从铁电存储器单元的电荷提取制造技术

本发明专利技术描述用于操作一个或若干铁电存储器单元的方法、系统及装置。存储器单元的铁电电容器可通过数字线与感测电容器电子连通。所述数字线在存储器单元感测期间虚拟接地，从而限制或避免跨所述数字线的压降且允许提取铁电电容器的全部或大体上全部存储的电荷且将所述电荷转移到所述感测电容器。可通过激活与所述数字线电子连通的切换组件(例如，p型场效晶体管)而达成使得所述数字线虚拟接地。可通过所述切换组件转移所述铁电电容器的电荷。感测放大器可比较所述感测电容器的电压与参考电压以确定所述存储器单元存储的逻辑状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从铁电存储器单元的电荷提取相关申请案的交叉参考本申请案主张维莫卡蒂(Vimercati)的名称为“从铁电存储器单元的电荷提取(ChargeExtractionfromFerroelectricMemoryCell)”的2016年4月5日申请的美国专利申请案第15/090,789号的优先权，所述申请案已让渡给其受让人。
技术介绍
下文大体上涉及存储器装置且更具体来说，下文涉及从铁电存储器单元的电荷提取。存储器装置广泛用于在各种电子装置(例如计算机、无线通信装置、相机、数字显示器及类似者)中存储信息。通过编程存储器装置的不同状态而存储信息。例如，二进制装置具有两种状态，通常标示为逻辑“1”或逻辑“0”。在其它系统中，可存储两个以上状态。为了存取存储的信息，所述电子装置的组件可读取或感测所述存储器装置中存储的状态。为了存储信息，所述电子装置的组件可写入或编程所述存储器装置中的状态。存在许多类型的存储器装置，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RAM(RRAM)、快闪存储器及其它。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)可在即使缺失外部电源的情况下也在长期时间存储数据。易失性存储器装置(例如DRAM)可随着时间的推移丢失其存储的状态，除非通过外部电源定期刷新所述易失性存储器装置。二进制存储器装置可(例如)包含经充电或放电的电容器。充电的电容器可随着时间的推移而通过泄漏电流放电，从而导致丢失存储的信息。易失性存储器的某些方面可提供性能优势，例如更快的读取或写入速度，而非易失性存储器的方面可为有利的，例如在无需定期刷新的情况下存储数据的能力。FeRAM可使用与易失性存储器类似的装置架构，但可归因于将铁电电容器用作为存储装置而具有非易失性性质。相较于其它非易失性及易失性存储器装置，FeRAM装置可因此具有改良的性能。但是，当确定存储的逻辑状态时，一些FeRAM感测方案可仅提取铁电电容器存储的电荷的一小部分。此可减少感测操作的可靠性或可限制可以其它方式完成的存储器单元(或阵列)的尺寸减小。附图说明参考下图描述本专利技术的实施例：图1说明根据本专利技术的各种实施例的支持从铁电存储器单元提取电荷的实例性存储器阵列；图2说明根据本专利技术的各种实施例的支持从铁电存储器单元提取电荷的实例性电路；图3说明根据本专利技术的各种实施例的支持电荷提取的铁电存储器单元的实例性迟滞曲线；图4说明根据本专利技术的各种实施例的支持从铁电存储器单元提取电荷的实例性电路；图5说明根据本专利技术的各种实施例的用于操作支持电荷提取的铁电存储器单元的时序图；图6说明根据本专利技术的各种实施例的支持从铁电存储器单元提取电荷的实例性电路；图7说明根据本专利技术的各种实施例的用于操作支持电荷提取的铁电存储器单元的时序图；图8说明根据本专利技术的各种实施例的支持从铁电存储器单元提取电荷的存储器阵列；图9说明根据本专利技术的各种实施例的包含支持从铁电存储器单元提取电荷的存储器阵列的系统；且图10及11是根据本专利技术的各种实施例的说明操作铁电存储器单元以用于电荷提取的方法的流程图。具体实施方式可利用允许提取存储器单元的铁电电容器的全部或大体上全部电荷的感测方案实现存储器单元的增加的感测可靠性。通常可由字线及数字线存取存储器阵列内的存储器单元(包含FeRAM单元)。单个数字线可连接许多存储器单元且可连接到当激活时可确定存储器单元存储的逻辑状态的感测放大器。为了促进全部电荷提取，存储器阵列的数字线可在读取操作期间接地且铁电电容器的全部电荷可与感测电容器(即，用于感测或读取操作的电容器)共享。接着，可将所述感测电容器的电压与参考电压作比较。此与依靠或受制于数字线的本征电容来感测哪个状态存储于所述存储器单元中的其它FeRAM感测方案形成对比。在依靠数字线感测的方案中，当存取存储器单元时，所述存储器单元与所述数字线之间的电荷共享可引起电压在所述数字线上的形成。转移到所述数字线且因此转移到最后数字线电压的电荷量可取决于所述存储器单元存储的逻辑状态。所述数字线的电压在读取操作期间可有效地减少所述铁电电容器的电压。所以此类型的感测方案可对存储器单元的物理特性敏感，例如铁电电容器的矫顽电压。因此，所述铁电电容器的较高矫顽电压值可导致减少的感测窗，即，针对逻辑1或逻辑0的电压中的较小差异，且因此导致读取操作中的准确性减小。如本文所揭示，防止数字线在读取操作期间形成非零电压的感测方案允许从铁电存储器单元提取全部或大体上全部存储的电荷。此可增加感测窗，因为提取的电荷的增加(如下文所描述)可导致感测放大器的较高信号。在读取操作期间将数字线维持于大约零伏特的感测方案也可实现存储器单元尺寸的进一步减少。举例来说，存储器单元的铁电电容器的尺寸可与存储在所述电容器中的电荷成比例。允许从相对较小的电容器提取全部电荷的感测方案可提供与其中从较大电容器提取部分电荷的方案同等可靠的结果。换句话说，全部提取感测方案可提供可靠结果而不需要从部分提取方案获得类似结果所必要的电荷，且因此可支持存储器单元尺寸的减小而在可靠性上较少牺牲或无需牺牲。如下文所描述，可使用有源切换组件(例如，与所述数字线电子连通的p型场效晶体管(FET))而使得数字线虚拟接地。当选定存储器单元时，电荷可流动到感测电容器。由于通过所述p型FET完成虚拟接地，所以全部电荷可流动到所述感测电容器。接着，感测放大器可比较所述感测电容器的电压与参考电压以确定存储的逻辑状态。所述感测电容器的电压可比在先前感测方案中使用的数字线的电压更大。在以下描述的实例中，所述有源切换组件(例如，FET)可与所述数字线串联连接且定位在所述存储器单元与所述感测电容器之间。在此类情况中，可施加负电压以激活所述切换组件。在以下描述的另一实例中，所述有源切换组件可在所述存储器单元与所述感测电容器之间的点处与所述数字线电子连通。在此类情况中，另一电容器可并联连接到所述有源切换组件，此可使得正电压激活所述有源切换组件且因此无需将负电压施加到所述存储器阵列。下文进一步在存储器阵列背景内容中描述以上介绍的本专利技术的实施例。接着，针对在存储器感测期间支持使得所述数字线虚拟接地以提取存储器单元存储的电荷的电路描述特定实例。也呈现所述电路操作的实例性时序图。参考关于从铁电存储器单元提取电荷的设备图、系统图及流程图进一步说明且描述本专利技术的这些及其它实施例。图1说明根据本专利技术的各种实施例的支持从铁电存储器单元提取电荷的实例性存储器阵列100。存储器阵列100也可被称为电子存储器设备。存储器阵列100包含可经编程以存储不同状态的存储器单元105。各存储器单元105可经编程以存储两种状态，标示为逻辑0及逻辑1。在一些情况中，存储器单元105经配置以存储两个以上逻辑状态。存储器单元105可包含电容器以存储表示可编程状态的电荷；例如，充电及未充电的电容器可表示两种逻辑状态。DRAM架构通常可使用此设计，且采用的电容器可包含具有线性电极化性质的介电材料。相比而言，铁电存储器单元可包含具有如所述介电材料的铁电质的电容器。铁电电容器的电荷的不同电平可表示不同逻辑状态。铁电材料具有非线性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作铁电存储器单元的方法，其包括：选择与数字线电子连通的所述铁电存储器单元；使得所述数字线虚拟接地；且至少部分基于使得所述数字线虚拟接地而激活与所述数字线电子连通的感测放大器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.05 US 15/090,7891.一种操作铁电存储器单元的方法，其包括：选择与数字线电子连通的所述铁电存储器单元；使得所述数字线虚拟接地；且至少部分基于使得所述数字线虚拟接地而激活与所述数字线电子连通的感测放大器。2.根据权利要求1所述的方法，其中激活所述感测放大器进一步包括：当所述数字线虚拟接地时激活所述感测放大器。3.根据权利要求1所述的方法，其中使得所述数字线虚拟接地包括：激活在所述数字线与所述感测放大器之间电子连通的切换组件。4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：将电压施加到所述铁电存储器单元的铁电电容器；至少部分基于当所述数字线虚拟接地时将所述电压施加到所述铁电电容器而为与所述数字线电子连通的感测电容器充电；且至少部分基于激活所述感测放大器而比较所述感测电容器的电压与参考电压。5.一种操作铁电存储器单元的方法，其包括：激活与数字线电子连通的切换组件以使得所述数字线虚拟接地，其中所述铁电存储器单元与所述数字线电子连通；当所述数字线虚拟接地时为与所述铁电存储器单元电子连通的感测电容器充电，其中所述充电是至少部分基于施加到所述铁电存储器单元的电压且包括将所述铁电存储器单元的存储的电荷通过所述切换组件转移到所述感测电容器；且比较所述感测电容器的电压与参考电压。6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：使用与铁电电容器电子连通的选择组件选择所述铁电存储器单元，其中所述铁电存储器单元包括所述选择组件及所述铁电电容器，且其中激活所述切换组件且至少部分基于选择所述铁电存储器单元而将所述电压施加到所述铁电电容器。7.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：停用所述切换组件以使得所述数字线与虚拟接地隔离。8.根据权利要求5所述的方法，其中所述切换组件包括与所述感测电容器串联连接的晶体管，且所述方法进一步包括：当所述晶体管在非作用中时将充电电压施加到所述感测电容器；且将所述感测电容器与所述充电电压电隔离。9.根据权利要求8所述的方法，其中激活所述切换组件包括：将栅极电压施加到所述晶体管的栅极，其中所述栅极电压是负的且具有等于或大于所述晶体管的阈值电压量值的量值，且其中施加到所述感测电容器的所述充电电压是负的。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述晶体管包括p型场效晶体管FET。11.根据权利要求5所述的方法，其中所述切换组件包括并联连接到电容器的晶体管，且其中激活所述切换组件包括：将充电电压施加到所述电容器；使得所述电容器的第一端子与所述充电电压电隔离；且使得所述电容器的第二端子与虚拟接地电隔离。12.根据权利要求11所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·维梅尔卡蒂，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US