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公開番号2025146893
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2025123748,2022551440
出願日2025-07-24,2021-09-09
発明の名称半導体装置の駆動方法
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類G11C 11/22 20060101AFI20250926BHJP(情報記憶)
要約【課題】信頼性の高い半導体装置を提供する。
【解決手段】第1の強誘電キャパシタを有するメモリセルと、第2の強誘電キャパシタを有する参照メモリセルと、が設けられる半導体装置。第1の期間において、メモリセルへの第1の2値データの書き込み、及び参照メモリセルへの第1の参照2値データの書き込みを行う。第2の期間において、メモリセルからの第1の2値データの読み出し、及び参照メモリセルからの第1の参照2値データの読み出しを行う。第3の期間において、第1の2値データと、第1の参照2値データと、の論理演算を行う。第4の期間において、メモリセルへの第2の2値データの書き込み、及び参照メモリセルへの第2の参照2値データの書き込みを行う。第1の2値データの値と、第2の2値データの値と、は異なり、第1の参照2値データの値と、第2の参照2値データの値と、は異なる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
強誘電キャパシタを有するメモリセルが設けられる半導体装置の駆動方法であって、
第１の期間において、前記メモリセルに、２値データを書き込み、
第２の期間において、前記メモリセルから、前記２値データを読み出し、
第３の期間において、前記強誘電キャパシタに分極反転を発生させることにより、前記メモリセルに前記２値データを書き戻す、半導体装置の駆動方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、半導体装置、及びその駆動方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【０００２】
なお本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の技術分野は、物、駆動方法、又は、製造方法に関するものである。又は、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、蓄電装置、撮像装置、記憶装置、信号処理装置、センサ、プロセッサ、電子機器、システム、それらの駆動方法、それらの製造方法、又はそれらの検査方法を一例として挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
近年、半導体装置の開発が進められ、ＬＳＩ、ＣＰＵ、メモリ等が主に半導体装置に用いられている。ＣＰＵは、半導体ウェハを加工し、チップ化された半導体集積回路（少なくともトランジスタ及びメモリ）を有し、接続端子である電極が形成された半導体素子の集合体である。
【０００４】
ＬＳＩ、ＣＰＵ、メモリ等の半導体回路（ＩＣチップ）は、回路基板、例えばプリント配線基板に実装され、様々な電子機器の部品の一つとして用いられる。
【０００５】
また、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜を用いてトランジスタを構成する技術が注目されている。該トランジスタは集積回路（ＩＣ）、画像表示装置（単に表示装置とも表記する）のような電子デバイスに広く応用されている。トランジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコン系半導体材料、及び酸化物半導体等が知られている。
【０００６】
また、非特許文献１に示すように、強誘電体（ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）を用いたメモリセルの研究開発が活発に行われている。また、次世代の強誘電性メモリのために、強誘電性のＨｆＯ
２
ベースの材料の研究（非特許文献２）、ハフニウム酸化物薄膜の強誘電性に関する研究（非特許文献３）、及びＨｆＯ
２
薄膜の強誘電性（非特許文献４）等、酸化ハフニウムに関する研究も活発に行われている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
Ｔ．Ｓ．Ｂｏｅｓｃｋｅ，ｅｔａｌ，“Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｉｎｈａｆｎｉｕｍｏｘｉｄｅｔｈｉｎｆｉｌｍｓ”，ＡＰＬ９９，２０１１
ＺｈｅｎＦａｎ，ｅｔａｌ，“ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＨｆＯ２－ｂａｓｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｎｅｘｔ－ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍｅｍｏｒｉｅｓ”，ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＤＶＡＮＣＥＤＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣＳ，Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．２，２０１６
ＪｕｎＯｋｕｎｏ，ｅｔａｌ，“ＳｏＣｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ１Ｔ１ＣＦｅＲＡＭｍｅｍｏｒｙａｒｒａｙｂａｓｅｄｏｎｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＨｆ０．５Ｚｒ０．５Ｏ２”，ＶＬＳＩ２０２０
鳥海明、「ＨｆＯ２薄膜の強誘電性」、応用物理学会、第８８巻、第９号、２０１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
強誘電体を用いたメモリセルに書き込まれたデータの読み出しを繰り返し行うと、強誘電体における分極反転が繰り返し行われる場合がある。これにより、疲労劣化が発生し、メモリセルへのデータの書き込み時等における強誘電体の分極が小さくなる場合がある。よって、半導体装置の信頼性が低下する場合がある。
【０００９】
本発明の一態様は、信頼性の高い半導体装置、及びその駆動方法を提供することを課題の一とする。又は、本発明の一態様は、新規な半導体装置、及びその駆動方法を提供することを課題の一とする。
【００１０】
なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した課題、及び他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。なお、本発明の一態様は、上記列挙した課題、及び他の課題の全てを解決する必要はない。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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