(57)【要約】      （修正有）【課題】出荷後に受ける熱ストレスの影響、つまり、データ保持のための分極量の低下やインプリント劣化からの回復を、比較的簡素な構成を用いる強誘電体メモリ装置を提供する。【解決手段】強誘電体メモリ素子１を用いてデータを記憶する強誘電体メモリ装置であって、自装置の温度を検知する温度センサ２と、温度センサ２で検知される温度が低いほど大きな電圧を指示する制御信号を出力する制御部４と、制御部４からの制御信号によって指示される電圧を発生し、発生した電圧を強誘電体メモリ素子１に供給する電圧発生部３とを備える。【選択図】図１
2008071440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電体メモリ素子を用いてデータを記憶する強誘電体メモリ装置であって、
自装置の温度を検知する温度センサと、
前記温度センサで検知される温度が低いほど大きな電圧を指示する制御信号を出力する制御手段と、
前記制御手段からの制御信号によって指示される電圧を発生し、発生した電圧を前記強誘電体メモリ素子に供給する電圧発生手段とを備える
ことを特徴とする強誘電体メモリ装置。
【請求項２】
前記強誘電体メモリ素子は、強誘電体容量とトランジスタとからなり、
前記電圧発生手段は、前記発生した電圧をデータの書き込み及び読み出しを行うための動作電圧として、前記トランジスタを介して前記強誘電体容量に印加すると共に、前記トランジスタを制御するための制御電圧を発生し、前記トランジスタに供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の強誘電体メモリ装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記温度センサで検知される温度の変化に対してステップ状に変化する電圧を発生するように前記電圧発生手段を制御する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の強誘電体メモリ装置。
【請求項４】
前記制御手段は、固定された電圧を用いて前記強誘電体メモリ素子でデータの書き込み及び読み出しを行った場合の動作保証温度範囲を超えた温度を前記温度センサが検知したときにのみ、前記電圧発生手段を制御して発生する電圧を変化させる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の強誘電体メモリ装置。
【請求項５】
さらに、前記強誘電体メモリ素子で前記強誘電体メモリ装置外からの命令に応じたデータの書き込み及び読み出しの何れも行っていない期間に、前記強誘電体メモリ素子からデータを読み出した後、そのデータを前記強誘電体メモリ素子へ再度書き込む再書き込み制御を行う再書き込み制御手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の強誘電体メモリ装置。
【請求項６】
前記再書き込み制御手段は、前記温度センサで検知される温度に関する閾値、及び前記温度センサで検知される複数の温度にそれぞれ対応する電圧値を記憶しており、前記温度センサで検知された温度が前記記憶されている閾値を超えて変化すると、前記変化後の温度に対応して記憶されている電圧値を前記電圧発生手段に指示し、
前記電圧発生手段は、前記制御手段からの指示に応じて発生した電圧を、データの再書き込みを行うための動作電圧として前記強誘電体メモリ素子に供給する
ことを特徴とする請求項５に記載の強誘電体メモリ装置。
【請求項７】
さらに、自装置における結露の発生を検知する結露センサを備え、
前記再書き込み制御手段は、前記結露センサで結露を検知すると、前記再書き込み制御を行う
ことを特徴とする請求項５に記載の強誘電体メモリ装置。
【請求項８】
前記強誘電体メモリ装置には、複数の強誘電体メモリ素子が設けられ、
さらに、前記強誘電体メモリ素子の少なくとも一つでデータの書き込み及び読み出しが実行されたときに、前記温度センサで検出された温度、及び前記データの書き込み及び読み出しが実行された強誘電体メモリ素子を特定するアドレスを記憶する記憶手段と、
前記温度センサで新たに検出される温度と前記記憶手段に記憶されている温度とを比較し、両者の差が所定値を超えるかどうかを判定する比較判定手段とを備え、
前記再書き込み制御手段は、前記比較判定手段で前記所定値を超えると判定された場合に、前記記憶手段に記憶されているアドレスで特定される強誘電体メモリ素子に格納されているデータについて再書き込み制御を行う
ことを特徴とする請求項５に記載の強誘電体メモリ装置。
【請求項９】
前記強誘電体メモリ装置には、複数の強誘電体メモリ素子が設けられ、
さらに、時間計測手段と、
前記時間計測手段で計測された時間と、前記温度センサで検知された温度との積和量を求める積和演算手段と、
前記積和演算手段で所定値を超える積和量が求まると、前記強誘電体メモリ素子の少なくとも一つからデータを読み出し、読み出したデータを、他の未使用の強誘電体メモリ素子へ書き込む移行手段とを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の強誘電体メモリ装置。
【請求項１０】
さらに、前記移行手段で前記データが読み出し及び書き込みが実行された後、前記データを読み出した強誘電体メモリ素子を分極消去する分極消去手段を備える
ことを特徴とする請求項９に記載の強誘電体メモリ装置。
【請求項１１】
さらに、乱数発生手段を備え、
前記移行手段は、前記データを書き込むべき強誘電体メモリ素子を、前記乱数発生手段で発生される乱数に基づいて決定し、決定された強誘電体メモリ素子へ前記データを書き込む
ことを特徴とする請求項１０に記載の強誘電体メモリ装置。
【請求項１２】
さらに、時間計測手段と、
前記時間計測手段で計測された時間と、前記温度センサで検知された温度との積和量を求める積和演算手段と、
前記積和演算手段で所定値を超える積和量が求まると、前記強誘電体メモリ素子からデータを読み出し、読み出したデータを反転して前記強誘電体メモリ素子へ書き込む反転書き込み制御を行うデータ反転書き込み手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の強誘電体メモリ装置。
【請求項１３】
前記積和演算手段は、前記データ反転書き込み手段で前記データの反転書き込み制御を行うときに、前記求めた時間と温度との積和量に応じて前記強誘電体メモリ素子に生じていると考えられる特性の変化を、前記温度センサで検知されている温度のもとでキャンセルするために前記強誘電体メモリ素子に供給すべき電圧と時間とを求め、
前記制御手段は、前記積和演算手段で求めた電圧を求めた時間だけ前記強誘電体メモリ素子に供給するように前記電圧発生手段を制御する
ことを特徴とする請求項１２に記載の強誘電体メモリ装置。
【請求項１４】
さらに、指示データを記憶する別の強誘電体メモリ素子を備え、
前記データ反転書き込み手段で、前記反転書き込み制御を行うと共に、前記別の強誘電体メモリ素子にから前記指示データを読み出し、読み出した指示データを反転して前記別の強誘電体メモリ素子へ書き込む処理を行い、
前記強誘電体メモリ素子からデータを読み出すと共に、前記別の強誘電体から指示データを読み出し、前記指示データに基づいて前記データが反転されているか否かを判別し、前記判別の結果に応じて前記読み出したデータを反転させるか又は反転させずに外部へ出力する読み出し判定手段を備える
ことを特徴とする請求項１２に記載の強誘電体メモリ装置。
【請求項１５】
さらに、バッテリーである補助電源と、
外部から電源が与えられないときに、自装置の動作電力を前記補助電源から供給する電源切り替え手段とを備える
ことを特徴とする請求項１から請求項１４の何れかに記載の強誘電体メモリ装置。
【請求項１６】
さらに、外部から与えられる命令により、自装置を第１モード及び第２モードの何れで動作させるかを判別するモード判別手段と、
前記制御手段は、前記モード判別手段で前記第１モードと判別された場合、前記温度センサで検知される温度に応じた電圧を発生するように前記電圧発生手段を制御し、前記第２モードと判別された場合、予め決められた固定値の電圧を発生するように前記電圧発生手段を制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項１５の何れかに記載の強誘電体メモリ装置。
【請求項１７】
強誘電体メモリ素子を用いてデータを記憶する強誘電体メモリ装置の制御方法であって、
自装置の温度を検出する温度検出ステップと、
前記温度検出ステップで検知される温度が低いほど大きな電圧を指示する制御信号を出力する制御ステップと、
前記制御ステップで出力される制御信号によって指示される電圧を発生し、発生した電圧を前記強誘電体メモリ素子に供給する電圧発生ステップとを含む
ことを特徴とする強誘電体メモリ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強誘電体メモリ装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
強誘電体メモリ装置は、高速かつ低消費電力で、繰り返し寿命の長い優れた不揮発性メモリであり、マルチメディア社会において、その可能性は高く評価されている。近年では、強誘電体メモリ装置が内蔵されたマルチメディア製品が続々と登場し、年々その数は増加している。
【０００３】
強誘電体メモリ装置において情報を記憶する主要部である強誘電体容量は、未使用状態では、図２１における分極特性図の原点すなわち印加電圧０において分極０を示す。そして、例えば低温下において分極反転電圧｜ＶCL｜を超える電圧を印加すると、印加電圧に応じて分極はＰ１−Ｐ２−Ｐ３−Ｐ４で示される特性曲線上を移動し、電圧の印加を停止すると、Ｐ２又はＰ４の２つの分極状態を保持して、データの１及び０を記憶する。
【０００４】
また、強誘電体容量が本来有している物性として、高温下では、図２１に示されるように、電圧が印加されない状態での分極量Ｐ１２は低温下での分極量Ｐ２よりも減少し、ヒステリシス幅が狭くなると共に、分極反転電圧｜ＶCH｜が低温下での分極反転電圧｜ＶCL｜よりも小さくなり、分極はＰ１−Ｐ１２−Ｐ３−Ｐ１４で示される特性曲線上を移動する。分極反転電圧は、このように負の温度特性を持つ。
【０００５】
ここで、図２１は、温度によらず固定された電圧で強誘電体容量の分極を反転させる例を示していることに注意する。
【０００６】
一旦高温下に置かれた強誘電体容量は、再び低温下へと移されても分極量が減少した状態を維持し、分極はＰ１１−Ｐ１２−Ｐ１３−Ｐ１４で示される特性曲線上を移動する。
【０００７】
このような、強誘電体容量の特性の温度依存性に対し、何らかの対策を施さないと、うまくデータが書き込めないか、またはデータ保持特性が劣化し、動作保証できる温度範囲が他の不揮発性メモリよりも狭くなることで強誘電体メモリ装置を備えた製品の普及の障害となることが懸念される。
【０００８】
従来は、動作温度範囲でより大きな読み出しマージンがとれる強誘電体メモリ素子の設計手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、面積を縮小するメモリセルの構成、及び等価回路、製造方法及び、そのように製造された強誘電体メモリ素子の使用に適した印加電圧パルス幅を可変制御することにより、データ保持特性を向上させて、製造バラツキ及び強誘電体メモリの温度依存性に対する対策を行う技術が開示されている。（例えば、特許文献２参照。）
【特許文献１】特開平９−２３１７７４号公報（第５〜６頁、第４図）
【特許文献２】特開２００２−１８４１７０号公報（第９〜２６頁、第１図、第３図、第１４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来技術は、一般的な不揮発メモリの動作保証温度範囲（０℃〜７０℃）において良好に動作する強誘電体メモリを、高い歩留まりで製造する効果を狙った技術であり、あくまで、好ましい特性を持つ強誘電体メモリ素子を設計、製造する上で有効な技術である。
【００１０】
したがって、強誘電体メモリ装置の動作温度範囲拡大を要求され、従来技術によって得られる設計マージンだけでは対応できない場合には、新規に強誘電体メモリを要求に合うように開発する必要がある。例えば、強誘電体メモリに印加する電圧パルス幅を可変制御する場合に、適応すべき温度範囲が広いと、それだけ最大・最小パルス幅の違いも大きくなる。そのため強誘電体メモリ装置のアクセス時間が最大パルス幅に律束されてしまい、一定のアクセス時間内に強誘電体メモリ装置を確実に動作させることが困難になり、装置全体の動作に影響を与えてしまう等の問題が生じる。
【００１１】
この問題を解決すべく、従来の技術を適用して新規に強誘電体メモリを開発することもできるが、そのために開発のコストと期間とが必要となり、更に新規開発の強誘電体メモリのコアサイズや仕様が変更になれば、それを搭載する装置全体にまで影響をおよぼすこととなり、容易には動作保証範囲を拡大することができない。
【００１２】
更には、上記従来技術では、書き込み／読み出し後の温度変化や放置に対しての対策がない為に、強誘電体メモリのデータの書き換えが困難となるインプリント劣化を引き起こしてしまう課題があり、温度変化の激しい寒冷地での、屋外と屋内での使用等には、対処できない。
【００１３】
図２２は、インプリント劣化が生じた強誘電体容量の分極特性図である。インプリント劣化とは、図２２に示されるように、分極特性の印加電圧に対する対称性が損なわれた状態を言い、インプリント劣化が進行すると情報を書き換えることが困難になる。
【００１４】
なお、強誘電体メモリ装置の製造において、出荷前の検査のために、ある程度のインプリント劣化が生じるようなストレス状態を、強誘電体メモリ装置に人為的に加えることがある。
【００１５】
図２３に、そのような検査を行うための構成の一例を示す。外部の検査装置（不図示）はＰＡＤ１０１から強誘電体メモリ素子１のさまざまなストレス状態を加速させる為の電圧を印加し、制御部１００は印加された電圧を強誘電体メモリ素子１へ供給することによって強誘電体メモリ素子１をアクセスする。そのようなアクセスは、例えば、電圧の印加時間を徐々に変える、書き込み読み出しを様々な組み合わせで行う、及び長時間アクセスしたままにする等の方法で行われる。
【００１６】
特性の劣化が許容範囲であるか否かによる選別の後、選別された良品について、外部の検査装置はＰＡＤ１０１から特性回復や分極消去を行うための電圧を印加することによって、ストレス加速試験によって生じた劣化から強誘電体メモリ素子１を回復させる。このようにして、ストレス加速試験によって生じた特性劣化は、出荷される製品において解消される。
【００１７】
しかしながら、出荷後に受ける熱ストレスによって生じる特性劣化から製品を回復させる技術は、従来講じられていない。
【００１８】
上記問題に鑑み、本発明は、出荷後に受ける熱ストレスの影響、つまり、前述したデータ保持のための分極量の低下やインプリント劣化からの回復を、比較的簡素な構成を用いて図る強誘電体メモリ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の強誘電体メモリ装置は、強誘電体メモリ素子を用いてデータを記憶する強誘電体メモリ装置であって、自装置の温度を検知する温度センサと、前記温度センサで検知される温度が低いほど大きな電圧を指示する制御信号を出力する制御手段と、前記制御手段からの制御信号によって指示される電圧を発生し、発生した電圧を前記強誘電体メモリ素子に供給する電圧発生手段とを備える。
【００２０】
また、前記制御手段は、前記温度センサで検知される温度の変化に対してステップ状に変化する電圧を発生するように前記電圧発生手段を制御してもよく、また、固定された電圧を用いて前記強誘電体メモリ素子で正しくデータの書き込み及び読み出しができる温度範囲を超えた温度を前記温度センサが検知したときにのみ、前記電圧発生手段を制御して発生する電圧を変化させてもよい。
【００２１】
これによると、前記温度センサの温度計測に基づいて、データの書き込みまたは読み出し時に、前記強誘電体メモリ素子に印加するには最適な電圧の負の温度特性に対応する様に、前記電圧発生手段を可変制御して、前記強誘電体メモリ素子に供給して書き込みまたは読み出し動作を実行させることにより、データ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を図ることができる。
【００２２】
また、これによると、強誘電体メモリ素子自体を新規開発または変更をすることなく、従来の強誘電体メモリ装置に強誘電体メモリ素子に印加する電圧を温度に応じて制御する構成を付加するだけで、従来の動作保証温度範囲を超える環境下でも良好に動作する強誘電体メモリ装置を提供できる。
【００２３】
また、前記強誘電体メモリ素子は、強誘電体容量とトランジスタとからなり、前記電圧発生手段は、前記発生した電圧をデータの書き込み及び読み出しを行うための動作電圧として、前記トランジスタを介して前記強誘電体容量に印加すると共に、前記トランジスタを制御するための制御電圧を発生し、前記トランジスタに供給することが望ましい。
【００２４】
これによると、前記トランジスタがビット線と前記強誘電体容量との間に接続され、ワード線に与えられる制御電圧に応じて、前記ビット線に与えられる動作電圧を前記強誘電体容量に印加するように構成されている場合に、前記トランジスタによって生じる動作電圧の低下を補うことができる制御電圧をワード線に印加することにより、所望の動作電圧を前記強誘電体容量に正確に印加できる。
【００２５】
また、好ましくは、さらに、前記強誘電体メモリ素子で前記強誘電体メモリ装置外からの命令に応じたデータの書き込み及び読み出しの何れも行っていない期間に、前記強誘電体メモリ素子からデータを読み出した後、そのデータを前記強誘電体メモリ素子へ再度書き込む再書き込み制御を行う再書き込み制御手段を備えてもよい。
【００２６】
これによると、前記強誘電体メモリ素子のアクセスの空き時間を利用して、前記温度センサの現在の計測結果に基づいて、データを再書き込みすることで、データ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を図ることができる。
【００２７】
さらに、好ましくは、前記再書き込み制御手段は、前記温度センサで検知される温度に関する閾値、及び前記温度センサで検知される複数の温度にそれぞれ対応する電圧値を記憶しており、前記温度センサで検知された温度が前記記憶されている閾値を超えて変化すると、前記変化後の温度に対応して記憶されている電圧値を前記電圧発生手段に指示し、前記電圧発生手段は、前記制御手段からの指示に応じて発生した電圧を、データの再書き込みを行うための動作電圧として前記強誘電体メモリ素子に供給してもよい。
【００２８】
これによると、閾値温度を超えた時だけ、効率良くデータ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を図ることができる。
【００２９】
更に、好ましくは、自装置における結露の発生を検知する結露センサを備え、前記再書き込み制御手段は、前記結露センサで結露を検知すると、前記再書き込み制御を行ってもよい。
【００３０】
これによると、温度変化が激しい時だけ、再書き込みをすることができるので、効率良くデータ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を図ることができる。
【００３１】
また、前記強誘電体メモリ装置には、複数の強誘電体メモリ素子が設けられ、さらに、前記強誘電体メモリ素子の少なくとも一つでデータの書き込み及び読み出しが実行されたときに、前記温度センサで検出された温度、及び前記データの書き込み及び読み出しが実行された強誘電体メモリ素子を特定するアドレスを記憶する記憶手段と、前記温度センサで新たに検出される温度と前記記憶手段に記憶されている温度とを比較し、両者の差が所定値を超えるかどうかを判定する比較判定手段とを備え、前記再書き込み制御手段は、前記比較判定手段で前記所定値を超えると判定された場合に、前記記憶手段に記憶されているアドレスで特定される強誘電体メモリ素子に格納されているデータについて再書き込み制御を行ってもよい。
【００３２】
これによると、データ保持特性の劣化、及びインプリント劣化が生じていると考えられる強誘電体メモリ素子のみでデータの再書き込みを行ってデータ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を図るので、無用な再書き込みによって強誘電体メモリ素子の寿命を縮める弊害を回避できる。
【００３３】
また、前記強誘電体メモリ装置には、複数の強誘電体メモリ素子が設けられ、さらに、時間計測手段と、前記時間計測手段で計測された時間と、前記温度センサで検知された温度との積和量を求める積和演算手段と、前記積和演算手段で所定値を超える積和量が求まると、前記強誘電体メモリ素子の少なくとも一つからデータを読み出し、読み出したデータを、他の未使用の強誘電体メモリ素子へ書き込む移行手段とを備えてもよい。
【００３４】
これによると、前記温度センサで温度計測と、前記時間計測手段で時間計測を行い、それらの計測結果の積和量がある閾値を超えると、前記強誘電体メモリ素子にデータ保持特性の劣化、又はインプリント劣化が生じたと考え、そこに格納されているデータを劣化が生じていないと考えられる他の未使用の強誘電体メモリ素子で引き続き格納することができる。
【００３５】
好ましくは、さらに、前記移行手段で前記データが読み出し及び書き込みが実行された後、前記データを読み出した強誘電体メモリ素子を分極消去する分極消去手段を備えてもよい。
【００３６】
これによると、特性劣化が生じていると考えられる強誘電体メモリ素子を分極消去し、未使用の状態に戻して、再度データの移行先として利用できるようにすることができる。
【００３７】
また、さらに、乱数発生手段を備え、前記移行手段は、前記データを書き込むべき強誘電体メモリ素子を、前記乱数発生手段で発生される乱数に基づいて決定し、決定された強誘電体メモリ素子へ前記データを書き込んでもよい。
【００３８】
これによると、移行先の強誘電体メモリ素子を乱数によって決定するので、特定の強誘電体メモリ素子が高い頻度で移行先となることによって前記強誘電体メモリ装置全体の書き換え回数の寿命が律束される事態を回避することができる。
【００３９】
また、さらに、時間計測手段と、前記時間計測手段で計測された時間と、前記温度センサで検知された温度との積和量を求める積和演算手段と、前記積和演算手段で所定値を超える積和量が求まると、前記強誘電体メモリ素子からデータを読み出し、読み出したデータを反転して前記強誘電体メモリ素子へ書き込む反転書き込み制御を行うデータ反転書き込み手段を備えてもよい。
【００４０】
これによると、冗長な強誘電体メモリ素子を用意することなく、単一の強誘電体メモリ素子のみでデータ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を図ることができる。
【００４１】
さらに、好ましくは、前記データ反転書き込み手段で前記データの反転書き込み制御を行うときに、前記求めた時間と温度との積和量に応じて前記強誘電体メモリ素子に生じていると考えられる特性の変化を、前記温度センサで検知されている温度のもとでキャンセルするために前記強誘電体メモリ素子に供給すべき電圧と時間とを求め、前記制御手段は、前記積和演算手段で求めた電圧を求めた時間だけ前記強誘電体メモリ素子に供給するように前記電圧発生手段を制御してもよい。
【００４２】
これによると、特性の劣化からの回復を図るために前記強誘電体メモリ素子に供給すべき電圧と時間とを一回、又はできるだけ少ない複数回数に分けて前記強誘電体メモリ素子に供給できるので、データ反転書き込みの回数が少なくなり、前記強誘電体メモリ素子の寿命を延ばすことができる。
【００４３】
また、好ましくは、さらに、指示データを記憶する別の強誘電体メモリ素子を備え、前記データ反転書き込み手段で、前記反転書き込み制御を行うと共に、前記別の強誘電体メモリ素子にから前記指示データを読み出し、読み出した指示データを反転して前記別の強誘電体メモリ素子へ書き込む処理を行い、前記強誘電体メモリ素子からデータを読み出すと共に、前記別の強誘電体から指示データを読み出し、前記指示データに基づいて前記データが反転されているか否かを判別し、前記判別の結果に応じて前記読み出したデータを反転させるか又は反転させずに外部へ出力する読み出し判定手段を備えてもよい。
【００４４】
これによると、データ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を図るために、前記強誘電体メモリ素子に反転されたデータが保持されている場合でも、外部からの読み出し要求に応じて正しいデータを応答することができる。
【００４５】
好ましくは、さらに、バッテリーである補助電源と、外部から電源が与えられないときに、自装置の動作電力を前記補助電源から供給する電源切り替え手段とを備えてもよい。
【００４６】
これによると、前記補助電源で自装置を動作させることによって、保管等で長期放置の間に引き起こされるデータ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を図ることができる。
【００４７】
また、さらに、外部から与えられる命令により、自装置を第１モード及び第２モードの何れで動作させるかを判別するモード判別手段と、前記制御手段は、前記モード判別手段で前記第１モードと判別された場合、前記温度センサで検知される温度に応じた電圧を発生するように前記電圧発生手段を制御し、前記第２モードと判別された場合、予め決められた固定値の電圧を発生するように前記電圧発生手段を制御してもよい。
【００４８】
これによれば、データ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復動作を、外部から与えられる命令に応じて制御することができる。
【００４９】
なお、前記強誘電体メモリ素子や前記電圧発生手段が半導体チップ上に形成される場合に、前記制御手段は、前記半導体チップにアクセスするマイクロコンピュータによって果たされる機能であるとしてもよい。
【００５０】
この構成では、前記半導体チップに形成される回路規模を縮小することができる。
さらに、本発明は、前述した強誘電体メモリ装置として実現できるのみならず、強誘電体メモリ装置の制御方法として実現することも可能である。
【発明の効果】
【００５１】
本発明の強誘電体メモリ装置によれば、温度センサの温度計測に基づいて、データの書き込みまたは読み出しのために強誘電体メモリ素子に印加するために好適な負の温度特性を持つ電圧を発生して前記強誘電体メモリ素子に供給することによって、データの書き込み及び読み出し動作を実行させる。これにより、出荷後に受ける熱ストレスによって生じるデータ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同様の構成要素については各図面において同じ参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００５３】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。本強誘電体メモリ装置は、強誘電体メモリ素子１と温度センサ２と、強誘電体メモリ素子１の書き込み又は読み出し時に、前記強誘電体メモリ素子１のメモリセル内の強誘電体容量に印加する電圧を発生させる電圧発生部３と、温度センサ２の計測結果に基づいて、電圧発生部３の電圧値を可変制御する制御部４を備えている。
【００５４】
次に、本実施形態において、その動作について説明する。前記温度センサ２で強誘電体メモリ装置の温度を計測し、その結果を前記制御部４に受け渡す。前記制御部４にて、現在の温度で書き込みまたは読み出し動作するのに最適な印加電圧を指示する制御信号を出力し、前記電圧発生部３でその制御信号により指示された電圧を発生させて、前記強誘電体メモリ素子１に供給し、前記強誘電体メモリ素子１のメモリセル内の強誘電体容量に印加して書き込み又は読み出し動作を行う。これにより、確実にデータを書き込み又は読み出すことができ、かつ、データ保持特性及びインプリント劣化特性を向上させることができる。
【００５５】
ここで、電圧発生部３は、例えばボルテージフォロワ回路であり、制御部４は、電圧発生部３で発生すべき電圧そのものを前記制御信号として電圧発生部３へ出力してもよい。また、電圧発生部３は、例えばラダー抵抗回路であり、制御部４は、望ましい電圧を得るために電圧発生部３に含まれる個々の抵抗に印加すべき電圧を示すデジタル信号を、前記制御信号として電圧発生部３へ出力してもよい。
【００５６】
図２は、一般的な強誘電体メモリ素子の簡単な等価回路である。トランジスタのドレインに強誘電体容量が接続され、トランジスタのソースはビット線に接続され、トランジスタのゲートはワード線に接続されており、もう一方の強誘電体容量の電極はプレート線に接続されている。電圧発生部３で発生した電圧は、ビット線とプレート線とに印加され、トランジスタを介して強誘電体容量に印加される。
【００５７】
一般に、強誘電体メモリ装置に使用している強誘電体容量の分極特性は、背景技術の項で説明したように、図２１のようになる。温度が下がると抗電圧がＶCLへ増大する。十分な書き込み又は読み出しをするには大きな電圧が必要となる。一方温度が上がると抗電圧はＶCHへ減少するので、小さな電圧で書き込み又は読み出しができるが、過度の電圧をかけると、インプリト劣化を引き起こす。
【００５８】
したがって、適切な電圧で書き込み又は読み出しを行わないと、十分なデータの書き込み又は読み出しが行えず、更にデータの保持特性も悪化させてしまう。したがって、一般的な強誘電体メモリの強誘電体容量に印加する最適な電圧特性は、図３（ａ）のような負の温度特性の傾向を持つ。
【００５９】
また、図３（ｂ）に示すように、データ保持特性とインプリント劣化の許容する範囲に応じた温度の閾値温度を設定して、その閾値温度になると電圧値を可変するようにステップ状に可変制御をおこなっても良い。このようにすると、前記電圧発生部３及び前記制御部４を容易に構成することができる。
【００６０】
さらには、制御部４は、前記強誘電体メモリ素子１の通常制御動作（ここでは、温度に関係なく固定された電圧を用いる従来の動作を言う）での動作保証温度の範囲を超えた温度が温度センサ２で検知されたときだけ、温度に応じた可変電圧制御を行ってもよい。
【００６１】
また、本実施形態の強誘電体メモリ装置は、従来の強誘電体メモリ装置に前記強誘電体メモリ素子１の強誘電体容量に印加する電圧値を可変制御する構成要素を付加するだけで、前記強誘電体メモリ素子１を新規開発及び、変更することなく実現されるため、容易かつ安価に装置を提供できる。
【００６２】
図４は、負の温度特性を持つ電圧によって強誘電体メモリ素子を制御した場合の、強誘電体容量の分極特性を示す図である。
【００６３】
このように、本実施形態によれば、温度に応じた好適な電圧を用いて強誘電体メモリ素子でデータの読み出し及び書き込みを行うことによって、強誘電体メモリ装置の、データ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を図ることができるので、動作保証温度範囲を超えた環境下でも、良好に動作する強誘電体メモリ装置及びその制御方法を提供できる。
【００６４】
（第１の実施形態の応用）
図５は、第１の実施形態の応用に係る強誘電体メモリ装置の構成を示すブロック図である。
【００６５】
前記第１の実施形態での構成に対して、前記電圧発生部３に代えてワード線電圧と強誘電体容量に印加する電圧の両方の電圧を発生する電圧発生部６を備えると共に、前記制御部４に代えて、前記電圧発生部６から発生する２つの電圧値を温度に応じて可変制御する制御部７を備えている。
【００６６】
次に、本実施形態での構成を用いて、その動作について、前記第１の実施形態と異なる動作についてのみ説明する。前記制御部７にて、現在の温度に最適な書き込みまたは読み出し電圧とワード線に印加する最適な電圧の両方を前記電圧発生部６より発生させて、前記強誘電体メモリ素子１に供給し、前記強誘電体メモリ素子１のワード線及び強誘電体容量に印加して書き込みまたは読み出し動作を行う。
【００６７】
再び図４を参照して、ワード線の電位をビット線の書き込み電位よりもトランジスタのＶｔ電圧分昇圧することにより、ビット線の電圧をロスなく強誘電体容量に印加できる。具体的に、前記電圧発生部６より発生させるワード線の電圧を、現在の温度に最適な書き込み印加電圧＋トランジスタに生じる電圧降下とすることにより、最適な電圧を正確に強誘電体容量に印加できるので、データ保持特性の劣化及びインプリント劣化からの回復をより効率的に行うことができる。
【００６８】
以上、本実施形態によれば、強誘電体メモリの、データ保持特性の劣化、及びインプリント劣化の問題をより良く解決し、動作保証温度範囲を超えた環境下でも、良好に動作する強誘電体メモリ装置及びその制御方法を提供できる。
【００６９】
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の構成を示すブロック図である。
【００７０】
前記第１の実施形態及び、前記第１の実施形態の応用で示した構成に対して、前記強誘電体メモリ素子１に格納されたデータを読み出して再度書き込む再書き込み制御部１０を付加して備えている。
【００７１】
次に、本実施形態での構成を用いて、その動作について、前記第１の実施形態と異なる動作についてのみ説明する。前記強誘電体メモリ素子１へのアクセスの空き時間に、再書き込み制御部１０で強制的に、前記強誘電体メモリ素子１に格納された情報を順番に再書き込み動作を行う。その際、書き込み電圧は、再書き込みを行う時の温度に対応した最適な書き込み電圧を、前記制御部４または７を動作させて前記電圧発生部３または６を可変制御して発生させて再書き込み動作を行う。
【００７２】
これにより、書き込み又は読み出し動作の後に温度変化が起きた場合、強誘電体メモリ装置の外部からのアクセス要求の有無に係わらずデータ保持特性及びインプリント劣化からの回復を図ることができる。
【００７３】
また、本実施形態に係る強誘電体メモリ装置は、前記第１の実施形態又は、前記第１の実施形態の応用に係る強誘電体メモリ装置に、データの再書き込みを制御する構成を付加するだけで、前記強誘電体メモリ素子１を新規開発及び変更することなく、容易かつ安価に実現できる。
【００７４】
ここで、データの再書き込みを行う時の温度に対応した最適な書き込み電圧は、その温度での再書き込みでないデータの書き込みを行うときの電圧よりも大きくしてもよい。
【００７５】
図７は、そのような電圧でデータの書き込みを行うことにより、強誘電体容量のデータ保持特性が回復することを説明する図である。
【００７６】
背景技術の項で説明したように、一旦高温下に置かれた強誘電体容量は、低温下へ移されても、分極量が減少した状態、つまりデータ保持特性が劣化した状態を維持する。そのような状態からの回復動作の一例として、低温下でのデータの書き込みに用いられる電圧Ｖ1よりも大きな電圧Ｖ2を用いてデータを再書き込みし、強誘電体容量に分極Ｐ２０を生ぜしめることで、Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３−Ｐ４で示される低温下での望ましい特性曲線を回復することができる。
【００７７】
以上、本実施形態によれば、強誘電体メモリの特性劣化からの回復を図ることができ、寒冷地や温度変化の厳しい環境下でも、良好に動作する強誘電体メモリ装置及びその制御方法を提供できる。
【００７８】
（第２の実施形態の応用１）
図８は、第２の実施形態の応用１に係る強誘電体メモリ装置の構成を示すブロック図である。
【００７９】
前記第２の実施形態で示した構成に対して、前記温度センサ２の温度計測結果に基づいて、再書き込み動作を行う再書き込み制御部１３を備えている。
【００８０】
次に、本実施形態での構成を用いて、その動作について、前記第２の実施形態と異なる動作についてのみ説明する。
【００８１】
図９に示されるように、温度センサ２での検知温度に対して、強誘電体容量の特性劣化からの回復を図るための温度閾値を設ける。そして、前記温度センサ２で検知される温度が前記温度閾値を超えて変化すると、前記再書き込み制御部１３で、強制的に、前記強誘電体メモリ素子１に格納された情報を順番に、その時の温度に対応した最適な書き込み電圧で、データの再書き込み動作を行う。これにより、効率良くデータ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を図ることができ、かつ、装置の制御も簡略化できる。
【００８２】
なお、上記説明したように、温度が低下する方向に変化した場合にデータの再書き込みに用いる書き込み電圧は、同じ温度で通常にデータの書き込みを行うための電圧よりも大きな電圧とすることが望ましい。
【００８３】
以上、本実施形態によれば、強誘電体メモリの特性劣化からの回復を、簡単な構成で図ることができるので、寒冷地や温度変化の厳しい環境下でも、良好に動作する強誘電体メモリ装置及びその制御方法を提供できる。
【００８４】
（第２の実施形態の応用２）
図１０は、第２の実施形態の応用２に係る強誘電体メモリ装置の構成を示すブロック図である。
【００８５】
前記第２の実施形態で示した構成に対して、結露センサ１１と、結露センサ１１の結果により、再書き込みを行う再書き込み制御部１２を備えている。
【００８６】
次に、本実施形態での構成を用いて、その動作について、前記第２の実施形態と異なる動作についてのみ説明する。前記結露センサ１１において、結露を検知すると、再書き込み制御部１２に検知フラグを立て結露が収まった後、前記強誘電体メモリ素子１へのアクセスの空き時間に、再書き込み制御部１２で強制的に、前記強誘電体メモリ素子１に格納された情報を順番に再書き込み動作を行い、終了すると前記再書き込み制御部１２のフラグをおろす。また、再書き込みは、前記結露センサ１１が検知して、前記再書き込み制御部１２にフラグを立てた時のみ行われる。
【００８７】
結露がおこるのは、急激な温度変化の時のみおこるので、一般的に急激な温度変化は、確実に強誘電体メモリ素子１のインプリント劣化特性を悪化させる。結露がおこるのは、急激な温度変化の時のみおこるので、これにより急激な温度変化を検知し、温度が安定したところで、現在の温度に最適な書き込み電圧で再書き込みを行い、データ保持特性の劣化及びインプリント劣化から効率良く回復を図ることができる。また、本実施形態は前記第２の実施形態に、前記結露センサ１１を付加するだけで、前記強誘電体メモリ素子１を新規開発及び変更することなく、容易かつ安価に装置を供給できる。
【００８８】
以上、本実施形態によれば、強誘電体メモリのデータ保持特性の劣化及びインプリント劣化からの回復を図ることができるので、寒冷地や温度変化の厳しい環境下でも、良好に動作する強誘電体メモリ装置及びその制御方法を提供できる。
【００８９】
（第３の実施形態）
図１１は、第３の実施形態の応用に係る強誘電体メモリ装置の構成を示すブロック図である。
【００９０】
本実施形態に係る強誘電体メモリ装置は、前記強誘電体メモリ素子１と、前記温度センサ２と、前記電圧発生部３または６と、温度とアドレスの情報を格納する記憶部２０と、前記温度センサ２の計測結果に基づいて前記電圧発生部３または６を可変制御し、かつ、書き込み動作時の温度及びアドレスを前記記憶部２０に格納する制御部２１と、前記記憶部２０の情報を読み出して、現在の温度との比較をする比較判定部２２と、前記比較判定部２２よりの結果に基づいて、再書き込み動作をする再書き込み制御部２３とを備えている。
【００９１】
この実施形態の強誘電体メモリ装置は、複数の強誘電体メモリ素子１を備え、それぞれが相異なるアドレスで識別されるとする。
【００９２】
図１２は、記憶部２０に格納される情報の一例を示す図である。記憶部２０には、データが書き込まれた強誘電体メモリ素子を識別するアドレス値と、その書き込みの際の温度とが対応付けて記憶される。
【００９３】
次に、本実施形態に係る強誘電体メモリ装置の動作について説明する。まず、通常の書き込みまたは読み出しの際は、前記温度センサ２で温度を計測し、その結果を前記制御部２１に受け渡す。前記制御部２１にて、現在の温度に最適な書き込みまたは読み出し電圧を前記電圧発生部３または６より発生させて、前記強誘電体メモリ素子１に供給し、書き込みまたは読み出し動作を行うときの温度とアドレスとを前記記憶部２０に格納する。
【００９４】
その後、前記強誘電体メモリ素子１へのアクセスの空き時間に、前記比較判定部２２に、前記記憶装置に格納された情報を読み出して、現在の温度との比較を行い、ある一定値を超える差があるアドレスを前記再書き込み制御部２３に渡して、現在の温度に最適な書き込み電圧で再書き込み動作させて、データ保持特性の劣化及びインプリント劣化からの回復を図る。
【００９５】
これによれば、特性回復の必要性があると考えられる強誘電体メモリ素子のみでデータの再書き込みを行ってデータ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を図ることができるので、無用な再書き込みによって強誘電体メモリ素子の寿命を縮める弊害を回避できる。
【００９６】
以上、本実施形態によれば、強誘電体メモリのデータ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復をさらに効率化でき、寒冷地や温度変化の厳しい環境下でも、良好に動作する強誘電体メモリ装置及びその制御方法を提供できる。
【００９７】
（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態の応用に係る強誘電体メモリ装置の構成を示すブロック図である。
【００９８】
前記第１の実施形態及び第１の実施形態の応用での構成に対して、時間を計測する時間計測部３０と、温度と時間の積和演算を行う積和演算部３１と、前記強誘電体メモリ素子１のアドレスの入れ替えを制御するアドレス移行部３２とを付加して備えている。
【００９９】
ここで、アドレスの入れ替えとは、強誘電体メモリ素子１に記憶されているデータを読み出し、そのデータを図示しない未使用の強誘電体メモリ素子へ書き込むと共に、その未使用の強誘電体メモリ素子が、元の強誘電体メモリ素子１のアドレスで識別されるように、強誘電体メモリ素子とアドレスとの対応付けを変更する処理を言う。
【０１００】
このような処理は、アドレス移行処理とも呼ばれ、従来、強誘電体メモリ装置における複数の強誘電体メモリ素子の間でデータの書き込み回数の平準化を図る技術として広く実施されているため、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１０１】
次に、本実施形態での構成を用いて、その動作について前記第１の実施形態および第１の実施形態の応用と異なる動作のみ説明する。
【０１０２】
前記温度センサ２で一定の温度が連続して検知される複数の期間のそれぞれについて、その期間の長さを前記時間計測部３０で計測し、その温度と時間とを前記積和演算部３１で乗じて総和する、つまり積和量を求める。求めた積和量がある一定値を超えると、前記アドレス移行部３２において、前記強誘電体メモリ素子１に格納されているデータと物理アドレスを、他の未使用の強誘電体メモリ素子に入れ替える。
【０１０３】
求めた積和量が一定値を超えると、熱ストレスによりインプリント劣化が生じたと考えることができるので、インプリント劣化が起きていない未使用の強誘電体メモリセルにデータを移すことにより、そのデータについてインプリント劣化からの回復を図ることができる。
【０１０４】
以上、本実施形態によれば、強誘電体メモリの、データ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を比較的簡素な構成で行うことができ、寒冷地や温度変化の厳しい環境下でも、良好に動作する強誘電体メモリ装置及びその制御方法を提供できる。
【０１０５】
（第５の実施形態）
図１４は、第５の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の構成を示すブロック図である。
【０１０６】
前記第５の実施形態での構成に対して、電圧発生部３６は、前記制御部４または７と、分極消去部３４からの電圧値の可変制御に基づいて電圧を発生し、分極消去電圧を可変制御する分極消去部３４を付加して備えている。
【０１０７】
次に、本実施形態での構成を用いて、その動作について前記第４の実施形態と異なる動作のみ説明する。前記アドレス移行部３２において、前記強誘電体メモリ素子１に格納されているデータの物理アドレスを、未使用のアドレスに移行した後、移行前のアドレスのデータを前記分極消去部３４で、前記電圧発生部３６を可変制御して、“１”及び“０”を交互に書き込みつつ徐々に書き込み電圧を下げていき、分極状態が“１”及び“０”のいずれでもないようにする分極消去を行い、その物理アドレスを分極消去状態にすることにより、何度も移行先としての再利用ができるようにする。
【０１０８】
以上、本実施形態によれば、強誘電体メモリの、データ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を何度も簡潔に行え、寒冷地や温度変化の厳しい環境下でも、良好に動作する強誘電体メモリ装置及びその制御方法を提供できる。
【０１０９】
（第５の実施形態の応用）
図１５は、第５の実施形態の応用に係る強誘電体メモリ装置の構成を示すブロック図である。
【０１１０】
前記第５の実施形態での構成に対して、乱数発生部３５を付加して備えている。
次に、本実施形態での構成を用いて、その動作について前記第５の実施形態と異なる動作のみ説明する。前記アドレス移行部３２において、前記強誘電体メモリ素子１に格納されているデータを、未使用の強誘電体メモリ素子に移行する際に、乱数発生部３５の結果に基づき移行先の強誘電体メモリ素子を決定する。
【０１１１】
これによれば、複数の強誘電体メモリ素子が偏りなく移行先となりやすいために、特定の強誘電体メモリ素子に書き換えが集中し、その強誘電体メモリ素子のみ特性の劣化が進行する結果、前記強誘電体メモリ装置全体の寿命短縮が加速される事態を防ぐことができる。
【０１１２】
以上、本実施形態によれば、強誘電体メモリの、データ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復処理をより多くの回数行うことができ、寒冷地や温度変化の厳しい環境下でも、良好に動作する強誘電体メモリ装置及びその制御方法を提供できる。
【０１１３】
（第６の実施形態）
図１６は、第６の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の構成を示すブロック図である。
【０１１４】
本実施形態に係る強誘電体メモリ装置は、前記強誘電体メモリ素子１と、前記時間計測部３０と、前記温度センサ２と、前記時間計測部３０と、積和演算部４２と、前記積和演算部４２と、前記温度センサ２の結果に基づいて、前記電圧発生部３または６の発生電圧値を可変制御する制御部４０と、前記積和演算部４２の結果に基づいて、前記強誘電体メモリからデータを読み出して、反転させて再び書き込むデータ反転書き込み部４１を備えている。
【０１１５】
ここで、積和演算部４２は、積和演算部３１と同様にして積和量を求めた後、さらに、求めた積和量に応じた熱ストレスのために前記強誘電体メモリ素子１に生じていると考えられる特性の変化を、温度センサ２で現在検知されている温度のもとでキャンセルするために強誘電体メモリ素子１に供給すべき電圧と時間とを求める機能を有している。
【０１１６】
積和演算部４２は、現在の温度下で、この熱ストレスと等量の熱ストレスを強誘電体メモリ素子１に与えるための電圧と時間とを求める。そのために一例として、積和演算部４２は、複数種類の電圧と時間とを積和量と温度とに対応付けて予め内部に記録しておき参照してもよい。
【０１１７】
次に、本実施形態での構成を用いて、その動作について説明する。通常の強誘電体メモリ素子１へのアクセス動作は前記第１の実施形態と同じであるので、異なる動作についてのみ説明する。前記積和演算部４２で計算した熱ストレス値が、回復を図るべきインプリント劣化が生じたと考えられる値を超えると、前記強誘電体メモリ素子１へのアクセスの空き時間に、前記データ反転書き込み部４１で、反転前に受けた熱ストレスと同じストレスになるまで、反転データの書き込みを行うことで、インプリント劣化を回復させる。
【０１１８】
このとき、前記積和演算部４２において、反転前の熱ストレス量と同等の熱ストレスを与えるための電圧と時間とを現在の温度から求めることにより、前記制御部４０に電圧値を伝えて、前記制御部４０により前記電圧発生部３または６を可変制御する。一方前記積和演算部４２で求めた時間は前記データ反転書き込み部４１に送られ、書き込みの回数に換算されて、反転データの連続書き込みが行われ、インプリント劣化からの回復が行われる。最後に、反転データを元に戻して書き直す。
【０１１９】
これによれば、冗長なメモリ容量および、分極消去も不要となり、また、電圧値を大きくして書き換え回数を減らすことで、強誘電体メモリ素子の寿命の面でも有利にすることができる。
【０１２０】
以上、本実施形態によれば、強誘電体メモリの、データ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を行い、寒冷地や温度変化の厳しい環境下でも、良好に動作する強誘電体メモリ装置及びその制御方法を提供できる。
【０１２１】
（第７の実施形態）
図１７は、第７の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の構成を示すブロック図である。
【０１２２】
前記第６の実施形態での構成に対して、読み出し判定部４３を付加して備えている。また、さらに強誘電体メモリ素子１が本来のデータを保持しているか、反転されたデータを保持しているかを示す指示ビットを保持するための強誘電体メモリ素子を備えている。
【０１２３】
次に、本実施形態での構成を用いて、その動作について前記第８の実施形態と異なる動作のみ説明する。
【０１２４】
図１８に、本実施形態に係る強誘電体メモリ装置が記憶するデータの構成の一例を示す。本実施形態に係る強誘電体メモリ装置は、複数の強誘電体メモリ素子１を備え、データの一つのビットが強誘電体メモリ素子１の対応する一つに記憶されると共に、反転指示ビットが強誘電体メモリ素子１の他の一つに記憶される。
【０１２５】
符号ビットには、データの本来の各ビットが書き込まれるときに“０”が書き込まれる。このデータの各ビット及び反転指示ビットは、データ反転書き込み部４１の制御の下で、一斉に反転書き込みされる。
【０１２６】
外部からの読み出し要求に応じてデータを出力するときに、前記読み出し判定部４３において、反転指示ビットの内容を判定してデータを出力する。例えば、“０”ならそのままデータを出力し、“１”なら、データを反転させて本来の値に戻した後に出力する。なお、この“０”、“１”の定義は逆でももちろん構わない。
【０１２７】
これによれば、インプリント劣化特性を回復させるため反転されたデータを保持している最中でも、外部からの読み出し要求に対して本来のデータを応答することができ、本強誘電体メモリ装置を使用するシステム全体の設計を合理化できる。
【０１２８】
以上、本実施形態によれば、強誘電体メモリ素子の、データ保持特性の劣化、及びインプリント劣化からの回復を行い、寒冷地や温度変化の厳しい環境下でも、良好に動作する強誘電体メモリ装置及びその制御方法を提供できる。
【０１２９】
（第８の実施形態）
図１９は、第８の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の構成を示すブロック図である。
【０１３０】
前記第２の実施形態から第７の実施形態のいずれか１つの実施形態の強誘電体メモリ装置６２と、バッテリーである補助電源６０と、主電源と補助電源とを切り替えて、前記強誘電体メモリ装置６２に供給する電源切り替え部６１とを備えている。
【０１３１】
電源切り替え部６１は、主電源からの電力供給がない場合に、自装置の動作電力を補助電源６０から供給する。
【０１３２】
次に、本実施形態での構成を用いて、その動作について、第２の実施形態から第７の実施形態で説明した動作と異なる動作のみ説明する。前記主電源がオフの時は、前記電源切り替え部６１と前記強誘電体メモリ装置６２は、前記補助電源で稼動しており、同時に前記電源切り替え部６１は、前記主電源の電位を監視する。
【０１３３】
次に前記主電源をオンすると、前記電源切り替え部６１は、監視している前記主電源の電位が、ある閾値以上（装置が駆動するのに十分な電位）の電位に到達しかつ、上位の装置からのパワーオンリセット（ＰＯＲ）信号を受けてリセットが解除されたら、前記供給電源を、前記補助電源から前記主電源に切り替える。切り替えた電源電位が十分に上がるまで、前記強誘電体メモリへのアクセスを禁止するＤｉｓａｂｌｅ信号を上位装置に出力し、電位が十分になれば、アクセス許可のＥｎａｂｌｅ信号を上位装置に出力する。
【０１３４】
次に主電源がオフになると、前記電源切り替え部６１は、監視している前記主電源の電位がオフの閾値に下がると、強誘電体メモリへのアクセスを禁止するＤｉｓａｂｌｅ信号を上位装置に出し、前記供給電源を前記主電源から前記補助電源に切り替える。切り替えた電源電位が十分になれば、アクセス許可のＥｎａｂｌｅ信号を上位装置に出力する。
また、前記補助電源６０を２次電池にして、前記電源切り替え部６１に主電源供給の時は前記補助電源６０を充電する機能を付加しても良い。
【０１３５】
これによると、倉庫保管や、長時間の未使用放置でも、データ保持特性を維持し、インプリント劣化からの回復を図って、データ消失を未然に防ぐことができる。
【０１３６】
以上、本実施形態によれば、強誘電体メモリの、データ保持特性の劣化、及びインプリント劣化特性の回復を行い、寒冷地や温度変化の厳しい環境下での使用及び長時間放置されても、良好に動作する強誘電体メモリ装置及びその制御方法を提供できる。
【０１３７】
（第９の実施形態）
図２０は、第９の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の構成を示すブロック図である。
【０１３８】
前記第１の実施形態での構成に対して、動作モード命令により動作モードを判定するモード判定部５０と、制御部５１とを追加して備えている。
【０１３９】
制御部５１は、前記制御部４に対して、モード判定部５０の結果に基づいて電圧発生部３を可変制御する機能を追加してなる。
【０１４０】
次に、本実施形態での構成を用いて、その動作について前記第１の実施形態と異なる動作のみ説明する。動作モード命令を前記モード判定部５０に入力し、動作モードを判定すると、前記制御部５１は温度による電圧値の可変制御をやめて、あらかじめ決められた動作モード固有の電圧値に制御を切り替える。
【０１４１】
これによれば、動作モード特有の動作が可能となる。また、本実施形態は、前記すべての実施形態にモード判定部５０とその強誘電体メモリ装置を付加することで実現可能なので、容易かつ安価に本実施形態と組み合わせた装置を供給できる。
【０１４２】
以上、本実施形態によれば、動作モードによって固有の動作、例えば、検査モードでのストレスの加速試験のような用途に利用可能に考慮された、より実用的な装置を提供することができる。
【０１４３】
また第４の実施形態から第８の実施形態で説明したインプリント劣化からの回復制御方法は、あらゆる用途の強誘電体メモリを備えた装置において有用である。
【０１４４】
更に、前記すべての実施形態において説明した、ほとんどの制御部および演算部は、マイクロコンピュータを用いて実現することができる。また、前記温度センサ２や前記時間計測部３０、結露センサ１１は、ほとんどの電化製品の装置で搭載されており、それらを利用できる構成であるので、更に容易かつ安価で実用的な強誘電体メモリ装置及びその制御方法の提供が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
本発明に係る強誘電体メモリ装置及びその制御方法は、メモリ装置を用いるあらゆる電子機器に適用でき、とりわけ、寒冷地で屋内外を移動して使用されるなどのために、広い温度範囲での動作保証を求められる電子機器への適用に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】第１の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の構成図である。
【図２】一般的な強誘電体メモリセルの等価回路である。
【図３】（ａ）（ｂ）強誘電体容量に印加する最適な電圧の温度特性を示す簡略図である。
【図４】温度に応じた電圧制御を行う場合の強誘電体容量の分極特性図である。
【図５】第１の実施形態の応用に係る強誘電体メモリ装置の構成図である。
【図６】第２の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の構成図である。
【図７】データ保持特性の回復を説明するための分極特性図である。
【図８】第２の実施形態の応用１に係る強誘電体メモリ装置の構成図である。
【図９】再書き込み電圧の温度による閾値設定を示す簡略図である。
【図１０】第２の実施形態の応用２に係る強誘電体メモリ装置の構成図である。
【図１１】第３の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の構成図である。
【図１２】第３の実施形態に係る強誘電体メモリ装置に保持される温度とアドレスとを対応付けて表す情報の一例を示す図である。
【図１３】第４の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の構成図である。
【図１４】第５の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の構成図である。
【図１５】第５の実施形態の応用に係る強誘電体メモリ装置の構成図である。
【図１６】第６の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の構成図である。
【図１７】第７の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の構成図である。
【図１８】第７の実施形態に係る強誘電体メモリに格納するデータの構成を示す図である。
【図１９】第８の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の構成図である。
【図２０】第９の実施形態に係る強誘電体メモリ装置の構成図である。
【図２１】一般的な強誘電体容量を固定電圧で制御する場合の分極特性図である。
【図２２】インプリント劣化が生じた強誘電体容量の分極特性図である。
【図２３】従来の強誘電体メモリ装置の検査でよく使われる構成を簡略化した構成図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１    強誘電体メモリ素子
２    温度センサ
４、７、２１、４０、５１、１００  制御部
３、６、３６  電圧発生部
１１    結露センサ
１０、１２、１３、２３  再書き込み制御部
２０    記憶部
２２    比較判定部
３０    時間計測部
３１、４２  積和演算部
３２    アドレス移行部
３４    分極消去部
３５    乱数発生部
４１    データ反転書き込み部
４３    読み出し判定部
５０    モード判定部
６０    補助電源
６２    強誘電体メモリ装置
６１    電源切り替え部
１０１    ＰＡＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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