[发明专利]读取方法和感测装置

说明书

本发明涉及具有形式为驻极体或铁电电容器的存储单元的无源矩阵可寻址铁电或驻极体存储器阵列中存储单元的读取方法，其中该存储单元位于第一和第二组各个平行电极的交点，该第一组形成字线(WL)，第二组形成位线(BL)，其中该字线和位线连接到驱动装置，其中该位线连接到用于测量流过该位线的电荷的感测装置，其中该感测装置感测与通常为二进制1或二进制0的数据相对应的电流响应。

本发明还涉及用于执行本发明的方法的感测装置，其中该感测装置用于读取存储于包括形式为驻极体或铁电电容器的存储单元的无源矩阵存储器内的数据，其中该存储单元位于第一和第二组各个平行电极的交点，该第一组形成字线(WL)，第二组形成位线(BL)，其中该字线和位线连接到驱动装置，其中该位线连接到用于测量流过该位线的电荷的感测装置，其中该感测装置感测与通常为二进制1或二进制0的数据相对应的电流响应，其中该感测装置包括第一放大器级(A1)，其具有由第一增益和第一带宽的第一放大器组成的积分器电路。

近年来已经演示了非易失性数据存储装置，其中各个信息位以极化态存储于电学可极化材料的局部体积元件内。这种类型的材料称为驻极体或铁电材料。形式上，铁电材料是驻极体材料的子类，并能够自发极化为正或负永久极化态。通过施加恰当极性的电场，还可以诱导该极化态之间的切换。由于这种材料在无外部施加电场的情况下仍保持极化，由此实现非易失性。极化态之一视为逻辑“1”，另一个视为逻辑“0”。这被应用于存储单元，其中铁电或驻极体材料即存储材料与可以对存储材料施加电压的至少两个分离电极连接。

存储单元通常布置成阵列，其中存储单元定义于位于两个分离电极的交点的存储材料部分，一个电极称为位线，另一个称为字线。相互交叉的多个位线和字线形成沿各个位线和字线具有多个存储单元的存储器阵列或存储器矩阵。这种类型的存储器矩阵为有源或无源类型。有源矩阵中存在有源元件，例如连接到各个存储单元的晶体管，而无源矩阵布置的存储装置中不存在这种元件。无源矩阵使制造简化且可实现高的集成度，但是这是以产生与这些单元相关的不同类型的干扰为代价，所述这些单元没有相互电学隔离并共享公共电极。在下文中侧重于无源矩阵存储器。

在无源矩阵存储装置中，通常存在能够设置和控制存储单元上的电压的位线和字线。在读取时感测装置用于检测和寄存释放的电荷，该感测装置通常为连接到位线的读出放大器的形式，即，当读取存储单元时，感测位线电流。由时序图定义并给出电极电压，该时序图也称为脉冲协议，其给出电极上的电势以及电势随时间的变化，例如在写入和读取时。

由于读取时从存储单元释放的信号电流相对较小，过去主要关心的是减小也称为寄生电流的掩蔽电流(masking current)，并改善信号强度和质量，从而能够更好地确定读出数值代表哪个逻辑状态。

已经提出针对寄生电流的多种补救，许多这些补救可以组合使用。减小读取时的寄生电流的一个方法为应用所谓的“全行读取”脉冲协议，其中沿字线的所有单元同时接收开关电压，并因此被并行地读取。这使得可以实现未被读取单元即未寻址单元上的零部分电压。这种情况下的未寻址单元是指其他字线中的单元，这是因为在全行读取期间不存在未寻址的位线。在本申请人的国际公开专利申请WO03/046923中披露了用于全行读取的脉冲协议。

通过结合时序图布置和操作感测装置的不同方法，还解决了该寄生问题，从而提供可靠的读取信号。一种公知的方法为“双读取，双感测”，这与合适的感测装置一起披露于本申请人的挪威专利No.。通过使用有效的电荷参考并在感测装置中使用读出放大器，由此可以进一步提高信噪比，例如本申请人的国际专利申请2004/086406中使用赝差分读出放大器所披露的。

概言之，有各种方法减小来自相关类型的无源矩阵存储器的读出数值中的噪声，在上文中已经提到这些方法中的部分方法。现有提议中主要侧重于减小寄生电流的影响以及用于寄生电流为读取期间主要噪声因素的系统。然而，当寄生电流作为主要噪声贡献者而消除时，将必须考虑并相应地处理其他噪声源，特别是当进一步改善来自无源存储装置的读出数值的信噪比仍很重要时。