專利名稱：有鐵電存儲(chǔ)效應(yīng)存儲(chǔ)單元的集成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有鐵電存儲(chǔ)效應(yīng)存儲(chǔ)單元的集成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，此存儲(chǔ)器具有一個(gè)存儲(chǔ)單元陣列，此陣列具有用于選擇存儲(chǔ)單元的行導(dǎo)線和具有用于讀或?qū)懘鎯?chǔ)單元的數(shù)據(jù)信號(hào)的列導(dǎo)線，在此陣列中，存儲(chǔ)單元分別連接在列導(dǎo)線之一和一條充電導(dǎo)線之間，其中列導(dǎo)線與讀放大器相連接，而充電導(dǎo)線與驅(qū)動(dòng)電路相連接，通過(guò)此電路給充電導(dǎo)線加上一規(guī)定的電位，并且列導(dǎo)線和充電導(dǎo)線各具有激活的和未激活的運(yùn)行方式。
具有稱為FeRAM存儲(chǔ)單元的集成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)單元具有鐵電存儲(chǔ)效應(yīng)，常常具有例如與DRAM存儲(chǔ)器相似的構(gòu)造。在這種存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)單元通常以矩陣形式的存儲(chǔ)單元陣列被組合成列導(dǎo)線和行導(dǎo)線的單元區(qū)。在此，列導(dǎo)線一般連接在讀放大器上，在此放大器上可以獲取應(yīng)讀出的和被放大的數(shù)據(jù)信號(hào)。
在具有鐵電存儲(chǔ)效應(yīng)的存儲(chǔ)單元中，眾所周知，數(shù)據(jù)信號(hào)以材料的可區(qū)分的極化狀態(tài)的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中。在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器工作時(shí)，存儲(chǔ)單元一般具有電容特性。具有這種類型存儲(chǔ)單元的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器已知例如稱為FeRAM。其中存儲(chǔ)單元通常是連接在列導(dǎo)線之一和一條也稱為“極板”的充電導(dǎo)線之間。此充電導(dǎo)線往往與驅(qū)動(dòng)電路連接，通過(guò)此電路給充電導(dǎo)線加上一規(guī)定電位。
在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器工作時(shí)，存儲(chǔ)器的列導(dǎo)線和充電導(dǎo)線各具有激活的和未激活的運(yùn)行方式。在激活的運(yùn)行方式中，例如存儲(chǔ)單元的內(nèi)容被讀出，相應(yīng)的列導(dǎo)線與讀放大器相連接和充電導(dǎo)線處于一規(guī)定電位。在未激活運(yùn)行方式中，相應(yīng)的列線和充電導(dǎo)線一般與公共供電電位的一個(gè)接頭相連接。
為了避免例如由干擾電壓無(wú)意地改變存儲(chǔ)單元的內(nèi)容，這是必要的。這類干擾電壓例如在一個(gè)信號(hào)由一個(gè)激活的行導(dǎo)線耦合到未激活的充電導(dǎo)線時(shí)形成。在激活的行導(dǎo)線時(shí)，存儲(chǔ)單元和有關(guān)的列導(dǎo)線之間選擇晶體管處在導(dǎo)電狀態(tài)。尤其是在這種運(yùn)行狀態(tài)下未激活的列導(dǎo)線和未激活的充電導(dǎo)線具有相同的電位是重要的，以便所連接的存儲(chǔ)單元的兩個(gè)電極處在一個(gè)相同的電位。
處在未激活運(yùn)行方式的列導(dǎo)線和充電導(dǎo)線常常被連接在公共電壓網(wǎng)上。這種電壓網(wǎng)相對(duì)講一般具有大的導(dǎo)線電容和導(dǎo)線電阻，這是由于較大尺寸和導(dǎo)線較長(zhǎng)所致。舉例說(shuō)，假如沿一條激活的行導(dǎo)線在未激活的列導(dǎo)線上形成干擾電壓，例如通過(guò)信號(hào)的耦合，那么就有可能在此列導(dǎo)線和所連接的存儲(chǔ)單元的充電導(dǎo)線之間出現(xiàn)不希望的電位差。這種情況特別是當(dāng)在提供公共供電電位的電壓網(wǎng)上的列導(dǎo)線和充電導(dǎo)線的連接端是空間上分開(kāi)時(shí)出現(xiàn)，這就是說(shuō)，例如連接在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的不同電路部分上。通過(guò)電壓網(wǎng)的比較大的導(dǎo)線電容和導(dǎo)線電阻，使得這些導(dǎo)線之間必要的電位均衡時(shí)間上被延遲。因而沿激活的行導(dǎo)線安置的存儲(chǔ)單元的電極上可能出現(xiàn)短時(shí)間的電位差，它們可能非有意地改變存儲(chǔ)單元的內(nèi)容。
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種開(kāi)始所述類型的集成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其中可以將由于干擾電壓引起的存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)內(nèi)容的非有意地改變保持較小。
此任務(wù)是通過(guò)具有鐵電存儲(chǔ)效應(yīng)的一種集成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器解決的，此存儲(chǔ)器具有一個(gè)存儲(chǔ)單元陣列，此陣列具有用于選擇存儲(chǔ)單元的行導(dǎo)線和具有用于讀或?qū)懘鎯?chǔ)單元的數(shù)據(jù)信號(hào)的列導(dǎo)線，在此陣列中，存儲(chǔ)單元分別連接在列導(dǎo)線之一和一條充電導(dǎo)線之間，其中列導(dǎo)線與可以在其上獲取輸出信號(hào)的讀放大器相連接，而充電導(dǎo)線與驅(qū)動(dòng)電路相連接，通過(guò)此電路給充電導(dǎo)線可以加上一規(guī)定的電位；其中列導(dǎo)線和充電導(dǎo)線各具有激活的或未激活的運(yùn)行方式；其中列導(dǎo)線和充電導(dǎo)線在未激活運(yùn)行方式中，與公共供電電位的一接頭相連接；并且其中列導(dǎo)線和充電導(dǎo)線共同在讀放大器中或在驅(qū)動(dòng)電路中與供電電位接頭相連接。
有利的擴(kuò)展和改進(jìn)是從屬權(quán)利要求的對(duì)象。
借助于列導(dǎo)線和充電導(dǎo)線共同在讀放大器中或在驅(qū)動(dòng)電路中與公共供電電位接頭相連接，相應(yīng)的列導(dǎo)線與充電導(dǎo)線彼此相當(dāng)近地與公共供電電位相連接。因此相對(duì)地說(shuō)大的導(dǎo)線電容和導(dǎo)線電阻-這些是由電壓網(wǎng)絡(luò)的相對(duì)地說(shuō)大的尺寸和導(dǎo)線長(zhǎng)度引起的-這是可以避免的。從而在干擾電壓藕合到有關(guān)的列導(dǎo)線和/或充電導(dǎo)線上的情況下，在導(dǎo)線之間可能出現(xiàn)較快的電位均衡。連接在未激活的列導(dǎo)線和激活的行導(dǎo)線上線的存儲(chǔ)單元的電極上的電位差將保持較小。從而可以避免由于干擾電壓引起的存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)內(nèi)容的非有意的改變。
本發(fā)明尤其可以應(yīng)用在使用稱為脈沖板極方案(PPL-方案)運(yùn)行的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器上。例如在讀周期中，為了讀存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)信號(hào)，有關(guān)的列導(dǎo)線具有激活的運(yùn)行方式。列導(dǎo)線與讀放大器相連接，在讀放大器上可以獲取數(shù)據(jù)信號(hào)。通過(guò)驅(qū)動(dòng)電器使有關(guān)的充電導(dǎo)線處在一規(guī)定的電位上。此電位例如等于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的正供電電位。在未激活的運(yùn)行方式中，有關(guān)的列導(dǎo)線與讀放大器分開(kāi)，并和充電導(dǎo)線一起與公共供電電位接頭端相連接。此供電電位例如是集成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的基準(zhǔn)電位。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施結(jié)構(gòu)中，列導(dǎo)線和充電導(dǎo)線是經(jīng)第一開(kāi)關(guān)裝置相互連接的，列導(dǎo)線或充電導(dǎo)線是經(jīng)第二開(kāi)關(guān)裝置與供電電位的接頭相連接的。此處第一開(kāi)關(guān)裝置的控制接頭和第二開(kāi)關(guān)裝置的控制接頭是與共用控制信號(hào)的接頭相連接的。用此種實(shí)施結(jié)構(gòu)，當(dāng)耦合干擾電壓時(shí)實(shí)現(xiàn)快速電位均衡是可能的，因?yàn)橛嘘P(guān)的列導(dǎo)線和充電導(dǎo)線是經(jīng)第一開(kāi)關(guān)裝置短路的。兩個(gè)導(dǎo)線是經(jīng)第一開(kāi)關(guān)裝置和第二開(kāi)關(guān)裝置的一個(gè)共同的控制一起與供電電位的接頭相連接的。
在本發(fā)明的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中，集成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器具有一個(gè)處理單元，此單元在輸入端與列選擇信號(hào)的接頭和與行選擇信號(hào)的接頭相連接。在輸出端處理單元與第一開(kāi)關(guān)裝置的控制接頭和與第二開(kāi)關(guān)裝置的控制接頭相連接。列選擇信號(hào)例如通過(guò)列解碼器產(chǎn)生，用于選擇列導(dǎo)線中之一。行選擇信號(hào)例如通過(guò)行解碼器產(chǎn)生。通過(guò)來(lái)自列解碼器和行解碼器的信息的結(jié)合，可以避免在存儲(chǔ)單元陣列的其它區(qū)域中的列導(dǎo)線浮動(dòng)電位狀態(tài)。
存儲(chǔ)單元陣列通常同時(shí)劃分為多個(gè)區(qū)，這些區(qū)各包括多個(gè)行導(dǎo)線。在訪問(wèn)存儲(chǔ)器期間，一般此時(shí)只激活存儲(chǔ)單元陣列的所選區(qū)內(nèi)沿所選列導(dǎo)線的存儲(chǔ)單元。通過(guò)用行選擇信號(hào)控制處理單元，有可能將所選擇的列導(dǎo)線在存儲(chǔ)單元陣列的其余未激活區(qū)域中與供電電位接頭連接。從而在這些存儲(chǔ)區(qū)域中可以避免所選擇列導(dǎo)線的浮動(dòng)電位狀態(tài)。
下面借助在附圖中示出的圖形進(jìn)一步闡述本發(fā)明。這些附圖是

圖1半導(dǎo)體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元陣列示意圖，圖2本發(fā)明半導(dǎo)體存儲(chǔ)器實(shí)施結(jié)構(gòu)，圖3具有分離的電位接頭的存儲(chǔ)單元陣列示意圖。
圖1中示出了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元陣列，該陣列具有有鐵電存儲(chǔ)效應(yīng)的存儲(chǔ)單元MC，它們組合成列導(dǎo)線BL1和BL2及行導(dǎo)線WL1和WL2的單位區(qū)。其中存儲(chǔ)單元MC連接在列導(dǎo)線BL1和充電導(dǎo)線PL1以及在列導(dǎo)線BL2和充電導(dǎo)線PL2之間。充電導(dǎo)線PL1和PL2通常被稱為所謂的“板極”。
在圖3中示出了存儲(chǔ)單元陣列的示意圖，其中列導(dǎo)線BL1和極板PL1連接在供電電位GND分開(kāi)的電位接頭上。列導(dǎo)線BL1和極板PL1處在未激活運(yùn)行方式。列導(dǎo)線BL1與讀放大器連接并與基準(zhǔn)電位GND的一個(gè)接頭相連接。極板PL1連接在驅(qū)動(dòng)電路3上，此電路用于接通極板PL1不同運(yùn)行方式用的電位。在未激活運(yùn)行方式極板PL1同樣與基準(zhǔn)電位GND的一個(gè)接頭連接。在圖3中設(shè)定，列導(dǎo)線BL1和極板PL1的基準(zhǔn)電位GND的接頭相互間有較大的距離。此距離d例如為d=0.5mm。
在圖3的下部示出了信號(hào)曲線，此曲線展示的是在列導(dǎo)線BL1上的干擾電壓VBL1，例如它是通過(guò)耦合在列導(dǎo)線BL1上產(chǎn)生的。此干擾電壓VBL1被變換到極板PL1上(VPL1)。其中基準(zhǔn)電壓網(wǎng)有比較大的導(dǎo)線電容和比較大的導(dǎo)線電阻。因此列導(dǎo)線BL1以延遲時(shí)間Δt與極板PL1短路。在連接在所選出的行導(dǎo)線WL1上的存儲(chǔ)單元MC的電極上，例如在時(shí)刻T出現(xiàn)干擾電壓高度為VBL1的電位差。其結(jié)果可能是存儲(chǔ)單元MC的存儲(chǔ)內(nèi)容的非有意的改變。
圖2示出本發(fā)明半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)。列導(dǎo)線BL1連接在一個(gè)讀放大器2上，在其上可以獲得輸出信號(hào)S21。極板PL1與驅(qū)動(dòng)電路3相連接，此電路用于接通正供電電位V1或用于接通基準(zhǔn)電位GND。
列導(dǎo)線BL1和極板PL1經(jīng)開(kāi)關(guān)裝置5相互連接。在此實(shí)施例中極板PL1經(jīng)第二開(kāi)關(guān)裝置6與供電電位GND的接頭22相連接。此處開(kāi)關(guān)裝置5和6是由晶體管構(gòu)成的。其中同樣有可能的是列導(dǎo)線不與極板PL1連接而是經(jīng)開(kāi)關(guān)裝置6與基準(zhǔn)電位GND的接頭22相連接。開(kāi)關(guān)裝置5的控制接頭51和開(kāi)關(guān)裝置6的控制接頭61與公共控制信號(hào)的接頭71相連接。
此外，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器具有一個(gè)處理單元7，它在輸入端與列選擇信號(hào)的接頭8和行選擇信號(hào)的接頭9相連接。
處理單元7在輸出端與控制接頭51和控制接頭61相連接。此處的處理單元7是由NAND門構(gòu)成的。
下面進(jìn)一步說(shuō)明圖2示出的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的工作原理。
所示半導(dǎo)體存儲(chǔ)器按照所謂的脈沖極板方案(PPL方案)工作。在訪問(wèn)存儲(chǔ)器期間，在接頭8上的列選擇信號(hào)是在激活狀態(tài)(high-aktiv，高激活)。此外，在接頭9上的行選擇信號(hào)具有激活狀態(tài)，使得經(jīng)開(kāi)關(guān)裝置5和6導(dǎo)電連接是斷開(kāi)的。行導(dǎo)線WL1是被選擇的。經(jīng)晶體管10列導(dǎo)線BL1與讀放大器2相連接，用于讀出和放大存儲(chǔ)單元MC應(yīng)讀出的數(shù)據(jù)信號(hào)。同時(shí)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路3在極板PL1上加上電壓V1。
在不是訪問(wèn)存儲(chǔ)器的時(shí)候，在接頭8上的列選擇信號(hào)具有未激活狀態(tài)。這個(gè)狀態(tài)例如對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)電位，使得晶體管10處在非導(dǎo)通狀態(tài)。經(jīng)處理單元7列導(dǎo)線BL1和極板PL1與基準(zhǔn)電位GND的接頭22相連接。其中處理單元7保證，只有在列選擇信號(hào)的激活狀態(tài)和行選擇信號(hào)的激活狀態(tài)時(shí)，列導(dǎo)線BL1和極板PL1之間的短路連接才是斷開(kāi)的。在所有其它情況下，列導(dǎo)線BL1和極板PL1都是短路的，并且是與基準(zhǔn)電位GND連接的。
在接頭9上的行選擇信號(hào)例如是用于選擇存儲(chǔ)單元區(qū)的選擇信號(hào)，這種單元的區(qū)包括多個(gè)行導(dǎo)線。其中當(dāng)訪問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)，一般只有一個(gè)存儲(chǔ)單元的區(qū)是激活的。如果由于在接頭8上的激活的選擇信號(hào)列線BL1是處在激活的運(yùn)行方式，那么通過(guò)在接頭9上與行選擇信號(hào)的結(jié)合就可以避免，在其它未激活的存儲(chǔ)單元區(qū)中的激活的列導(dǎo)線BL1的浮動(dòng)電位狀態(tài)。
在圖2的電路裝置中，列導(dǎo)線BL1和極板PL1共同在讀放大器2中與供電電位GND的接頭22相連接。然而也有可能，列導(dǎo)線BL1和極板PL1共同在驅(qū)動(dòng)電路3中與供電電位GND的接頭22相連接。在兩種情況下，導(dǎo)線間的短路連接的數(shù)量級(jí)例如減小到d=1μm至10μm。
權(quán)利要求
1.集成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器-具有鐵電存儲(chǔ)效應(yīng)的存儲(chǔ)單元(MC)，-具有一個(gè)存儲(chǔ)單元陣列，此陣列具有行導(dǎo)線(WL1,WL2)用于選擇存儲(chǔ)單元(MC)和具有列導(dǎo)線(BL1,BL2)用于存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)信號(hào)的讀或?qū)懀?其中，存儲(chǔ)單元(MC)分別連接在列導(dǎo)線(BL1)中之一和一個(gè)充電導(dǎo)線(PL1)之間，-其中，列導(dǎo)線(BL1)連接在讀放大器(2)上，在該放大器上可獲得輸出信號(hào)(S21)，-其中，充電導(dǎo)線(PL1)與驅(qū)動(dòng)電路(3)相連接，通過(guò)該驅(qū)動(dòng)電路，充電導(dǎo)線(PL1)可加上規(guī)定電位(V1,GND)，-其中，列導(dǎo)線(BL1)和充電導(dǎo)線(PL1)分別具有激活的或未激活的運(yùn)行方式，-其中，列導(dǎo)線(BL1)和充電導(dǎo)線(PL1)在未激活的運(yùn)行方式中共同在讀放大器(2)中或在驅(qū)動(dòng)電路(3)中與公共供電電位(GND)的一個(gè)接頭(22)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的集成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征在于，供電電位(GND)是集成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的基準(zhǔn)電位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2之一的集成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征在于，-列導(dǎo)線(BL1)和充電導(dǎo)線(PL1)經(jīng)第一開(kāi)關(guān)裝置(5)相互連接，-列導(dǎo)線(BL1)或充電導(dǎo)線(PL1)經(jīng)第二開(kāi)關(guān)裝置(6)與供電電位(GND)的一個(gè)接頭(22)相連接，和-第一開(kāi)關(guān)裝置(5)的控制接頭(51)和第二開(kāi)關(guān)裝置(6)的控制接頭(61)與公共控制信號(hào)的一個(gè)接頭(71)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的集成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征在于，集成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器具有一個(gè)處理單元(7)，-該處理單元在輸入端與列選擇信號(hào)用的接頭(8)和與行選擇信號(hào)用的接頭(9)相連接，和-該處理單元在輸出端與第一開(kāi)關(guān)裝置的控制接頭(51)和與第二開(kāi)關(guān)裝置的控制接頭(61)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的集成半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征在于，處理單元(7)包含一個(gè)邏輯NAND門。
全文摘要
半導(dǎo)體存儲(chǔ)器具有鐵電存儲(chǔ)效應(yīng)的存儲(chǔ)單元,被組合在列導(dǎo)線和行導(dǎo)線的單元區(qū)內(nèi)。存儲(chǔ)單元分別連接在列導(dǎo)線BL1中之一和一個(gè)充電導(dǎo)線PL1之間。列導(dǎo)線連接在讀放大器上,獲得輸出信號(hào),充電導(dǎo)線與驅(qū)動(dòng)電路相連,獲得規(guī)定電位。列導(dǎo)線和充電導(dǎo)線在未激活運(yùn)行方式,共同在讀放大器或驅(qū)動(dòng)電路中與公共供電電位的一個(gè)接頭相連。因此在導(dǎo)線(BL1,PL1)之間較快的電位均衡是可能的。借此,存儲(chǔ)單元內(nèi)容的非有意改變可保持較小。
文檔編號(hào)H01L27/105GK1308338SQ01103438
公開(kāi)日2001年8月15日 申請(qǐng)日期2001年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月9日
發(fā)明者R·埃斯特爾, H·坎多爾夫, H·赫尼格施米德, T·雷爾 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司