铁电存储器装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种铁电存储器装置。通过按ＤＲＡＭ模式和ＦＲＡＭ模式分别设定ＢＬ上的电容，使ＤＲＡＭ模式下的ＢＬ电容减小化导致的高速化，和在ＦＲＡＭ模式下的ＢＬ电容确保兼顾并存。铁电存储器装置包括：在列方向配置的多个位线ＢＬ；在行方向配置的多个字线ＷＬ；多个极板线ＰＬ和位线电容控制线ＢＬＣ；配置于多个位线ＢＬ与多个字线ＷＬ以及多个极板线ＰＬ的交叉部、且由铁电电容器ＣＦ和存储器单元晶体管ＱＭ构成的铁电存储器单元（３２）；配置于多个位线ＢＬ和位线电容控制线ＢＬＣ的交叉部、且由负载电容ＣＬ和负载电容调节晶体管ＱＬ构成的负载电容调节单元（３４）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及铁电存储器装置，特别是涉及对连接有存储器单元的位线的电容进行 调节的铁电存储器装置。
技术介绍
铁电存储器(FRAMferroelectric Random Access Memory，铁电随机存取存储器 (FRAM:注册商标))通过使用铁电电容器具有的磁滞特性(hysteresis)，实现存储数据的 非易失性(例如，约10年左右的保持性能)和例如约数10ns左右的高速数据写入性能这 样的优异的特性。另一方面，由于在铁电电容器的磁滞特性的控制时，需要驱动较大的电容，因此， 保持现状则难以实现例如具有数ns左右的存取时间的静态随机存取存储器(SRAM :Static Random Access Memory)级的高速动作。另外，由于每次重复极化反转时，铁电电容器的特 性逐渐劣化，因此，具有数据替换次数限制在平均1个电容器1014次左右这样的问题。为了解决该问题，存在下述方法通常动作时将铁电电容器作为简单的电容元件 使用，进行利用充电电荷保持数据的动态随机存取存储器(DRAM-Dynamic Random Access Memory)模式动作，仅在切断电源时，进行利用磁滞特性使数据非易失化的FRAM模式的动 作(例如，参照专利文献1及专利文献2)。在该方法中，通常动作时不使用磁滞特性，通过使驱动的电容降低来实现动作的 高速化，另外，由于极化反转也不发生，因此具有能够抑制器件的特性劣化这种效果。在DRAM模式中，连接有存储器单元的位线(BL:Bit Line)的电容越小，对高速动 作越有利，另一方面，在FRAM模式中，为了读出残留极化电荷需要大的BL电容。由于该折 衷选择，只能够在FRAM模式可动作的范围内减小BL电容，因此高速化是存在极限的。在断开电源期间也保持数据的情况下，需要在切断电源时，有必要对在DRAM模式 下动作的存储器单元以FRAM模式进行数据写入、使数据非易失化。因此，随着存储器大小 的增大，切断电源时必要的FRAM模式动作时间变长。专利文献1 日本特开平06-125056号公报专利文献2 日本特开平08-203266号公报
技术实现思路
BL电容不变的情况下，需要将电容值设定在DRAM模式及FRAM模式双方能够动作 的范围内。因此，通过降低BL电容来实现高速化存在极限。混合存储器用途的FRAM的课 题在于提高存取速度，但在电容负载大的非易失(FRAM)动作中难以高速化。本专利技术的目的在于，提供一种铁电存储器装置，其在BL上设置负载电容调节单 元，通过按DRAM模式和FRAM模式分别设定BL上的电容，能够使DRAM模式下的BL电容减 小化导致的高速化，和FRAM模式下的BL电容确保这双方兼顾并存。另外，本专利技术的目的在于，提供一种铁电存储器装置，在通常动作时，为了高速动作而以电容负载小的DRAM动作模式动作，在接通/断开电源时，为了断开电源期间的数据 保持而以FRAM模式动作。根据用于实现上述目的的本专利技术的一个方式，提供一种铁电存储器装置，其特征 在于，包括多个位线，其在列方向配置；多个字线，其与上述位线正交，在行方向配置；多 个极板线，其与上述位线正交，在行方向配置；位线控制线，其与上述位线正交，在行方向配 置；铁电存储器单元，其由铁电电容器和存储器单元晶体管构成，其中，该铁电电容器配置 于上述多个位线与上述多个字线及上述极板线的交叉部、一个电极与上述极板线连接，该 存储器单元晶体管源极与上述铁电电容器的另一电极连接、漏极与上述位线连接、栅极与 上述字线连接；和负载电容调节单元，其由负载电容和负载电容调节晶体管构成，其中，该 负载电容配置于上述多个位线与上述位线控制线的交叉部、一个电极与接地电位连接，该 负载电容调节晶体管源极与上述负载电容的另一电极连接、漏极与上述位线连接、栅极与 上述位线控制线连接。专利技术效果根据本专利技术的铁电存储器装置，在BL上设置负载电容调节单元，通过按DRAM模式 和FRAM模式分别设定BL上的电容，能够使DRAM模式下的BL电容减小导致的高速化，和 FRAM模式下的BL电容确保这双方兼顾并存。根据本专利技术的铁电存储器装置，能够在通常动作时，为了高速动作而以电容负载 小的DRAM动作模式动作，在断开/接通电源时，为了断开电源期间的数据保持而以FRAM动 作模式动作。根据本专利技术的铁电存储器装置，能够实现与SRAM同等程度的动作速度高速化。另外，根据本专利技术的铁电存储器装置，能够实现切断电源时的数据退避处理的高 速化。另外，根据本专利技术的铁电存储器装置，通过极化反转次数的降低，能够抑制铁电器 件的特性劣化。附图说明图1是本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置的示意模块结构图。图2是本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置的一个存储机构(bank)的示意模 块结构图。图3是沿本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置的位线BL的铁电存储器单元和 负载电容调节单元的示意电路结构图。图4是本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置的一个存储机构的另一详细的示 意模块结构图。图5是说明本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置的动作的概略情况的时间图。图6是用于说明在本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置中，通常动作时(DRAM 动作模式)的铁电存储器单元的读出动作的电路结构图。图7是说明在本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置中，作为通常动作时(DRAM 动作模式)的地址信号AD相对的数据信号DS的延迟时间表示的存取时间的附图。图8是用于说明本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置的通常动作时(DRAM动作模式)的铁电存储器单元的DRAM读出动作的示意电路结构图。图9是用于说明本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置的通常动作时(DRAM动作 模式)的铁电存储器单元的DRAM读出动作的磁滞特性上的动作说明图。图10是用于本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置的动作例、电源接通动作时 (FRAM动作模式)的铁电存储器单元的动作说明的电路结构图。图11是本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置的动作例、FRAM动作模式的铁电 存储器单元的数据读出电压的负载电容依赖性的模拟结果。图12是用于说明本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置的FRAM动作模式的铁电 存储器单元的FRAM读出动作的示意电路结构图。图13是用于说明本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置的FRAM动作模式的铁电 存储器单元的FRAM读出动作的磁滞特性上的动作说明图。图14是用于本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置的动作例、刷新动作时的铁 电存储器单元的动作说明的电路结构图。图15是本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置的动作例，(a)是刷新动作时的铁 电存储器装置的动作波形图，(b)是仅以充电电荷保持数据的通常动作时(DRAM动作模式) 的磁滞特性上的动作说明图，(c)是数据写入动作时(FRAM动作模式)的磁滞特性上的动 作说明图，⑷是数据写入动作时(FRAM动作模式)的磁滞特性上的动作说明图，(e)是以 充电电荷和残留极化电荷这双方保持数据的通常动作时(DRAM)的磁滞特性上的动作说明 图。图16是本专利技术第一实施方式的铁电存储器装置的一个存储机构的动作时间图。符号说明10铁电存储器装置14周边电路部WSRAM 接(I/F)部18、18n、1812、……、18nl、18n2#储机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁电存储器装置，其特征在于，具备：多个位线，其在列方向配置；多个字线，其与所述位线正交，在行方向配置；多个极板线，其与所述位线正交，在行方向配置；位线控制线，其与所述位线正交，在行方向配置；铁电存储器单元，其由铁电电容器和存储器单元晶体管构成，其中，该铁电电容器配置于所述多个位线与所述多个字线及所述极板线的交叉部、一个电极与所述极板线连接，该存储器单元晶体管源极与所述铁电电容器的另一电极连接、漏极与所述位线连接、栅极与所述字线连接；和负载电容调节单元，其由负载电容和负载电容调节晶体管构成，其中，该负载电容配置于所述多个位线与所述位线控制线的交叉部、一个电极与接地电位连接，该负载电容调节晶体管源极与所述负载电容的另一电极连接、漏极与所述位线连接、栅极与所述位线控制线连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村启明，渊上贵昭，藤森敬和，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]