存储器单元布置及其方法技术

各个方面涉及一种存储器单元布置，其包括：包括场效应晶体管结构和自发极化存储器层的存储器单元；和配置为通过写入操作引起存储器单元的写入的控制电路，写入操作包括：执行写入序列，该写入序列包括：向存储器单元供应写入信号集合以提供写入电压降，从而通过极化存储器层将存储器单元的阈值电压带入目标范围内，以及随后，向存储器单元供应后调节信号集合以提供相对于写入电压降具有相反极性的后调节电压降，从而通过部分去极化存储器层来改变阈值电压；以及检查阈值电压是否在目标范围内，并且在阈值电压不在目标范围内的情况下重复写入序列。重复写入序列。重复写入序列。

【技术实现步骤摘要】
存储器单元布置及其方法


[0001]各个方面涉及一种存储器单元布置、一种存储器单元及其方法(例如一种写入存储器单元的方法)。

技术介绍

[0002]总的来说，在半导体行业中已经开发了各种计算机存储器技术。计算机存储器的基本构造块可以被称为存储器单元。存储器单元可以为配置为(例如，逐位)存储至少一个信息的电子电路。存储在存储器单元中的信息可以通过确定存储器单元处于哪种可能的存储器状态来获得。目前，各种类型的存储器单元可以用于存储数据。举例来说，一种类型的存储器单元可以包括铁电材料的薄膜，其极化状态可以以受控的方式改变，以在存储器单元中存储数据，例如以非易失性的方式存储数据。存储器单元可以与一个或多个逻辑电路一起集成在例如晶片或芯片上。
附图说明
[0003]在附图中，相同的附图标记在所有不同的视图中通常指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，相反，重点通常放在说明本专利技术的原理上。在以下描述中，参考以下附图描述了本专利技术的各个方面，其中：
[0004]图1示意性示出了根据各个方面的电容性存储器结构；
[0005]图2示意性示出了根据各个方面的包括电容性存储器结构的存储器单元的等效电路图；
[0006]图3A至图3D各自示意性示出了根据各个方面的自发极化存储器层；
[0007]图4A至图4C示出了根据各个方面的写入操作；
[0008]图5A和图5B各自示出了根据各个方面的与自发极化存储器层中的切换时间和干扰相关的图形；
[0009]图6示意性地示出了根据各个方面的包括一个或多个存储器单元的存储器单元布置；
[0010]图7A至图7E示出了根据各个方面的经调适的写入操作；和
[0011]图8示出了根据各个方面的经调适的写入操作的示意性流程图。
具体实施方式
[0012]下面的详细描述参考了附图，这些附图通过图示的方式示出了可以实践本专利技术的具体细节和方面。足够详细地描述了这些方面，以使本领域技术人员能够实践本专利技术。在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以利用其他方面，并且可以进行结构、逻辑和电气上的改变。各个方面不一定是互斥的，因为一些方面可以与一个或多个其他方面相结合以形成新的方面。结合方法描述了各个方面，并且结合设备(例如，存储器单元布置、存储器单元或控制电路)描述了各个方面。然而，可以理解，结合方法描述的方面可以类似地应用于设备，反
之亦然。
[0013]术语“至少一个”和“一个或多个”可以理解为包括大于或等于一的任何整数，即一、二、三、四、[
……
]等。术语“多个”或“多种”可以理解为包括大于或等于二的任何整数，即二、三、四、五、[
……
]等。关于一组元件的短语
“……
中的至少一者”在本文中可以用来表示由这些元件组成的组中的至少一个元件。例如，关于一组元件的短语
“……
中的至少一者”在本文中可以用来表示以下选择：所列元件中的一者、多个所列元件中的一者、多个单独的所列元件、或多个数个所列元件。
[0014]在半导体行业，非易失性存储器技术的集成可以对片上系统(SoC)产品如微控制器(MCU)等有用。根据各个方面，非易失性存储器可以被集成在处理器的处理器核心附近。作为另一个示例，一个或多个非易失性存储器可以用作大容量存储设备的一部分。在一些方面，非易失性存储器技术可以基于至少一种场效应晶体管(FET)结构。在一些方面，存储器单元可以包括场效应晶体管结构和耦合到场效应晶体管结构的电容性存储器结构(本文也称为存储器电容器)。存储在电容性存储器结构中的电荷量可以影响场效应晶体管结构的阈值电压。场效应晶体管结构的阈值电压可以限定存储器单元所处的存储器状态。在一些方面，电容性存储器结构可以为耦合到场效应晶体管结构的栅极电极的铁电电容器结构(FeCAP)，以提供铁电场效应晶体管(FeFET)结构。因为铁电材料可以具有至少两种稳定的极化状态，所以它可以用于以非易失性方式改变场效应晶体管的阈值电压；因此，它可以用于将场效应晶体管转变成基于非易失性场效应晶体管的存储器结构。在其他方面，非易失性存储器技术可以基于至少一种电容性存储器结构。电容性存储器结构可以为或者可以包括铁电电容器结构。铁电材料可以例如通过控制存储在电容器结构中的电荷量，将铁电电容器结构转变成基于非易失性电容器的存储器结构。存储在电容性存储器结构中的电荷量可以由合适的电子读出电路(例如由电荷
‑
电压转换器)通过确定电容性存储器结构的切换电流来读出。
[0015]术语“自发极化的”、“可自发极化”或“自发极化”在本文中可以用于指材料超过电介质极化的极化能力。材料的矫顽力可以是消除剩余极化(如果存在的话)所需的反向极化电场强度的量度。自发极化(例如，剩余或非剩余自发极化)可以通过例如在极化P与电场E的图形中分析一个或多个滞后测量(例如，滞后曲线)来进行评估，其中材料被极化到相反的方向。材料的极化能力(电介质极化、自发极化和极化的剩磁特征)可以使用电容谱进行分析，例如，通过静态(C
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V)和/或时间解析测量，或者通过极化
‑
电压(P
‑
V)或正负反转(PUND)测量。
[0016]术语“自发极化的材料”或“自发极化材料”在本文中可以用于指除了其电介质极化能力之外还具有极化能力的材料。自发极化材料可以为或可以包括显示剩磁的自发极化材料，例如铁电材料，和/或不显示剩磁的自发极化材料，例如反铁电材料。
[0017]关于层、部分、结构、存储器单元(作为示例)的术语“剩余极化的”或“剩余极化”可以理解为表现出剩余极化能力的层(例如，除了电介质极化能力和/或非剩余极化能力之外)。在一些方面，剩余极化层、剩余极化结构、剩余极化存储器单元、剩余极化部分(仅作为示例)可以包括剩余极化(即，显示自发极化的剩磁)的材料，例如铁电材料。在其他方面，剩余极化层、剩余极化结构、剩余极化存储器单元、剩余极化部分(仅作为示例)可以包括自发极化且不显示剩磁的材料，例如在附加条件下的反铁电材料，在该附加条件下实施措施以
在反铁电材料内产生内部电场。可以以各种方式引起(例如，施加、产生、保持，作为示例)反铁电材料内的内部电场，例如，通过实现可以被充电到不同于零伏的电压的浮动节点，例如，通过实现电荷存储器层，例如，通过使用掺杂层，例如，通过使用适应电子功函数的电极层来产生内部电场，仅作为示例。
[0018]在下文中，参考示例性类型的存储器单元和/或电容性存储器结构来描述存储器单元和/或电容性存储器结构的各个方面。应当理解，通常，如本文中所述的存储器结构(例如，自发极化存储器结构)可以为允许提供各种类型的存储器单元(例如，如图1中示例性示出的电容性存储器单元，例如，如图2中示例性示出的基于场效应晶体管的电容性存储器单元，或者任何其他类型的存储器单元)的功能部件。根据各个方面，存储器结构可以包括一个或多个电极以及耦合到所述一个或多个电极的至少一个存储器层，该存储器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储器单元布置，所述存储器单元布置包括：包括场效应晶体管结构和自发极化存储器层的存储器单元；和配置为通过写入操作引起所述存储器单元的写入的控制电路，其中所述写入操作包括：执行写入序列，所述写入序列包括：向所述存储器单元供应写入信号集合以提供写入电压降，从而通过极化所述自发极化存储器层将与所述存储器单元相关联的阈值电压带入目标阈值电压范围内，以及随后，向所述存储器单元供应后调节信号集合以提供相对于所述写入电压降具有相反极性的后调节电压降，从而通过部分去极化所述自发极化存储器层来改变与所述存储器单元相关联的所述阈值电压；以及在执行所述写入序列之后，检查与所述存储器单元相关联的所述阈值电压是否在所述目标阈值电压范围内，并且在与所述存储器单元相关联的所述阈值电压不在所述目标阈值电压范围内的情况下，重复所述写入序列。2.根据权利要求1所述的存储器单元布置，其中所述写入操作还包括在所述检查确定与所述存储器单元相关联的所述阈值电压在所述目标阈值电压范围内的情况下，结束所述写入操作。3.根据权利要求1所述的存储器单元布置，其中所述写入操作还包括在所述检查确定与所述存储器单元相关联的所述阈值电压在所述目标阈值电压范围内的情况下，至少重复向所述存储器单元供应所述写入信号集合。4.根据权利要求1所述的存储器单元布置，其中所述阈值电压的改变包括所述阈值电压的移位，以使得与所述存储器单元相关联的存储器窗口的宽度减小。5.根据权利要求1所述的存储器单元布置，其中所述后调节电压降配置为通过减少所述自发极化存储器层的剩余极化来改变与所述存储器单元相关联的所述阈值电压。6.根据权利要求1所述的存储器单元布置，其中所述写入操作用于将所述存储器单元从与第一阈值电压相关联的第一存储器状态写入与第二阈值电压相关联的第二存储器状态，并且其中与所述自发极化存储器层的所述部分去极化相关联的所述阈值电压的变化包括所述第二阈值电压的移位，以使得所述第一阈值电压与所述第二阈值电压之间的差的绝对值减小。7.根据权利要求5所述的存储器单元布置，其中所述后调节电压降配置为减少所述自发极化存储器层的所述剩余极化的幅度，而不引起所述自发极化存储器层的所述剩余极化的符号反转。8.根据权利要求1所述的存储器单元布置，其中所述写入操作与针对所述存储器单元的单个编程操作或单个擦除操作相关。9.根据权利要求1所述的存储器单元布置，其中所述写入电压降配置为翻转在供应所述写入信号集合之前所述存储器单元所处
的存储器状态，和/或其中所述后调节电压降配置为维持所述存储器单元所处的存储器状态。10.根据权利要求1所述的存储器单元布置，其中在多个所述写入序列的初始写入序列中，所述写入电压降具有第一极性，并且其中在多个所述写入序列的后续写入序列中，所述写入电压降具有所述第一极性。11.根据权利要求10所述的存储器单元布置，其中所述后续写入序列的所述写入电压降相对于所述初始写入序列的所述写入电压降具有更大的幅度。12.根据权利要求1所述的存储器单元布置，其中在多个所述写入序列的初始写入序列中，所述写入信号集合包括一个或多个第一写入电压脉冲，并且其中在多个所述写入序列的后续写入序列中，所述写入信号集合包括一个或多个第二写入电压脉冲，其中所述一个或多个第一写入电压脉冲在以下至少一个方面不同于所述一个或多个第二写入电压脉冲：所述一个或多个第一写入电压脉冲的脉冲高度不同于所述一个或多个第二写入电压脉冲的脉冲高度，所述一个或多个第一写入电压脉冲的脉冲宽度不同于所述一个或多个第二写入电压脉冲的脉冲宽度，所述一个或多个第一写入电压脉冲的总导通时间不同于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：铁电存储器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：