JPH04208565A - Ferromagnetic memory - Google Patents

Ferromagnetic memory

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JPH04208565A
JPH04208565A JP2340934A JP34093490A JPH04208565A JP H04208565 A JPH04208565 A JP H04208565A JP 2340934 A JP2340934 A JP 2340934A JP 34093490 A JP34093490 A JP 34093490A JP H04208565 A JPH04208565 A JP H04208565A
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JP
Japan
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voltage
electrode
ferroelectric
domain wall
memory
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JP2340934A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Adachi
日出夫 安達
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To make it excellent in memory preserving property and prevent the deterioration of stored information by providing upper electrodes, where the first electrode, to which the voltage to generate a domain wall is applied, the second electrode, which suppresses the shifting of the domain wall, and the third electrode, to which the voltage to surround this domain wall is applied, are made in succession, and writing in and reading out information by the shifting of the domain wall. CONSTITUTION:When voltages VS, VT, and VD are applied to upper electrodes 17-19, the regions 21-23 corresponding to the upper electrodes 17-19 are polarized, and simple domain polarizations 26-28 are made. The writing operation is equivalent to applying voltage VD between the electrode 19 and the common lower electrode 20. When the voltage value is reset to VT>0, VD1>0 (but, VD>VD1>0), the condition 26 of the polarization of the region 21 is inverted as if the domain wall 30 has shifted to the domain wall 31, and causes 180 deg. inversion of polarization, and becomes reverse polarization. Hereby, it becomes excellent in memory preserving property and the deterioration of stored information becomes little.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体メモリ装置に係り、特にスイッチング機
能を有する強誘電体メモリに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor memory device, and particularly to a ferroelectric memory having a switching function.

(従来の技術) 従来、強誘電体メモリに関しては、J、Merz &J
、R,^nderson  ; BELL LABOR
ECORD 5tep、1955PP335〜PP34
2により提案された。
(Prior Art) Conventionally, regarding ferroelectric memory, J. Merz & J.
, R, ^nderson; BELL LABOR
ECORD 5tep, 1955PP335-PP34
2 was proposed.

この強誘電体メモリの構成を第10図に示す。The structure of this ferroelectric memory is shown in FIG.

これは、BaTiO3単結晶薄板101の両方の主面に
直交するストライプ電極102,105を形成し、画電
極の交差した部分を1つのメモリセル104として、後
述する第1図(e)に示すヒステリシス特性と同様なり
aTfO3強誘電体強誘電体用01Eヒステリシス特性
を用いたもので、残留分極を+Prを“0”、−Prを
“1″に対応させた不揮発性メモリを実現しようという
ものであった。しかしなから、幾つかの問題があった。
This is achieved by forming stripe electrodes 102 and 105 perpendicular to both main surfaces of the BaTiO3 single crystal thin plate 101, and by using the intersection of the picture electrodes as one memory cell 104, the hysteresis shown in FIG. It uses the same characteristics as the aTfO3 ferroelectric 01E hysteresis characteristic, and aims to realize a nonvolatile memory that corresponds to residual polarization of +Pr to "0" and -Pr to "1". Ta. However, there were some problems.

第1にヒステリシス曲線が時間的に安定せず、電圧軸に
沿ってVcの値(位置)かシフトする。第2に抗電圧か
大きい。第3に単純マトリックス構成のため、クロスト
ークが大きく、書き込み/読出し時に他のメモリセルの
記憶状態を破壊してしまう。
First, the hysteresis curve is not stable over time, and the value (position) of Vc shifts along the voltage axis. Second, the coercive voltage is large. Thirdly, due to the simple matrix configuration, crosstalk is large and the storage states of other memory cells are destroyed during writing/reading.

しかし、強誘電体薄膜製造技術の向上に伴って、第2の
問題点か解決されたか、第1.第3の問題点に関しては
、種々のアクティブマトリクスタイプのメモリ構造によ
り解決されつつある。
However, with the improvement of ferroelectric thin film manufacturing technology, the second problem has been resolved, and the first problem has improved. The third problem is being solved by various active matrix type memory structures.

すなわち、例えば第11図に示す特開平1−15869
1公報に開示されるようなアクティブマトリクスタイプ
のメモリ構造とすることて、前記第3の問題点を解決さ
れる。しかし前記アクティブマトリクスタイプのメモリ
構造では、第1の問題点に関しては、記憶保持性、耐久
性等の新たな問題か発生し、すべての問題解決に至って
いない。前記アクティブマトリクス方式は、強誘電体メ
モリの実用化に最適な方式として研究開発か進められて
いる。
That is, for example, JP-A-1-15869 shown in FIG.
The third problem can be solved by using an active matrix type memory structure as disclosed in Japanese Patent Publication No. 1. However, in the active matrix type memory structure, new problems such as memory retention and durability arise with respect to the first problem, and all problems have not been solved yet. The active matrix method is being researched and developed as an optimal method for practical use of ferroelectric memories.

前述した第11図の強誘電体メモリの構成例を説明する
An example of the configuration of the ferroelectric memory shown in FIG. 11 mentioned above will be explained.

このメモリセルでは、強誘電体キャパシタセル202と
半導体スイッチ204とて、1セルのメモリを構成する
。実際に第1の問題点の時間経過による電圧のシフトを
軽減する為に、基準電圧または、基準セルからの信号を
センスアンプ206に入力信号が入力している。しかし
前記半導体スイッチ204と前記強誘電体キャパシタ2
02の一対により1つのセルを構成するため、強誘電体
薄膜の製造プロセスとの整合をとる必要がある。
In this memory cell, the ferroelectric capacitor cell 202 and the semiconductor switch 204 constitute one cell memory. In fact, in order to reduce the voltage shift due to the passage of time, which is the first problem, the reference voltage or the signal from the reference cell is input to the sense amplifier 206 as an input signal. However, the semiconductor switch 204 and the ferroelectric capacitor 2
Since one cell is composed of a pair of 02, it is necessary to match the manufacturing process of the ferroelectric thin film.

また、第12図には、第11図の強誘電体メモリの構成
例の断面図を示す。
Further, FIG. 12 shows a cross-sectional view of a configuration example of the ferroelectric memory shown in FIG. 11.

同図に示されるように、強誘電体キャパシタ202と半
導体スイッチ204との対向する面寸法か一致していな
い。従って、もし単純にマトリックス構造であれば、よ
り高密度のメモリが実現され、製造プロセスか簡単にな
る。
As shown in the figure, the dimensions of the facing surfaces of the ferroelectric capacitor 202 and the semiconductor switch 204 do not match. Therefore, if it were simply a matrix structure, a higher density memory could be achieved and the manufacturing process would be simpler.

(発明か解決しようとする課題) しかし、従来の強誘電体メモリの構成では、前述したよ
うな時間的不安定によりヒステリシス曲線の電圧VCが
シフトし、抗電圧の変化及びクロストークか大きくなり
、また書き込み/続出し時に他のメモリセルの記憶状態
を破壊する等の問題を解決することは困難であり、これ
らの問題を解決されないと、半導体スイッチを必要とし
ない強誘電体メモリの実現は難しいと推測さねてぃた。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the conventional ferroelectric memory configuration, the voltage VC of the hysteresis curve shifts due to the above-mentioned temporal instability, and changes in coercive voltage and crosstalk become large. In addition, it is difficult to solve problems such as destroying the memory state of other memory cells during writing/successive writing, and unless these problems are solved, it will be difficult to realize a ferroelectric memory that does not require semiconductor switches. That's what I guessed.

(−:で本Q明は、駆動するための半導体スイッチを必
要とせず、クロストーク及び抗電圧が小さく、記憶保持
性に優れ、格納された情報の劣化の少ない強誘電体メモ
リを提供することを目的とする。
(-: The purpose of the present invention is to provide a ferroelectric memory that does not require a semiconductor switch for driving, has low crosstalk and coercive voltage, has excellent memory retention, and has little deterioration of stored information. With the goal.

(課題を解決するための手段) 本発明は上記目的を達成するために、情報を格納する強
誘電体薄膜と前記強誘電体薄膜の一方の主面に形成され
たストライプ状の下部電極と、前記強誘電体薄膜の他主
面に、180度分域壁を発生させる所定発生電圧を印加
する第1電極と、前記第1電極からの所定電圧の印加に
よって発生した180度分域壁の移動を抑制させたり促
したりする所定制御電圧を印加する第2電極と、移動し
てきた180度分域壁を取り囲むための所定取り囲み電
圧を印加する第3電極とか、前記第1゜第3電極が前記
第2電極を挾んで隣接するように連設して形成される上
部電極と、前記全上部電極を包囲するように形成された
包囲電極とで構成され、前記強誘電体内を前記180度
分域壁の移動によって情報の書き込み読出しをする強誘
電体メモリを提供することかできる。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention includes a ferroelectric thin film that stores information, a striped lower electrode formed on one main surface of the ferroelectric thin film, A first electrode that applies a predetermined generated voltage that generates a 180-degree domain wall to the other main surface of the ferroelectric thin film, and movement of the 180-degree domain wall that is generated by application of the predetermined voltage from the first electrode. a second electrode that applies a predetermined control voltage to suppress or encourage the 180 degree domain wall that has moved, and a third electrode that applies a predetermined surrounding voltage to surround the 180 degree domain wall that has moved; The ferroelectric body includes an upper electrode that is formed adjacent to each other with the second electrode in between, and a surrounding electrode that is formed so as to surround the entire upper electrode. It is possible to provide a ferroelectric memory in which information is written and read by moving the walls.

(作用) 以上のような構成の強誘電体メモリは、セル構造自体か
アクティブスイッチとキャパシタセルを兼務し、書き込
み線と呼出し線とが別々に設けられ、他のセルの記憶状
態に影響しない。
(Function) In the ferroelectric memory configured as described above, the cell structure itself serves both as an active switch and a capacitor cell, and a write line and a call line are provided separately, so that the memory state of other cells is not affected.

また本発明のメモリセルは、スイッチング用FETを含
んでいないので、装置構成か簡素化され、メモリセルの
誘電体薄膜が面方向に連続している構造であるため、前
記課題か回避できる強誘電体メモリを提供することかで
きる。
Furthermore, since the memory cell of the present invention does not include a switching FET, the device configuration is simplified, and since the dielectric thin film of the memory cell has a structure that is continuous in the plane direction, the above-mentioned problem can be avoided. Can provide body memory.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図(a)〜(e)は、本発明に係る強誘電体メモリ
の概略的構成を示して詳細に説明する。
FIGS. 1(a) to 1(e) show a schematic structure of a ferroelectric memory according to the present invention, and will be described in detail.

この不揮発性強誘電体メモリは、強誘電体単結晶薄膜が
2つの電極に挟まれた構成であり、例えば強誘電体単結
晶薄膜1が、PbTiO2のスパッタリングによる形成
薄膜で、その主面の両側に上部電極2a、下部電極2b
が形成されている(たたし、基板は図示されない)。ま
た結晶軸(100)方向に膜厚方向をとり、C軸(分極
容易軸)と一致している。
This nonvolatile ferroelectric memory has a structure in which a ferroelectric single crystal thin film is sandwiched between two electrodes. For example, the ferroelectric single crystal thin film 1 is a thin film formed by sputtering PbTiO2, and both sides of its main surface are upper electrode 2a, lower electrode 2b
is formed (the substrate is not shown). Further, the film thickness direction is in the crystal axis (100) direction, which coincides with the C axis (easy polarization axis).

まず第1図(a)では、第1図(e)に示す前記強誘電
体薄膜の有するヒステリシス曲線上の抗電圧Vcよりは
るかに大きな電圧の印加電圧Vapを印加する。そして
十分に長い時間にわたり、前記印加電圧Vapを印加し
た後、前記印加電圧Vap−0とすると、薄膜全域で同
方向の残留分極(Pr)状態3、すなわち、単分域状態
となる。
First, in FIG. 1(a), an applied voltage Vap which is much larger than the coercive voltage Vc on the hysteresis curve of the ferroelectric thin film shown in FIG. 1(e) is applied. After applying the applied voltage Vap for a sufficiently long time, when the applied voltage Vap-0 is set, the entire thin film becomes in the same direction remanent polarization (Pr) state 3, that is, a single domain state.

次に第1図(b)において、第1図(a)に対して逆極
性の印加電圧−Vapを瞬間的に印加すると、薄膜の表
面に存在する分極反転核4から反対方向の分域5が、く
さび状に発生して、分域壁6を形成する。そして、それ
以上に逆印加電圧−Vapを印加すると、くさび状の分
域5はより成長し、前記分域壁6は、分域壁7まで移動
する。
Next, in FIG. 1(b), when an applied voltage -Vap having the opposite polarity to that in FIG. is generated in a wedge shape to form the domain wall 6. When the reverse applied voltage -Vap is applied more than that, the wedge-shaped domain 5 grows further, and the domain wall 6 moves to the domain wall 7.

そして、前記第1図(b)の状態にある分域壁6若しく
は分域壁7は、非常に不安定で印加電圧Vap−0に戻
した後、分域壁の先端8は、前記分極反転核4側に戻る
か、そのまま裏面2b側まで到達する。
The domain wall 6 or 7 in the state shown in FIG. 1(b) is very unstable, and after returning the applied voltage to Vap-0, the tip 8 of the domain wall is It either returns to the nucleus 4 side or reaches the rear surface 2b side as it is.

第1(C)図において、前記逆印加電圧−Vapの印加
時間を第1図(a)の印加電圧Vapの印加時間はどで
はないが、第1図(b)の印加時間より長く、前記逆印
加電圧−Vapを両電極間に印加すると、柱状分域9が
形成される。このときの分域壁10は、逆印加電圧−V
apの印加時間をより長くすると、薄膜面に沿って分域
壁11が移動する。そして分域壁か分域壁10若しくは
分域壁11の状態でも、逆印加電圧−vap−□vとし
た時、前記分域壁6の場合とは異なり、その位置で安定
する。但し、薄膜の全分極量は、反転してできた分極1
2と元の分極Pr3の未反転部の分極13との和に相当
するので、小さな値になっている。
In FIG. 1(C), the application time of the reverse applied voltage -Vap is longer than the application time of FIG. 1(b), although the application time of the applied voltage Vap of FIG. 1(a) is not specific. When a reverse applied voltage -Vap is applied between both electrodes, a columnar domain 9 is formed. At this time, the domain wall 10 has a reverse applied voltage of −V
When the application time of ap is made longer, the domain wall 11 moves along the thin film surface. Even in the state of the domain wall, the domain wall 10 or the domain wall 11, when the reverse applied voltage is -vap-□v, unlike the case of the domain wall 6, it is stabilized at that position. However, the total polarization amount of the thin film is the reversed polarization 1
Since it corresponds to the sum of 2 and the polarization 13 of the uninverted portion of the original polarization Pr3, it is a small value.

すなわち、第1図(e)に示したPの値にデポールした
状態である。
That is, it is in a state where it has depoled to the value of P shown in FIG. 1(e).

また、第1図(d)においては、強誘電体薄膜に電極が
形成されていない領域を有する構造を示している。この
同図(d)は、同図(C)に示した逆印加電圧−Vap
の印加時間をさらに長くしている。これによる分域壁は
、電極の端部まて移動し、さらに逆印加電圧−Vapを
印加しつづけると、分域壁14は電極のない部分15(
矢印の方向)まで移動してくる。
Further, FIG. 1(d) shows a structure in which the ferroelectric thin film has a region in which no electrode is formed. This figure (d) shows the reverse applied voltage -Vap shown in figure (C).
The application time is further increased. The resulting domain wall moves to the end of the electrode, and when the reverse applied voltage -Vap continues to be applied, the domain wall 14 moves to the part 15 (where there is no electrode) (
It moves in the direction of the arrow).

以上のような分域壁移動は確認されており、分域壁移動
デバイスが提案され、該デバイスの動作を確認した報告
が成されている。
The movement of domain walls as described above has been confirmed, a domain wall movement device has been proposed, and a report confirming the operation of the device has been made.

本発明も第1図(c)、(d)に示した分域壁移動動作
を利用するものである。一般にこの種の分域壁(180
°分域壁)の移動は、90″分域壁移動のように壁の周
囲に歪みを発生させるということか無いので、高速移動
か可能であり、最大で、その材料の横波音速に到達する
The present invention also utilizes the domain wall moving operation shown in FIGS. 1(c) and 1(d). Generally this type of domain wall (180
The movement of the 90'' domain wall does not cause distortion around the wall, unlike the movement of the 90'' domain wall, so it is possible to move at high speed, and the maximum speed reaches the transverse sound velocity of the material. .

従って、利用する強誘電体材料の横波音速を3000m
/secと仮定し、デバイスの最大分域壁移動距離を1
0μmとすると、 10XIO−6/3000−3.3nsec・・・(1
) となり、高速動作か可能となる。
Therefore, the transverse sound velocity of the ferroelectric material used is 3000 m
/sec, and the maximum domain wall movement distance of the device is 1
When it is 0μm, 10XIO-6/3000-3.3nsec...(1
), and high-speed operation is possible.

以上のような横波音速は、BaTiO3,PbTiO3
゜PZT等のベロブマカイト系強誘電体材料を用いれば
実現できる値である。また、n5ecオーダの動作時間
は、現存する半導体デバイス例えば、DMO8のスイッ
チング時間と比較すると短いが、実際には、薄膜結晶内
の欠陥によるピニング、表面や電極との界面に存在する
分極の非反転核によるピニングによって一桁程度、分域
壁移動時間が遅くなるか、現状のデバイスの動作に匹敵
する。
The above transverse wave sound speed is BaTiO3, PbTiO3
This value can be achieved by using a belobumakite-based ferroelectric material such as PZT. In addition, the operation time on the order of n5ec is short compared to the switching time of existing semiconductor devices such as DMO8, but in reality, there is a problem with pinning due to defects in the thin film crystal, non-inversion of polarization that exists on the surface or at the interface with the electrode. Nuclear pinning slows domain wall migration times by an order of magnitude, or is comparable to the behavior of current devices.

次に不揮発性強誘電体メモリの動作原理について第2図
(a)、(b)を参照して説明する。
Next, the operating principle of the nonvolatile ferroelectric memory will be explained with reference to FIGS. 2(a) and 2(b).

第2図(a)、(b)は、強誘電体薄膜16に共通下部
電極20と3分割された領域に分離した上部電極17,
18.19からなるメモリセルの1セル分の断面図であ
る。
FIGS. 2(a) and 2(b) show a common lower electrode 20 and an upper electrode 17 separated into three regions on the ferroelectric thin film 16.
18 is a cross-sectional view of one memory cell consisting of 18.19 cells. FIG.

まず、第2(a)に示すように、各上部電極部17.1
8.19に電圧Vs、VT、VDを正電圧とし、その記
憶状態を同時に印加する。これによって、それぞれの前
記上部電極部17,18゜19に対応した薄膜の領域2
1.22.23は分極され、図示した方向を向いた単分
域分極26゜27.28か形成される。未電極形成領域
のうち、両側に同方向を向いた分域に挾まれている領域
25は、第1図(d)から前記単分域分極27゜28と
同様の方向に分極されていることか分かる。
First, as shown in Part 2(a), each upper electrode portion 17.1
8.19, voltages Vs, VT, and VD are made positive voltages, and their memory states are applied simultaneously. As a result, the area 2 of the thin film corresponding to each of the upper electrode portions 17, 18° 19
1.22.23 are polarized to form a single domain polarization 26°27.28 pointing in the direction shown. Among the non-electrode formation regions, the region 25 sandwiched between domain regions facing the same direction on both sides is polarized in the same direction as the single domain polarization 27° 28 from FIG. 1(d). I understand.

一方、両側に異方向を向いた分域に挟まれている領域2
4は、両側からの影響が相殺されて分極されない。そし
てメモリ状態は、領域23の分極28がどの方向を向い
ているかにより決定される。
On the other hand, area 2 is sandwiched between domains facing in different directions on both sides.
4 is not polarized because the influences from both sides cancel each other out. The memory state is determined by the direction in which the polarization 28 of the region 23 faces.

例えば、電圧VDに負電圧を印加して矢印の分極28の
状態にある時を“0°とし、その逆方向であるとき、前
記電圧■。を“]゛とする。すなわち、後述する第3図
(e)と(a)にそれぞれ対応する。
For example, when a negative voltage is applied to the voltage VD and the polarization 28 is in the state of the arrow, it is defined as "0°," and when the polarization is in the opposite direction, the voltage (2) is defined as "]". That is, they correspond to FIGS. 3(e) and 3(a), which will be described later.

従って、書き込み動作は、電極19と電極20の間に前
記電圧VDを印加することに相当する。
Therefore, the write operation corresponds to applying the voltage VD between the electrodes 19 and 20.

この第2図(a)の各領域の分極状態は、前記電圧Vs
、VT、V、を“OV″にしても、保持される。
The polarization state of each region in FIG. 2(a) is determined by the voltage Vs
, VT, and V are maintained even if they are set to "OV".

次に電圧値が、V5 >0.vT<Q、vD ”0にな
る電圧を印加すると各分極状態26,27゜28は、殆
ど不変である。しかしなから、ある時刻から急に、電圧
値をVT>Q、Vrx>O((BL、VD>VDI〉0
)という電圧に再設定されると(電圧■、は、■、〉0
て継続して印加される)、領域21の分極状態26かあ
たかも分域壁30か分域壁31まて移動して行ったかの
ように反転する(斜線領域)。
Next, the voltage value is V5 > 0. When a voltage that makes vT<Q, vD ``0'' is applied, each polarization state 26, 27°28 remains almost unchanged. However, from a certain point on, the voltage value suddenly changes to VT>Q, Vrx>O(( BL, VD>VDI>0
) is reset to the voltage (voltage ■, is, ■, 〉0
The polarization state 26 of the region 21 is reversed as if the domain wall 30 or the domain wall 31 had moved (shaded region).

そして前記電圧VT〈0ては、分域壁30は、移動しな
いので、該電圧Vエ (く0)は分域壁移動のトリガ信
号となっている。なお、前記電圧VD+は、第1図(e
)及び、後述する第5図に示したヒステリンス曲線にお
いて、線型系変化領域から非線形変化領域に変化する臨
界電圧であり、例えば、第2図(a)の状態で電圧VD
たけを急にVDIlこ変化させたところで領域23の分
極状態28に何ら変化を与えない電圧である。
Since the domain wall 30 does not move when the voltage VT<0, the voltage V(0) serves as a trigger signal for movement of the domain wall. Note that the voltage VD+ is as shown in FIG. 1 (e
) is the critical voltage that changes from the linear system change region to the nonlinear system change region in the hysteresis curve shown in FIG. 5, which will be described later.
This is a voltage that does not cause any change in the polarization state 28 of the region 23 even if the voltage is suddenly changed by VDIl.

以上のように領域21にあった分域壁30か分域壁31
まて移動してくると、第2図(b)において、網目を施
した部分は、1000分極反転を起こし、逆向きの分極
となる。そして第2図(a)すなわち、“0”書き込み
後の領域23の分極をPlとし、第2図(b)のように
分域壁30か分域壁31まで移動した後の領域23の総
分極量をP2とすると、分極変化量ΔPは、P1+P2
となる。そして分域壁30か分域壁32の位置から分域
壁31の位置まで移動するのに、Δを秒かかったと仮定
すると、電極19の端子33には、l−ΔP/Δtの電
流か流れることになる。
As mentioned above, the domain wall 30 or the domain wall 31 that was in the area 21
When it moves again, the meshed portion in FIG. 2(b) undergoes 1000 polarization inversion and becomes polarized in the opposite direction. Then, as shown in FIG. 2(a), let the polarization of the region 23 after writing "0" be Pl, and as shown in FIG. 2(b), the total polarization of the region 23 after moving to the domain wall 30 or domain wall 31. If the polarization amount is P2, the polarization change amount ΔP is P1+P2
becomes. Assuming that it takes Δ seconds to move from the position of the domain wall 30 or 32 to the position of the domain wall 31, a current of l-ΔP/Δt flows through the terminal 33 of the electrode 19. It turns out.

また、もし第2図(a)において、逆極性の書き込みか
されたら、分極反転は起こらないため、分極変化量ΔP
−0即ち、電流i−0になる。この場合は、分域壁31
か形成されない。
In addition, in FIG. 2(a), if reverse polarity is written, polarization reversal will not occur, so the polarization change amount ΔP
-0, that is, the current becomes i-0. In this case, the domain wall 31
or not formed.

以下に前述した動作について第3図(a)乃至第6図を
参照してさらに詳細に説明する。第3図(a)〜(h)
は、第2図に示した不揮発性強誘電体メモリを上から見
た上面図である。
The above-mentioned operation will be explained in more detail below with reference to FIGS. 3(a) to 6. Figure 3 (a) to (h)
2 is a top view of the nonvolatile ferroelectric memory shown in FIG. 2, viewed from above.

ここで、第3図(a)〜(d)は、−、Ps(“1°に
対応する)を書き込み(a)、“1゜を記憶保持(b)
、“1”を読出しくC)、再書き込み(d)の動作を示
す。そして第3図(e)〜(h、 )は、十Ps (“
0”に対応する)を書き込み(e)  “0”を記憶保
持(f)、“0”を読出しくg)、再書き込み不要(h
)の動作を示している。
Here, in FIGS. 3(a) to (d), -, Ps (corresponding to "1°) is written (a), and "1° is stored (b).
, "1" is read out (C), and rewritten (d). 3(e) to (h, ) are 10Ps (“
Write (e) “0” (corresponding to
) shows the operation.

まず第3図(a)においてソース電極17゜トリガ電極
18及びドレイン電極19を、取り囲むように分域壁3
3か配置され、この電極には、移動してきた分域壁か隣
接するセルまでオーバーランしないようにするため、若
しくは、個々の電極下の分域か大きく滲みたして隣接す
るセルに影響を及ぼさないようにするため、常時、負の
大電圧を印加している。
First, in FIG. 3(a), the domain wall 3 surrounds the source electrode 17, the trigger electrode 18, and the drain electrode 19.
3 are placed on this electrode, to prevent the domain wall that has moved from overrunning into adjacent cells, or to prevent the domain wall under each electrode from seeping significantly and affecting neighboring cells. In order to prevent this from happening, a large negative voltage is always applied.

そして端子35,36.37は各電極17゜18.19
に接続されており、それぞれにソース端子電圧S、トリ
ガ端子電圧T、ドレイン端子電圧りが印加される。また
正負(+、−)の符号は、それぞれの前記端子35,3
6.37に印加する電圧の極性を示している。
And the terminals 35, 36.37 are each electrode 17°18.19
A source terminal voltage S, a trigger terminal voltage T, and a drain terminal voltage R are applied to each of the terminals. The positive and negative (+, -) signs are for the respective terminals 35 and 3.
6.37 shows the polarity of the voltage applied.

ソシて同図(a)は、各端子に図示した極性の電圧を印
加(“1″書き込み)すると、点線34で囲った領域は
、+Psたか、他の領域は、全て−Psとなっている。
In the same figure (a), when a voltage of the polarity shown is applied to each terminal (writing "1"), the area surrounded by the dotted line 34 is +Ps, and all other areas are -Ps. .

次にトレイン端子電圧りのみOVにしても、ソース端子
電圧S5 トリガ端子電圧Tを含めてすべてOVにして
も状態は変わらない。また“1”の状態の記憶保持、“
0゛の書き込み(e)  “0′の記憶保持(f)に関
しても、D端子に供給する電圧の極性か異なることと、
点線で囲った領域+Psの領域か、2カ所(34゜38
)になったたけで、“1“書き込みの場合と変わらない
Next, even if only the train terminal voltage is set to OV, or even if all including the source terminal voltage S5 and trigger terminal voltage T are set to OV, the state does not change. Also, the memory retention of the “1” state, “
Regarding the writing of 0゛ (e) and the memory retention of ``0'' (f), the polarity of the voltage supplied to the D terminal is different.
The area surrounded by the dotted line + Ps area or two locations (34°38
), it is no different from writing “1”.

次に読出し動作について説明する。Next, the read operation will be explained.

第3図(c)、(g)は、T端子を負電圧から正電圧に
切換える動作を示している。この切換え動作によって、
分域壁34は、電極18下を通過し、D電極39または
40下の位置まで移動してくる。この時、前記り端子に
は、前述した電圧+V 2oを印加しである。
FIGS. 3(c) and 3(g) show the operation of switching the T terminal from a negative voltage to a positive voltage. With this switching operation,
The zone wall 34 passes under the electrode 18 and moves to a position under the D electrode 39 or 40. At this time, the aforementioned voltage +V 2o is applied to the above terminal.

もし前記電圧+V2D−0てあれば、分域壁の移動が遅
くなり、読出し電流lDか小さくなるたけてなく、スイ
ッチング時間が長くなってしまい、100μsec以下
の高速動作か達成されなくなる。また、“0”読出しす
ると、同図(g)の点線で囲った領域かすべて十Psに
なるため、読出し電流か流れない。すなわち、電極に印
加する電圧を−V工から+VTに変えた時に、D端子に
電流か検出されるか否かで、“]”、“0”を判定する
。なお同図(C)に示すように、“1“の状態から読出
すと、その“1”の状態が破壊されて“0“ノ状態にな
るので、再書き込みすることによって“1′の状態に復
嬬させる。そのためには、破壊されたときに必ず読出し
検出電流lDが流れるので、前記読出し検出電流lDが
検出されたら自動的にD端子に−VDが加わるようにす
ればよい。“0°読出しの場合に、読出しによって“○
“の状態が破壊されることかないので、電圧を印加し直
す必要はない。
If the voltage is +V2D-0, the movement of the domain wall becomes slow, the read current ID becomes small, and the switching time increases, making it impossible to achieve a high-speed operation of 100 μsec or less. Furthermore, when "0" is read, the area surrounded by the dotted line in FIG. 3(g) is all 10 Ps, so no read current flows. That is, when the voltage applied to the electrode is changed from -V to +VT, "]" and "0" are determined based on whether or not a current is detected at the D terminal. As shown in the same figure (C), when reading from the "1" state, the "1" state is destroyed and becomes the "0" state, so rewriting the "1" state To do this, since the readout detection current 1D always flows when the device is destroyed, -VD should be automatically applied to the D terminal when the readout detection current 1D is detected. °When reading, “○
There is no need to reapply the voltage because the state of " is not destroyed.

また、前記検出電流iDも流れないので、“1”再書き
込み回路のままで良い。
Furthermore, since the detection current iD does not flow, the "1" rewriting circuit may remain as it is.

次に第4図は、各々の端子に電圧V5.V丁。Next, FIG. 4 shows that each terminal has a voltage V5. V-cho.

Voを印加する状態を示すタイムチャートであり、第5
図は、その電圧印加されたときのヒステリンス曲線であ
る。そして第6図は、“1”書き込み一保持一“1″読
出し一再書き込みの順次に処理を行う時の電圧V3.V
工、VDに関するタイムチャートと前記読出し検出電流
iDを示すタイムチャートである。ここで“0”か記憶
されているセル′に新たに“1”を書き込もうとすると
、反転電流が流れるが、“1”読出しの時に流れる反転
電流idと極性が逆なので、再書き込み動作しない。
This is a time chart showing a state in which Vo is applied, and the fifth
The figure shows a hysterin curve when that voltage is applied. FIG. 6 shows the voltage V3 when processing is performed in the order of "1" write, hold, "1" read, and rewrite. V
FIG. 2 is a time chart showing the readout detection current iD and a time chart regarding the power supply voltage and VD. FIG. If an attempt is made to write a new "1" into the cell' in which "0" has been stored, an inversion current will flow, but since the polarity is opposite to the inversion current id that flows when reading "1", no rewriting operation will occur.

以上にような不揮発性強誘電体メモリを実際に形成した
実施例を第7図(a)、(b)のセル構造の上面図(a
)及び、断面図(b)に示す。
An example of actually forming a non-volatile ferroelectric memory as described above is shown in the top view of the cell structure (a
) and the cross-sectional view (b).

このセル構造は、例えば、S’i  (100) 、 
kigo (100) 、S’rT i○、(100)
−、サファイア(100)等の単結晶基板42上に白金
等で下部ストライプ電極44をスパッタリング等で形成
する。
This cell structure is, for example, S'i (100),
kigo (100), S'rT i○, (100)
- A lower stripe electrode 44 of platinum or the like is formed by sputtering or the like on a single crystal substrate 42 of sapphire (100) or the like.

この形成時に前記基盤42を約800℃に加熱しなから
成膜すると、前記白金も(1,OO)配向する。さらに
前記白金膜上にRFスノ<・ツタリングリング、イオン
ビームスパッタリング、MOCVDやシンゲル法を用い
て、強誘電体薄膜43のPb(ZR+−x T、x)0
3  (ここてX、屹 6〜100)膜を形成する。こ
こで基板加熱条件や熱処理条件を適切に設定すると、該
強誘電体薄膜43は、(100)配向になる。さらに、
上部電極45゜46.47.48を形成する。そして前
記上部電極45は、すべてのセルの上部電極45と導通
させるので、全面上部電極を形成した後、領域53を反
応性イオンエツチング(RI E)等で除去する。
If the film is formed without heating the substrate 42 to about 800° C. during this formation, the platinum also becomes (1,OO) oriented. Furthermore, Pb(ZR+-x T,
3 (Here X, 屹 6-100) Form a film. If the substrate heating conditions and heat treatment conditions are set appropriately here, the ferroelectric thin film 43 becomes (100) oriented. moreover,
Upper electrodes 45°46.47.48 are formed. Since the upper electrode 45 is electrically connected to the upper electrodes 45 of all cells, after forming the entire upper electrode, the region 53 is removed by reactive ion etching (RIE) or the like.

次にS I O2絶縁膜49をCVD等で形成し、コン
タクトホールを開口した後に、ワード線。
Next, an SIO2 insulating film 49 is formed by CVD or the like, and after contact holes are opened, word lines are formed.

駆動線、ビット線に相当する配線50,51゜52を形
成する。
Wiring lines 50, 51 and 52 corresponding to drive lines and bit lines are formed.

そして第7図(a)、(b)の1セルをnXnビットの
メモリ構成した時の配線図を第8図(こ示す。
FIG. 8 shows a wiring diagram when one cell in FIGS. 7(a) and 7(b) is configured as an nXn bit memory.

第8図の配線図において、ワード線(トリガ線)51は
、全セルに共通である。また、駆動線53゜ビット線5
2は、各行で共通接続し、アース線は各列で共通接続し
ている。またメモリセル以外の領域はすべて電極が付加
形成され、電圧VSR<’0が印加される。この電圧V
SRの印加によってセル間のクロストークは完全に除去
することかできる。
In the wiring diagram of FIG. 8, a word line (trigger line) 51 is common to all cells. Also, drive line 53° bit line 5
2 is commonly connected in each row, and the ground wire is commonly connected in each column. Furthermore, electrodes are additionally formed in all regions other than the memory cells, and a voltage VSR<'0 is applied thereto. This voltage V
Crosstalk between cells can be completely eliminated by applying SR.

次にこのように構成されたメモリの動作について説明す
る。
Next, the operation of the memory configured in this way will be explained.

まず全セルをリセットし初期状態に設定する。First, reset all cells and set them to the initial state.

すなわち、メモリ状態を“0”に設定する。この場合に
は、順次セルを選択して行線(S’、D線)に電圧+y
、’、+Voを印加し、列線(E線)をアースし、T線
には電圧−VTを印加し、電圧VsRは負の電圧が印加
される。また電圧子vT。
That is, the memory state is set to "0". In this case, select cells sequentially and apply voltage +y to the row lines (S', D lines).
, ', +Vo is applied, the column line (E line) is grounded, a voltage -VT is applied to the T line, and a negative voltage is applied to the voltage VsR. Also, the voltage element vT.

vSRは、どのメモリセルを選択する時にも同様に印加
する。
vSR is similarly applied when selecting any memory cell.

次に例えば、メモリセル541に“1”を書き込む場合
について説明する。
Next, for example, a case in which "1" is written to the memory cell 541 will be described.

まず、デコーダ55.56及び57でメモリセル541
を選択する。そして、第3図(a)に示すような極性の
電圧VS、VDを配線3S、3Dに印加して、配線E4
はアース電位にする。そして第4図及び第6図に示すよ
うに書き込み時は、常にVTくOである。選択していな
い線ID。
First, the memory cell 541 is
Select. Then, voltages VS and VD with polarities as shown in FIG. 3(a) are applied to the wirings 3S and 3D, and the wiring E4
is at ground potential. As shown in FIGS. 4 and 6, during writing, VT is always set to O. Unselected line ID.

2D、El、E2.E3等はアース電位に対して、浮遊
電位になるようにする。
2D, El, E2. E3 and the like are made to have a floating potential with respect to the ground potential.

次にメモリセル541の状態“1”を読み出す場合、書
き込みと同様にデーコーダ55.56及び57て行線3
S、3Dを列線E4を選択し、第3図(c)のような極
性の電圧Vs、VD、DTを第6図と同等なタイミング
で印加する。この時、電圧VTには正電圧か印加され、
電圧VDには、VDlなる正電圧が印加され、3D線に
流れる分極反転電流が検出される。モしてパルサ58は
、“0°書き込ろ時には正電圧、“1”、若しくは再書
き込み時には電圧−■1、読出し時には電圧■P1が発
生する。そして“1”読出して発生した分極反転電流は
、反転電流検出器59で検出され、所定値以上の時に再
書き込み信号Vfを発生する。
Next, when reading the state "1" of the memory cell 541, the row line 3 of the decoders 55, 56 and 57 is
S, 3D are selected on the column line E4, and voltages Vs, VD, DT having polarities as shown in FIG. 3(c) are applied at the same timing as in FIG. 6. At this time, a positive voltage is applied to the voltage VT,
A positive voltage VDl is applied to the voltage VD, and a polarization inversion current flowing through the 3D line is detected. The pulser 58 generates a positive voltage when writing "0°" or "1", or voltage -■1 when rewriting, and voltage P1 when reading.Then, the polarization inversion current generated when reading "1" is detected by the inversion current detector 59, and generates a rewrite signal Vf when it is equal to or greater than a predetermined value.

そして前記再書き込み信号Vfは、書き込みノ(ルサ5
8に人力され、読出しセルの選択中に即座に1”が再書
き込みされる。
The rewrite signal Vf is a write signal (Luther 5).
8, and 1'' is immediately rewritten during selection of the read cell.

次に第9図には、前述したメモリセルを用いて構成され
たメモリシステムを示して詳細に説明する。
Next, FIG. 9 shows a memory system constructed using the above-mentioned memory cells, and will be described in detail.

まず、特定のメモリセルに対するアドレスは、アドレス
端子66て受ける。これは、並列入力でも良い。さらに
このメモリシステムは、端子63に低状態(LOWレベ
ル)のチップイネーブル信号CEの入力により起動され
る。
First, an address for a specific memory cell is received at the address terminal 66. This may be parallel input. Furthermore, this memory system is activated by inputting a low-level chip enable signal CE to the terminal 63.

前記チップイネーブル信号CEは、回路55゜56及び
57にも送出される。
The chip enable signal CE is also sent to circuits 55, 56 and 57.

そして読出し/書込み指令(R/W)信号は、このメモ
リンステムの端子64から入力する。また出力イネーブ
ル信号CEは端子65から入力して、このメモリシステ
ムから読み出し出力できるようにスタンバイさせる。ま
た、アドレス信号(ADD信号)は端子66を介してソ
ース線、デコーダ線デーコダ及びアース線デコーダ57
とに入力する。前記ADD信号によって、メモリセルへ
の駆動回路67.58からのパルス電圧が供給される。
A read/write command (R/W) signal is input from the terminal 64 of this memory stem. Further, an output enable signal CE is inputted from the terminal 65 to put the memory system on standby so that it can be read and output. Further, the address signal (ADD signal) is transmitted to the source line, decoder line decoder and ground line decoder 57 via the terminal 66.
and enter it. The ADD signal supplies pulse voltages from the drive circuits 67 and 58 to the memory cells.

また、前記R/W指令信号によって、トリガ線にトリガ
信号を供給する回路68を作動させる。
Further, the R/W command signal operates a circuit 68 that supplies a trigger signal to the trigger line.

前記チップイネーブル信号CEは、端子66を介して、
センスタイミング制御回路61と各回路55.56及び
57に入力する。そして同様に読出し/書込み指令(R
/W)信号は前記端子64を介して、及び前記出力イネ
ーブル信号CEが前記端子65を介して、前記センスタ
イミング制御回路61に入力する。このセンスタイミン
グ制御回路61からの出力は、センスアンプ5つに入力
し、さらに該センスアンプ59には、線69を介して基
準電圧入力を供給される。前記センスアンプ59は、読
出し動作のためにドレイン線70に所要のデータ状態を
生しる。また読出し/書込み信号は、さらに端子7]を
介してデータ人力/出力及び、デコーダの回路に送出さ
れる。また前記出力イネーブル信号CEは端子65を介
して回路60に人力され、該回路60には、端子73か
ら″ 入力データか入力される。  。
The chip enable signal CE is transmitted via a terminal 66 to
It is input to the sense timing control circuit 61 and each circuit 55, 56, and 57. Similarly, read/write command (R
/W) signal is input to the sense timing control circuit 61 via the terminal 64, and the output enable signal CE is input to the sense timing control circuit 61 via the terminal 65. The output from the sense timing control circuit 61 is input to five sense amplifiers, and the sense amplifier 59 is further supplied with a reference voltage input via a line 69. The sense amplifier 59 produces the required data state on the drain line 70 for a read operation. The read/write signal is further sent to the data input/output and decoder circuits via the terminal 7. Further, the output enable signal CE is inputted to a circuit 60 via a terminal 65, and input data is inputted to the circuit 60 from a terminal 73.

以上のように本発明の特徴は、従来の単純マトリックス
構造と異なり、書き込み線と呼出し線とか別々であるの
で、読出し時に他のセルの記憶状態を破壊してしまうこ
とかない。
As described above, the feature of the present invention is that, unlike the conventional simple matrix structure, the write line and the call line are separate, so that the storage state of other cells is not destroyed during reading.

すなわち、セル構造自体がアクティブスイッチとキャパ
シタセルを兼務し、第11図のFETスイッチ24とキ
ャパシタ22との1組で1セルを構成している場合と同
様である。つまり、ワード線28に相当するのか端子T
てあり、駆動線26に相当するものが端子Sてあり、ビ
・ソト線30に相当するものが端子Tである。
That is, the cell structure itself serves both as an active switch and a capacitor cell, and is similar to the case where one cell is composed of one set of FET switch 24 and capacitor 22 in FIG. 11. In other words, does the terminal T correspond to the word line 28?
The terminal S corresponds to the drive line 26, and the terminal T corresponds to the bi-soto line 30.

また本発明の強誘電体メモリは、外部にスイッチング用
FETを必要としないので、前述した第12図の従来の
装置構成より、簡素化される。
Furthermore, since the ferroelectric memory of the present invention does not require an external switching FET, it is simpler than the conventional device configuration shown in FIG. 12 described above.

さらに本発明のメモリセルは、第12図に示した従来の
メモリの強誘電体薄膜部を面方向に目的の形状寸法で連
続して形成するために、選択エツチングするか若しくは
選択成長させる必要かある。
Furthermore, the memory cell of the present invention requires selective etching or selective growth in order to continuously form the ferroelectric thin film portion of the conventional memory shown in FIG. 12 in the desired shape and dimensions in the plane direction. be.

その選択エツチングの場合は、強誘電体膜のエツチング
プロセスか繁雑になり、選択成長の場合は良好な強誘電
体薄膜を形成するゾルゲル法等の湿式成膜プロセスを採
用できない。
In the case of selective etching, the etching process for the ferroelectric film becomes complicated, and in the case of selective growth, a wet film forming process such as a sol-gel method, which forms a good ferroelectric thin film, cannot be used.

しかし本発明の構造には、誘電体薄膜が面方向に連続し
ているため、いずれの問題も回避できる。
However, in the structure of the present invention, since the dielectric thin film is continuous in the plane direction, both problems can be avoided.

また本発明は、前述した一実施例に限定されるものでは
なく、他にも発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形
や応用か可能であることは勿論である。
Furthermore, the present invention is not limited to the one embodiment described above, and it goes without saying that various modifications and applications can be made without departing from the gist of the invention.

[発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば、駆動用半導体スイ
ッチか削除され、リロストーク及び抗電圧が小さく、記
憶保持性に優れ、格納された情報の劣化の少ない強誘電
体メモリを提供することかできる。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, the drive semiconductor switch is eliminated, the relo talk and coercive voltage are small, the memory retention is excellent, and the stored information is less likely to deteriorate. can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)乃至(e)は本発明に係る強誘電体メモリ
の概略的な構成を示す図、第2図(a)及び(b)は第
1図の強誘電体メモリの1セル分の断面を示す断面図、
第3図(a)乃至(h)は第2図に示した不揮発性強誘
電体メモリを上から見た上面図、第4図は第2図に示し
た不揮発性強誘電体メモリセルの各端子に電圧V5.V
□。 VDを印加した状態を示すタイムチャート、第5図は第
4図に示した各電圧か印加されたときのヒステリシス特
性を示す図、第6図は所定順次に処理を行う時の各印加
電圧と読出し検出電流のタイムチャート、第7図(a)
は実際に形成した不揮発性強誘電体メモリセルの上面を
示す上面図、第7図(b)は第7図(a)に示した不揮
発性強誘電体メモリセルの断面を示す断面図、第8図は
第7図(a)に示した1セルをnxnビットのメモリ構
成を示す配線図、第9図は第8図に示したメモリセルを
用いて構成されたメモリシステムを示す構成図、第10
図は従来の強誘電体メモリの構成を示す構成図、第11
図は従来の強誘電体メモリのアクティブマトリクスタイ
プのメモリ構造を示す構成図、第12図は第11図の強
誘電体メモリの構成例の断面を示す断面図である。 1・・・強誘電体単結晶薄膜、2a・・・上部電極。 2b・・下部電極、3・単分域状態、4・・分極反転核
、5・・・反対方向の分域反転核、6,7,10゜11
・・・分域壁、分域壁の先端8.9・・・柱状分域、1
2・・分極、13未反転部の分極、14・・・分域壁、
15・・電極のない部分、42・・単結晶基板、45゜
46.47.48・・・上部電極、4つ・ 5102絶
縁膜、50・・ワード線、51・−・駆動線、52・・
ビット線、領域53゜ 出願人代理人 弁理士 坪井 淳 lt3 第3図(a) 第3 図(b) 第3図(c) 第3図(d) 第3図(e) 第3図(f) 第3図(9) 第3図(h) j[4図 第7図(b) 片間 第6図 第】0図 第11図
FIGS. 1(a) to (e) are diagrams showing a schematic configuration of a ferroelectric memory according to the present invention, and FIGS. 2(a) and (b) are one cell of the ferroelectric memory of FIG. A cross-sectional view showing the cross-section of
3(a) to (h) are top views of the nonvolatile ferroelectric memory shown in FIG. 2, and FIG. 4 shows each of the nonvolatile ferroelectric memory cells shown in FIG. Voltage V5. V
□. Figure 5 is a time chart showing the state in which VD is applied, Figure 5 is a diagram showing the hysteresis characteristics when each voltage shown in Figure 4 is applied, Figure 6 is a diagram showing the applied voltages and the voltages when processing is performed in a predetermined sequence. Time chart of readout detection current, Fig. 7(a)
7(b) is a top view showing the top surface of the nonvolatile ferroelectric memory cell actually formed; FIG. 7(b) is a sectional view showing the cross section of the nonvolatile ferroelectric memory cell shown in FIG. 7(a); 8 is a wiring diagram showing a memory configuration of nxn bits in one cell shown in FIG. 7(a), FIG. 9 is a configuration diagram showing a memory system configured using the memory cells shown in FIG. 8, 10th
The figure is a block diagram showing the structure of a conventional ferroelectric memory.
1 is a block diagram showing the active matrix type memory structure of a conventional ferroelectric memory, and FIG. 12 is a sectional view showing a cross section of the example structure of the ferroelectric memory shown in FIG. 11. 1... Ferroelectric single crystal thin film, 2a... Upper electrode. 2b: lower electrode, 3: single domain state, 4: domain-inverted nucleus, 5... domain-inverted nucleus in the opposite direction, 6, 7, 10°11
... Domain wall, tip of domain wall 8.9... Columnar domain, 1
2... Polarization, 13 Polarization of uninverted part, 14... Domain wall,
15... Part without electrode, 42... Single crystal substrate, 45° 46.47.48... Upper electrode, 4 pieces 5102 Insulating film, 50... Word line, 51... Drive line, 52...・
Bit line, area 53° Applicant's representative Patent attorney Jun Tsuboi lt3 Figure 3 (a) Figure 3 (b) Figure 3 (c) Figure 3 (d) Figure 3 (e) Figure 3 (f) ) Figure 3 (9) Figure 3 (h) j [Figure 4 Figure 7 (b) Katama Figure 6] Figure 0 Figure 11

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、情報を格納する強誘電体薄膜と、 前記強誘電体薄膜の一方の主面に形成されたストライプ
状の下部電極と、 前記強誘電体薄膜の他主面に、180度分域壁を発生さ
せる所定発生電圧を印加する第1電極と、前記第1電極
からの所定電圧の印加によって発生した180度分域壁
の移動を抑制させたり促したりする所定制御電圧を印加
する第2電極と、移動してきた180度分域壁を取り囲
むための所定取り囲み電圧を印加する第3電極とが、前
記第1、第3電極が前記第2電極を挟んで隣接するよう
に連設して形成される上部電極と、 前記全上部電極を包囲するように形成された包囲電極と
で構成され、 前記強誘電体内を前記180度分域壁の移動によって情
報の書き込み読出しをすることを特徴とする強誘電体メ
モリ。 2、前記ストライプ状下部電極のストライプ長方向と前
記強誘電体薄膜を介在して直交した方向に伸び、その方
向に並んだメモリセルの第1電極どうしを導通するよう
に形成した複数の第1配線列と、同様に第2電極どうし
を導通するように形成した複数の第2配線列と、同様に
第3電極どうしを導通するように形成した複数の第3配
線列とがそれぞれストライプ状に形成され、且つ前記複
数の第2線が所定1端子に共通接続された配線構成をし
ていることを特徴とする請求項1記載の強誘電体メモリ
。 3、前記強誘電体薄膜がベロブカイト形であり、厚み方
向にC軸配向した薄膜であることを特徴とする請求項1
記載の強誘電体メモリ。 4、前記強誘電体薄膜がPb(Zr_1_−_xTi_
x)O_3(x=0.6〜1.0)であることを特徴と
する請求項3記載の強誘電体メモリ。 5、前記強誘電体メモリに格納する記憶内容がドレイン
電極部の分極方向で判定され、書き込み動作がドレイン
電極への印加電圧極性で判定され、強誘電体薄膜内の所
定領域まで180度分域壁が移動してきた時に分極反転
に伴う電流がドレイン端子に流れるか否かでバイナリー
のいずれかの記憶状態にあるかを判定する読出し判定手
段を有することを特徴とする請求項1記載の強誘電体メ
モリ。 6、前記180度分域壁移動の促進がトリガ電極に印加
する電圧極性をソース電極に印加する電圧極性と同極性
にすることによって、また分域壁移動の抑制は異極性の
電圧を印加することによって制御する制御手段を有する
請求項1記載の強誘電体メモリ。
[Claims] 1. A ferroelectric thin film for storing information; a striped lower electrode formed on one main surface of the ferroelectric thin film; and on the other main surface of the ferroelectric thin film, A first electrode that applies a predetermined generated voltage that generates a 180-degree domain wall, and a predetermined control voltage that suppresses or promotes movement of the 180-degree domain wall that is generated by application of the predetermined voltage from the first electrode. A second electrode for applying voltage and a third electrode for applying a predetermined surrounding voltage for surrounding the moved 180 degree area wall are arranged such that the first and third electrodes are adjacent to each other with the second electrode in between. It is composed of an upper electrode formed in series and a surrounding electrode formed to surround the entire upper electrode, and writes and reads information by moving the 180 degree domain wall within the ferroelectric body. A ferroelectric memory characterized by: 2. A plurality of first electrodes extending in a direction perpendicular to the stripe length direction of the striped lower electrode with the ferroelectric thin film interposed therebetween, and formed so as to electrically connect the first electrodes of the memory cells lined up in that direction. The wiring row, a plurality of second wiring rows similarly formed to conduct the second electrodes to each other, and a plurality of third wiring rows similarly formed to conduct the third electrodes to each other are each arranged in a stripe shape. 2. The ferroelectric memory according to claim 1, wherein the ferroelectric memory has a wiring configuration in which the plurality of second lines are commonly connected to one predetermined terminal. 3. Claim 1, wherein the ferroelectric thin film has a belobukite shape and is C-axis oriented in the thickness direction.
Ferroelectric memory described. 4. The ferroelectric thin film is made of Pb (Zr_1_-_xTi_
4. The ferroelectric memory according to claim 3, wherein x) O_3 (x=0.6 to 1.0). 5. The memory content to be stored in the ferroelectric memory is determined by the polarization direction of the drain electrode portion, and the write operation is determined by the polarity of the voltage applied to the drain electrode, and the write operation is determined by the polarity of the voltage applied to the drain electrode, and the write operation is determined by the polarization of the voltage applied to the drain electrode. 2. The ferroelectric device according to claim 1, further comprising readout determining means for determining whether the ferroelectric device is in one of the binary storage states based on whether or not a current accompanying polarization inversion flows to the drain terminal when the wall moves. body memory. 6. The 180 degree domain wall movement can be promoted by making the polarity of the voltage applied to the trigger electrode the same as the voltage polarity applied to the source electrode, and the domain wall movement can be suppressed by applying a voltage of a different polarity. 2. The ferroelectric memory according to claim 1, further comprising control means for controlling the ferroelectric memory by controlling the ferroelectric memory.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5876605A (en) * 1996-01-19 1999-03-02 Fuji Photo Film Co., Ltd. Preparation of plasma or serum sample from whole blood
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