[發明專利]半導體器件和讀出半導體器件的數據的方法

有效

• 申請號: 201110277504.4
• 申請日: 2011-09-19
• 公開（公告）號: CN102543153A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 金鎬正;申在光;崔賢植;丁亨洙
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: G11C7/22
• 分類號: G11C7/22;G11C7/08;G11C7/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 蔡軍紅

技術領域

本公開涉及半導體器件，更具體地，涉及能夠存儲數據的半導體器件和讀出存儲在半導體器件中的數據的方法。

背景技術

根據對具有高存儲容量和低功耗的存儲器件的需要，已經進行研究以提供非易失性的且不執行刷新操作的下一代存儲器件。下一代存儲器件必須具有動態隨機存取存儲器(DRAM)的高集成度、閃速存儲器的非易失性特征、靜態隨機存取存儲器(SRAM)的高速度等等。引人注意的下一代存儲器件的示例是相變RAM(PRAM)、納米浮動柵存儲器(NFGM)、聚合體RAM(PoRAM)、磁RAM(MRAM)、鐵電RAM(FeRAM)、電阻RAM(RRAM)等等，并且預期這些存儲器件滿足前述條件。

發明內容

提供能夠在不用單獨布置參考單元的情況下有效讀出存儲在存儲單元中的數據的半導體器件以及讀出所述半導體器件的數據的方法。

附加方面將在下面的描述中被部分地闡明，以及從該描述中將部分地明顯，或者可以通過實踐提供的實施例而了解到。

根據本發明的一方面，一種半導體器件包括：存儲單元陣列，包括布置在至少一條位線和至少一條字線交叉之處的區域中的至少一個存儲單元；和讀出單元，讀出存儲在該至少一個存儲單元中的數據，其中該讀出單元包括連接控制單元，根據具有可變電壓電平的控制信號和該至少一條位線的電壓電平控制該至少一條位線和讀出線之間的連接；和讀出放大單元，比較讀出線的電壓與參考電壓并且讀出存儲在至少一個存儲單元中的數據。

該讀出單元還可以包括預充電單元，根據預充電使能信號將該讀出線預充電到第一預充電電壓。

該控制信號在預充電使能信號被激活的預充電時間段中可以具有第一電壓電平，并且在過渡(develop)使能信號被激活的過渡時間段中可以具有小于第一電壓電平的第二電壓電平。

至少一個存儲單元可以是能夠存儲多電平數據的多電平單元(MLC)，并且第二電壓電平可以改變為與該多電平數據當中的要被讀出的數據的電平對應。

至少一個存儲單元可以是能夠存儲分別與多個電阻電平對應的多電平數據的多電平電阻存儲單元，并且第二電壓電平可以改變為與該多電平數據當中的要被讀出的數據的電阻電平成正比。

連接控制單元可以包括：箝位單元，連接在至少一條位線和讀出線之間并且根據控制信號將該至少一條位線固定到恒定電壓電平。箝位單元可以包括：開關器件，響應于控制信號導通或截止，從而連接至少一條位線和讀出線。

連接控制單元可以在預充電時間段中連接至少一條位線和讀出線，由此該至少一條位線可以被預充電到與第一電壓電平和開關器件的閾值電壓之間的差對應的第二預充電電壓。

如果在過渡時間段中至少一條位線的電壓電平小于第二電壓電平和開關器件的閾值電壓之間的差，則連接控制單元可以連接該至少一條位線和讀出線。當至少一條位線和讀出線連接時，讀出線的電壓電平可以減小到至少一條位線的電壓電平，并且讀出放大單元可以將至少一個存儲單元感測為接通(ON)單元。

如果在過渡時間段中至少一條位線的電壓電平大于第二電壓電平和開關器件的閾值電壓之間的差，則連接控制單元可以不連接該至少一條位線和讀出線。當至少一條位線和讀出線不連接時，讀出線的電壓電平可以保持在第一預充電電壓，并且讀出放大單元可以將至少一個存儲單元感測為截止(OFF)單元。

連接控制單元可以連接到開關器件的端子中的每一個，并且還可以包括：至少兩個放電器件，在放電使能信號被激活的放電時間段中將至少一條位線的電壓和讀出線的電壓放電。

該連接控制單元還可以包括：溫度感測單元，感測半導體器件的溫度變化以便根據環境溫度的變化補償開關器件的閾值電壓的變化；和控制信號提供單元，根據感測的溫度變化調節控制信號的電壓電平，并且向開關器件提供其電壓電平被調節了的控制信號。

該半導體器件可以在沒有提供參考電流的參考單元的情況下讀出存儲在至少一個存儲單元中的數據。

根據本發明的另一方面，一種讀出存儲在半導體器件中的至少一個存儲單元中的數據的方法，該半導體器件包括布置在至少一條位線和至少一條字線交叉之處的區域中的至少一個存儲單元，該方法包括操作：根據預充電使能信號預充電至少一條位線；根據具有可變電壓電平的控制信號和該至少一條位線的電壓變化來控制該至少一條位線和讀出線之間的連接；以及比較該讀出線的電壓與參考電壓并且讀出存儲在該至少一個存儲單元中的數據。