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JPH09128960A - Ferroelectric memory device - Google Patents

Ferroelectric memory device

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Withdrawn
Application number
JP7285165A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuzo Hiraide
修三 平出
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP7285165A priority Critical patent/JPH09128960A/en
Publication of JPH09128960A publication Critical patent/JPH09128960A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the occurrence of the data destruction caused by the cross talk generated by a writing.reading which applies a voltage to a non-selected memory cell. SOLUTION: The device is a ferroelectric memory device and is made by orthogonally sandwitching a ferroelectric film 3 by first and second stripe electrodes 18 and 19. First, arbitrary electrodes in the electrodes 18 and 19 are specified to select a desired storage cell. Then, a voltage V is applied to the specified first stripe electrode 18 and a voltage V/n (where n is a real number) is applied to a non-specified electrode. Moreover, a voltage 0(v) is applied to the specified second stripe electrode 19 and a voltage (n-1)V/n is applied to a non-specified electrode. Thus, a data reading or a data writing against a desired cell is selectively conducted and the ferroelectric memory device and its driving method are realized.

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、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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a simple matrix type ferroelectric memory device using a ferroelectric thin film,
In particular, it relates to a ferroelectric memory device that reduces crosstalk during writing and reading of information.

【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。
2. Description of the Related Art Generally, with the development of computers and image devices, high density and high performance memory devices are required.
As a conventional memory device, an external memory device such as a magnetic tape, a floppy disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory device, that is, a DRAM or an SRA is used.
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。
The structure of this ferroelectric memory is shown in FIG. The ferroelectric thin film capacitor 302 in the memory cell 301 is a switching element, and the DRAM type storage capacitor driven by the FET 303 is changed to the ferroelectric capacitor. 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 307.

【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。
In this structure, the sense amplifier 307 is made of Si.
Since it is formed on the device, the degree of integration and cost are about the same as those of semiconductor memory DRAM and FLASH memory, which is inconvenient when a card of several 100 Mbytes is made, for example.

【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。
In contrast, USP 5,060,191
11 is a method of forming a simple matrix structure with a ferroelectric material 313 and detecting signals with the read drive circuits 314 and 315, as shown in FIG.

【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。
A major problem of the memory configured with such a simple matrix is that the cells are arranged adjacent to each other and the selected cell and the non-selected cell interfere with each other. For example, when a voltage Va is applied when a certain cell is selected and writing / reading is performed, the voltage is also applied to an unselected cell that is 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.

【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。
Therefore, in the above USP 5,060,191, for example, with respect to the applied voltage Va to the selected cell,
The write operation is performed by devising that Va / 3 is applied to the non-selected cells. Further, in reading, a low impedance voltage is read to cut noise from non-selected cells.

【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。
Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-9992, a simple matrix system as shown in FIG. 11 is used, and the storage state of the cell is completely polarized state X or Z as shown in FIGS. 12 (a) and (b). Is set to "0" in the memory state, a voltage 0.3 to 2 times the coercive voltage of the ferroelectric thin film is applied, and the partially polarized state Y in which the domains are mixed is set to "1" in the memory state and "0". Reading "1" is a ferroelectric memory device that detects the difference in capacitance value by an appropriate method. To a memory cell in which "0" information has already been written, a write voltage Vw is applied to a selected cell and Vw / 3 is applied to a non-selected cell, and "1" is applied only to a desired memory cell. Information is selectively written and information is read.

【0011】[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。
However, as a drawback of the above-mentioned prior art, first, USP 4,87 shown in FIG.
In the case of No. 3,664, combination with a semiconductor is relatively easy to realize, but by using Si devices, that is, switching elements and FETs, the degree of integration and cost are the same as those of DRAM.

【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。
USP-50601 shown in FIG.
In the writing method disclosed in No. 91, when the polarization-voltage (PV) hysteresis characteristic of the ferroelectric capacitor is asymmetric, the positive coercive voltage and the negative coercive voltage values are different, and the unselected cell Even if the applied voltage is ⅓Va, the applied voltage to the non-selected cells becomes higher than the coercive voltage, and there is a risk of destruction. In the writing method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-9992, when the capacity-partial polarization forming voltage (Cp-Vp) characteristic shown in FIG. 12B is asymmetrical depending on the voltage application direction to the cell, Even if the applied voltage to the non-selected cell is 1/3 Vw, it may be destroyed depending on the voltage application direction. Here, the capacity-partial polarization forming voltage characteristic means the relationship between the capacity and the forming voltage measured after the partial polarization state is formed by applying a reverse voltage to the ferroelectric capacitor in the saturated polarization state. doing. There is a correlation between the polarization-voltage (PV) hysteresis characteristics of ferroelectric capacitors and the capacitance-partial polarization formation voltage (Cp-Vp) characteristics.
When the PV characteristic is asymmetrical, the Cp-Vp characteristic is also asymmetrical depending on the voltage application direction. Therefore, an object of the present invention is to provide a ferroelectric memory device suitable for high integration and capable of writing / reading information while reducing crosstalk.

【0013】[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。
In order to achieve the above object, the present invention provides a first stripe electrode composed of a plurality of stripe electrodes arranged in parallel and an arrangement surface of the first stripe electrode. , The array planes are separated in parallel,
Further, a second stripe electrode formed by arranging a plurality of stripe electrodes in parallel with the first stripe electrode in a direction orthogonal to the first stripe electrode arrangement direction, and the first and second stripe electrodes.
Ferroelectric memory in which memory cells are arranged in a matrix, which is composed of a ferroelectric thin film disposed between both electrodes at the intersection of the stripe electrodes, and information is selectively stored in the memory cells of this ferroelectric memory. In a ferroelectric memory device having a driving means for writing or reading, the ferroelectric thin film has an asymmetric polarization-electrode (PV) hysteresis characteristic, and the driving means is arranged in the first stripe electrode. And memory cell selecting means for selecting a desired memory cell by designating a striped electrode in the second striped electrode, and applying a voltage V to the designated striped electrode in the first striped electrode, The voltage V / n (n
Is a finite real number, which is in the range of 2 <n <3 or n> 3), and a voltage of 0 (V) is applied to a designated striped electrode in the second striped electrode, A dielectric memory device having an applied voltage control means for applying a voltage (n-1) V / n to a non-designated striped electrode in the second striped electrode.

【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。
According to the ferroelectric memory device of the present invention as described above, a memory cell in which a ferroelectric film is sandwiched by first and second stripe electrodes at right angles is arranged in a simple matrix, After selecting a desired memory cell by designating an arbitrary electrode in the first and second stripe electrodes, a voltage of magnitude V is applied to the designated electrode of the first stripe electrode, and V / is applied to the non-designated electrode. n (n is a real number) is applied,
By applying 0 (v) to the designated second stripe electrode and (n-1) V / n to the non-designated electrode, data writing or reading is selectively performed with respect to a desired cell. I do.

【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。
Therefore, the voltages applied to the non-selected cells are made non-uniform, and the amount of destruction applied to the non-selected cells Cy and Cx by applying a voltage from the lower electrode direction or the upper electrode direction and the non-selected cells Cxy. By making the amount of destruction that is destroyed by applying a voltage from the direction of the upper electrode or the direction of the lower electrode close to the same amount, the amount of destruction of non-selected cells in the matrix cell as a whole is reduced.

【0016】[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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 2 shows a cross-sectional structure of a memory cell of a ferroelectric memory device used to explain the ferroelectric memory device of the present invention, and the outline thereof will be described.

【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 Ta29 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。
In this ferroelectric memory device, for example, Sr sandwiched by upper and lower electrodes 1 and 2 made of platinum or the like is used.
In the ferroelectric thin film 3 made of Bi 2 Ta 2 O 9, when a voltage is applied from both electrodes, the polarization amount changes non-linearly with respect to the applied voltage, and the hysteresis characteristic as shown in FIG. Actual measurement data). This hysteresis characteristic is usually measured using a continuous sine wave or a triangular wave of about 1 kHz, and Pr1 and Pr2 are the residual polarization amount, Vc1 ',
Vc2 'is called a coercive voltage. The positive side coercive voltage Vc
The absolute value of 1'does not match the absolute value of the coercive voltage Vc2 'on the negative side, and although there is a slight amount, the hysteresis characteristic is asymmetric.

【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 Ta29 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。
A process for producing a ferroelectric cell 4 in which a ferroelectric thin film 3 is sandwiched between a pair of electrodes will be described below. Here, using a wet coating method called a so-called MOD method,
Ferroelectric thin film 3 made of SrBi 2 Ta 2 O 9 described above
The case of forming the ferroelectric cell 4 using is described in detail.

【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。
First, as a precursor solution, Sr, Bi, T
Using the xylene solution of each ethylhexanoate of a, B
i is added in 10% excess with respect to the stoichiometric ratio. Then, the coating density is set to 0.15M, and the shake-off speed is 2000r.
A film was formed on a silicon substrate provided with a lower electrode 1 made of platinum having a thickness of 2000 angstroms.

【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 Ta29 膜厚を得た。
Thereafter, the coating film is dried at 250 ° C. for 5 minutes, and further heated to 800 ° C. at a temperature rising rate of 125 ° C./second using an annealing device, and rapidly heated in an oxygen atmosphere for 30 seconds. Bake. The process from coating film formation to baking is repeated 3 times to form a multilayer film,
Anneal at 60 ° C. for 60 minutes. As a result, the film thickness 240
A 0 angstrom SrBi 2 Ta 2 O 9 film thickness was obtained.

【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。
Subsequently, an upper electrode 2 made of upper platinum having a film thickness of 2000 angstrom is sputter-deposited on the ferroelectric thin film 3 and etched by using an ion mill. Finally, the entire substrate is 800 in an oxygen stream. Secondary annealing is performed at 30 ° C. for 30 minutes to form the ferroelectric memory cell 4. By this manufacturing process, a ferroelectric memory cell array in which ferroelectric memory cells are arranged in a simple matrix is configured.

【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。
Although the MOD method is used in the above-mentioned manufacturing process, the ferroelectric thin film may be formed similarly by a physical vapor deposition method (PVD) such as sputtering or a chemical vapor deposition method such as MOCVD. You can

【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。
Since the lower electrode 1, the ferroelectric thin film 3 and the upper electrode 2 are laminated while including the heat treatment process, various causes such as crystal defects at the interface of each layer to be joined by being exposed to plasma or heat. May occur, which may affect the electrical properties of the interface between the respective layers or in the vicinity thereof, and make the specific electrical characteristics asymmetric. However, the above-mentioned reason is one of the interpretations.

【0024】また、このヒステリシス特性の非対称性
は、SrBi2 Ta29 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。
The asymmetry of the hysteresis characteristic is not specific to the SrBi 2 Ta 2 O 9 ferroelectric thin film 3 and also occurs in a PZT film known as a ferroelectric material, for example.

【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 Ta29 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。
FIG. 4 shows the relationship between the polarization breakdown amount ΔP and the magnitude Va of the applied pulse when a single pulse is applied. This figure shows the ferroelectric thin film 3 of SrBi 2 Ta 2 O 9.
Is the actual measurement data for. Here, the polarization breakdown amount ΔP represents how much the polarization amount of the ferroelectric thin film 3 has changed by applying a pulse of Va, that is, the breakdown.

【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。
Although defined by the coercive voltage Vc in FIG. 4, the coercive voltage shown in FIG. 3 evaluated while applying a continuous wave and FIG. 4 evaluated while applying a single pulse is Generally different, Vc ≠ Vc ′.

【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。
In the figure, the [I] region is a region where the polarization state set in the first direction does not change even if a pulse having a voltage of the region is applied. In the present embodiment, the first polarization state is the negative point with respect to the origin in FIG. Then, it is defined as "0" of digital data. Considering the read margin between the first polarization state and the partial polarization state which is one of the memory states, it is better to make the electrical characteristics of the first polarization state as large as possible. Is preferably in a completely polarized state, but conversely, it is not necessary to be in a completely polarized state as long as the read margin can secure an amount capable of distinguishing the data "1" and "0".

【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。
On the other hand, the partially polarized state is defined as "1".
This is defined for ease of explanation,
Even if "1" and "0" are defined in reverse, there is no problem in implementing.

【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。
In the figure, the region [III] is a region in which the first polarization state is inverted to the second polarization state by the applied pulse. Since the first polarization state is defined by point A in FIG. 3, the second polarization state is, for example, point A on the positive side of the origin. The [II] region shows a region in the partially polarized state. This partial polarization means the first
Is a mixed state of the second polarization and the second polarization, that is, a state in which domains of different polarizations are mixed.

【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。
As described above, the partial polarization sets the polarization state of the ferroelectric thin film 3 to the first polarization state by the first pulse having the negative direction, and then the first polarization having the positive direction. It can be formed by applying two pulses.

【0031】次に図4は、SrBi2 Ta29 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。
Next, FIG. 4 shows measured data for the SrBi 2 Ta 2 O 9 ferroelectric thin film 3.
By applying a pulse having a magnitude of 2 to 2.5 times the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film 3, ΔP = 1 and the polarization is completely destroyed. That is, the polarization can be completely inverted.

【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。
Therefore, the coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film 3 is 2
A negative first pulse having a magnitude of 2 to 2.5 times is applied to set the polarization state of the ferroelectric thin film 3 to the first polarization state in the negative direction, and then, the ferroelectric thin film. A partially polarized state can be formed by applying a positive second pulse having a magnitude of 0.3 to 2 times the coercive voltage Vc of 3.

【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。
It has been confirmed that this partially polarized state exists extremely stably. However, it has been confirmed that the capacitance value Cp with respect to the partial polarization forming voltage Vp shown in FIGS. The cause is not definite, but as described above, the ferroelectric thin film 3 is laminated with the lower electrode 1, the ferroelectric thin film 3, and the upper electrode 2 while including the heat treatment process. It is expected that the Cp-Vp characteristics will be asymmetric due to different electrical properties at or near the interface between the ferroelectric thin film 3 and the upper electrode 2.

【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。
For the same ferroelectric cell 4, FIG.
When a voltage is applied to the upper electrode 2 side and a signal is read from the lower electrode 1 side, conversely, FIG. 6 is a case where a voltage is applied to the lower electrode 1 side and a signal is read from the upper electrode 2 side. However, since they are asymmetric, the curves do not match as they are. However, the maximum value Cp of the capacitance Cp in the partially polarized state
max is almost the same. Further, of course, since the electrical characteristics of the same cell are used, the lower electrode 1 and the upper electrode 2 are
Needless to say, by reversing the electrodes, they match.

【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
Ta29 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。
Therefore, the first polarization state, that is,
When "0" is set, the capacitance value Co in the first polarization state differs depending on whether the upper electrode 2 side is polarized or the lower electrode 1 side is polarized. For example, in FIGS. 5 and 6, X
When the point is "0" and the Y point is "1", the capacitance value difference ΔC between "1" and "0" is about 5%. On the other hand, if the Z point is "0" and the Y point is "1", the capacitance value difference between "1" and "0" doubles to about 10%. This is SrBi 2
It is not unique to the Ta 2 O 9 ferroelectric thin film 3. For example, the same applies to PZT known as a ferroelectric material.

【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。
FIG. 1 shows, as an embodiment of the present invention, a configuration of a memory device having a ferroelectric cell 4 in a simple matrix configuration, and its operation will be described. In this ferroelectric memory device, the second stripe electrode 19 serving as a stripe-shaped upper electrode and the first stripe electrode 18 serving as a stripe-shaped lower electrode in the direction intersecting with each other are formed of the ferroelectric thin film 3.
A ferroelectric memory cell array 20 configured by sandwiching is used. In this cell array 20, cell selection circuits 23a and 23b connected to the respective electrodes to select cells, a voltage distribution circuit 33 connected to them, and the voltage distribution circuit 33.
An n control circuit 34 is provided for controlling the. Further, the cell selection circuit 23a is connected to the first, second and third pulse transmission circuits 25.26.27 via the changeover switch 28. The cell selection circuit 23b is connected to a data read circuit 32, a data write circuit 31, and a polarization setting circuit 30 via a changeover switch 29.

【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。
Next, the read operation of the ferroelectric memory device will be described. Here, either the upper electrode or the lower electrode may be the first striped electrode 18 or the second striped electrode 19, but as described above, the capacitance value difference ΔC between the capacitance in the saturated polarization state and the capacitance in the partial polarization is The larger the read margin, the better the S / N can be read, and when setting the first polarization state “0”, the saturation polarization state in which the capacitance value in the saturation state is smaller among the two saturation polarization states. Is the first polarization state.

【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
1 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。
The voltage application direction is determined so that the capacitance difference between the capacitance C 0 and the capacitance C 1 becomes large. In this embodiment, the capacitance C 0 is the smallest when the voltage is applied from the first stripe electrode 18, and the capacitance difference between the capacitance C 0 and the capacitance C 1 is the largest. As a result, the read margin can be increased and S
/ N allows good reading.

【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。
Next, the write operation of the present ferroelectric memory device will be described. First, the first polarization state is set. In this case, one desired cell 21 is selected by the cell selection circuit 23, and the first pulse is applied only to the selected cell 21 from the first pulse sending circuit 25 that sends the first pulse. Next, the changeover switch 28 is changed over to output the second pulse to the second pulse sending circuit 26.
Thus, the second pulse is applied only to the selected memory cell.

【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。
However, in the case of the simple matrix structure shown in the figure, it is not easy to apply the voltage only to the selected memory cell 21. This is because if a voltage is applied to a selected cell due to mutual interference (crosstalk) with an adjacent cell, some voltage will be applied to the non-selected cell.

【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。
For example, referring to FIG. 7, the capacitance C is formed into an m × m matrix, Cij40 is selected,
When a voltage of Va is applied, the unselected cells 4
A voltage value as shown in FIG. 8 is applied to each cell including 0 '. By applying such a voltage, the polarization state of the non-selected cells 40 'that are not selected also changes.

【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。
In this embodiment, writing / reading is performed by the following method so as not to change the polarization state. First, the polarization setting for setting the first polarization state is switched to the first pulse transmission circuit 25 by the changeover switch 28, the cell selection circuit 23 selects all the first stripe electrodes 18 of the X lines, and
Similarly, all the second stripe electrodes 19 of the Y line are selected by the cell selection circuit 23, the changeover switch 29 is switched to the polarization setting circuit 30 side, and the first pulse is applied to all cells. By applying such a voltage, all cells are set to the first polarization state.

【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。
Next, in the writing for setting the partial polarization state, the change-over switch 28 is used for the second pulse sending circuit 2
6, and the write circuit 3 by the changeover switch 29.
Select 1.

【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。
Then, the voltage distribution circuit 33 and the cell selection circuit 23 apply voltage as follows. For example, X
Vw for the selected first stripe electrode 18 of the line, Vw / n for all the unselected first stripe electrodes 18 ', 0 (v) for the selected second stripe electrode 19 of the Y line, and all the unselected first stripe electrodes 18'. The two stripe electrodes 19 'are (n-1) Vw /
A potential of n is applied. The value of n is set by the n control circuit 34 provided in the voltage distribution circuit 33. A simple equivalent circuit at this time is shown in FIG.

【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。
Cs shown in FIG. 8 is a selected cell, Cy is a non-selected cell connected to the selected first stripe electrode of the X line and the unselected second stripe electrode of the Y line, and Cx is Y. The non-selected cell Cxy connected to the selected second stripe electrode of the line and the unselected first stripe electrode of the X line includes the unselected first stripe electrode of the X line and the unselected second stripe electrode of the Y line. It is a non-selected cell connected to the stripe electrode. Also, the * mark indicates the electrode on the lower electrode side of the cell capacitor sandwiched between the stripe electrodes shown in FIG.

【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。
As described above, data is written to the selected cell Cs by applying the voltage Vw from the direction of the lower electrode. An unselected cell Cy connected to the selected first stripe electrode of the X line, an unselected second stripe electrode of the Y line, and a selected second stripe electrode of the Y line, and an unselected first stripe electrode of the X line. The voltage Vw / n is applied from the direction of the lower electrode to the non-selected cell Cx connected to the one stripe electrode.

【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。
In addition, the unselected cell Cxy connected to the unselected first stripe electrode of the X line and the unselected second stripe electrode of the Y line has a voltage (n
-2) Vw / n is applied.

【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。
Here, when n = 3 so that the voltages applied to the respective non-selected cells become equal, the non-selected cells Cy and Cx have 1/3 Vw from the lower electrode direction as described above.
Is applied, the polarization state of the cell hardly changes, but 1/3 Vw is applied to the non-selected cell Cxy from the direction of the upper electrode. Therefore, compared with the non-selected cells Cy and Cx, A change occurs in the polarization state, that is, it is destroyed.

【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。
As described above, since non-destructiveness causes non-uniformity in non-selected cells, the matrix cell as a whole is
The destruction amount of the non-selected cell becomes large. Therefore, in the embodiment of the present invention, the value of n is set to n ≠ 3 and the voltages applied to the non-selected cells are made uneven. The value of n is the non-selected cell C
n is set so that the amount of breakdown applied to y and Cx by applying a voltage from the direction a and the amount of breakdown applied to the non-selected cell Cxy from the direction b, which is opposite to the direction a, are destroyed. The value of is set by the n control circuit 34. Here a direction,
With respect to the b direction, for example, the direction from the lower electrode to the upper electrode may be the a direction, and the opposite direction may be the b direction, or both directions may be interchanged.

【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。
In the embodiment, when setting the first polarization state, that is, "0", the saturation polarization state in which the capacitance value C 0 in the saturation state is small among the two saturation polarization states is the first polarization state. The polarization state is 1. Further, the voltage is applied from the direction in which C 0 is the smallest. In this embodiment, the capacitance C 0 is minimized when a voltage is applied from the first stripe electrode 18. Therefore, by setting the value of n within the range of 2 <n <3, the unselected cells Cy, Cx, C are selected.
The voltage applied to xy can be set to V (Cy) = V (Cx)> V (Cxy), and the destruction amount of the non-selected cells can be made approximately the same.

【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。
Therefore, the destruction amount of the polarized states of Cy and Cx is slightly increased as compared with n = 1/3, but the destroyed amount of the polarized state of Cxy is decreased as compared with n = 1/3. As a whole cell, it is possible to realize the non-destructiveness by reducing the destruction amount of the non-selected cell as much as possible. That is, without changing the polarization state of the non-selected cell, the magnitude Vw of the second pulse is applied to the selected cell 21, and the polarization state is set to the intended partial polarization state. That is, data can be written to non-selected cells in a non-destructive manner. This operation is performed sequentially, and among all the cells, the cell to be set to the partially polarized state is set to the partially polarized state, whereby the write operation is completed.

【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。
Similar to the above-mentioned writing, for example, a third pulse for reading is applied as follows. First, the changeover switch 28 is changed over to select the third pulse sending circuit 27. Then, the selector switch 29 is switched to select the read circuit 32. By the voltage distribution circuit 33 and the cell selection circuit 23, for example, Vr is applied to the selected first stripe electrodes 18 of the X line, Vr / n is applied to all the unselected first stripe electrodes 18 ′, and the second selected of the Y lines is selected. By applying a voltage of 0 (v) to the stripe electrode 19 and all the unselected second stripe electrodes 19 'of (n-1) Vr / n, the selected cell Cs is supplied with V from the a direction.
Vr / n is applied to the r and non-selected cells Cy and Cx from the a direction, and (n-2) Vr / n is applied to the non-selected cell Cxy from the b direction.

【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。
Therefore, only a very small voltage of Vr / n or (n-2) Vr / n is applied to the non-selected cells, the amount of signal from the non-selected cells is very small, and the read circuit. The information flowing into 33 is mainly from the selected cell 21, and it is possible to discriminate between “0” and “1”.

【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。
Of course, if the Cp-Vp characteristics are symmetrical, n = 1/3 during writing and the voltage applied to each non-selected cell is made equal to Vw / 3, so that the matrix cell 20 as a whole has The destruction amount of the non-selected cells can be minimized, and similarly, the destruction amount at the time of reading can be minimized.

【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。
By the way, when setting the first polarization state, that is, "0", when the saturation polarization state having a large capacitance value in the saturation state among the two saturation polarization states is the first polarization state, Further, the first pulse and the first pulse having a polarity opposite to that of the first pulse so that the capacitance difference between the capacitance value C 0 in the first polarization state and the capacitance value C 1 in the partial polarization state becomes small. When the application direction of the second pulse is determined and configured, that is, the upper electrode of the ferroelectric thin film 3 is the first stripe electrode 18, and the lower electrode is the second stripe electrode 19.
In the case of configuring with, the value of n is set in the range of ∞>n> 3 to select non-selected cells Cy, Cx, C.
The voltage applied to xy can be set to V (Cy) = V (Cx) <V (Cxy), and the destruction amount of the non-selected cells can be made to be the same amount. Is
The amount of destruction of the non-selected cells can be reduced as much as possible and the non-destructiveness can be increased.

【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。
The waveform of the second pulse applied at the time of writing the data is based on the time constant determined by the resistance component R and the capacitance component C due to the first stripe electrode and the second stripe electrode, and wiring not shown. Is a pulse having a later rise time tr. That is, tr ≧ RC. As a result, as shown in FIG. 9, the voltage applied to the selected cell can be properly applied with the voltage of the magnitude Vw, and at least the excessive voltage application due to overshooting, ringing, etc. can be prevented, and the correct "1""You can write the state.

【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。
Although the description has been made based on the above embodiment, the present invention also includes the following inventions. (1) A first stripe electrode composed of a plurality of stripe-shaped electrodes arranged in parallel, and an array surface of the first stripe electrode which is spaced apart from the array surface in parallel to the array surface of the first stripe electrode. A second stripe electrode in which a plurality of stripe electrodes are arranged in parallel with each other in a direction orthogonal to the arrangement direction of the stripe electrodes, and both electrodes at the intersection of the first and second stripe electrodes. A ferroelectric memory in which memory cells are arranged in a matrix, which is composed of a ferroelectric thin film disposed between the ferroelectric memory and a driving means for selectively writing or reading information to or from the memory cells of the ferroelectric memory are provided. In the ferroelectric memory device having the ferroelectric thin film, the polarization-electrode (PV) hysteresis characteristics of the ferroelectric thin film are asymmetrical, and the driving means is arranged in the first stripe electrode and the second strike electrode. A memory cell selecting means for designating a desired memory cell by designating a striped electrode in the electrode, and a voltage V is applied to the designated striped electrode in the first striped electrode to form the first stripe. A voltage V / n (n is a finite real number and is in the range of 2 <n <3 or n> 3) is applied to a non-designated striped electrode in the electrode to designate in the second striped electrode. A voltage of 0 (v) is applied to the striped electrode formed by applying a voltage (n-1) V / n to a non-designated striped electrode in the second striped electrode. A ferroelectric memory device characterized by the above.

【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。
According to the present invention, the voltage applied to the non-designated striped electrode is made uneven between the first striped electrode and the second striped electrode, and the non-selected cell C is selected.
It is possible to make the amount of destruction caused by applying a voltage to x and Cy and the amount of destruction caused by applying a voltage to the non-selected cell Cxy in the opposite direction to approximately the same amount. It can be reduced to a minimum and crosstalk can be reduced.

【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。
The embodiment to which the present invention can be applied is, in addition to the above-described embodiment, a ferroelectric memory device of another form in which information is written in and read from a ferroelectric memory without using a partially polarized state. Can also be applied, and a crosstalk reducing effect can be obtained.

【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。
(2) In the ferroelectric memory device according to the item (1), the driving means further applies a coercive voltage V of the ferroelectric thin film to all the memory cells of the ferroelectric memory.
The voltage control means comprises a first pulse applying means for applying a voltage Ve of c or more to set one of two saturated polarization states having different polarities in the ferroelectric thin film, and the applied voltage control means. Is set to a voltage Vw having a polarity opposite to that of the voltage Ve and forming a partial polarization state in which domains of polarization states having different polarities are mixed in the ferroelectric thin film. After all the memory cells are brought to the first polarization state, which is one of the saturation polarization states, by the pulse applying means, the memory cell selected by the memory cell selecting means is applied to the voltage V by the applied voltage control means.
By applying a second pulse of w to make it a second polarization state which is a partial polarization state, information is written by two memory states of a saturated polarization state and a partial polarization state. Ferroelectric memory device.

【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。
The embodiment to which the present invention is applied corresponds to the embodiment described in the section of the embodiment of the invention. In a ferroelectric memory in which information is written in two polarization states, that is, a saturated polarization state and a partial polarization state, by reading the capacitance of each memory cell at a low potential, nondestructive reading that reads information without destroying the written information can be performed. It is possible. However, since the capacity difference between the two polarization states, the saturated polarization state and the partial polarization state, is generally as small as about 20%, the invention of (1) above is applied to destroy the information in the non-selected cell at the time of information recording. It is possible to effectively realize nondestructive reading in this information recording method by reducing

【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。
(3) In the ferroelectric memory device as described in the above item (2), of the two saturated polarization states having different polarities in the ferroelectric thin film, the saturation polarization state having the smaller capacitance value is the polarization state. The polarity of the first pulse application means is set so as to be in the first polarization state, and the value of n in the applied voltage control means is set in the range of 2 <n <3. Ferroelectric memory device.

【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。
According to the present invention, as shown in FIGS. 5 and 6, the capacitance value in the partially polarized state is larger than the capacitance values in the two saturated polarized states having different polarities. By setting the saturated polarization state to the first polarization state, the capacitance value difference ΔC between the capacitance value C0 in the saturation polarization state and the capacitance value C1 in the partial polarization state increases, so that the read margin increases. In addition, by setting the value of n within the range of 2 <n <3, the voltage applied to the non-selected cells Cx, Cy, Cxy is V (Cx) = V (Cy)> V (Cx
y), the amount of destruction of the entire non-selected cells can be reduced to a minimum, and crosstalk can be reduced. Due to these synergistic effects, reading with good S / N becomes possible.

【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。
(4) In the ferroelectric memory device as described in the above item (2), of the two saturated polarization states having different polarities in the ferroelectric thin film, the saturation polarization state having the larger capacitance value is the polarization state. The polarity of the first pulse applying means is set so as to be in the first polarization state, and the value of n in the applied voltage control means is set in the range of n> 3. Dielectric memory device.

【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。
According to the present invention, by setting the saturated polarization state of the polarity having the larger capacitance value to the first polarization state,
Even when the capacitance difference from the partially polarized state, that is, when the read margin is small, the voltage applied to the non-selected cells Cx, Cy, Cxy is set to V by setting the value of n within the range of n> 3. (Cx) = V (Cy)> V (Cx
y), the amount of destruction of the entire non-selected cells can be reduced to a minimum, and crosstalk can be reduced.

【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。
(5) In the ferroelectric memory device according to the item (3), the capacitance value C0 of the ferroelectric thin film in the first polarization state and the capacitance value C of the second polarization state in the ferroelectric thin film.
1. The ferroelectric memory device, wherein the voltage application directions of the first pulse and the second pulse are set so that the difference in capacitance value from 1 is large.

【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。
According to the present invention, as shown in FIGS. 5 and 6, the difference between the capacitance value in the partially polarized state and the capacitance values in the two saturated polarized states having different polarities is different depending on the direction of the applied voltage. Since it depends on the saturation polarization state, the difference ΔC in capacitance value between the capacitance value C0 in the saturation polarization state and the capacitance value C1 in the partial polarization state becomes large. Therefore, the read margin is further increased by setting the voltage application direction. Therefore, it is possible to read out with good S / N.

【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。
(6) In the ferroelectric memory device according to any one of the above items (2), (3), (4) or (5), the data is further recorded in the memory cell of the ferroelectric memory. The third pulse applying means for reading the stored information, and the voltage Vr of the third pulse is | Vr | <| V
A ferroelectric memory device characterized by being set in a range of w |.

【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。
According to the present invention, in a ferroelectric memory in which information is written in the memory cell in two polarization states, that is, a saturated polarization state and a partial polarization state, each memory cell has a voltage Vr lower than the partial polarization forming voltage Vw. By reading the capacity of, the nondestructive reading for reading the information without destroying the written information becomes possible.

【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。
(7) The ferroelectric memory according to any one of the above items (1), (2), (3), (4), (5) or (6). In the device, the second pulse rising time tr by the applied voltage control means is defined as R and the capacitance in the wiring portions between the first and second stripe electric electrodes and these electrodes and the voltage application means are C and C, respectively. At this time, a ferroelectric memory device is set such that tr ≧ RC.

【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。
According to the present invention, the rising time tr of the second stretched answering machine is generated by the resistance component R and the capacitance component C in the wiring portions between the first and second stripe electrodes and these electrodes and the voltage applying means. By making it slower than the time constant RC, it is possible to prevent an excessive voltage from being applied to the selected cell due to overshooting, ringing, etc., and to apply the voltage Vw accurately to the selected cell to optimize the partial polarization nourishing body. Can be formed.

【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。
(8) A memory cell in which a ferroelectric thin film is sandwiched between a second stripe electrode serving as a stripe-shaped upper electrode and a first stripe electrode serving as a stripe-shaped lower electrode in a direction crossing each other forms a simple matrix. A ferroelectric memory cell array arranged and configured;
A first cell selection circuit provided on the stripe electrode for selecting an arbitrary memory cell column; a second cell selection circuit provided on the second stripe electrode for selecting an arbitrary memory cell row; A voltage distribution circuit that distributes and outputs an arbitrary voltage to each of the first and second cell selection circuits, an n control circuit that controls the voltage distribution circuit, and a first changeover switch in the first cell selection circuit. Via the first, second, and third pulse sending circuits for outputting one of the erase pulse, the write pulse, and the write pulse, respectively, and the second cell selection circuit for the second pulse. A ferroelectric memory device comprising: a data read circuit, a data write circuit, and a polarization setting circuit which are connected via a changeover switch.

【0073】[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。
As described above in detail, according to the present invention, a ferroelectric memory device suitable for high integration, capable of writing / reading information while reducing crosstalk, and a driving method thereof. Can be provided.

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

【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。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a ferroelectric memory device as an embodiment of a ferroelectric memory device and a driving method thereof according to the present invention.

【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。
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of a ferroelectric memory used in an embodiment according to the present invention.

【図3】図2に示した強誘電体メモリの強誘電体薄膜S
rBi2 Ta29 のヒステリシス特性を示す図であ
る。
FIG. 3 is a ferroelectric thin film S of the ferroelectric memory shown in FIG.
It is a diagram showing the hysteresis characteristic of rBi 2 Ta 2 O 9.

【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。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a polarization breakdown amount ΔP and a magnitude Va of an applied pulse.

【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 Ta29 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。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a capacitance value Cp of a ferroelectric thin film SrBi 2 Ta 2 O 9 and a partial polarization forming voltage Vp when a voltage is applied from an upper electrode.

【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 Ta29 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。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a capacitance value Cp of a ferroelectric thin film SrBi 2 Ta 2 O 9 and a partial polarization forming voltage Vp when a voltage is applied from a lower electrode.

【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。
FIG. 7 is a diagram for explaining a relationship between cells and an applied voltage in a cell configuration of an m × m simple matrix memory.

【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。
FIG. 8 is a diagram showing a simple equivalent circuit of a matrix memory circuit at the time of writing data.

【図9】選択セルへ印加される電圧の波形を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a waveform of a voltage applied to a selected cell.

【図10】従来の強誘電体メモリの構成を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a conventional ferroelectric memory.

【図11】従来の強誘電体メモリの構成を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a conventional ferroelectric memory.

【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。
12A is a diagram showing a hysteresis characteristic of a ferroelectric memory, and FIG. 12B is a diagram showing a relationship between a partial polarization forming voltage and a capacitance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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。
1 ... Lower electrode, 2 ... Upper electrode, 3 ... Ferroelectric thin film, 4 ...
Ferroelectric cell, 18 ... First stripe electrode, 19 ... Second
Stripe electrodes, 20 ... Ferroelectric memory cell array, 2
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Memory cell, 23a, 23b ... Cell selection circuit, 24
..., 25 ... first pulse sending circuit, 26 ... second pulse sending circuit, 27 ... third pulse sending circuit, 28, 29 ...
Changeover switch, 30 ... Polarization setting circuit, 31 ... Write circuit, 32 ... Read circuit, 33 ... Voltage distribution circuit, 34 ... N
Control circuit.

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年2月26日[Submission date] February 26, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項1[Correction target item name] Claim 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0013[Correction target item name] 0013

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0013】[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(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。
In order to achieve the above object, the present invention provides a first stripe electrode composed of a plurality of stripe electrodes arranged in parallel and an arrangement surface of the first stripe electrode. , The array planes are separated in parallel,
Further, a second stripe electrode formed by arranging a plurality of stripe electrodes in parallel with the first stripe electrode in a direction orthogonal to the first stripe electrode arrangement direction, and the first and second stripe electrodes.
Ferroelectric memory in which memory cells are arranged in a matrix, which is composed of a ferroelectric thin film disposed between both electrodes at the intersection of the stripe electrodes, and information is selectively stored in the memory cells of this ferroelectric memory. in the ferroelectric memory device and a drive means for writing or reading, the ferroelectric thin film, the polarization - a voltage (PV) hysteresis characteristic asymmetric, said drive means, said first stripe electrodes A memory cell selecting means for selecting a desired memory cell by designating a striped electrode in the first striped electrode and a striped electrode in the second striped electrode; and applying a voltage V to the striped electrode designated in the first striped electrode. , The voltage V / n (n
Is a finite real number, which is in the range of 2 <n <3 or n> 3), and a voltage of 0 (V) is applied to a designated striped electrode in the second striped electrode, A dielectric memory device having an applied voltage control means for applying a voltage (n-1) V / n to a non-designated striped electrode in the second striped electrode.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0057[Name of item to be corrected] 0057

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【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(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。
Although the description has been made based on the above embodiment, the present invention also includes the following inventions. (1) A first stripe electrode composed of a plurality of stripe-shaped electrodes arranged in parallel, and an array surface of the first stripe electrode which is spaced apart from the array surface in parallel to the array surface of the first stripe electrode. A second stripe electrode in which a plurality of stripe electrodes are arranged in parallel with each other in a direction orthogonal to the arrangement direction of the stripe electrodes, and both electrodes at the intersection of the first and second stripe electrodes. A ferroelectric memory in which memory cells are arranged in a matrix, which is composed of a ferroelectric thin film disposed between the ferroelectric memory and a driving means for selectively writing or reading information to or from the memory cells of the ferroelectric memory are provided. in the ferroelectric memory device having the ferroelectric thin film, the polarization - a voltage (PV) hysteresis characteristic asymmetric, said drive means, said first stripe electrode and the second stripe A memory cell selecting means for designating a desired memory cell by designating a striped electrode in the electrode, and a voltage V is applied to the designated striped electrode in the first striped electrode to form the first stripe. A voltage V / n (n is a finite real number and is in the range of 2 <n <3 or n> 3) is applied to a non-designated striped electrode in the electrode to designate the striped electrode in the second striped electrode. A voltage of 0 (v) is applied to the striped electrode formed by applying a voltage (n-1) V / n to a non-designated striped electrode in the second striped electrode. A ferroelectric memory device characterized by the above.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. A first stripe electrode composed of a plurality of stripe-shaped electrodes arranged in parallel, and an array surface of the first stripe electrode which is spaced apart from the array surface in parallel to the array surface of the first stripe electrode. One stripe electrode is arranged orthogonally to the arrangement direction, and a second stripe electrode is formed by arranging a plurality of stripe-shaped electrodes in parallel, and an intersection of the first and second stripe electrodes. Ferroelectric memory in which memory cells are arranged in a matrix, comprising a ferroelectric thin film arranged between both electrodes, and driving means for selectively writing or reading information to or from the memory cells of this ferroelectric memory In the ferroelectric memory device having: a ferroelectric thin film, the polarization-electrode (PV) hysteresis characteristics of the ferroelectric thin film are asymmetrical, and the driving means is arranged in the first stripe electrode and the second stripe electrode. Memory cell selecting means for designating a desired memory cell by designating a striped electrode in the leip electrode, and applying a voltage V to the designated striped electrode in the first striped electrode, A voltage V / n (n is a finite real number in the range of 2 <n <3 or n> 3) is applied to an undesignated striped electrode in the striped electrode, An applied voltage control means for applying a voltage of 0 (V) to the designated striped electrode and a voltage (n-1) V / n to the non-designated striped electrode in the second striped electrode. A ferroelectric memory device comprising.
【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。
2. The ferroelectric memory device according to claim 1, wherein the driving unit further applies a voltage Ve equal to or higher than a coercive voltage Vc of the ferroelectric thin film to all memory cells of the ferroelectric memory.
Is applied to set one of the two saturated polarization states having different polarities in the ferroelectric thin film, and the voltage V in the applied voltage control means is: The voltage Ve
Is set to a voltage Vw that forms a partial polarization state in which domains of polarization states having different polarities are mixed in the ferroelectric thin film, and all the memory cells are set by the first pulse applying means. After the first polarization state, which is one of the saturation polarization states, is set, the memory cell selected by the memory cell selection means is applied with the second pulse of the voltage Vw by the applied voltage control means to be in the partially polarization state. A ferroelectric memory device characterized in that information is written in two storage states, a saturated polarization state and a partial polarization state, by setting a certain second polarization state.
【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。
3. The ferroelectric memory device according to claim 2, wherein, of the two saturated polarization states having different polarities in the ferroelectric thin film, the saturation polarization state having the smaller capacitance value is the first polarization state. The polarity of the first pulse applying means is set so as to be in a polarized state, and the value of n in the applied voltage control means is set in the range of 2 <n <3. Body memory device.
【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。
4. The ferroelectric memory device according to claim 2, wherein, of the two saturation polarization states having different polarities in the ferroelectric thin film, the saturation polarization state having the larger capacitance value is the first polarization state. The ferroelectric memory is characterized in that the polarity of the first pulse application means is set so as to be in a polarized state, and the value of n in the applied voltage control means is set in the range of n> 3. apparatus.
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