專(zhuān)利名稱(chēng)：鐵電存儲(chǔ)器的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總體上涉及到鐵電存儲(chǔ)器，具體來(lái)說(shuō)，涉及到這樣一種存儲(chǔ)器，它的存儲(chǔ)單元包含有鐵電電容器且排列行和列以形成一個(gè)陣列。
問(wèn)題陳述眾所周知，鐵電材料能夠保持極化狀態(tài)，可用于在非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)信息。例如，如果一個(gè)足夠強(qiáng)的電場(chǎng)或電壓被加在一個(gè)鐵電電容器上，當(dāng)電壓去除后，在電場(chǎng)方向上的極化狀態(tài)被保持。如果之后電場(chǎng)在相反的方向上被加到同一電容器上，那么鐵電材料發(fā)生反轉(zhuǎn)，當(dāng)電場(chǎng)去除后，在相反方向上的極化狀態(tài)被保持。多種電子電路已經(jīng)被設(shè)計(jì)用來(lái)將一個(gè)方向上的極化狀態(tài)與數(shù)字邏輯“1”狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，將相反方向上的極化狀態(tài)與邏輯“0”狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。例如，參見(jiàn)1959年3月3日授予J.R.Anderson的美國(guó)專(zhuān)利2,876,436中描述的電路。如同其它集成電路存儲(chǔ)器，這些電路含有以行列形式排列的存儲(chǔ)單元，每存儲(chǔ)個(gè)單元包括至少一個(gè)開(kāi)關(guān)，一個(gè)有一對(duì)電極的電容器，并且存儲(chǔ)單元還包含有時(shí)被稱(chēng)作驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，連接到每個(gè)單元中電容器的一個(gè)電極上板線(xiàn)(plate line)，以及通過(guò)開(kāi)關(guān)被連接到電容器的另一個(gè)電極上的位線(xiàn)。在本公開(kāi)中，如本領(lǐng)域中有時(shí)所用的名稱(chēng)那樣，我們將“板”線(xiàn)稱(chēng)作為“驅(qū)動(dòng)”線(xiàn)。在上面引用的Anderson的專(zhuān)利中，開(kāi)關(guān)是一個(gè)二極管。如本領(lǐng)域中已知的，開(kāi)關(guān)可以是一個(gè)具有柵極、源極和漏極的晶體管，并且存儲(chǔ)器含有被連接到晶體管的控制柵極上的字線(xiàn)。例如，參見(jiàn)1989年10月10日授予S.Sheffield Eaton，Jr.的美國(guó)專(zhuān)利4,873,664。晶體管被柵極控制起到一個(gè)開(kāi)關(guān)的作用，將電容器與位線(xiàn)相連。通過(guò)在位線(xiàn)上加一個(gè)高電壓或低電壓信息被寫(xiě)入一個(gè)存儲(chǔ)單元中，將晶體管打開(kāi)使位線(xiàn)和電容器相連，并且在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上施加預(yù)定的高電壓或低電壓。高電壓促使存儲(chǔ)單元呈現(xiàn)一個(gè)極化狀態(tài)，而低電壓促使存儲(chǔ)單元呈現(xiàn)相反的極化狀態(tài)。通過(guò)在位線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)之間建立一個(gè)電壓差存儲(chǔ)單元被讀取，并且通過(guò)晶體管將位線(xiàn)和電容器相連。如果鐵電狀態(tài)由于施加的電壓發(fā)生改變，位線(xiàn)將呈現(xiàn)第一電壓，如果鐵電狀態(tài)沒(méi)有改變，那么位線(xiàn)將呈現(xiàn)第二電壓。將位線(xiàn)電壓與一個(gè)參考電壓相比較，該參考電壓大約是第一電壓和第二電壓的中間電壓大小，如果位線(xiàn)電壓低于參考電壓，讀出放大器驅(qū)動(dòng)一個(gè)低輸出，如果位線(xiàn)電壓高于參考電壓，讀出放大器驅(qū)動(dòng)一個(gè)高輸出。這樣，當(dāng)存儲(chǔ)單元被讀取時(shí)，鐵電電容器的在讀取之前的狀態(tài)確定了輸出狀態(tài)。
在上述的存儲(chǔ)器以及其它類(lèi)似常規(guī)的鐵電存儲(chǔ)器中，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)受到脈沖的作用。驅(qū)動(dòng)線(xiàn)相對(duì)較長(zhǎng)且被連接到許多電容器的電極上，具有高的電容量。因此，需要相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間將電壓升到其最高值，帶來(lái)的結(jié)果是讀寫(xiě)存儲(chǔ)器的時(shí)間長(zhǎng)。為了加快讀寫(xiě)操作的速度，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)不是受脈沖作用的鐵電存儲(chǔ)器已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)。參見(jiàn)HirokiKoike等人于1996年11月在IEEE Journal Solid State Circuits 31卷11期上發(fā)表的文章“A 60-ns 1-Mb Nonvolatile Ferroelectric MemoryWith A Nondriven Cell Plate Line Write/Read Scheme”。另一種方法是使驅(qū)動(dòng)線(xiàn)平行于位線(xiàn)，這樣每次只有一個(gè)電容器受到脈沖作用。參見(jiàn)上述Eaton，Jr.的專(zhuān)利中圖6的實(shí)施例。分段驅(qū)動(dòng)線(xiàn)也被建議用來(lái)加速驅(qū)動(dòng)線(xiàn)周期以及減小功耗。參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利5,598,366。但是，由于顯著的擾動(dòng)問(wèn)題所有這些存儲(chǔ)器都不是很成功?！皵_動(dòng)”是大多現(xiàn)有技術(shù)的鐵電存儲(chǔ)器難以解決的特性，其中“擾動(dòng)”電壓，通常振幅較小，不可避免地被加到未被存取的存儲(chǔ)單元，這些電壓可能改變存儲(chǔ)單元的狀態(tài)并且導(dǎo)致錯(cuò)誤的讀取。例如，在Koike等人的參考件中說(shuō)明了，從位線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)到一個(gè)未被存取的電容器結(jié)點(diǎn)的泄漏可能毀壞數(shù)據(jù)。這個(gè)問(wèn)題利用補(bǔ)償電路來(lái)克服，但增加了存儲(chǔ)器的復(fù)雜性且使存儲(chǔ)器變慢。因此，擾動(dòng)問(wèn)題要么導(dǎo)致存儲(chǔ)器被制造得更復(fù)雜并且更慢以克服擾動(dòng)，如Koike等人的參考文件所述，要么僅導(dǎo)致不太可靠而不能成功的設(shè)計(jì)，例如Eaton，Jr.的專(zhuān)利。此外，這種存儲(chǔ)單元所需的平均功耗十分高。
直到最近，所有的鐵電材料隨著時(shí)間趨于疲勞，并且反轉(zhuǎn)電荷減少到存儲(chǔ)單元不能被讀取的程度。大約10年前，一類(lèi)不會(huì)疲勞的材料被發(fā)現(xiàn)，這里稱(chēng)作為層狀超晶格復(fù)合物。但是雖然這些材料的反轉(zhuǎn)電荷(switching charge)保持穩(wěn)定，但這些材料仍然會(huì)老化，也就是第一電壓和第二電壓的量值通常取決于存儲(chǔ)單元的先前記錄。例如，依賴(lài)于先前記錄，對(duì)一個(gè)特定存儲(chǔ)單元一次讀取中的第一電壓和第二電壓與之后對(duì)同一存儲(chǔ)單元讀取的第一電壓和第二電壓不同；或者由于電容器內(nèi)的電荷再分配，磁滯曲線(xiàn)會(huì)隨時(shí)間產(chǎn)生毫秒級(jí)漂移。因此，雖然對(duì)一次讀取參考電壓在第一電壓和第二電壓之間，但之后的讀取中第一電壓和第二電壓都可能高于參考電壓。通常這會(huì)導(dǎo)致對(duì)存儲(chǔ)單元的誤讀。因此，由于讀取或數(shù)據(jù)的讀出相對(duì)不可靠而使這些存儲(chǔ)器不“安全”。
上述問(wèn)題一個(gè)典型的解決方法在1989年12月19日授予KennethJ.Mobely的美國(guó)專(zhuān)利4,888,733中被公開(kāi)。在Mobely的專(zhuān)利中提出的存儲(chǔ)器將鐵電電容器與兩個(gè)晶體管隔離開(kāi)來(lái)，以避免擾動(dòng)問(wèn)題。存儲(chǔ)器還在一個(gè)方向上將脈沖作用于鐵電電容器且將被充電荷存儲(chǔ)在第一臨時(shí)存儲(chǔ)電容器中，在相反的方向上將脈沖作用于鐵電電容器并將被充電荷存儲(chǔ)在第二臨時(shí)存儲(chǔ)電容器中，然后比較在所述兩個(gè)存儲(chǔ)電容中存儲(chǔ)的電荷。因此，這種存儲(chǔ)器本質(zhì)上是比較同一個(gè)電容器在一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)接連發(fā)生的兩個(gè)狀態(tài)，該時(shí)間間隔太短暫而不能發(fā)生老化作用或其它變化，避免了老化問(wèn)題。然而，該解決方法讀取存儲(chǔ)器時(shí)需要三倍的時(shí)間；因此，這種存儲(chǔ)器與本領(lǐng)域需要快速讀取時(shí)間的存儲(chǔ)器相比沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)性。此外，額外的臨時(shí)存儲(chǔ)電容器是線(xiàn)性電容器，它們?cè)诖鎯?chǔ)器中占據(jù)相當(dāng)大的額外空間，因此根據(jù)Mobley設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)器體積相對(duì)較大，且在存儲(chǔ)芯片日益密集的存儲(chǔ)器市場(chǎng)上沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)性。有許多其它多電容器/多晶體管鐵電存儲(chǔ)器已經(jīng)被建議用來(lái)解決上述問(wèn)題，一些已經(jīng)被使用在商業(yè)產(chǎn)品中。所有這些存儲(chǔ)器相比傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)都密集幾倍且更慢。
上述的問(wèn)題，特別是老化問(wèn)題和“擾動(dòng)”問(wèn)題，在最快的和最密集的存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)中十分嚴(yán)重。因此，到現(xiàn)在鐵電存儲(chǔ)器的商業(yè)應(yīng)用被限制在相對(duì)較慢和體積較大的體系結(jié)構(gòu)，例如Mobley的設(shè)計(jì)。非常需要一個(gè)比Mobley的設(shè)計(jì)更快且體積更小的鐵電存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)，但是卻不受到擾動(dòng)問(wèn)題的制約。如果這種存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)還避免了老化問(wèn)題，將是該領(lǐng)域中一個(gè)重大的進(jìn)步。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種鐵電存儲(chǔ)器解決了上述問(wèn)題和現(xiàn)有技術(shù)的其它問(wèn)題，該鐵電存儲(chǔ)器中每個(gè)存儲(chǔ)單元可被單獨(dú)地選擇而不會(huì)電連接到任何其它存儲(chǔ)單元，因此消除了任何擾動(dòng)的可能性。
本發(fā)明還提供了讀取鐵電存儲(chǔ)單元的方法，該方法讀出不同邏輯狀態(tài)的存儲(chǔ)單元之間的電容差。
本發(fā)明還提供了一種存儲(chǔ)單元，它的鐵電元件是電容器，存儲(chǔ)單元可以被讀取而不用反轉(zhuǎn)鐵電電容器。
本發(fā)明還為鐵電存儲(chǔ)器提供了一種新的位線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，它驅(qū)動(dòng)位線(xiàn)至一伏特電壓或更小電壓，最好小于0.5伏特。
本發(fā)明還提供了一個(gè)用于鐵電存儲(chǔ)器的新的讀出放大器，讀入放大器包括三個(gè)位線(xiàn)輸入，其中兩個(gè)是來(lái)自虛擬位線(xiàn)的輸入。
本發(fā)明還提供了操作有一對(duì)虛擬單元的鐵電存儲(chǔ)器的方法，虛擬存儲(chǔ)單元的邏輯狀態(tài)是交替的，以避免影響虛擬單元。
本發(fā)明還提供了一種鐵電存儲(chǔ)器，其中的位線(xiàn)被分區(qū)(partitioned)。
本發(fā)明提供了一種鐵電非易失性存儲(chǔ)器，它包含多對(duì)平行的位線(xiàn)和多個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元與多對(duì)位線(xiàn)中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含具有第一電極和第二電極的第一鐵電電容器，具有第一電極和第二電極的第二鐵電電容器，具有柵極的第一晶體管，以及具有柵極的第二晶體管；其中，在每個(gè)存儲(chǔ)單元中，第一晶體管被連接在第一電容器的第一電極和相關(guān)聯(lián)的位線(xiàn)對(duì)中的一個(gè)位線(xiàn)之間，第二晶體管被連接在第二電容器的第一電極和相關(guān)聯(lián)的位線(xiàn)對(duì)的另一個(gè)位線(xiàn)之間；存儲(chǔ)器還包含多個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)和與每個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管包含柵極，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)平行于位線(xiàn)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)通過(guò)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管被連接到至少一個(gè)存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)電容器的第二電極上，每個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)被連接到兩個(gè)或更少的存儲(chǔ)單元上，存儲(chǔ)器還包括垂直于位線(xiàn)對(duì)和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)的字線(xiàn)，以及第一晶體管、第二晶體管和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管的柵極連接到字線(xiàn)。優(yōu)選地，每個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)只被連接到一個(gè)存儲(chǔ)單元中的第一晶體管的第二電極和第二晶體管的第二電極上。優(yōu)選地，有一個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)與每個(gè)存儲(chǔ)單元相關(guān)聯(lián)，且該驅(qū)動(dòng)線(xiàn)位于位線(xiàn)對(duì)的位線(xiàn)之間，所述位線(xiàn)對(duì)與所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)單元相關(guān)聯(lián)。優(yōu)選地，每個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)被連接到在兩個(gè)存儲(chǔ)單元中的第一晶體管的第二電極和第二晶體管的第二電極上。優(yōu)選地，位線(xiàn)是互補(bǔ)的且每個(gè)存儲(chǔ)單元是一個(gè)1比特存儲(chǔ)單元。優(yōu)選地，所述兩個(gè)存儲(chǔ)單元其中之一是一個(gè)2比特存儲(chǔ)單元，而另一個(gè)是一個(gè)含有虛擬電容器的1比特存儲(chǔ)單元，并且被連接到虛擬電容器上的位線(xiàn)是一個(gè)虛擬位線(xiàn)。優(yōu)選地，所述位線(xiàn)是頂級(jí)位線(xiàn)，并且有被劃分成第一組和第二組的多個(gè)存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)器還包括一個(gè)具有柵極的第一組選擇晶體管，具有柵極的第二組選擇晶體管，第一組選擇線(xiàn)，第二組選擇線(xiàn)，第一個(gè)第二級(jí)別位線(xiàn)，和第二級(jí)別位線(xiàn)，其中第一組選擇晶體管被連接在頂級(jí)位線(xiàn)和第一個(gè)第二級(jí)別位線(xiàn)之間，第二組選擇晶體管被連接在頂級(jí)位線(xiàn)和第二級(jí)別位線(xiàn)之間，第一組選擇線(xiàn)被連接到第一組選擇晶體管的柵極上，且第二組選擇線(xiàn)被連接到第二組選擇晶體管的柵極上。優(yōu)選地，存儲(chǔ)器還包括一個(gè)位線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路用來(lái)驅(qū)動(dòng)位線(xiàn)至存儲(chǔ)器的高電壓的三分之一或更小的電壓。優(yōu)選地，每個(gè)存儲(chǔ)單元是一個(gè)2比特存儲(chǔ)單元。優(yōu)選地，所述位線(xiàn)對(duì)其中一對(duì)是虛擬位線(xiàn)，被連接到虛擬位線(xiàn)對(duì)上的存儲(chǔ)單元是一個(gè)虛擬單元，且連接到虛擬單元上的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)是一個(gè)虛擬驅(qū)動(dòng)線(xiàn)。優(yōu)選地，虛擬位線(xiàn)是互補(bǔ)的。優(yōu)選地，在第一存儲(chǔ)器周期內(nèi)，在虛擬單元中的第一電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“0”，而虛擬單元中的第二電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“1”，并且在第二個(gè)存儲(chǔ)器周期內(nèi)，在虛擬單元中的第一電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“1”，而虛擬單元中的第二電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“0”。優(yōu)選地，存儲(chǔ)器還包括具有三個(gè)位線(xiàn)輸入端的讀入放大器，其中兩個(gè)輸入端被連接到虛擬位線(xiàn)對(duì)上。優(yōu)選地，有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管與每個(gè)存儲(chǔ)單元相關(guān)聯(lián)，通過(guò)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器晶體管中的第一個(gè)驅(qū)動(dòng)器晶體管，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)中的一個(gè)被連接到第一電容器的第二電極上，并且，通過(guò)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器晶體管中的第二個(gè)驅(qū)動(dòng)器晶體管，所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)中的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)被連接到第二電容器的第二電極上。優(yōu)選地，連接在每個(gè)存儲(chǔ)單元上的位線(xiàn)對(duì)是互補(bǔ)的。優(yōu)選地，每個(gè)存儲(chǔ)單元是一個(gè)2比特單元。優(yōu)選地，存儲(chǔ)單元中的一個(gè)包含一個(gè)虛擬電容器。優(yōu)選地，包含有虛擬電容器的該存儲(chǔ)單元是一個(gè)虛擬單元，它有一對(duì)虛擬位線(xiàn)被連接到一對(duì)虛擬電容器上和一對(duì)虛擬驅(qū)動(dòng)線(xiàn)也被連接到這對(duì)虛擬電容器上。優(yōu)選地，在第一個(gè)存儲(chǔ)器周期內(nèi)，在虛擬單元中的第一電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“0”，而虛擬單元中的第二電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“1”，并且在第二個(gè)存儲(chǔ)器周期內(nèi)，在虛擬單元中的第一電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“1”，而虛擬單元中的第二電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“0”。優(yōu)選地，有多個(gè)字線(xiàn)，各個(gè)字線(xiàn)與不同行的存儲(chǔ)器相關(guān)聯(lián)，使得一行存儲(chǔ)單元的每個(gè)存儲(chǔ)單元中每個(gè)晶體管的柵極被連接到與該行關(guān)聯(lián)的字線(xiàn)上；此外，存儲(chǔ)器包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器電路，通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，它被連接到所述多個(gè)行的每一行存儲(chǔ)單元中至少一個(gè)存儲(chǔ)單元的第一和第二電容器。
在另一方案，本發(fā)明提供了一種鐵電非易失性存儲(chǔ)器，它包含一對(duì)互補(bǔ)的位線(xiàn)，位于該互補(bǔ)位線(xiàn)之間且平行于所述位線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，垂直于該位線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)的字線(xiàn)，和一個(gè)存儲(chǔ)單元，該存儲(chǔ)單元包含第一鐵電電容器，第二鐵電電容器，第一晶體管，第二晶體管，和一個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管，其中第一晶體管被連接在第一電容器和互補(bǔ)位線(xiàn)中的一個(gè)位線(xiàn)之間，第二晶體管被連接在第二電容器和互補(bǔ)位線(xiàn)中的另一個(gè)位線(xiàn)之間，并且，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管被連接在至少一個(gè)電容器和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)之間。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中位線(xiàn)和/或驅(qū)動(dòng)線(xiàn)被分區(qū)。在位線(xiàn)被分區(qū)的實(shí)施例中，有位線(xiàn)的層次結(jié)構(gòu)，每個(gè)較高層次級(jí)別位線(xiàn)通過(guò)晶體管被連接到多個(gè)下一較低級(jí)別位線(xiàn)，所述晶體管被組選擇信號(hào)控制。優(yōu)選地，有頂級(jí)位線(xiàn)，并且有多個(gè)存儲(chǔ)單元被劃分成第一組和第二組，存儲(chǔ)器還包括具有柵極的第一組選擇晶體管，具有柵極的第二組選擇晶體管，第一組選擇線(xiàn)，第二組選擇線(xiàn)，第一個(gè)第二級(jí)別位線(xiàn)，和第二個(gè)第二級(jí)別位線(xiàn)，其中第一組選擇晶體管被連接在頂級(jí)位線(xiàn)和第一個(gè)第二級(jí)別位線(xiàn)之間，第二組選擇晶體管被連接在頂級(jí)位線(xiàn)和第二個(gè)第二級(jí)別位線(xiàn)之間，第一組選擇線(xiàn)被連接到第一組選擇晶體管的柵極上，且第二組選擇線(xiàn)被連接到第二組選擇晶體管的柵極上。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種鐵電非易失性存儲(chǔ)器，包括第一位線(xiàn)；平行于第一位線(xiàn)的第二位線(xiàn)；位于第一位線(xiàn)和第二位線(xiàn)之間且平行于它們的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)；多個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含第一鐵電電容器，第二鐵電電容器，第一晶體管，第二晶體管，和第三晶體管，每個(gè)都有一個(gè)柵極；其中第一晶體管被連接在第一電容器和第一位線(xiàn)之間，第二晶體管被連接在第二電容器和第二位線(xiàn)之間，此外，第三晶體管被連接在所述電容器和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)之間；多個(gè)字線(xiàn)，每個(gè)字線(xiàn)與不同行的存儲(chǔ)器相關(guān)聯(lián)，在一行存儲(chǔ)單元的每個(gè)存儲(chǔ)單元中每個(gè)晶體管的柵極被連接到與該行關(guān)聯(lián)的字線(xiàn)；以及，一個(gè)位線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器電路，通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，連接到所述多個(gè)行的每一行存儲(chǔ)單元中至少一個(gè)單元的第一和第二電容器。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種鐵電非易失性存儲(chǔ)器，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有多個(gè)以行列形式被排列的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含沿著該列的連接到存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含沿著該行的連接到存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含一個(gè)鐵電元件，該鐵電元件的極化狀態(tài)對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)器還包括提供一個(gè)讀取信號(hào)的一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，其中改進(jìn)之出在于存儲(chǔ)器還包括一個(gè)位線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路，該位線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路響應(yīng)于所述讀取信號(hào)以驅(qū)動(dòng)位線(xiàn)至不超過(guò)1伏特的電壓。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種鐵電非易失性存儲(chǔ)器，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有多個(gè)以行列形式被排列的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含沿著該列連接到各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含沿著該行連接到各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含一個(gè)鐵電元件，鐵電元件的極化狀態(tài)相對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)器還包括一個(gè)信號(hào)發(fā)生器用于提供一個(gè)讀取信號(hào)，其中改進(jìn)在兩個(gè)位線(xiàn)是互補(bǔ)的虛擬位線(xiàn)和位線(xiàn)中的一個(gè)不是虛擬位線(xiàn)；存儲(chǔ)器還包含一個(gè)讀出放大器，它有可連接到不是虛擬位線(xiàn)的位線(xiàn)上的第一位線(xiàn)輸入端，和可連接到第一個(gè)虛擬位線(xiàn)上的第二位線(xiàn)輸入端，以及可連接到第二個(gè)虛擬位線(xiàn)上的第三個(gè)位線(xiàn)輸入端。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種鐵電非易失性存儲(chǔ)器，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有多個(gè)以行列形式被排列的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含連接到沿著該列的各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含連接到沿著該行的各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含一個(gè)鐵電元件，鐵電元件的極化狀態(tài)相對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)，其中改進(jìn)在位線(xiàn)是頂級(jí)位線(xiàn)以及有多個(gè)存儲(chǔ)單元被劃分成第一組和第二組；存儲(chǔ)器還包含具有柵極的第一組選擇晶體管，具有柵極的第二組選擇晶體管，第一組選擇線(xiàn)，第二組選擇線(xiàn)，第一個(gè)第二級(jí)別位線(xiàn)，和第二個(gè)第二電平位線(xiàn)，其中第一組選擇晶體管被連接在頂級(jí)位線(xiàn)和第一個(gè)第二級(jí)別位線(xiàn)之間，第二組選擇晶體管被連接在頂級(jí)位線(xiàn)和第二個(gè)第二級(jí)別位線(xiàn)之間，第一組選擇線(xiàn)被連接到第一組選擇晶體管的柵極上，以及第二組選擇線(xiàn)被連接到第二組選擇晶體管的柵極上。
本發(fā)明還包括操作鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該存儲(chǔ)器包含多個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元包括一個(gè)存儲(chǔ)單元鐵電元件，該操作方法包含將每個(gè)存儲(chǔ)單元鐵電元件與所有其它存儲(chǔ)單元鐵電元件電隔離開(kāi)來(lái)。優(yōu)選地，存儲(chǔ)單元鐵電元件是鐵電電容器。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種操作鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有多個(gè)以行列形式被排列的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含連接到沿著該列的存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含被連接到沿著該行的存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含一對(duì)鐵電存儲(chǔ)元件，每個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件的極化狀態(tài)相對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)；該操作方法包含將每個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件對(duì)與所有其它鐵電存儲(chǔ)元件對(duì)電隔離開(kāi)來(lái)。優(yōu)選地，每個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)被連接到沿著一列的各存儲(chǔ)單元上，并且在所述列中的每個(gè)存儲(chǔ)單元包括多個(gè)晶體管，第一個(gè)晶體管被連接在第一個(gè)鐵電電容器和與所述列相關(guān)聯(lián)的位線(xiàn)對(duì)中第一個(gè)位線(xiàn)之間，第二個(gè)晶體管被連接在第二個(gè)鐵電電容器和與所述列相關(guān)聯(lián)的位線(xiàn)對(duì)中第二個(gè)位線(xiàn)之間，以及第三個(gè)晶體管被連接在最后一個(gè)鐵電電容器和與所述列相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)之間，并且電隔離包含，除了在所關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)單元地址被選中，且每次在所述列上僅有一個(gè)存儲(chǔ)單元被選中的時(shí)候，保持與所述列上每個(gè)存儲(chǔ)單元相關(guān)聯(lián)的第一、第二和第三晶體管關(guān)斷。優(yōu)選地，第三晶體管被連接在第一鐵電電容器和關(guān)聯(lián)的第一驅(qū)動(dòng)線(xiàn)之間，并且每個(gè)存儲(chǔ)單元包括連接在第二鐵電電容器和關(guān)聯(lián)的第二驅(qū)動(dòng)線(xiàn)之間的第四晶體管，并且所述保持關(guān)斷包含將在所述列中的第四晶體管保持關(guān)斷，除了在關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)單元地址被選中的時(shí)候。優(yōu)選地，所述隔離包括在保持隔離狀態(tài)下寫(xiě)一個(gè)存儲(chǔ)單元。優(yōu)選地，寫(xiě)操作包含在第一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)寫(xiě)第一個(gè)預(yù)先確定的邏輯狀態(tài)以及在第二個(gè)時(shí)間周期內(nèi)寫(xiě)第二個(gè)預(yù)先確定的邏輯狀態(tài)。優(yōu)選地，寫(xiě)操作包含在一對(duì)所述元件的兩個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件中寫(xiě)入第一個(gè)預(yù)先確定的邏輯狀態(tài)，以及接著在所述一對(duì)鐵電存儲(chǔ)元件的任一元件中寫(xiě)入第二個(gè)預(yù)先確定的邏輯狀態(tài)，對(duì)于鐵電存儲(chǔ)元件所述被加到存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)需要它處于一個(gè)不同于第一預(yù)先確定狀態(tài)的狀態(tài)。優(yōu)選地，所述隔離包括在保持隔離下讀一個(gè)存儲(chǔ)單元。優(yōu)選地，所述讀操作包含破壞性的讀取方法。優(yōu)選地，所述讀操作包含非破壞性的讀取方法。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種操作鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有多個(gè)以行列形式被排列的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含連接到沿著該列的各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含被連接到沿著該行的各存儲(chǔ)單元的一個(gè)字線(xiàn)，存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含一對(duì)鐵電存儲(chǔ)元件，每個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件的極化狀態(tài)對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)于其中的數(shù)據(jù)；該操作方法還包含將每個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件對(duì)與所有其它鐵電存儲(chǔ)元件對(duì)電隔離開(kāi)來(lái)；施加單個(gè)讀取脈沖到一個(gè)存儲(chǔ)單元；接著在該單個(gè)讀取脈沖后讀出該存儲(chǔ)單元的邏輯狀態(tài)。優(yōu)選地，該操作方法還包含施加一個(gè)重寫(xiě)脈沖到該存儲(chǔ)單元。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種操作鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有多個(gè)以行列形式被排列的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含連接到沿著該列的各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含連接到沿著該行的各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，所述存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含一個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件，所述鐵電存儲(chǔ)元件的極化狀態(tài)對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)于其中的數(shù)據(jù)，該操作方法包含施加一個(gè)不超過(guò)1伏特的讀取脈沖電壓到存儲(chǔ)單元；接著在讀取脈沖之后讀出該存儲(chǔ)單元的邏輯狀態(tài)。優(yōu)選地，讀取脈沖為0.5伏特或更小。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種讀取鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有至少二十五個(gè)以行列形式被排列的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含連接到沿著該列的各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含連接到沿著該行的各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，所述存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含一個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件，該鐵電存儲(chǔ)元件的極化狀態(tài)對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)，該讀取方法包含讀取連接到一個(gè)被選擇的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上一個(gè)存儲(chǔ)單元；以及在讀取步驟中，將不超過(guò)四個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件電連接到被選擇的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種讀取鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有多個(gè)以行列形式被排列的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含連接到沿著該列的各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含連接到沿著該行的各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含一個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件，該鐵電存儲(chǔ)元件的電容量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)，該讀取方法包含將一個(gè)被選擇的存儲(chǔ)單元電連接到一個(gè)被選擇的位線(xiàn)上；并且提供一個(gè)與鐵電存儲(chǔ)元件的電容量狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種讀取鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有多個(gè)以行列形式被排列的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含連接到沿著該列的各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含連接到沿著該行的各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含一個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件，該鐵電存儲(chǔ)元件的極化狀態(tài)對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)，該讀取方法包含將一個(gè)被選擇的存儲(chǔ)單元電連接到一個(gè)被選擇的位線(xiàn)上；施加一個(gè)充電過(guò)程到該位線(xiàn)上；不反轉(zhuǎn)被選擇單元中的鐵電存儲(chǔ)元件，吸收元件內(nèi)的依賴(lài)于該鐵電存儲(chǔ)元件的極化狀態(tài)一些電荷；以及讀取被選擇的位線(xiàn)的電壓和提供一個(gè)與鐵電存儲(chǔ)元件的極化狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種讀取鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有多個(gè)以行列形式被排列的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含連接到沿著該列的各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含連接到沿著該行的各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含一個(gè)鐵電電容器，該鐵電存儲(chǔ)元件的極化狀態(tài)對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)，該讀取方法包含選擇一個(gè)鐵電存儲(chǔ)單元；接著讀取被選擇的存儲(chǔ)單元中的電容器而不改變?cè)撾娙萜鞯蔫F電極化狀態(tài)。優(yōu)選地，讀取步驟包含讀出鐵電電容的電容量。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明還提供了一種操作鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有多個(gè)以行列形式被排列的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含連接到沿著該列的各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，所述位線(xiàn)包括連接到第一虛擬存儲(chǔ)單元的第一虛擬位線(xiàn)，每個(gè)行包含連接到沿著該行的各存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含一個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件，鐵電存儲(chǔ)元件的極化狀態(tài)相對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)，該操作方法包含在第一個(gè)存儲(chǔ)器周期中，在第一虛擬存儲(chǔ)單元中寫(xiě)入第一個(gè)邏輯狀態(tài)，并在第二個(gè)存儲(chǔ)器周期中，在第一虛擬存儲(chǔ)單元中寫(xiě)入第二個(gè)邏輯狀態(tài)。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種在鐵電非易失性存儲(chǔ)器中選擇一個(gè)存儲(chǔ)單元的方法，該鐵電非易失性存儲(chǔ)器具有多個(gè)存儲(chǔ)器陣列，每個(gè)存儲(chǔ)器陣列具有多個(gè)以行列形式被排列的存儲(chǔ)單元；選擇所述多個(gè)陣列中的一個(gè)；并在被選擇的陣列中選擇一個(gè)存儲(chǔ)單元。優(yōu)選地，所述選擇操作包含選擇一對(duì)存儲(chǔ)單元而同時(shí)將被選擇的存儲(chǔ)單元與存儲(chǔ)器中所有其它存儲(chǔ)單元電隔離。優(yōu)選地，所述選擇操作包含選擇單個(gè)存儲(chǔ)單元而同時(shí)將被選擇的存儲(chǔ)單元與存儲(chǔ)器中所有其它存儲(chǔ)單元電隔離。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種寫(xiě)鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該方法包含在存儲(chǔ)器中選擇一個(gè)以互補(bǔ)模式使用的單個(gè)存儲(chǔ)單元；接著在沒(méi)有將該單個(gè)存儲(chǔ)單元與該存儲(chǔ)器中任何其它未被選擇的存儲(chǔ)單元電連接的情況下，將數(shù)據(jù)寫(xiě)到被選擇的存儲(chǔ)單元中。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種寫(xiě)鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該方法包含在存儲(chǔ)器中選擇單個(gè)存儲(chǔ)單元；接著在沒(méi)有將該單個(gè)存儲(chǔ)單元與該存儲(chǔ)器中任何其它未被選擇的存儲(chǔ)單元電連接餓情況下，將數(shù)據(jù)寫(xiě)到被選擇的存儲(chǔ)單元中。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種讀取鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該方法包含在存儲(chǔ)器中選擇一個(gè)以互補(bǔ)模式使用的單個(gè)存儲(chǔ)單元；接著在沒(méi)有電連接存儲(chǔ)器中任何其它未被選擇的存儲(chǔ)單元情況下，讀取被選擇的存儲(chǔ)單元。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提供了一種讀取鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該方法包含在存儲(chǔ)器中選擇單個(gè)存儲(chǔ)單元；接著在沒(méi)有將所述被選擇的單個(gè)存儲(chǔ)單元電連接到存儲(chǔ)器中任何其它未被選擇的存儲(chǔ)單元的情況下，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入所述被選擇的存儲(chǔ)單元中。
本發(fā)明第一次提供了一種鐵電非易失性存儲(chǔ)器，它在速度、可靠性和密集度上與動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAMS)和靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAMS)不相上下。結(jié)合附圖閱讀下面的說(shuō)明書(shū)，本發(fā)明許多其它的特性、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將更加顯然。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是跟據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的具有三個(gè)晶體管和兩個(gè)電容的存儲(chǔ)單元的電路圖；圖2是一個(gè)電路圖，示出了依據(jù)本發(fā)明存儲(chǔ)單元陣列的兩個(gè)實(shí)施例。
圖3是一個(gè)電路圖，詳細(xì)顯示了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)虛擬存儲(chǔ)單元；圖4是一個(gè)電路圖，示出了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的讀出放大器的接線(xiàn)；圖5是一個(gè)電路圖，示出了本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例中的讀出放大器的接線(xiàn)；圖6示出了一個(gè)采用本發(fā)明存儲(chǔ)器的代表性實(shí)施例；圖7是跟據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電路圖；圖8是跟據(jù)本發(fā)明的虛擬存儲(chǔ)單元的一個(gè)可供選擇的優(yōu)選實(shí)施例的電路圖；圖9-12是時(shí)序圖，圖解說(shuō)明了跟據(jù)本發(fā)明四個(gè)可供選擇的優(yōu)選優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述簡(jiǎn)要留意圖6，它顯示了一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)器436。從輸入端438加入存儲(chǔ)器地址，在控制邏輯電路480、解碼器441和多路復(fù)用器478中解碼，并按照所述地址尋址陣列445中特定的存儲(chǔ)單元。在線(xiàn)路435上對(duì)應(yīng)于輸入數(shù)據(jù)的信號(hào)通過(guò)輸入輸出(IO)收發(fā)器479和多路復(fù)用器478被加到被尋址的單元以寫(xiě)入到該單元，并且讀出放大器和輸入輸出收發(fā)器479從被尋址的單元讀出輸出數(shù)據(jù)并將它輸出到線(xiàn)路435上。信號(hào)發(fā)生器480產(chǎn)生特定的時(shí)序信號(hào)用來(lái)操作所述存儲(chǔ)器并把所述信號(hào)施加到解碼器441、讀出放大器和輸入輸出收發(fā)器479以及多路復(fù)用器478上。本發(fā)明涉及到圖1-3、7和8所示陣列445中的存儲(chǔ)單元和虛擬單元的新結(jié)構(gòu)，圖4和圖5中所示的讀出放大器結(jié)構(gòu)，圖17中所示的位線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，和圖20中所示的陣列結(jié)構(gòu)，它們獨(dú)立地且互相結(jié)合地導(dǎo)致了一個(gè)密集、快速、可靠并且高效節(jié)能的存儲(chǔ)器，本發(fā)明還涉及到操作和制造這些結(jié)構(gòu)以及使用這些結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器，其中一些方法在圖9-16、18和19中被示出。
這里，“電壓線(xiàn)”通常對(duì)應(yīng)位線(xiàn)、字線(xiàn)、驅(qū)動(dòng)線(xiàn)或其它電壓源、或電壓接收器(Voltage sink)；術(shù)語(yǔ)“三元單元(Trinion cell)”對(duì)應(yīng)具有三個(gè)晶體管和兩個(gè)電容器的存儲(chǔ)單元，或者也可以稱(chēng)為3T/2C單元結(jié)構(gòu)。這里，術(shù)語(yǔ)“源/漏”通道，當(dāng)用于晶體管時(shí)，指穿過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管、其它類(lèi)型晶體管或其它開(kāi)關(guān)器件的傳導(dǎo)通道，取決于柵極的狀態(tài)或其它開(kāi)關(guān)器件控制機(jī)理，這些通道可以是導(dǎo)通的或者非導(dǎo)通的。這里，當(dāng)在本文中討論晶片的截面中的方向時(shí)，硅層通常在這種圖的“底部”，而金屬層通常在這種圖的“頂部”。這樣，當(dāng)提及第一個(gè)元件被放置在第二個(gè)元件“之上”通常相應(yīng)于第二個(gè)元件比第一個(gè)元件距離硅層更近。因此，“向上”的方向相應(yīng)于從硅層向金屬層的那個(gè)方向。
圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的存儲(chǔ)單元100的電路圖。存儲(chǔ)單元100包括第一鐵電電容器106，第二鐵電電容器108和晶體管105、107和109。存儲(chǔ)單元100通過(guò)字線(xiàn)101，位線(xiàn)以及驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103在陣列445(圖6)內(nèi)被連接起來(lái)，其中位線(xiàn)對(duì)包含位線(xiàn)102和位線(xiàn)104。晶體管105、107和109的柵極123、128和136被各自連接到字線(xiàn)101上。晶體管105的一個(gè)源極/漏極在節(jié)點(diǎn)113處被連接到位線(xiàn)102上，且晶體管105的另一個(gè)源極/漏極被連接到電容器106的下部電極126。電容器106的上部電極125被連接到節(jié)點(diǎn)110，它也被連接到晶體管107的一個(gè)源極/漏極127和電容器108的上部電極133。晶體管107的另一個(gè)源極/漏極129在節(jié)點(diǎn)111處被連接到驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103上。電容器108的下部電極134被連接到晶體管109的一個(gè)源極/漏極上，晶體管109的另一個(gè)源極/漏極138在節(jié)點(diǎn)112處被連接到位線(xiàn)104上。我們將把晶體管107稱(chēng)作為“驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管”。在本文中，這個(gè)晶體管是存儲(chǔ)單元100的一部分。
圖1中優(yōu)選實(shí)施例存儲(chǔ)單元100的一個(gè)與眾不同的方面是位線(xiàn)102和104平行于驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103，并且所有上述的線(xiàn)路都垂直于字線(xiàn)101。通過(guò)激活僅與特定存儲(chǔ)單元相關(guān)聯(lián)的字線(xiàn)與驅(qū)動(dòng)線(xiàn)的一個(gè)組合，這個(gè)排列能夠更好地選擇獨(dú)立的存儲(chǔ)單元。當(dāng)只選擇一個(gè)存儲(chǔ)單元時(shí)，這種選擇性減少了與要激活整行和整列的存儲(chǔ)單元相關(guān)的功率需求。此外，以這種方式僅僅選擇一個(gè)存儲(chǔ)單元可防止不需要的擾動(dòng)電壓到達(dá)未選擇的存儲(chǔ)單元。上述情況是可以理解的，因?yàn)檫@種擾動(dòng)電壓可能隨著時(shí)間導(dǎo)致未選擇存儲(chǔ)單元極化狀態(tài)的不必要的變化。當(dāng)使用這里公開(kāi)的發(fā)明技術(shù)時(shí)，采用字線(xiàn)、位線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)可供選擇的相對(duì)走向是可以理解的，并且所有這種變化都被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，圖1中描繪的三元單元包括兩個(gè)鐵電電容器和三個(gè)晶體管。這三個(gè)晶體管由參考字符105、107和109標(biāo)明，它們優(yōu)選為N-溝道晶體管，但是也可以是P-溝道晶體管，PN傳輸門(mén)(transmission gate)、雙極晶體管、其它電流開(kāi)關(guān)器件，或一些可用晶體管的混合。鐵電電容器106和108可包括一系列鐵電材料中的一種或多種，包括但不限于PZT(鋯鈦酸鉛)以及層狀超晶格材料。層狀超晶格材料在1996年5月21日授予的美國(guó)專(zhuān)利5,519,234中被討論，題目為“Ferroelectric Dielectric Memory Cell Can Switch AtLeast Giga Cycles And Has Low Fatigue-Has High Dielectric ConstantAnd Low Leakage Current”，該公開(kāi)在這里通過(guò)參考方式并入。
三元單元優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是電容器106和電容器108的上部和下部電極都被至少一個(gè)晶體管從它們各自的位線(xiàn)和/或驅(qū)動(dòng)線(xiàn)隔離開(kāi)來(lái)，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，當(dāng)這些晶體管被斷開(kāi)時(shí)，能提供優(yōu)良的電隔離效果。在優(yōu)選實(shí)施例中，這些用來(lái)選擇性地將電容器106和108與它們各自的位線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)連接隔離開(kāi)來(lái)的晶體管被連接到單個(gè)的字線(xiàn)101上。這樣，關(guān)閉字線(xiàn)首先就關(guān)閉所有三個(gè)晶體管105、107和109，因此完全地將電容器106和108的兩個(gè)電極與來(lái)自位線(xiàn)102和104和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103的電壓擾動(dòng)隔離開(kāi)來(lái)，并與來(lái)自與這些電壓線(xiàn)聯(lián)接的電壓噪聲源的噪聲隔離開(kāi)。雖然上述的討論針對(duì)具有這樣一種結(jié)構(gòu)的電路，該電路能夠通過(guò)開(kāi)關(guān)單個(gè)字線(xiàn)將電容器與所有噪聲源充分隔離開(kāi)來(lái)，但是也可以采取另外的實(shí)施方式，可以采用超過(guò)一個(gè)字線(xiàn)以獲得期望的電容器電隔離，并且所有這樣的變化也被確定在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)存儲(chǔ)位線(xiàn)102和104上的互補(bǔ)數(shù)據(jù)，3T/2C單元，或三元單元，可以被用來(lái)存儲(chǔ)單個(gè)數(shù)據(jù)位。這里，這種方法被稱(chēng)作為1-比特存儲(chǔ)模式。作為選擇地，通過(guò)存儲(chǔ)位線(xiàn)102和104上獨(dú)立數(shù)據(jù)，在本發(fā)明的存儲(chǔ)單元中可存儲(chǔ)兩個(gè)數(shù)據(jù)比特。在下面更長(zhǎng)的篇幅中討論該2-比特?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)選擇。這里，這個(gè)第二種方法被稱(chēng)作為2-比特存儲(chǔ)模式。
當(dāng)在1-比特存儲(chǔ)模式中采用3T/2C存儲(chǔ)單元時(shí)，可優(yōu)選提供一個(gè)高級(jí)別的噪聲免疫力。此外，使用與兩個(gè)電容器106和108的上部電極相接觸的公共驅(qū)動(dòng)線(xiàn)或DL線(xiàn)103更好地將均衡的電壓脈沖施加到電容器106、108上，因此有益于將兩個(gè)電容器上部電極的電壓和電流狀態(tài)的失配最小化。
在優(yōu)選實(shí)施例中，為兩個(gè)隔開(kāi)的電容器106、108而配置的公共驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103結(jié)合配置的晶體管107用來(lái)減少驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103上的電容負(fù)載，其中晶體管107被布置在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103和電容器106、108上部電極之間?？梢岳斫?，當(dāng)字線(xiàn)101被去除功率(power down)時(shí)，晶體管107將在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103和電容器106和108的上部電極之間形成斷路，因此防止電容器106和108加載驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103。與有電容負(fù)載時(shí)相比，電容負(fù)載的減少更好地使驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103在更短的時(shí)間被開(kāi)關(guān)，并且使用更少的能量。此外，適當(dāng)?shù)卦谧志€(xiàn)101的控制下開(kāi)關(guān)晶體管107，可更好地防止沿著驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103的干擾或“擾動(dòng)電壓”影響電容器106和108的上部電極。
除了上面討論的電隔離的益處，在本發(fā)明存儲(chǔ)單元優(yōu)選實(shí)施例中，將驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103布置在位線(xiàn)102和104之間可更好地均衡兩個(gè)位線(xiàn)102和104之間的相互電容耦合。
如前所述，3T/2C即三元單元還可被用于2-比特存儲(chǔ)模式。在這種情況下，位線(xiàn)102和104優(yōu)選包含獨(dú)立的數(shù)據(jù)比特。運(yùn)行在這種模式下，本發(fā)明存儲(chǔ)單元提供的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)所能達(dá)到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度，該存儲(chǔ)密度由存儲(chǔ)的比特?cái)?shù)除以每個(gè)單元的晶體管數(shù)來(lái)計(jì)算得到。特別地，在本發(fā)明的2-比特存儲(chǔ)模式中，兩個(gè)數(shù)據(jù)比特可被存儲(chǔ)在一個(gè)有三個(gè)晶體管的存儲(chǔ)單元中。相比之下，通常只有一個(gè)比特被存儲(chǔ)在一個(gè)傳統(tǒng)的2T/2C存儲(chǔ)單元中。因此，本發(fā)明的存儲(chǔ)單元優(yōu)選實(shí)施例中每1.5個(gè)晶體管存儲(chǔ)一個(gè)比特，而現(xiàn)有技術(shù)的2T/2C存儲(chǔ)單元每2.0個(gè)晶體管存儲(chǔ)一個(gè)比特。這種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的增加更好地進(jìn)一步減小采用這里公開(kāi)的發(fā)明技術(shù)的存儲(chǔ)電路的尺寸。
在優(yōu)選實(shí)施例中，配置在位線(xiàn)102和104之間的公共驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103產(chǎn)生施加到電容器106和108上部電極的均衡的電脈沖。這種電均衡更好地起到了減少信號(hào)的失配和增強(qiáng)同虛擬參考單元(圖2和3)一起被使用的讀出放大器(圖5和6)運(yùn)作的作用。和使用1-比特存儲(chǔ)模式的情況一樣，公共驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103聯(lián)合晶體管107的使用更好地起到了減小驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103上電容負(fù)載的作用。
圖2圖解說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的存儲(chǔ)器陣列200和240。圖2示出了根據(jù)1-比特存儲(chǔ)模式實(shí)施例的陣列200，以及根據(jù)2-比特存儲(chǔ)模式實(shí)施例的陣列240。陣列200包括多個(gè)存儲(chǔ)單元列248、249等，和多個(gè)存儲(chǔ)單元行252、253等，總共有(N+1)×M個(gè)單元，其中N+1是陣列200中列的數(shù)目，M是陣列200中行的數(shù)目。點(diǎn)線(xiàn)243代表形成完整的陣列所需的另外的行，點(diǎn)線(xiàn)244代表形成完整的陣列所需的另外的列。陣列200包括單元100和202-206以及點(diǎn)線(xiàn)243和244所代表的單元。陣列240包括所有陣列200中的單元加上一個(gè)虛擬單元列250，包括虛擬單元220、221和由點(diǎn)線(xiàn)245代表的另外單元。優(yōu)選地，公共驅(qū)動(dòng)線(xiàn)227被布置在位線(xiàn)226和228之間，減小了位線(xiàn)間相互的電容耦合。
圖3中顯示了一個(gè)示例性的虛擬單元。這個(gè)單元具有同圖1中存儲(chǔ)單元100相同的結(jié)構(gòu)，包括三個(gè)晶體管310、312和314，兩個(gè)鐵電電容器311和313，它們?nèi)缟厦嫠鲆粯拥谋贿B接起來(lái)，并且如上述圖1中的相應(yīng)元件，通過(guò)字線(xiàn)209，虛擬位線(xiàn)226和228以及虛擬驅(qū)動(dòng)線(xiàn)227，連接到陣列240。有兩個(gè)虛擬位線(xiàn)226和228以及兩個(gè)虛擬鐵電電容器311和313是本發(fā)明的重要特點(diǎn)。虛擬單元220以互補(bǔ)模式運(yùn)作存儲(chǔ)在電容器311和313內(nèi)的鐵電狀態(tài)以及施加在位線(xiàn)226和228上的信號(hào)是互補(bǔ)的。也就是，當(dāng)電容器311的狀態(tài)是邏輯“1”時(shí)，電容器313的狀態(tài)是邏輯“0”，并且反之亦然。
回到圖2，可以理解，單元100、202-206以及陣列200中其它沒(méi)有明確顯示的每個(gè)單元的元件和連接線(xiàn)路，總體對(duì)應(yīng)于圖1中描繪的存儲(chǔ)單元100的元件和連接線(xiàn)路，而在行250中每個(gè)虛擬存儲(chǔ)單元的元件和電路總體對(duì)應(yīng)于圖3中所示的虛擬單元的元件和電路。但是，為了簡(jiǎn)潔，圖2中每個(gè)單元的內(nèi)部細(xì)節(jié)被省略掉。
在優(yōu)選實(shí)施例中，字線(xiàn)209、210和其它字線(xiàn)延伸穿過(guò)陣列200和240，每個(gè)字線(xiàn)相應(yīng)于一行存儲(chǔ)單元。類(lèi)似地，位線(xiàn)102、104和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103，以及其它位線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)延伸穿過(guò)陣列200，并且在位線(xiàn)是互補(bǔ)的1-比特實(shí)施例中，每個(gè)互補(bǔ)位線(xiàn)對(duì)和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)相應(yīng)于一列存儲(chǔ)單元。
在優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)一個(gè)被選中的單元，在這個(gè)單元中交匯的字線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)都被激活。例如，當(dāng)字線(xiàn)210和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103都被激活時(shí)，單元203被激活。關(guān)于上述激活的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)和字線(xiàn)的聯(lián)合，單元100優(yōu)選具有一個(gè)激活的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，但是缺少激活的字線(xiàn)將防止任何電壓到達(dá)單元100中電容器的電極上。在單元204內(nèi)，字線(xiàn)被激活，因此將電容器的上部電極連接到驅(qū)動(dòng)線(xiàn)207上。但是，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)207不會(huì)被激活，因此防止了對(duì)單元204中電容器極化狀態(tài)的任何擾動(dòng)。
在現(xiàn)有的技術(shù)中，擾動(dòng)電壓的存在阻止了多重虛擬位線(xiàn)的使用，因?yàn)閿_動(dòng)電壓的破壞性作用會(huì)出現(xiàn)在電容器的一個(gè)或更多電極上。但是，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，晶體管或其它開(kāi)關(guān)器件的配置處于每個(gè)虛擬單元中電容器的兩個(gè)電極和所有擾動(dòng)電壓源之間，更好地起到了保護(hù)電容器免受這種擾動(dòng)電壓的影響，因此使得存儲(chǔ)器電路的設(shè)計(jì)有更好的靈活性和致密性，而不會(huì)擾動(dòng)存儲(chǔ)單元中各種電容器的極化狀態(tài)。
在圖2的實(shí)施例中，N是一個(gè)整數(shù)且可以等于零。也就是說(shuō)，對(duì)每個(gè)有效的單元可有一個(gè)虛擬單元。優(yōu)選地，N等于3、7、15或多個(gè)其它2N-1數(shù)。由本技術(shù)可知，可有更多行在所示行之上和/或之下，以及更多的列，包括附加的有效單元列和附加的虛擬單元列。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以使用比現(xiàn)有技術(shù)的存儲(chǔ)器更多的單元行，而不會(huì)顯著減慢存儲(chǔ)器的速度。那是因?yàn)槌吮贿x擇的單元，所有一列上的單元都與驅(qū)動(dòng)線(xiàn)斷開(kāi)，因此它們的容抗不會(huì)被添加到驅(qū)動(dòng)線(xiàn)的容抗上。因?yàn)樵诂F(xiàn)有鐵電存儲(chǔ)器中，一個(gè)存儲(chǔ)單元電容器的容抗約與驅(qū)動(dòng)線(xiàn)的容抗在一個(gè)量級(jí)，所以當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)相結(jié)合時(shí)，列的長(zhǎng)度可以被擴(kuò)展的倍數(shù)大約等于現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的一列中存儲(chǔ)單元的數(shù)目。例如，如果現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)被限定在八行，利用本發(fā)明的存儲(chǔ)單元，該設(shè)計(jì)可使用64行并且還具有大約相同的速度。
圖4圖解說(shuō)明了在每單元1-比特模式下，讀出放大器402連接到圖2的陣列和圖6的存儲(chǔ)器的電路，圖5圖解說(shuō)明了在2-比特實(shí)施例中，讀出放大器502連接到圖2的陣列和圖6的存儲(chǔ)器的電路。讀出放大器(例如402)的設(shè)計(jì)在本領(lǐng)域中是眾所周知的，因此將不再詳細(xì)描述。讀出放大器502，特別是其在線(xiàn)516和518上的參考信號(hào)是怎樣從虛擬單元220得到的這一特征，是新穎的。圖4中的位線(xiàn)406和408代表一個(gè)位線(xiàn)對(duì)，例如位線(xiàn)102和104。在這個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)位線(xiàn)對(duì)應(yīng)于相反的邏輯狀態(tài)。如本領(lǐng)域技術(shù)已知的，位線(xiàn)被連接到讀出放大器402的兩側(cè)。由讀出使能線(xiàn)412傳送的讀出放大器的使能信號(hào)SEN通過(guò)輸入端413被加到讀出放大器402上。讀出使能線(xiàn)412是連接到信號(hào)發(fā)生器480的信號(hào)線(xiàn)485(圖6)中的一根。數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)線(xiàn)414上從讀出放大器402輸出，如本領(lǐng)域技術(shù)已知的，數(shù)據(jù)線(xiàn)414與數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)435復(fù)用(圖6)。
在圖5中，位線(xiàn)506對(duì)應(yīng)于任一位線(xiàn)102、104等等。在這個(gè)實(shí)施例中，讀出放大器502包括三個(gè)位線(xiàn)輸入端516、518和519。一個(gè)位線(xiàn)輸入端519被連接到位線(xiàn)506上。位線(xiàn)輸入端516被連接到虛擬位線(xiàn)226上，以及位線(xiàn)輸入端518被連接到虛擬位線(xiàn)228上。在讀出放大器502中，來(lái)自?xún)蓚€(gè)虛擬位線(xiàn)226和228的信號(hào)被組合，在參考線(xiàn)520上產(chǎn)生單個(gè)的參考信號(hào)，該參考信號(hào)是信號(hào)DM0和DM1的中間值。圖6中讀出輸入端513、讀出線(xiàn)512和數(shù)據(jù)線(xiàn)514連接到存儲(chǔ)器436的電路與圖4中讀出放大器所述的相同。
圖24圖解說(shuō)明了圖5讀出放大器優(yōu)選實(shí)施例的電路圖。圖24顯示了驅(qū)動(dòng)器530、533和531，它們提供讀出使能信號(hào)和讀出放大器502。驅(qū)動(dòng)器533是可選擇的，因此用虛線(xiàn)來(lái)顯示。讀出放大器502包括N溝道晶體管541，542、543、544和545，以及P溝道晶體管551、552、553、554、555和556。P溝道晶體管也可以是帶有反向柵的N溝道晶體管。傳送信號(hào)BL的位線(xiàn)輸入519被連接到晶體管553和554地柵極。傳送信號(hào)DM0的虛擬位線(xiàn)被連接到晶體管555的柵極，傳送信號(hào)DM1的虛擬位線(xiàn)被連接到晶體管556的柵極。驅(qū)動(dòng)器530的輸出被連接到晶體管541、542和545的柵極以及驅(qū)動(dòng)器531和533的輸入端。驅(qū)動(dòng)器533和531的輸出端被連接到節(jié)點(diǎn)560，該節(jié)點(diǎn)連接到晶體管553，554，555和556的一個(gè)源極/漏極。每個(gè)晶體管541至544的一個(gè)源極/漏極在例如560被連接到地。晶體管541的另一個(gè)源極/漏極被連接到連接著晶體管551和542的節(jié)點(diǎn)562和晶體管552和543的柵極。晶體管545的一個(gè)源極/漏極被連接到晶體管555、556和552的一個(gè)源極/漏極。544的另一個(gè)源極/漏極被連接到連接著晶體管552和543的節(jié)點(diǎn)563，以及晶體管551和542的柵極，晶體管545的另一個(gè)源極/漏極被連接到晶體管554、553和551的一個(gè)源極/漏極。
讀出放大器的操作如下。當(dāng)讀出使能信號(hào)被提供到線(xiàn)513上時(shí)，晶體管541和544導(dǎo)通以將節(jié)點(diǎn)562和563接地。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)器531、533施加一個(gè)高電平到節(jié)點(diǎn)560。驅(qū)動(dòng)器531在比較長(zhǎng)的時(shí)間段提供一個(gè)高電平，以提供充分長(zhǎng)的時(shí)間使節(jié)點(diǎn)560上的信號(hào)穩(wěn)定。驅(qū)動(dòng)器533提供一個(gè)相對(duì)快速的脈沖，用來(lái)提高節(jié)點(diǎn)560到達(dá)高電平的速度。它更適合用于需要高速運(yùn)作速度的應(yīng)用場(chǎng)合。如果信號(hào)BL高于DM0和DM1的組合信號(hào)，晶體管553和554將比晶體管555和556更加導(dǎo)通，所以節(jié)點(diǎn)521將更快地被牽引到高電平。另一方面，如果組合的信號(hào)DM0和DM1高于信號(hào)BL，那么節(jié)點(diǎn)520將更快地被牽引到高電平。包括晶體管551、552、542和543的電路503用作傳統(tǒng)的讀出放大器用來(lái)將節(jié)點(diǎn)521和520的疊加信號(hào)拉到滿(mǎn)量程(rail)。也就是，如果節(jié)點(diǎn)521上的信號(hào)高于節(jié)點(diǎn)520上的信號(hào)，那么節(jié)點(diǎn)521和數(shù)據(jù)線(xiàn)514被提升到高電平而節(jié)點(diǎn)520被降到低電平，如果節(jié)點(diǎn)521上的信號(hào)低于節(jié)點(diǎn)521和520上組合的信號(hào)，那么數(shù)據(jù)線(xiàn)521被降到低電平。
如本領(lǐng)域所公知，單獨(dú)的讀出放大器402可被連接到每個(gè)互補(bǔ)的位線(xiàn)對(duì)，或一個(gè)讀出放大器可以被許多使用晶體管的位線(xiàn)對(duì)使用，這些晶體管被通過(guò)多路復(fù)用電路或一些其它方式來(lái)自信號(hào)發(fā)生器480(圖6)的信號(hào)所操作。類(lèi)似地，單獨(dú)的讀出放大器502可被連接在虛擬位線(xiàn)和其它每個(gè)位線(xiàn)之間，或一個(gè)放大器可通過(guò)多個(gè)位線(xiàn)被利用。
本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是，虛擬單元例如220被驅(qū)動(dòng)，使得電容器311和314處于相反的邏輯狀態(tài)。然而，具體的邏輯狀態(tài)可能在每個(gè)周期進(jìn)行交替變化，但是最好這些狀態(tài)不是如此頻繁地被改變，例如，取決于鐵電材料，每十個(gè)、二十五個(gè)或一百個(gè)周期變化一次。也就是說(shuō)，如果對(duì)一個(gè)周期序列，電容器311是邏輯“0”狀態(tài)且電容器314是邏輯“1”狀態(tài)，那么在下一個(gè)周期序列，電容器311被置于邏輯“1”狀態(tài)且電容器314被置于邏輯“0”狀態(tài)。這將防止電容器留有印痕(imprinting)和/或疲勞，以及極大地提高虛擬單元的匹配。
圖6的框圖說(shuō)明了一個(gè)代表性的集成電路存儲(chǔ)器436，其中存儲(chǔ)部分100是一個(gè)部件，且其中根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)器陣列，例如200和240，被使用。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，被顯示的實(shí)施例是一個(gè)16K×1的鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器(FeRAM)；但是，本發(fā)明可被用在各種尺寸和類(lèi)型的存儲(chǔ)器，包括但不限于那些其中地址沒(méi)有被復(fù)用的存儲(chǔ)器，例如，閃存或SRAM型存儲(chǔ)器。在所示的16K實(shí)施例中，有7個(gè)地址輸入線(xiàn)438，通過(guò)控制邏輯部件480和線(xiàn)439連接到X解碼部件441。X解碼器441通過(guò)128根線(xiàn)446被連接到一個(gè)128×128存儲(chǔ)單元陣列445上，所述線(xiàn)包括字線(xiàn)，例如252和253(圖2)，和所述組選擇線(xiàn)940和942(圖20)。其它三個(gè)地址線(xiàn)438通過(guò)控制邏輯480被解碼以產(chǎn)生8個(gè)Y選擇線(xiàn)486來(lái)驅(qū)動(dòng)Y多路復(fù)用器478，而Y多路復(fù)用器478驅(qū)動(dòng)位線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)447，例如102-104和226-228(圖2和3)。控制邏輯信號(hào)發(fā)生器480通過(guò)線(xiàn)485被連接到讀出放大器和數(shù)據(jù)輸出多路復(fù)用器電路479。這些線(xiàn)提供結(jié)合圖4介紹的SEN信號(hào)、將在下面結(jié)合圖17、18和20介紹的CH和GR SEL信號(hào)以及其它信號(hào)。線(xiàn)446、447、485和486的數(shù)目取決于這里哪一個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例被使用，以及陣列的尺寸。DATA總線(xiàn)435是一個(gè)雙向16比特總線(xiàn)，被連接到讀出放大器和數(shù)據(jù)輸出多路復(fù)用器479上，并且給存儲(chǔ)器提供16比特?cái)?shù)據(jù)輸入。所示的存儲(chǔ)單元陣列445的實(shí)施例包含128×128＝16,384個(gè)存儲(chǔ)單元，按慣例被設(shè)計(jì)成16K。這些單元是基于鐵電開(kāi)關(guān)電容器的存儲(chǔ)單元，如單元100。
圖6中的存儲(chǔ)器操作如下。X解碼器信號(hào)A0到A6和Y解碼器信號(hào)A7到A9通過(guò)控制邏輯480被鎖存、緩沖和解碼，且被分別傳送到X解碼器441和雙向(two-way)Y復(fù)用器478。X解碼器441將地址信號(hào)解碼并且將這些字線(xiàn)信號(hào)，例如上述的WL0和WL1信號(hào)，放到字線(xiàn)446中的一根字線(xiàn)上；通常信號(hào)被放到被尋址的存儲(chǔ)單元的字線(xiàn)上。如上所述，讀出放大器和輸入輸出收發(fā)器電路479包括讀出放大器，例如402和502(圖4和5)，其位于沿著線(xiàn)447的位置以讀出和放大被選擇的線(xiàn)上的信號(hào)，電路479中的輸入輸出收發(fā)器驅(qū)動(dòng)和接收從數(shù)據(jù)線(xiàn)435來(lái)的數(shù)據(jù)。
圖6中存儲(chǔ)器436各種元件的顯示只是作為一個(gè)代表性的實(shí)施例，用來(lái)說(shuō)明怎樣使用本發(fā)明。但是，有差不多幾百種存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)可以使用本發(fā)明，并且不同的設(shè)計(jì)將各種元件放置在不同的位置，可能不使用其中的一些元件，或可能使用其它元件。例如，在不同的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)中，讀出放大器被放置在線(xiàn)447的中點(diǎn)，或放置在與設(shè)置線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器相同的一端，或在電路的其它位置。在一些存儲(chǔ)器中，信號(hào)發(fā)生器480和X解碼器和字線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器電路可被合并成單個(gè)信號(hào)產(chǎn)生元件。存儲(chǔ)器436的各種元件組成的電路，除了在本文其它地方所討論的，在集成電路存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)領(lǐng)域是公知的，所以這里不再進(jìn)一步討論。用來(lái)實(shí)現(xiàn)上面描述的功能和其它已知的存儲(chǔ)器功能的其它需要的和有用的邏輯電路，也被包括在存儲(chǔ)器436中，但是沒(méi)有被示出和論述，因?yàn)槠洳恢苯討?yīng)用于本發(fā)明。
圖7是根據(jù)本發(fā)明可選擇的存儲(chǔ)單元700的電路示意圖。這個(gè)結(jié)構(gòu)包括四個(gè)晶體管711、713、714和716以及兩個(gè)鐵電電容器712和715。晶體管711、713和電容器712被連接到位線(xiàn)706和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)707上，連接方法與晶體管105、107和電容器106連接到字線(xiàn)101、位線(xiàn)102和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103(圖1)上的方法相同，并且晶體管714、716和電容器715被連接到字線(xiàn)701、位線(xiàn)709和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)708上，連接方法與晶體管107、109和電容器108連接到字線(xiàn)101、位線(xiàn)104和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)103上的方法相同。唯一的不同是有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)707和708而不是一個(gè)。此外，單元700可設(shè)計(jì)為具有呈互補(bǔ)狀態(tài)的晶體管712和715的單個(gè)比特單元，或一個(gè)2-比特單元。這個(gè)結(jié)構(gòu)，如同圖1中的單元100的結(jié)構(gòu)，在高噪聲環(huán)境(例如嵌入式存儲(chǔ)器)中非常優(yōu)秀，因?yàn)殍F電電容器712、715除了在它們被尋址時(shí)候是完全被隔離的。但是，如下面更加詳細(xì)的描述可見(jiàn)，它的寫(xiě)周期大約是單元100寫(xiě)周期的一半；因此，具有單元700的存儲(chǔ)器非常地快。
圖8顯示了虛擬單元800，其中晶體管811、813、814和816以及電容器812和815被連接到位線(xiàn)806和809，字線(xiàn)801以及驅(qū)動(dòng)線(xiàn)807和808，正如單元700中相應(yīng)的晶體管和電容器被連接的方式。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，與位線(xiàn)806和809一樣，虛擬位線(xiàn)807和808總是具有互補(bǔ)信號(hào)。
讀出放大器402(圖4)和502(圖5)最好用于單元700的1-比特實(shí)施例和2-比特實(shí)施例，如上述圖1中的單元100。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖9，它顯示了存儲(chǔ)單元100寫(xiě)功能優(yōu)選實(shí)施例的時(shí)序圖。如本領(lǐng)域中慣例的做法，在圖9的時(shí)序圖中，沿x軸向右時(shí)間增加，而對(duì)六個(gè)曲線(xiàn)中的每個(gè)曲線(xiàn)，y軸為電壓。該時(shí)序圖說(shuō)明了圖1中所示的每個(gè)有關(guān)信號(hào)WL0、DL0、BL0(1)、BL0(0)、BL1(1)和BL1(0)的相對(duì)時(shí)序。BL0(1)和BL1(1)是邏輯“1”狀態(tài)的位線(xiàn)信號(hào)，而B(niǎo)L0(0)和BL1(0)是邏輯“0”狀態(tài)的位線(xiàn)信號(hào)。如本領(lǐng)域已知，選擇哪一個(gè)鐵電狀態(tài)是邏輯“1”和哪一個(gè)是邏輯“0”是任意的，并且相反的選擇也可以運(yùn)作。寫(xiě)周期開(kāi)始于字線(xiàn)電平升高。高電壓被記作Vdd。字線(xiàn)可如圖所示升到Vdd電壓，或優(yōu)選地，可增加到高于Vdd的電壓，如本領(lǐng)域中已知的。接著驅(qū)動(dòng)線(xiàn)信號(hào)DL0升到高電平。在位線(xiàn)信號(hào)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)，位線(xiàn)信號(hào)上的“X”意思是“不用關(guān)心”，如本領(lǐng)域已知的，意思是信號(hào)在這個(gè)區(qū)域的狀態(tài)無(wú)關(guān)緊要。如果邏輯“1”狀態(tài)被寫(xiě)入一個(gè)電容器，位線(xiàn)信號(hào)BL0(1)或BL1(1)隨著DL0升高。因?yàn)樵陔娙萜鲀蓚€(gè)電極上的電壓是相同的，在時(shí)間段A到B，在此狀態(tài)沒(méi)有東西被寫(xiě)入。但是，在該周期的后半時(shí)，在時(shí)間點(diǎn)“B”處，DL0降到低電平。因?yàn)锽L0(1)和BL1(1)停留在高電平，一個(gè)大約為Vdd的電壓被加到電容器上，在這些條件下，邏輯“1”被寫(xiě)入。位線(xiàn)信號(hào)BL0(0)和BL1(0)在邏輯狀態(tài)“0”被寫(xiě)入到電容器時(shí)，停留在低電平。在這種情形下，在時(shí)間段A到C，一個(gè)相反方向上大約為Vdd的電壓被加到所述電容器上，邏輯“0”被寫(xiě)入電容器。這樣，總得來(lái)說(shuō)，當(dāng)DL0為高時(shí)，邏輯“0”可被寫(xiě)入存儲(chǔ)單元，當(dāng)DL0為低時(shí)，邏輯“1”可被寫(xiě)入電容器。當(dāng)然，在1-比特互補(bǔ)模式中，相反的狀態(tài)被寫(xiě)入電容器。
圖10所示的是一個(gè)可供選擇的寫(xiě)功能時(shí)序圖。在該圖中，為了簡(jiǎn)潔，邏輯“1”位線(xiàn)信號(hào)和邏輯“0”位線(xiàn)信號(hào)被顯示在一起，代表邏輯“1”狀態(tài)的信號(hào)被標(biāo)識(shí)一個(gè)“1”，代表邏輯“0”狀態(tài)的信號(hào)被標(biāo)識(shí)一個(gè)“0”。在這個(gè)例子中，DL0在時(shí)間段A到B為低電平，在時(shí)間段B到C為高電平。因此，在841和846，邏輯“1”被寫(xiě)入，在844和849邏輯“0”被寫(xiě)入。在843、849和848，沒(méi)有電壓加在電容器上，所以沒(méi)有東西被寫(xiě)入。因此，在圖10的功能中，邏輯“1”在周期的前半時(shí)被寫(xiě)入，邏輯“0”在周期的后半時(shí)被寫(xiě)入。
圖11顯示了另一個(gè)可選擇的寫(xiě)方法。在這個(gè)方法中，在周期的前半時(shí)在851和855邏輯“0”被寫(xiě)入電容器106和108，并且，如果想要寫(xiě)入邏輯“1”，這在周期的后半時(shí)在852和856被完成。如果被寫(xiě)入的狀態(tài)是邏輯“0”，位線(xiàn)保持低電平，且在853和857沒(méi)有不進(jìn)行寫(xiě)入，在周期的前半時(shí)被寫(xiě)入的邏輯“0”被保持。在這種寫(xiě)入方法中，正確的數(shù)據(jù)在周期的后段來(lái)到。另一個(gè)可供選擇的其中正確的數(shù)據(jù)在后段來(lái)到方法如圖12所示。在這個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)信號(hào)DL0在周期前半時(shí)為低，在后半時(shí)為高。因此，邏輯“1”在周期前半時(shí)861和865被寫(xiě)入電容器106和108，接著，如果需要，邏輯“0”在周期后半時(shí)在863或867被寫(xiě)入。如果被寫(xiě)的狀態(tài)是邏輯“1”，位線(xiàn)保持高電平，在862和866不進(jìn)行寫(xiě)入。
圖13顯示了一種讀取單元100的選擇破壞性讀取方法(SDRO)。在這種方法中，在周期開(kāi)始時(shí)，位線(xiàn)為零電壓，且驅(qū)動(dòng)線(xiàn)信號(hào)DR0在字線(xiàn)信號(hào)WL0升到高電平后也升到高電平。這會(huì)引起一個(gè)電壓被加到位線(xiàn)上。如果電容器在邏輯“1”狀態(tài)，鐵電電容器反轉(zhuǎn)并且加到位線(xiàn)上的電壓較高，如在881處那樣。如果電容器在邏輯“0”狀態(tài)，鐵電電容器不反轉(zhuǎn)且加到位線(xiàn)上的電壓較低，如在882處。讀出放大器接著在時(shí)間段B到C隔離電壓且使高信號(hào)處于邏輯“1”即高電平狀態(tài)，使低信號(hào)處于邏輯“0”即低電平狀態(tài)。此外，在時(shí)間段B到C，邏輯“0”被重寫(xiě)到已經(jīng)是邏輯“0”狀態(tài)的電容器。驅(qū)動(dòng)線(xiàn)在時(shí)間C處降到低電平。如果電容器在邏輯“0”狀態(tài)，那么沒(méi)有電壓加在電容器上，因?yàn)橄鄳?yīng)的位線(xiàn)也是低電平，且電容器保持在這個(gè)狀態(tài)。如果電容器在邏輯“1”狀態(tài)，一個(gè)大約為Vdd的電壓被加到電容器上且它在時(shí)間段C到D被重寫(xiě)到邏輯“1”狀態(tài)。這種讀取方法非常強(qiáng)健，因?yàn)槿魏斡勺x功能引起的電容器狀態(tài)的干擾，例如在讀周期期間由電力涌動(dòng)或回落引起的干擾，通過(guò)正向(positive)的重寫(xiě)被糾正。
圖14顯示了一種可供選擇的選擇破壞讀取(SDRO)方法。在這種方法中開(kāi)始時(shí)，位線(xiàn)也是低電平，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)在字線(xiàn)升到高電平后也升到高電平。在BL0信號(hào)中，在887處顯示了與處于邏輯“0”狀態(tài)的電容器相應(yīng)的位線(xiàn)的位線(xiàn)電壓，且在886處顯示了與處于邏輯“1”狀態(tài)的電容器相應(yīng)的位線(xiàn)的位線(xiàn)電壓。對(duì)BL1信號(hào)，電壓是相同的。此外，在兩個(gè)邏輯狀態(tài)中加在位線(xiàn)上的電壓是不同的，且讀出放大器驅(qū)動(dòng)邏輯“0”電容器的位線(xiàn)到低電平，驅(qū)動(dòng)邏輯“1”電容器的位線(xiàn)到高電平。這種方法利用了這樣一個(gè)事實(shí)，在時(shí)間段A到B，DL0脈沖總是高于位線(xiàn)電壓，因此，這個(gè)脈沖將不會(huì)擾動(dòng)處于邏輯“0”狀態(tài)的電容器。因此，重寫(xiě)邏輯“0”狀態(tài)是不必要的，并且在時(shí)間B驅(qū)動(dòng)線(xiàn)信號(hào)DL0降到低電平。因?yàn)榕c處于邏輯“0”狀態(tài)的電容器相應(yīng)的位線(xiàn)在時(shí)間段B到C被驅(qū)動(dòng)到低電平，所以沒(méi)有電壓加到電容器上，且它停留在邏輯“0”狀態(tài)。但是，處于邏輯狀態(tài)“1”的電容器的位線(xiàn)被驅(qū)動(dòng)到高電平，它施加一個(gè)約為Vdd的電壓在電容器上，將它重寫(xiě)到邏輯“1”狀態(tài)。然后位線(xiàn)下降到低電平狀態(tài)，這不會(huì)引起任何情況發(fā)生因?yàn)轵?qū)動(dòng)線(xiàn)已經(jīng)在低電平狀態(tài)。這種方法的讀功能更快速，雖然沒(méi)有圖13的方法那樣強(qiáng)健。
上述讀取方法說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)單元可以以一種破壞性讀取模式被可靠快速地讀取，該讀取模式與現(xiàn)有技術(shù)的讀取方法相似，除了交替出現(xiàn)的虛擬單元被設(shè)計(jì)成的“0”和“1”狀態(tài)。但是，本發(fā)明還提供了一種非?？焖俸蛢?yōu)選的讀取存儲(chǔ)單元方法，它與現(xiàn)有技術(shù)完全不同，因?yàn)樗且环N選擇性非破壞讀取方法。轉(zhuǎn)到圖15，選擇性非破壞讀取方法(SNDRO)的優(yōu)選實(shí)施例在圖15的時(shí)序圖中被說(shuō)明。同樣，讀周期開(kāi)始于WL0升到高電平。但是，在這種方法中，DL0保持低電平。然而，一個(gè)少量充電被加在位線(xiàn)102和104上(圖1)，它在位線(xiàn)上產(chǎn)生一個(gè)電壓，該電壓遠(yuǎn)小于將電容器反轉(zhuǎn)所需的矯頑電壓。一個(gè)提供該電壓的位線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器示于圖17中，并將在下面描述。鐵電電容器以何種方式響應(yīng)這個(gè)小電壓也將在下面結(jié)合圖19來(lái)描述?，F(xiàn)在，只需要注意到處在邏輯“1”狀態(tài)的鐵電電容器的電容量小于處在邏輯“0”狀態(tài)的鐵電電容器的電容量，邏輯“1”狀態(tài)也就是當(dāng)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)電位低于位線(xiàn)電位時(shí)，電容器極化狀態(tài)的方向與外加電壓引起的場(chǎng)的方向相同的狀態(tài)。因此，它吸收的電荷少于處在邏輯“0”狀態(tài)的鐵電電容器吸收的電荷，并且當(dāng)施加所述小電壓時(shí)，與邏輯“1”狀態(tài)的電容器相應(yīng)的位線(xiàn)最終電平要高于處在邏輯“0”狀態(tài)的位線(xiàn)最終電平。也就是說(shuō)，如果電壓在相同的方向剛剛高于所述矯頑電壓就會(huì)反轉(zhuǎn)的電容器，現(xiàn)在即使電容器沒(méi)有反轉(zhuǎn)，該電容器會(huì)吸收更多的電荷。因此，如圖15中曲線(xiàn)888和889所示，與在邏輯“1”狀態(tài)的電容器關(guān)聯(lián)的位線(xiàn)上的電壓和與在邏輯“0”狀態(tài)的電容器關(guān)聯(lián)的位線(xiàn)上的電壓，在鐵電電容器充電時(shí)，都是首先升高接著降低。因?yàn)樘幵谶壿嫛?”狀態(tài)的電容器由于它的電容量較低，沒(méi)有吸收同樣多的電荷，與在邏輯“1”狀態(tài)的電容器關(guān)聯(lián)的位線(xiàn)會(huì)升到高于處在邏輯“0”狀態(tài)的位線(xiàn)電壓。因?yàn)殍F電電容器沒(méi)有反轉(zhuǎn)，它們不需要被重寫(xiě)。在時(shí)間C后，通過(guò)一個(gè)本領(lǐng)域已知的預(yù)充電電路位線(xiàn)被強(qiáng)制變低，并且在周期結(jié)束時(shí)字線(xiàn)降到低電平。這個(gè)周期非常快因?yàn)闆](méi)有重寫(xiě)。在這個(gè)實(shí)施例中，位線(xiàn)電壓被輸出到陣列外部的數(shù)據(jù)輸出電路479，在那里它們被放大且被輸出到輸出端435，并且因此位線(xiàn)沒(méi)有被驅(qū)動(dòng)到滿(mǎn)量程，這進(jìn)一步節(jié)省了周期時(shí)間。
圖16根據(jù)本發(fā)明顯示了另一個(gè)優(yōu)選的可供選擇的選擇性非破壞讀取(SNDRO)方法。該方法開(kāi)始與圖15的方法相同，字線(xiàn)升到高電平且驅(qū)動(dòng)線(xiàn)保持低電平，同時(shí)一個(gè)小電壓施加到位線(xiàn)上。但是，在這個(gè)例子中，緊跟在讀取時(shí)間段B到C之后的時(shí)間段C到D中，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)升到高電平。在這個(gè)例子中，讀取放大器驅(qū)動(dòng)位線(xiàn)到滿(mǎn)量程，高電平位線(xiàn)，也就是相應(yīng)于處在邏輯“1”狀態(tài)的電容器的位線(xiàn)，被驅(qū)動(dòng)至Vdd，如曲線(xiàn)891所示，與低電壓一致的位線(xiàn)，也就是相應(yīng)于處在邏輯“0”狀態(tài)的電容器的位線(xiàn)，被驅(qū)動(dòng)至零電位，如曲線(xiàn)892所說(shuō)明。因?yàn)镈L0信號(hào)也是高電位，所以沒(méi)有電壓加在處在邏輯“1”狀態(tài)的電容器上，它保持著邏輯“1”狀態(tài)。但是，有一個(gè)電壓加在處在邏輯“0”狀態(tài)的電容器上，并且它被重寫(xiě)到邏輯“0”狀態(tài)。接著，在時(shí)間D處，DL0降到低電平。加在邏輯“0”狀態(tài)電容器上的電壓變?yōu)榱?，它保持在同一狀態(tài)。加在邏輯“1”狀態(tài)電容器上的電壓變?yōu)閂dd，并且邏輯“1”被重寫(xiě)到該電容器上。接著兩個(gè)位線(xiàn)都降為零。這種讀取方法比圖16的讀取方法慢，但是它也將電容器“復(fù)位”到初始的狀態(tài)，防止讀取功能已經(jīng)輕微地?cái)_動(dòng)了它們。但是，雖然它比圖15的SNDRO讀取周期長(zhǎng)，但是它短于上面所述的破壞性讀取周期，以及現(xiàn)有技術(shù)的讀取周期，因?yàn)橹貙?xiě)時(shí)間段不必同樣長(zhǎng)，因?yàn)殡娙萜鞅緛?lái)已經(jīng)就處在被重寫(xiě)達(dá)到的狀態(tài)。因此，這種讀取方法提供了一個(gè)非常強(qiáng)健的讀取周期，該周期短于該領(lǐng)域轉(zhuǎn)到圖17，位線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路900的兩個(gè)實(shí)施例被顯示，它為圖15和1 6的讀取方法提供了少量充電。驅(qū)動(dòng)電路900包括兩個(gè)晶體管902和904以及一個(gè)電容器906。晶體管902有一個(gè)反向柵。晶體管902還可以是一個(gè)P溝道晶體管而晶體管904是一個(gè)N溝道晶體管。電容器906可以是一個(gè)鐵電電容器或一個(gè)傳統(tǒng)的線(xiàn)性電容器。晶體管902的反向柵被連接到“電荷”線(xiàn)(charge line)908。晶體管902的一個(gè)源極/漏極被連接到Vdd，而另一個(gè)源極/漏極被連接到電容器906的電極915上，最好是下部電極。在一個(gè)實(shí)施例中，電容器906的另一個(gè)電極916通過(guò)線(xiàn)921被連接到地914。第二個(gè)實(shí)施例包括一個(gè)緩沖放大器917。在第二個(gè)實(shí)施例中，緩沖器917的輸入端被連接到電荷線(xiàn)908且輸出端被連接到電極916。位于晶體管902和電極915之間的節(jié)點(diǎn)911還通過(guò)晶體管904被連接到位線(xiàn)907上，晶體管904的柵極被連接到電荷線(xiàn)908上。P溝道晶體管902可由P/NB傳輸門(mén)或任何在CH信號(hào)為低電平時(shí)導(dǎo)通的門(mén)元件代替。同樣，N溝道晶體管904可由P/N傳輸門(mén)或任何在CH信號(hào)為高電平時(shí)導(dǎo)通的門(mén)元件代替。
圖18示出了說(shuō)明位線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器900的運(yùn)作過(guò)程的時(shí)序圖920。在周期開(kāi)始時(shí)，在電荷線(xiàn)上的CH信號(hào)為低電平，表示晶體管902是導(dǎo)通的且晶體管904是截止的。因此，電極915被牽引到高電平，并且代表這個(gè)電極電壓狀態(tài)的LE信號(hào)為高電平。然后電荷線(xiàn)上的CH信號(hào)變?yōu)楦唠娖?，從而關(guān)斷晶體管902且打開(kāi)晶體管904，這使得電極915上的正電荷被轉(zhuǎn)儲(chǔ)到位線(xiàn)907上，導(dǎo)致位線(xiàn)上的電壓BL少量升高。電容器906的電容量被精心挑選且與位線(xiàn)907的電容量匹配，使得位線(xiàn)上的電壓增加足夠多以驅(qū)動(dòng)讀操作，但是卻不足以嚴(yán)重?cái)_動(dòng)連接到位線(xiàn)上的存儲(chǔ)單元的鐵電電容器。優(yōu)選地，利用目前鐵電電容器和存儲(chǔ)單元技術(shù)領(lǐng)域的狀況，選擇電容器915使得位線(xiàn)電壓增加到存儲(chǔ)器電壓源的高電壓(也就是Vdd電壓)的三分之一或更少。更為優(yōu)選地，它是存儲(chǔ)器高電壓的四分之一或更少。然而，如結(jié)合圖19所論述的那樣，已經(jīng)知道即使在電壓高至1.5伏和2伏情況下，系統(tǒng)也工作良好，而在現(xiàn)有技術(shù)的鐵電存儲(chǔ)器中，上述電壓為存儲(chǔ)器高電壓的三分之二或四分之三。帶有緩沖放大器917的實(shí)施例的運(yùn)作是相同的，除了當(dāng)電荷線(xiàn)908變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，緩沖917打開(kāi)并且驅(qū)動(dòng)上部電極916到高電平，這轉(zhuǎn)儲(chǔ)了兩倍的電荷到位線(xiàn)907上。
圖19是鐵電磁滯曲線(xiàn)925，它繪出了鐵電電容器如106的電極化率P與電壓的關(guān)系曲線(xiàn)。這種磁滯曲線(xiàn)在本領(lǐng)域中眾所周知，所以它是怎樣得到的不需要在這里論述?！癥-軸”代表電容器上的電荷Q，而“X-軸”代表電壓V。在零電壓處，邏輯“1”狀態(tài)的鐵電電容器在磁滯曲線(xiàn)925的點(diǎn)A處，而邏輯“0”狀態(tài)的鐵電電容器在點(diǎn)C處。當(dāng)0.4伏電壓被加到電容器上時(shí)，邏輯“1”狀態(tài)的鐵電電容器沿著磁滯曲線(xiàn)升到點(diǎn)B，而邏輯“0”狀態(tài)的鐵電電容器升到點(diǎn)D。因?yàn)榇艤€(xiàn)從C到D比從A到D陡峭，所以邏輯“0”狀態(tài)的電容器吸收了更多的極化電荷。這樣，它的最終位線(xiàn)電壓狀態(tài)低于邏輯“1”狀態(tài)電容器的最終位線(xiàn)電壓狀態(tài)。曲線(xiàn)925上需要注意的一個(gè)關(guān)鍵處是，如果對(duì)電容器施加在相同方向上的電壓，在該電壓剛剛大于矯頑電壓時(shí)，電容器發(fā)生反轉(zhuǎn)，此時(shí)的磁滯曲線(xiàn)更加陡峭。不論在電容器為哪一個(gè)極化狀態(tài)這都是對(duì)的。因此，在SDRO周期內(nèi)電壓較低的位線(xiàn)也是SNDRO周期內(nèi)電壓較低的位線(xiàn)。
圖19說(shuō)明了磁滯曲線(xiàn)不同的陡峭程度會(huì)怎樣得到一個(gè)穩(wěn)健的讀取方案。如果少量電荷被加到電容器上，取決于電容器是在邏輯“1”狀態(tài)還是邏輯“0”狀態(tài)，電容器上產(chǎn)生的電壓將有很大的差異。如果電容器在狀態(tài)“A”，充電后所建立的電壓將遠(yuǎn)大于狀態(tài)“C”的電容器充電后的所建立的電壓。所述充電后的電壓不足以改變鐵電電容器的狀態(tài)，但是電壓的差異很容易被本領(lǐng)域讀出放大器讀出。在讀出后，所述被迅速去除。根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，如果需要一個(gè)非常穩(wěn)健的系統(tǒng)，那么可選擇回寫(xiě)操作?？蛇x擇地，如果一個(gè)電壓為V1的脈沖被加到鐵電電容器的一邊，該充電過(guò)程很小不足以改變鐵電電容器的狀態(tài)，那么鐵電電容器將轉(zhuǎn)儲(chǔ)電荷到位線(xiàn)上。邏輯“1”狀態(tài)下的轉(zhuǎn)儲(chǔ)電荷和邏輯“0”狀態(tài)下的轉(zhuǎn)儲(chǔ)電荷的差異是QL-QK。電容器兩個(gè)不同狀態(tài)之間的這種大的電荷差異QL-QK，可容易地被本領(lǐng)域現(xiàn)有的讀出放大器讀出。在讀出放大器檢測(cè)到該狀態(tài)后，根據(jù)設(shè)計(jì)的需要回寫(xiě)操作可被執(zhí)行或不必執(zhí)行。
如本領(lǐng)域已知，當(dāng)電壓從電容器去除后，邏輯“1”狀態(tài)的電容器回落到大約E點(diǎn)，而邏輯“0”狀態(tài)的電容器回落到大約F點(diǎn)。每次電容器被讀取，電容器返回更加向零靠近的狀態(tài)。但是，對(duì)于本領(lǐng)域目前的鐵電電容器，有一個(gè)關(guān)于磁滯曲線(xiàn)松弛(relax)程度的極限，在經(jīng)過(guò)幾百萬(wàn)個(gè)周期之后，邏輯“1”狀態(tài)的電容器到達(dá)G點(diǎn)后就不再松弛，并且邏輯“0”狀態(tài)的電容器到達(dá)H點(diǎn)后就不再松弛。但是，如本領(lǐng)域已知，在第一個(gè)周期以后的周期過(guò)程中的磁滯曲線(xiàn)還會(huì)偏移，所以邏輯“1”狀態(tài)的電容器吸收的電荷總是少于邏輯“0”狀態(tài)的電容器。上面還解釋了，對(duì)一個(gè)強(qiáng)健系統(tǒng)，為什么在前述的SNDRO讀取方法中，即使電容器不反轉(zhuǎn)也需要有重寫(xiě)周期。重寫(xiě)周期將電容器分別返回到狀態(tài)A和C；這樣，電容器的松弛不會(huì)影響電容器的性能。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖20，它顯示了根據(jù)本發(fā)明存儲(chǔ)單元陣列930的一部分，它具有被分區(qū)的位線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)。陣列930包括幾個(gè)級(jí)別的位線(xiàn)。頂級(jí)位線(xiàn)932是存儲(chǔ)器436(圖6)的位線(xiàn)447中的一個(gè)。也就是，它更接近Y多路復(fù)用器478。每個(gè)頂級(jí)位線(xiàn)，例如932，具有與它相關(guān)聯(lián)的由兩個(gè)第二級(jí)別位線(xiàn)934和936組成的多個(gè)組(947，948)。如圖的上部和底部的932、934和936的位線(xiàn)的延長(zhǎng)部分用來(lái)代表優(yōu)選的多個(gè)組的第二級(jí)別位線(xiàn)的存在。第二位線(xiàn)的數(shù)量取決于版圖和電路設(shè)計(jì)的考慮，對(duì)不同的執(zhí)行策略可能不同。每個(gè)第二級(jí)別位線(xiàn)934、936通過(guò)晶體管938和939被各自連接到頂級(jí)位線(xiàn)932。晶體管938的柵極被連接到第一組選擇線(xiàn)940，而晶體管939的柵極被連接到第二組選擇線(xiàn)942。為了允許讀者將陣列930的論述和圖2的陣列200和240的論述關(guān)聯(lián)起來(lái)，我們假設(shè)陣列930的左上的存儲(chǔ)單元也是陣列200、240左上的存儲(chǔ)單元，并且已經(jīng)給所述元件編上相同的號(hào)。為了在陣列930中選擇一個(gè)被尋址的單元，相應(yīng)于該單元的組選擇線(xiàn)和字線(xiàn)都必須被激活。例如，為了選擇單元100，GRSEL1信號(hào)必須為高電平，使晶體管938導(dǎo)通，且將第二級(jí)別位線(xiàn)934連接到頂級(jí)位線(xiàn)932，并且字線(xiàn)101必須為高電平，使晶體管105，107和109導(dǎo)通。為了選擇低級(jí)組中的單元，GRSEL1為低電平且GRSEL2為高電平。
每個(gè)第二級(jí)別位線(xiàn)，例如934，被連接到較少數(shù)量的存儲(chǔ)單元，例如8、16等?？偟奈痪€(xiàn)電容量是頂級(jí)位線(xiàn)電容量和第二級(jí)別位線(xiàn)電容量的總和。因?yàn)樵诖嫒〈嬉粋€(gè)儲(chǔ)單元時(shí)僅有一個(gè)第二級(jí)別位線(xiàn)被連接到頂級(jí)位線(xiàn)，其它第二級(jí)別位線(xiàn)的電容量不影響總的位線(xiàn)電容量。因此，位線(xiàn)的分區(qū)很大地降低了位線(xiàn)的電容量，所以大大地增加了位線(xiàn)達(dá)到最高電壓的速度，這提高了存儲(chǔ)器的速度。
陣列930還包括幾個(gè)級(jí)別的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)。頂級(jí)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)941是存儲(chǔ)器436(圖6)中線(xiàn)447的一根。也就是，它更接近Y多路復(fù)用器478。每個(gè)頂級(jí)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，例如941，具有與它相關(guān)連的由兩個(gè)第二級(jí)別驅(qū)動(dòng)線(xiàn)945和946組成的多個(gè)組。驅(qū)動(dòng)線(xiàn)的延長(zhǎng)部分(如圖的上部和底部的941、945和946)用來(lái)代表優(yōu)選的多個(gè)組的第二級(jí)別位線(xiàn)的存在。再次，第二驅(qū)動(dòng)線(xiàn)的數(shù)量取決于版圖和電路設(shè)計(jì)的考慮。每個(gè)第二級(jí)別驅(qū)動(dòng)線(xiàn)945、946通過(guò)晶體管943和944被各自連接到頂級(jí)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)941。晶體管943的柵極被連接到第一組選擇線(xiàn)940，而晶體管944的柵極被連接到第二組選擇線(xiàn)942。在這個(gè)實(shí)施例中，組選擇信號(hào)GRSEL1和GRSEL2如上述關(guān)于位線(xiàn)的分區(qū)那樣選擇組。與位線(xiàn)一樣，每個(gè)第二級(jí)別驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，例如943，被連接到較少數(shù)量的存儲(chǔ)單元，例如8、16等?？偟尿?qū)動(dòng)線(xiàn)電容量是頂級(jí)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)電容量和第二級(jí)別驅(qū)動(dòng)線(xiàn)電容量的總和。因?yàn)樵诖嫒〈嬉粋€(gè)儲(chǔ)單元時(shí)僅有一個(gè)第二級(jí)別驅(qū)動(dòng)線(xiàn)被連接到頂級(jí)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，其它第二級(jí)別驅(qū)動(dòng)線(xiàn)的電容量不影響總的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)電容量。因此，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)的劃分很大地降低了驅(qū)動(dòng)線(xiàn)的電容量，所以大大地增加了驅(qū)動(dòng)線(xiàn)達(dá)到最高電壓的速度，這提高了存儲(chǔ)器的速度。
在圖20所示的實(shí)施例中，位線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)都被分區(qū)，在其它實(shí)施例中，僅有位線(xiàn)或僅有驅(qū)動(dòng)線(xiàn)可被分區(qū)。也可以存在低于第二級(jí)別的附加級(jí)別。重要的方面是有一個(gè)位線(xiàn)和/或驅(qū)動(dòng)線(xiàn)的層次結(jié)構(gòu)，每個(gè)頂級(jí)線(xiàn)通過(guò)晶體管連接到多個(gè)第二級(jí)別線(xiàn)，每個(gè)第二級(jí)別線(xiàn)通過(guò)晶體管連接到多個(gè)第三級(jí)別線(xiàn)，等等。字線(xiàn)也可按類(lèi)似于位線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)的方式被劃分。
因?yàn)閱卧?00比，例如傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)設(shè)計(jì)，多一個(gè)額外的晶體管，所以與可比較的互補(bǔ)模式DRAM設(shè)計(jì)、或與可比較的使用虛擬單元的DRAM設(shè)計(jì)相比似乎不夠密集。然而，雖然存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元部分密度稍微高于有時(shí)被標(biāo)記為1T/1C的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，但是當(dāng)考慮到每個(gè)存儲(chǔ)器必須有的支持結(jié)構(gòu)時(shí)，隔離和低功耗的優(yōu)點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致整體的低密度。因?yàn)闆](méi)有被尋址的電容器被隔離，它們的電容量不影響驅(qū)動(dòng)線(xiàn)和位線(xiàn)電容量，所以所述陣列可被制造得比以前的鐵電存儲(chǔ)器大很多，對(duì)每行存儲(chǔ)單元不象一些現(xiàn)有技術(shù)的存儲(chǔ)器那樣需要有巨大的位線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，且不需要有板線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器。因?yàn)橹С纸Y(jié)構(gòu)非常小，所以整個(gè)存儲(chǔ)器密度更小。與DRAM相比，不需要刷新電路，因?yàn)榇鎯?chǔ)器是非易失性的。此外，位于位線(xiàn)之間的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)使得能夠有一個(gè)高效的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)，并且同時(shí)會(huì)減少位線(xiàn)間的串?dāng)_，這使得陣列的所有元件更加緊湊。
根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)器還比現(xiàn)有的技術(shù)設(shè)計(jì)使用更少的功耗。需要大的位線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，或者在某些情形中需要有用于每行存儲(chǔ)單元的驅(qū)動(dòng)器的大電容，無(wú)法避免地導(dǎo)致高的功率需求。此外，在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)中，許多非選中單元被連續(xù)地通電。這會(huì)浪費(fèi)功率，在根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)器中被排除。
除了隔離電容器和本發(fā)明其它一些特點(diǎn)提供的低密度和低功耗，被減少的電容量也大大提高了存儲(chǔ)器的速度。減少電容量意味著電壓線(xiàn)穩(wěn)定所需要的時(shí)間更少，周期的時(shí)間也因此更短。隔離還導(dǎo)致了低噪聲，并且完全消除由于其它單元被寫(xiě)入或讀取對(duì)未選擇的存儲(chǔ)單元的擾動(dòng)。較低噪聲和許多擾動(dòng)源的消除使得SNDRO的讀取功能可靠，且讀取非常快速。
這里已經(jīng)描述過(guò)，存儲(chǔ)器有三個(gè)晶體管和兩個(gè)電容器，對(duì)稱(chēng)地位于位線(xiàn)之間的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，且具有許多其它新穎的特點(diǎn)?？梢岳斫?，附圖中顯示的和說(shuō)明書(shū)中描述的特定實(shí)施例是用做例子，而不應(yīng)該被理解為限定本發(fā)明，對(duì)本發(fā)明的限定將在下面的權(quán)利要求中描述。另外，顯然本領(lǐng)域的技術(shù)人員現(xiàn)在可以對(duì)上述的特定實(shí)施例進(jìn)行大量使用和修改，而不背離本發(fā)明的思想。
一些使用本發(fā)明特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)的存儲(chǔ)器陣列結(jié)構(gòu)例子在圖21-23中示出。圖21是存儲(chǔ)器陣列的一部分950的電路圖，其中驅(qū)動(dòng)線(xiàn)955和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管956的每一個(gè)與一對(duì)有兩個(gè)晶體管、兩個(gè)鐵電電容器的存儲(chǔ)單元953和954相關(guān)聯(lián)。在這個(gè)實(shí)施例中，單個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)955被連接到每個(gè)電容器957、958、959和960。否則，該電路與圖1的電路100相同。電路950可被看作為具有四個(gè)電容器和五個(gè)晶體管的單個(gè)2-比特單元951，或看作為兩個(gè)1-比特單元953和954，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)955通過(guò)驅(qū)動(dòng)晶體管被連接到所述兩個(gè)單元上。
圖22是存儲(chǔ)器陣列的一部分966的電路圖，除了驅(qū)動(dòng)線(xiàn)968位于位線(xiàn)對(duì)969、970和971、972之間外，它與陣列950相同。這個(gè)實(shí)施例也可被看作為單個(gè)2-比特單元或兩個(gè)1-比特單元。這個(gè)實(shí)施例比圖21的實(shí)施例更好，因?yàn)樗懈〉脑肼暻野鎴D更加平衡和有效。
圖23顯示了存儲(chǔ)器陣列的一部分980的另一個(gè)實(shí)施例，除了位線(xiàn)對(duì)982、983和984、985不是互補(bǔ)的，電容器988是虛擬存儲(chǔ)器，且位線(xiàn)985是虛擬位線(xiàn)外，它與圖21的實(shí)施例有相同的結(jié)構(gòu)。電路980可被看作為單個(gè)3-比特單元989或三個(gè)1-比特單元990、991和992。
圖21-23的實(shí)施例比現(xiàn)有技術(shù)的任何鐵電存儲(chǔ)器更加密集且速度更快，但是比前面的實(shí)施例有一點(diǎn)慢，且使用更多的功耗。如果有人試圖使用連接在單個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上的超過(guò)四個(gè)的電容器，那么驅(qū)動(dòng)器和支持電路會(huì)變得太大且速度降低太多，以至于本發(fā)明的大多數(shù)優(yōu)點(diǎn)被丟失。版圖效率也被丟失。
已經(jīng)就鐵電存儲(chǔ)器描述了本發(fā)明，其中的鐵電元件是電容器。但是，它的許多方面也可被應(yīng)用到其中的鐵電元件是鐵電場(chǎng)效應(yīng)管或其它鐵電元件的鐵電存儲(chǔ)器。參見(jiàn)，例如，2002年1月15日授予給Lim等人的美國(guó)專(zhuān)利6,339,238，在這里通過(guò)參考該專(zhuān)利被完全引入，如同這里全部公開(kāi)一樣。許多元件，例如存儲(chǔ)單元被完全隔離的結(jié)構(gòu)，也可被用于動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。
同樣顯然地，所敘述的器件元件和步驟，在一些例子中，可以以不同的次序被實(shí)現(xiàn)；或等價(jià)的結(jié)構(gòu)可被用來(lái)替代所述的各種結(jié)構(gòu)；或多種不同的材料可被使用。可以理解地，在閱讀完上面的公開(kāi)后，除了上面所述的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可設(shè)計(jì)出本發(fā)明許多不同的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種鐵電非易失性存儲(chǔ)器436，包括多個(gè)(248，249)成對(duì)(102，104)的平行位線(xiàn)和多個(gè)存儲(chǔ)單元(100、202-206)，每個(gè)所述存儲(chǔ)單元與一個(gè)所述的位線(xiàn)對(duì)相關(guān)聯(lián)，每個(gè)所述的存儲(chǔ)單元包括具有第一電極(126)和第二電極(125)的第一鐵電存儲(chǔ)電容器(106)，具有第一電極(134)和第二電極(133)的第二鐵電存儲(chǔ)電容器(108)，具有柵極(123)的第一晶體管(105)，具有柵極(136)的第二晶體管(109)；其中在每個(gè)所述存儲(chǔ)單元中所述的第一晶體管被連接在所述第一電容器的所述第一電極和所述關(guān)聯(lián)位線(xiàn)對(duì)中的一個(gè)所述位線(xiàn)(102)之間，所述第二晶體管被連接在所述第二電容器的所述第一電極和所述關(guān)聯(lián)位線(xiàn)對(duì)中另一個(gè)所述位線(xiàn)(104)之間；所述的存儲(chǔ)器還包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)(103)和與所述每一個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管(107)，所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管包括柵極(128)，所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)平行于所述位線(xiàn)，每個(gè)所述的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)通過(guò)所述的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管被連接到至少一個(gè)所述存儲(chǔ)單元中至少一個(gè)所述電容器的第二電極上，每個(gè)所述的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)被連接到兩個(gè)或更少的所述存儲(chǔ)單元上，所述存儲(chǔ)器還包括垂直于所述的位線(xiàn)對(duì)和所述的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)的字線(xiàn)(101)，并且所述第一晶體管，所述第二晶體管和所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管的所述柵極被連接到所述的字線(xiàn)上。
2.如權(quán)利要求1所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)被連接到在一個(gè)所述存儲(chǔ)單元中的所述第一電容器的所述第二電極和所述第二電容器的所述第二電極。
3.如權(quán)利要求1所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中有一個(gè)所述的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)與每個(gè)所述單元相關(guān)聯(lián)，并且所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)位于所述位線(xiàn)對(duì)的所述位線(xiàn)之間，所述位線(xiàn)對(duì)與所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)相關(guān)聯(lián)的所述單元相關(guān)聯(lián)。
4.如權(quán)利要求1所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)被連接到在兩個(gè)所述單元中的所述第一電容器的所述第二電極和所述第二電容器的所述第二電極。
5.如權(quán)利要求4所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)位于所述兩個(gè)單元之間。
6.如權(quán)利要求4所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中所述位線(xiàn)是互補(bǔ)的，并且每個(gè)所述存儲(chǔ)單元是1-比特存儲(chǔ)單元。
7.如權(quán)利要求4所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中所述兩個(gè)存儲(chǔ)單元的一個(gè)是2-比特存儲(chǔ)單元并且所述兩個(gè)存儲(chǔ)單元的另一個(gè)是包含虛擬電容器的1-比特存儲(chǔ)單元，并且被連接到所述虛擬電容器上的所述位線(xiàn)是虛擬位線(xiàn)。
8.如權(quán)利要求1所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中所述位線(xiàn)是互補(bǔ)的，并且每個(gè)所述存儲(chǔ)單元是1-比特存儲(chǔ)單元。
9.如權(quán)利要求1所述的鐵電存儲(chǔ)器，其中所述位線(xiàn)是頂級(jí)位線(xiàn)(932)，并且有多個(gè)所述存儲(chǔ)器單元被劃分成第一組(947)和第二組(948)，所述存儲(chǔ)器進(jìn)一步包括具有柵極的第一組選擇晶體管(938)，具有柵極的第二組選擇晶體管(939)，第一組選擇線(xiàn)(940)，第二組選擇線(xiàn)(942)，第一個(gè)第二級(jí)別位線(xiàn)(934)和第二個(gè)第二級(jí)別位線(xiàn)(936)，并且其中所述第一組選擇晶體管被連接在所述頂級(jí)位線(xiàn)和所述第一第二級(jí)別位線(xiàn)之間，所述第二組選擇晶體管被連接在所述頂級(jí)位線(xiàn)和所述第二第二級(jí)別位線(xiàn)之間，所述第一組選擇線(xiàn)被連接到所述第一組選擇晶體管的所述柵極，且所述第二組選擇線(xiàn)被連接到所述第二組選擇晶體管的所述柵極。
10.如權(quán)利要求8所述的鐵電存儲(chǔ)器，進(jìn)一步包括位線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器電路(900)用來(lái)驅(qū)動(dòng)所述位線(xiàn)到所述存儲(chǔ)器高電壓的三分之一或更低。
11.如權(quán)利要求8所述的鐵電存儲(chǔ)器，其中有多個(gè)所述互補(bǔ)位線(xiàn)對(duì)。
12.如權(quán)利要求1所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中每個(gè)所述存儲(chǔ)單元是2-比特存儲(chǔ)單元。
13.如權(quán)利要求12所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中一對(duì)所述位線(xiàn)對(duì)是虛擬位線(xiàn)，與所述虛擬位線(xiàn)對(duì)相關(guān)聯(lián)的所述存儲(chǔ)單元是虛擬單元，連接到所述虛擬單元的所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)是虛擬驅(qū)動(dòng)線(xiàn)。
14.如權(quán)利要求13所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中所述虛擬位線(xiàn)是互補(bǔ)的。
15.如權(quán)利要求14所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中在第一存儲(chǔ)器周期內(nèi)，在所述虛擬單元中的所述第一電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“0”，在所述虛擬單元中的所述第二電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“1”，并且在第二個(gè)存儲(chǔ)器周期內(nèi)，在所述虛擬單元中的所述第一電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“1”，在所述虛擬單元中的所述第二電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“0”。
16.如權(quán)利要求14所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，進(jìn)一步包括具有三個(gè)位線(xiàn)輸入端的讀取放大器，兩個(gè)所述輸入端被連接到所述虛擬位線(xiàn)對(duì)。
17.如權(quán)利要求1所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中有兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)和兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管與每個(gè)所述單元相關(guān)聯(lián)，所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)中的一個(gè)通過(guò)所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管的第一個(gè)連接到所述第一電容器的所述第二電極，并且所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)中的另一個(gè)通過(guò)所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)晶體管的第二個(gè)連接到所述第二電容器的所述第二電極。
18.如權(quán)利要求17所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中與每個(gè)所述單元相關(guān)聯(lián)的所述位線(xiàn)對(duì)是互補(bǔ)的。
19.如權(quán)利要求17所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中每個(gè)所述單元是2-比特單元。
20.如權(quán)利要求19所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中所述單元中的一個(gè)包括虛擬電容器。
21.如權(quán)利要求20所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中包括虛擬電容器的所述單元是虛擬單元，其具有連接到一對(duì)虛擬電容器的一對(duì)虛擬位線(xiàn)，和連接到所述虛擬電容器對(duì)的一對(duì)虛擬驅(qū)動(dòng)線(xiàn)。
22.如權(quán)利要求21所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中在第一個(gè)存儲(chǔ)器周期內(nèi)，在所述虛擬單元中的所述第一電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“0”，在所述虛擬單元中的所述第二電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“1”，并且在第二個(gè)存儲(chǔ)器周期內(nèi)，在所述虛擬單元中的所述第一電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“1”，在所述虛擬單元中的所述第二電容器的邏輯狀態(tài)是邏輯“0”。
23.如權(quán)利要求1所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中有多個(gè)所述字線(xiàn)，每個(gè)所述字線(xiàn)與不同行的所述存儲(chǔ)單元相關(guān)聯(lián)，其中一行存儲(chǔ)單元的每個(gè)所述存儲(chǔ)單元中每個(gè)所述晶體管的所述柵極被連接到與所述行關(guān)聯(lián)的所述字線(xiàn)上；并且所述存儲(chǔ)器包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器電路，通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器電路被連接到多個(gè)所述行的每一行中的所述存儲(chǔ)單元中至少一個(gè)單元的所述第一和第二電容器。
24.一種具有排列成行列形式的多個(gè)存儲(chǔ)單元的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，每個(gè)列包含被連接到沿著該列的存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含被連接到沿著該行的存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，所述存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)所述存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)所述存儲(chǔ)單元包含一個(gè)鐵電元件，所述鐵電元件的極化狀態(tài)對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)，所述存儲(chǔ)器還包括一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，用于提供一個(gè)讀取信號(hào)，其中改進(jìn)在兩個(gè)所述位線(xiàn)是互補(bǔ)的虛擬位線(xiàn)，以及所述位線(xiàn)中一個(gè)不是虛擬位線(xiàn)；所述存儲(chǔ)器還包含一個(gè)讀出放大器，其具有可連接到所述不是虛擬位線(xiàn)的位線(xiàn)上的第一位線(xiàn)輸入端，可連接到所述虛擬位線(xiàn)的第一個(gè)虛擬位線(xiàn)上的第二位線(xiàn)輸入端，以及可連接到所述虛擬位線(xiàn)的第二個(gè)虛擬位線(xiàn)上的第三個(gè)位線(xiàn)輸入端。
25.如權(quán)利要求24所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，進(jìn)一步包括一個(gè)寫(xiě)入電路，用來(lái)在第一個(gè)存儲(chǔ)器周期內(nèi)將所述第一虛擬位線(xiàn)寫(xiě)到邏輯“0”狀態(tài)，且在第二個(gè)存儲(chǔ)器周期內(nèi)將所述第一虛擬位線(xiàn)寫(xiě)到邏輯“1”狀態(tài)。
26.如權(quán)利要求24所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中所述讀出放大器包括一個(gè)電路，用來(lái)組合來(lái)自所述第一和第二虛擬位線(xiàn)的輸入信號(hào)。
27.如權(quán)利要求24所述的鐵電非易失性存儲(chǔ)器，其中鐵電元件是鐵電電容器。
28.一種操作鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該存儲(chǔ)器包含多個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)所述存儲(chǔ)單元包含一個(gè)存儲(chǔ)單元鐵電元件，所述操作方法包含將每個(gè)所述存儲(chǔ)單元鐵電元件與所有其它所述存儲(chǔ)單元鐵電元件電隔離開(kāi)來(lái)。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述存儲(chǔ)單元鐵電元件是鐵電電容器。
30.一種操作鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有多個(gè)排列成行列形式的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含被連接到沿著該列的存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含被連接到沿著該行的存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，所述存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與所述位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)所述存儲(chǔ)單元包含一對(duì)鐵電存儲(chǔ)元件，每個(gè)所述鐵電存儲(chǔ)元件的極化狀態(tài)對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)；所述操作方法還包含將每個(gè)所述鐵電存儲(chǔ)元件對(duì)與所有其它鐵電存儲(chǔ)元件對(duì)電隔離開(kāi)來(lái)。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述鐵電元件是鐵電電容器。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述存儲(chǔ)器包括一對(duì)虛擬位線(xiàn)和多個(gè)關(guān)聯(lián)的虛擬單元，并且所述電隔離包括將每個(gè)所述虛擬單元與所有其它虛擬單元和所有所述存儲(chǔ)單元電隔離開(kāi)來(lái)。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)被連接到沿著一列的存儲(chǔ)單元上，并且在所述列上的每個(gè)所述存儲(chǔ)單元包括多個(gè)晶體管，所述晶體管的第一個(gè)被連接在第一個(gè)所述鐵電電容器和與所述列相關(guān)聯(lián)的所述位線(xiàn)對(duì)的第一個(gè)所述位線(xiàn)之間，所述晶體管的第二個(gè)被連接在第二個(gè)所述鐵電電容器和與所述列相關(guān)聯(lián)的所述位線(xiàn)對(duì)的第二個(gè)所述位線(xiàn)之間，以及所述晶體管的第三個(gè)被連接在至少一個(gè)所述鐵電電容器和與所述列相關(guān)聯(lián)的所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)之間，并且所述電隔離包含，除了在所述存儲(chǔ)單元地址被選中，且每次在所述列中僅有一個(gè)存儲(chǔ)單元被選中的時(shí)候，保持與所述列中每個(gè)存儲(chǔ)單元相關(guān)聯(lián)的所述第一、第二和第三晶體管關(guān)斷。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中第三晶體管被連接在所述第一鐵電電容器和關(guān)聯(lián)的第一驅(qū)動(dòng)線(xiàn)之間，并且每個(gè)所述存儲(chǔ)單元包括被連接在所述第二鐵電電容器和關(guān)聯(lián)的第二驅(qū)動(dòng)線(xiàn)之間的一個(gè)第四晶體管，并且所述保持關(guān)斷包含，除了在關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)單元地址被選中時(shí)，保持在所述列中的所述第四晶體管關(guān)斷。
35.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述隔離包括當(dāng)保持所述隔離時(shí)，對(duì)所述一個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行寫(xiě)入。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中所述寫(xiě)入包括在第一個(gè)時(shí)間周期寫(xiě)入第一個(gè)預(yù)定的邏輯狀態(tài)，以及在第二個(gè)時(shí)間周期寫(xiě)入第二個(gè)預(yù)定的邏輯狀態(tài)。
37.如權(quán)利要求35所述的方法，其中所述寫(xiě)入包括將第一個(gè)預(yù)定邏輯狀態(tài)寫(xiě)入所述元件對(duì)中的一個(gè)的所述兩個(gè)鐵電存儲(chǔ)器元件，然后將第二個(gè)預(yù)定邏輯狀態(tài)寫(xiě)入所述元件對(duì)的鐵電元件中的任何一個(gè)，對(duì)該鐵電元件，寫(xiě)入到所述存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)要求其所處狀態(tài)不是第一個(gè)預(yù)定狀態(tài)。
38.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述隔離包括對(duì)所述一個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀取，同時(shí)保持所述隔離。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述讀取包括破壞性讀取方法。
40.如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述讀取包括非破壞性讀取方法。
41.一種讀取鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有至少二十五個(gè)以行列形式排列的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含被連接到沿著該列的存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含被連接到沿著該行的存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，所述存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與所述位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)所述存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)所述存儲(chǔ)單元包含一個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件，所述鐵電存儲(chǔ)元件的極化狀態(tài)相對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)，所述讀取方法包含讀取連接到一個(gè)被選中的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上的一個(gè)存儲(chǔ)單元；以及在所述讀取過(guò)程中，將不超過(guò)四個(gè)所述鐵電存儲(chǔ)元件電連接到所述被選中的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中所述電連接步驟包括將不超過(guò)兩個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件電連接到所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上。
43.如權(quán)利要求41所述的方法，其中所述鐵電存儲(chǔ)元件是鐵電電容器。
44.如權(quán)利要求41所述的方法，其中所述驅(qū)動(dòng)線(xiàn)平行于所述位線(xiàn)。
45.一種讀取鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有多個(gè)排列成行列形式的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含被連接到沿著該列的存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含被連接到沿著該行的存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，所述存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與所述位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)所述存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含一個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件，所述鐵電存儲(chǔ)元件的電容量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)，所述讀取方法包含將一個(gè)被選中的存儲(chǔ)單元電連接到一個(gè)被選中的位線(xiàn)上；并且提供一個(gè)與所述鐵電存儲(chǔ)元件的電容量狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其中所述鐵電存儲(chǔ)元件是鐵電電容器。
47.如權(quán)利要求45所述的方法，其中所述提供信號(hào)包括施加一定量電荷到所述被選中的位線(xiàn)上，該電荷不足以反轉(zhuǎn)所述鐵電存儲(chǔ)元件；并且讀出所述被選中位線(xiàn)上的電壓。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，進(jìn)一步包括在所述讀出步驟后，重寫(xiě)所述鐵電存儲(chǔ)元件。
49.一種讀取鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有多個(gè)排列成行列形式的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含被連接到沿著該列的存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含被連接到沿著該行的存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，所述存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與所述位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)存儲(chǔ)單元包含一個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件，所述鐵電存儲(chǔ)元件的極化狀態(tài)對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)，所述讀取方法包含將一個(gè)被選中的存儲(chǔ)單元電連接到一個(gè)被選中的位線(xiàn)上；施加電荷到該位線(xiàn)上；根據(jù)所述鐵電存儲(chǔ)元件的極化狀態(tài)吸收所述元件內(nèi)的一定量電荷，而不反轉(zhuǎn)所述被選中單元的所述鐵電存儲(chǔ)單元；以及讀出所述被選中位線(xiàn)上的電壓，和提供一個(gè)與所述鐵電存儲(chǔ)元件的所述極化狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，進(jìn)一步包括在所述讀出步驟后，重寫(xiě)所述鐵電存儲(chǔ)元件。
51.一種讀取鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有多個(gè)排列成行列形式的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含被連接到沿著該列的存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，每個(gè)行包含被連接到沿著該行的存儲(chǔ)單元上的一個(gè)字線(xiàn)，所述存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與所述位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)所述存儲(chǔ)單元包含一個(gè)鐵電電容器，所述鐵電存儲(chǔ)元件所述極化狀態(tài)相對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)，所述讀取方法包含選中一個(gè)所述鐵電存儲(chǔ)單元；接著讀取所述被選中的存儲(chǔ)元件中的電容器而不改變所述電容器的鐵電極化狀態(tài)。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，其中所述讀取步驟包括，讀出所述鐵電電容器的電容量。
53.一種操作鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，該類(lèi)型存儲(chǔ)器具有多個(gè)排列成行列形式的存儲(chǔ)單元，每個(gè)列包含被連接到沿著該列的存儲(chǔ)單元上的一個(gè)位線(xiàn)，所述位線(xiàn)包括被連接到第一虛擬存儲(chǔ)單元上的第一虛擬位線(xiàn)，每個(gè)行包含被連接到沿著該行的單元上的一個(gè)字線(xiàn)，所述存儲(chǔ)器還包括多個(gè)與所述位線(xiàn)和字線(xiàn)不同的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)，每個(gè)存儲(chǔ)單元被連接到一個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上，每個(gè)所述存儲(chǔ)單元包含一個(gè)鐵電存儲(chǔ)元件，所述鐵電存儲(chǔ)元件的極化狀態(tài)對(duì)應(yīng)于被存儲(chǔ)其中的數(shù)據(jù)，所述操作方法包含在第一個(gè)存儲(chǔ)器周期中，寫(xiě)第一個(gè)邏輯狀態(tài)到所述第一虛擬存儲(chǔ)單元中，接著在第二個(gè)存儲(chǔ)器周期中，寫(xiě)第二個(gè)邏輯狀態(tài)到所述第一虛擬存儲(chǔ)單元中。
54.如權(quán)利要求53所述的方法，其中所述寫(xiě)入包括在相繼的存儲(chǔ)器讀周期內(nèi)，交替變換所述第一虛擬單元的邏輯狀態(tài)。
55.如權(quán)利要求53所述的方法，其中所述存儲(chǔ)器包括被連接到第二虛擬存儲(chǔ)單元上的第二虛擬位線(xiàn)，并且所述寫(xiě)入包括將所述第二虛擬存儲(chǔ)單元寫(xiě)為與所述第一虛擬存儲(chǔ)單元邏輯狀態(tài)互補(bǔ)的邏輯狀態(tài)。
56.如權(quán)利要求55所述的方法，其中所述存儲(chǔ)器包括具有參考電壓輸入端的讀出放大器，并且所述方法進(jìn)一步包括將所述第一虛擬位線(xiàn)上的電壓和所述第二虛擬位線(xiàn)上的電壓疊加以提供所述參考電壓。
57.一種寫(xiě)鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，所述方法包含在所述存儲(chǔ)器中選擇一個(gè)以互補(bǔ)模式使用的單個(gè)存儲(chǔ)單元；接著將數(shù)據(jù)寫(xiě)到所述被選擇存儲(chǔ)單元中，而不將其電連接到所述存儲(chǔ)器中任何未被選擇的存儲(chǔ)單元。
58.一種寫(xiě)鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，所述方法包含在所述存儲(chǔ)器中選擇單個(gè)存儲(chǔ)單元；接著將數(shù)據(jù)寫(xiě)到所述被選擇的存儲(chǔ)單元中，而不將其電連接到所述存儲(chǔ)器中任何未被選擇的存儲(chǔ)單元。
59.一種讀取鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，所述方法包含在所述存儲(chǔ)器中選擇一個(gè)以互補(bǔ)模式使用的單個(gè)存儲(chǔ)單元；接著讀取所述被選擇的存儲(chǔ)單元，而不將其電連接到所述存儲(chǔ)器中任何未被選擇的存儲(chǔ)單元。
60.一種讀取鐵電非易失性存儲(chǔ)器的方法，所述方法包含在所述存儲(chǔ)器中選擇單個(gè)存儲(chǔ)單元；接著將數(shù)據(jù)寫(xiě)到所述被選擇的存儲(chǔ)單元中，而不將其電連接到所述存儲(chǔ)器中任何未被選擇的存儲(chǔ)單元。
全文摘要
一種鐵電存儲(chǔ)器(436)，包括位線(xiàn)對(duì)(102，104)，驅(qū)動(dòng)線(xiàn)(103)，它平行于位線(xiàn)且位于位線(xiàn)之間，以及被關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)單元(100)。存儲(chǔ)單元包括兩個(gè)鐵電電容器(106，108)，每個(gè)電容器通過(guò)晶體管(105，109)被連接到一個(gè)上述的位線(xiàn)上，此外每個(gè)電容器通過(guò)晶體管(107)還被連接到驅(qū)動(dòng)線(xiàn)上。所有三個(gè)晶體管的柵極(123，136，128)被連接到垂直于位線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)線(xiàn)的字線(xiàn)(101)上，所以當(dāng)字線(xiàn)沒(méi)有被選擇時(shí)，電容完全與任何擾動(dòng)隔離開(kāi)來(lái)。具有三個(gè)位線(xiàn)輸入(519、516、518)的讀出放大器(502)將存儲(chǔ)單元位線(xiàn)與得自?xún)蓚€(gè)虛擬位線(xiàn)(226，228)的一個(gè)信號(hào)相比較。存儲(chǔ)單元利用一種非破壞性讀取方法被讀取出，不同鐵電極化狀態(tài)的鐵電電容器有不同的電容量，該方法通過(guò)區(qū)別該不同電容量實(shí)現(xiàn)讀取。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1666293SQ03815981
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2003年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月6日
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