JP2003272376A - Ferroelectric memory - Google Patents

Ferroelectric memory

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JP2003272376A
JP2003272376A JP2002071148A JP2002071148A JP2003272376A JP 2003272376 A JP2003272376 A JP 2003272376A JP 2002071148 A JP2002071148 A JP 2002071148A JP 2002071148 A JP2002071148 A JP 2002071148A JP 2003272376 A JP2003272376 A JP 2003272376A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferroelectric memory in which disturbance resistance in a memory cell of non-selection can be improved. <P>SOLUTION: This ferroelectric memory is provided with bit lines, word lines arranged so as to intersect to the bit lines, and a memory cell 1 arranged between the bit lines and the word lines and comprising a ferroelectric capacitor 2 and one diode 3 connected to the ferroelectric capacitor 2 in series. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、強誘電体メモリ
に関し、特に、強誘電体キャパシタを有する強誘電体メ
モリに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric memory, and more particularly to a ferroelectric memory having a ferroelectric capacitor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、強誘電体メモリは、高速で低消費
電力な不揮発性メモリとして注目されている。このた
め、強誘電体メモリに関する研究開発が精力的に行われ
ている。図15は、従来の最も一般的に用いられている
強誘電体メモリの代表的な回路図であり、図16は、図
15に対応する断面構造図である。図15および図16
を参照して、この従来の構造では、半導体基板101の
表面上の所定領域に素子分離領域102が形成されてい
る。素子分離領域102によって囲まれた素子形成領域
には、所定の間隔を隔てて、ソース領域103およびド
レイン領域104が形成されている。ソース領域103
とドレイン領域104との間に位置するチャネル領域上
には、ゲート絶縁膜105を介して、ワード線(WL)
を構成するゲート電極106が形成されている。ドレイ
ン領域104には、ビット線(BL)113が電気的に
接続されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a ferroelectric memory has been attracting attention as a high speed and low power consumption non-volatile memory. For this reason, research and development on ferroelectric memories are being actively conducted. FIG. 15 is a typical circuit diagram of a conventional and most commonly used ferroelectric memory, and FIG. 16 is a sectional structure diagram corresponding to FIG. 15 and 16
In this conventional structure, element isolation region 102 is formed in a predetermined region on the surface of semiconductor substrate 101. A source region 103 and a drain region 104 are formed in the element formation region surrounded by the element isolation region 102 with a predetermined interval. Source region 103
Over the channel region located between the drain region 104 and the drain region 104, the word line (WL) via the gate insulating film 105.
Forming the gate electrode 106. A bit line (BL) 113 is electrically connected to the drain region 104.

【0003】また、ソース領域103には、プラグ電極
108を介して、下部電極109が形成されている。下
部電極109上には、強誘電体層110を介して、プレ
ート線(PL)を構成する上部電極111が形成されて
いる。この下部電極109、強誘電体層110および上
部電極111によって、強誘電体キャパシタ112が構
成されている。また、ソース領域103およびドレイン
領域104と、ゲート絶縁膜105と、ゲート電極10
6とによって、トランジスタ107が構成されている。
このトランジスタ107は、メモリセルの選択を行うス
イッチとして機能する。また、図15に示すように、1
つのメモリセル100は、1つのトランジスタ107
と、1つの強誘電体キャパシタ112とによって構成さ
れている。
A lower electrode 109 is formed in the source region 103 via a plug electrode 108. An upper electrode 111 that forms a plate line (PL) is formed on the lower electrode 109 via a ferroelectric layer 110. The lower electrode 109, the ferroelectric layer 110, and the upper electrode 111 form a ferroelectric capacitor 112. In addition, the source region 103 and the drain region 104, the gate insulating film 105, and the gate electrode 10
The transistor 107 is composed of 6 and 6.
The transistor 107 functions as a switch that selects a memory cell. Also, as shown in FIG.
One memory cell 100 has one transistor 107
And one ferroelectric capacitor 112.

【0004】しかしながら、図15および図16に示し
た従来の強誘電体メモリの構造では、1つのメモリセル
100が、1つのトランジスタ107と1つの強誘電体
キャパシタ112とによって構成されているため、比較
的大きなメモリセル面積になるという不都合があった。
However, in the structure of the conventional ferroelectric memory shown in FIGS. 15 and 16, one memory cell 100 is composed of one transistor 107 and one ferroelectric capacitor 112. There is a disadvantage that the area of the memory cell is relatively large.

【0005】そこで、従来、1つのメモリセルを1つの
強誘電体キャパシタのみによって構成する単純マトリッ
クス型の強誘電体キャパシタを有する強誘電体メモリが
開発されている。
Therefore, conventionally, a ferroelectric memory having a simple matrix type ferroelectric capacitor in which one memory cell is composed of only one ferroelectric capacitor has been developed.

【0006】図17は、従来の単純マトリックス型の強
誘電体メモリの回路図であり、図18は、図17に対応
した断面構造図である。図17および図18を参照し
て、従来の単純マトリックス型の強誘電体メモリでは、
ビット線(BL)201上に、強誘電体層202が形成
されている。そして、その強誘電体層202上に、ビッ
ト線201と交差する方向に、ワード線(WL)203
が形成されている。このビット線201と強誘電体層2
02とワード線203とによって、強誘電体キャパシタ
210が構成されている。この単純マトリックス型の強
誘電体メモリでは、図17に示すように、1つのメモリ
セル200が、1つの強誘電体キャパシタ210のみに
よって構成されている。
FIG. 17 is a circuit diagram of a conventional simple matrix type ferroelectric memory, and FIG. 18 is a sectional structural view corresponding to FIG. Referring to FIGS. 17 and 18, in the conventional simple matrix ferroelectric memory,
A ferroelectric layer 202 is formed on the bit line (BL) 201. Then, the word line (WL) 203 is formed on the ferroelectric layer 202 in a direction intersecting with the bit line 201.
Are formed. The bit line 201 and the ferroelectric layer 2
02 and the word line 203 form a ferroelectric capacitor 210. In this simple matrix type ferroelectric memory, as shown in FIG. 17, one memory cell 200 is composed of only one ferroelectric capacitor 210.

【0007】図19は、従来の単純マトリックス型の強
誘電体メモリの1/2Vcc法による書き込み動作時の
電圧の印加方法を説明するための回路図であり、図20
は、従来の単純マトリックス型の強誘電体メモリの1/
3Vcc法による書き込み動作時の電圧の印加方法を説
明するための回路図である。
FIG. 19 is a circuit diagram for explaining a voltage application method during a write operation by the 1/2 Vcc method of a conventional simple matrix type ferroelectric memory, and FIG.
Is 1 / th of the conventional simple matrix ferroelectric memory
FIG. 7 is a circuit diagram for explaining a voltage application method during a write operation by the 3Vcc method.

【0008】図19を参照して、従来の1/2Vcc法
の場合、選択されたメモリセル(選択セル)を駆動する
ために、選択セルが繋がるビット線BL1とワード線W
1との間にVccの電圧を加える。すなわち、ワード
線WL1には、電源電圧Vccを印加するとともに、ビ
ット線BL1には、0Vを印加する。そして、非選択の
メモリセル(非選択セル)の繋がるワード線WL0およ
びWL2には、0Vを印加し、非選択セルの繋がるビッ
ト線BL0およびBL2には、1/2Vccを印加する。
これにより、選択セルには、Vccの電圧が印加される
とともに、非選択セルには、1/2Vccが印加され
る。
Referring to FIG. 19, in the case of the conventional 1/2 Vcc method, in order to drive a selected memory cell (selected cell), a bit line BL 1 and a word line W connected to the selected cell are connected.
A voltage of Vcc is applied between it and L 1 . That is, the power supply voltage Vcc is applied to the word line WL 1 and 0 V is applied to the bit line BL 1 . Then, 0 V is applied to the word lines WL 0 and WL 2 connected to the non-selected memory cells (non-selected cells), and 1/2 Vcc is applied to the bit lines BL 0 and BL 2 connected to the non-selected cells. .
As a result, a voltage of Vcc is applied to the selected cell and 1/2 Vcc is applied to the non-selected cell.

【0009】また、図20を参照して、従来の1/3V
cc法の場合、ワード線WL1には、電源電圧Vccを
印加するとともに、ビット線BL1には、0Vを印加す
る。そして、非選択のメモリセル(非選択セル)の繋が
るワード線WL0およびWL2には、1/3Vccを印加
し、非選択セルの繋がるビット線BL0およびBL2
は、2/3Vccを印加する。これにより、選択セルに
は、Vccの電圧が印加されるとともに、非選択セルに
は、1/3Vccが印加される。
Further, referring to FIG. 20, the conventional 1 / 3V
In the case of the cc method, the power supply voltage Vcc is applied to the word line WL 1 and 0 V is applied to the bit line BL 1 . Then, 1/3 Vcc is applied to the word lines WL 0 and WL 2 connected to the unselected memory cells (non-selected cells), and 2/3 Vcc is applied to the bit lines BL 0 and BL 2 connected to the unselected cells. Apply. As a result, the voltage of Vcc is applied to the selected cell and 1/3 Vcc is applied to the non-selected cell.

【0010】上記の場合、選択セルの強誘電体層202
(図18参照)に対しては、分極反転が十分飽和し、か
つ、非選択セルの強誘電体層に対しては、分極状態がほ
とんど変化しないことが必要となる。
In the above case, the ferroelectric layer 202 of the selected cell
(See FIG. 18), it is necessary that the polarization inversion be sufficiently saturated and that the polarization state of the ferroelectric layer of the non-selected cell hardly changes.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現状で
は、強誘電体ヒステリシスの角型形状が十分でないた
め、図21に示すように、非選択セルに、1/2Vcc
または1/3Vccが同じ方向に印加され続けると、そ
の情報(電荷量)が失われていくという、いわゆるディ
スターブが発生する。このようなディスターブが生じる
と、非選択セルに書き込まれた情報が失われてしまうた
め、強誘電体メモリとして使用することが困難である。
このため、現状では、図17および図18に示した単純
マトリックス構造の強誘電体メモリの実用化は困難であ
ると考えられている。
However, at present, since the square shape of the ferroelectric hysteresis is not sufficient, as shown in FIG. 21, 1/2 Vcc is applied to the non-selected cells.
Alternatively, if 1/3 Vcc is continuously applied in the same direction, so-called disturb occurs in which the information (charge amount) is lost. When such a disturbance occurs, the information written in the non-selected cells is lost, so that it is difficult to use it as a ferroelectric memory.
Therefore, at present, it is considered difficult to put the ferroelectric memory having the simple matrix structure shown in FIGS. 17 and 18 into practical use.

【0012】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、この発明の1つの目的は、
非選択のメモリセルにおけるディスターブ耐性を向上す
ることが可能な強誘電体メモリを提供することである。
The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is to:
It is an object of the present invention to provide a ferroelectric memory capable of improving the resistance to disturbance in unselected memory cells.

【0013】この発明のもう1つの目的は、非選択のメ
モリセルにおけるディスターブ耐性を向上することによ
って、単純マトリックス型の強誘電体メモリを実用化す
ることである。
Another object of the present invention is to put a simple matrix type ferroelectric memory into practical use by improving the disturbance resistance in unselected memory cells.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1による強誘電体メモリは、ビット線と、ビ
ット線と交差するように配置されたワード線と、ビット
線とワード線との間に配置され、強誘電体キャパシタと
強誘電体キャパシタに直列に接続されたダイオードとを
含むメモリセルとを備える。
In order to achieve the above object, a ferroelectric memory according to a first aspect of the present invention comprises a bit line, a word line arranged to intersect the bit line, a bit line and a word line. And a memory cell including a ferroelectric capacitor and a diode connected in series to the ferroelectric capacitor.

【0015】請求項1では、上記のように、強誘電体キ
ャパシタと、強誘電体キャパシタに直列に接続されたダ
イオードとを含むメモリセルを設けることによって、ダ
イオードに電流がほとんど流れない電圧範囲では、ダイ
オードの抵抗がほとんど無限大になるので、大部分の電
圧はダイオードにかかり、強誘電体キャパシタにはほと
んど電圧がかからない。したがって、データの書き込み
時または読み出し時に、ダイオードに電流がほとんど流
れない範囲の電圧を非選択セルに印加すれば、強誘電体
キャパシタにほとんど電圧がかからないので、単純マト
リックス型の強誘電体メモリにおいて非選択セルのディ
スターブを回避することができる。その結果、単純マト
リックス型の強誘電体メモリにおいて非選択セルのディ
スターブ耐性を向上することができる。これにより、単
純マトリックス型の強誘電体メモリを実用化することが
できる。
According to the first aspect of the present invention, by providing the memory cell including the ferroelectric capacitor and the diode connected in series to the ferroelectric capacitor as described above, in the voltage range where almost no current flows through the diode. Since the resistance of the diode becomes almost infinite, most of the voltage is applied to the diode, and almost no voltage is applied to the ferroelectric capacitor. Therefore, when writing or reading data, if a voltage in the range in which almost no current flows through the diode is applied to the non-selected cell, almost no voltage is applied to the ferroelectric capacitor, so that in the simple matrix ferroelectric memory, Disturbance of the selected cell can be avoided. As a result, it is possible to improve the disturbance resistance of the non-selected cells in the simple matrix ferroelectric memory. As a result, a simple matrix type ferroelectric memory can be put to practical use.

【0016】請求項2による強誘電体メモリは、請求項
1の構成において、ダイオードのオン電圧およびブレー
クダウン電圧をそれぞれVtおよびVbとした場合に、
ビット線とワード線とのスタンバイ電圧は、(Vt+V
b)<スタンバイ電圧<0の範囲にある。このように構
成すれば、スタンバイ電圧を0Vにする場合に比べて、
スタンバイ電圧が強誘電体キャパシタとダイオードとで
構成されるメモリセルのヒステリシス特性の中心に近く
なるので、スタンバイ電圧を0Vにする場合に比べて、
書き込みまたは読み出しを行わない時の雑音に対する耐
性を強くすることができる。この場合、スタンバイ電圧
を(Vt+Vb)/2に設定するのが好ましい。このよ
うに構成すれば、書き込みまたは読み出しを行わない時
の雑音に対する耐性をより強くすることができる。
According to a second aspect of the present invention, in the ferroelectric memory according to the first aspect, when the ON voltage and the breakdown voltage of the diode are Vt and Vb, respectively,
The standby voltage of the bit line and the word line is (Vt + V
b) <Standby voltage <0. With this configuration, compared to the case where the standby voltage is 0V,
Since the standby voltage is close to the center of the hysteresis characteristic of the memory cell composed of the ferroelectric capacitor and the diode, compared with the case where the standby voltage is 0V,
It is possible to increase resistance to noise when writing or reading is not performed. In this case, it is preferable to set the standby voltage to (Vt + Vb) / 2. With this configuration, it is possible to further enhance resistance to noise when writing or reading is not performed.

【0017】請求項3による強誘電体メモリは、請求項
1または2の構成において、ビット線とワード線とに非
対称な電圧パルスを印加することにより、データの書き
込みおよび読み出しの少なくともいずれか一方を行う。
このように構成すれば、請求項1の強誘電体メモリを用
いて、容易に、データの書き込みまたは読み出しを行う
ことができる。
According to a third aspect of the present invention, in the ferroelectric memory according to the first or second aspect, at least one of data writing and reading is performed by applying an asymmetric voltage pulse to the bit line and the word line. To do.
According to this structure, it is possible to easily write or read data by using the ferroelectric memory according to the first aspect.

【0018】請求項4による強誘電体メモリは、請求項
1〜3のいずれかの構成において、強誘電体キャパシタ
に高い電圧を印加した場合には分極反転を生じるととも
に、強誘電体キャパシタに低い電圧を印加した場合には
実質的に分極反転を生じないような所定のパルス幅を有
するパルスをメモリセルに印加するためのパルス印加手
段をさらに備え、データの書き込み時および読み出し時
の少なくともいずれか一方の時に、選択されたメモリセ
ルには、所定のパルス幅を有する高い電圧のパルスを印
加するとともに、非選択のメモリセルには、所定のパル
ス幅を有する低い電圧のパルスを印加する。このように
構成すれば、選択されたメモリセルに対しては、書き込
みまたは読み出しを行うことができるとともに、非選択
のメモリセルに対しては、ほとんど分極反転を生じない
ようにすることができる。その結果、非選択のメモリセ
ルにおけるディスターブ耐性をより向上することができ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the ferroelectric memory according to any one of the first to third aspects, when a high voltage is applied to the ferroelectric capacitor, polarization inversion occurs and the ferroelectric capacitor has a low voltage. A pulse applying unit for applying a pulse having a predetermined pulse width that does not substantially cause polarization inversion when a voltage is applied, is further provided, and at least one of data writing and reading is provided. At one time, a high voltage pulse having a predetermined pulse width is applied to the selected memory cell, and a low voltage pulse having a predetermined pulse width is applied to the non-selected memory cells. According to this structure, writing or reading can be performed with respect to the selected memory cell, and almost no polarization inversion can occur with respect to the non-selected memory cell. As a result, it is possible to further improve the disturbance resistance in the non-selected memory cells.

【0019】請求項5による強誘電体メモリは、請求項
1〜4のいずれかの構成において、ダイオードは、p型
半導体層とn型半導体層との接合により形成されるp−
n接合ダイオードを含む。このように構成すれば、強誘
電体層の結晶化のためのアニール(熱処理)によっても
特性が劣化しないダイオードを形成することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the ferroelectric memory according to any one of the first to fourth aspects, the diode is a p-type formed by joining a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer.
Includes n-junction diode. According to this structure, it is possible to form a diode whose characteristics are not deteriorated even by annealing (heat treatment) for crystallizing the ferroelectric layer.

【0020】請求項6による強誘電体メモリは、請求項
1〜4のいずれかの構成において、ダイオードは、半導
体基板に形成されたp型領域およびn型領域の接合によ
り形成されるp−n接合ダイオードを含む。このように
構成すれば、セルサイズを小さくすることができるとと
もに、強誘電体層の結晶化のためのアニール(熱処理)
によっても特性が劣化しないダイオードを形成すること
ができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the ferroelectric memory according to any one of the first to fourth aspects, the diode is formed by a junction of a p-type region and an n-type region formed on a semiconductor substrate. Includes junction diode. With this structure, the cell size can be reduced and annealing (heat treatment) for crystallization of the ferroelectric layer is performed.
It is possible to form a diode whose characteristics are not deteriorated by the above.

【0021】請求項7による強誘電体メモリは、請求項
1〜4のいずれかの構成において、ダイオードは、導電
層と半導体層との接合により形成されるショットキーダ
イオードを含む。このように構成すれば、強誘電体層の
結晶化のためのアニール(熱処理)によっても特性が劣
化しないダイオードを形成することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the ferroelectric memory according to any one of the first to fourth aspects, the diode includes a Schottky diode formed by joining a conductive layer and a semiconductor layer. According to this structure, it is possible to form a diode whose characteristics are not deteriorated even by annealing (heat treatment) for crystallizing the ferroelectric layer.

【0022】なお、上記の強誘電体メモリにおいて、シ
ョットキーダイオードを構成する導電層は、金属とシリ
コンとを含有し、その金属はIr、Pt、Ru、Re、
Ni、CoおよびMoからなるグループより選択される
少なくとも1つを含むようにしてもよい。また、ショッ
トキーダイオードを構成する導電層は、金属と窒素とシ
リコンとを含有し、その金属は、Ir、Pt、Ru、R
e、Ni、CoおよびMoからなるグループより選択さ
れる少なくとも1つを含むようにしてもよい。このよう
に構成すれば、熱的に安定なショットキー接合を形成す
ることができる。
In the above ferroelectric memory, the conductive layer forming the Schottky diode contains metal and silicon, and the metal is Ir, Pt, Ru, Re,
At least one selected from the group consisting of Ni, Co, and Mo may be included. The conductive layer forming the Schottky diode contains a metal, nitrogen and silicon, and the metal is Ir, Pt, Ru or R.
At least one selected from the group consisting of e, Ni, Co, and Mo may be included. According to this structure, a thermally stable Schottky junction can be formed.

【0023】また、請求項4の構成において、p型半導
体層とn型半導体層とは、アモルファス層を含んでいて
もよい。このように構成すれば、微細なp−n接合ダイ
オードを均一に作製することができる。
In the structure of claim 4, the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer may include an amorphous layer. According to this structure, fine pn junction diodes can be uniformly manufactured.

【0024】また、請求項7の構成において、ショット
キーダイオードを構成する半導体層は、アモルファス層
を含んでいてもよい。このように構成すれば、微細なシ
ョットキーダイオードを均一に作製することができる。
Further, in the structure of claim 7, the semiconductor layer forming the Schottky diode may include an amorphous layer. According to this structure, fine Schottky diodes can be uniformly manufactured.

【0025】また、請求項1〜4のいずれかの構成にお
いて、ダイオードは、半導体基板に形成されたp型領域
またはn型領域と、p型領域またはn型領域上に形成さ
れた導電層との接合により形成されるショットキーダイ
オードを含んでいてもよい。このように構成すれば、セ
ルサイズを小さくすることができるとともに、強誘電体
層の結晶化のためのアニール(熱処理)によっても特性
が劣化しないダイオードを形成することができる。
In the structure according to any one of claims 1 to 4, the diode includes a p-type region or an n-type region formed on the semiconductor substrate, and a conductive layer formed on the p-type region or the n-type region. The Schottky diode formed by the junction of may be included. According to this structure, the cell size can be reduced, and a diode whose characteristics do not deteriorate even by annealing (heat treatment) for crystallizing the ferroelectric layer can be formed.

【0026】なお、以下のような強誘電体メモリの動作
方法に向けた発明も考えられる。すなわち、強誘電体メ
モリの動作方法は、ビット線と、ビット線と交差するよ
うに配置されたワード線と、ビット線とワード線との間
に配置され、強誘電体キャパシタと強誘電体キャパシタ
に直列に接続されたダイオードとを含むメモリセルとを
備えた強誘電体メモリの動作方法であって、ビット線と
ワード線とに非対称な電圧パルスを印加することにより
2値データの書き込みまたは読み出しを行う。このよう
に構成すれば、ダイオードに電流がほとんど流れない電
圧範囲では、ダイオードの抵抗がほとんど無限大になる
ので、大部分の電圧はダイオードにかかり、強誘電体キ
ャパシタにはほとんど電圧がかからない。したがって、
データの書き込み時または読み出し時に、ダイオードに
ほとんど電流が流れない範囲の電圧を非選択セルに印加
すれば、強誘電体キャパシタにほとんど電圧がかからな
いので、単純マトリックス型の強誘電体メモリにおいて
非選択セルのディスターブを回避することができる。
An invention directed to the following method of operating a ferroelectric memory is also conceivable. That is, the operation method of the ferroelectric memory is as follows: a bit line, a word line arranged so as to intersect with the bit line, a bit line and a word line, and a ferroelectric capacitor and a ferroelectric capacitor. A method of operating a ferroelectric memory, comprising: a memory cell including a diode connected in series to a bit line, and writing or reading binary data by applying an asymmetric voltage pulse to a bit line and a word line. I do. According to this structure, the resistance of the diode becomes almost infinite in the voltage range in which almost no current flows through the diode, so that most of the voltage is applied to the diode and almost no voltage is applied to the ferroelectric capacitor. Therefore,
When writing or reading data, if a voltage in the range where almost no current flows in the diode is applied to the non-selected cell, almost no voltage will be applied to the ferroelectric capacitor, so in the simple matrix ferroelectric memory, the non-selected cell is selected. The disturbance of can be avoided.

【0027】上記強誘電体メモリの動作方法において、
好ましくは、ダイオードのオン電圧およびブレークダウ
ン電圧をそれぞれVtおよびVbとした場合に、ビット
線とワード線とのスタンバイ電圧は、(Vt+Vb)<
スタンバイ電圧<0の範囲にある。このように構成すれ
ば、スタンバイ電圧を0Vにする場合に比べて、スタン
バイ電圧が強誘電体キャパシタとダイオードとで構成さ
れるメモリセルのヒステリシス特性の中心に近くなるの
で、スタンバイ電圧を0Vにする場合に比べて、書き込
みまたは読み出しを行わない時の雑音に対する耐性を強
くすることができる。この場合、スタンバイ電圧を(V
t+Vb)/2に設定するのが好ましい。このように構
成すれば、書き込みまたは読み出しを行わない時の雑音
に対する耐性をより強くすることができる。
In the method of operating the above ferroelectric memory,
Preferably, when the ON voltage and the breakdown voltage of the diode are Vt and Vb, respectively, the standby voltage of the bit line and the word line is (Vt + Vb) <
Standby voltage <0. According to this structure, the standby voltage is closer to the center of the hysteresis characteristic of the memory cell composed of the ferroelectric capacitor and the diode, as compared with the case where the standby voltage is 0V, so that the standby voltage is set to 0V. Compared with the case, it is possible to increase the resistance to noise when writing or reading is not performed. In this case, set the standby voltage to (V
It is preferably set to t + Vb) / 2. With this configuration, it is possible to further enhance resistance to noise when writing or reading is not performed.

【0028】上記強誘電体メモリの動作方法において、
好ましくは、強誘電体キャパシタに高い電圧を印加した
場合には分極反転を生じるとともに、強誘電体キャパシ
タに低い電圧を印加した場合には実質的に分極反転を生
じないような所定のパルス幅を有するパルスをメモリセ
ルに印加するためのパルス印加手段をさらに備え、デー
タの書き込み時および読み出し時の少なくともいずれか
一方の時に、選択されたメモリセルには、所定のパルス
幅を有する高い電圧のパルスを印加するとともに、非選
択のメモリセルには、所定のパルス幅を有する低い電圧
のパルスを印加する。このように構成すれば、選択され
たメモリセルに対しては、書き込みまたは読み出しを行
うことができるとともに、非選択のメモリセルに対して
は、ほとんど分極反転を生じないようにすることができ
る。その結果、非選択のメモリセルにおけるディスター
ブ耐性をより向上することができる。
In the method of operating the above ferroelectric memory,
Preferably, a predetermined pulse width that causes polarization reversal when a high voltage is applied to the ferroelectric capacitor and substantially does not occur when a low voltage is applied to the ferroelectric capacitor. A pulse applying unit for applying the pulse having the pulse to the memory cell, wherein a high voltage pulse having a predetermined pulse width is applied to the selected memory cell during at least one of data writing and reading. And a low voltage pulse having a predetermined pulse width is applied to the non-selected memory cells. According to this structure, writing or reading can be performed with respect to the selected memory cell, and almost no polarization inversion can occur with respect to the non-selected memory cell. As a result, it is possible to further improve the disturbance resistance in the non-selected memory cells.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施形
態を図面に基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0030】(第1実施形態)図1は、本発明の第1実
施形態による単純マトリックス型の強誘電体メモリの全
体構成を示した回路図である。図2は、図1に示した第
1実施形態による強誘電体メモリのメモリセルの構成を
説明するための概略図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a circuit diagram showing the entire structure of a simple matrix type ferroelectric memory according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of the memory cell of the ferroelectric memory according to the first embodiment shown in FIG.

【0031】まず、図1および図2を参照して、第1実
施形態の単純マトリックス型の強誘電体メモリの全体構
成について説明する。この第1実施形態による強誘電体
メモリでは、メモリセルアレイ50は、複数のメモリセ
ル1がマトリックス状に配置されて構成されている(図
1では、説明の便宜上、9個のメモリセルのみを示して
いる)。各メモリセル1を構成する強誘電体キャパシタ
2の一方の端子は、ビット線BL0〜BL2に接続され、
強誘電体キャパシタ2の他方の端子は、ダイオード3の
一方の端子に接続されている。ダイオード3の他方の端
子は、ワード線WL0〜WL2に接続されている。すなわ
ち、この第1実施形態では、メモリセル1は、強誘電体
キャパシタ2と、強誘電体キャパシタ2に直列に接続さ
れた1つのダイオード3とから構成されている。なお、
ダイオード3の詳細については後述する。
First, with reference to FIGS. 1 and 2, the overall structure of the simple matrix ferroelectric memory of the first embodiment will be described. In the ferroelectric memory according to the first embodiment, the memory cell array 50 is configured by arranging a plurality of memory cells 1 in a matrix shape (in FIG. 1, only 9 memory cells are shown for convenience of description. ing). One terminal of the ferroelectric capacitor 2 forming each memory cell 1 is connected to the bit lines BL 0 to BL 2 ,
The other terminal of the ferroelectric capacitor 2 is connected to one terminal of the diode 3. The other terminal of the diode 3 is connected to the word lines WL 0 to WL 2 . That is, in the first embodiment, the memory cell 1 is composed of the ferroelectric capacitor 2 and one diode 3 connected in series to the ferroelectric capacitor 2. In addition,
Details of the diode 3 will be described later.

【0032】各ワード線WL0〜WL2は、ロウデコーダ
31に接続されている。また、各ビット線BL0〜BL2
は、カラムデコーダ32に接続されている。
The word lines WL 0 to WL 2 are connected to the row decoder 31. In addition, each bit line BL 0 to BL 2
Are connected to the column decoder 32.

【0033】外部から指定されたロウアドレスおよびカ
ラムアドレスは、アドレスピン33に入力される。その
ロウアドレスおよびカラムアドレスは、アドレスピン3
3からアドレスラッチ34へ転送される。アドレスラッ
チ34でラッチされた各アドレスのうち、ロウアドレス
は、アドレスバッファ35を介してロウデコーダ31へ
転送され、カラムアドレスはアドレスバッファ35を介
してカラムデコーダ32へ転送される。
The row address and the column address designated from the outside are input to the address pin 33. The row address and the column address are the address pin 3
3 to the address latch 34. Of the addresses latched by the address latch 34, the row address is transferred to the row decoder 31 via the address buffer 35, and the column address is transferred to the column decoder 32 via the address buffer 35.

【0034】ロウデコーダ31は、各ワード線WL0
WL2のうち、アドレスラッチ34でラッチされたロウ
アドレスに対応したワード線を選択し、各ワード線の電
位を動作モードに対応して制御する。
The row decoder 31 includes word lines WL 0 to WL 0 .
A word line corresponding to the row address latched by the address latch 34 is selected from WL 2 , and the potential of each word line is controlled in accordance with the operation mode.

【0035】カラムデコーダ32は、各ビット線BL0
〜BL2のうち、アドレスラッチ34でラッチされたカ
ラムアドレスに対応するビット線を選択し、各ビット線
の電位を動作モードの対応して制御する。
The column decoder 32 has each bit line BL 0.
Of to BL 2, selects a bit line corresponding to the latched column address in the address latch 34, corresponding to control of the operation mode the potential of each bit line.

【0036】また、ロウデコーダ31およびカラムデコ
ーダ32は、それぞれ、各ワード線WL0〜WL2および
各ビット線BL0〜BL2に電圧パルスを印加するための
パルス印加回路41およびパルス印加回路42を含んで
いる。
Further, the row decoder 31 and the column decoder 32 respectively apply a pulse application circuit 41 and a pulse application circuit 42 for applying voltage pulses to the word lines WL 0 to WL 2 and the bit lines BL 0 to BL 2 , respectively. Is included.

【0037】外部から指定されたデータは、データピン
36に入力される。そのデータは、データピン36から
入力バッファ37を介してカラムデコーダ32へ転送さ
れる。カラムデコーダ32は、各ビット線BL0〜BL2
の電位を、そのデータに対応した電位に制御する。
Data designated externally is input to the data pin 36. The data is transferred from the data pin 36 to the column decoder 32 via the input buffer 37. The column decoder 32 includes bit lines BL 0 to BL 2
The potential of is controlled to the potential corresponding to the data.

【0038】任意のメモリセル1から読み出されたデー
タは、各ビット線BL0〜BL2からカラムデコーダ32
を介してセンスアンプ38へ転送される。センスアンプ
38は電圧センスアンプである。センスアンプ38で判
別されたデータは、出力バッファ39からデータピン3
6を介して外部へ出力される。
The data read from an arbitrary memory cell 1 is transferred from each bit line BL 0 to BL 2 to the column decoder 32.
Is transferred to the sense amplifier 38 via. The sense amplifier 38 is a voltage sense amplifier. The data determined by the sense amplifier 38 is transferred from the output buffer 39 to the data pin 3
It is output to the outside via 6.

【0039】なお、上記した各回路(31〜39、4
1、42)の動作は、制御コア回路40によって制御さ
れる。
The above-mentioned circuits (31-39, 4)
The operations 1, 42) are controlled by the control core circuit 40.

【0040】ここで、この第1実施形態のメモリセル1
を構成するダイオード3は、図2に示すように、正のオ
ン電圧Vtと、オン電圧Vtよりも絶対値の大きい負の
ブレークダウン電圧Vbとを有する。このメモリセル1
の両端における印加電圧Vに対する電荷量Qは、図3に
示すようになる。この場合、電圧(Vt+Vb)/2を
中心として、Vb≦V≦Vtとなる電圧Vにおいて、印
加電圧のほとんどはダイオードにかかることになる。す
なわち、上記した範囲の電圧Vでは、ダイオード3にほ
とんど電流が流れないので、ダイオード3の抵抗はほと
んど無限大になる。このため、印加電圧のほとんどはダ
イオード3にかかり、強誘電体キャパシタ2にはほとん
ど電圧がかからない。
Here, the memory cell 1 of the first embodiment
As shown in FIG. 2, the diode 3 constituting the device has a positive ON voltage Vt and a negative breakdown voltage Vb whose absolute value is larger than the ON voltage Vt. This memory cell 1
The amount Q of electric charge with respect to the applied voltage V at both ends of is as shown in FIG. In this case, most of the applied voltage is applied to the diode at the voltage V satisfying Vb ≦ V ≦ Vt centering on the voltage (Vt + Vb) / 2. That is, at the voltage V in the above range, almost no current flows through the diode 3, so that the resistance of the diode 3 becomes almost infinite. Therefore, most of the applied voltage is applied to the diode 3 and almost no voltage is applied to the ferroelectric capacitor 2.

【0041】図3を参照して、第1実施形態では、(V
t−Vb)/2≧1/2Vccを満足し、かつ、待機時
のスタンバイ電圧を(Vt+Vb)/2とした場合に
(Vt+Vb)/2+Vccで十分分極反転する電圧と
なるように、電源電圧Vccを設定する。この場合、
(Vt−Vb)/2≧1/2Vccは、メモリセル1
に、(Vt+Vb)/2±1/2Vccを印加した場合
に、ダイオード3にほとんど電流が流れないような電源
電圧Vccの条件を示している。
Referring to FIG. 3, in the first embodiment, (V
t−Vb) / 2 ≧ 1/2 Vcc is satisfied, and when the standby voltage during standby is (Vt + Vb) / 2, the power supply voltage Vcc is set to (Vt + Vb) / 2 + Vcc, which is a voltage sufficient for polarization reversal. To set. in this case,
(Vt-Vb) / 2 ≧ 1 / 2Vcc is the memory cell 1
Shows the condition of the power supply voltage Vcc at which almost no current flows through the diode 3 when (Vt + Vb) / 2 ± 1 / 2Vcc is applied.

【0042】図4は、本発明の第1実施形態による強誘
電体メモリの電圧印加方式を説明するための回路図であ
る。図4を参照して、第1実施形態では、選択セルに、
(Vt+Vb)/2+Vccまたは(Vt+Vb)/2
−Vccの電圧パルスを印加するとともに、非選択セル
に、(Vt+Vb)/2±1/2Vccの電圧パルスを
印加する。この選択セルに印加される(Vt+Vb)/
2+Vccおよび(Vt+Vb)/2−Vccは、0V
を中心とすると、非対称な電圧パルスである。また、非
選択セルに印加される(Vt+Vb)/2+1/2Vc
cおよび(Vt+Vb)/2−1/2Vccも、0Vを
中心とすると、非対称な電圧パルスである。このような
非対称な電圧パルスを印加すれば、選択セルでは分極反
転によりデータの書き込みまたは読み出しを行うことが
できるとともに、非選択セルの強誘電体キャパシタ2に
はほとんど電圧が印加されない。これにより、非選択セ
ルにおけるディスターブを回避することができる。
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining the voltage application method of the ferroelectric memory according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, in the first embodiment, in the selected cell,
(Vt + Vb) / 2 + Vcc or (Vt + Vb) / 2
A voltage pulse of −Vcc is applied and a voltage pulse of (Vt + Vb) / 2 ± 1 / 2Vcc is applied to the non-selected cells. (Vt + Vb) / applied to this selected cell
2 + Vcc and (Vt + Vb) / 2-Vcc are 0V
Centered at is an asymmetric voltage pulse. In addition, (Vt + Vb) / 2 + 1 / 2Vc applied to the non-selected cells
c and (Vt + Vb) / 2-1 / 2Vcc are also asymmetric voltage pulses centered at 0V. By applying such an asymmetric voltage pulse, data writing or reading can be performed by polarization inversion in the selected cell, and almost no voltage is applied to the ferroelectric capacitor 2 of the non-selected cell. As a result, it is possible to avoid the disturb in the non-selected cells.

【0043】また、上記した第1実施形態では、待機時
に各セルに印加される電圧であるスタンバイ電圧を(V
t+Vb)/2に設定するとともに、選択セルにはスタ
ンバイ電圧に±Vccを加えた電圧を印加し、かつ、非
選択セルにはスタンバイ電圧に±1/2Vccを加えた
電圧を印加する。これにより、読み出しまたは書き込み
を行わないときに、スタンバイ電圧に対して(Vt−V
b)/2までの電圧変動が生じても、ダイオード3にほ
とんど電流が流れないので、強誘電体キャパシタ2には
ほとんど電圧が印加されない。その結果、スタンバイ電
圧を0Vにする場合に比べて、雑音耐性を高くすること
ができる。
In the first embodiment described above, the standby voltage, which is the voltage applied to each cell during standby, is (V
t + Vb) / 2, a voltage obtained by adding ± Vcc to the standby voltage is applied to the selected cell, and a voltage obtained by adding ± 1/2 Vcc to the standby voltage is applied to the non-selected cells. As a result, when reading or writing is not performed, (Vt-V
Even if the voltage fluctuates up to b) / 2, almost no current flows through the diode 3, so that almost no voltage is applied to the ferroelectric capacitor 2. As a result, noise immunity can be improved as compared with the case where the standby voltage is set to 0V.

【0044】第1実施形態では、上記のように、強誘電
体キャパシタ2と、強誘電体キャパシタ2に直列に接続
された1つのダイオード3とを含むメモリセル1を設け
ることによって、ダイオード3に電流がほとんど流れな
い電圧範囲では、ダイオード3の抵抗がほとんど無限大
になるので、大部分の電圧はダイオード3にかかり、強
誘電体キャパシタ2にはほとんど電圧がかからない。し
たがって、データの書き込み時または読み出し時に、ダ
イオード3にほとんど電流が流れない範囲の上記した電
圧を非選択セルに印加すれば、強誘電体キャパシタ2に
ほとんど電圧がかからないので、単純マトリックス型の
強誘電体メモリにおいて非選択セルのディスターブを回
避することができる。その結果、単純マトリックス型の
強誘電体メモリを実用化することができる。
In the first embodiment, as described above, by providing the memory cell 1 including the ferroelectric capacitor 2 and one diode 3 connected in series with the ferroelectric capacitor 2, the diode 3 is provided in the memory cell 1. In the voltage range in which almost no current flows, the resistance of the diode 3 becomes almost infinite, so most of the voltage is applied to the diode 3 and almost no voltage is applied to the ferroelectric capacitor 2. Therefore, when writing or reading data, if the above voltage in the range in which almost no current flows through the diode 3 is applied to the non-selected cell, almost no voltage is applied to the ferroelectric capacitor 2, so that the simple matrix ferroelectric It is possible to avoid disturbance of unselected cells in the body memory. As a result, it is possible to put a simple matrix type ferroelectric memory into practical use.

【0045】図5は、本発明の第1実施形態の変形例に
よる強誘電体メモリの電圧印加方式を説明するための回
路図である。図5を参照して、この第1実施形態の変形
例では、(Vt−Vb)/2≧1/3Vccを満足し、
かつ、待機時のスタンバイ電圧を(Vt+Vb)/2と
した場合に(Vt+Vb)/2+Vccで十分分極反転
する電圧となるように、電源電圧Vccを設定する。こ
の場合、(Vt−Vb)/2≧1/3Vccは、メモリ
セル1に、(Vt+Vb)/2±1/3Vccを印加し
た場合に、ダイオード3にほとんど電流が流れないよう
な電源電圧Vccの条件を示している。
FIG. 5 is a circuit diagram for explaining the voltage application method of the ferroelectric memory according to the modification of the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, in the modified example of the first embodiment, (Vt−Vb) / 2 ≧ 1 / 3Vcc is satisfied,
Further, the power supply voltage Vcc is set so that the polarization voltage is sufficiently inverted at (Vt + Vb) / 2 + Vcc when the standby voltage during standby is (Vt + Vb) / 2. In this case, (Vt-Vb) / 2 ≧ 1 / 3Vcc is the power supply voltage Vcc at which almost no current flows through the diode 3 when (Vt + Vb) / 2 ± 1 / 3Vcc is applied to the memory cell 1. The conditions are shown.

【0046】そして、第1実施形態の変形例では、図5
に示すように、選択セルに、(Vt+Vb)/2+Vc
cまたは(Vt+Vb)/2−Vccの電圧パルスを印
加するとともに、非選択セルに、(Vt+Vb)/2±
1/3Vccの電圧パルスを印加する。この選択セルに
印加される(Vt+Vb)/2+Vccおよび(Vt+
Vb)/2−Vccは、0Vを中心とすると、非対称な
電圧パルスである。また、非選択セルに印加される(V
t+Vb)/2+1/3Vccおよび(Vt+Vb)/
2−1/3Vccも、0Vを中心とすると、非対称な電
圧パルスである。このような非対称な電圧パルスを印加
すれば、選択セルでは分極反転によりデータの書き込み
または読み出しを行うことができるとともに、非選択セ
ルの強誘電体キャパシタ2にはほとんど電圧が印加され
ない。これにより、非選択セルにおけるディスターブを
回避することができる。
In the modification of the first embodiment, as shown in FIG.
As shown in, the selected cell has (Vt + Vb) / 2 + Vc
A voltage pulse of c or (Vt + Vb) / 2-Vcc is applied and (Vt + Vb) / 2 ± is applied to the non-selected cells.
A voltage pulse of 1/3 Vcc is applied. (Vt + Vb) / 2 + Vcc and (Vt +) applied to this selected cell
Vb) / 2-Vcc is an asymmetric voltage pulse centered at 0V. In addition, it is applied to the non-selected cells (V
t + Vb) / 2 + 1 / 3Vcc and (Vt + Vb) /
2-1 / 3 Vcc is also an asymmetric voltage pulse centered at 0V. By applying such an asymmetric voltage pulse, data writing or reading can be performed by polarization inversion in the selected cell, and almost no voltage is applied to the ferroelectric capacitor 2 of the non-selected cell. As a result, it is possible to avoid the disturb in the non-selected cells.

【0047】なお、上記した第1実施形態の変形例で
は、第1実施形態と同様、待機時のスタンバイ電圧を
(Vt+Vb)/2に設定するともに、選択セルにはス
タンバイ電圧に±Vcc、非選択セルにはスタンバイ電
圧に±1/3Vccを印加すればよい。
In the modification of the first embodiment described above, as in the first embodiment, the standby voltage during standby is set to (Vt + Vb) / 2, and the selected cell has a standby voltage of ± Vcc and a non-selected value. It is sufficient to apply ± 1/3 Vcc as the standby voltage to the selected cell.

【0048】(第2実施形態)この第2実施形態では、
ダイオード3に電流が流れるような電圧が非選択セルに
印加された場合にも、非選択セルのディスターブを抑制
する方法について説明する。
(Second Embodiment) In the second embodiment,
A method of suppressing the disturbance of the non-selected cell even when a voltage such that a current flows through the diode 3 is applied to the non-selected cell will be described.

【0049】すなわち、上記第1実施形態では、非選択
セルには、スタンバイ電圧(Vt+Vb)/2を中心と
して、Vb≦V≦Vtとなる電圧Vを印加することによ
って、非選択セルのダイオード3にほとんど電流が流れ
ないので、印加電圧のほとんどがダイオード3にかか
る。これに対して、この第2実施形態では、(Vt−V
b)/2<1/2Vccを満足し、かつ、(Vt+V
b)/2+Vccで十分分極反転する電圧となるよう
に、電源電圧Vccを設定した場合においても、ディス
ターブを抑制する方法について述べる。この場合の(V
t−Vb)/2<1/2Vccは、メモリセル1に、
(Vt+Vb)/2±1/2Vccを印加した場合に、
ダイオード3に電流が流れるような電源電圧Vccの条
件を示している。
That is, in the first embodiment, the voltage V which satisfies Vb ≦ V ≦ Vt is applied to the non-selected cell with the standby voltage (Vt + Vb) / 2 as the center, whereby the diode 3 of the non-selected cell is applied. Since almost no current flows through the diode 3, most of the applied voltage is applied to the diode 3. On the other hand, in the second embodiment, (Vt-V
b) / 2 <1/2 Vcc is satisfied, and (Vt + V
b) A method of suppressing the disturb even when the power supply voltage Vcc is set so that the polarization is sufficiently inverted at / 2 + Vcc will be described. In this case (V
t-Vb) / 2 <1 / 2Vcc is stored in the memory cell 1
When (Vt + Vb) / 2 ± 1 / 2Vcc is applied,
The condition of the power supply voltage Vcc at which a current flows through the diode 3 is shown.

【0050】上記のように設定した第2実施形態の電源
電圧Vccにおいて、図4に示したように、選択セル
に、(Vt+Vb)/2±Vcc、非選択セルに、(V
t+Vb)/2±1/2Vccの電圧パルスを印加す
る。この場合、選択セルの強誘電体キャパシタ2には、
(Vb−Vt)/2+Vccまたは(Vt−Vb)/2
−Vccの電圧が印加される。また、非選択セルでは、
第1実施形態と異なり、ダイオード3に電流が流れるの
で、非選択セルの強誘電体キャパシタ2には、(Vb−
Vt)/2+1/2Vccまたは(Vt−Vb)/2−
1/2Vccの電圧が印加される。
With the power supply voltage Vcc of the second embodiment set as described above, as shown in FIG. 4, (Vt + Vb) / 2 ± Vcc is applied to the selected cell and (V is applied to the non-selected cell).
A voltage pulse of t + Vb) / 2 ± 1/2 Vcc is applied. In this case, in the ferroelectric capacitor 2 of the selected cell,
(Vb-Vt) / 2 + Vcc or (Vt-Vb) / 2
A voltage of −Vcc is applied. Also, in non-selected cells,
Unlike the first embodiment, since a current flows through the diode 3, the ferroelectric capacitor 2 of the non-selected cell has (Vb−
Vt) / 2 + 1 / 2Vcc or (Vt-Vb) / 2-
A voltage of 1/2 Vcc is applied.

【0051】図6は、強誘電体層としてSrBi2Ta2
9(SBT)膜を用いた強誘電体キャパシタにパルス
を印加した場合のパルス幅と分極反転電荷量との関係を
示した図である。図6から明らかなように、パルス幅が
70nsec以下では、印加電圧が高い場合(たとえば
1.6V以上)に、分極反転電荷量は、ほぼ飽和して1
4μC/cm2〜15μC/cm2の電荷量になってい
る。これに対して、パルス幅が70nsec以下で印加
電圧が低い場合(たとえば0.6V以下)には、ほとん
ど分極反転が生じないことがわかる。このように、パル
ス幅が比較的短い場合には、高電圧では強誘電体層に分
極反転が生じるのに対して、低電圧では分極反転がほと
んど生じないことがわかる。
FIG. 6 shows SrBi 2 Ta 2 as a ferroelectric layer.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a pulse width and a polarization inversion charge amount when a pulse is applied to a ferroelectric capacitor using an O 9 (SBT) film. As is apparent from FIG. 6, when the pulse width is 70 nsec or less, when the applied voltage is high (for example, 1.6 V or more), the polarization inversion charge amount is almost saturated and becomes 1 or less.
The charge amount is 4 μC / cm 2 to 15 μC / cm 2 . On the other hand, when the pulse width is 70 nsec or less and the applied voltage is low (for example, 0.6 V or less), polarization inversion hardly occurs. As described above, when the pulse width is relatively short, polarization inversion occurs in the ferroelectric layer at high voltage, whereas polarization inversion hardly occurs at low voltage.

【0052】この第2実施形態では、上記の特性を利用
して、メモリセル1の強誘電体キャパシタ2に(Vb−
Vt)/2+Vccまたは(Vt−Vb)/2−Vcc
程度の高い電圧を印加した場合は、十分な分極反転を生
じ、(Vb−Vt)/2+1/2Vccまたは(Vt−
Vb)/2−1/2Vcc程度の低い電圧を印加した場
合には、ほとんど分極反転を生じないようなパルス幅を
有するパルスをメモリセル1に印加する。これにより、
ダイオード3に電流が流れるような電圧が非選択セルに
印加された場合にも、非選択セルのディスターブを抑制
することができる。
In the second embodiment, the ferroelectric capacitor 2 of the memory cell 1 is provided with (Vb-
Vt) / 2 + Vcc or (Vt-Vb) / 2-Vcc
When a high voltage is applied, a sufficient polarization reversal occurs and (Vb-Vt) / 2 + 1 / 2Vcc or (Vt-
When a voltage as low as Vb) / 2-1 / 2 Vcc is applied, a pulse having a pulse width that hardly causes polarization inversion is applied to the memory cell 1. This allows
Even when a voltage such that a current flows through the diode 3 is applied to the non-selected cell, the disturbance of the non-selected cell can be suppressed.

【0053】なお、上記のようなパルスは、図1に示し
たパルス印加回路41および42を用いて印加すればよ
い。この場合のパルス印加回路41および42は、本発
明の「パルス印加手段」の一例である。
The above pulse may be applied by using the pulse applying circuits 41 and 42 shown in FIG. The pulse applying circuits 41 and 42 in this case are examples of the “pulse applying means” in the present invention.

【0054】また、上記した第2実施形態の電源電圧V
ccにおいて、第2実施形態の変形例として、図5に示
したように、選択セルに、(Vt+Vb)/2±Vc
c、非選択セルに、(Vt+Vb)/2±1/3Vcc
の電圧パルスを印加してもよい。この場合、選択セルの
強誘電体キャパシタ2には、(Vb−Vt)/2+Vc
cまたは(Vt−Vb)/2−Vccの電圧が印加され
る。また、非選択セルの強誘電体キャパシタ2には、
(Vb−Vt)/2+1/3Vccまたは(Vt−V
b)/2−1/3Vccの電圧が印加される。この第2
実施形態の変形例においても、メモリセル1の強誘電体
キャパシタ2に(Vb−Vt)/2+Vccまたは(V
t−Vb)/2−Vcc程度の高い電圧を印加した場合
は、十分な分極反転を生じ、(Vb−Vt)/2+1/
3Vccまたは(Vt−Vb)/2−1/3Vcc程度
の低い電圧を印加した場合には、ほとんど分極反転を生
じないようなパルス幅を有するパルスをメモリセル1に
印加する。これにより、ダイオード3に電流が流れるよ
うな電圧が非選択セルに印加された場合にも、非選択セ
ルのディスターブを抑制することができる。
Further, the power supply voltage V of the second embodiment described above.
In cc, as a modified example of the second embodiment, as shown in FIG. 5, the selected cell has (Vt + Vb) / 2 ± Vc.
c, (Vt + Vb) / 2 ± 1 / 3Vcc in non-selected cells
May be applied. In this case, the ferroelectric capacitor 2 of the selected cell has (Vb-Vt) / 2 + Vc
A voltage of c or (Vt-Vb) / 2-Vcc is applied. Further, in the ferroelectric capacitor 2 of the non-selected cell,
(Vb-Vt) / 2 + 1 / 3Vcc or (Vt-V
b) A voltage of / 2-1 / 3 Vcc is applied. This second
Also in the modification of the embodiment, the ferroelectric capacitor 2 of the memory cell 1 has (Vb−Vt) / 2 + Vcc or (Vb−Vt) / 2 + Vcc.
When a high voltage of about t-Vb) / 2-Vcc is applied, sufficient polarization inversion occurs and (Vb-Vt) / 2 + 1 /
When a voltage as low as 3 Vcc or (Vt-Vb) / 2-1 / 3 Vcc is applied, a pulse having a pulse width that hardly causes polarization inversion is applied to the memory cell 1. As a result, even when a voltage that causes a current to flow through the diode 3 is applied to the non-selected cell, the disturb of the non-selected cell can be suppressed.

【0055】(第3実施形態)図7は、本発明の第3実
施形態による強誘電体メモリのメモリセルの構造を示し
た断面図であり、図8は、図7に示した第3実施形態に
よるメモリセルの構造を90°回転した方向からみた断
面図である。
(Third Embodiment) FIG. 7 is a sectional view showing the structure of a memory cell of a ferroelectric memory according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a third embodiment shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of the structure of the memory cell according to the embodiment as viewed from the direction rotated by 90 °.

【0056】図7および図8を参照して、この第3実施
形態では、メモリセル1(図1参照)を構成する強誘電
体キャパシタ2に接続するダイオード3として、シリコ
ン基板に形成されたp−n接合ダイオードを用いる。具
体的には、図7に示すように、シリコン基板61の表面
上の所定領域にSTI(Shallow Trench
Isolation)法による素子分離膜62が形成
されている。素子分離膜62の間に位置するシリコン基
板61の表面には、n型領域63が形成されている。n
型領域63の中にはp型領域64が形成されている。こ
のp型領域64とn型領域63とによって、第3実施形
態によるp−n接合ダイオードが構成される。
Referring to FIGS. 7 and 8, in the third embodiment, p formed on the silicon substrate is used as diode 3 connected to ferroelectric capacitor 2 forming memory cell 1 (see FIG. 1). -Use an n-junction diode. Specifically, as shown in FIG. 7, an STI (Shallow Trench) is formed in a predetermined region on the surface of the silicon substrate 61.
The element isolation film 62 is formed by the isolation method. An n-type region 63 is formed on the surface of the silicon substrate 61 located between the element isolation films 62. n
A p-type region 64 is formed in the mold region 63. The p-type region 64 and the n-type region 63 form a pn junction diode according to the third embodiment.

【0057】また、全面を覆うように、層間絶縁膜65
が形成されている。層間絶縁膜65のコンタクトホール
65a内には、p型領域64に電気的に接続するように
プラグ電極66が形成されている。プラグ電極66上に
は、下部電極67が形成されている。また、下部電極6
7上には、SBT膜などからなる強誘電体層68を介し
て、上部電極69が形成されている。この下部電極67
と強誘電体層68と上部電極69とによって、第3実施
形態による強誘電体キャパシタが構成される。
Further, the interlayer insulating film 65 is formed so as to cover the entire surface.
Are formed. A plug electrode 66 is formed in the contact hole 65 a of the interlayer insulating film 65 so as to be electrically connected to the p-type region 64. A lower electrode 67 is formed on the plug electrode 66. In addition, the lower electrode 6
An upper electrode 69 is formed on the substrate 7 via a ferroelectric layer 68 made of an SBT film or the like. This lower electrode 67
The ferroelectric layer 68 and the upper electrode 69 constitute the ferroelectric capacitor according to the third embodiment.

【0058】第3実施形態では、上記のように、シリコ
ン基板61にp−n接合ダイオードを形成することによ
って、セルサイズを小さくすることができるとともに、
強誘電体層68の結晶化のための600℃以上のアニー
ル(熱処理)に対しても、特性が劣化することのないダ
イオードを形成することができる。
In the third embodiment, the cell size can be reduced by forming the pn junction diode on the silicon substrate 61 as described above, and at the same time,
It is possible to form a diode whose characteristics are not deteriorated even by annealing (heat treatment) at 600 ° C. or more for crystallization of the ferroelectric layer 68.

【0059】図9は、図7および図8に示した第3実施
形態の変形例によるメモリセルのダイオード部分の構造
を示した断面図である。この第3実施形態の変形例で
は、図9に示すように、2つの電極71および72と、
電極71および72間に配置されたp型半導体薄膜73
およびn型半導体薄膜74とによって、p−n接合ダイ
オードを形成している。この場合、p型半導体薄膜73
およびn型半導体薄膜74は、アモルファス半導体層や
多結晶半導体層を用いて形成する。特に、アモルファス
半導体層は、結晶粒界がないため、微細構造を作製して
もダイオード特性の均一化を図ることができる。アモル
ファス半導体層としては、たとえばアモルファスシリコ
ンなどを用いる。
FIG. 9 is a sectional view showing the structure of the diode portion of the memory cell according to the modification of the third embodiment shown in FIGS. 7 and 8. In the modification of the third embodiment, as shown in FIG. 9, two electrodes 71 and 72,
P-type semiconductor thin film 73 disposed between electrodes 71 and 72
And the n-type semiconductor thin film 74 form a pn junction diode. In this case, the p-type semiconductor thin film 73
The n-type semiconductor thin film 74 is formed using an amorphous semiconductor layer or a polycrystalline semiconductor layer. In particular, since the amorphous semiconductor layer has no crystal grain boundary, the diode characteristics can be made uniform even if a fine structure is manufactured. As the amorphous semiconductor layer, for example, amorphous silicon is used.

【0060】(第4実施形態)図10は、本発明の第4
実施形態による強誘電体メモリのメモリセルの構造を示
した断面図であり、図11は、図10に示した第4実施
形態によるメモリセルの構造を90°回転した方向から
みた断面図である。
(Fourth Embodiment) FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a sectional view showing a structure of a memory cell of the ferroelectric memory according to the embodiment, and FIG. 11 is a sectional view of the structure of the memory cell according to the fourth embodiment shown in FIG. .

【0061】図10および図11を参照して、この第4
実施形態では、メモリセル1(図1参照)を構成する強
誘電体キャパシタ2に接続するダイオード3として、シ
リコン基板81上に形成したショットキーダイオードを
用いる。具体的には、図10に示すように、シリコン基
板81上の所定領域に、STI法による素子分離膜82
が形成されている。素子分離膜82間に位置するシリコ
ン基板81の表面には、n+型領域83が形成されてい
る。n+型領域83の中には、n型領域84が形成され
ている。n型領域84上には、導電層86が形成されて
いる。n型領域84と導電層86との界面にショットキ
ー障壁が形成される。これにより、n型領域84と導電
層86とによって、第4実施形態によるショットキーダ
イオードが構成される。なお、図10および図11に示
したn+型領域83およびn型領域84を、それぞれ、
+型領域およびp型領域に変更して、ショットキーダ
イオードを構成するようにしてもよい。
Referring to FIGS. 10 and 11, this fourth
In the embodiment, a Schottky diode formed on the silicon substrate 81 is used as the diode 3 connected to the ferroelectric capacitor 2 that constitutes the memory cell 1 (see FIG. 1). Specifically, as shown in FIG. 10, the element isolation film 82 formed by the STI method is formed in a predetermined region on the silicon substrate 81.
Are formed. An n + type region 83 is formed on the surface of the silicon substrate 81 located between the element isolation films 82. An n-type region 84 is formed in the n + -type region 83. A conductive layer 86 is formed on the n-type region 84. A Schottky barrier is formed at the interface between n-type region 84 and conductive layer 86. As a result, the n-type region 84 and the conductive layer 86 form the Schottky diode according to the fourth embodiment. The n + type region 83 and the n type region 84 shown in FIGS.
A Schottky diode may be formed by changing to the p + type region and the p type region.

【0062】また、導電層86および素子分離膜82を
覆うように、層間絶縁膜85が形成されている。層間絶
縁膜85のコンタクトホール85a内には、プラグ電極
87が導電層86と接続するように形成されている。プ
ラグ電極87上には、下部電極88が形成されている。
下部電極88上には、SBT膜などからなる強誘電体層
89を介して、上部電極90が形成されている。下部電
極88と強誘電体層89と上部電極90とによって、第
4実施形態による強誘電体キャパシタが構成される。
An interlayer insulating film 85 is formed so as to cover the conductive layer 86 and the element isolation film 82. A plug electrode 87 is formed in the contact hole 85 a of the interlayer insulating film 85 so as to be connected to the conductive layer 86. A lower electrode 88 is formed on the plug electrode 87.
An upper electrode 90 is formed on the lower electrode 88 via a ferroelectric layer 89 made of an SBT film or the like. The lower electrode 88, the ferroelectric layer 89, and the upper electrode 90 form the ferroelectric capacitor according to the fourth embodiment.

【0063】第4実施形態では、図10および図11に
示したように、シリコン基板81にショットキーダイオ
ードを形成することによって、セルサイズを小さくする
ことができる。
In the fourth embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, the cell size can be reduced by forming the Schottky diode on the silicon substrate 81.

【0064】図12は、図10および図11に示した第
4実施形態の変形例によるメモリセルのダイオード部分
を示した断面図である。この第4実施形態の変形例で
は、図12に示すように、n型またはp型半導体層93
と、導電層92との接合を用いてショットキーダイオー
ドを形成する。n型またはp型半導体層93の導電層9
2とは反対側の面上には、電極94が形成されている。
この場合、n型またはp型半導体層93は、多結晶半導
体層やアモルファス半導体層を用いて形成する。特に、
アモルファス半導体層は、結晶粒界がないため、微細構
造を作製してもダイオード特性の均一化を図ることがで
きる。アモルファス半導体層としては、アモルファスS
iなどを用いる。
FIG. 12 is a sectional view showing a diode portion of a memory cell according to a modification of the fourth embodiment shown in FIGS. 10 and 11. In the modification of the fourth embodiment, as shown in FIG. 12, an n-type or p-type semiconductor layer 93 is formed.
And a conductive layer 92 are used to form a Schottky diode. Conductive layer 9 of n-type or p-type semiconductor layer 93
An electrode 94 is formed on the surface opposite to 2.
In this case, the n-type or p-type semiconductor layer 93 is formed using a polycrystalline semiconductor layer or an amorphous semiconductor layer. In particular,
Since the amorphous semiconductor layer has no crystal grain boundary, the diode characteristics can be made uniform even if a fine structure is manufactured. As the amorphous semiconductor layer, amorphous S
i or the like is used.

【0065】また、ショットキーダイオードに関して
は、半導体素子製造工程において、導電層と半導体層と
の界面での相互拡散によりオーミック特性を示さないよ
うに、熱的安定性が必要になる。図13および図14
は、それぞれ、IrSi/ポリSiサンプルおよびIr
SiN/ポリSiサンプルに対し、800℃の熱処理を
施した後の各組成の深さ方向のプロファイルを示した図
である。
Further, the Schottky diode is required to have thermal stability so as not to exhibit ohmic characteristics due to mutual diffusion at the interface between the conductive layer and the semiconductor layer in the semiconductor element manufacturing process. 13 and 14
Are IrSi / polySi samples and Ir, respectively.
It is the figure which showed the profile in the depth direction of each composition after heat-processing at 800 degreeC with respect to a SiN / poly Si sample.

【0066】図13および図14から明らかなように、
800℃の高温処理後においても、IrSi/ポリSi
界面およびIrSiN/ポリSi界面において、顕著な
相互拡散は見られず、導電層であるIrSiまたはIr
SiNと、半導体層であるポリSiとの接合が熱的に安
定であることがわかる。なお、このような熱的に安定な
接合は、Ir、Pt、Ru、Re、Ni、CoおよびM
oの少なくともいずれか1つと、シリコンとを含有する
導電物、または、Ir、Pt、Ru、Re、Ni、Co
およびMoの少なくともいずれか1つと、シリコンと、
窒素とを含有する導電物によっても得ることができる。
As is clear from FIGS. 13 and 14,
IrSi / polySi even after high-temperature treatment at 800 ° C.
No significant interdiffusion was observed at the interface and the IrSiN / polySi interface, and the conductive layer was IrSi or Ir.
It can be seen that the bond between SiN and poly-Si, which is the semiconductor layer, is thermally stable. It should be noted that such a thermally stable bond is formed by Ir, Pt, Ru, Re, Ni, Co and M.
Conductive material containing at least one of o and silicon, or Ir, Pt, Ru, Re, Ni, Co
And at least one of Mo and silicon,
It can also be obtained by a conductive material containing nitrogen.

【0067】なお、今回開示された実施形態は、すべて
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明
ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請
求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が
含まれる。
It should be understood that the embodiments disclosed this time are illustrative and non-restrictive in all respects. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

【0068】たとえば、上記第2〜第4実施形態では、
強誘電体層としてSBT膜を用いた場合について説明し
たが、本発明はこれに限らず、SrBi2(Nb,T
a)2 9(SBNT)、Pb(Zr,Ti)O3(PZ
T)、(Pb,La)(Zr,Ti)O3(PLZ
T)、(Bi,La)4Ti312(BLT)、Bi4
312(BIT)またはこれに準ずる強誘電体層を用
いることができる。特に、図6に示したように、強誘電
体層に高い電圧を印加した場合には十分な分極反転を生
じるとともに、低い電圧を印加した場合にはほとんど分
極反転を生じないようなパルス幅が存在する分極反転特
性を有する全ての強誘電体層を用いることができる。
For example, in the second to fourth embodiments described above,
The case where the SBT film is used as the ferroelectric layer will be described.
However, the present invention is not limited to this, and SrBi2(Nb, T
a)2O 9(SBNT), Pb (Zr, Ti) O3(PZ
T), (Pb, La) (Zr, Ti) O3(PLZ
T), (Bi, La)FourTi3O12(BLT), BiFourT
i3O12(BIT) or equivalent ferroelectric layer is used
Can be In particular, as shown in FIG.
When a high voltage is applied to the body layer, it produces sufficient polarization reversal.
And when a low voltage is applied, almost all
A polarization inversion feature with a pulse width that does not cause pole inversion.
Any ferroelectric layer having properties can be used.

【0069】また、上記実施形態では、待機時に各セル
に印加される電圧であるスタンバイ電圧を(Vt+V
b)/2に設定したが、本発明はこれに限らず、スタン
バイ電圧は、(Vt+Vb)<スタンバイ電圧<0の範
囲にあればよい。このように構成すれば、スタンバイ電
圧を0Vにする場合に比べて、スタンバイ電圧が強誘電
体キャパシタのヒステリシス特性の中心に近くなるの
で、スタンバイ電圧を0Vにする場合に比べて、書き込
みまたは読み出しを行わない時の雑音に対する耐性を強
くすることができる。ただし、スタンバイ電圧は(Vt
+Vb)/2に設定するのが最も好ましい。
In the above embodiment, the standby voltage, which is the voltage applied to each cell during standby, is (Vt + V
However, the present invention is not limited to this, and the standby voltage may be in the range of (Vt + Vb) <standby voltage <0. According to this structure, the standby voltage is closer to the center of the hysteresis characteristic of the ferroelectric capacitor as compared with the case where the standby voltage is set to 0V, so that writing or reading is performed compared to the case where the standby voltage is set to 0V. The resistance to noise when not in use can be increased. However, the standby voltage is (Vt
Most preferably, it is set to + Vb) / 2.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、非選択
のメモリセルにおけるディスターブ耐性を向上すること
が可能な強誘電体メモリを提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a ferroelectric memory capable of improving the disturbance resistance in unselected memory cells.

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

【図1】本発明の第1実施形態による強誘電体メモリの
全体構成を示した回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an overall configuration of a ferroelectric memory according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した第1実施形態による強誘電体メモ
リのメモリセルの構成を説明するための概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a configuration of a memory cell of the ferroelectric memory according to the first embodiment shown in FIG.

【図3】本発明の第1実施形態による強誘電体メモリの
効果を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the effect of the ferroelectric memory according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1実施形態による強誘電体メモリの
電圧印加方式を説明するための回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a voltage application method of the ferroelectric memory according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1実施形態の変形例による強誘電体
メモリの電圧印加方式を説明するための回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram for explaining a voltage application method of a ferroelectric memory according to a modified example of the first embodiment of the present invention.

【図6】強誘電体層の分極反転量に関するパルス応答特
性を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing pulse response characteristics relating to the amount of polarization reversal of a ferroelectric layer.

【図7】本発明の第3実施形態による強誘電体メモリの
メモリセルの構造を示した断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a structure of a memory cell of a ferroelectric memory according to a third embodiment of the present invention.

【図8】図7に示した第3実施形態によるメモリセルの
構造を90°回転した方向からみた断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the structure of the memory cell according to the third embodiment shown in FIG. 7, as seen from the direction rotated by 90 °.

【図9】図7および図8に示した第3実施形態の変形例
によるメモリセルのダイオード部分の構造を示した断面
図である。
9 is a sectional view showing a structure of a diode portion of a memory cell according to a modification of the third embodiment shown in FIGS. 7 and 8. FIG.

【図10】本発明の第4実施形態による強誘電体メモリ
のメモリセルの構造を示した断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing the structure of a memory cell of a ferroelectric memory according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】図10に示した第4実施形態によるメモリセ
ルの構造を90°回転した方向からみた断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the structure of the memory cell according to the fourth embodiment shown in FIG. 10, as seen from the direction rotated by 90 °.

【図12】図10および図11に示した第4実施形態の
変形例によるメモリセルのダイオード部分を示した断面
図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a diode portion of a memory cell according to a modification of the fourth embodiment shown in FIGS. 10 and 11.

【図13】本発明の第4実施形態によるショットキーダ
イオードの熱的安定性を説明するための相関図である。
FIG. 13 is a correlation diagram for explaining thermal stability of the Schottky diode according to the fourth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第4実施形態によるショットキーダ
イオードの熱的安定性を説明するための相関図である。
FIG. 14 is a correlation diagram for explaining thermal stability of the Schottky diode according to the fourth embodiment of the present invention.

【図15】従来の最も一般的に用いられている強誘電体
メモリの代表的な回路図である。
FIG. 15 is a typical circuit diagram of a conventional and most commonly used ferroelectric memory.

【図16】図15に示した回路図に対応する断面構造図
である。
16 is a sectional structural view corresponding to the circuit diagram shown in FIG.

【図17】従来の単純マトリックス型の強誘電体メモリ
のメモリセルアレイの回路構成を示した回路図である。
FIG. 17 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a memory cell array of a conventional simple matrix ferroelectric memory.

【図18】図17に示した従来の単純マトリックス型の
強誘電体メモリの断面構造図である。
FIG. 18 is a sectional structural view of the conventional simple matrix type ferroelectric memory shown in FIG.

【図19】図17および図18に示した従来の単純マト
リックス型の強誘電体メモリの1/2Vcc法による書
き込み動作の際の電圧印加状態を説明するための回路図
である。
FIG. 19 is a circuit diagram for explaining a voltage application state at the time of a write operation by the 1/2 Vcc method of the conventional simple matrix type ferroelectric memory shown in FIGS. 17 and 18.

【図20】図17および図18に示した従来の単純マト
リックス型の強誘電体メモリの1/3Vcc法による書
き込み動作の際の電圧印加状態を説明するための回路図
である。
20 is a circuit diagram for explaining a voltage application state during a write operation by the 1/3 Vcc method of the conventional simple matrix type ferroelectric memory shown in FIGS. 17 and 18. FIG.

【図21】従来の単純マトリックス型の強誘電体メモリ
の問題点を説明するための強誘電体ヒステリシス特性を
示した図である。
FIG. 21 is a diagram showing ferroelectric hysteresis characteristics for explaining the problems of the conventional simple matrix type ferroelectric memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 メモリセル 2 強誘電体キャパシタ 3 ダイオード 41、42 パルス印加回路(パルス印加手段) 50 メモリセルアレイ 1 memory cell 2 Ferroelectric capacitor 3 diode 41, 42 pulse applying circuit (pulse applying means) 50 memory cell array

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ビット線と、 前記ビット線と交差するように配置されたワード線と、 前記ビット線と前記ワード線との間に配置され、強誘電
体キャパシタと前記強誘電体キャパシタに直列に接続さ
れたダイオードとを含むメモリセルとを備えた、強誘電
体メモリ。
1. A bit line, a word line arranged to intersect the bit line, a word line arranged between the bit line and the word line, and connected in series to the ferroelectric capacitor and the ferroelectric capacitor. A ferroelectric memory having a memory cell including a diode connected to the.
【請求項2】前記ダイオードのオン電圧およびブレーク
ダウン電圧をそれぞれVtおよびVbとした場合に、前
記ビット線と前記ワード線とのスタンバイ電圧は、(V
t+Vb)<スタンバイ電圧<0の範囲にある、請求項
1に記載の強誘電体メモリ。
2. When the ON voltage and the breakdown voltage of the diode are Vt and Vb, respectively, the standby voltage of the bit line and the word line is (V
The ferroelectric memory according to claim 1, wherein t + Vb) <standby voltage <0.
【請求項3】 前記ビット線と前記ワード線とに非対称
な電圧パルスを印加することにより、データの書き込み
および読み出しの少なくともいずれか一方を行う、請求
項1または2に記載の強誘電体メモリ。
3. The ferroelectric memory according to claim 1, wherein at least one of writing and reading of data is performed by applying an asymmetric voltage pulse to the bit line and the word line.
【請求項4】 前記強誘電体キャパシタに高い電圧を印
加した場合には分極反転を生じるとともに、前記強誘電
体キャパシタに低い電圧を印加した場合には実質的に分
極反転を生じないような所定のパルス幅を有するパルス
を前記メモリセルに印加するためのパルス印加手段をさ
らに備え、 データの書き込み時および読み出し時の少なくともいず
れか一方の時に、選択されたメモリセルには、前記所定
のパルス幅を有する高い電圧のパルスを印加するととも
に、非選択のメモリセルには、前記所定のパルス幅を有
する低い電圧のパルスを印加する、請求項1〜3のいず
れか1項に記載の強誘電体メモリ。
4. A predetermined value which causes polarization reversal when a high voltage is applied to the ferroelectric capacitor and substantially does not occur when a low voltage is applied to the ferroelectric capacitor. Pulse applying means for applying a pulse having a pulse width of 1 to the memory cell, and the predetermined pulse width is applied to the selected memory cell during at least one of data writing and reading. 4. The ferroelectric substance according to claim 1, wherein a high voltage pulse having a low voltage pulse having a predetermined pulse width is applied to a non-selected memory cell. memory.
【請求項5】 前記ダイオードは、p型半導体層とn型
半導体層との接合により形成されるp−n接合ダイオー
ドを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の強誘電
体メモリ。
5. The ferroelectric memory according to claim 1, wherein the diode includes a pn junction diode formed by joining a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer. .
【請求項6】 前記ダイオードは、半導体基板に形成さ
れたp型領域およびn型領域の接合により形成されるp
−n接合ダイオードを含む、請求項1〜4のいずれか1
項に記載の強誘電体メモリ。
6. The p-type diode is formed by a junction of a p-type region and an n-type region formed in a semiconductor substrate.
5. A n-junction diode is included in any one of Claims 1-4.
2. A ferroelectric memory according to item.
【請求項7】 前記ダイオードは、導電層と半導体層と
の接合により形成されるショットキーダイオードを含
む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の強誘電体メモ
リ。
7. The ferroelectric memory according to claim 1, wherein the diode includes a Schottky diode formed by joining a conductive layer and a semiconductor layer.
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