铁电存储器装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及具有由许多存储器单元组成的存储器单元阵列的一种铁电存储器装置，这些存储器单元分别具有至少一个选择晶体管（ＴＧ１，ＴＧ２）和一个存储电容器（ＣＦ１，ＣＦ２），并且是经字线（ＷＬ）和位线（ＢＬ，ｂＢＬ）可控制的。跨每个存储电容器（ＣＦ１，ＣＦ２）有一支短路晶体管（ＳＧ１，ＳＧ２），以便保护存储电容器（ＣＦ１，ＣＦ２）免受干扰脉冲。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有由许多存储器单元组成的存储器单元阵列的一种铁电存储器装置，这些存储器单元分别具有至少一个选择晶体管和一个存储电容器，并且是经字线和位线可控制的。众所周知，非易失铁电存储器装置基于铁电效应，此效应尽管缺少外电场，却保持绝缘体之内的偶极子的极化。换言之，所存储信息的保持正好要求，不允许施加电场到存储器装置的存储电容器上。但是在集成电路中不能避免，在铁电存储电容器的电极上特别是由于寄生元件出现小的电压差。按存储电容器电介质的极化不同，和按电压差的极性不同，这些电压差加强或减弱电介质的极化。电压差也可以称为干扰脉冲。因此取决于干扰脉冲的数目和/或幅度，或多或少强烈地减弱所存储的信息。在最坏情况下，在读出存储器装置时甚至导致错误评估，这实际上相当于数据损失。以下借助附图说明图10详述这一点，在此图中画出了铁电存储电容器的磁滞曲线。此磁滞曲线表明，在施加电压V=0的情况下，存在着能够存储信息的两种极化状态P。如果例如由于干扰脉冲19，极化从点17移向点18，并且在干扰脉冲衰减之后重新有电压0，极化则不回到点17，而是更确切地说移向位于点17之下的点20。因此多个干扰脉冲可能造成最后丢失信息。在存储器装置运行期间，干扰脉冲的耦合也取决于，应用哪种存储器装置方案。在所谓的VDD/2方案中，尤其是在所有铁电存储电容器的一个共同电极上的，例如在开关存储器装置时的，电压波动的电容耦合和反向PN结的泄漏电流导致干扰脉冲。在脉冲方案中，脉冲电极排(Elektrodenschiene)的对未选择存储器单元电容的过偶合专门造成干扰脉冲。此外，在VDD/2方案和脉冲方案中，选择晶体管或传输门的电荷注入和电容耦合造成干扰脉冲。最后在NAND方案中，晶体管上的电压降，通过在存储器单元的读出和写入时出现的电流引起干扰脉冲。对于在VDD/2方案中的泄漏电流问题有两种解决方案出发点这两者基于，不是连续地，就是循环地通过存储器单元的选择晶体管补充供应通过反向的PN结流出的电荷。但是只要不访问存储器装置，选择晶体管的连续的接通才是可能的。也就是如果进行对存储器装置的访问，则只有存储器单元阵列的一个字线是允许有源的，而必须关断所有另外的字线。然后，在存储器访问之后，必须重新接通所有的字线，这通过高的电容负荷造成功率需求的巨大上升。选择晶体管的循环接通也有缺点，即通过循环之间的泄漏电流出现存储电容器上的干扰脉冲，在任何情况下在其幅度上可以限制这些干扰脉冲。增加困难的还有，反向PN结的泄漏电流不仅承受着强烈的波动，而是也随着温度显著地上升。在脉冲方案中，为了节省芯片面积和尽可能小地构成存储器装置，大多将比在读出和写入访问时动用的，双倍那么多的存储电容器连接到一个共同的电极排上。为了回避这一点，因此必须显著地增大存储器单元的基面，这却是出于成本原因不应追求的。在存储器单元的NAND类似的装置上解决反向PN结的泄漏电流问题，也可以与VDD/2方案结合地采用这种装置。可是然后在存储器单元的读出和写入时，由于晶体管的有限电阻在相邻单元上出现干扰脉冲。对于在VDD/2和脉冲方案中出现的选择晶体管的电荷注入和电容耦合的问题，目前还没有令人满意的解决方案。可是在将来，此问题可能带来较少的困难，因为场效应晶体管的沟道电荷随着增大的集成密度总是进一步地减少。图11还展示现有的，在其上互补存储信息的双晶体管双电容器存储器单元(2T2C存储器单元)，这拥有不需要基准单元的优点。图12中展示了一种单晶体管单电容器存储器单元(1T1C存储器单元)。不仅对于“开放的”位线布置，而且对于“折叠的”位线布置均可以采用这种存储器单元。在两种情况下基准电压对于读出信号的评估是必要的。不仅2T2C存储器单元，而且1T1C存储器单元是适合于VDD/2方案的，而且也是适用于脉冲方案的。图11和12在细节上示出字线WL，位线BL或bBL，供电导线PL，具有电容Cferro和选择晶体管TG1,TG2的铁电存储电容器CF1和CF2。在采用这种存储器单元的所有存储器装置上，与作为存储器装置基础的哪个方案无关，出现由于干扰脉冲导致的上述问题。因此基于本专利技术的任务在于，创立一种铁电存储器装置，在此存储器装置上可靠地避免了由干扰脉冲引起的信息损失。为了解决此任务，开始时所述类型的铁电存储器装置，按本专利技术是通过一种短路存储电容器电极的、跨每个存储电容器的短路晶体管表征的。为了避免干扰脉冲的不利影响，因而在按本专利技术的存储器装置上，对于每个铁电存储电容器，安排能够短路铁电存储电容器电极的一个附加的晶体管。这个附加的晶体管可以或者是像选择晶体管那样相同类型的，也就是例如在N沟道场效应晶体管中的具有正起始电压(Einsatzspannung)的一个增强型晶体管，或者但是也可以以优先的方式，是在N沟道场效应晶体管中的具有负起始电压的耗尽型晶体管。耗尽型晶体管是特别有利的，因为通过它，不仅在有源的运行状态下，而且在关断状态下，以法拉第笼的形式提供对铁电存储电容器用的有效的保护。此外在巧妙地选择起始电压时可以保证，与1T1C存储器单元相比存储器装置不需要附加的面积。存储电容器可以作为选择晶体管之上的叠层电容器布置，或者错开地作为选择晶体管旁边的“补偿”电容器布置。用于运行铁电存储器装置的一种方法，其特征在于，在读出或写入过程之后，通过经短路晶体管的控制，使存储电容器的两个电极到相同的电位上。以下借助于附图详述本专利技术。所展示的图1为按本专利技术的一个第一实施例的铁电存储器装置的电路图，此存储器装置具有带短路晶体管的2T2C单元，图2为具有12F2和折叠位线的2T2C单元的示意性俯视图，图3为具有16F2，短路晶体管和折叠位线的2T2C单元的示意性俯视图，图4为图3或9的单元的剖面图，图5为按本专利技术的一个第二实施例的铁电存储器装置的电路图，此存储器装置具有带短路晶体管的1T1C单元，图6为具有折叠位线的1T1C单元的俯视图，图7为具有16F2，短路晶体管和折叠位线的1T1C单元的示意性俯视图，图8为具有带8F2，短路晶体管和折叠位线系统结构的1T1C单元的存储器装置，图9为具有8F2，短路晶体管和折叠位线的1T1C单元的示意性俯视图，图10为在铁电存储器的磁滞曲线，图11为现有2T2C单元的电路图，和图12为现有1T1C单元的电路图。图10至12是在开始时已经阐述过的。以下在说明图1至9时对于互相对应的部分采用像图10至12中的相同的相关号。图1展示按本专利技术一个第一实施例的，按本专利技术铁电存储器装置的存储器单元。此存储器单元，还拥有附加于图11的现有存储器单元的短路晶体管SG1,SG2，这些短路晶体管用它们的源极漏极线路分别跨接存储电容器CF1,CF2，并且是经控制线SL可控制的。短路晶体管SG1,SG2可以是增强型的，或耗尽型的，但是在此情况下优先耗尽型，因为此耗尽型既在有源运行状态下，也在关断状态下作为“法拉第”笼保证铁电电容器CF1或CF2用的有效保护。图2展示具有折叠位线的2T2C存储单元的俯视图，在此情况下专门表示了位线接点1，有源面积2，用于接点接通的插头(Plug)或插塞(Stoepsel)3，底板电极(Bodenelektrode)4和字线5。当像在两个相邻传输门用的动态存储器上本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有由许多存储器单元组成存储器单元阵列的铁电存储器装置，这些存储器单元分别具有至少一个选择晶体管，一个短路晶体管（ＳＧ１，ＳＧ２）和一个存储电容器（ＣＦ１，ＣＦ２），并且是经字线（ＷＬｉ）和经位线（ＢＬ，ｂＢＬ）可控制的，其中每个短路晶体管是用它的可控制线路布置在所属存储电容器（ＣＦ１，ＣＦ２）的电极之间的，其特征在于，－短路晶体管（ＳＧ）具有不同于选择晶体管（ＴＧ）的一个另外的起始电压，和－选择晶体管（ＴＧ）的控制接头和短路晶体管（ＳＧ）的控制接头是与字线（ＷＬｉ）连接的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 1998-7-22 19832994.61．具有由许多存储器单元组成存储器单元阵列的铁电存储器装置，这些存储器单元分别具有至少一个选择晶体管，一个短路晶体管(SG1,SG2)和一个存储电容器(CF1,CF2)，并且是经字线(WLi)和经位线(BL,bBL)可控制的，其中每个短路晶体管是用它的可控制线路布置在所属存储电容器(CF1,CF2)的电极之间的，其特征在于，-短路晶体管(SG)具有不同于选择晶体管(TG)的一个另外的起始电压，和-选择晶体管(T...

【专利技术属性】
技术研发人员：G布劳恩，H赫尼格施米德，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]