[发明专利]强电介质存储装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及强电介质存储装置及其控制方法。

背景技术

强电介质存储装置是一种非挥发性存储器，由于具有速度快、功耗低、可反复使用且寿命长的优点，因此在多媒体逐步普及的社会中可能性受到很高的评价。近几年，内置有强电介质存储装置的多媒体产品不断涌出，且其数量也是逐年增加。

在未使用强电介质电容器的状态下，强电介质电容器在图1所示的极化特性图中的原点即施加电压0表示极化0，该强电介质电容器是在强电介质存储装置中存储信息的主要部分。而且，例如，若在低温状态下施加超过极化逆转电压(VCL)的电压，则极化量按照施加电压沿着以P1-P2-P3-P4所示的特性曲线移动，并且，若停止施加电压，则维持P2或P4的两个极化状态，并存储数据1及数据0。

并且，对强电介质电容器原来具有的物性而言，如图1所示，在高温下：在未施加电压的状态下在高温下的极化量P12少于在低温下的极化量P2，回差(hysteresis)宽度变窄，极化逆转电压(VCH)低于在低温下的极化逆转电压(VCL)，极化量沿着以P1-P12-P3-P14所示的特性曲线移动。如此，极化逆转电压具有负温度特性。

在此，应该注意的是，在图1中表示与温度无关在固定的电压下使强电介质电容器的极化逆转的例子。

强电介质电容器，若一次被放置在高温下，则即使再次被放置在低温下也维持极化量减少了的状态，极化量沿着以P11-P12-P13-P14所示的特性曲线移动。

若针对如上所述的强电介质电容器具有的温度依赖性不实施任何对策，则不能灵活写入数据、或导致数据保持特性的恶化，因而可保证工作的温度范围窄于其它非挥发性存储器。问题是，如上所述的情况会阻碍具有强电介质存储装置的产品的普及。

以往提出了一种强电介质存储元件的设计方法，该强电介质存储元件可以在规定的工作温度范围内提高读出容限(例如，参照专利文献1)。并且，公开了：用于缩小存储单元面积的结构、等效电路、制造方以及一种技术，通过对适合于如此制造的强电介质存储元件的施加电压脉冲宽度进行可变控制，从而提高数据保持特性，并对制造时的特性不稳定以及强电介质存储装置的温度依赖性提出对策(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：(日本)特开平9-231774号公报(第5～6页，第4图)

专利文献2：(日本)特开2002-184170号公报(第9～26页，第1图，第3图，第14图)

然而，所述以往的技术的目的在于实现如下效果，即，以高成品率制造在一般的非挥发存储器的工作保证温度范围(0℃～70℃)内可以良好工作的强电介质存储装置，因此，该以往的技术只适合于设计并制造具有良好特性的强电介质存储元件。

因此，在需要使强电介质存储装置的工作温度范围扩大、且只通过以往的技术获得的设计容限不能适应的情况下，为了能够符合要求需要开发新的强电介质存储装置。例如，在对施加到强电介质存储装置的电压脉冲宽度进行可变控制的情况下，若应该适应的温度范围大，则最大脉冲宽度和最小脉冲宽度间的差距也变大。据此产生的问题是：由于向强电介质存储装置访问的时间被最大脉冲宽度限制，因此在一定的访问时间内难以使强电介质存储装置确实工作，从而对装置整体的工作带来坏影响等。

为了解决此问题，虽然可以采用以往的技术来开发新的强电介质存储装置，不过在开发时需要较高的成本和较长的期间，而且若变更了新开发的强电介质存储装置的磁心容量或规格，则会影响到装载该强电介质存储装置的装置整体，因此难以扩大工作保证范围。

再者，在所述以往的技术中存在的问题是：由于对写入/读出后的温度变化或放置没有对策，因此导致难以改写强电介质存储装置的数据，即导致压印(imprint)恶化，从而不可适应在温度变化剧烈的寒冷地带的室内和户外的使用等。

图2是产生了压印恶化的强电介质电容器的极化特性图。如图2所示，压印恶化是指在极化特性上损坏了施加电压的对称性的状态，若更加进行压印恶化则会难以改写信息。

而且，在制造强电介质存储装置的过程中，在出货前检验时进行加速应力试验，该试验以人工向强电介质存储装置施加应力状态，以使强电介质存储装置产生一定程度的压印恶化。