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JP2000353380A - Ferroelectric memory and control method for its operation, structure of ferroelectric memory cell and its manufacturing method - Google Patents

Ferroelectric memory and control method for its operation, structure of ferroelectric memory cell and its manufacturing method

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Publication number
JP2000353380A
JP2000353380A JP2000098344A JP2000098344A JP2000353380A JP 2000353380 A JP2000353380 A JP 2000353380A JP 2000098344 A JP2000098344 A JP 2000098344A JP 2000098344 A JP2000098344 A JP 2000098344A JP 2000353380 A JP2000353380 A JP 2000353380A
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JP
Japan
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ferroelectric
memory cell
line
bit line
memory
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JP2000098344A
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Japanese (ja)
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Inventor
Nobuhiro Tanabe
伸広 田辺
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the occurrence of erroneous data discrimination caused by variation of a reference potential by storing two bit data using plural ferroelectric capacitors utilizing polarization phenomenon of a ferroelectric substance. SOLUTION: A ferroelectric memory 1 is provided with three ferroelectric capacitors 39-41 connected in series, and a memory cell 2 constituted of two MOS transistors 25, 26 and storing two bit data. Two kinds of state exist in data written in each ferroelectric capacitors 39-41 depending on the direction of residual polarization. For example, data obtained when voltage is applied in a state in which a potential of a bit line side is higher than a potential of a plate line side are assumed as 1, and data obtained when voltage is applied in a state in which a potential of a bit line side is lower than the potential of a plate line side are assumed as 0, data written in each ferroelectric capacitors 39-41 are read out to bit lines BL1A, BL1B.

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】この発明は、強誘電体メモリ
及びその動作制御方法並びに強誘電体メモリセル構造及
びその製造方法に係り、詳しくは、データを記憶する複
数の強誘電体容量とスイッチング動作を行う複数のメモ
リセルトランジスタとによりメモリセルが構成された強
誘電体メモリ及びその動作制御方法並びに強誘電体メモ
リセル構造及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric memory and an operation control method thereof, and a ferroelectric memory cell structure and a manufacturing method thereof. The present invention relates to a ferroelectric memory in which a memory cell is constituted by a plurality of memory cell transistors, a method of controlling the operation thereof, a ferroelectric memory cell structure, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体記憶装置は大別して、電源をオフ
すると記憶データが消えてしまう、いわゆる揮発性メモ
リと、電源をオフしても記憶データが保持される、いわ
ゆる不揮発性メモリとに二分される。前者の代表はRA
M(Random Access Memory)として知られている一方、後
者の代表はROM(Read Only Memory)として知られて
いる。これらのメモリはほとんどが、集積度の点で優れ
ているMOS(Metal Oxide Semiconductor)型トランジ
スタによって構成されている。
2. Description of the Related Art Semiconductor memory devices are roughly divided into so-called volatile memories, in which stored data is lost when the power is turned off, and so-called nonvolatile memories, in which the stored data is retained even when the power is turned off. You. The former representative is RA
While known as M (Random Access Memory), the latter representative is known as ROM (Read Only Memory). Most of these memories are constituted by MOS (Metal Oxide Semiconductor) type transistors which are excellent in integration degree.

【0003】また、RAMはROMに比較して上述した
ような高集積化の利点をより大きく生かせるため、コス
トダウンが図れるので、データ機器などの各種の記憶装
置に広く適用されている。また、RAMのうち、広く用
いられているD(Dynamic)RAMでは、容量(キャパシ
タ)を利用してその容量の電荷の有無によりデータを記
憶するので、高集積化に伴う半導体基板上での容量の占
有面積の制約に因る記憶能力の低下を補うために、容量
の構造に種々の工夫がなされている。
A RAM is widely applied to various types of storage devices such as data devices because a RAM can make the most of the above-described advantage of high integration as compared with a ROM and can reduce the cost. Further, among the RAMs, a widely used D (Dynamic) RAM uses a capacitance (capacitor) to store data depending on the presence or absence of electric charge of the capacitance. In order to compensate for the decrease in storage capacity due to the restriction on the occupied area of the memory, various ideas have been devised for the structure of the capacitor.

【0004】ところで、RAMの一種として、上述の容
量を構成する誘電体材料として強誘電体を用いた強誘電
体メモリが開発されており、この強誘電体メモリは記憶
保持に強誘電体の分極現象を利用することにより、電源
をオフしても記憶データが消えない不揮発性のRAMと
して動作する。
As a kind of RAM, a ferroelectric memory using a ferroelectric material as a dielectric material constituting the above-mentioned capacitor has been developed. By utilizing this phenomenon, the device operates as a nonvolatile RAM in which stored data is not erased even when the power is turned off.

【0005】図12は、例えば特許第2674775号
公報に開示されている、従来の強誘電体メモリを示す回
路図である。同図に示すように、強誘電体メモリは、記
憶を保持する強誘電体容量102と、この強誘電体容量
102が直列に接続されてスイッチング動作を行うメモ
リセルトランジスタ101とにより構成されて、1ビッ
トのデータを記憶するメモリセル104を備えている。
メモリセルトランジスタ101のゲート電極にはワード
線WLが接続され、強誘電体容量102のメモリセルト
ランジスタ101が接続されている側と反対側の電極に
はプレート線PLが接続されている。また、メモリセル
トランジスタ101の強誘電体容量102が接続されて
いる側と反対側の電極にはビット線BLが接続され、さ
らにこのビット線BLには差動型センス増幅器103が
接続されている。この強誘電体メモリは、1つの強誘電
体容量102と1つのメモリセルトランジスタ101と
によりメモリセル104が構成されているのが特徴にな
っている。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a conventional ferroelectric memory disclosed, for example, in Japanese Patent No. 2674775. As shown in FIG. 1, the ferroelectric memory includes a ferroelectric capacitor 102 that retains a memory, and a memory cell transistor 101 that performs a switching operation by connecting the ferroelectric capacitor 102 in series. A memory cell 104 that stores 1-bit data is provided.
The word line WL is connected to the gate electrode of the memory cell transistor 101, and the plate line PL is connected to the electrode of the ferroelectric capacitor 102 opposite to the side to which the memory cell transistor 101 is connected. Further, a bit line BL is connected to an electrode of the memory cell transistor 101 opposite to the side to which the ferroelectric capacitor 102 is connected, and a differential sense amplifier 103 is connected to the bit line BL. . This ferroelectric memory is characterized in that one ferroelectric capacitor 102 and one memory cell transistor 101 constitute a memory cell 104.

【0006】図13は、他の従来例を示すもので、例え
ば特許第2736072号公報に開示されている、2つ
の強誘電体容量を有する強誘電体メモリを示す回路図で
ある。同図に示すように、強誘電体メモリは、各々1ビ
ットのデータを記憶する複数のメモリセル120、12
2、124及び126を備えている。ここで、1つのメ
モリセル120は、直列に接続された2つの強誘電体容
量121A及び121Bと、これら直列接続容量121
A及び121Bが直例に接続されたメモリセルトランジ
スタ128とにより構成されている。
FIG. 13 shows another conventional example, and is a circuit diagram showing a ferroelectric memory having two ferroelectric capacitors disclosed in, for example, Japanese Patent No. 2736072. As shown in the figure, a ferroelectric memory has a plurality of memory cells 120, 12 each storing 1-bit data.
2, 124 and 126. Here, one memory cell 120 includes two ferroelectric capacitors 121A and 121B connected in series, and these series-connected capacitors 121A and 121B.
A and 121B are constituted by the memory cell transistor 128 connected in the example.

【0007】同様にして、メモリセル122は、直列に
接続された2つの強誘電体容量123A及び123Bと
メモリセルトランジスタ129とにより、メモリセル1
24は、直列に接続された2つの強誘電体容量125A
及び125Bとメモリセルトランジスタ131とによ
り、またメモリセル126は、直列に接続された2つの
強誘電体容量127A及び127Bとメモリセルトラン
ジスタ133とにより、それぞれ構成されている。
Similarly, the memory cell 122 is formed by two ferroelectric capacitors 123 A and 123 B connected in series and a memory cell transistor 129.
Reference numeral 24 denotes two ferroelectric capacitors 125A connected in series.
125B and the memory cell transistor 131, and the memory cell 126 is composed of two ferroelectric capacitors 127A and 127B and a memory cell transistor 133 connected in series.

【0008】第1のワード線130は、メモリセル12
0及び122の各々のメモリセルトランジスタ128及
び129の各々のゲート電極に接続され、第2のワード
線132は、メモリセル124及び126の各々のメモ
リセルトランジスタ131及び133の各々のゲート電
極に接続されている。第1のビット線134及び第2の
ビット線136はそれぞれ、第1のワード線130及び
第2のワード線132と直交している。また、第1の対
線141を構成している共通線138及び140はそれ
ぞれ、メモリセル120及び122の各々の強誘電体容
量121A、123A及び121B、123Bの一方の
電極に接続されている。また、第2の対線145を構成
している共通線142及び144はそれぞれ、メモリセ
ル124及び126の各々の強誘電体容量125A、1
27A及び125B、127Bの一方の電極に接続され
ている。この強誘電体メモリは、上述のように1つのメ
モリセル例えばメモリセル120は、直列に接続された
2つの強誘電体容量121A及び121Bと、1つのメ
モリセルトランジスタ128とにより構成されているの
が特徴になっている。
The first word line 130 is connected to the memory cell 12
The second word line 132 is connected to the gate electrode of each of the memory cell transistors 131 and 133 of each of the memory cells 124 and 126, and is connected to the gate electrode of each of the memory cell transistors 128 and 129 of each of the memory cells 0 and 122. Have been. The first bit line 134 and the second bit line 136 are orthogonal to the first word line 130 and the second word line 132, respectively. Further, the common lines 138 and 140 forming the first pair line 141 are connected to one electrode of the ferroelectric capacitors 121A, 123A and 121B and 123B of the memory cells 120 and 122, respectively. The common lines 142 and 144 forming the second pair line 145 are connected to the ferroelectric capacitors 125A, 125A,
It is connected to one of electrodes 27A, 125B and 127B. In the ferroelectric memory, as described above, one memory cell, for example, the memory cell 120 is configured by two ferroelectric capacitors 121A and 121B connected in series and one memory cell transistor 128. Is the feature.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、特許第26
74775号公報記載の従来の強誘電体メモリでは、1
つの強誘電体容量を用いて強誘電体メモリを構成してい
るため、データ読み出し時に参照電位が変化し易いの
で、データ識別誤りが生じ易くなる、という問題があ
る。すなわち、データ読み出し時には、レベル1とレベ
ル0とを識別する基準となる参照電位をビット線に与え
るが、上述の強誘電体容量に特性のばらつきや劣化等が
生ずると、これが直接に参照電位に影響してその値を変
化させるようになるので、参照電位は最適値からずれる
ようになる。そして、最悪の場合には、1、0の識別が
困難になって、データ識別誤りが生ずるようになる。ま
た、特許第2736072号公報記載の従来の強誘電体
メモリでは、直列に接続された2つの強誘電体容量を用
いてメモリセルが構成されているので、原理的に参照電
位が固定されるため上述のような欠点は防止されるが、
1ビット当たりのメモリセルの占有面積が大きくなる、
という問題がある。すなわち、1ビットのデータを記憶
するために2つの強誘電体メモリを用いているので、メ
モリセルが強誘電体容量2つ分の面積を必要とするた
め、結果的にメモリセルが占有する面積を増加させるこ
とになる。
By the way, Patent No. 26
In the conventional ferroelectric memory described in Japanese Patent No. 74775, 1
Since a ferroelectric memory is configured using two ferroelectric capacitors, the reference potential is likely to change at the time of reading data, so that there is a problem that a data identification error easily occurs. That is, at the time of data reading, a reference potential as a reference for discriminating between level 1 and level 0 is applied to the bit line. Since the value changes due to the influence, the reference potential deviates from the optimum value. In the worst case, it is difficult to discriminate between 1 and 0, and a data discrimination error occurs. Further, in the conventional ferroelectric memory described in Japanese Patent No. 2736072, a memory cell is formed using two ferroelectric capacitors connected in series, so that the reference potential is fixed in principle. Although the disadvantages described above are prevented,
The area occupied by the memory cell per bit increases.
There is a problem. That is, since two ferroelectric memories are used to store 1-bit data, the memory cell requires an area for two ferroelectric capacitors, and as a result, the area occupied by the memory cell Will increase.

【0010】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、参照電位の変化に起因するデータ識別誤りを生
じさせることなく、1ビットのデータを記憶するのに必
要なメモリセルの占有面積を低減することができるよう
にした強誘電体メモリ及びその動作制御方法並びに強誘
電体メモリセル構造及びその製造方法を提供することを
目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has an area occupied by memory cells required to store 1-bit data without causing a data identification error due to a change in reference potential. It is an object of the present invention to provide a ferroelectric memory and a method of controlling the operation thereof, and a ferroelectric memory cell structure and a method of manufacturing the same, which can reduce the number of cells.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、強誘電体の分極現象を利用
することによりデータを記憶する強誘電体メモリに係
り、3個の強誘電体容量を用いて2ビットのデータを記
憶させるように構成したことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 relates to a ferroelectric memory for storing data by utilizing the polarization phenomenon of a ferroelectric material. It is characterized in that two-bit data is stored using a ferroelectric capacitor.

【0012】請求項2記載の発明は、強誘電体の分極現
象を利用することによりデータを記憶する強誘電体メモ
リに係り、3個の強誘電体容量と2個のメモリセルトラ
ンジスタとにより構成されたメモリセルを備えたことを
特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a ferroelectric memory for storing data by utilizing a polarization phenomenon of a ferroelectric substance, comprising three ferroelectric capacitors and two memory cell transistors. Characterized in that the memory cell is provided.

【0013】請求項3記載の発明は、強誘電体の分極現
象を利用することによりデータを記憶する強誘電体メモ
リに係り、直列に接続された第1、第2及び第3の3個
の強誘電体容量と、第1及び第2の2個のメモリセルト
ランジスタとによりメモリセルが構成され、上記3個の
強誘電体容量のうち、上記第1及び第2の強誘電体容量
の互いに接続されている側の電極が共に上記第1のメモ
リセルトランジスタを介して第1のビット線に接続さ
れ、上記第2及び第3の強誘電体容量の互いに接続され
ている側の電極が共に上記第2のメモリセルトランジス
タを介して第2のビット線に接続され、上記第1及び第
2のメモリセルトランジスタが共通のワード線に接続さ
れていることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a ferroelectric memory for storing data by utilizing a polarization phenomenon of a ferroelectric substance, wherein first, second and third three elements are connected in series. A memory cell is formed by the ferroelectric capacitor and the first and second two memory cell transistors. Of the three ferroelectric capacitors, the first and second ferroelectric capacitors are mutually connected. Both connected electrodes are connected to a first bit line via the first memory cell transistor, and both connected electrodes of the second and third ferroelectric capacitors are connected together. The second memory cell transistor is connected to a second bit line via the second memory cell transistor, and the first and second memory cell transistors are connected to a common word line.

【0014】請求項4記載の発明は、請求項3記載の強
誘電体メモリに係り、上記第1の強誘電体容量のビット
線が接続されていない側の電極には第1のプレート線が
接続され、上記第3の強誘電体容量のビット線が接続さ
れていない側の電極には第2のプレート線が接続されて
いることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the ferroelectric memory according to the third aspect, wherein a first plate line is provided on an electrode of the first ferroelectric capacitor to which the bit line is not connected. A second plate line is connected to an electrode which is connected and to which the bit line of the third ferroelectric capacitor is not connected.

【0015】請求項5記載の発明は、請求項3又は4記
載の強誘電体メモリに係り、上記第1のビット線に対応
した第1の参照電位印加用ビット線及び上記第2のビッ
ト線に対応した第2の参照電位印加用ビット線が設けら
れ、上記第1のビット線及び第1の参照電位印加用ビッ
ト線が第1の差動型センス増幅器に接続され、上記第2
のビット線及び第2の参照電位印加用ビット線が第2の
差動型センス増幅器に接続されていることを特徴として
いる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the ferroelectric memory according to the third or fourth aspect, wherein a first reference potential applying bit line corresponding to the first bit line and the second bit line are provided. , A second reference potential applying bit line corresponding to the first and second reference potential applying bit lines is provided, and the first bit line and the first reference potential applying bit line are connected to a first differential sense amplifier.
And the second reference potential applying bit line are connected to a second differential sense amplifier.

【0016】請求項6記載の発明は、直列に接続された
第1、第2及び第3の3個の強誘電体容量と、第1及び
第2の2個のメモリセルトランジスタとによりメモリセ
ルが構成され、上記3個の強誘電体容量のうち、上記第
1及び第2の強誘電体容量の互いに接続されている側の
電極が共に上記第1のメモリセルトランジスタを介して
第1のビット線に接続され、上記第2及び第3の強誘電
体容量の互いに接続されている側の電極が共に上記第2
のメモリセルトランジスタを介して第2のビット線に接
続され、上記第1及び第2のメモリセルトランジスタが
共通のワード線に接続され、上記第1の強誘電体容量の
ビット線が接続されていない側の電極には第1のプレー
ト線が接続され、上記第3の強誘電体容量のビット線が
接続されていない側の電極には第2のプレート線が接続
されている強誘電体メモリの動作制御方法に係り、上記
第1の強誘電体容量の分極方向を設定することにより上
記第1のビット線に読み出されるデータを記憶する段階
と、上記第3の強誘電体容量の分極方向を設定すること
により上記第2のビット線に読み出されるデータを記憶
する段階とを含んでデータの書き込みを行うことを特徴
としている。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a memory cell comprising first, second and third three ferroelectric capacitors connected in series and first and second two memory cell transistors. And the electrodes of the first and second ferroelectric capacitors, which are connected to each other, are both connected to the first ferroelectric capacitor via the first memory cell transistor. The electrodes connected to the bit line and connected to each other of the second and third ferroelectric capacitors are both connected to the second ferroelectric capacitor.
The first and second memory cell transistors are connected to a common word line, and the bit line of the first ferroelectric capacitor is connected to the second bit line via the memory cell transistor. A ferroelectric memory in which a first plate line is connected to a non-electrode side and a second plate line is connected to an electrode to which the bit line of the third ferroelectric capacitor is not connected. Storing the data read to the first bit line by setting the polarization direction of the first ferroelectric capacitor, and the polarization direction of the third ferroelectric capacitor. , And the step of storing the data to be read out to the second bit line.

【0017】請求項7記載の発明は、請求項6記載の強
誘電体メモリの動作制御方法に係り、上記ワード線に対
して上記第1及び第2のメモリセルトランジスタがオン
する電圧を加えた状態で、上記第1のプレート線と第1
のビット線との間及び上記第2のプレート線と第2のビ
ット線との間に電圧を加えることにより、上記第1及び
第3の強誘電体容量の分極方向を設定することを特徴と
している。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the operation control method of the ferroelectric memory according to the sixth aspect, wherein a voltage for turning on the first and second memory cell transistors is applied to the word line. In the state, the first plate line and the first
The polarization direction of the first and third ferroelectric capacitors is set by applying a voltage between the first and third bit lines and between the second plate line and the second bit line. I have.

【0018】請求項8記載の発明は、請求項6記載の強
誘電体メモリの制御方法に係り、上記データ読み出しを
行った後、上記ワード線に対して上記第1及び第2のメ
モリセルトランジスタがオフする電圧を加えた状態で、
データ読み出し時と反対方向に上記第1のプレート線と
第2のプレート線との間に電圧を加えることにより、上
記第1の強誘電体容量から第3の強誘電体容量の分極の
向きと大きさを変化させる段階を経た後、請求項7記載
の方法で上記第1及び第3の強誘電体容量の分極方向を
設定することを特徴としている。
The invention according to claim 8 relates to the method of controlling a ferroelectric memory according to claim 6, wherein the first and second memory cell transistors are connected to the word line after performing the data reading. With a voltage that turns off
By applying a voltage between the first plate line and the second plate line in a direction opposite to the direction of data reading, the direction of polarization from the first ferroelectric capacitor to the third ferroelectric capacitor is changed. After the step of changing the size, the polarization directions of the first and third ferroelectric capacitors are set by the method according to claim 7.

【0019】請求項9記載の発明は、直列に接続された
第1、第2及び第3の3個の強誘電体容量と、第1及び
第2の2個のメモリセルトランジスタとによりメモリセ
ルが構成され、上記3個の強誘電体容量のうち、上記第
1及び第2の強誘電体容量の互いに接続されている側の
電極が共に上記第1のメモリセルトランジスタを介して
第1のビット線に接続され、上記第2及び第3の強誘電
体容量の互いに接続されている側の電極が共に上記第2
のメモリセルトランジスタを介して第2のビット線に接
続され、上記第1及び第2のメモリセルトランジスタが
共通のワード線に接続され、上記第1の強誘電体容量の
ビット線が接続されていない側の電極には第1のプレー
ト線が接続され、上記第3の強誘電体容量のビット線が
接続されていない側の電極には第2のプレート線が接続
されている強誘電体メモリの動作制御方法に係り、上記
第1及び第2のプレート線のいずれか一方を接地状態に
して上記第1のプレート線と第2のプレート線との間に
電圧を加え、上記ワード線に対して上記第1及び第2の
メモリセルトランジスタがオンする電圧を加えることに
より、書き込まれたデータに応じた電圧変化を上記第1
及び第2のビット線に生じさせる段階を含んでデータの
読み出しを行うことを特徴としている。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a memory cell comprising first, second and third three ferroelectric capacitors connected in series and first and second two memory cell transistors. And the electrodes of the three ferroelectric capacitors connected to each other on the side connected to each other of the first and second ferroelectric capacitors are both connected via the first memory cell transistor to the first electrode. The electrodes connected to the bit line and connected to each other of the second and third ferroelectric capacitors are both connected to the second ferroelectric capacitor.
The first and second memory cell transistors are connected to a common word line, and the bit line of the first ferroelectric capacitor is connected to the second bit line via the memory cell transistor. A ferroelectric memory in which a first plate line is connected to a non-electrode, and a second plate line is connected to an electrode to which the bit line of the third ferroelectric capacitor is not connected. In the operation control method of (1), one of the first and second plate lines is grounded, a voltage is applied between the first and second plate lines, and a voltage is applied to the word line. By applying a voltage at which the first and second memory cell transistors are turned on, a voltage change corresponding to the written data is changed by the first memory cell transistor.
And reading the data including the step of causing the data to occur on the second bit line.

【0020】請求項10記載の発明は、請求項9記載の
強誘電体メモリの動作制御方法に係り、上記第1及び第
2のビット線に生じる電圧変化を、差動型センス増幅器
により、定電圧に予備充電されている他のビット線との
電位差を検出する段階を含んで行うことを特徴としてい
る。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the operation control method for the ferroelectric memory according to the ninth aspect, wherein a voltage change occurring in the first and second bit lines is fixed by a differential sense amplifier. The method is characterized in that it includes a step of detecting a potential difference from another bit line which is precharged to a voltage.

【0021】請求項11記載の発明は、請求項10記載
の強誘電体メモリの動作制御方法に係り、上記第1及び
第2のビット線のいずれか一方との電位差を検出するた
めに用いるビット線を予備充電する電圧値として、上記
第1のプレート線と第2のプレート線との間に加える電
圧の略1/3を用い、他方のビット線との電位差を検出
するために用いるビット線を予備充電する電圧値とし
て、上記第1のプレート線と第2のプレート線との間に
加える電圧の略2/3を用いることを特徴としている。
The invention according to claim 11 relates to the method of controlling operation of a ferroelectric memory according to claim 10, wherein a bit used for detecting a potential difference between one of the first and second bit lines is provided. As a voltage value for precharging a line, a bit line used to detect a potential difference between the other bit line and approximately 1/3 of a voltage applied between the first plate line and the second plate line is used. Is characterized in that approximately 2/3 of the voltage applied between the first plate line and the second plate line is used as the voltage value for pre-charging.

【0022】請求項12記載の発明は、直列に接続され
た第1、第2及び第3の3個の強誘電体容量と、第1及
び第2の2個のメモリセルトランジスタとによりメモリ
セルが構成され、上記3個の強誘電体容量のうち、上記
第1及び第2の強誘電体容量の互いに接続されている側
の電極が共に上記第1のメモリセルトランジスタを介し
て第1のビット線に接続され、上記第2及び第3の強誘
電体容量の互いに接続されている側の電極が共に上記第
2のメモリセルトランジスタを介して第2のビット線に
接続され、上記第1及び第2のメモリセルトランジスタ
が共通のワード線に接続され、上記第1の強誘電体容量
のビット線が接続されていない側の電極には第1のプレ
ート線が接続され、上記第3の強誘電体容量のビット線
が接続されていない側の電極には第2のプレート線が接
続されている強誘電体メモリの動作制御方法に係り、上
記データ読み出しを行った後に、上記第1又は第2のプ
レート線のうち接地されている方のプレート線を、接地
されていない方のプレート線と同電位にする段階と、そ
の後上記第1及び第2のプレート線を接地する段階と、
その後上記第1及び第2のビット線を接地する段階とを
含んでデータの再書き込みを行うことを特徴としてい
る。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a memory cell comprising first, second and third three ferroelectric capacitors connected in series and first and second two memory cell transistors. And the electrodes of the first and second ferroelectric capacitors, which are connected to each other, are both connected to the first ferroelectric capacitor via the first memory cell transistor. The electrodes of the second and third ferroelectric capacitors that are connected to each other are connected to a second bit line via the second memory cell transistor, and the first and third ferroelectric capacitors are connected to a second bit line. And the second memory cell transistor is connected to a common word line, the first plate line is connected to an electrode of the first ferroelectric capacitor on the side to which the bit line is not connected, and the third memory cell transistor is connected to the third word line. The ferroelectric capacitor bit line is not connected. According to a method of controlling operation of a ferroelectric memory in which a second plate line is connected to an electrode on the side of the first or second plate line after the data reading, Making the plate line of the same potential as the plate line that is not grounded, and then grounding the first and second plate lines;
Then, the data is rewritten, including the step of grounding the first and second bit lines.

【0023】請求項13記載の発明は、直列に接続され
た第1、第2及び第3の3個の強誘電体容量と、第1及
び第2の2個のメモリセルトランジスタとによりメモリ
セルが構成され、上記3個の強誘電体容量のうち、上記
第1及び第2の強誘電体容量の互いに接続されている側
の電極が共に上記第1のメモリセルトランジスタを介し
て第1のビット線に接続され、上記第2及び第3の強誘
電体容量の互いに接続されている側の電極が共に上記第
2のメモリセルトランジスタを介して第2のビット線に
接続され、上記第1及び第2のメモリセルトランジスタ
が共通のワード線に接続され、上記第1の強誘電体容量
のビット線が接続されていない側の電極には第1のプレ
ート線が接続され、上記第3の強誘電体容量のビット線
が接続されていない側の電極には第2のプレート線が接
続されている強誘電体メモリの動作制御方法に係り、上
記データ読み出しを行った後に、上記ワード線に対して
上記第1及び第2のメモリセルトランジスタがオフする
電圧を加えた状態で、データ読み出し時と反対方向に上
記第1のプレート線と第2のプレート線との間に電圧を
加えることにより、上記第1の強誘電体容量から第3の
強誘電体容量の分極方向と大きさを変化させる段階を経
た後、上記第1あるいは第2のプレート線のうち接地し
ている方のプレート線を、接地していない方のプレート
線と同電位にする段階と、その後上記第1及び第2のプ
レート線を接地する段階と、その後上記第1及び第2の
ビット線を接地する段階とを含んでデータの再書き込み
を行うことを特徴としている。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a memory cell comprising first, second and third three ferroelectric capacitors connected in series and first and second two memory cell transistors. And the electrodes of the three ferroelectric capacitors connected to each other on the side connected to each other of the first and second ferroelectric capacitors are both connected via the first memory cell transistor to the first electrode. The electrodes of the second and third ferroelectric capacitors that are connected to each other are connected to a second bit line via the second memory cell transistor, and the first and third ferroelectric capacitors are connected to a second bit line. And the second memory cell transistor is connected to a common word line, the first plate line is connected to the electrode of the first ferroelectric capacitor on the side not connected to the bit line, and the third ferroelectric capacitor is connected to the third word line. No bit line of ferroelectric capacitor is connected A method of controlling operation of a ferroelectric memory in which a second plate line is connected to an electrode on the side of the first and second memory cell transistors with respect to the word line after performing the data reading. By applying a voltage between the first plate line and the second plate line in a direction opposite to that at the time of data reading with a voltage to turn off the first ferroelectric capacitor, After changing the polarization direction and the magnitude of the ferroelectric capacitor, the grounded plate line of the first or second plate line is made the same as the non-grounded plate line. Data rewriting is performed, including the steps of setting a potential, then grounding the first and second plate lines, and then grounding the first and second bit lines. I have.

【0024】請求項14記載の発明は、強誘電体の分極
現象を利用することによりデータを記憶する強誘電体メ
モリに係り、記憶するデータのビット数よりも1個多い
強誘電体容量を用いて、2ビット以上のデータを記憶さ
せるように構成したことを特徴としている。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a ferroelectric memory for storing data by utilizing the polarization phenomenon of a ferroelectric, wherein a ferroelectric capacitor which is one more than the number of bits of the stored data is used. Thus, it is characterized in that it is configured to store data of 2 bits or more.

【0025】請求項15記載の発明は、強誘電体の分極
現象を利用することによりデータを記憶する強誘電体メ
モリに係り、複数個のメモリセルトランジスタと、該メ
モリセルトランジスタよりも1個多い直列に接続された
強誘電体容量とによりメモリセルが構成され、上記強誘
電体容量のうち、第k(kは整数)番目と第k+1番目
の強誘電体容量の互いに接続されている側の電極が共に
第k番目のメモリセルトランジスタを介して第k番目の
ビット線に接続され、上記メモリセルトランジスタのゲ
ート電極には共通のワード線が接続され、第1番目の強
誘電体容量のビット線が接続されていない側の電極には
第1のプレート線が接続され、最終番目の強誘電体容量
のビット線が接続されていない側の電極には第2のプレ
ート線が接続されていることを特徴としている。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a ferroelectric memory for storing data by utilizing a polarization phenomenon of a ferroelectric, and more than one memory cell transistor and one more than the memory cell transistor. A memory cell is formed by the ferroelectric capacitors connected in series, and among the ferroelectric capacitors, the k-th (k is an integer) and the (k + 1) -th ferroelectric capacitors are connected to each other. Both electrodes are connected to the k-th bit line via the k-th memory cell transistor, a common word line is connected to the gate electrode of the memory cell transistor, and the bit of the first ferroelectric capacitor is connected. The first plate line is connected to the electrode to which the line is not connected, and the second plate line is connected to the electrode to which the bit line of the final ferroelectric capacitor is not connected. It is characterized in that there.

【0026】請求項16記載の発明は、複数個のメモリ
セルトランジスタと、該メモリセルトランジスタよりも
1個多い直列に接続された強誘電体容量とによりメモリ
セルが構成され、上記強誘電体容量のうち、第k(kは
整数)番目と第k+1番目の強誘電体容量の互いに接続
されている側の電極が共に第k番目のメモリセルトラン
ジスタを介して第k番目のビット線に接続され、上記メ
モリセルトランジスタのゲート電極には共通のワード線
が接続され、第1番目の強誘電体容量のビット線が接続
されていない側の電極には第1のプレート線が接続さ
れ、最終番目の強誘電体容量のビット線が接続されてい
ない側の電極には第2のプレート線が接続されている強
誘電体メモリの動作制御方法に係り、上記ワード線に対
して上記メモリセルトランジスタがオンする電圧を加え
た状態で、すべてのプレート線とビット線との間に電圧
を加えることにより、上記強誘電体容量の分極方向を設
定してデータの書き込みを行うことを特徴としている。
According to a sixteenth aspect of the present invention, a memory cell comprises a plurality of memory cell transistors and one more ferroelectric capacitor connected in series with the memory cell transistor. Of the electrodes, the electrodes of the k-th (k is an integer) and the (k + 1) -th ferroelectric capacitor that are connected to each other are both connected to the k-th bit line via the k-th memory cell transistor. The common word line is connected to the gate electrode of the memory cell transistor, the first plate line is connected to the electrode of the first ferroelectric capacitor to which the bit line is not connected, and the last The present invention relates to a method for controlling the operation of a ferroelectric memory in which a second plate line is connected to an electrode of a ferroelectric capacitor to which a bit line is not connected. By applying a voltage between all the plate lines and the bit lines while applying a voltage to turn on the transistor, data is written by setting the polarization direction of the ferroelectric capacitor. .

【0027】請求項17記載の発明は、複数個のメモリ
セルトランジスタと、該メモリセルトランジスタよりも
1個多い直列に接続された強誘電体容量とによりメモリ
セルが構成され、上記強誘電体容量のうち、第k(kは
整数)番目と第k+1番目の強誘電体容量の互いに接続
されている側の電極が共に第k番目のメモリセルトラン
ジスタを介して第k番目のビット線に接続され、上記メ
モリセルトランジスタのゲート電極には共通のワード線
が接続され、第1番目の強誘電体容量のビット線が接続
されていない側の電極には第1のプレート線が接続さ
れ、最終番目の強誘電体容量のビット線が接続されてい
ない側の電極には第2のプレート線が接続されている強
誘電体メモリの動作制御方法に係り、上記データ読み出
しを行った後、上記ワード線に対して上記メモリセルト
ランジスタがオフする電圧を加えた状態で、データ読み
出し時と反対方向に上記第1のプレート線と第2のプレ
ート線との間に電圧を加えることにより、すべての強誘
電体容量の分極の向きと大きさを変化させる段階を経た
後、請求項16記載の方法で上記強誘電体容量の分極方
向を設定してデータの書き込みを行うことを特徴として
いる。
According to a seventeenth aspect of the present invention, the memory cell comprises a plurality of memory cell transistors and one more ferroelectric capacitor connected in series with the memory cell transistor. Among them, the electrodes of the k-th (k is an integer) and the (k + 1) -th ferroelectric capacitor that are connected to each other are both connected to the k-th bit line via the k-th memory cell transistor. A common word line is connected to the gate electrode of the memory cell transistor, a first plate line is connected to the electrode of the first ferroelectric capacitor to which the bit line is not connected, and According to the operation control method of the ferroelectric memory in which the second plate line is connected to the electrode of the ferroelectric capacitor to which the bit line of the ferroelectric capacitor is not connected, after reading the data, By applying a voltage between the first plate line and the second plate line in a direction opposite to that at the time of data reading while applying a voltage to turn off the memory cell transistor to the read line, After the step of changing the direction and magnitude of the polarization of the ferroelectric capacitor, the data is written by setting the polarization direction of the ferroelectric capacitor by the method of claim 16.

【0028】請求項18記載の発明は、複数個のメモリ
セルトランジスタと、該メモリセルトランジスタよりも
1個多い直列に接続された強誘電体容量とによりメモリ
セルが構成され、上記強誘電体容量のうち、第k(kは
整数)番目と第k+1番目の強誘電体容量の互いに接続
されている側の電極が共に第k番目のメモリセルトラン
ジスタを介して第k番目のビット線に接続され、上記メ
モリセルトランジスタのゲート電極には共通のワード線
が接続され、第1番目の強誘電体容量のビット線が接続
されていない側の電極には第1のプレート線が接続さ
れ、最終番目の強誘電体容量のビット線が接続されてい
ない側の電極には第2のプレート線が接続されている強
誘電体メモリの動作制御方法に係り、上記第1及び第2
のプレート線のいずれか一方を接地状態にして上記第1
のプレート線と第2のプレート線との間に電圧を加え、
上記ワード線に対して上記第1及び第2のメモリセルト
ランジスタがオンする電圧を加えることにより、書き込
まれたデータに応じた電圧変化をすべてのビット線に生
じさせる段階を含んでデータの読み出しを行うことを特
徴としている。
According to the invention, a memory cell is constituted by a plurality of memory cell transistors and one more ferroelectric capacitor connected in series with respect to the memory cell transistor. Among them, the electrodes of the k-th (k is an integer) and the (k + 1) -th ferroelectric capacitor that are connected to each other are both connected to the k-th bit line via the k-th memory cell transistor. A common word line is connected to the gate electrode of the memory cell transistor, a first plate line is connected to the electrode of the first ferroelectric capacitor to which the bit line is not connected, and The first and second embodiments relate to an operation control method for a ferroelectric memory in which a second plate line is connected to an electrode of the ferroelectric capacitor to which the bit line is not connected.
One of the plate wires is grounded and the first
Voltage between the plate line and the second plate line,
By applying a voltage to turn on the first and second memory cell transistors to the word line, data reading is performed including a step of causing a voltage change according to written data to all bit lines. It is characterized by performing.

【0029】請求項19記載の発明は、請求項18記載
の強誘電体メモリの動作制御方法に係り、上記第1及び
第2のビット線に生じる電圧変化を、差動型センス増幅
器により、定電圧に予備充電されている他のビット線と
の電位差を検出する段階を含んで行うことを特徴として
いる。
The invention according to claim 19 relates to the operation control method of the ferroelectric memory according to claim 18, wherein a voltage change occurring in the first and second bit lines is fixed by a differential sense amplifier. The method is characterized in that it includes a step of detecting a potential difference from another bit line which is precharged to a voltage.

【0030】請求項20記載の発明は、請求項19記載
の強誘電体メモリの動作制御方法に係り、上記k番目の
2のビット線との電位差を検出するために用いるビット
線を予備充電する電圧値として、上記第1のプレート線
と第2のプレート線との間に加える電圧の略k/(N+
1)を用いることを特徴としている。
According to a twentieth aspect of the present invention, there is provided the operation control method for a ferroelectric memory according to the nineteenth aspect, wherein a bit line used for detecting a potential difference from the k-th second bit line is precharged. As a voltage value, a voltage applied between the first plate line and the second plate line is approximately k / (N +
1) is used.

【0031】請求項21記載の発明は、複数個のメモリ
セルトランジスタと、該メモリセルトランジスタよりも
1個多い直列に接続された強誘電体容量とによりメモリ
セルが構成され、上記強誘電体容量のうち、第k(kは
整数)番目と第k+1番目の強誘電体容量の互いに接続
されている側の電極が共に第k番目のメモリセルトラン
ジスタを介して第k番目のビット線に接続され、上記メ
モリセルトランジスタのゲート電極には共通のワード線
が接続され、第1番目の強誘電体容量のビット線が接続
されていない側の電極には第1のプレート線が接続さ
れ、最終番目の強誘電体容量のビット線が接続されてい
ない側の電極には第2のプレート線が接続されている強
誘電体メモリの動作制御方法に係り、上記データ読み出
しを行った後に、上記第1又は第2のプレート線のうち
接地されている方のプレート線を、接地されていない方
のプレート線と同電位にする段階と、その後上記第1及
び第2のプレート線を接地する段階と、その後すべての
ビット線を接地する段階とを含んでデータの再書き込み
を行うことを特徴としている。
According to a twenty-first aspect of the present invention, a memory cell comprises a plurality of memory cell transistors and one more ferroelectric capacitor connected in series to the memory cell transistors. Among them, the electrodes of the k-th (k is an integer) and the (k + 1) -th ferroelectric capacitor that are connected to each other are both connected to the k-th bit line via the k-th memory cell transistor. A common word line is connected to the gate electrode of the memory cell transistor, a first plate line is connected to the electrode of the first ferroelectric capacitor to which the bit line is not connected, and According to the operation control method of the ferroelectric memory in which the second plate line is connected to the electrode of the ferroelectric capacitor to which the bit line is not connected, after reading the data, Bringing the grounded plate line of the first or second plate line to the same potential as the non-grounded plate line, and then grounding the first and second plate lines And thereafter, grounding all the bit lines.

【0032】請求項22記載の発明は、複数個のメモリ
セルトランジスタと、該メモリセルトランジスタよりも
1個多い直列に接続された強誘電体容量とによりメモリ
セルが構成され、上記強誘電体容量のうち、第k(kは
整数)番目と第k+1番目の強誘電体容量の互いに接続
されている側の電極が共に第k番目のメモリセルトラン
ジスタを介して第k番目のビット線に接続され、上記メ
モリセルトランジスタのゲート電極には共通のワード線
が接続され、第1番目の強誘電体容量のビット線が接続
されていない側の電極には第1のプレート線が接続さ
れ、最終番目の強誘電体容量のビット線が接続されてい
ない側の電極には第2のプレート線が接続されている強
誘電体メモリの動作制御方法に係り、上記データ読み出
しを行った後に、上記ワード線に対して上記メモリセル
トランジスタがオフする電圧を加えた状態で、データ読
み出し時と反対方向に上記第1のプレート線と第2のプ
レート線との間に電圧を加えることにより、すべての強
誘電体容量の分極方向と大きさを変化させる段階を経た
後、上記第1あるいは第2のプレート線のうち接地して
いる方のプレート線を、接地していない方のプレート線
と同電位にする段階と、その後上記第1及び第2のプレ
ート線を接地する段階と、その後すべてのビット線を接
地する段階とを含んでデータの再書き込みを行うことを
特徴としている。
According to a twenty-second aspect of the present invention, a memory cell is constituted by a plurality of memory cell transistors and one more ferroelectric capacitor connected in series with the memory cell transistor. Of the electrodes, the electrodes of the k-th (k is an integer) and the (k + 1) -th ferroelectric capacitor that are connected to each other are both connected to the k-th bit line via the k-th memory cell transistor. The common word line is connected to the gate electrode of the memory cell transistor, the first plate line is connected to the electrode of the first ferroelectric capacitor to which the bit line is not connected, and the last According to the operation control method of the ferroelectric memory in which the second plate line is connected to the electrode of the ferroelectric capacitor to which the bit line of the ferroelectric capacitor is not connected, after reading the data, By applying a voltage between the first plate line and the second plate line in a direction opposite to that during data reading in a state where a voltage for turning off the memory cell transistor is applied to the word line, After the step of changing the polarization direction and the size of the ferroelectric capacitor, the grounded plate line of the first or second plate line is set to the same potential as the non-grounded plate line. , And then grounding the first and second plate lines, and then grounding all the bit lines.

【0033】請求項23記載の発明は、半導体基板上に
第1、第2及び第3の強誘電体容量と、第1及び第2の
メモリセルトランジスタとから構成されたメモリセルが
形成されてなる強誘電体メモリセル構造に係り、上記半
導体基板上の所望領域にそれぞれ形成された上記第1の
メモリセルトランジスタとして動作する第1のMIS型
トランジスタ及び上記第2のメモリセルトランジスタと
して動作する第2のMIS型トランジスタが第1の層間
絶縁膜により覆われ、該第1の層間絶縁膜上には上記第
1及び第2のMIS型トランジスタの素子領域にそれぞ
れ接続された第1及び第2のビット配線が形成され、該
第1及び第2のビット配線を覆うように上記第1の層間
絶縁膜上に第2の層間絶縁膜が形成され、該第2の層間
絶縁膜上には上記第1、第2及び第3の強誘電体容量が
形成され、該第1、第2及び第3の強誘電体容量を直列
に接続する配線構造が形成されたことを特徴としてい
る。
According to a twenty-third aspect of the present invention, a memory cell comprising first, second and third ferroelectric capacitors and first and second memory cell transistors is formed on a semiconductor substrate. The first MIS transistor and the second MIS transistor which operate as the first memory cell transistor and which are formed in desired regions on the semiconductor substrate, respectively. The second MIS transistor is covered with a first interlayer insulating film, and the first and second MIS transistors are respectively connected to the element regions of the first and second MIS transistors on the first interlayer insulating film. A bit wiring is formed, a second interlayer insulating film is formed on the first interlayer insulating film so as to cover the first and second bit wirings, and the second interlayer insulating film is formed on the second interlayer insulating film. 1, the ferroelectric capacitor of the second and third are formed, first, is characterized in that the wiring structure for connecting the second and third ferroelectric capacitor in series is formed.

【0034】請求項24記載の発明は、請求項23記載
の強誘電体メモリセル構造に係り、上記配線構造の一部
を上記第1及び第2のMIS型トランジスタの素子領域
に接続する埋め込み配線が形成されたことを特徴として
いる。
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, there is provided the ferroelectric memory cell structure according to the twenty-third aspect, wherein a part of the wiring structure is connected to an element region of the first and second MIS transistors. Is formed.

【0035】請求項25記載の発明は、請求項23又は
24記載の強誘電体メモリセル構造に係り、上記第1、
第2及び第3の強誘電体容量を覆うように上記第2の層
間絶縁膜上に第3の層間絶縁膜が形成され、該第3の層
間絶縁膜に上記配線構造が形成されたことを特徴として
いる。
The invention according to claim 25 relates to the ferroelectric memory cell structure according to claim 23 or 24, wherein
A third interlayer insulating film is formed on the second interlayer insulating film so as to cover the second and third ferroelectric capacitors, and the wiring structure is formed in the third interlayer insulating film. Features.

【0036】請求項26記載の発明は、請求項23、2
4又は25記載の強誘電体メモリセル構造に係り、上記
第1、第2及び第3の強誘電体容量はそれぞれ、強誘電
体膜の両面に上部電極及び下部電極が形成された積層構
造からなることを特徴としている。
The invention according to claim 26 is the invention according to claims 23 and 2
24. The ferroelectric memory cell structure according to 4 or 25, wherein the first, second, and third ferroelectric capacitors each have a stacked structure in which an upper electrode and a lower electrode are formed on both surfaces of a ferroelectric film. It is characterized by becoming.

【0037】請求項27記載の発明は、強誘電体メモリ
セル構造の製造方法に係り、半導体基板の所望領域に第
1のMIS型トランジスタ及び第2のMIS型トランジ
スタを形成し、上記半導体基板を覆うように第1の層間
絶縁膜を形成するトランジスタ形成工程と、上記第1の
層間絶縁膜上に上記第1及び第2のMIS型トランジス
タの素子領域にそれぞれ接続するように第1及び第2の
ビット配線を形成するビット配線形成工程と、上記第1
及び第2のビット配線を覆うように上記第1の層間絶縁
膜上に第2の層間絶縁膜を形成した後、該第2の層間絶
縁膜上に第1、第2及び第3の強誘電体容量を形成する
強誘電体容量形成工程と、上記第1、第2及び第3の強
誘電体容量を覆うように上記第2の層間絶縁膜上に第3
の層間絶縁膜を形成した後、該第3の層間絶縁膜に上記
第1、第2及び第3の強誘電体容量を直列に接続する配
線構造を形成する配線構造形成工程とを含むことを特徴
としている。
The invention according to claim 27 relates to a method of manufacturing a ferroelectric memory cell structure, wherein a first MIS transistor and a second MIS transistor are formed in a desired region of a semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is formed. A transistor forming step of forming a first interlayer insulating film so as to cover the first and second MIS transistors on the first interlayer insulating film so as to be connected to the element regions of the first and second MIS transistors, respectively; Forming a bit wiring, and forming the first
And forming a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film so as to cover the second bit wiring, and then forming first, second and third ferroelectrics on the second interlayer insulating film. Forming a ferroelectric capacitor for forming a body capacitor; and forming a third ferroelectric capacitor on the second interlayer insulating film so as to cover the first, second, and third ferroelectric capacitors.
Forming a wiring structure for connecting the first, second, and third ferroelectric capacitors in series to the third interlayer insulating film after forming the third interlayer insulating film. Features.

【0038】請求項28記載の発明は、請求項27記載
の強誘電体メモリセル構造の製造方法に係り、上記強誘
電体容量形成工程は、第1の導体膜、強誘電体膜及び第
2の導体膜を順次に成膜して積層膜を形成した後、該積
層膜を所望の形状にパターニングすることを特徴として
いる。
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a ferroelectric memory cell structure according to the twenty-seventh aspect, wherein the step of forming the ferroelectric capacitor comprises the steps of: After sequentially forming the conductive films to form a laminated film, the laminated film is patterned into a desired shape.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は実施例を用いて
具体的に行う。 ◇第1実施例 図1は、この発明の第1実施例である強誘電体メモリの
構成を示す回路図、図2は同強誘電体メモリの第1の動
作制御方法を説明するタイミング図、図3は同強誘電体
メモリの第2の動作制御方法を説明するタイミング図、
また、図4は同強誘電体メモリに用いられる強誘電体メ
モリセル構造を示す断面図、図5及び図6は同強誘電体
メモリセル構造の製造方法を工程順に示す工程図、図7
及び図8は同強誘電体メモリに用いられる強誘電体メモ
リセル構造の他の例を示す断面図である。この例の強誘
電体メモリ1は、図1に示すように、直列に接続された
第1〜第3の3つの強誘電体容量39〜41と、2つの
MOS型トランジスタ(メモリセルトランジスタ)2
5、26とにより構成された、2ビットのデータを記憶
するメモリセル2を備えている。メモリセル2の第1の
MOS型トランジスタ25及び第2のMOS型トランジ
スタ26のそれぞれのゲート電極は、ワード線WL1に
共通に接続されている。後述するように第1のMOS型
トランジスタ25の一方の電極となるドレイン領域32
は、プラグ導体51及びビット配線37を通じてビット
線BL1Aに接続される一方、同トランジスタ25の他
方の電極となるソース領域31は、プラグ導体57及び
局所配線42を通じて第1の強誘電体容量39と第2の
強誘電体容量40とに共通に接続されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The description will be made specifically using an embodiment. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a ferroelectric memory according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a timing chart for explaining a first operation control method of the ferroelectric memory. FIG. 3 is a timing chart for explaining a second operation control method of the ferroelectric memory,
FIG. 4 is a sectional view showing a ferroelectric memory cell structure used in the ferroelectric memory. FIGS. 5 and 6 are process diagrams showing a method of manufacturing the ferroelectric memory cell in the order of steps.
8 is a sectional view showing another example of a ferroelectric memory cell structure used in the ferroelectric memory. As shown in FIG. 1, the ferroelectric memory 1 of this example includes first to third three ferroelectric capacitors 39 to 41 connected in series and two MOS transistors (memory cell transistors) 2.
And a memory cell 2 configured to store 2-bit data. The gate electrodes of the first MOS transistor 25 and the second MOS transistor 26 of the memory cell 2 are commonly connected to a word line WL1. As will be described later, a drain region 32 serving as one electrode of the first MOS transistor 25
Is connected to the bit line BL1A through the plug conductor 51 and the bit wiring 37, while the source region 31 serving as the other electrode of the transistor 25 is connected to the first ferroelectric capacitor 39 through the plug conductor 57 and the local wiring 42. Commonly connected to the second ferroelectric capacitor 40.

【0040】また、後述するように第2のMOS型トラ
ンジスタ26の一方の電極となるソース領域33は、プ
ラグ導体52及びビット配線38を通じてビット線BL
1Bに接続される一方、同トランジスタ26の他方の電
極となるドレイン領域34は、プラグ導体58及び局所
配線43を通じて第2の強誘電体容量40と第3の強誘
電体容量41とに共通に接続されている。さらに、直列
に接続されている第1〜第3の強誘電体容量39〜41
の第1の強誘電体容量39は、プレート線PL1Aに接
続され、第3の強誘電体容量41は、プレート線PL1
Bに接続されている。
As will be described later, a source region 33 serving as one electrode of the second MOS transistor 26 is connected to a bit line BL through a plug conductor 52 and a bit line 38.
1B, the drain region 34 serving as the other electrode of the transistor 26 is commonly connected to the second ferroelectric capacitor 40 and the third ferroelectric capacitor 41 through the plug conductor 58 and the local wiring 43. It is connected. Further, the first to third ferroelectric capacitors 39 to 41 connected in series
The first ferroelectric capacitor 39 is connected to the plate line PL1A, and the third ferroelectric capacitor 41 is connected to the plate line PL1A.
B.

【0041】同様に、他のメモリセル3は、直列に接続
された第1〜第3の3つの強誘電体容量9〜11と、2
つのMOS型トランジスタ(メモリセルトランジスタ)
5、6とにより、2ビットのデータを記憶するように構
成されている。ここで、各強誘電体容量9〜11及び各
トランジスタ5、6はそれぞれ、上述の各強誘電体容量
39〜51及び各トランジスタ25、26と略同一に構
成されている。ビット線BL2B及びBL3Aは差動型
センス増幅器23に接続されている。
Similarly, the other memory cells 3 include first to third ferroelectric capacitors 9 to 11 connected in series and 2
MOS transistors (memory cell transistors)
5 and 6 are configured to store 2-bit data. Here, each of the ferroelectric capacitors 9 to 11 and each of the transistors 5 and 6 are substantially the same as the above-described ferroelectric capacitors 39 to 51 and the transistors 25 and 26, respectively. The bit lines BL2B and BL3A are connected to the differential sense amplifier 23.

【0042】ビット線BL1Aは差動型センス増幅器2
1に接続され、ビット線BL1Bは差動型センス増幅器
22に接続されている。差動型センス増幅器21から参
照電位がビット線BL0Bを通じてビット線BL1Aに
対応して、また差動型センス増幅器22から参照電位が
ビット線BL2Aを通じてビット線BL1Bに対応して
それぞれ与えられる。ここで、ビット線BL0B及びB
L2Aにはワード線WL1に接続されるメモリセルは接
続することができない。例えば、図4に示したように、
ビット線BL2Aに接続されているメモリセル3はワー
ド線WL1には接続されずに、ワード線WL2に接続さ
れている。
The bit line BL1A is connected to the differential sense amplifier 2
1 and the bit line BL1B is connected to the differential sense amplifier 22. A reference potential is applied from the differential sense amplifier 21 to the bit line BL1A through the bit line BL0B, and a reference potential is applied from the differential sense amplifier 22 to the bit line BL1B through the bit line BL2A. Here, bit lines BL0B and B
A memory cell connected to the word line WL1 cannot be connected to L2A. For example, as shown in FIG.
The memory cell 3 connected to the bit line BL2A is not connected to the word line WL1, but is connected to the word line WL2.

【0043】次に、図2のタイミング図を参照して、こ
の例の強誘電体メモリの第1の動作制御方法について説
明する。説明は、データ読み出し方法、データ再書き込
み方法の順序で行うものとする。初期状態として、ワー
ド線WL1、プレート線PL1A及びPL1B、ビット
線BL0B、BL1A、BL1B及びBL2Aはそれぞ
れ接地されている。まず、時刻t1において、プレート
線PL1Aの電位をVcc(電源電位)に上昇させる。
次に、時刻t2において、ビット線BL0B及びBL1
Aの電位をVcc/3に上昇させ、同時に、ビット線B
L1B及びBL2Aの電位を2Vcc/3に予備充電さ
せる。ここで、上述のプレート線PL1Aの電位を上昇
させる前に、ビット線BL0B、BL1A、BL1B及
びBL2Aを予備充電しても良いが、この場合には、プ
レート線PL1Aとビット線BL0B、BL1A、BL
1B及びBL2Aとのカップリングが生じて、プレート
線PL1Aの電位上昇時に、予備充電したビット線BL
0B、BL1A、BL1B及びBL2Aの電位が変化す
る可能性があるため、上述したようにプレート線PL1
Aの電位の上昇を先に行うのが望ましい。
Next, a first operation control method of the ferroelectric memory of this example will be described with reference to the timing chart of FIG. The description will be made in the order of the data read method and the data rewrite method. In an initial state, the word line WL1, the plate lines PL1A and PL1B, and the bit lines BL0B, BL1A, BL1B and BL2A are each grounded. First, at time t1, the potential of the plate line PL1A is raised to Vcc (power supply potential).
Next, at time t2, the bit lines BL0B and BL1
A potential is increased to Vcc / 3, and at the same time, bit line B
The potentials of L1B and BL2A are precharged to 2 Vcc / 3. Here, before raising the potential of the plate line PL1A, the bit lines BL0B, BL1A, BL1B, and BL2A may be precharged. In this case, the plate line PL1A and the bit lines BL0B, BL1A, BL
1B and BL2A, and when the potential of the plate line PL1A rises, the precharged bit line BL
0B, BL1A, BL1B and BL2A may change, so that the plate line PL1
It is desirable to raise the potential of A first.

【0044】次に、時刻t3において、ワード線WL1
の電位を、Vccにメモリセルトランジスタのしきい値
電圧を加えた値よりも高く上昇させる。これにより、第
1〜第3の強誘電体容量39〜41に書き込まれたデー
タに従って、予備充電されたビット線BL1A及びBL
1Bの電位がそれぞれ、a、cのように上昇するか、
b、dのように下降する。その後、時刻t4において、
差動型センス増幅器21によりビット線BL0B及びB
L1A間の電位差を増幅すると共に、差動型センス増幅
器22によりビット線BL1B及びBL2A間の電位差
を増幅する。この結果、ビット線BL1A及びBL1B
に発生する(読み出される)信号をそれぞれ、Vcc又
は接地のいずれかに拘束する。以上により、データ読み
出し動作が終了する。
Next, at time t3, the word line WL1
Is raised higher than the value obtained by adding the threshold voltage of the memory cell transistor to Vcc. Thereby, according to the data written in the first to third ferroelectric capacitors 39 to 41, the precharged bit lines BL1A and BL1A
Whether the potential of 1B rises as in a and c, respectively,
It descends like b and d. Then, at time t4,
Bit lines BL0B and B0B are provided by differential sense amplifier 21.
The potential difference between L1A is amplified, and the differential sense amplifier 22 amplifies the potential difference between bit lines BL1B and BL2A. As a result, the bit lines BL1A and BL1B
Are tied to either Vcc or ground, respectively. Thus, the data read operation ends.

【0045】次に、上述したように、各強誘電体容量3
9〜41に書き込まれたデータに従って、予備充電され
たビット線BL1A及びBL1Bの電位がそれぞれ、
a、cのように上昇するか、b、dのように下降するか
の理由について説明する。各強誘電体容量39〜41に
書き込まれたデータは、各強誘電体容量39〜41の残
留分極の向きにより、2種類の状態が存在する。すなわ
ち、予めビット線BL1A及びBL1Bとプレート線P
L1A及びPL1Bとを用いて、直列に接続されている
各強誘電体容量39〜41に電圧を加えて、その電圧を
除くと、強誘電体メモリの原理により各強誘電体容量3
9〜41に残留分極が発生する。ここで、例えばビット
線側がプレート線側よりも電位が高い状態で電圧を加え
た場合に得られたデータを1、逆にビット線側がプレー
ト線側よりも電位が低い状態で電圧を加えた場合に得ら
れたデータを0として、各強誘電体容量39〜41に書
き込まれているデータに応じて、ビット線BL1A及び
BL1Bにどのような電位が読み出されるかを説明す
る。
Next, as described above, each ferroelectric capacitor 3
According to the data written in 9 to 41, the potentials of the precharged bit lines BL1A and BL1B are respectively
The reason for rising as shown by a and c or falling as shown by b and d will be described. The data written in each of the ferroelectric capacitors 39 to 41 has two states depending on the direction of the remanent polarization of each of the ferroelectric capacitors 39 to 41. That is, the bit lines BL1A and BL1B and the plate line P
When a voltage is applied to each of the ferroelectric capacitors 39 to 41 connected in series using the L1A and PL1B and the voltage is removed, each of the ferroelectric capacitors 3 to 3 is applied according to the principle of the ferroelectric memory.
Remanent polarization occurs in 9 to 41. Here, for example, data obtained when a voltage is applied in a state where the bit line side has a higher potential than the plate line side is 1, and conversely, a case where a voltage is applied in a state where the bit line side has a lower potential than the plate line side The potential obtained on the bit lines BL1A and BL1B according to the data written in the ferroelectric capacitors 39 to 41 is described assuming that the obtained data is 0.

【0046】(1)第1の強誘電体容量39にデータ
1、第3の強誘電体容量41にデータ1が書き込まれて
いる場合 この場合は、プレート線PL1Aの電位を上昇させるこ
とによって、第1〜第3の強誘電体容量39〜41に電
圧が加わることになるが、その電圧の向きは第3の強誘
電体容量41に対しては書き込み時と逆方向に、第1の
強誘電体容量39に対しては同方向になる。ところで、
強誘電体容量では、残留分極を生じさせたのと逆方向に
電圧を加える場合、同方向に電圧を加える場合と比較し
て分極変化量が大きくなるという性質がある。すなわ
ち、逆方向に電圧を加える場合は、同方向に電圧を加え
る場合よりも実効的な容量値が大きくなる。したがっ
て、第3の強誘電体容量41は第1の強誘電体容量39
と比較して、実効的な容量値が大きいとみなせる。第2
の強誘電体容量40については、書き込み時に電圧を加
えていないので、実効的な容量値は特定できないが、第
1の強誘電体容量39の容量値以上で、第3の強誘電体
容量41の容量値以下の値しかとることができない。
(1) Data 1 is written in the first ferroelectric capacitor 39 and data 1 is written in the third ferroelectric capacitor 41. In this case, the potential of the plate line PL1A is raised. A voltage is applied to the first to third ferroelectric capacitors 39 to 41, and the direction of the voltage is applied to the third ferroelectric capacitor 41 in a direction opposite to that at the time of writing. The direction is the same for the dielectric capacitor 39. by the way,
The ferroelectric capacitor has a property that when a voltage is applied in a direction opposite to that in which remanent polarization is generated, the amount of polarization change is larger than when a voltage is applied in the same direction. That is, when a voltage is applied in the opposite direction, the effective capacitance value becomes larger than when a voltage is applied in the same direction. Therefore, the third ferroelectric capacitor 41 is connected to the first ferroelectric capacitor 39.
It can be considered that the effective capacitance value is larger than. Second
Since no voltage is applied at the time of writing, the effective capacitance value cannot be specified for the ferroelectric capacitor 40 of the third ferroelectric capacitor 40. Can only take values less than the capacitance value of.

【0047】直列に接続された第1〜第3の強誘電体容
量39〜41に電圧を加えた場合、そのうちの一つの強
誘電体容量に加わる電圧は、その容量値が大きいほど低
くなる。したがって、第1〜第3の強誘電体容量39〜
41がすべて等しい実効的な容量値を有する場合と比較
して、第3の強誘電体容量41に加わる電圧は低くな
り、第1の強誘電体容量39に加わる電圧は高くなる。
プレート線PL1A及びPL1B間にVccを加える場
合は、第1〜第3の強誘電体容量39〜41の実効的な
容量値が等しいならば、それぞれにVcc/3の電圧が
加わることになるので、この場合は、第3の強誘電体容
量41にはVcc/3よりも低い電圧が加わり、第1の
強誘電体容量39にはVcc/3よりも高い電圧が加わ
ることになる。そのため、ビット線BL1Aに読み出さ
れる電位はaのようにVcc/3よりも高くなり、ビッ
ト線BL1Bに読み出される電位はcのように2Vcc
/3よりも高くなる。
When a voltage is applied to the first to third ferroelectric capacitors 39 to 41 connected in series, the voltage applied to one of the ferroelectric capacitors decreases as the capacitance value increases. Therefore, the first to third ferroelectric capacitors 39 to
The voltage applied to the third ferroelectric capacitor 41 is lower and the voltage applied to the first ferroelectric capacitor 39 is higher than when all 41 have the same effective capacitance value.
When Vcc is applied between the plate lines PL1A and PL1B, if the effective capacitance values of the first to third ferroelectric capacitors 39 to 41 are equal, a voltage of Vcc / 3 is applied to each. In this case, a voltage lower than Vcc / 3 is applied to the third ferroelectric capacitor 41, and a voltage higher than Vcc / 3 is applied to the first ferroelectric capacitor 39. Therefore, the potential read to the bit line BL1A becomes higher than Vcc / 3 as shown by a, and the potential read to the bit line BL1B becomes 2Vcc as shown by c.
/ 3.

【0048】(2)第1の強誘電体容量39にデータ
0、第3の強誘電体容量41にデータ1が書き込まれて
いる場合 この場合は、書き込み時に第2の強誘電体容量40にも
電圧が加わって、その電圧の向きは第1の強誘電体容量
39と第3の強誘電体容量41とでは逆方向になる。し
たがって、プレート線PL1Aの電位を上昇させること
により、第3の強誘電体容量41から第1の強誘電体容
量39に加わる電圧の向きは、第3の強誘電体容量41
に対しては書き込み時とは逆方向に、第2の強誘電体容
量40に対しては同方向に、また第1の強誘電体容量3
9に対しては逆方向になる。それゆえ、実効的な容量値
は、第1の強誘電体容量39と第3の強誘電体容量41
とが等しくなり、これらの値より第2の強誘電体容量4
0の値は小さくなるので、第1の強誘電体容量39と第
3の強誘電体容量41とに加わる電圧は、Vcc/3よ
りも低くなる。そのため、ビット線BL1Aに読み出さ
れる電位はbのようにVcc/3よりも低くなり、ビッ
ト線BL1Bに読み出される電位はcのように2Vcc
/3よりも高くなる。
(2) When data 0 is written to the first ferroelectric capacitor 39 and data 1 is written to the third ferroelectric capacitor 41 In this case, the data is stored in the second ferroelectric capacitor 40 during writing. Also, a voltage is applied, and the direction of the voltage is reversed in the first ferroelectric capacitor 39 and the third ferroelectric capacitor 41. Therefore, by increasing the potential of the plate line PL1A, the direction of the voltage applied from the third ferroelectric capacitor 41 to the first ferroelectric capacitor 39 is changed to the third ferroelectric capacitor 41.
To the second ferroelectric capacitor 40 in the same direction, and to the second ferroelectric capacitor 40 in the same direction.
9 is in the opposite direction. Therefore, the effective capacitance value is determined by the first ferroelectric capacitor 39 and the third ferroelectric capacitor 41.
Are equal to each other, and from these values, the second ferroelectric capacitor 4
Since the value of 0 becomes smaller, the voltage applied to the first ferroelectric capacitor 39 and the third ferroelectric capacitor 41 becomes lower than Vcc / 3. Therefore, the potential read to the bit line BL1A becomes lower than Vcc / 3 as shown by b, and the potential read to the bit line BL1B becomes 2Vcc as shown by c.
/ 3.

【0049】(3)第1の強誘電体容量39にデータ
1、第3の強誘電体容量41にデータ0が書き込まれて
いる場合 この場合は、書き込み時に第2の強誘電体容量40にも
電圧が加わって、その電圧の向きは第1の強誘電体容量
39と第3の強誘電体容量41とでは逆方向になる。し
たがって、プレート線PL1Aの電位を上昇させること
により、第3の強誘電体容量41から第1の強誘電体容
量39に加わる電圧の向きは、第3の強誘電体容量41
に対しては書き込み時とは同方向に、第2の強誘電体容
量40に対しては同方向に、また第1の強誘電体容量3
9に対しては同方向になる。それゆえ、実効的な容量値
は、第1の強誘電体容量39と第3の強誘電体容量41
とが等しくなり、これらの値より第2の強誘電体容量4
0の値は大きくなるので、第1の強誘電体容量39と第
3の強誘電体容量41とに加わる電圧は、Vcc/3よ
りも高くなる。そのため、ビット線BL1Aに読み出さ
れる電位はaのようにVcc/3よりも高くなり、ビッ
ト線BL1Bに読み出される電位はdのように2Vcc
/3よりも低くなる。
(3) Data 1 is written to the first ferroelectric capacitor 39 and data 0 is written to the third ferroelectric capacitor 41. In this case, the second ferroelectric capacitor 40 is written at the time of writing. Also, a voltage is applied, and the direction of the voltage is reversed in the first ferroelectric capacitor 39 and the third ferroelectric capacitor 41. Therefore, by increasing the potential of the plate line PL1A, the direction of the voltage applied from the third ferroelectric capacitor 41 to the first ferroelectric capacitor 39 is changed to the third ferroelectric capacitor 41.
In the same direction as that during writing, in the same direction as the second ferroelectric capacitor 40, and in the first direction.
9 is in the same direction. Therefore, the effective capacitance value is determined by the first ferroelectric capacitor 39 and the third ferroelectric capacitor 41.
Are equal to each other, and from these values, the second ferroelectric capacitor 4
Since the value of 0 becomes larger, the voltage applied to the first ferroelectric capacitor 39 and the third ferroelectric capacitor 41 becomes higher than Vcc / 3. Therefore, the potential read to the bit line BL1A becomes higher than Vcc / 3 as shown by a, and the potential read to the bit line BL1B becomes 2Vcc as shown by d.
/ 3.

【0050】(4)第1の強誘電体容量39にデータ
0、第3の強誘電体容量41にデータ0が書き込まれて
いる場合 この場合は、書き込み時に第2の強誘電体容量40には
電圧が加わらない。したがって、プレート線PL1Aの
電位を上昇させることにより、第3の強誘電体容量41
から第1の強誘電体容量39に加わる電圧の向きは、第
3の強誘電体容量41に対しては書き込み時とは同方向
に、第1の強誘電体容量39に対しては逆方向になる。
それゆえ、実効的な容量値は、第1の強誘電体容量39
よりも第3の強誘電体容量41が小さくなり、第2の強
誘電体容量40の値は第1の強誘電体容量39の容量値
よりも低く、かつ第3の強誘電体容量41の容量値より
も高くなるので、第1の強誘電体容量39に加わる電圧
はVcc/3よりも低くなり、第3の強誘電体容量41
に加わる電圧はVcc/3よりも高くなる。そのため、
ビット線BL1Aに読み出される電位はbのようにVc
c/3よりも低くなり、ビット線BL1Bに読み出され
る電位はdのように2Vcc/3よりも低くなる。
(4) Data 0 is written in the first ferroelectric capacitor 39 and data 0 is written in the third ferroelectric capacitor 41. In this case, the data is written to the second ferroelectric capacitor 40 at the time of writing. No voltage is applied. Therefore, by increasing the potential of the plate line PL1A, the third ferroelectric capacitor 41
, The direction of the voltage applied to the first ferroelectric capacitor 39 is in the same direction as that during writing to the third ferroelectric capacitor 41 and in the opposite direction to the first ferroelectric capacitor 39. become.
Therefore, the effective capacitance value is the first ferroelectric capacitance 39
The third ferroelectric capacitor 41 is smaller than the first ferroelectric capacitor 39, and the value of the second ferroelectric capacitor 40 is lower than the capacitance value of the first ferroelectric capacitor 39. Since the voltage becomes higher than the capacitance value, the voltage applied to the first ferroelectric capacitor 39 becomes lower than Vcc / 3, and the third ferroelectric capacitor 41
Is higher than Vcc / 3. for that reason,
The potential read to the bit line BL1A is Vc like b.
The potential becomes lower than c / 3, and the potential read to the bit line BL1B becomes lower than 2 Vcc / 3 as shown by d.

【0051】次に、データ再書き込み方法について説明
する。第1〜第3の強誘電体容量39〜41にデータを
再書き込みするために、時刻t5において、プレート線
PL1Bの電位をVccに上昇させた後、時刻t7にお
いて、プレート線PL1A及びPL1Bを接地する。次
に、時刻t8において、ビット線BL0B、BL1A、
BL1B及びBL2Aを接地する。これにより、時刻t
5から時刻t7までの間、あるいは時刻t7から時刻t
8までの間のいずれかにおいて、再書き込みされるデー
タに従って、プレート線PL1Aとビット線BL1Aと
の間及びプレート線PL1Bとビット線BL1Bとの
間、すなわち第1の強誘電体容量39及び第3の強誘電
体容量41間にVccが加わる。
Next, a data rewriting method will be described. In order to rewrite data in the first to third ferroelectric capacitors 39 to 41, the potential of the plate line PL1B is raised to Vcc at time t5, and then the plate lines PL1A and PL1B are grounded at time t7. I do. Next, at time t8, the bit lines BL0B, BL1A,
BL1B and BL2A are grounded. As a result, the time t
5 to time t7 or from time t7 to time t
8 between the plate line PL1A and the bit line BL1A and between the plate line PL1B and the bit line BL1B, that is, the first ferroelectric capacitor 39 and the third ferroelectric capacitor 39 in accordance with the data to be rewritten. Vcc is applied between the ferroelectric capacitors 41.

【0052】したがって、時刻t8においては、第1の
強誘電体容量39及び第3の強誘電体容量41間にはV
ccが加わっていない状態になるので、残留分極によっ
て保持されるデータが書き込まれる。すなわち、読み出
されたデータが1であった場合は、ビット線電位がVc
cになっているので、時刻t5から時刻t7までの間は
強誘電体容量には電圧が加わらず、また時刻t7から時
刻t8までの間にビット線側の電位が高い状態で強誘電
体容量に電圧が加わり、時刻t8においてその電圧が除
かれるので、データ1が書き込まれることになる。
Therefore, at time t8, V is applied between the first ferroelectric capacitor 39 and the third ferroelectric capacitor 41.
Since cc is not added, data retained by the remanent polarization is written. That is, when the read data is 1, the bit line potential is Vc
Therefore, no voltage is applied to the ferroelectric capacitor from time t5 to time t7, and the ferroelectric capacitor is kept in a state where the potential on the bit line side is high from time t7 to time t8. And the voltage is removed at time t8, so that data 1 is written.

【0053】また、読み出されたデータが0であった場
合は、ビット線電位が接地になっているので、時刻t5
から時刻t7までの間にプレート線側の電位が高い状態
で強誘電体容量に電圧が加わり、時刻t7においてその
電圧が除かれるので、データ0が書き込まれることにな
る。そして、最後に時刻t9において、ワード線WL1
を接地することにより、データ再書き込み動作が終了す
る。
When the read data is 0, the bit line potential is at the ground, so that the time t5
From time t7 to time t7, a voltage is applied to the ferroelectric capacitor in a state where the potential on the plate line side is high, and the voltage is removed at time t7, so that data 0 is written. Finally, at time t9, the word line WL1
Is grounded, the data rewrite operation ends.

【0054】なお、データの書き込みを行う場合には、
時刻t6において、データに応じた電位をビット線BL
1A及びBL1Bに与えて、時刻t7以降はデータ再書
き込みと同様な動作を行う。
When writing data,
At time t6, the potential corresponding to the data is set to bit line BL.
1A and BL1B, the same operation as data rewriting is performed after time t7.

【0055】次に、図3のタイミング図を参照して、こ
の例の強誘電体メモリの第2の動作制御方法について説
明する。なお、時刻t4までに行われるデータ読み出し
動作は、図2の第1の動作制御方法と略同様なのでその
説明は省略する。その後、書き込み時に第2の強誘電体
容量40に電圧がかからない場合に、この第2の強誘電
体容量40の実効的な容量値をより最適な値に近くする
ために、時刻t5において、ワード線WL1を接地す
る。次に、時刻t6において、プレート線PL1Aを接
地すると共に、プレート線PL1Bの電位をVccに上
昇させて、第1〜第3の強誘電体容量39〜41に電圧
をかける。次に、時刻t7において、プレート線PL1
Aの電位をVccに上昇させることにより、各強誘電体
容量39〜41に電圧がかからない状態にした後に、時
刻t8において、ワード線WL1の電位を、Vccにメ
モリセルトランジスタのしきい値電圧を加えた値よりも
高く上昇させる。
Next, a second operation control method of the ferroelectric memory of this example will be described with reference to the timing chart of FIG. Note that the data read operation performed up to time t4 is substantially the same as the first operation control method of FIG. Thereafter, when no voltage is applied to the second ferroelectric capacitor 40 at the time of writing, in order to make the effective capacitance value of the second ferroelectric capacitor 40 closer to the optimum value, the word The line WL1 is grounded. Next, at time t6, the plate line PL1A is grounded, the potential of the plate line PL1B is raised to Vcc, and a voltage is applied to the first to third ferroelectric capacitors 39 to 41. Next, at time t7, the plate line PL1
After the potential of A is raised to Vcc, the voltage is not applied to each of the ferroelectric capacitors 39 to 41, at time t8, the potential of the word line WL1 is changed to Vcc, and the threshold voltage of the memory cell transistor is changed to Vcc. Raise higher than the added value.

【0056】この後は、時刻t9〜時刻t12におい
て、図2の第1の動作制御方法における時刻t6〜時刻
t9の動作と略同様な動作を行うことにより、データ再
書き込みあるいはデータ書き込み動作が終了する。
Thereafter, from time t9 to time t12, substantially the same operation as the operation from time t6 to time t9 in the first operation control method of FIG. 2 is performed, thereby completing the data rewriting or data writing operation. I do.

【0057】上述したようにこの例の強誘電体メモリに
よれば、データ読み出し時のビット線電位が、データに
従って、1つのビット線BL1AではVcc/3よりも
高い値か低い値になる一方、他のビット線BL1Bでは
2Vcc/3よりも高い値か低い値になるので、ビット
線BL1Aに対する参照電位をVcc/3に、ビット線
BL1Bに対する参照電位を2Vcc/3に設定するこ
とにより参照電位を固定することができるため、常に最
適値に固定された参照電位を用いることができる。した
がって、参照電位の変化に起因するデータ識別誤りを生
じさせることがなくなる。また、この例の強誘電体メモ
リによれば、直列に接続された第1〜第3の強誘電体容
量39〜41と、2つのメモリセルトランジスタ25、
26とにより構成されて、2ビットのデータを記憶する
メモリセル2を備えているので、1ビットのデータを記
憶するのに必要なメモリセルの占有面積は、強誘電体容
量1.5個分に減少する。
As described above, according to the ferroelectric memory of this example, the bit line potential at the time of data reading is higher or lower than Vcc / 3 on one bit line BL1A according to data, Since the value of the other bit line BL1B is higher or lower than 2Vcc / 3, the reference potential for the bit line BL1A is set to Vcc / 3, and the reference potential for the bit line BL1B is set to 2Vcc / 3. Since the reference potential can be fixed, the reference potential always fixed to the optimum value can be used. Therefore, a data identification error due to a change in the reference potential does not occur. Further, according to the ferroelectric memory of this example, the first to third ferroelectric capacitors 39 to 41 connected in series, the two memory cell transistors 25,
26, and the memory cell 2 for storing 2-bit data, the memory cell occupied area required to store 1-bit data is equivalent to 1.5 ferroelectric capacitors. To decrease.

【0058】次に、図4を参照して、この例の強誘電体
メモリに用いられる強誘電体メモリセル構造を説明す
る。この強誘電体メモリセル構造は、図4に示すよう
に、例えばP型シリコン基板30の一部には選択的に素
子領域となるN型ソース領域31及びドレイン領域32
が形成されると共に、ソース領域31とドレイン領域3
2との間のチャネル領域上にはゲート酸化膜27を介し
て、多結晶シリコン等からなるゲート電極35が形成さ
れている。ゲート電極35を含む全面はシリコン酸化膜
等からなる第1の層間絶縁膜47で覆われて、第1のM
OS型トランジスタ25が形成されている。同様に、P
型シリコン基板30の他部には選択的に素子領域となる
N型ソース領域33及びドレイン領域34が形成される
と共に、ソース領域33とドレイン領域34との間のチ
ャネル領域上にはゲート酸化膜28を介して、多結晶シ
リコン等からなるゲート電極36が形成されている。そ
して、ゲート電極36を含む全面はシリコン酸化膜等か
らなる第1の層間絶縁膜47で覆われて、第2のMOS
型トランジスタ26が形成されている。これら第1及び
第2のMOS型トランジスタ25、26はそれぞれ、前
述したように、メモリセルトランジスタとして用いられ
る。ゲート電極35及び36は共に、ワード線WL1に
接続される。なお、N型ソース領域31とN型ドレイン
領域32、N型ソース領域33とN型ドレイン領域34
は実質的に同じ機能を有しており、相互に入れ替え可能
になっている。
Next, a ferroelectric memory cell structure used in the ferroelectric memory of this example will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, this ferroelectric memory cell structure has, for example, an N-type source region 31 and a drain region 32 which selectively become element regions in a part of a P-type silicon substrate 30.
Are formed, and the source region 31 and the drain region 3 are formed.
A gate electrode 35 made of polycrystalline silicon or the like is formed on a channel region between the gate electrode 2 and the gate oxide film 27 via a gate oxide film 27. The entire surface including the gate electrode 35 is covered with a first interlayer insulating film 47 made of a silicon oxide film or the like, and the first M
An OS transistor 25 is formed. Similarly, P
An N-type source region 33 and a drain region 34 which are selectively element regions are formed in the other part of the silicon substrate 30, and a gate oxide film is formed on a channel region between the source region 33 and the drain region 34. A gate electrode 36 made of polycrystalline silicon or the like is formed via. The entire surface including the gate electrode 36 is covered with a first interlayer insulating film 47 made of a silicon oxide film or the like, and a second MOS
A type transistor 26 is formed. These first and second MOS transistors 25 and 26 are used as memory cell transistors, respectively, as described above. Gate electrodes 35 and 36 are both connected to word line WL1. The N-type source region 31 and the N-type drain region 32, and the N-type source region 33 and the N-type drain region 34
Have substantially the same function and are interchangeable.

【0059】第1の層間絶縁膜47上には、第1のMO
S型トランジスタ25のN型ドレイン領域32とプラグ
導体51を通じて接続されたビット配線37、及び第2
のMOS型トランジスタ26のN型ソース領域33とプ
ラグ導体52を通じて接続されたビット配線38が形成
されている。ビット配線37及び38はそれぞれ、前述
したようにビット線BL1A及びビット線BL1Bに接
続される。
On the first interlayer insulating film 47, a first MO
A bit wiring 37 connected to the N-type drain region 32 of the S-type transistor 25 through the plug conductor 51;
A bit wiring 38 connected to the N-type source region 33 of the MOS transistor 26 through the plug conductor 52 is formed. The bit lines 37 and 38 are connected to the bit lines BL1A and BL1B, respectively, as described above.

【0060】ビット配線37及び38を含む第1の層間
絶縁膜47の全面はシリコン酸化膜等からなる第2の層
間絶縁膜48で覆われている。この第2の層間絶縁膜4
8上には、第1の強誘電体容量39、第2の強誘電体容
量40及び第3の強誘電体容量41が形成されている。
第1〜第3の強誘電体容量39〜41はそれぞれ、下部
電極39A〜41A、強誘電体膜39B〜41B及び上
部電極39C〜41Cからなる積層構造に構成されてい
る。第1及び第3の強誘電体容量39及び41の下部電
極39A及び41Aはそれぞれ、プレート線PL1A及
びPL1Bに接続される。
The entire surface of the first interlayer insulating film 47 including the bit lines 37 and 38 is covered with a second interlayer insulating film 48 made of a silicon oxide film or the like. This second interlayer insulating film 4
8, a first ferroelectric capacitor 39, a second ferroelectric capacitor 40, and a third ferroelectric capacitor 41 are formed.
Each of the first to third ferroelectric capacitors 39 to 41 has a laminated structure including lower electrodes 39A to 41A, ferroelectric films 39B to 41B, and upper electrodes 39C to 41C. The lower electrodes 39A and 41A of the first and third ferroelectric capacitors 39 and 41 are connected to plate lines PL1A and PL1B, respectively.

【0061】第1〜第3の強誘電体容量39〜41を含
む第2の層間絶縁膜48の全面はシリコン酸化膜等から
なる第3の層間絶縁膜49で覆われている。この第3の
層間絶縁膜49には、第1の強誘電体容量39の上部電
極39Cに接続されたプラグ導体53、第2の強誘電体
容量40の下部電極40A及び上部電極40Cに各々接
続されたプラグ導体54及び55、第3の強誘電体容量
41の上部電極41Cに接続されたプラグ導体56が形
成されている。また、第1〜第3の層間絶縁膜47〜4
9にはそれぞれ全膜厚を貫通するように、第1のMOS
型トランジスタ25のN型ソース領域31に接続された
プラグ導体57及び第2のMOS型トランジスタ26の
N型ドレイン領域34に接続されたプラグ導体58が形
成されている。また、第3の層間絶縁膜49上には、各
プラグ導体53、54及び57を接続する局所配線42
が形成されると共に、各プラグ導体55、56及び58
を接続する局所配線43が形成されている。したがっ
て、第1〜第3の強誘電体容量39〜41は互いに直列
に接続されるように配置されている。そして、局所配線
42、43を含む第3の層間絶縁膜49上には、シリコ
ン酸化膜等からなる最終絶縁膜50で覆われて、外部雰
囲気から保護されている。
The entire surface of the second interlayer insulating film 48 including the first to third ferroelectric capacitors 39 to 41 is covered with a third interlayer insulating film 49 made of a silicon oxide film or the like. The plug conductor 53 connected to the upper electrode 39C of the first ferroelectric capacitor 39, and the lower electrode 40A and the upper electrode 40C of the second ferroelectric capacitor 40 are connected to the third interlayer insulating film 49, respectively. Plug conductors 54 and 55 are formed, and a plug conductor 56 connected to the upper electrode 41C of the third ferroelectric capacitor 41 is formed. In addition, the first to third interlayer insulating films 47 to 4
The first MOS transistors 9 pass through the entire film thickness.
A plug conductor 57 connected to the N-type source region 31 of the type transistor 25 and a plug conductor 58 connected to the N-type drain region 34 of the second MOS transistor 26 are formed. On the third interlayer insulating film 49, a local wiring 42 connecting the plug conductors 53, 54 and 57 is formed.
Is formed, and each of the plug conductors 55, 56 and 58 is formed.
Are formed. Therefore, the first to third ferroelectric capacitors 39 to 41 are arranged so as to be connected to each other in series. The third interlayer insulating film 49 including the local wirings 42 and 43 is covered with a final insulating film 50 made of a silicon oxide film or the like, and is protected from an external atmosphere.

【0062】次に、図5及び図6を参照して、同強誘電
体メモリセル構造の製造方法について工程順に説明す
る。まず、図5(a)に示すように、例えばP型シリコ
ン基板30を用いてその一部及び他部にそれぞれ、周知
のフォトリソグラフィ法、イオン注入法等を利用して、
選択的に素子領域となるN型ソース領域31及びドレイ
ン領域32、N型ソース領域33及びドレイン領域3
4、ゲート酸化膜27及びゲート電極35、ゲート酸化
膜28及びゲート電極36を形成する。次に、CVD法
等により、全面にシリコン酸化膜等からなる第1の層間
絶縁膜47を成膜して、第1及び第2のMOS型トラン
ジスタ25、26を形成する。
Next, a method of manufacturing the same ferroelectric memory cell structure will be described in the order of steps with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 5A, for example, a well-known photolithography method, an ion implantation method, or the like is used for a part and another part of a P-type silicon substrate 30, respectively.
N-type source region 31 and drain region 32 selectively serving as element regions, N-type source region 33 and drain region 3
4. A gate oxide film 27 and a gate electrode 35, a gate oxide film 28 and a gate electrode 36 are formed. Next, a first interlayer insulating film 47 made of a silicon oxide film or the like is formed on the entire surface by a CVD method or the like, and first and second MOS transistors 25 and 26 are formed.

【0063】次に、図5(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィ法により、第1のMOS型トランジスタ25
のN型ドレイン領域32及び第2のMOS型トランジス
タ26のN型ソース領域33上の第1の層間絶縁膜47
にコンタクト孔を形成した後、各コンタクト孔内に、C
VD法等により多結晶シリコン等を埋め込んでプラグ導
体51、52をそれぞれ形成する。次に、CVD法等に
より全面にアルミニウム等を形成した後、フォトリソグ
ラフィ法によりパターニングして、プラグ導体51、5
2にそれぞれ接続するようにビット配線37、38を形
成する。
Next, as shown in FIG. 5B, the first MOS transistor 25 is formed by photolithography.
The first interlayer insulating film 47 on the N-type drain region 32 and the N-type source region 33 of the second MOS transistor 26
After forming contact holes in each contact hole, C
Plug conductors 51 and 52 are formed by burying polycrystalline silicon or the like by a VD method or the like. Next, after aluminum or the like is formed on the entire surface by CVD or the like, patterning is performed by photolithography to form plug conductors 51 and 5.
Bit wirings 37 and 38 are formed so as to be connected to 2 respectively.

【0064】次に、図6(c)に示すように、CVD法
等により、全面にシリコン酸化膜等からなる第2の層間
絶縁膜48を成膜して第1の層間絶縁膜47を覆う。次
に、CVD法等により全面に、ポリシリコン膜などから
なる第1の導体膜、強誘電体膜及びポリシリコン膜等か
らなる第2の導体膜を順次に成膜して積層した後、パタ
ーニングして第1の強誘電体容量39、第2の強誘電体
容量40及び第3の強誘電体容量41を形成する。第1
〜第3の強誘電体容量39〜41はそれぞれ、下部電極
39A〜41A、強誘電体膜39B〜41B及び上部電
極39C〜41Cからなる積層構造に構成される。
Next, as shown in FIG. 6C, a second interlayer insulating film 48 made of a silicon oxide film or the like is formed on the entire surface by a CVD method or the like to cover the first interlayer insulating film 47. . Next, a first conductor film made of a polysilicon film or the like, a second conductor film made of a ferroelectric film, a polysilicon film, etc. are sequentially formed and laminated on the entire surface by a CVD method or the like, and then patterned. Thus, a first ferroelectric capacitor 39, a second ferroelectric capacitor 40, and a third ferroelectric capacitor 41 are formed. First
To the third ferroelectric capacitors 39 to 41 have a laminated structure including lower electrodes 39A to 41A, ferroelectric films 39B to 41B, and upper electrodes 39C to 41C, respectively.

【0065】次に、図6(d)に示すように、CVD法
等により、全面にシリコン酸化膜等からなる第3の層間
絶縁膜49を成膜して第2の層間絶縁膜48を覆う。次
に、フォトリソグラフィ法により、第1の強誘電体容量
39の上部電極39C、第2の強誘電体容量40の下部
電極40A及び上部電極40C、及び第3の強誘電体容
量41の上部電極41C上の第3の層間絶縁膜49にそ
れぞれ、コンタクト孔を形成する。同時に、第1及び第
2のMOS型トランジスタ25、26のN型ソース領域
31及びドレイン領域34上の第1〜第3の層間絶縁膜
47〜49にそれぞれ全膜厚を貫通するように、コンタ
クト孔を形成する。次に、CVD法等により各コンタク
ト孔内に多結晶シリコン等を埋め込んで、プラグ導体5
3〜58をそれぞれ形成する。次に、CVD法等により
全面にアルミニウム等を形成した後、フォトリソグラフ
ィ法によりパターニングして、各プラグ導体53、54
及び57を接続する局所配線42を形成すると共に、各
プラグ導体55、56及び58を接続する局所配線43
を形成する。そして、CVD法等により、局所配線4
2、43を含む第3の層間絶縁膜49上にシリコン酸化
膜等からなる最終絶縁膜50を成膜して、図4の強誘電
体メモリセル構造を完成させる。
Next, as shown in FIG. 6D, a third interlayer insulating film 49 made of a silicon oxide film or the like is formed on the entire surface by a CVD method or the like to cover the second interlayer insulating film 48. . Next, the upper electrode 39C of the first ferroelectric capacitor 39, the lower electrode 40A and the upper electrode 40C of the second ferroelectric capacitor 40, and the upper electrode of the third ferroelectric capacitor 41 by photolithography. A contact hole is formed in each of the third interlayer insulating films 49 on 41C. At the same time, the first to third interlayer insulating films 47 to 49 on the N-type source region 31 and the drain region 34 of the first and second MOS transistors 25 and 26 are so contacted as to penetrate the entire film thickness. Form a hole. Next, polycrystalline silicon or the like is buried in each contact hole by a CVD method or the like to form a plug conductor 5.
3 to 58 are formed respectively. Next, after aluminum or the like is formed on the entire surface by a CVD method or the like, patterning is performed by a photolithography method to form each of the plug conductors 53 and 54.
And a local wiring 43 connecting the plug conductors 55, 56 and 58.
To form Then, the local wiring 4 is formed by a CVD method or the like.
A final insulating film 50 made of a silicon oxide film or the like is formed on the third interlayer insulating film 49 including 2 and 43 to complete the ferroelectric memory cell structure of FIG.

【0066】図7は、この例の強誘電体メモリに用いら
れる強誘電体メモリセル構造の他の例を示す断面図であ
る。この強誘電体メモリセル構造の構成が、図4に示し
たそれと大きく異なるところは、第2の層間絶縁膜48
上に形成した3つの強誘電体容量を直列に接続する配線
構造を変更するようにした点である。すなわち、この強
誘電体メモリセル構造は、図7に示すように、第1の強
誘電体容量39と第2の強誘電体容量40との下部電極
は共通電極39Aになっていて、この共通電極39Aは
プラグ導体61を通じて局所配線42に接続されてい
る。第1の強誘電体容量39の上部電極39Cは、プラ
グ導体62及び局所配線45を通じてプレート線PL1
Aに接続されている。
FIG. 7 is a sectional view showing another example of a ferroelectric memory cell structure used in the ferroelectric memory of this embodiment. The structure of this ferroelectric memory cell structure is significantly different from that shown in FIG.
The point is that the wiring structure for connecting the three ferroelectric capacitors formed above in series is changed. That is, in this ferroelectric memory cell structure, as shown in FIG. The electrode 39A is connected to the local wiring 42 through the plug conductor 61. The upper electrode 39C of the first ferroelectric capacitor 39 is connected to the plate line PL1 through the plug conductor 62 and the local wiring 45.
A is connected.

【0067】第3の強誘電体容量41の下部電極41A
はプラグ導体66を通じて局所配線43に接続されると
共に、プラグ導体64、局所配線44及びプラグ導体6
3を通じて第2の強誘電体容量40の上部電極40Cに
接続されている。また、第3の強誘電体容量41の上部
電極41Cは、プラグ導体65及び局所配線46を通じ
てプレート線PL1Bに接続されている。この強誘電体
メモリセル構造を製造するには、図6(c)、(d)の
製造工程において、各強誘電体容量の積層構造及び配線
パターンを変更するだけで容易に製造することができ
る。これ以外は、上述した図4の強誘電体メモリセル構
造と略同様である。それゆえ、図7において、図4の構
成部分と対応する部分には、同一の番号を付してその説
明を省略する。
The lower electrode 41A of the third ferroelectric capacitor 41
Are connected to the local wiring 43 through the plug conductor 66, and the plug conductor 64, the local wiring 44 and the plug conductor 6
3 is connected to the upper electrode 40C of the second ferroelectric capacitor 40. The upper electrode 41C of the third ferroelectric capacitor 41 is connected to the plate line PL1B through the plug conductor 65 and the local wiring 46. In order to manufacture this ferroelectric memory cell structure, it can be easily manufactured only by changing the laminated structure and the wiring pattern of each ferroelectric capacitor in the manufacturing steps of FIGS. 6 (c) and 6 (d). . Except for this, the structure is substantially the same as the above-described ferroelectric memory cell structure in FIG. Therefore, in FIG. 7, portions corresponding to the components in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0068】図8は、この例の強誘電体メモリに用いら
れる強誘電体メモリセル構造の他の例を示す断面図であ
る。この強誘電体メモリセル構造の構成が、図7に示し
たそれと大きく異なるところは、第2の層間絶縁膜48
上に形成した3つの強誘電体容量を直列に接続する配線
構造を変更するようにした点である。すなわち、この強
誘電体メモリセル構造は、図8に示すように、第1の強
誘電体容量39と第2の強誘電体容量40との下部電極
は共通電極39Aになっていて、この共通電極39Aは
プラグ導体67を通じて第1のMOS型トランジスタ2
5のN型ソース領域31に接続されている。また、第3
の強誘電体容量41の下部電極41Aはプラグ導体68
を通じて第2のMOS型トランジスタ26のN型ドレイ
ン領域34に接続されている。これ以外は、上述した図
7の強誘電体メモリセル構造と略同様である。
FIG. 8 is a sectional view showing another example of a ferroelectric memory cell structure used in the ferroelectric memory of this example. The structure of this ferroelectric memory cell structure is significantly different from that shown in FIG.
The point is that the wiring structure for connecting the three ferroelectric capacitors formed above in series is changed. That is, in this ferroelectric memory cell structure, as shown in FIG. 8, the lower electrodes of the first ferroelectric capacitor 39 and the second ferroelectric capacitor 40 are a common electrode 39A. The electrode 39A is connected to the first MOS transistor 2 through the plug conductor 67.
5 is connected to the N-type source region 31. Also, the third
The lower electrode 41A of the ferroelectric capacitor 41 of FIG.
Is connected to the N-type drain region 34 of the second MOS transistor 26. Except for this, the structure is substantially the same as the ferroelectric memory cell structure of FIG. 7 described above.

【0069】このように、この例の構成によれば、直列
に接続された第1〜第3の3個の強誘電体容量39〜4
1と、第1及び第2の2個のメモリセルトランジスタ2
5、26とによりメモリセル2を構成して、2ビットの
データを記憶させるようにしたので、原理的に参照電位
を固定することができる。また、1ビットのデータを記
憶するのに必要なメモリセルの占有面積を、強誘電体容
量1.5個分に減少させることができる。したがって、
参照電位の変化に起因するデータ識別誤りを生じさせる
ことなく、1ビットのデータを記憶するのに必要なメモ
リセルの占有面積を低減することができる。
As described above, according to the structure of this example, the first to third three ferroelectric capacitors 39 to 4 connected in series are connected.
1 and first and second two memory cell transistors 2
Since the memory cell 2 is configured by the memory cells 5 and 26 to store 2-bit data, the reference potential can be fixed in principle. Further, the area occupied by the memory cells required to store 1-bit data can be reduced to 1.5 ferroelectric capacitors. Therefore,
The area occupied by the memory cells required to store 1-bit data can be reduced without causing a data identification error due to a change in the reference potential.

【0070】◇第2実施例 図9は、この発明の第2実施例である強誘電体メモリの
構成を示す回路図、図10は同強誘電体メモリの第1の
動作制御方法を説明するタイミング図、図11は同強誘
電体メモリの第2の動作制御方法を説明するタイミング
図である。この例の強誘電体メモリ20は、図9に示す
ように、直列に接続された複数の強誘電体容量C(1)
〜C(N+1)と、複数のMOS型トランジスタ(メモ
リセルトランジスタ)Tr(1)〜Tr(N)とにより
構成されたメモリセルを備えている。各MOS型トラン
ジスタTr(1)〜Tr(N)のそれぞれのゲート電極
は、ワード線WLに共通に接続されている。各MOS型
トランジスタTr(1)〜Tr(N)の一方の電極はそ
れぞれビット線BLT(1)〜BLT(N)に接続され
る一方、同トランジスタTr(1)〜Tr(N)の他方
の電極はそれぞれ隣接している両強誘電体容量に共通に
接続されている。
Second Embodiment FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a ferroelectric memory according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 10 illustrates a first operation control method of the ferroelectric memory. FIG. 11 is a timing chart for explaining a second operation control method of the ferroelectric memory. As shown in FIG. 9, the ferroelectric memory 20 of this example has a plurality of ferroelectric capacitors C (1) connected in series.
To C (N + 1) and a plurality of MOS transistors (memory cell transistors) Tr (1) to Tr (N). The gate electrodes of the MOS transistors Tr (1) to Tr (N) are commonly connected to a word line WL. One electrodes of the MOS transistors Tr (1) to Tr (N) are connected to bit lines BLT (1) to BLT (N), respectively, while the other electrodes of the transistors Tr (1) to Tr (N) are connected to the bit lines BLT (1) to BLT (N), respectively. The electrodes are commonly connected to both adjacent ferroelectric capacitors.

【0071】直列に接続されている複数の強誘電体容量
C(1)〜C(N+1)の一方の端の強誘電体容量C
(1)は第2のプレート線PLBに接続され、他方の端
の強誘電体容量C(N+1)は第1のプレート線PLA
に接続されている。ビット線BLN(1)〜BLN
(N)にはそれぞれ参照電位が与えられ、各ビット線B
LN(1)〜BLN(N)及び各ビット線BLT(1)
〜BLT(N)はそれぞれ差動型センス増幅器71(7
1(1)〜71(N))に接続されている。ここで、あ
る値kを(1〜N)までの整数としたときに、例えば直
列に接続されている複数の強誘電体容量C(k)〜C
(k+1)の共通接点は、MOS型トランジスタTr
(k)を介してビット線BLT(k)に接続されている
ことになる。
The ferroelectric capacitor C at one end of the plurality of ferroelectric capacitors C (1) to C (N + 1) connected in series
(1) is connected to the second plate line PLB, and the ferroelectric capacitor C (N + 1) at the other end is connected to the first plate line PLA.
It is connected to the. Bit lines BLN (1) to BLN
(N) is supplied with a reference potential, and each bit line B
LN (1) to BLN (N) and each bit line BLT (1)
To BLT (N) are differential sense amplifiers 71 (7
1 (1) to 71 (N)). Here, when a certain value k is an integer from (1 to N), for example, a plurality of ferroelectric capacitors C (k) to C
The common contact of (k + 1) is a MOS transistor Tr
That is, it is connected to the bit line BLT (k) via (k).

【0072】次に、図10のタイミング図を参照して、
この例の強誘電体メモリの第1の動作制御方法について
説明する。説明は、データ読み出し方法、データ再書き
込み方法の順序で行うものとする。初期状態として、ワ
ード線WL、プレート線PLA及びPLB、ビット線B
LT(1)〜BLT(N)及びBLN(1)〜BLN
(N)はそれぞれ接地されている。まず、時刻t1にお
いて、プレート線PLAの電位をVccに上昇させ、そ
の後時刻t2において、ビット線BLT(k)及びBL
N(k)の電位をkVcc/(N+1)に予備充電す
る。ここで、上述のプレート線PLAの電位を上昇させ
る前に、ビット線BLT(k)及びBLN(k)を予備
充電しても良いが、この場合には、プレート線PLAと
ビット線BLT(k)及びBLN(k)とのカップリン
グが生じて、プレート線PLAの電位上昇時に、予備充
電したビット線BLT(k)及びBLN(k)の電位が
変化する可能性があるため、上述したようにプレート線
PLAの電位の上昇を先に行うのが望ましい。
Next, referring to the timing chart of FIG.
A first operation control method of the ferroelectric memory of this example will be described. The description will be made in the order of the data read method and the data rewrite method. Initially, the word line WL, plate lines PLA and PLB, bit line B
LT (1) to BLT (N) and BLN (1) to BLN
(N) are each grounded. First, at time t1, the potential of the plate line PLA is raised to Vcc, and then at time t2, the bit lines BLT (k) and BL
The potential of N (k) is precharged to kVcc / (N + 1). Here, before raising the potential of the plate line PLA, the bit lines BLT (k) and BLN (k) may be precharged. In this case, the plate line PLA and the bit line BLT (k ) And BLN (k), and the potential of the precharged bit lines BLT (k) and BLN (k) may change when the potential of the plate line PLA rises. It is desirable to raise the potential of the plate line PLA first.

【0073】次に、時刻t3において、ワード線WLの
電位を、Vccにメモリセルトランジスタのしきい値電
圧を加えた値よりも高く上昇させる。これにより、強誘
電体容量C(1)〜C(N)に書き込まれたデータに従
って、予備充電されたビット線BLT(k)がそれぞ
れ、eのように上昇するか、fのように下降する。その
後、時刻t4において、ビット線BLT(k)とBLN
(k)の組に結合されている差動型センス増幅器71に
より、ビット線BLT(k)とBLN(k)との電位差
を増幅することにより、ビット線BLT(k)に発生す
る信号をVcc又は接地のいずれかに拘束する。以上に
より、データ読み出し動作が終了する。
Next, at time t3, the potential of word line WL is raised to a value higher than the value obtained by adding the threshold voltage of the memory cell transistor to Vcc. Thereby, the precharged bit line BLT (k) rises as shown by e or falls as shown by f according to the data written in the ferroelectric capacitors C (1) to C (N). . Thereafter, at time t4, the bit lines BLT (k) and BLN
By amplifying the potential difference between the bit lines BLT (k) and BLN (k) by the differential sense amplifier 71 coupled to the set (k), the signal generated on the bit line BLT (k) is changed to Vcc. Or restrain to either ground. Thus, the data read operation ends.

【0074】次に、データ再書き込み方法について説明
する。強誘電体容量C(1)〜C(N+1)にデータを
再書き込みするために、時刻t5において、プレート線
PLBの電位をVccに上昇させた後、時刻t7におい
て、プレート線PLA及びPLBを接地する。次に、時
刻t8において、ビット線BLT(k)及びBLN
(k)を接地する。これにより、時刻t5から時刻t7
までの間、あるいは時刻t7から時刻t8までの間のい
ずれかにおいて、再書き込みされるデータに従って、強
誘電体容量C(1)〜C(N)に電圧Vccが加わり、
時刻t8には強誘電体容量C(1)及びC(N)には電
圧が加わらない状態になることにより、残留分極によっ
て保持されるデータが書き込まれる。また、強誘電体容
量C(k)(k=2〜(N−1))には、データに依存
してBL(k−1)とBL(k)との間の電位差が加わ
る。最後に、時刻t9において、ワード線WLを接地す
ることにより、データ再書き込み動作が終了する。
Next, a data rewriting method will be described. In order to rewrite data in the ferroelectric capacitors C (1) to C (N + 1), at time t5, the potential of the plate line PLB is raised to Vcc, and then at time t7, the plate lines PLA and PLB are grounded. I do. Next, at time t8, the bit lines BLT (k) and BLN
(K) is grounded. Thereby, from time t5 to time t7
, Or between time t7 and time t8, the voltage Vcc is applied to the ferroelectric capacitors C (1) to C (N) in accordance with the data to be rewritten,
At time t8, when no voltage is applied to the ferroelectric capacitors C (1) and C (N), data held by the remanent polarization is written. Further, a potential difference between BL (k-1) and BL (k) is added to the ferroelectric capacitor C (k) (k = 2 to (N-1)) depending on data. Finally, at time t9, the word line WL is grounded, thereby completing the data rewriting operation.

【0075】なお、データの書き込みを行う場合には、
時刻t6において、データに応じた電位をビット線BL
(k)に与えて、時刻t7以降はデータ再書き込みと同
様な動作を行う。
When writing data,
At time t6, the potential corresponding to the data is set to bit line BL.
(K), after time t7, the same operation as data rewriting is performed.

【0076】次に、図11のタイミング図を参照して、
この例の強誘電体メモリの第2の動作制御方法について
説明する。なお、時刻t4までに行われるデータ読み出
し動作は、図10の第1の動作制御方法と略同様なので
その説明は省略する。その後、書き込み時に強誘電体容
量C(1)〜C(N)に電圧がかからない場合に、この
強誘電体容量C(1)〜C(N)の実効的な容量値をよ
り最適な値に近くするために、時刻t5において、ワー
ド線WLを接地する。次に、時刻t6において、プレー
ト線PLAを接地すると共に、プレート線PLBの電位
をVccに上昇させて、強誘電体容量C(1)〜C
(N)に電圧をかける。次に、時刻t7において、プレ
ート線PLAの電位をVccに上昇させることにより、
強誘電体容量C(1)〜C(N)に電圧がかからない状
態にした後に、時刻t8において、ワード線WLの電位
を、Vccにメモリセルトランジスタのしきい値電圧を
加えた値よりも高く上昇させる。
Next, referring to the timing chart of FIG.
A second operation control method of the ferroelectric memory of this example will be described. Note that the data read operation performed up to time t4 is substantially the same as the first operation control method in FIG. 10, and a description thereof will be omitted. Thereafter, when no voltage is applied to the ferroelectric capacitors C (1) to C (N) at the time of writing, the effective capacitance values of the ferroelectric capacitors C (1) to C (N) are set to more optimal values. At time t5, the word line WL is grounded so as to be close. Next, at time t6, the plate line PLA is grounded, and the potential of the plate line PLB is raised to Vcc, so that the ferroelectric capacitors C (1) -C
Apply voltage to (N). Next, at time t7, the potential of the plate line PLA is raised to Vcc,
After the state in which no voltage is applied to the ferroelectric capacitors C (1) to C (N), at time t8, the potential of the word line WL is set higher than the value obtained by adding the threshold voltage of the memory cell transistor to Vcc. To raise.

【0077】この後は、時刻t9〜時刻t12におい
て、図10の第1の動作制御方法における時刻t6〜時
刻t9の動作と略同様な動作を行うことにより、データ
再書き込みあるいはデータ書き込み動作が終了する。
Thereafter, from time t9 to time t12, substantially the same operation as the operation from time t6 to time t9 in the first operation control method of FIG. 10 is performed, thereby completing the data rewriting or data writing operation. I do.

【0078】このように、この例の構成によっても、第
1実施例において述べたのと略同様な効果を得ることが
できる。
As described above, according to the structure of this embodiment, substantially the same effects as those described in the first embodiment can be obtained.

【0079】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、強誘電体
メモリに用いられる強誘電体メモリセル構造のビット配
線は3つの強誘電体容量の下部位置に配置した例に限ら
ず、局所配線やプレート線と同層に、あるいは層間絶縁
膜を介してそれよりも上部位置に配置するようにしても
良い。また、各層間絶縁膜はシリコン酸化膜に限らず
に、BSG(Boro-Silicate Glass)膜、PSG(Phosph
o-Silicate Glass)膜、BPSG(Boro-Phospho-Silica
te Glass)膜等の他の絶縁膜を用いることができる。
Although the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like that do not depart from the gist of the present invention. Is also included in the present invention. For example, the bit wiring of the ferroelectric memory cell structure used in the ferroelectric memory is not limited to the example arranged at the lower position of the three ferroelectric capacitors, but may be in the same layer as the local wiring or plate line, or in the interlayer insulating film. May be arranged at a position higher than that. Each interlayer insulating film is not limited to a silicon oxide film, but a BSG (Boro-Silicate Glass) film and a PSG (Phosph
o-Silicate Glass) film, BPSG (Boro-Phospho-Silica)
Other insulating films such as a (te Glass) film can be used.

【0080】また、ゲート絶縁膜は、酸化膜(Oxide Fi
lm)に限らずに、窒化膜(Nitride Film)でも良く、あ
るいは、酸化膜と窒化膜との二重膜構成でも良い。つま
り、MIS(Metal Insulator Semiconductor)型トラ
ンジスタである限り、MOS型トランジスタに限らず
に、MNS(Metal Nitride Semiconductor)型トランジ
スタでも良く、あるいは、MNOS(Metal Nitride Oxi
de Semiconductor)型トランジスタでも良い。また、半
導体基板又は各半導体領域の導電型はP型とN型とを逆
にしても良い。すなわち、Nチャネル型に限らずPチャ
ネル型のMIS型トランジスタに対しても適用できる。
また、各絶縁膜、導体膜等の材料、成膜方法等は一例を
示したものであり、用途、目的等によって変更すること
ができる。
The gate insulating film is made of an oxide film (Oxide Fi
Not limited to (lm), a nitride film (Nitride Film) may be used, or a double film structure of an oxide film and a nitride film may be used. That is, as long as the transistor is a MIS (Metal Insulator Semiconductor) transistor, the transistor is not limited to a MOS transistor but may be a MNS (Metal Nitride Semiconductor) transistor, or an MNOS (Metal Nitride Oxi).
de Semiconductor) type transistor. Further, the conductivity type of the semiconductor substrate or each semiconductor region may be reversed between the P type and the N type. That is, the present invention can be applied not only to the N-channel type but also to a P-channel type MIS transistor.
In addition, the materials of the insulating films, the conductor films, and the like, the film forming methods, and the like are merely examples, and can be changed according to the application, purpose, and the like.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の強誘電
体メモリ及びその制御方法並びに強誘電体メモリセル構
造及びその制御方法よれば、直列に接続された3個の強
誘電体容量と2個のメモリセルトランジスタとにより単
位メモリセルが構成されて、2ビットのデータを記憶さ
せるようにしたので、原理的に参照電位を固定すること
ができる。また、1ビットのデータを記憶するのに必要
な単位メモリセルの占有面積を、強誘電体容量1.5個
分に減少させることができる。したがって、参照電位の
変化に起因するデータ識別誤りを生じさせることなく、
1ビットのデータを記憶するのに必要な単位メモリセル
の占有面積を低減することができる。
As described above, according to the ferroelectric memory and the control method thereof and the ferroelectric memory cell structure and the control method of the present invention, three ferroelectric capacitors connected in series and two Since a unit memory cell is formed by the memory cell transistors to store 2-bit data, the reference potential can be fixed in principle. Further, the area occupied by the unit memory cells required to store one-bit data can be reduced to 1.5 ferroelectric capacitors. Therefore, without causing a data identification error due to a change in the reference potential,
The area occupied by unit memory cells required to store one-bit data can be reduced.

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

【図1】この発明の第1実施例である強誘電体メモリの
構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a ferroelectric memory according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同強誘電体メモリの第1の動作制御方法を説明
するタイミング図である。
FIG. 2 is a timing chart for explaining a first operation control method of the ferroelectric memory.

【図3】同強誘電体メモリの第2の動作制御方法を説明
するタイミング図である。
FIG. 3 is a timing chart for explaining a second operation control method of the ferroelectric memory.

【図4】同強誘電体メモリに用いられる強誘電体メモリ
セル構造を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a ferroelectric memory cell structure used in the ferroelectric memory.

【図5】同強誘電体メモリセル構造の製造方法を工程順
に示す工程図である。
FIG. 5 is a process chart showing a method of manufacturing the ferroelectric memory cell structure in the order of steps.

【図6】同強誘電体メモリセル構造の製造方法を工程順
に示す工程図である。
FIG. 6 is a process chart showing a method of manufacturing the ferroelectric memory cell structure in the order of steps.

【図7】同強誘電体メモリに用いられる強誘電体メモリ
セル構造の他の例を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing another example of a ferroelectric memory cell structure used in the ferroelectric memory.

【図8】同強誘電体メモリに用いられる強誘電体メモリ
セル構造の他の例を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing another example of a ferroelectric memory cell structure used in the ferroelectric memory.

【図9】この発明の第2実施例である強誘電体メモリの
構成を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a ferroelectric memory according to a second embodiment of the present invention.

【図10】同強誘電体メモリの第1の動作制御方法を説
明するタイミング図である。
FIG. 10 is a timing chart illustrating a first operation control method of the ferroelectric memory.

【図11】同強誘電体メモリの第2の動作制御方法を説
明するタイミング図である。
FIG. 11 is a timing chart for explaining a second operation control method of the ferroelectric memory.

【図12】従来の強誘電体メモリを示す回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram showing a conventional ferroelectric memory.

【図13】従来の強誘電体メモリを示す回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram showing a conventional ferroelectric memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、20 強誘電体メモリ 2、3 メモリセル 21、22、23、71、71(1)〜71(N)
差動型センス増幅器 25、26、Tr(1)〜Tr(N) MOS型ト
ランジスタ(メモリセルトランジスタ) 27、28 ゲート酸化膜 31、33 ソース領域 32、34 ドレイン領域 35、36 ゲート電極 37、38 ビット配線 39 第1の強誘電体容量 40 第2の強誘電体容量 41 第3の強誘電体容量 42〜46 局所配線 47 第1の層間絶縁膜 48 第2の層間絶縁膜 49 第3の層間絶縁膜 50 最終絶縁膜 51〜58、61〜68 プラグ導体 C(1)〜C(N+1) 強誘電体容量 WL1、WL2、WL ワード線 BL0B、BL1A、BL1B、BL2A、BL2B、
BLT(1)〜BLT(N)、BLN(1)〜BLN
(N)…ビット線 PL1A、PL1B、PL2A、PL2B、PLA、P
LB プレート線
1,20 ferroelectric memory 2,3 memory cell 21,22,23,71,71 (1) -71 (N)
Differential sense amplifiers 25, 26, Tr (1) to Tr (N) MOS transistors (memory cell transistors) 27, 28 Gate oxide films 31, 33 Source regions 32, 34 Drain regions 35, 36 Gate electrodes 37, 38 Bit wiring 39 First ferroelectric capacitor 40 Second ferroelectric capacitor 41 Third ferroelectric capacitor 42 to 46 Local wiring 47 First interlayer insulating film 48 Second interlayer insulating film 49 Third interlayer Insulating film 50 Final insulating film 51 to 58, 61 to 68 Plug conductor C (1) to C (N + 1) Ferroelectric capacitor WL1, WL2, WL Word line BL0B, BL1A, BL1B, BL2A, BL2B,
BLT (1) to BLT (N), BLN (1) to BLN
(N) Bit line PL1A, PL1B, PL2A, PL2B, PLA, P
LB plate wire

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強誘電体の分極現象を利用することによ
りデータを記憶する強誘電体メモリであって、 3個の強誘電体容量を用いて2ビットのデータを記憶さ
せるように構成したことを特徴とする強誘電体メモリ。
1. A ferroelectric memory for storing data by utilizing a polarization phenomenon of a ferroelectric substance, wherein two bits of data are stored using three ferroelectric capacitors. A ferroelectric memory characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 強誘電体の分極現象を利用することによ
りデータを記憶する強誘電体メモリであって、 3個の強誘電体容量と2個のメモリセルトランジスタと
により構成されたメモリセルを備えたことを特徴とする
強誘電体メモリ。
2. A ferroelectric memory for storing data by utilizing a polarization phenomenon of a ferroelectric substance, wherein a memory cell including three ferroelectric capacitors and two memory cell transistors is provided. A ferroelectric memory, comprising:
【請求項3】 強誘電体の分極現象を利用することによ
りデータを記憶する強誘電体メモリであって、 直列に接続された第1、第2及び第3の3個の強誘電体
容量と、第1及び第2の2個のメモリセルトランジスタ
とによりメモリセルが構成され、前記3個の強誘電体容
量のうち、前記第1及び第2の強誘電体容量の互いに接
続されている側の電極が共に前記第1のメモリセルトラ
ンジスタを介して第1のビット線に接続され、前記第2
及び第3の強誘電体容量の互いに接続されている側の電
極が共に前記第2のメモリセルトランジスタを介して第
2のビット線に接続され、前記第1及び第2のメモリセ
ルトランジスタが共通のワード線に接続されていること
を特徴とする強誘電体メモリ。
3. A ferroelectric memory for storing data by utilizing a polarization phenomenon of a ferroelectric substance, comprising three first, second and third ferroelectric capacitors connected in series. , A first and second two memory cell transistors constitute a memory cell, and of the three ferroelectric capacitors, the side of the first and second ferroelectric capacitors which is connected to each other Are connected to a first bit line via the first memory cell transistor, and the second
The electrodes connected to each other of the third and third ferroelectric capacitors are both connected to a second bit line via the second memory cell transistor, and the first and second memory cell transistors are commonly used. A ferroelectric memory, wherein the ferroelectric memory is connected to a word line.
【請求項4】 前記第1の強誘電体容量のビット線が接
続されていない側の電極には第1のプレート線が接続さ
れ、前記第3の強誘電体容量のビット線が接続されてい
ない側の電極には第2のプレート線が接続されているこ
とを特徴とする請求項3記載の強誘電体メモリ。
4. An electrode to which the bit line of the first ferroelectric capacitor is not connected is connected to a first plate line, and a bit line of the third ferroelectric capacitor is connected. 4. The ferroelectric memory according to claim 3, wherein a second plate line is connected to the electrode on the non-existing side.
【請求項5】 前記第1のビット線に対応した第1の参
照電位印加用ビット線及び前記第2のビット線に対応し
た第2の参照電位印加用ビット線が設けられ、前記第1
のビット線及び第1の参照電位印加用ビット線が第1の
差動型センス増幅器に接続され、前記第2のビット線及
び第2の参照電位印加用ビット線が第2の差動型センス
増幅器に接続されていることを特徴とする請求項3又は
4記載の強誘電体メモリ。
5. A first reference potential applying bit line corresponding to the first bit line and a second reference potential applying bit line corresponding to the second bit line are provided.
Are connected to a first differential sense amplifier, and the second bit line and the second reference potential applying bit line are connected to a second differential sense amplifier. 5. The ferroelectric memory according to claim 3, wherein the ferroelectric memory is connected to an amplifier.
【請求項6】 直列に接続された第1、第2及び第3の
3個の強誘電体容量と、第1及び第2の2個のメモリセ
ルトランジスタとによりメモリセルが構成され、前記3
個の強誘電体容量のうち、前記第1及び第2の強誘電体
容量の互いに接続されている側の電極が共に前記第1の
メモリセルトランジスタを介して第1のビット線に接続
され、前記第2及び第3の強誘電体容量の互いに接続さ
れている側の電極が共に前記第2のメモリセルトランジ
スタを介して第2のビット線に接続され、前記第1及び
第2のメモリセルトランジスタが共通のワード線に接続
され、前記第1の強誘電体容量のビット線が接続されて
いない側の電極には第1のプレート線が接続され、前記
第3の強誘電体容量のビット線が接続されていない側の
電極には第2のプレート線が接続されている強誘電体メ
モリの動作制御方法であって、 前記第1の強誘電体容量の分極方向を設定することによ
り前記第1のビット線に読み出されるデータを記憶する
段階と、前記第3の強誘電体容量の分極方向を設定する
ことにより前記第2のビット線に読み出されるデータを
記憶する段階とを含んでデータの書き込みを行うことを
特徴とする強誘電体メモリの動作制御方法。
6. A memory cell is constituted by first, second and third three ferroelectric capacitors connected in series and first and second two memory cell transistors.
Of the ferroelectric capacitors, the electrodes of the first and second ferroelectric capacitors that are connected to each other are both connected to the first bit line via the first memory cell transistor; The electrodes of the second and third ferroelectric capacitors that are connected to each other are connected to a second bit line via the second memory cell transistor, and the first and second memory cells are connected to each other. A transistor is connected to a common word line, a first plate line is connected to an electrode to which the bit line of the first ferroelectric capacitor is not connected, and a bit of the third ferroelectric capacitor is connected. An operation control method for a ferroelectric memory in which a second plate line is connected to an electrode to which a line is not connected, wherein the polarization direction of the first ferroelectric capacitor is set. Data read to the first bit line And writing data read out to the second bit line by setting a polarization direction of the third ferroelectric capacitor. Control method for a ferroelectric memory.
【請求項7】 前記ワード線に対して前記第1及び第2
のメモリセルトランジスタがオンする電圧を加えた状態
で、前記第1のプレート線と第1のビット線との間及び
前記第2のプレート線と第2のビット線との間に電圧を
加えることにより、前記第1及び第3の強誘電体容量の
分極方向を設定することを特徴とする請求項6記載の強
誘電体メモリの動作制御方法。
7. The method according to claim 1, wherein the first and second lines are connected to the word line.
Applying a voltage between the first plate line and the first bit line and between the second plate line and the second bit line in a state where a voltage for turning on the memory cell transistor is applied. 7. The method according to claim 6, wherein the polarization directions of the first and third ferroelectric capacitors are set by the following.
【請求項8】 前記データ読み出しを行った後、前記ワ
ード線に対して前記第1及び第2のメモリセルトランジ
スタがオフする電圧を加えた状態で、データ読み出し時
と反対方向に前記第1のプレート線と第2のプレート線
との間に電圧を加えることにより、前記第1の強誘電体
容量から第3の強誘電体容量の分極の向きと大きさを変
化させる段階を経た後、請求項7記載の方法で前記第1
及び第3の強誘電体容量の分極方向を設定することを特
徴とする請求項6記載の強誘電体メモリの動作制御方
法。
8. After performing the data reading, the first and second memory cell transistors are turned off in a state in which a voltage to turn off the first and second memory cell transistors is applied to the word line. After applying a voltage between the plate line and the second plate line to change the direction and magnitude of the polarization of the first ferroelectric capacitor to the third ferroelectric capacitor, Item 7. The first method according to Item 7,
7. The operation control method for a ferroelectric memory according to claim 6, wherein the polarization direction of the third ferroelectric capacitor is set.
【請求項9】 直列に接続された第1、第2及び第3の
3個の強誘電体容量と、第1及び第2の2個のメモリセ
ルトランジスタとによりメモリセルが構成され、前記3
個の強誘電体容量のうち、前記第1及び第2の強誘電体
容量の互いに接続されている側の電極が共に前記第1の
メモリセルトランジスタを介して第1のビット線に接続
され、前記第2及び第3の強誘電体容量の互いに接続さ
れている側の電極が共に前記第2のメモリセルトランジ
スタを介して第2のビット線に接続され、前記第1及び
第2のメモリセルトランジスタが共通のワード線に接続
され、前記第1の強誘電体容量のビット線が接続されて
いない側の電極には第1のプレート線が接続され、前記
第3の強誘電体容量のビット線が接続されていない側の
電極には第2のプレート線が接続されている強誘電体メ
モリの動作制御方法であって、 前記第1及び第2のプレート線のいずれか一方を接地状
態にして前記第1のプレート線と第2のプレート線との
間に電圧を加え、前記ワード線に対して前記第1及び第
2のメモリセルトランジスタがオンする電圧を加えるこ
とにより、書き込まれたデータに応じた電圧変化を前記
第1及び第2のビット線に生じさせる段階を含んでデー
タの読み出しを行うことを特徴とする強誘電体メモリの
動作制御方法。
9. A memory cell is constituted by first, second and third three ferroelectric capacitors connected in series and first and second two memory cell transistors.
Of the ferroelectric capacitors, the electrodes of the first and second ferroelectric capacitors that are connected to each other are both connected to the first bit line via the first memory cell transistor; The electrodes of the second and third ferroelectric capacitors that are connected to each other are connected to a second bit line via the second memory cell transistor, and the first and second memory cells are connected to each other. A transistor is connected to a common word line, a first plate line is connected to an electrode to which the bit line of the first ferroelectric capacitor is not connected, and a bit of the third ferroelectric capacitor is connected. An operation control method for a ferroelectric memory in which a second plate line is connected to an electrode to which a line is not connected, wherein one of the first and second plate lines is grounded. The first plate line and the second plate By applying a voltage to the word line and a voltage to turn on the first and second memory cell transistors to the word line, a voltage change according to the written data is made to occur in the first and second memory cells. 2. A method for controlling operation of a ferroelectric memory, comprising: reading data including a step of causing the two bit lines to generate data.
【請求項10】 前記第1及び第2のビット線に生じる
電圧変化を、差動型センス増幅器により、定電圧に予備
充電されている他のビット線との電位差を検出する段階
を含んで行うことを特徴とする請求項9記載の強誘電体
メモリの動作制御方法。
10. A voltage change occurring in the first and second bit lines is performed by a differential sense amplifier including a step of detecting a potential difference from another bit line precharged to a constant voltage. The operation control method for a ferroelectric memory according to claim 9, wherein:
【請求項11】 前記第1及び第2のビット線のいずれ
か一方との電位差を検出するために用いるビット線を予
備充電する電圧値として、前記第1のプレート線と第2
のプレート線との間に加える電圧の略1/3を用い、他
方のビット線との電位差を検出するために用いるビット
線を予備充電する電圧値として、前記第1のプレート線
と第2のプレート線との間に加える電圧の略2/3を用
いることを特徴とする請求項10記載の強誘電体メモリ
の動作制御方法。
11. A voltage value for precharging a bit line used to detect a potential difference between the first plate line and the second bit line, the first plate line and the second bit line.
Approximately 1/3 of the voltage applied between the first plate line and the second plate line is used as a voltage value for precharging the bit line used for detecting the potential difference with the other bit line. 11. The operation control method for a ferroelectric memory according to claim 10, wherein approximately two thirds of a voltage applied between the ferroelectric memory and the plate line is used.
【請求項12】 直列に接続された第1、第2及び第3
の3個の強誘電体容量と、第1及び第2の2個のメモリ
セルトランジスタとによりメモリセルが構成され、前記
3個の強誘電体容量のうち、前記第1及び第2の強誘電
体容量の互いに接続されている側の電極が共に前記第1
のメモリセルトランジスタを介して第1のビット線に接
続され、前記第2及び第3の強誘電体容量の互いに接続
されている側の電極が共に前記第2のメモリセルトラン
ジスタを介して第2のビット線に接続され、前記第1及
び第2のメモリセルトランジスタが共通のワード線に接
続され、前記第1の強誘電体容量のビット線が接続され
ていない側の電極には第1のプレート線が接続され、前
記第3の強誘電体容量のビット線が接続されていない側
の電極には第2のプレート線が接続されている強誘電体
メモリの動作制御方法であって、 前記データ読み出しを行った後に、前記第1又は第2の
プレート線のうち接地されている方のプレート線を、接
地されていない方のプレート線と同電位にする段階と、
その後前記第1及び第2のプレート線を接地する段階
と、その後前記第1及び第2のビット線を接地する段階
とを含んでデータの再書き込みを行うことを特徴とする
強誘電体メモリの動作制御方法。
12. A first, second and third series-connected components.
And a first and second two memory cell transistors, a memory cell is formed. Of the three ferroelectric capacitors, the first and second ferroelectric capacitors are provided. The electrodes of the body capacitors connected to each other are also the first electrodes.
And the electrodes of the second and third ferroelectric capacitors connected to each other are connected to the second bit line via the second memory cell transistor. , The first and second memory cell transistors are connected to a common word line, and the electrode of the first ferroelectric capacitor to which the bit line is not connected is connected to the first electrode. An operation control method for a ferroelectric memory, wherein a plate line is connected, and a second plate line is connected to an electrode on a side of the third ferroelectric capacitor to which a bit line is not connected, After performing data reading, setting the grounded plate line of the first or second plate line to the same potential as the non-grounded plate line;
And rewriting data including grounding the first and second plate lines and then grounding the first and second bit lines. Operation control method.
【請求項13】 直列に接続された第1、第2及び第3
の3個の強誘電体容量と、第1及び第2の2個のメモリ
セルトランジスタとによりメモリセルが構成され、前記
3個の強誘電体容量のうち、前記第1及び第2の強誘電
体容量の互いに接続されている側の電極が共に前記第1
のメモリセルトランジスタを介して第1のビット線に接
続され、前記第2及び第3の強誘電体容量の互いに接続
されている側の電極が共に前記第2のメモリセルトラン
ジスタを介して第2のビット線に接続され、前記第1及
び第2のメモリセルトランジスタが共通のワード線に接
続され、前記第1の強誘電体容量のビット線が接続され
ていない側の電極には第1のプレート線が接続され、前
記第3の強誘電体容量のビット線が接続されていない側
の電極には第2のプレート線が接続されている強誘電体
メモリの動作制御方法であって、 前記データ読み出しを行った後に、前記ワード線に対し
て前記第1及び第2のメモリセルトランジスタがオフす
る電圧を加えた状態で、データ読み出し時と反対方向に
前記第1のプレート線と第2のプレート線との間に電圧
を加えることにより、前記第1の強誘電体容量から第3
の強誘電体容量の分極方向と大きさを変化させる段階を
経た後、前記第1あるいは第2のプレート線のうち接地
している方のプレート線を、接地していない方のプレー
ト線と同電位にする段階と、その後前記第1及び第2の
プレート線を接地する段階と、その後前記第1及び第2
のビット線を接地する段階とを含んでデータの再書き込
みを行うことを特徴とする強誘電体メモリの動作制御方
法。
13. The first, second and third series-connected components.
And a first and second two memory cell transistors, a memory cell is formed. Of the three ferroelectric capacitors, the first and second ferroelectric capacitors are provided. The electrodes of the body capacitors connected to each other are also the first electrodes.
Of the second and third ferroelectric capacitors are connected to the second bit through the second memory cell transistor. , The first and second memory cell transistors are connected to a common word line, and the electrode of the first ferroelectric capacitor to which the bit line is not connected is connected to the first electrode. An operation control method for a ferroelectric memory, wherein a plate line is connected, and an electrode on a side of the third ferroelectric capacitor to which a bit line is not connected is connected to a second plate line, After performing the data read, the first plate line and the second plate line are connected in the opposite direction to the data read in a state where a voltage for turning off the first and second memory cell transistors is applied to the word line. plate By applying a voltage between the first ferroelectric capacitor and the third
After the step of changing the polarization direction and the magnitude of the ferroelectric capacitor, the grounded plate line of the first or second plate line is made the same as the non-grounded plate line. Applying a potential, and then grounding the first and second plate lines, and then applying the first and second plate lines.
Rewriting the data including the step of grounding the bit line.
【請求項14】 強誘電体の分極現象を利用することに
よりデータを記憶する強誘電体メモリであって、 記憶するデータのビット数よりも1個多い強誘電体容量
を用いて、2ビット以上のデータを記憶させるように構
成したことを特徴とする強誘電体メモリ。
14. A ferroelectric memory for storing data by utilizing a polarization phenomenon of a ferroelectric substance, wherein two or more bits are used by using a ferroelectric capacitor one more than the number of bits of data to be stored. A ferroelectric memory, characterized in that the ferroelectric memory is configured to store data.
【請求項15】 強誘電体の分極現象を利用することに
よりデータを記憶する強誘電体メモリであって、 複数個のメモリセルトランジスタと、該メモリセルトラ
ンジスタよりも1個多い直列に接続された強誘電体容量
とによりメモリセルが構成され、前記強誘電体容量のう
ち、第k(kは整数)番目と第k+1番目の強誘電体容
量の互いに接続されている側の電極が共に第k番目のメ
モリセルトランジスタを介して第k番目のビット線に接
続され、前記メモリセルトランジスタのゲート電極には
共通のワード線が接続され、第1番目の強誘電体容量の
ビット線が接続されていない側の電極には第1のプレー
ト線が接続され、最終番目の強誘電体容量のビット線が
接続されていない側の電極には第2のプレート線が接続
されていることを特徴とする強誘電体メモリ。
15. A ferroelectric memory for storing data by utilizing a polarization phenomenon of a ferroelectric substance, comprising a plurality of memory cell transistors and one more series connected than the memory cell transistors. A memory cell is constituted by the ferroelectric capacitors, and the electrodes of the k-th (k is an integer) and the (k + 1) -th ferroelectric capacitors which are connected to each other are both k-th. The memory cell transistor is connected to the k-th bit line via the memory cell transistor, the gate electrode of the memory cell transistor is connected to a common word line, and the bit line of the first ferroelectric capacitor is connected. The first plate line is connected to the non-electrode, and the second plate line is connected to the electrode to which the bit line of the last ferroelectric capacitor is not connected. Ferroelectric memory that.
【請求項16】 複数個のメモリセルトランジスタと、
該メモリセルトランジスタよりも1個多い直列に接続さ
れた強誘電体容量とによりメモリセルが構成され、前記
強誘電体容量のうち、第k(kは整数)番目と第k+1
番目の強誘電体容量の互いに接続されている側の電極が
共に第k番目のメモリセルトランジスタを介して第k番
目のビット線に接続され、前記メモリセルトランジスタ
のゲート電極には共通のワード線が接続され、第1番目
の強誘電体容量のビット線が接続されていない側の電極
には第1のプレート線が接続され、最終番目の強誘電体
容量のビット線が接続されていない側の電極には第2の
プレート線が接続されている強誘電体メモリの動作制御
方法であって、 前記ワード線に対して前記メモリセルトランジスタがオ
ンする電圧を加えた状態で、すべてのプレート線とビッ
ト線との間に電圧を加えることにより、前記強誘電体容
量の分極方向を設定してデータの書き込みを行うことを
特徴とする強誘電体メモリの動作制御方法。
16. A plurality of memory cell transistors,
A memory cell is constituted by one more ferroelectric capacitor connected in series than the memory cell transistor, and among the ferroelectric capacitors, the k-th (k is an integer) and k + 1-th
The mutually connected electrodes of the ferroelectric capacitor are connected to the k-th bit line via the k-th memory cell transistor, and the gate electrode of the memory cell transistor has a common word line. Are connected, the first plate line is connected to the electrode to which the bit line of the first ferroelectric capacitor is not connected, and the electrode to which the bit line of the last ferroelectric capacitor is not connected. A method of controlling operation of a ferroelectric memory in which a second plate line is connected to the electrodes of (a), (b) in which all the plate lines are connected to the word line while applying a voltage to turn on the memory cell transistor. A method of controlling the operation of a ferroelectric memory, comprising setting a polarization direction of the ferroelectric capacitor and writing data by applying a voltage between the ferroelectric memory and a bit line.
【請求項17】 複数個のメモリセルトランジスタと、
該メモリセルトランジスタよりも1個多い直列に接続さ
れた強誘電体容量とによりメモリセルが構成され、前記
強誘電体容量のうち、第k(kは整数)番目と第k+1
番目の強誘電体容量の互いに接続されている側の電極が
共に第k番目のメモリセルトランジスタを介して第k番
目のビット線に接続され、前記メモリセルトランジスタ
のゲート電極には共通のワード線が接続され、第1番目
の強誘電体容量のビット線が接続されていない側の電極
には第1のプレート線が接続され、最終番目の強誘電体
容量のビット線が接続されていない側の電極には第2の
プレート線が接続されている強誘電体メモリの動作制御
方法であって、 前記データ読み出しを行った後、前記ワード線に対して
前記メモリセルトランジスタがオフする電圧を加えた状
態で、データ読み出し時と反対方向に前記第1のプレー
ト線と第2のプレート線との間に電圧を加えることによ
り、すべての強誘電体容量の分極の向きと大きさを変化
させる段階を経た後、請求項16記載の方法で前記強誘
電体容量の分極方向を設定してデータの書き込みを行う
ことを特徴とする強誘電体メモリの動作制御方法。
17. A semiconductor device comprising: a plurality of memory cell transistors;
A memory cell is constituted by one more ferroelectric capacitor connected in series than the memory cell transistor, and among the ferroelectric capacitors, the k-th (k is an integer) and k + 1-th
The mutually connected electrodes of the first ferroelectric capacitor are both connected to the k-th bit line via the k-th memory cell transistor, and the gate electrode of the memory cell transistor has a common word line. Are connected, the first plate line is connected to the electrode to which the bit line of the first ferroelectric capacitor is not connected, and the electrode to which the bit line of the last ferroelectric capacitor is not connected. A method of controlling the operation of a ferroelectric memory in which a second plate line is connected to an electrode of (a), after applying the data read, applying a voltage for turning off the memory cell transistor to the word line. In this state, by applying a voltage between the first plate line and the second plate line in the direction opposite to the data reading, the polarization directions and magnitudes of all the ferroelectric capacitors are changed. 17. A method for controlling the operation of a ferroelectric memory, comprising the steps of: setting a polarization direction of the ferroelectric capacitor and writing data by the method according to claim 16 after the step of causing the data to be written.
【請求項18】 複数個のメモリセルトランジスタと、
該メモリセルトランジスタよりも1個多い直列に接続さ
れた強誘電体容量とによりメモリセルが構成され、前記
強誘電体容量のうち、第k(kは整数)番目と第k+1
番目の強誘電体容量の互いに接続されている側の電極が
共に第k番目のメモリセルトランジスタを介して第k番
目のビット線に接続され、前記メモリセルトランジスタ
のゲート電極には共通のワード線が接続され、第1番目
の強誘電体容量のビット線が接続されていない側の電極
には第1のプレート線が接続され、最終番目の強誘電体
容量のビット線が接続されていない側の電極には第2の
プレート線が接続されている強誘電体メモリの動作制御
方法であって、 前記第1及び第2のプレート線のいずれか一方を接地状
態にして前記第1のプレート線と第2のプレート線との
間に電圧を加え、前記ワード線に対して前記第1及び第
2のメモリセルトランジスタがオンする電圧を加えるこ
とにより、書き込まれたデータに応じた電圧変化をすべ
てのビット線に生じさせる段階を含んでデータの読み出
しを行うことを特徴とする強誘電体メモリの動作制御方
法。
18. A plurality of memory cell transistors,
A memory cell is constituted by one more ferroelectric capacitor connected in series than the memory cell transistor, and among the ferroelectric capacitors, the k-th (k is an integer) and k + 1-th
The mutually connected electrodes of the ferroelectric capacitor are connected to the k-th bit line via the k-th memory cell transistor, and the gate electrode of the memory cell transistor has a common word line. Are connected, the first plate line is connected to the electrode to which the bit line of the first ferroelectric capacitor is not connected, and the electrode to which the bit line of the last ferroelectric capacitor is not connected. A method of controlling operation of a ferroelectric memory in which a second plate line is connected to an electrode of the first plate line, wherein one of the first and second plate lines is grounded. By applying a voltage between the first and second memory cell transistors to the word line and applying a voltage between the first and second memory cell transistors to the word line, all voltage changes corresponding to the written data can be performed. A method of controlling the operation of a ferroelectric memory, wherein data is read including a step of causing the bit line to generate data.
【請求項19】 前記第1及び第2のビット線に生じる
電圧変化を、差動型センス増幅器により、定電圧に予備
充電されている他のビット線との電位差を検出する段階
を含んで行うことを特徴とする請求項18記載の強誘電
体メモリの動作制御方法。
19. A voltage change occurring in the first and second bit lines is performed by a differential sense amplifier including a step of detecting a potential difference from another bit line precharged to a constant voltage. 19. The operation control method for a ferroelectric memory according to claim 18, wherein:
【請求項20】 前記k番目の2のビット線との電位差
を検出するために用いるビット線を予備充電する電圧値
として、前記第1のプレート線と第2のプレート線との
間に加える電圧の略k/(N+1)を用いることを特徴
とする請求項19記載の強誘電体メモリの動作制御方
法。
20. A voltage applied between the first plate line and the second plate line as a voltage value for precharging a bit line used for detecting a potential difference between the k-th second bit line and the k-th second bit line. 20. The operation control method for a ferroelectric memory according to claim 19, wherein approximately k / (N + 1) is used.
【請求項21】 複数個のメモリセルトランジスタと、
該メモリセルトランジスタよりも1個多い直列に接続さ
れた強誘電体容量とによりメモリセルが構成され、前記
強誘電体容量のうち、第k(kは整数)番目と第k+1
番目の強誘電体容量の互いに接続されている側の電極が
共に第k番目のメモリセルトランジスタを介して第k番
目のビット線に接続され、前記メモリセルトランジスタ
のゲート電極には共通のワード線が接続され、第1番目
の強誘電体容量のビット線が接続されていない側の電極
には第1のプレート線が接続され、最終番目の強誘電体
容量のビット線が接続されていない側の電極には第2の
プレート線が接続されている強誘電体メモリの動作制御
方法であって、 前記データ読み出しを行った後に、前記第1又は第2の
プレート線のうち接地されている方のプレート線を、接
地されていない方のプレート線と同電位にする段階と、
その後前記第1及び第2のプレート線を接地する段階
と、その後すべてのビット線を接地する段階とを含んで
データの再書き込みを行うことを特徴とする強誘電体メ
モリの動作制御方法。
21. A plurality of memory cell transistors,
A memory cell is constituted by one more ferroelectric capacitor connected in series than the memory cell transistor, and among the ferroelectric capacitors, the k-th (k is an integer) and k + 1-th
The mutually connected electrodes of the ferroelectric capacitor are connected to the k-th bit line via the k-th memory cell transistor, and the gate electrode of the memory cell transistor has a common word line. Are connected, the first plate line is connected to the electrode to which the bit line of the first ferroelectric capacitor is not connected, and the electrode to which the bit line of the last ferroelectric capacitor is not connected. A method of controlling operation of a ferroelectric memory in which a second plate line is connected to an electrode of the first or second plate line after the data reading is performed. Making the plate line of the same potential as the plate line that is not grounded;
A method of controlling operation of a ferroelectric memory, further comprising the steps of: grounding the first and second plate lines; and grounding all bit lines thereafter, and rewriting data.
【請求項22】 複数個のメモリセルトランジスタと、
該メモリセルトランジスタよりも1個多い直列に接続さ
れた強誘電体容量とによりメモリセルが構成され、前記
強誘電体容量のうち、第k(kは整数)番目と第k+1
番目の強誘電体容量の互いに接続されている側の電極が
共に第k番目のメモリセルトランジスタを介して第k番
目のビット線に接続され、前記メモリセルトランジスタ
のゲート電極には共通のワード線が接続され、第1番目
の強誘電体容量のビット線が接続されていない側の電極
には第1のプレート線が接続され、最終番目の強誘電体
容量のビット線が接続されていない側の電極には第2の
プレート線が接続されている強誘電体メモリの動作制御
方法であって、 前記データ読み出しを行った後に、前記ワード線に対し
て前記メモリセルトランジスタがオフする電圧を加えた
状態で、データ読み出し時と反対方向に前記第1のプレ
ート線と第2のプレート線との間に電圧を加えることに
より、すべての強誘電体容量の分極方向と大きさを変化
させる段階を経た後、前記第1あるいは第2のプレート
線のうち接地している方のプレート線を、接地していな
い方のプレート線と同電位にする段階と、その後前記第
1及び第2のプレート線を接地する段階と、その後すべ
てのビット線を接地する段階とを含んでデータの再書き
込みを行うことを特徴とする強誘電体メモリの動作制御
方法。
22. A plurality of memory cell transistors,
A memory cell is constituted by one more ferroelectric capacitor connected in series than the memory cell transistor, and among the ferroelectric capacitors, the k-th (k is an integer) and k + 1-th
The mutually connected electrodes of the ferroelectric capacitor are connected to the k-th bit line via the k-th memory cell transistor, and the gate electrode of the memory cell transistor has a common word line. Are connected, the first plate line is connected to the electrode to which the bit line of the first ferroelectric capacitor is not connected, and the electrode to which the bit line of the last ferroelectric capacitor is not connected. A method for controlling the operation of a ferroelectric memory in which a second plate line is connected to an electrode of (a), wherein after the data is read, a voltage for turning off the memory cell transistor is applied to the word line. In this state, by applying a voltage between the first plate line and the second plate line in the direction opposite to the data reading, the polarization directions and the magnitudes of all the ferroelectric capacitors are changed. After the step of setting the grounding plate line of the first or second plate line to the same potential as the non-grounded plate line, and thereafter setting the first and second plate lines to the same potential. A method of controlling the operation of a ferroelectric memory, comprising the steps of: (i) grounding the plate line and (ii) grounding all the bit lines, and then rewrite data.
【請求項23】 半導体基板上に第1、第2及び第3の
強誘電体容量と、第1及び第2のメモリセルトランジス
タとから構成されたメモリセルが形成されてなる強誘電
体メモリセル構造であって、 前記半導体基板上の所望領域にそれぞれ形成された前記
第1のメモリセルトランジスタとして動作する第1のM
IS型トランジスタ及び前記第2のメモリセルトランジ
スタとして動作する第2のMIS型トランジスタが第1
の層間絶縁膜により覆われ、該第1の層間絶縁膜上には
前記第1及び第2のMIS型トランジスタの素子領域に
それぞれ接続された第1及び第2のビット配線が形成さ
れ、該第1及び第2のビット配線を覆うように前記第1
の層間絶縁膜上に第2の層間絶縁膜が形成され、該第2
の層間絶縁膜上には前記第1、第2及び第3の強誘電体
容量が形成され、該第1、第2及び第3の強誘電体容量
を直列に接続する配線構造が形成されたことを特徴とす
る強誘電体メモリセル構造。
23. A ferroelectric memory cell in which a memory cell including first, second, and third ferroelectric capacitors and first and second memory cell transistors is formed on a semiconductor substrate. A first M cell that operates as the first memory cell transistor formed in a desired region on the semiconductor substrate, respectively.
An IS transistor and a second MIS transistor that operates as the second memory cell transistor are first transistors.
And first and second bit wirings respectively connected to the element regions of the first and second MIS transistors are formed on the first interlayer insulating film. The first and second bit lines are covered by the first
Forming a second interlayer insulating film on the interlayer insulating film,
The first, second, and third ferroelectric capacitors were formed on the interlayer insulating film, and a wiring structure for connecting the first, second, and third ferroelectric capacitors in series was formed. A ferroelectric memory cell structure, characterized in that:
【請求項24】 前記配線構造の一部を前記第1及び第
2のMIS型トランジスタの素子領域に接続する埋め込
み配線が形成されたことを特徴とする請求項23記載の
強誘電体メモリセル構造。
24. The ferroelectric memory cell structure according to claim 23, wherein a buried wiring is formed to connect a part of the wiring structure to an element region of the first and second MIS transistors. .
【請求項25】 前記第1、第2及び第3の強誘電体容
量を覆うように前記第2の層間絶縁膜上に第3の層間絶
縁膜が形成され、該第3の層間絶縁膜に前記配線構造が
形成されたことを特徴とする請求項23又は24記載の
強誘電体メモリセル構造。
25. A third interlayer insulating film is formed on the second interlayer insulating film so as to cover the first, second, and third ferroelectric capacitors. 25. The ferroelectric memory cell structure according to claim 23, wherein the wiring structure is formed.
【請求項26】 前記第1、第2及び第3の強誘電体容
量はそれぞれ、強誘電体膜の両面に上部電極及び下部電
極が形成された積層構造からなることを特徴とする請求
項23、24又は25記載の強誘電体メモリセル構造。
26. The ferroelectric capacitor according to claim 23, wherein each of the first, second, and third ferroelectric capacitors has a laminated structure in which an upper electrode and a lower electrode are formed on both surfaces of a ferroelectric film. 24. The ferroelectric memory cell structure according to claim 24, wherein
【請求項27】 半導体基板の所望領域に第1のMIS
型トランジスタ及び第2のMIS型トランジスタを形成
し、前記半導体基板を覆うように第1の層間絶縁膜を形
成するトランジスタ形成工程と、 前記第1の層間絶縁膜上に前記第1及び第2のMIS型
トランジスタの素子領域にそれぞれ接続するように第1
及び第2のビット配線を形成するビット配線形成工程
と、 前記第1及び第2のビット配線を覆うように前記第1の
層間絶縁膜上に第2の層間絶縁膜を形成した後、該第2
の層間絶縁膜上に第1、第2及び第3の強誘電体容量を
形成する強誘電体容量形成工程と、 前記第1、第2及び第3の強誘電体容量を覆うように前
記第2の層間絶縁膜上に第3の層間絶縁膜を形成した
後、該第3の層間絶縁膜に前記第1、第2及び第3の強
誘電体容量を直列に接続する配線構造を形成する配線構
造形成工程とを含むことを特徴とする強誘電体メモリセ
ル構造の製造方法。
27. A first MIS is formed on a desired region of a semiconductor substrate.
Forming a first transistor and a second MIS transistor, and forming a first interlayer insulating film so as to cover the semiconductor substrate; and forming the first and second transistors on the first interlayer insulating film. The first is connected to the element region of the MIS transistor.
Forming a second bit line, forming a second bit line, and forming a second bit line on the first interlayer insulating film so as to cover the first and second bit lines. 2
Forming a first, second, and third ferroelectric capacitors on the interlayer insulating film; and forming the first, second, and third ferroelectric capacitors on the first and second ferroelectric capacitors to cover the first, second, and third ferroelectric capacitors. After forming a third interlayer insulating film on the second interlayer insulating film, a wiring structure for connecting the first, second and third ferroelectric capacitors in series is formed on the third interlayer insulating film. A method for manufacturing a ferroelectric memory cell structure, comprising: a wiring structure forming step.
【請求項28】 前記強誘電体容量形成工程は、第1の
導体膜、強誘電体膜及び第2の導体膜を順次に成膜して
積層膜を形成した後、該積層膜を所望の形状にパターニ
ングすることを特徴とする請求項27記載の強誘電体メ
モリセル構造の製造方法。
28. The ferroelectric capacitor forming step includes, after sequentially forming a first conductive film, a ferroelectric film, and a second conductive film to form a laminated film, forming the laminated film into a desired shape. 28. The method according to claim 27, wherein the ferroelectric memory cell structure is patterned into a shape.
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