JPH06163914A - Ferroelectric memory element and driving method therefor - Google Patents

Ferroelectric memory element and driving method therefor

Info

Publication number
JPH06163914A
JPH06163914A JP4312174A JP31217492A JPH06163914A JP H06163914 A JPH06163914 A JP H06163914A JP 4312174 A JP4312174 A JP 4312174A JP 31217492 A JP31217492 A JP 31217492A JP H06163914 A JPH06163914 A JP H06163914A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
ferroelectric
impurity region
electrode
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4312174A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2927628B2 (en
Inventor
Yasuyuki Ito
康幸 伊藤
Maho Ushikubo
真帆 牛久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP4312174A priority Critical patent/JP2927628B2/en
Publication of JPH06163914A publication Critical patent/JPH06163914A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2927628B2 publication Critical patent/JP2927628B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a ferroelectric element excellent in durability and exhibiting stabilized operation while allowing high integration. CONSTITUTION:The ferroelectric memory element comprises a substrate 1 made of a bulk semiconductor material having one conductivity type, an impurity region 2 of the opposite conductivity type formed on the surface layer of the substrate, a dielectric film 3 formed on the impurity region 2, a lower electrode 4 formed on the dielectric film 3, a ferroelectric film 5 formed on the lower electrode 4, and an upper electrode 6 formed on the ferroelectric film 5 wherein driving voltage is applied, respectively, to an integrated impurity region, i.e., a ferroelectric memory element, the lower electrode 4, and the upper electrode 6.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は強誘電体記憶素子及びそ
の駆動方法に関する。さらに詳しくは強誘電体膜の自発
分極による静電誘導を介して不純物領域中のキャリアの
移動量を変化させる強誘電体記憶素子及びその駆動方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric memory device and its driving method. More specifically, the present invention relates to a ferroelectric memory element that changes the amount of carrier movement in an impurity region through electrostatic induction by spontaneous polarization of a ferroelectric film, and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、コンピュータ等に利用される不揮
発性の半導体記憶素子としては、ROM(Read O
nly Memory)、PROM(Programm
able ROM)、EPROM(Erasable
PROM)、EEPROM(Electrically
EPROM)等があり、特にEEPROMは電気的に
記憶内容を書き換えることができるので有望視されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a nonvolatile semiconductor memory element used in a computer or the like, a ROM (Read O
nly Memory), PROM (Program
Able ROM), EPROM (Erasable)
PROM), EEPROM (Electrically)
EPROM) and the like, and in particular, EEPROM is promising because the stored contents can be electrically rewritten.

【0003】このEEPROMにおいては、MIS(M
etal−Insulator−Semiconduc
tor)電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜中のト
ラップ領域、あるいは、フローティングゲートをシリコ
ン基板からの電荷注入によって帯電させ、その静電誘導
によって基板の表面電導度を変調する方法が知られてい
る。
In this EEPROM, MIS (M
etal-Insulator-Semiconduc
(tor) A method is known in which a trap region in a gate insulating film of a field effect transistor or a floating gate is charged by charge injection from a silicon substrate and the surface conductivity of the substrate is modulated by the electrostatic induction.

【0004】一方、EEPROMとは全く異なった方法
の不揮発性メモリとして、強誘電体の自発分極を利用し
た方法も考えられている。強誘電体は、PZT(チタン
酸ジルコン酸鉛)、PbTiO3 (チタン酸鉛)、Ba
TiO3 (チタン酸バリウム)などの酸化物が主であ
り、現在、最も有望な不揮発性メモリ用材料としてもP
ZTが精力的に研究されている。PZT薄膜の下地電極
としては、耐酸化性や格子の整合性を考慮してPt(白
金)電極が用いられることが多い。
On the other hand, a method utilizing spontaneous polarization of a ferroelectric substance has been considered as a non-volatile memory having a method completely different from that of the EEPROM. Ferroelectrics are PZT (lead zirconate titanate), PbTiO 3 (lead titanate), Ba
Oxides such as TiO 3 (barium titanate) are mainly used, and P is the most promising non-volatile memory material at present.
ZT is being actively researched. As the base electrode of the PZT thin film, a Pt (platinum) electrode is often used in consideration of oxidation resistance and lattice matching.

【0005】また、この強誘電体膜を利用した方法には
2通りの構造があり、それぞれ、キャパシタ構造、MF
S(Metal−Ferroelectric−Sem
iconductor)−FET(Field−Eff
ect−Transister)構造と呼ばれている。
Further, there are two kinds of structures in the method using the ferroelectric film, which are a capacitor structure and an MF, respectively.
S (Metal-Ferroelectric-Sem
icon) -FET (Field-Eff)
It is called an ect-Transistor) structure.

【0006】キャパシタ構造は、強誘電体膜を電極で挟
んだ構造をしており、強誘電体の自発分極の分極反転に
よる反転電流の有無を検出して情報の読み出しをするも
のである。一方、MFS−FET構造は、MIS−FE
Tのゲ−ト絶縁膜を強誘電体膜としたもので、強誘電体
の自発分極の向き、大きさに応じてその自発分極を補償
するように半導体表面に誘起される電荷によって半導体
表面の電導度が変調されることを利用して情報の読み出
しをするものである。
The capacitor structure has a structure in which a ferroelectric film is sandwiched between electrodes, and information is read out by detecting the presence or absence of a reversal current due to polarization reversal of the spontaneous polarization of the ferroelectric. On the other hand, the MFS-FET structure is MIS-FE
The gate insulating film of T is a ferroelectric film, and the charge of the semiconductor surface is compensated by the electric charge induced on the semiconductor surface so as to compensate the spontaneous polarization according to the direction and the size of the spontaneous polarization of the ferroelectric material. Information is read by utilizing the fact that the electric conductivity is modulated.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電子の
トンネル効果を利用したような素子においては、シリコ
ン基板からの電荷注入の際に大きな電界が必要であった
り、SiO2 絶縁膜中にトラップが発生して書き換え回
数が制限されるという問題があった。また、キャパシタ
構造ではPt電極などの上に強誘電体膜を形成するた
め、比較的良好な膜質が得られやすく、現在、製品化に
向けて精力的に開発が進められているが、読み出し時に
蓄積された情報を破壊してしまうので読み出し後にもう
一度情報を書き直さなければならないという欠点があっ
た。MFS−FET構造では読み出し時に情報を破壊し
ない非破壊読み出しが可能であるが、シリコン半導体上
に直接強誘電体膜を形成するため、界面準位密度が定ま
りにくかったり、半導体表面に酸化膜などが形成される
などという問題も起こり、安定な素子作製が困難である
という欠点があった。
However, in a device utilizing the tunnel effect of electrons, a large electric field is required for charge injection from the silicon substrate, or traps are generated in the SiO 2 insulating film. Then, there was a problem that the number of rewrites was limited. Further, in the capacitor structure, since the ferroelectric film is formed on the Pt electrode or the like, it is easy to obtain a relatively good film quality. Currently, vigorous development is underway toward commercialization. Since the stored information is destroyed, the information has to be rewritten again after reading. In the MFS-FET structure, non-destructive reading that does not destroy information at the time of reading is possible, but since the ferroelectric film is formed directly on the silicon semiconductor, the interface state density is difficult to determine, and an oxide film is formed on the semiconductor surface. There is also a problem that it is difficult to manufacture a stable element because of a problem that it is formed.

【0008】このような問題点に対して、上記MFS−
FET構造において下部電極と半導体表面との間に誘電
体薄膜を形成した構造が提案されている(特開昭49−
131646)。この構造によれば、上記下部電極はシ
リコン基板により電気的に絶縁された浮遊ゲートとして
働いている。
In order to solve such a problem, the MFS-
In the FET structure, a structure in which a dielectric thin film is formed between the lower electrode and the semiconductor surface has been proposed (JP-A-49-49).
131646). According to this structure, the lower electrode functions as a floating gate electrically insulated by the silicon substrate.

【0009】ところがこの構造では、強誘電体膜の自発
分極を反転させるのに、上部電極のみに電圧を印加する
ので、反転電圧をVr とすると±Vr の正負両極の電圧
パルスが必要になり、回路構成が複雑になったり、浮遊
ゲートが電気的に不安定なために強誘電体の自発分極が
不安定になり正常な動作が損なわれたり、強誘電体膜に
印加される電圧が、上部電極と下部電極で非対称となる
ために分極反転の繰り返し耐久性が悪化するという問題
があった。
In this structure, however, a voltage is applied only to the upper electrode in order to invert the spontaneous polarization of the ferroelectric film, so that a voltage pulse of both positive and negative polarities of ± V r is required when the inversion voltage is V r. , The circuit configuration becomes complicated, the spontaneous polarization of the ferroelectric becomes unstable due to the electrically unstable floating gate, and the normal operation is impaired, and the voltage applied to the ferroelectric film is However, since the upper electrode and the lower electrode are asymmetric, there is a problem that the durability against repeated polarization inversion deteriorates.

【0010】また、MFS−FET構造においては、単
一セルを構成するためには、ソース・ドレイン・ゲート
のそれぞれ個別の領域を分離して形成しなければならな
いので、集積度の向上に限界があった。
Further, in the MFS-FET structure, in order to form a single cell, the source, drain, and gate regions must be formed separately from each other, so that there is a limit to the improvement in the degree of integration. there were.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段及び作用】かくしてこの発
明によれば、一方の導電形のバルク半導体材料からなる
基板と、該基板の表面層に形成された、前記基板とは反
対の導電形の不純物領域と、該不純物領域上に形成され
た誘電体膜と、該誘電体膜上に形成された下部電極と、
該下部電極上に形成された強誘電体膜と、該強誘電体膜
上に形成された上部電極とからなり、前記不純物領域が
一体化された領域であることを特徴とする強誘電体記憶
素子が提供される。さらにこの発明によれば、上記下部
電極と上記上部電極にそれぞれ駆動電圧を印加すること
を特徴とする強誘電体記憶素子の駆動方法が提供され
る。
Thus, according to the present invention, a substrate made of a bulk semiconductor material of one conductivity type and a conductivity type opposite to the substrate formed on the surface layer of the substrate. An impurity region, a dielectric film formed on the impurity region, a lower electrode formed on the dielectric film,
A ferroelectric memory comprising a ferroelectric film formed on the lower electrode and an upper electrode formed on the ferroelectric film, wherein the impurity region is an integrated region. An element is provided. Further, according to the present invention, there is provided a method of driving a ferroelectric memory element, characterized in that a driving voltage is applied to each of the lower electrode and the upper electrode.

【0012】本発明の強誘電体記憶素子を図1にしたが
って説明する。使用される基板としては、半導体材料で
あれば特に限定されるものではないがシリコン基板等が
好ましい。更にn型又はp型の導電形の基板の表面層
に、基板とは反対の導電形の不純物領域2を形成する。
この不純物領域2を形成するための注入イオンとして、
p型の導電領域とする場合例えばホウ素等が挙げられ、
n型の導電層とする場合はP,As等が挙げられる。こ
のようなイオンを40〜80KeV,1×1013〜1×
1015ions/cm2程度の濃度でイオン注入したのち、例え
ば還元性雰囲気中600〜1300℃で5分〜1時間程
度アニール処理することによって深さ0.02〜0.3
μmの一体化された不純物領域2を形成することができ
る。このように形成された不純物領域2は、従来の強誘
電体記憶素子のようにソース、ドレイン及びゲート領域
がそれぞれ分離した構造ではないので、製造が簡単であ
り歩留りの向上を図ることができる。
The ferroelectric memory element of the present invention will be described with reference to FIG. The substrate used is not particularly limited as long as it is a semiconductor material, but a silicon substrate or the like is preferable. Further, an impurity region 2 having a conductivity type opposite to that of the substrate is formed in the surface layer of the n-type or p-type conductivity type substrate.
As implantation ions for forming this impurity region 2,
When the p-type conductive region is used, for example, boron or the like is used,
When the n-type conductive layer is used, P, As, etc. may be mentioned. Such an ion is 40 to 80 KeV, 1 × 10 13 to 1 ×
After implanting ions at a concentration of about 10 15 ions / cm 2, annealing is performed in a reducing atmosphere at 600 to 1300 ° C. for about 5 minutes to 1 hour to obtain a depth of 0.02 to 0.3.
The integrated impurity region 2 of μm can be formed. The impurity region 2 thus formed does not have a structure in which the source, drain and gate regions are separated from each other, unlike the conventional ferroelectric memory element, so that the manufacturing is simple and the yield can be improved.

【0013】また、不純物領域2上に形成される誘電体
膜3はSiO2、Si34等を用いて形成することがで
き、好ましくはSiO2膜である。このSiO2 膜は公
知の方法、例えば1000〜1200℃の熱酸化、ある
いはCVD法、RFスパッタ法によって形成することが
でき、その膜厚は0.1〜10μm程度である。
The dielectric film 3 formed on the impurity region 2 can be formed using SiO 2 , Si 3 N 4 or the like, and is preferably a SiO 2 film. This SiO 2 film can be formed by a known method, for example, thermal oxidation at 1000 to 1200 ° C., a CVD method, or an RF sputtering method, and its film thickness is about 0.1 to 10 μm.

【0014】次に、誘電体膜3上に下部電極4を形成す
る。この下部電極4に使用される材料としては、例えば
Al、Pt等、通常電極として用いられる金属を用いる
ことができ、これらの金属は公知の方法、例えば、金属
ターゲットを用いるスパッタリング法、CVD法あるい
は蒸着法等によって形成することができ、それらの膜厚
は0.1〜10μm程度が好ましい。
Next, the lower electrode 4 is formed on the dielectric film 3. As a material used for the lower electrode 4, for example, Al, Pt, or another metal that is normally used as an electrode can be used. These metals are known in the art, for example, a sputtering method using a metal target, a CVD method, or It can be formed by a vapor deposition method or the like, and the film thickness thereof is preferably about 0.1 to 10 μm.

【0015】更に、下部電極4上に強誘電体膜5を形成
し、さらに強誘電体膜5上に上部電極6を形成する。強
誘電体膜5としてはチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、
PLZT等が挙げられ,この強誘電体膜5は公知の方
法、例えばPZTを用いる場合、MOCVD法によって
Pb(DPM)2、Zr(DPM)4及びTi(i−C3
74等を用いて膜厚0.1〜10μmで形成すること
が好ましい。また、上部電極6は、上記下部電極4と同
様な構成にすることができる。
Further, a ferroelectric film 5 is formed on the lower electrode 4, and an upper electrode 6 is further formed on the ferroelectric film 5. As the ferroelectric film 5, lead zirconate titanate (PZT),
PLZT and the like can be mentioned. For this ferroelectric film 5, for example, when PZT is used, Pb (DPM) 2 , Zr (DPM) 4 and Ti (i-C 3 ) are formed by MOCVD.
H 7 ) 4 or the like is preferably used to form a film having a thickness of 0.1 to 10 μm. Further, the upper electrode 6 can have the same configuration as the lower electrode 4.

【0016】不純物領域2と基板の裏面には、それぞれ
オーミック電極(9、10及び13)が形成される。オ
ーミック電極(9、10及び13)、下部電極6及び上
部電極4には電圧印加手段としてリード線(11、1
2、14、7及び8)が接続されている。更にリード線
11、12、7及び8にはそれぞれ電圧VD 、VS 、V
G1及びV G2が印加されるようになっている。
The impurity region 2 and the back surface of the substrate are respectively provided with
Ohmic electrodes (9, 10 and 13) are formed. Oh
Ohmic electrodes (9, 10 and 13), lower electrode 6 and upper
Lead wires (11, 1, 1) are applied to the partial electrodes 4 as voltage applying means.
2, 14, 7 and 8) are connected. Further lead wire
The voltage V is applied to 11, 12, 7 and 8 respectivelyD, VS, V
G1And V G2Is applied.

【0017】この素子における動作は以下のようであ
る。すなわち、VG2をアースに保ちながらVG1に−VCC
のパルスを印加した後、VG1をフローティングにする
と、強誘電体膜5は下向きに分極してこの静電誘導のた
めにシリコン酸化膜3も誘電分極し、このため不純物領
域2はキャリアが多数存在することになり、電極9と電
極10の間が導通して、VD に−VCCを印加するとドレ
イン電流ID が流れ、素子は“ON”状態となる。
The operation of this device is as follows. That is, while maintaining V G2 at ground, add V G1 to -V CC
When V G1 is floated after the application of the pulse of, the ferroelectric film 5 is polarized downward and the silicon oxide film 3 is also dielectrically polarized due to this electrostatic induction. When the electrodes 9 and 10 are electrically connected to each other and -V CC is applied to V D , the drain current I D flows and the device is turned on.

【0018】次に、VG1をアースに保ちながらVG2に−
CCのパルスを印加した後、VG1をフローティングにす
ると、強誘電体膜5は上向きに分極してこの静電誘導の
ために誘電体膜3も誘電分極し、不純物領域2に反転層
が形成されるが、不純物領域2のドープ深さは、反転層
が基板にまで達する程度の深さであるため、不純物領域
2のシリコン酸化膜3で覆われた部分はキャリアの枯渇
した空乏状態となり、このため電極9と電極10の間が
導通せず、VD に−VCCを印加してもドレイン電流ID
は流れず、素子は“OFF”状態となる。この誘電体膜
3も誘電分極は強誘電体膜5の分極が保持される限り保
たれるので非破壊で読み出しの可能な不揮発性メモリと
して動作させることができるのである。また、この素子
構造によれば、ソース・ドレイン・ゲート領域が一体化
した同一導電型となるので高集積化が可能である。
Next, while maintaining V G1 at ground, V G2
When a pulse of V CC is applied and then V G1 is floated, the ferroelectric film 5 is polarized upward and the dielectric film 3 is also dielectrically polarized due to this electrostatic induction, and an inversion layer is formed in the impurity region 2. Although formed, the doping depth of the impurity region 2 is such that the inversion layer reaches the substrate. Therefore, the portion of the impurity region 2 covered with the silicon oxide film 3 is in a depleted state depleted of carriers. Therefore, the electrodes 9 and 10 are not electrically connected to each other, and even if -V CC is applied to V D , the drain current I D
Does not flow and the device is in the "OFF" state. Since the dielectric polarization of this dielectric film 3 is maintained as long as the polarization of the ferroelectric film 5 is maintained, it can be operated as a non-destructive and readable nonvolatile memory. Further, according to this element structure, the source, drain, and gate regions are integrated and have the same conductivity type, so that high integration is possible.

【0019】[0019]

【実施例】本発明の強誘電体記憶素子を次のようにして
作製した。裏面にAl電極13をスパッタ法によって形
成したn型のシリコン基板1の表面に、150KeV、
1×1016ions/cm2 でBを注入し1000℃で
アニール処理することによってp+ 型の一体化された不
純物領域2を形成した。この不純物領域2の深さは0.
35μmであった。この不純物領域2の両端に、スパッ
タ法によって膜厚0.5μmのAl電極9及び10を形
成した。
EXAMPLE A ferroelectric memory element of the present invention was manufactured as follows. On the front surface of the n-type silicon substrate 1 having the Al electrode 13 formed on the back surface by the sputtering method, 150 KeV,
By implanting B at 1 × 10 16 ions / cm 2 and annealing at 1000 ° C., a p + -type integrated impurity region 2 was formed. The depth of this impurity region 2 is 0.
It was 35 μm. Al electrodes 9 and 10 having a film thickness of 0.5 μm were formed on both ends of the impurity region 2 by a sputtering method.

【0020】次にAl電極9及び10の間の上記不純物
領域2の表面上に、誘電体膜として膜厚100nmのシ
リコン酸化膜3を1000℃の熱酸化法によって形成
し、このシリコン酸化膜3上に膜厚100nmのPt電
極4をスパッタ法により形成し、このPt電極4上にP
b(DPM)2、Zr(DPM)4及びTi(i−C
374を用いてMOCVD法によってPZT(Pb
(Zr0.53Ti0.47)O3 、チタン酸ジルコン酸鉛)膜
5を膜厚300nmで形成した。
Next, a silicon oxide film 3 having a film thickness of 100 nm is formed as a dielectric film on the surface of the impurity region 2 between the Al electrodes 9 and 10 by a thermal oxidation method at 1000 ° C., and the silicon oxide film 3 is formed. A Pt electrode 4 having a film thickness of 100 nm is formed on the Pt electrode 4 by sputtering, and Pt electrode 4 is formed on the Pt electrode 4.
b (DPM) 2 , Zr (DPM) 4 and Ti (i-C)
PZT (Pb) by MOCVD using 3 H 7 ) 4
A (Zr 0.53 Ti 0.47 ) O 3 , lead zirconate titanate) film 5 was formed with a thickness of 300 nm.

【0021】次に、スパッタ法によって上部電極とし
て、Al電極6を膜厚0.5μmで形成した。最も上の
Al電極11の面積は2μm×10μmである。Pt電
極4及びAl電極6にはリード線7及び8が引き出さ
れ、それぞれ電圧VG1及びVG2を印加できるようになっ
ている。Al線9及び10からもリード線11及び12
が引き出され、それぞれに電圧VS 及びVD を印加でき
るようになっている。なお、13は基板に対するオーミ
ック電極であり、14はこのオーミック電極から引き出
されたリード線である。このようにして図1の形状を得
ることができる。
Next, an Al electrode 6 having a film thickness of 0.5 μm was formed as an upper electrode by the sputtering method. The area of the uppermost Al electrode 11 is 2 μm × 10 μm. Lead wires 7 and 8 are drawn out to the Pt electrode 4 and the Al electrode 6, respectively, so that voltages V G1 and V G2 can be applied thereto, respectively. Also lead wires 11 and 12 from Al wires 9 and 10
Are drawn out so that the voltages V S and V D can be applied respectively. In addition, 13 is an ohmic electrode with respect to the substrate, and 14 is a lead wire drawn from this ohmic electrode. In this way, the shape of FIG. 1 can be obtained.

【0022】図2は本発明の実施例としての強誘電体記
憶素子を“ON”状態にしたときと“OFF”状態にし
たときのドレイン電圧VD とドレイン電流ID との関係
を示した特性曲線である。このように“ON”状態で
は、電界効果型トランジスタ特有のドレイン電流が流
れ、“OFF”状態ではドレイン電流は流れない。この
特性は非常に安定しており、素子としての安定な動作を
示している。
FIG. 2 shows the relationship between the drain voltage V D and the drain current I D when the ferroelectric memory element according to the embodiment of the present invention is in the “ON” state and in the “OFF” state. It is a characteristic curve. Thus, in the "ON" state, the drain current peculiar to the field effect transistor flows, and in the "OFF" state, the drain current does not flow. This characteristic is very stable, indicating stable operation as an element.

【0023】なお、上記の実施例において、n型のシリ
コン基板1の代わりにp型のシリコン基板を用いること
が可能であり、その場合、p+ 型の不純物領域2はn+
領域となる。
In the above embodiment, it is possible to use a p-type silicon substrate instead of the n-type silicon substrate 1, in which case the p + -type impurity region 2 is n +.
It becomes an area.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明による強誘電体記憶素子及びその
駆動方法によれば、正または負の単極パルスのみで駆動
できるので、駆動回路構成を単純化できるし、書き込み
時の下部電極の電位も安定しているので自発分極が安定
化し素子の動作も安定となり、素子の歩留りを著しく向
上させて安定な素子を提供可能となる。また、強誘電体
膜への対称性の良い電圧の印加が可能であり、繰り返し
書き込みの耐久性を向上させることができる。また、こ
の素子構造によれば、ソース・ドレイン・ゲート領域が
一体化した同一導電型となるため、素子の高集積化が可
能であるので実用上非常に有用である。
According to the ferroelectric memory element and its driving method of the present invention, since it can be driven by only positive or negative unipolar pulse, the driving circuit structure can be simplified and the potential of the lower electrode at the time of writing. Is also stable, the spontaneous polarization is stabilized, the operation of the element is also stabilized, and the yield of the element is remarkably improved, so that a stable element can be provided. Further, it is possible to apply a voltage with good symmetry to the ferroelectric film, and it is possible to improve the durability of repeated writing. Further, according to this element structure, since the source, drain and gate regions are integrated and have the same conductivity type, high integration of the element is possible, which is very useful in practice.

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

【図1】本発明の強誘電体記憶素子の概略断面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a ferroelectric memory element of the present invention.

【図2】本発明の強誘電体記憶素子のドレイン電圧VD
とドレイン電流IDの関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a drain voltage V D of the ferroelectric memory element of the present invention.
7 is a graph showing the relationship between the drain current I D and the drain current I D.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 不純物領域 3 シリコン酸化膜(誘電体膜) 4 Pt電極(下部電極) 5 PZT強誘電体膜 6 Al電極(上部電極) 7 リード線 8 リード線 9 Al電極(オーミック電極) 10 Al電極(オーミック電極) 11 リード線 12 リード線 13 基板のオーミック電極 14 リード線 1 Silicon substrate 2 Impurity region 3 Silicon oxide film (dielectric film) 4 Pt electrode (lower electrode) 5 PZT ferroelectric film 6 Al electrode (upper electrode) 7 Lead wire 8 Lead wire 9 Al electrode (Ohmic electrode) 10 Al Electrode (Ohmic electrode) 11 Lead wire 12 Lead wire 13 Ohmic electrode of substrate 14 Lead wire

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一方の導電形のバルク半導体材料からな
る基板と、該基板の表面層に形成された、前記基板とは
反対の導電形の不純物領域と、該不純物領域上に形成さ
れた誘電体膜と、該誘電体膜上に形成された下部電極
と、該下部電極上に形成された強誘電体膜と、該強誘電
体膜上に形成された上部電極とからなり、前記不純物領
域が一体化された領域であることを特徴とする強誘電体
記憶素子。
1. A substrate made of a bulk semiconductor material of one conductivity type, an impurity region of a conductivity type opposite to the substrate formed in a surface layer of the substrate, and a dielectric formed on the impurity region. The impurity region comprises a body film, a lower electrode formed on the dielectric film, a ferroelectric film formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the ferroelectric film. A ferroelectric memory element characterized by being an integrated region.
【請求項2】 一方の導電形のバルク半導体材料からな
る基板と、該基板の表面層に形成された、前記基板とは
反対の導電形の不純物領域と、該不純物領域上に形成さ
れた誘電体膜と、該誘電体膜上に形成された下部電極
と、該下部電極上に形成された強誘電体膜と、該強誘電
体膜上に形成された上部電極とからなり、前記不純物領
域が一体化された領域である強誘電体記憶素子におい
て、前記下部電極と前記上部電極にそれぞれ駆動電圧を
印加することを特徴とする強誘電体記憶素子の駆動方
法。
2. A substrate made of a bulk semiconductor material of one conductivity type, an impurity region of a conductivity type opposite to the substrate formed in a surface layer of the substrate, and a dielectric formed on the impurity region. The impurity region comprises a body film, a lower electrode formed on the dielectric film, a ferroelectric film formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the ferroelectric film. 2. A method of driving a ferroelectric memory element, comprising applying a driving voltage to each of the lower electrode and the upper electrode in a ferroelectric memory element which is an integrated region.
JP4312174A 1992-11-20 1992-11-20 Ferroelectric memory element and driving method thereof Expired - Fee Related JP2927628B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4312174A JP2927628B2 (en) 1992-11-20 1992-11-20 Ferroelectric memory element and driving method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4312174A JP2927628B2 (en) 1992-11-20 1992-11-20 Ferroelectric memory element and driving method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06163914A true JPH06163914A (en) 1994-06-10
JP2927628B2 JP2927628B2 (en) 1999-07-28

Family

ID=18026117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4312174A Expired - Fee Related JP2927628B2 (en) 1992-11-20 1992-11-20 Ferroelectric memory element and driving method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2927628B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5723885A (en) * 1995-06-08 1998-03-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device including a ferroelectric film and control method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5723885A (en) * 1995-06-08 1998-03-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device including a ferroelectric film and control method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2927628B2 (en) 1999-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3264506B2 (en) Ferroelectric nonvolatile memory device
JP3460095B2 (en) Ferroelectric memory
WO1992007382A1 (en) Structure of semiconductor device and manufacturing method thereof
WO2010131310A1 (en) Semiconductor memory cell and method for manufacturing same
KR100691037B1 (en) Ferroelectric transistor
JP3776318B2 (en) Ferroelectric transistor and manufacturing method thereof
JP2927628B2 (en) Ferroelectric memory element and driving method thereof
EP1094526A2 (en) Tunnelling transistor applicable to nonvolatile memory
JPH08102528A (en) Ferroelectric memory element
JP2862435B2 (en) Driving method of ferroelectric memory element
JPH05327062A (en) Ferroelectric storage element
JPH06151869A (en) Ferroelectric memory device
JP2565137B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3442097B2 (en) Ferroelectric thin film and ferroelectric semiconductor device
JP3111416B2 (en) Semiconductor device
JP3403507B2 (en) Ferroelectric memory element and method of manufacturing the same
JP3093011B2 (en) FIELD-EFFECT TRANSISTOR AND ITS MANUFACTURING METHOD, AND NONVOLATILE STORAGE ELEMENT AND NONVOLATILE STORAGE DEVICE USING THE TRANSISTOR
JP2011009252A (en) Thin-film transistor and semiconductor memory cell
JPH05135570A (en) Non-volatile semiconductor memory device
JP3507038B2 (en) Ferroelectric nonvolatile memory device
JPH0621477A (en) Nonvolatile memory
JP4100958B2 (en) Ferroelectric memory device and manufacturing method thereof
JP3095271B2 (en) Thin-film field-effect transistor, method of manufacturing the same, and nonvolatile storage element and nonvolatile storage device using the transistor
KR19990016997A (en) Ferroelectric FEF (FET)
JP3559486B2 (en) Semiconductor storage element

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees