[发明专利]在数据存储元件中读和再存储数据的方法

说明书

本发明涉及从数据存储元件中读和再存储数据，具体涉及从铁电随机存取存储器(FERAM)组件(cell)中读和再存储(restore)数据。

非易失数据存储元件的存储密度和功耗在包括便携计算机和个人能信的低功率应用中越来越在变为重要问题。典型地，铁电非易失数据存储元件含有一个电容器和一个开关，该电容器用于以极化存储存储信息，该开关例如是一个双向导通门，用于存取该电容器。当双向导通门例如是一个互补型金属氧化物半导体(CMOS)导通门用以作为一个开关来存取铁电存储器电容器时，数据能被存储和再存储而不劣化降级，因为导通门两端无电压降。然而，在高密度FERAM的设计中，具有单个晶体管的导通门是优选的，因为它比双向导通门使用较少的硅面积。

本领域的技术人员理解，通过单个n沟道绝缘栅场效应晶体管导通门传送的高电平电压降低了等于一个晶体管阈值电压的量值，结果，当在FERAM组件中存储和再存储代表逻辑“1”的高电压时，导致电压降级。类似地，通过单个P沟道绝缘栅场效应晶体管导通门电路传送的低电平电压被降级了等于一个晶体管阈值电压的量值，结果，当在FERAM组件中存储和再存储代表逻辑“0”的低电压时，导致电压降级。导致，在随后的“读取”操作期间，存储器组件不对称地工作，而且从存储器组件提取较少电荷。

用于避免在具有单个晶体管导通门电路的FERAM中数据降级的一种技术是使用字线升压器(Wordline boostrer)。这种技术使用升压器把字线电压(该字线电压是一个阈值电压高于电源电压)施加到导通门电路晶体管的栅极上。较高的栅极电压避免电压降级。但是，每当字线电压被升压，该升压器就消耗功率。况且，升高字线电压需要附加电路，该附加电路占用硅面积。

据此，具有一种能量有效技术用以在具有单个晶体管导通门的非易失存储器组件中读数据和完全地再存储数据是有益的，不使用附加电路实现这种技术也是有益的。

图1示出一种一晶体管加一电容器配置结构的铁电存储器组件的示意图，该配置连接到一个比特线电容器和一个读出放大器上，在根据本发明的第一个实施例的方法中使用；

图2示出具有一种两晶体管加两电容器配置结构的铁电存储器组件的示意图，该配置连接到一个比特线电容器、一个互补比特线电容器和一个读出放大器上，在根据本发明的第二个实施例的方法中使用；

图3示出根据现有技术实施例的现有技术磁滞回线极化电荷在读过程期间为铁电电容器电压的函数；

图4示出根据本发明的实施例磁滞回线的极化电荷在读和写过程期间为铁电电容器电压的函数。

总的来说，本发明提供一种在数据存储元件例如铁电存储器组件中存取数据的方法。更具体地说，本发明提供一种用于在FERAM组件内在“读”操作之后再存储数据的方法。

图1示出一种一晶体管加一电容器配置的铁电存储器组件的示意图。存储器组件10包括一个n沟道绝缘栅场效应晶体管(FET)用以作为开关11，和一个铁电电容器12用以作为具有极化存储的电容器。FET11具有一个栅极，连接到字线14；一个源极，经铁电电容器12连接到板线(plate line)15；和一个漏极，连接到比特线16。请注意，FET的栅极用以作为控制电极，源极和漏极用以作为电流传导电极。字线14把控制信号传送到FET11，板线15把再存储信号传送到铁电电容器12，比特线16传送数据。在存储器元件中使用的字线、板线和比特线已全面地在由Evans和Womack撰写的文章“具有铁电存储器组件的实验的512比特非易失存储器(IEEE杂志，固态电路，Vol.23，No.5.P.1171-1175，1988年10月)中叙述了，并引用在这里作为参考。图1还包括比特线电容器17，连接到比特线16和读出放大器18，在启动时，在读过程期间，读出放大器18读比特线16上的电压并与预定基准电位进行比较。根据在比特线16上的电压和预定基准电位之间的关系确定从存储器组件10读的逻辑值。在存储器组件10内存储的数据逻辑值由铁电电容器12的极化状态来确定。在铁电电容器12的电极上的具有正符号的电位大于铁电电容器12的另一个电极上的电位时，铁电电容器12两端的电压规定为正的。当铁电电容器12的电极上具有正符号的电荷为正的时候，铁电电容器12电荷的极性规定为正的。