JPH0991970A - Nondestructive ferroelectric memory and driving method therefor - Google Patents

Nondestructive ferroelectric memory and driving method therefor

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JPH0991970A
JPH0991970A JP7247859A JP24785995A JPH0991970A JP H0991970 A JPH0991970 A JP H0991970A JP 7247859 A JP7247859 A JP 7247859A JP 24785995 A JP24785995 A JP 24785995A JP H0991970 A JPH0991970 A JP H0991970A
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JP
Japan
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ferroelectric
voltage
memory
memory device
cell
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Application number
JP7247859A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Mihara
孝士 三原
Shuzo Hiraide
修三 平出
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a nondestructive ferroelectric memory suitable for high integration in which nondestructive read-out can be realized without causing any interference with nonselected memory cell at the time of reading or writing data by employing a feedback circuit added with a capacitor, a sense circuit, etc. SOLUTION: Information in a memory cell 1 is erased by a first pulse having voltage Ve higher than a coercive voltage Vc. Information is written in by a second pulse having voltage Vw, the absolute value thereof is lower than the voltage Ve of reverse polarity. A feedback circuit system added with a capacitor for reading out a small ΔC/C without requiring any voltage variation on the data line and a sense circuit combining comparative read-out with a reference dummy cell 11 comprising a ferroelectric are additionally provided.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路に使用さ
れる固体型記録装置に係り、特に強誘電体薄膜を用いた
非破壊型強誘電体メモリに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state recording device used in an electronic circuit, and more particularly to a non-destructive ferroelectric memory using a ferroelectric thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、コンピュータと画像装置の発展
に伴い、高密度で高性能のメモリ装置が要求されてい
る。従来のメモリ装置としては、磁気テープ、フロッピ
ーディスク、光磁気ディスクといった外部メモリ装置、
あるいは、半導体メモリ、すなわち、DRAM、SRA
M、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリ等が
用いられていた。
2. Description of the Related Art Generally, with the development of computers and image devices, there is a demand for high-density and high-performance memory devices. As a conventional memory device, an external memory device such as a magnetic tape, a floppy disk, a magneto-optical disk,
Alternatively, semiconductor memory, that is, DRAM, SRA
M, EPROM, EEPROM, flash memory, etc. have been used.

【0003】そして、マルチメディアとコンピュータと
が融合された場合に、メモリ装置としては、第1に不揮
発性、第2に高速低電圧駆動であり、第3に駆動レスの
固体メモリであるといった、より高性能でコンパクトな
メモリが必要とされる。しかし、従来の記録装置の技術
では対応できない場合がある。
When the multimedia and the computer are integrated, the memory device is firstly nonvolatile, secondly driven at high speed and low voltage, and thirdly a driveless solid-state memory. Higher performance and more compact memory is needed. However, there are cases in which the technology of the conventional recording device cannot cope.

【0004】これに応えるメモリ装置として、例えば、
USP4,873,664(S.Sheffield Eaton Jr., C
olorado Springs, CO)に開示されているような強誘電体
メモリがある。
As a memory device which meets this requirement, for example,
USP 4,873,664 (S. Sheffield Eaton Jr., C
Ferroelectric memories such as those disclosed in Olorado Springs, CO).

【0005】この強誘電体メモリの構成を図31に示
す。
The structure of this ferroelectric memory is shown in FIG.

【0006】メモリセル301内の強誘電体薄膜容量3
02がスイッチング素子であり、FET303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。メモリセルへの駆動は、ワー
ドライン304、プレートライン305、ビットライン
308に接続され、その読み出しは、センスアンプ30
7で行なう。
Ferroelectric thin film capacitor 3 in memory cell 301
Reference numeral 02 denotes a switching element, which has a structure in which the DRAM type storage capacitance driven by the FET 303 is changed to a ferroelectric capacitance. The driving to the memory cell is connected to the word line 304, the plate line 305, and the bit line 308, and the reading is performed by the sense amplifier 30.
Do at 7.

【0007】この構成では、センスアンプ307がSi
デバイスの上に形成されているため、集積度、コストと
もに半導体メモリのDRAMやFLASHメモリと同程
度になり、例えば、数100Mbyteのカードを作る
場合には不都合である。
In this configuration, the sense amplifier 307 is made of Si.
Since it is formed on the device, the degree of integration and the cost are about the same as those of semiconductor memory DRAM and FLASH memory, which is inconvenient when, for example, a card of several 100 Mbytes is manufactured.

【0008】これに対して、USP5,060,191
に開示されている方法は、図32に示すように、強誘電
体材料313で単純マトリックス構造を作り、読み出し
ドライブ回路314,315で信号検出する方式であ
る。
On the other hand, USP 5,060,191
32 is a method in which, as shown in FIG. 32, a simple matrix structure is formed with a ferroelectric material 313 and signals are detected by the read drive circuits 314 and 315.

【0009】このような単純マトリックスで構成された
メモリの大きな問題は、セルが隣接して配置されてお
り、選択したセルと非選択のセルとの干渉である。例え
ば、あるセルを選択し、書き込み/読み出しを行なう際
に、電圧Vaを印加した場合、選択しない非選択セルに
も電圧が印加されてしまう。特に、セル数が大きくなる
につれて、選択セルの入力側/出力側の電極ラインに接
続される非選択セルにはVa/2が印加されてしまう。
A major problem of a memory configured with such a simple matrix is interference between a selected cell and a non-selected cell because cells are arranged adjacent to each other. For example, when the voltage Va is applied when a certain cell is selected and writing / reading is performed, the voltage is also applied to the non-selected cells that are not selected. In particular, as the number of cells increases, Va / 2 is applied to the non-selected cells connected to the input / output side electrode lines of the selected cells.

【0010】そこで、上記USP5,060,191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 the above-mentioned USP 5,060,191, with respect to the applied voltage Va to the selected cell, for example,
The write operation is performed by devising that Va / 3 is applied to the non-selected cells. Further, in the reading, a low impedance voltage is read to cut noise from the 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 even if the voltage of Va / 3 is applied many times.

【0011】また、USP5,140,548(C.J. B
rennan)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33のような容量−電圧特性を作ると
考え、負の電圧で書き込んだ320の状態と正の電圧で
書き込んだ321の状態で、ある抗電圧Vth以下の電
圧Vbを印加、この上に重畳したAC信号により容量を
測定すると、“1”状態では、322の容量、“0”状
態では、323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。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V
b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するものである。
USP 5,140,548 (CJ B
rennan), it is considered that both the space charge layer and the neutral region exist in the ferroelectric body to create the capacitance-voltage characteristic as shown in FIG. 33. In the written state of 321, a voltage Vb equal to or lower than a certain coercive voltage Vth is applied, and the capacitance is measured by the AC signal superimposed on it. The capacitance is 322 in the "1" state and the capacitance of 323 in the "0" state. Is obtained, and the difference is "1"
This is to determine “0”. Therefore, after writing, V has a time constant longer than the relaxation time of space charge.
By applying the read voltage of b and applying an AC waveform having a frequency component faster than the relaxation time, it is possible to read without changing the polarization state.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかし前述した従来技
術の問題点として、図31に示した構成において、半導
体との組み合わせは、その実現性は比較的容易である
が、Siデバイス、すなわち、スイッチング素子やFE
Tを用いる事により、集積度やコストはDRAMと変わ
らない。
However, as a problem of the above-mentioned prior art, in the configuration shown in FIG. 31, the combination with a semiconductor is relatively easy to realize, but it is a Si device, that is, a switching device. Element and FE
By using T, the degree of integration and cost are the same as DRAM.

【0013】また図32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。
Further, the ferroelectric memory having the simple matrix structure shown in FIG. 32 does not specifically disclose the guarantee against polarization breakdown of the ferroelectric cell at the time of writing.

【0014】図33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32に示した装置に発生した問題をそのまま抱え
る。読み出し時においても、S/N良く読み出しを行な
おうとすると読み出し電圧Vbを、ある程度の大きさを
印加せねばならなく、多数回の印加により、やはり分極
の変化が起こり、非破壊読み出しにはならない。
The method of using the capacitance change shown in FIG. 33, when applied to a simple matrix, has the same problem that occurred in the device shown in FIG. 32 at the time of writing. Even in reading, if reading is performed with good S / N, the reading voltage Vb must be applied to a certain level, and the application of a large number of times also causes a change in polarization, which does not result in nondestructive reading. .

【0015】そこで本発明は、情報の書込み・読出し時
に非選択の記憶セルへの非干渉性を有し、非破壊読出し
が実現可能で、且つ大規模化に好適する非破壊型強誘電
体メモリを提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has non-interference with non-selected memory cells at the time of writing / reading information, enables non-destructive reading, and is suitable for large-scale non-destructive ferroelectric memory. The purpose is to provide.

【0016】[0016]

【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、1対の電極により挟持された強誘電体薄膜
の自発分極(分極)の状態により情報を記憶する記憶セ
ルを用いる強誘電体メモリにおいて、前記記憶セルに前
記強誘電体薄膜の抗電圧Vcよりも大きい電圧Veを有
する記憶情報の消去用の第1のパルスを印加するための
第1の端子と、前記記憶セルに前記印加電圧Veとは逆
極性のVeより小さい絶対値を持つ電圧Vwを有する情
報書き込み用の第2のパルスを印加するための第2の端
子と、前記記憶セルに前記電圧Veより絶対値で同値か
または小さい、正または負のいずれかの電圧Vrであ
る、非破壊的にメモリ情報を読出すための第3のパルス
を印加するための第3の端子と、前記第1乃至第3の端
子のいずれかを選択する第1の選択スイッチ手段と、前
記記憶セルの出力側に一端が接地される第1の切換えス
イッチ手段を介して接続される帰還用容量を有して出力
に帰還をかけられた第1の差動型アンプと、前記記憶セ
ルと同等の強誘電体薄膜からなり、該記憶セルに記憶さ
れる情報と同一の情報を記憶し、任意に比較読出しを行
う参照用ダミーセルに接続する前記第1乃至第3のパル
ス信号と同等のパルス信号が印加される第4乃至第6の
端子と、前記第4乃至第6の端子のいずれかを選択し該
参照用ダミーセルに印加する第2の選択スイッチ手段
と、前記参照用ダミーセルの出力側に一端が接地される
第2の切換えスイッチ手段を介して接続される帰還用容
量を有して出力に帰還をかけられた第2の差動型アンプ
と、前記第1の差動型アンプと前記第2の差動型アンプ
との差分を出力する第3のの差動型アンプとを有し、前
記第1,第2の選択スイッチ手段及び、第1,第2の切
換えスイッチ手段により、前記記憶セル及び前記参照用
ダミーセルへの情報の消去・書込み・読出しを行い、前
記記憶セル及び前記参照用ダミーセルが、部分分極状態
にて情報を記憶し、前記電圧Vrの第3のパルスを印加
して非破壊的にメモリ情報を読み出す非破壊型強誘電体
メモリを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention uses a memory cell that stores information according to the spontaneous polarization state of a ferroelectric thin film sandwiched by a pair of electrodes. In a dielectric memory, a first terminal for applying a first pulse for erasing stored information having a voltage Ve larger than a coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film to the storage cell, and the storage cell to the storage cell. A second terminal for applying a second pulse for writing information having a voltage Vw having an absolute value smaller than Ve having a polarity opposite to the applied voltage Ve, and an absolute value larger than the voltage Ve to the memory cell. A third terminal for applying a third pulse for nondestructively reading the memory information, which has the same value or a small voltage Vr of positive or negative, and the first to third Select one of the terminals And a first selection switch means having a feedback capacitance connected to the output side of the memory cell via a first changeover switch means whose one end is grounded. The first amplifier is composed of a differential amplifier and a ferroelectric thin film equivalent to the memory cell, stores the same information as the information stored in the memory cell, and is connected to a reference dummy cell for arbitrarily performing comparison reading. To fourth to sixth terminals to which a pulse signal equivalent to the third to third pulse signals is applied, and a second selection switch for selecting any one of the fourth to sixth terminals and applying it to the reference dummy cell Means, and a second differential amplifier having a feedback capacitance connected to the output side of the reference dummy cell via a second changeover switch means whose one end is grounded, and which is fed back to the output. , The first differential amplifier and the second differential amplifier A third differential amplifier that outputs a difference from the differential amplifier, and the first and second selection switch means and the first and second changeover switch means enable the storage cell and Information is erased / written / read to / from the reference dummy cell, the memory cell and the reference dummy cell store information in a partially polarized state, and non-destructive by applying a third pulse of the voltage Vr. Provided is a non-destructive type ferroelectric memory for reading memory information selectively.

【0017】以上のような構成の非破壊型強誘電体メモ
リは、自発分極(分極)の2つの状態のうちの第1の分
極状態に前記強誘電体薄膜の抗電圧Vthよりも大きい
電圧Veを有する第1のパルスを印加して分極し、次
に、前記印加電圧Veとは逆極性の電圧Vwを有する第
2のパルスを印加し、前記第1の方向の分極を有するド
メインと、前記第1の方向とは逆方向の第2の分極を有
するドメインが混合した部分分極状態にて情報の記憶を
行なう。この状態は、容量の差として現われるが、読み
出し電圧で読み出す場合は、容量比ΔC/Cが小さい
為、増幅する必要がある。このときCが温度依存性やデ
ータ保持時間依存性等を考えると強誘電体容量を用いた
参照セルによる比較読み出しが必要である。ここで、小
さなΔC/Cをデータ線の電圧変化なしで読み出せる容
量付加帰還回路と参照セルとの比較読み出しを組み合わ
せたセンス回路で、この非破壊の大容量メモリが可能と
なる。
In the non-destructive ferroelectric memory having the above-mentioned structure, the voltage Ve larger than the coercive voltage Vth of the ferroelectric thin film is generated in the first polarization state of the two states of spontaneous polarization. Is applied to polarize, and then a second pulse having a voltage Vw having a polarity opposite to the applied voltage Ve is applied to polarize the domain having the polarization in the first direction. Information is stored in a partially polarized state in which domains having a second polarization in the opposite direction to the first direction are mixed. This state appears as a difference in capacitance, but when reading with a read voltage, since the capacitance ratio ΔC / C is small, it is necessary to amplify. At this time, considering the temperature dependence and the data retention time dependence of C, it is necessary to perform comparative reading by a reference cell using a ferroelectric capacitor. Here, the non-destructive large-capacity memory can be realized by the sense circuit in which the small-capacity ΔC / C can be read out without changing the voltage of the data line and the comparative reading of the reference cell and the capacitance-added feedback circuit are combined.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0019】まず、図1乃至図4を参照して、本発明に
よる非破壊型強誘電体メモリ装置およびその駆動方法に
ついて説明する。
First, a nondestructive ferroelectric memory device according to the present invention and a driving method thereof will be described with reference to FIGS.

【0020】まず、図2(a)に示すように、例えば、
強誘電体薄膜を白金等の電極で挟持された強誘電体メモ
リセル1の一端は、選択スイッチ2を介して、消去用パ
ルス入力端子3、書込み用パルス入力端子4、読出し用
パルス入力端子5に接続される。また強誘電体メモリセ
ル1の他端は、一端が基準電位に接地される放電用の切
換えスイッチ6及び差動アンプ7の入力端子に接続し、
また差動アンプ7には帰還容量素子(コンデンサ)8が
出力がフィードバックされるように接続されいる。
First, as shown in FIG. 2A, for example,
One end of a ferroelectric memory cell 1 in which a ferroelectric thin film is sandwiched by electrodes such as platinum is connected via a selection switch 2 to an erase pulse input terminal 3, a write pulse input terminal 4, and a read pulse input terminal 5. Connected to. The other end of the ferroelectric memory cell 1 is connected to the input terminals of the discharge changeover switch 6 and the differential amplifier 7, one end of which is grounded to the reference potential,
A feedback capacitance element (capacitor) 8 is connected to the differential amplifier 7 so that the output is fed back.

【0021】このように構成された強誘電体メモリ装置
において、図2(b)示す信号によるデータ書込み及
び、データ読出しについて説明する。
Data writing and data reading by the signals shown in FIG. 2B in the ferroelectric memory device having the above structure will be described.

【0022】この強誘電体メモリ装置のデータ書込み及
びデータ読出しの原理は、基本的に本出願人が提案した
特願平6−22545号、特願平7−9992号と同様
である。
The principle of data writing and data reading of this ferroelectric memory device is basically the same as in Japanese Patent Application Nos. 6-22545 and 7-9992 proposed by the present applicant.

【0023】この構成において、まず消去用パルスVe
を入力することにより記録されていたデータを消去し、
そのメモリセル1に対して、第1(下向き)方向に分極
設定された分極を“0”状態にする。この後、書込み用
パルスVw で所定データの書込みを行う。
In this configuration, first, the erase pulse Ve
Delete the recorded data by entering
With respect to the memory cell 1, the polarization set in the first (downward) direction is set to the “0” state. After that, predetermined data is written with the write pulse Vw.

【0024】ここで、書込み用パルスVw の電位は、消
去用パルスVe の電位より、絶対値より小さい必要があ
る。書込まれたセルは第1(下向き)の分極状態と第2
(上向き)の方向に反転させた分極状態を両方を有す
る、すなわち、部分分極領域である。つまり、部分分極
とは、第1の方向の分極と第2の方向の分極との混合状
態を有する分極状態である。この状態を“1”とし、図
2(c)に示す。メモリの保持は、“0”状態と“1”
状態で記録され、本情報は温度や長時間の保持で簡単に
劣化するものでは無い。また“1”と“0”では、ゼロ
バイアス状態の差があり、“1”状態をCs1、“0”状
態をCs0 とすると、Cs0>Cs1であり、その差(Cs0
−Cs1)/Cs0が20%程度である事を確認している。
Here, the potential of the write pulse Vw needs to be smaller than the absolute value of the potential of the erase pulse Ve. The written cell has a first (downward) polarization state and a second
It has both polarization states reversed in the (upward) direction, that is, a partially polarized region. That is, the partial polarization is a polarization state having a mixed state of polarization in the first direction and polarization in the second direction. This state is set to "1" and is shown in FIG. The memory is retained in "0" state and "1"
The information is recorded in a state, and this information is not easily deteriorated by temperature or holding for a long time. Further, there is a difference in the zero bias state between "1" and "0", and assuming that the "1" state is C s1 and the "0" state is C s0 , C s0 > C s1 and the difference (C s0
It has been confirmed that -C s1 ) / C s0 is about 20%.

【0025】そして図2(b)に示す読出し用パルスV
r によりデータ読出しを行う。この読出し用パルスVr
による読出しは、非破壊的に行なわれ、消去用パルスV
e の電位より絶対値で小さく、好ましくは書込み用パル
スVw より小さいことが望ましい。なお、読出し用パル
スVr の極性はどちらでも良い。
Then, the read pulse V shown in FIG.
Data is read by r. This read pulse Vr
Is read non-destructively and erase pulse V
It is desirable that it is smaller in absolute value than the potential of e, and preferably smaller than the write pulse Vw. The read pulse Vr may have either polarity.

【0026】この読み出しパルスVr の印加により、1
×1010〜1×1012回程度の非破壊的に読み出しが可
能であることを確認している。またこれらのパルスによ
る書込み・読出し方法によって、平行に配列される上電
極と、上電極とほぼ直行する用に平行に配列された下電
極とで強誘電体膜を挟み、上,下電極で挟まれた領域が
1つのメモリセルになる単純マトリックス構造のメモリ
構成が可能である。且つ、データ書込み時に、非選択セ
ルへの電圧印加が僅かであり、記録されるデータが破壊
されないことも確認している。
By applying the read pulse Vr, 1
It has been confirmed that non-destructive reading can be performed approximately 10 10 to 1 × 10 12 times. By the writing / reading method using these pulses, the ferroelectric film is sandwiched between the upper electrodes arranged in parallel and the lower electrodes arranged in parallel so as to be substantially orthogonal to the upper electrodes, and sandwiched between the upper and lower electrodes. A memory structure having a simple matrix structure in which the closed region becomes one memory cell is possible. Moreover, it has been confirmed that the voltage applied to the non-selected cells is small at the time of writing the data, and the recorded data is not destroyed.

【0027】従って、前述した書込み・読出し方法によ
れば、最も高集積化が可能な不揮発性メモリの実現を示
唆している。
Therefore, the above-mentioned writing / reading method suggests the realization of a non-volatile memory which can be highly integrated.

【0028】ここで、強誘電体材料は、自発分極を有す
るものであれば何でも良い。ペロブスカイト構造を有す
るPb(Zr,Ti)O3 ,(Pb,La)(Zr,T
i)O3 ,PbTiO3 ,BaTiO3 等が一般的であ
る。また層状化合物であっても良い。例えば、SrBi
2 Ta2 9 ,SrBi2 Nb2 9 ,SrBi4 Ti
4 12,SrBi2 (Ta,Nb)2 9 ,Bi4 Ti
3 12等である。また成膜方法もゾルゲル、有機金属
法、スパッタリング法、MOCVD法等でも可能であ
る。また膜厚は、実際の駆動電圧に合わせてスケーリン
グが可能となる。
Here, any ferroelectric material may be used as long as it has spontaneous polarization. Pb (Zr, Ti) O 3 , (Pb, La) (Zr, T having a perovskite structure
i) O 3 , PbTiO 3 , BaTiO 3 and the like are common. It may also be a layered compound. For example, SrBi
2 Ta 2 O 9 , SrBi 2 Nb 2 O 9 , SrBi 4 Ti
4 O 12 , SrBi 2 (Ta, Nb) 2 O 9 , Bi 4 Ti
3 O 12 etc. Further, the film forming method may be a sol-gel method, an organic metal method, a sputtering method, a MOCVD method, or the like. Further, the film thickness can be scaled according to the actual driving voltage.

【0029】図1には、第1実施形態としての非破壊型
強誘電体メモリ装置の回路構成を示し説明する。この構
成は概念的であるが、図2に示した構成のメモリ装置が
差動アンプ10を中心として、一対で対称的に配置され
ているものであり、強誘電体メモリセルからなるダミー
セル11の一端が、選択スイッチ12を介して、消去用
パルス入力端子13、書込み用パルス入力端子14、読
出し用パルス入力端子15に接続される。またダミーセ
ル11の他端は、一端が基準電位に接地される放電用ス
イッチ16及び差動アンプ17の入力端子に接続し、ま
た差動アンプ17には帰還容量素子18が出力がフィー
ドバックされるように接続されている。また、図中、矢
印で示す基準電位(接地)は、所定の基準電位であっ
て、零電位である必要はない。
FIG. 1 shows a circuit configuration of a non-destructive ferroelectric memory device as a first embodiment and will be described. Although this configuration is conceptual, the memory device having the configuration shown in FIG. 2 is symmetrically arranged in a pair with the differential amplifier 10 as the center, and the dummy cell 11 made of a ferroelectric memory cell is used. One end is connected to the erase pulse input terminal 13, the write pulse input terminal 14, and the read pulse input terminal 15 via the selection switch 12. The other end of the dummy cell 11 is connected to the input terminals of the discharge switch 16 and the differential amplifier 17 whose one end is grounded to the reference potential, and the feedback capacitor element 18 feeds back the output to the differential amplifier 17. It is connected to the. Further, in the figure, the reference potential (ground) indicated by the arrow is a predetermined reference potential and does not need to be zero potential.

【0030】図3を参照して、図1に示した強誘電体メ
モリ装置の動作について詳細に説明する。
The operation of the ferroelectric memory device shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to FIG.

【0031】図3(a)は、マトリックス状に複数のメ
モリセル1が配置され、第1のライン19と第2のライ
ン20が接続された単純マトリックスの強誘電体メモリ
装置である。
FIG. 3A is a simple matrix ferroelectric memory device in which a plurality of memory cells 1 are arranged in a matrix and the first line 19 and the second line 20 are connected.

【0032】この強誘電体メモリ装置に図3(b)に示
す電圧Veを印加することにより、記録されているデー
タを一括して消去する。
By applying the voltage Ve shown in FIG. 3B to this ferroelectric memory device, the recorded data is erased at once.

【0033】図3(c)は、同様に、データ書込みの方
法を説明するための図である。データ書込みは、1/3
駆動法を用いて、図3(c)に示すようなXライン群の
選択セルの第1のライン19には電圧Vwを印加し、非
選択セルの第1のライン19には電圧1/3Vwを印加
し、且つYライン群の選択セルに0V、非選択セル2/
3Vwの電圧を印加する様に、にデータ書込み時の破壊
劣化を防ぐ。この破壊劣化については、PZT薄膜を用
いて前述した駆動法によって、1マットのメモリセルで
1Gbitまで集積化しても、データ書込み時にセルが
破壊されない事を確認している。
Similarly, FIG. 3C is a diagram for explaining a data writing method. Data writing is 1/3
Using the driving method, the voltage Vw is applied to the first line 19 of the selected cell of the X line group as shown in FIG. 3C, and the voltage 1 / 3Vw is applied to the first line 19 of the non-selected cell. Is applied, and 0V is applied to the selected cell of the Y line group, and the unselected cell 2 /
As with applying a voltage of 3 Vw, destruction and deterioration during data writing are prevented. Regarding this destruction and deterioration, it has been confirmed that even if the memory cell of 1 mat is integrated up to 1 Gbit by the driving method described above using the PZT thin film, the cell is not destroyed at the time of data writing.

【0034】図3(e)は同様に、データ読出し法を説
明するための図である。ここで、選択ラインの第1のラ
イン19a以外の第1のライン19は、接地されてい
る。また選択データラインの第2のライン20a以外の
第2のライン20は、接地されているものとする。
Similarly, FIG. 3E is a diagram for explaining the data reading method. Here, the first lines 19 other than the first line 19a of the selection line are grounded. The second line 20 other than the second line 20a of the selected data line is grounded.

【0035】この時、選択データラインの第2のライン
20aは、放電スイッチ6により予め接地され、帰還用
の容量8が差動アンプ7に接続される。ここで、差動ア
ンプ7は、差動入力の片側が接地されているため仮想接
地によって、入力インピーダンスが“0”に保持され、
選択データラインの第2のライン20aの電位は昇圧し
ない。この為、非選択セルからの電荷が注入されること
もない。よって、非干渉のデータ読出しができ、且つ、
容量8帰還の差動アンプ7の為、出力Voutはメモリ
セル容量Cs と帰還容量Cr の比で決まる。従って、 Vout =−(Cs /Cr * r ここで“0”と“1”状態ではVc0,Vc1として Vc1=−(Cs1/Cr * rc0=−(Cs0/Cr * r この様子を図3(f)に示す。この図では、解り易い様
に、縦軸を−Vで描いた。ここで、Vc1>Vc0より、情
報の読み出しが可能であるが、この差は、20%と小さ
く、また、このCs0が温度、保持時間等で変化する為、
ダミーセルを用いる。
At this time, the second line 20a of the selected data line is grounded in advance by the discharge switch 6, and the feedback capacitor 8 is connected to the differential amplifier 7. Here, in the differential amplifier 7, since one side of the differential input is grounded, the input impedance is held at “0” by virtual grounding,
The potential of the second line 20a of the selected data lines is not boosted. Therefore, no charge is injected from the non-selected cells. Therefore, non-interfering data reading can be performed, and
The output Vout is determined by the ratio of the memory cell capacitance Cs and the feedback capacitance Cr because it is the differential amplifier 7 that feeds back the capacitance 8. Therefore, V out = − (C s / C r ) * V r Here, in the “0” and “1” states, V c0 and V c1 are V c1 = − (C s1 / C r ) * V r V c0 = − ( C s0 / C r ) * V r This state is shown in FIG. In this figure, the vertical axis is drawn with -V for easy understanding. Here, it is possible to read information from V c1 > V c0 , but this difference is as small as 20%, and because this C s0 changes with temperature, holding time, etc.,
Use a dummy cell.

【0036】次に、図4に示すように、第3の差動アン
プ10の一方の入力端側に、図2に示した、第1の差動
アンプ7及びメモリセル1及び容量8からなる構成と、
他方の入力端に第2の差動アンプ17及びダミーセル1
1及び容量18からなる構成を接続する。
Next, as shown in FIG. 4, one input terminal side of the third differential amplifier 10 is composed of the first differential amplifier 7, the memory cell 1 and the capacitor 8 shown in FIG. Configuration and
The second differential amplifier 17 and the dummy cell 1 are connected to the other input terminal.
1 and a capacitor 18 are connected.

【0037】この構成により、図中A点の電圧は、−V
を縦軸として、Vc0<Vref <Vc1の順となるようなV
ref を選ぶ。つまり、Vref がこの範囲になるようにダ
ミーセル11を選択する。例えば、容量8と容量18の
帰還容量を正確に合わせておけば、ダミーセル11の面
積を変えて、Vref になるように合わせる。たとえば、
Vrを同じとすれば、
With this configuration, the voltage at point A in the figure is -V
Where V c0 <V ref <V c1 with V as the vertical axis.
Select ref . That is, the dummy cell 11 is selected so that V ref is in this range. For example, if the feedback capacitances of the capacitor 8 and the capacitor 18 are accurately matched, the area of the dummy cell 11 is changed to match V ref . For example,
If Vr is the same,

【数1】 [Equation 1]

【0038】これは、ダミーセルの面積をメモリセルの
(Cs1−Cs0)/2Cs0倍大きくする事を意味する。た
とえば、1μm□のセルであれば、(Cs1−Cs0)/C
s0が20%の時、(Cs1−Cs0)/2Cs0は10%であ
り、1.1μm□のセルに対応している。
This means that the area of the dummy cell is increased by (C s1 -C s0 ) / 2C s0 times that of the memory cell. For example, for a 1 μm cell, (C s1 −C s0 ) / C
When s0 is 20%, (C s1 -C s0 ) / 2C s0 is 10%, which corresponds to a cell of 1.1 μm □.

【0039】この場合は、ダミーセルのデータ書込みは
行わない。実際のデバイス作成では、1/5のステッパ
を用いるので、相対的な加工精度は究めて良い。1μm
プロセスで0.01μmとされており、1μm□の面積
でこの加工精度のばらつきは2%であり、加工寸法のば
らつきによるノイズマージンの低下は1/5と予想され
る。
In this case, data writing in the dummy cell is not performed. Since a 1/5 stepper is used in the actual device production, the relative processing accuracy can be determined. 1 μm
It is assumed to be 0.01 μm in the process, the variation of the processing accuracy is 2% in the area of 1 μm □, and the reduction of the noise margin due to the variation of the processing dimension is expected to be ⅕.

【0040】つまり、1μm□のセルを用いて、16M
bitメモリは、本実施形態を利用すれば、2枚のみの
マスク枚数で容易に製造できる。すなわち、MOSやパ
イポーラ素子を作成した、半導体基板(ウエハ)に白金
等の下部電極をストライプ状に加工し、その後、PZT
等の強誘電体薄膜を形成する。さらに上部電極を形成し
て、下部電極とほぼ直行する様に加工し、この上部に層
間保護膜を形成して、配線用のスルーホールを形成し、
Siウェーハに形成されたデバイスとアルミ配線等を用
いて完成させる。
That is, using a 1 μm cell, 16 M
By using this embodiment, the bit memory can be easily manufactured with only two masks. That is, a lower electrode made of platinum or the like is processed into a stripe shape on a semiconductor substrate (wafer) on which a MOS or a bipolar element is formed, and then PZT is formed.
Etc. to form a ferroelectric thin film. Further, an upper electrode is formed and processed so as to be substantially orthogonal to the lower electrode, an interlayer protective film is formed on the upper electrode, and a through hole for wiring is formed,
It is completed by using devices formed on a Si wafer and aluminum wiring.

【0041】このため、従来のDRAMの様に、複雑な
セル容量の作成の必要もなく、Flashメモリの様な
2層や3層のポリシリコンプロセスの必要性もない。1
μm□のセルを1μmを加工精度とする製造技術で作成
できるメリットを持つ。また追加のプロセスもなく、加
工精度を0.5μmにすることで、4倍の集積度を高め
る事が可能である。
Therefore, unlike the conventional DRAM, there is no need to create a complicated cell capacity, and there is no need to use a two-layer or three-layer polysilicon process like a flash memory. 1
It has the merit that a μm □ cell can be created with a manufacturing technology that has a processing accuracy of 1 μm. In addition, it is possible to increase the integration degree four times by setting the processing accuracy to 0.5 μm without any additional process.

【0042】また本実施形態のメモリセルは、MOSト
ランジスタの様なアクティブ素子を含まないために、形
成する基盤が限定されない。つまり、ガラス板の様なシ
リコン基板以外の上にも、形成可能である。この場合
は、周辺回路がTFTデバイスになる。また強誘電体材
料の低温プロセスが達成されれば、アルミ配線上に単純
マトリックスが作成でき、駆動回路を全面敷き詰められ
るため、集積度をさらに高めることができる。また回路
素子を2重、3重に多層化できる。
Further, since the memory cell of this embodiment does not include an active element such as a MOS transistor, the base on which it is formed is not limited. That is, it can be formed on other than a silicon substrate such as a glass plate. In this case, the peripheral circuit becomes a TFT device. Further, if the low temperature process of the ferroelectric material is achieved, a simple matrix can be formed on the aluminum wiring and the driving circuit can be spread over the entire surface, so that the degree of integration can be further increased. In addition, the circuit elements can be doubled or tripled.

【0043】この様にして、多層、積層化された本実施
形態のメモリ装置は、1μmの加工精度(1ミクロンル
ール)でも、128Mbitの不揮発性メモリが可能と
なる。さらに周知な0.5ミクロンルールを用いれば、
512Mbitの不揮発性メモリの実現が可能となる。
In this way, the multi-layered and stacked memory device of this embodiment can be used as a 128 Mbit nonvolatile memory even with a processing accuracy of 1 μm (1 micron rule). Using the well-known 0.5 micron rule,
It is possible to realize a 512 Mbit non-volatile memory.

【0044】本実施形態では、従来のメモリ形成の際に
制約された、例えば、スマートメモリカードの様な制御
回路、マイクロプロセッサ等を素子の内部に組込む事が
可能となる。
In this embodiment, it is possible to incorporate a control circuit such as a smart memory card, a microprocessor and the like, which are restricted in the conventional memory formation, into the element.

【0045】図5には、前述したメモリセルを用いて、
装置に構成した場合に具体的な例を示す。ここで、複数
のメモリセルが単純マトリックス配置されて構成された
メモリセルマット21に、X選択回路22、Y選択回路
23、センス回路24、参照用ダミーセル25、データ
の消去・書込み・読出し用のパルス発生回路25、デー
タの消去・書込み用のパルス発生回路26で構成されて
いる。
In FIG. 5, using the memory cell described above,
A specific example will be shown when the device is configured. Here, an X selection circuit 22, a Y selection circuit 23, a sense circuit 24, a reference dummy cell 25, and a data erasing / writing / reading are arranged in a memory cell mat 21 configured by arranging a plurality of memory cells in a simple matrix. It is composed of a pulse generation circuit 25 and a pulse generation circuit 26 for erasing / writing data.

【0046】次に、第2実施形態の非破壊型強誘電体メ
モリ装置およびその駆動方法について説明する。
Next, a nondestructive ferroelectric memory device according to the second embodiment and a driving method thereof will be described.

【0047】図6には、第2実施形態の強誘電体メモリ
装置の構成例を示し、説明する。第2実施形態の基本的
構成は、第1実施形態と同じであり、異なる点について
説明する。前述した第1実施形態におけるセンスアンプ
系は対称構造であったが、メモリセル1とダミーセル1
1は非対称である。この為、メモリセル1とダミーセル
11は、別々に作成する必要性があった。
FIG. 6 shows a configuration example of the ferroelectric memory device according to the second embodiment, which will be described. The basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and different points will be described. Although the sense amplifier system in the above-described first embodiment has a symmetrical structure, the memory cell 1 and the dummy cell 1
1 is asymmetric. Therefore, the memory cell 1 and the dummy cell 11 need to be separately prepared.

【0048】例えば、ダミーセル11を含むメモリセル
マットを2つ用意し、これらを対称的に配列すれば、切
り替えスイッチによって、対称的に構成することができ
る。しかし、この方式は一般にDRAM等で使用されて
いる、折り返しビットライン方式とは異なっている。こ
の折り返しビットライン方式は、厳密にデータ線の寄生
負荷容量を一致させるために用いられる方式である。本
実施形態の方式は、容量帰還によるデータ読出しの為、
この必要はない。セルアレイは、Siデバイスとは別
に、下部と上部の交差した領域で構成するため、単独で
ダミーセルを配置するよりも、ダミーセルをセルアレイ
内部に配置する方が集積度の点からも、プロセスの点か
らもはるかに有利となる。本実施形態は、構成を簡単に
し、記録容量を上げるとともに、必要な選択回路やパル
ス発生回路を有効利用するものである。
For example, if two memory cell mats including the dummy cells 11 are prepared and are arranged symmetrically, it is possible to construct them symmetrically by the changeover switch. However, this method is different from the folded bit line method which is generally used in DRAM and the like. This folded bit line method is a method used to strictly match the parasitic load capacitances of the data lines. Since the method of this embodiment reads data by capacitive feedback,
This is not necessary. Since the cell array is composed of the intersecting regions of the lower part and the upper part in addition to the Si device, it is better to arrange the dummy cells inside the cell array from the standpoint of integration and process than to arrange the dummy cells independently. Is also much more advantageous. In this embodiment, the structure is simplified, the recording capacity is increased, and necessary selection circuits and pulse generation circuits are effectively used.

【0049】本実施形態に用いる強誘電体メモリセル
は、強誘電体薄膜の上部に上部ストライプ電極を形成
し、下部に上部ストライプ電極のストライプ方向にほぼ
直交する方向の下部ストライプ電極を形成する。この構
成により、その上部,下部ストライプ電極で挟まれた強
誘電体薄膜の領域が単純マトリックスに配置され、ダミ
ーセルがセルアレイ内に設けられた強誘電体メモリセル
アレイである。
In the ferroelectric memory cell used in this embodiment, the upper stripe electrode is formed on the upper part of the ferroelectric thin film, and the lower stripe electrode is formed on the lower part in a direction substantially orthogonal to the stripe direction of the upper stripe electrode. With this configuration, a region of the ferroelectric thin film sandwiched by the upper and lower stripe electrodes is arranged in a simple matrix, and a dummy cell is a ferroelectric memory cell array provided in the cell array.

【0050】そして図6に示す様に、帰還容量38を有
する差動アンプ37の(+)入力端側に第2のライン
(Yライン)を選択するためのY選択スイッチ32を介
して、前述した強誘電体メモリセルアレイに接続する。
強誘電体メモリセルアレイには、第1のライン(Xライ
ン)を選択するX選択スイッチ39を介して、パルス発
生回路40aが接続される。差動アンプ37の(−)入
力端側は接地される。そして差動アンプ37の出力端は
差動アンプ10の入力端の一端に接続され、その他端に
は、差動アンプ37側と同様に構成される、差動アンプ
47、Y選択スイッチ42、強誘電体メモリセルアレ
イ、X選択スイッチ49、パルス発生回路40bが接続
されている。また、第1の電極ライン33とパルス発生
器37の間には、参照用強誘電体容量が接続される。第
2の電極ライン43とパルス発生器42bの間に参照用
強誘電体容量が接続される。なお、パルス発生器37と
パルス発生器42は同一であっても良い。
As shown in FIG. 6, the differential amplifier 37 having the feedback capacitance 38 is connected to the (+) input terminal side via the Y selection switch 32 for selecting the second line (Y line). Connected to the ferroelectric memory cell array.
A pulse generation circuit 40a is connected to the ferroelectric memory cell array via an X selection switch 39 that selects the first line (X line). The (−) input end side of the differential amplifier 37 is grounded. The output end of the differential amplifier 37 is connected to one end of the input end of the differential amplifier 10, and the other end has the differential amplifier 47, the Y selection switch 42, and the strong amplifier which are configured similarly to the differential amplifier 37 side. The dielectric memory cell array, the X selection switch 49, and the pulse generation circuit 40b are connected. Further, a reference ferroelectric capacitor is connected between the first electrode line 33 and the pulse generator 37. A reference ferroelectric capacitor is connected between the second electrode line 43 and the pulse generator 42b. The pulse generator 37 and the pulse generator 42 may be the same.

【0051】このような強誘電体メモリセルを用いてメ
モリ装置に構成した詳細な具体例は、後述する第5実施
形態において説明する。
A detailed specific example of a memory device using such a ferroelectric memory cell will be described in a fifth embodiment described later.

【0052】次に、第3実施形態の非破壊型強誘電体メ
モリ装置およびその駆動方法について説明する。
Next, a nondestructive ferroelectric memory device according to the third embodiment and a driving method thereof will be described.

【0053】図7には、第3実施例として、第1実施形
態で説明したデータ書込み読出し可能に構成された強誘
電体メモリセルを実際の装置構成に用いた具体例を示
す。ここで、本実施形態で用いる強誘電体メモリセル
(メモリセルマット)は、単純マトリックス構成された
第2実施形態の構成と同等であり、また図3乃至図5に
記載される部位と同等の部位には同じ参照符号を付して
説明する。
FIG. 7 shows, as a third example, a specific example in which the ferroelectric memory cell configured to be capable of writing and reading data described in the first embodiment is used in an actual device configuration. Here, the ferroelectric memory cell (memory cell mat) used in this embodiment has the same structure as that of the second embodiment having a simple matrix structure, and has the same parts as those shown in FIGS. 3 to 5. The parts will be described with the same reference numerals.

【0054】このメモリセルマット21は、強誘電体容
量1と、上部電極ライン19と下部電極ライン20とで
構成され、X選択回路22、Y選択回路23、センス回
路24、参照用ダミーセル28、消去・書込み・読出し
用のパルス発生回路26,27で構成されている。ここ
で、メモリセルマット内を一括消去するためのスイッチ
素子50で構成されている。
This memory cell mat 21 is composed of a ferroelectric capacitor 1, an upper electrode line 19 and a lower electrode line 20, and has an X selection circuit 22, a Y selection circuit 23, a sense circuit 24, a reference dummy cell 28, It is composed of pulse generation circuits 26 and 27 for erasing / writing / reading. Here, a switch element 50 for collectively erasing the inside of the memory cell mat is formed.

【0055】前記Y選択回路23は、データ線を選択し
て、データ書込みや消去のパルスを与える回路であり、
複数のY電極ラインのそれぞれにセンスアンプ24、参
照用セル28及びパルス発生器27が接続される。これ
によって、データラインの分のメモリ情報を読み出す事
が可能となり、高速のデータ転送速度が得られる。
The Y selection circuit 23 is a circuit for selecting a data line and giving a pulse for writing or erasing data,
A sense amplifier 24, a reference cell 28, and a pulse generator 27 are connected to each of the plurality of Y electrode lines. As a result, it becomes possible to read the memory information for the data lines, and a high data transfer rate can be obtained.

【0056】次に図8には本実施形態における他の構成
例を示す。ここで、単純マトリックスで構成されたメモ
リセルマット21、X選択回路22、Y選択回路23、
センス回路24、参照用ダミーセル28、消去・書込み
・読出し用のパルス発生回路36で構成されている。複
数のY電極ラインのそれぞれにセンスアンプ24、参照
用セル28とのパルス発生器36が接続されている。
Next, FIG. 8 shows another structural example of this embodiment. Here, the memory cell mat 21, the X selection circuit 22, the Y selection circuit 23, which are configured by a simple matrix,
It is composed of a sense circuit 24, a reference dummy cell 28, and a pulse generation circuit 36 for erasing / writing / reading. A pulse generator 36 for the sense amplifier 24 and the reference cell 28 is connected to each of the plurality of Y electrode lines.

【0057】次に第4実施形態としての非破壊型強誘電
体メモリ装置およびその駆動方法について説明する。
Next, a nondestructive ferroelectric memory device and its driving method as a fourth embodiment will be explained.

【0058】図9(a)には、前述した第1実施形態で
説明したデータ書込み読出し可能に構成された強誘電体
メモリセルを実際の装置構成に用いた具体例を示す。こ
こで、本実施形態の部位で図7,図8に示した部位と同
等の部位には同じ参照符号を付して、その説明を省略す
る。ここで、本実施形態で用いる強誘電体メモリセル
(メモリセルマット)は、単純マトリックス構成された
第2実施形態の構成と同等であり、強誘電体容量1と、
上部電極ライン19と下部電極ライン20とで構成さ
れ、X選択回路22、Y選択回路23、センス回路2
4、参照用ダミーセル28、データ消去・書込み・読出
し用のパルス発生回路26,27で構成されている。
FIG. 9A shows a specific example in which the ferroelectric memory cell configured to be capable of writing and reading data described in the first embodiment is used in an actual device configuration. Here, in the parts of the present embodiment, the same parts as those shown in FIGS. 7 and 8 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Here, the ferroelectric memory cell (memory cell mat) used in this embodiment has the same structure as that of the second embodiment having the simple matrix structure, and the ferroelectric capacitor 1 and
It is composed of an upper electrode line 19 and a lower electrode line 20, and has an X selection circuit 22, a Y selection circuit 23, and a sense circuit 2.
4, reference dummy cell 28, and data erasing / writing / reading pulse generation circuits 26 and 27.

【0059】さらに、メモリセルマット21内のデータ
を一括消去するための一括SW素子50a,50bが、
メモリセルマット21とX選択回路22、Y選択回路2
3との間にそれぞれ設けられている。
Further, the collective SW elements 50a and 50b for collectively erasing the data in the memory cell mat 21 are
Memory cell mat 21, X selection circuit 22, Y selection circuit 2
3 and 3, respectively.

【0060】本実施形態は、図9(b)に示すように、
まとまった複数単位の下部電極ライン(第2の電極ライ
ン)20に接続された一括SW素子50b(図示せず)
と参照ダミーセル28との間にY選択SW23を設け、
さらに参照用パルス発生器27を設けている。これによ
って、複数の電極ラインに対して、1つのセンス系で構
成でき、パターン設計がきわめて容易となる。例えば、
1マットが64KBのバイト構成の場合は、Xラインを
512本とすると、128本に1つのセンスアンプで構
成可能となる。
In this embodiment, as shown in FIG.
Collective SW element 50b (not shown) connected to a plurality of unit lower electrode lines (second electrode lines) 20
And a reference selection dummy cell 28 between the Y selection SW23,
Further, a reference pulse generator 27 is provided. As a result, one sense system can be formed for a plurality of electrode lines, and pattern design becomes extremely easy. For example,
When one mat has a byte structure of 64 KB, if 512 X lines are provided, one sense amplifier can be formed for every 128 lines.

【0061】次に第5実施形態としての非破壊型強誘電
体メモリ装置およびその駆動方法について説明する。第
5実施形態の基本的構成は前述した第2実施形態と同じ
であり、図10(a)は基本構成を示し、第1実施形態
の図4に示した構成と同等の構成であり、図10(b)
は、図6に示した構成をベースとした変形例である。本
実施形態においては、第1実施形態ではメモリセル1と
ダミーセル17を別々に作成しているため、第2実施形
態の場合と同様に、ダミーセル17を含むメモリセルマ
ットを2つ用意し、これらを対称的に配列する。勿論、
DRAM等で使用される折り返しビットライン方式とは
異なり、本実施形態では、容量帰還による読み出しの
為、データ線の寄生負荷容量を一致させる必要は無い。
単に構成を簡単にし、記録容量を上げるとともに、必要
な選択回路や、パルス発生回路を有効利用するものであ
る。
Next, a nondestructive ferroelectric memory device and its driving method as a fifth embodiment will be explained. The basic configuration of the fifth embodiment is the same as that of the second embodiment described above, and FIG. 10A shows the basic configuration, which is the same as the configuration shown in FIG. 4 of the first embodiment. 10 (b)
Is a modification based on the configuration shown in FIG. In this embodiment, since the memory cell 1 and the dummy cell 17 are separately prepared in the first embodiment, two memory cell mats including the dummy cell 17 are prepared as in the case of the second embodiment. Are arranged symmetrically. Of course,
Unlike the folded bit line system used in a DRAM or the like, in this embodiment, since the reading is performed by capacitive feedback, it is not necessary to match the parasitic load capacitances of the data lines.
It simply simplifies the configuration, increases the recording capacity, and effectively uses the necessary selection circuit and pulse generation circuit.

【0062】図10(b)に示す様に、差動アンプ7の
入力側には複数の強誘電体薄膜容量1aが接続される。
これらの強誘電体薄膜容量1aは、互いに直交する第1
電極(X電極ライン19)と第2電極(Y電極ライン2
0)で挟み、単純マトリックス構造される。Y電極ライ
ン20は、複数のメモリセル1と1個のダミーセル11
aを差動アンプ7の入力側に接続される。一方、差動ア
ンプ17の入力側には複数のメモリセル1bと1個のダ
ミーセル11bに接続される。
As shown in FIG. 10B, a plurality of ferroelectric thin film capacitors 1a are connected to the input side of the differential amplifier 7.
These ferroelectric thin film capacitors 1a have a first
Electrode (X electrode line 19) and second electrode (Y electrode line 2)
It is sandwiched by 0) and has a simple matrix structure. The Y electrode line 20 includes a plurality of memory cells 1 and one dummy cell 11
a is connected to the input side of the differential amplifier 7. On the other hand, the input side of the differential amplifier 17 is connected to the plurality of memory cells 1b and one dummy cell 11b.

【0063】ここで、実効的な付加容量51,52は、
同じ容量でも良いし異なっていても良い。実際の構成で
は、センス回路24を含むセンス系に、上部電極19と
上部電極53が対称的に接続される。ここで上部電極1
9と上部電極53の間のSWや差動アンプ17はなくて
も良い。上部電極53は、対をなす電極ライン13とほ
ぼ直行する様に単純マトリックスを構成する。ダミーセ
ル11a,11bも電極ライン18や電極ライン53と
ほぼ直行する様に単純マトリックスを構成する。 こよ
うなメモリ装置の動作について、図10(d),(e)
を参照して説明する。センス系の右側のセル1bの検出
時は、ダミーセル11bが使用され、センス系の右側の
セル1bの検出時はダミーセル11bを使用するように
電極ライン1と電極ライン13およびダミーセル11
a,11bの電極に接続されるパルス発生回路を制御す
る。
Here, the effective additional capacitances 51 and 52 are
The capacity may be the same or different. In the actual configuration, the upper electrode 19 and the upper electrode 53 are symmetrically connected to the sense system including the sense circuit 24. Where the upper electrode 1
The SW and the differential amplifier 17 between 9 and the upper electrode 53 may be omitted. The upper electrode 53 forms a simple matrix so as to be substantially orthogonal to the pair of electrode lines 13. The dummy cells 11a and 11b also form a simple matrix so as to be substantially orthogonal to the electrode lines 18 and the electrode lines 53. The operation of such a memory device will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. The dummy cell 11b is used when detecting the cell 1b on the right side of the sense system, and the dummy cell 11b is used when detecting the cell 1b on the right side of the sense system.
It controls the pulse generation circuit connected to the electrodes of a and 11b.

【0064】前記差動アンプ7に接続される電極ライン
19と差動アンプ17に接続される電極ライン52に接
続されたダミー強誘電体容量11a,11bの数が同じ
であっても良いこの場合は実効的な付加容量51,52
が同じとなり、センスアンプの負荷が同じとなるので、
差動アンプに現われでる信号のタイミングが同一とな
り、都合が良い。
In this case, the number of dummy ferroelectric capacitors 11a and 11b connected to the electrode line 19 connected to the differential amplifier 7 and the electrode line 52 connected to the differential amplifier 17 may be the same. Is the effective additional capacity 51, 52
Becomes the same and the load of the sense amplifier becomes the same, so
The timing of signals appearing in the differential amplifier becomes the same, which is convenient.

【0065】次に第6実施形態としての非破壊型強誘電
体メモリ装置およびその駆動方法について説明する。本
実施形態のメモリ装置の基本的な構成は、前述した第5
実施形態と同じであり、その変形例である。
Next, a non-destructive ferroelectric memory device and its driving method as a sixth embodiment will be explained. The basic configuration of the memory device according to the present embodiment is the same as the above-mentioned fifth configuration
This is the same as the embodiment and is a modification thereof.

【0066】図11には第6実施形態の強誘電体メモリ
装置の構成を示す。この強誘電体メモリ装置において
は、センス回路63を挟んで、Y選択回路62a,62
b、さらにメモリセルマット60a,60bが設けられ
る。前記メモリセルマット60a,60bには、X選択
回路61a,61bが設けられ、X,Y選択回路には、
パルス発生回路65がそれぞれ接続されている。従っ
て、センス回路63を挟んで対称的にメモリセルマット
60a,60bが配置されている。このような構成にお
いて、Y選択信号ラインは、1本にセンス回路をそれぞ
れ接続しても良いし、いくつかのまとまった電極をY選
択でまとめても良い。パルス発生回路65は少なくとも
1つ必要である。
FIG. 11 shows the structure of the ferroelectric memory device of the sixth embodiment. In this ferroelectric memory device, the Y selection circuits 62a, 62a and
b, and memory cell mats 60a and 60b are provided. The memory cell mats 60a and 60b are provided with X selection circuits 61a and 61b, and the X and Y selection circuits are
The pulse generation circuits 65 are respectively connected. Therefore, the memory cell mats 60a and 60b are symmetrically arranged with the sense circuit 63 interposed therebetween. In such a configuration, one Y-selection signal line may be connected to each sense circuit, or some collected electrodes may be combined by Y-selection. At least one pulse generation circuit 65 is required.

【0067】次に第7実施形態としての非破壊型強誘電
体メモリ装置およびその駆動方法について説明する。
Next, a non-destructive ferroelectric memory device and its driving method as a seventh embodiment will be explained.

【0068】図12には、第7実施形態をメモリ装置の
構成を示す。このメモリ装置は、センス回路63a〜6
3nを挟んで、Y選択回路62a1 ,62b1 〜62a
n ,62bn 、さらに、それぞれメモリセルマット60
a1 ,60b1 〜60an ,60bn が設けられる。前
記メモリセルマット60a1 〜60an ,60b1 〜6
0bn には、それぞれX選択回路61a,61bが設け
られ、X,Y選択回路には、パルス発生回路65が接続
されている。
FIG. 12 shows the configuration of a memory device according to the seventh embodiment. This memory device includes sense circuits 63a to 63a.
3n are sandwiched between the Y selection circuits 62a1 and 62b1 to 62a.
n, 62bn, and the memory cell mat 60, respectively
a1 and 60b1 to 60an and 60bn are provided. The memory cell mats 60a1 to 60an, 60b1 to 6
X selection circuits 61a and 61b are provided at 0bn, and a pulse generation circuit 65 is connected to the X and Y selection circuits.

【0069】本実施形態は、回路的には第5実施形態の
装置を積層させた構成となっている。この構成において
は、センス回路63a〜63nを挟んで、Y選択回路6
2a1 ,62b1 〜62an ,62bn 32とメモリセ
ルマット60a1 ,60b1〜60an ,60bn がほ
ぼ対称に構成された構成単位を複数もつ。
This embodiment has a circuit configuration in which the devices of the fifth embodiment are stacked. In this configuration, the Y selection circuit 6 is sandwiched by the sense circuits 63a to 63n.
2a1, 62b1 to 62an, 62bn 32 and memory cell mats 60a1, 60b1 to 60an, 60bn have a plurality of structural units that are substantially symmetrical.

【0070】図13に示す構成は、第7実施形態の変形
例であり、電極ライン19a,19bはY方向の構成単
位で共有化しており、またダミーセル11a1 〜11a
n ,11b1 〜11bn もY方向の構成単位で共有化し
ている。
The structure shown in FIG. 13 is a modified example of the seventh embodiment, in which the electrode lines 19a and 19b are shared by the structural units in the Y direction, and the dummy cells 11a1 to 11a are shared.
n, 11b1 to 11bn are also shared by the structural units in the Y direction.

【0071】次に図14を参照して、第8実施形態とし
ての非破壊型強誘電体メモリ装置およびその駆動方法に
ついて説明する。このメモリ装置のデータの書込みと読
出しの方式は、図3(a)から(c)と同一である。
Next, with reference to FIG. 14, a nondestructive ferroelectric memory device and its driving method as an eighth embodiment will be described. The method of writing and reading data in this memory device is the same as that in FIGS. 3 (a) to 3 (c).

【0072】互いに直交する一対の上部,下部電極によ
り挟持された強誘電体薄膜容量を記憶セルとする単純マ
トリックスに構成される強誘電体メモリにおいて、強誘
電体薄膜内の自発分極(分極)の2つの状態のうちの第
1の分極状態に前記強誘電体薄膜の抗電圧Vcよりも大
きい電圧Veを有する第1のパルス(消去用パルス)を
印加して分極し、次に、前記印加電圧Veとは、逆極性
のVeより小さい絶対値を持つ電圧Vwを有する第2の
パルス(書込み用パルス)を印加し、前記第1の方向の
分極を有するドメインと、前記第1の方向とは逆方向の
第2の分極を有するドメインとが混合した部分分極状態
にて情報の記憶を行なう方式である。
In a ferroelectric memory constituted by a simple matrix having a ferroelectric thin film capacitor sandwiched by a pair of upper and lower electrodes orthogonal to each other as a memory cell, spontaneous polarization (polarization) in the ferroelectric thin film is A first pulse (erasing pulse) having a voltage Ve larger than the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film is applied to the first polarization state of the two states to polarize the first polarization state, and then the applied voltage is applied. The term “Ve” means that a second pulse (writing pulse) having a voltage Vw having an absolute value smaller than the opposite polarity Ve is applied, and the domain having polarization in the first direction and the first direction are This is a method of storing information in a partially polarized state in which a domain having a second polarization in the opposite direction is mixed.

【0073】本実施形態は、図14に示す様に、チップ
全体のメモリセルマットは1つ以上のセクター66と呼
ばれるひと塊の記録単位で構成されており、このセクタ
ー66には、少なくとも1つ以上の参照用メモリセル
(ダミーセル)28が設けられる。このメモリセル内の
データは、一括して消去される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 14, the memory cell mat of the entire chip is composed of one block or more of recording unit called a sector 66, and at least one sector is included in this sector 66. The above reference memory cell (dummy cell) 28 is provided. The data in the memory cells are erased at once.

【0074】また図14において、メモリセルおよび、
ダミーセルへのデータ書込みはセクタ単位で一括して行
ってもよい。セクター66内のデータ読出しは、ランダ
ムアクセスを可能とする。また、1チップ内に複数のセ
クター66とセクター制御回路67を有した不揮発性メ
モリチップであっても良い。
In FIG. 14, the memory cell and
Data writing to the dummy cells may be collectively performed in sector units. The data read in the sector 66 enables random access. Further, it may be a non-volatile memory chip having a plurality of sectors 66 and a sector control circuit 67 in one chip.

【0075】また図15に示す様に、各セクター40に
はメモリセルマット21と、X選択回路21と、Y選択
回路23と、センス回路24と、少なくとも1つのダミ
ーセル28と、制御回路26とで構成してもよい。
As shown in FIG. 15, each sector 40 has a memory cell mat 21, an X selection circuit 21, a Y selection circuit 23, a sense circuit 24, at least one dummy cell 28, and a control circuit 26. You may comprise.

【0076】さらに図16に示す様に、メモリセルマッ
トを含む複数のチップとバスライン68とI/O回路6
9と制御回路70と外部との出入力するための出力端子
71を有した、脱着可能なメモリ装置、例えばメモリカ
ードに用いることができる。次に図17を参照して、第
9実施形態としての非破壊型強誘電体メモリ装置および
その駆動方法について説明する。
Further, as shown in FIG. 16, a plurality of chips including a memory cell mat, a bus line 68, and an I / O circuit 6 are provided.
It can be used for a removable memory device, for example, a memory card, having an output terminal 71 for inputting / outputting to / from the CPU 9, the control circuit 70 and the outside. Next, with reference to FIG. 17, a nondestructive ferroelectric memory device and its driving method as a ninth embodiment will be described.

【0077】このメモリ装置は、データの書込みと読出
しを行う方式は、図3(a)から(c)と同一であり、
この構成は第8実施形態と同じである。
In this memory device, the method of writing and reading data is the same as in FIGS. 3A to 3C,
This structure is the same as that of the eighth embodiment.

【0078】図17において、複数のセクター66を含
む、ブロック72で構成されており、1チップが複数の
ブロック72で構成される。
In FIG. 17, it is composed of blocks 72 including a plurality of sectors 66, and one chip is composed of a plurality of blocks 72.

【0079】またブロック72はブロック単位で一括消
去回路73により一括消去され、各セクター66単位で
データ書込みを行い、データ読出しは、ランダムアクセ
スされて行われてもよい。またブロック72はブロック
単位で一括消去回路73により一括消去され、各セクタ
ー66単位で書込みを行い、読出しは同様に一括読み出
しされてもよい。
The blocks 72 may be collectively erased by the collective erase circuit 73 in units of blocks, data may be written in units of each sector 66, and data may be randomly accessed. Further, the blocks 72 may be collectively erased by the collective erase circuit 73 in units of blocks, writing may be performed in units of each sector 66, and reading may be similarly performed collectively.

【0080】次に図18を参照して、第10実施形態と
しての非破壊型強誘電体メモリ装置およびその駆動方法
について説明する。
Next, with reference to FIG. 18, a nondestructive ferroelectric memory device as a tenth embodiment and a driving method thereof will be described.

【0081】このメモリ装置は、データの書込みと読出
しの方式は、第1実施形態と同等であり、その構成は第
8実施形態をベースとしている。
In this memory device, the method of writing and reading data is the same as that of the first embodiment, and the configuration is based on the eighth embodiment.

【0082】このメモリ装置は、複数のX選択回路22
とセンス回路の機能を含むY選択回路75と、ダミーセ
ル28を含むメモリセルからなるメモリセルエリア74
と、パルス発生回路65とで構成される。1チップまた
はブロック単位で各セクターは、X選択回路22は共通
で、Y選択回路75は独立している。また、複数のチッ
プとバスライン68とI/O回路65と制御回路70と
出力端子71を有した、脱着可能なメモリ装置、例えば
メモリカードに用いることができる。
This memory device includes a plurality of X selection circuits 22.
And a Y selection circuit 75 including a function of a sense circuit, and a memory cell area 74 including a memory cell including a dummy cell 28.
And a pulse generation circuit 65. The X selection circuit 22 is common and the Y selection circuit 75 is independent for each sector on a chip or block basis. Further, it can be used for a removable memory device having a plurality of chips, a bus line 68, an I / O circuit 65, a control circuit 70, and an output terminal 71, for example, a memory card.

【0083】次に図19を参照して、第11実施形態と
しての非破壊型強誘電体メモリ装置およびその駆動方法
について説明する。このメモリ装置は、データの書込み
と読出しを行う方式は、図3(a)から(c)と同等で
ある。
Next, with reference to FIG. 19, a nondestructive ferroelectric memory device and its driving method as an eleventh embodiment will be described. The method of writing and reading data in this memory device is the same as that in FIGS. 3A to 3C.

【0084】本実施形態は、1チップ80上にメモリ部
81とメモリマネージメント機能82とI/O回路83
を搭載した脱着可能なメモリ装置、例えばメモリカード
に用いるものである。
In this embodiment, the memory section 81, the memory management function 82, and the I / O circuit 83 are provided on one chip 80.
The present invention is used for a removable memory device equipped with a, for example, a memory card.

【0085】前記メモリマネージメント機能82は、メ
モリ部81内の記憶領域をブロックまたはセクター単位
でデータの消去、書込み、読出しを制御し、各セクター
単位でジレクトリー(番地情報)やキーワード情報を有
してもよい。
The memory management function 82 controls erasing, writing, and reading of data in block or sector units in the storage area in the memory unit 81, and has a directory (address information) and keyword information in each sector unit. Good.

【0086】次に図20を参照して、第12実施形態と
しての非破壊型強誘電体メモリ装置およびその駆動方法
について説明する。このメモリ装置は、前述した第8実
施形態をベースとした変形例であり、データの書込みと
読出しを行う方式は、図3(a)から(c)と同等であ
る。
Next, with reference to FIG. 20, a nondestructive ferroelectric memory device and its driving method as a twelfth embodiment will be described. This memory device is a modification based on the above-described eighth embodiment, and the method of writing and reading data is the same as that of FIGS. 3A to 3C.

【0087】互いに直交する一対の上部,下部電極によ
り挟持された強誘電体薄膜容量を記憶セルとする単純マ
トリックスに構成される強誘電体メモリにおいて、強誘
電体薄膜内の自発分極(分極)の2つの状態のうちの第
1の分極状態に前記強誘電体薄膜の抗電圧Vcよりも大
きい電圧Veを有する第1のパルス(消去用パルス)を
印加して分極し、次に、前記印加電圧Veとは、逆極性
のVeより小さい絶対値を持つ電圧Vwを有する第2の
パルス(書込み用パルス)を印加し、前記第1の方向の
分極を有するドメインと、前記第1の方向とは逆方向の
第2の分極を有するドメインとが混合した部分分極状態
にて情報の記憶を行なう方式である。
In a ferroelectric memory constituted by a simple matrix having a ferroelectric thin film capacitor sandwiched by a pair of upper and lower electrodes orthogonal to each other as a memory cell, spontaneous polarization (polarization) in the ferroelectric thin film is suppressed. A first pulse (erasing pulse) having a voltage Ve larger than the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film is applied to the first polarization state of the two states to polarize the first polarization state, and then the applied voltage is applied. The term “Ve” means that a second pulse (writing pulse) having a voltage Vw having an absolute value smaller than the opposite polarity Ve is applied, and the domain having polarization in the first direction and the first direction are This is a method of storing information in a partially polarized state in which a domain having a second polarization in the opposite direction is mixed.

【0088】本実施形態の構成は、1チップまたは複数
のチップからなり、メモリ部81、アンテナ85、同調
回路86、検波回路87、復調回路88、発振回路9
1、変調回路90、制御回路89で生成及び発振された
電波でデータ信号をやり取りする、脱着可能なメモリ装
置、たとえばメモリカードに用いるものである。また、
電波から駆動するための電圧を取り出す電圧発生回路9
2を備えた脱着可能なメモリ装置であってもよい。また
アンテナ85以外の部位を1チップ上に形成させた脱着
可能なメモリ装置、たとえばメモリカードであっても良
い。
The configuration of this embodiment is composed of one chip or a plurality of chips, and includes a memory section 81, an antenna 85, a tuning circuit 86, a detection circuit 87, a demodulation circuit 88, and an oscillation circuit 9.
1, a modulation circuit 90, and a control circuit 89, which is used for a removable memory device, such as a memory card, for exchanging data signals with the radio waves generated and oscillated. Also,
Voltage generation circuit 9 for extracting voltage for driving from radio waves
It may be a removable memory device having two. Further, it may be a removable memory device in which parts other than the antenna 85 are formed on one chip, for example, a memory card.

【0089】また集積化アンテナを含む1チップ化した
電波で信号をやり取りする、脱着可能なメモリ装置、た
とえばメモリカードであっても良い。
A removable memory device, such as a memory card, for exchanging signals with a one-chip radio wave including an integrated antenna may be used.

【0090】また本実施形態では、電波はマイクロ波か
らミリ波を使用しているがこれに限定はされない。
Further, in the present embodiment, microwaves to millimeter waves are used as radio waves, but the present invention is not limited to this.

【0091】本実施形態は、強誘電体薄膜を記憶媒体と
するメモリ装置であり、低駆動電圧、高速消去、高速書
き込み、高速読み出し、高集積に加えて、非破壊と言う
他に類を見ない特徴をもっている。すなわち、外部記録
装置が個体化され、駆動部がなくなって、高信頼化し、
かつ高速、低電力化がはかられたことである。これで初
めて、電波による電池を持たない、大容量データキャリ
アが実現可能となる。たとえば、カードの容量は4Mバ
イトから256Mバイトに及ぶ。これらは、あらゆるニ
ーズを満足可能である。
The present embodiment is a memory device using a ferroelectric thin film as a storage medium. In addition to low drive voltage, high speed erasing, high speed writing, high speed reading and high integration, non-destructive type is also seen. It has no characteristics. That is, the external recording device is individualized, the drive unit is eliminated, and the reliability is increased,
In addition, high speed and low power were achieved. For the first time, it is possible to realize a large-capacity data carrier that does not have a battery by radio waves. For example, card capacities range from 4 Mbytes to 256 Mbytes. These can meet all needs.

【0092】次に図21(a),(b)を参照して、第
13実施形態としての非破壊型強誘電体メモリ装置およ
びその駆動方法について説明する。このメモリ装置の構
成は、第12実施形態をベースとしたものであり、デー
タの書込みと読出しを行う方式は、図3(a)から
(c)と同等である。
Next, with reference to FIGS. 21A and 21B, a nondestructive ferroelectric memory device as a thirteenth embodiment and a method for driving the same will be described. The configuration of this memory device is based on the twelfth embodiment, and the method of writing and reading data is the same as that of FIGS. 3A to 3C.

【0093】本実施形態は、第12実施形態に示したメ
モリカードを用いて、送受信の機能となる信号変復調回
路を含むRFアンテナやマイクロ波アンテナを通常のコ
ンピュータ、小型コンピュータに備え付けて、個人特有
のデータを電波でやり取り可能なものである。また、電
波で情報の通信可能なメモリカード98より個人参照番
号を読み取り、自動的に環境設定するできることでも良
い。
In this embodiment, the memory card shown in the twelfth embodiment is used, and an RF antenna or a microwave antenna including a signal modulation / demodulation circuit serving as a transmission / reception function is installed in an ordinary computer or a small computer, and is unique to an individual. The data of can be exchanged by radio waves. Further, the personal reference number may be read from the memory card 98 capable of communicating information by radio waves and the environment may be automatically set.

【0094】図21(b)のフローチャートを参照し
て、動作について説明する。
The operation will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0095】まず、送受信の機能が備え付けられたコン
ピュータの前に着座する(ステップS1)。コンピュー
タ側でメモリカード98から発振されるID番号を読取
り(ステップS2)、ID番号に基づき、コンピュータ
が予め設定した環境に設定される(ステップS3)。さ
らにメモリカード98より個人に関する情報を読取り
(ステップS4)、実際の作業に取り掛かる(ステップ
S5)。その作業終了の後に、新たな個人情報をメモリ
カード98に書込み(ステップS6)、一連の工程を終
了する。また再度、作業を行う場合に、コンピュータの
前に着座するのみで、前述した処理が行われ、同様に作
業に取り掛かることができる。
First, the user is seated in front of a computer equipped with a transmission / reception function (step S1). The computer reads the ID number oscillated from the memory card 98 (step S2), and based on the ID number, the computer sets the environment preset (step S3). Further, the personal information is read from the memory card 98 (step S4), and the actual work is started (step S5). After the completion of the work, new personal information is written in the memory card 98 (step S6), and a series of steps is completed. Further, when the work is to be performed again, only by sitting in front of the computer, the above-described processing is performed, and the work can be similarly started.

【0096】本実施形態は、強誘電体薄膜を記録媒体に
用いて、低電圧、高速消去、高速書き込み、高速読み出
し、高集積に加えて、非破壊読出しという特徴をもって
いる。すなわち、外部記録装置が個体化され、駆動部を
不要として、高信頼化し、且つ高速処理、低消費・低駆
動電力化が実現される。。よって、電波を電源に変換し
て駆動することにより、電池を持たない、大容量データ
キャリアが実現可能となる。例えば、メモリカードの容
量は4Mバイトから256Mバイトに及ぶ。これらは、
コンピュータの個人ワイヤレスカードのニーズを満足す
ることが可能である。
This embodiment is characterized in that a ferroelectric thin film is used as a recording medium, and in addition to low voltage, high speed erasing, high speed writing, high speed reading, high integration, nondestructive reading. That is, the external recording device is individualized, the driving unit is not required, and high reliability is achieved, and high speed processing, low power consumption, and low driving power are realized. . Therefore, by converting radio waves into a power source and driving the power source, a large-capacity data carrier without a battery can be realized. For example, memory card capacities range from 4 Mbytes to 256 Mbytes. They are,
It is possible to meet the needs of a personal wireless card for a computer.

【0097】次に図22を参照して、第14実施形態と
しての非破壊型強誘電体メモリ装置およびその駆動方法
について説明する。このメモリ装置の構成は、第12実
施形態に記載したメモリカードを用いたものであり、デ
ータの書込みと読出しを行う方式は、図3(a)から
(c)と同等である。
Next, with reference to FIG. 22, a nondestructive ferroelectric memory device and its driving method as a fourteenth embodiment will be described. The configuration of this memory device uses the memory card described in the twelfth embodiment, and the method of writing and reading data is the same as in FIGS. 3A to 3C.

【0098】本実施形態は、自動車に搭載した、ドアロ
ック101、車載用コンピュータ102、ナビゲーショ
ンシステム103等に信号変復調回路を含むRFアンテ
ナやマイクロ波アンテナ85を有し、個人特有のデータ
を電波でやり取り可能なメモリカード98である。
In this embodiment, the door lock 101, the in-vehicle computer 102, the navigation system 103, etc. mounted on the automobile have an RF antenna and a microwave antenna 85 including a signal modulation / demodulation circuit, and data unique to an individual is transmitted by radio waves. It is an exchangeable memory card 98.

【0099】このシステムは、前述したようなメモリカ
ード98を携帯する運転者が自動車に近付くと、自動車
側で起動し、ドアロック101の解除、ナビゲーション
システム103等の起動を行い、従来運転者が行ってい
た作業を、個人のレベルで好適する状況設定を行うもの
である。
When a driver carrying the memory card 98 as described above approaches an automobile, this system is activated on the automobile side to unlock the door lock 101 and activate the navigation system 103, etc. The work being performed is set at a suitable level on an individual level.

【0100】本実施形態によれば、低電圧、高速消去、
高速書き込み、高速読み出し、高集積に加えて、非破壊
読出しという特徴をもっている。すなわち、外部記録装
置が個体化され、駆動部を不要として、高信頼化し、且
つ高速、低消費電力、低駆動電力化が実現されることで
ある。よって、電波による電池を持たない、大容量デー
タキャリアが実現可能となる。例えば、メモリカードの
容量は4Mバイトから256Mバイトに及ぶ。これら
は、自動車用の個人ワイヤレスファイルのニーズを満足
可能である。
According to this embodiment, low voltage, high speed erase,
In addition to high-speed writing, high-speed reading, and high integration, it has the characteristics of non-destructive reading. That is, the external recording device is individualized, the drive unit is not required, and the reliability is increased, and high speed, low power consumption, and low drive power are realized. Therefore, it is possible to realize a large-capacity data carrier that does not have a battery for radio waves. For example, memory card capacities range from 4 Mbytes to 256 Mbytes. These can meet the needs of personal wireless files for automobiles.

【0101】次に図23を参照して、第15実施形態と
しての非破壊型強誘電体メモリ装置およびその駆動方法
について説明する。このメモリ装置の構成は、第12実
施形態に記載したメモリカードを用いたものであり、デ
ータの書込みと読出しを行う方式は、図3(a)から
(c)と同等である。
Next, with reference to FIG. 23, a nondestructive ferroelectric memory device and its driving method as a 15th embodiment will be described. The configuration of this memory device uses the memory card described in the twelfth embodiment, and the method of writing and reading data is the same as in FIGS. 3A to 3C.

【0102】本実施例は、部屋のドアに搭載した、自動
ロック機構104、ID認識装置105、位置認識装置
106等に信号変復調回路を含むRFアンテナやマイク
ロ波アンテナ58を有し、個人特有のデータを電波でや
り取り可能なメモリカード98である。
In this embodiment, the automatic lock mechanism 104, the ID recognizing device 105, the position recognizing device 106, etc. mounted on the door of the room have an RF antenna and a microwave antenna 58 including a signal modulation / demodulation circuit and are peculiar to an individual. The memory card 98 is capable of exchanging data by radio waves.

【0103】本実施形態によれば、予め設定した特定の
者のみが入室できるシステムが構築され、前述した第1
4実施例と同等の効果が得られる。
According to the present embodiment, a system in which only a specific person set in advance can enter the room is constructed.
The same effect as the fourth embodiment can be obtained.

【0104】次に図24を参照して、第16実施形態と
しての非破壊型強誘電体メモリ装置およびその駆動方法
について説明する。このメモリ装置の構成は、第12実
施形態に記載したメモリカードを用いたものであり、デ
ータの書込みと読出しを行う方式は、図3(a)から
(c)と同等である。
Next, with reference to FIG. 24, a nondestructive ferroelectric memory device as a 16th embodiment and a method for driving the same will be described. The configuration of this memory device uses the memory card described in the twelfth embodiment, and the method of writing and reading data is the same as in FIGS. 3A to 3C.

【0105】自動テーラ装置(自動預金、引き出し装
置)107に搭載した、信号変復調回路を含むRFアン
テナやマイクロ波アンテナ108を有し、個人特有のデ
ータを電波でやり取り可能なメモリカード98である。
A memory card 98 equipped with an automatic tailor device (automatic depositing / withdrawing device) 107, having an RF antenna including a signal modulation / demodulation circuit and a microwave antenna 108, and capable of exchanging data peculiar to an individual by radio waves.

【0106】本方式は強誘電体を用いて、低電圧、高速
消去、高速書き込み、高速読み出し、高集積に加えて、
非破壊と言う他に類を見ない特徴をもっている。すなわ
ち、外部記録装置が個体化され、駆動部がなくなって、
高信頼化し、かつ高速、低電力化がはかられたことであ
る。これで初めて、電波による電池を持たない、大容量
データキャリアが実現可能となる。たとえば、カードの
容量は4Mバイトから256Mバイトに及ぶ。これら
は、アカウントの個人ワイヤレスファイルのニーズを満
足可能である。
This system uses a ferroelectric material and, in addition to low voltage, high speed erasing, high speed writing, high speed reading and high integration,
It has a unique feature other than being non-destructive. That is, the external recording device is individualized, the drive unit is lost,
High reliability, high speed, and low power consumption were achieved. For the first time, it is possible to realize a large-capacity data carrier that does not have a battery by radio waves. For example, card capacities range from 4 Mbytes to 256 Mbytes. These are able to meet the needs of your account's personal wireless files.

【0107】次に図25を参照して、第17実施形態と
しての非破壊型強誘電体メモリ装置およびその駆動方法
について説明する。このメモリ装置の構成は、第12実
施形態に記載したメモリカードを用いたものであり、デ
ータの書込みと読出しを行う方式は、図3(a)から
(c)と同等である。
Next, with reference to FIG. 25, a nondestructive ferroelectric memory device and a method of driving the same according to the seventeenth embodiment will be described. The configuration of this memory device uses the memory card described in the twelfth embodiment, and the method of writing and reading data is the same as in FIGS. 3A to 3C.

【0108】図25に示すメモリ装置は、家庭用テレ
ビ、ゲーム装置、家庭データ端末109に搭載した、信
号変復調回路を含むRFアンテナやマイクロ波アンテナ
110を備え付け、個人特有のデータを電波でやり取り
可能なメモリカード98である。 このメモリカード9
8に、その所有者の健康状況やアカウント情報やビジネ
ス情報やFAX情報など、種々の情報を提供することが
できる。よって、本実施形態によれば、前述した第15
実施例と同等の効果を得ることができる。
The memory device shown in FIG. 25 is equipped with an RF antenna including a signal modulation / demodulation circuit and a microwave antenna 110 mounted on a home-use television, a game device, and a home-use data terminal 109, and data unique to an individual can be exchanged by radio waves. Memory card 98. This memory card 9
8, various information such as the health condition of the owner, account information, business information, and FAX information can be provided. Therefore, according to the present embodiment, the above-described fifteenth
The same effect as that of the embodiment can be obtained.

【0109】次に図26を参照して、第18実施形態と
しての非破壊型強誘電体メモリ装置およびその駆動方法
について説明する。このメモリ装置の構成は、第12実
施形態をベースとしたものであり、データの書込みと読
出しを行う方式は、図3(a)から(c)と同等であ
る。
Next, with reference to FIG. 26, a nondestructive ferroelectric memory device and its driving method as an eighteenth embodiment will be described. The configuration of this memory device is based on the twelfth embodiment, and the method of writing and reading data is the same as that of FIGS. 3A to 3C.

【0110】1チップまたは複数のチップからなる、マ
トリックス状に強誘電体薄膜を記録媒体とするメモリセ
ルが配置されるメモリ部81と、制御回路89と、高速
光変調素子および高速回路ホトダイオード112、光発
電電池111で構成される、脱着可能なメモリ装置、た
とえばメモリカード98である。
A memory section 81, which is composed of one chip or a plurality of chips and in which memory cells having a ferroelectric thin film as a recording medium is arranged in a matrix, a control circuit 89, a high-speed light modulator and a high-speed circuit photodiode 112, A removable memory device, such as a memory card 98, which is composed of a photovoltaic cell 111.

【0111】前述した実施形態においては、電波により
通信を行っていたが、本実施形態のメモリカード98
は、光によりデータの書込み、読出しを行うものであ
り、前述した第15実施例と同じ効果が得られる。
In the above-described embodiment, the communication is performed by radio waves, but the memory card 98 of the present embodiment is used.
Is for writing and reading data by light, and the same effect as that of the fifteenth embodiment can be obtained.

【0112】次に図27を参照して、第19実施形態と
しての非破壊型強誘電体メモリ装置およびその駆動方法
について説明する。このメモリ装置は、データの書込み
と読出しを行う方式は、図3(a)から(c)と同等で
ある。
Next, with reference to FIG. 27, a nondestructive ferroelectric memory device and its driving method as a nineteenth embodiment will be described. The method of writing and reading data in this memory device is the same as that in FIGS. 3A to 3C.

【0113】互いに直交する一対の上部,下部電極によ
り挟持された強誘電体薄膜容量を記憶セルとする単純マ
トリックスに構成される強誘電体メモリにおいて、強誘
電体薄膜内の自発分極(分極)の2つの状態のうちの第
1の分極状態に前記強誘電体薄膜の抗電圧Vcよりも大
きい電圧Veを有する第1のパルス(消去用パルス)を
印加して分極し、次に、前記印加電圧Veとは、逆極性
のVeより小さい絶対値を持つ電圧Vwを有する第2の
パルス(書込み用パルス)を印加し、前記第1の方向の
分極を有するドメインと、前記第1の方向とは逆方向の
第2の分極を有するドメインとが混合した部分分極状態
にて情報の記憶を行なう方式である。
In a ferroelectric memory constituted by a simple matrix having a ferroelectric thin film capacitor sandwiched by a pair of upper and lower electrodes orthogonal to each other as a memory cell, spontaneous polarization (polarization) in the ferroelectric thin film is suppressed. A first pulse (erasing pulse) having a voltage Ve larger than the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film is applied to the first polarization state of the two states to polarize the first polarization state, and then the applied voltage is applied. The term “Ve” means that a second pulse (writing pulse) having a voltage Vw having an absolute value smaller than the opposite polarity Ve is applied, and the domain having polarization in the first direction and the first direction are This is a method of storing information in a partially polarized state in which a domain having a second polarization in the opposite direction is mixed.

【0114】図27は、上面から見たメモリセルマット
21と周辺回路115の位置関係を示す。また図28
(a)乃至(c)は、このメモリセルマット21を形成
するためのプロセスを示す図である。
FIG. 27 shows the positional relationship between the memory cell mat 21 and the peripheral circuit 115 when viewed from above. See also FIG.
(A) to (c) are diagrams showing a process for forming the memory cell mat 21.

【0115】強誘電体薄膜を、ストライプ電極として形
成される上部電極ライン19と、これとほぼ直交するス
トライプ電極として形成される下部電極ライン20とで
挟み、挟まれた交点の領域にメモリセル1が形成され
る。これらのメモリセル1は、単純マトリックスに配置
される。
The ferroelectric thin film is sandwiched between the upper electrode line 19 formed as a stripe electrode and the lower electrode line 20 formed as a stripe electrode substantially orthogonal to the stripe electrode, and the memory cell 1 is provided in the region of the sandwiched intersection. Is formed. These memory cells 1 are arranged in a simple matrix.

【0116】この単純マトリックスメモリセルマット2
1が、シリコン酸化膜121を含む領域の上部に形成さ
れ、周辺回路115は、このメモリマトリックスマット
21以外の領域に形成される。
This simple matrix memory cell mat 2
1 is formed on the region including the silicon oxide film 121, and the peripheral circuit 115 is formed on the region other than the memory matrix mat 21.

【0117】予め形成したパイポーラトランジスタやM
OSトランジスタ124を含む半導体基板をPSGやB
PSG等のパッシベーション膜122まで成膜し、デバ
イスの拡散層と接続するコンタクトホールの形成前に、
酸化膜121を含む、例えば、PSGやBPSG等のパ
ッシベーション膜122の上層に下部電極ライン20、
強誘電体薄膜125、上部電極ライン19の順に積層形
成する。
Preformed bipolar transistor and M
The semiconductor substrate including the OS transistor 124 is PSG or B
Before forming a contact hole for forming a passivation film 122 such as PSG and connecting with a diffusion layer of a device,
The lower electrode line 20, which includes the oxide film 121, is formed on the passivation film 122 such as PSG or BPSG.
The ferroelectric thin film 125 and the upper electrode line 19 are laminated in this order.

【0118】ここで、上、下電極ラインは、通常、蒸着
装置、スパッタリング装置、マグネトロンスパッタ装置
等を用いて成膜し、エッチング加工は、通常のホトリソ
グラフィとドライエッチング装置、イオンエッチング装
置、反応性イオンエッチング装置、イオンミリング装置
等を用いて行う。また、強誘電体はゾルゲル法や有機金
属分解法等のスピン塗布法、スパッタリングやMOCV
D等で行い、使用材料は、上下電極として白金族元素、
導電性酸化物、接着層を含む組合わせ等が好適する。勿
論、これらに限定されるものでなく、同等に使用できれ
る材料であれば良い。また強誘電体は、PZT、PLZ
T、Bi層状化合物等が好適する。最上層に保護膜12
6を行う。
Here, the upper and lower electrode lines are usually formed by using a vapor deposition apparatus, a sputtering apparatus, a magnetron sputtering apparatus or the like, and the etching processing is performed by a usual photolithography and dry etching apparatus, an ion etching apparatus, a reaction apparatus. It is performed by using a reactive ion etching device, an ion milling device, or the like. Ferroelectric materials include spin coating methods such as sol-gel method and organometallic decomposition method, sputtering and MOCV.
D and the like, the material used is platinum group element as the upper and lower electrodes,
A combination including a conductive oxide and an adhesive layer is suitable. Of course, the material is not limited to these, and any material that can be used equivalently may be used. The ferroelectric is PZT, PLZ.
T, Bi layered compounds and the like are preferred. Protective film 12 on top
Do 6.

【0119】この後、半導体デバイス124と上下部電
極ライン19,20双方に、同時にまたは別々に、vi
aホールの形成を行い、アルニウムミ、または耐熱バリ
ア層付アルミニウム等の配線を行う。この後、再度、保
護膜を成膜する。
After that, the semiconductor device 124 and the upper and lower electrode lines 19 and 20 are simultaneously or separately vi.
A hole is formed and wiring such as aluminum or aluminum with a heat-resistant barrier layer is formed. After that, a protective film is formed again.

【0120】また、本実施形態において、周辺回路はこ
のメモリマトリックスマットの周辺の領域に形成しても
良いし、チップ内の機能に応じて分散してもよい。
Further, in this embodiment, the peripheral circuits may be formed in the peripheral region of the memory matrix mat, or may be dispersed according to the function in the chip.

【0121】次に図29を参照して、第20実施形態と
しての非破壊型強誘電体メモリ装置およびその駆動方法
について説明する。このメモリ装置の構成は、第12実
施形態をベースとして、データの書込みと読出しを行う
方式は、図3(a)から(c)と同等である。
Next, with reference to FIG. 29, a nondestructive ferroelectric memory device as a 20th embodiment and a method for driving the same will be described. The configuration of this memory device is based on the twelfth embodiment, and the method of writing and reading data is the same as that of FIGS. 3A to 3C.

【0122】図29(a)は、メモリセルマット21と
周辺回路115の位置関係を示す。また図29(b),
(c)は製造工程における断面構造を示す。ここで周辺
回路115を敷き詰めた回路上層に、強誘電体薄膜を記
録媒体に用いた単純マトリックスのメモリセルマット2
1が形成されるものである。
FIG. 29A shows the positional relationship between the memory cell mat 21 and the peripheral circuit 115. Also, FIG. 29 (b),
(C) shows a cross-sectional structure in the manufacturing process. Here, a memory cell mat 2 of a simple matrix in which a ferroelectric thin film is used as a recording medium is provided on the upper layer of the circuit where the peripheral circuits 115 are spread.
1 is formed.

【0123】図29(b)に示すように、予め形成した
アクテブデバイスとなるパイポーラトランジスタやMO
Sトランジスタ124を含む半導体基板上にPSGやB
PSG等のパッシベーション膜122まで成膜し、デバ
イスの拡散層と接続するコンタクトホールを形成した後
に、1層または複数の配線を行う。これらのデバイスと
回路の形成後に、適当な層間膜128を形成し、via
ホールを予め形成し、その上に下部電極ライン20、強
誘電体薄膜125、上部電極ライン19の順に形成す
る。形成方法および材料は、前述した第19実施形態と
同等でよい。
As shown in FIG. 29 (b), a bipolar transistor or an MO, which is an active device formed in advance, is formed.
PSG or B on the semiconductor substrate including the S transistor 124
After forming a passivation film 122 such as PSG and forming a contact hole connecting to a diffusion layer of a device, one layer or a plurality of wirings are formed. After forming these devices and circuits, an appropriate interlayer film 128 is formed and
A hole is formed in advance, and a lower electrode line 20, a ferroelectric thin film 125, and an upper electrode line 19 are formed in that order in that order. The forming method and material may be the same as those in the nineteenth embodiment described above.

【0124】また周辺回路や制御回路を含む中央処理装
置やデジタル信号処理装置が半導体基板上のアクテブデ
バイスに形成されても良い。
Further, a central processing unit including a peripheral circuit and a control circuit and a digital signal processing unit may be formed in an active device on a semiconductor substrate.

【0125】本実施形態によれば、メモリセルにトラン
ジスタを持っていない為、半導体チップを有効に使用で
きる。例えば、32ビットの中央処理回路をアクティブ
素子に形成し、またメモリを積層して、1チップマイコ
ンが形成可能となる。また中央処理回路含むデジタル信
号処理装置をアクティブ素子として形成し、またメモリ
を積層して、1チップの記録装置付完全音声、画像処理
機能を形成可能となる。 次に図30を参照して、第2
1実施形態としての非破壊型強誘電体メモリ装置および
その駆動方法について説明する。
According to this embodiment, since the memory cell has no transistor, the semiconductor chip can be effectively used. For example, a 32-bit central processing circuit can be formed in an active element, and memories can be stacked to form a one-chip microcomputer. Further, it is possible to form a digital signal processing device including a central processing circuit as an active element and stack memories to form a one-chip complete audio / image processing function with a recording device. Next, referring to FIG. 30, the second
A nondestructive ferroelectric memory device as one embodiment and a driving method thereof will be described.

【0126】本実施形態において、メモリセル内にトラ
ンジスタを持っていない為、単純マトリックスで構成さ
れる、強誘電体のメモリセルマットは1層のみならず、
複数積層化可能となる。少なくとも2つの複数の上部電
極ライン20と下部電極ライン19の対が積層できる。
In this embodiment, since the memory cell does not have a transistor, the ferroelectric memory cell mat formed of a simple matrix is not limited to one layer.
Multiple layers can be formed. At least two pairs of upper electrode lines 20 and lower electrode lines 19 may be stacked.

【0127】本実施形態によれば、メモリセル内にトラ
ンジスタを含まない為、半導体チップを有効に使用でき
る。例えば、32ビットの中央処理回路をアクティブ素
子として形成し、またメモリセルを積層して、1チップ
マイコンが形成可能となる。また中央処理回路含むデジ
タル信号処理装置をアクティブ素子として形成し、また
メモリセルを積層して、1チップの記録装置付完全音
声、画像処理機能が形成可能となる。
According to this embodiment, since the memory cell does not include a transistor, the semiconductor chip can be effectively used. For example, a 32-bit central processing circuit is formed as an active element, and memory cells are stacked to form a one-chip microcomputer. Further, a digital signal processing device including a central processing circuit is formed as an active element, and memory cells are stacked to form a one-chip complete audio / image processing function with a recording device.

【0128】また本実施形態によれば、緩い加工ルール
で極めて膨大なメモリが集積化可能となる。ここで、1
ミクロンの加工ルールですら、この実施形態では、4層
積層によって、512Mbitから2Gbitの不揮発
性メモリが可能となり、これらは、マルチメディアに好
適する。
Further, according to this embodiment, a very large memory can be integrated with a loose processing rule. Where 1
Even with micron processing rules, this embodiment allows for 512 Mbit to 2 Gbit of non-volatile memory with 4 layer stacking, which is suitable for multimedia.

【0129】以上の実施形態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 given based on the above embodiments, the present invention also includes the following inventions.

【0130】(1) 互いに直交する第1,第2の電極
により挟持された強誘電体薄膜容量を記憶セルとする強
誘電体メモリにおいて、自発分極(分極)の2つの状態
のうちの第1の分極状態に前記強誘電体薄膜の抗電圧V
cよりも大きい電圧Veを有する第1のパルスを印加し
て分極し、次に、前記印加電圧Veとは逆極性のVeよ
り小さい絶対値を持つ電圧Vwを有する第2のパルスを
印加し、前記第1の方向の分極を有するドメインと、前
記第1の方向とは逆方向の第2の分極を有するドメイン
とが混合した部分分極状態にて情報の記憶を行なう方式
において、Veより絶対値で同じかまたは小さい、正ま
たは負の読み出しパルスVrを用いて、非破壊的にメモ
リ情報を読み出し、前記強誘電体薄膜容量とは別に設け
られた比較ダミー強誘電体薄膜容量と、前記強誘電体薄
膜容量に接続された容量で帰還をかけられた第1の差動
型アンプと、前記比較ダミー強誘電体薄膜容量に接続さ
れた容量で帰還をかけられた第2の差動型アンプと、こ
れらの差動型アンプとの出力を入力する第3の差動型ア
ンプで構成された強誘電体メモリ装置。
(1) In a ferroelectric memory having a ferroelectric thin film capacitor sandwiched by first and second electrodes which are orthogonal to each other as a memory cell, the first of two states of spontaneous polarization. Of the ferroelectric thin film to the polarization state of
a first pulse having a voltage Ve greater than c is applied to polarize, and then a second pulse having a voltage Vw having an absolute value smaller than Ve having a polarity opposite to the applied voltage Ve is applied; In a method of storing information in a partially polarized state in which a domain having a polarization in the first direction and a domain having a second polarization in the direction opposite to the first direction are mixed, an absolute value from Ve is used. The non-destructive memory information is read by using the same or small positive or negative read pulse Vr, and the comparison dummy ferroelectric thin film capacitor provided separately from the ferroelectric thin film capacitor and the ferroelectric A first differential amplifier that is fed back by a capacitance connected to the body thin film capacitor, and a second differential amplifier that is fed back by a capacitance connected to the comparative dummy ferroelectric thin film capacitor , These differential type The third differential ferroelectric memory device constituted by an amplifier for receiving the output of the.

【0131】(2) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記強誘電体薄膜容量素子を複数有し、該強誘電体
薄膜容量素子には選択用スイッチを通して、第1の消去
用パルス、第1の書込み用パルス、第1の読出し用パル
スを生成する第1のパルス発生器に接続され、比較ダミ
ー強誘電体薄膜容量に選択用スイッチを通して、第2の
消去用パルス、第2の読出し用パルスを生成する第2の
パルス発生器に接続されることを特徴とする前記(1)
記載の強誘電体メモリ装置。
(2) In the ferroelectric memory device, a plurality of the ferroelectric thin film capacitor elements are provided, and the ferroelectric thin film capacitor element is passed through a selection switch to pass a first erase pulse and a first erase pulse. A second erase pulse and a second read pulse are connected to a first pulse generator that generates a write pulse and a first read pulse, and a second dummy pulse and a second blank pulse are passed through a comparative dummy ferroelectric thin film capacitor through a selection switch. (1) characterized in that it is connected to a second pulse generator for generating.
The ferroelectric memory device according to claim 1.

【0132】(2)´ 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記強誘電体薄膜容量素子を複数有し、該強誘電体
薄膜容量素子には選択用スイッチを通して、第1の消去
用パルス、第1の書込み用パルス、第1の読出し用パル
スを生成する第1のパルス発生器に接続され、比較ダミ
ー強誘電体薄膜容量に選択用スイッチを通して、第2の
消去用パルス、第2の書込み用パルス、第2の読出し用
パルスを生成する第2のパルス発生器に接続されること
を特徴とする前記(1)記載の強誘電体メモリ装置。
(2) 'In the ferroelectric memory device, a plurality of the ferroelectric thin film capacitor elements are provided, and the ferroelectric thin film capacitor element is passed through a selection switch to pass a first erasing pulse Writing pulse, a first erasing pulse for generating a first reading pulse, and a second erasing pulse and a second writing pulse through a selection switch in the comparative dummy ferroelectric thin film capacitor. The ferroelectric memory device according to (1) above, wherein the ferroelectric memory device is connected to a second pulse generator that generates a second read pulse.

【0133】(3) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記ダミーセルの面積は、第1の方向と部分分極状
態の容量差と該第1の方向の容量の比の約1/2、メモ
リセルの面積より大きい事を特徴とする前記(1)記載
の強誘電体メモリ装置。
(3) In the ferroelectric memory device, the area of the dummy cell is about 1/2 of the ratio of the capacitance difference between the first direction and the partially polarized state to the capacitance in the first direction. The ferroelectric memory device according to (1) above, which is larger than the area.

【0134】(4) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、ダミーセルの面積は第1の方向と部分分極状態の容
量差と第1の方向の容量の比の8/10から2/10の
範囲でメモリセル面積より大きい事を特徴とする前記
(1)記載の強誘電体メモリ装置。
(4) In the ferroelectric memory device, the area of the dummy cell is 8/10 to 2/10 of the ratio of the capacitance difference between the first direction and the partially polarized state to the capacitance in the first direction. The ferroelectric memory device according to (1) above, which is larger than a cell area.

【0135】(5) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記強誘電体薄膜容量と第1の差動型アンプの間に
第1の切り換えスイッチと、比較ダミー強誘電体薄膜容
量と第2の差動型アンプの間に第2の切り換えスイッチ
が設けることを特徴とする前記(1)項及び(2)項の
いずれか1項に記載の強誘電体メモリ装置。
(5) In the ferroelectric memory device, a first changeover switch is provided between the ferroelectric thin film capacitor and the first differential amplifier, and a comparison dummy ferroelectric thin film capacitor and a second difference are provided. The ferroelectric memory device according to any one of the above items (1) and (2), characterized in that a second changeover switch is provided between the dynamic amplifiers.

【0136】(6) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記第1の差動型アンプの一方の入力端子及び前記
第1の切り換えスイッチの一方の端子が、0バイアスま
たは同一電位であり、前記第2の差動型アンプの一方の
入力端子及び第2の切り換えスイッチの一方の端子が、
0バイアスまたは同一電位に設定されることを特徴とす
る前記(1)項乃至(3)項のいずれか1項に記載の強
誘電体メモリ装置。
(6) In the ferroelectric memory device, one input terminal of the first differential amplifier and one terminal of the first changeover switch are 0 bias or the same potential, and One input terminal of the differential amplifier 2 and one terminal of the second changeover switch
The ferroelectric memory device according to any one of the items (1) to (3), wherein the ferroelectric memory device is set to 0 bias or the same potential.

【0137】従って、前記(1)乃至(6)項によれ
ば、自発分極(分極)の2つの状態のうちの第1の分極
状態に前記強誘電体薄膜の抗電圧Vcよりも大きい電圧
Veを有する第1のパルス13を印加して分極し、次
に、前記印加電圧Veとは逆極性の電圧Vwを有する第
2のパルス14を印加し、前記第1の方向の分極を有す
るドメインと、前記第1の方向とは逆方向の第2の分極
を有するドメインが混合した部分分極状態にて情報の記
憶を行なう。この状態は容量の差として現われるが、読
み出し電圧で読み出す場合は容量比ΔC/Cが小さい
為、増幅する必要がある。このときCが温度依存性やデ
ータ保持時間依存性等を考えると強誘電体容量を用いた
参照セルによる比較読み出しが必要である。ここで、小
さなΔC/Cをデータ線の電圧変化なしで読み出せる容
量付加帰還回路と参照セルとの比較読み出しを組み合わ
せたセンス回路で、この非破壊の大容量メモリが可能と
なる。よって、小さなΔC/Cをデータ線の電圧変化な
しで読み出せる容量付加帰還回路と参照セルとの比較読
み出しを組み合わせたセンス回路で、書き込み時の非干
渉性および、読み出し時の非干渉性、非破壊読み出しを
実現可能で且つ大規模化及び大容量化に好適する非破壊
型強誘電体メモリが実現可能となる。
Therefore, according to the above items (1) to (6), the voltage Ve larger than the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film is generated in the first polarization state out of the two states of spontaneous polarization. Is applied to polarize, and then a second pulse 14 having a voltage Vw having a polarity opposite to the applied voltage Ve is applied to form a domain having a polarization in the first direction. Information is stored in a partially polarized state in which domains having a second polarization in the direction opposite to the first direction are mixed. This state appears as a difference in capacitance, but when reading with a read voltage, the capacitance ratio ΔC / C is small, so it is necessary to amplify. At this time, considering the temperature dependence and the data retention time dependence of C, it is necessary to perform comparative reading by a reference cell using a ferroelectric capacitor. Here, the non-destructive large-capacity memory can be realized by the sense circuit in which the small-capacity ΔC / C can be read out without changing the voltage of the data line and the comparative reading of the reference cell and the capacitance-added feedback circuit are combined. Therefore, in the sense circuit that combines the small-capacity feedback circuit that can read out a small ΔC / C without changing the voltage of the data line and the comparative reading of the reference cell, the non-coherence at the time of writing and the non-coherence at the time of reading, A nondestructive ferroelectric memory that can realize destructive reading and is suitable for large scale and large capacity can be realized.

【0138】(7) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記第1の差動型アンプに接続される強誘電体薄膜
容量は、複数であることを特徴とする前記(1)項に記
載の強誘電体メモリ装置。
(7) In the ferroelectric memory device, a plurality of ferroelectric thin film capacitors connected to the first differential amplifier are provided, and the ferroelectric thin-film capacitor according to item (1) is characterized. Dielectric memory device.

【0139】(8) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記第1の差動型アンプに接続される強誘電体薄膜
容量は、ストライプ状の上部電極と、それにほぼ直交す
るストライプ状の下部電極が交差し、且つ上部電極と株
電極が交差し、これらに挟まれた領域である単純マトリ
ックス構造であることを特徴とする前記(1)項に記載
の強誘電体メモリ装置。
(8) In the ferroelectric memory device, the ferroelectric thin film capacitor connected to the first differential amplifier has a striped upper electrode and a striped lower electrode substantially orthogonal to the striped upper electrode. 2. The ferroelectric memory device according to item (1), wherein the ferroelectric memory device has a simple matrix structure in which the regions are sandwiched by the upper electrodes and the stock electrodes intersecting each other and being sandwiched between them.

【0140】(9) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記第1の電極に接続するライン選択回路と、前記
ライン選択回路を通して接続されるパルス発生器とを特
徴とする前記(8)項に記載の強誘電体メモリ装置。
(9) In the ferroelectric memory device described in the item (8), a line selection circuit connected to the first electrode and a pulse generator connected through the line selection circuit are characterized. Ferroelectric memory device.

【0141】(10) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記第2の電極と前記第1の差動アンプの間に接続
されるライン選択回路を有することを特徴とする前記
(7)項及び(8)項のいずれか1項に記載の強誘電体
メモリ装置。
(10) In the ferroelectric memory device, there is provided a line selection circuit connected between the second electrode and the first differential amplifier, and the paragraphs (7) and (7) are provided. 8. The ferroelectric memory device according to any one of items 8).

【0142】(11) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記第2の差動型アンプに接続される第2の強誘電
体薄膜容量は複数であることを特徴とする前記(1)項
に記載の強誘電体メモリ装置。
(11) In the ferroelectric memory device, the plurality of second ferroelectric thin film capacitors connected to the second differential amplifier are plural, and the item (1) is described. Ferroelectric memory device.

【0143】(12) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記第2の強誘電体薄膜容量の電極と前記第2の差
動アンプとの間に接続されるライン選択回路を有するこ
とを特徴とする前記(1)項、(7)項乃至(11)項
のいずれか1項に記載の強誘電体メモリ装置。
(12) The ferroelectric memory device has a line selection circuit connected between the electrode of the second ferroelectric thin film capacitor and the second differential amplifier. The ferroelectric memory device according to any one of the items (1) and (7) to (11).

【0144】(13) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記第2の強誘電体容量の電極と前記第2のパルス
を発生する第2のパルス発生器の間に接続されるライン
選択回路を有することを特徴とする前記(1)項、
(7)項乃至(11)項のいずれか1項に記載の強誘電
体メモリ装置。
(13) The ferroelectric memory device has a line selection circuit connected between the electrode of the second ferroelectric capacitor and the second pulse generator for generating the second pulse. (1) above, characterized in that
The ferroelectric memory device according to any one of items (7) to (11).

【0145】(14) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記第1の電極ラインと前記第1のパルス発生器の
間に参照用強誘電体容量が接続されたことを特徴とする
前記(1)項、(7)項乃至(13)項のいずれか1項
に記載の強誘電体メモリ装置。
(14) In the ferroelectric memory device, a reference ferroelectric capacitor is connected between the first electrode line and the first pulse generator, (1) Item 7. The ferroelectric memory device according to any one of items (7) to (13).

【0146】(15) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記第2の電極ラインと前記第1のパルス発生器の
間に参照用強誘電体容量が接続されたことを特徴とする
前記(1)項、(7)項乃至(14)項のいずれか1項
に記載の強誘電体メモリ装置。
(15) In the ferroelectric memory device, a reference ferroelectric capacitor is connected between the second electrode line and the first pulse generator. (1) Item 7. The ferroelectric memory device according to any one of items (7) to (14).

【0147】(16) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記第1のパルス発生器と前記第2のパルス発生器
が同等であることを特徴とする前記(1)項、(7)項
乃至(15)項のいずれか1項に記載の強誘電体メモリ
装置。
(16) In the ferroelectric memory device, the first pulse generator and the second pulse generator are equivalent to each other, and the items (1) and (7) to (7) are provided. 15. The ferroelectric memory device according to any one of 15).

【0148】従って、前記(7)項乃至(16)項によ
れば、単純マトリックスのなかにダミー参照用のセルを
作りこみ、これを同一のパルス駆動回路で駆動する。
Therefore, according to the above items (7) to (16), a dummy reference cell is formed in the simple matrix and is driven by the same pulse drive circuit.

【0149】よって、容易に製造及びパターン設計で
き、安定して駆動する。
Therefore, the manufacturing and pattern design can be easily carried out, and stable driving is possible.

【0150】(17) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、さらに、メモリセルマットと、第1の電極ラインに
接続された一括スイッチと、第1の選択回路と、第1の
パルス発生器と、センスアンプと第2の電極ラインに接
続された別の一括スイッチと、前記第1のパルス発生器
と同等の第2のパルス発生器と参照セルと、参照用パル
ス発生器とを具備することを特徴とする前記(1)項に
記載の強誘電体メモリ装置。
(17) In the ferroelectric memory device, a memory cell mat, a collective switch connected to the first electrode line, a first selection circuit, a first pulse generator, and a sense circuit are further provided. An amplifier and another collective switch connected to the second electrode line, a second pulse generator equivalent to the first pulse generator, a reference cell, and a reference pulse generator. The ferroelectric memory device according to (1) above.

【0151】(18) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、複数の前記2の電極ラインのそれぞれにセンスアン
プ及び参照用セルとパルス発生器が接続されたことを特
徴とする前記(17)項に記載の強誘電体メモリ装置。
(18) In the ferroelectric memory device, the sense amplifier, the reference cell, and the pulse generator are connected to each of the plurality of the second electrode lines. (17) Item Ferroelectric memory device.

【0152】従って、前記(17)項乃び(18)項に
よれば、各データ線の出力がセンス回路に接続され、各
データ線単位の参照用ダミーセルが配列された為、デー
タ線単位で信号をよみとる。
Therefore, according to the items (17) and (18), the output of each data line is connected to the sense circuit, and the reference dummy cells for each data line are arranged. Read the signal.

【0153】よって、大量のデータを一度読み出すこと
が可能となる。
Therefore, a large amount of data can be read once.

【0154】(19) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記第2の電極ラインに接続された別の一括スイッ
チと参照セルとの間に選択スイッチと参照用パルス発生
器を持つことを特徴とする前記(17)項に記載の強誘
電体メモリ装置。
(19) In the ferroelectric memory device, a selection switch and a reference pulse generator are provided between another reference switch and the collective switch connected to the second electrode line. The ferroelectric memory device according to item (17).

【0155】(20) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、さらに、複数単位に第2の電極ラインに選択回路通
して、それぞれにセンスアンプ、参照用セルとのパルス
発生器が接続されたことを特徴とする前記(17)項に
記載の強誘電体メモリ装置。
(20) In the ferroelectric memory device, a pulse generator for a sense amplifier and a reference cell is connected to each of the plurality of units through a selection circuit through the second electrode line. The ferroelectric memory device according to the item (17).

【0156】従って、前記(19)項乃び(20)項に
よれば、任意数の単位のデータ線に選択回路を設け、そ
の出力がセンス回路に接続され、任意数の単位のデータ
線の参照用ダミーセルが配列された為、データ線を選択
して信号をよみとる。
Therefore, according to the above items (19) and (20), the selection circuit is provided in the data line of an arbitrary number of units, and the output is connected to the sense circuit, and the data line of the arbitrary number of units is connected. Since the reference dummy cells are arranged, the data line is selected and the signal is read.

【0157】よって、バイト単位等の大量のデータを一
度読み出すことが可能となる。またセンス回路のパター
ン設計が可能となる。
Therefore, it becomes possible to read a large amount of data in units of bytes once. Further, it becomes possible to design the pattern of the sense circuit.

【0158】(21) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、さらに、前記第1の差動アンプに接続される第1の
電極ラインと、第2差動アンプに接続される第2の電極
ラインに複数のメモリセル強誘電体容量と、少なくとも
1つ以上のダミー強誘電体容量が接続されたことを特徴
とする前記(1)項に記載の強誘電体メモリ装置。
(21) In the ferroelectric memory device, a plurality of electrodes are provided on the first electrode line connected to the first differential amplifier and the second electrode line connected to the second differential amplifier. 2. The ferroelectric memory device according to item (1) above, wherein the memory cell ferroelectric capacitor of 1) and at least one dummy ferroelectric capacitor are connected.

【0159】(22) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記第1の差動アンプに接続される第1の電極ライ
ンと、前記第2差動アンプに接続される第2の電極ライ
ンにそれぞれ接続されたメモリセル強誘電体容量の数が
同じであることを特徴とする前記(21)項に記載の強
誘電体メモリ装置。 (23) 前記強誘電体メモリ装置において、前記第1
の差動アンプに接続される第1の電極ラインと、前記第
2差動アンプに接続される第2の電極ラインのそれぞれ
に接続されたダミー強誘電体容量の数が同じであること
を特徴とする前記(21)項に記載の強誘電体メモリ装
置。
(22) In the ferroelectric memory device, connected to a first electrode line connected to the first differential amplifier and a second electrode line connected to the second differential amplifier, respectively. The ferroelectric memory device as described in the above item (21), wherein the number of the formed memory cell ferroelectric capacitors is the same. (23) In the ferroelectric memory device, the first
The number of dummy ferroelectric capacitors connected to each of the first electrode line connected to the differential amplifier and the second electrode line connected to the second differential amplifier is the same. The ferroelectric memory device according to the item (21).

【0160】(24) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記第1の差動アンプと接続される第1の電極ライ
ンに接続されたメモリセル強誘電体容量の情報の読み出
し時に、前記第2差動アンプに接続される第2の電極ラ
インに接続されたダミー強誘電体容量を用いて比較読み
出しを行い、前記第2の差動アンプに接続される第2の
電極ラインに接続されたメモリセル強誘電体容量の読み
出し時に、前記第1差動アンプに接続される第1の電極
ラインに接続されたダミー強誘電体容量を用いて比較読
み出しを行うことを特徴とする前記(21)項に記載の
強誘電体メモリ装置。
(24) In the ferroelectric memory device, when the information of the ferroelectric capacitance of the memory cell connected to the first electrode line connected to the first differential amplifier is read, the second difference is generated. Memory cell connected to the second electrode line connected to the second differential amplifier by performing comparative reading using the dummy ferroelectric capacitor connected to the second electrode line connected to the dynamic amplifier. In reading the ferroelectric capacitor, the comparative reading is performed by using the dummy ferroelectric capacitor connected to the first electrode line connected to the first differential amplifier. A ferroelectric memory device according to claim 1.

【0161】(25) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記第1の差動アンプに接続される第1の電極ライ
ンと第3の電極ラインは、ほぼ直行して単純マトリック
スを形成し、前記第2差動アンプに接続される第2の電
極ラインと第4の電極ラインは、ほぼ直行して単純マト
リックスを形成していることを特徴とする前記(21)
項に記載の強誘電体メモリ装置。
(25) In the ferroelectric memory device, the first electrode line and the third electrode line connected to the first differential amplifier are substantially orthogonal to each other to form a simple matrix. (2) The second electrode line and the fourth electrode line connected to the two differential amplifiers are substantially orthogonal to each other to form a simple matrix.
2. A ferroelectric memory device according to item.

【0162】(26) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記ダミー強誘電体容量は、第1の電極ラインとほ
ぼ直行した第3の電極との交点として与えられ、前記ダ
ミー強誘電体容量は、第2の電極ラインとほぼ直行した
他の電極との交点として与えられることを特徴とする前
記(21)項に記載の強誘電体メモリ装置。
(26) In the ferroelectric memory device, the dummy ferroelectric capacitor is given as an intersection of the first electrode line and the third electrode substantially orthogonal to the dummy electrode, and the dummy ferroelectric capacitor is The ferroelectric memory device according to item (21), which is provided as an intersection of the second electrode line and another electrode substantially orthogonal thereto.

【0163】従って、前記(21)項乃び(26)項に
よれば、2つの単純マトリックスのなかにメモリセルと
参照メモリセルを作成し、比較することにより、1つの
センス回路で2倍のセルを読み出せる。
Therefore, according to the above items (21) and (26), a memory cell and a reference memory cell are created in two simple matrices and compared to each other, so that one sense circuit can double the memory cells. Can read cells.

【0164】よって、データ線容量が同じであるため、
容易にセンスアンプの設計ができ、かつ、センスアンプ
面積が有効利用できる。
Therefore, since the data line capacities are the same,
The sense amplifier can be easily designed and the area of the sense amplifier can be effectively used.

【0165】(27) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、さらに、複数のX選択回路と、Y選択回路と、メモ
リセルマットとパルス発生回路とセンスアンプとで構成
され、センスアンプをはさんで、Y選択回路とメモリセ
ルマットがほぼ称に構成されたことを特徴とする前記
(1)項に記載の強誘電体メモリ装置。
(27) In the ferroelectric memory device, it further comprises a plurality of X selection circuits, a Y selection circuit, a memory cell mat, a pulse generation circuit, and a sense amplifier. 7. The ferroelectric memory device according to the item (1), wherein the Y selection circuit and the memory cell mat are configured to be substantially the same.

【0166】従って、前記(27)項によれば、メモリ
セルをセンスアンプを介して対称に置くことにより、有
効な面積に効率良くメモリマットを配置可能となる。
Therefore, according to the above item (27), by arranging the memory cells symmetrically via the sense amplifier, the memory mat can be efficiently arranged in an effective area.

【0167】よって、ビット密度を大きく取ることが可
能となる。
Therefore, it is possible to increase the bit density.

【0168】(28) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記センスアンプをはさんで、Y選択回路とメモリ
セルマットがほぼ称に構成された構成単位を複数もつこ
とを特徴とする前記(27)項に記載の強誘電体メモリ
装置。
(28) In the above ferroelectric memory device, the Y selection circuit and the memory cell mat have a plurality of structural units which are arranged substantially across the sense amplifier. 2. A ferroelectric memory device according to item.

【0169】(29) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、第1のメモリセルと、第1のダミーセルおよび第2
のメモリセルと第2のダミーセルが、互いにほぼ直行す
る上下電極にはさまれた単純マトリックスで構成された
ことを特徴とする前記(28)項に記載の強誘電体メモ
リ装置。
(29) In the ferroelectric memory device, the first memory cell, the first dummy cell and the second memory cell are provided.
29. The ferroelectric memory device according to item (28) above, wherein the memory cell and the second dummy cell are composed of a simple matrix sandwiched by upper and lower electrodes that are substantially orthogonal to each other.

【0170】従って、前記(28)項乃び(29)項に
よれば、メモリセルをX選択回路を共有化しかつ、Y選
択回路やセンスアンプを分割し、機能を分散可能とな
る。参照用セルを同時に作成可能である。
Therefore, according to the above items (28) and (29), the memory cell can share the X selection circuit and the Y selection circuit and the sense amplifier can be divided to disperse the functions. Reference cells can be created at the same time.

【0171】よって、ビット密度を上げ、高機能化をは
かることが可能となる。
Therefore, it is possible to increase the bit density and achieve high functionality.

【0172】(30) 一対の電極により挟持された強
誘電体薄膜容量を記憶セルとする強誘電体メモリ装置に
おいて、自発分極(分極)の2つの状態のうちの第1の
分極状態に前記強誘電体薄膜の抗電圧Vcよりも大きい
電圧Veを有する第1のパルスを印加して分極し、次
に、前記印加電圧Veとは逆極性のVeより小さい絶対
値を持つ電圧Vwを有する第2のパルスを印加し、前記
第1の方向の分極を有するドメインと、前記第1の方向
とは逆方向の第2の分極を有するドメインとが混合した
部分分極状態にて情報の記憶を行なう方式において前記
強誘電体メモリセルおよび、参照用メモリセルがほぼ直
行する一対の電極による、単純マトリックスで構成され
ており、チップ全体のメモリセルマットは、1つ以上の
セクターと呼ばれるひと塊の記録単位で構成されてお
り、このセクターに少なくとも一つ以上の参照用メモリ
セルが配置され、このメモリセル内は一括して消去がな
されることを特徴とした強誘電体メモリ装置。
(30) In a ferroelectric memory device having a ferroelectric thin film capacitor sandwiched by a pair of electrodes as a memory cell, the ferroelectric memory device is set to the first polarization state out of two states of spontaneous polarization. A first pulse having a voltage Ve larger than the coercive voltage Vc of the dielectric thin film is applied to polarize, and then a second voltage Vw having an absolute value smaller than Ve having a polarity opposite to the applied voltage Ve is applied. Is applied, and information is stored in a partially polarized state in which a domain having a polarization in the first direction and a domain having a second polarization in the opposite direction to the first direction are mixed. In the above, the ferroelectric memory cell and the reference memory cell are composed of a simple matrix of a pair of electrodes that are substantially orthogonal to each other, and the memory cell mat of the entire chip is called one or more sectors. A ferroelectric memory device comprising at least one reference memory cell arranged in this sector, and erasing is collectively performed in this memory cell.

【0173】(31) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記強誘電体メモリセル及び、参照用メモリセルの
書き込みがセクタ単位で一括しておこなわれることを特
徴とする前記(30)項に記載の強誘電体メモリ装置。
(31) In the ferroelectric memory device, the writing to the ferroelectric memory cell and the reference memory cell is collectively performed in sector units, and the item (30) is described. Ferroelectric memory device.

【0174】(32) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記セクター内の読み出しは、ランダムアクセスで
きることを特徴とする前記(30)項に記載の強誘電体
メモリ装置。
(32) In the ferroelectric memory device, the reading in the sector can be randomly accessed, and the ferroelectric memory device according to the item (30).

【0175】(33) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、さらに、1チップ内に複数のセクターとセクター制
御回路を有した不揮発性メモリチップであることを特徴
とする前記(30)項に記載の強誘電体メモリ装置。
(33) The ferroelectric memory device according to item (30), which is a nonvolatile memory chip having a plurality of sectors and a sector control circuit in one chip. Dielectric memory device.

【0176】(34) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、各セクターにはメモリセルマット、X選択センス回
路、Y選択センス回路、少なくとも1つのダミーセル、
及び制御回路を有することを特徴とする前記(31)項
に記載の強誘電体メモリ装置。
(34) In the ferroelectric memory device, each sector has a memory cell mat, an X selection sense circuit, a Y selection sense circuit, at least one dummy cell,
And a control circuit. The ferroelectric memory device according to the item (31).

【0177】(35) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、複数のチップとバスラインとI/O回路と制御回路
と出力端子とを有し、脱着可能なメモリ装置、たとえば
メモリカードであることを特徴とする前記(33)項,
(34)項のいずれか1項に記載の強誘電体メモリ装
置。
(35) The ferroelectric memory device is a removable memory device having a plurality of chips, a bus line, an I / O circuit, a control circuit and an output terminal, for example, a memory card. (33),
The ferroelectric memory device according to any one of items (34).

【0178】従って、前記(30)項乃至(35)項に
よれば、メモリの最小単位をセクター化してそのなか
で、消去、書き込みの単位とする。
Therefore, according to the above items (30) to (35), the minimum unit of the memory is made into a sector, and the unit for erasing and writing is set as the sector.

【0179】よって、非干渉の書き込み、書き込み時の
非破壊性を保証する。
Therefore, non-interference writing and non-destructiveness during writing are guaranteed.

【0180】(36) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、複数のセクターを含む、ブロックで構成されてお
り、1チップが複数のブロックで構成されたことを特徴
とする前記(30)項に記載の強誘電体メモリ装置。 (37) 前記強誘電体メモリ装置において、前記ブロ
ック単位で情報が一括消去され、各セクター単位で情報
の書き込みを行い、情報の読出しはランダムアクセスさ
れることを特徴とする前記(36)項に記載の強誘電体
メモリ装置。
(36) In the ferroelectric memory device, the block is formed including a plurality of sectors, and one chip is formed of a plurality of blocks. Ferroelectric memory device. (37) In the ferroelectric memory device, the information is collectively erased in the block unit, the information is written in each sector unit, and the information is read out at random access. A ferroelectric memory device according to claim 1.

【0181】(38) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記ブロック単位で情報が一括消去され、各セクタ
ー単位で情報の書込みを行い、情報の読出しは一括読み
出しされることを特徴とする前記(36)項に記載の強
誘電体メモリ装置。
(38) In the ferroelectric memory device, information is collectively erased in block units, information is written in each sector, and information is read in batch. ). The ferroelectric memory device according to the paragraph.

【0182】従って、前記(36)項乃至(38)項に
よれば、消去の最小単位をブロック化し、メモリの、書
き込みの最小単位をセクター化して情報を読み出す。
Therefore, according to the above items (36) to (38), the minimum unit of erasing is divided into blocks, and the minimum unit of writing in the memory is sectorized to read information.

【0183】よって、非干渉の書き込み、書き込み時の
非破壊性を保証する。
Therefore, non-interference writing and non-destructiveness during writing are guaranteed.

【0184】(39) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、複数の、X選択回路と、Y選択回路と、メモリセル
マットと、パルス発生回路と、センスアンプとで構成さ
れ、前記センスアンプを挟んで、Y選択回路とメモリセ
ルマットがほぼ対称に配置され、1チップまたはブロッ
ク単位で各セクターはX選択回路は、共通でY選択回路
は独立して配置されることを特徴とする前記(30)項
及び(36)項のいずれか1項に記載の強誘電体メモリ
装置。
(39) In the ferroelectric memory device, a plurality of X selection circuits, Y selection circuits, memory cell mats, pulse generation circuits, and sense amplifiers are provided, and the sense amplifiers are sandwiched between them. The Y selection circuit and the memory cell mat are arranged substantially symmetrically, and the X selection circuit is common to each sector in one chip or block unit, and the Y selection circuit is arranged independently. The ferroelectric memory device according to any one of items (36) and (36).

【0185】(40) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、複数のチップとバスラインとI/O回路と制御回路
と出力端子を有し、脱着可能なメモリ装置、たとえばメ
モリカードであることを特徴とする前記(37)項乃至
(39)項のいずれか1項に記載の強誘電体メモリ装
置。
(40) The ferroelectric memory device is a removable memory device having a plurality of chips, a bus line, an I / O circuit, a control circuit and an output terminal, for example, a memory card. The ferroelectric memory device according to any one of (37) to (39) above.

【0186】従って、前記(39)項乃び(40)項に
よれば、X選択に共通なメモリセル領域をブロックとし
て消去の単位とし、ある単位のY選択をセクターとし
て、書き込みの単位とする。
Therefore, according to the above items (39) and (40), the memory cell area common to the X selection is used as a block for erasing, and a certain Y selection is used as a sector for writing. .

【0187】よって、ビット密度を上げ、高機能化をは
かることが可能となる。
Therefore, it is possible to increase the bit density and achieve high functionality.

【0188】(41) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、1チップにメモリ部とメモリマネージメント機能と
I/O回路を有した、脱着可能なメモリ装置、たとえば
メモリカードであることを特徴とする前記(37)項乃
至(39)項のいずれか1項に記載の強誘電体メモリ装
置。
(41) In the ferroelectric memory device, a removable memory device having a memory section, a memory management function, and an I / O circuit on one chip, for example, a memory card, is used. 37. The ferroelectric memory device according to any one of items 37) to 39.

【0189】(42) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記メモリマネージメント機能は、メモリ部内のブ
ロックまたはセクター単位の記憶セルに対して、情報の
消去、書込み、読出し機能を制御し、各セクター単位で
ディレクトリ(番地情報)やキーワード情報を有するこ
とを特徴とする前記(41)項に記載の強誘電体メモリ
装置。
(42) In the ferroelectric memory device, the memory management function controls information erasing, writing, and reading functions with respect to memory cells in blocks or sector units in the memory unit, and in each sector unit. The ferroelectric memory device according to the item (41), which has a directory (address information) and keyword information.

【0190】(43) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記制御回路は、MPUで構成されており、メモリ
部内のブロックまたはセクター単位の記憶セルに対する
情報の消去、書込み、読出し機能を制御し、各セクター
単位でディレクトリ(番地情報)やキーワード情報を有
したことを特徴とする前記(40)項に記載の強誘電体
メモリ装置。
(43) In the ferroelectric memory device, the control circuit is composed of an MPU, and controls the erasing, writing, and reading functions of information with respect to memory cells in block or sector units in the memory section, The ferroelectric memory device according to the item (40), which has a directory (address information) and keyword information in sector units.

【0191】従って、前記(41)項乃至(43)項に
よれば、セクターおよびブロックの使用状況をデレクト
リーが管理し、メモリが使用しやすくなる。
Therefore, according to the above items (41) to (43), the directory manages the use status of the sector and the block, and the memory becomes easy to use.

【0192】よって、大容量のメモリが簡単に使用可能
となる。
Therefore, a large capacity memory can be used easily.

【0193】(44) 一対の電極により挟持された強
誘電体薄膜容量を記憶セルを有し、前記記憶セルが、自
発分極(分極)の2つの状態のうちの第1の分極状態に
前記強誘電体薄膜の抗電圧Vcよりも大きい電圧Veを
有する第1のパルスを印加して分極し、次に、前記印加
電圧Veとは逆極性のVeより小さい絶対値を持つ電圧
Vwを有する第2のパルスを印加し、前記第1の方向の
分極を有するドメインと、前記第1の方向とは逆方向の
第2の分極を有するドメインとが混合した部分分極状態
にて情報の記憶を行なう強誘電体メモリ装置において、
1チップまたは複数のチップに搭載される、メモリ部、
アンテナ、同調回路、検波回路、復調回路、発振回路、
変調回路及び、制御回路からなり、電波で信号をやり取
りする、脱着可能なメモリ装置、たとえばメモリカード
であることを特徴とする強誘電体メモリ装置。
(44) A ferroelectric thin film capacitor sandwiched by a pair of electrodes has a storage cell, and the storage cell is set to the first polarization state of the two states of spontaneous polarization. A first pulse having a voltage Ve larger than the coercive voltage Vc of the dielectric thin film is applied to polarize, and then a second voltage Vw having an absolute value smaller than Ve having a polarity opposite to the applied voltage Ve is applied. Pulse is applied to store information in a partially polarized state in which a domain having a polarization in the first direction and a domain having a second polarization in the opposite direction to the first direction are mixed. In the dielectric memory device,
A memory unit mounted on one chip or a plurality of chips,
Antenna, tuning circuit, detection circuit, demodulation circuit, oscillation circuit,
A ferroelectric memory device comprising a modulation circuit and a control circuit, which is a removable memory device for exchanging signals by radio waves, for example, a memory card.

【0194】(45) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、受信する電波から、駆動するための電圧、電力を生
成する回路を有し、脱着可能なメモリ装置であることを
特徴とする前記(44)項に記載の強誘電体メモリ装
置。
(45) The ferroelectric memory device is a removable memory device having a circuit for generating voltage and power for driving from a received radio wave. 2. A ferroelectric memory device according to item.

【0195】(46) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記アンテナ以外の部位を1チップに搭載し、電波
で情報の信号をやり取りする、脱着可能なメモリ装置で
あることを特徴とする前記(44)項乃び(45)項の
いずれか1項に記載の強誘電体メモリ装置。
(46) In the ferroelectric memory device, it is a removable memory device in which a portion other than the antenna is mounted on one chip and information signals are exchanged by radio waves. ) The ferroelectric memory device according to any one of items (45).

【0196】(47) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記アンテナを前記1チップ上に搭載することを特
徴とする前記(44)項乃び(45)項のいずれか1項
に記載の強誘電体メモリ装置。
(47) The ferroelectric memory device described in any one of the paragraphs (44) to (45), wherein the antenna is mounted on the one chip. Body memory device.

【0197】(48) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記電波は、マイクロ波からミリ波である脱着可能
なメモリ装置、たとえばメモリカードであることを特徴
とする前記(44)項,(45)項乃び(47)項のい
ずれか1項に記載の強誘電体メモリ装置。
(48) In the ferroelectric memory device, the radio wave is a removable memory device that is a microwave to a millimeter wave, for example, a memory card. (44), (45) Item 14. The ferroelectric memory device according to any one of items 47.

【0198】従って、前記(44)項乃至(48)項に
よれば、強誘電体の本方式は低電圧でかつ低電力、大容
量のメモリが可能であり、電波で大量のデータ通信が可
能な応用にさいてきである。電波(RF)回路を使用す
ることにより、この利点が引き出せる。
Therefore, according to the above items (44) to (48), this ferroelectric system enables low voltage, low power and large capacity memory, and enables large amount of data communication by radio waves. It is suitable for various applications. This advantage can be brought out by using radio frequency (RF) circuits.

【0199】よって、電波で大量のデータ通信が可能な
データキャリアが可能となる。
Therefore, a data carrier capable of a large amount of data communication by radio waves becomes possible.

【0200】(49) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、信号変復調回路を含むRFアンテナやマイクロ波ア
ンテナを設けられたコンピュータに対して、個人特有の
データを電波でやり取り可能なメモリカードであること
を特徴とする前記(44)項に記載の強誘電体メモリ装
置。
(49) In the ferroelectric memory device, a memory card capable of exchanging data unique to an individual by radio waves to a computer provided with an RF antenna or a microwave antenna including a signal modulation / demodulation circuit. The ferroelectric memory device as described above in (44).

【0201】(50) 前記強誘電体メモリ装置におい
て電波でやり取り可能な前記メモリカードから個人参照
番号を読み取り、コンピュータに自動的に環境設定する
できることを特徴とする前記(49)項に記載の強誘電
体メモリ装置。
(50) In the ferroelectric memory device, the personal reference number can be read from the memory card that can be exchanged by radio waves, and the environment can be automatically set in the computer. Dielectric memory device.

【0202】従って、前記(49)項乃び(50)項に
よれば、電波(RF)による大量のデータ通信と大量メ
モリは、コンピュータの個人データカードに最適であ
る。個人用のハードデスクは時従来は困難であったが、
本方法を用いるので可能となる。
Therefore, according to the items (49) and (50), a large amount of data communication by radio waves (RF) and a large amount of memory are suitable for a personal data card of a computer. Personal hard desks have sometimes been difficult in the past,
This is possible because this method is used.

【0203】よって、個人データベースにより、どのよ
うなコンピュータもあたかも自分専用マシンの様に使用
可能となる。
Therefore, the personal database enables any computer to be used as if it were its own machine.

【0204】(51) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、信号変復調回路を含むRFアンテナやマイクロ波ア
ンテナが設けられた、自動車に搭載される自動ドアロッ
ク機能、走行を制御する車載用コンピュータ及びナビゲ
ーションシステムを含むシステムに対して、個人特有の
データを電波でやり取り可能なメモリカードであること
を特徴とする前記(44)項に記載の強誘電体メモリ装
置。
(51) In the ferroelectric memory device, provided with an RF antenna or a microwave antenna including a signal modulation / demodulation circuit, is an automatic door lock function mounted on a vehicle, a vehicle-mounted computer for controlling traveling, and a navigation system. The ferroelectric memory device according to (44) above, which is a memory card capable of exchanging data peculiar to an individual with respect to a system including the above.

【0205】従って、前記(51)項によれば、電波
(RF)による大量のデータ通信と大量メモリは、自動
車の個人データカードに最適である。大容量データとC
PUで従来は困難であったID、セキュリティー、専用
データの保有が、本方法を用いるので可能となる。
Therefore, according to the item (51), a large amount of data communication by radio waves (RF) and a large amount of memory are suitable for a personal data card of an automobile. Large data and C
By using this method, it is possible to retain the ID, security, and dedicated data, which were difficult for the PU in the past.

【0206】よって、ID、セキュリティー、専用デー
タの保有が、本方法を用いるので可能となる。
Therefore, the ID, security and exclusive data can be held by using this method.

【0207】(52) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、信号変復調回路を含むRFアンテナやマイクロ波ア
ンテナ(58)を設けた、前記自動車に搭載した、自動
ドアロック機能、運転者を識別するID認識装置及び、
位置認識装置を含むシステムに対して、個人特有のデー
タを電波でやり取り可能なメモリカードであることを特
徴とする前記(44)項に記載の強誘電体メモリ装置。
(52) In the ferroelectric memory device, provided with an RF antenna or a microwave antenna (58) including a signal modulation / demodulation circuit, mounted on the automobile, has an automatic door lock function, and ID recognition for identifying a driver. Device and
The ferroelectric memory device according to item (44), which is a memory card capable of exchanging data peculiar to an individual with a system including a position recognition device by radio waves.

【0208】従って、前記(52)項によれば、電波
(RF)による大量のデータ通信と大量メモリは、セキ
ュリティーシステムの個人IDデータカードに最適であ
る。大容量データとCPUで従来は困難であったID、
セキュリティー、専用データの保有が、本方法を用いる
ので可能となる。
Therefore, according to the item (52), a large amount of data communication by radio waves (RF) and a large amount of memory are suitable for the personal ID data card of the security system. Large-capacity data and CPU, which was difficult in the past,
Security and exclusive data retention are possible using this method.

【0209】よって、ID、セキュリティー、専用デー
タの保有が、本方法を用いるので可能となる。
Therefore, the ID, security and exclusive data can be held by using this method.

【0210】(53) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、信号変復調回路を含むRFアンテナやマイクロ波ア
ンテナを設けた自動テーラ装置(自動預金、引き出し装
置)に対して、個人特有のデータを電波でやり取り可能
なメモリカードであることを特徴とする前記(44)項
に記載の強誘電体メモリ装置。
(53) In the ferroelectric memory device, data unique to an individual is exchanged by radio waves with respect to an automatic tailor device (automatic deposit / withdrawal device) provided with an RF antenna or a microwave antenna including a signal modulation / demodulation circuit. The ferroelectric memory device according to the item (44), which is a memory card that can be used.

【0211】従って、前記(53)項によれば、電波
(RF)による大量のデータ通信と大量メモリは、個人
情報システムの個人IDデータカードに最適である。大
容量データとCPUで従来は困難であったID、セキュ
リティー、個人のアカウント、健康、ビジネス、電話、
fax専用データの保有が、本方法を用いるので可能と
なる。
Therefore, according to the item (53), a large amount of data communication by radio waves (RF) and a large amount of memory are suitable for a personal ID data card of a personal information system. With large volume data and CPU, ID, security, personal account, health, business, telephone,
Retention of fax-specific data is possible using this method.

【0212】よって、本方法を用いるあらゆる情報の個
人所有が可能となる。
Therefore, it becomes possible to personally own all kinds of information using this method.

【0213】(54) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、信号変復調回路を含むRFアンテナやマイクロ波ア
ンテナを設けた、家庭用テレビ、ゲーム装置、家庭デー
タ端末機を含むシステムに対して、個人特有のデータを
電波でやり取り可能なメモリカードであることを特徴と
する前記(44)項に記載の強誘電体メモリ装置。
(54) In the ferroelectric memory device, an RF antenna including a signal modulation / demodulation circuit or a microwave antenna is provided, and a system including a home-use television, a game device and a home-use data terminal is unique to an individual. The ferroelectric memory device according to item (44), which is a memory card capable of exchanging data by radio waves.

【0214】従って、前記(54)項によれば、電波
(RF)による大量のデータ通信と大量メモリは、個人
情報システムの個人IDデータカードに最適である。大
容量データとCPUで従来は困難であったID、セキュ
リティー、個人のアカウント、健康、ビジネス、電話、
fax専用データの保有が、本方法を用いるので可能と
なる。
Therefore, according to the item (54), a large amount of data communication by radio waves (RF) and a large amount of memory are suitable for the personal ID data card of the personal information system. With large volume data and CPU, ID, security, personal account, health, business, telephone,
Retention of fax-specific data is possible using this method.

【0215】よって、本方法を用いるあらゆる情報の個
人所有が可能となる。
Therefore, it becomes possible to personally own all kinds of information using this method.

【0216】(55) 一対の電極により挟持された強
誘電体薄膜容量のメモリセルを有し、自発分極(分極)
の2つの状態のうちの第1の分極状態に前記強誘電体薄
膜の抗電圧Vcよりも大きい電圧Veを有する第1のパ
ルスを印加して分極し、次に、前記印加電圧Veとは逆
極性のVeより小さい絶対値を持つ電圧Vwを有する第
2のパルスを印加し、前記第1の方向の分極を有するド
メインと、前記第1の方向とは逆方向の第2の分極を有
するドメインとが混合した部分分極状態にて情報の記憶
を行なう強誘電体メモリにおいて、1チップまたは複数
のチップに搭載される、メモリ部、制御部、高速光変調
素子および高速回路ポトダイオード、光発電電池で構成
される脱着可能なメモリ装置、たとえばメモリカードで
あることを特徴とする強誘電体メモリ装置。
(55) Spontaneous polarization (polarization) having a memory cell of a ferroelectric thin film capacitor sandwiched by a pair of electrodes.
The first polarization state of the two states is polarized by applying a first pulse having a voltage Ve larger than the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film, and then the polarization is reversed from the applied voltage Ve. A domain having a polarization in the first direction and a domain having a second polarization opposite to the first direction are applied by applying a second pulse having a voltage Vw having an absolute value smaller than the polarity Ve. In a ferroelectric memory for storing information in a partially polarized state in which and are mixed, a memory unit, a control unit, a high-speed light modulator, a high-speed circuit photodiode, and a photovoltaic cell mounted on one chip or a plurality of chips. A removable memory device comprising, for example, a memory card, which is a ferroelectric memory device.

【0217】従って、前記(55)項によれば、本方法
では大容量メモリカードが可能であるが、電極端子を用
いると、大きさ、耐水性、耐環境性等問題があり、端子
の信頼性もよくない、この為、高速の光インターフェー
スをもちいる。
Therefore, according to the above item (55), a large-capacity memory card is possible with this method, but the use of electrode terminals causes problems such as size, water resistance, environment resistance, and the reliability of the terminals. It does not have good performance, so it uses a high-speed optical interface.

【0218】よって、大きさ、耐水性、耐環境性等問題
があり、端子の信頼性をすべてクリアーするメモリカー
ドが可能となり、電池も不要となる。
Therefore, there are problems such as size, water resistance, environment resistance, etc., and it becomes possible to provide a memory card which clears all the reliability of the terminals, and no battery is required.

【0219】(56) 一対の電極により挟持された強
誘電体薄膜のメモリセルを有し、自発分極(分極)の2
つの状態のうちの第1の分極状態に前記強誘電体薄膜の
抗電圧Vcよりも大きい電圧Veを有する第1のパルス
を印加して分極し、次に、前記印加電圧Veとは逆極性
のVeより小さい絶対値を持つ電圧Vwを有する第2の
パルスを印加し、前記第1の方向の分極を有するドメイ
ンと、前記第1の方向とは逆方向の第2の分極を有する
ドメインとが混合した部分分極状態にて情報の記憶を行
なう強誘電体メモリにおいて、前記メモリセルが、互い
に直交する上部電極ライン及び下部電極ラインの交点で
単純マトリックス状に配置され、これらのメモリセルが
シリコン酸化膜を含む領域の上部に形成され、周辺回路
がメモリセルの配置される領域外に形成される特徴とす
る強誘電体メモリ装置。 (57) 前記強誘電体メモリ装置において、前記周辺
回路は、前記メモリセルの配置される領域の周辺に形成
されたことを特徴とする前記(56)項に記載される強
誘電体メモリ装置。
(56) It has a memory cell of a ferroelectric thin film sandwiched by a pair of electrodes, and has a spontaneous polarization (polarization) of 2.
A first polarization state out of the two states is applied with a first pulse having a voltage Ve larger than the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film to polarize the ferroelectric thin film, and then a polarity opposite to the applied voltage Ve is applied. A domain having a polarization in the first direction and a domain having a second polarization opposite to the first direction are applied by applying a second pulse having a voltage Vw having an absolute value smaller than Ve. In a ferroelectric memory that stores information in a mixed partial polarization state, the memory cells are arranged in a simple matrix at intersections of upper electrode lines and lower electrode lines that are orthogonal to each other, and these memory cells are oxidized by silicon oxide. A ferroelectric memory device formed on a region including a film, wherein a peripheral circuit is formed outside a region where a memory cell is arranged. (57) In the ferroelectric memory device, the peripheral circuit is formed in the periphery of a region where the memory cell is arranged, in the ferroelectric memory device described in (56).

【0220】(58) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記上部電極と下部電極は、新たに設けた第3電極
によって周辺回路のデバイスと接続されたことを特徴と
する前記(56)項及び(57)項のいずれか1項に記
載される強誘電体メモリ装置。
(58) In the ferroelectric memory device, the upper electrode and the lower electrode are connected to a peripheral circuit device by a newly provided third electrode. 57) The ferroelectric memory device according to any one of 57).

【0221】従って、前記(55)項乃至(58)項に
よれば、本方法では本メモリの実際の作成の上での構成
とプロセスを示し、簡単な構成、緩い加工ルール、少な
いマスク枚数でメモリが実現できる。
Therefore, according to the above items (55) to (58), the present method shows the configuration and process of the actual production of the present memory, with a simple configuration, a loose processing rule, and a small number of masks. Memory can be realized.

【0222】(59) 一対の電極により挟持された強
誘電体薄膜のメモリセルを有し、自発分極(分極)の2
つの状態のうちの第1の分極状態に前記強誘電体薄膜の
抗電圧Vcよりも大きい電圧Veを有する第1のパルス
を印加して分極し、次に、前記印加電圧Veとは逆極性
のVeより小さい絶対値を持つ電圧Vwを有する第2の
パルスを印加し、前記第1の方向の分極を有するドメイ
ンと、前記第1の方向とは逆方向の第2の分極を有する
ドメインとが混合した部分分極状態にて情報の記憶を行
なう強誘電体メモリにおいて、半導体基板上にアクティ
ブデバイスが配置され、そのアクティブデバイス間の配
線が行われている領域の上に、前記メモリセルが、互い
に直交する上部電極ライン及び下部電極ラインの交点で
単純マトリックス状に積層して配置されることを特徴と
する強誘電体メモリ装置。
(59) It has a memory cell of a ferroelectric thin film sandwiched by a pair of electrodes, and has a spontaneous polarization (polarization) of 2.
A first polarization state out of the two states is applied with a first pulse having a voltage Ve larger than the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film to polarize the ferroelectric thin film, and then a polarity opposite to the applied voltage Ve is applied. A domain having a polarization in the first direction and a domain having a second polarization opposite to the first direction are applied by applying a second pulse having a voltage Vw having an absolute value smaller than Ve. In a ferroelectric memory that stores information in a mixed partial polarization state, active devices are arranged on a semiconductor substrate, and the memory cells are arranged above each other on a region where wiring is performed between the active devices. A ferroelectric memory device characterized by being stacked and arranged in a simple matrix form at intersections of upper electrode lines and lower electrode lines which are orthogonal to each other.

【0223】(60) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記周辺回路や制御回路は、前記半導体基板上にア
クティブデバイスとして形成されたことを特徴とする前
記(59)項に記載の強誘電体メモリ装置。
(60) In the ferroelectric memory device, the peripheral circuit and the control circuit are formed as active devices on the semiconductor substrate, and the ferroelectric memory according to the item (59). apparatus.

【0224】(61) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、前記周辺回路や制御回路を含む中央処理装置やデジ
タル信号処理装置が、半導体基板上にアクティブデバイ
スとして、形成されたことを特徴とする前記(59)項
に記載の強誘電体メモリ装置。
(61) In the ferroelectric memory device, the central processing unit including the peripheral circuit and the control circuit and the digital signal processing device are formed as active devices on a semiconductor substrate. 59. The ferroelectric memory device according to the item 59).

【0225】従って、前記(59)項乃至(61)項に
よれば、本方法では本メモリの実際の作成の上での構成
とプロセスを示し、簡単な構成、緩い加工ルール、少な
いマスク枚数で高密度のメモリが実現できる。
Therefore, according to the above-mentioned items (59) to (61), the present method shows the configuration and process of the actual production of the present memory, and the simple configuration, the loose processing rule, and the small number of masks are used. High-density memory can be realized.

【0226】(62) 前記強誘電体メモリ装置におい
て、少なくとも2つの複数の上部電極と下部電極の対が
積層されていることを特徴とする前記(59)項乃至
(61)項に記載の強誘電体メモリ装置。
(62) In the ferroelectric memory device, the ferroelectric memory device according to any one of (59) to (61), wherein at least two pairs of upper electrodes and lower electrodes are laminated. Dielectric memory device.

【0227】従って、前記(62)項によれば、本方法
では本メモリの実際の作成の上での構成とプロセスを示
し、簡単な構成、緩い加工ルール、少ないマスク枚数で
きわめて高密度のメモリが実現できる。
Therefore, according to the above (62), the present method shows the configuration and process of the actual production of the present memory, which has a simple configuration, a loose processing rule, a small number of masks and an extremely high density memory. Can be realized.

【0228】[0228]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、小
さなΔC/Cをデータ線の電圧変化なしで読み出せる容
量付加帰還回路と参照セルとの比較読み出しを組み合わ
せたセンス回路により、情報の書込み時の非干渉性及
び、読出し時の非干渉性を持ち、非破壊読み出しを実現
可能で、且つ大規模化に好適する非破壊強誘電体メモリ
及びその駆動方法を提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention, a sense circuit combining a capacitance addition feedback circuit capable of reading a small ΔC / C without a voltage change of the data line and a comparison read of a reference cell is used to obtain information. It is possible to provide a non-destructive ferroelectric memory having a non-coherent property at the time of writing and a non-coherent property at the time of reading, capable of realizing non-destructive reading, and suitable for large scale, and a driving method thereof.

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

【図1】第1実施形態としての強誘電体メモリの回路構
成の一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a ferroelectric memory as a first embodiment.

【図2】本発明による強誘電体メモリ装置の概略を説明
するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an outline of a ferroelectric memory device according to the present invention.

【図3】図1に示した強誘電体メモリ装置の動作につい
て説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining an operation of the ferroelectric memory device shown in FIG.

【図4】図1に示した強誘電体メモリ装置の動作につい
て説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the ferroelectric memory device shown in FIG.

【図5】簡単マトリックスに配置されたメモリセルマッ
トにより構成された強誘電体メモリ装置のブロック構成
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a block configuration of a ferroelectric memory device including memory cell mats arranged in a simple matrix.

【図6】第2実施形態としての強誘電体メモリ装置の構
成の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a configuration of a ferroelectric memory device as a second embodiment.

【図7】第3実施形態としての強誘電体メモリ装置の構
成の一例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a configuration of a ferroelectric memory device as a third embodiment.

【図8】第3実施形態の変形例の構成例を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a modified example of the third embodiment.

【図9】第4実施形態としての強誘電体メモリ装置の構
成の一例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a configuration of a ferroelectric memory device as a fourth embodiment.

【図10】第5実施形態としての強誘電体メモリ装置の
構成及び動作を説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining the configuration and operation of the ferroelectric memory device as the fifth embodiment.

【図11】第6実施形態としての強誘電体メモリ装置の
構成の一例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a configuration of a ferroelectric memory device as a sixth embodiment.

【図12】第7実施形態としての強誘電体メモリ装置の
構成の一例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a configuration of a ferroelectric memory device as a seventh embodiment.

【図13】第7実施形態の変形例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a modified example of the seventh embodiment.

【図14】第8実施形態としての強誘電体メモリ装置の
構成の一例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a configuration of a ferroelectric memory device as an eighth embodiment.

【図15】第8実施形態の変形例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a modified example of the eighth embodiment.

【図16】第8実施形態をメモリカードに応用した一例
を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing an example in which the eighth embodiment is applied to a memory card.

【図17】第9実施形態としての強誘電体メモリ装置の
構成の一例を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing an example of a configuration of a ferroelectric memory device as a ninth embodiment.

【図18】第10実施形態としての強誘電体メモリ装置
の構成の一例を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing an example of a configuration of a ferroelectric memory device as a tenth embodiment.

【図19】第11実施形態としての強誘電体メモリ装置
の構成の一例を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing an example of a configuration of a ferroelectric memory device as an eleventh embodiment.

【図20】第12実施形態としての強誘電体メモリ装置
のブロック構成の一例を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing an example of a block configuration of a ferroelectric memory device as a twelfth embodiment.

【図21】第13実施形態としての強誘電体メモリ装置
の概略及び動作を説明するためのフローチャートであ
る。
FIG. 21 is a flow chart for explaining the outline and operation of the ferroelectric memory device as the thirteenth embodiment.

【図22】第14実施形態としての強誘電体メモリ装置
の概略を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing an outline of a ferroelectric memory device as a fourteenth embodiment.

【図23】第15実施形態としての強誘電体メモリ装置
の概略を示す図である。
FIG. 23 is a diagram schematically showing a ferroelectric memory device as a fifteenth embodiment.

【図24】第16実施形態としての強誘電体メモリ装置
の概略を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing an outline of a ferroelectric memory device as a 16th embodiment.

【図25】第17実施形態としての強誘電体メモリ装置
の概略を示す図である。
FIG. 25 is a diagram schematically showing a ferroelectric memory device as a seventeenth embodiment.

【図26】第18実施形態としての強誘電体メモリ装置
の構成を示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing a configuration of a ferroelectric memory device as an eighteenth embodiment.

【図27】第19実施形態としての強誘電体メモリ装置
の上方から見た構成を示す図である。
FIG. 27 is a diagram showing a configuration of a ferroelectric memory device according to a nineteenth embodiment viewed from above.

【図28】第19実施形態としての強誘電体メモリ装置
の製造工程における断面構造を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing a cross-sectional structure in a manufacturing process of a ferroelectric memory device as the nineteenth embodiment.

【図29】第20実施形態の強誘電体メモリ装置の上方
から見た構成及び断面構造を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing a configuration and a cross-sectional structure of a ferroelectric memory device according to a twentieth embodiment viewed from above.

【図30】第21実施形態の強誘電体メモリ装置の断面
構造を示す図である。
FIG. 30 is a view showing the cross-sectional structure of the ferroelectric memory device of the twenty-first embodiment.

【図31】従来の強誘電体メモリの回路構成を示す図で
ある。
FIG. 31 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional ferroelectric memory.

【図32】従来の強誘電体メモリの概略的な構成を示す
図である。
FIG. 32 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional ferroelectric memory.

【図33】強誘電体の容量−電圧特性を一例を示す図で
ある。
FIG. 33 is a diagram showing an example of capacitance-voltage characteristics of a ferroelectric.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…強誘電体メモリセル、2,12…選択スイッチ、
3,13…消去用パルス入力端子、4,14…書込み用
パルス入力端子、5,15…読出し用パルス入力端子、
6,16…切換えスイッチ(放電用)、7,10,17
…差動アンプ、8,18…帰還容量素子、11…ダミー
セル。
1 ... Ferroelectric memory cell, 2, 12 ... Selection switch,
3, 13 ... Erase pulse input terminal, 4, 14 ... Write pulse input terminal, 5, 15 ... Read pulse input terminal,
6, 16 ... Changeover switch (for discharging), 7, 10, 17
... Differential amplifier, 8,18 ... Feedback capacitance element, 11 ... Dummy cell.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/8242 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical indication location H01L 21/8242

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1対の電極により挟持された強誘電体薄
膜の自発分極(分極)の状態により情報を記憶する記憶
セルを用いる強誘電体メモリにおいて、 前記記憶セルに前記強誘電体薄膜の抗電圧Vcよりも大
きい電圧Veを有する記憶情報の消去用の第1のパルス
を印加するための第1の端子と、 前記記憶セルに前記印加電圧Veとは逆極性のVeより
小さい絶対値を持つ電圧Vwを有する情報書き込み用の
第2のパルスを印加するための第2の端子と、 前記記憶セルに前記電圧Veより以下の絶対値を持つ、
正または負のいずれかの電圧Vrを有し、非破壊的にメ
モリ情報を読出すための第3のパルスを印加するための
第3の端子と、 前記第1乃至第3の端子のいずれかを選択する第1の選
択スイッチ手段と、 前記記憶セルの出力側に一端が接地される第1の切換え
スイッチ手段を介して接続される帰還用容量を有して出
力に帰還をかけられた第1の差動型アンプと、 前記記憶セルと同等の強誘電体薄膜からなり、該記憶セ
ルに記憶される情報と同一の情報を記憶し、任意に比較
読出しを行う参照用ダミーセルに接続する前記第1乃至
第3のパルス信号と同等のパルス信号が印加される第4
乃至第6の端子と、 前記第4乃至第6の端子のいずれかを選択し該参照用ダ
ミーセルに印加する第2の選択スイッチ手段と、 前記参照用ダミーセルの出力側に一端が接地される第2
の切換えスイッチ手段を介して接続される帰還用容量を
有して出力に帰還をかけられた第2の差動型アンプと、 前記第1の差動型アンプと前記第2の差動型アンプとの
差分を出力する第3のの差動型アンプと、を具備し、 前記第1,第2の選択スイッチ手段及び、第1,第2の
切換えスイッチ手段により、前記記憶セル及び前記参照
用ダミーセルへの情報の消去・書込み・読出しを行い、
前記記憶セル及び前記参照用ダミーセルが、前記強記誘
電体薄膜の自発分極の2つの状態のうちの第1の分極状
態に、前記電圧Veの第1のパルスを印加して分極し、
次に前記電圧Vwを有する第2のパルスを印加し、前記
第1の方向の分極を有するドメインと、前記第1の方向
とは逆方向の第2の分極を有するドメインとが混合した
部分分極状態にて情報を記憶し、前記電圧Vrの第3の
パルスを印加して非破壊的にメモリ情報を読み出すこと
を特徴とする非破壊型強誘電体メモリ。
1. A ferroelectric memory using a memory cell for storing information according to a state of spontaneous polarization (polarization) of a ferroelectric thin film sandwiched by a pair of electrodes, comprising: A first terminal for applying a first pulse for erasing stored information having a voltage Ve higher than the coercive voltage Vc, and an absolute value smaller than Ve having a polarity opposite to the applied voltage Ve to the storage cell. A second terminal for applying a second pulse for writing information, which has a voltage Vw, and an absolute value which is less than the voltage Ve to the memory cell,
Any one of the first to third terminals, which has a positive or negative voltage Vr and which applies a third pulse for nondestructively reading memory information; A first selection switch means for selecting, and a feedback capacitor connected to the output side of the memory cell via a first changeover switch means whose one end is grounded. 1. A differential amplifier of No. 1 and a ferroelectric thin film equivalent to the memory cell, which stores the same information as the information stored in the memory cell and is connected to a reference dummy cell for arbitrarily performing comparison reading. A fourth pulse signal to which a pulse signal equivalent to the first to third pulse signals is applied
To a sixth terminal, a second selection switch means for selecting any one of the fourth to sixth terminals and applying the selected dummy cell to the reference dummy cell, and an output terminal of the reference dummy cell having one end grounded. Two
Second differential amplifier having a feedback capacitor connected through the changeover switch means and having its output fed back, the first differential amplifier and the second differential amplifier And a third differential amplifier that outputs a difference between the storage cell and the reference cell by the first and second selection switch means and the first and second changeover switch means. Erase / write / read information to / from the dummy cell,
The memory cell and the reference dummy cell are polarized by applying a first pulse of the voltage Ve to a first polarization state of two states of spontaneous polarization of the ferroelectric thin film,
Then, a second pulse having the voltage Vw is applied to mix partial domains having a domain having a polarization in the first direction and a domain having a second polarization in the opposite direction to the first direction. A nondestructive ferroelectric memory characterized in that information is stored in a state, and memory information is read out nondestructively by applying a third pulse of the voltage Vr.
【請求項2】 1対の電極により挟持された強誘電体薄
膜の自発分極(分極)の状態により情報を記憶する複数
の記憶セル及び少なくとも1つの参照用ダミーセルを有
し、前記強誘電体薄膜の自発分極(分極)の2つの状態
のうちの第1の分極状態に前記強誘電体薄膜の抗電圧V
cよりも大きい電圧Veを有する第1のパルスを印加し
て分極し、次に、前記印加電圧Veとは逆極性のVeよ
り小さい絶対値を持つ電圧Vwを有する第2のパルスを
印加し、前記第1の方向の分極を有するドメインと、前
記第1の方向とは逆方向の第2の分極を有するドメイン
とが混合した部分分極状態にて情報の記憶を行なう強誘
電体メモリにおいて、 前記記憶セル及び前記参照用ダミーセルが、半導体チッ
プ上で互いに直交する一対のストライプ電極に挟まれ単
純マトリックスに配置されたメモリセルマットを形成
し、 前記メモリセルマットは、半導体チップ上で、任意数の
前記記憶セルで構成される1つ以上のセクタに区分さ
れ、該セクタに少なくとも1つ以上の前記参照用ダミー
セルが置かれ、このメモリセルマット内の記憶セルの情
報は、一括的に消去されることを特徴とする非破壊型強
誘電体メモリ。
2. A ferroelectric thin film having a plurality of memory cells for storing information according to a spontaneous polarization state of a ferroelectric thin film sandwiched by a pair of electrodes and at least one reference dummy cell. Of the spontaneous polarization (polarization) of the ferroelectric thin film to the first polarization state of the two states.
a first pulse having a voltage Ve greater than c is applied to polarize, and then a second pulse having a voltage Vw having an absolute value smaller than Ve having a polarity opposite to the applied voltage Ve is applied; A ferroelectric memory for storing information in a partially polarized state in which a domain having a polarization in the first direction and a domain having a second polarization in a direction opposite to the first direction are mixed, A memory cell and the reference dummy cell form a memory cell mat arranged in a simple matrix between a pair of stripe electrodes orthogonal to each other on a semiconductor chip, and the memory cell mat is formed on the semiconductor chip by an arbitrary number of memory cells. The memory cell mat is divided into one or more sectors, and at least one or more reference dummy cells are placed in the sector. Information may nondestructive type ferroelectric memory characterized in that it is erased collectively.
【請求項3】 1対の電極により挟持された強誘電体薄
膜の自発分極(分極)の状態により情報を記憶する記憶
セルを有し、 前記強誘電体薄膜の自発分極(分極)の2つの状態のう
ちの第1の分極状態に前記強誘電体薄膜の抗電圧Vcよ
りも大きい電圧Veを有する第1のパルスを印加して分
極し、次に、前記印加電圧Veとは逆極性のVeより小
さい絶対値を持つ電圧Vwを有する第2のパルスを印加
し、前記第1の方向の分極を有するドメインと、前記第
1の方向とは逆方向の第2の分極を有するドメインとが
混合した部分分極状態にて情報の記憶を行なう強誘電体
メモリにおいて、 前記強誘電体メモリは、1つの半導体チップまたは複数
の半導体チップ上に形成される、記憶セルを有するメモ
リ部、アンテナ、同調回路、検波回路、復調回路、発振
回路、変調回路、及び制御回路で構成され、電波を用い
て情報の通信及び処理を行う、脱着可能なメモリ装置で
あることを特徴とする非破壊型強誘電体メモリ。
3. A ferroelectric thin film sandwiched by a pair of electrodes, comprising a memory cell for storing information according to a state of spontaneous polarization (polarization) of the ferroelectric thin film. A first pulse having a voltage Ve larger than the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film is applied to the first polarization state of the states to polarize the first thin film, and then Ve having a polarity opposite to the applied voltage Ve is applied. A domain having a polarization in the first direction and a domain having a second polarization opposite to the first direction are mixed by applying a second pulse having a voltage Vw having a smaller absolute value. In a ferroelectric memory that stores information in the partially polarized state described above, the ferroelectric memory includes a memory unit having a memory cell, an antenna, and a tuning circuit formed on one semiconductor chip or a plurality of semiconductor chips. , Detection circuit, recovery Circuit, an oscillation circuit is composed of a modulation circuit, and a control circuit, a non-destructive type ferroelectric memory, wherein the communication and processing of information using radio waves, a removable memory device.
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