專利名稱：強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)讀出方法及強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的讀取方法及強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件。
背景技術(shù)：
年近來(lái)，人們不斷地提出將強(qiáng)電介質(zhì)用于存儲(chǔ)單元中的電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)非易失性的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件。強(qiáng)電介質(zhì)電容器具有遲滯特性，故即便電場(chǎng)為零也會(huì)留有極性隨經(jīng)歷不同的殘留極化。因此，可用強(qiáng)電介質(zhì)電容器的殘留極化表示存儲(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)非易失性存儲(chǔ)器件。
美國(guó)專利No.4873664說(shuō)明書中揭示有2種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件。第一種的存儲(chǔ)單元由每位一個(gè)晶體管及一個(gè)電容器(1T1C)構(gòu)成，且如每256個(gè)主體存儲(chǔ)單元(標(biāo)準(zhǔn)單元)設(shè)有一個(gè)基準(zhǔn)存儲(chǔ)單元。第二種不設(shè)基準(zhǔn)存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元由每位2個(gè)晶體管及2個(gè)電容器(2T2C)構(gòu)成，一對(duì)互補(bǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一對(duì)強(qiáng)電介質(zhì)電容器中。
構(gòu)成電容器的強(qiáng)電介質(zhì)材料，已知有KNO3、PbLa2O3-ZrO2-TiO2及PbTiO3-PbZrO3等。按照PCT國(guó)際公開(kāi)No.WO93/12542公報(bào)，還公開(kāi)有適合于強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的比PbTiO3-PbZrO3疲勞度小得多的強(qiáng)電介質(zhì)材料。
現(xiàn)在來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)明一下已有技術(shù)如2T2C組成的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)。圖31為存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)圖，圖32為讀出放大器電路圖，圖33為動(dòng)作時(shí)序圖，圖34為強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖，圖35為電源電壓與數(shù)據(jù)讀出時(shí)位線電壓的關(guān)系圖。
圖31中，C00～C37為強(qiáng)電介質(zhì)電容器，CPD為單元板極驅(qū)動(dòng)器，SA0～SA3為讀出放大器，CP為單元板極信號(hào)，WL0～WL3為字線，BL0～BL3、/BL3～/BL3為位線。在圖32中，BP為位線預(yù)充電信號(hào)，/SAP、SAN為讀出放大器控制信號(hào)，VSS為接地電壓，VDD為電源電壓。
在圖34中，點(diǎn)A～F為表示強(qiáng)電介質(zhì)電容器兩電極施加正負(fù)電場(chǎng)時(shí)的遲滯特性。點(diǎn)P901～P903表示強(qiáng)電介質(zhì)電容器讀出時(shí)的狀態(tài)。
存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，例如其位線BL0和/BL0連接于讀出放大器SA0，強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00和C01通過(guò)以字線WL0為柵極的N溝道型MOS晶體管分別連接于位于BL0、/BL0。而且強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00、C01還連接由單元板極驅(qū)動(dòng)器CPD驅(qū)動(dòng)的單元板極信號(hào)CP。讀出放大器SA0，其電路結(jié)構(gòu)為受控于讀出放大器控制信號(hào)/SAP、SAN，并由位線預(yù)充電信號(hào)BP控制位線BL0和/BL0的預(yù)充電。
下面，參照?qǐng)D33和圖34說(shuō)明上述電路的工作。
首先，由位線預(yù)充電信號(hào)BP將位于BL0和/BL0預(yù)充電到邏輯電壓“L”。之后，位線預(yù)充電信號(hào)BP為邏輯電壓“L”，使位線BL0和/BL0為浮置狀態(tài)。
強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00及C01的起始狀態(tài)分別為圖34的點(diǎn)B和點(diǎn)E。下面，取字線WL0為邏輯電壓“H”，單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“H”。這里，字線WL0的邏輯電壓“H”的電平為升至電源電壓VDD以上的電壓。此時(shí)，強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00及C01的兩電極加有電場(chǎng)，故在位線BL0和/BL0上生成取決于強(qiáng)電介質(zhì)電容器與包含寄生電容等的位線電容的電容比的電位，這兩根位線的電壓構(gòu)成讀出數(shù)據(jù)。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00及C01的狀態(tài)分別為圖34的點(diǎn)P901和點(diǎn)P902。
此后，讀出放大器控制信號(hào)/SAP為邏輯電壓“L”，SAN為邏輯電壓“H”，使讀出放大器SA0工作。由此，將位線讀出的電位放大到電源電壓VDD和接地電壓VSS。也即，通過(guò)讀出放大器SA0的工作，將電源電壓VDD加到從位線BL0、/BL0讀出的電位中具有較高電位的位線BL0上。這樣，位線BL0的電位變?yōu)檫壿嬰妷骸癏”。與此同時(shí)，具有較低電位的位線/BL0上加有接地電壓VSS，位線/BL0的電位變?yōu)檫壿嬰妷骸癓”。因此，兩位線的電位根據(jù)其電位的不同能夠變?yōu)檫壿嬰妷骸癏”和“L”。也即，讀出放大器SA0將兩位線的電位差放大至電源電壓VDD與接地電壓VSS的電位差。在本說(shuō)明書中，將這樣的工作簡(jiǎn)稱為將位線讀出的電位放大到電源電壓VDD和接地電壓VSS。
此時(shí)，強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00及C01的狀態(tài)分別為圖34的點(diǎn)P903和點(diǎn)D。
接著，作為重寫操作、取單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“L”。這是一種用來(lái)防止強(qiáng)電介質(zhì)電容器極化電平下降，使下面的讀出操作能平穩(wěn)進(jìn)行的操作。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00及C01的狀態(tài)分別為圖34的點(diǎn)A和點(diǎn)E。
此后，讀出放大器停止工作，借助位線預(yù)充電信號(hào)BP將位線BL0和/BL0預(yù)充電到邏輯電壓“L”，強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00及C01的狀態(tài)為圖34的B點(diǎn)和E點(diǎn)。
圖35表示，作為上述讀出操作，取單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“H”，在位線BL0和/BL0讀出數(shù)據(jù)時(shí)，位線BL0和/BL0的電位與電源電壓的關(guān)系。圖35所示虛線表示字線WL0邏輯電壓“H”的電平比電源電壓足夠高，從而使存儲(chǔ)單元晶體管的閾值無(wú)影響時(shí)的位線BL0的電位。但實(shí)際上為實(shí)線所示比虛線所述電位低的電位。
然而，在已有2T2C結(jié)構(gòu)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件中，按照上面所述，往往存儲(chǔ)單元晶體管閾值影響讀至位線的電位低，此時(shí)位線間電位差也即位線BL0與/BL0的電位差就小。特別是低電壓時(shí)這種影響大，故存在低電壓工作困難的問(wèn)題。
為此，若提高字線電壓來(lái)解決上述問(wèn)題，則會(huì)使電路復(fù)雜化，同時(shí)由于字線升壓，存儲(chǔ)單元晶體管的耐壓等會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。
在讀出操作中，作為位線邏輯電壓“L”側(cè)的操作，由于與電源電壓相同的電壓值單向加給強(qiáng)電介質(zhì)電容器，故存在對(duì)強(qiáng)電介質(zhì)電容器讀出次數(shù)壽命不利的問(wèn)題。這些問(wèn)題不只是限于2T2C結(jié)構(gòu)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)，1T1C結(jié)構(gòu)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件中也同樣存在。
本發(fā)明考慮到上述已有技術(shù)存在的問(wèn)題，其目的在于提供一種低電壓操作比已有技術(shù)更為可靠的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的讀出方法及強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，權(quán)利要求1記載的本發(fā)明，是一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)讀出方法，其特征在于，所述強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件備有具有連接于字線的柵極和連接于位線的漏極的存儲(chǔ)單元晶體管，具有連接于單元板極的第一電極和連接于所述存儲(chǔ)單元晶體管源極的第二電極，并存有數(shù)據(jù)的強(qiáng)電介質(zhì)電容器，和連接于所述位線的電位變更手段；所述方法對(duì)將所述單元板極從第一電位轉(zhuǎn)變到第二電位再?gòu)脑摰诙娢晦D(zhuǎn)變到所述第一電位側(cè)的一連串動(dòng)作至少運(yùn)行一次后，所述電位變更手段將所述位線的電位改變到預(yù)定值，并讀出該預(yù)定值。
權(quán)利要求2記載的本發(fā)明，其特征在于，根據(jù)所述位線的位線電容值和/或所述強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的規(guī)定電源電壓值來(lái)確定所述改變到預(yù)定值的操作是在所述單元板極的所述一連串操作之后進(jìn)行，還是在從所述第一電位轉(zhuǎn)變到所述第二電位后進(jìn)行。
權(quán)利要求3記載的本發(fā)明，是一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有
具有連接于字線的柵極和連接于位線的漏極的存儲(chǔ)單元晶體管；轉(zhuǎn)變至預(yù)定電位的單元板極；具有連接于所述單元板極的第一電極和連接于所述存儲(chǔ)單元晶體管源極的第二電極，并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的強(qiáng)電介質(zhì)電容器；連接于所述位線的讀出放大器；將所述單元板極從所述第一電位轉(zhuǎn)變至所述第二電位，再?gòu)脑摰诙娢晦D(zhuǎn)變至所述第一電位側(cè)后，控制所述讀出放大器將所述位線的電位改變到預(yù)定值的控制手段。
權(quán)利要求8記載的本發(fā)明，是一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有柵極、漏極分別連接于字線、位線的存儲(chǔ)單元晶體管，第一電極、第二電極分別連接于單元板極、所述存儲(chǔ)單元晶體管源極的強(qiáng)電介質(zhì)電容器，連接于所述位線的讀出放大器，檢測(cè)預(yù)定電壓的電壓檢測(cè)電路，和根據(jù)所述檢測(cè)電壓控制驅(qū)動(dòng)單元板極的控制電路；所述控制電路根據(jù)所述電壓檢測(cè)電路的檢測(cè)結(jié)果是否滿足預(yù)定基準(zhǔn)，切換到轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)所述單元板極的第一驅(qū)動(dòng)模式或脈沖驅(qū)動(dòng)所述板極的第二驅(qū)動(dòng)模式。
按照上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明采用例如脈沖驅(qū)動(dòng)單元板極信號(hào)將電場(chǎng)單方向施加給強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元電容器，進(jìn)而不施加或反向施加，然后驅(qū)動(dòng)讀出放大器讀出的方式，或采用多次轉(zhuǎn)變單元板極信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)讀出放大器讀出的方式，故讀出的位線電壓差大。根據(jù)電源電壓檢測(cè)信號(hào)選用上述驅(qū)動(dòng)方式，故在很寬的電源范圍內(nèi)讀出的位線電壓差大。在多次轉(zhuǎn)變單元板極信號(hào)的讀出方式中，可考慮電流消耗選擇最佳轉(zhuǎn)變次數(shù)，并能使單元板極信號(hào)轉(zhuǎn)變時(shí)的電壓最佳化。
附圖概述圖1為本發(fā)明第一實(shí)施形態(tài)強(qiáng)電介質(zhì)電容器的工作時(shí)序圖；圖2為本發(fā)明第一實(shí)施形態(tài)強(qiáng)電介質(zhì)電容器的工作遲滯特性圖；圖3為第一實(shí)施形態(tài)中另一例強(qiáng)電介質(zhì)電容器的工作時(shí)序圖；圖4為第一實(shí)施形態(tài)中另一例強(qiáng)電介質(zhì)電容器的工作遲滯特性圖；圖5為本發(fā)明第一實(shí)施形態(tài)中電源電壓與讀出數(shù)據(jù)時(shí)位線電壓的關(guān)系圖；
圖6為本發(fā)明第二實(shí)施形態(tài)中強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖；圖7為本發(fā)明第三實(shí)施形態(tài)中的工作時(shí)序圖；圖8為本發(fā)明第四實(shí)施形態(tài)中的工作時(shí)序圖；圖9為本發(fā)明第四實(shí)施形態(tài)中強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖；圖10為本發(fā)明第四實(shí)施形態(tài)中電源電壓與讀出數(shù)據(jù)時(shí)位線電壓的關(guān)系圖；圖11為本發(fā)明中板極轉(zhuǎn)變工作模式和第四實(shí)施形態(tài)中板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作模式的選擇切換點(diǎn)與電源電壓相關(guān)性的圖；圖12為本發(fā)明第五實(shí)施形態(tài)中強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖；圖13為本發(fā)明第五實(shí)施形態(tài)中電源電壓與讀出數(shù)據(jù)時(shí)位線電壓的關(guān)系圖；圖14為1T1C型存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)圖；圖15為本發(fā)明第六實(shí)施形態(tài)中工作時(shí)序圖；圖16為本發(fā)明第七實(shí)施形態(tài)中工作時(shí)序圖；圖17為本發(fā)明第八實(shí)施形態(tài)中工作時(shí)序圖；圖18為本發(fā)明第八實(shí)施形態(tài)中強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖；圖19為本發(fā)明第九實(shí)施形態(tài)中工作時(shí)序圖；圖20為本發(fā)明第八、九實(shí)施形態(tài)中工作中板極驅(qū)動(dòng)次數(shù)與位線讀出電壓的關(guān)系圖；圖21為本發(fā)明第十實(shí)施形態(tài)中工作時(shí)序圖；圖22為本發(fā)明第十實(shí)施形態(tài)中強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖；圖23為本發(fā)明第十一實(shí)施形態(tài)中工作時(shí)序圖；圖24為本發(fā)明第十一實(shí)施形態(tài)中強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖；圖25為本發(fā)明第十二實(shí)施形態(tài)中工作時(shí)序圖；圖26為本發(fā)明第十二實(shí)施形態(tài)中強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖；圖27為2T2C型存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)圖；圖28為已有技術(shù)例的工作時(shí)序圖；圖29為已有技術(shù)例的強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖；圖30為為已有技術(shù)例的位線電容與位線電壓的關(guān)系圖；圖31為表示存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)例的圖；圖32為表示讀出放大電路結(jié)構(gòu)例的圖；圖33為已有技術(shù)例的工作時(shí)序圖。
圖34為已有技術(shù)例的強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖；圖35為已有技術(shù)例的電源電壓與讀出數(shù)據(jù)時(shí)位線電壓的關(guān)系圖。
符號(hào)說(shuō)明1-存儲(chǔ)單元；2-位線預(yù)充電電路；3-讀出放大器；4-基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路；P201～P203、P401～P403、P901～P903--表示強(qiáng)電介質(zhì)電容器讀出時(shí)的狀態(tài)的點(diǎn)；C0～C9、C00～C09、C為10～C37--強(qiáng)電介質(zhì)電容器；CPD-單元板極驅(qū)動(dòng)器；SA0～SA3讀出放大器；CP-單元板極單元；WL、WL0～WL3-字線；BL、/BL、BL0～BL3、BL0-/BL3-位線；BP-位線預(yù)充電信號(hào)；/SAP、SAN、SAE-讀出放大器控制信號(hào)；VSS-接地電壓；VDD-電源電壓；RCP-基準(zhǔn)單元板極信號(hào)；RWL-基準(zhǔn)字線；EQ0、EQ1-位線均衡信號(hào)，INV-“非”電路；Qn0～Qn27-N溝道型MOS晶體管；Qp21～Qp23-P溝道型MOS晶體管；t11～t218-時(shí)刻；L1H～L3H、L1L～L3L-表示位線電容的直線；H11～H215、L11～L215-表示強(qiáng)電介質(zhì)電容器在各工作狀態(tài)下的狀態(tài)點(diǎn)；VH1～VH21-“H”的讀出電壓；VL1～VL21-“L”的讀出電壓；ΔV1～ΔV21讀出電位差。
實(shí)施本發(fā)明的最佳形態(tài)下面，參照


本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
實(shí)施形態(tài)1圖1為本發(fā)明第一實(shí)施形態(tài)強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的工作時(shí)序圖，圖2為強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖，圖5為電源電壓與數(shù)據(jù)讀出時(shí)位線電壓的關(guān)系圖。
存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)與已有技術(shù)的結(jié)構(gòu)相同，如圖31所示那樣。讀出放大器的電路圖也與已有技術(shù)的相同。如圖32所示那樣。因此，省略對(duì)本實(shí)施形態(tài)中強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的電路結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。但是，控制讀出放大器和單元板極信號(hào)CP的控制電路(省略圖示)與已有技術(shù)的不同。關(guān)于這一點(diǎn)在下面的工作說(shuō)明中談及。
圖2中，點(diǎn)A-點(diǎn)F表示強(qiáng)電介質(zhì)電容器兩電極施加正負(fù)電場(chǎng)時(shí)的遲滯特性，點(diǎn)P201～P203表示強(qiáng)電介質(zhì)電容器的讀出時(shí)的狀態(tài)。
本發(fā)明的電位變更手段對(duì)應(yīng)于圖31所示讀出放大器SA0～SA3。
下面，邊參照?qǐng)D1及圖2邊說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的工作，同時(shí)也描述本發(fā)明強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)讀出方法的一實(shí)施形態(tài)。
首先，位線預(yù)充電信號(hào)BP(省略圖示)為“H”時(shí)，位線BL0和/BL0被預(yù)充電為邏輯電壓“L”。
下面，位線預(yù)充電信號(hào)BP為L(zhǎng)時(shí)，位線BL0和/BL0變?yōu)楦≈脿顟B(tài)。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00及C01的起始狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)于圖2中B點(diǎn)和E點(diǎn)。
接著，按照控制電路(省略圖示)的指令，字線WL0為邏輯電壓“H”，單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“H”。這里，字線WL0的邏輯電壓“H”的電平大于電源電壓VDD。因此，加給強(qiáng)電介質(zhì)電容器的電壓為比升至電源電壓VDD以上的電壓僅低存儲(chǔ)單元晶體管的閾值的電壓。例如，電源電壓VDD為3.0V，升壓后的電壓為4.0V，閾值為1.5V，則加給強(qiáng)電介質(zhì)電容器的電壓為4.0-1.5＝2.5V。在升壓后的電壓比電源電壓VDD大存儲(chǔ)單元晶體管閾值電壓以上情況下，例如，若為3.0+1.5＝4.5V以上，則加給強(qiáng)電介質(zhì)電容器的電壓為電源電壓VDD(3.0V)。
此時(shí)強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00及C01兩電極產(chǎn)生電場(chǎng)，在位線BL0和/BL0上出現(xiàn)由強(qiáng)電介質(zhì)電容器與包含寄生電容等位線電容的電容比確定的電位。同時(shí)，強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00及C01的狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)于圖2所示點(diǎn)P201和點(diǎn)P202。
下面，按照控制電路的指令，單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“L”。此時(shí)，雖讀至位線BL0和/BL0的電位下降，但兩者的電位差卻比單元板極信號(hào)CP變?yōu)檫壿嬰妷骸癓”之前更大。即使存儲(chǔ)單元晶體管的閾值可能有影響，也會(huì)使這種影響減少。其理由如下。
即，由于位線電位下降，接于字線的存儲(chǔ)單元晶體管的柵極電壓與接于位線的存儲(chǔ)單元晶體管的漏極或源極的電位差變大，故不易受閾值的影響，該電位差，即字線位線間的電位差，若大于閾值，則基本上不受閾值的影響。
這里，強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00及C01的狀態(tài)為圖2所示點(diǎn)P203和點(diǎn)E附近。
之后，控制電路輸出的讀出放大器控制信號(hào)/SAP為邏輯電壓“L”，SAN為邏輯電壓“H”，使讀出放大器SA0工作。由此，從位線讀出的電位放大到電源電壓VDD和接地電壓VSS，同時(shí)還進(jìn)行重寫操作。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00及C01的狀態(tài)為圖2中A點(diǎn)和E點(diǎn)。本發(fā)明的控制手段對(duì)應(yīng)于上述控制電路。
這里，在點(diǎn)A狀態(tài)下，如上所述，由于字線WL0充分升壓，故強(qiáng)電介質(zhì)電容器加有電源電壓VDD。
此后，按照控制電路來(lái)的信號(hào)停止讀出放大器的工作，位線預(yù)充電信號(hào)BP從“ L”變?yōu)椤癏”，使位線BL0和/BL0預(yù)充電到邏輯電壓“L”。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00及C01的狀態(tài)為圖2中B點(diǎn)和E點(diǎn)。
作為上述讀出操作，取單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“H”。圖5示出其后單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“L”時(shí)將數(shù)據(jù)讀至位線BL0和/BL0情況下，位線BL0和/BL0電位與電源電壓的關(guān)系。如圖5所示，位線BL0與/BL0的電位差比已有技術(shù)的大。
當(dāng)單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“L”時(shí)，讀出放大器不工作。所以，位線為浮置狀態(tài)，負(fù)載小，故具有操作快、耗電小的效果。
在讀出放大器工作的同時(shí)，還具有向強(qiáng)電介質(zhì)電容器進(jìn)行數(shù)據(jù)重寫的效果。實(shí)際情況工作的下限電壓可從2.0V降至1.5V左右，因此，可低電壓化。
讀出操作中，在P202點(diǎn)只施加給強(qiáng)電介質(zhì)電容器C01比電源電壓低的電壓，故強(qiáng)電介質(zhì)電容器的讀出次數(shù)壽命方面比已有技術(shù)有利。
下面，參照?qǐng)D3、圖4說(shuō)明單元板極信號(hào)CP的驅(qū)動(dòng)電壓比位線BL0、/BL0的驅(qū)動(dòng)電壓大的圖1所示情況例。這里，圖3、圖4分別對(duì)應(yīng)于圖1、圖2。即，圖3為該例中強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的工作時(shí)序圖，圖4為該強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖。
即，如圖3所示，單元板極信號(hào)CP的邏輯電壓“H”的電平取得比讀出放大器的驅(qū)動(dòng)電壓(這里為電源電壓VDD)大，故與圖1所示情況相比，位線BL0和位線/BL0的電位差更大。因此，與圖1所示工作的上述例相比，該情況下數(shù)據(jù)讀出的電位差大，故能以更低的電壓工作。
實(shí)施形態(tài)2圖6是本發(fā)明第2實(shí)施形態(tài)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖。下面參照該圖對(duì)本實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。
在該圖中，點(diǎn)A～F是在強(qiáng)電介質(zhì)電容器的兩極加上正負(fù)電場(chǎng)時(shí)的遲滯特性，點(diǎn)P401～P403表示強(qiáng)電介質(zhì)電容器讀出時(shí)的狀態(tài)。
本實(shí)施形態(tài)的工作時(shí)序與第1實(shí)施形態(tài)的圖1相同，本實(shí)施形態(tài)與上述實(shí)施形態(tài)不同，其特征在于，不使字線升壓。也就是說(shuō)，本實(shí)施形態(tài)在強(qiáng)電介質(zhì)電容器的H方數(shù)據(jù)再寫時(shí)或?qū)懭霑r(shí)不加像電源電壓那樣的高電壓，設(shè)法延長(zhǎng)強(qiáng)電介質(zhì)電容器的壽命，特別是讀出寫入次數(shù)的壽命。
下面對(duì)本實(shí)施形態(tài)的工作加以說(shuō)明。
首先，位線BL0與/BL0由位線預(yù)充電信號(hào)BP預(yù)充電到邏輯電壓“L”。而強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00和C01的初始狀態(tài)為圖6的點(diǎn)B和點(diǎn)E。
接著，使字線WL0為邏輯電壓“H”，使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“H”電平。這里，字線WL0的邏輯電壓“H”的電平是電源電壓VDD。加在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上的電壓是比電源電壓VDD低存儲(chǔ)單元晶體管的閾值的電壓。這時(shí)，在強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00和C01兩極上加上電場(chǎng)，從而在位線BLO和/BLO上產(chǎn)生由包含強(qiáng)電介質(zhì)電容和寄生電容等的位線電容的電容比決定的電位。
又，根據(jù)控制電路的指示，使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“L”電平。這時(shí)，位線BL0和/BL0讀出的電位下降，但是它們之間的電位差比使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“L”電平之前更大。而且即使有存儲(chǔ)單元晶體管的閾值的影響，也可以減小該影響。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00和C01的狀態(tài)是圖6所示的點(diǎn)P403和點(diǎn)E。
此后，與上述第1實(shí)施形態(tài)一樣使讀出放大器SAO工作。借助于此，位線上讀出的電位被放大到電源電壓VDD和接地電壓VSS，同時(shí)也進(jìn)行再寫操作。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00和C01的狀態(tài)是圖6所示的點(diǎn)A和點(diǎn)E。
在本實(shí)施形態(tài)的情況下，如上所述點(diǎn)A的狀態(tài)下由于字線沒(méi)有升壓，強(qiáng)電介質(zhì)電容器只加上比電源電壓VDD低存儲(chǔ)單元晶體管閾值的電壓。
此后，使讀出放大器停止工作，位線BL0與/BL0由位線預(yù)充電信號(hào)BP預(yù)充電到邏輯電壓“L”。而強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00和C01的狀態(tài)為圖6所示的點(diǎn)B和點(diǎn)E對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。
本實(shí)施形態(tài)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件與第1實(shí)施形態(tài)所所述的情況相同，讀出操作中的、強(qiáng)電介質(zhì)電容器C01上施加的電壓比電源電壓VDD低。而且在本強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的情況下，再寫時(shí)對(duì)強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00只施加比電源電壓VDD低存儲(chǔ)單元晶體管閾值的電壓。因此，有延長(zhǎng)本強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00、C01的壽命，特別是具有延長(zhǎng)讀出寫入次數(shù)的的效果。并且由于在再寫時(shí)施加在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上的電壓比電源電壓VDD低閾值電壓的大小，因此具有驅(qū)動(dòng)用消耗電力也小的效果。
實(shí)施形態(tài)3圖7是本發(fā)明第3實(shí)施形態(tài)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的工作時(shí)序圖，下面參照該圖對(duì)本實(shí)施形態(tài)加以說(shuō)明。
本實(shí)施形態(tài)的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的工作的遲滯特性與第2實(shí)施形態(tài)的情況相同，下面用圖6進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施形態(tài)的特征在于，在選擇字線之前驅(qū)動(dòng)單元板極信號(hào)，在選擇字線時(shí)立即從強(qiáng)電介質(zhì)電容器讀出電荷，實(shí)現(xiàn)高速操作。還有，讀出放大器SAO的工作時(shí)序與第1和第2實(shí)施形態(tài)相同。
下面對(duì)本實(shí)施形態(tài)的動(dòng)作加以說(shuō)明。
首先，位線BL0與/BL0由位線預(yù)充電信號(hào)BP預(yù)充電到邏輯電壓“L”。而強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00和C01的初始狀態(tài)為圖6的點(diǎn)B和點(diǎn)E。
其次，使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“H”。這時(shí)，強(qiáng)電介質(zhì)電容器的狀態(tài)沒(méi)有特別變化。
又，使字線WL0為邏輯電壓“H”。這里，字線WL0的邏輯電壓“H”的電平取電源電壓VDD。加在強(qiáng)電介質(zhì)電容器上的電壓是比電源電壓VDD低存儲(chǔ)單元晶體管的閾值的電壓。但是也可能升壓。這時(shí)，單元板極信號(hào)CP由于已經(jīng)是邏輯電壓“H”，所以在強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00和C01兩極上加上電場(chǎng)，從而位線BLO和/BLO上產(chǎn)生由包含強(qiáng)電介質(zhì)電容和寄生電容等的位線電容的電容比決定的電位。于是，這些電位被讀出。
接著，使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“L”。這時(shí)，位線BL0和/BL0讀出的電位下降，但是它們之間的電位差由于沒(méi)有存儲(chǔ)單元晶體管的閾值的影響而變大。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00和C01的狀態(tài)為圖6所示的點(diǎn)P403和點(diǎn)E附近。
此后，使讀出放大器工作。借助于此，位線上讀出的電位被放大為電源電壓VDD和接地電壓VSS，同時(shí)也進(jìn)行再寫操作。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00和C01的狀態(tài)是圖6的點(diǎn)A和點(diǎn)E。在點(diǎn)A的狀態(tài)下由于字線沒(méi)有升壓，強(qiáng)電介質(zhì)電容器上只加上比電源電壓VDD低存儲(chǔ)單元晶體管閾值的電壓。
此后，使讀出放大器停止工作，位線BL0與/BL0由位線預(yù)充電信號(hào)BP預(yù)充電到邏輯電壓“L”。而強(qiáng)電介質(zhì)電容器C00和C01的狀態(tài)為圖6的點(diǎn)B和點(diǎn)E。
這樣，采用本實(shí)施形態(tài)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，由于與字線的選擇同時(shí)，從強(qiáng)電介質(zhì)電容器讀出電荷，能夠?qū)崿F(xiàn)高速操作。再者，借助于與第2實(shí)施形態(tài)組合的實(shí)施例，可以得到兩者的效果。
以上對(duì)2T2C型結(jié)構(gòu)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件講行了說(shuō)明，但是并不限于這種結(jié)構(gòu)，對(duì)于1T1C型結(jié)構(gòu)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，也能夠以同樣的工作方法實(shí)施，得到同樣的效果。下面把使單元板極暫時(shí)上升到H電平，然后下降到L電平后，使讀出放大器工作這樣工作方法稱為板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式。
這樣，采用上述實(shí)施形態(tài)時(shí)，從強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元電容器讀出的位線上的電位沒(méi)有存儲(chǔ)單元晶體管閾值的影響，可低電壓工作。又，單元板極信號(hào)轉(zhuǎn)變時(shí)的負(fù)荷也小，可高速操作，具有能夠作為低消耗電力的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的效果。
上述實(shí)施形態(tài)是在位線電容值和電源電壓值處于規(guī)定的條件下時(shí)，特別是如下面所述，在位線電容值小的情況下和電源電壓小的情況下有效起作用的實(shí)施形態(tài)。但是，強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的位線電容量和電源電壓往往也在工作中變動(dòng)，而且有時(shí)也有意改變各種數(shù)值的設(shè)定。這樣，由于位線電容和電源電壓變化，使上述位線之間的電位差發(fā)生變化。
因此，下面考慮位線和電源電壓的變化，對(duì)實(shí)施上述板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作的情況等的實(shí)施形態(tài)加以說(shuō)明。
在進(jìn)入實(shí)施形態(tài)的說(shuō)明之前，首先以已有的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，對(duì)位線電容和電源電壓的變化引起的位線之間的電位差變化這一點(diǎn)加以敘述。
亦即，對(duì)已有的2T2C型結(jié)構(gòu)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，就其結(jié)構(gòu)與工作加以簡(jiǎn)單說(shuō)明。
圖27是存儲(chǔ)單元及其周邊電路的結(jié)構(gòu)圖。圖28是工作的時(shí)序圖。圖29是強(qiáng)電介質(zhì)電容器的動(dòng)作的遲滯特性圖。圖30是位線電容量和位線電壓的關(guān)系圖。又，C21～C22是強(qiáng)電介質(zhì)電容器，CP是單元板極信號(hào)。又，WL是字線，BL、/BL是位線。而BP是位線預(yù)充電信號(hào)，SAE是讀出放大器控制信號(hào)，VSS是接地電壓。又，INV是“非”電路，Qn21～Qn27是N溝道MOS晶體管，Qp21～Qp23是P溝道MOS晶體管。又，1表示存儲(chǔ)單元，2表示位線預(yù)充電電路、3表示讀出放大器。t211～t218表示時(shí)刻，L1H、L1L是表示位線電容量的直線。而H211～H215、L211～L215是表示在各狀態(tài)下的強(qiáng)電介質(zhì)電容器的狀態(tài)的點(diǎn)。又，VH21是“H”的讀出電壓，VL21是“L”的讀出電壓，ΔV21是讀出電位差。
電路結(jié)構(gòu)情況如下，即位線BL和/BL連接于讀出放大器3，位線BL和/BL上通過(guò)以字線WL為柵極的N溝道MOS晶體管Qn21、Qn22分別連接著強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21、C22。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21、C22又連接單元板極信號(hào)CP。而讀出放大器3由讀出放大器控制信號(hào)SAE控制，位線BL和/BL的預(yù)充電由位線預(yù)充電信號(hào)BP控制。
下面參照?qǐng)D28和圖29對(duì)所述2T2C型結(jié)構(gòu)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的工作加以說(shuō)明。
首先，根據(jù)位線預(yù)充電信號(hào)BP，位線BL和/BL預(yù)充電到邏輯電壓“L”。這時(shí)，強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的初始狀態(tài)是圖29的點(diǎn)H211和點(diǎn)L211。
在時(shí)刻t211，使位線BL和/BL為浮置狀態(tài)，在時(shí)刻t212，使字線WL為邏輯電壓“H”，在時(shí)刻t213使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“H”。這里，字線WL的邏輯電壓“H”的電平是升壓到電源電壓VDD以上的電壓。這時(shí)在強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的兩極上加電場(chǎng)，從而在位線BL和/BL讀出包含強(qiáng)電介質(zhì)電容和寄生電容等的位線電容的電容比決定的電位。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)是圖29的點(diǎn)H213和點(diǎn)L213。
在時(shí)刻t214，讀出放大器控制信號(hào)SAE為邏輯電壓“H”，使讀出放大器工作。借助于此，位線上讀出的電位被放大為電源電壓和接地電壓。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)為圖29的點(diǎn)H214和點(diǎn)L214。
在時(shí)刻t215，作為再寫操作，使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“L”。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)為圖29的點(diǎn)H215和L215。
此后，使讀出放大器停止工作，借助于位線預(yù)充電信號(hào)BP，位線BL和/BL預(yù)充電到邏輯電壓“L”。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)為圖29的點(diǎn)H211和L211。
下面對(duì)圖30的讀出操作中位線電容與位線電壓的關(guān)系加以說(shuō)明。讀出操作中的位線電壓因位線電容而改變。關(guān)于這一點(diǎn)，在圖29示出，表示位線電容的直線L1H和直線L1L的斜率(位線電容)的變化引起的讀出位線電壓VH21、VL21的變化情況。而且隨著這一變化，位線BL和/BL的位線電壓差ΔV21也發(fā)生變化。從該圖30的讀出操作中的位線電容與位線電壓的關(guān)系圖可知，位線BL和/BL的位線電壓差ΔV21具有極大值。而且具有該極大值的時(shí)候的位線電容與存儲(chǔ)單元的電容有關(guān)系，由位線電容與存儲(chǔ)單元的電容之比決定。
這樣，借助于使位線電容最佳化，可以使位線BL和/BL的位線電壓差ΔV21變大，可以使讀出放大器的工作穩(wěn)定。但是在實(shí)際的器件中，往往位線電容非常小，因而位線BL和/BL的讀出位線電壓差小，低電壓工作發(fā)生困難。
因此，下面考慮這樣的位線電壓差的變化，以進(jìn)行所謂驅(qū)動(dòng)方式的切換為中心敘述，該切換指例即例如在位線電容小，或是電源電壓低的情況下，使用上述板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式，在這以外的條件下，使用已有的板極轉(zhuǎn)變工作方式。又，對(duì)其他實(shí)施形態(tài)也進(jìn)行具體的敘述。
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的實(shí)施形態(tài)加以說(shuō)明。
實(shí)施形態(tài)4圖8是本實(shí)施形態(tài)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件中，在某一電源電壓值以下有選擇地使用的工作時(shí)序圖。圖9是強(qiáng)電介質(zhì)電容器的工作遲滯特性圖。而圖10是位線電容與位線電壓的關(guān)系圖。圖11表示已有的板極轉(zhuǎn)變工作方式與圖8的板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式的切換點(diǎn)與電源電壓的關(guān)系。存儲(chǔ)單元及其周邊電路結(jié)構(gòu)圖是與已有的例子相同的圖27。圖中的記號(hào)和已有的例子相同。還有，L2H、L2L是表示使單元板極信號(hào)CP下降為“L”時(shí)的位線電容的直線。
下面參照?qǐng)D8和圖9對(duì)本實(shí)施形態(tài)例的工作加以說(shuō)明。
首先，位線BL和/BL由位線預(yù)充電信號(hào)BP預(yù)充電到邏輯電壓“L”。
這時(shí)強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的初始狀態(tài)為圖9的點(diǎn)H11和點(diǎn)L11。
在時(shí)刻t11使位線BL和/BL處于浮置狀態(tài)，在時(shí)刻t12使字線WL處于邏輯電壓“H”，在時(shí)刻t13使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“H”。這里，字線WL的邏輯電壓“H”的電平是升壓到電源電壓VDD以上的電壓。這時(shí)，在強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的兩極加上電場(chǎng)，從而在位線BL和/BL讀出由包含強(qiáng)電介質(zhì)電容和寄生電容等的位線電容的電容比決定的電位。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)是圖9的點(diǎn)H13和點(diǎn)L13。
接著，在時(shí)刻t14使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“L”。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)是圖9的點(diǎn)H14和點(diǎn)L14。位線電壓差為ΔV1。
在時(shí)刻t15，讀出放大器控制信號(hào)SAE為邏輯電壓“H”，使讀出放大器工作。借助于此，位線上讀出的電位被放大為電源電壓VDD和接地電壓VSS，同時(shí)進(jìn)行再寫。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)為圖9的點(diǎn)H15和點(diǎn)L15。
此后，使讀出放大器停止工作，借助于位線預(yù)充電信號(hào)BP，位線BL和/BL預(yù)充電到邏輯電壓“L”，強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)為圖9的點(diǎn)H11和L11。
下面以圖10的對(duì)上述板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式中的位線電容與位線電壓的關(guān)系加以說(shuō)明。位線電壓差因位線電容而改變。位線電壓差在板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式中為ΔV1，在已有的板極轉(zhuǎn)變工作方式中為ΔV21，在位線電容為1.8以下時(shí)板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式的位線電壓差變大。又，該圖10是電源電壓為5V時(shí)的圖。如果電源電壓比該圖所示更低，則即使在位線電容大的情況下，也是板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式比板極轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)工作方式在位線電位差這一點(diǎn)上有利。表示該關(guān)系的是圖11。
本實(shí)施形態(tài)根據(jù)電源電壓，從能夠使讀出電位差大的觀點(diǎn)出發(fā)，選擇更加有利的工作方式。例如在位線電容為3.5時(shí)，檢測(cè)的電源電壓為3V，因而在電源電壓為3V以下時(shí)選擇板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式，在電源電壓為3V以上時(shí)可以選擇板極轉(zhuǎn)變工作方式。而板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式也有在讀出放大器工作的同時(shí)，也把數(shù)據(jù)再度寫入強(qiáng)電介質(zhì)電容器的效果。
實(shí)施形態(tài)5本實(shí)施形態(tài)5是實(shí)施形態(tài)4的工作方式取存儲(chǔ)單元的字線WL的邏輯電壓“H”的電平為電源電壓VDD時(shí)的狀況。電路結(jié)構(gòu)、工作方式與實(shí)施形態(tài)4相同。在不升壓而使字線取電源電壓時(shí)，存在字線為柵極的存儲(chǔ)單元晶體管的閾值的影響，往往位線上不能充分讀出H數(shù)據(jù)。在低電壓位線的電容量小的時(shí)候這一影響大。
下面參照?qǐng)D8。圖9和圖12對(duì)工作進(jìn)行說(shuō)明。首先，位線BL和/BL由位線預(yù)充電信號(hào)BP預(yù)充電到邏輯電壓“L”。這時(shí)強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的初始狀態(tài)為圖12的點(diǎn)H21和點(diǎn)L21。如圖8所示，在時(shí)刻t11使位線BL和/BL處于浮置狀態(tài)，在時(shí)刻t12使字線WL處于邏輯電壓“H”，在時(shí)刻t13使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“H”。這里，字線WL的邏輯電壓“H”的電平是電源電壓VDD。這時(shí)，在強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的兩極加上電場(chǎng)，從而在位線BL和/BL讀出由包含強(qiáng)電介質(zhì)電容和寄生電容等的位線電容的電容比決定的電位。但是，由于存儲(chǔ)單元晶體管的閾值Vt的影響，位線的H數(shù)據(jù)沒(méi)能充分讀出，因此，強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)是圖12的點(diǎn)B23和點(diǎn)L23。這時(shí)的位線電壓差為ΔV2。接著，在時(shí)刻t14使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“L”。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)是圖12的點(diǎn)H24和點(diǎn)L24。位線電壓差為ΔV3。在時(shí)刻t15，讀出放大器控制信號(hào)SAE為邏輯電壓“H”，使讀出放大器工作。借助于此，位線上讀出的電位被放大為電源電壓VDD和接地電壓VSS，同時(shí)進(jìn)行再寫入。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)為圖12的點(diǎn)H25和點(diǎn)L25。此后，使讀出放大器停止工作，借助于位線預(yù)充電信號(hào)BP，位線BL和/BL預(yù)充電到邏輯電壓“ L”。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)為圖12的點(diǎn)H21和L21。
下面以圖13對(duì)上述板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式和已有的板極轉(zhuǎn)變工作方式的位線電容與位線電壓的關(guān)系加以說(shuō)明。位線電壓差因位線電容而改變，在板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式中為ΔV3，在已有的板極轉(zhuǎn)變工作方式中為ΔV2。由于不使字線升壓，在已有的板極轉(zhuǎn)變工作方式中，在位線電容小的時(shí)候，比實(shí)施形態(tài)4迅速惡化。在位線電容為3.5以下時(shí)，板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式的位線電壓差變大。
本實(shí)施形態(tài)與實(shí)施形態(tài)4相同，根據(jù)電源電壓，選擇讀出電位差有利的工作方式。不使字線升壓的本實(shí)施形態(tài)與實(shí)施形態(tài)4相比，在低電壓工作其效果大。
實(shí)施形態(tài)6實(shí)施形態(tài)6是在1T1C結(jié)構(gòu)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件中，像實(shí)施形態(tài)4和2那樣，根據(jù)電源有選擇地變更工作方式的實(shí)施形態(tài)。圖14是存儲(chǔ)單元及其周邊電路的結(jié)構(gòu)圖，圖15是工作時(shí)序圖。C0～C7是強(qiáng)電介質(zhì)電容器，CP是單元板極信號(hào)，RCP是單元板極參考信號(hào)，WL0、WL1是字線，RWL是參考字線，BL0～BL1、/BL0～/BL1是位線，EQ0、EQ1是位線均衡信號(hào)，BP是位線預(yù)充電信號(hào)，SAE是讀出放大器控制信號(hào)，Qn0～Qn9是N溝道型MOS晶體管，1是存儲(chǔ)單元，2是位線預(yù)充電電路，3是讀出放大器，4是參考電壓發(fā)生電路。t81～t89是時(shí)刻。還有，1T1C結(jié)構(gòu)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件如上所述，對(duì)一個(gè)參考存儲(chǔ)單元，設(shè)置例如256個(gè)主體存儲(chǔ)單元1，因而也設(shè)置256條字線。在圖14，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，對(duì)一個(gè)參考存儲(chǔ)單元只標(biāo)出1條字線。又，存儲(chǔ)單元電容器C0、C4在電氣上與位線BL0連接，存儲(chǔ)單元電容器C1、C5在電氣上與位線/BL0連接。而存儲(chǔ)單元電容器C2、C6在電氣上與位線BL1連接，存儲(chǔ)單元電容器C3、C7在電氣上與位線/BL1連接。
其電路結(jié)構(gòu)是，位線BL0與/BL0連接于讀出放大器3，在位線BL0與BL1上，通過(guò)以字線WL0為柵極的N溝道MOS晶體管Qn0、Qn2，分別連接著強(qiáng)電介質(zhì)電容器C0、C2，強(qiáng)電介質(zhì)電容器C0、C2還連接單元板極信號(hào)CP。而在位線/BL0與/BL1上，通過(guò)以字線RWL0為柵極的N溝道MOS晶體管Qn5、Qn7，分別連接著強(qiáng)電介質(zhì)電容器C5、C7，強(qiáng)電介質(zhì)電容器C5、C7還連接單元板極參考信號(hào)RCP。又，位線BL0與BL1及位線/BL0與/BL1可以分別通過(guò)柵極是位線均衡信號(hào)EQ0、EQ1的N溝道型MOS晶體管Qn8、Qn9在電氣上連接。又讀出放大器3以讀出放大器控制信號(hào)SAE控制，位線預(yù)充電信號(hào)BP控制位線BL0和/BL0、BL1和/BL1的預(yù)充電。
下面參照?qǐng)D15對(duì)本實(shí)施形態(tài)的工作加以說(shuō)明。
這里以板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作為中心敘述，板極轉(zhuǎn)變工作由于與上述實(shí)施形態(tài)中說(shuō)明的內(nèi)容相同，因此省略其說(shuō)明。
首先，根據(jù)位線預(yù)充電信號(hào)BP，位線預(yù)充電到邏輯電壓“L”。在時(shí)刻t81，使位線為浮置狀態(tài)，在時(shí)刻t82，使字線WL0、參考字線RWL0為邏輯電壓“H”，在時(shí)刻t83使單元板極信號(hào)CP、單元板極參考信號(hào)RCP為邏輯電壓“H”。這里在強(qiáng)電介質(zhì)電容器兩極加上電場(chǎng)，從而在位線上讀出包含強(qiáng)電介質(zhì)電容和寄生電容等的位線電容的電容比決定的電位。又，從強(qiáng)電介質(zhì)電容器存儲(chǔ)單元讀出的H和L的數(shù)據(jù)，由于被位線/BL0和/BL1所均分，因此是從主體存儲(chǔ)單元讀出的H或L的數(shù)據(jù)的電位的1/2。
接著，在時(shí)刻t84，使單元板極信號(hào)CP、單元板極參考信號(hào)RCP為邏輯電壓“ L”。接著，在時(shí)刻t85，使位線均衡信號(hào)EQ0為邏輯電壓“L”，在電氣上將產(chǎn)生參考電位的位線/BL0和/BL1分離開(kāi)，在時(shí)刻t86使讀出放大器控制信號(hào)SAE為邏輯電壓“H”，使讀出放大器工作。以此使位線讀出的電位放大到電源電壓VDD和接地電壓VSS。此后，使讀出放大器停止工作，根據(jù)位線預(yù)充電信號(hào)BP，將位線預(yù)充電到邏輯電壓“L”。
本實(shí)施形態(tài)的工作特征在于，在對(duì)單元板極信號(hào)CP和單元板極參考信號(hào)RCP進(jìn)行脈沖驅(qū)動(dòng)之后，即在使單元板極信號(hào)CP和單元板極參考信號(hào)RCP為邏輯電壓“L”之后，使位線均衡信號(hào)EQ0為邏輯電壓“L”，將產(chǎn)生著參考電位的位線在電氣上分離開(kāi)。進(jìn)行這樣的操作，可以使參考電位為正確地從主體存儲(chǔ)單元讀出的H數(shù)據(jù)和L數(shù)據(jù)的中間電位。如果在使單元板極信號(hào)為邏輯電壓“L”之前使位線均衡，則會(huì)稍許偏離所希望的中間電位。
實(shí)施形態(tài)7實(shí)施形態(tài)7也與實(shí)施形態(tài)6一樣，是在1T1C結(jié)構(gòu)的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件中，像實(shí)施形態(tài)4和實(shí)施形態(tài)5那樣，根據(jù)電源有選擇地變更工作方式的實(shí)施形態(tài)。
圖14是存儲(chǔ)單元及其周邊電路的結(jié)構(gòu)圖，圖16是工作時(shí)序圖。
下面參照?qǐng)D16對(duì)工作加以說(shuō)明。首先，根據(jù)位線預(yù)充電信號(hào)BP，位線預(yù)充電到邏輯電壓“L”。在時(shí)刻t91，使位線為浮置狀態(tài)，在時(shí)刻t92，使字線WL0、參考字線RWL0為邏輯電壓“H”，在時(shí)刻t93使單元板極信號(hào)CP、單元板極參考信號(hào)RCP為邏輯電壓“H”。這里在強(qiáng)電介質(zhì)電容器兩極加上電場(chǎng)，從而在位線上讀出包含強(qiáng)電介質(zhì)電容和寄生電容等的位線電容的電容比決定的電位。又，從參考強(qiáng)電介質(zhì)電容存儲(chǔ)單元讀出的H和L的數(shù)據(jù)，被位線/BL0和/BL1所均分，變成從主體存儲(chǔ)單元讀出的H或L的數(shù)據(jù)的電位的1/2。接著，在時(shí)刻t94，使位線均衡信號(hào)EQ0為邏輯電壓“L”，在電氣上將產(chǎn)生參考電位的位線/BL0和/BL1分離開(kāi)。接著，在時(shí)刻t95使單元板極信號(hào)CP、單元板極參考信號(hào)RCP為邏輯電壓“L”。在時(shí)刻t96，使讀出放大器控制信號(hào)SAE為邏輯電壓“ H”，使讀出放大器工作。以此使位線上讀出的電位放大到電源電壓VDD和接地電壓VSS。此后，使讀出放大器停止工作，根據(jù)位線預(yù)充電信號(hào)BP，使位線預(yù)充電到邏輯電壓“L”。
本實(shí)施形態(tài)的工作特征在于，在對(duì)單元板極信號(hào)CP和單元板極參考信號(hào)RCP進(jìn)行脈沖驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中，即在使其為邏輯電壓“H”之后，使位線均衡信號(hào)EQ0為邏輯電壓“L”，將產(chǎn)生著參考電位的位線在電氣上分離開(kāi)，然后使單元板極信號(hào)CP和單元板極參考信號(hào)RCP為邏輯電壓“L”。進(jìn)行這樣的操作，可以使參考電位的產(chǎn)生和讀出放大器的起動(dòng)高速化。
實(shí)施形態(tài)8圖17是本實(shí)施形態(tài)的工作時(shí)序圖，圖18是強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖。這實(shí)施形態(tài)8的工作特征在于，在多次驅(qū)動(dòng)板極之后使單元板極為邏輯電壓“ H”，以加大位線的讀出電位差。這里，電路結(jié)構(gòu)圖是圖27所示的2T2C的電路圖。當(dāng)然，這種情況也適用于1T1C型的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。
下面參照?qǐng)D17和圖18對(duì)本實(shí)施形態(tài)的工作加以說(shuō)明。
首先，位線BL和/BL根據(jù)位線預(yù)充電信號(hào)BP預(yù)充電到邏輯電壓“L”。這時(shí)強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的初始狀態(tài)為圖18的點(diǎn)H101和點(diǎn)L101。在時(shí)刻t101使位線BL和/BL處于浮置狀態(tài)，在時(shí)刻t102使字線WL處于邏輯電壓“H”，在時(shí)刻t103使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“H”。這時(shí)，在強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的兩極加上電場(chǎng)，從而在位線BL和/BL讀出由包含強(qiáng)電介質(zhì)電容和寄生電容等的位線電容的電容比決定的電位。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)是圖18的點(diǎn)H103和點(diǎn)L103。接著，在時(shí)刻t104使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“L”。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)是圖18的點(diǎn)H104和點(diǎn)L104。接著，在時(shí)刻t105使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“H”。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)是圖18的點(diǎn)H105和點(diǎn)L105。位線電壓差為ΔV10。在時(shí)刻t106，使讀出放大器控制信號(hào)SAE為邏輯電壓“H”，使讀出放大器工作。借助于此，位線上讀出的電位被放大到電源電壓VDD和接地電壓VSS。在時(shí)刻t107作為再寫操作，使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“L”。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)為圖18的點(diǎn)H107和點(diǎn)L107。此后，使讀出放大器停止工作，根據(jù)位線預(yù)充電信號(hào)BP，位線BL和/BL預(yù)充電到邏輯電壓“L”。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)為圖18的點(diǎn)H101和L101。
如從圖18可了解到的那樣，在時(shí)刻t105讀出的位線電壓差比在時(shí)刻t103讀出的位線電壓差還大。根據(jù)本操作方式，讀出的位線電壓差變大，能夠穩(wěn)定工作，特別是對(duì)存儲(chǔ)單元電容特性的偏差等影響，有很強(qiáng)的免除力。
實(shí)施形態(tài)9圖19是本實(shí)施形態(tài)的工作時(shí)序圖，該實(shí)施形態(tài)與實(shí)施形態(tài)8一樣，借助于多次驅(qū)動(dòng)板極，使讀出的位線電壓差變大。對(duì)板極的脈沖驅(qū)動(dòng)次數(shù)比實(shí)施形態(tài)8多1次。其工作基本上與實(shí)施形態(tài)8相同。圖20表示對(duì)板極的脈沖驅(qū)動(dòng)次數(shù)與讀出的位線電壓差的關(guān)系。對(duì)板極的脈沖驅(qū)動(dòng)次數(shù)在5次以上時(shí)位線電壓差已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)程度的飽和。對(duì)板極的脈沖驅(qū)動(dòng)次數(shù)多則位線電壓差變大，但是為此消耗電流也變大。所以最好是取適當(dāng)?shù)陌鍢O的脈沖驅(qū)動(dòng)次數(shù)。實(shí)施形態(tài)8和實(shí)施形態(tài)9是現(xiàn)實(shí)的。
實(shí)施形態(tài)10圖21是本實(shí)施形態(tài)的工作時(shí)序圖，圖22是強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖。本實(shí)施形態(tài)的工作特征在于，在幾次驅(qū)動(dòng)板極之后使板極為邏輯電壓“L”，以加大位線的讀出電位差。這里，電路結(jié)構(gòu)圖是圖27所示的2T2C。當(dāng)然，這種情況也可適用于1T1C型的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。
下面參照?qǐng)D22和圖23對(duì)工作進(jìn)行說(shuō)明。首先，位線BL和/BL根據(jù)位線預(yù)充電信號(hào)BP預(yù)充電到邏輯電壓“L”。這時(shí)強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的初始狀態(tài)為圖22的點(diǎn)H141和點(diǎn)L141。在時(shí)刻t141使位線BL和/BL處于浮置狀態(tài)，在時(shí)刻t142使字線WL處于邏輯電壓“H”，在時(shí)刻t143使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“H”。這時(shí)，在強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的兩極加上電場(chǎng)，從而在位線BL和/BL讀出由包含強(qiáng)電介質(zhì)電容和寄生電容等的位線電容的電容比決定的電位。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)是圖22的點(diǎn)H143和點(diǎn)L143。接著，在時(shí)刻t144使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“L”。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)是圖22的點(diǎn)H144和點(diǎn)L144。又，在時(shí)刻t145，使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“H”。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)是圖22的點(diǎn)H145和點(diǎn)L145。接著，在時(shí)刻t146，使單元板極信號(hào)CP為邏輯電壓“L”。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)是圖22的點(diǎn)H146和點(diǎn)L146。位線電壓差為ΔV14。在時(shí)刻t147使讀出放大器控制信號(hào)SAE為邏輯電壓“H”，使讀出放大器工作。借助于此，位線上讀出的電位被放大到電源電壓VDD和接地電壓VSS，同時(shí)再度將數(shù)據(jù)寫入。此后，使讀出放大器停止工作，根據(jù)位線預(yù)充電信號(hào)BP，位線BL和/BL預(yù)充電到邏輯電壓“L”。強(qiáng)電介質(zhì)電容器C21和C22的狀態(tài)為圖22的點(diǎn)H141和L141。
如從圖22可了解到的那樣，在時(shí)刻t146讀出的位線電壓差比在時(shí)刻t144讀出的位線電壓差還大。根據(jù)本工作方式，讀出的位線電壓差變大，能夠穩(wěn)定動(dòng)作，特別是對(duì)于存儲(chǔ)單元電容特性的偏差等影響，有很強(qiáng)的免除力。
實(shí)施形態(tài)11本實(shí)施形態(tài)的工作時(shí)序與實(shí)施形態(tài)8相同，但是改變多次驅(qū)動(dòng)板極時(shí)的電壓電平，減小電壓振幅。
圖23是本實(shí)施形態(tài)的工作時(shí)序圖，圖24是強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖。其工作方與實(shí)施形態(tài)8相同。
本實(shí)施形態(tài)具有板極電壓振幅小，因而消耗電力少的效果。而且讀出的位線電壓差也可以借助于電壓振幅的設(shè)定使其與實(shí)施形態(tài)8大致相同。
實(shí)施形態(tài)12本實(shí)施形態(tài)的工作時(shí)序與實(shí)施形態(tài)10相同，但是改變多次驅(qū)動(dòng)板極時(shí)的電壓電平，減小電壓振幅。
圖25是本實(shí)施形態(tài)的工作時(shí)序圖，圖26是強(qiáng)電介質(zhì)電容器工作的遲滯特性圖。其工作與實(shí)施形態(tài)10相同。
本實(shí)施形態(tài)具有板極電壓振幅小，因而消耗電力少的效果。而且讀出位線電壓差也可以借助于電壓振幅的設(shè)定使其與實(shí)施形態(tài)10大致相同。
本發(fā)明權(quán)利要求1、3所述的發(fā)明具有，例如從強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元電容器讀出的位線上的電位不受存儲(chǔ)單元晶體管的閾值的影響，能夠在較低的電壓下工作的作用。特別是在位線的電容值比強(qiáng)電介質(zhì)電容器的電容值小的時(shí)候有效。
如從以上所述可了解到的那樣，本發(fā)明權(quán)利要求5所述的發(fā)明是根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)明，其特征在于，例如在以字線為選擇狀態(tài)之后脈沖驅(qū)動(dòng)單元板極，在脈沖驅(qū)動(dòng)單元板極時(shí)可以在位線充分讀出強(qiáng)電介質(zhì)電容器讀出的電荷，具有不浪費(fèi)讀出電荷的作用。
又，本發(fā)明權(quán)利要求6所述的發(fā)明是根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)明，其特征在于，不使字線電壓高于電源電壓，因而不需要特別的升壓電路，而且由于不使字線升壓，強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元電容器上只加扣除存儲(chǔ)單元晶體管閾值后的電壓。因此，強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元電容器由于持續(xù)使用引起的劣化受到抑制，具有提高耐久性(改寫特性)，增加改寫次數(shù)的壽命的作用。
本發(fā)明權(quán)利要求7所述的發(fā)明是根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)明，其特征在于，例如單元板極從第1電位轉(zhuǎn)變到第2電位后使上述字線為選擇狀態(tài)，然后使上述單元板極從第2電位轉(zhuǎn)變到第1電位，因此與權(quán)利要求5所述的發(fā)明相比具有高速操作的作用。
本發(fā)明權(quán)利要求2、8所述的發(fā)明，根據(jù)電源電壓檢測(cè)信號(hào)有選擇地切換板極轉(zhuǎn)變工作方式與板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式，以此可以在大電源電壓范圍中加大讀出的位線電壓差，具有使低電壓工作成為可能的效果。特別是對(duì)板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式，由于位線電容小，低電壓工作有效。
本發(fā)明權(quán)利要求9所述的發(fā)明是不使例如存儲(chǔ)單元的字線升壓的器件，其特征在于，根據(jù)電源電壓檢測(cè)信號(hào)有選擇地切換與權(quán)利要求8相同的板極轉(zhuǎn)變工作方式與板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式，這樣在位線電容小的情況下與已有的板極轉(zhuǎn)變工作方式固定不變的場(chǎng)合相比，對(duì)低電壓工作非常有效。
本發(fā)明權(quán)利要求10所述的發(fā)明在將板極脈沖驅(qū)動(dòng)作方式使用于例如1T1C型存儲(chǔ)單元的情況下，在板極脈沖驅(qū)動(dòng)之后將H數(shù)據(jù)與L數(shù)據(jù)的參考位線分開(kāi)，因此具有能夠正確發(fā)生H數(shù)據(jù)與L數(shù)據(jù)的1/2的電位的效果。
本發(fā)明權(quán)利要求11所述的發(fā)明在將板極脈沖驅(qū)動(dòng)工作方式使用于例如1T1C型存儲(chǔ)單元的情況下，在板極脈沖驅(qū)動(dòng)的中途將H數(shù)據(jù)與L數(shù)據(jù)的參考位線分開(kāi)，因此具有使參考電位的發(fā)生及讀出放大器的起動(dòng)高速化的效果。
本發(fā)明權(quán)利要求12～15所述的發(fā)明使例如單元板極信號(hào)多次轉(zhuǎn)變，因此具有使強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元電容在位線上讀出的電荷量變大的效果。權(quán)利要求14所述的發(fā)明，例如，多次使單元板極信號(hào)轉(zhuǎn)變，在強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元電容上施加電壓的狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)讀出放大器，因此能夠得到確實(shí)比已有的板極轉(zhuǎn)變工作方式大的讀出電位差。而權(quán)利要求15所述的發(fā)明，例如，多次使單元板極信號(hào)轉(zhuǎn)變，在強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元電容器上沒(méi)有施加電壓的狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)讀出放大器，因此能夠在不使字線升壓的器件和低電壓工作中得到大的讀出電位差。
本發(fā)明權(quán)利要求16所述的發(fā)明，對(duì)例如上述權(quán)利要求12所述的單元板極信號(hào)多次轉(zhuǎn)換操作，增加轉(zhuǎn)變次數(shù)，使讀出電位差增大，但是該讀出電位差會(huì)發(fā)生飽和，因此采取使轉(zhuǎn)變次數(shù)最佳化，從而具有降低電力消耗的效果。
本發(fā)明權(quán)利要求17～19所述的發(fā)明，在像例如上述權(quán)利要求12所述的發(fā)明那樣，使單元板極信號(hào)多次轉(zhuǎn)變時(shí)，取該轉(zhuǎn)變電壓為比電源電壓小的電壓，因而具有加大讀出電位差同時(shí)降低電力消耗的效果。
這樣采用本發(fā)明，借助于使單元板極信號(hào)多次轉(zhuǎn)變，可以加大強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)單元電容器在位線上讀出的電荷量，特別是具有能夠?qū)崿F(xiàn)在低電壓下可工作的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)讀出方法及強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的效果。
工業(yè)應(yīng)用性如上所述，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)為利用在例如單元板極加上脈沖狀單元板極信號(hào)CP之后的位線BL0、/BL0及電位，借助于讀出放大器使這些電位變成邏輯電壓“H”和“L”，因而而能夠提供比以往更加可靠地進(jìn)行低電壓工作的強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的讀出方法及強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)讀出方法，其特征在于，所述強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件備有具有連接于字線的柵極和連接于位線的漏極的存儲(chǔ)單元晶體管，具有連接于單元板極的第一電極和連接于所述存儲(chǔ)單元晶體管源極的第二電極，并存有數(shù)據(jù)的強(qiáng)電介質(zhì)電容器，和連接于所述位線的電位變更手段；所述方法對(duì)將所述單元板極從第一電位轉(zhuǎn)變到第二電位再?gòu)脑摰诙娢晦D(zhuǎn)變到所述第一電位側(cè)的一連串動(dòng)作至少運(yùn)行一次后，所述電位變更手段將所述位線的電位改變到預(yù)定值，并讀出該預(yù)定值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述位線的位線電容值和/或所述強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的規(guī)定電源電壓值來(lái)確定所述改變到預(yù)定值的操作是在所述單元板極的所述一連串操作之后進(jìn)行，還是在從所述第一電位轉(zhuǎn)變到所述第二電位后進(jìn)行。
3.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有具有連接于字線的柵極和連接于位線的漏極的存儲(chǔ)單元晶體管；轉(zhuǎn)換至預(yù)定電位的單元板極；具有連接于所述單元板極的第一電極和連接于所述存儲(chǔ)單元晶體管源極的第二電極，并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的強(qiáng)電介質(zhì)電容器；連接于所述位線的讀出放大器；將所述單元板極從所述第一電位轉(zhuǎn)變至所述第二電位，再?gòu)脑摰诙娢晦D(zhuǎn)變至所述第一電位側(cè)后，控制所述讀出放大器將所述位線的電位改變到預(yù)定值的控制手段。
4.如權(quán)利要求3所述的存儲(chǔ)器件，其特征在于，所謂轉(zhuǎn)變至所述第一電壓側(cè)就是轉(zhuǎn)變至所述第二電壓，所述單元板極的所述第一電位與所述第二電位的電位差比所述讀出放大器的驅(qū)動(dòng)電壓大。
5.如權(quán)利要求3所述的存儲(chǔ)器件，其特征在于，所謂轉(zhuǎn)變至所述第一電壓側(cè)就是轉(zhuǎn)變至所述第二電壓，所述第一電位和所述第二電位對(duì)應(yīng)于脈沖電壓波形中的Lo電平的Hi電平，所述控制手段在所述字線為選擇狀態(tài)后對(duì)所述單元板極輸出所述脈沖電壓波形。
6.如權(quán)利要求3昕述的存儲(chǔ)器件，其特征在于，向所述字線施加的電壓為小于電源電壓的電壓。
7.如權(quán)利要求3所述的存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述控制手段在將所述單元板極從所述第一電位轉(zhuǎn)變至所述第二電位后使所述字線為選擇狀態(tài)，然后將所述單元板極從所述第二電位轉(zhuǎn)變至第一電位。
8.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有柵極、漏極分別連接于字線、位線的存儲(chǔ)單元晶體管，第一電極、第二電極分別連接于單元板極、所述存儲(chǔ)單元晶體管源極的強(qiáng)電介質(zhì)電容器，連接于所述位線的讀出放大器，檢測(cè)預(yù)定電壓的電壓檢測(cè)電路，和根據(jù)所述檢測(cè)電壓控制驅(qū)動(dòng)單元板極的控制電路；所述控制電路根據(jù)所述電壓檢測(cè)電路的檢測(cè)結(jié)果是否滿足預(yù)定基準(zhǔn)，切換到轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)所述單元板極的第一驅(qū)動(dòng)模式或脈沖驅(qū)動(dòng)所述板極的第二驅(qū)動(dòng)模式。
9.如權(quán)利要求8所述的存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述字線的選擇狀態(tài)的電壓為小于電源電壓的電壓。
10.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有柵極、漏極分別連接于第一字線、第一位線的第一存儲(chǔ)單元晶體管，第一電極、第二電極分別連接于單元板板、所述第一存儲(chǔ)單元晶體管的源極的第一強(qiáng)電介質(zhì)電容器，柵極、漏極分別連接于第二字線、第二位線的第二存儲(chǔ)單元晶體管，第三電極、第四電極分別連接于單元板極、所述第二存儲(chǔ)單元晶體管的源極的第二強(qiáng)電介質(zhì)電容器，電連接于所述第一及第二位線的開(kāi)關(guān)晶體管，和連接于所述第一或第二位線的讀出放大器；選擇所述第一和第二字線，在所述開(kāi)關(guān)晶體管接通狀態(tài)下，所述單元板極從第一電源壓轉(zhuǎn)變至第二電源電壓，再轉(zhuǎn)變至所述第一電源電壓后，使所述開(kāi)關(guān)晶體管呈截止?fàn)顟B(tài)。
11.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有柵極、漏極分別連接于第一字線、第一位線的第一存儲(chǔ)單元晶體管，第一電極、第二電極分別連接于單元板板、所述第一存儲(chǔ)單元晶體管的源極的第一強(qiáng)電介質(zhì)電容器，柵極、漏極分別連接于第二字線、第二位線的第二存儲(chǔ)單元晶體管，第三電極、第四電極分別連接于單元板極、所述第二存儲(chǔ)單元晶體管的源極的第二強(qiáng)電介質(zhì)電容器，電連接于所述第一及第二位線的開(kāi)關(guān)晶體管，和連接于所述第一或第二位線的讀出放大器；選擇所述第一和第二字線，在所述開(kāi)關(guān)晶體管接通狀態(tài)下，所述單元板極從第一電源壓轉(zhuǎn)變至第二電源電壓，使所述開(kāi)關(guān)晶體管變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)后所述單元板極轉(zhuǎn)變至所述第一電源電壓。
12.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有柵極、漏極分別連接于字線、位線的存儲(chǔ)單元晶體管，第一電極、第二電極分別連接于單元板極、所述存儲(chǔ)單元晶體管源極的強(qiáng)電介質(zhì)電容器，連接于所述位線的讀出放大器，和控制所述單元板極和所述讀出放大器的控制電路；將所述單元板極多次轉(zhuǎn)變至第一電源電壓和第二電源電壓后，使所述讀出放大器工作。
13.如權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述第一和第二電源電壓的差比所述讀出放大器的驅(qū)動(dòng)電壓大。
14.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有柵極、漏極分別連接于字線、位線的存儲(chǔ)單元晶體管，第一電極、第二電極分別連接于單元板極、所述存儲(chǔ)單元晶體管源極的強(qiáng)電介質(zhì)電容器，連接于所述位線的讀出放大器，和控制所述單元板極和所述讀出放大器的控制電路，使所述單元板極的起始電壓為第一電源電壓，將所述單元板極在所述第一和第二電源電壓之間多次轉(zhuǎn)變后，轉(zhuǎn)變至所述第二電源電壓，然后使所述讀出放大器工作。
15.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有柵極、漏極分別連接于字線、位線的存儲(chǔ)單元晶體管，第一電極、第二電極分別連接于單元板極、所述存儲(chǔ)單元晶體管源極的強(qiáng)電介質(zhì)電容器，連接于所述位線的讀出放大器，控制所述單元板極和所述讀出放大器的控制電路，和使所述單元板極的起始電壓為第一電源電壓，將所述單元板極在所述第一和第二電源電壓之間多次轉(zhuǎn)變后，轉(zhuǎn)變至所述第一電源電壓，然后使所述讀出放大器工作。
16.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有柵極、漏極分別連接于字線、位線的存儲(chǔ)單元晶體管，第一電極、第二電極分別連接于單元板極、所述存儲(chǔ)單元晶體管源極的強(qiáng)電介質(zhì)電容器，連接于所述位線的讀出放大器，和控制所述單元板極和所述讀出放大器的控制電路，將所述單元板極在第一和第二電源電壓之間多次轉(zhuǎn)變后使所述讀出放大器工作情況下，所述單元板極在讀至所述位線的電荷量實(shí)質(zhì)上達(dá)最大值一半以上前，一直在轉(zhuǎn)變。
17.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有柵極、漏極分別連接于字線、位線的存儲(chǔ)單元晶體管，第一電極、第二電極分別連接于單元板極、所述存儲(chǔ)單元晶體管源極的強(qiáng)電介質(zhì)電容器，連接于所述位線的讀出放大器，和控制所述單元板極和所述讀出放大器的控制電路，使所述單元板極的起始電壓為第一電源電壓，將所述單元板極在第二和第三電源電壓之間多次轉(zhuǎn)變后，使所述讀出放大器工作。
18.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有柵極、漏極分別連接于字線、位線的存儲(chǔ)單元晶體管，第一電極、第二電極分別連接于單元板極、所述存儲(chǔ)單元晶體管源極的強(qiáng)電介質(zhì)電容器，連接于所述位線的讀出放大器，和控制所述單元板極和所述讀出放大器的控制電路，使所述單元板極的起始電壓為第一電源電壓，將所述單元板極在第二和第三電源電壓之間多次轉(zhuǎn)變后，其后使之為所述第三電源電壓后，使所述讀出放大器工作。
19.一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件，其特征在于，備有柵極、漏極分別連接于字線、位線的存儲(chǔ)單元晶體管，第一電極、第二電極分別連接于單元板極、所述存儲(chǔ)單元晶體管源極的強(qiáng)電介質(zhì)電容器，連接于所述位線的讀出放大器，控制所述單元板極和所述讀出放大器的控制電路，使所述單元板極的起始電壓為第一電源電壓，將所述單元板極在第二和第三電源電壓之間多次轉(zhuǎn)變后，其后使之為所述第一電源電壓后，使所述讀出放大器工作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件的讀出方法及強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器件。為此,如圖1所示,將脈沖形單元板極信號(hào)CP施加給單元板極后,通過(guò)讀出放大器使位線BL0和/BL0的電位分別為邏輯電壓“H”和“L”。也即,控制單元板極電極所加信號(hào),使強(qiáng)電介質(zhì)電容器暫時(shí)加電場(chǎng)后,不加電場(chǎng)。然后,由讀出放大器對(duì)位線電位進(jìn)行放大。該方法及器件與已有技術(shù)相比低電壓工作更可靠。
文檔編號(hào)G11C11/22GK1183165SQ97190219
公開(kāi)日1998年5月27日 申請(qǐng)日期1997年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月18日
發(fā)明者平野博茂, 淺利康二 申請(qǐng)人:松下電子工業(yè)株式會(huì)社