具有维持存储架构的动态随机存取存储器制造技术

本发明专利技术公开了一种动态随机存取存储器。所述动态随机存取存储器包含一动态随机存取存储器单元和一字线。所述动态随机存取存储器单元包含一存取晶体管和一储存电容，及所述字线耦接于所述存取晶体管的栅极。在所述字线被选择以开启所述存取晶体管以及不被选择以关闭所述存取晶体管之间，一第一电压或一第二电压被储存在所述动态随机存取存储器单元。所述第一电压高于应用在所述动态随机存取存储器中一高电平信号的电压，以及所述第二电压低于应用在所述动态随机存取存储器中一低电平信号的电压。因此，在所述存取晶体管关闭后，即使漏电流通过所述存取晶体管，但所述储存电容内的电荷可比现有的动态随机存取存储器的架构维持更长的一段时间。

【技术实现步骤摘要】
具有维持存储架构的动态随机存取存储器
本专利技术涉及一种动态随机存取存储器，尤其涉及一种具有维持存储架构的动态随机存取存储器。
技术介绍
现有技术中，最广泛使用的动态随机存取存储器(DynamicRandomAccessMemory，DRAM)单元包含一存取晶体管和一储存电容，其中所述存取晶体管的源极连接所述储存电容以及所述存取晶体管的漏极连接一位线。所述位线连接一第一级传感放大器，且所述第一级传感放大器是用以传送通过列开关(columnswitches)从所述动态随机存取存储器单元所读出(READout)的信号至一第二级传感放大器，其中所述第二级传感放大器连接输入/输出线(也就是数据线)。在写入操作(WRITEoperation)期间，由输入/输出缓冲器所驱动的信号会被稳定在所述数据线，以及所述数据线会进一步通过所述第一级传感放大器稳定所述输入/输出缓冲器所驱动的信号以使正确的信号通过所述存取晶体管写入至所述储存电容。在所述存取晶体管的主动模式(activemode，也就是所述存取晶体管的开启期间)，所述存取晶体管负责所述储存电容的读出操作(READoperation)或所述储存电容的写入操作(WRITEoperation)，以及在所述存取晶体管的非主动模式(inactivemode，也就是所述存取晶体管关闭期间)，所述存取晶体管可避免所述储存电容所储存的数据遗失。在现有技术中，所述存取晶体管被设计具有一高的阈值电压以最小化通过所述存取晶体管的漏电流，但随之而来的缺点是当所述存取晶体管开启时，所述存取晶体管的性能降低。因此，连接所述存取晶体管的栅极的字线必须被升压或连接至一高的电压VPP(通常来自一字线驱动器)以允许所述存取晶体管具有高驱动能力而将信号写入至所述储存电容，其中电压VPP是通过所述字线驱动器加载至所述字线或所述存取晶体管的栅极。因为电压VPP是施加在所述存取晶体管的一高压应力，所以所述存取晶体管的栅极的电介质材料(例如，一氧化层或一高电介常数材料)必须比应用至所述动态随机存取存储器的其他支持电路或外围电路(例如命令译码器，地址译码器和其他输入/输出电路等)的栅极的电介质材料还要厚。因此，所述存取晶体管的设计面临不是只能维持高性能就是只能维持高可靠性的挑战，且须在所述存取晶体管的可靠性和性能之间进行了艰难的权衡取舍。然而在现有技术中，所述存取晶体管的设计更专注于达成所述存取晶体管的高可靠性，却同时必须牺牲所述存取晶体管的性能。总结而言，关于所述存取晶体管的设计，所述存取晶体管必须具有所述高的阈值电压以降低所述存取晶体管的漏电流(其中降低所述存取晶体管的漏电流有助于延长所述储存电容中所储存的电荷的保留时间)，具有厚的栅极电介质材料以承受高的字线电压(例如电压VPP)，以及牺牲所述存取晶体管的性能。因此，通过所述存取晶体管对所述储存电容写入一高电平信号(也就是一信号“ONE”，其中信号“ONE”通常对应如图1A所示的电压VCCSA)将会花较长的时间达到或无法完全达到信号“ONE”所对应的电压VCCSA。也就是说，将信号“ONE”所对应的电压VCCSA完全写入至所述储存电容所耗费的写入时间(WRITEtime)将较长。另外，请再参照图1A，其中图1A是说明所述动态随机存取存储器单元最常用的设计的示意图，其中所述动态随机存取存储器单元包含一存取晶体管11和一储存电容12。存取晶体管11的栅极耦接于一字线WL以及一传感放大器20通过一位线BL耦接于存取晶体管11，其中传感放大器20是由P型金属氧化物半导体晶体管P1、P2和N型金属氧化物半导体晶体管N1、N2所组成，且P型金属氧化物半导体晶体管P1、P2和N型金属氧化物半导体晶体管N1、PN2的耦接关系可参照图1A，在此不再赘述。所述动态随机存取存储器单元在所述写入操作(WRITEoperation)期间利用存取晶体管11做为一开关以控制电荷通过位线BL储存至储存电容12，或是在所述读出操作(READoperation)期间传送储存电容12所储存的电荷至位线BL，其中多个动态随机存取存储器单元分别连接位线BL。例如，传感放大器20在所述读出操作期间通过放大所述动态随机存取存储器单元传送至位线BL的信号以闩锁信号“ONE”(其中信号“ONE”可例如为1.2V，以及信号“ONE”通常为传感放大器20所提供的电压VCCSA)或信号“ZERO”(其中信号“ZERO”可例如为0V，以及信号“ZERO”通常为传感放大器20所提供的电压VSS)，或者在所述写入操作期间，外界写入信号“ONE”或信号“ZERO”至传感放大器20以储存正确的信号至所述动态随机存取存储器单元的储存电容12。请参照图1B，图1B是说明所述动态随机存取存储器单元在存取(读出或写入)操作期间的相关信号的波形的示意图。例如，所述动态随机存取存储器单元(25纳米工艺)的设计通常具有下列与动态随机存取存储器单元阵列的设计相关的参数∶位线BL上的信号“ONE”的电压为1.2V，字线WL上的开启电压为2.7V(也就是电压VPP为2.7V)以及字线WL上的待机电压约为-0.3V，所述阈值电压介于0.7V和0.9V之间，存取晶体管11的栅极的电介质材料必须承受2.7V的电压强度(其中在老化应力(burn-instress)的条件下，存取晶体管11的栅极的电介质材料更必须承受3.4V的电压强度以维持可接受的可靠性裕度(reliabilitymargin))，以及必须采用厚的存取晶体管11的栅极的电介质材料，其中厚的存取晶体管11的栅极的电介质材料会牺牲存取晶体管11的性能。如图1B所示，储存电容12在一开始是处于一待机模式(standbymade)或所述非主动模式(也就是说此时存取晶体管11关闭)，且字线WL上的电压为-0.3V(所述待机电压)。位线BL和一位线BLB上的电压被均等在电压VCCSA的一半的电压half-VCCSA(0.6V)，其中电压half-VCCSA介于电压VCCSA(1.2V)和0V之间。当储存电容12进入所述主动模式(也就是存取晶体管11开启)时，字线WL上的电压将从所述待机电压(-0.3V)被提升至电压VPP(例如2.7V)，其中电压VPP大于电压VCCSA(1.2V)和存取晶体管11的阈值电压VT(可为0.7V或0.8V)的总和以在存取晶体管11的栅源极电压(例如2.7V-1.2V-0.8V＝0.7V)上提供足够大的驱动力。另外，因为存取晶体管11开启，所以位线BL可耦接储存电容12。如图1B所示，在所述存取(读出或写入)操作期间，字线WL上的电压持续维持在电压VPP，且在所述存取操作期间之后是伴随着一恢复阶段(RESTOREphase)。在所述恢复阶段，传感放大器20将根据储存电容12所储存的信号“ONE”或信号“ZERO”对储存电容12再充电。在所述恢复阶段后，字线WL上的电压将从电压VPP下拉至所述待机电压(-0.3V)，导致存取晶体管11再次处于所述非主动模式。综上所述，电压VPP所造成的高压应力将使得存取晶体管11的栅极被设计成具有较厚的电介质材料，其中存取晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态随机存取存储器，其特征在于包含∶/n一第一维持电压源，用于产生一第一电压，其中所述第一电压高于应用在所述动态随机存取存储器中一高电平信号的电压；及/n一动态随机存取存储器单元，包含一存取晶体管和一储存电容；/n其中所述第一电压是于所述存取晶体管关闭之前被储存在所述动态随机存取存储器单元。/n

【技术特征摘要】
20181210 US 62/777,727;20190315 US 16/354,1871.一种动态随机存取存储器，其特征在于包含∶
一第一维持电压源，用于产生一第一电压，其中所述第一电压高于应用在所述动态随机存取存储器中一高电平信号的电压；及
一动态随机存取存储器单元，包含一存取晶体管和一储存电容；
其中所述第一电压是于所述存取晶体管关闭之前被储存在所述动态随机存取存储器单元。


2.如权利要求1所述的动态随机存取存储器，其特征在于另包含∶
一字线，耦接于所述存取晶体管的栅极，其中所述字线于一第一时间区间与一第二时间区间被选择以开启所述存取晶体管，且所述第二时间区间位于所述第一时间区间之后，以及在所述第二时间区间中所述第一电压被储存在所述动态随机存取存储器单元。


3.如权利要求2所述的动态随机存取存储器，其特征在于∶所述动态随机存取存储器单元在所述第一时间区间是可被存取的。


4.如权利要求2所述的动态随机存取存储器，其特征在于另包含∶
一传感放大器，通过一位线电连接所述动态随机存取存储器单元，其中所述第一维持电压源在所述第二时间区间连接于所述传感放大器，以及所述第一电压通过所述传感放大器和所述位线提供给所述动态随机存取存储器单元。


5.如权利要求4所述的动态随机存取存储器，其特征在于另包含∶
一电压源，在所述第一时间区间连接于所述传感放大器，以及在所述第二时间区间与所述传感放大器断开，其中所述电压源所提供的供电电压等于所述高电平信号的电压。


6.一种动态随机存取存储器，其特征在于包含∶
一动态随机存取存储器单元，包含一存取晶体管和一储存电容；
一传感放大器，通过一位线电连接所述动态随机存取存储器单元；及
一第一维持电压源及/或一第二维持电压源，选择性地耦接于所述传感放大器；
其中所述第一维持电压源产生一第一电压以及所述第二维持电压源产生一第二电压，其中所述第一电压高于应用在所述动态随机存取存储器中一高电平信号的电压，以及所述第二电压低于应用在所述动态随机存取存储器中一低电平信号的电压。


7.如权利要求6所述的动态随机存取存储器，其特征在于∶所述第一电压或所述第二电压于所述存取晶体管关闭之前被储存在所述动态随机存取存储器单元。


8.如权利要求7所述的动态随机存取存储器，其特征在于另包含∶
一字线，耦接于所述存取晶体管的栅极；
其中所述字线于一第一时间区间与一第二时间区间被选择以开启所述存取晶体管，其中所述第二时间区间位于所述第一时间区间之后；
其中所述第一电压或所述第二电压在所述第二时间区间内被储存在所述动态随机存取存储器单元，以及所述动态随机存取存储器单元在所述第一时间区间是可被存取的。


9.如权利要求7所述的动态随机存取存储器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢超群，戎博斗，夏浚，
申请(专利权)人：钰创科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71