具有板线控制电路的铁电存储器件及其操作方法技术

一种铁电存储器件，包括： 铁电存储单元，具有至少一条位线和板线；以及 控制电路，配置为在写操作期间在与板线的激励基本上同时用写数据驱动该至少一条位线。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路器件，更具体地说，涉及例如储存器件的铁电集成电路器件及其操作方法。
技术介绍
近来，使用铁电层的铁电存储器件已被认为是某些存储器应用的替换方法。铁电存储器件一般分为两类。第一类包括使用铁电电容器的器件，如美国专利No.5,523,964所描述。第二类包括具有铁电场发射晶体管(FET)的器件，如美国专利No.5,198,994所描述。铁电存储器件通常使用包含的铁电层的极化反相和剩余极化特性以为储存器件提供希望的特性。这些器件与其他类型的储存器件相比可以提供高速的读和写操作和/或低功耗。由于偶极子的旋转导致铁电层的极化反相，因此铁电存储器件与其他非易失存储器相比，例如电可擦可编程只读存储器(EEPROM)或快闪存储器，可以具有快100倍的运算速度。此外，用最优化设计，铁电存储器件可以产生从数百纳秒到几十纳秒的写操作速度。这样的高速操作甚至可比得上动态随机存取存储器(DRAM)的运行速度。关于可能的节电量，EEPROM或快闪存储器件一般需要使用约18伏(V)至约22V的高电压用于写操作。铁电存储器件通常仅需要约2V至约5V用于极化反相。因此，它们可以被设计成用单个低压电压电源操作。铁电存储器单元通常根据如上所述的铁电电容器的电极化存储逻辑状态。铁电电容器一般具有包括铁电材料例如锆钛酸铅(PZT)的介质材料。当电压加到铁电电容器的两个电极(或极板)时，铁电材料通常在导致电场方向上极化。用于改变铁电电容器的极化态的转换阈值有时叫作矫顽电压。铁电电容器一般显示出磁滞特性。基于它的极化态电流通常流入铁电电容器。如果铁电电容器的电极之间的电压差高于矫顽电压，那么根据加到铁电电容器的电压的极性，铁电电容器的极化态可以改变。电容器的极化态甚至在断电之后仍保持，因此提供具有非易失特性的铁电存储器件。铁电电容器在约1纳秒的时间内可以在极化态之间变化。因此，铁电存储器件比非易失性存储器例如EPROM和快闪EEPROM可以提供更快的编程时间。图1图示了具有常规的一个晶体管/一个电容器(1T/1C)结构的铁电存储单元。铁电存储单元MC提供有一个开关晶体管Tr和一个铁电电容器Cf。开关晶体管Tr的一个电流电极连接到位线BL，另一个电流电极连接到板线PL。如图1所示，电压Vp施加到板线PL。在铁电电容器Cf的两个电极之间的电压Vf是分电压(division voltage)(或耦合电压)。电压Vf对应于位线电压。通过施加脉冲信号到连接到铁电电容器Cf的板线PL可以进行这种铁电存储器件的读和写操作。由于铁电电容器通常具有高介电常数，因此铁电电容器Cf具有高电容量。而且，由于大量的铁电电容器共同连接到一个板线，因此施加到板线的脉冲信号可以具有长的延迟时间(和/或长的上升时间)。然而，这种长的延迟时间会降低铁电存储器的运行速度，这种结果是铁电存储器件结构特有的。当达到延迟时间极限时，为了增加铁电存储器件的运行速度，希望改变控制逻辑而不是调节施加到板线的脉冲信号的延迟时间。
技术实现思路
本专利技术的实施例包括具有铁电存储单元的铁电存储器件。铁电存储单元至少具有一条位线和板线。在写操作过程中，与板线的激励基本上同时，控制电路用写数据驱动该至少一条位线。储存装置还可以包括耦接到铁电存储单元的读出放大器，且控制电路还可以设置为在读出操作过程中与读出放大器的激励基本上同时使板线去激励。在本专利技术另一个的实施例中，控制电路配置为激励耦接到铁电存储单元的列选择信号以用写数据驱动该至少一条位线。板线的上升沿可以对应于板线的激励，板线的下降沿可以对应于板线的去激励。列选择信号的上升沿可以用写数据驱动该至少一条位线，以及列选择信号的下降沿可以使至少一条位线从写数据退耦。在本专利技术的又一个实施例中，控制电路配置为在写操作过程中在板线的激励之前用写数据驱动该至少一条位线。控制电路还可以配置为在写操作和/或读操作过程中与读出放大器的激励基本上同时使板线去激励。控制电路可以进一步配置为在读操作过程中在连接到铁电存储单元的列选择信号激励之前使板线去激励，铁电存储单元用写数据驱动该至少一条位线。在本专利技术的另一个实施例中，提供包括具有板线的铁电存储单元的铁电存储器件。读出放大器耦接到铁电存储单元。在读操作过程中，控制电路在与读出放大器的激励基本上同时使板线去激励。铁电存储器件还可以包括将至少一条位线耦接到数据信号的列选择信号，以及控制电路可以配置为在读操作过程中在列选择信号激励之前使板线去激励。控制电路可以配置为在写操作过程中与板线的激励基本上同时用写数据驱动该至少一条位线。在本专利技术的再一个实施例中，提供用于写入铁电存储器件的存储单元的方法，该存储单元具有至少一条位线和板线。该方法包括基本上同时用写数据驱动该至少一条位线并激励板线。在本专利技术的另一个实施例中，基本上同时用写数据驱动该至少一条位线并激励板线包括用写数据驱动该至少一条位线，然后激励板线。存储单元可以耦接到读出放大器，且可以在基本上同时使板线去激励和激励读出放大器之后，用写数据基本上同时驱动该至少一条位线并激励板线。在具体的实施例中，在耦接到存储单元的列选择信号的激励之前，在读操作过程中使板线去激励，存储单元将至少一条位线耦接到数据信号。在本专利技术的再一个实施例中，提供用于从铁电存储器件的存储单元读出的方法，该存储单元具有板线和连接到存储单元的读出放大器。方法包括基本上同时使板线去激励并激励读出放大器。铁电存储单元还可以包括至少一条位线，且该器件还可以包括将至少一条位线耦接到数据信号的列选择信号。在该实施例中，该方法还可以包括列选择信号的激励之前使板线去激励。根据本专利技术的另一个实施例，提供一种铁电存储器件，该器件包括耦接到字线、板线和位线的铁电存储单元。板线驱动器驱动板线，行译码器响应行地址驱动字线。读出放大器读出和放大位线上的电压，列选择电路响应列地址用数据线有选择地连接位线。数据输入电路从外部输送数据到数据线，以及控制逻辑用于控制板线驱动器、列选择电路、读出放大电路以及数据输入电路的的运行时间。控制逻辑产生第一到第四控制信号，通过第一控制信号启动板线驱动器，通过第二和第三控制信号启动读出放大电路，通过第四控制信号启动列选择电路。在写操作中，在第一控制信号的激励之前激励第四控制信号。在该实施例中，在写操作中，在列选择电路的激励之前，来自外部的数据通过数据输入电路加载到数据线上。在读操作中，在读出放大电路的激励之后控制逻辑启动列选择电路。控制逻辑包括响应芯片启动信号用于顺次地产生第一控制信号和第二和第三控制信号的第一信号发生器，响应写入启动信号、芯片启动信号和第一读出放大控制信号用于产生第四控制信号的第二信号发生器。在该实施例中，第二信号发生器响应指示写操作的写入启动信号，在第一控制信号的激励之前激励第四控制信号。在写操作中，根据第二控制信号的去激励，使激励的列控制信号去激励。在该实施例中，在读操作中，第二信号发生器响应第二控制信号的激励，激励列控制信号。在读操作中，根据第二控制信号的去激励，使激励的列控制信号去激励。在该实施例中，在读和写操作中，在第二和第三控制信号的激励之后，第一信号发生器激励最先激励的控制信号。附图说明从本专利技术如下详细的结合附图的说明并阅读更容易明白本专利技术的其他特点，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁电存储器件，包括铁电存储单元，具有至少一条位线和板线；以及控制电路，配置为在写操作期间在与板线的激励基本上同时用写数据驱动该至少一条位线。2.根据权利要求1的铁电存储器件，其中控制电路配置为激励耦接到铁电存储单元的列选择信号以用写数据驱动该至少一条位线。3.根据权利要求2的铁电存储器件，其中板线的上升沿对应于板线的激励，板线的下降沿对应于板线的去激励，且其中列选择信号的上升沿用写数据驱动该至少一条位线，列选择的下降沿使至少一条位线从写数据退耦。4.根据权利要求1的铁电存储器件，其中控制电路配置为在写操作期间在板线的激励之前用写数据驱动该至少一条位线。5.根据权利要求4的铁电存储器件，还包括耦接到铁电存储单元的读出放大器，且其中控制电路还配置为在写操作期间在与读出放大器的激励基本上同时使板线去激励。6.根据权利要求1的铁电存储器件，其中板线的上升沿对应于板线的激励，板线的下降沿对应于板线的去激励。7.根据权利要求1的铁电存储器件，还包括耦接到铁电存储单元的读出放大器，其中控制电路还配置为在读操作过程中与读出放大器的激励基本上同时使板线去激励。8.根据权利要求7的铁电存储器件，其中控制电路还配置为在读操作过程中在耦接到铁电存储单元的列选择信号的激励之前使板线去激励，控制电路用写数据驱动该至少一条位线。9.一种铁电存储器件，该器件包括具有板线的铁电存储单元；耦接到铁电存储单元的读出放大器；以及在读操作过程中在与读出放大器的激励基本上同时使板线去激励的控制电路。10.根据权利要求9的铁电存储器件，其中铁电存储单元还包括至少一条位线，其中该器件还包括将至少一条位线耦接到数据信号的列选择信号，以及控制电路还配置为在读操作过程中在列选择信号的激励之前使板线去激励。11.根据权利要求10的铁电存储器件，其中控制电路可以配置为在写操作过程中与板线的激励基本上同时驱动该至少一条位线。12.一种铁电存储器件，包括耦接到字线、板线以及位线的铁电存储单元；用于驱动板线的板线驱动器；用于响应行地址，驱动字线的行译码器；用于读出和放大位线上的电压的读出放大器；用于响应列地址用数据线有选择地连接位线的列选择电路；用于将数据从外部传送到数据线的数据输入电路；以及用于控制板线驱动器、列选择电路、读出放大电路和数据输入电路的运行时间的控制逻辑，其中控制逻辑产生第一到第四控制信号，通过第一控制信号启动板线驱动器，通过第二和第三控制信号启动读出放大电路，通过第四控制信号启动列选择电路；以及在写操作中在第一控制信号的激励之前激励第四控制信号。13.根据权利要求12的铁电存储器件，其中在写操作中，在列选择电路的激励之前，来自外部的数据通过数据输入电路加载到数据线上。14.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：田炳吉，金奇南，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：