用于对增益器件DRAM设备的读位线进行箝位的方法和装置制造方法及图纸

一种动态随机存取存储器（ＤＲＡＭ）存储设备，包括一个存储器件，该存储器件具有安排在增益器件配置中的多个晶体管，该增益器件连接到读位线和写位线。一虚拟器件配置为读位线的箝位设备，其中，该虚拟器件在存储器件的读操作期间抑制读位线的电压摆动。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及半导体存储设备，更具体地，涉及用于对三晶体管(3T)增益器件DRAM设备的读位线进行箝位的方法和装置。
技术介绍
动态随机存取存储器(DRAM)设备通常采用包括存取晶体管和存储电容器的单一晶体管的存储器件安排。信息以代表逻辑0或1的电荷的形式存储在存储电容器中。该信息可以通过激活连接至存取晶体管的字线经由字线从存储器件中读出或写入。在读操作期间，存储在存储电容器中的电荷被转移到位线并由感应放大电路进行感应。在写操作期间，电荷被位线加入到存储电容器或从存储电容器移走。因为随着存储器的更新换代存储密度越来越大，所以单一晶体管存储器器件所需的表面面积必须越来越小。这导致了基本的技术及物理问题(特别是对于性能)，因为单一晶体管的存储器件中的存取晶体管的阀值电压没有由于设备的泄漏而降低。但是，应当降低工作电压以保证设备的可靠性。这个问题在一种方法中通过将所谓的“增益”器件用作存储器件的替代的DRAM器件安排而得到避免。象单一晶体管/存储电容器器件，数据也以电荷的形式存储在增益器件中。但是，增益器件中的电荷没有直接与位线连接，而是存储在增益晶体管的栅电极中(从而控制该晶体管的传导率)，为此目的很少量的电荷便足够了。因为增益器件不需要电荷用于信号存储，所以器件的电容量可以大大降低。这导致了比常规的具有大存储容量的单一晶体管的存储器件更短的时间常数。另外，只要存储节点电压比增益晶体管的阀值电压高，设备就被打开，进一步改善了性能。在图1所示的具有三个晶体管(3T)配置的增益器件100中，电荷被存储在第一晶体管114(即，增益晶体管)的第一栅电极中。在第二晶体管116(即，写存取晶体管)的帮助下，进行电荷的写及存储。具体地，增益晶体管114的栅电极N连接到写存取晶体管116的一个源极/漏极区域，而写存取晶体管116的其它源极/漏极区域连接到写位线WBL。在对增益器件100进行写操作期间，写存取晶体管116的栅电极通过写字线WWL上的适当信号被激活。这允许增益晶体管114的栅电极N通过晶体管116与写位线WBL连接。当写位线被激活时，存储在节点N中的电荷量(以及存储在增益晶体管栅电极中的数据比特信息)由写位线上的电压确定。增益晶体管114的栅极电容器在存储节点N上保持足够的电荷。类似于常规的单一晶体管的DRAM，应当对存储节点N周期性地进行更新以便在电荷完全丢失之前在节点N上重新写入(维持)电压。在第三晶体管112(即，读存取晶体管)的帮助下，读出3T增益器件中存储的信息。增益晶体管114的一个源极/漏极区域连接到读存取晶体管112的一个源极/漏极区域，而增益晶体管114的其它源极/漏极区域则根据器件晶体管的类型(PFET或NFET)，连接到VDD或接地。另外，读存取晶体管的其他源极/漏极区域连接到读位线RBL。再次根据器件晶体管的类型(PFET或NFET)，将读位线RBL预充电到VDD或地。例如，在一具有NFET晶体管的3T增益器件中，读位线被充电到VDD，并将该增益晶体管的其它源极/漏极区域连接到地，如图1中所示。在读操作期间，经由读字线RWL对读存取晶体管112的栅电极进行激活。这允许增益晶体管114的漏极通过晶体管112连接到读位线RBL。因此，读位线由通过读晶体管112和接地的增益晶体管114的串联组合的电导确定。另外，图1表示用作预充电设备的PFET上拉晶体管118，用于动态地将读位线RBL预充电为提供电压VDD。因此，如果存储节点N保持为“1”数据比特，则读位线RBL从VDD被向下放电，因为晶体管112和114都是导电的。另一方面，如果存储节点N保持为“0”数据比特，则读位线RBL不从预充的电压进行放电，因为增益晶体管114是不导电的。RBL电压摆动(即，读“1”数据)的存在由合适的感应放大器电路(未示出)检测，该感应放大器电路是已知的，所以在这里就不进行详细的描述。器件数据的读操作完成之后，打开RBL预充电设备(即，预充电线路PRE上的信号变低)以恢复读位线电压到VDD。在存储有“1”的器件的读操作期间(在该器件中使用NFET晶体管)，产生与所述器件配置有关的一个问题。在这种情况下，读字线的激活，以及由于存储“1”而被激活的增益晶体管的栅极，导致读位线向地进行放电。为了提供期望的快速存取速度，需要迅速RBL摆动以感应该“1”数据(注意，当读“0”时不出现位线摆动，因为增益晶体管是不导电的)。但是，如果读位线摆动太快，则读位线上的电压转向地，从而导致更长的恢复时间来将读位线电压返回到VDD。正如前面所述的，作为快速RBL摆动的结果，图1的电路提供读取“1”数据的快速存取速度。通常的已知技术包括读位线箝位设备，用于限制读位线摆动。如果没有这个箝位设备，读位线RBL上的电压(在最坏的情况下)就会转向地。这种情况导致将RBL电压返回到VDD的较长的恢复时间。如果通过用该箝位设备代替动态控制的预充电设备，则恢复时间得以改善，但是代价是读位线摆动变慢。这是因为读存取晶体管需要能够驱动读位线RBL接地。但是，一些电流也用于连接到VDD的箝位设备。另外，箝位设备必须针对每列进行布置，这增加了硅面积。再有，单独箝位设备的常规使用不允许对特定存储器件晶体管中的变化及电压参数进行“跟踪”。因此，希望有一种增益晶体管DRAM器件配置，它既具有快速读位线电压以及改善的恢复时间，并且允许进行设备处理跟踪而不需要牺牲设备的实际面积。
技术实现思路
前面所述的现有技术的缺陷和不足由动态随机存取存储器(DRAM)存储设备克服或减轻。在一个示意的实施例中，一个存储器件具有多个安排在增益器件配置中的晶体管，该增益器件连接到读位线和写位线。虚拟器件用作读位线的箝位设备，其中，虚拟器件在存储器件的读操作期间对读位线的电压摆动进行抑制。另一个方面，一种用于箝位增益存取动态随机存取存储器(DRAM)设备的读位线的方法，所述DRAM设备具有与所述读位线相关的多个存储器件，所述方法包括将虚拟器件配置为用于读位线的箝位设备，其中，所述虚拟器件在多个存储器件的一个存储器件的读操作期间抑制读位线的电压摆动。附图说明参照这里的示意性附图，在下面的附图中同样的标号标记同样的元件图1为现有技术中用于DRAM设备的三个晶体管(3T)增益器件的示意图；图2为根据本专利技术的一个实施例的配置为读位线箝位设备的带有虚拟器件的3T增益器件的示意图；图3为图2的虚拟器件配置的可选择的实施例的示意图；图4为图2和图3的虚拟器件配置的另一个可选择实施例的示意图；以及图5为根据本专利技术的另一个实施例的配置为读位线箝位设备的带有动态控制的虚拟器件的3T增益器件的示意图。具体实施例方式这里所披露的是用于箝位三晶体管(3T)增益器件DRAM设备的读位线的方法和装置，其中，虚拟增益器件配置为每个列的位线箝位设备。当在读操作期间读位线电压低于虚拟增益器件的读存取晶体管的阀值时，读存取晶体管打开，通过提供从VDD的导电路径而对读位线摆动进行限制。这允许在随后的读周期中进行快速恢复。另外，通过动态地控制虚拟的读字线以及虚拟的写字线，可以跟踪读和写模式下的存储晶体管的时间常数。根据本专利技术的一个实施例，图2为配置为读位线箝位设备的带有虚拟器件200的3T增益器件100的示意图，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态随机存取存储器［（ＤＲＡＭ）］存储设备，包括：存储器件，具有多个安排在增益器件配置中的晶体管，所述［增益］存储器件连接到读位线和写位线；以及虚拟器件，所述虚拟器件配置为所述读位线的箝位设备，其中，在所述存储器件的读操 作期间，所述虚拟器件抑制读位线的电压摆动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-8-26 10/604,9111.一种动态随机存取存储器[(DRAM)]存储设备，包括存储器件，具有多个安排在增益器件配置中的晶体管，所述[增益]存储器件连接到读位线和写位线；以及虚拟器件，所述虚拟器件配置为所述读位线的箝位设备，其中，在所述存储器件的读操作期间，所述虚拟器件抑制读位线的电压摆动。2.根据权利要求1的存储设备，其中，所述虚拟器件还包括至少一个在所述配置中与所述存储器件的所述多个晶体管相应的晶体管。3.根据权利要求1的存储设备，其中，所述存储器件和所述虚拟器件进一步被配置在三晶体管(3T)安排中。4.根据权利要求1的存储设备，其中所述虚拟器件的增益晶体管配置为，当所述位线上的电压从初始预充电的电压降低至少等于所述虚拟器件的写存取晶体管的阀值电压值时，向所述读位线提供电流。5.根据权利要求1的存储设备，其中，所述虚拟器件还包括写存取晶体管，所述写存取晶体管的栅极端连接到标称逻辑电源电压VDD，源极和漏极端中的一端连接到VDD，所述源极和漏极端中的另外一端连接到所述读位线。6.根据权利要求1的存储设备，其中所述存储器件连接到读字线和写字线；以及所述虚拟器件连接到虚拟读字线和虚拟写字线。7.根据权利要求6的存储设备，其中，在所述存储器件的读操作期间，所述虚拟读字线与所述读字线同时被激活。8.根据权利要求1的存储设备，其中，所述虚拟器件中的写存取晶体管具有连接到标称逻辑电源电压VDD的源极和漏极端中的一端，以及连接到字线-提升电压VPP的栅极端，其中，VPP比VDD高至少等于所述写存取晶体管的电压阀值的量。9.一种用于对[增益存取]动态随机存取存...

【专利技术属性】
技术研发人员：桐畑外志昭，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]