JPH08273371A - Ferroelectric memory and its driving method - Google Patents

Ferroelectric memory and its driving method

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Publication number
JPH08273371A
JPH08273371A JP7067837A JP6783795A JPH08273371A JP H08273371 A JPH08273371 A JP H08273371A JP 7067837 A JP7067837 A JP 7067837A JP 6783795 A JP6783795 A JP 6783795A JP H08273371 A JPH08273371 A JP H08273371A
Authority
JP
Japan
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memory
pulse
cell
ferroelectric
circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7067837A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Yoshimori
博之 由森
Shuzo Hiraide
修三 平出
Takashi Mihara
孝士 三原
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.)
SYMMETRICS CORP
Olympus Corp
Symetrix Corp
Original Assignee
SYMMETRICS CORP
Olympus Optical Co Ltd
Symetrix Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by SYMMETRICS CORP, Olympus Optical Co Ltd, Symetrix Corp filed Critical SYMMETRICS CORP
Priority to JP7067837A priority Critical patent/JPH08273371A/en
Publication of JPH08273371A publication Critical patent/JPH08273371A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide a ferroelectric memory which can be manufactured to a high degree of integration at a low cost and make nondestructive read feasible and a method of driving it and also a method of manufacturing it. CONSTITUTION: A pulse signal sending circuit is constituted of pulse signal sending circuits 11-13 for sending predetermined pulse signals 8-10 and a changeover switch 14. A memory cell 1 is disposed in a simple matrix form in which a ferroelectric thin-film 4 is held between a first and a second stripe electrodes 19, 20 which are opposed to each other and perpendicularly cross to each other. A ferroelectric cell matrix circuit 32 is constituted of terminal resistive element control circuits 35a, 35b provided with a terminal resistive element 34, memory cell selection circuits 15a, 15b and the ferroelectric cell matrix circuit 32. A ferroelectric memory is constituted of a differential reference cell 36 and a reading part 33 comprising a comparison amplifier and a signal processing circuit 37, and a predetermined pulse is applied to a selected memory cell to constitute two memory states, thereby performing nondestructive reading.

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、電子回路等に使われる
固体型記録装置に係り、特に固体型記録装置として強誘
電体メモリとその駆動法及び製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state recording device used in electronic circuits and the like, and more particularly to a ferroelectric memory as a solid-state recording device, a driving method thereof and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、多用されるようになった電子機
器において、特にコンピュータと画像装置を利用する際
に、高密度で高性能な記録装置が要求されている。この
ような要求に対して、従来、磁気テープ、フロッピーデ
ィスク、光磁気ディスク等の外部記録装置若しくは、半
導体メモリ装置、例えばDRAM、SRAM、EPRO
M、EEPROM、フラッシュメモリ等により対応して
いる。
2. Description of the Related Art Generally, in an electronic device which has been widely used, a recording device having high density and high performance is required especially when a computer and an image device are used. In response to such a demand, conventionally, an external recording device such as a magnetic tape, a floppy disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory device such as DRAM, SRAM, EPRO
This is supported by M, EEPROM, flash memory and the like.

【0003】しかし、現在実現しつつあるマルチメディ
アとコンピュータとの融合により、記録装置として、読
み出しにより記憶された情報が消去されない不揮発性を
有し、高速、低電圧で駆動し、機械的な動作をしない駆
動レスの固体メモリで、さらに高性能でコンパクトなメ
モリ装置が必要とされている。しかし、このような要求
を従来のメモリ装置では満たすことができず、種々の問
題を抱えている。
However, due to the fusion of the multimedia and the computer, which is being realized at present, the recording device has a non-volatile property in which the information stored by reading is not erased, is driven at high speed and low voltage, and operates mechanically. There is a need for a high performance and compact memory device that is a driveless solid-state memory that does not do so. However, such a demand cannot be satisfied by the conventional memory device, and there are various problems.

【0004】これに応えるメモリ装置としては、例え
ば、USP4,873,664(S.Sheffiel
d Eaton Jr., Colorado Spr
ings,CO)に開示されているような強誘電体メモ
リがある。
An example of a memory device that meets this requirement is USP 4,873,664 (S. Sheffield).
d Eaton Jr. , Colorado Spr
ings, CO).

【0005】図28には、この強誘電体メモリの構成例
を示す。
FIG. 28 shows an example of the structure of this ferroelectric memory.

【0006】前記強誘電体メモリにおいて、メモリセル
71内の強誘電体薄膜72の容量がスイッチング素子と
して機能し、強誘電体薄膜72の一方に接続されるFE
T73により、ドライブされるDRAM方式の蓄積容量
を強誘電体容量に変えた構成となっている。
In the ferroelectric memory, the capacitance of the ferroelectric thin film 72 in the memory cell 71 functions as a switching element and is connected to one side of the ferroelectric thin film 72.
By T73, the driven DRAM type storage capacitance is changed to a ferroelectric capacitance.

【0007】前記メモリセル71は、ビットライン7
6、ワードライン74及びプレートライン75を介し
て、センス回路77により読み出しが行なわれる。
The memory cell 71 includes a bit line 7
6, the reading is performed by the sense circuit 77 via the word line 74 and the plate line 75.

【0008】この構成ではSi基板上に、各素子を形成
しているため、集積度や製造コストが他の半導体メモリ
のDRAMやFLASHメモリと同程度になる。従っ
て、数100Mbyteのカードを作る場合には、技術的、
コスト的にも不都合である。
In this structure, since each element is formed on the Si substrate, the degree of integration and manufacturing cost are about the same as those of other semiconductor memories such as DRAM and FLASH memory. Therefore, when making a card of several hundred Mbytes,
It is also inconvenient in terms of cost.

【0009】これに対して、USP5,060,191
号に開示されているメモリ装置は、図29に示されるよ
うに、強誘電体材料83で単純マトリックス構造を作
り、読み出しドライブ回路84,85で信号検出する方
式である。このような単純マトリックスで構成されたメ
モリ装置の大きな問題は、選択しなかった他のセルに影
響を与えることである。
In contrast, USP 5,060,191
As shown in FIG. 29, the memory device disclosed in the above publication is a system in which a simple matrix structure is made of a ferroelectric material 83 and signals are detected by the read drive circuits 84 and 85. A major problem of the memory device configured with such a simple matrix is that it affects other cells that are not selected.

【0010】例えば、あるセルを選択し、そのセルに書
き込み/読み出しを行なう際に、電圧Va を印加する
と、選択セルの入力側/出力側の電極ラインに接続され
ている選択しない非選択セルにも、その電圧のVa /2
が印加されてしまう。従って、セル数が大きくなるにつ
れて、影響される非選択セルの数が増加する。
For example, if a voltage Va is applied when a cell is selected and writing / reading is performed on the cell, unselected cells connected to the electrode lines on the input side / output side of the selected cell are not selected. Also, the voltage Va / 2
Will be applied. Therefore, as the number of cells increases, the number of unselected cells affected increases.

【0011】そこで、USP5,060,191号で
は、選択セルに対する印加電圧Va に対して、例えば、
Va /3を非選択セルに印加されるよう工夫して、書き
込み動作を行なう。また読み出しは、低インピーダンス
の電圧を読み出して、非選択セルからのノイズをカット
している。しかし、書き込み時に選択セルの分極反転に
必要な電圧Va を印加すると、非選択セルの分極状態
は、Va /3の電圧ですら多数回の印加により破壊され
てしまう。
Therefore, in USP 5,060,191, for example, the applied voltage Va to the selected cell is
The write operation is performed by devising that Va / 3 is applied to the non-selected cells. In addition, for reading, a low-impedance voltage is read to cut noise from non-selected cells. However, when the voltage Va required for reversing the polarization of the selected cell is applied at the time of writing, the polarization state of the non-selected cell is destroyed by a large number of applications even at the voltage Va / 3.

【0012】そこで、USP5,140,548(C.
J. Brennan)号では、強誘電体内に空間電荷
層と中性領域の両方が存在して、図30に示したような
容量−電圧特性を作ると考え、負の電圧で書き込んだ9
0の状態と正の電圧で書き込んだ91の状態で、ある抗
電圧Vth以下の電圧Vb を印加し、この上に重畳したA
C信号により容量を測定すると、“1”状態では、92
の容量、“0”状態では、93の容量の2値が得られ、
この差で“1”状態では、92の容量、“0”状態で
は、93の容量の2値が得られ、この差で“1”“0”
を判別するというものである。
Therefore, USP 5,140,548 (C.
J. In Brennan), it was considered that both the space charge layer and the neutral region existed in the ferroelectric substance to create the capacitance-voltage characteristic as shown in FIG.
In a state of 0 and a state of 91 written with a positive voltage, a voltage Vb equal to or lower than a certain coercive voltage Vth is applied, and A superimposed on this voltage Vb.
When the capacitance is measured by the C signal, it is 92 in the "1" state.
In the capacity of "0", the binary value of the capacity of 93 is obtained,
With this difference, a binary value of 92 is obtained in the "1" state, and a binary value of 93 is obtained in the "0" state. With this difference, "1" and "0" are obtained.
Is to determine.

【0013】従って、書き込みを行なった後、空間電荷
の緩和時間より長い時定数でVb の読み出し電圧を印加
し、緩和時間より速い周波数成分を有する交流波形を印
加することで分極状態を変化させずに読み出しが行なえ
るとしている。
Therefore, after writing, the polarization state is not changed by applying the read voltage of Vb with a time constant longer than the relaxation time of space charge and applying an AC waveform having a frequency component faster than the relaxation time. It is supposed to be able to read.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の強誘電体メモリの欠点として、まず、図28に示した
半導体素子との組み合わせでは、その実現性は比較的容
易であるが、半導体基板上にスイッチング素子やFET
を形成するため、集積度や製造コストは、従来のDRA
Mと変わらない。
However, one of the drawbacks of the above-mentioned conventional ferroelectric memory is that the combination with the semiconductor element shown in FIG. Switching element or FET on top
Therefore, the integration and manufacturing costs are
Same as M

【0015】また、図29に示した単純マトリックス構
成の強誘電体メモリは、書き込み時に、強誘電体セルの
分極破壊に対する保証を具体的に開示していない。図3
0に示した容量変化を使用する方法は、単純マトリック
スに適用した場合、書き込み時には、図29に示す構成
の問題をそのまま抱える。また読み出し時においても、
S/N比を良く読み出しを行なおうとすると、読み出し
電圧Vb を、ある程度、高い電圧にしなければならず、
この様な印加を多数回行うと、強誘電体セルに分極の変
化が起こり、非破壊読み出しにはならない。
Further, the ferroelectric memory having the simple matrix structure shown in FIG. 29 does not specifically disclose the guarantee against polarization breakdown of the ferroelectric cell at the time of writing. FIG.
When applied to a simple matrix, the method of using the capacitance change shown in 0 still has the problem of the configuration shown in FIG. 29 at the time of writing. Also when reading
In order to read the S / N ratio well, the read voltage Vb must be set to a high voltage to some extent.
If such an application is performed many times, the polarization of the ferroelectric cell is changed, and non-destructive read is not performed.

【0016】そこで本発明は、高集積度且つ低コストで
製造でき、非破壊読み出し可能な強誘電体メモリとその
駆動法及び製造方法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a non-destructive readable ferroelectric memory which can be manufactured with high integration and low cost, and a driving method and manufacturing method thereof.

【0017】[0017]

【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、対向し互いに直交する第1,第2のストラ
イプ電極と、これらのストライプ電極間に挟持される強
誘電体薄膜とからなり、前記強誘電体薄膜を含む前記ス
トライプ電極の交差領域を記憶セルとしてマトリックス
状に配置するマトリックスメモリセルと、前記マトリッ
クスメモリセルの全記憶セルに対して、同時に第1のパ
ルスを印加し、“0”情報を示す第1の分極状態を設定
する“0”情報書き込み手段と、前記第1の分極状態に
ある記憶セル内から選択した記憶セルに、前記第1のパ
ルスとは逆極性の第2のパルスを印加し、“1”情報を
示す第2の分極状態に設定する“1”情報書き込み手段
と、前記“0”,“1”に設定された記憶セル内から選
択した記憶セルに、第3のパルスを印加し、分極状態と
して記憶される情報を読出す読出し手段と、前記マトリ
ックスメモリセルの各ストライプ電極からなるラインの
一方に設けられ、前記第3のパルスの印加の際に、選択
された記憶セルに直接接続する入力ライン及び出力ライ
ンを高抵抗に設定し、非選択の記憶セルに接続するライ
ンを低抵抗に設定する終端抵抗設定手段と、前記第3の
パルスの印加により読出された記憶セルの出力信号の
“1”,“0”を判別する読み出し手段とで構成される
強誘電体メモリを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention comprises first and second stripe electrodes facing each other and orthogonal to each other, and a ferroelectric thin film sandwiched between these stripe electrodes. And a first pulse is simultaneously applied to a matrix memory cell in which the intersecting regions of the stripe electrodes including the ferroelectric thin film are arranged in a matrix as a memory cell and all the memory cells of the matrix memory cell, The "0" information writing means for setting the first polarization state indicating "0" information and the memory cell selected from the memory cells in the first polarization state have a polarity opposite to that of the first pulse. "1" information writing means for applying a second pulse to set the second polarization state indicating "1" information, and a memory cell selected from the memory cells set to "0" and "1" To A read means for applying a third pulse to read information stored as a polarization state and one of the lines formed by the respective stripe electrodes of the matrix memory cell are provided, and when the third pulse is applied, By setting the input line and the output line directly connected to the selected memory cell to high resistance and setting the line connected to the non-selected memory cell to low resistance, and applying the third pulse, Provided is a ferroelectric memory including a read means for discriminating between "1" and "0" of the output signal of the read memory cell.

【0018】また前記強誘電体メモリにおいて、前記第
1のストライプ電極の全ての電極と、前記第2ストライ
プ電極の全ての電極とを選択し、全ての記憶セルを選択
し、選択した全ての記憶セルに対して、前記強誘電体薄
膜の抗電圧の2倍以上の大きさの第1のパルスに印加
し、“0”情報を示す第1の分極状態に設定することに
より、全記憶セルに“0”情報を書き込む強誘電体メモ
リの駆動方法を提供する。
In the ferroelectric memory, all electrodes of the first stripe electrode and all electrodes of the second stripe electrode are selected, all memory cells are selected, and all selected memory cells are selected. By applying a first pulse having a magnitude of at least twice the coercive voltage of the ferroelectric thin film to the cell and setting the first polarization state indicating "0" information, all memory cells are A method of driving a ferroelectric memory for writing "0" information is provided.

【0019】また、すでに“0”情報が書き込まれた記
憶セルの内で、第1,第2のストライプ電極内の各電極
をそれぞれ指定して、所望の記憶セルを選択し、前記強
誘電体薄膜の抗電圧の0.3〜2倍の電圧を書き込み電
圧Vw とし、指定した第1ストライプ電極の電極に前記
第1のパルスとは逆極性のVw /3の電圧を印加し、非
指定の第1のストライプ電極の電極には0Vを印加し、
指定した第2のストライプ電極の電極には、0Vを印加
し、非指定の第2のストライプ電極の電極には2Vw /
3Vとなる大きさの電圧を印加し、選択された記憶セル
に“1”情報を示す前記第1の分極状態の分極を有する
ドメインと、該第1の分極状態とは逆方向の分極を有す
るドメインとが混合した部分分極状態に設定することに
より、所望の記憶セルに“1”情報を選択的に書き込む
強誘電体メモリの駆動方法を提供する。
Further, among the memory cells in which "0" information has already been written, each electrode in the first and second stripe electrodes is designated to select the desired memory cell, and the ferroelectric substance is selected. A voltage of 0.3 to 2 times the coercive voltage of the thin film is set as the write voltage Vw, and a voltage of Vw / 3 having a polarity opposite to that of the first pulse is applied to the designated first stripe electrode, and a non-designated voltage is applied. 0V is applied to the electrode of the first stripe electrode,
0 V is applied to the designated second stripe electrode, and 2 Vw / is applied to the non-designated second stripe electrode.
A voltage having a magnitude of 3 V is applied, and a domain having a polarization of the first polarization state showing “1” information to the selected memory cell and a polarization in a direction opposite to the first polarization state are provided. A method of driving a ferroelectric memory is provided by selectively setting "1" information in a desired memory cell by setting a partially polarized state in which domains are mixed.

【0020】[0020]

【作用】以上のような構成の強誘電体メモリの記憶セル
への“0”情報の設定は、第1ストライプ電極及び第2
ストライプ電極の全ての電極を選択し、強誘電体薄膜の
抗電圧の2倍以上の大きさの第1のパルスを全記憶セル
に印加して、全記憶セルを一括して同一の第1の分極状
態(“0”情報)に設定する。また記憶セルへの“1”
情報の設定は、マトリックスメモリセルの内の“0”情
報が設定された記憶セルに対して行われ、第1ストライ
プ電極及び第2ストライプ電極の各電極を指定すること
により、所望する記憶セルを選択する。選択された記憶
セルに対して、強誘電体薄膜の抗電圧の0.3倍〜2倍
とする書き込み電圧Vw において、選択された第1スト
ライプ電極にVw /3、非選択の第1ストライプ電極に
0V、選択された第2ストライプ電極に0、非選択の第
2ストライプ電極19を2Vw /3なる大きさの第2の
パルスを印加し、所望の記憶セルにのみ部分分極状態
(“1”情報)に設定する。
The "0" information is set in the memory cell of the ferroelectric memory having the above-described structure by setting the first stripe electrode and the second stripe electrode.
All electrodes of the stripe electrodes are selected, and a first pulse having a magnitude equal to or more than twice the coercive voltage of the ferroelectric thin film is applied to all the memory cells, and all the memory cells are collectively subjected to the same first voltage. The polarization state (“0” information) is set. "1" to the memory cell
Information is set in a memory cell in which “0” information is set in the matrix memory cell, and a desired memory cell is selected by designating each electrode of the first stripe electrode and the second stripe electrode. select. At the write voltage Vw, which is 0.3 to 2 times the coercive voltage of the ferroelectric thin film for the selected memory cell, Vw / 3 for the selected first stripe electrode and the unselected first stripe electrode To the selected second stripe electrode, and a second pulse having a magnitude of 2Vw / 3 is applied to the selected second stripe electrode 19 and the non-selected second stripe electrode 19 so that the partial polarization state ("1") is applied only to the desired memory cell. Information).

【0021】前記マトリックスメモリセルの内の所望の
記憶セルを選択し、選択した記憶セルの入力ライン及び
出力ラインとなる第1ストライプ電極及び第2ストライ
プ電極の終端に接続する終端抵抗素子を高抵抗とし、非
選択のメモリセルに接続する第1ストライプ電極及び第
2ストライプ電極に接続する終端抵抗素子を低抵抗とす
る。その後、所望の記憶セルに対して強誘電体薄膜の抗
電圧の0.3倍以下の読み出し電圧を有する第3のパル
スを印加し、“0”,“1”情報を読み出し、低入力イ
ンピーダンス回路に入力させ、該低入力インピーダンス
回路からの出力は、差動増幅回路により差動増幅され、
さらに、比較増幅回路により比較増幅され“1”“0”
が判別され、読み出し動作が終了する。
A desired resistance memory cell is selected from the matrix memory cells, and a terminating resistance element connected to the ends of the first stripe electrode and the second stripe electrode serving as the input line and the output line of the selected memory cell has a high resistance. Then, the resistance of the terminating resistance element connected to the first stripe electrode and the second stripe electrode connected to the non-selected memory cell is made low. After that, a third pulse having a read voltage of 0.3 times or less the coercive voltage of the ferroelectric thin film is applied to a desired memory cell to read "0" and "1" information, and a low input impedance circuit. The output from the low input impedance circuit is differentially amplified by a differential amplifier circuit,
Further, it is comparatively amplified by the comparative amplifier circuit to be "1""0".
Is determined and the read operation ends.

【0022】[0022]

【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。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0023】図1乃至図15を参照して、本発明による
第1実施例としての強誘電体メモリについて説明する。
A ferroelectric memory as a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0024】図8には、本実施例における強誘電体メモ
リの記憶セルの構成の一例を示す。この記憶セル1にお
いては、白金等からなる一対の上部,下部電極2、3で
挟持された強誘電体薄膜4は、該電極間に所定の電圧が
印加されると、印加電圧に対して、分極量が非線形に変
化し、図2(a)に示すようなヒステリシス特性を有す
る。
FIG. 8 shows an example of the structure of the memory cell of the ferroelectric memory in this embodiment. In this memory cell 1, the ferroelectric thin film 4 sandwiched by the pair of upper and lower electrodes 2 and 3 made of platinum or the like, when a predetermined voltage is applied between the electrodes, The polarization amount changes non-linearly and has a hysteresis characteristic as shown in FIG.

【0025】このヒステリシス特性は、通常1KHz程
度の連続sin波、または、三角波を用いて測定され
る。ここで、Pr を残留分極量、Ps を飽和分極量、V
c ′を抗電圧とする。
This hysteresis characteristic is usually measured by using a continuous sin wave of about 1 KHz or a triangular wave. Here, Pr is the residual polarization amount, Ps is the saturation polarization amount, and V is
Let c ′ be the coercive voltage.

【0026】図3には、例えば、Pb(Zr0.4Ti0.6)O
3 (以下、PZTと称する)強誘電体薄膜4に対して、
単一パルスを印加した場合の分極破壊量ΔPと印加パル
スの大きさVaとの関係を示す。ここで、分極破壊量Δ
Pとは、Va なる大きさのパルスを印加することで、強
誘電体薄膜4の分極量がどれだけ変化したか、すなわ
ち、どれだけ破壊されたかを表現する。
In FIG. 3, for example, Pb (Zr0.4Ti0.6) O
3 For the ferroelectric thin film 4 (hereinafter referred to as PZT),
The relationship between the polarization breakdown amount ΔP when a single pulse is applied and the magnitude Va of the applied pulse is shown. Where the polarization breakdown amount Δ
P expresses how much the polarization amount of the ferroelectric thin film 4 changes by applying a pulse of Va, that is, how much it is destroyed.

【0027】図3中では、抗電圧Vc はΔPが0.5に
なる電圧値で定義されるが、図2(a)のように一般に
連続波を印加しながら評価された抗電圧Vc ′と、単一
パルスを印加しながら評価された図3とで求められる抗
電圧は異なる。実施例において以下、抗電圧との量的な
関係を示す際、抗電圧とはVc を示すものとする。図3
中、[I]の領域は、対応する大きさを有するパルスが
印加されても、第1の方向に分極設定された分極状態か
ら変化しない領域である。以後、各実施例において、第
1の分極状態5とは、図2(a)中、原点に対して負の
方向、ア点とする。そして、ディジタルデータの“0”
と定義する。この第1の分極状態5は、一方の記憶状態
である部分分極状態6(後述)との読み出しマージンを
考えると、その両者間で電気的特性にできるだけ差を持
たせておいた方が良く、第1の分極状態5は完全分極さ
せた状態とする方が好ましい。
In FIG. 3, the coercive voltage Vc is defined by the voltage value at which .DELTA.P becomes 0.5. Generally, the coercive voltage Vc 'is evaluated by applying a continuous wave as shown in FIG. 2 (a). , The coercive voltage found in Figure 3 evaluated while applying a single pulse is different. In the following Examples, the coercive voltage means Vc when showing a quantitative relationship with the coercive voltage. FIG.
The region [I] is a region in which the polarization state set in the first direction does not change even when a pulse having a corresponding magnitude is applied. Hereinafter, in each of the examples, the first polarization state 5 is defined as the point A in the negative direction with respect to the origin in FIG. Then, the digital data “0”
Is defined. Considering the read margin between the first polarization state 5 and the partial polarization state 6 (which will be described later), which is one of the storage states, it is better to make the electric characteristics as different as possible between the two. It is preferable that the first polarization state 5 is a completely polarized state.

【0028】しかし、当然ながら完全分極状態とするこ
とは必須要件ではなく、データ“1”“0”を判別でき
る読み出しマージン量を確保できれば、完全分極状態で
なくとも良い。一方、後に説明する部分分極状態6を
“1”と定義する。これは、今後の説明に混乱をきたさ
ない為に、定義するだけであり、逆に第1の分極状態5
を“1”とし、部分分極状態6を“0”を定義しても、
全く同一に発明を実施できることは言うまでもない。
However, it goes without saying that the perfect polarization state is not an essential requirement, and the perfect polarization state is not required as long as the read margin amount that can discriminate the data "1" or "0" can be secured. On the other hand, the partial polarization state 6 described later is defined as "1". This is only defined in order not to confuse future explanation, and conversely the first polarization state 5
Is defined as “1” and the partial polarization state 6 is defined as “0”,
It goes without saying that the inventions can be carried out exactly the same.

【0029】ここで、第1の分極状態5及び部分分極状
態6について説明する。
Here, the first polarization state 5 and the partial polarization state 6 will be described.

【0030】本実施例においては、データ“1”“0”
を共に飽和分極状態とするのではなく、一方を飽和分極
状態(第1の分極状態5)でデータ“0”とし、他方は
部分分極状態6でデータ“1”として対応させている。
In this embodiment, data "1""0"
Are not brought into the saturated polarization state together, but one is made to correspond to the data "0" in the saturated polarization state (first polarization state 5) and the other to the data "1" in the partial polarization state 6.

【0031】図2(b)には強誘電体のヒステリシス特
性を示す。この図2(b)において、強誘電体キャパシ
タに分極反転させるに十分な負の電圧−Vaを印加し、
印加電圧を取り除くと、分極状態はXとなる。これをデ
ータ“0”とする。そして分極状態Xである記憶セルに
少なくともVa>Vpを満足する適切な大きさを有する
正の部分分極作成電圧Vpを印加すると、分極状態は、
X→D→Eと遷移し、XでもなくZでもない部分分極状
態となる。そして図中、容量が最大となるY領域は、単
一パルスを印加して得られる特性において定義された電
圧Vcと同程度の大きさの正のパルスを印加して作成さ
れた部分分極状態に対応しており、連続波を印加して得
られる特性であるヒステリシス特性曲線上に図示するこ
とは困難であるが、X,Zの中点の近傍が部分分極状態
となる。
FIG. 2B shows the hysteresis characteristic of the ferroelectric substance. In this FIG. 2B, a negative voltage −Va sufficient to invert the polarization is applied to the ferroelectric capacitor,
When the applied voltage is removed, the polarization state becomes X. This is data “0”. Then, when a positive partial polarization generating voltage Vp having an appropriate magnitude satisfying at least Va> Vp is applied to the memory cell in the polarization state X, the polarization state becomes
The transition is X → D → E, and the state is a partial polarization state that is neither X nor Z. In the figure, the Y region having the maximum capacitance is in a partially polarized state created by applying a positive pulse having a magnitude similar to the voltage Vc defined in the characteristic obtained by applying a single pulse. Correspondingly, it is difficult to illustrate on a hysteresis characteristic curve which is a characteristic obtained by applying a continuous wave, but the vicinity of the midpoint of X and Z is a partially polarized state.

【0032】従って、本実施例において、第1の分極状
態5は図2(b)のXに位置し、部分分極状態6は図2
(b)のYに位置するものとする。
Therefore, in this embodiment, the first polarization state 5 is located at X in FIG. 2B and the partial polarization state 6 is shown in FIG.
It shall be located at Y in (b).

【0033】また図3において、[III]は第1の分極状
態5が、印加パルスによりもう一方の完全分極状態であ
る第2の分極状態7に反転させられた状態を有する領域
である。上記で、第1の分極状態5を図2(a)中、ア
点で定義していることから、第2の分極状態7とは原点
に対して正側の、イ点となる。[II]は部分分極状態6
の領域である。つまり、部分分極状態6とは、第1の分
極と第2の分極との混合状態を有する分極状態である。
Further, in FIG. 3, [III] is a region having a state in which the first polarization state 5 is inverted by the applied pulse to the second polarization state 7 which is the other full polarization state. Since the first polarization state 5 is defined by the point A in FIG. 2A, the second polarization state 7 is the point A on the positive side of the origin. [II] is a partially polarized state 6
Area. That is, the partial polarization state 6 is a polarization state having a mixed state of the first polarization and the second polarization.

【0034】以上の説明でも判るように、この部分分極
は、図4に示す第1のパルス送出回路11からの負の方
向を有する第1のパルスにより強誘電体薄膜4の分極状
態を第1の分極状態5に設定し、次に第2のパルス送出
回路12からの正の方向を有する第2のパルスを印加す
ることで形成できる。
As can be seen from the above description, this partial polarization changes the polarization state of the ferroelectric thin film 4 to the first by the first pulse having the negative direction from the first pulse sending circuit 11 shown in FIG. The polarization state is set to 5, and then the second pulse having the positive direction from the second pulse transmission circuit 12 is applied.

【0035】図3は前述したように、強誘電体薄膜4に
対する実測データであるが、実際に、強誘電体薄膜4の
抗電圧Vc の2倍〜2.5倍の大きさを有するパルスを
印加することで、ΔP=1となり、分極は完全に破壊さ
れる。すなわち、分極を完全反転させることができる。
As described above, FIG. 3 shows the measured data for the ferroelectric thin film 4. In practice, a pulse having a magnitude of 2 to 2.5 times the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film 4 is actually used. By applying, ΔP = 1, and the polarization is completely destroyed. That is, the polarization can be completely inverted.

【0036】従って、強誘電体薄膜4の抗電圧Vc の2
倍〜2.5倍の大きさを有する第1のパルス電源からの
負の第1のパルスを印加し、強誘電体薄膜4の分極状態
を第1の分極状態5にセットし、次に、強誘電体薄膜4
の抗電圧Vc の0.3倍〜2倍の大きさを有する第2の
パルス送出回路11からの正の第2のパルスを印加する
ことで部分分極状態6を形成することができる。勿論、
部分分極状態6は極めて安定に存在する事を確認してい
る。
Therefore, the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film 4 is 2
A negative first pulse from a first pulse power source having a magnitude of 2 to 2.5 times is applied to set the polarization state of the ferroelectric thin film 4 to the first polarization state 5, and then, Ferroelectric thin film 4
The partial polarization state 6 can be formed by applying a positive second pulse from the second pulse transmission circuit 11 having a magnitude of 0.3 to 2 times the coercive voltage Vc of. Of course,
It has been confirmed that the partially polarized state 6 exists extremely stably.

【0037】図4に基づき、この第1の分極状態5と部
分分極状態6を用いた基本的なメモリ動作を説明する。
A basic memory operation using the first polarization state 5 and the partial polarization state 6 will be described with reference to FIG.

【0038】まず、記憶セル選択回路15bにより選択
された記憶セル1に情報の書き込み(記憶)が行われ、
逆に読み出しの際には、同様にセル選択回路15bによ
り所望の記憶セル1が選択され、記憶している情報を、
適切な読み出し回路17により読み出す。
First, information is written (stored) in the memory cell 1 selected by the memory cell selection circuit 15b,
Conversely, at the time of reading, the desired memory cell 1 is similarly selected by the cell selection circuit 15b, and the stored information is
It is read by an appropriate read circuit 17.

【0039】情報の書き込みは、以下のようにして行わ
れる。前記記憶セル1は、第1のパルス送出回路11に
より送出された第1のパルスにより第1の分極状態5
(負の方向)に分極設定され、次に、第2のパルス送出
回路12により送出された第2のパルスにより部分分極
状態6に設定される。
Writing of information is performed as follows. The memory cell 1 has a first polarization state 5 caused by the first pulse sent by the first pulse sending circuit 11.
The polarization is set in the (negative direction), and then the partial polarization state 6 is set by the second pulse sent by the second pulse sending circuit 12.

【0040】第1のパルス送出回路11及び、第2のパ
ルス送出回路12の切り替えは、切り替えスイッチ14
により行われる。この時、第1のパルスは、強誘電体薄
膜4の抗電圧Vc の2.5倍以上の大きさVe を有する
負のパルスであり、第2のパルスは、強誘電体薄膜4の
抗電圧Vc の1倍の大きさVw を有する正のパルスとし
た。
The changeover of the first pulse transmission circuit 11 and the second pulse transmission circuit 12 is performed by the changeover switch 14
It is performed by At this time, the first pulse is a negative pulse having a magnitude Ve that is 2.5 times or more the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film 4, and the second pulse is a coercive voltage of the ferroelectric thin film 4. It was a positive pulse with a magnitude Vw of one time Vc.

【0041】読み出しは、書き込みと同様に、セル選択
回路15bにより所望の記憶セル1を選択し、第3のパ
ルス送出回路13により第3のパルスを印加し、記憶セ
ル1から読み出し回路17により情報を読み出す。
For reading, similarly to writing, the desired memory cell 1 is selected by the cell selecting circuit 15b, the third pulse is applied by the third pulse sending circuit 13, and the information is read by the reading circuit 17 from the memory cell 1. Read out.

【0042】図5には、部分分極状態6を形成する第2
のパルスの大きさVw と、形成された部分分極状態6を
有する強誘電体薄膜4の容量値Cp を示す。電圧0の点
(X点)での容量値Co が第1の分極状態5を有する強
誘電体薄膜4の容量値であるが、部分分極状態6を形成
する第2のパルスの大きさVw が増大するのに伴い、容
量値Cp は大きくなり、極大を示した後、減少する。
FIG. 5 shows the second polarization forming the partially polarized state 6.
And the capacitance value Cp of the ferroelectric thin film 4 having the partial polarization state 6 thus formed. The capacitance value Co at the point of voltage 0 (point X) is the capacitance value of the ferroelectric thin film 4 having the first polarization state 5, but the magnitude Vw of the second pulse forming the partial polarization state 6 is As the capacitance value increases, the capacitance value Cp increases, reaches a maximum, and then decreases.

【0043】従って、第1の分極状態5と部分分極状態
6、とで容量値Cp は異なる。この両者の容量値の差Δ
Cを読み出し回路17で検出し、“1”“0”を判別す
る。図3及び、図5から明らかなように、第2のパルス
の大きさVw (絶対値)、すなわち、部分分極状態6を
形成する電圧の大きさを、強誘電体薄膜4の抗電圧Vc
の1〜2倍とし、第1の分極状態5を完全分極状態とす
ることで、Cp を最大に、逆にCo を最小にすることが
できるため読み出しマージンとなる容量値の差ΔCを最
大とすることができ、S/Nの良い読み出し動作ができ
る強誘電体メモリを実現することができる。
Therefore, the capacitance value Cp is different between the first polarization state 5 and the partial polarization state 6. The difference between the two capacitance values Δ
C is detected by the read circuit 17 and "1" or "0" is discriminated. As is apparent from FIGS. 3 and 5, the magnitude Vw (absolute value) of the second pulse, that is, the magnitude of the voltage forming the partially polarized state 6 is determined by the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film 4.
Cp can be maximized and, conversely, Co can be minimized by setting the first polarization state 5 to a complete polarization state, and therefore, the difference ΔC in capacitance value, which is a read margin, is maximized. Therefore, it is possible to realize a ferroelectric memory capable of performing a read operation with good S / N.

【0044】次に図6には、メモリセルの配置が単純マ
トリックス構成の強誘電体メモリを示し説明する。
Next, FIG. 6 shows a ferroelectric memory having a simple matrix arrangement of memory cells for description.

【0045】この強誘電体メモリは、対向する一対の電
極の一方が、ストライプ状若しくは、該電極と電気的に
接続された電極がストライプ状に複数本、略平行に配列
された第1ストライプ電極19と、前記一対の電極のも
う一方がストライプ状に、または、該電極と電気的に接
続された電極がストライプ状に複数本、略平行に配列さ
れた第2ストライプ電極20とからなる電極の間に挟持
された強誘電体薄膜5から構成される。すなわち、前述
した図8に示すように、記憶セル1の上部電極2及び、
下部電極3が互いに直交するようなストライプ状に構成
されている。但し、上部電極10及び、下部電極11の
どちらを、第1ストライプ電極19、あるいは、第2ス
トライプ電極20としても良い。
In this ferroelectric memory, one of a pair of electrodes facing each other has a stripe shape, or a plurality of electrodes electrically connected to the electrodes are arranged in a stripe shape in a first stripe electrode. 19 and a second stripe electrode 20 in which the other of the pair of electrodes is in a stripe shape, or a plurality of electrodes electrically connected to the electrodes are arranged in a stripe shape, and the second stripe electrode 20 is arranged in parallel. It is composed of a ferroelectric thin film 5 sandwiched therebetween. That is, as shown in FIG. 8 described above, the upper electrode 2 of the memory cell 1 and
The lower electrodes 3 are formed in stripes so as to be orthogonal to each other. However, either the upper electrode 10 or the lower electrode 11 may be the first stripe electrode 19 or the second stripe electrode 20.

【0046】前記第1ストライプ電極19と前記第2ス
トライプ電極20は、前記強誘電体薄膜4を挟んでほぼ
直交し、その第1、第2ストライプ電極19,20との
交差領域を記憶セル1とする。
The first stripe electrode 19 and the second stripe electrode 20 are substantially orthogonal to each other with the ferroelectric thin film 4 interposed therebetween, and the memory cell 1 has an intersection region with the first and second stripe electrodes 19 and 20. And

【0047】また、DRAMでは、選択していない他セ
ルとのクロストークを防止するためにセル毎にMOSト
ランジスタを電気的なスイッチとして設けている。しか
し実施例の記憶セル1は、記憶セル毎に前記MOSトラ
ンジスタを付設していない。次に強誘電体メモリへの書
き込み動作について説明する。
Further, in the DRAM, a MOS transistor is provided as an electrical switch for each cell in order to prevent crosstalk with other cells that are not selected. However, in the memory cell 1 of the embodiment, the MOS transistor is not provided for each memory cell. Next, the write operation to the ferroelectric memory will be described.

【0048】まず、第1の分極状態5にセットする。こ
の場合、記憶セル選択回路15a,15bにより所望の
セルCs 21を選択し、第1のパルス送出回路11から
選択されたセルCs 21にのみ第1のパルスを印加す
る。次に、切り替えスイッチ14を切り替え、第2のパ
ルス送出回路12により、選択されたセルCs 21にの
み第2のパルスを印加する。
First, the first polarization state 5 is set. In this case, the desired cell Cs 21 is selected by the memory cell selection circuits 15a and 15b, and the first pulse is applied only to the cell Cs 21 selected by the first pulse transmission circuit 11. Next, the changeover switch 14 is changed over, and the second pulse sending circuit 12 applies the second pulse only to the selected cell Cs 21.

【0049】しかし、前述したように単純マトリックス
構成の場合、隣接セルとの相互干渉(クロストーク)が
あり、選択したセルCs 21のみに電圧を印加すること
は不可能である。従って、セルCs 21に電圧Va を印
加した場合には、隣接する非選択セルCusにも何らかの
電圧が印加されてしまう。
However, in the case of the simple matrix structure as described above, there is mutual interference (crosstalk) with the adjacent cells, and it is impossible to apply a voltage only to the selected cell Cs 21. Therefore, when the voltage Va is applied to the cell Cs 21, some voltage is also applied to the adjacent non-selected cell Cus.

【0050】図7(a)に示すようにMOSトランジス
タの電気的スイッチを付設しない単純マトリックスに構
成する場合、容量C(セル)をn×nマトリックスに構
成する。そして、所望のセルCs 21を選択し、Va な
る大きさの電圧を印加した場合、非選択のセルCusをも
含めた各セルに印加される電圧は図7(b)のようにな
る。
As shown in FIG. 7A, in the case of forming a simple matrix without an electric switch of a MOS transistor, the capacitance C (cell) is formed in an n × n matrix. Then, when the desired cell Cs 21 is selected and a voltage of Va is applied, the voltage applied to each cell including the non-selected cell Cus is as shown in FIG. 7B.

【0051】従って、選択されない非選択セルCusにも
無視できない電圧が印加されてしまう。マトリックスサ
イズn×nが大きくなるほど、入力ライン、および、出
力ラインに接続する非選択セルCy 22、Cx 23に印
加される電圧は、選択セルCs 21への印加電圧Va の
半分、すなわち、Va /2に近づく。
Therefore, a non-negligible voltage is applied to the unselected cells Cus which are not selected. As the matrix size n × n increases, the voltage applied to the non-selected cells Cy 22 and Cx 23 connected to the input line and the output line is half the voltage Va applied to the selected cell Cs 21, that is, Va / It approaches 2.

【0052】図3には、PZT強誘電体薄膜に対する印
加パルスの大きさに対する分極の破壊量ΔPを示した
が、第1の分極状態5を完全分極状態とするためには、
少なくともVc の2倍以上が必要で、好ましくはVc の
2.5倍の大きさを有する第1のパルスを印加する必要
がある。
FIG. 3 shows the polarization destruction amount ΔP with respect to the magnitude of the applied pulse to the PZT ferroelectric thin film. In order to make the first polarization state 5 a perfect polarization state,
It is necessary to apply at least twice as much as Vc, and preferably to apply the first pulse having a magnitude of 2.5 times Vc.

【0053】すると、そのほぼ半分の大きさ、すなわ
ち、Vc と同程度の大きさの電圧が前記Cy 22、Cx
23に印加される。そして図3から明らかなように、V
c 程度の大きさの電圧が印加されると分極は半分、50
%が変化する。後述するが、Vc 程度の大きさで書き込
まれた部分分極状態6を“1”とすることで、S/Nの
良いメモリが実現されるため、“1”はVc の大きさの
第2のパルスで作製される部分分極状態6とする。従っ
て、Cy 22、Cx 23にVc 程度の電圧が印加される
ことは、記憶する“0”を“1”に書き換えてしまうこ
とを意味しており、記憶状態の破壊を招く。
Then, about half the voltage, that is, a voltage about the same as Vc, is applied to the Cy22 and Cx.
23. And as is clear from FIG.
When a voltage of about c is applied, the polarization is half, 50
% Changes. As will be described later, by setting the partial polarization state 6 written with a magnitude of about Vc to "1", a memory with a good S / N is realized, so "1" is the second magnitude of Vc. The partial polarization state 6 produced by a pulse is used. Therefore, application of a voltage of about Vc to Cy 22 and Cx 23 means that the stored "0" is rewritten to "1", which causes the destruction of the stored state.

【0054】図1には、第1実施例としての強誘電体メ
モリの構成例を示す。
FIG. 1 shows an example of the structure of a ferroelectric memory as the first embodiment.

【0055】この強誘電体メモリは、大別して、所定の
パルス信号を送出するパルス信号送出部31と、情報を
記憶する強誘電体薄膜を記憶セルに用いた強誘電体セル
マトリックス回路32と、読み出し部33とで構成され
る。
This ferroelectric memory is roughly classified into a pulse signal transmitting section 31 for transmitting a predetermined pulse signal, a ferroelectric cell matrix circuit 32 using a ferroelectric thin film for storing information as a memory cell, It is composed of a reading unit 33.

【0056】前記パルス信号送出部31は、図4で前述
した第1,第2,第3のパルス信号を送出する3つのパ
ルス送出回路11,12,13と、切り替えスイッチ1
4とで構成される。
The pulse signal transmission section 31 includes three pulse transmission circuits 11, 12 and 13 for transmitting the first, second and third pulse signals described above with reference to FIG.
4 and 4.

【0057】前記強誘電体セルマトリックス回路32に
おいて、図8に示したような構造の記憶セル1が単純マ
トリックス構成に配置され、図6に示したような対向す
る一対の第1ストライプ電極19及び、該第1ストライ
プ電極19に直交する方向に設けられた第2ストライプ
電極20が設けられている。但し、第1ストライプ電極
19及び第2ストライプ電極20は、いずれが上部電極
2,下部電極3のどちらであっても良い。これらの第1
ストライプ電極19及び第2ストライプ電極20が交差
する領域が記憶セル21となる。
In the ferroelectric cell matrix circuit 32, the memory cells 1 having the structure shown in FIG. 8 are arranged in a simple matrix structure, and a pair of opposing first stripe electrodes 19 as shown in FIG. A second stripe electrode 20 provided in a direction orthogonal to the first stripe electrode 19 is provided. However, the first stripe electrode 19 and the second stripe electrode 20 may be either the upper electrode 2 or the lower electrode 3. The first of these
A region where the stripe electrode 19 and the second stripe electrode 20 intersect becomes a memory cell 21.

【0058】また、前記ストライプ電極19,20の一
方の各終端には、電気的に高抵抗、あるいは、低抵抗に
切り替えられ、一端を接地した終端抵抗素子34を具備
した終端抵抗素子制御回路35a,35bが設けられて
いる。この終端抵抗素子34は、例えば図10に示すよ
うに、MOSトランジスタを各ラインに接続し、終端抵
抗素子制御回路35a,35bによりゲートをHig
h、あるいは、Lowにすることで抵抗値を変えること
ができる。
A terminating resistance element control circuit 35a having a terminating resistance element 34 electrically switched to a high resistance or a low resistance and having one end grounded is provided at each end of one of the stripe electrodes 19 and 20. , 35b are provided. In this termination resistance element 34, for example, as shown in FIG. 10, a MOS transistor is connected to each line, and the gate is set to High by the termination resistance element control circuits 35a and 35b.
The resistance value can be changed by setting to h or Low.

【0059】前記読み出し部33は、読み出し回路17
と差動参照セル36で構成され、該読み出し回路17
は、信号処理回路37と比較増幅回路38とで構成され
る。
The reading section 33 includes a reading circuit 17
And the differential reference cell 36, and the read circuit 17
Is composed of a signal processing circuit 37 and a comparison and amplification circuit 38.

【0060】前記信号処理回路37は、低入力インピー
ダンス回路39、差動増幅回路40及び差動参照セル4
1からなる。
The signal processing circuit 37 includes a low input impedance circuit 39, a differential amplifier circuit 40 and a differential reference cell 4.
Consists of one.

【0061】このように構成された強誘電体メモリは、
前記第1ストライプ電極19及び第2ストライプ電極2
0から記憶セル21の図示しない強誘電体薄膜4の抗電
圧Vc 以上の大きさVe を有する第1のパルスを印加し
て、2つの飽和分極状態のうちのどちらか一方に分極状
態を設定し、その分極状態を第1の分極状態5とし、該
第1の分極状態5と、第1の分極状態5にある強誘電体
薄膜4に前記第1のパルスとは逆極性の大きさVw を有
する第2のパルスを印加して、該第1の分極状態5の分
極を有するドメインと、それとは逆方向の分極を有する
ドメインとが混合した部分分極状態6とで2つの記憶状
態を構成し、該記憶状態を大きさVr を有する第3のパ
ルスを印加して読み出す。
The ferroelectric memory having the above structure is
The first stripe electrode 19 and the second stripe electrode 2
A first pulse having a magnitude Ve larger than the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film 4 (not shown) of the memory cell 21 is applied from 0 to set the polarization state to either one of the two saturation polarization states. , Its polarization state is defined as a first polarization state 5, and the first polarization state 5 and the ferroelectric thin film 4 in the first polarization state 5 are provided with a magnitude Vw having a polarity opposite to that of the first pulse. By applying a second pulse having a partial polarization state 6 in which a domain having a polarization of the first polarization state 5 and a domain having a polarization in the opposite direction are mixed to form two memory states. , The memory state is read by applying a third pulse having a magnitude Vr.

【0062】このように構成された強誘電体メモリにお
ける書き込みについて詳細に説明する。
Writing in the ferroelectric memory configured as above will be described in detail.

【0063】まず、第1のパルス送出回路11からの第
1のパルスの印加により、第1の分極状態5にセットす
る分極設定は、記憶セル選択回路15bにより全ての第
15bによりストライプ電極19を選択し、同時に、第
2ストライプ電極20も記憶セル選択回路15aにより
全て選択し、切り替えスイッチ14を第1のパルス送出
回路11側に切り替え、例えば、強誘電体薄膜4のVc
の2.5倍の大きさの第1のパルスを全セルに印加す
る。
First, the polarization setting for setting the first polarization state 5 by the application of the first pulse from the first pulse transmission circuit 11 is performed by the memory cell selection circuit 15b to all the stripe electrodes 19 by the 15th. At the same time, all the second stripe electrodes 20 are also selected by the memory cell selection circuit 15a, and the changeover switch 14 is changed over to the first pulse transmission circuit 11 side. For example, Vc of the ferroelectric thin film 4 is changed.
The first pulse with a magnitude of 2.5 times is applied to all cells.

【0064】このように全セルを一括して同一の第1の
分極状態5に設定するため、クロストークといった問題
を考慮する必要がない。この動作にて、全セルがデータ
“0”にセットされる。
Since all the cells are collectively set to the same first polarization state 5 as described above, it is not necessary to consider the problem of crosstalk. By this operation, all cells are set to data "0".

【0065】次に、所望の記憶セル21にデータ“1”
に対応した部分分極状態6にセットする書き込みについ
て説明する。
Next, data "1" is written in the desired memory cell 21.
Writing for setting the partial polarization state 6 corresponding to will be described.

【0066】まず、“1”としたい所望のセルを記憶セ
ル選択回路15a,15bにより選択し、切り替えスイ
ッチ14を第2のパルス送出回路12側に切り替える。
First, a desired cell to be set to "1" is selected by the memory cell selection circuits 15a and 15b, and the changeover switch 14 is changed over to the second pulse transmission circuit 12 side.

【0067】そして選択された第1ストライプ電極19
にはVw /3を、非選択の第1ストライプ電極19には
0(V)を、選択された第2ストライプ電極20には、
0(V)を、非選択の第2ストライプ電極20が2Vw
/3となる大きさの電圧を印加する。
Then, the selected first stripe electrode 19
Is Vw / 3, the unselected first stripe electrode 19 is 0 (V), and the selected second stripe electrode 20 is Vw / 3.
0 (V) is applied to the non-selected second stripe electrode 20 by 2 Vw
A voltage having a magnitude of / 3 is applied.

【0068】この印加によって、記憶セルCs 21には
Vw を、非選択セルCusにはVw /3(絶対値)が印加
される。従って、非選択セルCusには、Vw /3と小さ
な電圧しか印加されない。この駆動方式を以下、1/3
駆動法と呼ぶ。
By this application, Vw is applied to the memory cell Cs 21 and Vw / 3 (absolute value) is applied to the non-selected cell Cus. Therefore, only a small voltage of Vw / 3 is applied to the non-selected cell Cus. This drive method is hereafter referred to as 1/3
Called the driving method.

【0069】Vw の大きさは、強誘電体薄膜4のVc に
対して、Vc の0.3倍〜2倍とすることで部分分極状
態6にセットでき、この範囲中、所望の値を選定すれば
良い。さらに、メモリとして読み出し時のS/Nをでき
るだけ大きくするためには、前述したように読み出し信
号の源となる“1”“0”の容量値差ΔCを最大にして
おく必要があり、Vw の大きさは、Vc の1倍程度が望
ましい(図5参照)。
The magnitude of Vw can be set to the partially polarized state 6 by setting Vc of the ferroelectric thin film 4 to 0.3 times to 2 times Vc, and a desired value is selected in this range. Just do it. Further, in order to maximize the S / N at the time of reading as a memory, it is necessary to maximize the capacitance value difference ΔC between “1” and “0” that is the source of the read signal, as described above. It is desirable that the size is about one time Vc (see FIG. 5).

【0070】本実施例では、非選択セルCusへの印加電
圧を0.3Vc とするために、Vw=0.9Vc として
いる。こうすることで、図9から判るように非選択セル
に印加される0.3Vc の大きさでは、少なくとも10
9 回のパルス印加に対して分極は破壊されない。
In this embodiment, Vw = 0.9Vc is set in order to set the voltage applied to the non-selected cell Cus to 0.3Vc. By doing so, as can be seen from FIG. 9, at least 0.3 Vc applied to the non-selected cells, at least 10
The polarization is not destroyed by applying 9 pulses.

【0071】図9は、第1の分極状態14及び、Vc で
書き込まれた部分分極状態6を有する記憶セル21に、
正の極性を有する印加電圧と印加回数をパラメータとし
て分極の変化量を示したものである。どちらの分極状態
においても、0.3Vc 以下の印加電圧では、少なくと
も評価した109 回のパルス印加まで分極はほとんど変
化しない。すなわち、0.3Vc 以下の印加電圧であれ
ば、選択したセルCs21以外の非選択セルCusの分極
状態、すなわち、記憶状態を変化させない。この動作を
シーケンシャルに行い、全セル中、所望の記憶セルを部
分分極状態6にセットすることで、データ“1”の書き
込み動作が終了する。
FIG. 9 shows a memory cell 21 having a first polarization state 14 and a partial polarization state 6 written at Vc,
The amount of change in polarization is shown with the applied voltage having a positive polarity and the number of times of application as parameters. In either polarization state, with an applied voltage of 0.3 Vc or less, the polarization hardly changes at least until the evaluated 10 9 pulse application. That is, if the applied voltage is 0.3 Vc or less, the polarization state of the non-selected cells Cus other than the selected cell Cs21, that is, the storage state is not changed. By performing this operation sequentially and setting a desired memory cell in all the cells to the partially polarized state 6, the write operation of the data "1" is completed.

【0072】次に本実施例の強誘電体メモリにおける読
み出し動作について、詳細に説明する。
Next, the read operation in the ferroelectric memory of this embodiment will be described in detail.

【0073】まず、読み出し際に、前述したように記憶
セル選択回路15a,15bにより所望の記憶セル(選
択セルCs )21を選択する。そして切り替えスイッチ
14を切り替え、第3のパルス送出回路13から大きさ
Vr の第3のパルスを選択された記憶セル21に印加
し、その応答を検出する。
First, at the time of reading, a desired memory cell (selected cell Cs) 21 is selected by the memory cell selection circuits 15a and 15b as described above. Then, the changeover switch 14 is changed over, the third pulse of the magnitude Vr is applied from the third pulse sending circuit 13 to the selected memory cell 21, and the response is detected.

【0074】この時に、選択された記憶セル21に隣接
する記憶セル(非選択セルCus)とのクロストークがあ
り、前述した書き込み時と全く同じ問題が発生する。つ
まり、第3のパルスは、選択セルCs 21以外の非選択
セルCusにも、図7(b)に従う値が印加され、その応
答が出力ラインに混入してしまうため、読み出しのS/
Nを劣化させる。
At this time, there is crosstalk with the memory cell (non-selected cell Cus) adjacent to the selected memory cell 21, and the same problem as in the above-described writing occurs. That is, the third pulse is applied to the non-selected cells Cus other than the selected cell Cs 21 as well, and the value according to FIG. 7B is applied, and the response is mixed in the output line, so that the read S /
Deteriorate N.

【0075】よってマトリックスサイズn×nが大きく
なるに従い、図7(b)に示されるように、入力ライン
及び出力ラインに接続される各記憶セルに、第3のパル
スの大きさVr の1/2の大きさが印加されるため、非
選択セルの記憶状態によっては、ノイズ量が大きくな
り、選択セルの記憶状態が“1”であっても、ノイズ量
が原因で“0”と判定され、あるいは、その逆といった
判別の誤りさえ生ずる。また、書き込み時に施した工夫
である1/3駆動法を用いても、Vr /3の大きさの電
圧が各非選択セルCusに印加され、また、各非選択セル
Cusから見て出力ラインが必ずLowレベルであること
から、非選択セルCusからの信号(ノイズ)は全て出力
ラインに混入してしまう。
Therefore, as the matrix size n × n becomes larger, as shown in FIG. 7B, 1 / th of the magnitude Vr of the third pulse is applied to each memory cell connected to the input line and the output line. Since the magnitude of 2 is applied, the noise amount becomes large depending on the storage state of the non-selected cell, and even if the storage state of the selected cell is “1”, it is determined as “0” due to the noise amount. , Or vice versa. Further, even if the 1/3 drive method, which is a device devised at the time of writing, is used, a voltage of Vr / 3 is applied to each non-selected cell Cus, and the output line is seen from each non-selected cell Cus. Since it is always at the Low level, all signals (noise) from the non-selected cells Cus are mixed in the output line.

【0076】これを防ぐために、図1に示す本実施例で
は、 (1)第1ストライプ電極19、第2ストライプ電極2
0の一方の各終端に電気的に高抵抗、あるいは、低抵抗
に切り替えられる終端抵抗素子34を接続する。 (2)強誘電体セルマトリックス回路32の出力ライン
に低入力インピーダンス回路39、差動増幅回路40及
び、比較増幅回路38を設ける。
In order to prevent this, in the present embodiment shown in FIG. 1, (1) first stripe electrode 19 and second stripe electrode 2
A terminal resistance element 34 that is electrically switched to a high resistance or a low resistance is connected to each of the 0 ends. (2) A low input impedance circuit 39, a differential amplifier circuit 40, and a comparison amplifier circuit 38 are provided on the output line of the ferroelectric cell matrix circuit 32.

【0077】このように構成することによって、選択セ
ルCs 21からの信号をS/N良く読み出すことができ
る。以下に動作・効果を詳細に説明する。
With this configuration, the signal from the selected cell Cs 21 can be read out with good S / N. The operation / effect will be described in detail below.

【0078】まず、記憶セル選択回路15a,15bに
より所望の記憶セルを選択する。この時、入力ライン及
び、出力ラインの終端に接続される終端抵抗素子34
は、終端抵抗素子制御回路35a,35bにより高抵抗
Roff に設定される。それ以外のラインに接続する終端
抵抗素子34は低抵抗Ronとする。
First, a desired memory cell is selected by the memory cell selection circuits 15a and 15b. At this time, the termination resistance element 34 connected to the termination of the input line and the output line
Is set to a high resistance Roff by the termination resistance element control circuits 35a and 35b. The termination resistance element 34 connected to the other lines has a low resistance Ron.

【0079】前記終端抵抗素子21は、図10に示すよ
うにMOSトランジスタ42を各ラインに接続し、終端
抵抗素子制御回路15a,15bによりゲートをHig
h、あるいは、Lowにすることで抵抗値を変えること
ができる。低抵抗値としては1KΩ、高抵抗値としては
1012Ω程度が実現できる。また、バイポーラトランジ
スタ等を使用してもよい。
In the termination resistance element 21, as shown in FIG. 10, the MOS transistor 42 is connected to each line, and the gate is set to High by the termination resistance element control circuits 15a and 15b.
The resistance value can be changed by setting to h or Low. A low resistance value of 1 KΩ and a high resistance value of 10 12 Ω can be realized. Alternatively, a bipolar transistor or the like may be used.

【0080】次にこの時に、前記入力ライン及び出力ラ
インの終端に接続する終端抵抗素子34を高抵抗Roff
とする理由について説明する。
Next, at this time, the termination resistance element 34 connected to the termination of the input line and the output line is connected to the high resistance Roff.
The reason for doing so will be described.

【0081】入力ラインに接続する終端抵抗素子34
は、第3のパルス送出回路13から見た強誘電体セルマ
トリックス回路32の入力インピーダンスZifを支配的
に決定してしまう。後述するが、この低抵抗Ronは、非
常に小さな値を要求されており、入力ラインに接続され
た終端抵抗素子34を抵抗値の小さなRonにすると、図
11の等価回路に示すRy がRy =Ronとなるため、Z
ifが非常に小さくなり電流消費が激しく、第3のパルス
送出回路13への負荷が非常に大きなものとなる。
Termination resistance element 34 connected to the input line
Will predominantly determine the input impedance Zif of the ferroelectric cell matrix circuit 32 viewed from the third pulse transmission circuit 13. As will be described later, this low resistance Ron is required to have a very small value, and when the termination resistance element 34 connected to the input line is set to Ron having a small resistance value, Ry shown in the equivalent circuit of FIG. Ron, so Z
If becomes very small, current consumption is heavy, and the load on the third pulse sending circuit 13 becomes very large.

【0082】一方、出力ラインの終端抵抗素子34を抵
抗値の小さな低抵抗Ronとすると、図11に示す等価回
路のRx がRx =Ronとなるため、読み出し回路17中
の低入力インピーダンス回路39の入力インピーダンス
Zinとの関係によるが、選択セルCs 21から発生され
た出力信号がインピーダンスの小さなRx を経由してG
NDに流れ込んでしまい、読み出し回路17側へと流入
する信号量を減少させる。
On the other hand, when the terminating resistance element 34 of the output line is a low resistance Ron having a small resistance value, Rx of the equivalent circuit shown in FIG. 11 becomes Rx = Ron, so that the low input impedance circuit 39 in the read circuit 17 is Depending on the relationship with the input impedance Zin, the output signal generated from the selected cell Cs 21 passes through Rx having a small impedance to G
The amount of signal that flows into the ND and flows into the read circuit 17 side is reduced.

【0083】従って、前記入力ライン及び出力ラインの
終端に接続する終端抵抗素子34を終端抵抗素子制御回
路35a,35bにより高抵抗Roff とする。但し、以
下に説明するが、必ずしもRonが上記問題となる値まで
小さくする必要がない場合もあり、入力ライン及び出力
ラインの終端に接続する終端抵抗素子34を高抵抗Rof
f とすることは、必ずしも必要ではない。メモリに要求
される性能から決められるRonの値に応じて前記操作を
施す必要性があるかを決めれば良い。もし、必要がなけ
れば、終端抵抗素子34は、電気的に低抵抗Ron、高抵
抗Roff を切り替えられる素子である必要はなく、勿
論、切り替えのための終端抵抗素子制御回路15a,1
5bも必要はない。固定の低抵抗Ronの終端抵抗素子3
4として、各ラインに接続すれば良い。
Therefore, the termination resistance element 34 connected to the termination of the input line and the output line is set to a high resistance Roff by the termination resistance element control circuits 35a and 35b. However, as will be described below, there is a case where Ron does not necessarily need to be reduced to a value that causes the above problem, and the terminating resistance element 34 connected to the ends of the input line and the output line has a high resistance Rof.
It is not always necessary to use f. It may be determined whether or not the above operation needs to be performed according to the value of Ron determined from the performance required for the memory. If it is not necessary, the terminating resistance element 34 does not need to be an element that can electrically switch between the low resistance Ron and the high resistance Roff, and, of course, the terminating resistance element control circuits 15a, 1 for switching.
5b is not necessary either. Fixed low resistance Ron termination resistance element 3
4 may be connected to each line.

【0084】このような強誘電体セルマトリックス回路
32に、振幅がVr の周波数成分が単一である連続サイ
ン波を印加する場合を考える。このとき強誘電体セルマ
トリックスを構成する各記憶セルに印加される電圧は入
力ラインに接続するセルCy20以外はほぼ“0”とな
る。この様子を図1中の強誘電体セルマトリックス回路
32の等価回路となる図11を参照して説明する。
Consider a case where a continuous sine wave having a single frequency component with an amplitude of Vr is applied to such a ferroelectric cell matrix circuit 32. At this time, the voltage applied to each memory cell forming the ferroelectric cell matrix is almost "0" except for the cell Cy20 connected to the input line. This state will be described with reference to FIG. 11, which is an equivalent circuit of the ferroelectric cell matrix circuit 32 in FIG.

【0085】ここで、終端抵抗素子34は、電気的に低
抵抗に設定されたとき、その抵抗値Ronが下式を満足す
る素子である。
Here, the terminating resistance element 34 is an element whose resistance value Ron satisfies the following expression when electrically set to a low resistance.

【0086】ω<<1/CRon …Eq.(1) ω:印加電圧の角周波数 C:記憶セル21の容量値 最低要件として、ωとCとの関係が満足されていれば良
いのであるが、一般にメモリとして要求される性能の一
つにアクセススピードがある。これを高めるには、当
然、ωが大きくなるわけであるが、それに伴い低抵抗R
onは小さくする必要がある。例えば、1Mbit のメモリ
を想定しセルサイズを2×2μm2 とすると、PZTの
場合、容量値は、150fF程度である。すると10M
Hzで駆動する場合、低抵抗Ronは、 Ron<<100KΩ でなければならず、好ましくは、 Ron=数KΩ 程度の値とする。
Ω << 1 / CRon ... Eq. (1) ω: Angular frequency of applied voltage C: Capacity value of memory cell 21 As a minimum requirement, it is sufficient that the relationship between ω and C is satisfied. Generally, one of the performances required for a memory is access speed. To increase this, of course, ω becomes large, but the low resistance R
on needs to be small. For example, assuming a 1 Mbit memory and a cell size of 2 × 2 μm 2 , the capacitance value of PZT is about 150 fF. Then 10M
When driving at Hz, the low resistance Ron must be Ron << 100 KΩ, preferably Ron = several KΩ.

【0087】図11に示す非選択セルに着目して、各ノ
ードの電位、電流パスを考慮して等価回路を書き直した
ものを図12に示す。
Focusing on the non-selected cells shown in FIG. 11, FIG. 12 shows a rewritten equivalent circuit in consideration of the potential and current path of each node.

【0088】この図12に示す回路は、多段のハイパス
フィルタを構成しており、Eq.(1)を満足する条件下
では、入力ライン44に接続するセルCy 22には、第
3のパルスの大きさとほぼ同じ大きさのパルスが印加さ
れるが、図11の等価回路においてCxy43、Cx 23
で示した他の非選択セルには、殆ど電圧は印加されな
い。何故なら、ラインを接地しているRonは十分小さな
値であり、インピーダンスが低いため、電流パスは図中
矢の大きさで示すよう入力ライン44に接続される非選
択セルに接続する抵抗Rを介して、GNDに流れ込むも
のが支配的である。
The circuit shown in FIG. 12 constitutes a multi-stage high-pass filter, and under the condition that Eq. (1) is satisfied, the cell Cy 22 connected to the input line 44 receives the third pulse of the third pulse. Although a pulse having the same magnitude as the magnitude is applied, in the equivalent circuit of FIG. 11, Cxy43, Cx23
Almost no voltage is applied to the other non-selected cells indicated by. Because Ron that grounds the line has a sufficiently small value and the impedance is low, the current path is connected through the resistor R connected to the non-selected cell connected to the input line 44 as shown by the size of the arrow in the figure. That is, what flows into GND is dominant.

【0089】また前述したように、低抵抗Ronは小さな
値であるため、抵抗Rでの電圧効果は殆どない。従っ
て、図11に示すa点の電位は、殆ど“0”である。さ
らには、Cxy43と低抵抗Ronとで同じ構成をとってい
ることから、b点の電位は、さらに、“0”に近ずく。
また本実施例で説明したように、Cy 22、Cxy43に
流れる電流、すなわち非選択セルCy 22、Cxy43か
らのノイズは、低抵抗Ronを介してGNDに流れ込み、
出力ライン45に流入しない。また、低入力インピーダ
ンス回路39にて出力信号を受けていることから、c点
の電位は低く、選択セルCs 21には印加した第3のパ
ルスの大きさVr が効率的に印加され、選択セルCs 2
1からの信号はインピーダンスの低い低入力インピーダ
ンス回路39に効率的に流れ込むため、S/Nの良い読
み出しが可能となる。
As described above, since the low resistance Ron has a small value, there is almost no voltage effect on the resistance R. Therefore, the potential at the point a shown in FIG. 11 is almost “0”. Furthermore, since the Cxy 43 and the low resistance Ron have the same configuration, the potential at the point b further approaches "0".
Further, as described in the present embodiment, the current flowing through Cy 22, Cxy 43, that is, the noise from the non-selected cells Cy 22, Cxy 43 flows into GND via the low resistance Ron,
It does not flow into the output line 45. Further, since the low input impedance circuit 39 receives the output signal, the potential at the point c is low, and the magnitude Vr of the applied third pulse is efficiently applied to the selected cell Cs 21, and the selected cell Cs 21 is efficiently supplied. Cs 2
Since the signal from 1 efficiently flows into the low input impedance circuit 39 having a low impedance, it is possible to read with a good S / N.

【0090】第3のパルスの大きさVr は、強誘電体薄
膜4のVc の0.3倍以下とする。こうすることで、前
述した図9から明らかなように、少なくとも109 回の
パルスを印加しても、強誘電体薄膜4の分極状態は、勿
論として容量値の変化はない。すなわち、記憶状態が変
わることはない。
The magnitude Vr of the third pulse is 0.3 times or less of Vc of the ferroelectric thin film 4. By doing so, as is apparent from FIG. 9 described above, even if the pulse is applied at least 10 9 times, the polarization state of the ferroelectric thin film 4 naturally does not change the capacitance value. That is, the memory state does not change.

【0091】従って、第1ストライプ電極19、第2ス
トライプ電極20の一方の各終端に電気的に高抵抗、あ
るいは、低抵抗に切り替えられる終端抵抗素子34を接
続し、強誘電体セルマトリックス回路32の出力ライン
に低入力インピーダンス回路39を接続することで、ク
ロストークのない高S/Nの読み出しが可能となる。
Therefore, a termination resistance element 34 that can be electrically switched to a high resistance or a low resistance is connected to one end of each of the first striped electrode 19 and the second striped electrode 20, and the ferroelectric cell matrix circuit 32 is connected. By connecting the low input impedance circuit 39 to the output line of, a high S / N read without crosstalk becomes possible.

【0092】また、強誘電体薄膜4のVc の0.3倍以
下の大きさの第3のパルスを使用することで選択セルC
s 21は勿論のこと、印加電圧とほぼ同等の電圧が印加
されてしまう非選択セルCy 22の記憶状態を変えるこ
となく、非破壊読み出しが可能となる。
Further, by using the third pulse having a magnitude of 0.3 times or less of Vc of the ferroelectric thin film 4, the selected cell C is
Not to mention s21, nondestructive reading is possible without changing the memory state of the non-selected cell Cy22 to which a voltage substantially equal to the applied voltage is applied.

【0093】次に低入力インピーダンス回路39から後
段の信号処理について説明する。図3に示したVc =
2.5VであるPZT薄膜の場合について、具体的な動
作を定量的に説明する。
Next, the signal processing from the low input impedance circuit 39 to the subsequent stage will be described. Vc = shown in FIG.
A specific operation will be quantitatively described in the case of a PZT thin film of 2.5V.

【0094】図3には、このPZTに対する部分分極作
成電圧である第2のパルスの大きさVw と容量値Cp の
関係が示されているが、Vw =0の場合とVw =2.5
V(=Vc )の場合とで、“1”“0”の容量値差ΔC
は、10〜20%程度である。この変化分だけを増幅す
るために、図13に示すように差動増幅回路40を低入
力インピーダンス回路39の後段に配置し、一方の信号
入力端40aには低入力インピーダンス回路39の出力
Ao を入力し、比較するもう一方の差動参照信号入力端
40bには差動参照信号Aref を流入する。この差動参
照信号Aref の大きさは適宜決めれば良い。また、電流
源などの電源により適切な値の差動参照信号Aref を入
力しても良い。
FIG. 3 shows the relationship between the magnitude Vw of the second pulse, which is the partial polarization generation voltage for this PZT, and the capacitance value Cp. When Vw = 0 and Vw = 2.5.
Capacitance difference ΔC of “1” and “0” with V (= Vc)
Is about 10 to 20%. In order to amplify only this change, the differential amplifier circuit 40 is arranged in the subsequent stage of the low input impedance circuit 39 as shown in FIG. 13, and the output Ao of the low input impedance circuit 39 is provided at one signal input terminal 40a. The differential reference signal Aref flows into the other differential reference signal input terminal 40b which is input and compared. The magnitude of this differential reference signal Aref may be appropriately determined. Further, the differential reference signal Aref having an appropriate value may be input by a power source such as a current source.

【0095】ここでは、Aref の大きさを以下のように
定める。強誘電体セルマトリックス回路32中の記憶セ
ル21の記憶状態を一義的に決める事は不可能であり、
一般には“1”“0”がランダムに記憶されている状態
であるが、極端なケースとして以下の4ケースで表現で
きる。ランダムな状態とは、これらのケースの中間状態
をとるものであり、これらの4ケースについて読み出し
動作を考えれば十分で ある。 ケース1 ケース2 ケース3 ケース4 選択セルCs “1” “1” “0” “0” 全ての非選択セル “1” “0” “1” “0” 出力信号 A11 A10 A01 A00 少なくとも A1j >A0k ……Eq.(2) ここで、j,k=0,1 が満足されれば、上記の4ケースに限定されることな
く、あらゆる記憶状態においても、“1”“0”の判別
することができる。出力信号の最小値Amin は、A0
1、もしくはA00である。これは、強誘電体セルマト
リックス回路32と低入力インピーダンス回路39との
電気的な相対関係により変わる。
Here, the size of Aref is determined as follows. It is impossible to uniquely determine the storage state of the storage cell 21 in the ferroelectric cell matrix circuit 32,
Generally, "1" and "0" are randomly stored, but can be expressed in the following four cases as extreme cases. The random state is an intermediate state between these cases, and it is sufficient to consider the read operation for these four cases. Case 1 Case 2 Case 3 Case 4 Selected cell Cs “1” “1” “0” “0” All unselected cells “1” “0” “1” “0” Output signal A11 A10 A01 A00 At least A1j> A0k …… Eq. (2) Here, if j, k = 0, 1 is satisfied, it is not limited to the above four cases, and "1" and "0" can be discriminated in all memory states. You can The minimum value Amin of the output signal is A0
1 or A00. This changes depending on the electrical relationship between the ferroelectric cell matrix circuit 32 and the low input impedance circuit 39.

【0096】A11>A10かA11<A10か、ま
た、A01>A00かA01<A00かの問題ではな
く、上記関係式 Eq.(2)が満足され、ΔAがΔA≠
0であれば、“1”“0”の判別は可能である。A11
>A10かA11<A10かは、また、A01>A00
かA01<A00かは、メモリ構成・回路が決定されれ
ば定まる。ここでは、 A10≧A11>A00≧A01 として以下の説明を行う。従って、 Aref =Amin とする。図14から明らかなように、Aref =Amin と
することで、ベース分を取り除き差分だけを電源電圧内
で増幅できるため、信号差を最大に増幅することができ
る。
It does not matter whether A11> A10 or A11 <A10, or A01> A00 or A01 <A00. The above relational expression Eq. (2) is satisfied, and ΔA is ΔA ≠
If it is 0, it is possible to determine “1” or “0”. A11
> A10 or A11 <A10 is also A01> A00
Whether A01 <A00 is determined if the memory configuration / circuit is determined. Here, the following description will be given assuming that A10 ≧ A11> A00 ≧ A01. Therefore, Aref = Amin. As is apparent from FIG. 14, by setting Aref = Amin, the base component can be removed and only the difference can be amplified within the power supply voltage, so that the signal difference can be maximized.

【0097】次に比較増幅回路38について説明する。
ここでは、低入力インピーダンス回路39の増幅度は
“1”とする。差動増幅回路40の増幅度をαとする
と、差動増幅回路40を通過後、電源電圧範囲内で、信
号差がα倍される。この出力信号Vs を、さらに、比較
増幅回路38の読み出し信号入力端38aに接続し、も
う一方の比較参照信号入力端38bに接続された比較参
照セル36の比較参照信号Vref と比較して、Vs >V
ref であれば、読み出し信号入力端38aは、ほぼ電源
電圧Vddにラッチされ、もう一方の比較参照信号入力端
38bはGNDレベルとなる。
Next, the comparison and amplification circuit 38 will be described.
Here, the amplification factor of the low input impedance circuit 39 is "1". When the amplification degree of the differential amplifier circuit 40 is α, the signal difference is multiplied by α within the power supply voltage range after passing through the differential amplifier circuit 40. The output signal Vs is further connected to the read signal input end 38a of the comparison and amplification circuit 38 and compared with the comparison reference signal Vref of the comparison reference cell 36 connected to the other comparison reference signal input end 38b to obtain Vs. > V
In the case of ref, the read signal input end 38a is latched to approximately the power supply voltage Vdd, and the other comparison reference signal input end 38b becomes the GND level.

【0098】逆に、Vs <Vref の場合には、その逆と
なり、比較増幅回路38の動作後、読み出し信号入力端
38aが、VddレベルかGNDレベルかで“1”,
“0”を判別することができる。
On the contrary, when Vs <Vref, the opposite is true, and after the operation of the comparison and amplification circuit 38, the read signal input terminal 38a is "1" depending on whether Vdd level or GND level,
"0" can be discriminated.

【0099】一般に、この比較増幅回路38はフリップ
フロップ型センス回路として知られ、DRAM等の半導
体メモリに使用されている。原理的には、Vs ≠Vref
であれば、その差ΔVは幾ら小さくとも正常に動作す
る。しかし、構成するトランジスタの性能のバラツキ、
配線の非対称性からもたらされる浮遊容量・抵抗の差、
さらには、要求動作スピード等により、ΔVは100〜
200mV程度必要とされる。前記PZTの場合、Vc
=2.5Vであることから、第3のパルスの大きさは、
分極の非破壊性を保証するために、Vc の3倍以下であ
るから第3のパルスの大きさは高々0.75Vである。
Generally, the comparison / amplification circuit 38 is known as a flip-flop type sense circuit and is used in a semiconductor memory such as a DRAM. In principle, Vs ≠ Vref
If so, the difference ΔV operates normally even if the difference ΔV is small. However, variations in the performance of the transistors that make up the
Stray capacitance / resistance difference caused by wiring asymmetry,
Further, ΔV is 100 to 100 depending on the required operation speed.
About 200 mV is required. In the case of PZT, Vc
= 2.5V, the magnitude of the third pulse is
In order to guarantee the non-destructive property of polarization, the magnitude of the third pulse is 0.75 V at most because it is not more than 3 times Vc.

【0100】例えば、低入力インピーダンス回路39を
単純な容量CLとする。低入力インピーダンス回路39
は、他にも単純な抵抗素子、あるいは、ベース接地のバ
イポーラトランジスタ等でも良い。ここでは、単純な容
量素子で説明する。
For example, the low input impedance circuit 39 has a simple capacitance CL. Low input impedance circuit 39
Alternatively, a simple resistance element, a base-grounded bipolar transistor, or the like may be used. Here, a simple capacitive element will be described.

【0101】この低入力インピーダンス回路39の入力
インピーダンスは、低くしなければならない要件から少
なくとも選択セルCs 21の容量値Cs よりも大きくす
る必要がある。ここでは、CLの値はn×nメモリの場
合、nに依存して適切に設計されなければならないが、
ここではCL=10Cs として説明する。すると、出力
ラインの電位Vo は前述の工夫によりノイズの混入量が
極めて少なくなるために、ほぼCs とCLとの比で決め
られ、高々Vo =CL/(CL+Cs )である。実際に
は、出力ラインに接続する非選択のセルの合成インピー
ダンスも無視できずVo より小さくなるが、ここではV
o として話を進める。
The input impedance of the low input impedance circuit 39 needs to be at least larger than the capacitance value Cs of the selected cell Cs 21 because of the requirement of lowering it. Here, the value of CL must be properly designed depending on n in the case of n × n memory.
Here, description will be made assuming that CL = 10 Cs. Then, the electric potential Vo of the output line is determined by the ratio of Cs and CL because the amount of noise mixed in is extremely reduced by the above-mentioned device, and Vo = CL / (CL + Cs) at most. In reality, the combined impedance of the non-selected cells connected to the output line cannot be ignored and is smaller than Vo, but here V
Proceed as o.

【0102】さらに、“1”,“0”の容量値差ΔC
は、先に示したように10〜20%程度であるから、出
力ラインの電圧変化ΔVは10mV程度である。従っ
て、比較増幅回路38で直接比較増幅することができな
い。そこで、正常動作させるために、差動増幅回路40
によりΔVを増幅する必要がある。αを最も大きくでき
る条件が、先に示したAref =Amin である。増幅度α
=10〜20とすれば、出力ラインの電圧変化をΔV=
100〜200mVとすることができ、十分に比較増幅
回路38を安定した正常動作とすることができる。
Furthermore, the capacitance value difference ΔC between “1” and “0”
Is about 10 to 20% as described above, the voltage change ΔV of the output line is about 10 mV. Therefore, the comparison and amplification circuit 38 cannot directly perform comparison and amplification. Therefore, in order to operate normally, the differential amplifier circuit 40
Therefore, it is necessary to amplify ΔV. The condition under which α can be maximized is Aref = Amin described above. Amplification degree α
= 10 to 20, the voltage change of the output line is ΔV =
The voltage can be set to 100 to 200 mV, and the comparison and amplification circuit 38 can be sufficiently operated normally and stably.

【0103】比較増幅回路38に入力する比較参照信号
Vref は、図15に示すよう、データ“1”,“0”に
対応する読み出し信号V1、V0の中間の値Vref とす
れば良い。このVref に対し、比較増幅回路38の信号
入力端40aに入力された信号が、大きいか小さいかで
読み出し信号入力端38a、参照信号入力端40aの電
位がHighか、Lowに比較増幅される。
As shown in FIG. 15, the comparison reference signal Vref input to the comparison / amplification circuit 38 may be an intermediate value Vref between the read signals V1 and V0 corresponding to the data "1" and "0". With respect to this Vref, the potentials of the read signal input end 38a and the reference signal input end 40a are compared and amplified to High or Low depending on whether the signal input to the signal input end 40a of the comparison and amplification circuit 38 is large or small.

【0104】以上説明したように、一対の電極、上部電
極2、下部電極3により挟持された強誘電体薄膜4に、
強誘電体薄膜4の抗電圧Vc 以上の大きさVe を有する
第1のパルスを印加して、2つの飽和分極状態のうちの
どちらか一方に分極状態を設定し、その分極状態を第1
の分極状態5とし、該第1の分極状態5と、第1の分極
状態5にある強誘電体薄膜4に前記第1のパルスとは逆
極性の大きさVw を有する第2のパルスを印加して、該
第1の分極状態5の分極を有するドメインと、それとは
逆方向の分極を有するドメインとが混合した部分分極状
態6とで2つの記憶状態を構成し、該記憶状態を大きさ
Vr を有する第3のパルスを印加して読み出す強誘電体
メモリにおいて、前記一対の電極の一方がストライプ状
に、または、該電極と電気的に接続された電極がストラ
イプ状に複数本、略平行に配列された第1ストライプ電
極19と、前記一対の電極のもう一方がストライプ状
に、または、該電極と電気的に接続された電極がストラ
イプ状に複数本、略平行に配列された第2ストライプ電
極20とからなる電極に挟持された強誘電体薄膜4から
構成され、前記第1ストライプ電極19と前記第2スト
ライプ電極20は前記強誘電体薄膜4を挟んでほぼ直交
し、その第1、第2ストライプ電極19、20との交差
領域を記憶セル1とし、前記ストライプ電極19、20
の一方の各終端に電気的に高抵抗、あるいは、低抵抗に
切り替えられる終端抵抗素子34を具備した強誘電体セ
ルマトリックス回路32と、少なくとも低入力インピー
ダンス回路39、差動増幅回路40からなる信号処理回
路37、および、比較増幅回路38を組み合わせた読み
出し回路17を具備することを特徴とする。
As described above, the ferroelectric thin film 4 sandwiched by the pair of electrodes, the upper electrode 2 and the lower electrode 3 is
A first pulse having a magnitude Ve greater than the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film 4 is applied to set the polarization state to either one of the two saturation polarization states, and the polarization state is set to the first polarization state.
Of the first polarization state 5 and a second pulse having a magnitude Vw opposite in polarity to the first pulse is applied to the first polarization state 5 and the ferroelectric thin film 4 in the first polarization state 5. Then, two memory states are formed by the partial polarization state 6 in which the domain having the polarization of the first polarization state 5 and the domain having the polarization in the opposite direction are mixed, and the size of the storage state is set. In a ferroelectric memory for applying and reading a third pulse having Vr, one of the pair of electrodes is in a stripe shape, or a plurality of electrodes electrically connected to the electrodes are in a stripe shape and are substantially parallel to each other. A first stripe electrode 19 arranged in a row and the other of the pair of electrodes in a stripe shape, or a plurality of electrodes electrically connected to the first stripe electrode in a stripe shape, and a second stripe electrode Electrode consisting of stripe electrode 20 The first stripe electrode 19 and the second stripe electrode 20 are substantially orthogonal to each other with the ferroelectric thin film 4 sandwiched therebetween. The region intersecting with 20 is set as the memory cell 1, and the stripe electrodes 19 and 20 are formed.
A signal composed of a ferroelectric cell matrix circuit 32 having a termination resistance element 34 that is electrically switched to a high resistance or a low resistance at each end of one side, and at least a low input impedance circuit 39 and a differential amplifier circuit 40. The read circuit 17 is characterized by including a processing circuit 37 and a comparison and amplification circuit 38.

【0105】強誘電体メモリとすることで、他セルとの
干渉(クロストーク)のない高S/Nで、しかも、記憶
セルの記憶状態を破壊しない大容量強誘電体メモリが実
現できる。
By using the ferroelectric memory, it is possible to realize a large-capacity ferroelectric memory which has a high S / N ratio without interference (crosstalk) with other cells and which does not destroy the memory state of the memory cell.

【0106】また、前記差動増幅回路40の一方の信号
入力端40aには前記低入力インピーダンス回路39の
出力端が、直接、あるいは、間接的に入力され、もう一
方の差動参照信号入力端40bには差動参照信号Aref
が入力されており、さらには、前記比較増幅回路38の
一方の読み出し信号入力端38aには、該差動増幅回路
40の出力が、直接、あるいは、間接的に入力され、も
う一方の比較参照信号入力端38bには比較参照信号V
ref が入力されていることを特徴とすることによって、
高S/Nでの読み出しができる強誘電体メモリが実現で
きる。
The output terminal of the low input impedance circuit 39 is directly or indirectly input to one signal input terminal 40a of the differential amplifier circuit 40, and the other differential reference signal input terminal is input. 40b is a differential reference signal Aref
Further, the output of the differential amplification circuit 40 is directly or indirectly input to one read signal input end 38a of the comparison amplification circuit 38, and the other comparison reference is input. The comparison reference signal V is applied to the signal input end 38b.
By characterizing that the ref has been entered,
A ferroelectric memory capable of reading at high S / N can be realized.

【0107】また、前記差動参照信号Aref を、前記強
誘電体セルマトリックス回路32の記憶状態に応じて出
力される信号の最小値Amin とすることによって、出力
信号差ΔAを最大限に差動増幅回路40により増幅で
き、安定した正確な比較増幅回路38の動作を実現する
ことができ、正確な読み出し動作のできる強誘電体メモ
リを実現できる。
Further, by setting the differential reference signal Aref to the minimum value Amin of the signal output according to the storage state of the ferroelectric cell matrix circuit 32, the output signal difference ΔA is maximized. It is possible to realize a ferroelectric memory that can be amplified by the amplifier circuit 40, can realize stable and accurate operation of the comparison amplifier circuit 38, and can perform accurate read operation.

【0108】次に本発明による強誘電体メモリとしての
第2実施例について説明する。
Next, a second embodiment of the ferroelectric memory according to the present invention will be described.

【0109】本実施例の強誘電体メモリにおいては、図
13に示すように差動増幅回路40を低入力インピーダ
ンス回路39の後段に配置し、一方の信号入力端40a
には低入力インピーダンス回路39の出力Ao を接続
し、比較するもう一方の差動参照信号入力端40bから
差動参照信号Aref が流入する。この差動参照信号Are
f の大きさは、前述した第1実施例では、Aref =Ami
n と仮定した。しかし、後述するように第1の分極状態
5及び、部分分極状態6の容量値は温度、経過時間に応
じて変化する。そのための工夫は後述する実施例にて説
明するが、それでも差動参照信号Aref =Amin を正確
に行うことは難しい。
In the ferroelectric memory of this embodiment, as shown in FIG. 13, the differential amplifier circuit 40 is arranged at the subsequent stage of the low input impedance circuit 39, and one signal input terminal 40a is provided.
Is connected to the output Ao of the low input impedance circuit 39, and the differential reference signal Aref flows from the other differential reference signal input terminal 40b to be compared. This differential reference signal Are
In the first embodiment described above, the magnitude of f is Aref = Ami
I assumed n. However, as will be described later, the capacitance values of the first polarization state 5 and the partial polarization state 6 change according to temperature and elapsed time. Although a device for that purpose will be described in an embodiment described later, it is still difficult to accurately perform the differential reference signal Aref = Amin.

【0110】ここでは、より現実的な差動参照信号Are
f の大きさについて説明する。
Here, a more realistic differential reference signal Are
The size of f will be described.

【0111】図1に示した強誘電体セルマトリックス回
路32の記憶状態に応じて出力される信号において、選
択セルCs 21が“1”の場合の出力値の最小値Am1と
選択セルCs 21が“0”の場合の出力値の最大値Am2
との間の値とする。第1実施例で説明したように、 A10≧A11>A00≧A01 であるから、Am1=A11、Am2=A00である。こう
すると、Amin が、多少変動しても、確実に図14で示
したベース分を除去できるため、電源電圧内で差動増幅
回路40の増幅度αを最大限とすることができ、比較増
幅回路38を安定して正確な動作させることのできる所
望の信号レベルまで容易に増幅することができる。
In the signal output according to the storage state of the ferroelectric cell matrix circuit 32 shown in FIG. 1, the minimum output value Am1 when the selected cell Cs 21 is "1" and the selected cell Cs 21 are Maximum value Am2 of output value in case of "0"
It should be a value between and. As described in the first embodiment, since A10 ≧ A11> A00 ≧ A01, Am1 = A11 and Am2 = A00. By doing so, even if Amin fluctuates to some extent, the base component shown in FIG. 14 can be reliably removed, so that the amplification degree α of the differential amplifier circuit 40 can be maximized within the power supply voltage, and the comparative amplification can be performed. The circuit 38 can be easily amplified to a desired signal level that enables stable and accurate operation.

【0112】以上のように、差動参照信号Aref を、前
記強誘電体セルマトリックス回路32の記憶状態に応じ
て出力される信号において、選択セルが“1”の場合の
出力値の最小値Am1と選択セルが“0”の場合の出力値
の最大値Am2との間の値とすることで、確実に読み出し
信号のベース分を取り除けるため、電源電圧内で増幅度
αを最大限に大きくすることができ、安定した差動増幅
回路40による差動増幅、正確な比較増幅回路38によ
る比較増幅が実現される。
As described above, in the signal that outputs the differential reference signal Aref in accordance with the storage state of the ferroelectric cell matrix circuit 32, the minimum output value Am1 when the selected cell is "1". And the maximum value Am2 of the output value when the selected cell is "0", the base portion of the read signal can be reliably removed, so that the amplification degree α is maximized within the power supply voltage. Therefore, stable differential amplification by the differential amplification circuit 40 and accurate comparison amplification by the comparison amplification circuit 38 are realized.

【0113】本発明による第3実施例としての強誘電体
メモリについて説明する。
A ferroelectric memory as a third embodiment according to the present invention will be described.

【0114】本実施例では、図16に基づき、差動参照
信号Aref 、比較参照信号Vref について説明する。
In this embodiment, the differential reference signal Aref and the comparison reference signal Vref will be described with reference to FIG.

【0115】差動参照信号Aref 及び、比較参照信号V
ref は、前述した第1実施例における大きさの参照信号
であれば、読み出し信号とタイミングを合わせ入力すれ
ば良く、例えば、電流源若しくは、電圧源等による基準
電源を設けても良い。
Differential reference signal Aref and comparison reference signal V
If ref is a reference signal having the magnitude of the above-described first embodiment, the reference signal may be input at the same timing as the read signal. For example, a reference power source such as a current source or a voltage source may be provided.

【0116】記憶セル1の特性、すなわち、記憶状態に
応じた容量値が、如何なる場合においても不変であれば
良いが、実際には、図16に示すように変化する。
The characteristics of the memory cell 1, that is, the capacitance value according to the memory state may be unchanged in any case, but in reality, it changes as shown in FIG.

【0117】図16は温度に対する変化を示す。各分極
状態での容量値は温度の像加に伴い上昇する。変化は、
Cp −Vp カーブを基本的に維持し、全体的にシフトす
る。従って、ある温度で見れば、“1”“0”の関係、
その差ΔCは、ほぼ維持されている。しかし、温度に対
するシフト分は、無視できる量ではなく、例えば、室温
(20℃)でのCp の最大値Cpa(図中A点)と100
℃でのCp の最小値Cpb(図中B点)とでは、Cpb>C
paとなってしまっており、データ“0”に定義されてい
る第1の分極状態5の容量値の方が、データ“1”に定
義される部分分極状態6の容量値よりも大きくなってし
まう。従って、差動参照信号Aref 及び、比較参照信号
Vref も、記憶セル1の状態に応じて変化させる必要が
ある。そこで、記憶セル1と同じ一対の電極で挟持され
た強誘電体薄膜4で構成される差動参照セル41及び比
較参照セル36を参照セルとする。これらの参照セルか
らの出力信号は、そのセルの容量値Cに比例するため C=ε0 εr・S/d ……Eq.(3) ε0 :真空の誘電率 εr:比誘電率 S :面積 d :厚み より、面積Sにより変化させることができる。従って、
差動参照信号Aref 、あるいは、比較参照信号Vref に
見合う面積のセルとすれば良い。このように記憶セル1
と同一構造の同一材料のセルを差動参照セル41及び、
比較参照セル36とすることで、温度に対する変化は、
記憶セル1と全く同一となるため差動参照信号Aref 及
び比較参照信号Vref は、自動的に適正な値に変化す
る。従って、温度により、記憶セル20の状態が変化
し、その出力信号が変化しても、正確な“1”“0”の
判別が行える。
FIG. 16 shows changes with temperature. The capacitance value in each polarization state increases with the image of temperature. The change is
Basically keep the Cp-Vp curve and shift overall. Therefore, at a certain temperature, the relationship of "1" and "0",
The difference ΔC is almost maintained. However, the amount of shift with respect to temperature is not a negligible amount, and for example, the maximum value of Cp at room temperature (20 ° C.) Cpa (point A in the figure) and 100
With the minimum value of Cp at C, Cpb (point B in the figure), Cpb> C
Since it is pa, the capacitance value of the first polarization state 5 defined by the data “0” is larger than the capacitance value of the partial polarization state 6 defined by the data “1”. I will end up. Therefore, the differential reference signal Aref and the comparison reference signal Vref also need to be changed according to the state of the memory cell 1. Therefore, the differential reference cell 41 and the comparison reference cell 36, which are composed of the ferroelectric thin film 4 sandwiched by the same pair of electrodes as the memory cell 1, are used as reference cells. The output signals from these reference cells are proportional to the capacitance value C of the cell, so C = ε 0 εr · S / d Eq. (3) ε 0 : Dielectric constant of vacuum εr: Dielectric constant S: Area d: It can be changed by the area S rather than the thickness. Therefore,
A cell having an area corresponding to the differential reference signal Aref or the comparison reference signal Vref may be used. Thus memory cell 1
A cell of the same material having the same structure as the differential reference cell 41 and
By using the comparison reference cell 36, the change with temperature is
Since it is exactly the same as the memory cell 1, the differential reference signal Aref and the comparison reference signal Vref automatically change to proper values. Therefore, even if the state of the memory cell 20 changes depending on the temperature and the output signal thereof changes, it is possible to accurately determine "1" or "0".

【0118】以上のように、前記差動参照信号Aref
を、少なくとも下部電極3と上部電極2とで挟持された
前記強誘電体薄膜4からなる差動参照セル41から発生
した信号とすることによって、温度変化に対しても正確
な差動増幅回路40による差動増幅が得られ、読み出し
S/Nの高い強誘電体メモリが実現できる。
As described above, the differential reference signal Aref
Is a signal generated from a differential reference cell 41 composed of the ferroelectric thin film 4 sandwiched between at least the lower electrode 3 and the upper electrode 2, and thus the differential amplifier circuit 40 that is accurate with respect to temperature changes. A differential amplification can be obtained, and a ferroelectric memory with a high read S / N can be realized.

【0119】また、前記比較参照信号Vref を、少なく
とも下部電極3と上部電極2とで挟持された前記強誘電
体薄膜4からなる比較参照セル36から発生した信号と
することで、温度変化に対しても正確な比較増幅回路3
8による比較増幅が得られ、読み出しS/Nの高い強誘
電体メモリが実現できる。
Further, by using the comparison reference signal Vref as a signal generated from the comparison reference cell 36 composed of the ferroelectric thin film 4 sandwiched at least by the lower electrode 3 and the upper electrode 2, it is possible to prevent a change in temperature. Even accurate comparison and amplification circuit 3
Comparative amplification by 8 can be obtained, and a ferroelectric memory with a high read S / N can be realized.

【0120】次に図17、18に基づき本発明による第
4実施例としての強誘電体メモリについて説明する。
Next, a ferroelectric memory as a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0121】図17には、図1に示した記憶セル21の
分極状態を設定後の経過時間に対する容量値の変化を示
す。記憶セル21の容量値Cは、第1のパルス10若し
くは第2のパルスが印加され、第1の分極状態5若しく
は、部分分極状態6に分極を設定された後、如何なるア
クセスもせず、放置すると、両者の容量値の差ΔCは維
持されるが、その経過時間に応じ容量値Cは減少する。
FIG. 17 shows changes in the capacitance value with respect to the elapsed time after setting the polarization state of the memory cell 21 shown in FIG. When the first pulse 10 or the second pulse is applied and the polarization value is set to the first polarization state 5 or the partial polarization state 6, the capacitance value C of the memory cell 21 is left without any access. , The difference ΔC between the capacitance values of the two is maintained, but the capacitance value C decreases according to the elapsed time.

【0122】従って、前述した第2実施例と同様に、差
動参照セル41からの差動参照信号Aref 及び比較参照
セル36からの比較参照信号Vref を、それに応じて変
化させる必要がある。
Therefore, similarly to the second embodiment described above, it is necessary to change the differential reference signal Aref from the differential reference cell 41 and the comparison reference signal Vref from the comparison reference cell 36 accordingly.

【0123】本実施例では、差動参照セル41は、前述
した実施例に示したように、1対の電極で挟持された強
誘電体薄膜4からなる単一セルとする。そして、強誘電
体セルマトリックス回路32中の記憶セル21への書き
込み動作時に同期させて分極設定を行う。こうすること
で、差動参照セル41は記憶セル21と常に同期して分
極設定されるため経時変化が記憶セル21と同一に起こ
り、常に、適切な差動参照信号Aref を発生することが
できる。
In this embodiment, the differential reference cell 41 is a single cell composed of the ferroelectric thin film 4 sandwiched by a pair of electrodes, as shown in the above-mentioned embodiments. Then, the polarization is set in synchronization with the write operation to the memory cell 21 in the ferroelectric cell matrix circuit 32. By doing so, the differential reference cell 41 is always polarized in synchronization with the memory cell 21, so that the change over time occurs in the same manner as the memory cell 21, and an appropriate differential reference signal Aref can always be generated. .

【0124】一方、前記比較参照セル36は図18に示
すように構成される。
On the other hand, the comparison reference cell 36 is constructed as shown in FIG.

【0125】図18に示すように、強誘電体薄膜4を対
向してほぼ直交する一対のストライプ状の電極(上部電
極2及び下部電極3)で間に挟んで、比較参照セルマト
リックス回路50を形成する。前記比較参照セルマトリ
ックス回路50のストライプ状の電極で交差した領域を
比較参照セル36とする。これらの上部電極2及び下部
電極3は、第3ストライプ電極51若しくは第4ストラ
イプ電極52のいずれにしても良い。
As shown in FIG. 18, the ferroelectric thin film 4 is sandwiched between a pair of electrodes (upper electrode 2 and lower electrode 3) facing each other and substantially orthogonal to each other to form a comparative reference cell matrix circuit 50. Form. The region where the striped electrodes of the comparison reference cell matrix circuit 50 intersect is referred to as a comparison reference cell 36. The upper electrode 2 and the lower electrode 3 may be either the third stripe electrode 51 or the fourth stripe electrode 52.

【0126】前述した強誘電体セルマトリックス回路3
2と同様に、ストライプ電極の少なくとも一方の終端
に、電気的に高抵抗、あるいは、低抵抗に切り替えられ
る終端抵抗素子53を設ける。この終端抵抗素子におけ
る切り替えは、終端抵抗素子制御回路54により、前述
した強誘電体セルマトリックス回路32と全く同様に行
う。さらに、強誘電体セルマトリックス回路32と同じ
構成の信号処理回路63を接続し、比較増幅回路38の
比較参照入力端38bへと接続する。比較参照信号Vre
f は以下のようにして生成する。
Ferroelectric cell matrix circuit 3 described above
Similar to 2, the termination resistance element 53 that is electrically switched to high resistance or low resistance is provided at at least one end of the stripe electrode. The switching in the termination resistance element is performed by the termination resistance element control circuit 54 in exactly the same manner as in the ferroelectric cell matrix circuit 32 described above. Further, a signal processing circuit 63 having the same configuration as the ferroelectric cell matrix circuit 32 is connected to the comparison reference input terminal 38b of the comparison amplification circuit 38. Comparison reference signal Vre
f is generated as follows.

【0127】一般に、容量値Cは、Eq.(3)で表現さ
れるため、同一強誘電体材料、同一分極状態、同一厚み
の場合には、 C=kS ……Eq.(4) k :比例定数 と表わせる。容量値Cは、面積Sに比例する。従って、
読み出し信号もSに比例する。ここで強誘電体セルマト
リックス回路32中の記憶セル21は、第1の分極状態
5を“0”とし、部分分極状態6を“1”と定義してお
り、各々の容量値をC0 、C1 とすると、前述したよう
にC0 <C1 となる。比較増幅回路38の信号端に形成
する電位V0 、V1 は、その容量値に従って、等しく差
動増幅等の線形の信号処理が行われるため、勿論、V0
<V1 となる。
In general, the capacitance value C is expressed by Eq. (3). Therefore, in the case of the same ferroelectric material, the same polarization state, and the same thickness, C = kS ... Eq. (4) k: It can be expressed as a proportional constant. The capacitance value C is proportional to the area S. Therefore,
The read signal is also proportional to S. In the memory cell 21 in the ferroelectric cell matrix circuit 32, the first polarization state 5 is defined as "0" and the partial polarization state 6 is defined as "1", and the respective capacitance values are C0, C1. Then, C0 <C1 as described above. The potentials V0 and V1 formed at the signal end of the comparison / amplification circuit 38 are equally subjected to linear signal processing such as differential amplification according to their capacitance values.
<V1.

【0128】このように比較参照信号Vref の生成は幾
つかの方法があるが、まず、Eq.(4)の関係を使っ
て、記憶セル21の面積Sf に対して比較参照セル36
の面積Sr を大きくし、比較参照セル36の分極状態を
記憶セル21で定義された第1の分極状態5とする。比
較参照信号Vref は、比較増幅回路38の比較参照信号
の入力端38bでの電位Vr が読み出し信号(V0 、V
1 )に対し、次式で表現されるよう決められれば良い。
As described above, there are several methods for generating the comparison reference signal Vref. First, using the relationship of Eq. (4), the comparison reference cell 36 with respect to the area Sf of the memory cell 21 is first used.
Area Sr is increased to set the polarization state of the comparative reference cell 36 to the first polarization state 5 defined in the memory cell 21. In the comparison reference signal Vref, the potential Vr at the input terminal 38b of the comparison reference signal of the comparison amplifier circuit 38 is a read signal (V0, V0).
For 1), it may be decided to be expressed by the following equation.

【0129】Vr =(V0 +V1 )/2 従って、記憶セル21側と全く同じ信号増幅が行われる
とすると、比較参照セル36の容量値Cr を以下のよう
にすれば良い。
Vr = (V0 + V1) / 2 Therefore, assuming that the same signal amplification as on the memory cell 21 side is performed, the capacitance value Cr of the comparison reference cell 36 may be set as follows.

【0130】Cr =(C0 +C1 )/2 上式で定義されたCr は、C0 に対して、 Cr =kr C0 と表現でき、従って、C0 の源である第1の分極状態5
と全く同じ第1の分極状態5とした比較参照セル36の
面積Sr を以下のようにする。
Cr = (C0 + C1) / 2 Cr defined in the above equation can be expressed as Cr = kr C0 with respect to C0, and therefore the first polarization state 5 which is the source of C0.
The area Sr of the comparative reference cell 36 in the first polarization state 5 exactly the same as the above is set as follows.

【0131】Sr =kr S0 抗することで比較参照セル36の容量値はCr は Cr =kr C0 となり、比較増幅回路38に入力される比較参照信号V
r は、 Vr =kr V0 となる。このVr はkr の定義により Vr =(V0 +V1 )/2 ……Eq.(5) となるよう定められている。従って、比較参照セル36
の面積をkr S0 とし、第1の分極状態5とすること
で、比較参照信号Vref が形成できる。
Sr = kr S0 By doing so, the capacitance value of the comparison reference cell 36 becomes Cr = Cr C0, and the comparison reference signal V input to the comparison amplification circuit 38.
r becomes Vr = krV0. This Vr is defined by the definition of kr as Vr = (V0 + V1) / 2 ... Eq. (5). Therefore, the comparison reference cell 36
By setting the area of s to kr S0 and setting the first polarization state 5, the comparison reference signal Vref can be formed.

【0132】逆に、データ“1”の部分分極状態6を使
用して比較参照セル36の面積を決めても良い。この場
合には、記憶セル21の面積に比べて、前記と同様の関
係を導き、その係数分、面積を縮小する。面積の変化
は、容易で第3ストライプ電極51若しくは、第4スト
ライプ電極52で交差された領域が比較参照セル36で
あるから、これらのストライプ電極による交差領域の幅
を増減させれば良い。
On the contrary, the area of the comparison reference cell 36 may be determined by using the partial polarization state 6 of the data "1". In this case, as compared with the area of the memory cell 21, the same relationship as described above is derived, and the area is reduced by the coefficient. The area can be easily changed, and the region intersected by the third stripe electrode 51 or the fourth stripe electrode 52 is the comparison reference cell 36. Therefore, the width of the intersecting region formed by these stripe electrodes may be increased or decreased.

【0133】次にこのように構成された比較参照セル3
6の動作について説明する。
Next, the comparison reference cell 3 configured as described above.
The operation of No. 6 will be described.

【0134】前述した第1実施例の動作と同様である
が、第1の分極状態5にセットする分極設定は、比較参
照セル選択回路55a,55bにより全ての第3ストラ
イプ電極51及び第4ストライプ電極52により全比較
参照セル36を選択する。そして切り替えスイッチ64
を切り替えて、第4のパルス送出回路59に接続させ、
第4のパルスを全比較参照セル36に印加する。
The operation is similar to that of the first embodiment described above, but the polarization setting for setting the first polarization state 5 is performed by the comparison reference cell selection circuits 55a and 55b for all the third stripe electrodes 51 and the fourth stripes. The electrodes 52 select all comparison reference cells 36. And the changeover switch 64
To connect to the fourth pulse transmission circuit 59,
A fourth pulse is applied to all comparison reference cells 36.

【0135】これは、強誘電体セルマトリックス回路3
2の場合と同じく、全比較参照セル36を同一の第1の
分極状態5に設定するため、クロストークといった問題
を考慮する必要がない。
This is a ferroelectric cell matrix circuit 3
As in the case of No. 2, since all comparison reference cells 36 are set to the same first polarization state 5, it is not necessary to consider the problem of crosstalk.

【0136】次に、このような比較参照セルマトリック
ス回路59から比較参照セル36を用いてメモリ全体の
読み出し動作について説明する。
Next, the read operation of the entire memory using the comparison reference cell matrix circuit 59 to the comparison reference cell 36 will be described.

【0137】まず読み出しは、所望の記憶セル21を記
憶セル選択回路15a,15bにより選択し、その後、
切り替えスイッチ14の切り替えにより、第3のパルス
送出回路13と接続させ、前記記憶セル21に第3のパ
ルスを印加し、その応答を低入力インピーダンス回路3
9にて検出する。そして、差動参照信号Aref を参照し
ながら、差動増幅回路40により差動増幅し、比較増幅
回路38へ送出する。一方、比較参照セル36も、これ
と同様に、所望の比較参照セル36が比較参照セル選択
回路55a,55bにより選択され、切り替えスイッチ
64により第6のパルス送出回路61に接続し、比較参
照セル36に第6のパルスを印加し、少なくとも低入力
インピーダンス回路62を経て、比較参照信号Vref
は、比較増幅回路38の比較参照入力端38bに送出さ
れる。ここで比較参照セルマトリックス回路50から比
較増幅回路38まで、強誘電体セルマトリックス回路3
2と全く同様な信号処理回路37としても良い。また、
第4のパルスと第6のパルスは、第1のパルスと第3の
パルスと全く同じものであっても良い。すなわち、選択
した比較参照セル36からだけの信号が信号ラインに流
れ、その値が比較参照信号Vref の大きさを満たせば良
い。
For reading, first, a desired memory cell 21 is selected by the memory cell selection circuits 15a and 15b, and then,
By switching the changeover switch 14, it is connected to the third pulse transmission circuit 13, a third pulse is applied to the memory cell 21, and its response is the low input impedance circuit 3.
Detect at 9. Then, while referring to the differential reference signal Aref, the differential amplification circuit 40 differentially amplifies the signal and sends it to the comparison amplification circuit 38. On the other hand, in the comparison reference cell 36, similarly, the desired comparison reference cell 36 is selected by the comparison reference cell selection circuits 55a and 55b, and is connected to the sixth pulse transmission circuit 61 by the changeover switch 64. The sixth pulse is applied to 36, and the comparison reference signal Vref is passed through at least the low input impedance circuit 62.
Is sent to the comparison reference input terminal 38b of the comparison amplification circuit 38. Here, from the comparison reference cell matrix circuit 50 to the comparison amplification circuit 38, the ferroelectric cell matrix circuit 3
The signal processing circuit 37 which is completely the same as that of 2 may be used. Also,
The fourth pulse and the sixth pulse may be exactly the same as the first pulse and the third pulse. That is, it is sufficient that the signal only from the selected comparison reference cell 36 flows to the signal line, and its value satisfies the magnitude of the comparison reference signal Vref.

【0138】この様にして、読み出し信号と比較参照信
号Vref が比較増幅回路38により、比較増幅され
“1”,“0”が判別される。このとき、比較参照セル
マトリックス回路50も、強誘電体セルマトリックス回
路32と同様に、各ストライプ電極の少なくとも一方の
終端には電気的に高抵抗、低抵抗と抵抗値を変化させる
ことのできる終端抵抗素子53が複数接続されており、
第1実施例と同様に、比較参照信号Vref は、選択した
比較参照セル36から支配的に作成されている。
In this way, the read signal and the comparative reference signal Vref are comparatively amplified by the comparative amplifying circuit 38 to discriminate between "1" and "0". At this time, in the comparison reference cell matrix circuit 50 as well as in the ferroelectric cell matrix circuit 32, at least one end of each stripe electrode is electrically terminated with a high resistance, a low resistance and a resistance value that can be changed. A plurality of resistance elements 53 are connected,
Similar to the first embodiment, the comparison reference signal Vref is predominantly created from the selected comparison reference cell 36.

【0139】記憶セル21と比較参照セル36とは同一
の数存在する。従って、記憶セル21と比較参照セル3
6とを1対1で対応させ、読み出しの際、ある記憶セル
21を選択した場合に、比較参照する信号を得るための
比較参照セル36は対応する比較参照セル36を選択す
る。
There are the same number of memory cells 21 and comparison reference cells 36. Therefore, the memory cell 21 and the comparison reference cell 3
6 is made to correspond one-to-one, and when a certain memory cell 21 is selected at the time of reading, the comparison reference cell 36 for obtaining the signal for comparison and reference selects the corresponding comparison reference cell 36.

【0140】また書き込みの際にも、強誘電体セルマト
リックス回路32側と同様な動作を比較参照セルマトリ
ックス回路50側も行う。すなわち、強誘電体セルマト
リックス回路32側と同一タイミングで、比較参照セル
選択回路55a,55bにより全ての第3ストライプ電
極51及び第4ストライプ電極52全て選択し、切り替
えスイッチ64を切り替えて、第4のパルス送出回路6
1に接続し、全比較参照セル36に第4のパルスを印加
する。ここで本実施例では、第4のパルスの大きさは、
第1のパルスと同一であるものとする。従って、同一の
第1のパルス送出回路11を代用して、第4のパルスの
代わりに第1のパルスを分流して与えても良い。
In writing, the same operation as the ferroelectric cell matrix circuit 32 side is also performed on the comparison reference cell matrix circuit 50 side. That is, at the same timing as the ferroelectric cell matrix circuit 32 side, all the third stripe electrodes 51 and the fourth stripe electrodes 52 are selected by the comparison reference cell selection circuits 55a and 55b, and the changeover switch 64 is switched to the fourth switch. Pulse transmission circuit 6
Connect to 1 and apply a fourth pulse to all comparison reference cells 36. Here, in the present embodiment, the magnitude of the fourth pulse is
It is assumed to be the same as the first pulse. Therefore, the same first pulse sending circuit 11 may be used instead, and the first pulse may be shunted instead of the fourth pulse.

【0141】次に、強誘電体セルマトリックス回路32
側で部分分極状態6にセットする書き込みの際にも、比
較参照セル選択回路55a,55bにより、選択された
第3ストライプ電極51に−Vw /3、非選択の第3ス
トライプ電極51に0V、比較参照セル選択回路55
a,55bにより選択された第4ストライプ電極52に
0、非選択の第4ストライプ電極52を−2Vw /3な
る大きさの第5のパルスを第2のパルスに同期させて印
加する。
Next, the ferroelectric cell matrix circuit 32.
Also in writing for setting the partial polarization state 6 on the side, −Vw / 3 is applied to the selected third stripe electrode 51 and 0 V is applied to the non-selected third stripe electrode 51 by the comparison reference cell selection circuits 55a and 55b. Comparison reference cell selection circuit 55
A fifth pulse having a magnitude of −2Vw / 3 is applied to the fourth stripe electrode 52 selected by a and 55b in synchronization with 0 and an unselected fourth stripe electrode 52 is applied in synchronization with the second pulse.

【0142】この動作により、選択比較参照セル36に
は“−Vw ”、非選択の比較参照セル36には“±Vw
/3”が印加される。第4のパルスと同様に、第5のパ
ルスも第2のパルスを利用しても良い。
By this operation, the selected comparison reference cell 36 is "-Vw", and the non-selected comparison reference cell 36 is ". +-. Vw".
/ 3 ″ is applied. Similar to the fourth pulse, the fifth pulse may use the second pulse.

【0143】そして、比較参照セルマトリックス回路5
0側では、比較参照セル36の分極状態を第1の分極状
態5として利用する場合には、第4のパルス56を印加
する操作だけで良いが、記憶セル21が部分分極状態6
に設定されるタイミングで対応する比較参照セル36
も、もう一度、第1の分極状態5に設定するための第5
のパルスを印加する。
The comparison reference cell matrix circuit 5
On the 0 side, when the polarization state of the comparison reference cell 36 is used as the first polarization state 5, only the operation of applying the fourth pulse 56 is necessary.
The corresponding comparison reference cell 36 at the timing set to
Again, the fifth polarization for setting the first polarization state 5
Pulse is applied.

【0144】このような印加により、記憶セル21と1
対1で対応する比較参照セル36とは、常に同じ時刻で
同じ回数、分極状態を設定されることになり、本実施例
傍とで掲げた、経時変化は同時に等しく記憶セル21と
1対1で対応する比較参照セル36とで起こるため、常
に、適切な比較参照信号Vref が得られ、常に正確な
“1”,“0”の判別ができるようになる。
By such application, the memory cells 21 and 1
The polarization state is always set at the same time and the same number of times as that of the comparison reference cell 36 corresponding to 1: 1. Therefore, an appropriate comparison reference signal Vref is always obtained and it is always possible to accurately discriminate "1" or "0".

【0145】以上のように、本実施例では、前記差動参
照信号Aref を、少なくとも下部電極3と上部電極2と
で挟持された前記強誘電体薄膜4からなる差動参照セル
41から発生した信号とすることで、経時変化に対して
も適切な、差動参照信号Aref が得られ、高S/Nの読
み出しができる強誘電体メモリが実現できる。
As described above, in this embodiment, the differential reference signal Aref is generated from the differential reference cell 41 composed of the ferroelectric thin film 4 sandwiched at least by the lower electrode 3 and the upper electrode 2. By using a signal, a differential reference signal Aref, which is appropriate for changes over time, can be obtained, and a ferroelectric memory capable of high S / N read can be realized.

【0146】また、前記比較参照信号Vref を、少なく
とも下部電極3と上部電極2とで挟持された前記強誘電
体薄膜4からなる比較参照セル36から発生した信号と
することで、経時変化に対しても適切な、差動参照信号
Aref が得られ、高S/Nの読み出しができる強誘電体
メモリを実現できる。
Further, by making the comparison reference signal Vref a signal generated from the comparison reference cell 36 composed of the ferroelectric thin film 4 sandwiched at least by the lower electrode 3 and the upper electrode 2, it is possible to prevent a change with time. However, an appropriate differential reference signal Aref can be obtained, and a ferroelectric memory capable of high S / N reading can be realized.

【0147】さらに、前記比較参照セル36は、前記一
対の電極3、2の一方がストライプ状に、または、該電
極と電気的に接続された電極がストライプ状に複数本、
略平行に配列された第3ストライプ電極51と、前記一
対の電極のもう一方がストライプ状に、または、該電極
と電気的に接続された電極がストライプ状に複数本、略
平行に配列された第4ストライプ電極52とからなる電
極に挟持された強誘電体薄膜4から構成され、前記第3
ストライプ電極51と前記第4ストライプ電極52は前
記強誘電体薄膜4を挟んでほぼ直交し、その第3、第4
ストライプ電極51,52との交差領域であり、さら
に、前記ストライプ電極51,52の一方の各終端に電
気的に高抵抗、あるいは、低抵抗に切り替えられる終端
抵抗素子53を具備した比較参照セルマトリックス回路
50を構成することで、所望の比較参照セル36からの
比較参照信号Vref がS/N良く取り出すことができ
る。
Further, in the comparative reference cell 36, one of the pair of electrodes 3 and 2 is formed in a stripe shape, or a plurality of electrodes electrically connected to the electrodes are formed in a stripe shape.
The third stripe electrodes 51 arranged substantially in parallel and the other of the pair of electrodes are arranged in a stripe shape, or a plurality of electrodes electrically connected to the electrodes are arranged in a stripe shape in substantially parallel. The ferroelectric thin film 4 is sandwiched between electrodes including a fourth stripe electrode 52,
The striped electrode 51 and the fourth striped electrode 52 are substantially orthogonal to each other with the ferroelectric thin film 4 sandwiched between them, and the third and fourth
A comparison reference cell matrix, which is a region intersecting with the stripe electrodes 51 and 52, and further includes a terminating resistance element 53 which is electrically switched to a high resistance or a low resistance at each one end of the stripe electrodes 51 and 52. By configuring the circuit 50, the comparison reference signal Vref from the desired comparison reference cell 36 can be taken out with good S / N.

【0148】また、前記比較参照セルマトリックス回路
50を、少なくとも低入力インピーダンス回路62を介
して前記比較増幅回路38に接続することで、高S/N
で所望の比較参照セル36からの比較参照信号Vref を
比較増幅回路38の比較参照信号入力端38bに入力す
ることができ、正確な読み出し動差ができる強誘電体メ
モリを実現できる。
By connecting the comparison reference cell matrix circuit 50 to the comparison amplification circuit 38 at least through the low input impedance circuit 62, a high S / N ratio can be obtained.
Thus, the desired comparison reference signal Vref from the desired comparison reference cell 36 can be input to the comparison reference signal input terminal 38b of the comparison amplification circuit 38, and a ferroelectric memory capable of accurate read motion difference can be realized.

【0149】さらには、前記比較参照セルマトリックス
回路50を、前記強誘電体セルマトリックス回路32と
記憶セル21の数と同じ数の比較参照セル36の数を有
し、記憶セル21と同じ配列させることで、記憶セル2
1と比較参照セル36を1対1に対応させることがで
き、同一タイミングで同一回数の分極設定が可能になる
ことによって、経時変化に対しても、常に適切な比較参
照信号Vref が得られ高S/Nでの読み出しのできる強
誘電体メモリが実現できる。
Further, the comparison reference cell matrix circuit 50 has the same number of comparison reference cells 36 as the ferroelectric cell matrix circuits 32 and the storage cells 21, and is arranged in the same arrangement as the storage cells 21. By doing so, memory cell 2
Since 1 and the comparison reference cell 36 can be made to correspond one-to-one and the polarization can be set the same number of times at the same timing, an appropriate comparison reference signal Vref can always be obtained even with a change over time. A ferroelectric memory capable of reading with S / N can be realized.

【0150】次に図19に基づき、本発明による第5実
施例としての強誘電体メモリについて説明する。
Next, with reference to FIG. 19, a ferroelectric memory as a fifth embodiment according to the present invention will be described.

【0151】本実施例は、前述した第4実施例の構成に
おいて、強誘電体セルマトリックス回路32中の記憶セ
ル21と低入力インピーダンス回路39及び、比較参照
セルマトリックス回路50中の比較参照セル36と低入
力インピーダンス回路62との関係を考える。ここで
は、各電極、あるいは、ストライプ電極の電気的特性を
説明する。特に、ストライプ状電極を半導体基板上に形
成した場合、電極自体の抵抗値Rm 及び、該電極が形成
する浮遊容量Cm により、ストライプ状電極の電気的特
性は、図19で示すように多段のRm 、Cm のローパス
フィルタとして等価的に表現できる。
In this embodiment, in the configuration of the fourth embodiment described above, the memory cell 21 and the low input impedance circuit 39 in the ferroelectric cell matrix circuit 32, and the comparison reference cell 36 in the comparison reference cell matrix circuit 50. And the low input impedance circuit 62 will be considered. Here, the electrical characteristics of each electrode or stripe electrode will be described. In particular, when the striped electrodes are formed on the semiconductor substrate, the electrical characteristics of the striped electrodes are multi-stage Rm as shown in FIG. 19 due to the resistance value Rm of the electrodes themselves and the stray capacitance Cm formed by the electrodes. , Cm can be equivalently expressed as a low-pass filter.

【0152】従って、記憶セル21若しくは、比較参照
セル36の低入力インピーダンス回路39,62に対す
る相対位置により、ストライプ状電極の長さが変化する
ため、セル21、36から発生する信号の大きさ、到達
するスピード、および、波形は異なる。従って、記憶セ
ル21からの読み出し信号に対して、一様に、比較参照
セル36の特性を定め、信号処理回路で一様に処理をし
ても、全ての記憶セル21に対しても、常に、適切な比
較参照信号Vref が得られるとは限らない。そこで、前
記比較参照セルマトリックス回路50を、前記強誘電体
セルマトリックス回路32と記憶セル21の数と同じ数
の比較参照セル36の数で、同等に配列し、記憶セル2
1と比較参照セル36を存在箇所も含めて1対1に対応
させる。
Therefore, since the length of the striped electrode changes depending on the relative position of the storage cell 21 or the comparison reference cell 36 with respect to the low input impedance circuits 39 and 62, the magnitude of the signal generated from the cells 21 and 36, The speed to reach and the waveform are different. Therefore, even if the characteristic of the comparison reference cell 36 is uniformly determined with respect to the read signal from the memory cell 21 and the signal processing circuit uniformly processes the read signal, all the memory cells 21 are always processed. However, the appropriate comparison reference signal Vref is not always obtained. Therefore, the comparison reference cell matrix circuit 50 is arranged in the same number with the same number of comparison reference cells 36 as the ferroelectric cell matrix circuit 32 and the number of the storage cells 21, and the storage cells 2 are arranged.
1 and the comparison reference cell 36 are made to correspond one-to-one including the existing location.

【0153】この様な構成により、低入力インピーダン
ス回路39,62に対して同じ相対関係にある記憶セル
21と比較参照セル36の信号を比較することができ、
該信号は等しくストライプ状電極の電気特性によって変
化を受けるため、記憶セル21と比較参照セル36の信
号は、互いに適切な関係を維持することができる。
With such a configuration, the signals of the memory cell 21 and the comparison reference cell 36 having the same relative relationship to the low input impedance circuits 39 and 62 can be compared,
Since the signals are equally changed by the electrical characteristics of the striped electrodes, the signals of the memory cell 21 and the comparison reference cell 36 can maintain an appropriate relationship with each other.

【0154】以上のように、本実施例によれば、読み出
しの際、比較参照信号Vref は、読み出し信号を発生す
る前記強誘電体セルマトリックス回路32中の記憶セル
21と等価な位置に所在する前記比較参照セルマトリッ
クス回路50中の比較参照セル35から発生された信号
とすることで、該信号は等しくストライプ状電極の電気
特性によって変化を受けるため、記憶セル21と比較参
照セル36の信号は、互いに適切な関係を維持すること
ができる。従って、安定した正確な読み出しの行える強
誘電体メモリが実現できる。
As described above, according to this embodiment, at the time of reading, the comparison reference signal Vref is located at a position equivalent to the memory cell 21 in the ferroelectric cell matrix circuit 32 which generates the read signal. Since the signal is generated from the comparison reference cell 35 in the comparison reference cell matrix circuit 50, the signal is equally affected by the electrical characteristics of the striped electrodes, so that the signals of the memory cell 21 and the comparison reference cell 36 are the same. , Can maintain a proper relationship with each other. Therefore, a ferroelectric memory capable of stable and accurate reading can be realized.

【0155】次に図20に基づき本発明による第6実施
例としての強誘電体メモリについて説明する。
Next, a ferroelectric memory as a sixth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0156】本実施例において、前述した第3実施例で
は、比較参照信号Vref は、比較参照セル36の面積を
適切に設定し、全比較参照セル36を第1の分極状態5
若しくは、部分分極状態6に設定することで、次式を満
足するように作成されている。また、記憶セル21の記
憶状態“1”,“0”の読み出し信号をV1 ,V0 とす
ると、Vr はVr =(V0 +V1 )/2となるよう、す
なわちV0 とV1 の中間の信号となるよう設定される。
この場合には、比較増幅回路38のS/Nを決める低入
力インピーダンス回路39からの読み出し信号と比較参
照セル36からの比較参照信号Vref との入力差ΔV
は、 ΔV=(V1 −V0 )/2 である。本実施例では、第3実施例で例示された構成の
強誘電体メモリにて、2倍の入力差ΔVが得られるメモ
リを提供する。
In this embodiment, in the above-described third embodiment, the comparison reference signal Vref sets the area of the comparison reference cells 36 appropriately, and all the comparison reference cells 36 are set to the first polarization state 5.
Alternatively, the partial polarization state 6 is set so that the following expression is satisfied. Further, assuming that the read signals of the storage states "1" and "0" of the storage cell 21 are V1 and V0, Vr becomes Vr = (V0 + V1) / 2, that is, an intermediate signal between V0 and V1. Is set.
In this case, the input difference ΔV between the read signal from the low input impedance circuit 39 that determines the S / N of the comparison and amplification circuit 38 and the comparison reference signal Vref from the comparison and reference cell 36.
Is ΔV = (V1-V0) / 2. In the present embodiment, the ferroelectric memory having the configuration exemplified in the third embodiment is provided as a memory capable of obtaining a double input difference ΔV.

【0157】1対1に対応した記憶セル20と比較参照
セル35との記憶状態を相補的にする(図20)。すな
わち、記憶セル20を“1”とする場合には、対応する
比較参照セル35は“0”、逆に、記憶セル20が
“0”の場合には、対応する比較参照セル35は“1”
となるように書き込みを行う。書き込みは、前記実施例
で十分説明されており、同様に行えば良い。こうする
と、記憶セル20が“1”の場合、比較増幅回路26の
信号入力端28に入力される信号は、V1 となり、比較
参照信号33、入力端32、28に入力される比較参照
信号33は、V0 となる。逆の場合には、各々、V0 、
そして、V1 となる。従って入力差ΔVは、 ΔV=|V1 −V0 | となり、Eq.(1)に比べて2倍となり、より高S/N
の良い読み出し動作が行える。
The memory states of the memory cells 20 and the comparison reference cells 35 corresponding to each other on a one-to-one basis are made complementary (FIG. 20). That is, when the memory cell 20 is set to "1", the corresponding comparison reference cell 35 is "0". Conversely, when the memory cell 20 is "0", the corresponding comparison reference cell 35 is "1". ”
Write so that Writing has been sufficiently described in the above embodiment, and may be performed in the same manner. Thus, when the memory cell 20 is "1", the signal input to the signal input terminal 28 of the comparison / amplification circuit 26 becomes V1, and the comparison reference signal 33 and the comparison reference signal 33 input to the input terminals 32 and 28. Becomes V0. In the opposite case, V0,
And it becomes V1. Therefore, the input difference ΔV is ΔV = | V1−V0 |, which is twice as much as Eq. (1), and the S / N ratio is higher.
Good read operation.

【0158】以上のように本実施例は、前記比較参照セ
ルマトリックス回路50を、前記強誘電体セルマトリッ
クス回路32と記憶セル21の数と同じ数の比較参照セ
ル36の数を有し、記憶セル21と同等の配列にするこ
とで、記憶セル21と比較参照セル36を1対1に対応
させることができ、比較参照セル36の分極状態を常
に、対応する記憶セル21に対して相補的にすることが
可能となり、前記入力差ΔVを2倍とすることができ、
高S/Nでの読み出し動作のできる強誘電体メモリが実
現できる。
As described above, in this embodiment, the comparison reference cell matrix circuit 50 has the same number of comparison reference cells 36 as the ferroelectric cell matrix circuits 32 and the memory cells 21, By arranging the memory cell 21 and the comparison reference cell 36 in a one-to-one correspondence with the same array as the cell 21, the polarization state of the comparison reference cell 36 is always complementary to the corresponding memory cell 21. And the input difference ΔV can be doubled,
It is possible to realize a ferroelectric memory capable of reading with a high S / N.

【0159】次に図21、22に基づき、本発明による
第7実施例としての強誘電体メモリについて説明する。
A ferroelectric memory as a seventh embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0160】前述した第1実施例では終端抵抗素子34
で電極を終端し、低入力インピーダンス素子、または、
回路にて読み出し信号を受けることによって、クロスト
ークのない高S/Nでの読み出しが行えることを実現し
た。
In the first embodiment described above, the termination resistance element 34
Terminate the electrode with a low input impedance element, or
By receiving the read signal in the circuit, it was possible to read at high S / N without crosstalk.

【0161】本実施例では、より高S/Nで読み出し動
作が行える読み出し回路17を提案する。本発明で提案
した強誘電体セルマトリックス回路32の条件は第1実
施例で説明した。すなわち、強誘電体薄膜4からなる記
憶セル21の容量値をCとし、終端抵抗素子34の抵抗
値をRとし、印加電圧の周波数をωとすると、Eq.
(1)満足することが、第1実施例におけるクロストー
ク防止が実現できる必要条件であった。読み出しは、メ
モリへのアクセススピードを考慮すれば単一の矩型パル
スにて行うことが好ましい。しかし、単一のパルスは、
多数の周波数成分を有し、Eq.(1)を完全に満たすこ
とは不可能である。
In this embodiment, a read circuit 17 which can perform a read operation with a higher S / N is proposed. The conditions of the ferroelectric cell matrix circuit 32 proposed in the present invention have been described in the first embodiment. That is, if the capacitance value of the memory cell 21 made of the ferroelectric thin film 4 is C, the resistance value of the termination resistance element 34 is R, and the frequency of the applied voltage is ω, then Eq.
(1) Satisfaction was a necessary condition for preventing crosstalk in the first embodiment. Read-out is preferably performed with a single rectangular pulse in consideration of the access speed to the memory. But a single pulse
Since it has many frequency components, it is impossible to completely satisfy Eq. (1).

【0162】従って、単一の矩型パルスで読み出しを行
った場合、増幅度1の低入力インピーダンス素子の出力
を図21に定性的に示すと、パルスの立ち上がりではE
q.(1)は満足されなくなり、終端抵抗素子34で終端
しない場合の強誘電体セルの単純マトリックス回路から
の出力Ifloatと同じになる。すなわち、非選択セ
ルCusからの信号(ノイズ)を全て含んだ出力となる。
Therefore, when reading is performed with a single rectangular pulse, the output of the low input impedance element having the amplification factor of 1 is qualitatively shown in FIG.
q. (1) is no longer satisfied, and becomes the same as the output Ifloat from the simple matrix circuit of the ferroelectric cell when not terminated by the termination resistance element 34. That is, the output includes all signals (noise) from the non-selected cells Cus.

【0163】そして時間の経過とともに、例えば、図2
1において、時刻t2 では、Eq.(1)が満足されるよ
うになり、第1実施例で説明したように、終端抵抗素子
34にて各ノードの電位を定まり、また、非選択セルの
発生する信号(ノイズ)は、この終端抵抗素子34を介
してGNDに流れる。
Then, as time passes, for example, as shown in FIG.
1, at time t2, Eq. (1) is satisfied, the potential of each node is determined by the terminating resistance element 34 as described in the first embodiment, and unselected cells are generated. The signal (noise) that flows flows to GND through the termination resistance element 34.

【0164】従って、時刻t2 では、選択セルCs から
だけの信号Io となるため、高S/Nの読み出しができ
る。
Therefore, at time t2, the signal Io is only from the selected cell Cs, so that high S / N can be read.

【0165】そこで図22に示すように、信号処理回路
37に、GNDに接続した信号ライン若しくは、非接続
にする制御スイッチ44を設ける。そして、時刻t2 ま
では、制御スイッチ44をオンとして信号ラインをGN
Dレベルに接地し、出力をGNDに落とす。Eq.(1)
が満足される時刻、例えばt2 でオフとする。このよう
な構成により、選択セルCs からの信号だけが、比較増
幅回路38まで到達する。このオン・オフ制御は、どの
ようにタイミングをとっても良いが、ここでは何らかの
本メモリ上で使用している、あるいは、発生する信号を
トリガーとして遅延回路45を介して行っている。ま
た、そのトリガーは、読み出しのため印加される第3の
パルスを利用しても、あるいは、意図的に作成した基準
でも良い。ここでは、出力信号を用いる、出力信号の初
期に発生するピークIfloatをトリガーとして、そ
こからある時間Δtを遅延回路45にて遅延させ、制御
スイッチ44を制御する。こうして、出力信号自体をト
リガーとすることで制御スイッチ44の駆動を正確にで
きるため、S/Nの良い読み出しが行える。
Therefore, as shown in FIG. 22, the signal processing circuit 37 is provided with a signal line connected to GND or a control switch 44 for disconnecting the signal line. Until time t2, the control switch 44 is turned on and the signal line is GN.
Ground to D level and drop the output to GND. Eq. (1)
Is turned off at a time when, for example, t2 is satisfied. With such a configuration, only the signal from the selected cell Cs reaches the comparison / amplification circuit 38. This on / off control may be performed at any timing, but here, it is performed via the delay circuit 45 by using a signal which is used in some memory or is generated. In addition, the trigger may use the third pulse applied for reading, or may be an intentionally created reference. Here, using the output signal, the peak Ifloat that occurs in the initial stage of the output signal is used as a trigger to delay a certain time Δt by the delay circuit 45 to control the control switch 44. In this way, the control signal 44 can be accurately driven by using the output signal itself as a trigger, so that the reading with good S / N can be performed.

【0166】以上のように本実施例によれば、前記信号
処理回路25にGNDに接続した信号ライン若しくは、
非接続にする制御スイッチ44を設けることで、低S/
Nの読み出し信号領域はGNDに落として、高S/Nの
読み出し信号領域で読み出しが行えるため高S/Nの読
み出し動作のできる強誘電体メモリが実現できる。
As described above, according to this embodiment, the signal processing circuit 25 is connected to the signal line connected to GND, or
By providing the control switch 44 for disconnection, low S /
Since the N read signal area is dropped to GND and read can be performed in the high S / N read signal area, a ferroelectric memory capable of high S / N read operation can be realized.

【0167】また、前記制御スイッチ44を遅延回路4
5にて駆動することにより、ある基準信号をトリガとし
て自動的に制御スイッチ44の制御が可能となる。
Further, the control switch 44 is replaced with the delay circuit 4
By driving at 5, the control switch 44 can be automatically controlled by using a certain reference signal as a trigger.

【0168】さらには、前記制御スイッチ44を読み出
し信号をトリガとして駆動することにより、新たなトリ
ガとなる基準信号を設ける必要がなく、しかも読み出し
を行う読み出し信号自体をトリガとすることで、正確な
タイミングで制御スイッチ44の制御が行えるため、正
確な読み出しが行える。
Further, by driving the control switch 44 by using the read signal as a trigger, it is not necessary to provide a reference signal as a new trigger, and moreover, by using the read signal itself for reading as a trigger, it is possible to achieve accurate reading. Since the control switch 44 can be controlled at timing, accurate reading can be performed.

【0169】あるいは他の変形例として、図27(a)
に示すように前記制御スイッチ44の替わりに、高周波
成分を取り除くローパスフィルタを読み出し回路17
中、適宜、設けても良い。ここでは、前記制御スイッチ
44と同様に低入力インピーダンス素子と差動増幅回路
40との間に設ける。このローパスフィルタ50の最も
簡便な例としては、図27(b)に示すように、抵抗素
子Rq と容量素子Cq とで構成することにより、 fq =1/(2πCq Rq ) で示されるfq 以上の周波数成分を有する波形を通過し
にくくなり、fq 以下の周波数成分を有する波形は通過
し易い。
As another modification, FIG. 27 (a)
In place of the control switch 44, as shown in FIG.
Inside, you may provide suitably. Here, like the control switch 44, it is provided between the low input impedance element and the differential amplifier circuit 40. As the simplest example of this low-pass filter 50, as shown in FIG. 27 (b), by configuring with a resistance element Rq and a capacitance element Cq, fq = 1 / (2πCq Rq) It becomes difficult to pass a waveform having a frequency component, and a waveform having a frequency component of fq or less is likely to pass.

【0170】従って、高周波成分から構成される第3の
パルスの立ち上がりに応じたピーク状の信号は取り除か
れ、Eq.(1)を満足する信号分が支配的に比較増幅回
路38に到達するため、よりS/Nの良い読み出しが行
える。
Therefore, the peak-shaped signal corresponding to the rising edge of the third pulse composed of high-frequency components is removed, and the signal component satisfying Eq. (1) reaches the comparison and amplification circuit 38 predominantly. , Read with better S / N can be performed.

【0171】次に図23乃至図25に基づき、本発明に
よる第8実施例としての強誘電体メモリについて説明す
る。本実施例では、さらに、読み出しS/Nの高い、ク
ロストークが無く、さらには非破壊読み出し可能な強誘
電体メモリである。
Next, a ferroelectric memory as an eighth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is a ferroelectric memory having a high read S / N, no crosstalk, and nondestructive read.

【0172】この強誘電体メモリの読み出し時におい
て、所望のセルを選択し、選択セルにVr の大きさの第
3のパルスを印加すると、各セルへの印加電圧は以下の
ようになる。
At the time of reading this ferroelectric memory, if a desired cell is selected and a third pulse of Vr is applied to the selected cell, the voltage applied to each cell is as follows.

【0173】[0173]

【表1】 [Table 1]

【0174】非選択セルCy 22に選択セルCs 21と
ほぼ同程度の電圧が印加される。第3のパルスの大きさ
は、分極を破壊しないとの要件から0.3Vc 以下とさ
れているため、Cy 22に印加される電圧も、高々0.
3Vc である。
A voltage substantially equal to that of the selected cell Cs 21 is applied to the non-selected cell Cy 22. Since the magnitude of the third pulse is set to 0.3 Vc or less from the requirement that polarization is not destroyed, the voltage applied to Cy 22 is at most 0.
It is 3 Vc.

【0175】この電圧値では、少なくとも109 回のパ
ルス印加でも分極の変化、すなわち破壊量は10%以下
であることは、図9において説明した。ここでは、非選
択セルの分極の破壊量をさらに低減する方法を例示す
る。
It has been described with reference to FIG. 9 that at this voltage value, the polarization change, that is, the destruction amount is 10% or less even if the pulse is applied at least 10 9 times. Here, a method of further reducing the amount of polarization destruction of the non-selected cell will be exemplified.

【0176】図23に示すようにCy 22とCxy43の
接続するノードbにバイアスパルス64を読み出し時に
印加する。このバイアスパルス64の特性について説明
する。バイアスパルス64の大きさをVb とする。ここ
で読み出し動作を行うために前述した実施例と同様に、
所望の記憶セル21を選択し、大きさVr の第3のパル
スを印加するものとする。この時、第3のパルスに同期
させて、バイアスパルス64を印加する。すると、非選
択セルCy 22で降下する電圧が減少する。何故なら
ば、強制的にノードbにバイアスパルス64を印加する
ため、第1実施例で説明した理由により、非選択セルで
のVr の電圧降下は非選択セルCy 22と非選択セルC
xy47とで次式のように分配される。
As shown in FIG. 23, the bias pulse 64 is applied to the node b connecting Cy 22 and Cxy 43 at the time of reading. The characteristics of the bias pulse 64 will be described. The magnitude of the bias pulse 64 is Vb. In order to perform the read operation here, as in the above-described embodiment,
It is assumed that a desired memory cell 21 is selected and a third pulse of magnitude Vr is applied. At this time, the bias pulse 64 is applied in synchronization with the third pulse. Then, the voltage dropped in the non-selected cell Cy 22 decreases. Because the bias pulse 64 is forcibly applied to the node b, for the reason explained in the first embodiment, the voltage drop of Vr in the non-selected cells is caused by the non-selected cells Cy 22 and C.
It is distributed with xy47 as the following equation.

【0177】Vr =Vy +Vxy Vy :Cy に印加される電圧 Vxy :Cxyに印加される電圧 ここで、 Vxy=Vb となるため、Vy <Vr となる。例えば、Vy =Vxyと
なるようVb を定めると、非選択セルCy 22への印加
電圧をほぼVs /2に減少することができ、逆にCxy4
3への印加電圧は、ほぼ“0”から、ほぼVs /2に増
加させるが、電圧印加に対する分極の変化は、Cy 22
でもCxy43でも同じであり、Cxy43に電圧が印加さ
れても全く問題はない。むしろ、非選択セルへの印加電
圧が1/2になることで分極の非破壊性が著しく向上す
る。また、Cxy43に電圧が印加されることによりCxy
43から信号(ノイズ)が生ずるが、第1実施例で説明
した同じ理由により、Rを介してGNDに流出し、出力
ラインへの混入は殆どない。
Vr = Vy + Vxy Vy: voltage applied to Vy: Cy Vxy: voltage applied to Cxy Here, since Vxy = Vb, Vy <Vr. For example, if Vb is determined so that Vy = Vxy, the voltage applied to the non-selected cell Cy22 can be reduced to approximately Vs / 2, and conversely Cxy4.
The applied voltage to 3 is increased from almost "0" to approximately Vs / 2, but the change in polarization with respect to the applied voltage is
However, the same applies to Cxy43, and there is no problem even if a voltage is applied to Cxy43. Rather, the non-destructive property of polarization is remarkably improved by reducing the applied voltage to the non-selected cells by half. Also, by applying a voltage to Cxy43, Cxy
A signal (noise) is generated from 43, but for the same reason explained in the first embodiment, it flows out to GND via R and is hardly mixed into the output line.

【0178】また、第1実施例で説明したようにノード
C点の電位は、ほぼ0となる為に、Cx 23からの信号
発生は殆どない。このバイアスパルス66を効果的に加
えるには、図24に示したように、第3のパルスの印加
前に印加し、第3のパルスの立ち下がり後に、GNDレ
ベルに下げる。全く、同じタイミングで立ち上がり時刻
tr 、立ち下がり時刻tb を全ての記憶セル21を対称
として行うことは不可能である。
Further, as described in the first embodiment, the potential at the node C is almost 0, so that there is almost no signal generation from Cx 23. To effectively apply the bias pulse 66, as shown in FIG. 24, the bias pulse 66 is applied before the application of the third pulse, and is lowered to the GND level after the fall of the third pulse. It is impossible to perform the rising time tr and the falling time tb at exactly the same timing with all the storage cells 21 being symmetrical.

【0179】従って、バイアスパルス66は、第3のパ
ルスより早く立ち上げ、遅く立ち下げることが好まし
い。このタイミングとすることで、非選択セルへの印加
電圧は、Vr /2を超えることがなく、非選択セルの分
極の破壊に対する性能は向上する。
Therefore, it is preferable that the bias pulse 66 rise earlier and fall later than the third pulse. With this timing, the voltage applied to the non-selected cell does not exceed Vr / 2, and the performance against the breakdown of the polarization of the non-selected cell is improved.

【0180】さらに、本実施例で説明した駆動方法を利
用すると、このΔSを倍にすることができる。第3のパ
ルスの大きさを0.6Vc とし、バイアスパルス66の
大きさを0.3Vc とする。このように設定することに
より、ΔSは0.3Vc で駆動した場合に比べて最低で
も2倍になり、読み出しのS/Nは、比例して向上す
る。但し、分極の破壊という問題が新たに生ずる。
Further, if the driving method described in this embodiment is used, this ΔS can be doubled. The magnitude of the third pulse is 0.6 Vc, and the magnitude of the bias pulse 66 is 0.3 Vc. With this setting, .DELTA.S is at least doubled as compared with the case of driving at 0.3 Vc, and the read S / N is proportionally improved. However, a new problem of polarization breakdown arises.

【0181】すなわち、非選択セルには、0.3Vc し
か印加されないため、幾度か説明しているように、少な
くとも109 回のパルス印加でも、分極は変化しない
が、0.6Vc が印加される選択セルは、分極が変化し
てしまうことが、図9より明らかである。
That is, since only 0.3 Vc is applied to the non-selected cell, 0.6 Vc is applied although the polarization does not change even if the pulse is applied at least 10 9 times as described several times. It is clear from FIG. 9 that the polarization of the selected cell changes.

【0182】しかし、図25に示すように、両極性のパ
ルス印加の場合には、Vc 程度まで印加パルス除去後の
分極状態は、パルス印加前の状態を維持していることを
実験的に明らかにした。図9との対応で考えれば、分極
が破壊されていないのではなく、正負1サイクルのパル
スを印加することで元の状態に書き戻しているものと考
えられるが、パルス除去後、元の分極状態を維持してい
ることは非常に重要である。
However, as shown in FIG. 25, in the case of applying the bipolar pulse, it is experimentally shown that the polarization state after the application pulse is removed up to about Vc maintains the state before the pulse application. I chose Considering the correspondence with FIG. 9, it is considered that the polarization is not destroyed but is restored to the original state by applying a pulse of one cycle of positive and negative. Maintaining state is very important.

【0183】従って、読み出し動作の終了後、逆極性の
第3のパルスを選択セルに印加してやれば、選択セルの
分極状態を元の状態に戻すことができる。この時、書き
込みで説明した1/3駆動によれば非選択セルへの印加
電圧は、−0.2Vc であるから非選択セルの分極は全
く変化しない。
Therefore, if the third pulse of the opposite polarity is applied to the selected cell after the read operation is completed, the polarization state of the selected cell can be returned to the original state. At this time, according to the ⅓ drive described in the writing, the applied voltage to the non-selected cell is −0.2 Vc, so that the polarization of the non-selected cell does not change at all.

【0184】従って、以上のように第3のパルスの大き
さを0.6Vc とし、バイアスパルス66の大きさを
0.3Vc とすることで2倍の信号差を得ることがで
き、より高S/Nで読み出し可能な強誘電体メモリが実
現できる。さらには、選択セルの分極状態を書き戻すこ
とによって非破壊読み出しも可能となる。
Therefore, by setting the magnitude of the third pulse to 0.6 Vc and the magnitude of the bias pulse 66 to 0.3 Vc as described above, a double signal difference can be obtained and a higher S A ferroelectric memory that can be read with / N can be realized. Furthermore, non-destructive reading is also possible by writing back the polarization state of the selected cell.

【0185】以上のように本実施例によれば、選択した
記憶セル21に記憶情報の読み出しを第3のパルスを印
加して行う際、前記強誘電体セルマトリックス回路32
中の選択された記憶セルCs 21への印加電圧Vs (2
πfst +ts)、選択された入力側のストライプ電極に接
続された非選択強誘電体セルCy 22への印加電圧Vy
(2πfyt +ty)、該Cy 22と選択された出力側のス
トライプ電極に接続された非選択セルCx 23以外の非
選択セルCxy43への印加電圧Vxy(2πfxyt+txy)
との大きさが、 Vs =Vy +Vxy となる関係になるようバイアスパルス66を前記Cy 2
2とCxy43の接続ノード65に印加して、読み出しを
行なうことによって、非選択セルへの印加電圧を減少さ
せることができ、非選択セルの分極の破壊を、より低減
できる。
As described above, according to the present embodiment, when the stored information is read from the selected memory cell 21 by applying the third pulse, the ferroelectric cell matrix circuit 32 is used.
Applied voltage Vs (2 to the selected memory cell Cs 21 in the
πfst + ts), the applied voltage Vy to the non-selected ferroelectric cell Cy 22 connected to the selected stripe electrode on the input side
(2πfyt + ty), applied voltage Vxy (2πfxyt + txy) to the non-selected cells Cxy43 other than the non-selected cells Cx23 connected to the selected output-side stripe electrode of Cy22.
The bias pulse 66 is set to Cy 2 so that the relation of Vs = Vy + Vxy is satisfied.
The voltage applied to the non-selected cell can be reduced by applying the voltage to the connection node 65 of 2 and the Cxy 43 to perform reading, and the breakdown of the polarization of the non-selected cell can be further reduced.

【0186】また、前記印加電圧Vy 及び、前記印加電
圧Vxyとの大きさの関係が、 Vs =2Vy =2Vxy となるバイアスパルス66を印加することで、非選択セ
ルへの印加電圧を1/2に減少させることができ、非選
択セルの分極の破壊を、より低減できる。
By applying the bias pulse 66 whose magnitude relationship between the applied voltage Vy and the applied voltage Vxy is Vs = 2Vy = 2Vxy, the applied voltage to the non-selected cells is reduced to 1/2. Therefore, the breakdown of polarization of the non-selected cells can be further reduced.

【0187】さらに、前記第3のパルスの周波数fr と
前記第4のパルス56の周波数fbとが、 fr ≧fb であり、前記第3のパルスの立ち上がり時刻tr と前記
バイアスパルス66の立ち上がり時刻tb とが、 tr ≧tb とすることで、第3のパルスが、そのままの大きさで非
選択セルに印加されることが防げるため、非選択セルへ
の印加電圧を確実に、安定して、減少させることがで
き、非選択セルの分極の破壊をより低減できる。
Furthermore, the frequency fr of the third pulse and the frequency fb of the fourth pulse 56 are such that fr ≧ fb, and the rising time tr of the third pulse and the rising time tb of the bias pulse 66 are By setting tr ≧ tb, it is possible to prevent the third pulse from being applied to the non-selected cell with the same magnitude, so that the voltage applied to the non-selected cell can be reliably and stably reduced. Therefore, the breakdown of polarization of the non-selected cells can be further reduced.

【0188】次に図26に基づき、本発明による第9実
施例としての強誘電体メモリについて説明する。
Next, referring to FIG. 26, a ferroelectric memory as a ninth embodiment of the present invention will be described.

【0189】この強誘電体メモリの記憶セルは、図8に
示した構造と同等の構造であり、対向する一対の下部電
極3と上部電極2と、これらの下部電極3及び上部電極
2で挟持された強誘電体薄膜4とからなる、この記憶セ
ル21に図1に示した第1のパルスを印加して、第1の
分極状態5とする。そして第2のパルスを印加して部分
分極状態6とし、その状態で容量値Cp を評価する。
The memory cell of this ferroelectric memory has a structure similar to that shown in FIG. 8, and is sandwiched between a pair of lower electrode 3 and upper electrode 2 facing each other and these lower electrode 3 and upper electrode 2. The first pulse shown in FIG. 1 is applied to the memory cell 21, which is composed of the ferroelectric thin film 4 thus formed, to bring it into the first polarization state 5. Then, the second pulse is applied to bring about the partial polarization state 6, and the capacitance value Cp is evaluated in this state.

【0190】前記第1のパルスの大きさを−5V、第2
のパルスの大きさをVw とパラメータとしてCp を測定
したものは、すでに図3で説明した。しかし、原因は不
明であるが、記憶セル21を形成した直後は、セル中の
強誘電体薄膜4の分極状態が不定であり、また、電極と
の界面での電気特性も不安定であるためか、形成直後の
如何なるパルスも印加していない記憶セル21において
は、図26に示すように、Vw が小さな領域で容量値C
p は極大を示す。
The magnitude of the first pulse is set to -5V and the second pulse is set to
The measurement of Cp using Vw as a parameter and the pulse size of 1 has already been described with reference to FIG. However, although the cause is unknown, immediately after the memory cell 21 is formed, the polarization state of the ferroelectric thin film 4 in the cell is indefinite, and the electrical characteristics at the interface with the electrode are also unstable. Alternatively, in the memory cell 21 to which no pulse is applied immediately after the formation, as shown in FIG. 26, in the region where Vw is small, the capacitance value C is small.
p indicates a maximum.

【0191】Vw =0Vでの容量値Cpoから、Vw の増
大にともないCp は減少し、Vw がさらに増大すると、
逆にCp は増加する。そして、前述したように強誘電体
薄膜4の抗電圧Vc に対して、Vc とVw とがほぼ等し
い時に、Vw でCp は最大値を示し、それ以降Vw の増
加に伴いCp は減少していく。
From the capacitance value Cpo at Vw = 0V, Cp decreases as Vw increases, and Vw further increases.
Conversely, Cp increases. Then, as described above, when Vc and Vw are almost equal to the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film 4, Cp shows the maximum value at Vw, and thereafter Cp decreases as Vw increases. .

【0192】このVw =0でのCpoは、前記実施例にお
いて一つの記憶状態として定義されている第1の分極状
態5での容量値であり、本メモリにとって重要な特性で
ある。先にも説明しているように、本メモリの読み出し
S/Nをできるだけ大きくするには、2つの記憶状態の
容量値の差を最大にする必要がある。1つの記憶状態を
第1の記憶状態5、もう一つの記憶状態をVc とVw と
がほぼ等しく作製された部分分極状態6とすることで、
上記要件を満たすことができることは先に説明した。
Cpo at Vw = 0 is a capacitance value in the first polarization state 5 which is defined as one storage state in the above embodiment, and is an important characteristic for this memory. As described above, in order to maximize the read S / N of the memory, it is necessary to maximize the difference between the capacitance values of the two storage states. By setting one memory state as the first memory state 5 and the other memory state as the partially polarized state 6 in which Vc and Vw are made almost equal,
As described above, the above requirements can be satisfied.

【0193】しかし、図26ではVw =0における第1
の記憶状態5におけるCpoは最小値ではなく、Vw が0
より若干大きな値VwmのときCp は最小値を示す。この
特性が安定していれば、Vw =Vwmにて作製した部分分
極状態6を先に定義した第1の分極状態5の替わりに、
記憶状態の1つとしてデータ“0”として定義すれば良
い。しかし、図3、図26に示したように、Vw =0近
傍での挙動が異なっている。すなわち、図26は安定し
た状態ではないことを示している。
However, in FIG. 26, the first value at Vw = 0
Cpo in memory state 5 is not the minimum value, and Vw is 0
When the value Vwm is slightly larger, Cp shows the minimum value. If this characteristic is stable, instead of the first polarization state 5 defined previously, the partial polarization state 6 produced at Vw = Vwm,
Data "0" may be defined as one of the storage states. However, as shown in FIGS. 3 and 26, the behavior is different near Vw = 0. That is, FIG. 26 shows that the state is not stable.

【0194】逆に、図3の特性は幾度測定しても同じ特
性を示すことは確認しており、非常に安定している。そ
こで、図26の特性を示す作製直後の如何なるパルスも
印加していない記憶セル21に、例えば、Vc の2〜
2.5倍のエージングパルスを1サイクル印加し、その
後、−5Vの大きさを有する第1のパルス10にて第1
の分極状態5に設定すると、図5に示されるCpoを示
し、それ以降のパルス印加に対して、そのCpoは非常に
安定する。
On the other hand, it has been confirmed that the characteristics shown in FIG. 3 exhibit the same characteristics no matter how many times they are measured, and they are very stable. Therefore, for example, in the case of Vc of 2 to 2 is applied to the memory cell 21 to which no pulse is applied immediately after the production showing the characteristics of FIG.
A 2.5-fold aging pulse is applied for one cycle, and then the first pulse 10 having a magnitude of −5 V is applied for the first time.
When the polarization state is set to 5, the Cpo shown in FIG. 5 is exhibited, and the Cpo becomes very stable with respect to subsequent pulse application.

【0195】このエージングパルスの大きさは、ここで
は、本実施例の強誘電体メモリの動作中の最大電圧値を
有する第1のパルス10の大きさとしているが、それ以
上でも同様の効果が得られることは確認している。逆に
小さな場合には、その大きさに応じて効果が少ない、あ
るいは、Vc 程度以下の大きさでは、殆ど効果が見られ
なかった。
Although the magnitude of this aging pulse is the magnitude of the first pulse 10 having the maximum voltage value during the operation of the ferroelectric memory of this embodiment, the same effect can be obtained even if the magnitude is larger. It is confirmed that it can be obtained. On the contrary, when the size is small, the effect is small depending on the size, or when the size is less than Vc, almost no effect is observed.

【0196】以上説明したように本実施例の強誘電体メ
モリによれば、強誘電体メモリ製造後、全ての記憶セル
及び、全ての参照セルにエージングパルスを少なくとも
1サイクル以上印加することで、安定したメモリ動作を
実現できる。
As described above, according to the ferroelectric memory of this embodiment, after the ferroelectric memory is manufactured, the aging pulse is applied to all the memory cells and all the reference cells for at least one cycle, A stable memory operation can be realized.

【0197】さらには、エージングパルスの大きさが第
1のパルスと同じ若しくは、それ以上とすることによ
り、Cpoの不安定性を効果的に消失することができ、安
定したメモリ動作が実現できる。
Furthermore, by setting the magnitude of the aging pulse to be equal to or larger than that of the first pulse, the instability of Cpo can be effectively eliminated and a stable memory operation can be realized.

【0198】以上の実施例に基づいて説明したが、本明
細書には、以下のような発明も含まれる。
Although the description has been made on the basis of the above embodiments, the present invention also includes the following inventions.

【0199】(1) 対向する一対の上部電極、下部電
極により挟持された強誘電体薄膜に、該強誘電体薄膜の
抗電圧Vc以上の大きさVeを有する第1のパルスを印
加して、2つの飽和分極状態のうちのどちらか一方に分
極状態を設定し、その分極状態を第1の分極状態とし、
該第1の分極状態と、第1の分極状態にある強誘電体薄
膜に前記第1のパルスとは、逆極性の大きさVw を有す
る第2のパルスを印加して、該第1の分極状態の分極を
有するドメインと、それとは逆方向の分極を有するドメ
インとが混合した部分分極状態とで2つの記憶状態を構
成し、該記憶状態を大きさVr を有する第3のパルスを
印加して読み出す強誘電体メモリにおいて、前記一対の
電極の一方がストライプ状に、または、該電極と電気的
に接続された電極がストライプ状に複数本、略平行に配
列された第1ストライプ電極と、前記一対の電極のもう
一方がストライプ状に、または、該電極と電気的に接続
された電極がストライプ状に複数本、略平行に配列され
た第2ストライプ電極とからなる電極に挟持された強誘
電体薄膜から構成され、前記第1ストライプ電極と前記
第2ストライプ電極は前記強誘電体薄膜を挟んでほぼ直
交し、その第1、第2ストライプ電極との交差領域を記
憶セルとし、これらのストライプ電極の一方の各終端に
電気的に高抵抗、あるいは、低抵抗に切り替えられる終
端抵抗素子を具備した強誘電体セルマトリックス回路
と、少なくとも低入力インピーダンス回路及び差動増幅
回路からなる信号処理回と、比較増幅回路とを組み合わ
せた読み出し回路を具備することを特徴とする強誘電体
メモリ。
(1) A first pulse having a magnitude Ve greater than or equal to the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film is applied to the ferroelectric thin film sandwiched by a pair of opposing upper and lower electrodes, The polarization state is set to either one of the two saturation polarization states, and the polarization state is set to the first polarization state,
The first polarization state and the ferroelectric thin film in the first polarization state are applied with a second pulse having a magnitude Vw having a polarity opposite to that of the first pulse, and the first polarization state is applied. Two memory states are constituted by a partially polarized state in which a domain having a state polarization and a domain having a polarization in the opposite direction are mixed, and the memory state is applied with a third pulse having a magnitude Vr. In a ferroelectric memory for reading by reading, one of the pair of electrodes is formed in a stripe shape, or a plurality of electrodes electrically connected to the electrodes are arranged in a stripe shape, and a first stripe electrode is arranged in parallel. The other of the pair of electrodes is in a stripe shape, or a plurality of electrodes electrically connected to the electrodes are sandwiched by an electrode composed of a plurality of stripe-shaped electrodes and second stripe electrodes arranged substantially in parallel. Composed of dielectric thin film The first striped electrode and the second striped electrode are substantially orthogonal to each other with the ferroelectric thin film sandwiched therebetween, and a region where the first striped electrode and the second striped electrode intersect each other serves as a memory cell. Ferroelectric cell matrix circuit having a termination resistance element electrically switched to high resistance or low resistance at each end, a signal processing circuit including at least a low input impedance circuit and a differential amplification circuit, and a comparison amplification circuit A ferroelectric memory comprising a read circuit in combination with.

【0200】このような強誘電体メモリは、第1のパル
スの印加により第1の分極状態にセットする分極設定
は、選択回路により全ての第1ストライプ電極を選択
し、同時に、第2ストライプ電極に選択回路により全て
選択し、切り替えスイッチを第1のパルス送出回路側に
切り替え、例えば、強誘電体薄膜のVc の2.5倍の大
きさの第1のパルスを全記憶セルに印加する。
In such a ferroelectric memory, the polarization setting for setting the first polarization state by applying the first pulse is such that all the first stripe electrodes are selected by the selection circuit and at the same time, the second stripe electrodes are selected. Then, all are selected by the selection circuit, and the changeover switch is switched to the side of the first pulse sending circuit, and, for example, the first pulse having a magnitude 2.5 times Vc of the ferroelectric thin film is applied to all the memory cells.

【0201】全記憶セルを一括して選択し、同一の第1
の分極状態に設定するため、クロストーク等の問題を考
慮する必要がない。この動作にて、全記憶セルがデータ
“0”にセットされる。データ“1”に対応した部分分
極状態にセットする書き込みは、“1”としたい所望の
記憶セルを選択し、切り替えスイッチを第2のパルス送
出回路側に切り替え、以下のように行なわれる。
All memory cells are selected at once and the same first
Therefore, it is not necessary to consider the problem such as crosstalk, because the polarization state is set to. By this operation, all memory cells are set to data "0". Writing to set the partial polarization state corresponding to data "1" is performed as follows by selecting a desired memory cell to be set to "1" and switching the changeover switch to the second pulse sending circuit side.

【0202】X−ラインの選択された第1ストライプ電
極にVw /3、非選択の第1ストライプ電極に0V、Y
−ラインの選択された第2ストライプ電極に0、非選択
の第2ストライプ電極を2Vw /3なる大きさの電圧を
印加する。こうすることによって、選択した記憶セルC
s にはVw 、非選択の記憶セルCusにはVw /3(絶対
値)が印加される。
Vw / 3 for the selected first stripe electrode of the X-line, 0V for the non-selected first stripe electrode, Y
A voltage of 0 V is applied to the selected second stripe electrode of the line, and a voltage of 2 Vw / 3 is applied to the non-selected second stripe electrode. By doing so, the selected memory cell C
Vw is applied to s and Vw / 3 (absolute value) is applied to the non-selected memory cell Cus.

【0203】従って、非選択の記憶セルCusには、Vw
/3と小さな電圧しか印加されない。この駆動方式を以
下、1/3駆動法と呼ぶ。Vw の大きさは、強誘電体薄
膜のVc に対して、Vc の0.3倍〜2倍とすることで
部分分極状態を作製することができる。この動作をシー
ケンシャルに行い、全記憶セル中、部分分極状態に設定
したい記憶セルを部分分極状態にセットすることで書き
込み動作が終了する。
Therefore, Vw is applied to the non-selected memory cell Cus.
Only a small voltage of / 3 is applied. Hereinafter, this driving method is referred to as a 1/3 driving method. A partially polarized state can be produced by setting the magnitude of Vw to 0.3 to 2 times Vc with respect to Vc of the ferroelectric thin film. This operation is performed sequentially, and among all the memory cells, the memory cell to be set to the partially polarized state is set to the partially polarized state, whereby the write operation is completed.

【0204】読み出しは、大きさVr の第3のパルスを
印加し、その応答を検出する。この時、入力ライン、お
よび、出力ラインの終端に接続する終端抵抗素子は、高
抵抗Roff とし、それ以外のラインに接続する終端抵抗
素子は低抵抗Ronとする。こうすることで、入力ライン
に接続する記憶セルCy には、第3のパルスの大きさと
ほぼ同じ大きさのパルスが印加されるが、Cxy、Cx で
示した他の非選択の記憶セルには、殆ど電圧は印加され
ない。非選択の記憶セルCy 、Cxyからのノイズは、R
onを介してGNDに流れ込み、出力ラインに流入しな
い。また、低入力インピーダンス回路にて出力信号を受
けていることから、選択した記憶セルCsには印加した
第3のパルスの大きさが効率的に印加され、選択した記
憶セルCsからの信号はインピーダンスの低い低入力イ
ンピーダンス回路に効率的に流れ込むため、S/Nの良
い読み出しが可能となる。第3のパルスの大きさは、強
誘電体薄膜のVc の0.3倍以下とする。この印加電圧
により、少なくとも109 回のパルスを印加しても強誘
電体薄膜の分極状態は勿論として容量値の変化はない。
すなわち、記憶状態を変えることはない。低入力インピ
ーダンス回路からの出力は、差動増幅回路により差動増
幅され、さらに、比較増幅回路により比較増幅され
“1”“0”が判別され、読み出し動作が終了する。
For reading, a third pulse of magnitude Vr is applied and the response is detected. At this time, the termination resistance elements connected to the ends of the input line and the output line have high resistance Roff, and the termination resistance elements connected to the other lines have low resistance Ron. By doing so, a pulse having substantially the same magnitude as the third pulse is applied to the memory cell Cy connected to the input line, but to the other non-selected memory cells indicated by Cxy and Cx. , Almost no voltage is applied. The noise from the non-selected memory cells Cy and Cxy is R
It flows into GND via on and does not flow into the output line. Further, since the output signal is received by the low input impedance circuit, the magnitude of the applied third pulse is efficiently applied to the selected storage cell Cs, and the signal from the selected storage cell Cs has the impedance. Since it efficiently flows into a low input impedance circuit having a low S, the reading with a good S / N becomes possible. The magnitude of the third pulse is 0.3 times or less of Vc of the ferroelectric thin film. This applied voltage does not change the capacitance value as well as the polarization state of the ferroelectric thin film even if a pulse is applied at least 10 9 times.
That is, it does not change the memory state. The output from the low input impedance circuit is differentially amplified by the differential amplifier circuit and further compared and amplified by the comparison amplifier circuit to determine "1" or "0", and the read operation is completed.

【0205】従って、選択された記憶セルに対して、非
選択の記憶セルとの干渉(クロストーク)がなく、高S
/Nで且つ、記憶セルの記憶状態を破壊しない大容量強
誘電体メモリが実現できる。
Therefore, there is no interference (crosstalk) with the non-selected storage cell, and the high S
It is possible to realize a large-capacity ferroelectric memory that is / N and does not destroy the memory state of the memory cell.

【0206】(2) 前記(1)記載の強誘電体メモリ
において、前記差動増幅回路の一方の信号入力端には前
記低入力インピーダンス回路の出力が、直接、あるい
は、間接的に入力され、もう一方の差動参照信号入力端
には差動参照信号が入力されており、さらには、前記比
較増幅回路の一方の読み出し信号入力端には、該差動増
幅回路の出力が、直接、あるいは、間接的に入力され、
もう一方の比較参照信号入力端には比較参照信号が入力
されていることを特徴とする強誘電体メモリ。
(2) In the ferroelectric memory according to (1), the output of the low input impedance circuit is directly or indirectly input to one signal input terminal of the differential amplifier circuit, The differential reference signal is input to the other differential reference signal input terminal, and the output of the differential amplification circuit is directly or alternatively input to one read signal input terminal of the comparison amplification circuit. , Indirectly entered,
A ferroelectric memory in which a comparison reference signal is input to the other comparison reference signal input terminal.

【0207】このような強誘電体メモリは、差動増幅回
路を低入力インピーダンス回路の後段に配置し、一方の
信号入力端には低入力インピーダンス回路の出力Ao を
接続し、比較するもう一方の差動参照信号入力端にはA
ref を流入し、差動増幅する。この出力信号Vs を、さ
らに、比較増幅回路の読み出し信号入力端に接続し、も
う一方の比較参照信号入力端に接続された比較参照信号
Vref と比較して、Vs >Vref であれば、読み出し信
号入力端は、ほぼ電源電圧Vddにラッチされ、もう一方
の比較参照信号入力端はGNDレベルとなる。逆のVs
<Vref の場合には、その逆となり、比較増幅回路の動
作後、読み出し信号入力端が、VddレベルかGNDレベ
ルかで“1”“0”を判別することができる。
In such a ferroelectric memory, the differential amplifier circuit is arranged in the subsequent stage of the low input impedance circuit, the output Ao of the low input impedance circuit is connected to one signal input terminal, and the other is compared. A at the differential reference signal input end
Ref is flowed in and differentially amplified. This output signal Vs is further connected to the read signal input terminal of the comparison amplifier circuit and compared with the comparison reference signal Vref connected to the other comparison reference signal input terminal. If Vs> Vref, the read signal The input end is latched to approximately the power supply voltage Vdd, and the other comparison reference signal input end is at the GND level. Reverse Vs
In the case of <Vref, the opposite is true, and after the operation of the comparison and amplification circuit, the read signal input terminal can determine "1" or "0" depending on the Vdd level or the GND level.

【0208】従って、高S/Nでの読み出しができる強
誘電体メモリが実現できる。
Therefore, it is possible to realize a ferroelectric memory capable of reading at high S / N.

【0209】(3) 前記(1),(2)記載の強誘電
体メモリにおいて、前記差動参照信号は、前記強誘電体
セルマトリックス回路の記憶状態に応じて出力される信
号の最小値Amin であることを特徴とする強誘電体メモ
リ。
(3) In the ferroelectric memory according to (1) or (2), the differential reference signal is the minimum value Amin of the signal output according to the storage state of the ferroelectric cell matrix circuit. A ferroelectric memory characterized by:

【0210】このような強誘電体メモリは、強誘電体セ
ルマトリックス回路の出力信号の最小値Amin を差動参
照信号の大きさとして、読み出し信号を差動増幅する。
In such a ferroelectric memory, the read signal is differentially amplified using the minimum value Amin of the output signal of the ferroelectric cell matrix circuit as the magnitude of the differential reference signal.

【0211】従って、出力信号を最大限に差動増幅回路
により増幅でき、安定した正確な比較増幅回路の動作を
実現することができ、正確な読み出し動作のできる強誘
電体メモリが具現できる。
Therefore, the output signal can be amplified to the maximum extent by the differential amplifier circuit, stable and accurate operation of the comparison and amplification circuit can be realized, and a ferroelectric memory capable of accurate read operation can be realized.

【0212】(4) 前記(1),(2)記載の強誘電
体メモリにおいて、前記差動参照信号は、前記強誘電体
セルマトリックス回路の記憶状態に応じて出力される信
号において、選択セルが“1”の場合の出力値の最小値
Am1と選択セルが“0”の場合の出力値の最大値Am2と
の間の値とすることを特徴とする強誘電体メモリ。
(4) In the ferroelectric memory according to (1) or (2), the differential reference signal is a signal output according to the storage state of the ferroelectric cell matrix circuit Is a value between a minimum output value Am1 when the selected cell is "1" and a maximum output value Am2 when the selected cell is "0".

【0213】このような強誘電体メモリは、強誘電体セ
ルマトリックス回路の記憶状態に応じて出力される信号
において、選択セルCs が“1”の場合の出力値の最小
値Am1を選択セルCs が“0”の場合の出力値の最大値
Am2との間の値として、差動増幅する。
In such a ferroelectric memory, in the signal output according to the storage state of the ferroelectric cell matrix circuit, the minimum output value Am1 when the selected cell Cs is "1" is selected cell Cs. Is differentially amplified as a value between the maximum output value Am2 and the maximum output value Am2.

【0214】従って、確実に読み出し信号のベース分を
取り除けるため、電源電圧内で増幅度αを最大限に大き
くすることができ、安定した差動増幅回路による差動増
幅、正確な比較増幅回路による比較増幅が実現される。
Therefore, since the base portion of the read signal can be reliably removed, the amplification degree α can be maximized within the power supply voltage, and the differential amplification by the stable differential amplification circuit and the accurate comparison amplification circuit can be performed. Comparative amplification is realized.

【0215】(5) 前記(1)〜(4)記載の強誘電
体メモリにおいて、前記差動参照信号は、少なくとも下
部電極と上部電極とで挟持された前記強誘電体薄膜から
なる差動参照セルから発生した信号であることを特徴と
する強誘電体メモリ。
(5) In the ferroelectric memory according to any one of (1) to (4), the differential reference signal is a differential reference including the ferroelectric thin film sandwiched at least by a lower electrode and an upper electrode. A ferroelectric memory characterized by being a signal generated from a cell.

【0216】このような強誘電体メモリは、対向する一
対の上下電極で挟持された強誘電体薄膜を差動参照セル
として、電圧印加により差動参照信号を発生させる。
In such a ferroelectric memory, a ferroelectric thin film sandwiched by a pair of opposing upper and lower electrodes is used as a differential reference cell to generate a differential reference signal by applying a voltage.

【0217】従って、温度変化に対しても正確な差動増
幅回路による差動増幅が得られ、読み出しS/Nの高い
強誘電体メモリが実現できる。また、経時変化に対して
も適切な差動参照信号が得られ、高S/Nの読み出しの
できる強誘電体メモリが実現できる。
Therefore, it is possible to obtain accurate differential amplification by the differential amplifier circuit even with respect to temperature changes, and to realize a ferroelectric memory with high read S / N. Further, it is possible to obtain a ferroelectric memory capable of obtaining an appropriate differential reference signal even with a change over time and capable of reading with a high S / N.

【0218】(6) 前記(1)〜(5)記載の強誘電
体メモリにおいて、前記比較参照信号は、少なくとも下
部電極と上部電極とで挟持された前記強誘電体薄膜から
なる比較参照セルから発生した信号であることを特徴と
する強誘電体メモリ。
(6) In the ferroelectric memory according to any one of (1) to (5), the comparative reference signal is from a comparative reference cell composed of the ferroelectric thin film sandwiched at least by a lower electrode and an upper electrode. A ferroelectric memory characterized in that it is a generated signal.

【0219】このような強誘電体メモリは、対向する一
対の上下電極で挟持された強誘電体薄膜を比較参照セル
として、電圧印加により比較参照信号を発生させる。
In such a ferroelectric memory, a ferroelectric thin film sandwiched by a pair of opposing upper and lower electrodes is used as a comparison reference cell to generate a comparison reference signal by applying a voltage.

【0220】従って、温度変化に対しても正確な比較増
幅回路による比較増幅が得られ、読み出しS/Nの高い
強誘電体メモリが実現できる。また、経時変化に対して
も適切な差動参照信号が得られ、高S/Nの読み出しの
できる強誘電体メモリが実現できる。
Therefore, it is possible to obtain the comparative amplification with the accurate comparing and amplifying circuit even with respect to the temperature change, and to realize the ferroelectric memory with a high read S / N ratio. Further, it is possible to obtain a ferroelectric memory capable of obtaining an appropriate differential reference signal even with a change over time and capable of reading with a high S / N.

【0221】(7) 前記(6)記載の強誘電体メモリ
において、前記比較参照セルは、前記一対の上下電極の
一方がストライプ状に、または、該電極と電気的に接続
された電極がストライプ状に複数本、略平行に配列され
た第3ストライプ電極と、前記一対の電極のもう一方が
ストライプ状に、または、該電極と電気的に接続された
電極がストライプ状に複数本、略平行に配列された第4
ストライプ電極とからなる電極に挟持された強誘電体薄
膜から構成され、前記第3ストライプ電極と前記第4ス
トライプ電極は前記強誘電体薄膜を挟んでほぼ直交し、
その第3、第4ストライプ電極との交差領域であり、さ
らに、前記ストライプ電極の一方の各終端に電気的に高
抵抗、あるいは、低抵抗に切り替えられる終端抵抗素子
を具備した比較参照セルマトリックス回路を構成するこ
とを特徴とする強誘電体メモリ。
(7) In the ferroelectric memory as described in (6) above, in the comparative reference cell, one of the pair of upper and lower electrodes has a stripe shape, or an electrode electrically connected to the electrode has a stripe shape. A plurality of third stripe electrodes arranged substantially parallel to each other and the other of the pair of electrodes in a stripe shape, or a plurality of electrodes electrically connected to the electrodes in a stripe shape, substantially parallel to each other. Arranged in 4th
A ferroelectric thin film sandwiched between electrodes composed of a stripe electrode, and the third stripe electrode and the fourth stripe electrode are substantially orthogonal to each other with the ferroelectric thin film sandwiched therebetween,
A comparison reference cell matrix circuit which is an intersection region with the third and fourth stripe electrodes and further has a terminal resistance element which is electrically switched to a high resistance or a low resistance at each one end of the stripe electrode. A ferroelectric memory comprising:

【0222】このような強誘電体メモリは、前記(1)
記載の強誘電体メモリと同じ作用を持ち、所望の比較参
照セルからの比較参照信号がS/N良く取り出すことが
できる。
Such a ferroelectric memory is described in (1) above.
It has the same operation as the ferroelectric memory described, and the comparison reference signal from the desired comparison reference cell can be taken out with good S / N.

【0223】(8) 前記(6),(7)記載の強誘電
体メモリにおいて、前記比較参照セルマトリックス回路
は、少なくとも低入力インピーダンス回路を介して前記
比較増幅回路に接続されていることを特徴とする強誘電
体メモリ。このような強誘電体メモリは、前記(1)記
載の強誘電体メモリと同じ作用を持ち、高S/Nで所望
の比較参照セルからの比較参照信号を比較増幅回路の比
較参照信号入力端に入力することができ、正確な読み出
し動差のできる強誘電体メモリが実現できる。
(8) In the ferroelectric memory according to (6) or (7), the comparison reference cell matrix circuit is connected to the comparison amplification circuit via at least a low input impedance circuit. And ferroelectric memory. Such a ferroelectric memory has the same operation as the ferroelectric memory described in (1) above, and has a high S / N ratio, and outputs a comparison reference signal from a desired comparison reference cell to a comparison reference signal input terminal of a comparison amplifier circuit. It is possible to realize a ferroelectric memory that can be input to the memory and can accurately read out the difference.

【0224】(9) 前記(6),(7)記載の強誘電
体メモリにおいて、前記比較参照セルマトリックス回路
は、前記強誘電体セルマトリックス回路と記憶セルの数
と同じ数の比較参照セル数を有し、記憶セルと同じ配列
であることを特徴とする強誘電体メモリ。
(9) In the ferroelectric memory according to (6) or (7), the comparison reference cell matrix circuit has the same number of comparison reference cells as the ferroelectric cell matrix circuit and the number of memory cells. And has the same arrangement as the memory cells.

【0225】このような強誘電体メモリにおける読み出
しは、所望の記憶セルを選択して第3のパルスを印加
し、その応答を低入力インピーダンス回路にて検出し、
差動参照信号を参照しながら差動増幅し、比較増幅回路
へと入力される。一方、比較参照セルも、全く同様で、
所望の比較参照セルを選択し同一の第3のパルスを印加
し、少なくとも低入力インピーダンス回路を経て比較参
照信号は、比較増幅回路の比較参照入力端へと接続され
る。次ぎに、強誘電体セルマトリックス回路側で部分分
極状態にセットする書き込みの際にも、選択された第3
ストライプ電極に−Vw /3、非選択の第3ストライプ
電極に0V、選択された第4ストライプ電極に0、非選
択の第4ストライプ電極を−2Vw /3なる大きさの第
5のパルスを第2のパルスに同期させて印加することに
より、選択比較参照セルには−Vw 、非選択の比較参照
セルには±Vw /3が印加される。こうして、記憶セル
と1対1で対応する比較参照セル35とは常に同じ時刻
で同じ回数、分極状態を設定する。
For reading in such a ferroelectric memory, a desired memory cell is selected, a third pulse is applied, and the response is detected by a low input impedance circuit,
The signal is differentially amplified while referring to the differential reference signal and input to the comparison and amplification circuit. On the other hand, the comparison reference cell is exactly the same,
A desired comparison reference cell is selected, the same third pulse is applied, and the comparison reference signal is connected to the comparison reference input terminal of the comparison amplifier circuit through at least the low input impedance circuit. Next, at the time of writing to set the partially polarized state on the ferroelectric cell matrix circuit side, the selected third
A fifth pulse having a magnitude of -Vw / 3 is applied to the stripe electrode, 0V is applied to the non-selected third stripe electrode, 0 is applied to the selected fourth stripe electrode, and a non-selected fourth stripe electrode is applied with a second pulse of -2Vw / 3. By applying in synchronism with the 2 pulse, -Vw is applied to the selected comparison reference cell and ± Vw / 3 is applied to the non-selected comparison reference cell. In this way, the polarization state of the comparison reference cell 35, which corresponds to the storage cell on a one-to-one basis, is always set at the same time and the same number of times.

【0226】このよう強誘電体メモリにおいて、記憶セ
ルと比較参照セルを1対1に対応させることができ、同
一タイミングで同一回数の分極設定が可能になることに
よって、経時変化に対しても、常に適切な比較参照信号
が得られ、高S/Nでの読み出しのできる強誘電体メモ
リが実現できる。また、比較参照セルの分極状態を常
に、対応する記憶セルに対して相補的にすることが可能
となり、前期入力差ΔVを2倍とすることができ、高S
/Nでの読み出し動差のできる強誘電体メモリが実現で
きる。
As described above, in the ferroelectric memory, the storage cells and the comparison reference cells can be made to correspond one to one, and the polarization can be set the same number of times at the same timing. An appropriate comparison reference signal can always be obtained, and a ferroelectric memory capable of reading at high S / N can be realized. In addition, the polarization state of the comparison reference cell can always be made complementary to the corresponding memory cell, and the input difference ΔV in the previous period can be doubled, and the high S
It is possible to realize a ferroelectric memory capable of a read motion difference at / N.

【0227】(10) 前記(9)記載の強誘電体メモ
リにおいて、読み出しの際、比較参照信号は、読み出し
信号を発生する前記強誘電体セルマトリックス回路中の
記憶セルと等価な位置に所在する前記比較参照セルマト
リックス回路中の比較参照セルから発生された信号であ
ることを特徴とする強誘電体メモリの駆動方法。
(10) In the ferroelectric memory as described in (9) above, when reading, the comparison reference signal is located at a position equivalent to a memory cell in the ferroelectric cell matrix circuit which generates a read signal. A method of driving a ferroelectric memory, wherein the signal is generated from a comparison reference cell in the comparison reference cell matrix circuit.

【0228】このような強誘電体メモリの駆動方法は、
比較参照セルマトリックス回路を、強誘電体セルマトリ
ックス回路と記憶セルの数と同じ数の比較参照セル数、
同じ配列し、記憶セルと比較参照セルを存在箇所も含め
て1対1に対応させ、低入力インピーダンス回路に対し
て同じ相対関係にある記憶セルと比較参照セルの信号を
比較する。
The driving method of such a ferroelectric memory is as follows.
The comparison reference cell matrix circuit has the same number of comparison reference cells as the number of ferroelectric cell matrix circuits and memory cells,
The memory cells and the comparison reference cells are arranged in the same arrangement, including the existing portions, in a one-to-one correspondence, and the signals of the storage cells and the comparison reference cells having the same relative relationship to the low input impedance circuit are compared.

【0229】従って、記憶セルと比較参照セルの信号は
等しくストライプ状電極の電気特性によって変化を受け
るため、記憶セルと比較参照セルの信号は、互いに適切
な関係を維持することができる。従って、安定した正確
な読み出しの行える強誘電体メモリが実現できる。ま
た、比較参照セルの分極状態を常に、対応する記憶セル
に対して相補的にすることが可能となり、前期入力差Δ
Vを2倍とすることができ、高S/Nでの読み出し動作
のできる強誘電体メモリが実現できる。
Therefore, the signals of the memory cell and the comparison reference cell are equally affected by the electrical characteristics of the striped electrodes, so that the signals of the memory cell and the comparison reference cell can maintain an appropriate relationship with each other. Therefore, a ferroelectric memory capable of stable and accurate reading can be realized. In addition, the polarization state of the comparison reference cell can always be made complementary to the corresponding memory cell, and the input difference Δ
V can be doubled, and a ferroelectric memory capable of read operation with high S / N can be realized.

【0230】(11) 前記(1)記載の強誘電体メモ
リにおいて、前記信号処理回路に信号ラインをGNDに
接続、あるいは、非接続にする制御スイッチを具備する
ことを特徴とする強誘電体メモリ。
(11) In the ferroelectric memory according to (1), the signal processing circuit is provided with a control switch for connecting or disconnecting a signal line to GND. .

【0231】このような強誘電体メモリは、信号処理回
路に信号ラインをGNDに接続、あるいは、非接続にす
る制御スイッチを設ける。そして、出力信号が高S/N
となる時刻t2 までは、制御スイッチをオンとして信号
ラインをGNDレベルに接地し、出力をGNDに落とし
て、出力信号が高S/Nとなる時刻t2 でオフとする。
In such a ferroelectric memory, a control switch for connecting or disconnecting the signal line to GND is provided in the signal processing circuit. And the output signal is high S / N
The control switch is turned on to ground the signal line to the GND level, the output is dropped to GND, and the output is turned off at the time t2 when the output signal becomes high S / N.

【0232】従って、S/Nの読み出し信号領域は、G
NDに落とし、高S/Nの読み出し信号領域で読み出し
が行えるため高S/Nの読み出し動作のできる強誘電体
メモリが実現できる。
Therefore, the read signal area of S / N is G
It is possible to realize a ferroelectric memory capable of performing a read operation with a high S / N since it can be read in the read signal area with a high S / N after being dropped to ND.

【0233】(12) 前記(11)記載の強誘電体メ
モリにおいて、前記制御スイッチは、遅延回路にて駆動
されることを特徴とする強誘電体メモリ。
(12) In the ferroelectric memory as described in (11) above, the control switch is driven by a delay circuit.

【0234】このような強誘電体メモリは、オン・オフ
制御が、何らかの本メモリ上で使用している、あるい
は、発生する信号をトリガとして遅延回路を介して行わ
れる。従って、ある基準信号をトリガとして自動的に制
御スイッチの制御が可能となる。
In such a ferroelectric memory, on / off control is performed via a delay circuit using a signal which is being used or is generated in this memory as a trigger. Therefore, the control switch can be automatically controlled by using a certain reference signal as a trigger.

【0235】(13) 前記(11),(12)記載の
強誘電体メモリにおいて、前記制御スイッチは、読み出
し信号をトリガとして駆動されることを特徴とする強誘
電体メモリの駆動方法。
(13) In the ferroelectric memory according to (11) or (12), the control switch is driven by using a read signal as a trigger.

【0236】このような強誘電体メモリの駆動方法は、
出力信号の初期に発生するピークをトリガとして、そこ
からある時間Δtを遅延回路て遅延させ、制御スイッチ
を制御する。
The driving method of such a ferroelectric memory is as follows.
The peak generated in the initial stage of the output signal is used as a trigger to delay a certain time Δt from the peak by a delay circuit to control the control switch.

【0237】従って、読み出し信号をトリガとして駆動
することにより、新たなトリガとなる基準信号を設ける
必要がなく、しかも、読み出しを行う読み出し信号自体
をトリガとすることで、正確なタイミングで制御スイッ
チの制御が行えるため、正確な読み出しが行える。
Therefore, by driving the read signal as a trigger, it is not necessary to provide a reference signal as a new trigger, and by using the read signal itself for reading as a trigger, the control switch can be operated at accurate timing. Since control is possible, accurate reading can be performed.

【0238】(14) 前記(1)記載の強誘電体メモ
リにおいて、前記信号処理回路にローパスフィルタ回路
を具備することを特徴とする強誘電体メモリ。
(14) The ferroelectric memory as described in (1) above, wherein the signal processing circuit includes a low-pass filter circuit.

【0239】このような強誘電体メモリは、高周波成分
から構成される第3のパルスの立ち上がりに応じた低S
/Nのピーク状の信号は取り除かれ、高S/Nの信号分
が支配的に比較増幅回路に流入させ、S/Nの良い読み
出しを行うことができる。 (15) 前記(1)〜(14)記載の強誘電体メモリ
において、記憶情報の読み出しを、第3のパルスを印加
して行う際、前記強誘電体セルマトリックス回路中の選
択された強誘電体セルCs への印加電圧Vs(2πfst +
ts)、選択された入力側のストライプ電極に接続された
非選択強誘電体セルCy への印加電圧Vy(2πfyt +t
y)、該Cy と選択された出力側のストライプ電極に接
続された非選択セルCx 以外の非選択セルCxyへの印加
電圧Vxy(2πfxyt+txy)との大きさが、 Vs =Vy +Vxy となる関係になるようバイアスパルスを前記Cy とCxy
の接続ノードに印加して読み出しを行なうことを特徴と
する強誘電体メモリの駆動方法。
Such a ferroelectric memory has a low S corresponding to the rising edge of the third pulse composed of high frequency components.
The peak-like signal of / N is removed, and the high S / N signal component is predominantly allowed to flow into the comparison / amplification circuit, so that good S / N reading can be performed. (15) In the ferroelectric memory according to any one of (1) to (14) above, when reading stored information by applying a third pulse, the selected ferroelectric in the ferroelectric cell matrix circuit is selected. Applied voltage Vs (2πfst +) to body cell Cs
ts), the applied voltage Vy (2πfyt + t to the non-selected ferroelectric cell Cy connected to the selected input-side stripe electrode
y), and the magnitude of the applied voltage Vxy (2πfxyt + txy) to the non-selected cells Cxy other than the non-selected cells Cx connected to the selected output-side stripe electrode is Vs = Vy + Vxy. So that the bias pulse is set to Cy and Cxy
A method for driving a ferroelectric memory, characterized in that the voltage is applied to the connection node to read.

【0240】このような強誘電体メモリは、高周波成分
から構成される第3のパルスの立ち上がりに応じた低S
/Nのピーク状の信号は取り除かれ、高S/Nの信号分
が支配的に比較増幅回路に到達するためS/Nの良い読
み出しが行える。第3のパルスに同期させてバイアスパ
ルスをCy とCxyの接合ノードに印加する。
Such a ferroelectric memory has a low S corresponding to the rising edge of the third pulse composed of high frequency components.
The peak-like signal of / N is removed, and the high S / N signal component reaches the comparison amplification circuit predominantly, so that good S / N reading can be performed. A bias pulse is applied to the junction node of Cy and Cxy in synchronization with the third pulse.

【0241】従って、非選択セルへの印加電圧を減少さ
せることができ、非選択セルの分極の破壊を、より低減
できる。
Therefore, the voltage applied to the non-selected cells can be reduced, and the breakdown of the polarization of the non-selected cells can be further reduced.

【0242】(16) 前記(15)記載の強誘電体メ
モリにおいて、前記印加電圧Vy 、および、前記印加電
圧Vxyとの大きさの関係が、 Vs =2Vy +2Vxy となるバイアスパルスを印加することを特徴とする強誘
電体メモリの駆動方法。このような強誘電体メモリの駆
動方法は、第3のパルスに同期させて、Vy=Vxyとな
るように、大きさVb を有するバイアスパルスをCy と
Cxyの接合ノードに印加する。
(16) In the ferroelectric memory according to (15), a bias pulse having a magnitude relationship between the applied voltage Vy and the applied voltage Vxy is Vs = 2Vy + 2Vxy is applied. A method for driving a characteristic ferroelectric memory. In such a ferroelectric memory driving method, a bias pulse having a magnitude Vb is applied to the junction node of Cy and Cxy in synchronization with the third pulse so that Vy = Vxy.

【0243】従って、非選択セルへの印加電圧を1/2
に減少させることができ、非選択セルの分極の破壊を、
より低減できる。
Therefore, the voltage applied to the non-selected cells is halved.
The breakdown of polarization of non-selected cells can be reduced to
It can be further reduced.

【0244】(17) 前記(15),(16)記載の
強誘電体メモリにおいて、前記第3のパルスの周波数f
r と前記第4のパルスの周波数fb とが、 fr ≧fb であり、前記第3のパルスの立ち上がり時刻tr と前記
バイアスパルスの立ち上がり時刻tb とが、 tr ≧tb であることを特徴とする強誘電体メモリの駆動方法。
(17) In the ferroelectric memory according to (15) or (16), the frequency f of the third pulse is
r and the frequency fb of the fourth pulse are fr ≧ fb, and the rising time tr of the third pulse and the rising time tb of the bias pulse are tr ≧ tb. Driving method for dielectric memory.

【0245】このような強誘電体メモリの駆動方法は、
第3のパルスの周波数fr とバイアスのパルス48の周
波数fb とが、 fr ≧fb であり、前記第3のパルスの立ち上がり時刻trと前記
バイアスパルスの立ち上がり時刻tb とが、 tr ≧tb とし、第3のパルスに同期させてバイアスパルスをCy
とCxyの接合ノードに印加する。
The driving method of such a ferroelectric memory is as follows.
The frequency fr of the third pulse and the frequency fb of the bias pulse 48 are fr ≧ fb, and the rising time tr of the third pulse and the rising time tb of the bias pulse are tr ≧ tb, Cys the bias pulse in synchronism with the pulse of 3
And Cxy to the junction node.

【0246】従って、第3のパルスが、一瞬たりとも、
そのままの大きさで非選択セルに印加されることが防げ
るため、非選択セルへの印加電圧を確実に、安定して、
減少させることができ、非選択セルの分極の破壊を、よ
り低減できる。
Therefore, even if the third pulse is momentary,
Since it can be prevented from being applied to the non-selected cells with the same size, the voltage applied to the non-selected cells can be reliably and stably applied.
It is possible to reduce the breakdown of polarization of non-selected cells.

【0247】(18) 前記(1)〜(17)記載の前
記強誘電体メモリにおいて、前記強誘電体メモリ製造
後、前記全ての記憶セル及び、全ての差動参照セル、比
較参照セルに大きさVg を有するエージングパルスを少
なくとも1サイクル以上印加することを特徴とする強誘
電体メモリの製造方法。
(18) In the ferroelectric memory according to any one of (1) to (17), after the ferroelectric memory is manufactured, all the memory cells, all the differential reference cells, and the comparison reference cells are large. A method of manufacturing a ferroelectric memory, characterized in that an aging pulse having a height Vg is applied for at least one cycle or more.

【0248】このような強誘電体メモリの製造方法は、
作製直後の如何なるパルスも印加していない記憶セル
に、エージングパルスを1サイクル印加する。
The manufacturing method of such a ferroelectric memory is as follows.
One cycle of aging pulse is applied to the memory cell to which no pulse has been applied immediately after fabrication.

【0249】従って、強誘電体メモリが安定したメモリ
動作を行う。
Therefore, the ferroelectric memory performs stable memory operation.

【0250】(19) 前記(18)記載の強誘電体メ
モリの製造方法において、前記エージングパルスの大き
さが前記第1のパルスと同じ、あるいは、それ以上であ
ることを特徴とする強誘電体メモリの製造方法。
(19) In the method for manufacturing a ferroelectric memory as described in (18) above, the magnitude of the aging pulse is the same as or larger than that of the first pulse. Memory manufacturing method.

【0251】このような強誘電体メモリの製造方法は、
作製直後の如何なるパルスも印加していない記憶セル
に、第1のパルスと同じか、それ以上の大きさを有する
エージングパルスを1サイクル印加する。
The manufacturing method of such a ferroelectric memory is
An aging pulse having the same magnitude as or larger than the first pulse is applied to the memory cell to which no pulse has been applied immediately after the production for one cycle.

【0252】従って、Cpoの不安定性を効果的に消失す
ることができ、安定したメモリ動作の行える強誘電体メ
モリを提供することができる。
Therefore, the instability of Cpo can be effectively eliminated, and a ferroelectric memory capable of stable memory operation can be provided.

【0253】[0253]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
集積度且つ低コストで製造でき、非破壊読み出し可能な
強誘電体メモリとその駆動法及び製造方法を提供するこ
とができる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a non-destructive readable ferroelectric memory which can be manufactured with high integration and low cost, and its driving method and manufacturing method.

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

【図1】本発明による第1実施例としての強誘電体メモ
リの構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a ferroelectric memory as a first embodiment according to the present invention.

【図2】強誘電体メモリの記憶セル(強誘電体薄膜)の
ヒステリシス特性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a hysteresis characteristic of a memory cell (ferroelectric thin film) of a ferroelectric memory.

【図3】強誘電体薄膜に単一パルスを印加した場合の分
極破壊量ΔPと印加パルスの大きさVaとの関係を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a polarization breakdown amount ΔP and a magnitude Va of an applied pulse when a single pulse is applied to a ferroelectric thin film.

【図4】基本的なメモリ装置の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a basic memory device.

【図5】強誘電体薄膜PZTの容量値Cp と部分分極作
製電圧Vw との関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a capacitance value Cp of a ferroelectric thin film PZT and a partial polarization manufacturing voltage Vw.

【図6】メモリセルの配置が単純マトリックス構成され
た強誘電体メモリの構成例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a ferroelectric memory in which memory cells are arranged in a simple matrix.

【図7】図7(a)は単純マトリックスの構成例を示す
図、図7(b)は選択及び非選択の記憶セルに印加され
る電圧を示す図である。
7A is a diagram showing a configuration example of a simple matrix, and FIG. 7B is a diagram showing voltages applied to selected and non-selected memory cells.

【図8】強誘電体メモリの記憶セルの構成の一例を示す
図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a configuration of a memory cell of a ferroelectric memory.

【図9】図9(a),(b)は、分極の非破壊特性を示
す図である。
9A and 9B are diagrams showing nondestructive characteristics of polarization.

【図10】終端抵抗素子の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a termination resistance element.

【図11】図11(a)は強誘電体セルマトリックス回
路の構成を示す図、図11(b)は、その等価回路を示
す図である。
11A is a diagram showing a configuration of a ferroelectric cell matrix circuit, and FIG. 11B is a diagram showing an equivalent circuit thereof.

【図12】非選択セルに着目した等価回路を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing an equivalent circuit focusing on a non-selected cell.

【図13】本発明による第2実施例の強誘電体メモリに
おける読み出し回路の構成例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of a read circuit in the ferroelectric memory according to the second embodiment of the present invention.

【図14】第2実施例における差動参照信号の大きさを
示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing the magnitude of a differential reference signal in the second embodiment.

【図15】第2実施例における比較参照信号の大きさを
示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing the magnitude of a comparison reference signal in the second embodiment.

【図16】本発明による第3実施例としての強誘電体メ
モリのCp −Vw 特性の温度変化の関係を示す図であ
る。
FIG. 16 is a diagram showing a relationship of temperature change of Cp-Vw characteristics of a ferroelectric memory as a third embodiment according to the present invention.

【図17】本発明による第4実施例としての強誘電体メ
モリのCp の経時変化を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing changes with time of Cp of a ferroelectric memory as a fourth embodiment according to the present invention.

【図18】第4実施例の強誘電体メモリにおける比較参
照セルの構成を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a comparison reference cell in the ferroelectric memory according to the fourth example.

【図19】本発明による第5実施例としての強誘電体メ
モリにおけるストライプ状電極の電気的等価回路を示す
図である。
FIG. 19 is a diagram showing an electrical equivalent circuit of a striped electrode in a ferroelectric memory as a fifth embodiment according to the present invention.

【図20】本発明による第6実施例としての強誘電体メ
モリにおける相補的データを示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing complementary data in the ferroelectric memory as the sixth embodiment according to the present invention.

【図21】本発明による第7実施例としての強誘電体メ
モリにおける低入力インピーダンス回路の出力特性を示
す図である。
FIG. 21 is a diagram showing the output characteristic of the low input impedance circuit in the ferroelectric memory as the seventh embodiment according to the present invention.

【図22】第7実施例の強誘電体メモリにおける制御ス
イッチの接続構成を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing a connection configuration of control switches in the ferroelectric memory of the seventh example.

【図23】本発明による第8実施例としての強誘電体メ
モリにおけるバイアスパルスを印加する等化回路を示す
図である。
FIG. 23 is a diagram showing an equalizing circuit for applying a bias pulse in a ferroelectric memory as an eighth embodiment according to the present invention.

【図24】本発明による第8実施例において、製造直後
の記憶セルのCp −Vw 特性を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing a Cp-Vw characteristic of a memory cell immediately after manufacturing in an eighth example according to the present invention.

【図25】本発明による第8実施例において、両極性パ
ルス印加時の分極の非破壊特性を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing a non-destructive characteristic of polarization when a bipolar pulse is applied in an eighth example according to the present invention.

【図26】本発明による第9実施例としての強誘電体メ
モリにおけるバイアスパルスと第3のパルスとの関係を
示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing a relationship between a bias pulse and a third pulse in the ferroelectric memory as the ninth embodiment according to the present invention.

【図27】第8実施例の変形例を示す図である。FIG. 27 is a diagram showing a modification of the eighth embodiment.

【図28】従来の強誘電体メモリの回路構成の一例を示
す図である。
FIG. 28 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a conventional ferroelectric memory.

【図29】従来の強誘電体メモリの構造の一例を示す図
である。
FIG. 29 is a diagram showing an example of a structure of a conventional ferroelectric memory.

【図30】従来の強誘電体メモリの書き込み電圧と容量
との関係を示す図である。
FIG. 30 is a diagram showing the relationship between the write voltage and the capacity of a conventional ferroelectric memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…記憶セル、2…上部電極、3…下部電極、4…強誘
電体薄膜、5…第1の分極状態、6…部分分極状態、1
1,12,13…パルス送出回路、14…切り替えスイ
ッチ、17…読み出し回路、19…第1ストライプ電
極、20…第2ストライプ電極、21…記憶セル、31
…パルス信号送出部、32…強誘電体セルマトリックス
回路、33…読み出し部、34…終端抵抗素子、35
a,35b…終端抵抗素子制御回路、36…差動参照セ
ル、37…信号処理回路、38…比較増幅回路、39…
低入力インピーダンス回路、40…差動増幅回路、41
…差動参照セル。
1 ... Memory cell, 2 ... Upper electrode, 3 ... Lower electrode, 4 ... Ferroelectric thin film, 5 ... First polarization state, 6 ... Partial polarization state, 1
1, 12, 13 ... Pulse sending circuit, 14 ... Changeover switch, 17 ... Read circuit, 19 ... First stripe electrode, 20 ... Second stripe electrode, 21 ... Storage cell, 31
... Pulse signal sending unit, 32 ... Ferroelectric cell matrix circuit, 33 ... Reading unit, 34 ... Terminal resistance element, 35
a, 35b ... Termination resistance element control circuit, 36 ... Differential reference cell, 37 ... Signal processing circuit, 38 ... Comparison amplification circuit, 39 ...
Low input impedance circuit, 40 ... Differential amplifier circuit, 41
... differential reference cells.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 由森 博之 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 平出 修三 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 三原 孝士 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Hiroyuki Yumori 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside Olympus Optical Co., Ltd. (72) Inventor Shuzo Hiraide 2-43 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo No. 2 Olympus Optical Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Mihara 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Olympus Optical Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向し互いに直交する第1,第2のスト
ライプ電極と、これらのストライプ電極間に挟持される
強誘電体薄膜とからなり、前記強誘電体薄膜を含む前記
ストライプ電極の交差領域を記憶セルとしてマトリック
ス状に配置するマトリックスメモリセルと、 前記マトリックスメモリセルの全記憶セルに対して、同
時に第1のパルスを印加し、“0”情報を示す第1の分
極状態を設定する“0”情報書き込み手段と、 前記第1の分極状態にある記憶セル内から選択した記憶
セルに、前記第1のパルスとは逆極性の第2のパルスを
印加し、“1”情報を示す第2の分極状態に設定する
“1”情報書き込み手段と、 前記“0”,“1”に設定された記憶セル内から選択し
た記憶セルに、第3のパルスを印加し、分極状態として
記憶される情報を読出す読出し手段と、 前記マトリックスメモリセルの各ストライプ電極からな
るラインの一方に設けられ、前記第3のパルスの印加の
際に、選択された記憶セルに直接接続する入力ライン及
び出力ラインを高抵抗に設定し、非選択の記憶セルに接
続するラインを低抵抗に設定する終端抵抗設定手段と、 前記第3のパルスの印加により読出された記憶セルの出
力信号の“1”,“0”を判別する読み出し手段と、を
具備することを特徴とする強誘電体メモリ。
1. An intersecting region of the stripe electrodes including first and second stripe electrodes facing each other and orthogonal to each other, and a ferroelectric thin film sandwiched between these stripe electrodes, and including the ferroelectric thin film. To the memory cells arranged in a matrix as memory cells and all the memory cells of the matrix memory cell, the first pulse is simultaneously applied to set the first polarization state indicating "0" information. A 0 "information writing unit and a memory cell selected from the memory cells in the first polarization state are applied with a second pulse having a polarity opposite to that of the first pulse, thereby indicating a" 1 "information. The third pulse is applied to the "1" information writing means for setting the polarization state of No. 2 and the storage cell selected from the storage cells set to "0" and "1", and is stored as the polarization state. Ru Read-out means for reading out information, and an input line and an output line which are provided on one of the lines consisting of the stripe electrodes of the matrix memory cell and which are directly connected to the selected memory cell when the third pulse is applied. Is set to a high resistance and a line connected to a non-selected memory cell is set to a low resistance, and "1", "" of the output signal of the memory cell read by the application of the third pulse. A ferroelectric memory comprising: a reading unit that determines 0 ".
【請求項2】 対向し互いに直交する第1,第2のスト
ライプ電極と、これらのストライプ電極間に挟持される
強誘電体薄膜とからなり、前記強誘電体薄膜を含む前記
ストライプ電極の交差領域を記憶セルとしてマトリック
ス状に配置するマトリックスメモリセルにおいて、 前記第1のストライプ電極の全ての電極と、前記第2ス
トライプ電極の全ての電極とを選択し、全ての記憶セル
を選択する工程と、 全ての記憶セルに対して、前記強誘電体薄膜の抗電圧の
2倍以上の大きさの第1のパルスに印加し、“0”情報
を示す第1の分極状態に設定する工程とにより、 全記憶セルに“0”情報を書き込むことを特徴とする強
誘電体メモリの駆動方法。
2. An intersecting region of the stripe electrodes, comprising first and second stripe electrodes facing each other and orthogonal to each other, and a ferroelectric thin film sandwiched between these stripe electrodes, and including the ferroelectric thin film. A matrix memory cell in which the memory cells are arranged in a matrix as a memory cell, selecting all the electrodes of the first stripe electrode and all the electrodes of the second stripe electrode, and selecting all the memory cells; A step of applying a first pulse having a magnitude equal to or more than twice the coercive voltage of the ferroelectric thin film to all the memory cells, and setting the first polarization state indicating “0” information, A method for driving a ferroelectric memory, which is characterized by writing "0" information in all memory cells.
【請求項3】対向し互いに直交する第1,第2のストラ
イプ電極と、これらのストライプ電極間に挟持される強
誘電体薄膜とからなり、前記強誘電体薄膜を含む前記ス
トライプ電極の交差領域を記憶セルとしてマトリックス
状に配置するマトリックスメモリセルにおいて、 すでに“0”情報が書き込まれた記憶セルの内で、第
1,第2のストライプ電極内の各電極をそれぞれ指定し
て、所望の記憶セルを選択する工程と、 前記強誘電体薄膜の抗電圧の0.3〜2倍の電圧を書き
込み電圧Vw とし、指定した第1ストライプ電極の電極
に前記第1のパルスとは逆極性のVw /3Vの電圧を印
加し、非指定の第1のストライプ電極の電極には0Vを
印加し、指定した第2のストライプ電極の電極には、0
Vを印加し、非指定の第2のストライプ電極の電極には
2Vw /3Vとなる大きさの電圧を印加し、選択された
記憶セルに“1”情報を示す前記第1の分極状態の分極
を有するドメインと、該第1の分極状態とは逆方向の分
極を有するドメインとが混合した部分分極状態に設定す
る工程とにより、 所望の記憶セルに“1”情報を選択的に書き込むことを
特徴とする強誘電体メモリの駆動方法。
3. An intersecting region of the stripe electrodes, comprising first and second stripe electrodes facing each other and orthogonal to each other, and a ferroelectric thin film sandwiched between these stripe electrodes, and including the ferroelectric thin film. In the matrix memory cell in which the memory cells are arranged in a matrix as memory cells, by designating each electrode in the first and second stripe electrodes among the memory cells in which "0" information has already been written, the desired memory A step of selecting cells, and a voltage of 0.3 to 2 times the coercive voltage of the ferroelectric thin film is set as a write voltage Vw, and the designated first stripe electrode has Vw having a polarity opposite to that of the first pulse A voltage of / 3 V is applied, 0 V is applied to the electrode of the non-designated first stripe electrode, and 0 V is applied to the electrode of the designated second stripe electrode.
V is applied, a voltage of 2Vw / 3V is applied to the electrode of the non-designated second stripe electrode, and polarization of the first polarization state indicating "1" information is given to the selected memory cell. By selectively writing "1" information in a desired memory cell by setting a partial polarization state in which a domain having a polarization state and a domain having a polarization direction opposite to the first polarization state are mixed. A method for driving a characteristic ferroelectric memory.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001156264A (en) * 1999-11-26 2001-06-08 Dainippon Printing Co Ltd Non-destructive read ferroelectric memory
JP2002026285A (en) * 2000-07-07 2002-01-25 Seiko Epson Corp Ferroelectric memory device and its manufacturing method
US6737690B2 (en) 2001-03-26 2004-05-18 Seiko Epson Corporation Ferroelectronic memory and electronic apparatus
US6930339B2 (en) 2001-03-26 2005-08-16 Seiko Epson Corporation Ferroelectric memory and electronic apparatus

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