強誘電体メモリセルは、メモリセルの値を記憶し得るキャパシタを含む。メモリセルの値を読み取ることは、ディジット線をメモリセルに結合することと、メモリセルキャパシタとディジット線との間で電荷を移動させることと、感知コンポーネントを使用して、結果として生じるディジット線の電圧に基づいてメモリセルの値を「感知」または決定することとを含んでよい。
強誘電体メモリデバイスの感知コンポーネントは、セルの値を感知するために使用され得る、増幅器キャパシタなどのキャパシタを含むことがある。電荷は、読み取り動作中にディジット線を介して増幅器キャパシタとメモリセルとの間で移動され得る。増幅器キャパシタとメモリセルとの間で移動される電荷の量は、(たとえば、値がたとえば「0」であろうと「1」であろうと)メモリセル上に記憶される論理値を反映し得る。増幅器キャパシタは、読み取り動作の前に既知の初期電圧に充電されてよく、読み取り動作中の(移動された電荷による)増幅器キャパシタ電圧の変化は、メモリセルの値を感知するために使用され得る。感知コンポーネントは、メモリセルの値を決定するために、増幅器キャパシタ上の電圧(ディジット線上の電圧の代理として働くことがある)を基準電圧と比較することがある。たとえば、メモリセル上に記憶される値は、増幅器キャパシタのノードにおける電圧が基準電圧よりも高いか基準電圧よりも低いかに基づいて決定されることがあり、これらの高電圧と低電圧との差は、感知ウィンドウと呼ばれる。より大きい感知ウィンドウは、より正確な読み取り動作を可能にし得るので、望ましいことがある。
場合によっては、増幅器キャパシタは、ディジット線と直接的に結合されるのではなく、信号ノードと結合されることがある。信号ノードは、読み取り動作中にディジット線と選択的に結合されることがあり、メモリセルの値は、信号ノードにおける電圧(これは、増幅器キャパシタ上の電圧に基づくことがある)に基づいて決定されることがある。そのような手法は、信号ノードの電圧がディジット線とは無関係に上方または下方に調整されることを可能にし得る。たとえば、信号ノードの電圧は、低電圧ラッチの使用を可能にするために、読み取り動作の終了時に下方にシフトされ得る。
場合によっては、信号ノードの電圧は、ディジット線を信号ノードと結合する前に、読み取り動作の開始時に「ブーストされる」(たとえば、増加される)ことがある。そのようなブーストは、読み取り動作の効率または精度を増加させ得る。電圧ブーストは、信号ノードと電圧源との間に増幅器キャパシタを結合し、電圧源の電圧を増加させるによって実施され得る。場合によっては、このブースト動作のために(容量に関して)大きい増幅器キャパシタを使用して、メモリ回路と関連づけられた寄生容量の影響を減少させ、より高速で、より効率的なブースティング動作を提供することが有益であることがある。
増幅器キャパシタのサイズは、他のやり方での読み取り動作の品質または性能に影響を及ぼすことがある。たとえば、メモリセルと増幅器キャパシタとの間で移動される電荷の総量はメモリセル上に記憶される初期値に依存するが、メモリセル上に記憶される値にかかわらず同じである、読み取り動作の開始時に最初に移動される何らかの量の電荷がある。この電荷は、「変位電荷」または「共通モード電荷」と呼ばれることがあり、メモリセル上の(たとえば、セル内の強誘電体キャパシタ上の)バイアス電圧を増加させることと関連づけられた電荷であってよい。変位電荷は、メモリセル上に記憶される値にかかわらず同じであることがあるので、読み取り動作にとって有用でないことがある。場合によっては、変位電荷は、メモリセル上に記憶される値を表す「極性電荷」と呼ばれ得るものと比較して、比較的大きいことがある。極性電荷は、書き込み動作の後でセル上のバイアス電圧が本質的にゼロに減少するときメモリセル上に記憶されたままである電荷であってよく、セル上に記憶される値を表すことがある。変位電荷は極性電荷よりも大きいので、すべての電荷(変位電荷および極性電荷)が読み取り動作中に増幅器上で積算されると、「1」値を表す電圧と「0」値を表す電圧との間に比較的小さい差があることがある(たとえば、小さい感知ウィンドウ)。これは、信頼性の低い読み取り動作につながることがある。
小さい増幅器キャパシタは、より良い忠実度を極性電荷に提供し、したがって、より大きい感知ウィンドウを提供し得るが、より大きい初期変位電荷によって飽和され得る。より大きい増幅器キャパシタは、効率的なブースト動作を提供し、大きい変位電荷量に対応し得るが、比較的小さい感知ウィンドウにつながることがある。いくつかの実施例では、本明細書において説明される感知増幅器は、単一の増幅器キャパシタではなくスプリット・キャパシタ(たとえば、複数の別個のキャパシタ)を利用することがあり、このことは、このトレードオフに鑑みて、いくつかの利益を提供し得る。
上記で紹介された本開示の特徴は、以下で図1〜図3の文脈でさらに説明される。次いで、具体的な実施例および利益が、図4〜図10を参照しながら説明される。本開示のこれらおよび他の特徴は、スプリット・キャパシタをもつ感知増幅器を使用してメモリセルを読み取るための技法に関連する装置図、システム図、およびフローチャートによってさらに示され、これらを参照しながら説明される。本明細書における説明は主に強誘電体メモリセルに焦点を当てるが、類似の技法が、本開示の範囲から逸脱することなく、DRAMまたは他のタイプのメモリセルなどの他のタイプのメモリセルに使用されてよい。
図1は、本開示の態様による、スプリット・キャパシタをもつ感知増幅器を使用してメモリセルを読み取るための技法をサポートするメモリアレイ100の一実施例を示す。図1は、メモリアレイ100のさまざまなコンポーネントおよび特徴の例示的な概略図である。したがって、メモリアレイ100のコンポーネントおよび特徴は、メモリアレイ100内の実際の物理的位置ではなく、機能的相互関係を示すために示されていることが理解されるべきである。メモリアレイ100は、電子メモリ装置またはデバイスとも呼ばれることがある。メモリアレイ100は、異なる状態を記憶するようにプログラム可能であるメモリセル105を含む。場合によっては、各メモリセル105は、絶縁材料として強誘電体材料をもつキャパシタを含み得る強誘電体メモリセルであってよい。場合によっては、各メモリセル105は、論理0および論理1と示される2つの状態のうちの1つを記憶するようにプログラム可能であってよい。各メモリセル105は、互いの上に積み重ねられ、メモリセル145の2つのデッキをもたらすことがある。したがって、図1における実施例は、メモリアレイの2つのデッキを示す一例であってよい。
場合によっては、メモリセル105は、3つ以上の論理状態のうちの1つを記憶するように構成される。メモリセル105は、キャパシタ内のプログラム可能な状態を表す電荷を蓄え得る。たとえば、充電されたキャパシタと充電されていないキャパシタはそれぞれ、2つの論理状態を表す。DRAMアーキテクチャは、通例、そのような設計を使用してよく、用いられるキャパシタは、絶縁体として常誘電性電気分極性または線形電気分極性をもつ誘電材料を含むことがある。対照的に、強誘電体メモリセルは、絶縁材料として強誘電体材料をもつキャパシタを含むことがある。強誘電体キャパシタの電荷の異なるレベルは、異なる論理状態を表し得る。強誘電体材料は、非線形分極性を有する。強誘電体メモリセル105のいくつかの詳細および利点は、以下で説明される。
アクセス動作と呼ばれることがある、読み取りおよび書き込みなどの動作は、ワード線110およびディジット線115を活性化または選択することによって、メモリセル105上で実行され得る。ワード線110は、行線(row line)、感知線、およびアクセス線としても知られることがある。ディジット線115は、ビット線、列線(column line)、およびアクセス線としても知られることがある。ワード線およびディジット線またはそれらの類似物に対する言及は、理解または動作の損失なしに交換可能である。ワード線110とディジット線115は、アレイを作成するために互いと直角をなして(または、ほぼ直角をなして)よい。メモリセルのタイプ(たとえば、FeRAM、RRAM)に応じて、たとえば、プレート線などの他のアクセス線が存在することがある(図示せず)。メモリデバイスの正確な動作は、メモリセルのタイプおよび/またはメモリデバイス内で使用される特定のアクセス線に基づいて変えられてよいことが理解されるべきである。
ワード線110またはディジット線115をアサート(たとえば、活性化または選択)することは、電圧をそれぞれの線に印加することを含むことがある。ワード線110およびディジット線115は、金属(たとえば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、金(Au)、タングステン(W))、金属合金、炭素、導電的にドープされた半導体、または他の導電材料、合金、化合物などの導電材料から作製されてよい。
メモリアレイ100は、2次元(2D)メモリアレイまたは3次元(3D)メモリアレイであってよい。3Dメモリアレイは、互いの上に形成された2Dメモリアレイを含んでよい。これは、2Dアレイと比較して単一のダイまたは基板上に置かれ得るまたは作成され得るメモリセルの数を増加させ得、このことによって、生産コストが減少され得る、またはメモリアレイの性能が増加され得る、または両方がなされ得る。メモリアレイ100は、任意の数のレベルを含んでよい。各レベルは、メモリセル105が各レベル上で互いとほぼ位置合わせされ得るように位置合わせまたは配置されてよい。メモリセル105の各行は単一のワード線110に接続されてよく、メモリセル105の各列は単一のディジット線115に接続されてよい。1つのワード線110および1つのディジット線115を活性化すること(たとえば、ワード線110またはディジット線115に電圧を印加すること)によって、単一のメモリセル105は、それらの交差点においてアクセスされ得る。メモリセル105にアクセスすることは、メモリセル105を読み取るまたは書き込むことを含むことがある。ワード線110とディジット線115の交差点は、メモリセルのアドレスと呼ばれることがある。
いくつかのアーキテクチャでは、セルの論理記憶デバイス、たとえば、キャパシタは、セレクタデバイスによってディジット線から電気的に絶縁されることがある。ワード線110は、セレクタデバイスに接続されることがあり、これを制御し得る。たとえば、セレクタデバイスはトランジスタ(たとえば、薄膜トランジスタ(TFT))であってよく、ワード線110は、トランジスタのゲートに接続されてよい。ワード線110を活性化すると、メモリセル105のキャパシタとその対応するディジット線115との間の電気接続または閉回路をもたらす。次いで、ディジット線が、メモリセル105を読み取るまたは書き込む、のどちらかのためにアクセスされることがある。加えて、以下で図2において説明されるように、強誘電体メモリセルのアクセス動作は、強誘電体メモリセルのノード、すなわちプレート線を介したセルプレートノードへの追加の接続を必要とすることがある。
メモリセル105にアクセスすることは、行デコーダ120および列デコーダ130を通して制御され得る。たとえば、行デコーダ120は、メモリ・コントローラ140から行アドレスを受け取り、受け取った行アドレスに基づいて、適切なワード線110を活性化し得る。同様に、列デコーダ130は、メモリ・コントローラ140から列アドレスを受け取り、適切なディジット線115を活性化する。たとえば、メモリアレイ100は、WL_1〜WL_Mとラベルされた複数のワード線110と、DL_1〜DL_Nとラベルされた複数のディジット線115とを含むことがあり、ここで、MおよびNはアレイサイズに依存する。したがって、ワード線110およびディジット線115、たとえば、WL_2およびDL_3を活性化することによって、それらの交差点にあるメモリセル105がアクセスされ得る。加えて、強誘電体メモリセルのアクセス動作は、プレート線デコーダ(図示せず)と関連づけられた、メモリセル105のための対応するプレート線を活性化する必要があることがある。
アクセスすると、メモリセル105は、メモリセル105の記憶された状態を決定するために、感知コンポーネント125によって、読み取られることがある、または感知されることがある。たとえば、メモリセル105にアクセスした後、メモリセル105の強誘電体キャパシタは、その対応するディジット線115の上に放電することがある。強誘電体キャパシタを放電することは、強誘電体キャパシタに電圧をバイアスまたは印加することから生じることがある。放電は、ディジット線115の電圧の変化を引き起こすことがあり、これを、感知コンポーネント125は、メモリセル105の記憶された状態を決定するために基準電圧(図示せず)と比較し得る。たとえば、ディジット線115が基準電圧よりも高い電圧を有する場合、感知コンポーネント125は、メモリセル105に記憶された状態が論理1であったと決定することがあり、またその逆の場合もある。感知コンポーネント125は、信号の差を検出および増幅するために、さまざまなトランジスタと、キャパシタと、増幅器とを含んでよい。次いで、メモリセル105の検出された論理状態は、列デコーダ130を通して、出力135として出力されることがある。場合によっては、感知コンポーネント125は、列デコーダ130または行デコーダ120の一部であることがある。または、感知コンポーネント125は、列デコーダ130または行デコーダ120に接続されてもよいし、これと電子通信してもよい。場合によっては、感知コンポーネント125は、(たとえば、検出された論理状態に基づいて)メモリセルの値をラッチするために、ラッチを含むことがある。
いくつかの実施例では、感知コンポーネント125は、メモリセルの読み取り動作中にスプリット・キャパシタとメモリセル105との間の電荷の移動を引き起こすために選択されたディジット線115と結合され得るスプリット・キャパシタを含むことがある。メモリセル105とスプリット・キャパシタの一方または両方との間で移動される電荷の量は、メモリセル105の論理状態(たとえば、1または0の論理状態)に対応し得る。したがって、何らかの量の電荷が増幅器キャパシタとメモリセル105との間で移動された後にスプリット・キャパシタの一方または両方の上に残存する電圧はメモリセル105の論理状態を示すので、スプリット・キャパシタの一方または両方は、読み取り動作中にメモリセル105から信号を検出するために使用されることがある。
メモリセル105は、関連のあるワード線110およびディジット線115を同様に活性化することによって設定されてもよいし、これによって書き込まれてもよい。たとえば、論理値は、メモリセル105内に記憶されてよい。列デコーダ130または行デコーダ120は、メモリセル105に書き込まれることになるデータ、たとえば入力/出力135を受け入れることがある。強誘電体メモリセル105は、強誘電体キャパシタ上で電圧を印加することによって書き込まれ得る。このプロセスは、以下でより詳細に説明される。
いくつかのメモリ・アーキテクチャでは、メモリセル105にアクセスすると、記憶された論理状態が劣化または破壊されることがあり、メモリセル105に元の論理状態を戻すために、再書き込み動作またはリフレッシュ動作が実行されることがある。DRAMでは、たとえば、キャパシタは、感知動作中に部分的にまたは完全に放電され、記憶された論理状態を損なうことがある。そのため、論理状態は、感知動作後に再度書き込まれることがある。加えて、単一のワード線110を活性化すると、行内のすべてのメモリセルの放電という結果になることがある。したがって、行内のいくつかまたはすべてのメモリセル105は、再度書き込まれる必要があることがある。
DRAMを含むいくつかのメモリ・アーキテクチャでは、メモリセルは、外部電源によって周期的にリフレッシュされない限り、経時的に記憶された状態を失うことがある。たとえば、充電されたキャパシタは、漏れ電流を通して経時的に放電され、記憶された情報の消失をもたらすことがある。これらのいわゆる揮発性メモリデバイスのリフレッシュレートは、比較的高いことがあり、たとえば、DRAMアレイの場合は毎秒数十のリフレッシュ動作であることがあり、これは、かなりの電力消費量を招くことがある。メモリアレイがますます大きくなると、電力消費量の増加は、特にバッテリなどの有限電源に依拠するモバイルデバイスの場合、メモリアレイの展開または動作を阻害することがある(たとえば、電力供給、熱生成、材料制限)。以下で論じられるように、強誘電体メモリセル105は、他のメモリ・アーキテクチャと比較して改善された性能をもたらし得る有益な性質を有することがある。
メモリ・コントローラ140は、さまざまなコンポーネント、たとえば、行デコーダ120、列デコーダ130、および感知コンポーネント125を通して、メモリセル105の動作(たとえば、読み取り、書き込み、再書き込み、リフレッシュ、放電)を制御し得る。場合によっては、行デコーダ120、列デコーダ130、および感知コンポーネント125のうちの1つまたは複数が、メモリ・コントローラ140と同じ場所に設置されることがある。メモリ・コントローラ140は、所望のワード線110およびディジット線115を活性化するために、行アドレス信号および列アドレス信号を生成し得る。メモリ・コントローラ140はまた、メモリアレイ100の動作中に使用されるさまざまな電圧または電流を生成および制御し得る。
いくつかの実施例では、メモリ・コントローラ140は、読み取り動作のさまざまなフェーズを制御することがある。場合によっては、メモリ・コントローラ140は、ワード線信号を活性化することによって、メモリセルの選択を制御することがある。場合によっては、メモリ・コントローラ140は、1つまたは複数の制御信号を活性化することによって、スプリット・キャパシタの一方または両方を信号ノードおよび/または電圧源と結合することと関連づけられたさまざまなタイミングを制御することがある。
一般に、本明細書において論じられる印加された電圧または電流の振幅、形状、または継続時間は、調整または変化されてよく、メモリアレイ100を動作させる際に論じられるさまざまな動作に対して異なってよい。さらに、メモリアレイ100内の1つ、複数、またはすべてのメモリセル105は、同時にアクセスされてよい。たとえば、メモリアレイ100の複数またはすべてのセルは、すべてのメモリセル105またはメモリセル105のグループが単一の論理状態に設定または再設定され得るアクセス(または書き込みまたはプログラム)動作中に同時にアクセスされることがある。メモリデバイスの正確な動作は、メモリセルのタイプおよび/またはメモリデバイス内で使用される特定のアクセス線に基づいて変えられてよいことが理解されるべきである。他のアクセス線たとえばプレート線が存在し得る(図示せず)いくつかの実施例では、ワード線およびディジット線と接続された対応するプレート線は、メモリアレイのある特定のメモリセル105にアクセスするために、活性化される必要があることがある。メモリデバイスの正確な動作は、メモリセルのタイプおよび/またはメモリデバイス内で使用される特定のアクセス線に基づいて変えられてよいことが理解されるべきである。
図2は、本開示の態様による、スプリット・キャパシタをもつ感知増幅器を使用してメモリセルを読み取るための技法をサポートする強誘電体メモリセルおよび回路コンポーネントの例示的な回路200を示す。回路200は、メモリセル105−aと、ワード線110−aと、ディジット線115−aと、感知コンポーネント125−aとを含み、これらはそれぞれ、図1を参照しながら説明される、メモリセル105、ワード線110、ディジット線115、および感知コンポーネント125の実施例であってよい。メモリセル105−aは、第1のプレートすなわちセルプレート230と第2のプレートすなわちセル底部215とを有するキャパシタ205などの論理記憶コンポーネントを含むことがある。セルプレート230とセル底部215は、それらの間に配置された強誘電体材料を通して容量的に結合され得る。セルプレート230およびセル底部215の向きは、メモリセル105−aの動作を変更することなく反転され得る。回路200は、セレクタデバイス220と、基準線225も含む。セルプレート230は、プレート線210を介してアクセスされることがあり、セル底部215は、ディジット線115−aを介してアクセスされることがある。上記で説明されたように、キャパシタ205を充電または放電することによって、さまざまな状態が記憶され得る。
キャパシタ205の記憶された状態は、回路200内で表されたさまざまな要素を動作させることによって読み取られ得るまたは感知され得る。キャパシタ205は、ディジット線115−aと電子通信し得る。たとえば、キャパシタ205は、セレクタデバイス220が非活性化されているときは、ディジット線115−aから絶縁可能であり、キャパシタ205は、セレクタデバイス220が活性化されているときは、ディジット線115−aに接続可能である。セレクタデバイス220を活性化することは、メモリセル105−aを選択することと呼ばれることがある。場合によっては、セレクタデバイス220はトランジスタ(たとえば、薄膜トランジスタ(TFT))であり、その動作は、トランジスタゲートに電圧を印加することによって制御され、この電圧の大きさは、トランジスタの閾値電圧の大きさよりも大きい。ワード線110−aは、セレクタデバイス220を活性化し得る。たとえば、ワード線110−aに印加された電圧がトランジスタゲートに印加され、キャパシタ205をディジット線115−aと接続する。
他の実施例では、セレクタデバイス220およびキャパシタ205の位置は、セレクタデバイス220がプレート線210とセルプレート230との間に接続されるように、およびキャパシタ205がディジット線115−aとセレクタデバイス220の他の端子との間にあるように、交換されることがある。そのような実施例では、セレクタデバイス220は、キャパシタ205を通してディジット線115−aと電子通信しているままであることがある。この構成は、読み取り動作および書き込み動作のための代替タイミングおよびバイアスと関連づけられることがある。
強誘電体キャパシタ205のプレート間の強誘電体材料により、および以下でより詳細に論じられるように、強誘電体キャパシタ205は、ディジット線115−aへの接続時に放電しないことがある。1つのスキームでは、強誘電体キャパシタ205によって記憶された論理状態を感知するために、ワード線110−aは、メモリセル105−aを選択するようにバイアスされることがあり、電圧がプレート線210に印加されることがある。場合によっては、ディジット線115−aは、プレート線210およびワード線110−aをバイアスする前に、仮想的に接地され、次いで、仮想接地から絶縁され、これは「フローティング」と呼ばれることがある。
プレート線210をバイアスすることは、強誘電体キャパシタ205上の電圧差(たとえば、プレート線210の電圧−(マイナス)ディジット線115−aの電圧)をもたらすことがある。電圧差は、強誘電体キャパシタ205上に記憶された電荷の変化をもたらすことがあり、この記憶された電荷の変化の大きさは、強誘電体キャパシタ205の初期状態、たとえば記憶された初期状態が論理1であるか論理0であるかに依存することがある。これは、強誘電体キャパシタ205上に記憶された電荷に基づいたディジット線115−aの電圧の変化を引き起こすことがある。セルプレート230への電圧を変化させることによるメモリセル105−aの動作は、「セルプレートの移行」と呼ばれることがある。
ディジット線115−aの電圧の変化は、その固有容量に依存することがある。すなわち、電荷がディジット線115−aを流れると、ある程度の有限電荷がディジット線115−a内に記憶されることがあり、結果として生じる電圧は、固有容量に依存することがある。固有容量は、ディジット線115−aの、寸法を含む物理的特性に依存することがある。ディジット線115−aは、多数のメモリセル105を接続することがあり、そのため、ディジット線115−aは、無視できない容量(たとえば、ピコファラド(pF)程度)をもたらす長さを有することがある。次いで、結果として生じるディジット線115−aの電圧は、メモリセル105−a内の記憶される論理状態を決定するために、感知コンポーネント125−aによって基準(たとえば、基準線225の電圧)と比較されることがある。他の感知プロセスも使用されてよい。
いくつかの実施例では、読み取り動作中に、ディジット線115−aの電圧は、(たとえば、メモリセル105がディジット線115−aと結合される前に)初期感知電圧に設定されることがある。その後、メモリセル105−aがディジット線115−aに結合されるとき、メモリセル105−aのキャパシタ205は、ディジット線115−aの上に放電し始め、それによって、ディジット線115−a上での信号発現を始めることがある。
感知コンポーネント125−aは、信号の差を検出および増幅するために、さまざまなトランジスタと、キャパシタと、増幅器とを含んでよい。感知コンポーネント125−aは、ディジット線115−aおよび基準線225の電圧を受け取って比較する感知増幅器を含むことがあり、基準線225の電圧は基準電圧に設定されてよい。感知増幅器出力は、比較に基づいて、より高い(たとえば、正)またはより低い(たとえば、負または接地)供給電圧に駆動されることがある。たとえば、ディジット線115−aが、基準線225よりも高い電圧を有する場合、感知増幅器出力は、正の供給電圧に駆動されることがある。感知コンポーネント125−aは、メモリセルの値をラッチするためにラッチ回路を含むことがある。
場合によっては、感知増幅器は、加えて、ディジット線115−aを供給電圧に駆動することがある。次いで、感知コンポーネント125−aが、感知増幅器の出力および/またはディジット線115−aの電圧をラッチすることがあり、これは、メモリセル105−a内の記憶された状態、たとえば、論理1を決定するために使用されることがある。代替的に、ディジット線115−aが、基準線225よりも低い電圧を有する場合、感知増幅器出力は、負の電圧または接地電圧に駆動されることがある。同様に、感知コンポーネント125−aが、メモリセル105−a内の記憶された状態、たとえば、論理0を決定するために、感知増幅器出力をラッチすることがある。次いで、図1を参照すると、メモリセル105−aのラッチされた論理状態は、列デコーダ130を通して、出力135として出力されることがある。
いくつかの実施例では、感知増幅器は、メモリセルからの電荷の積分を含む、読み取り動作中のさまざまな目的のために使用され得るスプリット・キャパシタを含むことがある。たとえば、感知増幅器は、信号ノードと電圧源との間で積分器キャパシタおよび/または別個のブースト・キャパシタの独立した結合および結合解除をサポートし得る関連づけられたスイッチング・コンポーネントに加えて、積分器キャパシタと、別個のブースト・キャパシタとを含むことがある。スプリット・キャパシタおよび関連づけられたスイッチング・コンポーネントは、読み取り動作の異なる部分の間に異なる容量を提供するように動作可能であってよい。別の実施例では、感知増幅器は、ディジット線と信号ノードとの間に(たとえば、直列に)結合されてよく、読み取り動作の異なる部分の間に異なる容量を提供するように動作可能であり得る、積分器キャパシタと、別個の変位キャパシタとを含むことがある。
場合によっては、感知増幅器は、感知コンポーネント125−a内の積分器キャパシタと結合された信号ノードにおける電圧を受け取り、信号ノードの電圧を基準電圧と比較することがある。感知増幅器出力は、比較に基づいて、より高い(たとえば、正)またはより低い(たとえば、負または接地)供給電圧に駆動されることがある。この場合、感知増幅器は、たとえば、ディジット線の電圧に基づいてではなく、信号ノードの電圧に基づいて、セルの値を検出する。
メモリセル105−aに値を書き込むために、電圧が、キャパシタ205上に印加されることがある。さまざまな方法が使用されてよい。一実施例では、セレクタデバイス220が、キャパシタ205をディジット線115−aに電気的に接続するために、ワード線110−aを通して活性化されることがある。電圧は、(プレート線210を通じて)セルプレート230および(ディジット線115−aを通じて)セル底部215の電圧を制御することによって、キャパシタ205上に印加されることがある。論理0を書き込むために、セルプレート230はハイとみなされることがある、すなわち、正の電圧がプレート線210に印加されることがあり、セル底部215は、ローとみなされることがある、たとえば、ディジット線115−aを仮想的に接地するまたは負の電圧をディジット線115−aに印加することがある。逆のプロセスが論理1を書き込むために実行され、そこで、セルプレート230はローとみなされ、セル底部215はハイとみなされる。
図3は、本開示の態様による、スプリット・キャパシタをもつ感知増幅器を使用してメモリセルを読み取るための技法をサポートする強誘電体メモリセルのためのヒステリシス曲線300−aおよび300−bを用いて非線形電気的性質の一例を示す。ヒステリシス曲線300−aおよび300−bはそれぞれ、例示的な強誘電体メモリセルの書き込みプロセスおよび読み取りプロセスを示す。ヒステリシス曲線300は、電圧差Vの関数として強誘電体キャパシタ(たとえば、図2のキャパシタ205)上に記憶される電荷Qを示す。
強誘電体材料は、自発電気分極によって特徴づけられ、たとえば、強誘電体材料は、電界の非存在下で非ゼロ電気分極を維持する。例示的な強誘電材料としては、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸鉛(PbTiO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、およびタンタル酸ストロンチウムビスマス(SBT)がある。本明細書において説明される強誘電体キャパシタは、これらまたは他の強誘電体材料を含んでよい。強誘電体キャパシタ内の電気分極は、強誘電材料の表面における正味電荷をもたらし、キャパシタ端子を通して反対の電荷を引きつける。したがって、電荷は、強誘電材料とキャパシタ端子の境界面において記憶される。電気分極は、比較的長い時間にわたって、無期限ですら、外部から印加された電界の非存在下で維持され得るので、電荷漏洩は、たとえば、DRAMアレイ内で用いられるキャパシタと比較して、著しく減少され得る。これによって、上記でいくつかのDRAMアーキテクチャに関して説明されたリフレッシュ動作を実行する必要性が減少され得る。
ヒステリシス曲線300−aおよび300−bは、キャパシタの単一の端子の観点から理解され得る。例として、強誘電材料が負の分極を有する場合、正の電荷が端子に蓄積する。同様に、強誘電材料が正の分極を有する場合、負の電荷が端子に蓄積する。加えて、ヒステリシス曲線300における電圧は、キャパシタ上の電圧差を表し、指向性であることが理解されるべきである。たとえば、正の電圧は、正の電圧を当該の端子(たとえば、セルプレート230)に印加し、第2の端子(たとえば、セル底部215)を接地(または約ゼロ・ボルト(0V))に維持することによって、実現され得る。
負の電圧は、当該の端子を接地に維持し、正の電圧を第2の端子に印加することによって印加され得る。たとえば、正の電圧は、当該の端子を負に分極させるために印加され得る。同様に、2つの正の電圧、2つの負の電圧、または正の電圧と負の電圧の任意の組み合わせが、ヒステリシス曲線300−aおよび300−bに示される電圧差を生成するために適切なキャパシタ端子に印加されてよい。
ヒステリシス曲線300−aにおいて示されるように、強誘電体材料は、電圧差ゼロで正の分極または負の分極を維持し、2つの可能な充電された状態、すなわち、電荷状態305および電荷状態310をもたらすことがある。図3の例によれば、電荷状態305は論理0を表し、電荷状態310は論理1を表す。いくつかの実施例では、それぞれの電荷状態の論理値は、メモリセルを動作させるための他のスキームに対応するために逆転されることがある。
論理0または1は、電圧を印加することにより、強誘電材料の電気分極と、したがってキャパシタ端子上の電荷を制御することによって、メモリセルに書き込まれ得る。たとえば、キャパシタ上に正味の正の電圧315を印加すると、電荷状態305−aが到達されるまで電荷蓄積をもたらす。電圧315を除去すると、電荷状態305−aは、ゼロ電圧において電荷状態305に到達するまで経路320をたどる。同様に、電荷状態310は、正味の負の電圧325を印加することによって書き込まれ、これは、電荷状態310−aをもたらす。負の電圧325を除去した後、電荷状態310−aは、ゼロ電圧において電荷状態310に到達するまで経路330をたどる。電荷状態305−aおよび310−aは、残留分極(Pr)値、たとえば、外部バイアス(たとえば、電圧)を除去するときに残留する分極(または電荷)と呼ばれることもある。抗電圧とは、電荷(または分極)がゼロである電圧である。
強誘電体キャパシタの記憶された状態を読み取る、またはこれを感知するために、電圧がキャパシタ上に印加されることがある。それに応答して、記憶された電荷Qは変化し、変化の程度は、初期電荷状態に依存する。たとえば、最終的な記憶された電荷(Q)は、電荷状態305−bが最初に記憶されたかそれとも電荷状態310−bが最初に記憶されたかに依存する。たとえば、ヒステリシス曲線300−bは、2つの可能な記憶された電荷状態305−bおよび310−bを示す。図2を参照して論じられるように、電圧335がキャパシタ上に印加されることがある。他の場合では、固定電圧がセルプレートに印加されることがあり、電圧335は正の電圧として示されているが、負であってもよい。電圧335に応答して、電荷状態305−bは、経路340をたどることがある。同様に、電荷状態310−bが最初に記憶された場合、電荷状態310−bは経路345をたどる。電荷状態305−cおよび電荷状態310−cの最終的な位置は、具体的な感知スキームおよび回路を含むいくつかの要因に依存する。
場合によっては、最終的な電荷は、メモリセルに接続されたディジット線の固有容量に依存することがある。たとえば、キャパシタがディジット線に電気的に接続され、電圧335が印加された場合、ディジット線の電圧は、その固有容量により上昇することがある。そのため、感知コンポーネントにおいて測定される電圧は、電圧335に等しくないことがあり、その代わりに、ディジット線の電圧に依存することがある。したがって、ヒステリシス曲線300−b上での最終的な電荷状態305−cおよび310−cの位置は、ディジット線の容量に依存することがあり、ロードライン解析を通して決定されることがある。たとえば、電荷状態305−cおよび310−cは、ディジット線容量を参照して規定されることがある。その結果、キャパシタの電圧すなわち電圧350または電圧355は異なることがあり、キャパシタの初期状態に依存することがある。
ディジット線電圧を基準電圧と比較することによって、キャパシタの初期状態が決定され得る。ディジット線電圧は、電圧335と、キャパシタ上の最終的な電圧すなわち電圧350または電圧355との差、たとえば、(電圧335−(マイナス)電圧350)または(電圧335−(マイナス)電圧355)であってよい。基準電圧は、たとえばディジット線電圧が基準電圧よりも高いまたは低い場合に、記憶される論理状態を決定するために、その大きさが2つの可能なディジット線電圧の2つの可能な電圧の間の差であるように生成されることがある。たとえば、基準電圧は、2つの量すなわち(電圧335−電圧350)および(電圧335−電圧355)の平均であることがある。感知コンポーネントによる比較時、感知されるディジット線電圧は、基準電圧よりも高いまたは低いように決定されてよく、強誘電体メモリセルの記憶される論理値(たとえば、論理0または1)が決定され得る。
場合によっては、変位電荷は、メモリセル上に印加される電圧が増加するときに出現する電荷であることがある。変位電荷は、メモリセル上の「1」の値を記憶するまたは読み取るために必要とされる電荷を表し得る。場合によっては、「1」の値を記憶するまたは読み取るために必要とされる電荷は、「0」の値を記憶するまたは読み取るために必要とされる電荷よりも小さいことがある。たとえば、図3の例を参照すると、強誘電体メモリセルのための変位電荷は、
Q(disp)=|Q(305−a)−Q(305)|
と表され得る。
場合によっては、極性電荷は、セル上の電圧が除去されるまたは本質的にゼロに減少するときにセル上に記憶されたままである電荷であることがある。極性電荷は、「1」の値を記憶するまたは読み取ることと「0」の値を記憶することとの、必要とされる電荷の差を表し得、したがって、メモリセル上に記憶される値を表し得る。たとえば、図3の例を参照すると、強誘電体メモリセルのための極性電荷は、
Q(polar)=|Q(305)+Q(310)|
と表され得る。
いくつかの実施例では、図4〜図13を参照してより詳細に説明されるように、感知増幅器は、メモリセルの記憶された論理値を決定するために読み取り動作中に使用され得るスプリット・キャパシタ(たとえば、並列に、直列に、または別の方法で互いと結合され得る2つの別個のキャパシタ)を含むことがある。いくつかの実施例では、スプリット・キャパシタは、読み取り動作のいくつかの部分の間により高い容量を、読み取り動作の他の部分の間により低い容量を提供することがある。
上記で論じられたように、強誘電体キャパシタを使用しないメモリセルを読み取ることによって、記憶された論理状態が劣化または破壊されることがある。しかしながら、強誘電体メモリセルは、読み取り動作の後で初期論理状態を維持することがある。たとえば、電荷状態305−bが記憶される場合、電荷状態は、読み取り動作中に電荷状態305−cへの経路340をたどることがあり、電圧335を除去した後、電荷状態は、経路340を反対方向にたどることによって、初期電荷状態305−bに戻ることがある。
図4は、本開示の態様による、スプリット・キャパシタをもつ感知増幅器を使用してメモリセルを読み取るための技法をサポートする回路400の一実施例を示す。回路400は、図5〜図7を参照してより詳細に説明される、読み取り動作中に協働するいくつかの回路コンポーネントを強調する、簡略化された回路構成を示す。
回路400は、メモリセル404と、ディジット線(DL)410とを含む。ディジット線410は、図1および図2を参照して説明されるディジット線115の一実施例であってよい。メモリセル404は、図1および図2を参照して説明されるメモリセル105の一実施例であってよい。図1を参照して説明されるように、ディジット線410は、回路400内でキャパシタ414によって表される固有容量を有してもよいし、これと関連づけられてもよい。
メモリセル404は、スイッチング・コンポーネント408と、キャパシタ406とを含むことがある。場合によっては、キャパシタ406は、図2を参照して説明されるキャパシタ205などの強誘電体キャパシタであってよい。キャパシタ406は、論理状態(たとえば、1または0という論理状態)を記憶し得る。スイッチング・コンポーネント408は、図2を参照して説明されるセレクタデバイス220の一実施例であってよい。場合によっては、キャパシタ406のプレートは、プレート線412と結合される。
メモリセル404は、ワード線402と関連づけられ得る。ワード線402は、図1および図2を参照して説明されるワード線110の一実施例であってよい。アクセス動作(たとえば、読み取り動作または書き込み動作)中に、ワード線信号WLが、スイッチング・コンポーネント408にキャパシタ406をディジット線410と結合させ、それによって、メモリセル404をディジット線410と結合するために、ワード線402上で活性化される(たとえば、アサートされる)ことがある。
ディジット線410は、スイッチング・コンポーネント416を介して信号ノード428(SIG)と選択的に結合され得る。次に、信号ノード428は、スイッチング・コンポーネント440、444を介してラッチ446と選択的に結合され得る。ラッチ446は、信号ノード428の電圧に基づいてメモリセル404上に記憶される値を決定およびラッチし得る。場合によっては、ラッチ446は、図1を参照して説明されたように、信号ノード428の電圧の、基準電圧との比較に基づいて、値を決定することがある。
回路400は、可変(たとえば、構成可能な)容量性コンポーネント430を含み、可変容量性コンポーネント430は、スイッチング・コンポーネント432、436に加えて、2つのスプリット・キャパシタすなわちブースト・キャパシタ434(BOOSTCAP)と積分器キャパシタ438(INTCAP)とを含む。可変容量性コンポーネント430は、たとえば、従来の増幅器キャパシタの代替物または代用物であってよい。
ブースト・キャパシタ434および/または積分器キャパシタ438は、異なる容量または同じ容量を有するキャパシタであってよい。場合によっては、ブースト・キャパシタ434は、積分器キャパシタ438よりも大きな容量を有することがある。ブースト・キャパシタ434は、本明細書において説明されるように、メモリセルの読み取り動作中のブースト動作に使用され得るので、そのように呼ばれることがある。積分器キャパシタ438は、メモリセル404の読み取り動作中にメモリセル404と積分器キャパシタ438との間で移動される電荷を積算するために増幅器(たとえば、差動増幅器、図示せず)とともに使用され得るので、そのように呼ばれることがある。
場合によっては、スイッチング・コンポーネント432、436はそれぞれ、独立した制御信号CS1、CS2を活性化または非活性化することによって独立して活性化または非活性化される(たとえば、選択または選択解除される)ことがある。場合によっては、スイッチング・コンポーネント432、436は各々、トランジスタ(たとえば、金属酸化膜半導体(MOS)トランジスタ)であってもよいし、これを含んでもよい。制御信号CS1、CS2は、スイッチング・コンポーネント432、436を活性化するために、それぞれのトランジスタのゲートに提供されることがある。
回路400の実施例では、ブースト・キャパシタ434は、信号ノード428と結合され、スイッチング・コンポーネント432を介して電圧源426と選択的に結合されるように構成される。積分器キャパシタ438は、信号ノード428と結合され、スイッチング・コンポーネント436を介して電圧源426と選択的に結合されるように構成される。したがって、ブースト・キャパシタ434は、ブースト・キャパシタ434の第1のノードが積分器キャパシタ438の第1のノードと結合され、ブースト・キャパシタ434の第2のノードが積分器キャパシタ438の第2のノードと結合されるように、積分器キャパシタ438と並列に選択的に結合され得る。場合によっては、信号ノード428の電圧は、積分器キャパシタ438および/またはブースト・キャパシタ434のノードにおける電圧に実質的に等しいことがある。
回路400の実施例では、ブースト・キャパシタ434は、スイッチング・コンポーネント432および制御信号CS1を介して、積分器キャパシタ438とは無関係に信号ノード428と電圧源426との間に結合されるように構成される。同様に、積分器キャパシタ438は、スイッチング・コンポーネント436および制御信号CS2を介して、ブースト・キャパシタ434とは無関係に信号ノード428と電圧源426との間に結合されるように構成される。
可変容量性コンポーネント430の総容量は、スイッチング・コンポーネント432、436の状態、たとえば、各々が活性化されている(閉)か非活性化されている(開)かに依存し得る。たとえば、両方のスイッチング・コンポーネント432、436が、ブースト・キャパシタ434が積分器キャパシタ438と並列に信号ノード428と電圧源426との間に結合されるように活性化されるとき、可変容量性コンポーネント430による信号ノード428と電圧源426との間の合成容量は、ブースト・キャパシタ434と積分器キャパシタ438の容量の和と表現され得る。ブースト・キャパシタ434が電圧源426から結合解除され(たとえば、スイッチング・コンポーネント432が非活性化され)、積分器キャパシタ438が信号ノード428と電圧源426との間に結合されるとき、可変容量性コンポーネント430による信号ノード428と電圧源426との間の容量は、積分器キャパシタ438の容量であってよく、ブースト・キャパシタ434の容量を含まなくてよい。
電圧源426は、信号ノード428の電圧をブーストする(たとえば、増加する)および/または信号ノード428の電圧をシフトする(たとえば、減少させる)ことによって読み取り動作の部分の間に信号ノード428の電圧を調整するために使用され得るので、「ブーストおよびシフト」電圧源(VBNS)と呼ばれることがある。
場合によっては、電圧源426は、読み取り動作の第1の部分の間に可変容量性コンポーネント430を介して(たとえば、ブースト・キャパシタ434および/または積分器キャパシタ438を介して)信号ノード428の電圧を増加させるために使用されることがある。
任意選択で、電圧源426は、読み取り動作の第2の部分の間またはその後に可変容量性コンポーネント430を介して(たとえば、ブースト・キャパシタ434および/または積分器キャパシタ438を介して)信号ノード428の電圧をシフトするために使用されることがある。たとえば、電圧源426は、低電圧ラッチの使用を可能にするためにメモリセル404上に記憶された値をラッチする前に信号ノード428の電圧を下方にシフトするために使用されることがある。
回路400は、追加の電圧源420、424、442を含む。電圧源420(VPCH)は、読み取り動作の開始時にディジット線410をプリチャージするために使用され得る。電圧源424(VREF)は、読み取り動作中にメモリセル404上に記憶される値を決定するために使用され得る基準電圧を生成するために使用され得る。電圧源442(VSF)は、スイッチング・コンポーネント440が読み取り動作中にソース・フォロア(SF)として動作するときスイッチング・コンポーネント440に電圧を提供するために使用され得る。
場合によっては、スイッチング・コンポーネント408、416、418、422、432、436、440、および/または444は、トランジスタのゲートにおいて信号(たとえば、WL、CS1、CS2)を活性化する(たとえば、アサートする)ことによって回路400のさまざまな要素を結合するために使用され得る1つまたは複数のトランジスタであってもよいし、これを含んでもよい。場合によっては、スイッチング・コンポーネント416は、カスコード構成で2つ以上のトランジスタを含むことがある。スイッチング・コンポーネント440は、ソース・フォロア(SF)として動作するように構成されたトランジスタであってよい。
場合によっては、読み取り動作のブースト部分の間に(たとえば、電圧源426が信号ノード428の電圧をブーストする部分の間に)可変容量性コンポーネント430が比較的大きい容量を提供することが望ましいことがある。大きい容量は、キャパシタ414によって表されるディジット線410の固有容量の影響を相殺し、より効率的な(たとえば、より高速な)ブースト動作を提供するために望ましいことがある。
場合によっては、大きい容量は、読み取り動作の変位電荷部分の間にも望ましいことがあり、この読み取り動作の変位電荷部分の間、メモリセル404が読み取り動作中にディジット線410と結合された後、変位電荷のいくらかまたはすべてがメモリセルと可変容量性コンポーネントとの間で移動される。大きい容量は、メモリセル404から(または、これに)変位電荷を吸収(または提供)し、信号発現中に(たとえば、メモリセルがディジット線と結合される、読み取り動作の一部分の間に)電荷を積算するために使用されるキャパシタが飽和されないことを保証するために、望ましいことがある。
したがって、場合によっては、可変容量性コンポーネント430は、読み取り動作の第1の部分の間に積分器キャパシタ438と並列に結合されるブースト・キャパシタ434とともに構成されることがあり、読み取り動作の第1の部分は、ブースト部分および/または変位電荷部分を含むことがある。
場合によっては、変位電荷のいくらかまたはすべてが移動された後、極性電荷がメモリセルと可変容量性コンポーネント430との間で移動されるとき、読み取り動作の第2の部分の間、可変容量性コンポーネント430が比較的低い(たとえば、容量またはマイクロファラッドに関して小さい)容量を提供することが望ましいことがある。極性電荷は、たとえば、変位電荷よりも小さい電荷の量であってよい。読み取り動作の第2の部分の間、読み取り動作の第1の部分の間よりも小さい容量は、たとえば、極性電荷のより忠実な表現を提供し、それによって、感知ウィンドウを増加させることによって、読み取り動作に対するより良い精度を提供することがある。
したがって、場合によっては、可変容量性コンポーネント430は、可変容量性コンポーネント430の容量が積分器キャパシタ438の容量に等しいように、読み取り動作の第2の部分の間に積分器キャパシタ438から結合解除される(たとえば、スイッチング・コンポーネント432を非活性化することによって電圧源426から結合解除される)ブースト・キャパシタ434とともに構成されることがある。
場合によっては、メモリセル404の値は、動作の信号発現部分後の積分器キャパシタ438上の電圧に基づいて、または信号ノード428の電圧(これは、ノードが結合された以降の積分器キャパシタ438のノードの電圧に実質的に等しいことがある)に基づいて、決定されることがある。
回路400内に示されるコンポーネントの動作および相互作用は、図5〜図7のタイミング図を参照してより詳細に説明される。
図5は、本開示の態様による、スプリット・キャパシタをもつ感知増幅器を使用してメモリセルを読み取ることをサポートするタイミング図500の一例を示す。タイミング図500は、スプリット・キャパシタをもつ感知増幅器を使用してメモリセルを読み取るための技法がどのようにして高速で信頼性の高い読み取り動作を提供するかを示すために、図4を参照して説明される回路400のコンポーネントと関連づけられたさまざまな電圧レベルを示す。
タイミング図500は、「シングル・ブースト」手法と呼ばれ得るものを使用する回路400の動作に対応し得る。読み取り動作は、ブースト部分と信号発現部分とを含み得る、t0からt3の間の時間期間に対応し得る。
時間t0では、制御信号CS1、CS2が、信号ノード(たとえば、信号ノード428)と電圧源(たとえば、電圧源426)との間でブースト・キャパシタ(たとえば、ブースト・キャパシタ434)と積分器キャパシタ(たとえば、積分器キャパシタ438)を並列に結合するために(たとえば、電圧VCS1510およびVCS2505を増加させることによって)活性化される。制御信号CS1およびCS2は、タイミング図500では実質的に同時に活性化されるように示されているが、いくつかの実施例では、制御信号CS1およびCS2は、時間t1の前に発生する異なる時間に活性化されることがある。
時間t1では、電圧源の電圧(図示せず)が、ブースト・キャパシタおよび積分器キャパシタを介して信号ノードの電圧VSIG515をブーストするために増加される。すなわち、電圧源の電圧を増加させることによって、ブースト・キャパシタおよび積分器キャパシタ上の電圧が増加され、それによって、ブースト・キャパシタおよび積分器キャパシタと結合された信号ノードの電圧VSIG515が増加される。ブースト・キャパシタと積分器キャパシタが信号ノードと電圧源との間で並列に結合されている間、読み取り動作のブースト部分525が、時間t1から時間t2の間に発生することがある。読み取り動作のブースト部分の間、可変容量性コンポーネント(たとえば、可変容量性コンポーネント430)の容量は、ブースト・キャパシタと積分器キャパシタの容量の和である。したがって、読み取り動作のブースト部分の間、可変容量性コンポーネントの容量は、(たとえば、読み取り動作のその後の信号発現部分530の間の可変容量性コンポーネントの容量と比較して)比較的大きい。
時間t2では、ワード線信号WLが、メモリセル(たとえば、メモリセル404)をディジット線(たとえば、ディジット線410)と結合するために(たとえば、ワード線の電圧VWL520を増加させることによって)アサートされる。場合によっては、時間t2では、ディジット線は、スイッチング・コンポーネント416を介して信号ノードと既に結合されていることがある。すなわち、スイッチング・コンポーネント416は、時間t2において、既に活性化されていることがある。読み取り動作の信号発現部分530は、ワード線信号がアサートされる時間t2において開始し得る。
また、時間t2において(または、場合によっては、時間t2の直後に)、制御信号CS1は、ブースト・キャパシタを電圧源から結合解除し、それによって、ブースト・キャパシタを積分器キャパシタと並列に結合されることから結合解除するために、非活性化される。ブースト・キャパシタが結合解除されるとき、可変容量性コンポーネントの容量は、ブースト・キャパシタと積分器キャパシタの容量の和から、積分器キャパシタの容量のみに変化する。
いくつかの実施例では、メモリセルをディジット線と結合することによって、電荷が、ディジット線および信号ノードを介して、メモリセルと可変容量性コンポーネントとの間で(たとえば、制御信号CS1およびCS2のステータスに応じて、メモリセルとブースト・キャパシタおよび/または積分器キャパシタとの間で)移動される。図5の例では、CS1が非活性化されているので、メモリセルをディジット線と結合することが、メモリセルと積分器キャパシタとの間の電荷移動を引き起こし、したがって、読み取り動作の信号発現部分の間にブースト・キャパシタが積分器キャパシタから結合解除される。電荷移動は、信号ノード電圧VSIG515の変化(たとえば、減少)を引き起こす。読み取り動作の信号発現部分の間に移動される電荷は、変位電荷と、極性電荷のいくらかまたはすべてを含むことがある。
したがって、読み取り動作の信号発現部分530の間、可変容量性コンポーネントの容量は、積分器キャパシタの容量に等しく、読み取り動作のブースト部分525の間の可変容量性コンポーネントの容量よりも小さい。
信号ノード電圧VSIGの変化は、読み取り動作の開始時にメモリセル上に記憶される値に依存することがある。したがって、図5は、「1」の値または「0」の値を有するメモリセルを読み取ることと関連づけられ得る2つの電圧を示す。読み取り動作の信号発現部分後の(たとえば、時間t3における)信号ノードの2つの可能な電圧VSIG515の(または、場合によっては、積分器キャパシタ上の電圧の)差は、感知ウィンドウと呼ばれることがある。より大きい感知ウィンドウ(たとえば、「0」と関連づけられた電圧と「1」と関連づけられた電圧との間のより大きい差)は、より正確な読み取り動作を可能にし得るので、望ましいことがある。時間t2においてブースト・キャパシタが結合解除された後、可変容量性コンポーネントの容量は比較的小さく、このことは、読み取り動作のブースト部分の間に使用されるより大きい容量の使用と比較して、より大きい感知ウィンドウを提供し得る。
時間t3では、感知コンポーネントは、信号ノードの電圧VSIG515に基づいてメモリセル上に記憶される値を決定およびラッチし得る。場合によっては、感知コンポーネントは、VSIG515を基準電圧(図示せず)と比較することによって値を決定することがある。
場合によっては、積分器キャパシタは信号ノードと結合されているので、信号ノードの電圧は、積分器キャパシタのノードの電圧に実質的に等しい。したがって、感知コンポーネントは、信号ノードの電圧VSIG515に基づいて、および/または積分器キャパシタ上の電圧に基づいて、値を決定し得る。
図6は、本開示の態様による、スプリット・キャパシタをもつ感知増幅器を使用してメモリセルを読み取ることをサポートするタイミング図600の一例を示す。タイミング図600は、スプリット・キャパシタをもつ感知増幅器を使用してメモリセルを読み取るための技法がどのようにして高速で信頼性の高い読み取り動作を提供するかを示すために、図4を参照して説明される回路400のコンポーネントと関連づけられたさまざまな電圧レベルを示す。
タイミング図600は、「ダブル・ブースト」手法と呼ばれ得るものを使用する回路400の動作に対応し得る。読み取り動作は、第1のブースト部分と、変位電荷部分と、第2のブースト部分と、極性電荷部分とを含む、t0からt5の間の時間期間に対応し得る。
時間t0では、制御信号CS1が、信号ノード(たとえば、信号ノード428)と電圧源(たとえば、電圧源426)との間にブースト・キャパシタを結合するために(たとえば、電圧VCS1610を増加させることによって)活性化される。時間t0では、制御信号CS2が非活性化されている(たとえば、電圧VCS2605が低い)ので、積分器キャパシタは信号ノードと結合されていない。
時間t1では、電圧源の電圧(図示せず)は、ブースト・キャパシタを介して信号ノードの電圧VSIG615をブーストするために増加される。すなわち、電圧源の電圧を増加させることによって、ブースト・キャパシタ上の電圧が増加され、それによって、ブースト・キャパシタと結合された信号ノードの電圧が増加される。ブースト・キャパシタが信号ノードと電圧源との間に結合されており、積分器キャパシタがブースト・キャパシタから外されている(たとえば、制御信号CS2が非活性化されている)間、読み取り動作の第1のブースト部分625が、時間t1から時間t2の間に発生することがある。読み取り動作の第1のブースト部分の間、可変容量性コンポーネント(たとえば、可変容量性コンポーネント430)の容量は、ブースト・キャパシタの容量に実質的に等しい。
時間t2では、ワード線信号WLが、メモリセル(たとえば、メモリセル404)をディジット線(たとえば、ディジット線410)と結合するために(たとえば、ワード線の電圧VWL620を増加させることによって)アサートされる。場合によっては、時間t2では、ディジット線は、スイッチング・コンポーネント416を介して信号ノードと既に結合されていることがある。すなわち、スイッチング・コンポーネント416は、時間t2において、既に活性化されていることがある。読み取り動作の変位電荷部分630は、メモリセルをディジット線と結合するためにワード線信号がアサートされる時間t2において開始することがある。場合によっては、メモリセルをディジット線と結合することによって、(たとえば、信号ノードを介して)メモリセルとブースト・キャパシタとの間で電荷移動が引き起こされる。時間t2からt3まで、変位電荷のいくらかまたはすべては、メモリセルとブースト・キャパシタとの間で移動され得る。
時間t3では、制御信号CS1は、ブースト・キャパシタを電圧源から結合解除するために(たとえば、電圧VCS1610を低下させることによって)非活性化される。ブースト・キャパシタが結合解除されるとき、可変容量性コンポーネントの容量は、(t3からt4の間でブースト・キャパシタも積分器キャパシタも信号ノードと電圧源との間に結合されないので)ブースト・キャパシタの容量に実質的に等しいことから、実質的にゼロに変化する。したがって、信号ノードの電圧VSIG615は、メモリセルと信号ノードとの間での電荷共有により上昇し始める。時間t3からt4の間の期間は、読み取り動作の第2のブースト部分635と呼ばれることがある。
場合によっては、ブースト・キャパシタが電圧源から結合解除される時間t3は、ワード線信号が活性化される時間に対する、たとえば、メモリセルがディジット線と結合される時間に対する、固定時間遅延に基づく。
場合によっては、ブースト・キャパシタが電圧源から結合解除される時間t3は、ブースト・キャパシタのノードにおける電圧の、ディジット線の電圧との比較に基づく。たとえば、ブースト・キャパシタは、ブースト・キャパシタのノードにおける電圧がディジット線の電圧に等しいときに結合解除されることがある。
時間t4では、制御信号CS2は、(たとえば、スイッチング・コンポーネント436を活性化するために電圧VCS2605を増加させることによって)積分器キャパシタを電圧源と結合し、それによって、信号ノードと電圧源との間に積分器キャパシタを結合するために、活性化される。したがって、時間t4では、可変容量性コンポーネントの容量は、積分器キャパシタの容量に実質的に等しい。場合によっては、信号ノードと電圧源との間の積分器キャパシタを結合することによって、メモリセルと積分器キャパシタとの間の電荷移動が引き起こされる。時間t4に始まって、極性電荷のいくらかまたはすべては、メモリセルと積分器キャパシタとの間に移動され得る。t4〜t5の時間期間は、読み取り動作の極性電荷部分640と呼ばれることがある。
場合によっては、積分器キャパシタが信号ノードと結合される時間t4は、ブースト・キャパシタが信号ノードから結合解除される時間たとえば時間t3の後の固定時間遅延に基づく。
時間t5では、感知コンポーネントは、図5を参照して説明されるように、信号ノードの電圧VSIG615に基づいてメモリセル上に記憶される値を決定およびラッチし得る。
以前に論じられたように、信号ノードの電圧は、積分器キャパシタのノードの電圧に実質的に等しいことがある。したがって、感知コンポーネントは、信号ノードの電圧VSIG615に基づいて、および/または積分器キャパシタ上の電圧に基づいて、値を決定し得る。
図7は、本開示の態様による、スプリット・キャパシタをもつ感知増幅器を使用してメモリセルを読み取ることをサポートするタイミング図700の一例を示す。タイミング図700は、可変容量性コンポーネントをもつ感知増幅器を使用した読み取り動作中のさまざまな信号を示す。読み取り動作は、読み取り動作の第1の部分と読み取り動作の第2の部分とを含む、t0からt4の時間期間に対応し得る。タイミング図700は、可変容量性コンポーネントをもつ感知増幅器を使用してメモリセルを読み取るための技法がどのようにして高速で信頼性の高い読み取り動作を提供するかを示すために、図4を参照して説明される回路400のコンポーネントと関連づけられたさまざまな電圧レベルを示す。
タイミング図700は、読み取り動作中に可変容量コンポーネントに非線形容量特性を提供させ得るので、「非線形キャパシタ」手法と呼ばれ得るものを使用する回路400の動作に対応し得る。タイミング図500と比較して、タイミング図700は、信号ノードと電圧源との間で積分器キャパシタと並列にブースト・キャパシタを結合する制御信号CS1が、ワード線信号VWLがアサートされた後により長い時間の期間にわたってアクティブなままであることを示す。
この手法では、ブースト・キャパシタは、変位電荷移動中により大きい容量を提供するために、積分器キャパシタと並列に結合され、極性電荷移動中により小さい容量を提供するために結合解除され得る。したがって、より大きい容量は、ブースト部分のために、変位電荷のいくらかまたはすべてを吸収する(または提供する)ために、使用されてよく、その後、より小さい容量が、極性電荷を積算するために使用されてよい。
時間t0では、制御信号CS1、CS2が、信号ノードと電圧源との間でブースト・キャパシタと積分器キャパシタを並列に結合するために(たとえば、電圧VCS1705およびVCS2710を増加させることによって)活性化される。
時間t1では、電圧源は、ブースト・キャパシタおよび積分器キャパシタを介して信号ノードの電圧VSIG715をブーストするために増加される。読み取り動作のこの部分の間、ブースト・キャパシタと積分器キャパシタが並列に結合されるので、可変容量性コンポーネントの容量は比較的に大きい。t1からt2の間の時間期間は、読み取り動作のブースト部分725と呼ばれることがある。
時間t2では、ワード線信号WLが、メモリセルをディジット線と結合するために(たとえば、ワード線の電圧VWL720を増加させることによって)アサートされる。場合によっては、時間t2では、ディジット線は、スイッチング・コンポーネントを介して信号ノードと既に結合されていることがある。t2からt3の時間期間は、読み取り動作の変位電荷部分730と呼ばれることがある。いくつかの実施例では、メモリセルをディジット線と結合することによって、メモリセルと可変容量性コンポーネントとの間で(たとえば、制御信号CS1およびCS2のステータスに応じて、メモリセルとブースト・キャパシタおよび/または積分器キャパシタとの間で)電荷移動が引き起こされることがある。読み取り動作の変位電荷部分730の間、変位電荷のいくらかまたはすべてが、信号ノードを介してメモリセルと可変容量性コンポーネントとの間で移動される。電荷移動は、信号ノード電圧VSIG715の変化(たとえば、減少)を引き起こす。
時間t3では、制御信号CS1は、ブースト・キャパシタを電圧源から結合解除し、それによって、ブースト・キャパシタを積分器キャパシタと並列に結合されることから結合解除するために、(たとえば、VCS1710の電圧を低下させることによって)非活性化される。したがって、時間t3では、可変容量性コンポーネントの容量は、積分器キャパシタの容量に実質的に等しいことがある。
時間t3の後、電荷は、メモリセルと積分器キャパシタとの間で引き続き移動される。この電荷は、極性電荷を含むことがあり、場合によっては、変位電荷が時間t3の前にメモリセルと可変容量性コンポーネントとの間で十分に移動されなかった場合、変位電荷の一部分を含むことがある。t3からt4の間の時間期間は、読み取り動作の極性電荷部分735と呼ばれることがある。
時間t4では、極性電荷のいくらかまたはすべてがメモリセルと積分器キャパシタとの間で移動された後、感知コンポーネントは、信号ノードの電圧VSIG715および/または積分器キャパシタ上の電圧に基づいて、メモリセル上に記憶される値を決定およびラッチし得る。
場合によっては、ブースト・キャパシタが結合解除される時間すなわち時間t3は、ワード線信号VWL720がアサートされる時間に対する固定遅延(たとえば、固定量の経過時間)、たとえば、メモリセルをディジット線と結合した後の固定遅延に基づく。場合によっては、時間t3は、ブースト・キャパシタ上に累積された電荷の量に基づく。たとえば、一定量の変位電荷がブースト・キャパシタ上に蓄積された時間である。場合によっては、時間t3は、ブースト・キャパシタが十分に放電される時間、たとえば、ブースト・キャパシタがもはやメモリセルに充電されない時間に基づく。
場合によっては、「1」値と関連づけられた電圧は、t2からt3の間の(ブースト・キャパシタと積分器キャパシタが並列に結合される変位電荷部分の間の)可変容量コンポーネントの比較的高い容量によってより高いままであるので、タイミング図700を参照して説明される非線形キャパシタ手法は、何らかの他の手法に対してより良い(たとえば、より大きい)感知ウィンドウを提供し得る。
図8A〜図8Dは、本開示の態様による、スプリット・キャパシタをもつ感知増幅器を使用してメモリセルを読み取ることをサポートする例示的な可変容量性コンポーネント830−a、830−b、830−c、830−dを示す。可変容量性コンポーネント830−a、830−b、830−c、830−dは、図4に示される可変容量性コンポーネント430の実施例または代替形態であってよい。
図8Aは、可変容量性コンポーネント830−aを示し、可変容量性コンポーネント830−aは、ブースト・キャパシタ834と、積分器キャパシタ838と、制御信号CS1およびCS2をそれぞれ使用して制御され得るスイッチング・コンポーネント832、836とを含む。例示的な可変容量性コンポーネント830−aでは、ブースト・キャパシタ834および積分器キャパシタ838は、スイッチング・コンポーネント832および836を介して独立して電圧源826と結合および結合解除されるように構成される。ブースト・キャパシタと積分器キャパシタは両方とも信号ノード828と結合されるので、ブースト・キャパシタ834および積分器キャパシタ838を電圧源826と結合することによって、ブースト・キャパシタ834と積分器キャパシタ838が信号ノード828と電圧源826との間で並列に結合される。場合によっては、スイッチング・コンポーネント832、836は、n型トランジスタであってよい。
図8Bは、可変容量性コンポーネント430に対する別の代替形態を提供し得る可変容量性コンポーネント830−bを示す。例示的な可変容量性コンポーネント830−bでは、ブースト・キャパシタ834および積分器キャパシタ838は、スイッチング・コンポーネント848および850を介して独立して信号ノード828と結合および結合解除されるように構成される。ブースト・キャパシタと積分器キャパシタは電圧源826と結合されるので、(たとえば、CS1およびCS2を活性化することによって)ブースト・キャパシタ834および積分器キャパシタ838を信号ノード828と結合することによって、ブースト・キャパシタ834と積分器キャパシタ838が信号ノード828と電圧源826との間で並列に結合される。場合によっては、スイッチング・コンポーネント848、850は、p型トランジスタであってよい。
図8Cは、可変容量性コンポーネント430に対する別の代替形態を提供し得る可変容量性コンポーネント830−cを示す。可変容量性コンポーネント830−cは、単一のスイッチング・コンポーネント832および制御信号(CS1)を必要とする可変容量性コンポーネントの一実施例を提供する。可変容量性コンポーネント830−cでは、積分器キャパシタ838は、スイッチング・コンポーネントなしに信号ノード828と電圧源826との間に直接的に結合される(たとえば、ハードワイヤリングされる)。したがって、可変容量性コンポーネント830−cの動作は、制御信号CS2が常に活性化された状態の、可変容量性コンポーネント430に関して説明される動作に類似してよい。ブースト・キャパシタ834は、スイッチング・コンポーネント832を介して独立して電圧源826と結合および結合解除されるように構成される。積分器キャパシタは電圧源826および信号ノード828と結合されるので、(たとえば、CS1を活性化することによって)ブースト・キャパシタ834を電圧源826と結合することによって、ブースト・キャパシタ834と積分器キャパシタ838が信号ノード828と電圧源826との間で並列に結合される。場合によっては、スイッチング・コンポーネント832は、n型トランジスタであってよい。
図8Dは、可変容量性コンポーネント430に対する別の代替形態を提供し得る可変容量性コンポーネント830−dを示す。可変容量性コンポーネント830−cのように、可変容量性コンポーネント830−dは、単一のスイッチング・コンポーネント848および制御信号(CS1)を必要とする。可変容量性コンポーネント830−dでは、積分器キャパシタ838は、信号ノード828と電圧源826との間に結合される(たとえば、ハードワイヤリングされる)。したがって、可変容量性コンポーネント830−cの動作は、制御信号CS2が常に活性化された状態の、可変容量性コンポーネント430に関して説明される動作に類似してよい。ブースト・キャパシタ834は、スイッチング・コンポーネント848を介して独立して信号ノード828と結合および結合解除されるように構成される。積分器キャパシタは電圧源826および信号ノード828と結合されるので、(たとえば、CS1を活性化することによって)ブースト・キャパシタ834を信号ノード828と結合することによって、ブースト・キャパシタ834と信号積分器キャパシタ838が信号ノード828と電圧源826との間で並列に結合される。場合によっては、スイッチング・コンポーネント848は、p型トランジスタであってよい。
図9は、本開示のいくつかの態様による、スプリット・キャパシタをもつ感知増幅器を使用してメモリセルを読み取ることをサポートする可変容量性コンポーネント902の一実施例を示す。可変容量性コンポーネント902は、たとえば、可変容量性コンポーネント430に対する代替形態であってよく、非線形積分器キャパシタ904を含んでよい。非線形積分器キャパシタ904はMOSキャパシタであってよく、そのソースおよびドレインは、MOSキャパシタのゲート容量が非線形キャパシタを備えるように互いに結合されてよく、これは、MOSキャパシタ上の電圧が閾値電圧よりも低いとき、非線形キャパシタの容量が減少し、それによって、より良い感知ウィンドウを潜在的に提供するので、望ましいことがある。
場合によっては、非線形積分器キャパシタ904は、図8を参照して説明される可変容量性コンポーネント830のいずれか1つにおける積分器キャパシタ838の代用にされることがある。場合によっては、非線形積分器キャパシタ904の使用は、タイミング図700に示されるのに類似した波形をもたらすことがある。場合によっては、非線形積分器キャパシタ904の使用は、タイミング図700の非線形タイミングを参照して説明される性能に対して類似したまたはより良い性能(感知ウィンドウを増加させることに関して)を可能にすることがある。
図10は、本開示の態様による、スプリット・キャパシタをもつ感知増幅器を使用してメモリセルを読み取るための技法をサポートする回路1000の一実施例を示す。回路1000は、読み取り動作中に協働するいくつかの回路コンポーネントを強調する、簡略化された回路構成を示す。
以前に論じられたように、場合によっては、変位電荷がメモリセルと増幅器キャパシタとの間で移動される間に増幅器キャパシタの比較的高い(たとえば、容量またはマイクロファラッドに関して大きい)容量を有することが望ましいことがあるが、極性電荷がメモリセルと増幅器キャパシタとの間で移動されるとき(たとえば、変位電荷のいくらかまたはすべてが増幅器キャパシタとメモリセルとの間で移動された後)、増幅器キャパシタの比較的小さい容量を有することが望ましいことがある。回路1000は、スプリット・キャパシタを使用して、これらの目的の両方を達成する一実施例を提供する。回路1000は、回路の代替形態であってよく、スプリット・キャパシタと関連づけられたスイッチング・コンポーネント(たとえば、スイッチング・コンポーネント432、436)および制御信号(たとえば、CS1、CS2)を使用することなく類似の利益を提供し得る。
回路1000は、メモリセル1004と、ディジット線(DL)1010とを含む。ディジット線1010は、図1および図2を参照して説明されるディジット線115の一実施例であってよい。メモリセル1004は、図1および図2を参照して説明されるメモリセル105の一実施例であってよい。図1を参照して説明されるように、ディジット線1010は、回路1000内でキャパシタ1014(CDL)によって表される固有容量を有してもよいし、これと関連づけられてもよい。
メモリセル1004は、スイッチング・コンポーネント1008と、キャパシタ1006とを含むことがある。場合によっては、キャパシタ1006は、図2を参照して説明されるキャパシタ205などの強誘電体キャパシタの一実施例であってよい。キャパシタ1006は、論理状態(たとえば、1または0という論理状態)を記憶し得る。スイッチング・コンポーネント1008は、図2を参照して説明されるセレクタデバイス220の一実施例であってよい。
メモリセル1004は、ワード線1002と関連づけられ得る。ワード線1002は、図1および図2を参照して説明されるワード線110の一実施例であってよい。アクセス動作(たとえば、読み取り動作または書き込み動作)中に、ワード線信号WLが、スイッチング・コンポーネント1008にキャパシタ1006をディジット線1010と結合させるために、ワード線1002上で活性化される(たとえば、アサートされる)ことがある。
ディジット線1010は、スイッチング・コンポーネント1016を介して信号ノード1028(SIG)と選択的に結合され得る。次に、信号ノード1028は、スイッチング・コンポーネント1040、1044を介してラッチ1046と選択的に結合され得る。ラッチ1046は、信号ノード1028の電圧に基づいてメモリセル1004上に記憶される値を決定し得る。場合によっては、ラッチ1046は、図1を参照して説明されたように、信号ノード1028の電圧の、基準電圧との比較に基づいて、値を決定してよい。
回路1000は、変位キャパシタ1052(DISPCAP)と、積分器キャパシタ1038(INTCAP)とを含む。変位キャパシタ1052および積分器キャパシタ1038は、ディジット線1010と信号ノード1028との間に(たとえば、直列に)結合される。変位キャパシタ1052および積分器キャパシタ1038は、電圧源1026とも結合される。変位キャパシタ1052および積分器キャパシタ1038は、異なる容量または同じ容量を有するキャパシタであってよい。場合によっては、変位キャパシタ1052は、積分器キャパシタ1038よりも大きな容量を有することがある。
場合によっては、信号ノード1028の電圧は、積分器キャパシタ1038のノードにおける電圧に等しいことがある。
電圧源1026は、信号ノード1028の電圧をブーストする(たとえば、増加する)および/または信号ノード1028の電圧をシフトする(たとえば、減少させる)ことによって読み取り動作の部分の間に信号ノード1028の電圧を調整するために使用されることがある。場合によっては、電圧源1026は、読み取り動作の第1の部分の間に、たとえば、読み取り動作のブースト部分の間に、積分器キャパシタ1038を介して信号ノード1028の電圧を増加させるために使用されることがある。
任意選択で、電圧源1026は、読み取り動作の第2の部分の間またはその後に積分器キャパシタ1038を介して信号ノード1028の電圧をシフトさせるために使用されることがある。たとえば、電圧源1026は、低電圧ラッチの使用を可能にするためにメモリセル上に記憶される値をラッチする前に信号ノード1028の電圧を下方にシフトするために使用されることがある。
回路1000は、追加の電圧源1020、1024、1042を含む。電圧源1020(VPCH)は、読み取り動作の開始時にディジット線1010をプリチャージするために使用され得る。電圧源1024(VREF)は、読み取り動作中にメモリセル1004上に記憶される値を決定するために使用され得る基準電圧を生成するために使用され得る。電圧源1042(VSF)は、スイッチング・コンポーネント1040がソース・フォロアとして動作するとき、スイッチング・コンポーネント1040に電圧を提供するために使用され得る。
場合によっては、スイッチング・コンポーネント1008、1016、1018、1022、1040、および/または1044は、トランジスタのゲートにおいて信号を活性化する(たとえば、アサートする)ことによって回路1000のさまざまな要素を結合するために使用され得る1つまたは複数のトランジスタであってもよいし、これを含んでもよい。場合によっては、スイッチング・コンポーネント1016は、カスコード構成で2つ以上のトランジスタを含む。スイッチング・コンポーネント1040は、電圧源1042とラッチ1046との間でソース・フォロア(SF)として動作するように構成されたトランジスタであってよい。
回路1000の実施例では、変位キャパシタ1052およびディジット線1010は、読み取り動作のプリチャージ部分の間に初期電圧にプリチャージされ得る。読み取り動作のその後のブースト部分の間に(たとえば、電圧源1026の電圧が増加されるとき)、信号ノード1028の電圧は、積分器キャパシタ1038を介して増加され、ディジット線1010の電圧は、変位キャパシタ1052を介して増加される。ディジット線1010の電圧がスイッチング・コンポーネント1016の閾値電圧よりも高くブーストされ、したがって、スイッチング・コンポーネント1016を非活性化するので、ディジット線1010の電圧を増加させることによって、スイッチング・コンポーネント1016が非活性化される。
読み取り動作のブースト部分の後(たとえば、上記で説明されたようにスイッチング・コンポーネント1016が非活性化された後)、ワード線信号WLは、メモリセル1004をディジット線1010と結合し、読み取り動作の信号発現部分を開始するために、ワード線1002上で活性化されることがある。以前に論じられたように、信号発現部分は、変位電荷がメモリセルとキャパシタとの間で移動される変位電荷部分と、残りの極性電荷がメモリセルとキャパシタとの間で移動される極性電荷部分とを含む。
回路1000では、スイッチング・コンポーネント1016が非活性化され、メモリセル1004がディジット線1010と結合されると、メモリセル1004は、ディジット線1010を介してメモリセル1004と変位キャパシタ1052との間で変位電荷を移動し始めることがある。したがって、変位キャパシタ1052は、変位キャパシタ1052とメモリセル1004との間で移動される変位電荷のいくらかまたはすべてを吸収または提供することがある。ディジット線1010は変位キャパシタ1052のノードと結合されているので、変位電荷がメモリセル1004と変位キャパシタ1052との間で移動されるにつれて、ディジット線1010の電圧が変化することがある。このようにして、ディジット線1010の電圧は、最終的にプリチャージ電圧に戻り(減少し)得る。ディジット線1010の電圧がプリチャージ電圧に戻るとき、これによって、スイッチング・コンポーネント1016が再活性化され、それによって、ディジット線1010が信号ノード1028と結合され得る。スイッチング・コンポーネント1016が再活性化された後、極性電荷は、ディジット線1010および信号ノード1028を介して積分器キャパシタ1038によって積算され得る。読み取り動作の信号発現部分の後、ラッチ1046は、信号ノード1028の電圧および/または積分器キャパシタ1038上の電圧に基づいてメモリセル1004上に記憶される値を決定し得る。
図11は、本開示の態様による、多段階メモリセンシングを使用してメモリセルを読み取るための技法をサポートするメモリデバイスのブロック図1100を示す。メモリアレイ100−aは、電子的メモリ装置と呼ばれることがあり、メモリ・コントローラ140−aと、メモリセル105−bとを含み、メモリ・コントローラ140−aおよびメモリセル105−bは、図1を参照して説明されるメモリ・コントローラ140およびメモリセル105の実施例であってよい。メモリ・コントローラ140−aは、バイアス・コンポーネント1105と、タイミング・コンポーネント1110とを含んでよく、図1を参照して説明されるメモリアレイ100−aを動作させ得る。メモリ・コントローラ140−aは、ワード線110−b、ディジット線115−b、プレート線210−a、および感知コンポーネント125−bと電子通信し得、ワード線110−b、ディジット線115−b、プレート線210−a、および感知コンポーネント125−bは、図1および図2を参照して説明される、ワード線110、ディジット線115、プレート線210、および感知コンポーネント125の実施例であってよい。メモリアレイ100−aは、基準コンポーネント1115と、ラッチ1120も含んでよい。メモリアレイ100−aのコンポーネントは、互いと電子通信してよく、図1〜図3を参照して説明される機能を実行し得る。場合によっては、感知コンポーネント125−b、基準コンポーネント1115、および/またはラッチ1120は、メモリ・コントローラ140−aのコンポーネントであってよい。
メモリ・コントローラ140−aは、それらのさまざまなノードに電圧を印加することによって、ワード線110−b、プレート線210−a、またはディジット線115−bのうち1つまたは複数の上の信号をアサートするように構成され得る。たとえば、バイアス・コンポーネント1105は、上記で説明されるように、メモリセル105−bを読み出すまたは書き込むようにメモリセル105−bを動作させるために電圧を印加するように構成されることがある。場合によっては、メモリ・コントローラ140−aは、図1を参照して説明されるように、行デコーダ、列デコーダ、または両方を含んでよい。これによって、メモリ・コントローラ140−aは、1つまたは複数のメモリセル105にアクセスすることが可能になり得る。バイアス・コンポーネント1105は、感知コンポーネント125−bのための基準信号を生成するために、電位を基準コンポーネント1115に提供することもある。加えて、バイアス・コンポーネント1105は、感知コンポーネント125−bの動作のための電位を提供することがある。いくつかの実施例では、メモリ・コントローラ140−aは、読み取り動作のさまざまなフェーズを制御することがある。場合によっては、メモリ・コントローラ140−aは、増幅器キャパシタをディジット線115−bと結合するようにトランジスタを活性化するために制御信号をアサートすることがある。メモリ・コントローラ140−aは、メモリセル105−bをディジット線115−bに結合するために、ワード線110−b上の信号もアサートすることがある。
場合によっては、メモリ・コントローラ140−aは、その動作を、タイミング・コンポーネント1110を使用して実行することがある。たとえば、タイミング・コンポーネント1110は、本明細書において論じられる、読み取りおよび書き込みなどのメモリ機能を実行するために、スイッチングおよび電圧印加のためのタイミングを含む、さまざまなワード線選択、ディジット線選択、またはプレート線バイアスのタイミングを制御し得る。場合によっては、タイミング・コンポーネント1110は、バイアス・コンポーネント1105の動作を制御し得る。場合によっては、タイミング・コンポーネント1110は、1つまたは複数のスイッチング・コンポーネントを活性化または非活性化するように制御信号(たとえば、CS1、CS2)をアサートまたはデアサートするタイミングを制御し得る。
場合によっては、メモリアレイ100−aは、基準コンポーネント1115を含んでよい。基準コンポーネント1115は、感知コンポーネント125−bのための基準信号を生成するためにさまざまなコンポーネントを含んでよい。基準コンポーネント1115は、基準信号を生み出すように構成された回路を含むことがある。場合によっては、基準コンポーネント1115は、他の強誘電体メモリセル105を含むことがある。いくつかの実施例では、基準コンポーネント1115は、図3を参照して説明されるように、2つの感知電圧の間の値をもつ電圧を出力するように構成されることがある。または、基準コンポーネント1115は、仮想接地電圧(たとえば、約0V)を出力するように設計されることがある。
感知コンポーネント125−bは、(たとえば、積分器キャパシタ上で積算された、ディジット線115−bを通しての)メモリセル105−bからの信号を基準信号(たとえば、基準コンポーネント1115からの基準信号)と比較することがある。値は、ラッチ1120によってラッチされることがあり、その値は、メモリアレイ100−aがその一部である電子デバイスの動作に従って使用されてよい。ラッチ1120は、感知コンポーネント125−bの外部にあるように示されているが、場合によっては、ラッチ1120は、感知コンポーネント125−bまたはメモリ・コントローラ140−aに含まれてよい。
いくつかの実施例では、感知コンポーネントは、スプリット・キャパシタを含むことがある。いくつかの実施例では、感知コンポーネントは、図4〜図9を参照して説明される可変容量性コンポーネントを含むことがある。いくつかの実施例では、感知コンポーネントは、図10を参照して説明される変位キャパシタと積分器キャパシタとを含むことがある。
図12は、本開示の態様による、システム・レベル・タイミング・バジェット改善をサポートする方法1200を示すフローチャートを示す。方法1200の動作は、本明細書において説明されるメモリ・システム(たとえば、メモリ・システム1000)またはそのコンポーネントによって実施されてよい。たとえば、方法1200のいくつかの動作は、図1および図11を参照して説明されるメモリ・コントローラ(たとえば、メモリ・コントローラ140)によって実行されてよい。いくつかの実施例では、プロセッサが、以下で説明される機能のうちのいくつかを実行するように、メモリ・コントローラまたはメモリデバイスもしくはメモリデバイスを含むシステムの他の態様の機能要素を制御するために命令のセットを実行することがある。加えて、または代替的に、メモリ・システムは、特殊目的ハードウェアを使用して、以下で説明される機能の態様を実行することがある。
1205では、方法は、メモリセルの読み取り動作中に、第1のキャパシタ(たとえば、ブースト・キャパシタ434、834)を電圧源(たとえば、電圧源426、826)および信号ノード(たとえば、信号ノード428)と結合することであって、第1のキャパシタは第2のキャパシタ(たとえば、積分器キャパシタ438、838)と並列である、結合することを含んでよい。いくつかの実施例では、第1のキャパシタが電圧源および信号ノードと結合されるとき、第1のキャパシタは、第2のキャパシタと並列に結合される。いくつかの実施例では、第1のキャパシタは、スイッチング・コンポーネント(たとえば、スイッチング・コンポーネント432、832、848)を活性化することによって、電圧源および信号ノードと結合されることがある。いくつかの実施例では、スイッチング・コンポーネントは、制御信号(たとえば、CS1)を活性化することによって、活性化されることがある。いくつかの実施例では、1205の動作の態様は、図1〜図9を参照して説明されるように実行されることがある。
1210では、方法は、信号ノードがディジット線(たとえば、ディジット線115、410)と結合されている間、メモリセルをディジット線と結合することを含んでよい。いくつかの実施例では、メモリセルは、メモリセルと関連づけられたワード線(たとえば、ワード線110、402)上のワード線信号(WL)を活性化することによって、ディジット線と結合されることがある。いくつかの実施例では、1210の動作の態様は、図1〜図9を参照して説明されるように実行されることがある。
1215では、方法は、メモリセルをディジット線と結合した後、第1のキャパシタを信号ノードまたは電圧源から結合解除することを含んでよい。いくつかの実施例では、第1のキャパシタは、スイッチング・コンポーネント(たとえば、スイッチング・コンポーネント432、832、848)を非活性化することによって、信号ノードまたは電圧源から結合解除されることがある。いくつかの実施例では、1210の動作の態様は、図1〜図9を参照して説明されるように実行されることがある。
1220では、方法は、第1のキャパシタを結合解除した後、第2のキャパシタ上の電圧に少なくとも一部は基づいてメモリセル上に記憶される値を決定することを含んでよい。いくつかの実施例では、メモリセル上に記憶される値が、ラッチ(たとえば、ラッチ446、1120)によって決定されることがある。いくつかの実施例では、1220の動作の態様は、図1〜図9を参照して説明されるように実行されることがある。
いくつかの実施例では、装置は、汎用ハードウェアまたは特殊目的ハードウェアを使用して、方法1200などの、本明細書において説明される1つまたは複数の方法を実行し得る。この装置は、メモリセルの読み取り動作中に、第1のキャパシタを電圧源および信号ノードと結合することであって、第1のキャパシタは第2のキャパシタと並列である、結合することと、信号ノードがディジット線と結合されている間、メモリセルをディジット線と結合することと、メモリセルをディジット線と結合した後、第1のキャパシタを信号ノードまたは電圧源から結合解除することと、第1のキャパシタを結合解除した後、第2のキャパシタ上の電圧に少なくとも一部は基づいてメモリセル上に記憶される値を決定することのための特徴、手段、または命令を含んでよい。いくつかの実施例では、第1のキャパシタを結合することは、第1のキャパシタを電圧源または信号ノードと結合するために第1のスイッチング・コンポーネントを活性化することを含む。いくつかの実施例では、第1のキャパシタを結合解除することは、メモリセルをディジット線と結合した後、固定遅延に少なくとも一部は基づいて発生する。いくつかの実施例では、第1のキャパシタを結合解除することは、第1のキャパシタ上に蓄積された電荷の量に少なくとも一部は基づいて発生する。いくつかの実施例では、第1のキャパシタを結合解除することは、第1のキャパシタが十分に放電されたことに少なくとも一部は基づいて発生する。いくつかの実施例では、第2のキャパシタのノードは信号ノードと結合され、メモリセルをディジット線と結合することは、第2のキャパシタとメモリセルとの間の電荷移動を引き起こす。いくつかの実施例では、第2のキャパシタは、第1のキャパシタよりも低い容量を有する。いくつかの実施例では、第2のキャパシタは非線形キャパシタである。
本明細書において説明される方法1200および装置のいくつかの実施例は、第2のキャパシタを電圧源または信号ノードと結合するために第2のスイッチング・コンポーネントを活性化するためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含んでよい。
本明細書において説明される方法1200および装置のいくつかの実施例は、メモリセルをディジット線と結合する前に第1のキャパシタを介して信号ノードの電圧を増加させるために電圧源の電圧を増加させるためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含んでよい。
本明細書において説明される方法1200および装置のいくつかの実施例は、値を決定する前に第2のキャパシタを介して信号ノードの電圧を減少させるために電圧源の電圧を減少させるためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含んでよい。
図13は、本開示の態様による、システム・レベル・タイミング・バジェット改善をサポートする方法1300を示すフローチャートを示す。方法1300の動作は、本明細書において説明されるメモリ・システム(たとえば、メモリ・システム1000)またはそのコンポーネントによって実施されてよい。たとえば、方法1300のいくつかの動作は、図1〜図2を参照して説明されるメモリ・コントローラ(たとえば、メモリ・コントローラ140)によって実行され得る。いくつかの実施例では、プロセッサは、以下で説明される機能のうちのいくつかを実行するように、メモリ・コントローラまたはメモリデバイスもしくはメモリデバイスを含むシステムの他の態様の機能要素を制御するために命令のセットを実行することがある。加えて、または代替的に、メモリ・システムは、特殊目的ハードウェアを使用して、以下で説明される機能の態様を実行することがある。
1305では、方法は、メモリセルの読み取り動作中に、第1のキャパシタ(たとえば、ブースト・キャパシタ434)を電圧源(たとえば、電圧源426)および信号ノード(たとえば、信号ノード428)と結合することであって、第1のキャパシタは第2のキャパシタ(たとえば、積分器キャパシタ438)と並列である、結合することを含んでよい。いくつかの実施例では、第1のキャパシタが電圧源および信号ノードと結合されるとき、第1のキャパシタは、第2のキャパシタと並列に結合される。いくつかの実施例では、第1のキャパシタは、スイッチング・コンポーネント(たとえば、スイッチング・コンポーネント432または848)を活性化することによって、電圧源および信号ノードと結合されることがある。いくつかの実施例では、スイッチング・コンポーネントは、制御信号(たとえば、CS1)を活性化することによって、活性化されることがある。いくつかの実施例では、1305の動作の態様は、図1〜図9を参照して説明されるように実行されることがある。
1310では、方法は、信号ノードがディジット線(たとえば、ディジット線410)と結合されている間、メモリセルをディジット線と結合することを含んでよい。いくつかの実施例では、メモリセルは、メモリセルと関連づけられたワード線(たとえば、ワード線402)上のワード線信号(WL)を活性化することによって、ディジット線と結合されることがある。いくつかの実施例では、メモリセルをディジット線と結合することは、メモリセルと第1のキャパシタとの間で電荷移動を引き起こす。場合によっては、移動される電荷は、変位電荷のいくつかまたはすべてであってよい。いくつかの実施例では、1310の動作の態様は、図1〜図9を参照して説明されるように実行されることがある。
1315では、方法は、メモリセルをディジット線と結合した後、第1のキャパシタを信号ノードまたは電圧源から結合解除することを含んでよい。いくつかの実施例では、第1のキャパシタは、スイッチング・コンポーネント(たとえば、スイッチング・コンポーネント432またはスイッチング・コンポーネント736)を非活性化することによって、信号ノードから結合解除されることがある。いくつかの実施例では、1315の動作の態様は、図1〜図9を参照して説明されるように実行されることがある。
1320では、方法は、第1のキャパシタを結合解除した後、メモリセルと第2のキャパシタ(たとえば、積分器キャパシタ438)との間で電荷を移動させるために第2のキャパシタを電圧源および信号ノードと結合することを含んでよい。場合によっては、移動される電荷は、極性電荷のいくつかまたはすべてであってよい。場合によっては、移動される電荷は、変位電荷の一部分であってよい。いくつかの実施例では、1320の動作の態様は、図1〜図9を参照して説明されるように実行されることがある。
1325では、方法は、第2のキャパシタを結合した後、信号ノードにおける電圧に少なくとも一部は基づいてメモリセル上に記憶される値を決定することを含んでよい。場合によっては、この値は、ラッチ(たとえば、ラッチ446、1120)によって決定されることがある。いくつかの実施例では、1325の動作の態様は、図1〜図9を参照して説明されるように実行されることがある。
いくつかの実施例では、装置は、汎用ハードウェアまたは特殊目的ハードウェアを使用して、方法1300などの、本明細書において説明される1つまたは複数の方法を実行し得る。この装置は、メモリセルの読み取り動作中に、第1のキャパシタを電圧源および信号ノードと結合し、ディジット線が信号ノードと結合されている間、メモリセルをディジット線と結合し、メモリセルを結合した後、第1のキャパシタを信号ノードまたは電圧源のうちの少なくとも1つから結合解除し、第1のキャパシタを結合解除した後、メモリセルと第2のキャパシタとの間で電荷を移動させるために第2のキャパシタを電圧源および信号ノードと結合し、第2のキャパシタを結合した後、信号ノードにおける電圧に少なくとも一部は基づいてメモリセル上に記憶される値を決定するための特徴、手段、または命令を含んでよい。いくつかの実施例では、第1のキャパシタを結合することは、第1のキャパシタを電圧源または信号ノードと結合するために第1のスイッチング・コンポーネントを活性化することを含む。いくつかの実施例では、第2のキャパシタを結合することは、第2のキャパシタを電圧源または信号ノードと結合するために第2のスイッチング・コンポーネントを活性化することを含む。いくつかの実施例では、第1のキャパシタは、第1のキャパシタのノードにおける電圧とディジット線の電圧の比較に少なくとも一部は基づいて結合解除される。いくつかの実施例では、第2のキャパシタは、第1のキャパシタが結合解除された後、固定時間遅延に少なくとも一部は基づいて結合される。いくつかの実施例では、第2のキャパシタのノードは信号ノードと結合され、信号ノードの電圧は、メモリセルと第2のキャパシタとの間で移動される電荷の量に少なくとも一部は依存する。
本明細書において説明される方法1300および装置のいくつかの実施例は、メモリセルをディジット線と結合する前に第1のキャパシタを介して信号ノードの電圧を増加させるために電圧源の電圧を増加させるためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含んでよい。
図14は、本開示の態様による、システム・レベル・タイミング・バジェット改善をサポートする方法1400を示すフローチャートを示す。方法1400の動作は、本明細書において説明されるメモリ・システム(たとえば、メモリ・システム1000)またはそのコンポーネントによって実施されてよい。たとえば、方法1400のいくつかの動作は、図1〜図2を参照して説明されるメモリ・コントローラ(たとえば、メモリ・コントローラ140)によって実行されることがある。いくつかの実施例では、プロセッサは、以下で説明される機能のうちのいくつかを実行するように、メモリ・コントローラまたはメモリデバイスもしくはメモリデバイスを含むシステムの他の態様の機能要素を制御するために命令のセットを実行することがある。加えて、または代替的に、メモリ・システムは、特殊目的ハードウェアを使用して、以下で説明される機能の態様を実行することがある。
1405では、方法は、ディジット線(たとえば、ディジット線1010)が信号ノード(たとえば、信号ノード1028)と結合されている間、メモリセル(たとえば、メモリセル1004)の読み取り動作中に、メモリセルと関連づけられたディジット線をプリチャージすることを含んでよい。いくつかの実施例では、ディジット線をプリチャージすることは、プリチャージ電圧源(たとえば、プリチャージ電圧源1020)をディジット線と結合することを含む。いくつかの実施例では、ディジット線をプリチャージすることは、ディジット線と結合された第1のキャパシタ(たとえば、変位キャパシタ1052)をプリチャージすることを含む。いくつかの実施例では、1405の動作の態様は、図10を参照して説明されるように実行されることがある。
1410では、方法は、メモリセルと、ディジット線と結合された第1のキャパシタとの間の電荷移動(たとえば、変位電荷のいくつかまたはすべての移動)を引き起こすためにメモリセルをディジット線と結合することを含んでよい。場合によっては、電荷は、第1のキャパシタからメモリセルに移動されることがある。場合によっては、電荷は、メモリセルから第1のキャパシタに移動されることがある。いくつかの実施例では、メモリセルは、メモリセルと関連づけられたワード線(たとえば、ワード線1002)上のワード線信号(WL)を活性化することによって、ディジット線と結合される。いくつかの実施例では、1410の動作の態様は、図10を参照して説明されるように実行されることがある。
1415では、方法は、第1のキャパシタと結合され、かつ信号ノードと結合された第2のキャパシタ(たとえば、積分器キャパシタ1038)と結合された電圧源(たとえば、電圧源1026)の電圧を調整することであって、電圧源の電圧を調整することによって、ディジット線が信号ノードから結合解除される、調整することを含んでよい。いくつかの実施例では、電圧源を調整することは、電圧源の電圧を増加させることを含む。いくつかの実施例では、電圧源の電圧を増加させることによって、第1のキャパシタを介するディジット線の電圧が増加し、これによって、スイッチング・コンポーネント(たとえば、スイッチング・コンポーネント1016)を非活性化することにより、ディジット線が信号ノードから結合解除される。いくつかの実施例では、1415の動作の態様は、図10を参照して説明されるように実行されることがある。
1420では、方法は、電圧源の電圧を調整した後、信号ノードの電圧に少なくとも一部は基づいてメモリセルの値を決定することを含んでよい。いくつかの実施例では、メモリセルの値は、ラッチ(たとえば、ラッチ1046、1120)によって決定される。いくつかの実施例では、1420の動作の態様は、図10を参照して説明されるように実行されることがある。
いくつかの実施例では、装置は、汎用ハードウェアまたは特殊目的ハードウェアを使用して、方法1400などの、本明細書において説明される1つまたは複数の方法を実行し得る。この装置は、メモリセルの読み取り動作中に、ディジット線が信号ノードと結合されている間、メモリセルと関連づけられたディジット線をプリチャージし、メモリセルと、ディジット線と結合された第1のキャパシタとの間の電荷移動を引き起こすためにメモリセルをディジット線と結合し、第1のキャパシタと結合され、かつ信号ノードと結合された第2のキャパシタと結合された電圧源の電圧を調整するための特徴、手段、または命令を含んでよい。場合によっては、電圧源の電圧を調整することによって、ディジット線が信号ノードから結合解除される。方法は、電圧源の電圧を調整した後、信号ノードの電圧に少なくとも一部は基づいてメモリセルの値を決定することを含んでよい。いくつかの実施例では、メモリセルをディジット線と結合することは、メモリセルと第2のキャパシタとの間で電荷移動を引き起こす。いくつかの実施例では、電圧源は第1の電圧源であり、ディジット線をプリチャージすることは、第2の電圧源をディジット線および第1のキャパシタと結合することを含む。いくつかの実施例では、ディジット線の電圧を調整することは、少なくとも一部は、ディジット線と結合されたスイッチング・コンポーネントを非活性化させることによって、ディジット線を信号ノードから結合解除する。
上記で説明された方法(たとえば、方法1200、1300、1400)は可能な実施例について説明するものであり、動作およびステップは、並べ替えられてもよいし、他の方法で修正されてもよく、他の実施例も可能であることが留意されるべきである。さらに、方法のうちの2つ以上の態様が組み合わされてよい。
いくつかの実施例では、メモリデバイスが、本明細書において説明される機能の態様を実行し得る。メモリデバイスは、メモリセルと、メモリセルの読み取り動作中にメモリセルのディジット線と選択的に結合されるように構成された信号ノードと、電圧源および信号ノードと結合された容量性コンポーネントであって、読み取り動作の第1の部分の間により高い容量を、読み取り動作の第2の部分の間により低い容量を提供するように構成された容量性コンポーネントと、信号ノードと結合され、読み取り動作の第2の部分の後に信号ノードの電圧に少なくとも一部は基づいてメモリセル上に記憶される値を決定するように構成されたラッチとを含んでよい。いくつかの実施例では、容量性コンポーネントは、電圧源および信号ノードと選択的に結合されるように構成された第1のキャパシタと、電圧源および信号ノードと結合された第2のキャパシタとを含む。第1のキャパシタは、第2のキャパシタとは無関係に、電圧源および信号ノードと選択的に結合されるように構成される。いくつかの実施例では、第1のキャパシタと第2のキャパシタは、読み取り動作の第1の部分の間に電圧源と信号ノードとの間で並列に結合されるように構成され、第1のキャパシタは、読み取り動作の第2の部分の間に第2のキャパシタから結合解除されるように構成される。いくつかの実施例では、第2のキャパシタは、電圧源と信号ノードとの間に選択的に結合されるように構成される。いくつかの実施例では、メモリセルをディジット線と結合することは、信号ノードを介したメモリセルと第2のキャパシタとの間の電荷移動を引き起こす。いくつかの実施例では、第2のキャパシタは、第1のキャパシタよりも低い容量を有する。
メモリデバイスのいくつかの実施例は、読み取り動作の第1の部分の間に第2のキャパシタと並列に電圧源と信号ノードとの間に第1のキャパシタを結合するために第1のスイッチング・コンポーネントを活性化し、メモリセルをディジット線と結合するためにワード線信号を活性化し、読み取り動作の第2の部分の間に第1のキャパシタを第2のキャパシタから結合解除するために第1のスイッチング・コンポーネントを非活性化し、読み取り動作の第2の部分の後、メモリセル上に記憶される値を決定するために、ラッチを活性化するように構成されたコントローラをさらに含む。いくつかの実施例では、コントローラは、ワード線信号を活性化する前に、容量性コンポーネントを介して信号ノードの電圧を増加させるために、電圧源の電圧を増加させるように構成される。いくつかの実施例では、メモリセルをディジット線と結合することによって、電荷の第2の量が、メモリセルと第2のキャパシタとの間で移動される。
メモリデバイスのいくつかの実施例は、第2のスイッチング・コンポーネントをさらに含み、第2のキャパシタは、第2のスイッチング・コンポーネントの活性化を介して信号ノードおよび電圧源と結合されるように構成され、コントローラは、ワード線信号を活性化する前に第2のスイッチング・コンポーネントを活性化するようにさらに構成される。
いくつかの実施例では、メモリデバイスは、本明細書において説明される機能の態様を実行し得る。このメモリデバイスは、メモリセルと、このメモリセルと関連づけられたディジット線と、このディジット線と選択的に結合されるように構成された信号ノードと、ディジット線および電圧源と結合された第1のキャパシタと、電圧源および信号ノードと結合された第2のキャパシタと、信号ノードと結合され、信号ノードの電圧に少なくとも一部は基づいてメモリセル上に記憶される値を決定するように構成されたラッチとを含んでよい。場合によっては、第2のキャパシタは、第1のキャパシタと直列に結合されてよい。
メモリデバイスのいくつかの実施例は、メモリセルの読み取り動作中に、ディジット線をプリチャージし、メモリセルをディジット線と結合し、第1のキャパシタを介してディジット線の電圧を調整するために電圧源の電圧を増加させ、電圧源の電圧を増加させることによって、電荷の第1の量を、ディジット線を介してメモリセルと第1のキャパシタとの間で移動させ、ディジット線を信号ノードから結合解除させ、メモリセルの値を決定するためにラッチを活性化するように構成されたコントローラをさらに含む。
メモリデバイスのいくつかの実施例は、ディジット線を信号ノードと結合するように構成されたスイッチング・コンポーネントをさらに含み、電圧源の電圧を増加させることによって、スイッチング・コンポーネントが非活性化される。
本明細書において説明される情報および信号は、さまざまな異なる技術および技法のいずれかを使用して表されてよい。たとえば、上記の説明全体を通じて参照され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはこれらの任意の組み合わせによって表されてよい。いくつかの図面は、信号を単一の信号として示すことがある。しかしながら、信号は信号のバスを表すことがあり、バスはさまざまなビット幅を有することがあることは、当業者によって理解されよう。
「電子通信」、「導電接触」、「接続された」、および「結合される」という用語は、コンポーネント間の電子の流れをサポートするコンポーネント間の関係を指し得る。コンポーネントは、コンポーネント間の電子の流れをいつでもサポートすることができるコンポーネント間の導電性経路がある場合、互いと電子通信する(または、これと導電接触する、または、これと接続される、または、これと結合される)と考えられる。所与の時間に、互いと電子通信する(または、これと導電接触する、または、これと接続される、または、これと結合される)コンポーネント間の導電性経路は、接続されたコンポーネントを含むデバイスの動作に基づいて、開回路であってもよいし、閉回路であってもよい。接続されたコンポーネント間の導電性経路は、コンポーネント間の直接的な導電性経路であってもよいし、接続されたコンポーネント間の導電性経路は、スイッチ、トランジスタ、または他のコンポーネントなどの中間コンポーネントを含み得る、間接的な導電性経路であってもよい。場合によっては、接続されたコンポーネント間の電子の流れは、たとえば、スイッチまたはトランジスタなどの1つまたは複数の中間コンポーネントを使用して、ある時間にわたって中断されることがある。
「結合する」という用語は、電子が導電性経路上のコンポーネント間を流れることが現在不可能であるという、コンポーネント間の開回路関係から、電子が導電性経路上のコンポーネント間を流れることが可能であるという、コンポーネント間の閉回路関係に移る状況を指す。コントローラなどのコンポーネントが他のコンポーネントを一緒に結合するとき、コンポーネントは、以前は電子が流れることを許可しなかった導電性経路上の他のコンポーネント間を電子が流れることを可能にする変更を開始する。
本明細書で使用されるとき、「実質的に」という用語は、修飾された特性(たとえば、実質的にという用語によって修飾された動詞または形容詞)は、絶対的である必要はないが、特性の利点を達成するとなるように十分に近いことを意味する。
メモリアレイを含む、本明細書において論じられるデバイスは、シリコン、ゲルマニウム、シリコン−ゲルマニウム合金、ガリウム砒素、窒化ガリウムなどの半導体基板上に形成されてよい。場合によっては、基板は、半導体ウェハである。他の場合には、基板は、シリコン・オン・ガラス(SOG)またはシリコン・オン・サファイア(SOP)などのシリコン・オン・インシュレータ(SOI)基板であってもよいし、別の基板上の半導体材料のエピタキシャル層であってもよい。基板または基板の副領域の導電性は、限定するものではないが、リン、ホウ素、またはヒ素を含むさまざまな化学種を使用したドーピングを通して制御されることがある。ドーピングは、基板の初期形成または成長中に、イオン注入によって、または他の任意のドーピング手段によって、実行されてよい。
本明細書において論じられるスイッチング・コンポーネントまたはトランジスタは、電界効果トランジスタ(FET)を表し、ソースとドレインとゲートとを含む3端子デバイスを含むことがある。端子は、導電材料たとえば金属を通して、他の電子要素に接続され得る。ソースおよびドレインは、導電性であってよく、多量にドーピングされた、たとえば縮退した、半導体領域を含むことがある。ソースとドレインは、軽度にドーピングされた半導体領域またはチャネルによって分離されることがある。チャネルがn型(すなわち、多数キャリアが電子である)場合、FETは、n型FETと呼ばれることがある。チャネルがp型(すなわち、多数キャリアが正孔である)場合、FETは、p型FETと呼ばれることがある。チャネルは、絶縁性ゲート酸化物によってキャップされることがある。チャネル導電性は、ゲートに電圧を印加することによって制御され得る。たとえば、n型FETまたはp型FETに正の電圧または負の電圧をそれぞれ印加すると、チャネルが導電性になることをもたらすことがある。トランジスタは、トランジスタの閾値電圧よりも大きいまたはこれに等しい電圧がトランジスタゲートに印加されるとき、「オン」であるまたは「活性化され」得る。トランジスタは、トランジスタの閾値電圧よりも小さい電圧がトランジスタゲートに印加されるとき、「オフ」であるまたは「非活性化され」得る。
本明細書において、添付の図面に関連して記載される説明は、例示的な構成について説明し、実施され得るまたは特許請求の範囲内にあるすべての例を表すとは限らない。本明細書において使用される「例示的な」という用語は、「好ましい」または「他の例よりも有利である」ではなく、「実施例、事例、または例示として役立つこと」を意味する。詳細な説明は、説明される技法の理解を提供する目的で具体的な詳細を含む。しかしながら、これらの技法は、これらの具体的な詳細なしに実施され得る。いくつかの事例では、よく知られている構造およびデバイスは、説明される例の概念を不明瞭にすることを避けるためにブロック図形式で示される。
添付の図では、類似のコンポーネントまたは特徴が、同じ参照ラベルを有することがある。さらに、同じタイプのさまざまなコンポーネントは、参照ラベルの後に、ダッシュと、類似のコンポーネントを区別する第2のラベルが続くことによって、区別され得る。ただ第1の参照ラベルが本明細書において使用される場合、説明は、第2の参照ラベルには関係なく、同じ第1の参照ラベルを有する類似のコンポーネントのいずれか1つに適用可能である。
本明細書において説明される情報および信号は、さまざまな異なる技術および技法のいずれかを使用して表されてよい。たとえば、上記の説明全体を通じて参照され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはこれらの任意の組み合わせによって表されてよい。
本明細書における開示に関連して説明されるさまざまな例示的なブロックおよびモジュールは、汎用プロセッサ、DSP、ASIC、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)もしくは他のプログラム可能論理デバイス、個別のゲートもしくはトランジスタ論理、個別のハードウェア・コンポーネント、または本明細書において説明される機能を実行するように設計されたそれらの任意の組み合わせを用いて、実施または実行され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってよいが、代替形態では、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってよい。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組み合わせ(たとえば、デジタル信号プロセッサ(DSP)とマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアに関連した1つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または他の任意のそのような構成)として実施されてもよい。
本明細書において説明される機能は、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせにおいて実施されてよい。プロセッサによって実行されるソフトウェアにおいて実施される場合、機能は、1つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶されてもよいし、送信されてもよい。他の例および実施例は、本開示および添付の特許請求の範囲内である。たとえば、ソフトウェアの性質により、上記で説明された機能は、プロセッサによって実行されるソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ハードワイヤリング、またはこれらのいずれかの組み合わせを使用して実施可能である。機能を実施する特徴はまた、機能の部分が異なる物理的な場所において実施されるように分散されることを含めて、さまざまな位置に物理的に設置されてよい。また、特許請求の範囲内を含めて本明細書で使用されるとき、項目のリスト(たとえば、「のうちの少なくとも1つ」または「のうちの1つまたは複数」などの句が前に置かれる項目のリスト)内で使用される「または」は包括的なリストを示し、したがって、たとえば、A、B、またはCのうちの少なくとも1つというリストは、AまたはBまたはCまたはABまたはACまたはBCまたはABC(すなわち、AおよびBおよびC)を意味する。また、本明細書で使用されるとき、「に基づく」という句は、条件の閉集合への言及として解釈されるべきでない。たとえば、「A条件に基づく」と説明される例示的なステップは、本開示の範囲から逸脱することなく、条件Aと条件Bの両方に基づいてよい。言い換えれば、本明細書で使用されるとき、「に基づく」という句は、「に少なくとも一部は基づく」という句と同じ様式で解釈されるべきである。
本明細書における説明は、当業者が開示を作製または使用することを可能にするために提供される。本開示のさまざまな修正形態は、当業者には容易に明らかであろう。本明細書において定義される一般的原理は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の変形形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書において説明される例および設計に限定されず、本明細書で開示される原理および新規な特徴に合致する最も幅広い範囲が与えられるべきである。