铁电内存及其数据读取、写入与制造方法和电容结构技术

本案所提供的铁电内存的一个选定铁电记忆胞电性耦接至第一与第二位线、第一与第二字线以及板线。此选定铁电记忆胞包括：第一场效应晶体管、第二场效应晶体管以及铁电电容。其中，第一场效应晶体管的控制端电性耦接至第一字线，第一场效应晶体管的第一通路端电性耦接至第一位线，其第二通路端电性耦接至铁电电容的第一电容端及第二场效应晶体管的第二通路端；铁电电容的第二电容端电性耦接至板线；第二场效应晶体管的控制端电性耦接至第二字线，且其第一通路端电性耦接至第二位线。

【技术实现步骤摘要】
铁电内存及其数据读取、写入与制造方法和电容结构
本专利技术涉及铁电内存的
，特别是有关于铁电内存的结构、数据读取、写入与制造方法和电容结构。
技术介绍
随着铁电材料的发展，在某些文献中已经提出将铁电场效应晶体管应用于动态随机存取内存中的构想。例如：美国专利第6067244号专利。然而，这些文献中提出的技术存在许多缺陷。其中一个缺陷在于，这些文献中使用的铁电材料难以与硅晶材并接(synthesize)。此外，某些铁电材料还需要较厚的铁电层(大于200nm)才能呈现出作为铁电材料所需的特性。因此，现有的技术很难减少铁电场效应晶体管的尺寸，而且在制程上较为困难，成本也较高。近期虽有文献提出使用掺杂HfO2的铁电材料来减少铁电场效应晶体管尺寸的技术，但这种铁电材料使用的HfO2掺杂浓度极低(约3-5％)，因此非常难以控制整个晶圆的掺杂均匀度。然而，铁电场效应晶体管的使用存在许多问题。举例来说，在受到1/2个程序化电压(一个程序化电压代表在程序化一个内存细胞时所需的电压)的偏压的时候，就容易影响到储存在铁电场效应晶体管中的数据内容。在目前，一个解决之道就是：在写入数据(或写入1)的时候，使连接至选用(selected)的字线(wordline，WL)或位线(bitline，BL)、但未被选用(unselected)的内存细胞，偏压至2/3个程序化电压，并且将其它未被选用的字线偏压至1/3个程序化电压；而在删除数据(或写入0)的时候，则使连接至选用的字线或位线、但未被选用的内存细胞，偏压至1/3个程序化电压，并且将其它未被选用的字线偏压至2/3个程序化电压。通过此种方式，可以减少内存细胞中的数据受到影响的机率。因此，综合来说，现有的技术仍存在缺陷。对于铁电领域来说，一个新的铁电内存架构及相关的操作方式，都是各方积极研究的对象。
技术实现思路
本专利技术提供一种铁电内存及其数据读取、写入与制造方法和电容结构，以期在铁电领域中提供一个新的发展方向。在一个角度上，本专利技术提供了一种铁电内存的数据读取方法，适用于读取储存在铁电内存中的数据。其中，此铁电内存包括至少一个铁电记忆胞，此铁电记忆胞包括第一场效应晶体管以及第一铁电电容，第一场效应晶体管包括控制端、第一通路端及第二通路端，第一铁电电容包括第一电容端与第二电容端，第一场效应晶体管的控制端电性耦接至第一字线，第一场效应晶体管的第一通路端电性耦接至第一位线，第一场效应晶体管的第二通路端电性耦接至第一铁电电容的第一电容端，第一铁电电容的第二电容端电性耦接至板线。此数据读取方法包括：提供第一讯号至板线，其中第一讯号在第一时段之中的电位与在第一时段之外的电位不同；提供第二讯号至第一字线，其中第二讯号在第二时段之中的电位与在第二时段之外的电位不同；在第二时段之中取得第一位线的第一数据讯号；在第一时段之中，根据第一数据讯号的电位与第一参考电位之间的关系，写入对应的数据至铁电记忆胞中；以及根据第一数据讯号的电位与第一参考电位之间的关系，输出铁电记忆胞所储存的数据。其中，第一时段完全涵盖第二时段，且在第一时段之中，第一讯号的电位维持不变。在一个实施例中，还在第二时段结束的同时或之后，调整第一位线的电位至预设电位。在一个实施例中，前述在第一时段之中，根据第一数据讯号的电位与第一参考电位之间的关系，写入对应的数据至铁电记忆胞中的步骤，包括：在第二时段中写入第一数据至铁电记忆胞时，偏压第一位线至第一数据写入电位；以及在第二时段中写入第二数据至铁电记忆胞时，偏压第一位线至第二数据写入电位，其中，前述的预设电位介于第一数据写入电位与第二数据写入电位之间，且预设电位不等于第一数据写入电位，也不等于第二数据写入电位。在一个实施例中，铁电内存还包括第二场效应晶体管，此第二场效应晶体管包括控制端、第一通路端及第二通路端，此第二场效应晶体管的控制端电性耦接至第二字线，第二场效应晶体管的第一通路端电性耦接至第二位线，且第二场效应晶体管的第二通路端电性耦接至第一铁电电容的第一电容端。在此状况下，所述的数据读取方法还包括：提供第三讯号至第二字线，其中，第三讯号在第三时段之中的电位与在第三时段之外的电位不同，第一时段完全涵盖第三时段，且根据第一数据讯号的电位与第一参考电位之间的关系，写入对应的数据至铁电记忆胞中的步骤，是发生在第三时段中。在一个实施例中，前述在第一时段之中，根据第一数据讯号的电位与第一参考电位之间的关系，写入对应的数据至铁电记忆胞中的步骤，包括：在第一时段中写入第一数据至铁电记忆胞时，偏压第二位线至第一数据写入电位；以及在第一时段中写入第二数据至铁电记忆胞时，偏压第二位线至第二数据写入电位。在另一个角度上，本专利技术提供了一种铁电内存的数据写入方法，适用于在铁电内存中写入数据。其中，此铁电内存包括至少一个铁电记忆胞，此铁电记忆胞包括第一场效应晶体管以及第一铁电电容，第一场效应晶体管包括控制端、第一通路端及第二通路端，第一铁电电容包括第一电容端与第二电容端，第一场效应晶体管的控制端电性耦接至字线，第一场效应晶体管的第一通路端电性耦接至第一位线，第一场效应晶体管的第二通路端电性耦接至第一铁电电容的第一电容端，第一铁电电容的第二电容端电性耦接至板线。此数据写入方法包括：提供第一讯号至板线，其中第一讯号在第一时段之中的电位与在第一时段之外的电位不同；提供第二讯号至字线，其中第二讯号在第二时段之中的电位与在第二时段之外的电位不同；以及在第二时段中，提供与要写入铁电记忆胞的数据相对应的写入讯号至第一位线，其中，第一时段完全涵盖第二时段，且在第一时段之中，第一讯号的电位维持不变。在一个实施例中，此数据写入方法还在第二时段结束之前，调整第一位线的电位至预设电位。在一个实施例中，前述在第二时段中，提供与要写入铁电记忆胞的数据相对应的写入讯号至第一位线的步骤，包括：在第二时段中写入第一数据至铁电记忆胞时，使写入讯号具有第一数据写入电位；以及在第二时段中写入第二数据至铁电记忆胞时，使写入讯号具有第二数据写入电位，其中，预设电位介于第一数据写入电位与第二数据写入电位之间，且预设电位不等于第一数据写入电位，也不等于第二数据写入电位。在另一个角度上，本专利技术提供一种铁电内存，其包括多个铁电记忆胞，且其中一个选定铁电记忆胞电性耦接至第一位线、第二位线、第一字线、第二字线及板线。此选定铁电记忆胞包括：第一场效应晶体管、第二场效应晶体管以及铁电电容。其中，第一场效应晶体管的控制端电性耦接至第一字线，第一场效应晶体管的第一通路端电性耦接至第一位线，第一场效应晶体管的第二通路端电性耦接至铁电电容的第一电容端及第二场效应晶体管的第二通路端，铁电电容的第二电容端电性耦接至板线，第二场效应晶体管的控制端电性耦接至第二字线，且第二场效应晶体管的第一通路端电性耦接至第二位线。在一个实施例中，前述的第一场效应晶体管与第二场效应晶体管皆为非铁电场效应晶体管。在另一个角度上，本专利技术提供一种铁电内存的制造方法，此铁电内存包括至少一个铁电记忆胞，且此铁电记忆胞包括一个第一场效应晶体管以及一个铁电电容。此制造方法包括以下步骤：提供半导体基底，此半导体基底由半导体材料制成；在半导体基底的第一区域上方堆叠形成第一介电层及第一字线；以第一字线做为屏蔽，对半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁电内存的数据读取方法，适用于读取储存在一铁电内存中的数据，该铁电内存包括至少一铁电记忆胞，该铁电记忆胞包括一第一场效应晶体管以及一第一铁电电容，该第一场效应晶体管包括控制端、第一通路端及第二通路端，该第一铁电电容包括第一电容端与第二电容端，该第一场效应晶体管的控制端电性耦接至一第一字线，该第一场效应晶体管的第一通路端电性耦接至一第一位线，该第一场效应晶体管的第二通路端电性耦接至该第一铁电电容的第一电容端，该第一铁电电容的第二电容端电性耦接至一板线，其特征在于：提供一第一讯号至该板线，其中该第一讯号在一第一时段之中的电位与在该第一时段之外的电位不同；提供一第二讯号至该第一字线，其中该第二讯号在一第二时段之中的电位与在该第二时段之外的电位不同；在该第二时段之中，取得该第一位线的一第一数据讯号；在该第一时段之中，根据该第一数据讯号的电位与一第一参考电位之间的关系，写入对应的数据至该铁电记忆胞中；以及根据该第一数据讯号的电位与该第一参考电位之间的关系，输出该铁电记忆胞所储存的数据，其中，该第一时段完全涵盖该第二时段，且在该第一时段之中，该第一讯号的电位维持不变。

【技术特征摘要】
1.一种铁电内存的数据读取方法，适用于读取储存在一铁电内存中的数据，该铁电内存包括至少一铁电记忆胞，该铁电记忆胞包括一第一场效应晶体管以及一第一铁电电容，该第一场效应晶体管包括控制端、第一通路端及第二通路端，该第一铁电电容包括第一电容端与第二电容端，该第一场效应晶体管的控制端电性耦接至一第一字线，该第一场效应晶体管的第一通路端电性耦接至一第一位线，该第一场效应晶体管的第二通路端电性耦接至该第一铁电电容的第一电容端，该第一铁电电容的第二电容端电性耦接至一板线，其特征在于：提供一第一讯号至该板线，其中该第一讯号在一第一时段之中的电位与在该第一时段之外的电位不同；提供一第二讯号至该第一字线，其中该第二讯号在一第二时段之中的电位与在该第二时段之外的电位不同；在该第二时段之中，取得该第一位线的一第一数据讯号；在该第一时段之中，根据该第一数据讯号的电位与一第一参考电位之间的关系，写入对应的数据至该铁电记忆胞中；以及根据该第一数据讯号的电位与该第一参考电位之间的关系，输出该铁电记忆胞所储存的数据，其中，该第一时段完全涵盖该第二时段，且在该第一时段之中，该第一讯号的电位维持不变。2.根据权利要求1所述的数据读取方法，其特征在于：在该第二时段结束的同时或之后，调整该第一位线的电位至一预设电位。3.根据权利要求2所述的数据读取方法，其特征在于，在该第一时段之中，根据该第一数据讯号的电位与该第一参考电位之间的关系，写入对应的数据至该铁电记忆胞中的步骤，包括：在该第二时段中写入一第一数据至该铁电记忆胞时，偏压该第一位线至一第一数据写入电位；以及在该第二时段中写入一第二数据至该铁电记忆胞时，偏压该第一位线至一第二数据写入电位，其中，该预设电位介于该第一数据写入电位与该第二数据写入电位之间，且该预设电位不等于该第一数据写入电位，也不等于该第二数据写入电位。4.根据权利要求1所述的数据读取方法，其中该铁电内存还包括一第二场效应晶体管，该第二场效应晶体管包括控制端、第一通路端及第二通路端，该第二场效应晶体管的控制端电性耦接至一第二字线，该第二场效应晶体管的第一通路端电性耦接至一第二位线，该第二场效应晶体管的第二通路端电性耦接至该第一铁电电容的第一电容端，其特征在于还包括下列步骤：提供一第三讯号至该第二字线，其中该第三讯号在一第三时段之中的电位与在该第三时段之外的电位不同，其中，该第一时段完全涵盖该第三时段，且根据该第一数据讯号的电位与该第一参考电位之间的关系，写入对应的数据至该铁电记忆胞中的步骤，是发生在该第三时段中。5.根据权利要求4所述的数据读取方法，其特征在于：在该第一时段之中，根据该第一数据讯号的电位与该第一参考电位之间的关系，写入对应的数据至该铁电记忆胞中的步骤，包括：在该第一时段中写入一第一数据至该铁电记忆胞时，偏压该第二位线至一第一数据写入电位；以及在该第一时段中写入一第二数据至该铁电记忆胞时，偏压该第二位线至一第二数据写入电位。6.一种铁电内存的数据写入方法，适用于在一铁电内存中写入数据，该铁电内存包括至少一铁电记忆胞，该铁电记忆胞包括一第一场效应晶体管以及一第一铁电电容，该第一场效应晶体管包括控制端、第一通路端及第二通路端，该第一铁电电容包括第一电容端与第二电容端，该第一场效应晶体管的控制端电性耦接至一字线，该第一场效应晶体管的第一通路端电性耦接至一第一位线，该第一场效应晶体管的第二通路端电性耦接至该第一铁电电容的第一电容端，该第一铁电电容的第二电容端电性耦接至一板线，其特征在于：提供一第一讯号至该板线，其中该第一讯号在一第一时段之中的电位与在该第一时段之外的电位不同；提供一第二讯号至该字线，其中该第二讯号在一第二时段之中的电位与在该第二时段之外的电位不同；以及在该第二时段中，提供与要写入该铁电记忆胞的数据相对应的一写入讯号至该第一位线，其中，该第一时段完全涵盖该第二时段，且在该第一时段之中，该第一讯号的电位维持不变。7.根据权利要求6所述的数据写入方法，其特征在于：在该第二时段结束之前，调整该第一位线的电位至一预设电位。8.根据权利要求7所述的数据写入方法，其中，在该第二时段中，提供与要写入该铁电记忆胞的数据相对应的该写入讯号至该第一位线的步骤，其特征在于：在该第二时段中写入一第一数据至该铁电记忆胞时，使该写入讯号具有一第一数据写入电位；以及在该第二时段中写入一第二数据至该铁电记忆胞时，使该...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福洲，
申请(专利权)人：萨摩亚商费洛储存科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：萨摩亚,WS