JP2003151264A - Ferroelectric memory device - Google Patents

Ferroelectric memory device

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JP2003151264A
JP2003151264A JP2001348565A JP2001348565A JP2003151264A JP 2003151264 A JP2003151264 A JP 2003151264A JP 2001348565 A JP2001348565 A JP 2001348565A JP 2001348565 A JP2001348565 A JP 2001348565A JP 2003151264 A JP2003151264 A JP 2003151264A
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JP
Japan
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ferroelectric
voltage
ferroelectric memory
memory device
line
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JP2001348565A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Nishimura
清 西村
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferroelectric memory device whose configuration is simple and which can be functioned surely by unnecesitating a transistor or selection provided for every memory cell while considering peculiar conditions in a ferroelectroc substance. SOLUTION: This device is provided with a plurality of X axis electrode lines, a plurality of Y axis electrode lines intersecting orthogonally with these plurality of X axis electrode lines, and ferroelectric capacitors connected directly between both electrode lines at intersection positions of these X axis electrode lines and Y axis electrode lines, when a basic anti-electric field is assumed to Ec, write-in voltage is set to voltage being higher than 1.Ec and lower than 2.Ec.

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、情報記憶用のキャ
パシタの絶縁膜に強誘電体を用いた強誘電体記憶装置、
特に強誘電体メモリセルのアレイを有する強誘電体記憶
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric memory device using a ferroelectric material for an insulating film of a capacitor for information storage,
In particular, it relates to a ferroelectric memory device having an array of ferroelectric memory cells.

【0002】[0002]

【従来の技術】強誘電体は、図9に示す特性図のよう
に、電界Eが印加されたときに一旦発生した電気分極P
はその電界が印加されなくなっても残留し、上記電界と
は反対方向の向きにある程度以上の強さの電界が印加さ
れたときに分極の向きが反転するというヒステリシス特
性(図示A、B,C,D)を有する。
2. Description of the Related Art As shown in the characteristic diagram of FIG. 9, a ferroelectric substance has an electric polarization P that is generated once an electric field E is applied.
Remains even if the electric field is no longer applied, and the direction of polarization is reversed when an electric field of a certain strength or more is applied in the direction opposite to the above electric field (see A, B, C in the figure). , D).

【0003】この強誘電体を情報記憶用のキャパシタの
絶縁膜に用いた強誘電体記憶装置は、強誘電体薄膜の高
速な分極反転(分極反転速度は数ns)とその残留分極
を利用する高速書換が可能な不揮発性メモリである。
A ferroelectric memory device using this ferroelectric material as an insulating film of a capacitor for information storage utilizes high-speed polarization reversal (a polarization reversal speed is several ns) and its residual polarization of a ferroelectric thin film. It is a non-volatile memory that can be rewritten at high speed.

【0004】強誘電体薄膜の分極反転に要する電圧は低
く(約1〜2V程度)、EEPROM,フラッシュメモ
リのように書き込みあるいは読み出しに高い電圧(例え
ば10ないし12V)をかける必要がなく、低電圧、単
一電源で動作できる。
The voltage required for the polarization reversal of the ferroelectric thin film is low (about 1 to 2 V), and it is not necessary to apply a high voltage (for example, 10 to 12 V) for writing or reading like EEPROM and flash memory, and the low voltage is required. Can operate with a single power supply.

【0005】図10は、そのような強誘電体メモリを使
用した、1トランジスタ/1キャパシタ・セル構造の強
誘電体記憶装置を示す図である。この図において、Q0
0ないしQn1は選択用トランジスタ、C00ないしC
n1は情報記憶用の強誘電体キャパシタ、WL0ないし
WLnは選択用トランジスタQ00ないしQn1のゲー
トに接続されたワード線、BL0・BL1はビット線、
PL0ないしPLnはプレート線、Cbl0・Cbl1
はビット線BL0、BL1の寄生容量を示すビット線キ
ャパシタである。選択用トランジスタQ00,強誘電体
キャパシタC00は1組のメモリセルMC00を構成
し、他のメモリセルMC01ないしMCn1も同様であ
る。このようなメモリセルが多数配置されて、メモリア
レイが構成される。また、1はビット線選択回路、2は
ワード線選択回路、3はプレート線選択回路、4はビッ
ト線BL0、BL1と参照電圧発生回路6の参照電圧V
r間の電位差を検出するセンスアンプである。
FIG. 10 is a diagram showing a ferroelectric memory device having a one-transistor / one-capacitor cell structure using such a ferroelectric memory. In this figure, Q0
0 to Qn1 are selection transistors, C00 to C
n1 is a ferroelectric capacitor for storing information, WL0 to WLn are word lines connected to the gates of the selection transistors Q00 to Qn1, and BL0 and BL1 are bit lines.
PL0 to PLn are plate lines, Cbl0 and Cbl1
Is a bit line capacitor indicating the parasitic capacitance of the bit lines BL0 and BL1. The selection transistor Q00 and the ferroelectric capacitor C00 form a set of memory cells MC00, and the other memory cells MC01 to MCn1 are also the same. A large number of such memory cells are arranged to form a memory array. Further, 1 is a bit line selection circuit, 2 is a word line selection circuit, 3 is a plate line selection circuit, 4 is a reference voltage V of the bit lines BL0 and BL1 and the reference voltage generation circuit 6.
It is a sense amplifier that detects a potential difference between r.

【0006】このように構成される強誘電体記憶装置に
おいて、データの書き込み及び読み出しは次のように行
われる。ここでは強誘電体メモリセルMC00を例とし
て、データの書き込み、読み出しを説明する。
In the ferroelectric memory device configured as described above, writing and reading of data are performed as follows. Here, the writing and reading of data will be described taking the ferroelectric memory cell MC00 as an example.

【0007】書き込み時の動作であるが、ビット選択回
路1によりビット線BL0をHレベルに設定し、ワード
線WL0をワード線選択回路2によりHレベルにして選
択用トランジスタQ00をオン状態にし、プレート線選
択回路3により、プレート線PL0の電位を例えば図1
1に示すようにまずLレベル、ついでHレベルに、さら
にLレベルとなるように、変化させる。
As for the operation at the time of writing, the bit line BL0 is set to the H level by the bit selection circuit 1, the word line WL0 is set to the H level by the word line selection circuit 2 to turn on the selection transistor Q00, and the plate The line selection circuit 3 changes the potential of the plate line PL0 to, for example, FIG.
As shown in FIG. 1, the L level is first changed to the H level, and then changed to the L level.

【0008】このプレート線PL0の電位変化L−H−
Lを通じて、ビット線BL0側の強誘電体キャパシタC
00は正の分極状態になる。この状態をデータ“1”の
状態とする。
The potential change L-H- of the plate line PL0
Through L, the ferroelectric capacitor C on the bit line BL0 side
00 is in a positive polarization state. This state is the state of data "1".

【0009】次に、読み出し動作であるが、まず初期状
態ではプレート線選択回路3によりプレート線PL0を
Lレベルに設定し、ビット線選択回路1によりビット線
BL0をLレベルに設定して0Vにプリチャージする。
その後ビット線選択回路1からの信号によりビット線B
L0を浮遊状態にし、ワード線選択回路2の動作により
ワード線WL0をHレベルとして選択用トランジスタQ
00をオン状態にする。この状態では、強誘電体キャパ
シタC00とビット線BL0側のビット線キャパシタC
bl0とが直列に接続されている。
Next, regarding the read operation, first, in the initial state, the plate line PL0 is set to the L level by the plate line selection circuit 3, and the bit line BL0 is set to the L level by the bit line selection circuit 1 to 0V. Precharge.
After that, a bit line B is generated by a signal from the bit line selection circuit 1.
L0 is set in a floating state, and the word line selection circuit 2 operates to set the word line WL0 to the H level and select transistor Q.
00 is turned on. In this state, the ferroelectric capacitor C00 and the bit line capacitor C on the bit line BL0 side
bl0 is connected in series.

【0010】次に、プレート線選択回路3からプレート
線PL0にHレベルの電位を印加すると、ビット線BL
0の電位は、強誘電体キャパシタC00とビット線キャ
パシタCbl0との靜電容量に応じた電位がビット線B
L0上に発生する。記憶されているデータが“1”であ
ると、ビット線BL0側の強誘電体キャパシタC00は
分極反転し、これに起因する比較的高い電位がビット線
BL0上に発生する。逆に、記憶されているデータが
“0”であると、ビット線BL0の強誘電体キャパシタ
C00は分極反転せず、極く低い電位がビット線BL0
上に発生することになる。
Next, when an H level potential is applied from the plate line selection circuit 3 to the plate line PL0, the bit line BL
The potential of 0 is the potential corresponding to the electrostatic capacitance of the ferroelectric capacitor C00 and the bit line capacitor Cbl0.
It occurs on L0. When the stored data is "1", the ferroelectric capacitor C00 on the bit line BL0 side is polarization-inverted, and a relatively high potential resulting from this is generated on the bit line BL0. On the contrary, if the stored data is "0", the ferroelectric capacitor C00 of the bit line BL0 does not undergo polarization reversal, and a very low potential is applied to the bit line BL0.
Will happen on top.

【0011】このビット線BL0と参照電圧発生回路6
の参照電圧Vr間の電位差をセンスアンプ4が検知し
て、データの“1”、“0”を識別することになる。
The bit line BL0 and the reference voltage generating circuit 6
The sense amplifier 4 detects the potential difference between the reference voltages Vr of the above and identifies "1" and "0" of the data.

【0012】そして、強誘電体キャパシタを用いたメモ
リはデータ読み出し時に一度データが破壊される破壊読
み出しであるから、センスアンプ4の検知内容に基づい
て、ビット線BL0にHレベル(データ“1”の場合)
の電圧が印加され、そのデータが再書き込みされる。
Since the memory using the ferroelectric capacitor is a destructive read in which the data is once destroyed when the data is read, the bit line BL0 is set to the H level (data "1") based on the detection content of the sense amplifier 4. in the case of)
Is applied and the data is rewritten.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、強誘電
体キャパシタを用いた記憶装置はマトリクス配置されて
いるために、メモリセル毎に選択用トランジスタが設け
られている。選択用トランジスタがなければ書き込み時
において選択されるべきメモリセルの強誘電体コンデン
サ(例、C00)に電圧が印加される以外に、他のメモ
リセルの強誘電体コンデンサ(例、C10,C11,C
01)にも電圧が印加される。これは、いわゆるクロス
トーク現象と呼ばれるが、これによる誤選択を避ける目
的で、他のDRAM等と同様に選択用トランジスタが設
けられているものである。
As described above, since the memory device using the ferroelectric capacitors is arranged in a matrix, the selecting transistor is provided for each memory cell. If there is no selection transistor, a voltage is applied to the ferroelectric capacitor (eg, C00) of the memory cell to be selected at the time of writing, and the ferroelectric capacitors of other memory cells (eg, C10, C11, C
The voltage is also applied to 01). This is a so-called crosstalk phenomenon, but a selection transistor is provided like other DRAMs or the like for the purpose of avoiding erroneous selection due to this phenomenon.

【0014】従来、強誘電体コンデンサについては、複
数の強誘電体を直並列に組み合わせた場合の抗電界の変
化に関してはその考え方が確立されておらず、書き込
み、読み出し動作時のクロストーク現象を避けるために
は、上記のような選択トランジスタの設置はやむを得な
いものとされていた。
Conventionally, regarding the ferroelectric capacitor, the idea has not been established regarding the change of the coercive electric field when a plurality of ferroelectrics are combined in series and parallel, and the crosstalk phenomenon at the time of writing and reading operations is considered. In order to avoid it, it was unavoidable to install the selection transistor as described above.

【0015】ところが、最近、本発明者などにより強誘
電体の解析が進められ、その特性が2重飽和関数モデル
として表現でき、強誘電体コンデンサの各特性が数値上
で特定できることが明らかとなった。
However, recently, the present inventors have advanced the analysis of the ferroelectric substance, and it has been clarified that the characteristic thereof can be expressed as a double saturation function model and each characteristic of the ferroelectric capacitor can be specified numerically. It was

【0016】そこで、本発明は、強誘電体に特有の条件
を考慮して、各メモリセル毎に設けられていた選択用ト
ランジスタを不要とし、構成が簡単で且つ確実に機能す
る強誘電体記憶装置を提供することを目的とする。
In view of the above, the present invention eliminates the selection transistor provided for each memory cell in consideration of the condition peculiar to the ferroelectric substance, and has a simple structure and a reliable ferroelectric memory. The purpose is to provide a device.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1の強誘電体記憶
装置は、複数のX軸電極線と、これら複数のX軸電極線
と交差する複数のY軸電極線と、これらX軸電極線とY
軸電極線との交点位置で、両電極線間に直接接続される
強誘電体コンデンサとを備え、前記強誘電体コンデンサ
の基本抗電界をEcとするとき、データ書き込み時に、
書き込み電圧が1・Ecより大きく且つ2・Ecより小
さい電圧に設定されて、且つ、選択されたX軸電極線及
びY軸電極線以外のX軸電極線及び又はY軸電極線を前
記書き込み電圧の略半分の電圧に設定することを特徴と
する。
According to another aspect of the present invention, a ferroelectric memory device has a plurality of X-axis electrode lines, a plurality of Y-axis electrode lines intersecting with the plurality of X-axis electrode lines, and the X-axis electrodes. Line and Y
A ferroelectric capacitor directly connected between both electrode lines at an intersection with the axis electrode line, and when the basic coercive electric field of the ferroelectric capacitor is Ec, when writing data,
The write voltage is set to a voltage higher than 1 · Ec and lower than 2 · Ec, and the X-axis electrode line and / or the Y-axis electrode line other than the selected X-axis electrode line and Y-axis electrode line is set to the write voltage. It is characterized in that the voltage is set to about half of the above.

【0018】本発明の請求項1の強誘電体記憶装置によ
れば、書き込み電圧が、1・Ecより大きく且つ2・E
cより小さい電圧に設定されているから、選択された強
誘電体コンデンサには分極反転に必要な電圧が印加され
る。一方、クロストークは隣接する3個以上の強誘電体
コンデンサを経由する必要があるから、この経路の一部
である選択された電極線以外のX軸、Y軸電極線が書き
込み電圧の略半分に設定されていることにより、選択さ
れた強誘電体コンデンサ以外の強誘電体コンデンサには
Ec以下の電圧しか印加されないからクロストーク現象
は発生しない。
According to the ferroelectric memory device of claim 1 of the present invention, the write voltage is larger than 1 · Ec and 2 · E.
Since the voltage is set smaller than c, the voltage required for polarization reversal is applied to the selected ferroelectric capacitor. On the other hand, since crosstalk needs to pass through three or more adjacent ferroelectric capacitors, the X-axis and Y-axis electrode lines other than the selected electrode line, which is a part of this path, are approximately half the write voltage. By setting to, the crosstalk phenomenon does not occur because only the voltage of Ec or less is applied to the ferroelectric capacitors other than the selected ferroelectric capacitor.

【0019】したがって、従来各メモリセル毎に必要と
されていた選択トランジスタを省略することができるか
ら、強誘電体記憶装置の構成を簡略にすることができ、
また所要面積が小さくなる。
Therefore, since the selection transistor which has conventionally been required for each memory cell can be omitted, the structure of the ferroelectric memory device can be simplified,
Also, the required area becomes smaller.

【0020】請求項2の強誘電体記憶装置は、上記請求
項1記載の強誘電体記憶装置において、2つの強誘電体
コンデンサを組として互いに逆極性に分極させる2コン
デンサ型構成としたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a ferroelectric memory device according to the first aspect, which has a two-capacitor type structure in which two ferroelectric capacitors are paired and polarized in opposite polarities. Characterize.

【0021】本発明の請求項2の強誘電体記憶装置によ
れば、互いに逆極性に分極された2つの強誘電体コンデ
ンサを組として記憶するから、検出電圧は両出力の差分
で決定される。このため、検出絶対値が大きくなり、ま
たばらつきはキャンセルされるから、安定した検出がで
きる。
According to the ferroelectric memory device of the second aspect of the present invention, since two ferroelectric capacitors polarized in opposite polarities are stored as a set, the detection voltage is determined by the difference between both outputs. . For this reason, the absolute value of detection becomes large and the variation is canceled, so that stable detection can be performed.

【0022】請求項3の強誘電体記憶装置は、強誘電体
層と、この強誘電体層の一面側に設けられ、X軸方向に
延びる複数の上部電極と、前記強誘電体層の他面側に設
けられ、前記上部電極と直交するY軸方向に延びる複数
の下部電極とからなり、上記上部電極と上記下部電極と
の交点で、それぞれ強誘電体コンデンサを形成すること
を特徴とする。
According to another aspect of the ferroelectric memory device of the present invention, there is provided a ferroelectric layer, a plurality of upper electrodes provided on one surface side of the ferroelectric layer and extending in the X-axis direction, and other ferroelectric layers. It is characterized in that it comprises a plurality of lower electrodes provided on the surface side and extending in the Y-axis direction orthogonal to the upper electrode, and that a ferroelectric capacitor is formed at each intersection of the upper electrode and the lower electrode. .

【0023】本発明の請求項3の強誘電体記憶装置によ
れば、強誘電体層を一律に広い膜や基板として形成で
き、その膜等の両面に且つ直交する方向に上部電極及び
下部電極をそれぞれ形成するだけでよいから、構成が単
純化され、集積度を極めて高くすることができる。尚、
この強誘電体記憶装置の使用に当たっては、書き込み電
圧として、1・Ecより大きく且つ2・Ecより小さい
電圧が使用されることになる。
According to the ferroelectric memory device of the third aspect of the present invention, the ferroelectric layer can be uniformly formed as a wide film or substrate, and the upper electrode and the lower electrode can be formed on both surfaces of the film or the like and in a direction orthogonal to each other. Since it is only necessary to form each of them, the configuration is simplified and the degree of integration can be made extremely high. still,
In using this ferroelectric memory device, a voltage higher than 1 · Ec and lower than 2 · Ec is used as a write voltage.

【0024】請求項4の強誘電体記憶装置は、第1導電
型のソース領域およびドレイン領域、ソース領域とドレ
イン領域との間に形成された第2導電型のチャネル領
域、チャネル領域の上に、チャネル領域と絶縁して形成
された導電体層であるメモリゲート、メモリゲートの上
に形成された強誘電体層、強誘電体層の上に形成された
導電体層であるコントロールゲート、を備えたメモリゲ
ート型強誘電体メモリ素子をマトリクス状に接続した強
誘電体記憶装置であって、各列の同一行の強誘電体メモ
リ素子のドレイン領域を接続するドレインライン、各列
の同一行の強誘電体メモリ素子のメモリゲートを接続す
るメモリゲートライン、各行の同一列の強誘電体メモリ
素子のソース領域を接続するソースライン、各行の同一
列の強誘電体メモリ素子のコントロールゲートを接続す
るコントロールゲートライン、を備え、前記強誘電体層
の基本抗電界をEcとするとき、データ書き込み時に、
書き込み電圧が1・Ecより大きく且つ2・Ecより小
さい電圧に設定され、且つ、選択されたメモリゲートラ
イン及びコントロールゲートライン以外のメモリゲート
ライン及び又はコントロールゲートラインを前記書き込
み電圧の略半分の電圧に設定することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a ferroelectric memory device in which a source region and a drain region of the first conductivity type, a channel region of the second conductivity type formed between the source region and the drain region, and a channel region are formed. A memory gate which is a conductor layer formed to be insulated from the channel region, a ferroelectric layer formed on the memory gate, and a control gate which is a conductor layer formed on the ferroelectric layer. A ferroelectric memory device in which provided memory gate type ferroelectric memory elements are connected in a matrix, wherein a drain line connecting drain regions of ferroelectric memory elements in the same row in each column, and the same row in each column , A memory gate line connecting the memory gates of the ferroelectric memory device, a source line connecting the source regions of the ferroelectric memory devices in the same column of each row, a ferroelectric memory of the same column in each row Comprising a control gate line, which connects the control gates of the child, the basic coercive field of the ferroelectric layer when the Ec, when data is written,
The write voltage is set to a voltage higher than 1 · Ec and lower than 2 · Ec, and the memory gate line and / or the control gate line other than the selected memory gate line and the control gate line is set to a voltage approximately half the write voltage. It is characterized by setting to.

【0025】本発明の請求項4の強誘電体記憶装置によ
れば、書き込み電圧が、1・Ecより大きく且つ2・E
cより小さい電圧に設定されているから、選択された強
誘電体メモリ素子の強誘電体層には分極反転に必要な電
圧が印加される。一方、クロストークは隣接する3個以
上の強誘電体メモリ素子の強誘電体層を経由する必要が
あるから、この経路の一部である選択されたライン以外
のメモリゲートライン、コントロールゲートラインが書
き込み電圧の略半分に設定されていることにより、選択
された強誘電体コンデンサ以外の強誘電体コンデンサに
はEc以下の電圧しか印加されないから、3個の強誘電
体層のいずれも分極反転に必要な電圧が印加されること
はなく、クロストーク現象は発生しない。
According to the ferroelectric memory device of the fourth aspect of the present invention, the write voltage is larger than 1 · Ec and 2 · E.
Since the voltage is set smaller than c, the voltage required for polarization reversal is applied to the ferroelectric layer of the selected ferroelectric memory element. On the other hand, since crosstalk needs to pass through the ferroelectric layers of three or more adjacent ferroelectric memory elements, memory gate lines and control gate lines other than the selected line which is a part of this path are Since the voltage is set to about half of the write voltage, only the voltage of Ec or less is applied to the ferroelectric capacitors other than the selected ferroelectric capacitor, so that all three ferroelectric layers are polarized inversion. The necessary voltage is not applied and the crosstalk phenomenon does not occur.

【0026】したがって、クロストーク現象を避けるた
めに、従来のように各メモリセル毎に選択トランジスタ
を設けることが不要となるから、強誘電体記憶装置の構
成を簡略にすることができる。
Therefore, it is not necessary to provide a selection transistor for each memory cell in order to avoid the crosstalk phenomenon, so that the structure of the ferroelectric memory device can be simplified.

【0027】請求項5の強誘電体記憶装置は、第1導電
型のソース領域およびドレイン領域、ソース領域とドレ
イン領域との間に形成された第2導電型のチャネル領
域、チャネル領域の上に、チャネル領域と絶縁して形成
された導電体層であるフローティングゲート、フローテ
ィングゲートの上に形成された強誘電体層、強誘電体層
の上に形成された導電体層であるコントロールゲート、
を備えたフローティングゲート型強誘電体メモリ素子を
マトリクス状に接続した強誘電体記憶装置であって、各
列の同一行の強誘電体メモリ素子のドレイン領域を接続
するドレインライン、各行の同一列の強誘電体メモリ素
子のソース領域を接続するソースラインを備え、前記強
誘電体層の基本抗電界をEcとするとき、データ書き込
み時に、前記ソース領域或いはドレイン領域と前記コン
トロールゲート間に印加される書き込み電圧が、強誘電
体層に1・Ecより大きく且つ2・Ecより小さい電圧
が印加される電圧に設定され、且つ、選択されたソース
ライン或いはドレインライン及びコントロールゲートラ
イン以外のソースライン或いはドレインライン及び又は
コントロールゲートラインを前記書き込み電圧の略半分
の電圧に設定することを特徴とする。
According to another aspect of the ferroelectric memory device of the present invention, the source and drain regions of the first conductivity type, the channel region of the second conductivity type formed between the source region and the drain region, and the channel region are formed. A floating gate which is a conductor layer formed to be insulated from the channel region, a ferroelectric layer formed on the floating gate, a control gate which is a conductor layer formed on the ferroelectric layer,
A ferroelectric memory device in which floating gate type ferroelectric memory elements are connected in a matrix, the drain lines connecting the drain regions of the ferroelectric memory elements in the same row in each column, and the same column in each row. A source line for connecting the source region of the ferroelectric memory device, and when the basic coercive electric field of the ferroelectric layer is Ec, it is applied between the source region or the drain region and the control gate during data writing. Write voltage is set to a voltage at which a voltage greater than 1 · Ec and less than 2 · Ec is applied to the ferroelectric layer, and a source line other than the selected source line or drain line and control gate line or The drain line and / or the control gate line are set to a voltage approximately half the write voltage. And wherein the door.

【0028】本発明の請求項5の強誘電体記憶装置によ
れば、書き込み電圧が、強誘電体層に1・Ecより大き
く且つ2・Ecより小さい電圧が印加される電圧に設定
されているから、選択された強誘電体メモリ素子の強誘
電体層には分極反転に必要な電圧が印加される。一方、
クロストークは隣接する3個以上の強誘電体メモリ素子
を経由する必要があるから、この経路の一部である選択
されたライン以外のソースライン或いはドレインライ
ン、コントロールゲートラインが書き込み電圧の略半分
に設定されていることにより、選択された強誘電体コン
デンサ以外の強誘電体コンデンサにはEc以下の電圧し
か印加されないからクロストーク現象は発生しない。
According to the ferroelectric memory device of the fifth aspect of the present invention, the write voltage is set to a voltage at which a voltage higher than 1 · Ec and lower than 2 · Ec is applied to the ferroelectric layer. Therefore, the voltage required for polarization reversal is applied to the ferroelectric layer of the selected ferroelectric memory element. on the other hand,
Since crosstalk must pass through three or more adjacent ferroelectric memory devices, the source line or drain line other than the selected line, which is a part of this path, and the control gate line are approximately half the write voltage. By setting to, the crosstalk phenomenon does not occur because only the voltage of Ec or less is applied to the ferroelectric capacitors other than the selected ferroelectric capacitor.

【0029】したがって、クロストーク現象を避けるた
めに、従来のように各メモリセル毎に選択トランジスタ
を設けることが不要となるから、強誘電体記憶装置の構
成を簡略にすることができる。
Therefore, it is not necessary to provide a selection transistor for each memory cell in order to avoid the crosstalk phenomenon, so that the structure of the ferroelectric memory device can be simplified.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】まず、強誘電体記憶装置の主要な
部分である強誘電体部の特性について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the characteristics of the ferroelectric portion, which is the main part of the ferroelectric memory device, will be described.

【0031】強誘電体に印加される電圧と分極電荷との
関係を表わす履歴特性は、単純な飽和関数を含む非反転
項および反転項の和、つまり2重飽和関数モデルとして
モデル化される。非反転項とは、強誘電体の履歴特性の
うち、自発分極の反転を伴わない項をいう。非反転項に
おいては、印加電圧を零にした場合、正負いずれの方向
から零にしても、分極電荷は零になる。すなわち、非反
転項はヒステリシスを有しない。一方、反転項とは、強
誘電体の履歴特性のうち、自発分極の反転を伴う項をい
う。反転項においては、印加電圧を零にした場合、分極
電荷は零にならず一定の値を示す。このときの分極電荷
を残留分極電荷(または、単に「残留分極」)という。
印加電圧を正から零にするか、負から零にするかによ
り、残留分極が異なる。すなわち、反転項はヒステリシ
スを有する。
The hysteresis characteristic representing the relationship between the voltage applied to the ferroelectric substance and the polarization charge is modeled as a sum of non-inversion terms and inversion terms including a simple saturation function, that is, a double saturation function model. The non-inversion term is a term that does not accompany the inversion of spontaneous polarization in the hysteresis characteristic of the ferroelectric substance. In the non-inversion term, when the applied voltage is zero, the polarization charge becomes zero regardless of whether the applied voltage is zero. That is, the non-inverting term has no hysteresis. On the other hand, the inversion term is a term that accompanies the inversion of spontaneous polarization in the hysteresis characteristic of the ferroelectric substance. In the inversion term, when the applied voltage is zero, the polarization charge does not become zero but shows a constant value. The polarization charge at this time is called remanent polarization charge (or simply “residual polarization”).
The remanent polarization differs depending on whether the applied voltage is changed from positive to zero or from negative to zero. That is, the inversion term has hysteresis.

【0032】基本抗電界Ecを用いて、強誘電体に印加
される入力電圧Vinを、−n・Ec≦Vin≦n・E
c(但し、1≦n)、の範囲で与えるものとする。
Using the basic coercive electric field Ec, the input voltage Vin applied to the ferroelectric substance is set to −n · Ec ≦ Vin ≦ n · E.
It is given in the range of c (however, 1 ≦ n).

【0033】非反転項算出手段は、非反転項飽和電荷Q
pmaxおよび非反転項受電感度定数Kpに基づき、下
記の数式にしたがって、非反転項Qpを算出する。 Qp=−Qpmax{1一exp(Kp・Vin)} ただし、−n・Ec≦Vin<0 Qp=Qpmax{1−exp(−Kp・Vin)} ただし、0≦Vin≦n・Ec
The non-inversion term calculation means calculates the non-inversion term saturation charge Q.
The non-inverting term Qp is calculated according to the following mathematical formula based on pmax and the non-inverting term power receiving sensitivity constant Kp. Qp = -Qpmax {1 1 exp (Kp · Vin)} where −n · Ec ≦ Vin <0 Qp = Qpmax {1-exp (−Kp · Vin)} where 0 ≦ Vin ≦ n · Ec

【0034】ここで、非反転項飽和電荷Qpmaxおよ
び非反転項受電感度定数Kpは、強誘電体に印加された
定数採取用交流電圧Vin(=Vasinωt)の振幅
Va(=n・Ec)に対応する飽和分極電荷Psと当該
振幅Vaに対応する残留分極電荷Prとの差分誘電分極
電荷Ppを、下記の数式に近似することにより得られる
差分飽和分極電荷Ppmaxおよび差分受電感度定数K
ppとして求められる。 Pp=Ppmax{1−exp(−Kpp・Va)}
Here, the non-inverting term saturation charge Qpmax and the non-inverting term power receiving sensitivity constant Kp correspond to the amplitude Va (= n · Ec) of the constant sampling AC voltage Vin (= Vasinωt) applied to the ferroelectric. Difference saturation polarization charge Ppmax and difference power receiving sensitivity constant K obtained by approximating the difference dielectric polarization charge Pp between the saturation polarization charge Ps and the residual polarization charge Pr corresponding to the amplitude Va
It is calculated as pp. Pp = Ppmax {1-exp (-Kpp · Va)}

【0035】反転項算出手段は、反転項飽和電荷Qrm
ax、反転項受電感度係数Krnおよび基本抗電界Ec
に基づき、下記の数式にしたがって、第1の反転項Qr
lおよび第2の反転項Qr2を算出する。なお、第1の
反転項Qr1は入力電圧Vinが負電圧−n・Ecから
正電圧n・Ecへ上昇する際の反転項であり、第2の反
転項Qr2は入力電圧Vinが正電圧n・Ecから負電
圧−n・Ecへ下降する際の反転項である。 Qrl=−Qrmax[1−exp{Krn・(−E
c)}] ただし、−n・Ec≦Vin≦0 Qrl=−Qrmax[1−exp{Krn(Vin−
Ec)}] ただし、0≦Vin≦Ec Qrl=Qrmax[1−exp{−Krn(Vin一
Ec)}] ただし、Ec≦Vin≦n・Ec Qr2=−Qrmax[1−exp{Krn(Vin+
Ec)}] ただし、−n・Ec≦Vin≦−Ec Qr2=Qrmax[1−exp{−Krn(Vin+
Ec)}] ただし、−Ec≦Vin≦0 Qr2=Qrmax[1−exp{−Krn・Ec}] ただし、0≦Vin≦n・Ec
The inversion term calculation means calculates the inversion term saturation charge Qrm.
ax, inversion term power receiving sensitivity coefficient Krn, and basic coercive electric field Ec
The first inversion term Qr
l and the second inversion term Qr2 are calculated. The first inversion term Qr1 is an inversion term when the input voltage Vin rises from the negative voltage −n · Ec to the positive voltage n · Ec, and the second inversion term Qr2 is the input voltage Vin when the input voltage Vin is the positive voltage n · Ec. It is an inversion term when falling from Ec to a negative voltage −n · Ec. Qrl = -Qrmax [1-exp {Krn. (-E
c)}] where −n · Ec ≦ Vin ≦ 0 Qrl = −Qrmax [1-exp {Krn (Vin−
Ec)}] where 0 ≦ Vin ≦ Ec Qrl = Qrmax [1-exp {-Krn (Vin-Ec)}] where Ec ≦ Vin ≦ n · Ec Qr2 = -Qrmax [1-exp {Krn (Vin + Vin +
Ec)}] where −n · Ec ≦ Vin ≦ −Ec Qr2 = Qrmax [1-exp {−Krn (Vin +
Ec)}] where −Ec ≦ Vin ≦ 0 Qr2 = Qrmax [1-exp {−Krn · Ec}] where 0 ≦ Vin ≦ n · Ec

【0036】ここで、反転項飽和電荷Qrmax、反転
項受電感度定数Krおよび基本抗電界Ecは、強誘電体
に印加された定数採取用交流電圧Vin(=Vasin
ωt)の振幅Va(=n・Ec)に対応する残留分極電
荷Prを、下記の数式で近似することにより得られる残
留分極飽和電荷Prmax、および残留分極抗電界Er
cとして求められる。 Pr=Prmax[1−exp{−Kr(Va−Er
c)}] ただし、Va≧Erc
Here, the inversion term saturation charge Qrmax, the inversion term power receiving sensitivity constant Kr and the basic coercive electric field Ec are the constant sampling AC voltage Vin (= Vasin) applied to the ferroelectric substance.
Remanent polarization saturation charge Prmax and remanent polarization coercive electric field Er obtained by approximating the residual polarization charge Pr corresponding to the amplitude Va (= n · Ec) of ωt) by the following formula.
It is calculated as c. Pr = Prmax [1-exp {-Kr (Va-Er
c)}] where Va ≧ Erc

【0037】また、反転項受電感度係数Krnは、上記
数式における残留分極受電感度定数Krおよびnに基づ
き、下記の数式にしたがって求められる。Krn=Kr
ただし、入力電圧Vinが負電圧−n・Ecから正電
圧n・Ecへ上昇する際の「Ec≦Vin≦n・Ec」
の領域、および入力電圧Vinが正電圧n・Ecから負
電圧−n・Ecへ下降する際の「−n・Ec≦Vin≦
−Ec」の領域。Krn=(n−1)Kr ただし、入
力電圧Vinが負電圧−n・Ecから正電圧n・Ecへ上
昇する際の「0≦Vin≦Ec」の領域、および入力電
圧Vinが正電圧n・Ecから負電圧−n・Ecへ下降す
る際の「−Ec≦Vin≦0」の領域。
Further, the inversion term power receiving sensitivity coefficient Krn is calculated according to the following equation based on the remanent polarization power receiving sensitivity constants Kr and n in the above equation. Krn = Kr
However, “Ec ≦ Vin ≦ n · Ec” when the input voltage Vin rises from the negative voltage −n · Ec to the positive voltage n · Ec.
, And when the input voltage Vin falls from the positive voltage n · Ec to the negative voltage −n · Ec, “−n · Ec ≦ Vin ≦.
-Ec "area. Krn = (n−1) Kr However, when the input voltage Vin rises from the negative voltage −n · Ec to the positive voltage n · Ec, the region of “0 ≦ Vin ≦ Ec” and the input voltage Vin is the positive voltage n · Ec. A region of “−Ec ≦ Vin ≦ 0” when the voltage drops from Ec to a negative voltage −n · Ec.

【0038】合成手段は、下記の数式にしたがって、第
1の履歴特性Q1および第2の履歴特性Q2を算出す
る。 Q1=Qp+Qrl Q2=Qp+Qr2
The synthesizing means calculates the first history characteristic Q1 and the second history characteristic Q2 according to the following mathematical expressions. Q1 = Qp + Qrl Q2 = Qp + Qr2

【0039】非反転項算出手段において用いる非反転項
飽和電荷Qpmax、非反転項受電感度定数Kp、およ
び反転項算出手段において用いる基本抗電界Ec、反転
項飽和電荷Qrmax、残留分極受電感度定数Krを、
強誘電体の履歴特性を表わす特性定数という。これら5
つの特性定数を用いて、強誘電体コンデンサ固有の履歴
特性を特定することができる。さらに、印加電圧Vを規
定するnlおよびn2を用いることにより、任意の印加
電圧Vの下における強誘電体コンデンサの履歴特性をシ
ミュレーションすることができる。
The non-inversion term saturation charge Qpmax used in the non-inversion term calculation means, the non-inversion term power reception sensitivity constant Kp, and the basic coercive electric field Ec, the inversion term saturation charge Qrmax, and the remanent polarization power reception sensitivity constant Kr used in the inversion term calculation means. ,
It is called a characteristic constant that represents the hysteresis characteristic of a ferroelectric substance. These 5
One characteristic constant can be used to specify the hysteresis characteristic peculiar to the ferroelectric capacitor. Further, by using nl and n2 that define the applied voltage V, the hysteresis characteristic of the ferroelectric capacitor under an arbitrary applied voltage V can be simulated.

【0040】さて、以上のように、強誘電体コンデンサ
固有の履歴特性を特定することができるが、この解析結
果を利用することにより、はじめて直列接続或いは並列
接続された強誘電体コンデンサの集合体としての履歴特
性を特定することができるようになった。
As described above, the hysteresis characteristic peculiar to the ferroelectric capacitor can be specified, but by using the analysis result, the assembly of the ferroelectric capacitors connected in series or in parallel for the first time. It is now possible to specify the history characteristics as.

【0041】強誘電体コンデンサの集合体の履歴特性の
求め方は、概括的に言えば、直列接続の場合には、横軸
(入力電圧Vinの関数)に関する数値を足し算するこ
とで、また並列接続の場合には縦軸(電荷の項目)に関
する数値を足し算することで、特性を表記できる。これ
は実験でもその通りの結果が得られている。
Generally speaking, the method for obtaining the hysteresis characteristic of the aggregate of the ferroelectric capacitors is, in the case of series connection, by adding the numerical values related to the horizontal axis (function of the input voltage Vin), and also in parallel. In the case of connection, the characteristics can be expressed by adding the numerical values related to the vertical axis (charge item). This has been obtained in the experiment.

【0042】直列接続の場合についての例を、図1を参
照して説明する。同図(a)のように強誘電体コンデン
サC1,C2の直列回路に入力電圧Vinを印加する
と、強誘電体コンデンサC1の反転項Qr1、分圧され
た電圧Vin1、及び強誘電体コンデンサC2の反転項
Qr2、分圧された電圧Vin2は同図(b)及び
(c)のようになる。ここでEc1、Ec2はそれぞれ
の基本抗電界であり、また反転項Qr1と反転項Qr2
は直列接続であるから等しい値となる。
An example of the case of serial connection will be described with reference to FIG. When the input voltage Vin is applied to the series circuit of the ferroelectric capacitors C1 and C2 as shown in FIG. 8A, the inversion term Qr1 of the ferroelectric capacitor C1, the divided voltage Vin1 and the ferroelectric capacitor C2 are applied. The inversion term Qr2 and the divided voltage Vin2 are as shown in FIGS. Here, Ec1 and Ec2 are respective basic coercive electric fields, and the inversion term Qr1 and the inversion term Qr2.
Are equal in value because they are connected in series.

【0043】合成した特性は、同図(d)に示されるよ
うに、基本抗電界はEc1とEc2の和になり、電圧V
inも和の電圧(Vin1+Vin2)となる。尚、残
留分極受電感度定数Krは、合成分だけ傾きが緩くな
る。これは反転項についての検討であるが、非反転項に
ついても同様に求めて、反転項と加算することで、直列
接続の場合のヒステリシス特性が容易に求まる。
As shown in FIG. 7D, the combined characteristics are such that the basic coercive electric field is the sum of Ec1 and Ec2, and the voltage V
in also becomes the sum voltage (Vin1 + Vin2). Note that the remanent polarization power reception sensitivity constant Kr has a gentler slope by the composite amount. Although this is a study on the inversion term, the hysteresis characteristic in the case of series connection can be easily obtained by similarly obtaining the non-inversion term and adding it to the inversion term.

【0044】また、直列接続の場合の基本抗電界は、個
々の基本抗電界の和になるから、和の基本抗電界よりも
低い電圧が印加される間は、分極反転は生じないことも
明確となる。
Moreover, since the basic coercive electric field in the case of series connection is the sum of the individual basic coercive electric fields, it is clear that polarization inversion does not occur while a voltage lower than the sum of the basic coercive electric fields is applied. Becomes

【0045】このようにして、図2のように、単純な直
列(a)、並列(b)はもとより、直並列の場合(c、
d)の特性も、直列或いは並列の手順を重ねることで、
同様に求めることができる。
In this way, as shown in FIG. 2, not only simple series (a) and parallel (b) but also series-parallel (c,
As for the characteristic of d), by repeating the series or parallel procedure,
You can ask for it as well.

【0046】これら直並列接続された強誘電体コンデン
サの集合体は、個々の強誘電体コンデンサの履歴特性と
は別の、新たな履歴特性を持つことになる。したがっ
て、同一の或いは別々の特性を持つ強誘電体コンデンサ
を、種々の直並列接続構成とすることにより、所望の履
歴特性を持つ強誘電体コンデンサ集合体を、回路的手段
により得ることができる。
These series-connected parallel-connected ferroelectric capacitors have new hysteresis characteristics different from the hysteresis characteristics of the individual ferroelectric capacitors. Therefore, by forming the ferroelectric capacitors having the same or different characteristics in various serial-parallel connection configurations, it is possible to obtain a ferroelectric capacitor assembly having a desired hysteresis characteristic by means of a circuit.

【0047】つぎに、以上の強誘電体コンデンサについ
ての検討を踏まえて、本発明の実施例について、図面を
参照して説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings based on the above-described examination of the ferroelectric capacitor.

【0048】図3は、本発明の実施例の強誘電体記憶装
置であって、従来の1Tr・1C構成のものに対応す
る、1C構成の強誘電体記憶装置である。複数のX軸電
極線としてビット線BL0〜BL2と、これらビット線
BL0〜BL2と交差する複数のY軸電極線としてプレ
ート線PL0〜PLnが設けられ、これらビット線BL
0〜BL2とプレート線PL0〜PLnとの交点位置
で、両線間に直接接続される強誘電体コンデンサC00
〜Cn2とを備えている。そして、前記強誘電体コンデ
ンサC00〜Cn2の基本抗電界をEcとするとき、書
き込み電圧が、1・Ecより大きく且つ2・Ecより小
さい電圧に設定されている。
FIG. 3 shows a ferroelectric memory device of an embodiment of the present invention, which is a ferroelectric memory device of 1C structure corresponding to the conventional 1Tr.1C structure. Bit lines BL0 to BL2 are provided as a plurality of X-axis electrode lines, and plate lines PL0 to PLn are provided as a plurality of Y-axis electrode lines intersecting these bit lines BL0 to BL2.
Ferroelectric capacitor C00 directly connected between the lines 0 to BL2 and the plate lines PL0 to PLn at the intersections.
To Cn2. When the basic coercive electric field of the ferroelectric capacitors C00 to Cn2 is Ec, the write voltage is set to a voltage higher than 1 · Ec and lower than 2 · Ec.

【0049】この図3は、従来例として示した図10と
比較しても分かるように、各メモリセルから選択トラン
ジスタQ00〜Qn1を排除するとともに、ワード線W
L0〜WLn及びワード線選択回路2を不要としてい
る。しかし、そのかわり、強誘電体コンデンサの特性解
析に基づいて、書き込み電圧を特定の範囲に設定する。
As can be seen from comparison with FIG. 10 shown as a conventional example, FIG. 3 excludes the select transistors Q00 to Qn1 from each memory cell, and the word line W.
L0 to WLn and the word line selection circuit 2 are unnecessary. However, instead, the write voltage is set to a specific range based on the characteristic analysis of the ferroelectric capacitor.

【0050】このように構成される本発明の強誘電体記
憶装置において、データの書き込み及び読み出しは次の
ように行われる。ここでは強誘電体メモリセルMC00
を例として、データの書き込み、読み出しを説明する。
In the ferroelectric memory device of the present invention configured as described above, data writing and reading are performed as follows. Here, the ferroelectric memory cell MC00
As an example, data writing and reading will be described.

【0051】書き込み時の動作であるが、ビット選択回
路1によりビット線BL0をHレベル(或いはLレベ
ル)に設定し、プレート線選択回路3により、プレート
線PL0の電位をまずLレベル、ついでHレベルに、さ
らにLレベルとなるように、変化させる。このLレベル
を零電圧とすると、Hレベルは、1・Ec<Hレベル<
2・Ecである。
Regarding the operation at the time of writing, the bit line BL0 is set to H level (or L level) by the bit selection circuit 1, and the potential of the plate line PL0 is first set to L level and then to H level by the plate line selection circuit 3. The level is changed so that it becomes the L level. Assuming that this L level is zero voltage, the H level is 1 · Ec <H level <
2 · Ec.

【0052】さらに、この書き込み時には、選択されて
いないビット線BL1,BL2を、Hレベルの半分の電
圧に固定する。
Further, at the time of this writing, the unselected bit lines BL1 and BL2 are fixed to the voltage of half the H level.

【0053】なお、選択されていないビット線BL1,
BL2を、Hレベルの半分の電圧に固定するのは、クロ
ストークの経路を所定の電位で固定することによって分
断するためである。したがって、選択されていないビッ
ト線BL1,BL2に代えて、選択されていないプレー
ト線PL1〜PLnを所定の電位で固定しても良く、さ
らに選択されていないビット線BL1,BL2及びプレ
ート線PL1〜PLnを所定の電位で固定しても良い。
The unselected bit lines BL1,
The reason why BL2 is fixed to half the voltage of the H level is to divide the crosstalk path by fixing it at a predetermined potential. Therefore, instead of the unselected bit lines BL1 and BL2, the unselected plate lines PL1 to PLn may be fixed at a predetermined potential, and the unselected bit lines BL1 and BL2 and the plate lines PL1 to PL1 may be fixed. PLn may be fixed at a predetermined potential.

【0054】このプレート線PL0の電位変化L−H−
Lを通じて、ビット線BL0側の強誘電体キャパシタC
00は、図中実線のように電圧が印加され、正(または
負)の分極状態になる。この状態をデータ“1”(また
は“0”)の状態とする。なお、このHレベルとLレベ
ルの差の電圧が書き込み電圧Ewとなる。
Potential change L-H- of this plate line PL0
Through L, the ferroelectric capacitor C on the bit line BL0 side
00 has a positive (or negative) polarization state when a voltage is applied as indicated by the solid line in the figure. This state is a state of data "1" (or "0"). The voltage of the difference between the H level and the L level becomes the write voltage Ew.

【0055】この時、ビット線BL0とプレート線PL
0との間に、例えば強誘電体コンデンサC10、C11
及びC01(或いはC12及びC02)を介して図中破
線のようなクロストーク経路が形成される。しかし、書
き込み電圧Ewを、各強誘電体コンデンサの基本抗電界
Ecに対して、1・Ec<Ew<2・Ecの関係に設定
しており、そして、ビット線BL0以外を書き込み電圧
Ewの略半分の電圧に設定しているから、強誘電体コン
デンサC10、C11及びC01(或いはC12及びC
02)を介しての図中破線のようなクロストーク経路は
Ecより低い電圧により切断され、クロストークは発生
せず、正常に強誘電体キャパシタC00のみが選択され
る。
At this time, the bit line BL0 and the plate line PL
Between 0 and 0, for example, ferroelectric capacitors C10, C11
And C01 (or C12 and C02) form a crosstalk path as indicated by a broken line in the figure. However, the write voltage Ew is set to the relationship of 1 · Ec <Ew <2 · Ec with respect to the basic coercive electric field Ec of each ferroelectric capacitor, and the write voltage Ew is abbreviated except for the bit line BL0. Since the voltage is set to half, the ferroelectric capacitors C10, C11 and C01 (or C12 and C)
The crosstalk path shown by the broken line in the figure through 02) is cut by a voltage lower than Ec, crosstalk does not occur, and only the ferroelectric capacitor C00 is normally selected.

【0056】次に、読み出し動作であるが、まず初期状
態ではプレート線選択回路3によりプレート線PL0を
Lレベルに設定し、ビット線選択回路1によりビット線
BL0をLレベルに設定して0Vにプリチャージする。
その後ビット線選択回路1からの信号によりビット線B
L0を浮遊状態にする。この状態では、強誘電体キャパ
シタC00とビット線BL0側のビット線キャパシタC
bl0とが直列に接続されている。
Next, regarding the read operation, first, in the initial state, the plate line PL0 is set to the L level by the plate line selection circuit 3, and the bit line BL0 is set to the L level by the bit line selection circuit 1 to 0V. Precharge.
After that, the bit line B
Make L0 floating. In this state, the ferroelectric capacitor C00 and the bit line capacitor C on the bit line BL0 side
bl0 is connected in series.

【0057】この時、選択されたビット線BL0以外の
ビット線BL1,BL2を、読み出し電圧、即ちHレベ
ルの半分の電圧に設定する。これにより選択されたメモ
リセル以外のメモリセル、即ちMC01,MC02など
の強誘電体コンデンサにEc以上の電圧が掛かることを
なくして、それらの記憶状態が反転してしまうことを防
止する。なお、選択されていないプレート線PL1〜P
Lnも同時にHレベルの半分の電圧に設定しても良い。
At this time, the bit lines BL1 and BL2 other than the selected bit line BL0 are set to a read voltage, that is, a voltage half the H level. This prevents the memory cells other than the selected memory cell, that is, the ferroelectric capacitors such as MC01 and MC02 from being applied with a voltage of Ec or more and preventing their storage states from being inverted. In addition, the plate lines PL1 to P that are not selected
Ln may also be set to half the voltage of the H level at the same time.

【0058】次に、プレート線選択回路3からプレート
線PL0にHレベルの電位を印加すると、ビット線BL
0の電位は、強誘電体キャパシタC00とビット線キャ
パシタCbl0との靜電容量に応じた電位がビット線B
L0上に発生する。記憶されているデータが“1”であ
ると、ビット線BL0側の強誘電体キャパシタC00は
分極反転し、これに起因する比較的高い電位がビット線
BL0上に発生する。逆に、記憶されているデータが
“0”であると、ビット線BL0の強誘電体キャパシタ
C00は分極反転せず、極く低い電位がビット線BL0
上に発生することになる。
Next, when an H level potential is applied from the plate line selection circuit 3 to the plate line PL0, the bit line BL
The potential of 0 is the potential corresponding to the electrostatic capacitance of the ferroelectric capacitor C00 and the bit line capacitor Cbl0.
It occurs on L0. When the stored data is "1", the ferroelectric capacitor C00 on the bit line BL0 side is polarization-inverted, and a relatively high potential resulting from this is generated on the bit line BL0. On the contrary, if the stored data is "0", the ferroelectric capacitor C00 of the bit line BL0 does not undergo polarization reversal, and a very low potential is applied to the bit line BL0.
Will happen on top.

【0059】この読み出し時の電圧Erも、書き込み電
圧Ewと同じく、各強誘電体コンデンサの基本抗電界E
cに対して、1・Ec<Er<2・Ecの関係に設定し
ている。したがって、選択されたビット線BL0以外の
ビット線BL1,BL2を、読み出し電圧、即ちHレベ
ルの半分の電圧に設定していることにより、選択された
強誘電体コンデンサC00以外のコンデンサの分極状態
が反転させられるような電圧が印加されることはなく、
正常にデータの読み出しが行われる。
Like the write voltage Ew, the voltage Er at the time of reading is also the basic coercive electric field E of each ferroelectric capacitor.
The relation of 1 · Ec <Er <2 · Ec is set for c. Therefore, by setting the bit lines BL1 and BL2 other than the selected bit line BL0 to the read voltage, that is, half the H level voltage, the polarization states of capacitors other than the selected ferroelectric capacitor C00 are changed. No voltage that can be reversed is applied,
Data is read normally.

【0060】このビット線BL0と参照電圧発生回路6
の参照電圧Vr間の電位差をセンスアンプ4が検知し
て、データの“1”、“0”を識別することになる。
The bit line BL0 and the reference voltage generating circuit 6
The sense amplifier 4 detects the potential difference between the reference voltages Vr of the above and identifies "1" and "0" of the data.

【0061】そして、強誘電体キャパシタを用いたメモ
リはデータ読み出し時に一度データが破壊される破壊読
み出しであるから、センスアンプ4の検知内容に基づい
て、ビット線BL0にHレベル(データ“1”の場合)
の電圧が印加され、そのデータが再書き込みされる。
Since the memory using the ferroelectric capacitor is a destructive read in which the data is once destroyed when the data is read, the bit line BL0 is set to the H level (data "1") based on the detection content of the sense amplifier 4. in the case of)
Is applied and the data is rewritten.

【0062】なお、書き込み時、読み出し時とも、選択
されたメモリセル以外のメモリセルにも、基本抗電界電
圧Ec以下の電圧が印加される。このEc以下の電圧が
印加された場合には、分極反転は発生しないことはもち
ろんであるが、印加された電圧に応じて、強誘電体コン
デンサに非反転項電荷Qpが出入りすることになり、D
RAM的な動作がおこなわれる。しかし、レベルは小さ
く、検出動作に影響を与えるものではない。
A voltage equal to or lower than the basic coercive electric field voltage Ec is applied to the memory cells other than the selected memory cell at the time of writing and reading. When a voltage of Ec or less is applied, it goes without saying that polarization inversion does not occur, but the non-inversion term charge Qp goes in and out of the ferroelectric capacitor according to the applied voltage, D
A RAM-like operation is performed. However, the level is small and does not affect the detection operation.

【0063】以上の図3の読み出し動作として、強誘電
体メモリセルMC00の記憶データを単独で読み出すこ
ととして説明したが、これに代えてプレート線PL0に
結合される横一列のメモリセル群、即ちMC00,MC
01,MC02の記憶データを一括して読み出すように
しても良い。
Although the read operation of FIG. 3 has been described by reading the stored data of the ferroelectric memory cell MC00 independently, instead of this, a memory cell group in a horizontal row coupled to the plate line PL0, that is, MC00, MC
The storage data of 01 and MC02 may be collectively read.

【0064】即ち、この場合、まず、初期状態ではプレ
ート線選択回路3によりプレート線PL0をLレベルに
設定し、ビット線選択回路1により全てのビット線BL
0〜BL2をLレベルに設定して0Vにプリチャージす
る。その後ビット線選択回路1からの信号によりビット
線BL0〜BL2を浮遊状態にする。この状態では、各
強誘電体キャパシタC00〜C02とビット線側のビッ
ト線キャパシタCbl0〜CBl2とが直列に接続され
ている。
That is, in this case, first, in the initial state, the plate line PL0 is set to the L level by the plate line selection circuit 3 and all the bit lines BL are set by the bit line selection circuit 1.
0 to BL2 are set to L level and precharged to 0V. After that, the bit lines BL0 to BL2 are brought into a floating state by a signal from the bit line selection circuit 1. In this state, the ferroelectric capacitors C00 to C02 and the bit line capacitors Cbl0 to CB12 on the bit line side are connected in series.

【0065】プレート線選択回路3からプレート線PL
0にHレベルの電位を印加すると、ビット線BL0〜B
L2の電位は、強誘電体キャパシタC00〜C02とビ
ット線キャパシタCbl0〜CBl2との靜電容量に応
じた電位がビット線BL0〜BL2上に発生する。記憶
されているデータが“1”である、強誘電体キャパシタ
C00〜C02は分極反転し、これに起因する比較的高
い電位がビット線BL0〜BL2上に発生する。逆に、
記憶されているデータが“0”である、強誘電体キャパ
シタC00〜C02は分極反転せず、極く低い電位がビ
ット線BL0〜BL2上に発生することになる。
From the plate line selection circuit 3 to the plate line PL
When an H level potential is applied to 0, the bit lines BL0 to B0
The potential of L2 is generated on the bit lines BL0 to BL2 according to the electrostatic capacitance of the ferroelectric capacitors C00 to C02 and the bit line capacitors Cbl0 to CB12. The ferroelectric capacitors C00 to C02 whose stored data is "1" undergo polarization inversion, and a relatively high potential resulting from this is generated on the bit lines BL0 to BL2. vice versa,
The ferroelectric capacitors C00 to C02 whose stored data is "0" do not undergo polarization reversal, and extremely low potentials are generated on the bit lines BL0 to BL2.

【0066】このビット線BL0〜BL2と参照電圧発
生回路6の参照電圧Vr間の電位差をセンスアンプ4が
検知して、データの“1”、“0”を識別することにな
る。なお、図3では、ビット線BL0用のセンスアンプ
のみ示しているが、各ビット線毎にセンスアンプが設け
られている。
The sense amplifier 4 detects the potential difference between the bit lines BL0 to BL2 and the reference voltage Vr of the reference voltage generation circuit 6 to discriminate between "1" and "0" of the data. Although only the sense amplifier for the bit line BL0 is shown in FIG. 3, a sense amplifier is provided for each bit line.

【0067】そして、強誘電体キャパシタを用いたメモ
リはデータ読み出し時に一度データが破壊される破壊読
み出しであるから、各センスアンプ4の検知内容に基づ
いて、ビット線BL0〜BL2に、読み出されたデータ
“1”または“0”に応じて、電圧が印加され、それら
のデータが再書き込みされる。
Since the memory using the ferroelectric capacitor is a destructive read in which the data is destroyed once at the time of reading the data, the data is read out to the bit lines BL0 to BL2 based on the detection content of each sense amplifier 4. A voltage is applied according to the data "1" or "0" and the data is rewritten.

【0068】この図3の強誘電体記憶装置は、従来各メ
モリセル毎に必要とされていた選択トランジスタを省略
することができるから、構成が簡素になり、また小型に
することができる。
In the ferroelectric memory device shown in FIG. 3, the selection transistor conventionally required for each memory cell can be omitted, so that the structure can be simplified and the size can be reduced.

【0069】図4は、本発明の他の実施例の強誘電体記
憶装置であって、従来の2Tr・2C構成のものに対応
する、2C構成の強誘電体記憶装置である。
FIG. 4 is a ferroelectric memory device of another embodiment of the present invention, which is a ferroelectric memory device of 2C structure corresponding to the conventional 2Tr / 2C structure.

【0070】複数のX軸電極線としてビット線BL0a
〜BL2bと、これらビット線BL0a〜BL2bと交
差する複数のY軸電極線としてプレート線PL0〜PL
3が設けられ、これらビット線BL0a〜BL2bとプ
レート線PL0〜PL3との交点位置で、両線間に直接
接続される強誘電体コンデンサC00a〜C32bとを
備えている。そして、2つのコンデンサを組として互い
に逆極性に分極させる2コンデンサ型構成とするため、
強誘電体コンデンサC00aおよびC00bとでメモリ
セルMC00とするように、メモリセルMC00〜MC
32が構成される。
Bit line BL0a as a plurality of X-axis electrode lines
To BL2b and plate lines PL0 to PL as a plurality of Y-axis electrode lines intersecting these bit lines BL0a to BL2b.
3 are provided, and ferroelectric capacitors C00a to C32b are directly connected between the bit lines BL0a to BL2b and the plate lines PL0 to PL3 at intersections. Then, in order to form a two-capacitor type configuration in which two capacitors are paired and polarized in opposite polarities,
The memory cells MC00 to MC are arranged so that the ferroelectric capacitors C00a and C00b form the memory cell MC00.
32 is configured.

【0071】これら強誘電体コンデンサC00a〜C3
2bの基本抗電界をEcとするとき、書き込み電圧が、
1・Ecより大きく且つ2・Ecより小さい電圧に設定
されている。
These ferroelectric capacitors C00a to C3
When the basic coercive electric field of 2b is Ec, the write voltage is
The voltage is set to be larger than 1 · Ec and smaller than 2 · Ec.

【0072】この図4は、1C構成の図3と同様に、各
メモリセルから選択トランジスタを排除するとともに、
ワード線及びワード線選択回路を不要としている。
This FIG. 4 eliminates the selection transistor from each memory cell, as in FIG.
The word line and the word line selection circuit are unnecessary.

【0073】このように構成される本発明の強誘電体記
憶装置において、データの書き込み及び読み出しは次の
ように行われる。ここでは強誘電体メモリセルMC00
を例として、データの書き込み、読み出しを説明する。
In the ferroelectric memory device of the present invention having such a configuration, data writing and reading are performed as follows. Here, the ferroelectric memory cell MC00
As an example, data writing and reading will be described.

【0074】書き込み時の動作であるが、ビット選択回
路1によりビット線BL0aをHレベル(或いはLレベ
ル)に、逆にビット線BL0bをLレベル(或いはHレ
ベル)に設定し、プレート線選択回路3により、プレー
ト線PL0の電位をまずLレベル、ついでHレベルに、
さらにLレベルとなるように、変化させる。このLレベ
ルを零電圧とすると、Hレベルは、1・Ec<Hレベル
<2・Ecである。
Regarding the operation at the time of writing, the bit line BL0a is set to the H level (or L level) by the bit selection circuit 1, and conversely, the bit line BL0b is set to the L level (or H level), and the plate line selection circuit is set. 3, the potential of the plate line PL0 is first set to the L level and then to the H level,
Further, it is changed so as to reach the L level. If this L level is zero voltage, the H level is 1 · Ec <H level <2 · Ec.

【0075】さらに、この書き込み時には、選択されて
いないビット線BL1a〜BL2bを、Hレベルの半分
の電圧に固定する。
Further, at the time of this writing, the unselected bit lines BL1a to BL2b are fixed to the voltage of half the H level.

【0076】なお、選択されていないビット線BL1a
〜BL2bに代えて、選択されていないプレート線PL
1〜PL3を所定の電位で固定しても良く、さらに選択
されていないビット線BL1a〜BL2及びプレート線
PL1〜PL3を所定の電位で固定しても良い。
The unselected bit line BL1a
~ BL2b instead of the unselected plate line PL
1 to PL3 may be fixed at a predetermined potential, and unselected bit lines BL1a to BL2 and plate lines PL1 to PL3 may be fixed at a predetermined potential.

【0077】このプレート線PL0の電位変化L−H−
Lを通じて、ビット線BL0a側の強誘電体キャパシタ
C00aとビット線BL0b側の強誘電体キャパシタC
00bとは、正及び負(または負及び正)の分極状態に
なる。この状態をデータ“1”(または“0”)の状態
とする。なお、このHレベルとLレベルの差の電圧が書
き込み電圧Ewとなる。
Potential change L-H- of this plate line PL0
Through L, the ferroelectric capacitor C00a on the bit line BL0a side and the ferroelectric capacitor C on the bit line BL0b side
00b is a positive and negative (or negative and positive) polarized state. This state is a state of data "1" (or "0"). The voltage of the difference between the H level and the L level becomes the write voltage Ew.

【0078】この時、ビット線BL0a、BL0bとプ
レート線PL0との間に、他の強誘電体コンデンサを介
してクロストーク経路が形成される。しかし、書き込み
電圧Ewを、各強誘電体コンデンサの基本抗電界Ecに
対して、1・Ec<Ew<2・Ecの関係に設定してお
り、そして、ビット線BL0以外を書き込み電圧Ewの
略半分の電圧に設定しているから、他の強誘電体コンデ
ンサを介してのクロストーク経路はEcより低い電圧に
より切断され、クロストークは発生せず、正常にメモリ
セルMC00の強誘電体キャパシタC00a、C00b
のみが選択される。
At this time, a crosstalk path is formed between the bit lines BL0a and BL0b and the plate line PL0 via another ferroelectric capacitor. However, the write voltage Ew is set to the relationship of 1 · Ec <Ew <2 · Ec with respect to the basic coercive electric field Ec of each ferroelectric capacitor, and the write voltage Ew is abbreviated except for the bit line BL0. Since the voltage is set to half, the crosstalk path through the other ferroelectric capacitors is cut by a voltage lower than Ec, crosstalk does not occur, and the ferroelectric capacitor C00a of the memory cell MC00 is normally formed. , C00b
Only selected.

【0079】次に、読み出し動作であるが、まず初期状
態ではプレート線選択回路3によりプレート線PL0を
Lレベルに設定し、ビット線選択回路1によりビット線
BL0a,BL0bをLレベルに設定して0Vにプリチ
ャージする。その後ビット線選択回路1からの信号によ
りビット線BL0a,BL0bを浮遊状態にする。この
状態では、強誘電体キャパシタC00aとビット線BL
0a側のビット線キャパシタCbl0aとが直列に接続
され、強誘電体キャパシタC00bとビット線BL0b
側のビット線キャパシタCbl0bとが直列に接続され
ている。
Next, regarding the read operation, first, in the initial state, the plate line PL0 is set to the L level by the plate line selection circuit 3, and the bit lines BL0a and BL0b are set to the L level by the bit line selection circuit 1. Precharge to 0V. After that, the bit lines BL0a and BL0b are brought into a floating state by a signal from the bit line selection circuit 1. In this state, the ferroelectric capacitor C00a and the bit line BL
The bit line capacitor Cbl0a on the 0a side is connected in series, and the ferroelectric capacitor C00b and the bit line BL0b are connected.
The bit line capacitor Cbl0b on the side is connected in series.

【0080】この時、選択されたビット線BL0a、B
L0b以外のビット線BL1a〜BL2bを、読み出し
電圧、即ちHレベルの半分の電圧に設定する。これによ
り選択されたメモリセルMC00以外のメモリセルMC
01〜MC32の強誘電体コンデンサにEc以上の電圧
が掛かることをなくして、それらの記憶状態が反転して
しまうことを防止する。なお、選択されていないプレー
ト線PL1〜PLnも同時にHレベルの半分の電圧に設
定しても良い。
At this time, the selected bit lines BL0a, B0
The bit lines BL1a to BL2b other than L0b are set to a read voltage, that is, a voltage that is half the H level. Memory cells MC other than the memory cell MC00 selected by this
It is possible to prevent the ferroelectric capacitors 01 to MC32 from being applied with a voltage of Ec or more, and to prevent their storage states from being inverted. The plate lines PL1 to PLn that are not selected may be set to half the voltage of the H level at the same time.

【0081】次に、プレート線選択回路3からプレート
線PL0にHレベルの電位を印加すると、ビット線BL
0a、BL0bの電位は、強誘電体キャパシタC00
a、C00bとビット線キャパシタCbl0a、Cbl
0bとの靜電容量に応じた電位がビット線BL0a、B
L0b上にそれぞれ発生する。
Next, when an H level potential is applied from the plate line selection circuit 3 to the plate line PL0, the bit line BL
The potentials of 0a and BL0b are the ferroelectric capacitor C00.
a, C00b and bit line capacitors Cbl0a, Cbl
The potential corresponding to the electrostatic capacitance with 0b is applied to the bit lines BL0a, B0.
Each occurs on L0b.

【0082】記憶されているデータが“1”であると、
ビット線BL0a側の強誘電体キャパシタC00aは分
極反転し、これに起因する比較的高い電位がビット線B
L0a上に発生し、一方ビット線BL0bの強誘電体キ
ャパシタC00bは分極反転せず、極く低い電位がビッ
ト線BL0b上に発生するから、この差電圧がセンスア
ンプ4で検出され、データが“1”であると判定され
る。
If the stored data is "1",
The ferroelectric capacitor C00a on the side of the bit line BL0a undergoes polarization reversal, and the relatively high potential resulting from this causes a bit line B
L0a, while the ferroelectric capacitor C00b of the bit line BL0b does not undergo polarization reversal, and an extremely low potential occurs on the bit line BL0b. Therefore, this difference voltage is detected by the sense amplifier 4 and the data is " It is determined to be 1 ″.

【0083】逆に、記憶されているデータが“0”であ
ると、ビット線BL0b側の強誘電体キャパシタC00
bは分極反転し、これに起因する比較的高い電位がビッ
ト線BL0b上に発生し、一方ビット線BL0aの強誘
電体キャパシタC00aは分極反転せず、極く低い電位
がビット線BL0a上に発生するから、逆極性の差電圧
がセンスアンプ4で検出され、データが“0”であると
判定される。
On the contrary, when the stored data is "0", the ferroelectric capacitor C00 on the bit line BL0b side.
b is polarization-inverted, and a relatively high potential resulting from this is generated on the bit line BL0b, while the ferroelectric capacitor C00a of the bit line BL0a is not polarization-inverted and a very low potential is generated on the bit line BL0a. Therefore, the differential voltage of opposite polarity is detected by the sense amplifier 4, and it is determined that the data is “0”.

【0084】このセンスアンプ4に加えられる差電圧
は、互いに逆極性に分極された2つの強誘電体コンデン
サの読み出し電圧の差分で決定されるから、その絶対値
が大きな値となり、検出余裕が大きくなる。又、それぞ
れの検出電圧値が温度変化や経時変化であがったり下が
ったりしても、そのばらつきはキャンセルされ差分が確
保されることになり安定な検出ができる。さらに、他の
付随的な容量成分による影響もキャンセルされる。
The difference voltage applied to the sense amplifier 4 is determined by the difference between the read voltages of the two ferroelectric capacitors polarized in opposite polarities, so that the absolute value becomes large and the detection margin is large. Become. Further, even if each detected voltage value rises or falls due to a temperature change or a temporal change, the variation is canceled and the difference is secured, so that stable detection can be performed. Furthermore, the influence of other incidental capacitance components is canceled.

【0085】この読み出し時の電圧Erも、書き込み電
圧Ewと同じく、各強誘電体コンデンサの基本抗電界E
cに対して、1・Ec<Er<2・Ecの関係に設定し
ている。したがって、選択されたビット線BL0a、B
L0b以外のビット線BL1a〜BL2bを、読み出し
電圧、即ちHレベルの半分の電圧に設定していることに
より、選択された強誘電体コンデンサC00a、C00
b以外のコンデンサの分極状態が反転させられるような
電圧が印加されることはなく、正常にデータの読み出し
が行われる。
Like the write voltage Ew, the voltage Er at the time of reading is also the basic coercive electric field E of each ferroelectric capacitor.
The relation of 1 · Ec <Er <2 · Ec is set for c. Therefore, the selected bit lines BL0a, B0
The bit lines BL1a to BL2b other than L0b are set to the read voltage, that is, half the H level voltage, so that the selected ferroelectric capacitors C00a and C00 are selected.
A voltage that reverses the polarization state of the capacitors other than b is not applied, and the data is normally read.

【0086】なお、強誘電体キャパシタを用いたメモリ
はデータ読み出し時に一度データが破壊される破壊読み
出しであるから、センスアンプ4の検知内容に基づい
て、データ“1”の場合には、ビット線BL0aにHレ
ベル、ビット線BL0bにLレベルの電圧が印加され、
そのデータが再書き込みされる。
Since the memory using the ferroelectric capacitor is a destructive read in which the data is once destroyed when the data is read, based on the detected content of the sense amplifier 4, if the data is "1", the bit line An H level voltage is applied to BL0a and an L level voltage is applied to the bit line BL0b,
The data is rewritten.

【0087】以上の図4の読み出し動作として、強誘電
体メモリセルMC00の記憶データを単独で読み出すこ
ととして説明したが、これに代えてプレート線PL0に
結合される横一列のメモリセル群、即ちMC00,MC
01,MC02の記憶データを一括して読み出すように
しても良い。
The read operation of FIG. 4 has been described by reading the stored data of the ferroelectric memory cell MC00 independently. However, instead of this, a memory cell group in a horizontal row coupled to the plate line PL0, that is, MC00, MC
The storage data of 01 and MC02 may be collectively read.

【0088】即ち、この場合、具体的な読み出し動作
は、2C構成となっているだけで、図3で説明した、横
一列のメモリセル群、即ちMC00,MC01,MC0
2の記憶データを一括して読み出す、動作と同様である
ので、簡単のために再度の説明を省略する。
That is, in this case, the specific read operation is only the 2C configuration, and the memory cell group in one horizontal row, that is, MC00, MC01, MC0 described in FIG. 3 is used.
Since the operation is the same as the operation of collectively reading the storage data of No. 2, the description thereof will be omitted for simplicity.

【0089】この図4の強誘電体記憶装置においても、
図3と同様に、従来各メモリセル毎に必要とされていた
選択トランジスタを省略することができるから、構成が
簡素になり、また小型にすることができる。
Also in the ferroelectric memory device of FIG. 4,
Similar to FIG. 3, since the selection transistor conventionally required for each memory cell can be omitted, the configuration can be simplified and the size can be reduced.

【0090】図5は、図3で示したような強誘電体記憶
装置のメモリ部の構成例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the memory section of the ferroelectric memory device as shown in FIG.

【0091】この強誘電体記憶装置のメモリ部は、強誘
電体層Fsubが用いられる。強誘電体層Fsubは記
憶装置全体に対して一枚で済ませることもでき、強誘電
体の基板とか膜などで構成することができる。そして、
この強誘電体層Fsubの一面側にX軸方向に延びる複
数の上部電極としてのビット電極線BL0〜BLiが設
けられ、他面側にY軸方向に延びる複数の下部電極とし
てのプレート電極線PL0〜PLiが設けられる。単
に、この構成だけで、ビット電極線BL0〜BLiとプ
レート電極線PL0〜PLiとのそれぞれの交点で、そ
れぞれ強誘電体コンデンサが形成される。
The ferroelectric layer Fsub is used in the memory section of this ferroelectric memory device. The ferroelectric layer Fsub may be provided as a single layer for the entire memory device, and may be composed of a ferroelectric substrate or film. And
Bit electrode lines BL0 to BLi as upper electrodes extending in the X-axis direction are provided on one surface side of the ferroelectric layer Fsub, and plate electrode lines PL0 as a plurality of lower electrodes extending in the Y-axis direction on the other surface side. ~ PLi are provided. With this structure alone, ferroelectric capacitors are formed at the respective intersections of the bit electrode lines BL0-BLi and the plate electrode lines PL0-PLi.

【0092】強誘電体は一方向のみに分極するので強誘
電体層Fsubの内部で横方向のクロストークは存在し
ない。例えば図5中で斜線を施したビット電極線BL1
とプレート電極線PL1との間に電圧が印加されると、
その交点(交叉斜線となっている)のみが選択される。
クロストークとしては、図3、図4で説明したと同様に
電極線を介しての経路となるが、書き込み及び読み出し
電圧は図3、図4の例と同様に1・Ecより大きく且つ
2・Ecより小さい電圧設定されること、及び選択され
ない電極線を書き込み及び読み出し電圧の半分の電圧に
設定することなどにより、影響を受けることはない。
Since the ferroelectric substance is polarized only in one direction, there is no horizontal crosstalk inside the ferroelectric layer Fsub. For example, the shaded bit electrode line BL1 in FIG.
When a voltage is applied between the plate electrode line PL1 and the plate electrode line PL1,
Only that intersection (which is a cross-hatched line) is selected.
The crosstalk is a path through the electrode lines as described in FIGS. 3 and 4, but the write and read voltages are larger than 1 · Ec and 2 · Ec as in the examples of FIGS. 3 and 4. It is not affected by setting the voltage lower than Ec, setting the electrode lines not selected to half the write and read voltages, and so on.

【0093】この強誘電体記憶装置によれば、強誘電体
層Fsubを一律に広い膜とか基板として形成でき、そ
の膜等の両面に、直交する方向にビット電極線BL0〜
BLi及びプレート電極線PL0〜PLiを形成するだ
けでよいから、構成が単純化され、かつ集積度を極めて
高くすることができる。
According to this ferroelectric memory device, the ferroelectric layer Fsub can be uniformly formed as a wide film or substrate, and the bit electrode lines BL0 to BL0 are formed on both surfaces of the film or the like in the orthogonal direction.
Since it is only necessary to form BLi and the plate electrode lines PL0 to PLi, the configuration is simplified and the degree of integration can be made extremely high.

【0094】なお、図5は、図3の強誘電体記憶装置の
メモリ部の構成例を示しているが、図4の強誘電体記憶
装置のメモリ部に対しても同様に構成することができ
る。
Although FIG. 5 shows a configuration example of the memory unit of the ferroelectric memory device of FIG. 3, the memory unit of the ferroelectric memory device of FIG. 4 can be similarly configured. it can.

【0095】図6、図8は、強誘電体の残留分極のフィ
ールド効果をMOS−FETに利用した強誘電体メモリ
素子を、マトリクス状に接続した強誘電体記憶装置の構
成例を示す図である。図6では、強誘電体メモリ素子
に、書き込みをメモリゲートを使って直接実行するメモ
リゲート型のものを使用した例であり、図8は、直接電
圧を印加するための端子を持たないフローティングゲー
ト型のものを使用した例である。
FIGS. 6 and 8 are diagrams showing a configuration example of a ferroelectric memory device in which ferroelectric memory elements using the field effect of the remanent polarization of the ferroelectric in a MOS-FET are connected in a matrix. is there. FIG. 6 shows an example in which a memory gate type in which writing is directly performed using a memory gate is used as a ferroelectric memory element, and FIG. 8 is a floating gate that does not have a terminal for directly applying a voltage. This is an example of using a type.

【0096】メモリゲート型の強誘電体メモリ素子は、
図7に示すように、第1導電型のソース領域22および
ドレイン領域24、ソース領域22とドレイン領域24
との間に形成された第2導電型のチャネル領域26、チ
ャネル領域26の上に、チャネル領域26と絶縁層28
を介して形成された下部導電体層30であるメモリゲー
トMG、下部導電体層30の上に形成された強誘電体層
32、強誘電体層32の上に形成された導電体層34で
あるコントロールゲートCGを備えて、構成される。な
お、メモリゲートMGの端子を持たないものがフローテ
ィングゲート型の強誘電体メモリ素子となる。
The memory gate type ferroelectric memory device is
As shown in FIG. 7, a source region 22 and a drain region 24 of the first conductivity type, and a source region 22 and a drain region 24.
A channel region 26 of the second conductivity type formed between the channel region 26 and the insulating layer 28.
A memory gate MG which is the lower conductor layer 30 formed via the ferroelectric layer 32 formed on the lower conductor layer 30 and a conductor layer 34 formed on the ferroelectric layer 32. It is configured with a control gate CG. A floating gate type ferroelectric memory device has no memory gate MG terminal.

【0097】そして、図6において、各列の同一行の強
誘電体メモリ素子のドレイン領域を接続するドレインラ
インDL1〜DL3、各列の同一行の強誘電体メモリ素
子のメモリゲートMGを接続するメモリゲートラインM
GL1〜MGL3、各行の同一列の強誘電体メモリ素子
のソース領域を接続するソースラインSL1〜SL3、
各行の同一列の強誘電体メモリ素子のコントロールゲー
トCGを接続するコントロールゲートラインCGL1〜
CGL3、を備えている。なお、Rは検出用抵抗であ
り、各ドレインラインDL1〜DL3毎にそれぞれ別個
に設けられる。
In FIG. 6, the drain lines DL1 to DL3 connecting the drain regions of the ferroelectric memory elements in the same row in each column and the memory gates MG of the ferroelectric memory elements in the same row in each column are connected. Memory gate line M
GL1 to MGL3, source lines SL1 to SL3 that connect the source regions of the ferroelectric memory elements in the same column in each row,
Control gate lines CGL1 to connect the control gates CG of the ferroelectric memory elements in the same column in each row
It is equipped with CGL3. Note that R is a detection resistor, which is provided separately for each of the drain lines DL1 to DL3.

【0098】この強誘電体メモリ素子M11〜M33に
情報を記録する場合には、コントロールゲート電極CG
とメモリゲート電極MGとの間に、電圧を印加する。こ
れにより、強誘電体層32が分極し、電圧を取り去った
後も分極状態を維持する。印加する電圧の極性を変える
ことにより、極性の異なる2つの分極状態を得ることが
でき、2つの状態を不揮発的に記録することができる。
When recording information in the ferroelectric memory elements M11 to M33, the control gate electrode CG is used.
A voltage is applied between the memory gate electrode MG and the memory gate electrode MG. As a result, the ferroelectric layer 32 is polarized, and the polarized state is maintained even after the voltage is removed. By changing the polarity of the applied voltage, two polarization states having different polarities can be obtained, and the two states can be recorded in a nonvolatile manner.

【0099】コントロールゲート電極CG側を正極とし
て分極している場合には、チャネルを形成するために必
要なコントロールゲート電極CGの電圧は小さくなる。
また、コントロールゲート電極CG側を負極として分極
している場合には、チャネルを形成するために必要なコ
ントロールゲート電極CGの電圧は大きくなる。したが
って、両電圧の間にある電圧をコントロールゲート電極
CGに与え、チャネルが形成されるか否かによって、つ
まりドレイン−ソース間に流れる電流の大きさによって
定まるドレインラインDL1〜DL3の電位を検出する
ことによって、記録した情報の読み出しを行うことがで
きる。
When the control gate electrode CG side is polarized as the positive electrode, the voltage of the control gate electrode CG necessary for forming the channel becomes small.
When the side of the control gate electrode CG is polarized as a negative electrode, the voltage of the control gate electrode CG necessary for forming the channel becomes large. Therefore, a voltage between both voltages is applied to the control gate electrode CG, and the potentials of the drain lines DL1 to DL3, which are determined by whether or not a channel is formed, that is, the magnitude of the current flowing between the drain and the source, are detected. Thus, the recorded information can be read.

【0100】この強誘電体メモリ素子をマトリクス状に
接続した強誘電体記憶装置においても、クロストークに
よる影響を避けるために、従来からコントロールゲート
CG等に選択トランジスタを設けることや、基準電圧を
複数種類設けて切り換えるなどの回路的な工夫を必要と
してきた。
Also in the ferroelectric memory device in which the ferroelectric memory elements are connected in a matrix, in order to avoid the influence of crosstalk, conventionally, a selection transistor is provided in the control gate CG or the like, and a plurality of reference voltages are used. It has been necessary to devise a circuit such as providing different types and switching.

【0101】しかし、本発明では、強誘電体メモリ素子
M11〜M33の強誘電体層の基本抗電界をEcとする
とき、書き込み電圧及び読み出し電圧を、1・Ecより
大きく且つ2・Ecより小さい電圧に設定している。
However, in the present invention, when the basic coercive electric field of the ferroelectric layers of the ferroelectric memory elements M11 to M33 is Ec, the write voltage and the read voltage are larger than 1 · Ec and smaller than 2 · Ec. It is set to voltage.

【0102】さらに、この書き込み時には、選択されて
いないコントロールゲートラインCGL2、CGL3
を、書き込み電圧の半分の電圧に固定する。
Further, at the time of this writing, unselected control gate lines CGL2, CGL3
Is fixed to half the write voltage.

【0103】なお、選択されていないコントロールゲー
トラインCGL2、CGL3を、書き込み電圧の半分の
電圧に固定するのは、クロストークの経路を所定の電位
で固定することによって分断するためである。したがっ
て、選択されていないコントロールゲートラインCGL
2、CGL3に代えて、選択されていないメモリゲート
ラインMGL2,MGL3を所定の電位で固定しても良
く、さらに選択されていないコントロールゲートライン
CGL2、CGL3及びメモリゲートラインMGL2,
MGL3を所定の電位で固定しても良い。
The unselected control gate lines CGL2 and CGL3 are fixed to half the write voltage because the crosstalk path is divided by fixing it at a predetermined potential. Therefore, the unselected control gate line CGL
Instead of 2, CGL3, unselected memory gate lines MGL2, MGL3 may be fixed at a predetermined potential, and unselected control gate lines CGL2, CGL3 and memory gate lines MGL2.
The MGL3 may be fixed at a predetermined potential.

【0104】したがって、選択された強誘電体メモリ素
子(例えばM11)の強誘電体層には分極反転に必要な
電圧が印加される。一方、クロストークは隣接する3個
の強誘電体メモリ素子(例えばM21,M22,M1
2)の強誘電体層を経由する必要があるが、書き込み電
圧Ewを、各強誘電体層の基本抗電界Ecに対して、1
・Ec<Ew<2・Ecの関係に設定しており、そし
て、コントロールゲートCGL1以外を書き込み電圧E
wの略半分の電圧に設定しているから、強誘電体層を介
してのクロストーク経路はEcより低い電圧により切断
され、クロストークは発生せず、正常にM11の強誘電
体層のみが選択される。
Therefore, a voltage necessary for polarization reversal is applied to the ferroelectric layer of the selected ferroelectric memory element (for example, M11). On the other hand, crosstalk is caused by three adjacent ferroelectric memory devices (for example, M21, M22, M1).
Although it is necessary to pass through the ferroelectric layer of 2), the write voltage Ew is set to 1 with respect to the basic coercive electric field Ec of each ferroelectric layer.
・ Ec <Ew <2 · Ec is set, and the voltage other than the control gate CGL1 is set to the write voltage E.
Since the voltage is set to about half the voltage of w, the crosstalk path through the ferroelectric layer is cut by a voltage lower than Ec, crosstalk does not occur, and only the ferroelectric layer of M11 normally operates. To be selected.

【0105】なお、図6の強誘電体記憶装置では、読み
出し手段として、電源電圧VDDとドレインラインDL
1〜DL3との間に、個別に検出用抵抗R設けて、電圧
降下を検出する構成としているが、この検出抵抗Rに代
えて、各ドレインライン毎にドレインライン選択用のト
ランジスタを設けて、選択的に検出する構成としても良
い。
In the ferroelectric memory device of FIG. 6, the power supply voltage VDD and the drain line DL are used as the reading means.
1 to DL3, a detection resistor R is individually provided to detect a voltage drop. Instead of the detection resistor R, a drain line selection transistor is provided for each drain line. It may be configured to selectively detect.

【0106】したがって、従来のように、各メモリセル
毎に選択トランジスタを設けることが不要となるから、
強誘電体記憶装置の構成を簡略にすることができる。
Therefore, it becomes unnecessary to provide a selection transistor for each memory cell as in the conventional case.
The structure of the ferroelectric memory device can be simplified.

【0107】図8は、強誘電体の残留分極のフィールド
効果をMOS−FETに利用した強誘電体メモリ素子と
して、直接電圧を印加するための端子を持たないフロー
ティングゲート型のものを使用した強誘電体記憶装置の
構成例を示す図である。
FIG. 8 shows a ferroelectric memory device using the field effect of the remanent polarization of a ferroelectric substance in a MOS-FET, which uses a floating gate type device having no terminal for directly applying a voltage. It is a figure which shows the structural example of a dielectric memory device.

【0108】このフローティングゲート型の強誘電体メ
モリ素子では、書き込みはドレイン或いはソース領域な
ど基板と、コントロールゲートCGの間に印加された電
圧の一部が強誘電体層32に掛かることにより分極反転
が行われる。
In this floating gate type ferroelectric memory device, a part of the voltage applied between the substrate such as the drain or source region and the control gate CG is applied to the ferroelectric layer 32 for writing, so that the polarization is inverted. Is done.

【0109】このため、分極反転に寄与する電圧、即ち
書き込み電圧は強誘電体層32のコンデンサ容量と、絶
縁層28のMOS容量との容量比によって決定される。
したがって、強誘電体層32に掛かる電圧が、1・Ec
より大きく且つ2・Ecより小さい電圧となるように、
印加する電圧を定めることになる。この場合、強誘電体
層32のコンデンサ容量と、絶縁層28のMOS容量の
容量比は、温度とか経時変化等により代わるから、ある
程度の余裕を持たせて、決定することが必要である。
Therefore, the voltage that contributes to the polarization inversion, that is, the write voltage is determined by the capacitance ratio of the capacitor capacitance of the ferroelectric layer 32 and the MOS capacitance of the insulating layer 28.
Therefore, the voltage applied to the ferroelectric layer 32 is 1 · Ec
So that the voltage is larger and smaller than 2.Ec,
The voltage to be applied will be determined. In this case, the capacitance ratio between the capacitor capacitance of the ferroelectric layer 32 and the MOS capacitance of the insulating layer 28 changes depending on the temperature, the change over time, etc., so it is necessary to allow a certain amount of allowance for the determination.

【0110】書き込み動作や、読み出し動作は、図6の
構成例と同様におこなわれるので、再度の説明を省略す
る。
Since the write operation and the read operation are performed in the same manner as in the configuration example of FIG. 6, the repetitive description will be omitted.

【0111】この図8の強誘電体記憶装置おいても、図
6の場合と同様に、書き込み電圧が、強誘電体層に1・
Ecより大きく且つ2・Ecより小さい電圧が印加され
る電圧に設定されているから、選択された強誘電体メモ
リ素子の強誘電体層には分極反転に必要な電圧が印加さ
れる。一方、選択された強誘電体コンデンサ以外の強誘
電体コンデンサにはEc以下の電圧しか印加されないか
らクロストーク現象は発生しない。
In the ferroelectric memory device of FIG. 8 as well, as in the case of FIG. 6, the write voltage is 1.
Since a voltage higher than Ec and lower than 2.Ec is set, a voltage required for polarization reversal is applied to the ferroelectric layer of the selected ferroelectric memory element. On the other hand, since a voltage of Ec or less is applied to the ferroelectric capacitors other than the selected ferroelectric capacitor, the crosstalk phenomenon does not occur.

【0112】また、図6,図8の強誘電体記憶装置で
は、各記憶セルを1つの誘電体メモリセルで構成する例
について説明しているが、これも各メモリセルを2つの
強誘電体メモリ素子で構成し、互いに逆極性に記憶させ
る、2素子構成の記憶セルの強誘電体記憶装置とするこ
ともできる。この場合、図4の2C構成の強誘電体記憶
装置について説明したと同様の、効果をさらに奏するこ
とができる。
In the ferroelectric memory device shown in FIGS. 6 and 8, an example in which each memory cell is composed of one dielectric memory cell has been described. However, each memory cell also has two ferroelectric materials. It is also possible to provide a ferroelectric memory device of a memory cell having a two-element configuration in which memory elements are used and stored in opposite polarities. In this case, the same effect as that described for the ferroelectric memory device having the 2C configuration in FIG. 4 can be further exerted.

【0113】[0113]

【発明の効果】本発明の請求項1の強誘電体記憶装置に
よれば、書き込み電圧が、1・Ecより大きく且つ2・
Ecより小さい電圧に設定されているから、選択された
強誘電体コンデンサには分極反転に必要な電圧が印加さ
れる。一方、クロストークは隣接する3個の強誘電体コ
ンデンサを経由する必要があるから、3個の強誘電体コ
ンデンサのいずれも分極反転に必要な電圧が印加される
ことはなく、クロストーク現象は発生しない。
According to the ferroelectric memory device of the first aspect of the present invention, the write voltage is larger than 1 · Ec and 2 · Ec.
Since the voltage is set lower than Ec, the voltage required for polarization reversal is applied to the selected ferroelectric capacitor. On the other hand, since crosstalk needs to pass through the three adjacent ferroelectric capacitors, the voltage required for polarization reversal is not applied to any of the three ferroelectric capacitors, and the crosstalk phenomenon occurs. Does not occur.

【0114】したがって、従来各メモリセル毎に必要と
されていた選択トランジスタを省略することができるか
ら、強誘電体記憶装置の構成を簡略にすることができ、
また所要面積が小さくなる。
Therefore, since the selection transistor which has conventionally been required for each memory cell can be omitted, the structure of the ferroelectric memory device can be simplified,
Also, the required area becomes smaller.

【0115】本発明の請求項2の強誘電体記憶装置によ
れば、互いに逆極性に分極された2つの強誘電体コンデ
ンサを組として記憶するから、検出電圧は両出力の差分
で決定される。このため、検出絶対値が大きくなり、ま
たばらつきはキャンセルされるから、安定した検出がで
きる。
According to the ferroelectric memory device of the second aspect of the present invention, since two ferroelectric capacitors polarized in opposite polarities are stored as a set, the detection voltage is determined by the difference between both outputs. . For this reason, the absolute value of detection becomes large and the variation is canceled, so that stable detection can be performed.

【0116】本発明の請求項3の強誘電体記憶装置によ
れば、強誘電体層を一律に広い膜や基板として形成で
き、その膜等の両面に直交する方向に上部電極及び下部
電極を形成するだけでよいから、構成が単純化され、集
積度を極めて高くすることができる。尚、この強誘電体
記憶装置の使用に当たっては、書き込み電圧として、1
・Ecより大きく且つ2・Ecより小さい電圧が使用さ
れることになる。
According to the ferroelectric memory device of the third aspect of the present invention, the ferroelectric layer can be uniformly formed as a wide film or substrate, and the upper electrode and the lower electrode are formed in the direction orthogonal to both surfaces of the film or the like. Since it only needs to be formed, the structure is simplified and the degree of integration can be extremely increased. When using this ferroelectric memory device, a write voltage of 1
A voltage greater than Ec and less than 2.Ec will be used.

【0117】本発明の請求項4の強誘電体記憶装置によ
れば、書き込み電圧が、1・Ecより大きく且つ2・E
cより小さい電圧に設定されているから、選択された強
誘電体メモリ素子の強誘電体層には分極反転に必要な電
圧が印加される。一方、クロストークは隣接する3個の
強誘電体メモリ素子の強誘電体層を経由する必要がある
から、3個の強誘電体層のいずれも分極反転に必要な電
圧が印加されることはなく、クロストーク現象は発生し
ない。
According to the ferroelectric memory device of the fourth aspect of the present invention, the write voltage is larger than 1 · Ec and 2 · E.
Since the voltage is set smaller than c, the voltage required for polarization reversal is applied to the ferroelectric layer of the selected ferroelectric memory element. On the other hand, since the crosstalk needs to pass through the ferroelectric layers of the three adjacent ferroelectric memory elements, the voltage required for polarization inversion cannot be applied to any of the three ferroelectric layers. There is no crosstalk phenomenon.

【0118】したがって、クロストーク現象を避けるた
めに、従来のように複数種の書き込み電圧を用いて選択
使用したり、各メモリセル毎に選択トランジスタを設け
ることが不要となるから、強誘電体記憶装置の構成を簡
略にすることができる。
Therefore, in order to avoid the crosstalk phenomenon, it is not necessary to selectively use a plurality of types of write voltages or to provide a selection transistor for each memory cell as in the conventional case. The configuration of the device can be simplified.

【0119】本発明の請求項5の強誘電体記憶装置によ
れば、書き込み電圧が、強誘電体層に1・Ecより大き
く且つ2・Ecより小さい電圧が印加される電圧に設定
されているから、選択された強誘電体メモリ素子の強誘
電体層には分極反転に必要な電圧が印加される。一方、
クロストークは隣接する3個以上の強誘電体メモリ素子
を経由する必要があるから、この経路の一部である選択
されたライン以外のソースライン或いはドレインライ
ン、コントロールゲートラインが書き込み電圧の略半分
に設定されていることにより、選択された強誘電体コン
デンサ以外の強誘電体コンデンサにはEc以下の電圧し
か印加されないからクロストーク現象は発生しない。
According to the ferroelectric memory device of the fifth aspect of the present invention, the write voltage is set to a voltage at which a voltage higher than 1 · Ec and lower than 2 · Ec is applied to the ferroelectric layer. Therefore, the voltage required for polarization reversal is applied to the ferroelectric layer of the selected ferroelectric memory element. on the other hand,
Since crosstalk must pass through three or more adjacent ferroelectric memory devices, the source line or drain line other than the selected line, which is a part of this path, and the control gate line are approximately half the write voltage. By setting to, the crosstalk phenomenon does not occur because only the voltage of Ec or less is applied to the ferroelectric capacitors other than the selected ferroelectric capacitor.

【0120】したがって、クロストーク現象を避けるた
めに、従来のように各メモリセル毎に選択トランジスタ
を設けることが不要となるから、強誘電体記憶装置の構
成を簡略にすることができる。
Therefore, in order to avoid the crosstalk phenomenon, it is not necessary to provide a selection transistor for each memory cell as in the conventional case, so that the structure of the ferroelectric memory device can be simplified.

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

【図1】強誘電体コンデンサの直列接続時の特性解析
図。
FIG. 1 is a characteristic analysis diagram when a ferroelectric capacitor is connected in series.

【図2】強誘電体コンデンサの直並列接続例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an example of series-parallel connection of ferroelectric capacitors.

【図3】本発明に係る、1キャパシタ・セル構造の強誘
電体記憶装置の構成を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a ferroelectric memory device having a one-capacitor cell structure according to the present invention.

【図4】本発明に係る、2キャパシタ・セル構造の強誘
電体記憶装置の構成を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a ferroelectric memory device having a 2-capacitor cell structure according to the present invention.

【図5】本発明に係る、1キャパシタ・セル構造の強誘
電体記憶装置の強誘電体記憶装置のメモリ部の構成例を
示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a memory unit of a ferroelectric memory device of a ferroelectric memory device having a one-capacitor cell structure according to the present invention.

【図6】本発明に係る、メモリゲート型強誘電体メモリ
素子をマトリクス状に接続した強誘電体記憶装置の構成
例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a ferroelectric memory device in which memory gate type ferroelectric memory elements are connected in a matrix according to the present invention.

【図7】強誘電体メモリ素子の構成を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a ferroelectric memory element.

【図8】本発明に係る、フローティングゲート型強誘電
体メモリ素子をマトリクス状に接続した強誘電体記憶装
置の構成例を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a ferroelectric memory device in which floating gate type ferroelectric memory elements are connected in a matrix according to the present invention.

【図9】強誘電体のヒステリシス特性図。FIG. 9 is a hysteresis characteristic diagram of a ferroelectric substance.

【図10】従来の強誘電体メモリを使用した、1トラン
ジスタ/1キャパシタ・セル構造の強誘電体記憶装置の
構成を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a ferroelectric memory device having a 1-transistor / 1-capacitor cell structure using a conventional ferroelectric memory.

【図11】プレート線の印加電位の例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing an example of an applied potential of a plate line.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ビット線選択回路 3 プレート線選択回路 4 センスアンプ 6 参照電圧発生回路 MC00〜MCn2 メモリセル C00〜Cn2 強誘電体コンデンサ PL0〜PLn プレート線 BL0〜BLn ビット線 cbl ビット線キャパシタ Fsub 誘電体層 M11〜M33 強誘電体メモリ素子 SL1〜SL3 ソースライン DL1〜DL3 ドレインライン CGL1〜CGL3 コントロールゲートライン MGL1〜MGL3 メモリゲートライン 1-bit line selection circuit 3 Plate line selection circuit 4 sense amplifier 6 Reference voltage generator MC00-MCn2 memory cells C00-Cn2 Ferroelectric capacitor PL0 to PLn plate line BL0 to BLn Bit line cbl bit line capacitor Fsub dielectric layer M11 to M33 ferroelectric memory device SL1 to SL3 source lines DL1 to DL3 drain lines CGL1 to CGL3 Control gate line MGL1 to MGL3 Memory gate lines

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のX軸電極線と、これら複数のX軸
電極線と交差する複数のY軸電極線と、これらX軸電極
線とY軸電極線との交点位置で、両電極線間に直接接続
される強誘電体コンデンサとを備え、前記強誘電体コン
デンサの基本抗電界をEcとするとき、書き込み電圧
が、1・Ecより大きく且つ2・Ecより小さい電圧に
設定されていることを特徴とする強誘電体記憶装置。
1. A plurality of X-axis electrode lines, a plurality of Y-axis electrode lines intersecting with the plurality of X-axis electrode lines, and both electrode lines at intersections of the X-axis electrode lines and the Y-axis electrode lines. A ferroelectric capacitor directly connected between the ferroelectric capacitors and the basic coercive electric field of the ferroelectric capacitor is Ec, the write voltage is set to a voltage higher than 1 · Ec and lower than 2 · Ec. A ferroelectric memory device characterized by the above.
【請求項2】 請求項1記載の強誘電体記憶装置におい
て、2つの強誘電体コンデンサを組として互いに逆極性
に分極させる2コンデンサ型構成としたことを特徴とす
る強誘電体記憶装置。
2. The ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the ferroelectric memory device has a two-capacitor type configuration in which two ferroelectric capacitors are paired and polarized in opposite polarities.
【請求項3】 強誘電体層と、この強誘電体層の一面側
に設けられ、X軸方向に延びる複数の上部電極と、前記
強誘電体層の他面側に設けられ、前記上部電極と直交す
るY軸方向に延びる複数の下部電極とからなり、上記上
部電極と上記下部電極との交点で、それぞれ強誘電体コ
ンデンサを形成することを特徴とする強誘電体記憶装
置。
3. A ferroelectric layer, a plurality of upper electrodes provided on one surface side of the ferroelectric layer and extending in the X-axis direction, and an upper electrode provided on the other surface side of the ferroelectric layer. 2. A ferroelectric memory device comprising a plurality of lower electrodes extending in the Y-axis direction orthogonal to, and forming a ferroelectric capacitor at each intersection of the upper electrode and the lower electrode.
【請求項4】 第1導電型のソース領域およびドレイン
領域、ソース領域とドレイン領域との間に形成された第
2導電型のチャネル領域、チャネル領域の上に、チャネ
ル領域と絶縁して形成された導電体層であるメモリゲー
ト、メモリゲ−トの上に形成された強誘電体層、強誘電
体層の上に形成された導電体層であるコントロールゲー
ト、を備えた強誘電体メモリ素子をマトリクス状に接続
した強誘電体記憶装置であって、各列の同一行の強誘電
体メモリ素子のドレイン領域を接続するドレインライ
ン、各列の同一行の強誘電体メモリ素子のメモリゲート
を接続するメモリゲートライン、各行の同一列の強誘電
体メモリ素子のソース領域を接続するソースライン、各
行の同一列の強誘電体メモリ素子のコントロールゲート
を接続するコントロールゲートライン、を備え、前記強
誘電体層の基本抗電界をEcとするとき、書き込み電圧
が、1・Ecより大きく且つ2・Ecより小さい電圧に
設定されていることを特徴とする強誘電体記憶装置。
4. A source region and a drain region of the first conductivity type, a channel region of the second conductivity type formed between the source region and the drain region, and a channel region formed on the channel region and insulated from the channel region. A ferroelectric memory device having a memory gate which is a conductive layer, a ferroelectric layer formed on a memory gate, and a control gate which is a conductive layer formed on the ferroelectric layer. A ferroelectric memory device connected in a matrix, wherein a drain line connecting the drain regions of the ferroelectric memory elements in the same row in each column and a memory gate of the ferroelectric memory elements in the same row in each column are connected. Memory gate line, a source line connecting the source regions of the ferroelectric memory devices in the same column of each row, and a controller connecting the control gates of the ferroelectric memory devices in the same column of each row. And a basic coercive electric field of the ferroelectric layer is Ec, the write voltage is set to a voltage higher than 1 · Ec and lower than 2 · Ec. Body memory.
【請求項5】 第1導電型のソース領域およびドレイン
領域、ソース領域とドレイン領域との間に形成された第
2導電型のチャネル領域、チャネル領域の上に、チャネ
ル領域と絶縁して形成された導電体層であるフローティ
ングゲート、フローティングゲートの上に形成された強
誘電体層、強誘電体層の上に形成された導電体層である
コントロールゲート、を備えたフローティングゲート型
強誘電体メモリ素子をマトリクス状に接続した強誘電体
記憶装置であって、各列の同一行の強誘電体メモリ素子
のドレイン領域を接続するドレインライン、各行の同一
列の強誘電体メモリ素子のソース領域を接続するソース
ラインを備え、前記強誘電体層の基本抗電界をEcとす
るとき、データ書き込み時に、前記ソース領域或いはド
レイン領域と前記コントロールゲート間に印加される書
き込み電圧が、強誘電体層に1・Ecより大きく且つ2
・Ecより小さい電圧が印加される電圧に設定され、且
つ、選択されたソースライン或いはドレインライン及び
コントロールゲートライン以外のソースライン或いはド
レインライン及び又はコントロールゲートラインを前記
書き込み電圧の略半分の電圧に設定することを特徴とす
る強誘電体記憶装置。
5. A source region and a drain region of the first conductivity type, a channel region of the second conductivity type formed between the source region and the drain region, and formed on the channel region and insulated from the channel region. Floating gate type ferroelectric memory including a floating gate which is a conductive layer, a ferroelectric layer formed on the floating gate, and a control gate which is a conductive layer formed on the ferroelectric layer In a ferroelectric memory device in which elements are connected in a matrix, a drain line connecting the drain regions of the ferroelectric memory elements in the same row in each column and a source region of the ferroelectric memory elements in the same column in each row are connected. A source line to be connected is provided, and when the basic coercive electric field of the ferroelectric layer is Ec, and when the data is written, the source region or the drain region and the coercive field are connected. The write voltage applied between the control gates is larger than 1 · Ec in the ferroelectric layer and 2
-A voltage lower than Ec is set, and the source line or drain line and / or control gate line other than the selected source line or drain line and control gate line are set to approximately half the write voltage. A ferroelectric memory device characterized by setting.
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