図48】図46に示した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。
48 is a schematic partial cross-sectional view of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory shown in FIG. 46.

【図49】図46に示した強誘電体型不揮発性半導体メ
モリの、図48とは異なる断面で見たときの模式的な一
部断面図である。
49 is a schematic partial cross-sectional view of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory shown in FIG. 46, as viewed in a cross section different from FIG. 48.

【図50】検出用トランジスタの一端が接続された配線
の所定の電位を0ボルトとした場合の、ビット線間に配
設された一種のスイッチ回路を示す回路図である。
FIG. 50 is a circuit diagram showing a kind of switch circuit arranged between bit lines when a predetermined potential of a wiring connected to one end of a detection transistor is set to 0 volt.

【図51】発明の実施の形態6あるいは発明の実施の形
態7の強誘電体型不揮発性半導体メモリの別の変形例の
模式的な一部断面図である。
FIG. 51 is a schematic partial cross-sectional view of another modification of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory according to the sixth embodiment or the seventh embodiment of the invention.

【図52】強誘電体のP−Eヒステリシスループ図であ
る。
FIG. 52 is a PE hysteresis loop diagram of a ferroelectric substance.

【図53】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。
53 is a circuit diagram of a ferroelectric non-volatile semiconductor memory disclosed in US Pat. No. 4,873,664.

【図54】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. 54 is a circuit diagram of a ferroelectric non-volatile semiconductor memory disclosed in Japanese Patent 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、
14A,14B,14C・・・ソース/ドレイン領域、
14D・・・接地線、15・・・接続孔(コンタクトホ
ール)、16・・・絶縁層、17,27・・・開口部、
18,28・・・接続孔、21,21A,21B,2
1’,31,31A,31B,31’・・・第1の電
極、22,22A,22B,32,32A,32B・・
・強誘電体層、23,23’,33,33’・・・第2
の電極、25・・・パッド部、26・・・絶縁層(層間
絶縁層)、26A,36A・・・絶縁膜、M・・・不揮
発性メモリ、F・・・フラグ格納用半導体メモリ、M
U,FU・・・メモリユニット、MC,FC・・・メモ
リセル、TR,FTR・・・選択用トランジスタ、WL
・・・ワード線、BL,FBL・・・ビット線、PL・
・・プレート線、WD・・・ワード線デコーダ/ドライ
バ、SA,FSA・・・センスアンプ、PD・・・プレ
ート線デコーダ/ドライバ、CN,FCN・・・共通ノ
ード、FG・・・フラグ判定回路、INV・・・反転回
路、INC・・・インクリメント回路、RS・・・レジ
スタ
10 ... Silicon semiconductor substrate, 11 ... Element isolation region, 12 ... Gate insulating film, 13 ... Gate electrode,
14A, 14B, 14C ... Source / drain regions,
14D ... Ground wire, 15 ... Connection hole (contact hole), 16 ... Insulating layer, 17, 27 ... Opening part,
18, 28 ... Connection holes 21, 21A, 21B, 2
1 ', 31, 31A, 31B, 31' ... 1st electrode, 22, 22A, 22B, 32, 32A, 32B ...
.Ferroelectric layer, 23, 23 ', 33, 33' ... second
Electrode, 25 ... Pad portion, 26 ... Insulating layer (interlayer insulating layer), 26A, 36A ... Insulating film, M ... Non-volatile memory, F ... Flag storing semiconductor memory, M
U, FU ... Memory unit, MC, FC ... Memory cell, TR, FTR ... Selection transistor, WL
... Word lines, BL, FBL ... Bit lines, PL
..Plate line, WD ... Word line decoder / driver, SA, FSA ... Sense amplifier, PD ... Plate line decoder / driver, CN, FCN ... Common node, FG ... Flag determination circuit , INV ... Inversion circuit, INC ... Increment circuit, RS ... Register

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリは、 (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
たメモリユニットと、 (D)M本のプレート線、から成り、 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、 メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は共
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、 メモリユニットにおいて、第m番目(但し、m=1,2
・・・,M)のメモリセルの第2の電極は、第m番目の
プレート線に接続されており、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリにおいて、前記M本のプレート線が共通とされ
ており、 或るプレート線において、プレート線が共通とされたい
ずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデータ再書
込みが所定回数行われたとき、フラグ回路を構成するフ
ラグ格納用半導体メモリのメモリセルが初期化され、且
つ、各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成するメモ
リセルのリフレッシュ動作が行われることを特徴とする
強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイ。
1. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory, the ferroelectric non-volatile The semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory include (A) a bit line, (B) a selection transistor, (C) a memory unit composed of M (where M ≧ 2) memory cells, and (D) ) M plate lines, each memory cell comprises a first electrode, a ferroelectric layer and a second electrode, and in the memory unit, the first electrode of the memory cell is common and The common first electrode is connected to the bit line via the selection transistor, and in the memory unit, the m-th electrode (however, m = 1, 2,
, M), the second electrode of the memory cell is connected to the m-th plate line. In the ferroelectric non-volatile semiconductor memory and the flag storing semiconductor memory, the M plate lines are When a data read and a data rewrite are performed a certain number of times on a certain plate line for a certain plate line, a flag storage semiconductor memory forming a flag circuit 2. The ferroelectric non-volatile semiconductor memory array is characterized in that the memory cells are initialized and the memory cells constituting each ferroelectric non-volatile semiconductor memory are refreshed.
【請求項2】複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリは、 (A)ビット線と、 (B)選択用トランジスタと、 (C)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセルか
ら構成された、N個(但し、N≧2)のメモリユニット
と、 (D)M×N本のプレート線、から成り、 N個のメモリユニットは、絶縁層を介して積層されてお
り、 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、 各メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は
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n層目(但し、n=1,2・・・,N)のメモリユニ
ットにおいて、第m番目(但し、m=1,2・・・,
M)のメモリセルの第2の電極は、第[(n−1)M+
m]番目のプレート線に接続されており、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリにおいて、前記M×N本のプレート線が共通と
されており、 或るプレート線において、プレート線が共通とされたい
ずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデータ再書
込みが所定回数行われたとき、フラグ回路を構成するフ
ラグ格納用半導体メモリのメモリセルが初期化され、且
つ、各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成するメモ
リセルのリフレッシュ動作が行われることを特徴とする
強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイ。
2. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory, wherein the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array is provided. The semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory include (A) bit lines, (B) selection transistors, and (C) N (where M ≧ 2) memory cells, each of which is N ( However, N ≧ 2) memory units and (D) M × N plate lines are included. N memory units are stacked with an insulating layer in between, and each memory cell has a first In each memory unit, the first electrode of the memory cell is common, and the common first electrode is connected to the bit line through the selection transistor. Connection In the n-th layer (where n = 1, 2, ..., N) memory unit, the m-th (where m = 1, 2, ..., M)
The second electrode of the M) th memory cell is the [(n-1) M +
[m] th plate line, and in the ferroelectric type nonvolatile semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory, the M × N plate lines are commonly used. When data reading and data rewriting from any of the memory cells that are common to each other are performed a predetermined number of times, the memory cell of the flag storing semiconductor memory that constitutes the flag circuit is initialized, and each ferroelectric type A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array, characterized in that a refresh operation of a memory cell constituting a non-volatile semiconductor memory is performed.
【請求項3】複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリは、 (A)ビット線と、 (B)N個(但し、N≧2)の選択用トランジスタと、 (C)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセルか
ら構成された、N個のメモリユニットと、 (D)M本のプレート線、から成り、 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、 各メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は
共通であり、 第n番目(但し、n=1,2・・・,N)のメモリユニ
ットにおける共通の第1の電極は、第n番目の選択用ト
ランジスタを介してビット線に接続され、 第n番目のメモリユニットにおいて、第m番目(但し、
m=1,2・・・,M)のメモリセルの第2の電極は、
メモリユニット間で共通とされた第m番目のプレート線
に接続されており、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリにおいて、前記M本のプレート線が共通とされ
ており、 或るプレート線において、プレート線が共通とされたい
ずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデータ再書
込みが所定回数行われたとき、フラグ回路を構成するフ
ラグ格納用半導体メモリのメモリセルが初期化され、且
つ、各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成するメモ
リセルのリフレッシュ動作が行われることを特徴とする
強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイ。
3. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit comprising at least one flag storing semiconductor memory, the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising: The semiconductor memory and the semiconductor memory for storing flags include (A) bit lines, (B) N (where N ≧ 2) selection transistors, and (C) M (where M ≧ 2) selection transistors. Each of the memory cells includes a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode, and each memory cell includes N memory units each including memory cells and (D) M plate lines. In the memory unit, the first electrode of the memory cell is common, and the common first electrode of the nth (where n = 1, 2, ..., N) memory unit is the nth selection. Transistor for In and is connected to the bit line, the n-th memory units, the m-th (where,
The second electrode of the memory cell of m = 1, 2 ..., M) is
One of the M-th plate lines is connected to the m-th plate line that is shared by the memory units, and the M number of plate lines are shared by the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory. In the plate line, when data reading and data rewriting from any memory cell having the common plate line are performed a predetermined number of times, the memory cell of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit is initialized, In addition, a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array is characterized in that a refresh operation is performed on a memory cell forming each ferroelectric non-volatile semiconductor memory.
【請求項4】複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、 強誘電体型不揮発性半導体メモリは、 (A)ビット線と、 (B)N個(但し、N≧2)の選択用トランジスタと、 (C)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセルか
ら構成された、N個のメモリユニットと、 (D)M本のプレート線、から成り、 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、 各メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は
共通であり、 第n番目(但し、n=1,2・・・,N)のメモリユニ
ットにおける共通の第1の電極は、第n番目の選択用ト
ランジスタを介してビット線に接続され、 第n番目のメモリユニットにおいて、第m番目(但し、
m=1,2・・・,M)のメモリセルの第2の電極は、
メモリユニット間で共通とされた第m番目のプレート線
に接続されており、 フラグ格納用半導体メモリは、 (E)ビット線と、 (F)N個の選択用トランジスタと、 (G)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセルか
ら構成されたメモリユニットと、 (H)M本のプレート線、から成り、 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、 メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は共
通であり、 メモリユニットにおける共通の第1の電極は、各選択用
トランジスタを介してビット線に接続され、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリにおいて、前記M本のプレート線が共通とされ
ており、 或るプレート線において、プレート線が共通とされたい
ずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデータ再書
込みが所定回数行われたとき、フラグ回路を構成するフ
ラグ格納用半導体メモリのメモリセルが初期化され、且
つ、各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成するメモ
リセルのリフレッシュ動作が行われることを特徴とする
強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイ。
4. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory, wherein the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprises: The semiconductor memory is composed of (A) bit lines, (B) N (where N ≧ 2) selection transistors, and (C) each of M (where M ≧ 2) memory cells. , N memory units, and (D) M plate lines, each memory cell includes a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode. Of the nth (where n = 1, 2, ..., N) memory unit has a common first electrode, and a common first electrode of the nth (n = 1, ... Connected to the wire, the In th memory units, the m-th (where,
The second electrode of the memory cell of m = 1, 2 ..., M) is
The flag storing semiconductor memory is connected to the m-th plate line common to the memory units, and the (E) bit line, (F) N selection transistors, and (G) Each memory cell comprises a memory unit composed of M memory cells (where M ≧ 2) and (H) M plate lines. Each memory cell includes a first electrode, a ferroelectric layer and a second electrode. The memory cell has a common first electrode of the memory cell, and the common first electrode of the memory unit is connected to the bit line through each selection transistor. In the semiconductor memory and the semiconductor memory for storing flags, the M plate lines are common, and a certain plate line has data from one of the memory cells having the common plate line. When the data reading and data rewriting are performed a predetermined number of times, the memory cells of the flag storing semiconductor memory that configure the flag circuit are initialized, and the refresh operation of the memory cells that configure each ferroelectric non-volatile semiconductor memory. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array, characterized in that:
【請求項5】複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリは、 (A)N本(但し、N≧2)のビット線と、 (B)N個の選択用トランジスタと、 (C)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセルか
ら構成された、N個のメモリユニットと、 (D)M本のプレート線、から成り、 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、 各メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は
共通であり、 第n番目(但し、n=1,2・・・,N)のメモリユニ
ットにおける共通の第1の電極は、第n番目の選択用ト
ランジスタを介して第n番目のビット線に接続され、 第n番目のメモリユニットにおいて、第m番目(但し、
m=1,2・・・,M)のメモリセルの第2の電極は、
メモリユニット間で共通とされた第m番目のプレート線
に接続されており、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリにおいて、前記M本のプレート線が共通とされ
ており、 或るプレート線において、プレート線が共通とされたい
ずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデータ再書
込みが所定回数行われたとき、フラグ回路を構成するフ
ラグ格納用半導体メモリのメモリセルが初期化され、且
つ、各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成するメモ
リセルのリフレッシュ動作が行われることを特徴とする
強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイ。
5. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory, the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising: The semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory include (A) N (where N ≧ 2) bit lines, (B) N selection transistors, and (C) each M (where M ≧ 2). 2) It is composed of N memory units composed of memory cells and (D) M plate lines. Each memory cell comprises a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode. In each memory unit, the first electrode of the memory cell is common, and the common first electrode of the n-th (where n = 1, 2, ..., N) memory unit is the n-th memory unit. Th transition for selection Is connected to the n-th bit line through the data, in the n-th memory units, the m-th (where,
The second electrode of the memory cell of m = 1, 2 ..., M) is
One of the M-th plate lines is connected to the m-th plate line that is shared by the memory units, and the M number of plate lines are shared by the ferroelectric nonvolatile semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory. In the plate line, when data reading and data rewriting from any memory cell having the common plate line are performed a predetermined number of times, the memory cell of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit is initialized, In addition, a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array is characterized in that a refresh operation is performed on a memory cell forming each ferroelectric non-volatile semiconductor memory.
【請求項6】複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、 強誘電体型不揮発性半導体メモリは、 (A)N本(但し、N≧2)のビット線と、 (B)N個の選択用トランジスタと、 (C)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセルか
ら構成された、N個のメモリユニットと、 (D)M本のプレート線、から成り、 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、 各メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は
共通であり、 第n番目(但し、n=1,2・・・,N)のメモリユニ
ットにおける共通の第1の電極は、第n番目の選択用ト
ランジスタを介して第n番目のビット線に接続され、 第n番目のメモリユニットにおいて、第m番目(但し、
m=1,2・・・,M)のメモリセルの第2の電極は、
メモリユニット間で共通とされた第m番目のプレート線
に接続されており、 フラグ格納用半導体メモリは、 (E)ビット線と、 (F)N個の選択用トランジスタと、 (G)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセルか
ら構成されたメモリユニットと、 (H)M本のプレート線、から成り、 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、 メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は共
通であり、 メモリユニットにおける共通の第1の電極は、各選択用
トランジスタを介してビット線に接続され、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリにおいて、前記M本のプレート線が共通とされ
ており、 或るプレート線において、プレート線が共通とされたい
ずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデータ再書
込みが所定回数行われたとき、フラグ回路を構成するフ
ラグ格納用半導体メモリのメモリセルが初期化され、且
つ、各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成するメモ
リセルのリフレッシュ動作が行われることを特徴とする
強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイ。
6. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory, the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising: The semiconductor memory is composed of (A) N (where N ≧ 2) bit lines, (B) N selection transistors, and (C) M (where M ≧ 2) memory cells. Each of the memory cells includes a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode. Each memory unit includes N memory units and (D) M plate lines. , The first electrode of the memory cell is common, and the common first electrode in the n-th (where n = 1, 2, ..., N) memory unit is the n-th selection transistor. Through the nth bit In connected, the n-th memory units, the m-th (where,
The second electrode of the memory cell of m = 1, 2 ..., M) is
The flag storing semiconductor memory is connected to the m-th plate line common to the memory units, and the (E) bit line, (F) N selection transistors, and (G) Each memory cell comprises a memory unit composed of M memory cells (where M ≧ 2) and (H) M plate lines. Each memory cell includes a first electrode, a ferroelectric layer and a second electrode. The memory cell has a common first electrode of the memory cell, and the common first electrode of the memory unit is connected to the bit line through each selection transistor. In the semiconductor memory and the semiconductor memory for storing flags, the M plate lines are common, and a certain plate line has data from one of the memory cells having the common plate line. When the data reading and data rewriting are performed a predetermined number of times, the memory cells of the flag storing semiconductor memory that configure the flag circuit are initialized, and the refresh operation of the memory cells that configure each ferroelectric non-volatile semiconductor memory. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array, characterized in that:
【請求項7】一対の強誘電体型不揮発性半導体メモリを
構成し、且つ、プレート線が共通とされた一対のメモリ
セルのそれぞれに1ビットを記憶し、 一対のフラグ格納用半導体メモリを構成し、且つ、プレ
ート線が共通とされた一対のメモリセルのそれぞれに1
ビットを記憶し、 フラグ格納用半導体メモリの数は2L(但し、L=1,
2,3・・・)であり、 前記所定回数は、2Lであることを特徴とする請求項1
乃至請求項6のいずれか1項に記載の強誘電体型不揮発
性半導体メモリアレイ。
7. A pair of ferroelectric non-volatile semiconductor memories are configured, and one bit is stored in each of a pair of memory cells having a common plate line to form a pair of flag storing semiconductor memories. , And 1 for each of a pair of memory cells having a common plate line.
Bits are stored, and the number of flag storage semiconductor memories is 2L (where L = 1,
2, 3 ...), and the predetermined number of times is 2 L.
7. The ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to claim 6.
【請求項8】一対の強誘電体型不揮発性半導体メモリを
構成し、且つ、プレート線が共通とされた一対のメモリ
セルに相補的に1ビットを記憶し、 一対のフラグ格納用半導体メモリを構成し、且つ、プレ
ート線が共通とされた一対のメモリセルに相補的に1ビ
ットを記憶し、 フラグ格納用半導体メモリの数は2L(但し、L=1,
2,3・・・)であり、 前記所定回数は、2Lであることを特徴とする請求項1
乃至請求項6のいずれか1項に記載の強誘電体型不揮発
性半導体メモリアレイ。
8. A pair of ferroelectric type non-volatile semiconductor memories are constructed, and one bit is complementarily stored in a pair of memory cells having a common plate line to form a pair of flag storing semiconductor memories. 1 bit is complementarily stored in a pair of memory cells having a common plate line, and the number of flag storage semiconductor memories is 2L (where L = 1,
2, 3 ...), and the predetermined number of times is 2 L.
7. The ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to claim 6.
【請求項9】複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリは、 (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
たメモリユニットと、(D)M本のプレート線、から成
り、 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、 メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は共
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、 メモリユニットにおいて、第m番目(但し、m=1,2
・・・,M)のメモリセルの第2の電極は、第m番目の
プレート線に接続されており、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリにおいて、前記M本のプレート線が共通とされ
ている強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの駆動方
法であって、 或るプレート線において、プレート線が共通とされたい
ずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデータ再書
込みを所定回数行ったとき、フラグ回路を構成するフラ
グ格納用半導体メモリのメモリセルを初期化し、且つ、
各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成するメモリセ
ルのリフレッシュ動作を行うことを特徴とする強誘電体
型不揮発性半導体メモリアレイの駆動方法。
9. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory, the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising: The semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory include (A) a bit line, (B) a selection transistor, and (C) a memory unit composed of M (where M ≧ 2) memory cells, and (D) ) M plate lines, each memory cell comprises a first electrode, a ferroelectric layer and a second electrode, and in the memory unit, the first electrode of the memory cell is common and The common first electrode is connected to the bit line via the selection transistor, and in the memory unit, the m-th electrode (however, m = 1, 2,
, M), the second electrode of the memory cell is connected to the m-th plate line. In the ferroelectric non-volatile semiconductor memory and the flag storing semiconductor memory, the M plate lines are A method of driving a common ferroelectric non-volatile semiconductor memory array, wherein data is read and rewritten a predetermined number of times from a memory cell having a common plate line in a certain plate line. The memory cell of the flag storing semiconductor memory that constitutes the flag circuit is initialized, and
A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array, characterized in that a refresh operation is performed on a memory cell constituting each ferroelectric non-volatile semiconductor memory.
【請求項10】複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリは、 (A)ビット線と、 (B)選択用トランジスタと、 (C)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセルか
ら構成された、N個(但し、N≧2)のメモリユニット
と、 (D)M×N本のプレート線、から成り、 N個のメモリユニットは、絶縁層を介して積層されてお
り、 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、 各メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は
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n層目(但し、n=1,2・・・,N)のメモリユニ
ットにおいて、第m番目(但し、m=1,2・・・,
M)のメモリセルの第2の電極は、第[(n−1)M+
m]番目のプレート線に接続されており、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリにおいて、前記M×N本のプレート線が共通と
されている強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの駆
動方法であって、 或るプレート線において、プレート線が共通とされたい
ずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデータ再書
込みを所定回数行ったとき、フラグ回路を構成するフラ
グ格納用半導体メモリのメモリセルを初期化し、且つ、
各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成するメモリセ
ルのリフレッシュ動作を行うことを特徴とする強誘電体
型不揮発性半導体メモリアレイの駆動方法。
10. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory, wherein the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array is provided. The semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory include (A) bit lines, (B) selection transistors, and (C) N (where M ≧ 2) memory cells, each of which is N ( However, N ≧ 2) memory units and (D) M × N plate lines are included. N memory units are stacked with an insulating layer in between, and each memory cell has a first In each memory unit, the first electrode of the memory cell is common, and the common first electrode is connected to the bit line through the selection transistor. Contact Then, in the n-th layer (where n = 1, 2, ..., N) memory unit, the m-th (where m = 1, 2 ...
The second electrode of the M) th memory cell is the [(n-1) M +
of the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array in which the M × N plate lines are common in the ferroelectric non-volatile semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory. A method of driving, in a certain plate line, when data reading and data rewriting from any memory cell having a common plate line are performed a predetermined number of times, a semiconductor memory for storing a flag that constitutes a flag circuit Initialize the memory cell, and
A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array, characterized in that a refresh operation is performed on a memory cell constituting each ferroelectric non-volatile semiconductor memory.
【請求項11】複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリは、 (A)ビット線と、 (B)N個(但し、N≧2)の選択用トランジスタと、 (C)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセルか
ら構成された、N個のメモリユニットと、 (D)M本のプレート線、から成り、 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、 各メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は
共通であり、 第n番目(但し、n=1,2・・・,N)のメモリユニ
ットにおける共通の第1の電極は、第n番目の選択用ト
ランジスタを介してビット線に接続され、 第n番目のメモリユニットにおいて、第m番目(但し、
m=1,2・・・,M)のメモリセルの第2の電極は、
メモリユニット間で共通とされた第m番目のプレート線
に接続されており、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリにおいて、前記M本のプレート線が共通とされ
ている強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの駆動方
法であって、 或るプレート線において、プレート線が共通とされたい
ずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデータ再書
込みを所定回数行ったとき、フラグ回路を構成するフラ
グ格納用半導体メモリのメモリセルを初期化し、且つ、
各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成するメモリセ
ルのリフレッシュ動作を行うことを特徴とする強誘電体
型不揮発性半導体メモリアレイの駆動方法。
11. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit comprising at least one flag storing semiconductor memory, wherein the ferroelectric non-volatile The semiconductor memory and the semiconductor memory for storing flags include (A) bit lines, (B) N (where N ≧ 2) selection transistors, and (C) M (where M ≧ 2) selection transistors. Each of the memory cells includes a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode, and each memory cell includes N memory units each including memory cells and (D) M plate lines. In the memory unit, the first electrode of the memory cell is common, and the common first electrode of the nth (where n = 1, 2, ..., N) memory unit is the nth selection. Transistor In via is connected to the bit line, the n-th memory units, the m-th (where,
The second electrode of the memory cell of m = 1, 2 ..., M) is
The ferroelectric-type nonvolatile semiconductor memory and the flag-storing semiconductor memory are connected to the m-th plate line common to the memory units. A method of driving a non-volatile semiconductor memory array, wherein a flag circuit is configured when data reading and data rewriting from a memory cell having a common plate line are performed a predetermined number of times in a certain plate line. Initialize the memory cell of the flag storage semiconductor memory, and
A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array, characterized in that a refresh operation is performed on a memory cell constituting each ferroelectric non-volatile semiconductor memory.
【請求項12】複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、 強誘電体型不揮発性半導体メモリは、 (A)ビット線と、 (B)N個(但し、N≧2)の選択用トランジスタと、 (C)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセルか
ら構成された、N個のメモリユニットと、 (D)M本のプレート線、から成り、 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、 各メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は
共通であり、 第n番目(但し、n=1,2・・・,N)のメモリユニ
ットにおける共通の第1の電極は、第n番目の選択用ト
ランジスタを介してビット線に接続され、 第n番目のメモリユニットにおいて、第m番目(但し、
m=1,2・・・,M)のメモリセルの第2の電極は、
メモリユニット間で共通とされた第m番目のプレート線
に接続されており、 フラグ格納用半導体メモリは、 (E)ビット線と、 (F)N個の選択用トランジスタと、 (G)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセルか
ら構成されたメモリユニットと、 (H)M本のプレート線、から成り、 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、 メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は共
通であり、 メモリユニットにおける共通の第1の電極は、各選択用
トランジスタを介してビット線に接続され、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリにおいて、前記M本のプレート線が共通とされ
て強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの駆動方法で
あって、 或るプレート線において、プレート線が共通とされたい
ずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデータ再書
込みを所定回数行ったとき、フラグ回路を構成するフラ
グ格納用半導体メモリのメモリセルを初期化し、且つ、
各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成するメモリセ
ルのリフレッシュ動作を行うことを特徴とする強誘電体
型不揮発性半導体メモリアレイの駆動方法。
12. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit comprising at least one flag storing semiconductor memory, wherein the ferroelectric non-volatile The semiconductor memory is composed of (A) bit lines, (B) N (where N ≧ 2) selection transistors, and (C) each of M (where M ≧ 2) memory cells. , N memory units, and (D) M plate lines, each memory cell includes a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode. Common electrode of the n-th (where n = 1, 2, ..., N) memory unit is connected to the bit through the n-th selection transistor. Connected to the wire, In n-th memory units, the m-th (where,
The second electrode of the memory cell of m = 1, 2 ..., M) is
The flag storing semiconductor memory, which is connected to the m-th plate line common to the memory units, includes (E) bit lines, (F) N selection transistors, and (G). Each memory cell includes a memory unit composed of M (where M ≧ 2) memory cells and (H) M plate lines. Each memory cell includes a first electrode, a ferroelectric layer and a second electrode. The memory cell has a common first electrode in the memory unit, the common first electrode in the memory unit is connected to the bit line through each selection transistor, and the ferroelectric non-volatile A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array in which the M plate lines are commonly used in a semiconductor memory and a flag storage semiconductor memory, wherein When data reading and data rewriting from any of the memory cells having the common gate line are performed a predetermined number of times, the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit are initialized, and
A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array, characterized in that a refresh operation is performed on a memory cell constituting each ferroelectric non-volatile semiconductor memory.
【請求項13】複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリは、 (A)N本(但し、N≧2)のビット線と、 (B)N個の選択用トランジスタと、 (C)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセルか
ら構成された、N個のメモリユニットと、 (D)M本のプレート線、から成り、 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、 各メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は
共通であり、 第n番目(但し、n=1,2・・・,N)のメモリユニ
ットにおける共通の第1の電極は、第n番目の選択用ト
ランジスタを介して第n番目のビット線に接続され、 第n番目のメモリユニットにおいて、第m番目(但し、
m=1,2・・・,M)のメモリセルの第2の電極は、
メモリユニット間で共通とされた第m番目のプレート線
に接続されており、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリにおいて、前記M本のプレート線が共通とされ
ている強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの駆動方
法であって、 或るプレート線において、プレート線が共通とされたい
ずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデータ再書
込みを所定回数行ったとき、フラグ回路を構成するフラ
グ格納用半導体メモリのメモリセルを初期化し、且つ、
各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成するメモリセ
ルのリフレッシュ動作を行うことを特徴とする強誘電体
型不揮発性半導体メモリアレイの駆動方法。
13. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory, the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising: The semiconductor memory and the flag storage semiconductor memory include (A) N (where N ≧ 2) bit lines, (B) N selection transistors, and (C) each M (where M ≧ 2). 2) N memory units composed of memory cells and (D) M plate lines, each memory cell comprising a first electrode, a ferroelectric layer and a second electrode. In each memory unit, the first electrode of the memory cell is common, and the common first electrode of the nth (where n = 1, 2, ..., N) memory unit is the nth electrode. Th selection tran Is connected to the n-th bit line through the static, in the n-th memory units, the m-th (where,
The second electrode of the memory cell of m = 1, 2 ..., M) is
The ferroelectric-type nonvolatile semiconductor memory and the flag-storing semiconductor memory are connected to the m-th plate line common to the memory units. A method of driving a non-volatile semiconductor memory array, wherein a flag circuit is configured when data reading and data rewriting from a memory cell having a common plate line are performed a predetermined number of times in a certain plate line. Initialize the memory cell of the flag storage semiconductor memory, and
A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array, characterized in that a refresh operation is performed on a memory cell constituting each ferroelectric non-volatile semiconductor memory.
【請求項14】複数の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
と、少なくとも1つのフラグ格納用半導体メモリから成
るフラグ回路とから構成された強誘電体型不揮発性半導
体メモリアレイであって、 強誘電体型不揮発性半導体メモリは、 (A)N本(但し、N≧2)のビット線と、 (B)N個の選択用トランジスタと、 (C)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセルか
ら構成された、N個のメモリユニットと、 (D)M本のプレート線、から成り、 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、 各メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は
共通であり、 第n番目(但し、n=1,2・・・,N)のメモリユニ
ットにおける共通の第1の電極は、第n番目の選択用ト
ランジスタを介して第n番目のビット線に接続され、 第n番目のメモリユニットにおいて、第m番目(但し、
m=1,2・・・,M)のメモリセルの第2の電極は、
メモリユニット間で共通とされた第m番目のプレート線
に接続されており、 フラグ格納用半導体メモリは、 (E)ビット線と、 (F)N個の選択用トランジスタと、 (G)それぞれがM個(但し、M≧2)のメモリセルか
ら構成されたメモリユニットと、 (H)M本のプレート線、から成り、 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、 メモリユニットにおいて、メモリセルの第1の電極は共
通であり、 メモリユニットにおける共通の第1の電極は、各選択用
トランジスタを介してビット線に接続され、 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びフラグ格納用半導
体メモリにおいて、前記M本のプレート線が共通とされ
て強誘電体型不揮発性半導体メモリアレイの駆動方法で
あって、 或るプレート線において、プレート線が共通とされたい
ずれかのメモリセルからのデータ読出し及びデータ再書
込みを所定回数行ったとき、フラグ回路を構成するフラ
グ格納用半導体メモリのメモリセルを初期化し、且つ、
各強誘電体型不揮発性半導体メモリを構成するメモリセ
ルのリフレッシュ動作を行うことを特徴とする強誘電体
型不揮発性半導体メモリアレイの駆動方法。
14. A ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprising a plurality of ferroelectric non-volatile semiconductor memories and a flag circuit including at least one flag storing semiconductor memory, wherein the ferroelectric non-volatile semiconductor memory array comprises: The semiconductor memory is composed of (A) N (where N ≧ 2) bit lines, (B) N selection transistors, and (C) M (where M ≧ 2) memory cells. Each of the memory cells includes a first electrode, a ferroelectric layer, and a second electrode. Each memory unit includes N memory units and (D) M plate lines. , The first electrode of the memory cell is common, and the common first electrode in the n-th (where n = 1, 2, ..., N) memory unit is the n-th selection transistor. Through the nth bit Is connected to line, in the n-th memory units, the m-th (where,
The second electrode of the memory cell of m = 1, 2 ..., M) is
The flag storing semiconductor memory, which is connected to the m-th plate line common to the memory units, includes (E) bit lines, (F) N selection transistors, and (G). Each memory cell includes a memory unit composed of M (where M ≧ 2) memory cells and (H) M plate lines. Each memory cell includes a first electrode, a ferroelectric layer and a second electrode. The memory cell has a common first electrode in the memory unit, the common first electrode in the memory unit is connected to the bit line through each selection transistor, and the ferroelectric non-volatile A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array in which the M plate lines are commonly used in a semiconductor memory and a flag storage semiconductor memory, wherein When data reading and data rewriting from any of the memory cells having the common gate line are performed a predetermined number of times, the memory cells of the flag storing semiconductor memory forming the flag circuit are initialized, and
A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array, characterized in that a refresh operation is performed on a memory cell constituting each ferroelectric non-volatile semiconductor memory.
【請求項15】一対の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
を構成し、且つ、プレート線が共通とされた一対のメモ
リセルのそれぞれに1ビットを記憶し、 一対のフラグ格納用半導体メモリを構成し、且つ、プレ
ート線が共通とされた一対のメモリセルのそれぞれに1
ビットを記憶し、 フラグ格納用半導体メモリの数は2L(但し、L=1,
2,3・・・)であり、 前記所定回数は、2Lであることを特徴とする請求項9
乃至請求項14のいずれか1項に記載の強誘電体型不揮
発性半導体メモリアレイの駆動方法。
15. A pair of ferroelectric type non-volatile semiconductor memories are constructed, and 1 bit is stored in each of a pair of memory cells having a common plate line to form a pair of flag storing semiconductor memories. , And 1 for each of a pair of memory cells having a common plate line.
Bits are stored, and the number of flag storage semiconductor memories is 2L (where L = 1,
2, 3 ...), and the predetermined number of times is 2 L.
15. A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to claim 14.
【請求項16】一対の強誘電体型不揮発性半導体メモリ
を構成し、且つ、プレート線が共通とされた一対のメモ
リセルに相補的に1ビットを記憶し、 一対のフラグ格納用半導体メモリを構成し、且つ、プレ
ート線が共通とされた一対のメモリセルに相補的に1ビ
ットを記憶し、 フラグ格納用半導体メモリの数は2L(但し、L=1,
2,3・・・)であり、 前記所定回数は、2Lであることを特徴とする請求項9
乃至請求項14のいずれか1項に記載の強誘電体型不揮
発性半導体メモリアレイの駆動方法。
16. A pair of ferroelectric non-volatile semiconductor memories are constructed, and one bit is complementarily stored in a pair of memory cells having a common plate line to form a pair of flag storing semiconductor memories. 1 bit is complementarily stored in a pair of memory cells having a common plate line, and the number of flag storage semiconductor memories is 2L (where L = 1,
2, 3 ...), and the predetermined number of times is 2 L.
15. A method of driving a ferroelectric non-volatile semiconductor memory array according to claim 14.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2006001212A1 (en) * 2004-06-23 2008-04-17 三洋電機株式会社 memory
EP3602558A4 (en) * 2017-03-27 2020-12-23 Micron Technology, INC. Multiple plate line architecture for multideck memory array

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2006001212A1 (en) * 2004-06-23 2008-04-17 三洋電機株式会社 memory
JP4753873B2 (en) * 2004-06-23 2011-08-24 パトレネラ キャピタル リミテッド, エルエルシー memory
EP3602558A4 (en) * 2017-03-27 2020-12-23 Micron Technology, INC. Multiple plate line architecture for multideck memory array
US11227648B2 (en) 2017-03-27 2022-01-18 Micron Technology, Inc. Multiple plate line architecture for multideck memory array

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