專利名稱：鐵電存儲(chǔ)器的元件結(jié)構(gòu)及非破壞讀出方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將鐵電體的殘留極化的磁滯特性利用在數(shù)據(jù)保持的鐵電存儲(chǔ)元件，尤其涉及非破壞讀出鐵電存儲(chǔ)器。
背景技術(shù)：
眾所周知，鐵電體材料具有磁滯特性，可以利用該特性形成非易失性存儲(chǔ)器，記錄數(shù)據(jù)。以前，這種存儲(chǔ)器的讀出法是破壞讀出法，即，是需要向?yàn)榱俗x出而被選擇的存儲(chǔ)器單元進(jìn)行再寫入的、利用極化反轉(zhuǎn)電流的破壞讀出。此時(shí)，由于再寫入動(dòng)作的存在，讀出速度低下的問(wèn)題和疲勞問(wèn)題是對(duì)Flash存儲(chǔ)器的缺點(diǎn)而成為瓶頸。因此，開始研究非破壞讀出方法，但有“1”和“0”的差異小、如IT型在讀出電流差的方式中工序上的可靠性的問(wèn)題等各種問(wèn)題。
進(jìn)行非破壞讀出時(shí)，有“1”和“0”的信號(hào)量差異小的問(wèn)題。因此，例如有采取如下所述的讀出方法的技術(shù)方案。
特開平5-55664施加Vc以下的脈沖，讀出微分介電常數(shù)的差。
特開平5-129622施加Vc以下的雙極脈沖，檢測(cè)出電流應(yīng)答的第二諧波成分的位相。
特開平6-275062施加Vc以下的雙極脈沖，檢測(cè)出電流應(yīng)答的第二諧波成分的位相。
對(duì)于上述各種方法進(jìn)行說(shuō)明，在將微分介電常數(shù)的差用于數(shù)據(jù)讀出的方法(特開平5-55664)中，微分介電常數(shù)的差很小，難以用通常的讀出法檢測(cè)出。另外，由于受到持續(xù)讀出周期或數(shù)據(jù)干擾等影響，差很容易被消除。
在位相檢測(cè)出諧波成分的差的方法(特開平5-129622、特開平6-275062)中，從幾乎是噪聲中選出微小的信號(hào)，讀出靈敏度是很大的問(wèn)題。
除此之外，還有讀出施加微小偏壓時(shí)的電流差的非破壞讀出方法，但是，施加微小偏壓時(shí)的電流差是由于鐵電體元件的轉(zhuǎn)換引起的差，有隨著時(shí)間的流逝而消失的傾向。最初的“1”和“0”的差越大，這種傾向越顯著，實(shí)質(zhì)上不可能進(jìn)行非破壞讀出。
專利文獻(xiàn)1特開平5-55664專利文獻(xiàn)2特開平5-129622專利文獻(xiàn)3特開平6-275062發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的方法。
(a)根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)行鐵電存儲(chǔ)器的非破壞讀出的方法，其特征在于，由讀出側(cè)具有的諧振電路用某種諧振頻率諧振而輸出向鐵電存儲(chǔ)器元件施加脈沖時(shí)的應(yīng)答(圖1)。
(b)在根據(jù)(a)所述的方法中，施加的脈沖可以是Sin波、三角波、方波中的任一個(gè)，單極或雙極中的任一個(gè)。另外，脈沖的振幅只要小于等于鐵電體薄膜的抗電壓(Vc)就可以，但優(yōu)選是在讀出信號(hào)被檢測(cè)出的范圍內(nèi)盡量小的電壓。其原因是，例如，元件結(jié)構(gòu)采用簡(jiǎn)單矩陣結(jié)構(gòu)的時(shí)候，由于不具有選擇晶體管，因此，寫入時(shí)和讀出時(shí)都在施加脈沖的振幅(電壓)中部分地時(shí)常施加在非選擇電容器。此時(shí)，施加電壓越小，來(lái)自非選擇電容器的多余的位線電容越小，并反映在動(dòng)作速度。
(c)在(a)中，在諧振方法中采用的是LC諧振器，但也可以采用使用晶體管的方法(圖2)。
(d)在(a)～(c)中，當(dāng)鐵電存儲(chǔ)器元件的電容為C、諧振頻率為f時(shí)，可以成立f＝1/(2π(LC))(L是感應(yīng)系數(shù))的關(guān)系式。即，若C只改變?chǔ)，諧振頻率f就只改變?chǔ)。本發(fā)明在讀出記錄信息時(shí)，將諧振頻率的變化作為記錄信息非破壞取出。即，將任意時(shí)間的諧振頻率f+Δf變換為應(yīng)答信號(hào)，取出信息。在此，向應(yīng)答信號(hào)的變換采用通常的FM解調(diào)的方法，但也可以采用其他方法(圖1)。
(e)在本發(fā)明中，在鐵電電容器中記錄某種信息(“0”以及“1”)時(shí)，極化P1狀態(tài)時(shí)，Δf1以與施加電壓相同的極性被放大，記錄相反的信息時(shí)，即極化P2狀態(tài)時(shí)，Δf2以與施加電壓相反的極性被放大。
(f)在本發(fā)明中，例如，有在一個(gè)存儲(chǔ)器元件記錄一位信息的所謂簡(jiǎn)單矩陣型鐵電存儲(chǔ)器。另一方面，為了更有效地取出(a)～(e)，合成來(lái)自兩個(gè)存儲(chǔ)器元件的應(yīng)答，作為一位的信息，并且，兩個(gè)存儲(chǔ)器元件優(yōu)選分為記錄用元件和參考用元件。參考用存儲(chǔ)器元件可以共用，也可以各個(gè)位具備一個(gè)，如果是共用，那么具有增加存儲(chǔ)器電容的效果，如果各個(gè)位具備一個(gè)，那么可以減少向各個(gè)信號(hào)線施加讀出信號(hào)的時(shí)序控制負(fù)擔(dān)(圖3)。
(g)在(f)中，對(duì)于本發(fā)明的非破壞讀出方法，進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。圖4是將一個(gè)存儲(chǔ)器元件作為一位使用時(shí)的例子。由于讀出信息是處理來(lái)自存儲(chǔ)器元件的應(yīng)答而生成的脈沖的位相，因此需要成為用于判斷其的基準(zhǔn)的脈沖。因此，在本實(shí)施例中，將另外的讀出用的輸出脈沖作為基準(zhǔn)脈沖。此時(shí)，基準(zhǔn)脈沖通過(guò)的經(jīng)路一定，但向存儲(chǔ)器元件的讀出脈沖的經(jīng)路根據(jù)選擇存儲(chǔ)器元件的地址改變，不是固定的。因此，需要控制電路，該控制電路用于在途中的經(jīng)路的某個(gè)地方裝入選擇地址的信息而校正基準(zhǔn)脈沖或應(yīng)答脈沖的位相。因此，在此，在基準(zhǔn)脈沖的經(jīng)路夾著延遲校正電路。但是，也可以是具有同等功能的其他電路，例如，可以是控制向各個(gè)信號(hào)線施加讀出信號(hào)的時(shí)序的方法。對(duì)于位相差檢測(cè)方法，進(jìn)行如下的判斷，檢測(cè)來(lái)自存儲(chǔ)器元件的應(yīng)答和基準(zhǔn)脈沖的位相差，如果其在某個(gè)范圍內(nèi)就是“1”，如果不在某個(gè)范圍內(nèi)就是“0”。對(duì)于該判斷方法，可以用合成來(lái)自存儲(chǔ)器元件的應(yīng)答和基準(zhǔn)脈沖而形成的脈沖的振幅進(jìn)行判斷的方法，也可以用其他方法。圖5至圖7是將兩個(gè)存儲(chǔ)器元件作為一位使用的例子。在任何時(shí)候，對(duì)兩個(gè)存儲(chǔ)器元件給于讀出脈沖，合成其應(yīng)答作為一位信息。兩個(gè)存儲(chǔ)器元件分為記錄用元件和參考用元件。參考用元件可以共用，也可以各個(gè)位具備一個(gè)，如果是共用，那么具有增加存儲(chǔ)器電容的效果，但需要與圖4的例相同的校正位相的裝置。但是，由于可以用與圖4的例不同的任意比例加入?yún)⒖加迷?，因而與圖4的例相比可以簡(jiǎn)化校正位相的裝置、或根據(jù)參考用元件和檢測(cè)容限的關(guān)系省略校正位相的裝置(圖8)。另一方面，如果各個(gè)位具備一個(gè)參考用元件，那么由于記錄用元件和參考用元件的關(guān)系在哪個(gè)位都不會(huì)改變，因此，可以省略校正位相的裝置。合成來(lái)自兩個(gè)存儲(chǔ)器元件的應(yīng)答的時(shí)序是(1)諧振之前、(2)諧振之后的輸出、(3)再變換為應(yīng)答信號(hào)之后中的任何一種都可以，可以按(1)、(2)、(3)的順序共用化讀出電路，但按(3)、(2)、(1)的順序可以提高讀出的可靠性。
(h)在(a)～(g)中，可以采用在各個(gè)存儲(chǔ)器的典型的數(shù)據(jù)寫入方法。例如，作為本發(fā)明的研究對(duì)象的鐵電存儲(chǔ)器的一個(gè)形態(tài)，對(duì)簡(jiǎn)單矩陣型鐵電存儲(chǔ)器進(jìn)行說(shuō)明。簡(jiǎn)單矩陣型鐵電存儲(chǔ)器的電路如圖9所示，設(shè)置在字線和位線交叉的位置的一個(gè)電容器形成一個(gè)存儲(chǔ)器元件。用通常的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入。作為其一例，對(duì)非選擇存儲(chǔ)器元件的電壓成為選擇存儲(chǔ)器元件的電壓的1/3的、1/3V規(guī)則的寫入例進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)向選擇存儲(chǔ)器元件寫入“0”或“1”時(shí)，對(duì)字線以及位線按圖10或圖11的順序施加電壓。錯(cuò)開對(duì)各線變更電壓的時(shí)序，是為了防止在非選擇存儲(chǔ)器單元施加動(dòng)作電壓的1/3以上的電壓，優(yōu)選按如圖所示的形式進(jìn)行，但只要是進(jìn)行相同的動(dòng)作，就不限于圖例。按圖10或圖11的順序施加電壓時(shí)的選擇存儲(chǔ)器元件和非選擇存儲(chǔ)器元件的電壓如圖12或圖13所示。分別在第四順序進(jìn)行“0”或“1”的寫入。另一方面，進(jìn)行讀出動(dòng)作時(shí)，只在選擇字線WL1施加預(yù)定的脈沖，而其他的字線以及位線都不施加電壓。此時(shí)，施加在WL1的脈沖的電壓和頻率，優(yōu)選為對(duì)于非選擇存儲(chǔ)器元件不引起數(shù)據(jù)的反轉(zhuǎn)的電壓和頻率，要么是充分低的電壓、優(yōu)選為寫入電壓的1/3以下，或即使電壓稍微高也不引起數(shù)據(jù)的反轉(zhuǎn)的高頻率。
(i)根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)大電容存儲(chǔ)器。使用(a)～(h)，可以實(shí)現(xiàn)圖14的存儲(chǔ)器陣列。此時(shí)，存儲(chǔ)器陣列是在串聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)電容器存儲(chǔ)1位的結(jié)構(gòu)，將其作為1單位單元(Unit cell)，平面狀地采取簡(jiǎn)單矩陣結(jié)構(gòu)。并且，將簡(jiǎn)單矩陣結(jié)構(gòu)多層層積的是圖13，在所有的單元只有進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入的電路形成在Si晶片上，寫入電路全部設(shè)置在電容器單元的下面。將這些作為1塊，組合多個(gè)塊，將全塊同時(shí)或非同時(shí)地以非破壞的方式與讀出電路組合而實(shí)現(xiàn)大電容的是圖15。


圖1是本實(shí)施形式的鐵電存儲(chǔ)器元件的結(jié)構(gòu)圖，其中，將施加脈沖時(shí)的應(yīng)答，通過(guò)讀出側(cè)具有的諧振電路用某種諧振頻率諧振而輸出。
圖2示出了根據(jù)本實(shí)施形式的由晶體管的LC諧振器的代替電路。
圖3是根據(jù)本實(shí)施形式的鐵電存儲(chǔ)器元件的結(jié)構(gòu)圖，其中，合成來(lái)自兩個(gè)存儲(chǔ)器元件的應(yīng)答作為1位的信息，并且，兩個(gè)存儲(chǔ)器元件分為記錄用元件和參考用元件。
圖4示出了根據(jù)本實(shí)施形式的將一個(gè)存儲(chǔ)器元件作為1位使用時(shí)的順序例。
圖5示出了根據(jù)本實(shí)施形式的將兩個(gè)存儲(chǔ)器元件作為1位使用時(shí)的順序例(其一)。
圖6示出了根據(jù)本實(shí)施形式的將兩個(gè)存儲(chǔ)器元件作為1位使用時(shí)的順序例(其二)。
圖7示出了根據(jù)本實(shí)施形式的將兩個(gè)存儲(chǔ)器元件作為1位使用時(shí)的順序例(其三)。
圖8示出了根據(jù)本實(shí)施形式的將兩個(gè)存儲(chǔ)器元件作為1位使用時(shí)的極化狀態(tài)和輸入輸出信號(hào)。
圖9示出了根據(jù)本實(shí)施形式的用1/3V規(guī)則或1/2V規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入動(dòng)作的簡(jiǎn)單矩陣型鐵電存儲(chǔ)器元件的等效電路。
圖10示出了根據(jù)本實(shí)施形式的在1/3V規(guī)則中寫入“0”時(shí)的字線、位線動(dòng)作狀態(tài)。
圖11示出了根據(jù)本實(shí)施形式的在1/3V規(guī)則中寫入“1”時(shí)的字線、位線動(dòng)作狀態(tài)。
圖12示出了根據(jù)本實(shí)施形式的在1/3V規(guī)則中寫入“0”時(shí)的存儲(chǔ)器元件的電壓施加狀態(tài)。
圖13示出了根據(jù)本實(shí)施形式的在1/3V規(guī)則中寫入“1”時(shí)的存儲(chǔ)器元件的電壓施加狀態(tài)。
圖14示出了根據(jù)本實(shí)施形式的在寫入電路上多層層積將在串聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)電容器存儲(chǔ)1位的結(jié)構(gòu)作為1單位單元的平面狀簡(jiǎn)單矩陣結(jié)構(gòu)而形成的框圖。
圖15示出了根據(jù)本實(shí)施形式的在寫入電路上集成多個(gè)多層層積在串聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)電容器存儲(chǔ)1位的結(jié)構(gòu)作為1單位單元的平面狀簡(jiǎn)單矩陣結(jié)構(gòu)、組合同時(shí)讀出全部塊的電路的本發(fā)明的非破壞讀出型鐵電存儲(chǔ)器元件。
圖16示出了根據(jù)本實(shí)施形式的在各個(gè)位線具備一個(gè)參考用鐵電電容器的鐵電存儲(chǔ)器元件的剖面圖。
圖17示出了根據(jù)本實(shí)施形式的0.6μm×0.6μm PZTN電容器的磁滯曲線。
圖18示出了根據(jù)本實(shí)施形式的在各個(gè)位線具有一個(gè)參考用電容器的存儲(chǔ)器元件的等效電路。
圖19示出了根據(jù)本實(shí)施形式的在所有的存儲(chǔ)用電容器上串聯(lián)地層積設(shè)置參考用單元而形成的簡(jiǎn)單矩陣型鐵電存儲(chǔ)器元件的、串聯(lián)層積設(shè)置的兩個(gè)電容器的剖面SEM照。
圖20示出了根據(jù)本實(shí)施形式的在所有的存儲(chǔ)用電容器上串聯(lián)地層積設(shè)置參考用單元而形成的簡(jiǎn)單矩陣型鐵電存儲(chǔ)器元件的、串聯(lián)層積設(shè)置的兩個(gè)電容器的磁滯曲線。
圖21示出了根據(jù)本實(shí)施形式的在所有的存儲(chǔ)用電容器上串聯(lián)地層積設(shè)置參考用單元而形成的簡(jiǎn)單矩陣型鐵電存儲(chǔ)器元件的等效電路。
圖22示出了在根據(jù)本實(shí)施形式的在所有的存儲(chǔ)用電容器上串聯(lián)地層積設(shè)置參考用單元而形成的單位單元施加0.2V的脈沖、被FM調(diào)制的讀出信號(hào)、以及被FM解調(diào)的讀出信號(hào)。
圖23示出了層積2層根據(jù)本實(shí)施形式的在所有的存儲(chǔ)用電容器上串聯(lián)地層積設(shè)置參考用單元而形成的電容為250kbit的簡(jiǎn)單矩陣型存儲(chǔ)器陣列的、本發(fā)明的電容為500kbit的層積型存儲(chǔ)器元件的SEM剖面照。
圖24示出了根據(jù)本實(shí)施形式的鐵電電容器的電容根據(jù)讀出脈沖的電壓變化、諧振頻率根據(jù)電容變化而被調(diào)制時(shí)的波形。
圖25示出了根據(jù)本實(shí)施形式的鐵電體的極化方向和電容變化的關(guān)系。
圖26示出了對(duì)根據(jù)本實(shí)施形式的鐵電電容器的電容根據(jù)讀出脈沖的電壓變化、諧振頻率根據(jù)電容變化而被調(diào)制時(shí)的波形實(shí)施FM解調(diào)、根據(jù)此時(shí)的數(shù)據(jù)記錄狀態(tài)(極化的方向)讀出信號(hào)波形反轉(zhuǎn)。
圖27示出了根據(jù)本實(shí)施形式的利用現(xiàn)有方法從應(yīng)答信號(hào)直接取出差分的順序。
圖28示出了根據(jù)本實(shí)施形式的利用現(xiàn)有方法從應(yīng)答信號(hào)直接取出差分時(shí)的信號(hào)波形的比較。(20a時(shí)間和電流值的關(guān)系、20b電流的一次微分、20c電流的二次微分(第二諧波成分))圖29示出了根據(jù)本實(shí)施形式的利用現(xiàn)有方法從應(yīng)答信號(hào)直接取出差分時(shí)，如果對(duì)鐵電體薄膜施加微小電壓，只有第一周期極化狀態(tài)的差異表現(xiàn)在小磁滯回線形狀。
圖30示出了根據(jù)本實(shí)施形式的利用現(xiàn)有方法從應(yīng)答信號(hào)直接取出差分時(shí)，如果對(duì)鐵電體薄膜施加微小電壓，第二周期以后描繪同一小磁滯回線。
具體實(shí)施例方式
(a)用實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的電容器結(jié)構(gòu)。
制作了由1.字線(WL)、2.位線(BL)、3.數(shù)據(jù)寫入第一鐵電體層(Ca)、4.數(shù)據(jù)參考用第二鐵電體層(Cb)構(gòu)成的簡(jiǎn)單矩陣型鐵電存儲(chǔ)元件。此時(shí)的元件結(jié)構(gòu)圖如圖3a所示。
鐵電體材料使用Pb(Zr、Ti、Nb)O3薄膜。用旋轉(zhuǎn)涂布法，在PZT形成用溶膠凝膠溶液中，事先添加Nb和Si在650℃的氧氣氛圍中制作了150nm的PZTN(110/20/60/20)薄膜。
實(shí)際制作的元件的剖面圖如圖16所示，該元件以0.6μm規(guī)則形成，所有的電容器由0.6μm×0.6μm面積的微小電容器構(gòu)成。此時(shí)的典型的磁滯特性如圖17所示。
另外，制作的元件的等效電路圖如圖18所示。
(b)接著，試制了在所有的存儲(chǔ)用電容器上串聯(lián)地層積設(shè)置參考用單元、將非選擇電容抑制為最小而形成的簡(jiǎn)單矩陣型鐵電存儲(chǔ)器元件。
制作了由1.字線(WL)、5.第一位線(BLa)、6.第二位線(BLb)、3.第一鐵電體層(Ca)、4.第二鐵電體層(Cb)構(gòu)成的簡(jiǎn)單矩陣型鐵電存儲(chǔ)器元件(圖3b)。
串聯(lián)設(shè)置的兩個(gè)電容器(記錄用單元+參考用單元)的放大照如圖19所示。另外，如圖20所示，此時(shí)的記錄用單元和參考用單元的特性幾乎相同，示出了良好的特性。
另外，試制的元件的等效電路圖如圖21所示。在本實(shí)施例中，在所有的寫入電容器通過(guò)同一字線串聯(lián)連接參考用電容器的優(yōu)點(diǎn)是，非選擇電容被抑制為最小，施加在同一字線的電源串?dāng)_完全被消除。
如圖22所示，寫入在這樣試制的鐵電存儲(chǔ)器元件的數(shù)據(jù)用0.1V振幅脈沖可以讀出寫入信號(hào)。
另外，利用本發(fā)明試制的兩層層積的500kbit電容的元件剖面圖如圖23所示。并且，該存儲(chǔ)器元件示出了良好的存儲(chǔ)特性。
(c)對(duì)于本發(fā)明使用的讀出方法，以下面的實(shí)施例為基礎(chǔ)進(jìn)行更詳細(xì)的論述。
對(duì)鐵電存儲(chǔ)器元件(具體是鐵電電容器)施加Sin波、方波、三角波等形狀的脈沖。
讀出此時(shí)的應(yīng)答，用LC諧振電路諧振。此時(shí)，鐵電電容器的電容根據(jù)脈沖的電壓變化，同時(shí)，諧振頻率根據(jù)電容變化而變化。此時(shí)被調(diào)制的波形如圖24所示。
在此，圖25示出了鐵電體的極化方向和電容變化的關(guān)系，眾所周知，電容變化的方向根據(jù)記錄狀態(tài)逆轉(zhuǎn)。由于電容變化的方向也當(dāng)然地反映在諧振頻率的變化方向，因此，諧振頻率的變化方向也根據(jù)記錄(極化)狀態(tài)逆轉(zhuǎn)。
因此，將諧振頻率變換為電壓等的應(yīng)答信號(hào)，如圖26所示，獲得由“1”或“0”位相反轉(zhuǎn)的應(yīng)答信號(hào)。
實(shí)際上，由于電容變化小，對(duì)于原來(lái)的諧振頻率只產(chǎn)生10-4～10-7倍的變化。該變化與電壓成比例，但由于非破壞讀出的特性是只施加低電壓，因此，頻率變化變的更小。
這些符合以下的(1)式。
ΔCfCf0=ϵ(3)ϵ(2)Epcos(ωpt)]]>+ϵ(4)ϵ(2)Ep2cos(2ωpt)]]>+ϵ(5)ϵ(2)Ep3cos(3ωpt)+············---(1)]]>取出該變化只能用頻率檢測(cè)。作為比較例，給鐵電電容器施加+3V或-3V，預(yù)充電為“0”或“1”并寫入數(shù)據(jù)之后，施加微小振幅(0.2V)的Sin波，從此時(shí)的應(yīng)答信號(hào)(小磁滯回線)直接取出差分(圖27)。進(jìn)行各種研究，得到了如圖28所示的結(jié)果。圖28a示出了時(shí)間和電流值的關(guān)系，圖28b示出了電流的一次微分，并且圖28c示出了電流的二次微分。
根據(jù)以上的結(jié)果，對(duì)于主要的信號(hào)，“1”和“0”之間幾乎沒(méi)有差異，即使有一些由于極化方向的差異，需要的信息也埋沒(méi)在串?dāng)_中而被完全消除。
其原因是，如果對(duì)鐵電體薄膜施加微小電壓，只有第一周期極化狀態(tài)的差異表現(xiàn)在小磁滯回線形狀(圖29)，而第二周期以后，由于描繪同一小磁滯回線(圖30)，因此，對(duì)于線形介電常數(shù)等主要的信息，沒(méi)有“1”和“0”的差異(非線形介電常數(shù)是線形介電常數(shù)的＜1/1000＝。圖30示出了實(shí)測(cè)的小磁滯回線，形成中心對(duì)稱的圓形狀，該點(diǎn)也就證明了特開平5-55664施加Vc以下的脈沖、讀出微分介電常數(shù)的差；特開平5-129622施加Vc以下的雙極脈沖、檢測(cè)出電流應(yīng)答的第二諧波成分的位相；以及特開平6-275062施加Vc以下的雙極脈沖、檢測(cè)出電流應(yīng)答的第二諧波成分的位相等先前申請(qǐng)的非破壞讀出方式不成立。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的非破壞讀出，不受成為非破壞讀出時(shí)的問(wèn)題的“1”和“0”的差小、伴隨周期的差分的減少等問(wèn)題的限制。并且，在通常的讀出方法中，存在隨著鐵電體元件尺寸的減少讀出容限ΔQ減少的問(wèn)題，但在根據(jù)本發(fā)明的方法中，f＝1/(2π(LC))的關(guān)系，將ΔC/C ∝ΔF/F用于讀出規(guī)則，因此，比通常的方法，降低隨著鐵電體元件尺寸的減少的影響，有利于高集成化。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
符號(hào)說(shuō)明C1、C2電容器；R1、R2電阻；ξ阻尼因素；fc截止頻率；C11、C12、C21、C11a、C11b、C12a、C12b、C21a、C21b、C22a、C22b鐵電電容器；WL、WL1、WL2、1WL、2WL字線；BL1、B1a、BLb、BL1、BL2、1BL、2BL、BL1a、BL1b、BL2a、BL2b位線；NF、Nfa、NFb、1NF、2NFPZTN鐵電薄膜；SO、1SO、2SO、3SOSiO2層間絕緣膜。
權(quán)利要求
1.一種進(jìn)行鐵電存儲(chǔ)器的非破壞讀出的方法，其特征在于，由讀出側(cè)具有的諧振電路用某種諧振頻率諧振而輸出向鐵電存儲(chǔ)器元件施加脈沖時(shí)的應(yīng)答。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，施加的脈沖是Sin波、三角波、方波中的任一個(gè)，單極或雙極中的任一個(gè)，脈沖的振幅小于等于Vc。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，當(dāng)鐵電存儲(chǔ)器元件的電容為C、諧振頻率為f時(shí)，若C只改變?chǔ)，諧振頻率f就只改變?chǔ)，取出其信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，將任意時(shí)間的諧振頻率f+Δf變換為應(yīng)答信號(hào)，取出信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，用鐵電體的極化狀態(tài)，記錄某種信息時(shí)，反映一個(gè)方向的極化P1狀態(tài)而發(fā)生Δf1調(diào)制，反映逆方向的極化P2狀態(tài)而發(fā)生Δf2調(diào)制時(shí)，Δf1和Δf2具有相反的極性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，合成來(lái)自兩個(gè)存儲(chǔ)器元件的應(yīng)答，作為一位的信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，隔著在平行的第一位線和第二位線的中心交叉的字線串聯(lián)連接、并具有相同電容的兩個(gè)鐵電電容器，不包括由蓄積一位數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的選擇晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，兩個(gè)存儲(chǔ)器元件分為記錄用元件和參考用元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，合成來(lái)自兩個(gè)存儲(chǔ)器元件的應(yīng)答之后，同時(shí)讀出。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，鐵電體材料使用Pb(Zr、Ti、Nb)O3。
全文摘要
在鐵電存儲(chǔ)器元件中，有一些對(duì)于非破壞讀出方法的研究，但“1”和“0”的差異小和工序上的可靠性的問(wèn)題一直沒(méi)有得到解決。本發(fā)明提供了一種適合于簡(jiǎn)單矩陣結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器元件的非破壞讀出方法。根據(jù)本發(fā)明的非破壞讀出型鐵電存儲(chǔ)器的非破壞讀出方法包括在鐵電存儲(chǔ)器元件串聯(lián)設(shè)置的一對(duì)記錄用單元和參考用單元寫入1位信息的步驟；非破壞讀出通過(guò)讀出側(cè)具備的諧振電路用某種諧振頻率諧振對(duì)于寫入在一對(duì)記錄用單元和參考用單元的1位信息施加脈沖時(shí)的應(yīng)答后輸出的輸出信號(hào)的步驟。
文檔編號(hào)G11C11/22GK1677560SQ20051005531
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2005年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者木島健, 濱田泰彰 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社