[發明專利]一種自適應工藝波動的鐵電電容寫入電路、方法及電子設備

在審

• 申請號: 202111618117.2
• 申請日: 2021-12-27
• 公開（公告）號: CN114333938A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 楊建國;羅慶;張棟林
• 申請（專利權）人: 北京超弦存儲器研究院;中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G11C11/22
• 分類號: G11C11/22;G11C16/24
• 代理公司: 北京知迪知識產權代理有限公司 11628
• 代理人: 王勝利

本發明公開一種自適應工藝波動的鐵電電容寫入電路、方法及電子設備，涉及微電子技術領域。電路包括：檢測電容差分子電路，與檢測電容差分子電路通過位線連接的差分電流鏡子電路，以及與差分電流鏡子電路電連接的操作電壓生成模塊；檢測電容差分子電路在接收到寫入數值時，控制位線歸零，在位線上形成第一電壓差，將第一電壓差值作為差分電流鏡子電路的輸入電壓差值；差分電流鏡子電路基于輸入電壓差值確定至少三個不同的輸出電壓差值；操作電壓生成模塊基于至少三個不同的輸出電壓差值確定電容操作電壓，可以實現不同的輸出電壓至確定不同工況場景下的電容操作電壓，可以自適應于工藝的波動，實現電容操作電壓的調整，提高鐵電電容的壽命。

技術領域

本發明涉及微電子技術領域，尤其涉及一種自適應工藝波動的鐵電電容寫入電路、方法及電子設備。

背景技術

基于氧化鉿材料的鐵電電容具有讀寫速度快，功耗低，非易失型存儲，微縮性好，與互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)工藝兼容，抗輻照性好等特點，因而在非易失性存儲、神經計算以及存內邏輯領域具有極大的研究熱度與廣闊的應用場景。

然而這些所有的應用場景均依賴于存儲邏輯狀態的穩定性以及足夠的讀出窗口。而鐵電電容在先進節點下，很容易受到制造工藝操作脈沖的影響。比如淀積技術，退火的溫度，摻雜的濃度，以及機械應力都有可能直接影響鐵電電容的極化，介電常數以及電荷缺陷等因素，進而直接影響鐵電電容的壽命，保持特性以及讀出窗口。操作脈沖的正確設置也對于鐵電電容尤為重要，因為工藝的波動導致器件達到足夠的讀出窗口所需要的操作脈沖是不同的，操作脈沖過大就會減少器件的壽命，操作脈沖過小就可能導致不能滿足器件的讀出窗口。

在工藝與器件受限的情況下，為了更好的優化鐵電電容的整體性能，器件電路協同優化越來越成為主流，從電路系統的角度出發，讓電路自適應于工藝以及器件的波動，修正操作參數，彌補鐵電電容器件上的不足與制造工藝的偏差，以達到優化鐵電電容的保持特性，保證讀出窗口，以及提高壽命的目的。

目前的寫入方法比較單一，在設計初期設定好之后，其使用過程中不能改變，或者只能改變整體的電壓閾，不能跟隨工藝的波動，動態的調節電路的供電電壓，導致鐵電電容的使用壽命較低。而采用小電壓讀寫后大電壓喚醒的機制，雖然可以提高鐵電電容的循環次數，但是仍然沒有消除工藝波動的影響，導致鐵電電容的使用壽命較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自適應工藝波動的鐵電電容寫入電路、方法及電子設備，用于解決現有電容電壓寫入過程中導致的鐵電電容的使用壽命較低的問題。

第一方面，本發明提供一種自適應工藝波動的鐵電電容寫入電路，所述電路包括：

檢測電容差分子電路，與所述檢測電容差分子電路通過位線連接的差分電流鏡子電路，以及與所述差分電流鏡子電路電連接的操作電壓生成模塊；

所述檢測電容差分子電路，被配置為在接收到寫入數值時，控制所述位線歸零，在所述位線上形成第一電壓差，將所述第一電壓差值作為所述差分電流鏡子電路的輸入電壓差值；

所述差分電流鏡子電路，被配置為基于所述輸入電壓差值確定至少三個不同的輸出電壓差值；

所述操作電壓生成模塊，被配置為基于至少三個不同的所述輸出電壓差值確定電容操作電壓，基于所述電容操作電壓完成對目標鐵電電容的控制使用。