[发明专利]减少铁电存储器印记的写入方法及写入电路

说明书

本发明涉及一种减少铁电存储器印记的写入方法，其中每个写入周期包括第一时间段和第二时间段，该方法包括下列步骤：在第一时间段，控制板线和位线的电平，使得给铁电存储器的铁电存储单元的铁电电容施加第一电场；以及在第二时间段，控制板线和位线的电平，使得给该铁电存储单元的铁电电容施加第二电场，其中第二电场的极性与第一电场的极性相反并且其中第二电场对应于要写入到该铁电存储单元中的数据。此外，本发明还涉及一种相应的电路。通过本发明，可以通过减小或消除铁电存储器的印记效应来提高其写入性能。

技术领域

本发明总的来说涉及半导体领域，更具体而言，涉及一种减少铁电存储器印记的写入方法。此外，本发明还涉及一种减少铁电存储器印记的写入电路。

背景技术

近年来，铁电存储器作为一种高写入速度和高读写次数的新型存储器，受到越来越多的关注。铁电存储器是一种特殊工艺的非易失性的存储器。当电场被施加到铁电晶体管时，中心原子顺着电场停留在第一低能量状态，而当电场反转被施加到同一铁晶体管时，中心原子顺着电场的方向在晶体里移动并停留在第二低能量状态。大量中心原子在晶体单胞中移动并耦合形成铁电畴，铁电畴在电场作用下形成极化电荷。铁电畴在电场下反转所形成的极化电荷较高，铁电畴在电场下无反转所形成的极化电荷较低，这种铁电材料的二元稳定状态使得铁电可以用作存储器。

当移去电场以后，中心原子保持在低能量状态，存储器的状态也得以保存不会消失，因此可通过铁电畴在电场下反转形成的高极化电荷或者无反转形成的低极化电荷来判断存储单元是处于“1”还是“0”状态。铁电畴的反转不需要高电场，而是仅用一般的工作电压就可以改变存储单元的“1”或“0”的状态；也不需要电荷泵来产生高电压以进行数据擦除，因而没有擦写延迟。这种特性使得铁电存储器在掉电后仍能够继续保存数据，并且写入速度快且具有无限次写入寿命，不容易写坏。而且，与现有的非易失性内存技术相比，铁电存储器具有更高的写入速度和更长的读写寿命。

然而，铁电存储器普遍存在的问题是，随着使用时间的增加，其写入性能有劣化的趋势。

发明内容

本发明的人任务是，提供减少铁电存储器印记的一种写入方法以及一种写入电路，通过该方法和/或该电路，可以通过减小或消除铁电存储器的印记效应来提高其写入性能。

在本发明的第一方面，该任务通过一种减少铁电存储器印记的写入方法来解决，其中每个写入周期包括第一时间段和第二时间段，该方法包括下列步骤：

在第一时间段，控制板线和位线的电平，使得给铁电存储器的铁电存储单元的铁电电容施加第一电场；以及

在第二时间段，控制板线和位线的电平，使得给该铁电存储单元的铁电电容施加第二电场，其中第二电场的极性与第一电场的极性相反并且其中第二电场对应于要写入到该铁电存储单元中的数据。

在本发明中，“电场对应于要写入的数据”是指，施加在铁电电容上的电场的强度和极性(即方向)可以使铁电电容中生成相应极化电荷，所述极化电荷对应于要写入的数据、即0或1。此外，术语“写入周期”既可以是指数据写入的周期，也可以是指数据写回的周期。数据写回是指，铁电存储器的每次读取以后将所读取写回到被读取的存储单元中，这是因为铁电存储器的读取为破坏性的、即会破坏所存储的极化电荷，因此在每次读取以后必须将相同数据写回到原存储单元。措辞“控制板线和位线的电平”是指，控制分别施加在铁电电容两端的板线和位线的电平的大小，由此控制施加在铁电电容上的电场的强度和方向。

在本发明的一个优选方案中规定，第一电场和第二电场的强度相同。通过每次写入时给铁电电容施加大小相同、方向相反的电场，可更有效地减小铁电存储器的印记效应。同时，通过使第一时间段和第二时间段的时长相同，可以进一步减小、甚至消除铁电存储器的印记效应。

在本发明的一个扩展方案中规定，在第一时间段，控制板线和位线的电平包括下列步骤：

根据要写入到该铁电存储单元中的数据确定第二电场的极性并由此确定第一电场的极性；以及