[发明专利]铁电存储器装置

说明书

技术领域

本发明涉及铁电存储器装置，特别是涉及对连接有存储器单元的位线的电容进行调节的铁电存储器装置。

背景技术

铁电存储器(FRAM：Ferroelectric Random Access Memory，铁电随机存取存储器(FRAM：注册商标))通过使用铁电电容器具有的磁滞特性(hysteresis)，实现存储数据的非易失性(例如，约10年左右的保持性能)和例如约数10ns左右的高速数据写入性能这样的优异的特性。

另一方面，由于在铁电电容器的磁滞特性的控制时，需要驱动较大的电容，因此，保持现状则难以实现例如具有数ns左右的存取时间的静态随机存取存储器(SRAM：Static Random Access Memory)级的高速动作。另外，由于每次重复极化反转时，铁电电容器的特性逐渐劣化，因此，具有数据替换次数限制在平均1个电容器10¹⁴次左右这样的问题。

为了解决该问题，存在下述方法：通常动作时将铁电电容器作为简单的电容元件使用，进行利用充电电荷保持数据的动态随机存取存储器(DRAM：Dynamic Random Access Memory)模式动作，仅在切断电源时，进行利用磁滞特性使数据非易失化的FRAM模式的动作(例如，参照专利文献1及专利文献2)。

在该方法中，通常动作时不使用磁滞特性，通过使驱动的电容降低来实现动作的高速化，另外，由于极化反转也不发生，因此具有能够抑制器件的特性劣化这种效果。

在DRAM模式中，连接有存储器单元的位线(BL：Bit Line)的电容越小，对高速动作越有利，另一方面，在FRAM模式中，为了读出残留极化电荷需要大的BL电容。由于该折衷选择，只能够在FRAM模式可动作的范围内减小BL电容，因此高速化是存在极限的。

在断开电源期间也保持数据的情况下，需要在切断电源时，有必要对在DRAM模式下动作的存储器单元以FRAM模式进行数据写入、使数据非易失化。因此，随着存储器大小的增大，切断电源时必要的FRAM模式动作时间变长。

专利文献1：日本特开平06-125056号公报

专利文献2：日本特开平08-203266号公报

发明内容

BL电容不变的情况下，需要将电容值设定在DRAM模式及FRAM模式双方能够动作的范围内。因此，通过降低BL电容来实现高速化存在极限。混合存储器用途的FRAM的课题在于提高存取速度，但在电容负载大的非易失(FRAM)动作中难以高速化。

本发明的目的在于，提供一种铁电存储器装置，其在BL上设置负载电容调节单元，通过按DRAM模式和FRAM模式分别设定BL上的电容，能够使DRAM模式下的BL电容减小化导致的高速化，和FRAM模式下的BL电容确保这双方兼顾并存。

另外，本发明的目的在于，提供一种铁电存储器装置，在通常动作时，为了高速动作而以电容负载小的DRAM动作模式动作，在接通/断开电源时，为了断开电源期间的数据保持而以FRAM模式动作。

根据用于实现上述目的的本发明的一个方式，提供一种铁电存储器装置，其特征在于，包括：多个位线，其在列方向配置；多个字线，其与上述位线正交，在行方向配置；多个极板线，其与上述位线正交，在行方向配置；位线控制线，其与上述位线正交，在行方向配置；铁电存储器单元，其由铁电电容器和存储器单元晶体管构成，其中，该铁电电容器配置于上述多个位线与上述多个字线及上述极板线的交叉部、一个电极与上述极板线连接，该存储器单元晶体管源极与上述铁电电容器的另一电极连接、漏极与上述位线连接、栅极与上述字线连接；和负载电容调节单元，其由负载电容和负载电容调节晶体管构成，其中，该负载电容配置于上述多个位线与上述位线控制线的交叉部、一个电极与接地电位连接，该负载电容调节晶体管源极与上述负载电容的另一电极连接、漏极与上述位线连接、栅极与上述位线控制线连接。

发明效果

根据本发明的铁电存储器装置，在BL上设置负载电容调节单元，通过按DRAM模式和FRAM模式分别设定BL上的电容，能够使DRAM模式下的BL电容减小导致的高速化，和FRAM模式下的BL电容确保这双方兼顾并存。

根据本发明的铁电存储器装置，能够在通常动作时，为了高速动作而以电容负载小的DRAM动作模式动作，在断开/接通电源时，为了断开电源期间的数据保持而以FRAM动作模式动作。

根据本发明的铁电存储器装置，能够实现与SRAM同等程度的动作速度高速化。