CN102194518A

CN102194518A - 存储器

Info

Publication number: CN102194518A
Application number: CN2010101258756A
Authority: CN
Inventors: 杨光军; 肖军
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2030-03-08
Also published as: CN102194518B

Abstract

一种存储器，包括若干个存储区域；电荷泵，用于提供编程/擦除参考电压，还包括：分压单元，包括电压输出端和若干个分别相应于所述存储区域的存储区域分压单元；预译码单元，根据输入其的地址信号，选择相应的存储区域分压单元，所述被选择的存储区域分压单元将所述电荷泵提供的编程/擦除参考电压分压后作为提供给相应的存储区域的编程/擦除电压输出至所述电压输出端。本发明可以提高存储器的耐疲劳性、保持性低，并可以对不同的存储区域分别进行优化，提高存储器的可靠性。

Description

存储器

技术领域

本发明涉及一种存储器，尤其涉及一种闪速存储器。

背景技术

近年来，随着半导体存储器的迅速发展，DRAM、EEPROM、快闪存储器等先进存储器由于具有高密度、低功耗和低价格的优点，已经广为使用。在使用存储器时，对存储器进行编程、擦除时，需要对存储器提供编程、擦除电压对存储器进行编程和擦除。

图1为现有的存储器的结构示意图，参考图1，现有的存储器包括若干个存储阵列103，分别为存储阵列1、存储阵列2……存储阵列n；行译码器102，与所述若干存储阵列103连接；电荷泵101，与所述行译码器102连接，在对存储器进行编程/擦除操作时，电荷泵101通过所述行译码器102向对应的存储阵列提供编程/擦除电压，可以完成对相应的存储阵列的编程/擦除。

现有技术的存储器向各个存储阵列提供的编程电压/擦除电压相同，然而，在对存储阵列进行编程/擦除时，由于不同存储阵列(Array)的存储单元(cell)的编程特性/擦除特性不完全相同，所需的编程电压/擦除电压并不相同，随着编程/擦除次数的增加，可能会造成某些存储阵列的遂穿氧化层(tunnelingoxide)的退化，从而使存储器的使用寿命(即耐疲劳性)降低，存储器的数据保存时间(即保持性)缩短。此外，该现有技术的存储器，通过电荷泵向所有的存储阵列提供相同的编程/擦除电压，这样也不利于对存储器的编程/擦除电压进行优化，而且存储器的可靠性低。

申请号为200810204966.1的中国专利申请公开了一种存储器的擦除方法，在存储器开始使用时，给定一个初始的工作电压，随着编程/擦除次数的增加而改变擦除循环的工作电压。该专利申请提高了存储器的耐疲劳性，但没有改善存储器的保持性以及可靠性。

发明内容

本发明解决的是现有技术的存储器，向所有的存储阵列提供相同的编程/擦除电压，会降低存储器的耐疲劳性、保持性和可靠性的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种存储器，包括若干个存储区域；电荷泵，用于提供编程/擦除参考电压；

分压单元，包括若干个分别相应于所述存储区域的存储区域分压单元；

预译码单元，根据输入其的地址信号，选择相应的存储区域分压单元，所述被选择的存储区域分压单元将所述电荷泵提供的编程/擦除参考电压分压后作为提供给相应的存储区域的编程/擦除电压输出。

可选的，所述分压单元还包括电压输出端，所述编程/擦除电压通过所述电压输出端输出。

可选的，所述存储器包括若干存储阵列，其中，每一存储阵列为一个存储区域。

可选的，所述存储器包括若干存储阵列，各存储阵列分别包括若干扇区，其中，每一存储阵列的每一扇区为一个存储区域。

可选的，所述存储器包括若干存储阵列，各存储阵列分别包括若干扇区，各扇区分别包括若干页，其中，每一存储阵列的每一扇区的每一页为一个存储区域。

可选的，所述每一存储区域分压单元包括第一电阻，第一MOS晶体管，第一控制单元；

其中，所述第一电阻并联于所述第一MOS晶体管的栅极与源极，第一MOS晶体管的漏极与所述电压输出端连接，所述第一MOS晶体管的源极与所述电荷泵的输出端连接；

所述第一控制单元与所述第一MOS晶体管的栅极连接，用于在所述存储区域分压单元被选择时控制该第一MOS晶体管的开启。

可选的，所述每一存储区域分压单元包括：

编程分压单元，包括编程电压输入端，在所述存储区域分压单元被选择时将所述编程电压输入端的电压分压后输出至所述电压输出端；

擦除分压单元，包括擦除电压输入端，在所述存储区域分压单元被选择时将所述擦除电压输入端的电压分压后输出至所述电压输出端；

开关单元，在编程操作时将所述电荷泵的输出端与所述编程电压输入端连接，在擦除操作时将所述电荷泵的输出端与所述擦除电压输入端连接。

可选的，所述编程分压单元包括第二电阻，第二MOS晶体管，第二控制单元；

其中，第二电阻并联于所述第二MOS晶体管的栅极与源极，第二MOS晶体管的漏极与所述电压输出端连接，所述第二MOS晶体管的源极为所述编程电压输入端；

所述第二控制单元与所述第二MOS晶体管的栅极连接，用于在所述存储区域分压单元被选择时控制所述第二MOS晶体管的开启。

可选的，所述擦除分压单元包括第三电阻，第三MOS晶体管，第三控制单元；

其中，所述第三电阻并联于所述第三MOS晶体管的栅极与源极，第三MOS晶体管的漏极与所述电压输出端连接，所述第三MOS晶体管的源极为所述擦除电压输入端；

所述第三控制单元与所述第三MOS晶体管的栅极连接，用于在所述存储区域分压单元被选择时控制所述第三MOS晶体管的开启。

可选的，所述编程/擦除参考电压与编程/擦除电压的电压差范围为0.1～0.5V。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

通过分压单元，将电荷泵提供的参考电压分压后提供编程/擦除电压，以提供给不同的存储区域，降低了随着编程/擦除次数的增加，某些存储区域的遂穿氧化层(tunneling oxide)退化的可能性，提高了存储器的耐疲劳性、保持性；

对应于不同存储区域的存储区域分压单元输出的编程/擦除电压是针对不同存储区域的性能对电荷泵提供的参考电压分压后得到的，也就是说，可以对不同的存储区域的编程/擦除电压分别进行优化，从而可以提高存储器的可靠性。

附图说明

图1为现有的存储器的结构示意图。

图2为本发明具体实施方式的存储器的结构示意图。

图3为本发明第一具体实施例的存储区域分压单元的电路结构示意图。

图4为本发明第二具体实施例的存储区域分压单元的电路结构示意图。

具体实施方式

现有技术的存储器，通过电荷泵向所有的存储阵列提供相同的编程/擦除电压，通常电荷泵提供的电压会比较高，以保证所有的存储阵列的编程或擦除操作的正确性，然而，实际上由于各存储阵列的编程和擦除性能不完全相同，因此，有些存储阵列不需要太高的编程/擦除电压，如果编程/擦除电压太高，随着编程/擦除次数的增加，会造成晶体管的遂穿氧化层的退化，从而降低了存储器的耐疲劳性和保持性，而且也比较耗电。另外，向所有的存储阵列提供相同的编程/擦除电压，也不利于对提供给各存储阵列的编程/擦除电压分别进行优化，从而影响存储器的可靠性。

本发明通过存储区域分压单元，将电荷泵提供的电压经存储区域分压单元分压后，提供给不同的存储区域，这样可以根据不同的存储区域的编程性能和擦除性能，分别向不同的存储区域提供不同的编程/擦除电压，减少了随着编程/擦除次数的增加晶体管的遂穿氧化层退化的现象，从而可以提高存储器的耐疲劳性、保持性。另外，由于可以向不同的存储区域提供不同的编程/擦除电压，因此可以对不同的存储区域的编程/擦除电压分别进行优化，提高了存储器的可靠性。

下面参考附图对本发明具体实施方式做详细说明，以使本领域技术人员可以更好的理解本发明的精神。

图2为本发明具体实施方式的存储器的结构示意图，参考图2，本发明的存储器包括若干个存储区域201，分别为存储区域1、存储区域2……存储区域n，其中，存储区域的数量根据实际的需要确定，在此并不做限定；电荷泵202，用于提供编程/擦除参考电压；分压单元204，包括电压输出端Vout和若干个分别相应于所述存储区域的存储区域分压单元，分别为存储区域分压单元1、存储区域分压单元2……存储区域分压单元n，存储区域分压单元的数量和存储区域的数量相等；预译码单元205，根据输入其的地址信号(即要进行编程/擦除操作的存储区域的地址)，选择相应的存储区域分压单元，所述被选择的存储区域分压单元将所述电荷泵202提供的编程/擦除参考电压分压后作为提供给相应的存储区域的编程/擦除电压输出至所述电压输出端。

在本发明的该具体实施方式中，存储器还包括行译码器203，其输入端与所述分压单元204的输出端连接，输出端与所述若干个存储区域201连接，用于根据输入其的地址信号对所述若干个存储区域201进行寻址，选择对应的存储区域进行编程/擦除，例如，在所述预译码单元205选择存储区域分压单元1进行分压时，行译码器203选择存储区域1，存储区域分压单元1输出的编程/擦除电压经行译码器203输出给存储区域1，实现对存储区域1的编程/擦除。

在其他实施方式中，分压单元204的电压输出端Vout输出的编程/擦除电压(由被选择的存储区域分压单元输出)也可以不经过行译码器203直接提供给相应的存储区域。另外，分压单元204的各存储区域分压单元输出的编程/擦除电压也可以不通过电压输出端Vout而直接提供给相应的存储区域，例如，各存储区域分压单元的输出端分别与相应的存储区域的输入端连接。

图3为本发明第一具体实施例的存储区域分压单元的电路结构示意图，图3是以存储区域分压单元1和存储区域1为例(图中省略了行译码器203)，其他存储区域分压单元和对应的存储区域的电路结构与存储区域分压单元1和存储区域1的电路结构相同。

参考图3，存储区域分压单元1包括第一电阻R1，第一MOS晶体管301，第一控制单元302；其中，第一电阻R1并联于所述第一MOS晶体管301的栅极与源极，第一MOS晶体管301的漏极与所述电压输出端Vout连接，向存储区域1提供编程/擦除电压，所述第一MOS晶体管301的源极与所述电荷泵202的输出端连接；所述第一控制单元302与所述第一MOS晶体管301的栅极连接，用于在所述存储区域分压单元1被选择时控制该第一MOS晶体管301的开启(导通)，该第一控制单元302通过调整加在所述第一MOS晶体管301的栅极上的电压的大小，控制该第一MOS晶体管301的开启；所述预译码单元205与该第一控制单元302连接，在预译码单元205选择存储区域分压单元1时，第一控制单元302调整加在第一MOS晶体管301栅极上的电压，使第一MOS晶体管301开启(导通)，向所述存储区域1提供编程/擦除电压。电荷泵202提供的编程/擦除参考电压V，经第一电阻R1和第一MOS晶体管301分压后的电压为V-Vr-Vt输出给存储区域1，Vr代表第一电阻R1输入端与输出端的电压差，Vt代表第一MOS晶体管301的阈值电压，因此第一MOS晶体管的漏极输出的电压为V-Vr-Vt，第一电阻R1的分压Vr与第一MOS晶体管的阈值电压Vt之和即为储区域分压单元1的输入端与输出端的电压差，通过调整第一电阻R1的大小可以调节存储区域分压单元分压的大小，由此调节存储区域分压单元1输出的编程/擦除电压。

实际应用中，第一电阻R1设计为可调电阻，在存储器制造完成后，会对存储器进行测试：通过调整第一电阻R1的阻值，对存储区域的编程/擦除操作进行验证，可以确定适合所述存储区域1的编程/擦除电压，从而确定存储区域分压单元输入端与输出端的电压差。通常存储区域分压单元输入端(输入编程/擦除参考电压)与输出端(输出编程/擦除电压)的电压差范围为0.1V～0.5V，每一个存储区域分压单元输入端与输出端的电压差的范围可以相同也可以不同。

图4为第二具体实施例的存储区域分压单元的电路结构示意图，由于各个存储区域分压单元的电路结构相同，在此仍以存储区域分压单元1为例对存储区域分压单元的电路结构作说明。参考图5，该第二具体实施例的存储区域分压单元包括编程分压单元510和擦除分压单元520以及开关单元530；其中，编程分压单元510，包括编程电压输入端Vin1，在所述存储区域分压单元1被选择时将所述编程电压输入端Vin1的电压分压后输出至所述电压输出端Vout，向存储区域1提供编程电压；擦除分压单元520，包括擦除电压输入端Vin2，在所述存储区域分压单元1被选择时将所述擦除电压输入端Vin2的电压分压后输出至所述电压输出端Vout，向存储区域1提供擦除电压；开关单元530，在编程操作时将所述电荷泵202的输出端与所述编程电压输入端Vin1连接，可以实现对存储区域1提供编程电压，在擦除操作时将所述电荷泵202的输出端与所述擦除电压输入端Vin2连接，可以实现对存储区域1提供擦除电压。

其中，编程分压单元510包括第二电阻R2，第二MOS晶体管511，第二控制单元513；其中，第二电阻R2并联于所述第二MOS晶体管511的栅极与源极，所述第二MOS晶体管511的源极为所述编程电压输入端Vin1，第二MOS晶体管511的漏极与所述电压输出端Vout连接，向存储区域1提供编程电压；所述第二控制单元513与所述第二MOS晶体管511的栅极连接，用于在所述存储区域分压单元1被选择时控制第二MOS晶体管511的开启；所述预译码单元205与该第二控制单元512连接，在预译码单元205选择存储区域分压单元1时，第二控制单元512调整加在第一MOS晶体管511栅极上的电压，使第二MOS晶体管511开启，向所述存储区域1提供编程电压。

擦除分压单元520包括第三电阻R3，第三MOS晶体管521，第三控制单元522；其中，第三电阻R3并联于所述第三MOS晶体管521的栅极与源极，所述第三MOS晶体管521的源极为所述擦除电压输入端Vin2，第三MOS晶体管521的漏极与所述电压输出端Vout连接，向存储区域1提供擦除电压；所述第三控制单元522与所述第三MOS晶体管521的栅极连接，用于在所述存储区域分压单元1被选择时控制该第三MOS晶体管511的开启；所述预译码单元205与该第三控制单元522连接，在预译码单元205选择存储区域分压单元1时，第三控制单元522调整加在第三MOS晶体管521栅极上的电压，使第三MOS晶体管521开启，向所述存储区域1提供擦除电压。

需要说明的是，所述开关单元530可以包括第一开关和第二开关，第一开关控制编程分压单元，第二开关控制擦除分压单元，开关单元为本领域公知常识，在此不做详述。

编程分压单元510和擦除分压单元520的分压原理与所述的第一具体实施例的存储区域分压单元的分压原理相同，在此不做赘述。通过调整第二电阻R2、第三电阻R3的大小可以调节编程分压单元、擦除分压单元分压的大小。编程分压单元510的编程电压输入端Vin1与所述电压输出端Vout的电压差的范围为0.1～0.5V，擦除分压单元520的擦除电压输入端Vin2与所述电压输出端Vout的电压差的范围为0.1～0.5V，编程分压单元510的编程电压输入端Vin1与电压输出端Vout的电压差可以等于擦除分压单元520的擦除电压输入端Vin2与电压输出端Vout的电压差，也可以不等于擦除分压单元520的擦除电压输入端Vin2与电压输出端Vout的电压差。

该第二具体实施例的存储区域分压单元可以分别对电荷泵提供给存储区域的编程电压和擦除电压进行分压，由于同一存储区域的编程性能和擦除性能不同，这样可以更好的提高存储器的耐疲劳性和保持性，降低耗电量；另外，也可以对同一存储区域的编程电压和擦除电压分别进行优化，从而更好的提高存储器的可靠性。

在本发明的一具体实施例中，所述存储器包括若干存储阵列，分别为存储阵列1、存储阵列2……存储阵列n，其中，每一存储阵列为一个存储区域，存储阵列1对应存储区域1，存储阵列2对应存储区域2，依次类推，所述存储区域分压单元1向存储阵列1提供编程/擦除电压，存储区域分压单元2向存储阵列2提供编程/擦除电压，依次类推。在一实例中，存储器包括两个存储阵列，分别为数据存储阵列和代码存储阵列，则存储阵列的数量为两个，存储阵列1为数据存储阵列，存储阵列2为代码存储阵列。

在本发明的其他实施例中，所述存储器包括若干存储阵列，各存储阵列分别包括若干扇区(Section)，分别为扇区1、扇区2……扇区n，其中，每一存储阵列的每一扇区为一个存储区域，扇区1对应存储区域1，扇区2对应存储区域2，依次类推，所述存储区域分压单元1向扇区1提供编程/擦除电压，存储区域分压单元2向扇区2提供编程/擦除电压，依次类推。

本发明的精神也可以推广到更小的存储区域，例如，所述存储器包括若干存储阵列，各存储阵列分别包括若干扇区，各扇区分别包括若干页(Bank)，分别为页1、页2……页n，其中，每一存储阵列的每一扇区的每一页为一个存储区域，页1对应存储区域1，页2对应存储区域2，依次类推，所述存储区域分压单元1向页1提供编程/擦除电压，存储区域分压单元2向页2提供编程/擦除电压，依次类推。

以上所述仅为本发明的具体实施例，为了使本领域技术人员更好的理解本发明的精神，然而本发明的保护范围并不以该具体实施例的具体描述为限定范围，任何本领域的技术人员在不脱离本发明精神的范围内，可以对本发明的具体实施例做修改，而不脱离本发明的保护范围。

Claims

1.一种存储器，包括若干个存储区域；电荷泵，用于提供编程/擦除参考电压，其特征在于，还包括：

2.如权利要求1所述的存储器，其特征在于，所述分压单元还包括电压输出端，所述编程/擦除电压通过所述电压输出端输出。

3.如权利要求1所述的存储器，其特征在于，所述存储器包括若干存储阵列，其中，每一存储阵列为一个存储区域。

4.如权利要求1所述的存储器，其特征在于，所述存储器包括若干存储阵列，各存储阵列分别包括若干扇区，其中，每一存储阵列的每一扇区为一个存储区域。

5.如权利要求1所述的存储器，其特征在于，所述存储器包括若干存储阵列，各存储阵列分别包括若干扇区，各扇区分别包括若干页，其中，每一存储阵列的每一扇区的每一页为一个存储区域。

6.如权利要求2所述的存储器，其特征在于，所述每一存储区域分压单元包括第一电阻，第一MOS晶体管，第一控制单元；

7.如权利要求2所述的存储器，其特征在于，所述每一存储区域分压单元包括：

8.如权利要求7所述的存储器，其特征在于，所述编程分压单元包括第二电阻，第二MOS晶体管，第二控制单元；

9.如权利要求7所述的存储器，其特征在于，所述擦除分压单元包括第三电阻，第三MOS晶体管，第三控制单元；

10.如权利要求1所述的存储器，其特征在于，所述编程/擦除参考电压与编程/擦除电压的电压差范围为0.1～0.5V。