[发明专利]具有铁电器件的半导体存储器器件及其更新方法

说明书

技术领域

与本发明一致的实施例总体涉及具有铁电器件的半导体存储器器件及其更新方法，并且更准确地说，涉及将一个具有非易失性特性的晶体管-场效应晶体管(1T-FET)型铁电存储器单元应用于动态随机存取存储器(DRAM)的技术。

背景技术

通常，为了在DRAM中像易失性存储器一样存储数据，应该连续地提供电源。当瞬间关断电源时，可能破坏RAM的数据，因为DRAM的存储器单元基于用于存储电荷电源的小荷电电子而设计。如果这些荷电电子没有连续地再充电，那以前的充电的功率可以被破坏。

更新操作指得是存储器芯片单元的再充电工艺。在每一更新循环中，可以对一排存储器单元充电。虽然通过系统的存储控制执行更新操作，但设计几个芯片来执行自更新操作。

例如，DRAM具有自更新控制电路以便在没有中央处理单元(CPU)或者外部更新电路的情况下执行自更新操作。用于降低功耗的自更新方法已经用于便携式计算机。

传统的DRAM经常执行更新操作，因为DRAM是易失性的并且具有短的更新循环。结果，频繁的更新操作增加了功耗并且降低了性能。

通常，铁电随机存取存储器(FeRAM)作为下一代存储器件已经引起相当多的关注，因为它具有如DRAM那样快的数据处理速度并且即使在关断电源之后仍能存储数据。

具有类似于DRAM的结构的FeRAM可以包括由铁电物质制成的电容器，以便它利用铁电物质的高剩余极化特性，其中，即使在除去电场之后数据仍不会被删除。

传统的FeRAM的一-晶体管1-电容器(1T1C)型单元包括配置以根据字线的状态执行开关操作和将位线连接至非易失性铁电电容器的开关元件、和连接在栅线和开关元件的一端之间的非易失性铁电电容器。开关元件是通过栅控信号控制其开关操作的NMOS晶体管。

发明内容

按照本发明，提供具有铁电器件的半导体存储器器件，该存储器器件包括，1-T FET型存储器单元、垂直于多条字线排列的多条偶数位线、和垂直于多条字线并且与多条偶数位线交替排列的多条奇数位线，其中存储器单元连接在多条偶数位线和多条奇数位线的一对相邻的偶/奇数位线之间，并且配置以通过根据字线和该成对的偶/奇数位线的电压而改变的铁电层的极性读取存储器单元的数据流并且通过根据施加于字线和该成对的偶/奇数位线的多个写电压改变铁电层的极性来存储2n-位数据(n是自然数)。

按照本发明，提供具有铁电器件的半导体存储器器件的更新方法，该存储器器件包括按行方向排列的多条字线、垂直于多条字线排列的多条位线、和一-晶体管(1-T)场效应晶体管(FET)型存储器单元，该存储器单元包括形成在衬底中的沟道区、漏区和源区、形成在沟道区上方的铁电层、和形成在铁电层上方的字线，其中铁电层的极性状态根据施加于字线和连接到存储器单元的一对位线的电压变化，该方法包括将不同的沟道电阻引到1T-FET型存储器单元的沟道区以读/写数据，和以特定的更新循环更新存储器单元的数据，以改善存储在存储器单元中的数据的保持特性。

按照本发明，提供具有铁电器件的半导体存储器器件，该存储器器件包括一-晶体管(1-T)场效应晶体管(FET)型存储器单元，该存储器单元包括形成在衬底中的沟道区、漏区和源区、形成在沟道区上方的铁电层、和形成在铁电层上方的字线，其中根据铁电层的极性状态将不同的沟道电阻引到沟道区；在行方向排列的多条字线；垂直于多条字线排列的多条位线；和配置以以特定的更新循环执行更新操作的更新控制单元，以改善存储在存储器单元中的数据的保持特性，其中存储器单元连接在多条位线的一对相邻的位线之间并配置以通过根据施加于字线和成对的位线的电压改变铁电层极性来读/写数据。

按照本发明，提供具有铁电器件的半导体存储器器件，该半导体存储器器件包括一-晶体管(1-T)场效应晶体管(FET)型存储器单元，该存储器单元包括形成衬底中的沟道区、漏区和源区；形成在沟道区上方的铁电层；和形成在铁电层上方的字线，其中根据铁电层的极性状态将不同的沟道电阻引入沟道区，以及其中该铁电器件包括：在行方向上排列的多条字线、和垂直于多条字线排列的多条位线、和其中存储器单元连接在多条位线的一对相邻的位线之间并配置以通过根据施加于字线和成对的位线的电压改变铁电层的极性来读/写数据。