專利名稱：強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置的數(shù)據(jù)讀出方法及強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置。
背景技術(shù)：
作為強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置，公知有在多個(gè)存儲(chǔ)單元的每一個(gè)中配置晶體管及強(qiáng)電介質(zhì)電容器各一個(gè)的1T/1C單元、或者其各存儲(chǔ)單元的每一個(gè)中進(jìn)一步配置參考單元的2T/2C單元的有源型強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置。作為更加適合大容量化的非易失性存儲(chǔ)裝置，有以一個(gè)強(qiáng)電介質(zhì)電容器作為各存儲(chǔ)單元的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置(參考特開(kāi)平9-116107號(hào)公報(bào))。
在現(xiàn)有技術(shù)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置中，數(shù)據(jù)讀出為檢測(cè)在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加讀出電壓時(shí)的電荷量的變化。在該數(shù)據(jù)讀出中，由于數(shù)據(jù)讀出余量比較小，存在著容易受到各個(gè)存儲(chǔ)單元內(nèi)的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的特性的分散偏差的影響等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)擴(kuò)大數(shù)據(jù)的讀出余量，能夠穩(wěn)定動(dòng)作的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置的數(shù)據(jù)讀出方法及強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置。
有關(guān)本發(fā)明一方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置的數(shù)據(jù)讀出方法，其特征在于，包括在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加讀出電壓的工序；和施加了上述讀出電壓值后的上述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的電容值動(dòng)態(tài)變化，且檢測(cè)出反應(yīng)其動(dòng)態(tài)變化的大小的工序。
這樣，在本發(fā)明一方式中，不是象現(xiàn)有技術(shù)那樣，檢測(cè)施加了讀出電壓時(shí)強(qiáng)電介質(zhì)電容器電荷量的變化，而是檢測(cè)其電容值反映強(qiáng)電介質(zhì)電容器電容值動(dòng)態(tài)變化的電壓。
有關(guān)本發(fā)明的其它方式的強(qiáng)電介質(zhì)記憶裝置可以實(shí)施上述強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置的數(shù)據(jù)讀出方法。
在這里，強(qiáng)電介質(zhì)電容器存儲(chǔ)第1數(shù)據(jù)或第2數(shù)據(jù)中的任意一個(gè)，第1數(shù)據(jù)(例如“0”數(shù)據(jù))是根據(jù)從第1極性的寫(xiě)入電壓恢復(fù)至0V時(shí)的第1極性自發(fā)分極強(qiáng)(比如圖1的B點(diǎn))來(lái)存儲(chǔ)向電介質(zhì)電容器的施加電壓，第2數(shù)據(jù)(例如“1”數(shù)據(jù))是根據(jù)從第2極性的寫(xiě)入電壓恢復(fù)至0V時(shí)的第2極性自發(fā)分極(比如圖1的D點(diǎn))來(lái)存儲(chǔ)強(qiáng)電介質(zhì)電容器的施加電壓。
所謂讀出電壓，第1極性的電壓(例如圖1的+Vs)施加到強(qiáng)電介質(zhì)電容器時(shí)，存儲(chǔ)著第1數(shù)據(jù)的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值的極性不反相，存儲(chǔ)著第2數(shù)據(jù)的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值的極性反相(在圖1中從負(fù)反相至正)。因此，分極反相的一方的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的容量變化大。
更具體地說(shuō)，強(qiáng)電介質(zhì)電容器施加讀出電壓時(shí)，根據(jù)強(qiáng)電介質(zhì)電容器分極反相的與否，連接在強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器的讀出線的電壓上升坡度不同的期間內(nèi)(例如圖3的T時(shí)刻或圖6的t3-t4期間)，可以檢測(cè)出上述電壓。
作為該讀出時(shí)序，根據(jù)強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值-負(fù)加電壓的遲滯特性，在存儲(chǔ)著第2數(shù)據(jù)(例如圖1的D點(diǎn))的強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加讀出電壓時(shí)，優(yōu)選強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值在0附近的時(shí)刻。
有關(guān)本發(fā)明另一方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括多個(gè)存儲(chǔ)單元，其分別具有強(qiáng)電介質(zhì)電容器和開(kāi)關(guān)元件；多條字線，其將沿第1方向排列配置的存儲(chǔ)單元的上述開(kāi)關(guān)元件的制御端共通連接，并沿上述第1方向延伸；多條位線，其將沿與上述第1方向交差的第2方向排列配置的存儲(chǔ)單位的上述開(kāi)關(guān)元件的一端共通連接，并沿上述第2方向延伸；多條讀出線，其將沿上述第2方向排列配置的存儲(chǔ)單元的上述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的一端以及上述開(kāi)關(guān)元件的另一端共通連接，并沿上述第2方向延伸；多條板線，其將沿上述第1方向排列配置的存儲(chǔ)單元的上述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的另一端共通連接，并沿上述第1方向延伸；和電壓檢測(cè)部，在向上述多個(gè)存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)選擇存儲(chǔ)單元的上述強(qiáng)電介質(zhì)電容器施加讀出電壓時(shí)，根據(jù)所選擇的強(qiáng)電介質(zhì)電容器分極反相的與否，相應(yīng)的讀出線的電壓上升坡度不同的期間內(nèi)，檢測(cè)上述讀出線的電壓。
在此，進(jìn)一步具有讀出時(shí)序發(fā)生裝置，其產(chǎn)生設(shè)定檢測(cè)讀出線的電壓的時(shí)期的時(shí)序信號(hào)。電壓檢測(cè)部具有與上述讀出線連接的多個(gè)讀出放大器。這時(shí)，如果讀出時(shí)序發(fā)生裝置，在多個(gè)讀出放大器中，通過(guò)輸出時(shí)序信號(hào)，激活多個(gè)讀出放大器，可以在上述時(shí)刻進(jìn)行電壓檢測(cè)。
在本發(fā)明的另一方式中，在數(shù)據(jù)讀出或數(shù)據(jù)寫(xiě)入中，向選擇選擇存儲(chǔ)單元的選擇字線施加選擇字線電壓，讓選擇存儲(chǔ)單元內(nèi)的開(kāi)關(guān)元件處于接通狀態(tài)，向選擇字線以外的非選擇字線施加非選擇字線電壓，讓非選擇存儲(chǔ)單元內(nèi)的開(kāi)關(guān)元件處于關(guān)斷狀態(tài)；向與選擇存儲(chǔ)單元連接的選擇板線施加讀出用板電壓或者寫(xiě)入用板電壓，讓選擇板線以外的非選擇板線處于浮接狀態(tài)。
在數(shù)據(jù)讀出中，向與選擇存儲(chǔ)單元連接的選擇位線施加讀出用位電壓，向選擇位線以外的非選擇位線施加非選擇位線電壓。
寫(xiě)入“1”數(shù)據(jù)時(shí)，向與選擇存儲(chǔ)單元連接的選擇位線施加“1”數(shù)據(jù)寫(xiě)入用位電壓，向選擇位線以外的非選擇位線施加非選擇位線電壓，向選擇板線施加“1”數(shù)據(jù)寫(xiě)入用板電壓。
寫(xiě)入“0”數(shù)據(jù)時(shí)，向與選擇存儲(chǔ)單元連接的選擇位線施加“0”數(shù)據(jù)寫(xiě)入用位電壓，向選擇位線以外的非選擇位線施加非選擇位線電壓，向選擇板線施加“0”數(shù)據(jù)寫(xiě)入用板電壓。
由上述時(shí)序信號(hào)在一定時(shí)間被激活的上述多個(gè)讀出放大器的每一個(gè)，將從讀出線的單元電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。


圖1表示強(qiáng)電介質(zhì)的遲滯特性圖。
圖2表示在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加電壓的電路的等效電路圖。
圖3表示在圖2所示強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加的分極反相時(shí)及分極非反相時(shí)的電壓上升特性圖。
圖4表示在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加的分極反相時(shí)的電壓上升特性與遲滯特性的角型性之間的相關(guān)的圖。
圖5表示有關(guān)本發(fā)明實(shí)施方式的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置的框圖。
圖6表示圖5所示存儲(chǔ)裝置中的數(shù)據(jù)讀出動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖7表示圖5所示存儲(chǔ)裝置中的“0”數(shù)據(jù)寫(xiě)入動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖8表示圖5所示存儲(chǔ)裝置中的“1”數(shù)據(jù)寫(xiě)入動(dòng)作的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
1、一般動(dòng)作強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置(以下也稱FeRAM)，是利用強(qiáng)電介質(zhì)的遲滯現(xiàn)象的非易失性存儲(chǔ)裝置。關(guān)于遲滯現(xiàn)象，在強(qiáng)電介質(zhì)上施加的電壓和強(qiáng)電介質(zhì)的分極值之間的相關(guān)圖如圖1所示。圖1的縱軸P(Q)表示強(qiáng)電介質(zhì)的分極值(電荷量)，橫軸V表示在強(qiáng)電介質(zhì)上施加的電壓。以如圖1所示遲滯曲線為特征的強(qiáng)電介質(zhì)，即使在強(qiáng)電介質(zhì)上施加的電壓為0V，也具有保持分極狀態(tài)的性質(zhì)(也稱自發(fā)分極)。此自發(fā)分極，在施加到強(qiáng)電介質(zhì)的電壓為正和為負(fù)時(shí)，各自有兩種分極狀態(tài)。通過(guò)讓這兩個(gè)分極狀態(tài)中的一方對(duì)應(yīng)“0”，而另一方對(duì)應(yīng)“1”，能夠利用強(qiáng)電介質(zhì)為存儲(chǔ)裝置的存儲(chǔ)介質(zhì)。此外，“1”數(shù)據(jù)寫(xiě)入及“0”數(shù)據(jù)寫(xiě)入按如圖1所示定義。因此，在本實(shí)施方式中，圖1的B點(diǎn)成為“0”數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)狀態(tài)，圖1的D點(diǎn)成為“1”數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)狀態(tài)。
寫(xiě)入“0”數(shù)據(jù)時(shí)，在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加寫(xiě)入電壓(例如電壓Vs)。于是強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值從圖1的B點(diǎn)或D點(diǎn)移動(dòng)至A點(diǎn)。寫(xiě)入后，在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加的電壓設(shè)定為0V，強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值移動(dòng)至圖1的B點(diǎn)。
寫(xiě)入“1”數(shù)據(jù)時(shí)，在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加寫(xiě)入電壓(例如電壓一Vs)。則強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值從圖1的B點(diǎn)或D點(diǎn)移動(dòng)至C點(diǎn)。寫(xiě)入后，在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加的電壓設(shè)定為0V，強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值移動(dòng)至圖1的D點(diǎn)。以上是，強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置的基本原理。
2，本發(fā)明的原理本發(fā)明的特征在于數(shù)據(jù)讀出動(dòng)作。對(duì)于數(shù)據(jù)讀出，在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加讀出電壓(例如電壓Vs)進(jìn)行的方法如同現(xiàn)有技術(shù)。這時(shí)，強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值從圖1的B點(diǎn)或D點(diǎn)移動(dòng)至A點(diǎn)。
以往，數(shù)據(jù)讀出時(shí)，基于圖1的B點(diǎn)或D點(diǎn)移動(dòng)至A點(diǎn)時(shí)的電荷量的變化，判定是“0”數(shù)據(jù)還是“1”數(shù)據(jù)。
本發(fā)明中，著眼于施加了讀出電壓后的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的容量值動(dòng)態(tài)變化，利用檢測(cè)反映其動(dòng)態(tài)變化的大小的電壓，來(lái)判定是“0”數(shù)據(jù)還是“1”數(shù)據(jù)。
在這里，強(qiáng)電介質(zhì)電容器存儲(chǔ)下面兩種數(shù)據(jù)中的任意一種。一種為，基于在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加的電壓從第1極性的輸入電壓(例如+Vs)恢復(fù)至0V時(shí)的第1極性的自發(fā)分極存儲(chǔ)的第1數(shù)據(jù)(圖1的B點(diǎn)的“0”數(shù)據(jù))；另一種為，基于在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加的電壓從第2極性的輸入電壓(例如一Vs)恢復(fù)至0V時(shí)的第2極性的自發(fā)分極存儲(chǔ)的第2數(shù)據(jù)(圖1的D點(diǎn)的“1”數(shù)據(jù))。
但是，作為讀出電壓把第1極性的電壓(圖1的+Vs)施加到強(qiáng)電介質(zhì)電容器上時(shí)，存儲(chǔ)著第1數(shù)據(jù)(圖1的B點(diǎn)的“0”數(shù)據(jù))的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值從圖1的B點(diǎn)移動(dòng)至A點(diǎn)。因此，強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值極性依舊為正極性，不反相(以下簡(jiǎn)稱為分極非反相)。
另外，作為讀出電壓把第1極性的電壓(圖1的+Vs)施加到強(qiáng)電介質(zhì)電容器時(shí)，存儲(chǔ)著第2數(shù)據(jù)(圖1的D點(diǎn)的“1”數(shù)據(jù))的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值從圖1的D點(diǎn)移動(dòng)至A點(diǎn)。因此，強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值極性為從負(fù)極性(點(diǎn)D)反相為正極性(點(diǎn)A)(以下簡(jiǎn)稱為分極反相)。
在這里參照?qǐng)D2所示的等效回路，對(duì)在強(qiáng)電介質(zhì)電容器C上施加的電壓V(t)進(jìn)行考察。如圖2所示，假設(shè)輸出電壓為Vout、輸出電阻為Rout、電流為i(t)，則Vout＝Rout×i(t)+V(t)……(1)假設(shè)強(qiáng)電介質(zhì)電容器C的動(dòng)態(tài)電容為C(V(t))、積蓄在強(qiáng)電介質(zhì)電容器的電荷量為Q(t)，則i(t)可由以下式(2)表示。
i(t)=dQ(t)dt=dQ(t)dV·dV(t)dt]]>=C(V(t))·dV(t)dt---......(2)]]>
根據(jù)式(1)及式(2)，可得Vout=Rout·C(V)·dV(t)dt+V(t)---......(3)]]>對(duì)該式(3)進(jìn)行變形，則最終得到以下式(4)所示微分方程式。
dV(t)dt=Vout-V(t)Rout·C(V(t))---......(4)]]>因此，通過(guò)假設(shè)相對(duì)于在強(qiáng)電介質(zhì)電容器C上施加的電壓V的強(qiáng)電介質(zhì)電容器C的動(dòng)態(tài)電容C(V)，可用數(shù)值解析方法解得在強(qiáng)電介質(zhì)電容器C上施加的電壓V(t)，能夠準(zhǔn)確計(jì)算出V(t)的時(shí)間變化。
以下的計(jì)算例中，為了簡(jiǎn)便，作為強(qiáng)電介質(zhì)電容器的C(V)假設(shè)了以下簡(jiǎn)易模型。另外為了簡(jiǎn)便只考察0V以上的電壓范圍。
分極非反相時(shí)C(V)=ϵ0·ϵnsw·Sd--(0≤V)---......(5)]]>分極反相時(shí)C(V)=ϵ0·ϵnsw·Sd---(0≤V≤Vc-Δ)]]>=ϵ0·ϵnsw·Sd+ϵ0·ϵsw·(V-(Vc-Δ))·Sd---(Vc-Δ≤V≤Vc)]]>=ϵ0·ϵnsw·Sd+ϵ0·ϵsw·((Vc+Δ)-V)·Sd---(Vc≤V≤Vc+Δ)]]>=ϵ0·ϵnsw·Sd---(Vc+Δ≤V)]]>……(6)式中，S是強(qiáng)電介質(zhì)電容器C的面積、d是強(qiáng)電介質(zhì)電容器的膜厚、ε0是真空的介電常數(shù)、εnsw是強(qiáng)電介質(zhì)電容器C的分極非反相時(shí)的動(dòng)態(tài)相對(duì)介電常數(shù)、εsw是強(qiáng)電介質(zhì)電容器C的分極反相時(shí)的動(dòng)態(tài)相對(duì)介電常數(shù)的最大值、Vc是強(qiáng)電介質(zhì)電容器C的抗電壓、Δ是表示分極反相時(shí)的分散偏差的指標(biāo)。另外在以下的計(jì)算中，假設(shè)εnsw＝500，Psw＝2Pr＝ε0×εsw×Δ/d＝50μC/cm2，Vc＝1.5V。在此，雖然有關(guān)2Pr值εsw×Δ為恒定值，εsw越大Δ越小，則遲滯曲線的角型性才會(huì)好，εsw越小Δ越大，則遲滯曲線的角型性差。
圖3表示利用上述公式計(jì)算出的、在分極反相時(shí)及分極非反相時(shí)在強(qiáng)電介質(zhì)電容器C上的施加電壓V(t)的波形。此外，在圖3中圖1所示的讀出電壓定為Vs＝3V。
如圖3所示，強(qiáng)電介質(zhì)電容器C的施加電壓V(t)在分極非反相時(shí)迅速上升至Vs＝3V的同時(shí)，在分極非反相時(shí)抗電壓Vc(＝1.5V)的附近施加電壓V(t)的上升停滯。如上所述，強(qiáng)電介質(zhì)電容器C的施加電壓V(t)在分極反相時(shí)和分極非反相時(shí)，其電壓上升坡度大大不同。
這是因?yàn)?，?qiáng)電介質(zhì)電容器C的動(dòng)態(tài)電容，在分極非反相時(shí)小，而在分極反相時(shí)以抗電壓為界限因正負(fù)轉(zhuǎn)換顯著變大。
強(qiáng)電介質(zhì)電容器C的施加電壓V(t)的上升坡度不同的期間，例如若著眼于圖3時(shí)刻T，強(qiáng)電介質(zhì)電容器C的施加電壓V(t)，分極非反相時(shí)大致達(dá)到讀出電壓Vs(＝3V)，而在分極反相時(shí)抗電壓Vs(＝1.5V)左右。
因而，若在圖3的例如時(shí)刻T的附近檢測(cè)出強(qiáng)電介質(zhì)電容器C的施加電壓V(t)，就能夠判定出它是分極非反相(即圖1的B點(diǎn)的“0”數(shù)據(jù))還是分極反相(即圖1的D點(diǎn)的“1”數(shù)據(jù))。而且，此檢測(cè)電壓差ΔV只能確保讀出電壓Vs和抗電壓Vc之間的差數(shù)，能夠大大確保讀出安全系數(shù)。
3、強(qiáng)電介質(zhì)電容器C的遲滯特性與角型性之間的關(guān)系圖1所示強(qiáng)電介質(zhì)電容器C的遲滯特性是，越逼近角型，能夠確保上述讀出安全系數(shù)的讀出時(shí)間能夠確保變長(zhǎng)。在這里，定義圖1所示的上下2邊的水平度越高、左右2邊的垂直度越高，角型性良好。
圖4表示分極反相時(shí)的強(qiáng)電介質(zhì)電容器C的施加電壓V(t)特性和角型性之間關(guān)系的特性圖。從圖4中能夠看出，越是角型性良好，能夠大大確保讀出余量的檢測(cè)時(shí)間的幅度就長(zhǎng)。
4、一實(shí)施方式以下，就按照上述基本原理動(dòng)作的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。此外，雖然以下實(shí)施方式是關(guān)于所謂的1T1C型強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置，顯然本發(fā)明也適用其他類型，例如2T2C型或交叉點(diǎn)型。
圖5表示一實(shí)施方式的存儲(chǔ)裝置的概略說(shuō)明圖。在存儲(chǔ)單元陣列400中，多條字線50及多條板線80互相平行排列配置。而且，在存儲(chǔ)單元陣列400中，與多條字線50及多條板線80交叉，多條位線60及多條讀出線70互相平行排列配置。另外，在存儲(chǔ)單元陣列400中，多個(gè)存儲(chǔ)單元410以矩陣狀態(tài)排列著。多個(gè)存儲(chǔ)單元410的每一個(gè)分別與多條字線50、位線60、讀出線70、及板線80的各一根分別連接。沿著行方向X排列的多個(gè)存儲(chǔ)單元410中，共同連接著一根字線50及一根板線80。沿著縱方向Y排列的多個(gè)存儲(chǔ)單元410中，共同連接著一根位線60及一根讀出線70。
多個(gè)字線50連接在字線驅(qū)動(dòng)部10。多個(gè)位線60連接在位線驅(qū)動(dòng)部20。多個(gè)讀出線70連接在讀出線驅(qū)動(dòng)部30。多個(gè)板線80連接在板線驅(qū)動(dòng)部40。另外，讀出線驅(qū)動(dòng)部30連接在讀出時(shí)序發(fā)生裝置100，接收來(lái)自讀出時(shí)序發(fā)生裝置100的信號(hào)的同時(shí)，把后述讀出放大器0活化。
各存儲(chǔ)單元410，由一個(gè)強(qiáng)電介質(zhì)電容器411和一個(gè)存取晶體管412構(gòu)成。各個(gè)存取晶體管412的柵極G與對(duì)應(yīng)的字線50連接，各個(gè)存取晶體管412的源極S與對(duì)應(yīng)的位線60連接。另外，各個(gè)存取晶體管412的漏極D與對(duì)應(yīng)的讀出線70及強(qiáng)電介質(zhì)電容器411的一端連接。強(qiáng)電介質(zhì)電容器411的另一端連接對(duì)應(yīng)的板線80。
圖6表示從圖5中的多個(gè)存儲(chǔ)單元410中任意一個(gè)選擇存儲(chǔ)單元410讀出數(shù)據(jù)時(shí)的各種電壓波形。圖5中例如從左上角的存儲(chǔ)元件410讀出數(shù)據(jù)時(shí)，圖5中從上第1行的字線50及板線80成為選擇字線及選擇板線，其他成為非選擇字線及非選擇板線。另外，位置在圖5從左第1列的位線60成為選擇位線。
在這里，給第1行的選擇字線50上施加圖5所示的選擇字電壓時(shí)位于第1行的存儲(chǔ)元件410中的全開(kāi)關(guān)412元件接通。這時(shí)，第1行以外的非選擇字線上施加圖5所示的非選擇字電壓時(shí)，位置在第1行以外的非存儲(chǔ)元件410中的全開(kāi)關(guān)元件412斷開(kāi)。
給第1列的選擇位線上施加圖5所示的選擇位電壓(例如0V)，給第1列的選擇板線上附加選擇板電壓(例如Vs)。則通過(guò)開(kāi)關(guān)元件412，選擇存儲(chǔ)單元中的強(qiáng)電介質(zhì)電容器411上施加如圖2所示的電壓V(t)。
向選擇存儲(chǔ)單元中的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的施加電壓V(t)，如圖3所示，分極反相和分極非反相間的電壓上升特性不同。因而，在選擇存儲(chǔ)單元連接讀出線70中，如圖6所示，產(chǎn)生與圖3同樣的電壓。
多條讀出線70，連接在如圖5所示的讀出線驅(qū)動(dòng)部30。讀出線驅(qū)動(dòng)部30，具有同時(shí)可以寫(xiě)入/讀出的N個(gè)讀出放大器。例如N＝8，N＝16，N＝32等。連接在選擇存儲(chǔ)單元的讀出線70切換至連接在N個(gè)讀出放大器的點(diǎn)與過(guò)去的相同。
本實(shí)施方式中，設(shè)置了發(fā)生時(shí)序信號(hào)的讀出時(shí)序發(fā)生裝置100，其時(shí)序信號(hào)是設(shè)定讀出線70的檢測(cè)電壓時(shí)期。此讀出時(shí)序發(fā)生裝置100，在N個(gè)讀出放大器輸出圖6表示的讀出時(shí)序脈沖。此脈沖高的圖6中的時(shí)刻t3-t4的讀出期間，N個(gè)讀出放大器呈快速化。
各讀出放大器，例如在圖3中的時(shí)刻T的分極非反相時(shí)的電壓作為基準(zhǔn)電壓輸入。因而，選擇存儲(chǔ)單元上的單元電壓與參考電壓作比較，能夠判定單元電壓是分極非反相電壓(即圖1B點(diǎn)的“0”數(shù)據(jù))，還是分極反相時(shí)的電壓(即圖1D點(diǎn)的“1”數(shù)據(jù))。
此外，圖4的第1行內(nèi)，包括選擇存儲(chǔ)單元以外的非選擇存儲(chǔ)單元。所以，第1列以外的非選擇位線按照?qǐng)D6的非選擇位電壓(例如0V)設(shè)定。其結(jié)果，第1行的非選擇存儲(chǔ)單元中的強(qiáng)電介質(zhì)電容器411上能夠施加0V。
另外，第2行以下的非選擇存儲(chǔ)單元，雖然開(kāi)關(guān)元件412全部斷開(kāi)狀態(tài)，本實(shí)施狀態(tài)中增加，由從板線驅(qū)動(dòng)部40讓非選擇板線浮接。
圖7表示“0”數(shù)據(jù)寫(xiě)入，圖8表示“1”數(shù)據(jù)寫(xiě)入的動(dòng)作。
即使在數(shù)據(jù)寫(xiě)入上，如同上述數(shù)據(jù)讀出，第1行的選擇字線上施加選擇字電壓，第1行的存儲(chǔ)單元410內(nèi)的開(kāi)關(guān)元件412成接通狀態(tài)。第2行以外的非選擇字線上施加非選擇字電壓，第1行以外的非選擇存儲(chǔ)單元內(nèi)的開(kāi)關(guān)元件412成斷開(kāi)狀態(tài)。另外，非選擇位線施加非選擇位電壓，非選擇板線浮接。
“0”數(shù)據(jù)寫(xiě)入動(dòng)作，實(shí)質(zhì)上與上述數(shù)據(jù)讀出工作相同。從讀出線驅(qū)動(dòng)部30提供數(shù)據(jù)的點(diǎn)不同。因而，如圖7，選擇位線上施加“0”數(shù)據(jù)的寫(xiě)入用位電壓(例如0V)，選擇板線上施加“0”數(shù)據(jù)的寫(xiě)入用板電壓(例如Vs)。其結(jié)果，選擇存儲(chǔ)元件中的強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加+Vs，如圖1寫(xiě)入“0”數(shù)據(jù)。
“1”數(shù)據(jù)寫(xiě)入動(dòng)作，基于“0”數(shù)據(jù)寫(xiě)入動(dòng)作，只要替換選擇位線和選擇板線之間的電壓即可?？傊?，如圖8，選擇位線上施加“1”數(shù)據(jù)的寫(xiě)入用位電壓(例如Vs)，選擇板線上施加“1”數(shù)據(jù)的寫(xiě)入用板電壓(例如0V)。其結(jié)果，選擇存儲(chǔ)元件中的強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加-Vs，如圖1寫(xiě)入“1”數(shù)據(jù)。
此外，本發(fā)明并不只局限于上述實(shí)施方式，在本發(fā)明的要點(diǎn)的范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)種種變形。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置的數(shù)據(jù)讀出方法，其特征在于，包括在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加讀出電壓的工序；和施加了所述讀出電壓值后的所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的電容值動(dòng)態(tài)變化，且檢測(cè)出反應(yīng)其動(dòng)態(tài)變化的大小的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置的數(shù)據(jù)讀出方法，其特征在于，在所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器中存儲(chǔ)第1數(shù)據(jù)或第2數(shù)據(jù)中的任意一個(gè)，所述第1數(shù)據(jù)根據(jù)從第1極性的寫(xiě)入電壓返回到0V時(shí)的第1極性自發(fā)分極存儲(chǔ)向強(qiáng)電介質(zhì)電容器的施加電壓，所述第2數(shù)據(jù)根據(jù)從第2極性的寫(xiě)入電壓恢復(fù)至0V時(shí)的第2極性自發(fā)分極存儲(chǔ)強(qiáng)電介質(zhì)電容器的施加電壓；作為所述讀出電壓，將所述第1極性的電壓施加到所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器上時(shí)，存儲(chǔ)著所述第1數(shù)據(jù)的所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值的極性不反相，存儲(chǔ)著所述第2數(shù)據(jù)的所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值的極性反相。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置的數(shù)據(jù)讀出方法，其特征在于，作為所述讀出電壓，將所述第1極性的電壓施加到所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器上時(shí)，與存儲(chǔ)著所述第1數(shù)據(jù)的所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的電容值的動(dòng)態(tài)變化相比，存儲(chǔ)著所述第2數(shù)據(jù)的所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的電容值的動(dòng)態(tài)變化大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置的數(shù)據(jù)讀出方法，其特征在于，在所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加所述讀出電壓時(shí)的與所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器連接的讀出線的表示電壓上升的電壓上升曲線中，包括所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值為第1值的情況時(shí)和第2值的情況時(shí)電壓上升坡度不同的部分，檢測(cè)所述電壓的時(shí)刻設(shè)定在根據(jù)所述電壓上升坡度不同的部分特定的期間內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置的數(shù)據(jù)讀出方法，其特征在于，在所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值—施加電壓的遲滯特性中，對(duì)存儲(chǔ)有所述第2數(shù)據(jù)的所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器施加所述讀出電壓時(shí)，在所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值變?yōu)?附近的時(shí)刻，檢測(cè)所述電壓。
6.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，包括電壓施加部，其對(duì)強(qiáng)電介質(zhì)電容器施加讀出電壓；和電壓檢測(cè)部，施加了所述讀出電壓的所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的電容值動(dòng)態(tài)變化，檢測(cè)反映其動(dòng)態(tài)變化的大小的電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，在所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加所述讀出電壓時(shí)的與所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器連接的讀出線的表示電壓上升的電壓上升曲線中，包括所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值為第1值的情況時(shí)和第2值的情況時(shí)電壓上升坡度不同的部分，所述電壓檢測(cè)部，在根據(jù)所述電壓上升坡度不同的部分特定的期間內(nèi)檢測(cè)所述電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括多個(gè)存儲(chǔ)單元，其分別具有強(qiáng)電介質(zhì)電容器和開(kāi)關(guān)元件；多條字線，其將沿第1方向排列配置的存儲(chǔ)單元的所述開(kāi)關(guān)元件的控制端共通連接，并沿所述第1方向延伸；多條位線，其將沿與所述第1方向交差的第2方向排列配置的存儲(chǔ)單位的所述開(kāi)關(guān)元件的一端共通連接，并沿所述第2方向延伸；多條讀出線，其將沿所述第2方向排列配置的存儲(chǔ)單元的所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的一端以及所述開(kāi)關(guān)元件的另一端共通連接，并沿所述第2方向延伸；多條板線，其將沿所述第1方向排列配置的存儲(chǔ)單元的所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的另一端共通連接，并沿所述第1方向延伸；和電壓檢測(cè)部，其包括所述電壓檢測(cè)機(jī)構(gòu)；所述電壓檢測(cè)部，在向所述多個(gè)存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)選擇存儲(chǔ)單元的所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器施加讀出電壓時(shí)，在與所述選擇的存儲(chǔ)單元的所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器連接的讀出線的表示電壓上升的電壓上升曲線中，包含所述強(qiáng)電介質(zhì)電容器的分極值為第1值的情況時(shí)和第2值的情況時(shí)的電壓上升坡度不同的部分，所述電壓檢測(cè)部，在根據(jù)所述電壓上升坡度不同的部分特定的期間內(nèi)檢測(cè)所述電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，進(jìn)一步具有讀出時(shí)序發(fā)生裝置，其產(chǎn)生設(shè)定檢測(cè)所述讀出線的電壓的時(shí)期的時(shí)序信號(hào)；所述電壓檢測(cè)部具有與所述讀出線連接的多個(gè)讀出放大器；所述讀出時(shí)序發(fā)生裝置，在所述多個(gè)讀出放大器中，通過(guò)輸出所述時(shí)序信號(hào)，激活所述多個(gè)讀出放大器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，在數(shù)據(jù)讀出或數(shù)據(jù)寫(xiě)入中，向選擇所述選擇存儲(chǔ)單元的選擇字線施加選擇字線電壓，讓所述選擇存儲(chǔ)單元內(nèi)的所述開(kāi)關(guān)元件處于接通狀態(tài)，向所述選擇字線以外的非選擇字線施加非選擇字線電壓，讓非選擇存儲(chǔ)單元內(nèi)的所述開(kāi)關(guān)元件處于關(guān)斷狀態(tài)；向與所述選擇存儲(chǔ)單元連接的選擇板線施加讀出用板電壓或者寫(xiě)入用板電壓，讓所述選擇板線以外的非選擇板線處于浮接狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，在數(shù)據(jù)讀出中，向與所述選擇存儲(chǔ)單元連接的選擇位線施加讀出用位電壓，向所述選擇位線以外的非選擇位線施加非選擇位線電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，寫(xiě)入“1”數(shù)據(jù)時(shí)，向與所述選擇存儲(chǔ)單元連接的選擇位線施加“1”數(shù)據(jù)寫(xiě)入用位電壓，向所述選擇位線以外的非選擇位線施加非選擇位線電壓，向所述選擇板線施加“1”數(shù)據(jù)寫(xiě)入用板電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，寫(xiě)入“0”數(shù)據(jù)時(shí)，向與所述選擇存儲(chǔ)單元連接的選擇位線施加“0”數(shù)據(jù)寫(xiě)入用位電壓，向所述選擇位線以外的非選擇位線施加非選擇位線電壓，向所述選擇板線施加“0”數(shù)據(jù)寫(xiě)入用板電壓。
14，根據(jù)權(quán)利要求8～13中任一項(xiàng)所述的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置，其特征在于，由所述時(shí)序信號(hào)在一定時(shí)間被激活的所述多個(gè)讀出放大器的每一個(gè)，將從所述讀出線的單元電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。
全文摘要
本發(fā)明提供一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)裝置的數(shù)據(jù)讀出方法，具有在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上施加讀出電壓的工序；施加了讀出電壓后的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的電容值動(dòng)態(tài)變化，且檢測(cè)出反應(yīng)其動(dòng)態(tài)變化大小的電壓的工序。在時(shí)刻T，存儲(chǔ)有第1數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元分極非反相時(shí)和存儲(chǔ)有第2數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元分極反相時(shí)，產(chǎn)生電壓差ΔV，讀出余量變大。
文檔編號(hào)G11C11/22GK1534782SQ20041003147
公開(kāi)日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2004年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者柄澤潤(rùn)一, 木島健, 名取榮治, 治 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社