[发明专利]铁电内存及其数据读取、写入与制造方法和电容结构

说明书

本案所提供的铁电内存的一个选定铁电记忆胞电性耦接至第一与第二位线、第一与第二字线以及板线。此选定铁电记忆胞包括：第一场效应晶体管、第二场效应晶体管以及铁电电容。其中，第一场效应晶体管的控制端电性耦接至第一字线，第一场效应晶体管的第一通路端电性耦接至第一位线，其第二通路端电性耦接至铁电电容的第一电容端及第二场效应晶体管的第二通路端；铁电电容的第二电容端电性耦接至板线；第二场效应晶体管的控制端电性耦接至第二字线，且其第一通路端电性耦接至第二位线。

技术领域

本发明涉及铁电内存的技术领域，特别是有关于铁电内存的结构、数据读取、写入与制造方法和电容结构。

背景技术

随着铁电材料的发展，在某些文献中已经提出将铁电场效应晶体管应用于动态随机存取内存中的构想。例如：美国专利第6067244号专利。然而，这些文献中提出的技术存在许多缺陷。其中一个缺陷在于，这些文献中使用的铁电材料难以与硅晶材并接(synthesize)。此外，某些铁电材料还需要较厚的铁电层(大于200nm)才能呈现出作为铁电材料所需的特性。因此，现有的技术很难减少铁电场效应晶体管的尺寸，而且在制程上较为困难，成本也较高。近期虽有文献提出使用掺杂HfO₂的铁电材料来减少铁电场效应晶体管尺寸的技术，但这种铁电材料使用的HfO₂掺杂浓度极低(约3-5％)，因此非常难以控制整个晶圆的掺杂均匀度。

然而，铁电场效应晶体管的使用存在许多问题。举例来说，在受到1/2个程序化电压(一个程序化电压代表在程序化一个内存细胞时所需的电压)的偏压的时候，就容易影响到储存在铁电场效应晶体管中的数据内容。在目前，一个解决之道就是：在写入数据(或写入1)的时候，使连接至选用(selected)的字线(word line，WL)或位线(bit line，BL)、但未被选用(unselected)的内存细胞，偏压至2/3个程序化电压，并且将其它未被选用的字线偏压至1/3个程序化电压；而在删除数据(或写入0)的时候，则使连接至选用的字线或位线、但未被选用的内存细胞，偏压至1/3个程序化电压，并且将其它未被选用的字线偏压至2/3个程序化电压。通过此种方式，可以减少内存细胞中的数据受到影响的机率。

因此，综合来说，现有的技术仍存在缺陷。对于铁电领域来说，一个新的铁电内存架构及相关的操作方式，都是各方积极研究的对象。

发明内容

本发明提供一种铁电内存及其数据读取、写入与制造方法和电容结构，以期在铁电领域中提供一个新的发展方向。

在一个角度上，本发明提供了一种铁电内存的数据读取方法，适用于读取储存在铁电内存中的数据。其中，此铁电内存包括至少一个铁电记忆胞，此铁电记忆胞包括第一场效应晶体管以及第一铁电电容，第一场效应晶体管包括控制端、第一通路端及第二通路端，第一铁电电容包括第一电容端与第二电容端，第一场效应晶体管的控制端电性耦接至第一字线，第一场效应晶体管的第一通路端电性耦接至第一位线，第一场效应晶体管的第二通路端电性耦接至第一铁电电容的第一电容端，第一铁电电容的第二电容端电性耦接至板线。此数据读取方法包括：提供第一讯号至板线，其中第一讯号在第一时段之中的电位与在第一时段之外的电位不同；提供第二讯号至第一字线，其中第二讯号在第二时段之中的电位与在第二时段之外的电位不同；在第二时段之中取得第一位线的第一数据讯号；在第一时段之中，根据第一数据讯号的电位与第一参考电位之间的关系，写入对应的数据至铁电记忆胞中；以及根据第一数据讯号的电位与第一参考电位之间的关系，输出铁电记忆胞所储存的数据。其中，第一时段完全涵盖第二时段，且在第一时段之中，第一讯号的电位维持不变。

在一个实施例中，还在第二时段结束的同时或之后，调整第一位线的电位至预设电位。