JP2723386B2 - 不揮発性ランダムアクセスメモリ - Google Patents

不揮発性ランダムアクセスメモリ

Info

Publication number
JP2723386B2
JP2723386B2 JP3161736A JP16173691A JP2723386B2 JP 2723386 B2 JP2723386 B2 JP 2723386B2 JP 3161736 A JP3161736 A JP 3161736A JP 16173691 A JP16173691 A JP 16173691A JP 2723386 B2 JP2723386 B2 JP 2723386B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
potential
capacitor
film
random access
access 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
JP3161736A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0513774A (ja
Inventor
茂夫 大西
研一 田中
恵三 崎山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Original Assignee
Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
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 Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC filed Critical Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority to JP3161736A priority Critical patent/JP2723386B2/ja
Publication of JPH0513774A publication Critical patent/JPH0513774A/ja
Priority to US08/200,552 priority patent/US5416735A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2723386B2 publication Critical patent/JP2723386B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B53/00Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Dram (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、不揮発性ランダムア
クセスメモリに関する。さらに詳しくは、強誘電体膜を
用いた不揮発性ランダムアクセスメモリ(FRAM)に
関する。
【0002】
【従来の技術】ランダムアクセス可能なメモリ素子とし
ては、従来からSRAM(スタティックラム)及びDR
AM(ダイナミックラム)が代表的であるが、これらは
いずれも揮発性であると共に、前者は1メモリセル当た
り6個のトランジスタ素子を要するため高集積化の点で
限界があり、後者はデータ保持のために周期的にキャパ
シタをリフレッシュする必要があるという問題がある。
【0003】そこで、最近ランダムアクセス可能でかつ
不揮発性のメモリ素子として、強電体膜をキャパシタと
して用いたいわゆるF(ferroelectric)
RAMが注目を集めている。かかるFRAMの代表的な
回路構成を図5に示す。このようにFRAMは、基本的
に2個のトランジスタ素子と2個のキャパシタ素子によ
る1つのメモリセルにより構成されている。図中、T
1、T2はMOS型トランジスタ素子、C1、C2は強
誘電体膜を用いたキャパシタ素子、D1はドライブライ
ン、Wはワードライン、B1、B2はビットラインを示
す。
【0004】かかるFRAMにおいては、ビットライン
の一方を高電圧他方を接地電圧とした状態でドライブラ
インを高電圧又は接地電圧とすることにより生ずるキャ
パシタ素子の一方の分極により書き込みが行われ、両ビ
ットラインを共に接地電位としてドライブラインに高電
圧を与えた際にいずれかのビットラインとキャパシタ素
子との間に生ずる電位差をセンス・アップにより検出す
ることにより、読み出しが行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来のFRAM
は、前記のごとく一つのメモリセル当たり、2トランジ
スタと2キャパシタを要し、さらなるメモリ容量の増
大、高集積化の観点から、素子構成をさらに簡略化する
ことが望まれる。この発明はかかる状況下でなされたも
のであり、ことにメモリセルサイズをより縮小化できる
FRAMを提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】かくしてこの発明によれ
ば、共通する不純物拡散領域によって接続構成された一
対のMOS型トランジスタ素子と、強誘電体膜をキャパ
シタ層として上記不純物拡散領域に接続された一つのキ
ャパシタ素子を備え、上記キャパシタ素子を構成する、
上記一対のMOS型トランジスタ素子と接続されていな
い側のキャパシタ電極の電位と、上記一対のMOS型ト
ランジスタ素子のうち、ビットライン及びワードライン
が接続されていない側のMOS型トランジスタ素子のソ
ース領域の電位とが、電源電位の略1/2に固定されて
いることを特徴とする不揮発性ランダムアクセスメモリ
が提供される。
【0007】この発明のFRAMの一セルの基本回路構
成を図1に示す。このようにこの発明のFRAMは、ビ
ットラインB及びワードラインWに接続されるトランジ
スタT1と、コントロールゲートCGとソースラインS
を備えたトランジスタT2と、強誘電体膜を用いたキャ
パシタ素子Cからなり、これらを不純物拡散領域Rで接
続してなる。
【0008】かかるFRAMにおけるデータの書き込み
及び読み出し動作は一方のMOS型トランジスタ素子の
ビットライン側に高電圧、低電圧及び零電圧を切換印加
すると共に、キャパシタ素子及び他方のMOS型トラン
ジスタの素子のソース側に低電圧をバイアスしうる電圧
印加手段の制御によって行われる。
【0009】
【作用】図2に基づいてこのFRAMの動作について説
明する。書き込み動作(Write1又はWrite
0) キャパシタ素子Cの上側(セルプレート)の電位および
ソース型の電位をVCC/2(低電圧)に固定してお
く。Write“1”の場合、ビットラインBの電位を
Vcc(高電圧)に固定し、ワードラインWをアクセス
する。この時、セルプレート側に+Qrの電荷が蓄積さ
れることになる。一方、Write“0”の場合、ビッ
トラインBの電位をOVに固定し、ワードラインWをア
クセスする。この時、セルプレート側に−Qrの電荷が
蓄積される事になる。この状態で電源をOFFにしても
残留電荷±Qrがキャパシタ素子内に蓄積された状態に
なっており、不揮発性メモリーとして働くことになる。
【0010】読み出し動作(Read1又はRead
0) セルプレートの電位およびソース側の電位をVcc/2
に固定しておく。ビットラインBの電位はVccに固定
し、ワードラインWをアクセスする。Read“1”の
場合、キャパシタ素子の分極反転は生じない。そのた
め、ビットラインB上において、ダミーセルとの間で電
位差は生じない。Read“0”の場合、キャパシタ素
子に分極反転が生じるが、分極電位差ΔV=2Qr/C
B (Qr…残留分極、CB …ビット線容量)がビットラ
インB上に生じ(ダミーセルとの電位差)センスアップ
による信号として出力される。
【0011】待機状態 待機状態においては、セルプレート、ビットラインB、
ソース側の電位をVcc/2に固定する。この時、ソー
ス側のトランジスターT2をON状態にするため、キャ
パシタ素子のセルプレート側の電位がVcc/2に固定
され、キャパシタ素子に電位差が加わらない事になる。
そのため、待機時においてもキャパシタ素子の電荷が分
極反転を起こす事はなく維持され、リフレッシュ動作は
不要になる。
【0012】
【実施例】図3に示すごとく手法にて、この発明のFR
AMを作製した。すなわち、まず、シリコン基板1上に
フィールド酸化膜からなる素子分離領域を形成すること
により、素子形成領域を確保した後、この素子形成領域
上に3500〜4000Å厚のポリシリコンからなるゲ
ート電極2を形成し、CVD法でSiO2 膜を堆積及び
エッチバックしてゲート保護膜3を形成し、イオン注入
を行ってN型の不純物拡散領域4を形成した(図1
(イ))。
【0013】次いで、ポリシリコンを堆積しパターニン
グすることにより、キャパシタ素子の下部電極となるポ
リシリコン膜5並びにビットラインコンタクトパッドと
なるポリシリコン膜6(これらは、いずれもチタン/ポ
リシリコン積層膜でもよい)を形成した(図1
(ロ))。次に、図1(ハ)に示されるように、上記ポ
リシリコン膜5上に、強誘電体膜としてのPZT膜7
(厚み1000〜3000Å)をスパッタリング法で形
成し、さらに上部電極としての白金膜8(厚み2000
〜3000Å)を形成した。なお、このPZT膜として
は、他の強誘電体膜例えばPLZT膜なども使用可能で
ある。
【0014】この後、図1(ニ)に示すごとく全体をS
iO2 層間絶縁膜(6000〜8000Å厚)9で被覆
した後、平坦化熱処理(700℃)を施し、ビットコン
タクト孔10を形成した。この後、Al又はAl−Si
を堆積(4000〜5000Å厚)しパターンニングし
てメタル配線層を形成することにより、図4に示すごと
きこの発明のFRAMを得た。図4において、(イ)は
レイアウト図、(ロ)は断面模式図、(ハ)は等価回路
図を示すものであり、いずれも、FRAMの2つのメモ
リセルを示すものである。また、図中、11はメタル配
線層、12は活性領域を各々示し、セルサイズは約3.
5μm2 (2.5×1.5μm;0.5μmルール)で
16MDRAMに相当する集積度であった。
【0015】かかるFRAMにおいては、前述のごと
き、トランジスタ素子T1及びT2並びにキャパシタ素
子Cの電圧制御により、不揮発性のデータの書き込み、
読み出し、待機動作を行うことができる。
【0016】
【発明の効果】この発明によれば、2つのトランジスタ
素子と1つのキャパシタ素子によって一つのFRAMの
セルが構成されているため、従来の比してより高集積化
された不揮発性のランダムアクセスメモリの提供が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の不揮発性RAMの基本回路構成図で
ある。
【図2】同じく、基本回路構成図による動作説明図であ
る。
【図3】この発明の実施例における製造工程を順次説明
する図である。
【図4】同じく実施例で作製した不揮発性RAM(2セ
ル分)の構成説明図である。
【図5】従来のFRAMの基本回路構成図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 ゲート電極 3 ゲート保護膜 4 不純物拡散領域 5,6 ポリシリコン膜 7 PZT膜 8 白金膜 9 SiO2 層間絶縁膜 10 ビットコンタクト孔 11 メタル配線層 12 活性領域 T1,T2 MOS型トランジスタ素子 C キャパシタ素子 B ビットライン W ワードライン S ソースライン CG コントロールゲート R 不純物拡散領域

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共通する不純物拡散領域によって接続構
    成された一対のMOS型トランジスタ素子と、強誘電体
    膜をキャパシタ層として上記不純物拡散領域に接続され
    た一つのキャパシタ素子を備え、上記キャパシタ素子を構成する、上記一対のMOS型ト
    ランジスタ素子と接続されていない側のキャパシタ電極
    の電位と、上記一対のMOS型トランジスタ素子のう
    ち、ビットライン及びワードラインが接続されていない
    側のMOS型トランジスタ素子のソース領域の電位と
    が、電源電位の略1/2に固定されていることを特徴と
    する 不揮発性ランダムアクセスメモリ。
JP3161736A 1991-07-02 1991-07-02 不揮発性ランダムアクセスメモリ Expired - Fee Related JP2723386B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3161736A JP2723386B2 (ja) 1991-07-02 1991-07-02 不揮発性ランダムアクセスメモリ
US08/200,552 US5416735A (en) 1991-07-02 1994-02-22 Non-volatile random access memory with ferroelectric capacitor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3161736A JP2723386B2 (ja) 1991-07-02 1991-07-02 不揮発性ランダムアクセスメモリ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0513774A JPH0513774A (ja) 1993-01-22
JP2723386B2 true JP2723386B2 (ja) 1998-03-09

Family

ID=15740912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3161736A Expired - Fee Related JP2723386B2 (ja) 1991-07-02 1991-07-02 不揮発性ランダムアクセスメモリ

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5416735A (ja)
JP (1) JP2723386B2 (ja)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5401680A (en) * 1992-02-18 1995-03-28 National Semiconductor Corporation Method for forming a ceramic oxide capacitor having barrier layers
KR950009813B1 (ko) * 1993-01-27 1995-08-28 삼성전자주식회사 반도체장치 및 그 제조방법
JP3426693B2 (ja) * 1994-03-07 2003-07-14 株式会社日立製作所 半導体記憶装置
JP3279453B2 (ja) * 1995-03-20 2002-04-30 シャープ株式会社 不揮発性ランダムアクセスメモリ
DE59510349D1 (de) * 1995-04-24 2002-10-02 Infineon Technologies Ag Halbleiter-Speichervorrichtung unter Verwendung eines ferroelektrischen Dielektrikums und Verfahren zur Herstellung
US5808929A (en) * 1995-12-06 1998-09-15 Sheikholeslami; Ali Nonvolatile content addressable memory
US5864932A (en) * 1996-08-20 1999-02-02 Ramtron International Corporation Partially or completely encapsulated top electrode of a ferroelectric capacitor
US6027947A (en) * 1996-08-20 2000-02-22 Ramtron International Corporation Partially or completely encapsulated top electrode of a ferroelectric capacitor
EP0837504A3 (en) 1996-08-20 1999-01-07 Ramtron International Corporation Partially or completely encapsulated ferroelectric device
US5731608A (en) * 1997-03-07 1998-03-24 Sharp Microelectronics Technology, Inc. One transistor ferroelectric memory cell and method of making the same
US5942776A (en) * 1997-03-07 1999-08-24 Sharp Laboratories Of America, Inc. Shallow junction ferroelectric memory cell and method of making the same
US5962884A (en) * 1997-03-07 1999-10-05 Sharp Laboratories Of America, Inc. Single transistor ferroelectric memory cell with asymmetrical ferroelectric polarization and method of making the same
US6048738A (en) * 1997-03-07 2000-04-11 Sharp Laboratories Of America, Inc. Method of making ferroelectric memory cell for VLSI RAM array
US6018171A (en) * 1997-03-07 2000-01-25 Sharp Laboratories Of America, Inc. Shallow junction ferroelectric memory cell having a laterally extending p-n junction and method of making the same
US5932904A (en) * 1997-03-07 1999-08-03 Sharp Laboratories Of America, Inc. Two transistor ferroelectric memory cell
JP3003628B2 (ja) * 1997-06-16 2000-01-31 日本電気株式会社 強誘電体メモリとその書き込み方法
KR19990030710A (ko) * 1997-10-02 1999-05-06 김영환 강유전체 메모리 장치 및 그 동작 방법
US5907762A (en) * 1997-12-04 1999-05-25 Sharp Microelectronics Technology, Inc. Method of manufacture of single transistor ferroelectric memory cell using chemical-mechanical polishing
US6242771B1 (en) 1998-01-02 2001-06-05 Sharp Laboratories Of America, Inc. Chemical vapor deposition of PB5GE3O11 thin film for ferroelectric applications
US6249014B1 (en) 1998-10-01 2001-06-19 Ramtron International Corporation Hydrogen barrier encapsulation techniques for the control of hydrogen induced degradation of ferroelectric capacitors in conjunction with multilevel metal processing for non-volatile integrated circuit memory devices
US6174735B1 (en) 1998-10-23 2001-01-16 Ramtron International Corporation Method of manufacturing ferroelectric memory device useful for preventing hydrogen line degradation
US6255157B1 (en) 1999-01-27 2001-07-03 International Business Machines Corporation Method for forming a ferroelectric capacitor under the bit line
US6452856B1 (en) 1999-02-26 2002-09-17 Micron Technology, Inc. DRAM technology compatible processor/memory chips
US6297989B1 (en) * 1999-02-26 2001-10-02 Micron Technology, Inc. Applications for non-volatile memory cells
US6256225B1 (en) 1999-02-26 2001-07-03 Micron Technology, Inc. Construction and application for non-volatile reprogrammable switches
US6380581B1 (en) 1999-02-26 2002-04-30 Micron Technology, Inc. DRAM technology compatible non volatile memory cells with capacitors connected to the gates of the transistors
US6242299B1 (en) 1999-04-01 2001-06-05 Ramtron International Corporation Barrier layer to protect a ferroelectric capacitor after contact has been made to the capacitor electrode
US6711048B2 (en) * 2001-04-25 2004-03-23 Pien Chien 2-port memory device
TW578271B (en) * 2002-12-18 2004-03-01 Ememory Technology Inc Fabrication method for flash memory having single poly and two same channel type transistors
US7002835B2 (en) 2003-07-14 2006-02-21 Seiko Epson Corporation Memory cell and semiconductor memory device
US20080001292A1 (en) * 2006-06-28 2008-01-03 Marina Zelner Hermetic Passivation Layer Structure for Capacitors with Perovskite or Pyrochlore Phase Dielectrics
US8361811B2 (en) 2006-06-28 2013-01-29 Research In Motion Rf, Inc. Electronic component with reactive barrier and hermetic passivation layer
US7848131B2 (en) * 2008-10-19 2010-12-07 Juhan Kim High speed ferroelectric random access memory
US9846664B2 (en) 2010-07-09 2017-12-19 Cypress Semiconductor Corporation RFID interface and interrupt
US8723654B2 (en) 2010-07-09 2014-05-13 Cypress Semiconductor Corporation Interrupt generation and acknowledgment for RFID
US9092582B2 (en) 2010-07-09 2015-07-28 Cypress Semiconductor Corporation Low power, low pin count interface for an RFID transponder
US10937783B2 (en) 2016-11-29 2021-03-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5075888A (en) * 1988-01-09 1991-12-24 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device having a volatile memory device and a non-volatile memory device
US5198994A (en) * 1988-08-31 1993-03-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Ferroelectric memory device
US5121353A (en) * 1989-07-06 1992-06-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Ferroelectric capacitor memory circuit MOS setting and transmission transistor
US5187638A (en) * 1992-07-27 1993-02-16 Micron Technology, Inc. Barrier layers for ferroelectric and pzt dielectric on silicon

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0513774A (ja) 1993-01-22
US5416735A (en) 1995-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2723386B2 (ja) 不揮発性ランダムアクセスメモリ
JP3279453B2 (ja) 不揮発性ランダムアクセスメモリ
JP3322031B2 (ja) 半導体装置
KR100332511B1 (ko) 강유전체 메모리 장치와 그 구동 방법
US5606193A (en) DRAM and MROM cells with similar structure
JP3249470B2 (ja) 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法
US6352864B1 (en) Single transistor cell, method for manufacturing the same, memory circuit composed of single transistors cells, and method for driving the same
US5414653A (en) Non-volatile random access memory having a high load device
JP2000004000A (ja) 強誘電体メモリ装置
JP2002298573A (ja) 隣接メモリセル間でセルプレートを共有する強誘電体メモリ素子及びその駆動方法
JPH11214659A (ja) 非揮発性メモリ装置及びその製造方法
JPH0917965A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JP4083276B2 (ja) 半導体記憶装置及び記憶情報の読み出し書き込み方法
JP3360471B2 (ja) 強誘電体記憶装置
JP2723385B2 (ja) 不揮発性ランダムアクセスメモリ
KR20020071562A (ko) 캐패시터의 하부전극을 스토리지노드와 연결할 수 있는강유전체 메모리 소자 및 그 제조 방법
US20010011739A1 (en) Ferroelectric random access memory device
KR100269207B1 (ko) 공통 워드라인을 갖는 단일 트랜지스터 강유전체 랜덤 액세스메모리 및 그 작동 방법
JP2002016232A (ja) 半導体記憶装置及びその駆動方法
JPH08273373A (ja) 半導体記憶装置とその動作方法
JP3210292B2 (ja) 強誘電体メモリ装置とその駆動方法
KR100269208B1 (ko) 공통 워드라인를 갖는 박막 트랜지스터 강유전체 랜덤 액세스메모리 및 그 작동 방법
JP2570153B2 (ja) 半導体記憶装置
JP3194287B2 (ja) 半導体記憶装置
JPH02238660A (ja) 半導体記憶装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees