强介质存储器及其动作方法技术

一种强介质存储器，其特征在于， 具备存储单元， 所述存储单元具备：位线；与上述位线垂直配置的字线；配置在上述位线及上述字线之间并且对于正、负任意一种电压施加方向都以几乎相同绝对值的门电压进行开通的开关元件；以及配置在上述位线及上述字线之间并且与上述开关元件串联连接的强介质电容器。（*该技术在2022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，特别涉及具有强介质电容器的。
技术介绍
近年，作为高速、耗电低的非易失性存储器，强介质存储器特别引人关注。因此，在强介质存储器方面投入了巨大精力进行开发研究。图13是以往最常用的强介质存储器的典型的电路图，图14是对应于图13的剖面构造图。参照图13及图14，在这种以往的构造中，在半导体基板101的表面的规定区域中，形成元件分离区102。在由元件分离区102所包围的元件形成区中，隔开规定间隔地形成源极区103及漏极区104。在位于源极区103与漏极区104间的沟道区域上，经栅极绝缘膜105形成构成字线(WL)的栅极电极106。位线(BL)113被电气连接于漏极区104。又，在源极区103，经正电极108、形成下部电极109。在下部电极109，经强介质层110、形成构成阳极线(PL)的上部电极111。由该下部电极109、强介质层110以及上部电极111形成强介质电容器112。又，由源极区103及漏极区104、栅电极106构成晶体管107。该晶体管107执行选择存储单元的开关功能。又，如图13所示，1个存储单元100是由1个晶体管107、1个强介质电容器112构成。但是，在图13及图14中的以往的强介质存储器的构造中，由于1个存储单元100是由1个晶体管107、1个强介质电容器112构成，因此，存储单元面积较大，显得不太合适。因此，以往，人们致力于开发只用1个强介质电容器构成1个存储单元的单一矩阵型强介质存储器、以及在晶体管的栅极部分形成强介质电容器的MFIS-FET(Metal Ferroelectric Insulator Semiconductor-Field Effect Transistor金属·强介质·绝缘体·半导体—场效应晶体管)、或MFMIS-FET(MetalFerroelectric Metal Insulator Semiconductor-Field Effect Transistor金属·强介质·金属·绝缘体·半导体—场效应晶体管)型的强介质存储器。图15是以往的单一矩阵型强介质存储器的电路图，图16是对应于图15的剖视图。参照图15及图16，在以往的单一矩阵型强介质存储器中，在位线(BL)201上形成强介质层202。又，在该强介质层202上，在与位线201相交叉的方向上形成字线(WL)203。由该位线201及强介质层202以及字线203构成强介质电容器210。对于该单一矩阵型的强介质存储器中，如图15所示，1个存储单元200仅由1个强介质电容器210构成。图17是用来说明利用以往单一矩阵型强介质存储器的1/2Vcc法进行写入动作时的电压的施加方法的一例的电路图，图18是用来说明利用以往单一矩阵型强介质存储器的1/3Vcc法进行写入动作时的电压的施加方法的一例的电路图。参照图17，对于1/2Vcc法的情况下，为了驱动被选择的存储单元(选择单元)，在选择单元连接的位线BL1与字线WL1之间加上Vcc电压。即，在位线BL1施加电源电压Vcc的同时、在字线WL1施加0V。又，在非选择的存储单元(非选择单元)连接的位线BL0及BL2施加0V，在非选择单元连接的字线WL0及WL2施加1/2Vcc。这样，在选择单元被施加Vcc电压的同时，在非选择单元施加1/2Vcc。参照图18，在以往的1/3Vcc法的场合，在位线BL1上施加电源电压Vcc的同时、在字线WL1施加0V。又，在未选择的存储单元(非选择单元)连接的位线BL0及BL2施加1/3Vcc，在非选择单元连接的字线WL0及WL2施加2/3Vcc。这样，在选择单元被施加Vcc电压的同时，在非选择单元上施加1/3Vcc。对于上述情况中选择单元的强介质层202(参照图16)，能够使分极反转十分饱和，并且对于非选择单元的强介质层，必须使得分极反转几乎不发生变化。但是，由于这种情况下介质磁滞的转折还不明显，如图19所示，如果对非选择单元中继续在相同方向上施加1/2Vcc或1/3Vcc，则就会发生通常说的信息(电荷量)的丢失，即产生所谓的干扰。如果产生这样的干扰，由于会丢失了写入在非选择单元中的信息，则难以作为强介质存储器使用。为此，可见，很难将图15及图16中所示的单一矩阵型构造的强介质存储器的实用化。又，图20是表示将以往的MFMIS-FET做成存储单元的1晶体管型的强介质存储器的电路图，图21是与图20对应的剖面构造图。参照图20及图21，在该1晶体管型的强介质存储器中，阱区302形成在半导体基板301的表面。又，在该阱区302的表面，隔开规定间隔而形成源极区303及漏极区304。在位于源极区303及漏极区304间的沟道区上，经栅绝缘膜305，形成栅电极306。在栅电极306上，经强介质层307，形成字线(WL)308。在漏极区304上电气连接位线(BL)310。在源极区303上连接阳极线(PL)311。在阱区302上连接源极线(SL)312。由栅电极306、强介质层307及字线308，构成强介质电容器315。又，由源极区303及漏极区304、栅绝缘膜305、栅电极306，构成晶体管309。此时，1个存储单元300具有在1个晶体管309的栅极部上形成强介质电容器315的构造。又，在图20及图21中表示的1晶体管型强介质存储器中，在写入时，形成图22那样的等效电路图。为此，在进行与图17及图18中的单一矩阵型强介质存储器同样的写入动作的场合，如果在非选择单元中继续将1/2Vcc或1/3Vcc施加在相同方向上，就会发生通常说的信息(电荷量)丢失即干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供可使非选择的存储单元中的抗干扰性提高的强介质存储器。本专利技术的另一目的是，通过提高非选择的存储单元中的抗干扰性，使单一矩阵型的强介质存储器实用化。本专利技术还有一个目的是，在1晶体管型的强介质存储器中，使非选择的存储单元中的抗干扰性提高。本专利技术的第1方面的强介质存储器，具备包含下述部分的存储单元，所述存储单元包含位线；与位线垂直配置的字线；以及配置在位线及字线之间并对于正与负的任意一种电压施加方向都以几乎相同绝对值的门电压进行开通的开关元件；以及配置在位线及字线之间并与开关元件串联连接的强介质电容器的存储单元。在该第1方面的强介质存储器中，如上所述，由于将对于正与负任意一种电压施加方向都以几乎相同的绝对值的门电压进行开通的开关元件串联连接于强介质电容器，可增大施加于选择单元的强介质电容器与非选择单元的强介质电容器的电压比，所以，在单一矩阵型的强介质存储器，可提高非选择单元的抗干扰性。在上述第1方面的强介质存储器中，最好具有脉冲施加手段，它用来将具有在把高电压施加到强介质电容器时产生分极反转、而在把低电压施加到强介质电容器时实质上不产生分极反转的规定脉冲宽度的脉冲施加于存储单元，无论在数据写入及读出的任一种情况下，在将具有上述规定的脉冲宽度的高电压脉冲施加到被选择的存储单元的同时，将具有上述规定的脉冲宽度的低电压脉冲施加到未被选择的存储单元。根据这样的构造，对于被选择的存储单元，可进行写入或者读出，同时对于非选择的存储单元几乎不会产生分极反转。结果，使得非选择的存储单元中的抗干扰性得到进一步提高。在上述第1方面的强介质存储器中，最好开关元件是双向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强介质存储器，其特征在于，具备存储单元，所述存储单元具备位线；与上述位线垂直配置的字线；配置在上述位线及上述字线之间并且对于正、负任意一种电压施加方向都以几乎相同绝对值的门电压进行开通的开关元件；以及配置在上述位线及上述字线之间并且与上述开关元件串联连接的强介质电容器。2.如权利要求1所述的强介质存储器，其特征在于，还具备脉冲施加手段，所述脉冲施加手段用于将具有当高电压施加到上述强介质电容器时产生分极反转、而在低电压施加到上述强介质电容器时实质上不产生分极反转的这样的规定脉冲宽度的脉冲，施加到上述存储单元上，在数据写入以及读出的任意一种情况下，在将具有上述规定脉冲宽度的高电压脉冲施加到被选择的存储单元的同时，将具有上述规定脉冲宽度的低电压脉冲施加到非被选择的存储单元。3.如权利要求1所述的强介质存储器，其特征在于，上述开关元件可以是有双向二极管。4.如权利要求3所述的强介质存储器，其特征在于，所述双向二极管可以是肖脱基二极管。5.如权利要求4所述的强介质存储器，其特征在于，上述肖脱基二极管由导电层与半导体层接合而形成，上述导电层含有金属和硅，其中，上述金属含有从由Ir，Pt，Ru，Re，Ni，Co及Mo构成的群体中选择出的至少一种。6.如权利要求4所述的强介质存储器，其特征在于，上述肖脱基二极管由导电层与半导体层接合而形成，上述导电层含有金属、氮和硅，上述金属含有从Ir，Pt，Ru，Re，Ni，Co及Mo的群体中选择出的至少一种。7.如权利要求3所述的强介质存储器，其特征在于，上述双向二极管是由p型半导体层与n型半导体层接合而形成的p-n二极管。8.如权利要求7所述的强介质存储器，其特征在于，形成上述p-n二极管的p型半导体层及n型半导体层，是由非晶形层形成。9.如权利要求1所述的强介质存储器，其特征在于，上述开关元件是利用隧道电流的MIM电容器。10.一种强介质存储器，其特征在于，具备存储单元，所述存储单元具备与场效应晶体管的栅极部分连接的强介质电容器；以及与所述强介质电容器串联并且对于正、负任意一种的电压施加方向都以几乎相同绝对值的门电压进行开通的开关元件。11.如权利要求10所述的强介质存储器，其特征在于，还具备脉冲施加手段，所述脉冲施加手段用来将具有当把高电压施加到上述强介质电容器时产生分极反转而、在把低电压施加到上述强介质电容器时实质上不产生分极反转的规定脉冲宽度的脉冲，施加到上述存储单元，在数据写入及读出的任意一种情况下，在将具有上述规定的脉冲宽度的高电压脉冲施加到被选择的存储单元的同时，将具有上述规定的脉冲宽度的低电压脉冲施...

【专利技术属性】
技术研发人员：松下重治，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：