專利名稱：存儲電路的參考電壓的產(chǎn)生的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及存儲集成電路(IC)，具體地說，涉及一種鐵電存儲集成電路。
背景技術(shù)：
已經(jīng)對于鐵電金屬氧化物陶瓷材料，如鉛鋯鈦酸鹽(PZT)進(jìn)行了研究，使其可用在鐵電半導(dǎo)體存儲設(shè)備中。圖1表示的是常規(guī)的鐵電存儲單元105，它具有晶體管130和鐵電電容器140。電容器電極142耦合到板極線170，另一個電容器電極141耦合到晶體管，所說的晶體管根據(jù)耦合到晶體管柵極的字線150的狀態(tài)(有效或無效)選擇性地將電容器耦合到位線160或者從位線160上斷開。多個存儲單元經(jīng)過字線和位線相互連接以形成陣列。讀出放大器耦合到位線以訪問存儲單元。
將信息作為剩余極化存儲在電容器內(nèi)。當(dāng)讀出存儲單元時，在位線上產(chǎn)生讀出信號。讀出信號電壓或者是VHI或者是VLO，取決于在存儲單元中存儲的是邏輯1還是邏輯0。讀出信號通過讀出放大器與參考電壓進(jìn)行比較，并且放大所說的讀出信號。參考電壓被設(shè)定成VHI和VLO之間(讀出窗口)的電平。在一般情況下，對于工作電壓約為2.5伏的集成電路，VLO約為0.6伏，VHI約為1.2伏。
可通過使用參考單元電路產(chǎn)生參考電壓。在一般情況下，為每個位線提供一個參考單元，并預(yù)先使其偏置，以產(chǎn)生參考電壓。參考單元類似于存儲單元，只是參考單元要耦合到參考字線和參考板極線上。實現(xiàn)預(yù)先偏置的方法例如是，向這個參考單元寫入一個“0”，以產(chǎn)生參考電荷，這個參考電荷隨后與接收單元信號(如非切換讀出的“0”)的位線相反的位線共享。應(yīng)該選擇參考單元的大小，以產(chǎn)生與規(guī)則的存儲單元相比更大的單元電容。這是因為參考信號(參考單元的“0”信號)應(yīng)該在實際存儲單元的“0”和“1”信號之間。
讀出信號與參考單元在參考位線上產(chǎn)生的參考電壓進(jìn)行比較。在一般情況下，讀出信號有一個電壓范圍的分布，如圖2所示。這可能出于各種理由，如過程發(fā)生變化，或者不同單元承受的位線電容有差異。對于參考電壓266進(jìn)行選擇，使其在邏輯0的讀出信號分布204和邏輯1的讀出信號分布206之間，從而可以可提供最佳的讀出窗口294。
與陣列的存儲單元類似，由參考單元產(chǎn)生的電荷也有一個分布的范圍268。參考信號的這個分布有效地減小了這個讀出窗口。例如，有效地減小了邏輯1信號讀出窗口296，使其在參考單元分布的末端和邏輯1的讀出信號分布(298)的始端之間。這可能會引起讀出失敗，特別是對于因為操作電壓下降產(chǎn)生的具有較小的讀出窗口的未來的電路，更是如此。
為了減小不同的參考單元之間的變化，在參考單元晶體管374和電容器376之間，通過導(dǎo)線378相互連接具有n個位線BL0-BLn-1的陣列的參考單元3140-314n-1。例如，在Kang等人的文章“脈沖調(diào)諧的電荷控制電路，用于在1T1C FeRAM上均勻的主位線和參考位線的電壓產(chǎn)生”(超大規(guī)模集成電路匯編論文集，第125頁，2001年6月)中描述了在陣列中所有有參考單元的相互連接，在這里參照引用了這篇文章，用于所有的目的。然而，在這一方案中，一個參考單元失效，將導(dǎo)致整個陣列失效。
從以上的討論可知，希望能夠提供改進(jìn)的參考單元電路，它可以減小參考單元電荷的分布，而沒有。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及存儲集成電路(IC)，具體地說，涉及存儲集成電路中參考電壓的產(chǎn)生。在一個實施例中，存儲集成電路包括具有多個存儲單元的存儲模塊。存儲單元通過在第二方向的字線和位線在第一方向相互連接。為存儲模塊提供多個存儲單元。一個字線包括一個參考單元。在一個實施例中，存儲模塊分成多個組，其中在一個組內(nèi)的至少某些參考單元相互連接，以便平均掉參考單元的電荷變化。平均掉參考單元電荷變化，將產(chǎn)生較窄的參考電壓分布，這就增大了讀出窗口。這改進(jìn)了可靠性，并且提高了生產(chǎn)效率。


圖1表示常規(guī)的鐵電電容器；圖2表示在一個常規(guī)的鐵電存儲陣列中讀出信號的分布；圖3表示常規(guī)的參考單元電路；圖4表示按照本發(fā)明的一個實施例的參考單元電路；圖5表示按照本發(fā)明的一個實施例的參考單元的分布。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的參考單元電路的鐵電存儲集成電路。圖4表示本發(fā)明的一個實施例。如圖所示，其中表示的是一個存儲陣列402。存儲陣列包括通過字線、位線和板極線相互連接的，比如圖1所示的多個鐵電存儲單元。字線和板極線在第一方向，而位線在第二方向。在一個實施例中，存儲陣列包括第一和第二模塊421a-b。其它數(shù)目的存儲模塊也可能是有益的。讀出放大器庫475(SA庫)沿字線和板極線方向定位在模塊之間。模塊的位線耦合到讀出放大器庫的讀出放大器上。行解碼器485定位在模塊沿位線方向的一側(cè)上。行解碼器例如包括字線和板極線驅(qū)動器。
在一個實施例中，參考單元都耦合到位線的一端，產(chǎn)生了模塊的一個參考單元區(qū)432。比如，將參考單元定位在位線的與耦合到讀出放大器庫的那一端相對的端部。在這個相對端或位線的另外的部分上提供參考單元也是有益的。
一對位線耦合到讀出放大器庫中的一個讀出放大器上，形成一列415。從這個位線對中的一個位線上選擇一個單元。所選的單元在它的對應(yīng)的位線上產(chǎn)生一個讀出信號。這個位線對的另一個位線用作參考位線。在參考位線上的參考單元將產(chǎn)生參考電壓。讀出信號在參考位線上與參考電壓進(jìn)行比較。
在一個實施例中，在一個開路的位線結(jié)構(gòu)中安排陣列的存儲單元。下面較詳細(xì)地描述陣列的列415。這個列包括一對位線450a和450b，分別來自存儲模塊421a和421b中的每一個。每個位線都包括多個存儲單元405的一個參考單元414。每個位線提供不止一個參考單元也可能是有益的。還可以按照另外類型的結(jié)構(gòu)來安排存儲陣列，例如用折疊的位線結(jié)構(gòu)。在折疊的結(jié)構(gòu)中，一個位線對中的位線來自于同一存儲模塊。另外的結(jié)構(gòu)，如串行結(jié)構(gòu)，也可能是有益的。例如在Takashima等人的文章“高密度鏈?zhǔn)借F電隨機(jī)存取存儲器(鏈?zhǔn)紽RAM)”(固態(tài)電路的IEEE期刊，33卷，787-792頁，1998年5月)中就描述了這種串行結(jié)構(gòu)，在這里參照引用了這篇文章用于所有的目的。
在集成電路的處理過程中，可能發(fā)生使存儲單元不可操作的缺陷。為了提高效率，要提供存儲單元的冗余模塊490。冗余模塊包括一個或多個冗余元件492。圖中所示的冗余模塊是存儲模塊的一個分開的單元，這是為了討論的需要。應(yīng)該理解，冗余模塊不一定要與存儲模塊分開。在一個實施例中，冗余元件包括多個位線。冗余元件例如便于實現(xiàn)列的冗余性。位線的數(shù)目例如在2-8之間。其它大小的冗余元件也是有益的。在一般情況下，冗余元件的數(shù)目與位線的數(shù)目相同。提供具有不同數(shù)目的位線的冗余元件也是有益的?？梢赃x擇在一個冗余元件中位線的數(shù)目以適應(yīng)電路的需要。
在一個實施例中，存儲陣列與冗余單元分開，每個陣列都可由冗余元件代替。如果在存儲陣列的冗余單元中發(fā)生一個或多個有缺陷的單元，則可以通過用冗余元件替換它來修復(fù)有缺陷的冗余單元。可以修復(fù)的有缺陷的冗余單元的數(shù)目等于在冗余模塊中冗余元件的數(shù)目。通過常規(guī)的技術(shù)例如融絲法就可以實現(xiàn)冗余性。
按照本發(fā)明的一個實施例，相互連接在存儲陣列的冗余單元內(nèi)的至少某些參考單元，以便平均掉參考單元的電荷變化。優(yōu)選地，在一個冗余單元內(nèi)的所有的參考單元都是相互連接的。
如以上所述，本發(fā)明能夠平均掉參考單元的分布而不會對常規(guī)的參考單元方案產(chǎn)生不利的影響。圖5表示按照本發(fā)明的一個實施例的參考單元的分布。如圖所示，與圖2的常規(guī)的參考單元方案相比，參考單元的分布568窄得多。參考單元分布的變窄導(dǎo)致較大的讀出窗口(如對于邏輯1的讀出信號的298)。此外，通過只相互連接在冗余單元內(nèi)的參考單元，一個或多個有缺陷的冗余單元不會對整個陣列產(chǎn)生不利的影響。而且，可以利用冗余元件修復(fù)在冗余單元內(nèi)有缺陷的冗余單元(一個或多個)。
雖然參照各個實施例已經(jīng)具體地表示并描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，在不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的條件下，可以進(jìn)行各種改進(jìn)和變化。因此本發(fā)明的范圍不應(yīng)該參照以上的描述確定，而是應(yīng)該參照以下所附的權(quán)利要求書及其等效物的全部范圍來確定。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，包括存儲模塊，具有多個存儲單元；多個字線，它們沿第二方向耦合存儲單元；多個位線，它們沿第一方向耦合存儲單元；多個參考單元，其中所述位線包括參考存儲單元；和存儲模塊的位線分割成位線組，其中一個組內(nèi)的至少一些參考單元相互連接，以平均掉參考單元的電荷變化。
2.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，將所述存儲單元安排成串行結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，將所述存儲單元安排成折疊的位線結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，將所述存儲單元安排成開路的位線結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，所述各存儲單元是鐵電存儲單元。
6.如權(quán)利要求5所述的集成電路，其中，將所述存儲單元安排成串行結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求5所述的集成電路，其中，將所述存儲單元安排成折疊的位線結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求5所述的集成電路，其中，將所述存儲單元安排成開路的位線結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，至少一些組內(nèi)的各組內(nèi)參考存儲單元相互連接。
10.如權(quán)利要求9所述的集成電路，其中，所述相互連接的參考單元在參考存儲單元的電容器和晶體管之間相互連接。
11.如權(quán)利要求9所述的集成電路，其中，還包括具有至少一個冗余元件的冗余模塊，其中一個冗余元件包括n個冗余位線，以修復(fù)這個存儲模塊中有缺陷的位線，這里的n是大于或等于2的整數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的集成電路，其中，所述相互連接的參考單元在參考存儲單元的電容器和晶體管之間相互連接。
13.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，一個組內(nèi)的各參考存儲單元相互連接。
14.如權(quán)利要求13所述的集成電路，其中，所述相互連接的參考單元在參考存儲單元的電容器和晶體管之間相互連接。
15.如權(quán)利要求13所述的集成電路，其中，還包括具有至少一個冗余元件的冗余模塊，其中一個冗余元件包括n個冗余位線，以修復(fù)這個存儲模塊中有缺陷的位線，這里的n是大于或等于2的整數(shù)。
16.如權(quán)利要求15所述的集成電路，其中，所述各組包括n個位線。
17.如權(quán)利要求16所述的集成電路，其中，所述相互連接的參考單元在參考存儲單元的電容器和晶體管之間相互連接。
18.如權(quán)利要求1所述的集成電路，其中，所述存儲模塊的位線形成多列，所述列具有耦合到讀出放大器的第一和第二位線。
19.如權(quán)利要求18所述的集成電路，其中，所述相互連接的參考單元在參考存儲單元的電容器和晶體管之間相互連接。
20.如權(quán)利要求18所述的集成電路，其中，還包括具有至少一個冗余元件的冗余模塊，其中，一個冗余元件包括n個冗余位線，以修復(fù)這個存儲模塊中有缺陷的位線，這里的n是大于或等于2的整數(shù)。
21.如權(quán)利要求20所述的集成電路，其中，所述各組包括n個位線。
22.如權(quán)利要求21所述的集成電路，其中，所述相互連接的參考單元在參考存儲單元的電容器和晶體管之間相互連接。
23.如權(quán)利要求17所述的集成電路，其中，一個組內(nèi)的各參考存儲單元相互連接。
24.如權(quán)利要求23所述的集成電路，其中，所述相互連接的參考單元在參考存儲單元的電容器和晶體管之間相互連接。
25.如權(quán)利要求23所述的集成電路，其中，還包括具有至少一個冗余元件的冗余模塊，其中一個冗余元件包括n個冗余位線，以修復(fù)這個存儲模塊中有缺陷的位線，這里的n是大于或等于2的整數(shù)。
26.如權(quán)利要求25所述的集成電路，其中，所說各組包括n列。
27.如權(quán)利要求26所述的集成電路，其中，所述相互連接的參考單元在參考存儲單元的電容器和晶體管之間相互連接。
全文摘要
一種改進(jìn)的參考電壓的產(chǎn)生。按照一種實施例，存儲模塊包括通過字線和位線相互連接的存儲單元。提供多個參考單元。一個位線包括一個參考單元。存儲模塊的位線分割成位線組。在一個組內(nèi)的某些參考單元相互連接，用以平均掉參考單元的電荷變化，改善了讀出窗口。
文檔編號G11C29/00GK1656564SQ03811844
公開日2005年8月17日 申請日期2003年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月4日
發(fā)明者漢斯-奧利弗·約阿希姆, 大三郎 高島 申請人:印芬龍科技股份有限公司, 株式會社東芝