[发明专利]验证非挥发存储器电路功能的方法

说明书

技术领域

本发明是关于，集成电路技术领域中，新型铁电动态随机存储器和其他新型的非挥发存储器电路设计，具体地说，是关于验证非挥发存储器电路功能的方法。

背景技术

新型非挥发存储器研究由来已久，当前出现新型非挥发存储器的主要有铁电存储器，相变存储器和阻变存储器等，其中主要一部分存储器的单元以及其读写控制电路的设计都与传统的存储器电路设计有着本质上的不同。多数情况下，现有的新型非挥发存储单元的材料及其工艺制备未能赶上电路设计，其原因在于，新型的存储器，如铁电存储器、阻变存储器等在材料和制造方面的工艺尚未成熟。以铁电存储器为例，铁电材料被应用到动态随机存储器(DRAM)领域，这是一个诞生不久的概念。由于材料的电极化回滞特性和剩余极化特性，用铁电材料制备的铁电场效应晶体管(MFISFET)与硅基CMOS工艺结合到一起，可实现一种低功耗、高速度，高存储密度的DRAM，称之为铁电动态随机存储器(FeDRAM)。但由于铁电材料本身的疲劳、印记以及制作成铁电场效应晶体管后的泄漏等因素的存在，铁电存储器的制造受到制约，与之相对应的存储器电路设计也相对空白。因此，如何加快新型非挥发存储器电路设计的进程，是目前新型存储器领域研究的难点和热点。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种验证非挥发存储器电路功能的方法，利用该方法，可有效地对非挥发存储器电路性能是否满足设计要求进行判断。

本发明的技术方案是：一种验证非挥发存储器电路功能的方法，其步骤包括：

1)从非挥发存储器的存储单元的存储特性出发，获得该存储器的存储单元的I-V特性；

2)基于上述存储器的存储单元的I-V特性，设计出与该存储器的存储单元相同电学特性的成熟工艺可制造的替代单元电路；

3)根据上述非挥发存储器的读写工作模式，设计出相应的成熟工艺可制造的外围电路；

4)用成熟工艺将上述已设计的替代单元电路嵌入到所设计的外围电路中，对非挥发存储器电路功能进行验证。

所述非挥发存储器为铁电存储器、相变存储器或阻变存储器。

所述替代单元电路的结构包括施密特触发器，压控电压源和工作MOS管，工作MOS管的栅电压连接到施密特触发器，在施密特触发器的输出端产生二态回滞电压，施密特触发器的输出端连接压控电压源的控制端。

所述外围电路包括信号产生电路，读写控制电路，译码器和输出电路，信号产生电路，用于输出嵌入到外围电路中的替代单元的端口电压；译码器，用于生产地址信号，译码器与读写控制电路连接；读写控制电路，用于控制外围电路内部信号的传输；上述嵌入到外围电路中的替代单元的逻辑1或逻辑0的信号通过灵敏放大电路，连接到输出电路。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明摒除非成熟材料和工艺方面的因素设计出替代模型，直接进行材料和存储器件以外的读写控制电路等外围电路的设计，将存储器电路中存储器的问题和外围电路的问题分离，从而推进非挥发存储器的性能验证工作，并进一步对存储器外围电路进行性能验证，据此可以应用成功的外围电路设计对实际制造的器件性能是否满足存储器设计要求进行判断。为新型非挥发存储器电路的开发提供可靠、实用的验证分析方法。

附图说明

图1为铁电场效应晶体管的结构示意图；

图2为本发明实施例中替代单元电路结构示意图；

图3为本发明实施例中通过成熟CMOS工艺实现的替代单元电路示意图；

图4为本发明实施例中替代单元电路I-V特性的仿真结果示意图；

图5为本发明实施例中铁电动态随机存储器的外围电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式以铁电动态随机存储器为例对本发明作进一步详细描述：

铁电材料被应用到动态随机存储器(DRAM)领域，这是一个诞生不久的概念。其与硅基CMOS工艺结合到一起，实现了一种低功耗、高速度，高存储密度的DRAM，称之为铁电动态随机存储器(FeDRAM)。作为构成铁电存储器的基本存储单元的一种晶体管器件，MFMISFET(金属-铁电-金属-绝缘层-半导体场效应晶体管)结构如图1，具体为，在MOS晶体管的栅极金属和氧化绝缘层之间加入一层铁电薄膜。由于铁电薄膜所表现出来铁电极化回滞特性和剩余极化特性，该铁电场效应晶体管则呈现双阈值电压，以此即可表示双态逻辑，实现存储器单元的功能。

从器件物理方面分析铁电晶体管，按照垂直界面点转移矢量一致性的原则，可以得到：