[发明专利]半导体存储装置及其驱动方法

权利要求书

1.一种半导体存储装置，其特征在于：

形成在半导体衬底上，具备铁电体电容器、数据写入单元和数据读出单元；

铁电体电容器，具有铁电体膜、在所述铁电体膜上形成的第1电极和在铁电体膜下形成的第2电极；

数据写入单元，由使所述铁电体膜发生第1状态或是第2状态、在所述铁电体电容器上写入与所述第1状态或第2状态相对应的数据，第1状态时，所述铁电体膜的极化方向从所述第1电极向着所述第2电极的方向或者从所述第2电极向着第1电极的方向、而且所述铁电体膜保持几乎饱和的极化值，第2状态时，所述铁电体膜的极化方向与所述第1状态方向相同、而且所述铁电体膜保持几乎为零的极化值；

数据读出单元，由检测所述铁电体电容器是所述第1状态或是所述第2状态、读出存储在所述铁电体电容器上的数据。

2.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其特征在于：

所述数据写入单元，在与所述第1电极连接的第1信号线和与所述第2电极连接的第2信号线之间施加电压、使所述铁电体电容器产生所述第1状态或者所述第2状态。

3.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其特征在于：

所述数据读出单元，具有能够在所述第1电极与所述第2电极之间产生电压的单元、这一电压能够在所述铁电体膜上感应产生与所述铁电体膜极化方向相同的电场。

4.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其特征在于：

所述数据读出单元，具有在与所述铁电体电容器串联连接的电容性负载和由所述铁电体电容器及所述电容性负载组成的串联电路两端施加读出电压的单元，所述读出电压按所述铁电体电容器的电容值与所述电容性负载的电容值之比分割、由检测在所述电容性负载上感应产生的电压、由此检测所述铁电体电容器是所述第1状态或是所述第2状态。

5.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其特征在于：

所述数据读出单元，具有形成在所述半导体衬底上、栅电极与所述第2电极连接的场效应晶体管以及在所述第1电极和所述半导体衬底或者所述场效应晶体管源电极间施加读出电压的单元，所述读出电压按所述铁电体电容器的电容值与所述场效应晶体管栅电容值之比被分割、由检测因在所述栅电极上感应产生的在所述场效应晶体管的沟道电导上表现出的变化，由此检测所述铁电体电容器是所述第1状态还是所述第2状态。

6.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其特征在于：

所述数据读出单元，具有与所述第2电极连接的位线以及在所述第1电极与所述位线间施加读出电压的单元，所述读出电压按所述铁电体电容器的电容值与所述位线的电容值之比分割、通过检测在所述位线上感应产生的电压，由此检测所述铁电体电容器是所述第1状态或是所述第2状态。

7.一种半导体存储装置，其特征在于：

具备存储单元块，数据写入单元和数据读出单元；

存储单元块，由多个存储单元连续连接构成，存储单元具有铁电体电容器和与所述铁电体电容器串联连接的单元选择晶体管，铁电体电容器具有铁电体膜、在所述铁电体膜上形成的第1电极以及在所述铁电体膜下形成的第2电极；

数据写入单元包含：构成所述存储单元块的有两个共通的节点，控制线与两个共通节点中的第1共通节点连接，在控制线和所述两个共通节点中的第2共通节点间施加写入电压，由所述单元选择晶体管在所述多个铁电体电容器中选择被选铁电体电容器，使所述被选铁电体电容器的铁电体膜极化产生第1状态或者第2状态，由此，在所述被选铁电体电容器上写入与所述第1状态或者所述第2状态相对应的数据；第1状态时，所述铁电体膜的极化方向从所述第1电极向着所述第2电极的方向或者从所述第2电极向着第1电极的方向、而且所述铁电体膜保持几乎饱和的极化值，第2状态时，所述铁电体膜的极化方向与所述第1状态方向相同、而且所述铁电体膜保持几乎为零的极化值；

数据读出单元包含：具有与所述第1共通节点连接的电容性负载，和在所述第2共通节点与所述电容性负载间施加读出电压的单元，用所述单元选择晶体管从所述多个铁电体电容器中选择被选铁电体电容器，所述读出电压按所述被选铁电体电容器的电容值和所述电容性负载的电容值之比被分割，检测在所述电容性负载上感应产生的电压，由此检测所述被选铁电体电容器是所述的第1状态或是所述的第2状态，并由此读出存储在所述被选铁电体电容器上的数据。