[发明专利]具有非破坏性读取的铁电随机存取存储器

权利要求书

1.一种操作铁电存储器以从选定的存储器单元中读取存储的数据状态而不改变所述存储的数据状态的方法，所述存储器单元具有铁电电容器和传输晶体管，所述铁电电容器具有第一极板和第二极板，所述传输晶体管连接在所述电容器的所述第二极板和位线之间，所述铁电电容器能够被极化到第一数据状态和第二数据状态，所述方法包括以下步骤：

将所述铁电电容器的所述第一极板接地；

将与所述选定的存储器单元相关的所述位线接地；

对连接到所述传输晶体管的栅极的字线进行充电，以使所述铁电电容器的所述第二极板和所述位线之间导通；

将所述位线充电到小于所述铁电电容器的干扰电压的电压；

感测所述位线上的电压与基准电压之间的电压差值；以及

将所述字线和所述位线接地。

2.根据权利要求1所述的方法，其中利用基本恒定的电流对所述位线充电。

3.根据权利要求2所述的方法，其中使用电流镜以基本恒定的电流对所述位线充电。

4.根据权利要求1所述的方法，其中当对所述选定的存储器单元的多个连续读取造成所述铁电电容器上的电压非常接近改变所述铁电电容器上的数据状态时，用矫顽电压对所述选定的存储器单元进行写入。

5.根据权利要求1所述的方法，其中针对布置在所述铁电存储器中选定的一行存储器单元中的多个存储器单元执行以下步骤：将所述第一极板接地，将所述位线接地，对所述字线进行充电，对所述位线进行充电，感测所述位线上的电压和所述基准电压之间的电压差值，以及将所述字线和位线接地。

6.一种非易失性存储器，其包含：

按行和列布置的多个存储器单元，每个存储器单元包含：

电容器，其具有第一极板、第二极板和铁电材料，所述第一极板耦合到与包含所述存储器单元的行相关的极板线，所述铁电材料设置在所述第一极板和所述第二极板之间，其中通过在所述第一极板和所述第二极板之间施加大于第一矫顽电压的正电压来将所述电容器极化到第一数据状态，并且其中通过在所述第一极板和所述第二极板之间施加幅度大于第二矫顽电压的负电压来将所述电容器极化到第二数据状态；

传输晶体管，其具有源极/漏极路径和栅极，所述源极/漏极路径连接在所述电容器的所述第二极板和与包含所述存储器单元的列相关的位线之间，所述栅极耦合到与包含所述存储器单元的行相关的字线；

多个感测放大器，每个感测放大器耦合到多个位线中的一个位线以及基准电压；

多个电流源，每个电流源耦合到多个位线中的一个位线；

写入电路，其耦合到所述多个位线；

字线驱动器电路，用于在每个存储器访问循环中将选定的电压施加到多个字线中的一个或更多个字线；

极板线驱动器电路，用于在每个存储器访问循环中将选定的电压施加到多个极板线中的一个或更多个极板线；

其中在读取循环期间，最初将选定列中的存储器单元的位线接地；

其中在所述读取循环期间，由所述极板线驱动器电路将选定行中的存储器单元的所述铁电电容器的所述第一极板接地，并且所述字线驱动器电路将字线电压施加到选定行中的存储器单元的所述传输晶体管的栅极，所述字线电压足够使所述铁电电容器的所述第二极板和选定列中的存储器单元的所述位线之间导通；

其中在所述读取循环期间，通过选定行和列中的电流源将选定列中的存储器单元的所述位线充电到小于干扰电压的电压；

其中在所述读取循环期间，耦合到选定列中的存储器单元的所述位线的感测放大器感测所述位线上的电压和基准电压的差值；以及

其中在所述读取循环期间，将选定行中的存储器单元的所述字线和选定列中的存储器单元的所述位线接地。

7.根据权利要求6所述的非易失性存储器，其中由选定列中的电流源进行充电的选定列中的存储器单元的位线以基本恒定的电流被充电。

8.根据权利要求7所述的非易失性存储器，其中所述多个恒流源中的每个恒流源都包含电流镜。

9.根据权利要求6所述的非易失性存储器，其中当对选定的存储器单元的多个连续读取循环造成所述铁电电容器上的电压非常接近改变所述铁电电容器的数据状态时，用矫顽电压对选定的存储器单元进行写入。