JPH09128960A - 強誘電体メモリ装置 - Google Patents
強誘電体メモリ装置Info
- Publication number
- JPH09128960A JPH09128960A JP7285165A JP28516595A JPH09128960A JP H09128960 A JPH09128960 A JP H09128960A JP 7285165 A JP7285165 A JP 7285165A JP 28516595 A JP28516595 A JP 28516595A JP H09128960 A JPH09128960 A JP H09128960A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- electrode
- stripe
- ferroelectric
- polarization state
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims abstract description 90
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 127
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 53
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 20
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 16
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 24
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 17
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 abstract 2
- 210000000352 storage cell Anatomy 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 239000010408 film Substances 0.000 description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- SHZIWNPUGXLXDT-UHFFFAOYSA-N ethyl hexanoate Chemical compound CCCCCC(=O)OCC SHZIWNPUGXLXDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】メモリセルが単純マトリックスに配置された強
誘電体メモリ装置において、書き込み・読出しの際にク
ロストークが生じて、非選択のメモリセルに印加電圧が
掛りデータが破壊される。 【解決手段】本発明は、強誘電体膜3を第1、第2スト
ライプ電極18,19で直交して挟む単純マトリックス
の強誘電体メモリ装置であり、第1、第2ストライプ電
極18,19内の任意の電極を指定し所望記憶セルを選
択するステップと、指定した第1ストライプ電極18の
電極に大きさVの電圧を印加し、非指定の電極にはV/
n(nは実数)を印加し、指定した第2ストライプ電極
19の電極には0(v)を印加し、非指定の電極には
(n−1)V/nを印加するステップとにより、所望の
セルに対して選択的にデータの書込み若しくは読出しを
行う強誘電体メモリ装置及びその駆動方法である。
誘電体メモリ装置において、書き込み・読出しの際にク
ロストークが生じて、非選択のメモリセルに印加電圧が
掛りデータが破壊される。 【解決手段】本発明は、強誘電体膜3を第1、第2スト
ライプ電極18,19で直交して挟む単純マトリックス
の強誘電体メモリ装置であり、第1、第2ストライプ電
極18,19内の任意の電極を指定し所望記憶セルを選
択するステップと、指定した第1ストライプ電極18の
電極に大きさVの電圧を印加し、非指定の電極にはV/
n(nは実数)を印加し、指定した第2ストライプ電極
19の電極には0(v)を印加し、非指定の電極には
(n−1)V/nを印加するステップとにより、所望の
セルに対して選択的にデータの書込み若しくは読出しを
行う強誘電体メモリ装置及びその駆動方法である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電体薄膜を用
いた単純マトリックス型の強誘電体メモリ装置に係り、
特には、情報の書込み、読出し時のクロストークを軽減
した強誘電体メモリ装置に関する。
いた単純マトリックス型の強誘電体メモリ装置に係り、
特には、情報の書込み、読出し時のクロストークを軽減
した強誘電体メモリ装置に関する。
【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若しく
は、半導体メモリ装置、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。
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若しく
は、半導体メモリ装置、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。
【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。
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。
【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。
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。
【0005】この強誘電体メモリの構成を図10に示
す。メモリセル301内の強誘電体薄膜容量302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、その読出しは、センスアンプ307で行な
う。
す。メモリセル301内の強誘電体薄膜容量302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、その読出しは、センスアンプ307で行な
う。
【0006】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。
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。
【0007】これに対して、USP5,060,191
に開示されている方法は、図11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、読出しド
ライブ回路314,315で信号検出する方式である。
に開示されている方法は、図11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、読出しド
ライブ回路314,315で信号検出する方式である。
【0008】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。
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。
【0009】そこで、前記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、読出しは、低インピーダンス
の電圧を読出して、非選択セルからのノイズをカットし
ている。
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、読出しは、低インピーダンス
の電圧を読出して、非選択セルからのノイズをカットし
ている。
【0010】また、特開平7−9992号公報では、図
11に示すような単純マトリックス方式で、セルの記憶
状態が、図12(a),(b)に示すように完全分極状
態XまたはZを記憶状態の“0”とし、強誘電体薄膜の
抗電圧の0.3〜2倍の電圧を印加し、ドメインが混合
した部分分極状態Yを記憶状態の“1”とし、“0”と
“1”の読出しは、その容量値の差異を適当な方法にて
検出する強誘電体メモリ装置である。すでに“0”情報
が書き込まれた記憶セルに、選択セルには書き込み電圧
Vwを印加し、非選択セルにはVw/3印加されるよう
工夫して、所望の記憶セルにのみに“1”情報を選択的
に書き込み、情報の読出しを行なっている。
11に示すような単純マトリックス方式で、セルの記憶
状態が、図12(a),(b)に示すように完全分極状
態XまたはZを記憶状態の“0”とし、強誘電体薄膜の
抗電圧の0.3〜2倍の電圧を印加し、ドメインが混合
した部分分極状態Yを記憶状態の“1”とし、“0”と
“1”の読出しは、その容量値の差異を適当な方法にて
検出する強誘電体メモリ装置である。すでに“0”情報
が書き込まれた記憶セルに、選択セルには書き込み電圧
Vwを印加し、非選択セルにはVw/3印加されるよう
工夫して、所望の記憶セルにのみに“1”情報を選択的
に書き込み、情報の読出しを行なっている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし前述した従来技
術の欠点として、まず、図10に示したUSP4,87
3,664においては、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FETを用いる事により、集積
度やコストはDRAMと変わらない。
術の欠点として、まず、図10に示したUSP4,87
3,664においては、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FETを用いる事により、集積
度やコストはDRAMと変わらない。
【0012】また図11に示した、USP−50601
91に開示されている書き込み方式においては、強誘電
体キャパシタの分極−電圧(P-V) ヒステリシス特性が非
対称な時、正の抗電圧と負の抗電圧の値が異なってしま
い、非選択セルへの印加電圧が1/3Vaであっても非
選択セルへの印加電圧が抗電圧以上となり破壊される恐
れがある。また、特開平7−9992号公報に開示され
ている書込み方式では、図12(b)に示す容量−部分
分極形成電圧(Cp-Vp) 特性がセルへの電圧印加方向によ
り非対称となる場合、非選択セルへの印加電圧が、たと
え、1/3Vwであっても電圧印加方向により破壊され
る恐れがある。ここで容量−部分分極形成電圧特性と
は、飽和分極状態にある強誘電体キャパシタに逆方向の
電圧を印加して、部分分極状態を形成した後に測定され
る容量と形成電圧との関係を意味している。強誘電体キ
ャパシタの分極−電圧(P-V) ヒステリシス特性と、容量
−部分分極形成電圧(Cp-Vp) 特性とは相関関係があり、
P−V特性が非対称な時には、Cp-Vp 特性も電圧印加方
向により非対称となる。そこで本発明は、高集積度に好
適し、クロストークを軽減して情報の書込み・読出し可
能な強誘電体メモリ装置を提供することを目的とする。
91に開示されている書き込み方式においては、強誘電
体キャパシタの分極−電圧(P-V) ヒステリシス特性が非
対称な時、正の抗電圧と負の抗電圧の値が異なってしま
い、非選択セルへの印加電圧が1/3Vaであっても非
選択セルへの印加電圧が抗電圧以上となり破壊される恐
れがある。また、特開平7−9992号公報に開示され
ている書込み方式では、図12(b)に示す容量−部分
分極形成電圧(Cp-Vp) 特性がセルへの電圧印加方向によ
り非対称となる場合、非選択セルへの印加電圧が、たと
え、1/3Vwであっても電圧印加方向により破壊され
る恐れがある。ここで容量−部分分極形成電圧特性と
は、飽和分極状態にある強誘電体キャパシタに逆方向の
電圧を印加して、部分分極状態を形成した後に測定され
る容量と形成電圧との関係を意味している。強誘電体キ
ャパシタの分極−電圧(P-V) ヒステリシス特性と、容量
−部分分極形成電圧(Cp-Vp) 特性とは相関関係があり、
P−V特性が非対称な時には、Cp-Vp 特性も電圧印加方
向により非対称となる。そこで本発明は、高集積度に好
適し、クロストークを軽減して情報の書込み・読出し可
能な強誘電体メモリ装置を提供することを目的とする。
【0013】
【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、平行に配列した複数のストライプ状電極か
らなる第1のストライプ電極と、この第1のストライプ
電極の配列面に対して、その配列面を平行に離間して、
且つ、この第1のストライプ電極の配列方向に対してそ
の配列方を直行して、複数のストライプ状電極を平行に
配列してなる第2のストライプ電極と、前記第1と第2
のストライプ電極の交叉部の両電極間に配置された強誘
電体薄膜とからなる、メモリセルをマトリックス状に配
置した強誘電体メモリと、この強誘電体メモリのメモリ
セルに選択的に情報の書込み若しくは読出しを行う駆動
手段とを有する強誘電体メモリ装置において、前記強誘
電体薄膜は、その分極−電極(P-V) ヒステリシス特性が
非対称であり、前記駆動手段は、前記第1のストライプ
電極内及び第2のストライプ電極内のストライプ状電極
を指定して所望のメモリセルを選択するメモリセル選択
手段と、前記第1のストライプ電極内の指定されたスト
ライプ状電極に電圧Vを印加して、この第1のストライ
プ電極内の非指定のストライプ状電極に電圧V/n(n
は有限の実数であり、2<n<3またはn>3の範囲に
ある)を印加し、前記第2のストライプ電極内の指定さ
れたストライプ状電極に電圧0(V) を印加して、 この
第2のストライプ電極内の非指定のストライプ状電極に
電圧(n−1)V/nを印加する印加電圧制御手段とを
有する誘電体メモリ装置を提供する。
するために、平行に配列した複数のストライプ状電極か
らなる第1のストライプ電極と、この第1のストライプ
電極の配列面に対して、その配列面を平行に離間して、
且つ、この第1のストライプ電極の配列方向に対してそ
の配列方を直行して、複数のストライプ状電極を平行に
配列してなる第2のストライプ電極と、前記第1と第2
のストライプ電極の交叉部の両電極間に配置された強誘
電体薄膜とからなる、メモリセルをマトリックス状に配
置した強誘電体メモリと、この強誘電体メモリのメモリ
セルに選択的に情報の書込み若しくは読出しを行う駆動
手段とを有する強誘電体メモリ装置において、前記強誘
電体薄膜は、その分極−電極(P-V) ヒステリシス特性が
非対称であり、前記駆動手段は、前記第1のストライプ
電極内及び第2のストライプ電極内のストライプ状電極
を指定して所望のメモリセルを選択するメモリセル選択
手段と、前記第1のストライプ電極内の指定されたスト
ライプ状電極に電圧Vを印加して、この第1のストライ
プ電極内の非指定のストライプ状電極に電圧V/n(n
は有限の実数であり、2<n<3またはn>3の範囲に
ある)を印加し、前記第2のストライプ電極内の指定さ
れたストライプ状電極に電圧0(V) を印加して、 この
第2のストライプ電極内の非指定のストライプ状電極に
電圧(n−1)V/nを印加する印加電圧制御手段とを
有する誘電体メモリ装置を提供する。
【0014】このような本発明の強誘電体メモリ装置に
より、強誘電体膜を第1、第2ストライプ電極で直交し
て挟むメモリセルが単純マトリックスに配置される強誘
電体メモリ装置であり、第1、第2ストライプ電極内の
任意の電極を指定して所望記憶セルを選択した後に、第
1ストライプ電極の指定した電極に大きさVの電圧を印
加し、非指定の電極にはV/n(nは実数)を印加し、
指定した第2ストライプ電極には0(v)を印加し、非
指定の電極には(n−1)V/nを印加することによ
り、所望のセルに対して選択的にデータの書込み若しく
は読出しを行う。
より、強誘電体膜を第1、第2ストライプ電極で直交し
て挟むメモリセルが単純マトリックスに配置される強誘
電体メモリ装置であり、第1、第2ストライプ電極内の
任意の電極を指定して所望記憶セルを選択した後に、第
1ストライプ電極の指定した電極に大きさVの電圧を印
加し、非指定の電極にはV/n(nは実数)を印加し、
指定した第2ストライプ電極には0(v)を印加し、非
指定の電極には(n−1)V/nを印加することによ
り、所望のセルに対して選択的にデータの書込み若しく
は読出しを行う。
【0015】従って、各非選択セルに印加される電圧を
不均等にし、非選択セルCy,Cxに下部電極方向もし
くは上部電極方向より電圧印加されて破壊される破壊量
と、非選択セルCxyに上部電極方向もしくは下部電極
方向より電圧印加されて破壊される破壊量とを同量に近
づけることにより、マトリックスセル全体としては非選
択セルの破壊量が減少される。
不均等にし、非選択セルCy,Cxに下部電極方向もし
くは上部電極方向より電圧印加されて破壊される破壊量
と、非選択セルCxyに上部電極方向もしくは下部電極
方向より電圧印加されて破壊される破壊量とを同量に近
づけることにより、マトリックスセル全体としては非選
択セルの破壊量が減少される。
【0016】
【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。図2には、本発明の強
誘電体メモリ装置を説明するにあたり、用いる強誘電体
メモリ装置のメモリリセルの断面構造を示し、概略につ
いて説明する。
施形態について詳細に説明する。図2には、本発明の強
誘電体メモリ装置を説明するにあたり、用いる強誘電体
メモリ装置のメモリリセルの断面構造を示し、概略につ
いて説明する。
【0017】この強誘電体メモリ装置において、白金等
からなる上部,下部電極1,2で挾持した、例えばSr
Bi2 Ta2 O9 からなる強誘電体薄膜3は、双方の電
極から電圧が印加されると、その印加電圧に対して分極
量が非線形に変化し、図3に示されるようなヒステリシ
ス特性(実測データ)を有する。このヒステリシス特性
は、通常1kHz程度の連続正弦波、又は三角波を用い
て測定され、Pr1,Pr2を残留分極量、Vc1′,
Vc2′を抗電圧と称している。前記正側の抗電圧Vc
1′の絶対値と、負側の抗電圧Vc2′の絶対値は、一
致せず、微量ではあるがヒステリシス特性は非対称とな
っている。
からなる上部,下部電極1,2で挾持した、例えばSr
Bi2 Ta2 O9 からなる強誘電体薄膜3は、双方の電
極から電圧が印加されると、その印加電圧に対して分極
量が非線形に変化し、図3に示されるようなヒステリシ
ス特性(実測データ)を有する。このヒステリシス特性
は、通常1kHz程度の連続正弦波、又は三角波を用い
て測定され、Pr1,Pr2を残留分極量、Vc1′,
Vc2′を抗電圧と称している。前記正側の抗電圧Vc
1′の絶対値と、負側の抗電圧Vc2′の絶対値は、一
致せず、微量ではあるがヒステリシス特性は非対称とな
っている。
【0018】一対の電極で強誘電体薄膜3を挾持した強
誘電体セル4を作成するプロセスを以下に示す。ここで
は、いわゆるMOD法と呼ばれる湿式塗布法を用いて、
前述したSrBi2 Ta2 O9 からなる強誘電体薄膜3
を用いた強誘電体セル4を形成する場合について詳述す
る。
誘電体セル4を作成するプロセスを以下に示す。ここで
は、いわゆるMOD法と呼ばれる湿式塗布法を用いて、
前述したSrBi2 Ta2 O9 からなる強誘電体薄膜3
を用いた強誘電体セル4を形成する場合について詳述す
る。
【0019】まず、前駆体溶液として、Sr、Bi、T
aの各エチルヘキサン酸塩のキシレン溶液を用いて、B
iを化学量論比に対して、10%過剰に添加する。そし
て塗布濃度を0.15Mとし、振り切り速度2000r
pmで2000オングストームの白金からなる下部電極
1を設けたシリコン基板上に成膜した。
aの各エチルヘキサン酸塩のキシレン溶液を用いて、B
iを化学量論比に対して、10%過剰に添加する。そし
て塗布濃度を0.15Mとし、振り切り速度2000r
pmで2000オングストームの白金からなる下部電極
1を設けたシリコン基板上に成膜した。
【0020】その後、塗膜の乾燥を250℃で5分間行
い、さらに、アニール装置を用いて、125℃/秒の昇
温速度で800℃まで加熱し、酸素雰囲気中で30秒間
の急速昇温ベークを施す。塗布成膜からベークまでの工
程を3回繰り返して多層膜とし、酸素気流中で800
℃、60分間のアニールを行う。その結果、膜厚240
0オングストームのSrBi2 Ta2 O9 膜厚を得た。
い、さらに、アニール装置を用いて、125℃/秒の昇
温速度で800℃まで加熱し、酸素雰囲気中で30秒間
の急速昇温ベークを施す。塗布成膜からベークまでの工
程を3回繰り返して多層膜とし、酸素気流中で800
℃、60分間のアニールを行う。その結果、膜厚240
0オングストームのSrBi2 Ta2 O9 膜厚を得た。
【0021】続いて、膜厚2000オングストームの上
部白金からなる上部電極2を強誘電体薄膜3上にスパッ
タ成膜し、イオンミルを用いてエッチングを行い、最後
に基板全体を酸素気流中で800℃、30分間の2次ア
ニールを行って、強誘電体メモリセル4を形成する。こ
の製造工程により、強誘電体メモリセルが単純マトリッ
クス状に配置された強誘電体メモリセルアレイが構成さ
れる。
部白金からなる上部電極2を強誘電体薄膜3上にスパッ
タ成膜し、イオンミルを用いてエッチングを行い、最後
に基板全体を酸素気流中で800℃、30分間の2次ア
ニールを行って、強誘電体メモリセル4を形成する。こ
の製造工程により、強誘電体メモリセルが単純マトリッ
クス状に配置された強誘電体メモリセルアレイが構成さ
れる。
【0022】前述した製造工程においてはMOD法を用
いたが、強誘電体薄膜は、スパッタリング等の物理的蒸
着法(PVD)、あるいは、MOCVD等の化学的気相
成長法でも同様に形成することができる。
いたが、強誘電体薄膜は、スパッタリング等の物理的蒸
着法(PVD)、あるいは、MOCVD等の化学的気相
成長法でも同様に形成することができる。
【0023】なお、下部電極1、強誘電体薄膜3及び上
部電極2は、熱処理プロセスを包含しながら積層するた
め、種々の原因例えば、プラズマや熱に晒されて接合す
る各層の界面に結晶欠陥が生じる等により、各層間の界
面若しくは、その近辺の電気的物性に影響を与え、特定
の電気特性が非対称になる場合がある。但し、前述した
理由は、解釈とされる内の1つである。
部電極2は、熱処理プロセスを包含しながら積層するた
め、種々の原因例えば、プラズマや熱に晒されて接合す
る各層の界面に結晶欠陥が生じる等により、各層間の界
面若しくは、その近辺の電気的物性に影響を与え、特定
の電気特性が非対称になる場合がある。但し、前述した
理由は、解釈とされる内の1つである。
【0024】また、このヒステリシス特性の非対称性
は、SrBi2 Ta2 O9 強誘電体薄膜3固有のもので
はなく、例えば、強誘電体材料として公知なPZT膜で
も同様に生じている。
は、SrBi2 Ta2 O9 強誘電体薄膜3固有のもので
はなく、例えば、強誘電体材料として公知なPZT膜で
も同様に生じている。
【0025】図4には、単一パルスを印加した場合の分
極破壊量ΔPと印加パルスの大きさVaとの関係を示
す。この図は、SrBi2 Ta2 O9 の強誘電体薄膜3
に対する実測データである。ここで、分極破壊量ΔPと
は、Vaなる大きさのパルスを印加することで、強誘電
体薄膜3の分極量がどれだけ変化したか、すなわち破壊
したかを表現する。
極破壊量ΔPと印加パルスの大きさVaとの関係を示
す。この図は、SrBi2 Ta2 O9 の強誘電体薄膜3
に対する実測データである。ここで、分極破壊量ΔPと
は、Vaなる大きさのパルスを印加することで、強誘電
体薄膜3の分極量がどれだけ変化したか、すなわち破壊
したかを表現する。
【0026】また図4中では抗電圧Vcで定義される
が、連続波を印加しながら評価された図3と、単一パル
スを印加しながら評価された図4とで示される抗電圧
は、一般に異なり、Vc≠Vc′である。
が、連続波を印加しながら評価された図3と、単一パル
スを印加しながら評価された図4とで示される抗電圧
は、一般に異なり、Vc≠Vc′である。
【0027】図中、[I]領域は、その領域の大きさの
電圧を有するパルスが印加されても、第1の方向に分極
設定された分極状態から変化しない領域である。本実施
形態において、第1の分極状態とは、図3中、原点に対
して負の方向、ア点とする。そして、ディジタルデータ
の“0”と定義する。この第1の分極状態は、一方の記
憶状態である部分分極状態との読出しマージンを考える
と、その両者間で電気的特性にできるだけ差を持たせて
おいた方が良く、第1の分極状態は、完全分極させた状
態とする方が好ましいが、逆に言えば、読出しマージン
が、データ“1”,“0”を判別できる量を確保できれ
ば、完全分極状態でなくとも良い。
電圧を有するパルスが印加されても、第1の方向に分極
設定された分極状態から変化しない領域である。本実施
形態において、第1の分極状態とは、図3中、原点に対
して負の方向、ア点とする。そして、ディジタルデータ
の“0”と定義する。この第1の分極状態は、一方の記
憶状態である部分分極状態との読出しマージンを考える
と、その両者間で電気的特性にできるだけ差を持たせて
おいた方が良く、第1の分極状態は、完全分極させた状
態とする方が好ましいが、逆に言えば、読出しマージン
が、データ“1”,“0”を判別できる量を確保できれ
ば、完全分極状態でなくとも良い。
【0028】一方、部分分極状態を“1”と定義する。
これは説明を容易にするために定義するものであり、
“1”,“0”を逆に定義しても、実施するにあたって
何等支障はない。
これは説明を容易にするために定義するものであり、
“1”,“0”を逆に定義しても、実施するにあたって
何等支障はない。
【0029】また図中、[III] 領域は、第1の分極状態
が、印加パルスにより第2の分極状態に反転させられた
状態を有する領域である。第1の分極状態を図3中、ア
点で定義していることから、第2の分極状態とは原点に
対して正側の例えば、イ点となる。[II]領域は、部分
分極状態の領域を示している。この部分分極とは、第1
の分極と第2の分極との混合状態、すなわち、極性の異
なる分極状態のドメインが混在した状態にある分極状態
である。
が、印加パルスにより第2の分極状態に反転させられた
状態を有する領域である。第1の分極状態を図3中、ア
点で定義していることから、第2の分極状態とは原点に
対して正側の例えば、イ点となる。[II]領域は、部分
分極状態の領域を示している。この部分分極とは、第1
の分極と第2の分極との混合状態、すなわち、極性の異
なる分極状態のドメインが混在した状態にある分極状態
である。
【0030】以上説明したように、この部分分極は、負
の方向を有する第1のパルスにより強誘電体薄膜3の分
極状態を第1の分極状態に設定し、次に正の方向を有す
る第2のパルスを印加することで形成できる。
の方向を有する第1のパルスにより強誘電体薄膜3の分
極状態を第1の分極状態に設定し、次に正の方向を有す
る第2のパルスを印加することで形成できる。
【0031】次に図4は、SrBi2 Ta2 O9 強誘電
体薄膜3に対する実測データを示しているが、実際に、
強誘電体薄膜3の抗電圧Vcの2倍〜2.5倍の大きさ
を有するパルスを印加することで、ΔP=1となり、分
極は完全に破壊される。すなわち、分極を完全反転させ
ることができる。
体薄膜3に対する実測データを示しているが、実際に、
強誘電体薄膜3の抗電圧Vcの2倍〜2.5倍の大きさ
を有するパルスを印加することで、ΔP=1となり、分
極は完全に破壊される。すなわち、分極を完全反転させ
ることができる。
【0032】従って、強誘電体薄膜3の抗電圧Vcの2
倍〜2.5倍の大きさを有する負の第1のパルスを印加
し、負の方向に強誘電体薄膜3の分極状態を第1の分極
状態にセットし、次に、強誘電体薄膜3の抗電圧Vcの
0.3倍〜2倍の大きさを有する正の第2のパルスを印
加することで部分分極状態を形成することができる。
倍〜2.5倍の大きさを有する負の第1のパルスを印加
し、負の方向に強誘電体薄膜3の分極状態を第1の分極
状態にセットし、次に、強誘電体薄膜3の抗電圧Vcの
0.3倍〜2倍の大きさを有する正の第2のパルスを印
加することで部分分極状態を形成することができる。
【0033】この部分分極状態は、極めて安定に存在す
る事を確認している。しかし、図5,図6に示した部分
分極形成電圧Vpに対する容量値Cpは、程度の差はあ
れ、図示されているように常に非対称になることを確認
している。この原因は、確定的ではないが、前述したよ
うに強誘電体薄膜3を下部電極1、強誘電体薄膜3、上
部電極2と熱処理プロセスを包含しながら積層されてい
くため、下部電極1と強誘電体薄膜3と上部電極2との
界面における、若しくはその近辺の電気的物性が異な
り、Cp−Vp特性が非対称になると予想される。
る事を確認している。しかし、図5,図6に示した部分
分極形成電圧Vpに対する容量値Cpは、程度の差はあ
れ、図示されているように常に非対称になることを確認
している。この原因は、確定的ではないが、前述したよ
うに強誘電体薄膜3を下部電極1、強誘電体薄膜3、上
部電極2と熱処理プロセスを包含しながら積層されてい
くため、下部電極1と強誘電体薄膜3と上部電極2との
界面における、若しくはその近辺の電気的物性が異な
り、Cp−Vp特性が非対称になると予想される。
【0034】同一の強誘電体セル4に対して、図5は、
上部電極2側に電圧を印加し、下部電極1側から信号を
読出した場合、図6は、反対に、下部電極1側に電圧を
印加し、上部電極2側から信号を読出した場合である
が、非対称であることから、そのままではカーブは一致
しない。但し、部分分極状態での容量Cpの極大値Cp
maxは、ほぼ一致している。また、勿論、同一セルの
電気的特性であることから、下部電極1、上部電極2
と、電極を逆にすることで、一致することは言うまでも
ない。
上部電極2側に電圧を印加し、下部電極1側から信号を
読出した場合、図6は、反対に、下部電極1側に電圧を
印加し、上部電極2側から信号を読出した場合である
が、非対称であることから、そのままではカーブは一致
しない。但し、部分分極状態での容量Cpの極大値Cp
maxは、ほぼ一致している。また、勿論、同一セルの
電気的特性であることから、下部電極1、上部電極2
と、電極を逆にすることで、一致することは言うまでも
ない。
【0035】従って、第1の分極状態、すなわち、
“0”を設定する際、上部電極2側に分極させるか、あ
るいは、下部電極1側に分極させるかで、第1の分極状
態の容量値Coは異なる。例えば、図5,図6中で、X
点を“0”、Y点を“1”とすると、“1”,“0”で
の容量値差ΔCは、5%程度である。一方、Z点を
“0”、Y点を“1”とすると、“1”,“0”での容
量値差は10%程度と、倍になる。これは、SrBi2
Ta2 O9 強誘電体薄膜3固有ではない。例えば、強誘
電体材料として公知なPZTでも同様である。
“0”を設定する際、上部電極2側に分極させるか、あ
るいは、下部電極1側に分極させるかで、第1の分極状
態の容量値Coは異なる。例えば、図5,図6中で、X
点を“0”、Y点を“1”とすると、“1”,“0”で
の容量値差ΔCは、5%程度である。一方、Z点を
“0”、Y点を“1”とすると、“1”,“0”での容
量値差は10%程度と、倍になる。これは、SrBi2
Ta2 O9 強誘電体薄膜3固有ではない。例えば、強誘
電体材料として公知なPZTでも同様である。
【0036】図1には、本発明の実施形態として、強誘
電体セル4を単純マトリックス構成メモリ装置の構成を
示し、その作用について説明する。この強誘電体メモリ
装置は、互いに交差する方向でストライプ状の上部電極
となる第2ストライプ電極19及び、ストライプ状の下
部電極となる第1ストライプ電極18が強誘電体薄膜3
を挟み構成される強誘電体メモリセルアレイ20を用い
る。このセルアレイ20には、それぞれの電極に接続し
セルの選択を行うセル選択回路23a,23bと、それ
らに接続する電圧分配回路33と、該電圧分配回路33
を制御するn制御回路34が設けられる。さらに前記セ
ル選択回路23aは、切替えスイッチ28を介して、第
1,第2,第3のパルス送出回路25.26.27に接
続される。また、前記セル選択回路23bは、切替えス
イッチ29を介して、データの読出し回路32、データ
の書込み回路31及び、分極設定回路30に接続され
る。
電体セル4を単純マトリックス構成メモリ装置の構成を
示し、その作用について説明する。この強誘電体メモリ
装置は、互いに交差する方向でストライプ状の上部電極
となる第2ストライプ電極19及び、ストライプ状の下
部電極となる第1ストライプ電極18が強誘電体薄膜3
を挟み構成される強誘電体メモリセルアレイ20を用い
る。このセルアレイ20には、それぞれの電極に接続し
セルの選択を行うセル選択回路23a,23bと、それ
らに接続する電圧分配回路33と、該電圧分配回路33
を制御するn制御回路34が設けられる。さらに前記セ
ル選択回路23aは、切替えスイッチ28を介して、第
1,第2,第3のパルス送出回路25.26.27に接
続される。また、前記セル選択回路23bは、切替えス
イッチ29を介して、データの読出し回路32、データ
の書込み回路31及び、分極設定回路30に接続され
る。
【0037】次に強誘電体メモリ装置の読出し動作につ
いて説明する。ここで、上部電極及び下部電極は、どち
らが第1ストライプ電極18若しくは、第2ストライプ
電極19であっても良いが、前述したように飽和分極状
態の容量と部分分極の容量の容量値差ΔCが大きいほ
ど、読出しマージンが大きくなり、S/Nの良い読出し
ができ、第1の分極状態“0”を設定する際、2つの飽
和分極状態のうち、飽和状態時の容量値が小さい飽和分
極状態を前記第1の分極状態とする。
いて説明する。ここで、上部電極及び下部電極は、どち
らが第1ストライプ電極18若しくは、第2ストライプ
電極19であっても良いが、前述したように飽和分極状
態の容量と部分分極の容量の容量値差ΔCが大きいほ
ど、読出しマージンが大きくなり、S/Nの良い読出し
ができ、第1の分極状態“0”を設定する際、2つの飽
和分極状態のうち、飽和状態時の容量値が小さい飽和分
極状態を前記第1の分極状態とする。
【0038】また、容量C0 と容量C1 との容量差が大
きくなるように電圧印加方向を決定する。本実施の形態
では、第1のストライプ電極18より電圧印加したと
き、容量C0 が最も小さくなり、また、容量C0 と容量
C1 との容量差が最も大きくなるよう構成している。こ
れにより、読出しマージンを大きくとることができ、S
/Nが良い読出しを行なえる。
きくなるように電圧印加方向を決定する。本実施の形態
では、第1のストライプ電極18より電圧印加したと
き、容量C0 が最も小さくなり、また、容量C0 と容量
C1 との容量差が最も大きくなるよう構成している。こ
れにより、読出しマージンを大きくとることができ、S
/Nが良い読出しを行なえる。
【0039】次に本強誘電体メモリ装置の書込み動作に
ついて説明する。まず、第1の分極状態なるようにセッ
トする。この場合、セル選択回路23により1つの所望
のセル21を選択し、第1のパルスを送出する第1のパ
ルス送出回路25から、選択したセル21にのみ第1の
パルスを印加する。次に、切替えスイッチ28を切替え
て、第2のパルスを送出する第2のパルス送出回路26
により、選択したメモリセルにだけ第2のパルスを印加
する。
ついて説明する。まず、第1の分極状態なるようにセッ
トする。この場合、セル選択回路23により1つの所望
のセル21を選択し、第1のパルスを送出する第1のパ
ルス送出回路25から、選択したセル21にのみ第1の
パルスを印加する。次に、切替えスイッチ28を切替え
て、第2のパルスを送出する第2のパルス送出回路26
により、選択したメモリセルにだけ第2のパルスを印加
する。
【0040】しかし、図示するような単純マトリックス
構成の場合、選択したメモリセル21にだけ電圧を印加
することは容易ではない。何故なら、隣接セルとの相互
干渉(クロストーク)により選択したセルに電圧を印加
するとした場合、非選択セルにも何らかの電圧が印加さ
れてしまう。
構成の場合、選択したメモリセル21にだけ電圧を印加
することは容易ではない。何故なら、隣接セルとの相互
干渉(クロストーク)により選択したセルに電圧を印加
するとした場合、非選択セルにも何らかの電圧が印加さ
れてしまう。
【0041】例えば、図7を参照して説明すると、容量
Cをm×mマトリックスに構成し、Cij40を選択し、
Vaなる大きさの電圧を印加した場合、非選択セル4
0′をも含めた各セルには、図8に示すような電圧値が
印加される。このような電圧が印加されることによっ
て、選択されない非選択セル40′の分極状態をも変え
てしまう。
Cをm×mマトリックスに構成し、Cij40を選択し、
Vaなる大きさの電圧を印加した場合、非選択セル4
0′をも含めた各セルには、図8に示すような電圧値が
印加される。このような電圧が印加されることによっ
て、選択されない非選択セル40′の分極状態をも変え
てしまう。
【0042】このような分極状態を変化させないように
本実施形態では、以下に述べるような手法により書き込
み・読出しを行う。まず、第1の分極状態にセットする
分極設定は、切替えスイッチ28により、第1のパルス
送出回路25に切り替え、セル選択回路23により全て
のXラインの第1ストライプ電極18を選択し、また、
Yラインの第2ストライプ電極19も同様にセル選択回
路23により全て選択し、切り替えスイッチ29を分極
設定回路30側に切り替え、第1のパルスを全セルに印
加する。このような電圧印加により全セルが第1の分極
状態に設定される。
本実施形態では、以下に述べるような手法により書き込
み・読出しを行う。まず、第1の分極状態にセットする
分極設定は、切替えスイッチ28により、第1のパルス
送出回路25に切り替え、セル選択回路23により全て
のXラインの第1ストライプ電極18を選択し、また、
Yラインの第2ストライプ電極19も同様にセル選択回
路23により全て選択し、切り替えスイッチ29を分極
設定回路30側に切り替え、第1のパルスを全セルに印
加する。このような電圧印加により全セルが第1の分極
状態に設定される。
【0043】次に、部分分極状態にセットする書き込み
は、切替えスイッチ28により第2のパルス送出回路2
6に選択し、切替えスイッチ29により書き込み回路3
1を選択する。
は、切替えスイッチ28により第2のパルス送出回路2
6に選択し、切替えスイッチ29により書き込み回路3
1を選択する。
【0044】そして、電圧分配回路33とセル選択回路
23により、以下のように電圧印加を行う。例えば、X
ラインの選択された第1ストライプ電極18にVw、非
選択の全第1ストライプ電極18′にVw/n、Yライ
ンの選択された第2ストライプ電極19に0(v)、非
選択の全第2ストライプ電極19′を(n−1)Vw/
nなる電位を印加する。nの値は、電圧分配回路33に
設けられたn制御回路34により設定される。この時の
簡易等価回路を図8に示す。
23により、以下のように電圧印加を行う。例えば、X
ラインの選択された第1ストライプ電極18にVw、非
選択の全第1ストライプ電極18′にVw/n、Yライ
ンの選択された第2ストライプ電極19に0(v)、非
選択の全第2ストライプ電極19′を(n−1)Vw/
nなる電位を印加する。nの値は、電圧分配回路33に
設けられたn制御回路34により設定される。この時の
簡易等価回路を図8に示す。
【0045】図8に示すCsは選択セルであり、Cyは
Xラインの選択された第1ストライプ電極と、Yライン
の非選択の第2ストライプ電極に接続する非選択セルで
あり、CxはYラインの選択された第2ストライプ電極
と、Xラインの非選択の第1ストライプ電極に接続する
非選択セルCxyは、Xラインの非選択の第1ストライ
プ電極と、Yラインの非選択の第2ストライプ電極に接
続する非選択セルである。また、*印は図1に示したス
トライプ電極に挾持されたセルキャパシタの下部電極側
の電極を示している。
Xラインの選択された第1ストライプ電極と、Yライン
の非選択の第2ストライプ電極に接続する非選択セルで
あり、CxはYラインの選択された第2ストライプ電極
と、Xラインの非選択の第1ストライプ電極に接続する
非選択セルCxyは、Xラインの非選択の第1ストライ
プ電極と、Yラインの非選択の第2ストライプ電極に接
続する非選択セルである。また、*印は図1に示したス
トライプ電極に挾持されたセルキャパシタの下部電極側
の電極を示している。
【0046】このように、選択セルCsには下部電極方
向より電圧Vwが印加されたことによりデータの書き込
みが行われる。Xラインの選択された第1ストライプ電
極と、Yラインの非選択の第2ストライプ電極に接続す
る非選択セルCy、及びYラインの選択された第2スト
ライプ電極と、Xラインの非選択の第1ストライプ電極
に接続する非選択セルCxには、下部電極方向より電圧
Vw/nが印加される。
向より電圧Vwが印加されたことによりデータの書き込
みが行われる。Xラインの選択された第1ストライプ電
極と、Yラインの非選択の第2ストライプ電極に接続す
る非選択セルCy、及びYラインの選択された第2スト
ライプ電極と、Xラインの非選択の第1ストライプ電極
に接続する非選択セルCxには、下部電極方向より電圧
Vw/nが印加される。
【0047】また、Xラインの非選択の第1ストライプ
電極と、Yラインの非選択の第2ストライプ電極に接続
する非選択セルCxyには、上部電極方向より電圧(n
−2)Vw/nが印加される。
電極と、Yラインの非選択の第2ストライプ電極に接続
する非選択セルCxyには、上部電極方向より電圧(n
−2)Vw/nが印加される。
【0048】ここで、各非選択セルに印加される電圧が
均等になるようn=3としたとき、前述したように非選
択セルCy及びCxには、下部電極方向より1/3Vw
が印加されるため、該セルの分極状態は殆ど変化しない
が、非選択セルCxyには上部電極方向より1/3Vwが
印加されるため、非選択セルCy、Cxと比較して、該
セルの分極状態に変化が生じる、即ち、破壊される。
均等になるようn=3としたとき、前述したように非選
択セルCy及びCxには、下部電極方向より1/3Vw
が印加されるため、該セルの分極状態は殆ど変化しない
が、非選択セルCxyには上部電極方向より1/3Vwが
印加されるため、非選択セルCy、Cxと比較して、該
セルの分極状態に変化が生じる、即ち、破壊される。
【0049】このように、非選択セルによって非破壊性
に不均等が生じるためマトリックスセル全体としては、
非選択セルの破壊量が大きくなる。そこで本発明の実施
の形態において、nの値をn≠3とし、各非選択セルに
印加される電圧を不均等にする。nの値は非選択セルC
y、Cxにa方向より電圧印加されて破壊される破壊量
と、非選択セルCxyにa方向とは反対のb方向より電圧
印加されて破壊される破壊量とが同量となるようにnの
値をn制御回路34により設定する。ここでねa方向、
b方向とは、例えば下部電極から上部電極の方向をa方
向とし、その反対方向をb方向としてもよいし、両者の
方向を入れ替えてもよい。
に不均等が生じるためマトリックスセル全体としては、
非選択セルの破壊量が大きくなる。そこで本発明の実施
の形態において、nの値をn≠3とし、各非選択セルに
印加される電圧を不均等にする。nの値は非選択セルC
y、Cxにa方向より電圧印加されて破壊される破壊量
と、非選択セルCxyにa方向とは反対のb方向より電圧
印加されて破壊される破壊量とが同量となるようにnの
値をn制御回路34により設定する。ここでねa方向、
b方向とは、例えば下部電極から上部電極の方向をa方
向とし、その反対方向をb方向としてもよいし、両者の
方向を入れ替えてもよい。
【0050】本実施例の形態においては、第1の分極状
態即ち、“0”を設定する際、2つの飽和分極状態のう
ち、飽和状態時の容量値C0 が小さい飽和分極状態を前
記第1の分極状態としている。また、C0 が最も小さく
なる方向より電圧印加が行われるよう構成している。本
実施の形態では第1のストライプ電極18より電圧印加
したとき、容量C0 が最も小さくなるよう構成してい
る。よって、nの値は、 2<n<3 の範囲で設定することにより非選択セルCy,Cx,C
xyに印加される電圧を V(Cy)=V(Cx)>V(Cxy) とし、非選択セルの破壊量をほぼ同量となるようにする
ことができる。
態即ち、“0”を設定する際、2つの飽和分極状態のう
ち、飽和状態時の容量値C0 が小さい飽和分極状態を前
記第1の分極状態としている。また、C0 が最も小さく
なる方向より電圧印加が行われるよう構成している。本
実施の形態では第1のストライプ電極18より電圧印加
したとき、容量C0 が最も小さくなるよう構成してい
る。よって、nの値は、 2<n<3 の範囲で設定することにより非選択セルCy,Cx,C
xyに印加される電圧を V(Cy)=V(Cx)>V(Cxy) とし、非選択セルの破壊量をほぼ同量となるようにする
ことができる。
【0051】従って、Cy,Cxの分極状態の破壊量
は、n=1/3と比べて微量増えるが、Cxyの分極状態
の破壊量は、n=1/3と比べて減少するため、マトリ
ックスセル全体としては、非選択セルの破壊量を極力減
少させ、非破壊性を実現することができる。即ち、非選
択セルの分極状態を変化させず、選択されたセル21に
は、第2のパルスの大きさVwが印加され、意図した部
分分極状態に分極状態が設定される。即ち、非選択セル
に対して非破壊でデータの書き込みが行える。この動作
をシーケンシャルに行い、全セル中、部分分極状態に設
定したいセルを部分分極状態にセットすることで書き込
み動作が終了する。
は、n=1/3と比べて微量増えるが、Cxyの分極状態
の破壊量は、n=1/3と比べて減少するため、マトリ
ックスセル全体としては、非選択セルの破壊量を極力減
少させ、非破壊性を実現することができる。即ち、非選
択セルの分極状態を変化させず、選択されたセル21に
は、第2のパルスの大きさVwが印加され、意図した部
分分極状態に分極状態が設定される。即ち、非選択セル
に対して非破壊でデータの書き込みが行える。この動作
をシーケンシャルに行い、全セル中、部分分極状態に設
定したいセルを部分分極状態にセットすることで書き込
み動作が終了する。
【0052】前述した書き込みと同様に、例えば、読出
しのための第3のパルスを以下のように印加する。ま
ず、切替えスイッチ28を切り替えて、第3のパルス送
出回路27を選択する。そして切替えスイッチ29を切
り替えて、読み出し回路32を選択する。電圧分配回路
33とセル選択回路23により、例えば、Xラインの選
択された第1ストライプ電極18にVr、非選択の全第
1ストライプ電極18′にVr/n、Yラインの選択さ
れた第2ストライプ電極19に0(v)、非選択の全第
2ストライプ電極19′を(n−1)Vr/nなる電圧
を印加することにより選択セルCsには、a方向よりV
r、非選択セルCy,Cxにはa方向よりVr/n、非
選択セルCxyにはb方向より(n−2)Vr/nが印加
される。
しのための第3のパルスを以下のように印加する。ま
ず、切替えスイッチ28を切り替えて、第3のパルス送
出回路27を選択する。そして切替えスイッチ29を切
り替えて、読み出し回路32を選択する。電圧分配回路
33とセル選択回路23により、例えば、Xラインの選
択された第1ストライプ電極18にVr、非選択の全第
1ストライプ電極18′にVr/n、Yラインの選択さ
れた第2ストライプ電極19に0(v)、非選択の全第
2ストライプ電極19′を(n−1)Vr/nなる電圧
を印加することにより選択セルCsには、a方向よりV
r、非選択セルCy,Cxにはa方向よりVr/n、非
選択セルCxyにはb方向より(n−2)Vr/nが印加
される。
【0053】従って非選択セルには、Vr/n若しく
は、(n−2)Vr/nと非常に小さな電圧しか印加さ
れることはなく、非選択セルからの信号量は非常に小さ
く、読出し回路33に流入する情報は、主に、選択した
セル21からのものであり、“0”、“1”の判別する
ことができる。
は、(n−2)Vr/nと非常に小さな電圧しか印加さ
れることはなく、非選択セルからの信号量は非常に小さ
く、読出し回路33に流入する情報は、主に、選択した
セル21からのものであり、“0”、“1”の判別する
ことができる。
【0054】勿論、Cp−Vp特性が対称であるなら
ば、書き込み時n=1/3とし、各非選択セルへの印加
電圧をVw/3と均等にする事によってマトリックスセ
ル20全体としては、非選択セルの破壊量を最小限にす
ることができ、同様に読み出し時破壊量を最小限にする
ことができる。
ば、書き込み時n=1/3とし、各非選択セルへの印加
電圧をVw/3と均等にする事によってマトリックスセ
ル20全体としては、非選択セルの破壊量を最小限にす
ることができ、同様に読み出し時破壊量を最小限にする
ことができる。
【0055】ところで、第1の分極状態即ち、“0”を
設定する際、2つの飽和分極状態のうち、飽和状態時の
容量値が大きい飽和分極状態を前記第1の分極状態とし
たとき、また、前記第1の分極状態の容量値C0 と前記
部分分極状態の容量値C1 との容量差が小さくなるよう
に前記第1のパルスと、前記第1のパルスとは逆極性の
前記第2のパルスの印加方向を決定、構成したとき、つ
まり、強誘電体薄膜3の上部電極が第1ストライプ電極
18に、および、下部電極が、第2ストライプ電極19
とで構成する場合には、nの値は、 ∞>n>3 の範囲で設定することにより非選択セルCy,Cx,C
xyに印加される電圧を、 V(Cy)=V(Cx)<V(Cxy) とすることができ、非選択セルの破壊量を同量となるよ
うにすることができ、マトリックスセル全体としては、
非選択セルの破壊量を極力減少させ非破壊性を増すこと
ができる。
設定する際、2つの飽和分極状態のうち、飽和状態時の
容量値が大きい飽和分極状態を前記第1の分極状態とし
たとき、また、前記第1の分極状態の容量値C0 と前記
部分分極状態の容量値C1 との容量差が小さくなるよう
に前記第1のパルスと、前記第1のパルスとは逆極性の
前記第2のパルスの印加方向を決定、構成したとき、つ
まり、強誘電体薄膜3の上部電極が第1ストライプ電極
18に、および、下部電極が、第2ストライプ電極19
とで構成する場合には、nの値は、 ∞>n>3 の範囲で設定することにより非選択セルCy,Cx,C
xyに印加される電圧を、 V(Cy)=V(Cx)<V(Cxy) とすることができ、非選択セルの破壊量を同量となるよ
うにすることができ、マトリックスセル全体としては、
非選択セルの破壊量を極力減少させ非破壊性を増すこと
ができる。
【0056】そして、データの書き込み時に印加される
第2のパルスの波形は、第1ストライプ電極と第2スト
ライプ電極、また図示されていない配線による抵抗分
R、容量分Cで決められる時定数よりも遅い立ち上がり
時刻trを有するパルスとする。即ち、 tr≧RC とする。これにより図9に示すように選択セルに印加さ
れる電圧は、正しく大きさVwの電圧を印加する事がで
き、少なくともオーバーシュート、リンギング等による
過剰電圧印加が防止することができ、正しく“1”状態
を書き込むことができる。
第2のパルスの波形は、第1ストライプ電極と第2スト
ライプ電極、また図示されていない配線による抵抗分
R、容量分Cで決められる時定数よりも遅い立ち上がり
時刻trを有するパルスとする。即ち、 tr≧RC とする。これにより図9に示すように選択セルに印加さ
れる電圧は、正しく大きさVwの電圧を印加する事がで
き、少なくともオーバーシュート、リンギング等による
過剰電圧印加が防止することができ、正しく“1”状態
を書き込むことができる。
【0057】以上の実施例に基づいて説明したが、本明
細書には、以下のような発明も含まれる。 (1) 平行に配列した複数のストライプ状電極からな
る第1のストライプ電極と、この第1のストライプ電極
の配列面に対して、その配列面を平行に離間して、且
つ、この第1のストライプ電極の配列方向に対してその
配列方を直行して、複数のストライプ状電極を平行に配
列してなる第2のストライプ電極と、前記第1と第2の
ストライプ電極の交叉部の両電極間に配置された強誘電
体薄膜とからなる、メモリセルをマトリックス状に配置
した強誘電体メモリと、この強誘電体メモリのメモリセ
ルに選択的に情報の書込み若しくは読出しを行う駆動手
段とを有する強誘電体メモリ装置において、前記強誘電
体薄膜は、その分極−電極(P-V) ヒステリシス特性が非
対称であり、前記駆動手段は、前記第1のストライプ電
極内及び第2のストライプ電極内のストライプ状電極を
指定して所望のメモリセルを選択するメモリセル選択手
段と、前記第1のストライプ電極内の指定されたストラ
イプ状電極に電圧Vを印加して、この第1のストライプ
電極内の非指定のストライプ状電極に電圧V/n(nは
有限の実数であり、2<n<3またはn>3の範囲にあ
る)を印加し、前記第2のストライプ電極内の指定され
たストライプ状電極に電圧0(v) を印加して、該第2の
ストライプ電極内の非指定のストライプ状電極に電圧
(n−1)V/nを印加する印加電圧制御手段とを有す
ることを特徴とする強誘電体メモリ装置。
細書には、以下のような発明も含まれる。 (1) 平行に配列した複数のストライプ状電極からな
る第1のストライプ電極と、この第1のストライプ電極
の配列面に対して、その配列面を平行に離間して、且
つ、この第1のストライプ電極の配列方向に対してその
配列方を直行して、複数のストライプ状電極を平行に配
列してなる第2のストライプ電極と、前記第1と第2の
ストライプ電極の交叉部の両電極間に配置された強誘電
体薄膜とからなる、メモリセルをマトリックス状に配置
した強誘電体メモリと、この強誘電体メモリのメモリセ
ルに選択的に情報の書込み若しくは読出しを行う駆動手
段とを有する強誘電体メモリ装置において、前記強誘電
体薄膜は、その分極−電極(P-V) ヒステリシス特性が非
対称であり、前記駆動手段は、前記第1のストライプ電
極内及び第2のストライプ電極内のストライプ状電極を
指定して所望のメモリセルを選択するメモリセル選択手
段と、前記第1のストライプ電極内の指定されたストラ
イプ状電極に電圧Vを印加して、この第1のストライプ
電極内の非指定のストライプ状電極に電圧V/n(nは
有限の実数であり、2<n<3またはn>3の範囲にあ
る)を印加し、前記第2のストライプ電極内の指定され
たストライプ状電極に電圧0(v) を印加して、該第2の
ストライプ電極内の非指定のストライプ状電極に電圧
(n−1)V/nを印加する印加電圧制御手段とを有す
ることを特徴とする強誘電体メモリ装置。
【0058】この発明によれば、非指定のストライプ状
電極に印加される電圧が第1のストライプ電極と第2の
ストライプ電極との間で不均等にして、非選択セルC
x,Cyに電圧印加されて破壊される破壊量と非選択セ
ルCxyに逆方向に電圧印加されて破壊される量とほぼ同
量に近づけることが可能となり、非選択セル全体の破壊
量をほぼ最小限に減少させ、クロストークを軽減でき
る。
電極に印加される電圧が第1のストライプ電極と第2の
ストライプ電極との間で不均等にして、非選択セルC
x,Cyに電圧印加されて破壊される破壊量と非選択セ
ルCxyに逆方向に電圧印加されて破壊される量とほぼ同
量に近づけることが可能となり、非選択セル全体の破壊
量をほぼ最小限に減少させ、クロストークを軽減でき
る。
【0059】この発明が適用できる実施形態は、前述し
た実施の形態のほかに、部分分極状態を用いないで強誘
電体メモリに情報の書き込みと読出しを行うほかの形態
の強誘電体メモリ装置にも適用することができ、クロス
トーク軽減効果が得られる。
た実施の形態のほかに、部分分極状態を用いないで強誘
電体メモリに情報の書き込みと読出しを行うほかの形態
の強誘電体メモリ装置にも適用することができ、クロス
トーク軽減効果が得られる。
【0060】(2) 前記(1)項記載の強誘電体メモ
リ装置において、前記駆動手段は、さらに、前記強誘電
体メモリの全てのメモリセルに強誘電体薄膜の抗電圧V
c以上の電圧Veを印加して強誘電体薄膜における極性
の異なる2つの飽和分極状態のうちのいずれか一方の飽
和分極状態に設定する第1のパルス印加手段を有し、前
記印加電圧制御手段における電圧Vは、前記電圧Veと
は逆極性であり、かつ強誘電体薄膜内に極性の異なる分
極状態のドメインが混在した部分分極状態を形成する電
圧Vwに設定されており、前記第1のパルス印加手段に
より全メモリセルを一方の飽和分極状態である第1の分
極状態にした後に、前記メモリセル択手段により選択さ
れたメモリセルを、前記印加電圧制御手段により電圧V
wの第2のパルスを印加して部分分極状態である第2の
分極状態とすることとにより、飽和分極状態と部分分極
状態の2つの記憶状態により情報を書き込むように構成
したことを特徴とする強誘電体メモリ装置。
リ装置において、前記駆動手段は、さらに、前記強誘電
体メモリの全てのメモリセルに強誘電体薄膜の抗電圧V
c以上の電圧Veを印加して強誘電体薄膜における極性
の異なる2つの飽和分極状態のうちのいずれか一方の飽
和分極状態に設定する第1のパルス印加手段を有し、前
記印加電圧制御手段における電圧Vは、前記電圧Veと
は逆極性であり、かつ強誘電体薄膜内に極性の異なる分
極状態のドメインが混在した部分分極状態を形成する電
圧Vwに設定されており、前記第1のパルス印加手段に
より全メモリセルを一方の飽和分極状態である第1の分
極状態にした後に、前記メモリセル択手段により選択さ
れたメモリセルを、前記印加電圧制御手段により電圧V
wの第2のパルスを印加して部分分極状態である第2の
分極状態とすることとにより、飽和分極状態と部分分極
状態の2つの記憶状態により情報を書き込むように構成
したことを特徴とする強誘電体メモリ装置。
【0061】この発明が適用される実施形態は、発明の
実施形態の項に記載した実施形態が該当している。飽和
分極状態と部分分極状態の2つの分極状態により情報を
書き込んだ強誘電体メモリは、低電位で各メモリセルの
容量を読みとることにより、書き込んだ情報を破壊しな
いで情報を読みとる非破壊読み出しが可能である。しか
し、飽和分極状態と部分分極状態の2つの分極状態の容
量差は、一般に20%前後と小さいので、前記(1)項
記載の発明を適用して情報記録時における非選択セルの
情報の破壊を低減することにより、この情報記録方式に
おける非破壊読み出しが有効に実現できる。
実施形態の項に記載した実施形態が該当している。飽和
分極状態と部分分極状態の2つの分極状態により情報を
書き込んだ強誘電体メモリは、低電位で各メモリセルの
容量を読みとることにより、書き込んだ情報を破壊しな
いで情報を読みとる非破壊読み出しが可能である。しか
し、飽和分極状態と部分分極状態の2つの分極状態の容
量差は、一般に20%前後と小さいので、前記(1)項
記載の発明を適用して情報記録時における非選択セルの
情報の破壊を低減することにより、この情報記録方式に
おける非破壊読み出しが有効に実現できる。
【0062】(3) 前記(2)項記載の強誘電体メモ
リ装置において、前記強誘電体薄膜における極性の異な
る2つの飽和分極状態のうち、容量値が小さい方の極性
の飽和分極状態が前記第1の分極状態となるように前記
第1のパルス印加手段の極性が設定されており、前記印
加電圧制御手段におけるnの値が2<n<3の範囲に設
定されていることを特徴とする強誘電体メモリ装置。
リ装置において、前記強誘電体薄膜における極性の異な
る2つの飽和分極状態のうち、容量値が小さい方の極性
の飽和分極状態が前記第1の分極状態となるように前記
第1のパルス印加手段の極性が設定されており、前記印
加電圧制御手段におけるnの値が2<n<3の範囲に設
定されていることを特徴とする強誘電体メモリ装置。
【0063】この発明によれば、図5、図6に示すよう
に、部分分極状態の容量値は、極性の異なる2つの飽和
分極状態の容量値より大きいので、容量値の小さい方の
極性の飽和分極状態を第1の分極状態とすることによ
り、飽和分極状態での容量値C0と部分分極状態の容量
値C1との容量値差ΔCが大きくなるので、読み出しマ
ージンが大きくなる。また、nの値を2<n<3の範囲
に設定することにより、非選択セルCx,Cy,Cxyに
印加される電圧を、V(Cx)=V(Cy)>V(Cx
y)とすることができ、非選択セル全体の破壊量をほぼ
最小限に減少させ、クロストークを軽減できる。これら
の相乗効果により、S/Nのよい読み出しが可能とな
る。
に、部分分極状態の容量値は、極性の異なる2つの飽和
分極状態の容量値より大きいので、容量値の小さい方の
極性の飽和分極状態を第1の分極状態とすることによ
り、飽和分極状態での容量値C0と部分分極状態の容量
値C1との容量値差ΔCが大きくなるので、読み出しマ
ージンが大きくなる。また、nの値を2<n<3の範囲
に設定することにより、非選択セルCx,Cy,Cxyに
印加される電圧を、V(Cx)=V(Cy)>V(Cx
y)とすることができ、非選択セル全体の破壊量をほぼ
最小限に減少させ、クロストークを軽減できる。これら
の相乗効果により、S/Nのよい読み出しが可能とな
る。
【0064】(4) 前記(2)項記載の強誘電体メモ
リ装置において、前記強誘電体薄膜における極性の異な
る2つの飽和分極状態のうち、容量値が大きい方の極性
の飽和分極状態が前記第1の分極状態となるように前記
第1のパルス印加手段の極性が設定されており、前記印
加電圧制御手段におけるnの値がn>3の範囲に設定さ
れていることを特徴とする強誘電体メモリ装置。
リ装置において、前記強誘電体薄膜における極性の異な
る2つの飽和分極状態のうち、容量値が大きい方の極性
の飽和分極状態が前記第1の分極状態となるように前記
第1のパルス印加手段の極性が設定されており、前記印
加電圧制御手段におけるnの値がn>3の範囲に設定さ
れていることを特徴とする強誘電体メモリ装置。
【0065】この発明によれば、容量値が大きい方の極
性の飽和分極状態を第1の分極状態とすることにより、
部分分極状態との容量差、すなわち、読み出しマージン
が小さくなる場合においても、nの値をn>3の範囲に
設定することにより、非選択セルCx,Cy,Cxyに
印加される電圧を、V(Cx)=V(Cy)>V(Cx
y)とすることができ、非選択セル全体の破壊量をほぼ
最小限に減少させ、クロストークを軽減できる。
性の飽和分極状態を第1の分極状態とすることにより、
部分分極状態との容量差、すなわち、読み出しマージン
が小さくなる場合においても、nの値をn>3の範囲に
設定することにより、非選択セルCx,Cy,Cxyに
印加される電圧を、V(Cx)=V(Cy)>V(Cx
y)とすることができ、非選択セル全体の破壊量をほぼ
最小限に減少させ、クロストークを軽減できる。
【0066】(5) 前記(3)項記載の強誘電体メモ
リ装置において、前記強誘電体薄膜における前記第1の
分極状態の容量値C0と前記第2の分極状態の容量値C
1との容量値差が大きくなるように、前記第1のパルス
及び前記第2のパルスの電圧印加方向が設定されいてる
ことを特徴とする強誘電体メモリ装置。
リ装置において、前記強誘電体薄膜における前記第1の
分極状態の容量値C0と前記第2の分極状態の容量値C
1との容量値差が大きくなるように、前記第1のパルス
及び前記第2のパルスの電圧印加方向が設定されいてる
ことを特徴とする強誘電体メモリ装置。
【0067】この発明によれば、図5、図6に示すよう
に、部分分極状態の容量値と極性の異なる2つの飽和分
極状態の容量値との差は、印加電圧の方向により異なる
ので、飽和分極状態により異なるので、飽和分極状態で
の容量値C0と部分分極状態の容量値C1との容量値差
ΔCが大きくなるので、電圧の印加方向を設定すること
により、読み出しマージンをより大きくすることがで
き、S/Nのよい読み出しが可能となる。
に、部分分極状態の容量値と極性の異なる2つの飽和分
極状態の容量値との差は、印加電圧の方向により異なる
ので、飽和分極状態により異なるので、飽和分極状態で
の容量値C0と部分分極状態の容量値C1との容量値差
ΔCが大きくなるので、電圧の印加方向を設定すること
により、読み出しマージンをより大きくすることがで
き、S/Nのよい読み出しが可能となる。
【0068】(6) 前記(2),(3),(4)また
は(5)項のいずれか1つに記載の強誘電体メモリ装置
において、さらに、前記強誘電体メモリのメモリセルに
記録された情報を読み出すための第3のパルス印加手段
を有し、この第3のパルスの電圧Vrが|Vr|<|V
w|の範囲に設定されていることを特徴とする強誘電体
メモリ装置。
は(5)項のいずれか1つに記載の強誘電体メモリ装置
において、さらに、前記強誘電体メモリのメモリセルに
記録された情報を読み出すための第3のパルス印加手段
を有し、この第3のパルスの電圧Vrが|Vr|<|V
w|の範囲に設定されていることを特徴とする強誘電体
メモリ装置。
【0069】この発明によれば、メモリセルに飽和分極
状態と部分分極状態の2つの分極状態により情報を書き
込んだ強誘電体メモリは、部分分極形成電圧Vwより低
電位の電圧Vrで各メモリセルの容量を読みとることに
より、書き込んだ情報を破壊しないで情報を読み取る非
破壊読み出しが可能となる。
状態と部分分極状態の2つの分極状態により情報を書き
込んだ強誘電体メモリは、部分分極形成電圧Vwより低
電位の電圧Vrで各メモリセルの容量を読みとることに
より、書き込んだ情報を破壊しないで情報を読み取る非
破壊読み出しが可能となる。
【0070】(7) 上記強誘電体メモリにおいて、前
記(1),(2),(3),(4),(5)または
(6)項のいずれか1つに記載の強誘電体メモリ装置に
おいて、前記印加電圧制御手段による第2のパルス立ち
上がり時刻trが第1及び第2のストライプ電気極、こ
れらの電極と電圧印加手段との間の配線部分における抵
抗分をR、容量をCとして時、 tr≧RC の範囲に設定されていることを特徴とする強誘電体メモ
リ装置。
記(1),(2),(3),(4),(5)または
(6)項のいずれか1つに記載の強誘電体メモリ装置に
おいて、前記印加電圧制御手段による第2のパルス立ち
上がり時刻trが第1及び第2のストライプ電気極、こ
れらの電極と電圧印加手段との間の配線部分における抵
抗分をR、容量をCとして時、 tr≧RC の範囲に設定されていることを特徴とする強誘電体メモ
リ装置。
【0071】この発明によれば、第2の張る留守の立ち
上がり時刻trを、第1及び第2のストライプ電極やこ
れらの電極と電圧印加手段との配線部分における抵抗分
Rと容量分Cにより生じる時定数RCよりも遅くするこ
とで、選択セルにオーバーシュート、リンギングなどに
よる過剰電圧が印加されることを防止でき、選択セルに
正確に電圧Vwを印加することにより、部分分極滋養体
を最適に形成することができる。
上がり時刻trを、第1及び第2のストライプ電極やこ
れらの電極と電圧印加手段との配線部分における抵抗分
Rと容量分Cにより生じる時定数RCよりも遅くするこ
とで、選択セルにオーバーシュート、リンギングなどに
よる過剰電圧が印加されることを防止でき、選択セルに
正確に電圧Vwを印加することにより、部分分極滋養体
を最適に形成することができる。
【0072】(8) 互いに交差する方向でストライプ
状の上部電極となる第2ストライプ電極、ストライプ状
の下部電極となる第1ストライプ電極が強誘電体薄膜を
挟み形成されるメモリセルが単純マトリックスに配置さ
れて構成される強誘電体メモリセルアレイと、前記第1
ストライプ電極に設けられ、任意のメモリセル列の選択
を行う第1のセル選択回路と、前記第2ストライプ電極
に設けられ、任意のメモリセル行の選択を行う第2のセ
ル選択回路と、前記第1,第2のセル選択回路にそれぞ
れ任意の電圧に分配し出力する電圧分配回路と、前記電
圧分配回路を制御するn制御回路と、前記第1のセル選
択回路に第1の切替えスイッチを介して、消去用のパル
ス、書込み用のパルス若しくは書込み用パルスのいずれ
か1つをそれぞれ出力する第1,第2,第3のパルス送
出回路と、前記第2のセル選択回路に第2の切替えスイ
ッチを介して接続されるデータの読出し回路、データの
書込み回路及び、分極設定回路と、を具備することを特
徴とする強誘電体メモリ装置。
状の上部電極となる第2ストライプ電極、ストライプ状
の下部電極となる第1ストライプ電極が強誘電体薄膜を
挟み形成されるメモリセルが単純マトリックスに配置さ
れて構成される強誘電体メモリセルアレイと、前記第1
ストライプ電極に設けられ、任意のメモリセル列の選択
を行う第1のセル選択回路と、前記第2ストライプ電極
に設けられ、任意のメモリセル行の選択を行う第2のセ
ル選択回路と、前記第1,第2のセル選択回路にそれぞ
れ任意の電圧に分配し出力する電圧分配回路と、前記電
圧分配回路を制御するn制御回路と、前記第1のセル選
択回路に第1の切替えスイッチを介して、消去用のパル
ス、書込み用のパルス若しくは書込み用パルスのいずれ
か1つをそれぞれ出力する第1,第2,第3のパルス送
出回路と、前記第2のセル選択回路に第2の切替えスイ
ッチを介して接続されるデータの読出し回路、データの
書込み回路及び、分極設定回路と、を具備することを特
徴とする強誘電体メモリ装置。
【0073】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
集積度に好適し、クロストークを軽減して情報の書込み
・読出しを行うことが可能な強誘電体メモリ装置及びそ
の駆動法を提供することができる。
集積度に好適し、クロストークを軽減して情報の書込み
・読出しを行うことが可能な強誘電体メモリ装置及びそ
の駆動法を提供することができる。
【図1】本発明による強誘電体メモリ装置及びその駆動
法の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。
法の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。
【図2】本発明による実施形態に用いる強誘電体メモリ
の断面構造を示す図である。
の断面構造を示す図である。
【図3】図2に示した強誘電体メモリの強誘電体薄膜S
rBi2 Ta2 O9 のヒステリシス特性を示す図であ
る。
rBi2 Ta2 O9 のヒステリシス特性を示す図であ
る。
【図4】分極破壊量ΔPと印加パルスの大きさVaとの
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図5】上部電極から電圧を印加した場合の強誘電体薄
膜SrBi2 Ta2 O9 の容量値Cpと部分分極形成電
圧Vpとの関係を示す図である。
膜SrBi2 Ta2 O9 の容量値Cpと部分分極形成電
圧Vpとの関係を示す図である。
【図6】下部電極から電圧を印加した場合の強誘電体薄
膜SrBi2 Ta2 O9 の容量値Cpと部分分極形成電
圧Vpとの関係を示す図である。
膜SrBi2 Ta2 O9 の容量値Cpと部分分極形成電
圧Vpとの関係を示す図である。
【図7】m×m単純マトリックスメモリのセル構成にお
けるセルと印加される電圧との関係を説明するための図
である。
けるセルと印加される電圧との関係を説明するための図
である。
【図8】データ書込み時のマトリックスメモリ回路の簡
易等価回路を示す図である。
易等価回路を示す図である。
【図9】選択セルへ印加される電圧の波形を示す図であ
る。
る。
【図10】従来の強誘電体メモリの構成を示す図であ
る。
る。
【図11】従来の強誘電体メモリの構成を示す図であ
る。
る。
【図12】図12(a)は強誘電体メモリのヒステリシ
ス特性を示す図、図12(b)は部分分極形成電圧と容
量との関係を示す図である。
ス特性を示す図、図12(b)は部分分極形成電圧と容
量との関係を示す図である。
1…下部電極、2…上部電極、3…強誘電体薄膜、4…
強誘電体セル、18…第1ストライプ電極、19…第2
ストライプ電極、20…強誘電体メモリセルアレイ、2
1…メモリセル、23a,23b…セル選択回路、24
…、25…第1のパルス送出回路、26…第2のパルス
送出回路、27…第3のパルス送出回路、28,29…
切替えスイッチ、30…分極設定回路、31…書込み回
路、32…読出し回路、33…電圧分配回路、34…n
制御回路。
強誘電体セル、18…第1ストライプ電極、19…第2
ストライプ電極、20…強誘電体メモリセルアレイ、2
1…メモリセル、23a,23b…セル選択回路、24
…、25…第1のパルス送出回路、26…第2のパルス
送出回路、27…第3のパルス送出回路、28,29…
切替えスイッチ、30…分極設定回路、31…書込み回
路、32…読出し回路、33…電圧分配回路、34…n
制御回路。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年2月26日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】
【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、平行に配列した複数のストライプ状電極か
らなる第1のストライプ電極と、この第1のストライプ
電極の配列面に対して、その配列面を平行に離間して、
且つ、この第1のストライプ電極の配列方向に対してそ
の配列方を直行して、複数のストライプ状電極を平行に
配列してなる第2のストライプ電極と、前記第1と第2
のストライプ電極の交叉部の両電極間に配置された強誘
電体薄膜とからなる、メモリセルをマトリックス状に配
置した強誘電体メモリと、この強誘電体メモリのメモリ
セルに選択的に情報の書込み若しくは読出しを行う駆動
手段とを有する強誘電体メモリ装置において、前記強誘
電体薄膜は、その分極−電圧(P-V) ヒステリシス特性が
非対称であり、前記駆動手段は、前記第1のストライプ
電極内及び第2のストライプ電極内のストライプ状電極
を指定して所望のメモリセルを選択するメモリセル選択
手段と、前記第1のストライプ電極内の指定されたスト
ライプ状電極に電圧Vを印加して、この第1のストライ
プ電極内の非指定のストライプ状電極に電圧V/n(n
は有限の実数であり、2<n<3またはn>3の範囲に
ある)を印加し、前記第2のストライプ電極内の指定さ
れたストライプ状電極に電圧0(V) を印加して、この第
2のストライプ電極内の非指定のストライプ状電極に電
圧(n−1)V/nを印加する印加電圧制御手段とを有
する誘電体メモリ装置を提供する。
するために、平行に配列した複数のストライプ状電極か
らなる第1のストライプ電極と、この第1のストライプ
電極の配列面に対して、その配列面を平行に離間して、
且つ、この第1のストライプ電極の配列方向に対してそ
の配列方を直行して、複数のストライプ状電極を平行に
配列してなる第2のストライプ電極と、前記第1と第2
のストライプ電極の交叉部の両電極間に配置された強誘
電体薄膜とからなる、メモリセルをマトリックス状に配
置した強誘電体メモリと、この強誘電体メモリのメモリ
セルに選択的に情報の書込み若しくは読出しを行う駆動
手段とを有する強誘電体メモリ装置において、前記強誘
電体薄膜は、その分極−電圧(P-V) ヒステリシス特性が
非対称であり、前記駆動手段は、前記第1のストライプ
電極内及び第2のストライプ電極内のストライプ状電極
を指定して所望のメモリセルを選択するメモリセル選択
手段と、前記第1のストライプ電極内の指定されたスト
ライプ状電極に電圧Vを印加して、この第1のストライ
プ電極内の非指定のストライプ状電極に電圧V/n(n
は有限の実数であり、2<n<3またはn>3の範囲に
ある)を印加し、前記第2のストライプ電極内の指定さ
れたストライプ状電極に電圧0(V) を印加して、この第
2のストライプ電極内の非指定のストライプ状電極に電
圧(n−1)V/nを印加する印加電圧制御手段とを有
する誘電体メモリ装置を提供する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0057
【補正方法】変更
【補正内容】
【0057】以上の実施例に基づいて説明したが、本明
細書には、以下のような発明も含まれる。 (1) 平行に配列した複数のストライプ状電極からな
る第1のストライプ電極と、この第1のストライプ電極
の配列面に対して、その配列面を平行に離間して、且
つ、この第1のストライプ電極の配列方向に対してその
配列方を直行して、複数のストライプ状電極を平行に配
列してなる第2のストライプ電極と、前記第1と第2の
ストライプ電極の交叉部の両電極間に配置された強誘電
体薄膜とからなる、メモリセルをマトリックス状に配置
した強誘電体メモリと、この強誘電体メモリのメモリセ
ルに選択的に情報の書込み若しくは読出しを行う駆動手
段とを有する強誘電体メモリ装置において、前記強誘電
体薄膜は、その分極−電圧(P-V) ヒステリシス特性が非
対称であり、前記駆動手段は、前記第1のストライプ電
極内及び第2のストライプ電極内のストライプ状電極を
指定して所望のメモリセルを選択するメモリセル選択手
段と、前記第1のストライプ電極内の指定されたストラ
イプ状電極に電圧Vを印加して、この第1のストライプ
電極内の非指定のストライプ状電極に電圧V/n(nは
有限の実数であり、2<n<3またはn>3の範囲にあ
る)を印加し、前記第2のストライプ電極内の指定され
たストライプ状電極に電圧0(v) を印加して、該第2の
ストライプ電極内の非指定のストライプ状電極に電圧
(n−1)V/nを印加する印加電圧制御手段とを有す
ることを特徴とする強誘電体メモリ装置。
細書には、以下のような発明も含まれる。 (1) 平行に配列した複数のストライプ状電極からな
る第1のストライプ電極と、この第1のストライプ電極
の配列面に対して、その配列面を平行に離間して、且
つ、この第1のストライプ電極の配列方向に対してその
配列方を直行して、複数のストライプ状電極を平行に配
列してなる第2のストライプ電極と、前記第1と第2の
ストライプ電極の交叉部の両電極間に配置された強誘電
体薄膜とからなる、メモリセルをマトリックス状に配置
した強誘電体メモリと、この強誘電体メモリのメモリセ
ルに選択的に情報の書込み若しくは読出しを行う駆動手
段とを有する強誘電体メモリ装置において、前記強誘電
体薄膜は、その分極−電圧(P-V) ヒステリシス特性が非
対称であり、前記駆動手段は、前記第1のストライプ電
極内及び第2のストライプ電極内のストライプ状電極を
指定して所望のメモリセルを選択するメモリセル選択手
段と、前記第1のストライプ電極内の指定されたストラ
イプ状電極に電圧Vを印加して、この第1のストライプ
電極内の非指定のストライプ状電極に電圧V/n(nは
有限の実数であり、2<n<3またはn>3の範囲にあ
る)を印加し、前記第2のストライプ電極内の指定され
たストライプ状電極に電圧0(v) を印加して、該第2の
ストライプ電極内の非指定のストライプ状電極に電圧
(n−1)V/nを印加する印加電圧制御手段とを有す
ることを特徴とする強誘電体メモリ装置。
Claims (4)
- 【請求項1】 平行に配列した複数のストライプ状電極
からなる第1のストライプ電極と、この第1のストライ
プ電極の配列面に対して、その配列面を平行に離間し
て、且つ、この第1のストライプ電極の配列方向に対し
てその配列方を直行して、複数のストライプ状電極を平
行に配列してなる第2のストライプ電極と、前記第1と
第2のストライプ電極の交叉部の両電極間に配置された
強誘電体薄膜とからなる、メモリセルをマトリックス状
に配置した強誘電体メモリと、 この強誘電体メモリのメモリセルに選択的に情報の書込
み若しくは読出しを行う駆動手段とを有する強誘電体メ
モリ装置において、 前記強誘電体薄膜は、その分極−電極(P-V) ヒステリシ
ス特性が非対称であり前記駆動手段は、 前記第1のストライプ電極内及び第2のストライプ電極
内のストライプ状電極を指定して所望のメモリセルを選
択するメモリセル選択手段と、 前記第1のストライプ電極内の指定されたストライプ状
電極に電圧Vを印加して、この第1のストライプ電極内
の非指定のストライプ状電極に電圧V/n(nは有限の
実数であり、2<n<3またはn>3の範囲にある)を
印加し、前記第2のストライプ電極内の指定されたスト
ライプ状電極に電圧0(V) を印加して、 この第2のストライプ電極内の非指定のストライプ状電
極に電圧(n−1)V/nを印加する印加電圧制御手段
とを具備することを特徴とする強誘電体メモリ装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の強誘電体メモリ装置にお
いて、 前記駆動手段は、さらに、前記強誘電体メモリの全ての
メモリセルに強誘電体薄膜の抗電圧Vc以上の電圧Ve
を印加して強誘電体薄膜における極性の異なる2つの飽
和分極状態のうちのいずれか一方の飽和分極状態に設定
する第1のパルス印加手段を有し、 前記印加電圧制御手段における電圧Vは、前記電圧Ve
とは逆極性であり、かつ強誘電体薄膜内に極性の異なる
分極状態のドメインが混在した部分分極状態を形成する
電圧Vwに設定されており、 前記第1のパルス印加手段により全メモリセルを一方の
飽和分極状態である第1の分極状態にした後に、前記メ
モリセル択手段により選択されたメモリセルを、前記印
加電圧制御手段により電圧Vwの第2のパルスを印加し
て部分分極状態である第2の分極状態とすることとによ
り、飽和分極状態と部分分極状態の2つの記憶状態によ
り情報を書き込むように構成したことを特徴とする強誘
電体メモリ装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の強誘電体メモリ装置にお
いて、 前記強誘電体薄膜における極性の異なる2つの飽和分極
状態のうち、容量値が小さい方の極性の飽和分極状態が
前記第1の分極状態となるように前記第1のパルス印加
手段の極性が設定されており、 前記印加電圧制御手段におけるnの値が2<n<3の範
囲に設定されていることを特徴とする強誘電体メモリ装
置。 - 【請求項4】 請求項2記載の強誘電体メモリ装置にお
いて、 前記強誘電体薄膜における極性の異なる2つの飽和分極
状態のうち、容量値が大きい方の極性の飽和分極状態が
前記第1の分極状態となるように前記第1のパルス印加
手段の極性が設定されており、 前記印加電圧制御手段におけるnの値がn>3の範囲に
設定されていることを特徴とする強誘電体メモリ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7285165A JPH09128960A (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 強誘電体メモリ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7285165A JPH09128960A (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 強誘電体メモリ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09128960A true JPH09128960A (ja) | 1997-05-16 |
Family
ID=17687941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7285165A Withdrawn JPH09128960A (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 強誘電体メモリ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09128960A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6067245A (en) * | 1998-02-17 | 2000-05-23 | International Business Machines Corporation | High speed, high bandwidth, high density nonvolatile memory system |
| US6737690B2 (en) | 2001-03-26 | 2004-05-18 | Seiko Epson Corporation | Ferroelectronic memory and electronic apparatus |
| US6930339B2 (en) | 2001-03-26 | 2005-08-16 | Seiko Epson Corporation | Ferroelectric memory and electronic apparatus |
| JP2007087579A (ja) * | 2000-07-07 | 2007-04-05 | Thin Film Electronics Asa | メモリマトリックスのアドレス指定 |
| JP2009110654A (ja) * | 2001-11-30 | 2009-05-21 | Thin Film Electronics Asa | 受動マトリクス・アドレス指定可能素子の読み取り方法並びにその方法を実施するための素子 |
-
1995
- 1995-11-01 JP JP7285165A patent/JPH09128960A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6067245A (en) * | 1998-02-17 | 2000-05-23 | International Business Machines Corporation | High speed, high bandwidth, high density nonvolatile memory system |
| US6337287B1 (en) | 1998-02-17 | 2002-01-08 | International Business Machines Corporation | High speed, high bandwidth, high density nonvolatile memory system |
| JP2007087579A (ja) * | 2000-07-07 | 2007-04-05 | Thin Film Electronics Asa | メモリマトリックスのアドレス指定 |
| US6737690B2 (en) | 2001-03-26 | 2004-05-18 | Seiko Epson Corporation | Ferroelectronic memory and electronic apparatus |
| US6930339B2 (en) | 2001-03-26 | 2005-08-16 | Seiko Epson Corporation | Ferroelectric memory and electronic apparatus |
| JP2009110654A (ja) * | 2001-11-30 | 2009-05-21 | Thin Film Electronics Asa | 受動マトリクス・アドレス指定可能素子の読み取り方法並びにその方法を実施するための素子 |
| JP2014146413A (ja) * | 2001-11-30 | 2014-08-14 | Thin Film Electronics Asa | 受動マトリクス・アドレス指定可能素子の読み取り方法並びにその方法を実施するための素子 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5629888A (en) | Semiconductor memory device and method of operation thereof | |
| RU2184400C2 (ru) | Сегнетоэлектрическое устройство обработки данных | |
| JP3913906B2 (ja) | 強誘電体ランダムアクセスメモリ装置 | |
| US6690599B2 (en) | Ferroelectric memory device | |
| JPH07122661A (ja) | 強誘電体メモリ装置 | |
| EP0721189B1 (en) | Ferroelectric memory and method for controlling operation of the same | |
| JP2002520842A (ja) | FeRAM装置 | |
| KR20000077182A (ko) | 강유전체 비휘발성 기억장치 | |
| JPH08180673A (ja) | 強誘電体メモリセル及びそのアクセス装置 | |
| US6717837B2 (en) | Ferroelectric memory device and method of operating memory cell including ferroelectric capacitor | |
| US6737690B2 (en) | Ferroelectronic memory and electronic apparatus | |
| US5966318A (en) | Nondestructive readout memory utilizing ferroelectric capacitors isolated from bitlines by buffer amplifiers | |
| US6639823B2 (en) | Ferroelectric memory device and method of driving the same | |
| JP4033624B2 (ja) | 強誘電体メモリ | |
| KR100348577B1 (ko) | 강유전체 메모리 | |
| JPH0676562A (ja) | 強誘電体メモリ | |
| EP1481398B1 (en) | A memory cell | |
| US20020154554A1 (en) | Ferroelectric memory and electronic apparatus | |
| JPH08315584A (ja) | 強誘電体メモリ・アレイ装置およびその形成方法 | |
| JPH03108770A (ja) | 強誘電体メモリ | |
| JP4029295B2 (ja) | 強誘電体メモリ | |
| JP2854166B2 (ja) | 強誘電体メモリ | |
| JP2933004B2 (ja) | 半導体メモリ及びその駆動方法 | |
| JPH1139860A (ja) | 強誘電体メモリ装置 | |
| JPH08273371A (ja) | 強誘電体メモリとその駆動法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030107 |