TW434539B - Ferro-electric write-/read-memory with memory-cells (CFRAM) connected in series - Google Patents

Description

汾 $4·§3 9 蠓 ' A7 ^_B7_ 五、發明說明（『） 本發明僳關於一種寫入_ /讀出記億體，每一記億體 單胞都具有一個鐵電性電容器及至少一個電晶體。在鐵 電性記億體中使用介電質之電性搔化之剩磁狀態來儲存 二個邏輯狀態。這樣會産生各種不同之效應，這些效應 會影響相同位元線或字線上之其它單胞之極化，其中單 胞所儲存之資訊可能被損毀。在已極化之電容器中若施 加一箜不固定之電位，則會由於此種至基體之漏電流而 形成一種電壓，其可能和極化成反向。因此，只要電容 器不被讀出或寫入資訊時，須要使電容器之二惻盡可能 保持在相同之電位》 由 Digest 〇 f Technical Papers to Symposium on VLSI Circuits 1997，第83和84頁中已知有一種鐵電性 記憶體，其中許多記镱體單胞或鐵電性電容器串聯相接 且各別之電容器可分別經由相關之電晶體而短路。於是 鐵電性電容器之二個電極可保持在相同之電位，此種電 位在未進行讀出或寫入時都保持相同〇若有一個單胞進 行讀出或寫入時，則相對應之電晶體截止（〇 f f )。此外， (請先聞讀背面之生意事項再填窝本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 與。在胞這體胞 可異 。單 ，億單 不差和體態記之 種之飽億狀使取 此大至記通些選 和很電之導這所 是有充取持由經 值值被選保經流 壓壓器別都可而 電電容各間流體 種之電在期電晶 此上性或此電電 ，面電中在放之 3 壓板鐵路體或路 電器使電晶流短 種容可聯電電器 一 電差串它電容 加之之各其充電 施接值之有：Μ 上連壓胞所保 Θ . 線相電單之確塊 元線種體中可方 位元二憶塊就胞 在位此記方樣單 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7_五、發明說明（> ) 電容器。但經由所接通之電晶體之導通（on)電阻會産生 一種電壓降，此種電壓降亦施加於相關之鐵電性電容器 且依據鐵電性電容器之極化以及充電電流或放電電流之 方向而使極化加強或減弱。在減弱之情況中上逑電壓降 是以干擾脈衝顯示出來，其在足夠之振幅及/或頻率下 會使極化改變，這樣會使鐵電性電容器所儲存之資訊受 到破壞。由於盡可能多之此種鐵電性記憶體單胞所形成 之串聯電路，則電流路徑之總電阻會變大而電流值會變 小，這樣亦可使未選取之記億體單胞之鐵電性電容器上 之不期望之干擾脈衝變小。但這樣所造成之缺點是；鐵 電性電容器（其須進行謅出和寫入）之充電過程和放電過 程所需之時間會多岀很多。由於此種原因，則在上述之 先前技藝中須設置多値記億體單胞方塊（其具有例如由 16値單一單胞所構成之串聯電路）。這樣所具有之缺點 是：干擾脈衝常常會大到不允許之程度且會發生一種資 料損耗，因為電晶體之導通（on)電阻（由於此處所需之 很大之電晶體寬度或很高之電荷載體移動性）而不能任 意地降低。 本發明之目的提供一種鐵電性寫入-/讀出記億體， 其具有串聯相接之記憶體單胞，其中未選取之記億體單 胞之鐵電性電容器上之干擾電壓以及電路技術上之費用 是盡可能小。 依據本發明，上述目的是藉由申請專利範圍第1項之 特徴來達成〇較佳之其它彤式則敘述在其它申請專利範 -4 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂----- .1 線-ν- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 43^39® a? _B7 五、發明說明（—） 逑 描 作 子 例 之 中 式 圖 在 示 顯 據 依 將 上 以 明 P 發 中本 圍 入 入 寫 寫 性. 性 電 電 :鐵 鐵 下明 明 如發 發 明本 本 說 單圖 圖 簡 1 0 2 0 3 式第例第例第 圖施施 實 實 一 二 第 第 之 之 罃1 憶. 憶 記 記 出 出 讀 讀 係 之 間 時 對 壓 電 擾 干 之 中 胞 單 農 憶 記 知 習 圖 圖 。圖 4 圖 5 。第傷第 圖 關 之 時 對 壓 E 質 擾 干 之 中 體 憶 記 之 圖 1X 第 據 依 之 間 時 對 壓 電 擾 干 之 中 體 億 記 之 圖 2 第 據 依 i ίξϊΠΓ 之 制 feE 控 受 之 殊 特一 或 阻 電 镝一 是 上本 基 。明 圔發 傺本 謂 式擾 方干 種之 此上 以器 且容 器電 容性 電電 性鐵 電之 鐵胞 之單 lgm 單憶 體記 憶之 記址 各定 至被 聯未 串巧 體恰 晶使 生 産 所 時 出 讀 胞 單 體 憶 記 之 址 定 被 已 各 於 由 是 其 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ 1 I -----訂 I I-- 除 消 被 或 衝減 .0 被 程 之 許 允 不 至 高 提 會 不 間 時 取 存 中 其 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 度 四 由 種一 是式 形 其 例 施 實一 第 明 發 本 示 顯 中 圖 中體 其晶 i ， 質 塊擇 方選 體由 億經 記可 之路 成電 形聯 所串 胞之 單成 體形 憶所 記胞 性單 電體 鐵憶 之記 聯個 串四 個此 有一 所 Z 。胞 接單 連體 相憶 B 記 線一 元第 位像 與就 而造 }構 制Μ 控之 Μ Μ ο 單 WL體 線憶 字記 由之 可聯 其串 Μ値 Η 四 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 五、發明說明（4 ) A7 B7 與 値 在 而 式 方 ,Μ 種 11體此 ZF晶以 器電 。 容與接 電是連 性路相 i -s 1 9™^ TL·帛二 ^ β U 是 具 ，S 1 1 極 z R 閘 吧Ρ1 單電 U 。之Ml 樣聯體 串 聯 並 晶 置 賃 它 其 器 容 電 性 電 鐵 它 其 置 設 R 中8 胞 ·· ί 2 單 R 値 阻 三電 籍 sn 晶 ?- Ι^ΟΓ 它 .一:*·' 其 及 接 它連 其相 ，件 14元 ZF些 ——這 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 且可經由其它字線WL2...WL4來控制β位元線BL可經由 選擇電晶體M10以及串聯電路（其由電晶體M11...M14所 構成）而與節點PL相連接，節黏PL之電壓位準典型是上 大約VDD/ 2。雷晶體M10...M14可有利地具有一個共同 之基體端（B u 1 U。 藉由字線WL0上適當之信號，則可在位元線BL上讀取 所選取之方塊之單胞β例如若謓取單胞21，則字線WL2·.. WL4可獲得一種相對應之信號，使電晶體Μ12...Μ14導通 且未被選取之單胞（在此情況下是由鐵電性電容器和電 阻所構成之各串聯電路）經由這些電晶體而被跨接 (bridged),電晶體Mil則由字線WL1上之信號所控制， 使雷晶體Mil截止（off)。這樣可使位元線BL經由選擇電 晶體Mlfl,電阻R1和鐵電性電容器ZU以及導通之電晶髏 M12. . .M14而與電壓位準几相連接。由電晶體M12· ·Μ14 之導通電阻所造成之電壓降分別施加於由鐵電性電容器 (例如，ZF12)和相關電阻（例如，R2)所構成之串聯電路 上，癔樣就可使經由各鐵電性電容器ZF 12----ZF14之干 擾電壓U2...V14由於單胞Z1之諛出雷’流而較先前技藉 大大地減少。 (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 ----訂--------- ί 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 43453 9** A7 B7 五、發明說明（Γ ) 1 性 第電 與鐵 其與 ，些 例這 施 ’， 實點 一 同 B 不 之述 明下 發有 本上 是本 者基 示例 所施 中實 圔之 2 示 第所 在中 圖 件 R .元 * 铜 R1控 阻由 電經 之可 聯端 串極 器閘 容其 電 ， 體 晶 電 由 是 代 取 所 線 字 據 依 而

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橋 Iff晶 2 Μ 電 體之 晶中 電圖 由 1 經第 可則 路 ， 電式 聯方 串之 I _ 曠 此對 且相 聯以 串 C 示 2 表F2 K Z M2是 :中 2.圃 2 Μ 2 以第 是在 4 中 1 圖ZF 2 . 第 2 在 F 4 Ζ ^器 ο容 2 電 Μ 之 中表 圖來 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 壓 電 擾 干 外 此 0 示 器 容 匿 霄 性 電 鐵 於 施 上 點 端 之 同 共 與 須 端 體 基 之 體 晶 電 有 所 是 式 方 之 。 利接 有連 助聯 藉串 中器 其容 ，電 者之 置胞 配單 之之 圖取 1 選 第所 於與 1βΛC1TI·-— 似揮 類此 式使 方可 用RL 作CT 之元 圖單 2 制 第控 於 如 例 之元 胞單 單制 之控 取由 選須 被4) 未M3 與： I 種 2 此M3 a ， 通如 導例 ) ί 31體 M t 晶 ‘電 之 聯 體串 晶器 電容 之電 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (0電 止之 截聯 全串 完器 未容擾 巧電干 恰之則 體胞， 晶單止 電之截 此一I 取全 這選完 使被4) t'3 ，未 Μ 制與 一 控種2 α 此M3 R 若 ， ΐ ΰ C 极 完 未 較 K 0 sc 晶 電極 體 極 源 是 這搔 ，汲 大和 還容 者電 中』 因 極 源 例 之 止 體截 晶全 閘成 ’ 形 容器 電容 散電 擴性 之電 _ 鐵 晶與 電會 些容 這電 為- 爱 公 97 2 X ο 21 /CV 格 規 4 )Α s) N (c 準 標 r I國 I國 中 用 適 度 尺 張 紙 本 ^34539* A7 _B7_五、發明說明（心） 一種電容性分壓器。 第3圖中所顯示的是習知情況時之干擾電壓V02...V04 ，此時鐵電性電容器（其不具備串聯之電阻或電晶體）直 接並聯於各自之電晶體f其中干擾電壓位準此時例如是 大約-0.4伏特（volt)，此種值是在一般鐵電性電容器之 抗磁電壓之範圍中。 第4圖顯示此種未選取之記億體單胞之鐵電性電容器 Z F 1 2 ... Z F 1 4上之干擾電壓V 1 2 ... V 1 4之時間圖，其中第 3圖中之電阳.R1...R4例如是在100ΚΩ之範圍中。干擾 電 V 1 2 ... V 1 4所具有之值都是小於-0 . 1伏特，這較一 般鐵電性電容器中之抗磁電壓小很多。 就第2圔之鐵電性記憶體（其具有此種與鐵電性電容 器串聯之電晶體），則第5圖所顯示的是未被選之記 億體單胞之鐵電性電容器上之干擾電壓V22...V24，其 中這®干擾電壓之值較此種記憶體（其具有與鐵電性電 容器串聯之電阻）中者小很多，其中耗費在存取c e s s ) 時之時間較此種技藝之習知鐵電性記億體中者不會差很 多〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） lip (請先閲讀背面之注意事項#:填寫本頁)

J 11 I 11 訂---—I f. —Γ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 43㈣39餐 A7 ^_B7 五、發明說明（7 ) 符號説明 9 Μ 1 0… …M 1 4 .,, 選 擇 電晶體 M LO… …ML4… 字 線 R 1… .R4..... 電 阻 Z F 1 1 . ...Ζ F 1 4 . -· 電 容 器 Z F 2 1 . ...ZF24 . * - 電 容 器 CTRL , ...控制單元 Μ 2 0 .. • . Μ 2 4 … 電 晶 aw> m Μ 3 1 .. ..Η34 ... 電 晶 體 Z 1 , Z 1 '.....記 憶 體 瓶 tan 早 胞 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐）

Claims (1)

1. il34S3 A8 B8 C8 D8

   (89年12月修正') 六、申請專利範圍 1 . 一種具有多橱串聯式記憶體單胞（Z 1 )之鐵電性寫入 /讀出記億體，其特徵為： 各别之記億體單胞（Z 1 )分別具有鐡電性電容器（Z F 1 1 ，電阻（R 1 )及電晶體（Μ 1 1 ), 各鐵電性電容器分別與電阻串聯且此種由鐵電性電 容器和電阻所構成之串聯電路可藉由各別之電晶體依 據各別字線（W L 1 )之倍號而以低歐姆方式連接，各字線 (W L 1 >是與各別電晶體之閘極相連接。 2 .如申請專利範圍第1項之鐵電性寫入-/讀出記憶體t 其中電阻U1)是由另一電晶體（M31)所取代且依據各 別字線之信號來影響此電晶體（Μ 3 1 )之導通性D 3 ,如申請專利範圍第2項之鐵電性寫入-/讀出記憶體， 其中須存在一種控制單元（CTRL),使由各別字線（WL1) 之信號所選取之記憶體單胞（Z 1 | )依據此信號而使所 選取之記億體單胞之電晶體（Μ 3 1 )導通旦須對未被選 取之記憶體單胞之所有其它電晶體（Μ 3 2 ... Μ 3 4 )進行 控制，使這呰電晶體恰巧仍未截止（〇 f f )。 (請先閱讀背面之生音？事項再填寫本頁) 裝------訂---------線· I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）