[go: up one dir, main page]

KR100319921B1 - A ferroelectric memory and a method for fabricating and operating the same - Google Patents

A ferroelectric memory and a method for fabricating and operating the same Download PDF

Info

Publication number
KR100319921B1
KR100319921B1 KR1019990006077A KR19990006077A KR100319921B1 KR 100319921 B1 KR100319921 B1 KR 100319921B1 KR 1019990006077 A KR1019990006077 A KR 1019990006077A KR 19990006077 A KR19990006077 A KR 19990006077A KR 100319921 B1 KR100319921 B1 KR 100319921B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ferroelectric
dielectric
capacitor
forming
memory
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1019990006077A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20000056605A (en
Inventor
유인경
Original Assignee
윤종용
삼성전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 윤종용, 삼성전자 주식회사 filed Critical 윤종용
Priority to KR1019990006077A priority Critical patent/KR100319921B1/en
Publication of KR20000056605A publication Critical patent/KR20000056605A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100319921B1 publication Critical patent/KR100319921B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B53/00Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/22Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using ferroelectric elements
    • G11C11/221Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using ferroelectric elements using ferroelectric capacitors
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/22Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using ferroelectric elements
    • G11C11/225Auxiliary circuits
    • G11C11/2273Reading or sensing circuits or methods
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/22Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using ferroelectric elements
    • G11C11/225Auxiliary circuits
    • G11C11/2275Writing or programming circuits or methods

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dram (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

본 발명은 강유전체의 분극에 의해 형성되는 속박 전하(bound charge)를 소스의 p-n 접합(junction)에 형성되게 하는 공핍 용량(Depletion capacitance)을 이용한 강유전체 메모리 및 그 제조 방법과 작동 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리는 강유전체의 분극에 의해 형성되는 속박 전하(bound charge)를 트랜지스터 드레인의 p-n 접합(junction)에 형성되게 함으로써, 그 구조가 간단하면서도 각 메모리 셀(cell)에 기록된 정보를 임의로 읽고 쓸 수있을 뿐만아니라 특히 비파괴적으로 메모리 셀의 정보를 읽을 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric memory using a depletion capacitance, which allows a bound charge formed by polarization of a ferroelectric to be formed at a p-n junction of a source, a method of manufacturing the same, and a method of operating the same. In the ferroelectric memory using the depletion capacitance according to the present invention, the bound charge formed by the polarization of the ferroelectric is formed at the pn junction of the transistor drain, so that the structure is simple and is applied to each memory cell. Not only can the recorded information be read and written arbitrarily, but also the information of the memory cells can be read in particular non-destructively.

Description

공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리 및 그 제조 방법과 작동 방법{A ferroelectric memory and a method for fabricating and operating the same}A ferroelectric memory and a method for fabricating and operating the same}

본 발명은 강유전체의 분극에 의해 형성되는 속박 전하(bound charge)를 드레인의 p-n 접합(junction)에 형성되게 하는 공핍 용량(Depletion capacitance)을 이용한 강유전체 메모리 및 그 제조 방법과 작동 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric memory using a depletion capacitance that allows a bound charge formed by polarization of a ferroelectric to be formed at a p-n junction of a drain, a method of manufacturing the same, and a method of operating the same.

종래의 각 메모리 셀들이 하나의 트랜지스터와 하나의 캐패시터의 쌍으로 이루어지는 1T-1C 강유전체 랜덤 액세스 메모리(FRAM) 구조는 RAM 기능이 있는 대신 파괴적 읽기(DRO; destructive read out) 방식으로 읽기 때문에 데이터의 복구(restoration)가 필요하여 액세스 시간 손실(access time loss)이 있고, 비파괴 읽기 강유전체 랜덤 액세스 메모리(nondestructive read out FRAM; NDRO FRAM)은 플래쉬 메모리(flash memory)와 유사하여 사실상 램(RAM)이 될 수 없는 한계가 있으며, 이를 극복한 비파괴 읽기(NDRO) 1T-1C TFT-FRAM은 TFT 성능이 CMOS 트랜지스터에 비해 아직은 열세인 것이 단점이며, NDRO 1T-1C CMOS FRAM은 CMOS 트랜지스터의 제작이 복잡한 단점을 갖고 있다.1T-1C ferroelectric random access memory (FRAM) structure, where each conventional memory cell consists of a pair of transistors and one capacitor, recovers data because it reads in a destructive read out (DRO) mode instead of having a RAM function. access time loss due to the need for restoration, and nondestructive read out FRAM (NDRO FRAM) can be virtually RAM, similar to flash memory. The non-destructive read (NDRO) 1T-1C TFT-FRAM overcoming this problem is that TFT performance is still inferior to CMOS transistors, and NDRO 1T-1C CMOS FRAM has a complicated disadvantage of manufacturing CMOS transistors. have.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안한 것으로, 강유전체의 분극에 의한 속박 전하(bound charge)를 소스의 p-n 접합(junction)에 형성되게 하여 각 메모리 셀(cell)에 기록된 정보를 비파괴적으로 임의로 읽고 쓸 수 있는 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리 및 그 제조 방법과 작동 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and by forming a bound charge due to polarization of the ferroelectric at the pn junction of the source, the information recorded in each memory cell is non-destructive. The purpose of the present invention is to provide a ferroelectric memory using a depletion capacity that can be arbitrarily read and written, and a method of manufacturing and operating the same.

도 1은 본 발명에 따른 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리의 제1실시예의 수직 단면도,1 is a vertical sectional view of a first embodiment of a ferroelectric memory using a depletion capacity according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리의 제2실시예의 수직 단면도,2 is a vertical sectional view of a second embodiment of a ferroelectric memory using a depletion capacity according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리의 제3실시예의 수직 단면도,3 is a vertical cross-sectional view of a third embodiment of a ferroelectric memory using the depletion capacity according to the present invention;

도 4a는 도 1의 제1실시예의 쓰기 '1' 동작을 설명하기 위한 도면,4A is a diagram for describing a write '1' operation of the first embodiment of FIG. 1;

도 4b는 도 4a의 제1실시예의 쓰기 '1' 동작 후의 메모리 셀의 정상 상태를 보여주는 도면,4B is a view illustrating a normal state of a memory cell after a write '1' operation of the first embodiment of FIG. 4A;

도 4c는 도 1의 제1실시예의 쓰기 '0' 동작을 설명하기 위한 도면,FIG. 4C is a diagram for describing an operation of writing '0' in the first embodiment of FIG. 1; FIG.

도 4d는 도 4c의 제1실시예의 쓰기 '0' 동작 후의 메모리 셀의 정상 상태를 보여주는 도면,4D is a view illustrating a normal state of a memory cell after a write '0' operation of the first embodiment of FIG. 4C;

도 5a는 도 1의 제1실시예의 읽기 '1' 동작을 설명하기 위한 도면,5A is a view for explaining a read '1' operation of the first embodiment of FIG. 1;

그리고 도 5b는 도 1의 제1실시예의 읽기 '0' 동작을 설명하기 위한 도면이다.5B is a diagram for describing a read '0' operation of the first embodiment of FIG. 1.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1. 비트라인(Bit line) 2. 플레이트 라인(Plate line)1. Bit line 2. Plate line

3. 강유전체 캐패시터 윗전극 3'. 유전체 캐패시터 윗전극3. Ferroelectric capacitor upper electrode 3 '. Dielectric Capacitor Top Electrode

4. 강유전체 5. 강유전체 캐패시터 아래전극4. Ferroelectric 5. Bottom electrode of ferroelectric capacitor

5'. 유전체 캐패시터 아래전극 6. 콘택트 플러그(contact plug)5 '. Dielectric Capacitor Bottom Electrode 6. Contact Plug

7. 소스 8. 워드라인(Word line; gate)7. Source 8. Word line (gate)

8'. 게이트 물질과 동일한 물질의 유전체 캐피시터 윗전극8'. Dielectric capacitor upper electrode of same material as gate material

9. 드레인 10. 상유전체 혹은 고유전체9. Drain 10. High dielectric or high dielectric

10'. 절연체, 상유전체, 혹은 고유전체10 '. Insulator, Dielectric, or High Dielectric

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리는, 반도체 기판; 상기 반도체 기판에 각 메모리 셀에 대응하도록 형성된 CMOS 트랜지스터들; 상기 CMOS 트랜지스터들의 드레인 상에 형성된 유전체 캐패시터들; 및 상기 CMOS 트랜지스터들의 소스 상에 형성된 강유전체 캐패시터들; 일방향의 스트라이프 상으로 나열된 상기 CMOS 트랜지스터들의 게이트들을 연결하도록 형성된 워드라인들; 상기 워드라인들과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 나열된 상기 강유전체 캐패시터의 상부 전극들을 연결하도록 형성된 플레이트 라인들; 및 상기 플레이트 라인들과 나란한 방향의 스트라이프 상으로 나열된 상기 유전체 캐패시터의 상부 전극들을 연결하도록 형성된 비트 라인들;을 구비한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a ferroelectric memory using a depletion capacity according to the present invention includes a semiconductor substrate; CMOS transistors formed on the semiconductor substrate to correspond to each memory cell; Dielectric capacitors formed on the drains of the CMOS transistors; Ferroelectric capacitors formed on the source of the CMOS transistors; Word lines formed to connect gates of the CMOS transistors arranged on a stripe in one direction; Plate lines formed to connect upper electrodes of the ferroelectric capacitor arranged on a stripe in a direction crossing the word lines; And bit lines formed to connect upper electrodes of the dielectric capacitors arranged in a stripe in a direction parallel to the plate lines.

본 발명에 있어서, 상기 유전체 캐패시터와 상기 드레인의 사이 및 상기 강유전체 캐패시터와 상기 소스 사이에는 각각 상기 유전체 캐패시터와 드레인을 전기적으로 연결하는 제1콘택 플러그들; 및 상기 강유전체 캐패시터와 소스를 전기적으로 연결하는 제2콘택 플러그들;을 구비하되, 상기 제1콘택 플러그와 상기 제2콘택 플러그 및 상기 유전체 캐패시터와 상기 강유전체 캐패시터는 각각 동일한 두께의 쌍둥이 구조로 형성된 것이 바람직하다.In the present invention, first contact plugs electrically connecting the dielectric capacitor and the drain between the dielectric capacitor and the drain and between the ferroelectric capacitor and the source, respectively; And second contact plugs electrically connecting the ferroelectric capacitor and the source, wherein the first contact plug, the second contact plug, the dielectric capacitor, and the ferroelectric capacitor are each formed in a twin structure having the same thickness. desirable.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 제1콘택 플러그와 상기 제2콘택 플러그는 각각 다른 두께로 형성되어 상기 유전체 캐패시터 및 상기 강유전체 캐패시터는 스텝 구조로 형성된 것도 바람직하다.In the present invention, the first contact plug and the second contact plug may be formed to have different thicknesses, and the dielectric capacitor and the ferroelectric capacitor may be formed in a step structure.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 드레인이 상기 유전체 캐패시터의 아래 전극 역할을 하도록 상기 유전체 캐패시터의 유전체가 상기 드레인 바로 위에 형성되고, 상기 강유전체 캐패시터와 소스 사이에는 상기 강유전체 캐패시터와 상기 소스를 전기적으로 연결하는 콘택 플러그들이 형성되며, 상기 유전체는 상기 게이트 하부의 게이트 악사이드와 동일한 물질을 사용하여 동일한 두께로 적층되고, 상기 유전체 캐패시터의 상부 전극을 상기 게이트와 동일한 물질을 사용하여 동일한 두께로 형성된 것이 바람직하다.Further, in the present invention, a dielectric of the dielectric capacitor is formed directly above the drain so that the drain serves as an electrode below the dielectric capacitor, and electrically connects the ferroelectric capacitor and the source between the ferroelectric capacitor and the source. It is preferable that contact plugs are formed, and the dielectric is stacked to the same thickness using the same material as the gate axe below the gate, and the upper electrode of the dielectric capacitor is formed to the same thickness using the same material as the gate. .

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리의 제조 방법은, (가) 반도체 기판 상에 형성된 CMOS 트랜지스터의 소스 및 드레인 상에 각각 콘택 플러그들을 형성하는 단계; (나) 상기 콘택플러그들 상에 각각 유전체 캐패시터 아래전극 및 강유전체 캐패시터 아래 전극을 형성하는 단계; (다) 상기 유전체 캐패시터 아래전극 상에 유전체를 형성하고, 상기 강유전체 캐패시터 하부전극 상에 강유전체를 형성하는 단계; (라) 상기 유전체 및 강유전체 상에 각각 상부 전극들을 형성하는 단계; (마) 상기 강유전체 캐패시터 상부 전극들을 일방향의 스트라이프 상으로 연결하는 플레이트 라인들을 형성하는 단계; 및 (바) 상기 유전체 캐패시터 상부 전극들을 일방향의 스트라이프 상으로 연결하는 비트라인들을 형성하는 단계;를 포함한다.In addition, to achieve the above object, a method of manufacturing a ferroelectric memory using a depletion capacity according to the present invention, (A) forming a contact plug on the source and drain of the CMOS transistor formed on the semiconductor substrate, respectively; (B) forming a dielectric capacitor bottom electrode and a ferroelectric capacitor bottom electrode on the contact plugs, respectively; (C) forming a dielectric on the lower electrode of the dielectric capacitor and forming a ferroelectric on the lower electrode of the ferroelectric capacitor; (D) forming upper electrodes on the dielectric and ferroelectric, respectively; (E) forming plate lines connecting the ferroelectric capacitor upper electrodes on a stripe in one direction; And (f) forming bit lines connecting the dielectric capacitor upper electrodes onto a stripe in one direction.

본 발명에 있어서, 상기 (가) 단계에서는 상기 소스 상의 콘택 플러그들과 상기 드레인 상의 콘택 플러그들을 동시에 형성하고, 상기 (나) 단계에서는 상기 유전체 캐패시터 아래전극 및 상기 강유전체 캐패시터 아래 전극을 동시에 형성하며, 상기 (다) 단계는, (다-1) 상기 유전체는 상기 유전체 캐패시터 하부 전극들 및 상기 강유전체 캐패시터 하부 전극들 상에 상기 강유전체를 동시에 형성하는 서브 단계; 및 (다-2) 상기 유전체 캐패시터 하부 전극들 상에 형성된 강유전체에 도펀트를 주입하여 유전체를 형성하는 서브 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, in the step (a), the contact plugs on the source and the contact plugs on the drain are simultaneously formed, and in the step (b), the electrode under the dielectric capacitor and the electrode under the ferroelectric capacitor are simultaneously formed. The (c) step may include: (c) a sub-step of simultaneously forming the ferroelectric on the dielectric capacitor lower electrodes and the ferroelectric capacitor lower electrodes; And (c-2) a sub-step of forming a dielectric by injecting a dopant into the ferroelectrics formed on the lower electrodes of the dielectric capacitor.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 (가) 단계에서는 상기 소스 상의 콘택 플러그들과 상기 드레인 상의 콘택 플러그들의 두께를 서로 다르게 형성하고, 상기 (다) 단계에서 상기 유전체 및 상기 강유전체의 두께를 서로 같거나 다르게 형성하는 것도 바람직하다.In the present invention, in the step (a), the thicknesses of the contact plugs on the source and the contact plugs on the drain are different from each other, and in the step (c), the thicknesses of the dielectric and the ferroelectric are equal to or different from each other. It is also desirable to form differently.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 (가) 단계에서는 상기 소스 상에 만 콘택 플러그들을 형성하고, 상기 (나) 단계에서는 상기 소스 상의 콘택 플러그 상에 강유전체 캐패시터 아래 전극 만을 형성하며, 상기 (다) 단계는, (다-1) 상기 유전체를 상기 CMOS 트랜지스터의 드레인 바로 위에 형성하되, 상기 게이트의 절연층을 이루는 게이트 악사이드를 이용하여 상기 게이트 절연층 형성과 동시에 형성하는 서브 단계; 및 (다-2) 상기 유전체 캐패시터 상부 전극들을 상기 게이트와 동일물질을 사용하여 동시에 형성하는 서브 단계;를 포함하는 것도 바람직하다.In the present invention, in step (a), only the contact plugs are formed on the source, and in step (b), only the electrode under the ferroelectric capacitor is formed on the contact plug on the source. (C-1) a sub-step of forming the dielectric directly over the drain of the CMOS transistor and simultaneously forming the gate insulating layer using a gate axide forming an insulating layer of the gate; And (c-2) a sub step of simultaneously forming the dielectric capacitor upper electrodes using the same material as the gate.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리의 작동 방법은, 반도체 기판; 상기 반도체 기판에 각 메모리 셀에 대응하도록 형성된 CMOS 트랜지스터들; 상기 CMOS 트랜지스터들의 드레인 상에 형성된 유전체 캐패시터들; 및 상기 CMOS 트랜지스터들의 소스 상에 형성된 강유전체 캐패시터들; 일방향의 스트라이프 상으로 나열된 상기 CMOS 트랜지스터들의 게이트들을 연결하도록 형성된 워드라인들; 상기 워드라인들과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 나열된 상기 강유전체 캐패시터의 상부 전극들을 연결하도록 형성된 플레이트 라인들; 및 상기 플레이트 라인들과 나란한 방향의 스트라이프 상으로 나열된 상기 유전체 캐패시터의 상부 전극들을 연결하도록 형성된 비트 라인들;을 구비하고, (가) 상기 워드라인에 전압을 인가하여 메모리 셀을 어드레싱하는 단계; (나) 상기 비트라인과 플레이트 라인 간에 전위차를 인가하여 정보를 기록하는 쓰기 단계; 및 (다) 상기 비트라인에 접속된 센스 증폭기를 통하여 정보를 읽는 읽기 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, to achieve the above object, a method of operating a ferroelectric memory using a depletion capacity according to the present invention includes a semiconductor substrate; CMOS transistors formed on the semiconductor substrate to correspond to each memory cell; Dielectric capacitors formed on the drains of the CMOS transistors; Ferroelectric capacitors formed on the source of the CMOS transistors; Word lines formed to connect gates of the CMOS transistors arranged on a stripe in one direction; Plate lines formed to connect upper electrodes of the ferroelectric capacitor arranged on a stripe in a direction crossing the word lines; And bit lines formed to connect upper electrodes of the dielectric capacitors arranged in a stripe in a direction parallel to the plate lines, wherein the method comprises: (a) applying a voltage to the word line to address a memory cell; (B) writing information by applying a potential difference between the bit line and the plate line; And (c) reading information through a sense amplifier connected to the bit line.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리 및 그 제조 방법과 작동 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a ferroelectric memory using a depletion capacity according to the present invention, a manufacturing method thereof, and an operating method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리는 강유전체의 분극에 의해 형성되는 속박 전하(bound charge)를 트랜지스터 드레인의 p-n 접합(junction)에 형성되게 함으로써, 그 구조가 간단하면서도 각 메모리 셀(cell)에 기록된 정보를 임의로 읽고 쓸 수있을 뿐만아니라 특히 비파괴적으로 메모리 셀의 정보를 읽을 수 있는 특징이 있다. 이들 강유전체 메모리의 실시예의 구체적인 구조는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같다.In the ferroelectric memory using the depletion capacitance according to the present invention, the bound charge formed by the polarization of the ferroelectric is formed at the pn junction of the transistor drain, so that the structure is simple and is applied to each memory cell. In addition to being able to read and write the recorded information arbitrarily, there is a particular feature that the information of the memory cell can be read non-destructively. The specific structure of the embodiment of these ferroelectric memories is as shown in Figs.

먼저, 도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리의 수직 단면도로서, 각 메모리 셀의 수직 단면을 보여준다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리는 CMOS 트랜지스터(9, 8, 7)에 일반 유전체 캐패시터(3', 10, 5')가 트랜지스터의 드레인(9)에 연결되고 강유전체 캐패시터(3, 4, 5)가 트랜지스터의 소스(7)에 연결되는 구조를 갖고 있다. 여기서, 일반 유전체를 그 물질의 특성상 유전체 캐패시터로 부르기로 한다. 그리고 이 유전체 캐패시터의 형성 물질로는 상유전물질, 고유전물질을 사용할 수 있는데 고유전물질이 바람직하다. 이러한 구조는 COB(capacitor on bit line) 구조와 같은 것으로 볼 수 있다. 각각의 캐패시터는 콘택 플러그(contact plug)(6)로 드레인(9)와 소스(7)에 연결되는데 콘택 플러그(cotanct plug)(6)와 아래 전극(5, 5') 사이에 혹은 콘택 플러그(contact plug)(6)와 드레인(9) 사이에 또는 콘택 플러그(contact plug)(6)와 소스(7) 사이에 격벽층(barrier layer)(미도시)을 삽입하기도 한다. 유전체 캐패시터 및 강유전체 캐패시터의 두 캐패시터는, 도 1의 제1실시예와 같이 쌍둥이 구조(twin structure)로 동일한 높이와 두께로 제작되거나,도 2의 제2실시예 및 도 3의 제3실시예와 같이, 스텝 구조(stepped structure)로 서로 다른 높이로 차례로 제작된다. 또한, 유전체 캐패시터는, 도 3의 제3실시예와 같이, 드레인(9)을 강유전체층(10')와 집적 접촉되도록 형성하여, 드레인(9)을 강유전체 캐패시터의 아래전극으로 이용하기도 한다. 또한, 유전체 캐패시터(3', 10', 5')의 경우 윗전극(8')을 워드라인(word line; 게이트)(8)과 동일한 높이에 같은 물질을 사용한다면 유전체(10')로서 게이트 악사이드(gate oxide)와 동일한 절연 물질을 사용할 수도 있다.First, FIGS. 1 to 3 are vertical cross-sectional views of ferroelectric memories using depletion capacities according to the present invention, and show vertical cross sections of each memory cell. As shown, in the ferroelectric memory using the depletion capacitance according to the present invention, the common dielectric capacitors 3 ', 10, 5' are connected to the drain 9 of the transistor and the ferroelectric capacitor is connected to the CMOS transistors 9, 8, and 7. (3, 4, 5) has a structure connected to the source 7 of the transistor. Herein, a general dielectric is referred to as a dielectric capacitor due to the characteristics of the material. In addition, a dielectric material or a high dielectric material may be used as a material for forming the dielectric capacitor. A high dielectric material is preferable. Such a structure can be seen as a COB (capacitor on bit line) structure. Each capacitor is connected to the drain 9 and the source 7 with a contact plug 6 between the contact plug 6 and the lower electrodes 5, 5 ′ or with a contact plug ( A barrier layer (not shown) may be inserted between the contact plug 6 and the drain 9 or between the contact plug 6 and the source 7. The two capacitors, the dielectric capacitor and the ferroelectric capacitor, may be manufactured in the same height and thickness in a twin structure as in the first embodiment of FIG. 1, or the second and third embodiments of FIG. 2 and FIG. 3. Similarly, stepped structures are fabricated one after the other at different heights. Also, as in the third embodiment of FIG. 3, the dielectric capacitor is formed such that the drain 9 is in contact with the ferroelectric layer 10 'so that the drain 9 is used as the lower electrode of the ferroelectric capacitor. Also, in the case of the dielectric capacitors 3 ', 10', and 5 ', the upper electrode 8' is gated as the dielectric 10 'if the same material is used at the same height as the word line 8. It is also possible to use the same insulating material as the gate oxide.

한편, 도 1(제1실시예)의 쌍둥이 구조(twin structure)에 있어 유전체 캐패시터를 제작할 때는 콘택 플러그(6), 아래전극(5, 5')을 동시에 제작하고, 강유전체 물질을 동시에 증착하여 유전체 캐패시터 부위의 강유전체에 도펀트(dopant)를 주입(implatation)시켜 상유전성을 띄게한다. 그 후 각각의 윗전극(3, 3')도 동시에 제작한다. 도 2 및 도 3의 스텝 구조(Stepped structure)에서는 강유전체 캐패시터를 먼저 제작하고 유전체 캐패시터를 후에 제작하든지 유전체 캐패시터를 제작하고 강유전체 캐패시터를 후에 제작할 수 있다. 특히 도 3의 제3실시예에 있어서는 워드라인(word line)(8)을 제작할 때 유전체 캐패시터의 윗전극(8')도 워드라인(8)과 같은 물질을 사용하여 동시에 제작한다. 이 때에는 드레인(9)과 윗전극(8') 사이에 상유전물질 혹은 고유전물질을 먼저 채운다.On the other hand, when fabricating the dielectric capacitor in the twin structure of FIG. 1 (first embodiment), the contact plug 6 and the lower electrodes 5 and 5 'are fabricated simultaneously, and the ferroelectric material is deposited at the same time to make the dielectric. The dopant is implanted into the ferroelectric in the capacitor region to make the dielectric constant. After that, the upper electrodes 3 and 3 'are also produced simultaneously. In the stepped structure of FIGS. 2 and 3, ferroelectric capacitors may be fabricated first and dielectric capacitors may be fabricated later, or dielectric capacitors may be fabricated and ferroelectric capacitors may be fabricated later. In particular, in the third embodiment of FIG. 3, when the word line 8 is fabricated, the upper electrode 8 'of the dielectric capacitor is also fabricated simultaneously using the same material as the word line 8. In this case, the dielectric or high dielectric material is first filled between the drain 9 and the upper electrode 8 '.

이와 같이 제조된 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리의 작동 방법은 도 4a 내지 도 4d 및 도 5a와 도 5b에 도시된다. 여기서, 도 4a 내지 도 4d는 도 1의 제1실시예의 쓰기 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 5a와 도 5b는 도 1의 제1실시예의 읽기 동작을 설명하기 위한 도면이다.The operating method of the ferroelectric memory using the depletion capacity thus produced is shown in FIGS. 4A to 4D and FIGS. 5A and 5B. 4A to 4D are diagrams for describing a write operation of the first embodiment of FIG. 1, and FIGS. 5A and 5B are views for explaining a read operation of the first embodiment of FIG. 1.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 워드라인(word line)(8)에 전압(Vw)을 인가하여 기록할 메모리 셀을 어드레싱하고, 비트라인(bit line)(1)에 전압(Vb)를 인가하여 강유전체(4)를 분극시키면 '1'로 기록된다. 그리고, 도 4c에 도시된 바와 같이, 워드라인(8)에 전압(Vw)을 먼저 인가하여 메모리 셀을 어드레싱 하고, 플레이트 라인(plate line)(2)에 전압(Vp)를 인가하면 강유전체는 '0'으로 기록된다.First, as shown in FIG. 4A, a voltage Vw is applied to a word line 8 to address a memory cell to be written, and a voltage Vb is applied to a bit line 1. When applied to polarize the ferroelectric 4, it is recorded as '1'. As shown in FIG. 4C, when the voltage Vw is first applied to the word line 8 to address the memory cell, and the voltage Vp is applied to the plate line 2, the ferroelectric becomes' 0 'is recorded.

'1'로 기록되는 경우, 기록되는 순간에는 도 4a에 도시된 바와 같이 강유전체 캐패시터 윗전극(3)에 음전하가 속박(bound)되고 유전체 캐패시터 윗전극(3')에는 양전하가 속박되었다가, 인가 전압이 풀리면서 도 4b에 도시된 바와 같이 유전체 캐패시터의 속박 전하들은 방전(discharge)되고 강유전체 캐패시터의 아래전극(5)에 양전하가 속박된다. 이 양전하들은 접지(ground)된 CMOS 트랜지스터의 기판으로부터 공급된다. 이 것을 '1'의 정상 상태(normal stae)라고 부른다.When it is written as' 1 ', the negative charge is bound to the ferroelectric capacitor upper electrode 3 and the positive charge is bound to the dielectric capacitor upper electrode 3' as shown in FIG. 4A. As the voltage is released, the bond charges of the dielectric capacitor are discharged as shown in FIG. 4B and the positive charge is bound to the lower electrode 5 of the ferroelectric capacitor. These positive charges are supplied from the substrate of the grounded CMOS transistor. This is called the normal stae of '1'.

그리고, '0'으로 기록되 경우, 기록되는 순간에는 도 4c에 도시된 바와 같이 강유전체 캐패시터 윗전극(3)에 양전하가 속박(bound)되고 유전체 캐패시터 윗전극(3')에는 음전하가 속박되었다가, 인가 전압이 풀리면서 도 4d에 도시된 바와 같이 유전체 캐패시터의 속박 전하들은 방전(discharge)되고 강유전체 캐패시터의 아래전극(5)이 아닌 그 아래의 드레인의 p-n 접합에 음전하가 속박된다. 이와 같이, 강유전체 캐패시터의 아래전극(3)에 음전하가 속박되지 못하고 드레인의 p-n 접합 음전하가 속박되는 이유는 음전하가 CMOS 기판에서 공급된다 하더라도 트랜지스터 우물(transistor well)과 소스(7) 사이가 p-n 접합(junction)을 이루고 있으므로 음전하는 소스(7)를 통해 강유전체 캐패시터 아래전극(5)에 다다르지 못한채 우물과 소스(7) 간의 접합(junction) 영역에 공핍(depletion)되어 머무르게 된다. 공핍 영역의 용량(Depeletion capacitance)의 크기와 음전하량에 의해 접합(junction) 영역에 걸리는 전압(voltage)이 결정된다. 이 전압은 back voltage로 작용하여 강유전체(4)의 분극을 반전 혹은 탈분극(depolarization)시킬 우려가 있으므로 이러한 현상이 발생하지 않는 조건의 p-n 접합(junction)을 만들어야 한다. 이렇게 공핍 전하(depletion charge)가 형성된 상태를 '0'의 정상 상태(normal state)라 한다.When it is recorded as' 0 ', positive charge is bound to the ferroelectric capacitor upper electrode 3 and negative charge is bound to the dielectric capacitor upper electrode 3' as shown in FIG. 4C. As the applied voltage is released, as shown in FIG. 4D, the charges of the dielectric capacitor are discharged and the negative charge is bound to the pn junction of the drain below the ferroelectric capacitor, not the bottom electrode 5. As such, the reason why the negative charge is not bound to the lower electrode 3 of the ferroelectric capacitor and the pn junction of the drain is constrained is that even though the negative charge is supplied from the CMOS substrate, the pn junction between the transistor well and the source 7 is maintained. As the junction is formed, the negative charge stays depleted in the junction region between the well and the source 7 without reaching the ferroelectric capacitor lower electrode 5 through the source 7. The voltage applied to the junction region is determined by the magnitude of the capacitance of the depletion region and the amount of negative charge. This voltage acts as a back voltage, which may invert or depolarize the polarization of the ferroelectric 4, so a p-n junction should be made under such a condition that this phenomenon does not occur. The state where the depletion charge is formed is called a normal state of '0'.

다음에, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 이들 메모리 상태(memory state)를 읽을 때에는, 워드 라인(word line)(8)과 비트 라인(bit line)(1)에 연결된 센스 증폭기(sense amplifer; S/A)를 사용한다. 즉, 워드라인(8)에 전압(Vw)를 인가하여 어드레싱하면 트랜지스터의 채널이 열린다.Next, as shown in Figs. 5A and 5B, when reading these memory states, a sense amplifier connected to a word line 8 and a bit line 1 is shown. amplifer; S / A). That is, when the voltage Vw is applied to the word line 8 to address the channel of the transistor.

도 5a에 도시된 바와 같이, 어드레싱된 메모리 셀이 '1'로 기록된 경우에는 강유전체 캐패시터의 아래전극(5)에 이미 양전하가 속박되어 있으므로 트랜지스터의 채널이 열린다 하더라도 전하 천이(charge transfer)는 없다. 즉 센스 증폭기에 전류가 검출되지 않는 것이다. 따라서 'off'로 표기한다.As shown in FIG. 5A, when the addressed memory cell is written as '1', since the positive charge is already bound to the lower electrode 5 of the ferroelectric capacitor, there is no charge transfer even if the channel of the transistor is opened. . That is, no current is detected in the sense amplifier. Therefore, we write 'off'.

도 5b에 도시된 바와 같이, 어드레싱된 메모리 셀이 '0'으로 기록된 경우에는 p-n 접합이 채널을 통하여 유전체 캐패시터와 연결되므로 p-n 접합의 공핍 전하(depletion charge)는 사라지고 대신 유전체 캐패시터의 윗전극(3')에 음전하가 속박된다(유도된다). 다른말로는 충전(charging)된다고도 할 수 있다. 또는 전하(charge)가 천이(transfer)되었다고 표현할 수도 있다. 이 충전 전류(charging current)는 비트라인(1)에 연결된 센스 증폭기(S/A)로 검출되게 된다. 이를 'on'으로 표기하기도 한다.As shown in FIG. 5B, when the addressed memory cell is written as '0', since the pn junction is connected to the dielectric capacitor through the channel, the depletion charge of the pn junction disappears, and instead, the upper electrode of the dielectric capacitor ( Negative charge is bound (induced) to 3 '). In other words, it may be called charging. Alternatively, the charge may be expressed as transferred. This charging current is detected by a sense amplifier S / A connected to the bit line 1. Sometimes referred to as 'on'.

결론적으로, 이러한 읽기 동작은 강유전체(4)의 분극반전을 일으키지 않고 수행할 수 있기 때문에 비파괴 읽기(NDRO)로 볼 수 있다. 이상에서 상기 FRAM구조를 depletion FRAM (DFRAM)으로 부른다.In conclusion, this read operation can be regarded as non-destructive read (NDRO) because the read operation can be performed without causing polarization inversion of the ferroelectric 4. In the above, the FRAM structure is referred to as depletion FRAM (DFRAM).

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리는 강유전체의 분극에 의해 형성되는 속박 전하(bound charge)를 트랜지스터 소스의 p-n 접합(junction)에 형성되게 함으로써, 그 구조가 간단하면서도 각 메모리 셀(cell)에 기록된 정보를 임의로 읽고 쓸 수 있을 뿐만아니라 특히 비파괴적으로 메모리 셀의 정보를 읽을 수 있다. 따라서, 1T-1C FRAM처럼 임의의 메모리 셀(cell)을 액세스(access)하여 읽기도 하고 쓰기도 하여 NVRAM의 특성이 있는 동시에 NDRO식으로 읽을 수 있어 강유전체 메모리로서의 장점 만을 갖출 뿐 만 아니라 COB 구조이므로 집적도를 높일 수 있으며 트랜지스터 제작 공정이 단순하다.As described above, the ferroelectric memory using the depletion capacity according to the present invention allows the bound charges formed by the polarization of the ferroelectric to be formed at the pn junction of the transistor source, thereby simplifying the structure of each memory. Not only can the information recorded in the cell be read and written arbitrarily, but also the information of the memory cell can be read non-destructively. Therefore, like 1T-1C FRAM, random memory cells can be accessed and read and written, and NVRAM can be read and read in NDRO type. The transistor manufacturing process is simple.

Claims (15)

반도체 기판;Semiconductor substrates; 상기 반도체 기판에 각 메모리 셀에 대응하도록 형성된 CMOS 트랜지스터들;CMOS transistors formed on the semiconductor substrate to correspond to each memory cell; 상기 CMOS 트랜지스터들의 드레인 상에 형성된 유전체 캐패시터들; 및Dielectric capacitors formed on the drains of the CMOS transistors; And 상기 CMOS 트랜지스터들의 소스 상에 형성된 강유전체 캐패시터들;Ferroelectric capacitors formed on the source of the CMOS transistors; 일방향의 스트라이프 상으로 나열된 상기 CMOS 트랜지스터들의 게이트들을 연결하도록 형성된 워드라인들;Word lines formed to connect gates of the CMOS transistors arranged on a stripe in one direction; 상기 워드라인들과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 나열된 상기 강유전체 캐패시터의 상부 전극들을 연결하도록 형성된 플레이트 라인들; 및Plate lines formed to connect upper electrodes of the ferroelectric capacitor arranged on a stripe in a direction crossing the word lines; And 상기 플레이트 라인들과 나란한 방향의 스트라이프 상으로 나열된 상기 유전체 캐패시터의 상부 전극들을 연결하도록 형성된 비트 라인들;을Bit lines formed to connect upper electrodes of the dielectric capacitor arranged on the stripe in a direction parallel to the plate lines; 구비한 것을 특징으로 하는 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리.Ferroelectric memory using a depletion capacity, characterized in that provided. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전체 캐패시터와 상기 드레인의 사이 및 상기 강유전체 캐패시터와 상기 소스 사이에는 각각 상기 유전체 캐패시터와 드레인을 전기적으로 연결하는 제1콘택 플러그들; 및First contact plugs electrically connecting the dielectric capacitor and the drain between the dielectric capacitor and the drain and between the ferroelectric capacitor and the source, respectively; And 상기 강유전체 캐패시터와 소스를 전기적으로 연결하는 제2콘택 플러그들;을Second contact plugs electrically connecting the ferroelectric capacitor and a source; 구비한 것을 특징으로 하는 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리.Ferroelectric memory using a depletion capacity, characterized in that provided. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1콘택 플러그와 상기 제2콘택 플러그 및 상기 유전체 캐패시터와 상기 강유전체 캐패시터는 각각 동일한 두께의 쌍둥이 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리.And the first contact plug, the second contact plug, the dielectric capacitor, and the ferroelectric capacitor are formed in twin structures having the same thickness, respectively. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 유전체 캐패시터의 유전체는 상기 강유전체 캐패시터의 강유전체 물질에 도펀트가 도핑되어 형성된 것을 특징으로 하는 공핍층을 이용한 강유전체 메모리.The dielectric of the dielectric capacitor is a ferroelectric memory using a depletion layer, characterized in that the dopant is doped with a ferroelectric material of the ferroelectric capacitor. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1콘택 플러그와 상기 제2콘택 플러그는 각각 다른 두께로 형성되어 상기 유전체 캐패시터 및 상기 강유전체 캐패시터는 스텝 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리.The first contact plug and the second contact plug are formed to have different thicknesses, so that the dielectric capacitor and the ferroelectric capacitor have a stepped structure. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 드레인이 상기 유전체 캐패시터의 아래 전극 역할을 하도록 상기 유전체 캐패시터의 유전체가 상기 드레인 바로 위에 형성되고, 상기 강유전체 캐패시터와 소스 사이에는 상기 강유전체 캐패시터와 상기 소스를 전기적으로 연결하는 콘택 플러그들이 형성된 것을 특징으로 하는 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리.A dielectric of the dielectric capacitor is formed directly above the drain such that the drain serves as an electrode below the dielectric capacitor, and contact plugs electrically connecting the ferroelectric capacitor and the source are formed between the ferroelectric capacitor and the source. Ferroelectric memory using depletion capacity. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 유전체는 상기 게이트 하부의 게이트 악사이드와 동일한 물질을 사용하여 동일한 두께로 적층되고, 상기 유전체 캐패시터의 상부 전극을 상기 게이트와동일한 물질을 사용하여 동일한 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리.The dielectric is stacked with the same thickness using the same material as the gate axe below the gate, and the upper electrode of the dielectric capacitor is formed with the same thickness using the same material as the gate. Memory. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유전체 캐패시터의 유전체는 상유전체 혹은 고유전체로 이루어진 것을 특징으로 하는 공핍층을 이용한 강유전체 메모리.The dielectric of the dielectric capacitor is a ferroelectric memory using a depletion layer, characterized in that consisting of a dielectric or high dielectric. (가) 반도체 기판 상에 형성된 CMOS 트랜지스터의 소스 및 드레인 상에 각각 콘택 플러그들을 형성하는 단계;(A) forming contact plugs on the source and the drain of the CMOS transistor formed on the semiconductor substrate, respectively; (나) 상기 콘택 플러그들 상에 각각 유전체 캐패시터 아래전극 및 강유전체 캐패시터 아래 전극을 형성하는 단계;(B) forming a dielectric capacitor bottom electrode and a ferroelectric capacitor bottom electrode on the contact plugs, respectively; (다) 상기 유전체 캐패시터 아래전극 상에 유전체를 형성하고, 상기 강유전체 캐패시터 하부전극 상에 강유전체를 형성하는 단계;(C) forming a dielectric on the lower electrode of the dielectric capacitor and forming a ferroelectric on the lower electrode of the ferroelectric capacitor; (라) 상기 유전체 및 강유전체 상에 각각 상부 전극들을 형성하는 단계;(D) forming upper electrodes on the dielectric and ferroelectric, respectively; (마) 상기 강유전체 캐패시터 상부 전극들을 일방향의 스트라이프 상으로 연결하는 플레이트 라인들을 형성하는 단계; 및(E) forming plate lines connecting the ferroelectric capacitor upper electrodes on a stripe in one direction; And (바) 상기 유전체 캐패시터 상부 전극들을 일방향의 스트라이프 상으로 연결하는 비트라인들을 형성하는 단계;를(F) forming bit lines connecting the dielectric capacitor upper electrodes onto a stripe in one direction; 포함하는 것을 특징으로 하는 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리의 제조 방법.Method for producing a ferroelectric memory using a depletion capacity, characterized in that it comprises a. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 (가) 단계에서는 상기 소스 상의 콘택 플러그들과 상기 드레인 상의 콘택 플러그들을 동시에 형성하고, 상기 (나) 단계에서는 상기 유전체 캐패시터 아래전극 및 상기 강유전체 캐패시터 아래 전극을 동시에 형성하며,In the step (a), the contact plugs on the source and the contact plugs on the drain are simultaneously formed, and in the step (b), the electrode under the dielectric capacitor and the electrode under the ferroelectric capacitor are simultaneously formed. 상기 (다) 단계는,The (c) step, (다-1) 상기 유전체는 상기 유전체 캐패시터 하부 전극들 및 상기 강유전체 캐패시터 하부 전극들 상에 상기 강유전체를 동시에 형성하는 서브 단계; 및(C-1) the step of forming the ferroelectric on the dielectric capacitor lower electrodes and the ferroelectric capacitor lower electrodes at the same time; And (다-2) 상기 유전체 캐패시터 하부 전극들 상에 형성된 강유전체에 도펀트를 주입하여 유전체를 형성하는 서브 단계;를(C-2) a sub-step of forming a dielectric by injecting a dopant into the ferroelectric formed on the lower electrodes of the dielectric capacitor; 포함하는 것을 특징으로 하는 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리의 제조 방법.Method for producing a ferroelectric memory using a depletion capacity, characterized in that it comprises a. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 (가) 단계에서는 상기 드레인 상의 콘택 플러그들과 상기 드레인 상의 콘택 플러그들의 두께를 서로 다르게 형성하고, 상기 (다) 단계에서 상기 유전체 및 상기 강유전체의 두께를 서로 같거나 다르게 형성하는 것을 특징으로 하는 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리의 제조 방법.In the step (a), the thicknesses of the contact plugs on the drain and the contact plugs on the drain are different from each other, and in the step (c), the thicknesses of the dielectric and the ferroelectric are formed equal to or different from each other. Method of manufacturing ferroelectric memory using depletion capacity. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 (가) 단계에서는 상기 소스 상에 만 콘택 플러그들을 형성하고, 상기 (나) 단계에서는 상기 소스 상의 콘택 플러그 상에 강유전체 캐패시터 아래 전극 만을 형성하며,In step (a), only the contact plugs are formed on the source, and in step (b), only the electrode under the ferroelectric capacitor is formed on the contact plug on the source. 상기 (다) 단계는,The (c) step, (다-1) 상기 유전체를 상기 CMOS 트랜지스터의 드레인 바로 위에 형성하되, 상기 게이트의 절연층을 이루는 게이트 악사이드를 이용하여 상기 게이트 절연층 형성과 동시에 형성하는 서브 단계; 및(C-1) a sub-step of forming the dielectric directly over the drain of the CMOS transistor and simultaneously forming the gate insulating layer using the gate axide forming the insulating layer of the gate; And (다-2) 상기 유전체 캐패시터 상부 전극들을 상기 게이트와 동일물질을 사용하여 동시에 형성하는 서브 단계;를(C-2) a sub-step of simultaneously forming the upper electrodes of the dielectric capacitor using the same material as the gate; 포함하는 것을 특징으로 하는 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리의 제조 방법.Method for producing a ferroelectric memory using a depletion capacity, characterized in that it comprises a. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 유전체 캐패시터를 상기 드레인 위에 직접 형성하는 대신에 상기 비트라인에 공통 유전체 캐패시터를 형성하는 것을 특징으로 하는 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리의 제조 방법.And forming a common dielectric capacitor in the bit line, instead of directly forming the dielectric capacitor on the drain. 반도체 기판; 상기 반도체 기판에 각 메모리 셀에 대응하도록 형성된 CMOS 트랜지스터들; 상기 CMOS 트랜지스터들의 드레인 상에 형성된 유전체 캐패시터들; 및 상기 CMOS 트랜지스터들의 소스 상에 형성된 강유전체 캐패시터들; 일방향의 스트라이프 상으로 나열된 상기 CMOS 트랜지스터들의 게이트들을 연결하도록 형성된 워드라인들; 상기 워드라인들과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 나열된 상기 강유전체 캐패시터의 상부 전극들을 연결하도록 형성된 플레이트 라인들; 및 상기플레이트 라인들과 나란한 방향의 스트라이프 상으로 나열된 상기 유전체 캐패시터의 상부 전극들을 연결하도록 형성된 비트 라인들;을 구비하고,Semiconductor substrates; CMOS transistors formed on the semiconductor substrate to correspond to each memory cell; Dielectric capacitors formed on the drains of the CMOS transistors; Ferroelectric capacitors formed on the source of the CMOS transistors; Word lines formed to connect gates of the CMOS transistors arranged on a stripe in one direction; Plate lines formed to connect upper electrodes of the ferroelectric capacitor arranged on a stripe in a direction crossing the word lines; And bit lines formed to connect upper electrodes of the dielectric capacitor arranged on the stripe in a direction parallel to the plate lines. (가) 상기 워드라인에 전압을 인가하여 메모리 셀을 어드레싱하는 단계;(A) applying a voltage to the word line to address a memory cell; (나) 상기 비트라인과 플레이트 라인 간에 전위차를 인가하여 정보를 기록하는 쓰기 단계; 및(B) writing information by applying a potential difference between the bit line and the plate line; And (다) 상기 비트라인에 접속된 센스 증폭기를 통하여 정보를 읽는 읽기 단계;를(C) reading information through a sense amplifier connected to the bit line; 포함하는 것을 특징으로 하는 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리의 작동 방법.Method of operating a ferroelectric memory using a depletion capacity, characterized in that it comprises a. 제14항에 있어서,The method of claim 14, '0'을 읽은 후 '0'메모리 상태를 보다 안전하게 유지시키기 위하여 '0'을 재차 기록하는 리프래쉬 단계;를After reading '0', a re-lashing step of rewriting '0' to maintain the '0' memory state more securely. 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공핍 용량을 이용한 강유전체 메모리의 작동 방법.Method of operating a ferroelectric memory using a depletion capacity characterized in that it further comprises.
KR1019990006077A 1999-02-24 1999-02-24 A ferroelectric memory and a method for fabricating and operating the same Expired - Fee Related KR100319921B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990006077A KR100319921B1 (en) 1999-02-24 1999-02-24 A ferroelectric memory and a method for fabricating and operating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990006077A KR100319921B1 (en) 1999-02-24 1999-02-24 A ferroelectric memory and a method for fabricating and operating the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000056605A KR20000056605A (en) 2000-09-15
KR100319921B1 true KR100319921B1 (en) 2002-01-05

Family

ID=19574915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990006077A Expired - Fee Related KR100319921B1 (en) 1999-02-24 1999-02-24 A ferroelectric memory and a method for fabricating and operating the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100319921B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3749851B2 (en) * 2001-10-25 2006-03-01 株式会社東芝 Ferroelectric semiconductor memory

Also Published As

Publication number Publication date
KR20000056605A (en) 2000-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5416735A (en) Non-volatile random access memory with ferroelectric capacitor
KR100243294B1 (en) Ferroelectric memory cell &amp;array in semiconductor device
US5978253A (en) Methods of operating integrated circuit memory devices having nonvolatile single transistor unit cells therein
US7459740B2 (en) Integrated DRAM-NVRAM multi-level memory
US8530951B2 (en) Scalable multi-functional and multi-level nano-crystal non-volatile memory device
JP2929430B2 (en) DRAM without capacitor and method of manufacturing the same
KR0175988B1 (en) Semiconductor device with capacitor
KR100355779B1 (en) Ferroelectric non-volatile memory device
JP2002521779A (en) Ferroelectric storage device
JPH029165A (en) Semiconductor memory
US6404667B1 (en) 2T-1C ferroelectric random access memory and operation method thereof
JPS63310162A (en) MIS type semiconductor memory device
TW200306665A (en) Memory module with improved electrical properties
TWI227561B (en) Ferroelectric memory device having a ferroelectric capacitor disposed on an extended active area
KR100319921B1 (en) A ferroelectric memory and a method for fabricating and operating the same
JP4158010B2 (en) Ferroelectric memory device sharing cell plate between adjacent memory cells and driving method thereof
US6034390A (en) Multi-bit trench capacitor
JP4083276B2 (en) Semiconductor memory device and method for reading and writing stored information
KR100269209B1 (en) A nondestructive read out tft ferroelectric random access memory and an operating method thereof
KR100269207B1 (en) A single transistor type ferroelectric random access memory and an operating method thereof
JP2825135B2 (en) Semiconductor memory device and information writing / reading / erasing method therefor
JPS60109265A (en) Semiconductor ic device
KR100269208B1 (en) A thin film transistor ferroelectric random access memory with a common word line and an operating method thereof
JP3210292B2 (en) Ferroelectric memory device and driving method thereof
JP4149660B2 (en) Ferroelectric dynamic random access memory

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-3-3-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-3-3-R10-R11-asn-PN2301

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 5

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 6

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 7

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20091214

Year of fee payment: 9

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903

Not in force date: 20101223

Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903

Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

Not in force date: 20101223

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000