JP4724258B2 - 半導体記憶装置を駆動する方法 - Google Patents
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Description
以下を具備する前記半導体記憶装置を用意する工程(a)、第1ゲート電極、強誘電体層、半導体層、ソース電極、ドレイン電極、常誘電体層、および第2ゲート電極、ここで、前記第1ゲート電極、前記強誘電体層、前記半導体層、前記常誘電体層、および前記第2ゲート電極はこの順に積層されており、前記ソース電極は前記半導体層と前記常誘電体層との間に挟まれており、かつ前記半導体層に接しており、前記ドレイン電極は前記半導体層と前記常誘電体層との間に挟まれており、かつ前記半導体層に接しており、
前記半導体記憶装置に、第1、第2、または第3の抵抗値を書き込む工程(b)、ここで、前記半導体記憶装置に第1の抵抗値が書き込まれる場合には、V1>Vs、V1>Vd、V2>Vs、およびV2>Vdの不等式を充足する電圧V1、V2、Vs、およびVdが、それぞれ前記第1ゲート電極、前記第2ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極に印加され、前記半導体記憶装置に第2の抵抗値が書き込まれる場合には、V1>Vs、V1>Vd、V2<Vs、およびV2<Vdの不等式を充足する電圧V1、V2、Vs、およびVdが、それぞれ前記第1ゲート電極、前記第2ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極に印加され、前記半導体記憶装置に第3の抵抗値が書き込まれる場合には、V1<Vs、V1<Vd、V2<Vs、およびV2<Vdの不等式を充足する電圧V1、V2、Vs、およびVdが、それぞれ前記第1ゲート電極、前記第2ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極に印加され、ここで、前記第3の抵抗値>前記第2の抵抗値>前記第1の抵抗値の不等式が充足され、
前記ソース電極および前記ドレイン電極との間に電位差を印加して生じた前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の電流から、前記半導体記憶装置に書き込まれている抵抗値を前記第1の抵抗値、前記第2の抵抗値、および前記第3の抵抗値の中から決定する工程(c)。
図1は、本発明の一実施形態における半導体記憶装置の断面を示す。
次に、図3および図4を参照しながら、上記のような半導体記憶装置のデータ書込み方法を説明する。
半導体記憶装置に書き込まれたデータの読み出しの一例を、以下、説明する。
以下、実施例を参照しながら本発明をより詳細に説明する。以下の実施例は、本発明を例示する目的にのみ用いられ、本発明を限定する目的に用いられてはならない。
基板11として、シリコン酸化膜2によって被覆された表面を有するシリコン基板1を用いた。
2 シリコン酸化膜
11 基板
12 第一のゲート電極
13 強誘電体膜
14 半導体膜
15d ドレイン電極
15s ソース電極
16 常誘電体膜
17 第二のゲート電極
20 半導体記憶装置
101 半導体領域
102 ソース領域
103 ドレイン領域
104 チャネル形成領域
105 強誘電体膜
106 ゲート電極
107 裏面電極
108 絶縁膜
Claims (6)
- 半導体記憶装置を駆動する方法であって、以下の工程(a)〜(c)を具備する:
以下を具備する前記半導体記憶装置を用意する工程(a)、
第1ゲート電極、
強誘電体層、
半導体層、
ソース電極、
ドレイン電極、
常誘電体層、および
第2ゲート電極、
ここで、前記第1ゲート電極、前記強誘電体層、前記半導体層、前記常誘電体層、および前記第2ゲート電極はこの順に積層されており、
前記ソース電極は前記半導体層と前記常誘電体層との間に挟まれており、かつ前記半導体層に接しており、
前記ドレイン電極は前記半導体層と前記常誘電体層との間に挟まれており、かつ前記半導体層に接しており、
前記半導体記憶装置に、第1、第2、または第3の抵抗値を書き込む工程(b)、
ここで、
前記半導体記憶装置に第1の抵抗値が書き込まれる場合には、V1>Vs、V1>Vd、V2>Vs、およびV2>Vdの不等式を充足する電圧V1、V2、Vs、およびVdが、それぞれ前記第1ゲート電極、前記第2ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極に印加され、
前記半導体記憶装置に第2の抵抗値が書き込まれる場合には、V1>Vs、V1>Vd、V2<Vs、およびV2<Vdの不等式を充足する電圧V1、V2、Vs、およびVdが、それぞれ前記第1ゲート電極、前記第2ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極に印加され、
前記半導体記憶装置に第3の抵抗値が書き込まれる場合には、V1<Vs、V1<Vd、V2<Vs、およびV2<Vdの不等式を充足する電圧V1、V2、Vs、およびVdが、それぞれ前記第1ゲート電極、前記第2ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極に印加され、
ここで、前記第3の抵抗値>前記第2の抵抗値>前記第1の抵抗値の不等式が充足され、
前記ソース電極および前記ドレイン電極との間に電位差を印加して生じた前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の電流から、前記半導体記憶装置に書き込まれている抵抗値を前記第1の抵抗値、前記第2の抵抗値、および前記第3の抵抗値の中から決定する工程(c)。 - V2=Vs=vdの関係を満たす電圧V2、Vs、およびVdが、それぞれ前記第2ゲート電極、前記ソース電極、および前記ドレイン電極に印加されながら、V1<V2の不等式を充足する電圧V1を前記第1ゲート電極に印加するリセット工程を、前記工程(b)の前にさらに具備する、請求項1に記載の方法。
- 前記工程(c)において、V1=V2の等式を充足する電圧V1およびV2が、それぞれ前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極に印加される、請求項1に記載の方法。
- 前記工程(c)において、V1=V2の等式を充足する電圧V1およびV2が、それぞれ前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極に印加される、請求項2に記載の方法。
- V1=V2=0ボルトである、請求項3に記載の方法。
- V1=V2=0ボルトである、請求項4に記載の方法。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08335645A (ja) * | 1995-06-08 | 1996-12-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置とその制御方法 |
GB2367424A (en) * | 2000-09-29 | 2002-04-03 | Seiko Epson Corp | Non volatile ferroelectric memory device |
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---|---|---|---|---|
US6580633B2 (en) * | 2000-09-28 | 2003-06-17 | Seiko Epson Corporation | Nonvolatile semiconductor memory device |
US6642552B2 (en) * | 2001-02-02 | 2003-11-04 | Grail Semiconductor | Inductive storage capacitor |
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---|---|---|---|---|
JPH08335645A (ja) * | 1995-06-08 | 1996-12-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置とその制御方法 |
GB2367424A (en) * | 2000-09-29 | 2002-04-03 | Seiko Epson Corp | Non volatile ferroelectric memory device |
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