铁电存储器单元恢复制造技术

描述用于恢复疲劳的铁电存储器单元的方法、系统及装置。可将恢复电压施加到由于重复的存取(读取或写入)操作而疲劳的铁电存储器单元。所述恢复电压可具有大于存取电压的振幅，且可包含多个电压脉冲或一恒定电压。可在存储器阵列操作时在后台执行恢复操作，或可在主机装置未活跃地使用所述存储器阵列时执行所述恢复操作。可周期性地执行所述恢复操作，或者所述恢复操作可包含分布在数个例子当中的离散脉冲系列。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铁电存储器单元恢复交叉参考本专利申请案主张马里亚尼(Mariani)等人的2016年6月10日提出申请的标题为“铁电存储器单元恢复”的第15/179,695号美国专利申请案的优先权，所述申请案指派给本受让人。
技术介绍
下文一般来说涉及存储器装置，且更具体来说涉及疲劳的铁电存储器单元的恢复。存储器装置广泛地用于将信息存储于例如计算机、无线通信装置、相机、数字显示器及类似者的各种电子装置中。通过编程存储器装置的不同状态而存储信息。举例来说，二进制装置具有两种状态，通常由逻辑“1”或逻辑“0”表示。在其它系统中，可存储多于两种状态。为存取所存储信息，电子装置可读取或感测存储器装置中的所存储状态。为存储信息，电子装置可将状态写入或编程于存储器装置中。存在各种类型的存储器装置，包含随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态RAM(DRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、铁电RAM(FeRAM)、磁性RAM(MRAM)、电阻式RAM(RRAM)、快闪存储器及其它存储器装置。存储器装置可为易失性或非易失性的。非易失性存储器(例如，快闪存储器)可甚至在不存在外部电源的情况下存储数据达延长时间周期。易失性存储器装置(例如，DRAM)可随着时间而失去其所存储状态，除非其由外部电源周期性地刷新。举例来说，二进制存储器装置可包含经充电或经放电电容器。然而，经充电电容器可随着时间而通过泄漏电流被放电，从而导致所存储信息的丢失。易失性存储器的特定特征可提供性能优点，例如较快读取或写入速度，同时非易失性存储器的特征(例如在不具有周期性刷新的情况下存储数据的能力)可为有利的。FeRAM可使用与易失性存储器类似的装置架构，但可由于使用铁电电容器作为存储装置而具有非易失性性质。因此，与其它非易失性及易失性存储器装置相比较，FeRAM装置可已改进了性能。然而，FeRAM单元的性能可随着其寿命而降级。举例来说，铁电材料可由于在正常操作期间对存储器单元执行的读取或写入操作而经历疲劳。疲劳的铁电材料可降低FeRAM单元存储电荷的能力，此可使存储器单元不能操作。附图说明本专利技术在本文中参考且包含以下各图：图1图解说明根据本专利技术的各种实施例的支持疲劳的铁电存储器单元的恢复的实例性存储器阵列；图2图解说明根据本专利技术的各种实施例的支持因疲劳而进行的恢复的存储器单元的实例性电路；图3图解说明根据本专利技术的各种实施例的原始铁电存储器单元及疲劳的铁电存储器单元的实例性迟滞曲线图；图4图解说明根据本专利技术的各种实施例的支持疲劳的铁电存储器单元的恢复的实例性恢复操作；图5图解说明根据本专利技术的各种实施例的支持疲劳的铁电存储器单元的恢复的实例性分布式操作；图6图解说明根据本专利技术的各种实施例的支持疲劳的铁电存储器单元的恢复的实例性铁电存储器阵列的框图；图7图解说明根据本专利技术的各种实施例的支持疲劳的铁电存储器单元的恢复的实例性铁电存储器阵列的框图；图8图解说明根据本专利技术的各种实施例的支持疲劳的铁电存储器单元的恢复的系统(包含存储器阵列)；及图9是图解说明根据本专利技术的各种实施例的用于疲劳的铁电存储器单元的恢复的一或若干方法的流程图。具体实施方式疲劳的铁电存储器单元(包含遭受循环所引发疲劳的所述铁电存储器单元)可通过将恢复电压施加到所述存储器单元而恢复。所述恢复电压可具有大于循环电压(例如，用于对存储器单元进行读取或写入的电压)的振幅。所述恢复电压可包含多个电压脉冲或一恒定电压应力。为了最少化主机装置的操作的中断，可在存储器装置未被主机装置使用时的时间期间施加恢复操作，且可随着时间而分布或分解恢复操作。举例来说，可在主机装置通电或断电时执行恢复操作，或可在存储器阵列闲置时在后台发生所述恢复操作。循环所引发疲劳可减少铁电存储器单元的剩余极化，所述剩余极化为在对存储器单元进行读取或写入之后仍存在的极化。由于存储于铁电存储器单元中的电荷与其剩余极化成比例，因此随着剩余极化减少而较少电荷存储于存储器单元中。如果剩余极化降到阈值以下，那么存储器阵列可不能够读取疲劳的存储器单元的逻辑值。也就是说，存储器阵列可并非足够敏感得而不能基于经减少电荷来确定逻辑状态。因此，存储器单元可被视为不能操作或非作用的(dead)。恢复操作可通过复原存储器单元的剩余极化而抵消疲劳。举例来说，所施加恢复电压可改进或复原铁电材料的剩余极化。恢复操作的有效性可取决于恢复电压的振幅及其持续时间。在一些实例中，恢复操作可包含双极电压脉冲、单极电压脉冲或恒定电压。下文在存储器阵列的上下文中进一步描述上文所介绍的本专利技术的特征。接着针对疲劳的铁电存储器单元的恢复及此类恢复操作的各种实施方案描述具体实例。通过与疲劳的铁电存储器单元的恢复有关的设备图式、系统图式及流程图进一步图解说明且参考所述设备图式、系统图式及流程图来进一步描述本专利技术的这些及其它特征。图1图解说明根据本专利技术的各种实施例的支持疲劳的铁电存储器单元的恢复的实例性存储器阵列100。存储器阵列100还可称为电子存储器设备。存储器阵列100包含可编程以存储不同状态的存储器单元105。每一存储器单元105可为可编程的以存储两种状态，表示为逻辑0及逻辑1。在一些情形中，存储器单元105经配置以存储多于两种逻辑状态。存储器单元105可包含用以存储表示可编程状态的电荷的电容器；举例来说，经充电及经放电电容器可分别表示两种逻辑状态。存储器单元105可包含具有铁电材料的电容器。铁电材料具有自发电极化—即，其在不存在电场的情况下具有非零极化。下文论述铁电存储器单元105的一些细节及优点。铁电电容器的不同电荷电平可表示不同逻辑状态。在使铁电存储器单元105循环(例如，通过读取或写入操作循环)时，其极化可由于疲劳而减少，从而减少所存储电荷。恢复操作可施加到存储器单元105以便复原其极化。可通过激活或选择适当存取线110及数字线115而对存储器单元105执行例如读取及写入(即，循环)的操作。存取线110还可称为字线110且数字线115还可称为位线115。激活或选择字线110或数字线115可包含将电压施加到相应线。字线110及数字线115由导电材料制成。举例来说，其可由金属(例如铜、铝、金、钨等)、金属合金、其它导电材料或类似者制成。根据图1的实例，存储器单元105的每一行连接到单个字线110，且存储器单元105的每一列连接到单个数字线115。通过激活一个字线110及一个数字线115(例如，将电压施加到字线110或数字线115)，可在其交叉点(其可称为存储器单元的地址)处存取单个存储器单元105。每一存取操作可减少存储器单元105的剩余极化，且当存取操作数目随着使用而增加时，存储器单元105可由于疲劳而变得不能操作。在一些架构中，可通过选择组件使单元的逻辑存储装置(例如，电容器)与数字线电隔离。字线110可连接到所述选择组件且可控制所述选择组件。举例来说，所述选择组件可为晶体管且字线110可连接到所述晶体管的栅极。激活字线110引起存储器单元105的电容器与其对应数字线115之间的电连接或闭合电路。接着可存取数字线以对存储器单元105进行读取或写入。可使用不包含晶体管作为选择装置的其它架构。举例来说，可使用交叉点存储器阵列架构。可通过行解码器120及列解码器130控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：在多个存取循环中的每一循环期间将第一电压施加到存储器阵列的铁电存储器单元；至少部分地基于在所述多个存取循环内施加所述第一电压而确定所述铁电存储器单元已达到疲劳阈值；及至少部分地基于确定所述铁电存储器单元已达到所述疲劳阈值而将第二电压施加到所述铁电存储器单元，其中所述第二电压的振幅大于所述第一电压的振幅，且其中施加所述第二电压达至少部分地基于所述铁电存储器单元的所述疲劳阈值的时间周期或重复次数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.10 US 15/179,6951.一种方法，其包括：在多个存取循环中的每一循环期间将第一电压施加到存储器阵列的铁电存储器单元；至少部分地基于在所述多个存取循环内施加所述第一电压而确定所述铁电存储器单元已达到疲劳阈值；及至少部分地基于确定所述铁电存储器单元已达到所述疲劳阈值而将第二电压施加到所述铁电存储器单元，其中所述第二电压的振幅大于所述第一电压的振幅，且其中施加所述第二电压达至少部分地基于所述铁电存储器单元的所述疲劳阈值的时间周期或重复次数。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：至少部分地基于确定所述铁电存储器单元已达到所述疲劳阈值而确定所述铁电存储器单元的逻辑状态；及将所述铁电存储器单元的所述逻辑状态存储于另一存储器单元中，其中在将所述铁电存储器单元的所述逻辑状态存储于所述另一存储器单元中之后将所述第二电压施加到所述铁电存储器单元。3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：在施加所述第二电压之后确定所述另一存储器单元的逻辑状态；及将所述另一存储器单元的所述逻辑状态写入到所述铁电存储器单元。4.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述铁电存储器单元已达到所述疲劳阈值包括：检测以下各项中的至少一者：计时器超过阈值时间周期，其中所述阈值时间周期至少部分地基于达到所述疲劳阈值的时间；计数器超过阈值计数数目，其中针对所述多个存取循环中的每一存取循环使所述计数器递增；未能至少部分地基于施加具有比所述第一电压的所述振幅小的振幅的测试存取电压而感测所述铁电存储器单元；未能至少部分地基于比用于所述多个存取循环中的每一循环的感测窗小的测试感测窗而感测所述铁电存储器单元，其中所述测试感测窗至少部分地基于参考电压；或错误校正码，其检测所述铁电存储器单元的损坏逻辑值。5.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述铁电存储器单元已达到所述疲劳阈值包括：接收执行疲劳恢复操作的命令。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述存储器阵列包括装置的元件，且其中将所述第二电压施加到所述铁电存储器单元包括：在包括以下各项中的至少一者的事件期间将所述第二电压施加到所述铁电存储器单元：所述装置通电；所述装置断电；或所述装置连接到外部电力供应器。7.根据权利要求1所述的方法，其中施加所述第二电压达所述时间周期或所述重复次数包括：在事件的多个例子期间施加所述第二电压，其中所述时间周期的子集或所述重复次数的子集与所述事件的每一例子相关联。8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：至少部分地基于接收到存取所述存储器阵列的请求而暂停所述第二电压的所述施加；及至少部分地基于完成所述请求而继续所述第二电压的所述施加。9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：每当施加所述第二电压时使计数器递增。10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在使逻辑状态复原的刷新操作期间将所述第二电压施加到所述铁电存储器单元，其中至少部分地基于施加所述第一电压而确定所述逻辑状态。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述存储器阵列包括多个行，其中所述多个行中的每一行包括与多个铁电存储器单元进行电子通信的板线，且其中施加所述第二电压包括：将所述第二电压施加到至少一个板线，其中至少部分地基于将所述第二电压施加到所述至少一个板线而将所述第二电压施加到与所述板线进行电子通信的每一铁电存储器单元。12.根据权利要求11所述的方法，其中将所述第二电压施加到所述板线包括：将所述第二电压施加到多个板线。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述铁电存储器单元的所述疲劳阈值至少部分地基于存储于所述铁电存储器单元中的电荷与和所述铁电存储器单元及感测组件进行电子通信的数字线的电容之间的关系。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述铁电存储器单元的所述疲劳阈值至少部分地基于其中所述铁电存储器单元达到剩余极化阈值的存取循环的总数目。15.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：确定在施加所述第二电压之后存储于所述铁电存储器单元中的电荷大于在施加所述第二电压之前存储于所述铁电存储器单元中的电荷，其中所述确定至少部分地基于由所述铁电存储器单元产生的感测电压。16.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二电压的所述时间周期或所述重复次数至少部分地基于所述第二电压的所述振幅。17.根据权利要求1所述的方法，其中施加所述第一电压以存取所述铁电存储器单元包括：对所述铁电存储器单元进行读取或对所述铁电存储器单元进行写入。18.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二电压包括以下各项中的至少一者：多个双极电压脉冲；多个单极电压脉冲；或具有恒定振幅的电压。19.一种存储器装置，其包括：存储器阵列，其包括多个铁电存储器单元；及计数器，其可至少部分地基于对所述多个铁电存储器单元中的至少一个铁电存储器单元执行的疲劳恢复操作而复位。20.根据权利要求19所述的存储器装置，其中所述存储器阵列包括多个存储器块，所述多个存储器块包括所述存储器阵列的子集，且其中所述多个存储器块中的每一存储器块与至少一个计数器相关联。21.根据权利要求19所述的存储器装置，其进一步包括：控制器，其经配置以执行所述疲劳恢...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·马里亚尼，G·塞尔瓦利，A·洛卡泰利，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US