DE102004033450B4 - Halbleiterspeicherbaustein, Spannungsgenerator und Programmierunterstützungsverfahren - Google Patents
Halbleiterspeicherbaustein, Spannungsgenerator und Programmierunterstützungsverfahren Download PDFInfo
- Publication number
- DE102004033450B4 DE102004033450B4 DE102004033450A DE102004033450A DE102004033450B4 DE 102004033450 B4 DE102004033450 B4 DE 102004033450B4 DE 102004033450 A DE102004033450 A DE 102004033450A DE 102004033450 A DE102004033450 A DE 102004033450A DE 102004033450 B4 DE102004033450 B4 DE 102004033450B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- voltage
- bit line
- vcc
- supply voltage
- vblv
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
- G11C16/06—Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
- G11C16/24—Bit-line control circuits
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
- G11C16/06—Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
- G11C16/10—Programming or data input circuits
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/56—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
- G11C11/5621—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency using charge storage in a floating gate
- G11C11/5628—Programming or writing circuits; Data input circuits
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
- G11C16/04—Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
- G11C16/0483—Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells having several storage transistors connected in series
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B69/00—Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Read Only Memory (AREA)
Abstract
Halbleiterspeicherbaustein,
insbesondere Flashspeicherbaustein, mit
– wenigstens einer Speicherzelle, die an einer Kreuzung einer korrespondierenden Wortleitung (WL1 bis WLm) und einer korrespondierenden Bitleitung (BL1 bis BLn) angeordnet ist,
gekennzeichnet durch
– eine Bitleitungsspannungssetzschaltung (36), die eine Bitleitungsspannung der wenigstens einen Speicherzelle auf eine von wenigstens zwei möglichen Spannungen setzt, und
– eine Generatorschaltung (38) für variable Bitleitungsspannung zum Erzeugen einer der wenigstens zwei möglichen Spannungen.
– wenigstens einer Speicherzelle, die an einer Kreuzung einer korrespondierenden Wortleitung (WL1 bis WLm) und einer korrespondierenden Bitleitung (BL1 bis BLn) angeordnet ist,
gekennzeichnet durch
– eine Bitleitungsspannungssetzschaltung (36), die eine Bitleitungsspannung der wenigstens einen Speicherzelle auf eine von wenigstens zwei möglichen Spannungen setzt, und
– eine Generatorschaltung (38) für variable Bitleitungsspannung zum Erzeugen einer der wenigstens zwei möglichen Spannungen.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Halbleiterspeicherbaustein, insbesondere einen Flashspeicherbaustein, eine Spannungsgeneratorschaltung für einen Halbleiterspeicherbaustein und ein Verfahren zur Programmierunterstützung in einem Halbleiterspeicherbaustein.
- Ein Flashspeicherbaustein ist ein besonderer Typ eines nichtflüchtigen, elektrisch löschbaren und programmierbaren Nur-Lese-Speicherbausteins (EEPROM), der keine Auffrischungsfunktion benötigt. Flashspeicherbausteine können in einen NOR-Typ und einen NAND-Typ klassifiziert werden. Der NOR-Typ wird primär genutzt, um kleine Informationsumfänge mit hoher Geschwindigkeit zu speichern, während der NAND-Typ im Wesentlichen zum Speichern von größeren Informationsumfängen genutzt wird.
-
1 zeigt ein Blockschaltbild eines typischen herkömmlichen Flashspeicherbausteins100 vom NAND-Typ, der ein Speicherzellenfeld12 , einen Zeilendecoder14 und eine Seitenpufferschaltung16 umfasst, siehe zu entsprechenden Flashspeichern auch z. B. die PatentschriftUS 5.982.663 . Das Speicherzellenfeld12 umfasst eine Mehrzahl von Zellketten. Eine gege bene Zellkette121 umfasst einen Kettenauswahltransistor SST, der mit einer Bitleitung BL1 verbunden ist, einen Masseauswahltransistor GST, der mit einer gemeinsamen Sourceleitung CSL verbunden ist, und eine Mehrzahl von Speicherzellen M1 bis Mm. Die mehreren Speicherzellen M1 bis Mm sind in Reihe zwischen dem Kettenauswahltransistor SST und dem Masseauswahltransistor GST eingeschleift. Ein Gateanschluss des Kettenauswahltransistors SST ist mit einer Kettenauswahlleitung SSL verbunden und ein Gateanschluss des Masseauswahltransistors GST ist mit einer Masseauswahlleitung GSL verbunden. - Die Mehrzahl von Speicherzellen M1 bis Mm sind Transistoren, von denen jeder ein floatendes Gate und ein Steuergate aufweist. Die Steuergates der Speicherzellen M1 bis Mm in jeder Reihe sind mit einer korrespondierenden Wortleitung aus einer Mehrzahl von Wortleitungen WL1 bis WLm verbunden, die vom Zeilendecoder
14 abgehen. Eine Zeile von Speicherzellen, die mit einer einzigen Wortleitung verbunden sind, wird auch als Seite bezeichnet. Beispielsweise entspricht eine Reihe von Speicherzellen M1, die mit der Wortleitung WL1 verbunden ist, einer Seite122 . - Eine Mehrzahl von Bitleitungen BL1 bis BLn ist mit der Seitenpufferschaltung
16 verbunden. Die Seitenpufferschaltung16 ist eine Registerschaltung, die benutzt wird, um große Datenumfänge in einer kurzen Zeitperiode zu lesen und/oder zu speichern. Daten, die von außerhalb eingegeben werden, werden über die Seitenpufferschaltung16 im Speicherzellenfeld12 gespeichert, und Daten, die vom Speicherzellenfeld12 ausgegeben werden, werden über die Seitenpufferschaltung16 nach außen ausgegeben. - Jeweilige Speicherzellen M1 bis Mm werden durch Anlegen einer hohen Programmierspannung an die Steuergates der Speicherzellen M1 bis Mm, durch Setzen einer vorbestimmten Spannung auf der Bitleitung BL1 und durch Steuern von Schwellenspannungen der Zellentransistoren programmiert. Zum Programmieren der Speicherzellen M1 bis Mm wird ein korrespondierender Kettenauswahltransistor SST leitend geschaltet. Dadurch muss eine Spannung auf der Bitleitung BL1 niedriger als eine Spannung Vssl-Vth_sst sein, welche durch eine Subtraktion einer Schwellen- oder Schwellwertspannung Vth_sst des Kettenauswahltransistors SST von einer Spannung Vssl auf der Kettenauswahlleitung SSL erzeugt wird.
- Andererseits muss der Kettenauswahltransistor SST sperrend geschaltet werden, um zu verhindern, dass die Speicherzellen M1 bis Mm programmiert werden. Daher muss die Spannung auf der Bitleitung BL1 größer als die Spannung Vssl-Vth_sst sein, welche durch die Subtraktion der Schwellwertspannung Vth_sst des Kettenauswahltransistors SST von der Spannung Vssl auf der Kettenauswahlleitung SSL erzeugt wird. Beim Programmieren der Speicherzellen M1 bis Mm wird die Spannung Vssl auf der Kettenauswahlleitung SSL typischerweise auf eine Versorgungsspannung Vcc gesetzt und die Spannung auf der Bitleitung BL1 wird typischerweise auf eine Massespannung oder auf eine spezifische Spannung gesetzt, die höher als die Massespannung ist.
-
2 zeigt eine Kennlinie, welche den Zusammenhang zwischen der Spannung Vblc auf der Bitleitung BL1, der Spannung Vssl auf der Kettenauswahlleitung SSL und der Versorgungsspannung Vcc beim Programmieren des herkömmlichen Flashspeicherbausteins100 vom NAND-Typ darstellt. Wie aus2 ersichtlich ist, ist die Spannung Vssl proportional zur Spannung Vcc. Die Spannung auf der Bitleitung BL1 hat einen spezifischen Spannungspegel von Vblc. - Der Pegel der Spannung Vcc kann jedoch durch Rauschen oder andere Faktoren verändert werden. Wird der Pegel der Spannung Vcc verändert, dann wird auch der Pegel der Spannung Vssl auf der Kettenaus wahlleitung SSL verändert. Verkleinert sich die Spannung Vssl auf der Kettenauswahlleitung SSL durch Abnahme der Spannung Vcc, während die Spannung auf der Bitleitung BL1 auf den spezifischen Pegel Vblc festgelegt ist, dann wird der Kettenauswahltransistor SST nicht leitend geschaltet. In diesem Fall können die Speicherzellen des herkömmlichen Flashspeicherbausteins
100 vom NAND-Typ nicht programmiert werden. - In
2 repräsentiert C1 den Fall, in dem die Differenz zwischen der Spannung Vssl auf der Kettenauswahlleitung SSL und der Spannung Vblc auf der Bitleitung BL1 größer als die Schwellwertspannung Vth_sst ist. In diesem Fall ist es möglich, die Speicherzellen zu programmieren. C2 repräsentiert den Fall, in dem die Differenz zwischen der Spannung Vssl auf der Kettenauswahlleitung SSL und der Spannung Vblc niedriger als die Schwellwertspannung Vth_sst des Kettenauswahltransistors SST ist. In diesem Fall ist es nicht möglich, die Speicherzellen zu programmieren. Entsprechend kann ein Programmierfehler auftreten, wenn zu programmierende Zellen nicht programmiert werden. - Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Halbleiterspeicherbaustein, eine Spannungsgeneratorschaltung für einen Halbleiterspeicherbaustein und ein Verfahren zur Programmierunterstützung in einem Halbleiterspeicherbausteins zur Verfügung zu stellen, mit denen sich die oben angesprochenen Programmierfehler bei sich änderndem Versorgungsspannungspegel zuverlässig vermeiden lassen.
- Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Halbleiterspeicherbaustein mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 6, eine Spannungsgeneratorschaltung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und ein Verfahren zur Programmierunterstützung für einen Halbleiterspeicherbaustein mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sowie das zu deren besserem Verständnis oben erläuterte, herkömmliche Ausführungsbeispiel sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
-
1 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Flashspeicherbausteins vom NAND-Typ, -
2 ein Kennliniendiagramm zur Darstellung des Zusammenhangs zwischen einer Bitleitungsspannung, einer Spannung auf einer Kettenauswahlleitung und einer Versorgungsspannung für einen Programmiervorgang des herkömmlichen Speicherbausteins vom NAND-Typ aus1 , -
3 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Flashspeicherbausteins vom NAND-Typ, -
4 ein Kennliniendiagramm zur Darstellung des idealen Zusammenhangs zwischen einer variablen Bitleitungsspannung, einer Spannung auf einer Kettenauswahlleitung und einer Versorgungsspannung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
5 ein Blockschaltbild einer Generatorschaltung für variable Bitleitungsspannung des Bausteins aus3 , -
6 ein Kennliniendiagramm zur Darstellung der Charakteristik einer variablen Bitleitungsspannung, welche erhalten wird, wenn die Generatorschaltung für variable Bitleitungsspan nung aus5 mit einem Simulationsprogramm simuliert wird, und -
7 eine schematische Darstellung zum Erklären der Programmierung einer Mehrpegelspeicherzelle. -
3 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Flashspeicherbausteins300 vom NAND-Typ, der ein Speicherzellenfeld32 , einen Zeilendecoder34 , eine Bitleitungsspannungssetzschaltung36 und eine Generatorschaltung38 für variable Bitleitungsspannung umfasst. Wie das Speicherzellenfeld12 aus1 kann das Speicherzellenfeld32 eine Mehrzahl von Zellketten umfassen. Eine beispielhaft herausgegriffene Zellkette321 umfasst einen Kettenauswahltransistor SST und einen Masseauswahltransistor GST. Der Kettenauswahltransistor SST ist mit einer korrespondierenden Bitleitung einer Mehrzahl von Bitleitungen BL1 bis BLn verbunden und kann in Reaktion auf einen Spannungspegel auf der Kettenauswahlleitung SSL leitend geschaltet werden. Der Masseauswahltransistor GST ist mit einer gemeinsamen Sourceleitung CSL verbunden und kann in Reaktion auf einen Spannungspegel auf einer Masseauswahlleitung GSL leitend geschaltet werden. Die Zellkette321 umfasst zudem eine Mehrzahl von Speicherzellentransistoren M1 bis Mm, die in Reihe zwischen dem Kettenauswahltransistor SST und dem Masseauswahltransistor GST eingeschleift sind. Jeder der Speicherzellentransistoren M1 bis Mm kann über den Kettenauswahltransistor SST mit einer korrespondierenden Bitleitung verbunden werden. - Die Generatorschaltung
38 für variable Bitleitungsspannung kann in Reaktion auf ein Freigabesignal EN betrieben werden. In Reaktion auf das Freigabesignal EN kann die Generatorschaltung38 für variable Bitleitungsspannung eine variable Bitleitungsspannung Vblv erzeugen. Wie nachfolgend im Detail beschrieben wird, kann die variable Bitleitungsspannung Vblv basierend auf einer vorgegebenen Versorgungsspan nung Vcc variiert oder geändert werden, die an den Baustein300 angelegt wird. - Die Bitleitungsspannungssetzschaltung
36 kann so ausgelegt sein, dass sie eine vorgegebene Bitleitungsspannung setzt, wie beispielsweise eine Bitleitungsspannung, die zum Programmieren einer oder mehrerer Speicherzellentransistoren M1 bis Mm benutzt wird. Die Bitleitungsspannungssetzschaltung36 setzt die Bitleitungsspannung auf die Versorgungsspannung Vcc und/oder eine Massespannung GND und/oder die variable Bitleitungsspannung Vblv. - Beim Programmieren der Speicherzellen kann die Bitleitungsspannungssetzschaltung
36 eine Spannung auf einer korrespondierenden Bitleitung beispielsweise auf die Massespannung GND und/oder die variable Bitleitungsspannung Vblv setzen. Um die Speicherzellen vor einer Programmierung zu schützen, kann die Bitleitungsspannungssetzschaltung36 die Spannung auf einer korrespondierenden Bitleitung auf die Versorgungsspannung Vcc setzen. Zum Programmieren der Speicherzelle kann die Bitleitungsspannungssetzschaltung36 eine Spannung Vssl auf einer korrespondierenden Kettenauswahlleitung SSL auf die Versorgungsspannung Vcc setzen. Die Bitleitungsspannungssetzschaltung36 kann durch eine Registerschaltung implementiert sein, analog zur Seitenpufferschaltung16 aus1 , die typischerweise in Flashspeicherbausteinen vom NAND-Typ benutzt wird. -
4 zeigt eine Kennlinie zur Darstellung eines idealen Zusammenhangs zwischen der variablen Bitleitungsspannung Vblv, der Spannung Vssl auf der Kettenauswahlleitung SSL und der Versorgungsspannung Vcc. Zum Programmieren der Speicherzellen wird die Spannung Vssl auf der Kettenauswahlleitung SSL auf die Versorgungsspannung Vcc gesetzt und ist daher proportional zur Spannung Vcc. Hierbei kann, wie aus4 ersichtlich ist, die variable Bitleitungsspannung Vblv proporti onal zur Versorgungsspannung Vcc sein, bis letztere einen vorgegebenen Spannungspegel Vsb erreicht, und dann auf dem vorgegebenen Pegel Vsb gehalten werden, und die Differenz zwischen den Spannungen Vssl und Vblv wird immer auf einem Wert gehalten, der nicht kleiner als die Schwellwertspannung Vth_sst des Kettenauswahltransistors SST ist. Daher ist es immer noch möglich, die Speicherzellen zu programmieren, auch wenn der Pegel der Spannung Vcc aus irgendwelchen Gründen abnimmt, wie beispielsweise durch externe Umgebungsfaktoren, wodurch die Spannung Vssl auf der Kettenauswahlleitung SSL ebenfalls veranlasst wird, kleiner zu werden. Entsprechend kann die variable Bitleitungsspannung Vblv linear proportional zur Spannung Vcc sein, wenn die Spannung Vcc in einem vorgegebenen Bereich liegt, d. h. in einem gezeigten Bereich Vsa bis Vsb. Ist die Spannung Vcc größer als der vorgegebene Spannungspegel Vsb, dann kann die Spannung Vblv gesättigt sein, so dass sie nachfolgend auf diesem Spannungspegel Vsb gehalten wird. Daher ist die Differenz Vssl-Vblv nie kleiner als die Spannung Vth_sst. -
5 zeigt ein mögliches Schaltbild der Generatorschaltung38 für variable Bitleitungsspannung aus3 . Wie aus5 ersichtlich ist, umfasst die Generatorschaltung38 für variable Bitleitungsspannung in diesem Realisierungsbeispiel eine Spannungsteilungs- und Klemmschaltung510 und einen Differenzverstärker520 . - Die Spannungsteilungs- und Klemmschaltung
510 umfasst einen Steuertransistor PM1, einen ersten bis dritten Widerstand R1, R2 und R3 und Klemmtransistoren NM1 und PM2. Der Steuertransistor PM1 ist mit der Versorgungsspannung Vcc verbunden und wird in Reaktion auf das Freigabesignal EN leitend geschaltet, wodurch ein Strom vom Versorgungsspannungsanschluss Vcc zum Massespannungsanschluss GND fließt. Der erste Widerstand R1 ist zwischen dem Steuertransistor PM1 und einem ersten Knoten ND1 eingeschleift. Der Klemmtransistor NM1 kann beispielsweise als MOSFET-Transistor vom Verarmungstyp ausgeführt sein. Der Klemmtransistor NM1 ist zwischen dem ersten Knoten ND1 und einem Teilungsspannungsknoten ND0 eingeschleift und sein Gateanschluss ist elektrisch mit dem Teilungsspannungsknoten ND0 verbunden. Der zweite Widerstand R2 ist zwischen dem Teilungsspannungsknoten ND0 und einem zweiten Knoten ND2 eingeschleift. Der dritte Widerstand R3 ist zwischen dem zweiten Knoten ND2 und der Massespannung GND eingeschleift. Der Klemmtransistor PM2 ist zwischen dem Teilungsspannungsknoten ND0 und der Massespannung GND eingeschleift und sein Gateanschluss ist elektrisch mit dem zweiten Knoten ND2 verbunden. Eine Teilungsspannung Vd am Teilungsspannungsknoten ND0 ist durch folgende Gleichung (1) bestimmt: - Wie aus Gleichung (1) ersichtlich ist, ist die Teilungsspannung Vd proportional zur Versorgungsspannung Vcc. Steigt die Versorgungsspannung Vcc über einen vorgegebenen Spannungspegel an, dann unterdrücken die Klemmtransistoren NM1 und PM2 ein weiteres Ansteigen des Spannungspegels der Teilungsspannung Vd. In anderen Worten ausgedrückt unterdrücken die Klemmtransistoren NM1 und PM2 ein weiteres Ansteigen der Teilungsspannung Vd, wenn die Teilungsspannung Vd über den vorgegebenen Pegel ansteigt, wodurch der Pegel der Teilungsspannung Vd bei Spannungen gesättigt wird, die über dem vorgegebenen Spannungspegel liegen.
- Der Differenzverstärker
520 umfasst eine Mehrzahl von PMOS-Transistoren PM5, PM6 und NMOS-Transistoren NM3 bis NM7 und einen Kondensator CP. Der Differenzverstärker520 ist dafür ausgelegt, die Teilungsspannung Vd zu empfangen, um die variable Bitleitungsspannung Vblv auszugeben und die Stromtreiberfähigkeit eines Ausgabeanschlusses zu verbessern. - Die Funktionsweise der Generatorschaltung
38 für variable Bitleitungsspannung kann bezüglich Aktivierung eines niedrigen logischen Pegels und eines hohen logischen Pegels des Freigabesignals EN beschrieben werden. Zuerst wird der Fall beschrieben, bei dem das Freigabesignal EN auf einem niedrigen logischen Pegel deaktiviert ist. In diesem Fall ist der Steuertransistor PM1 der Spannungsteilungs- und Klemmschaltung510 sperrend geschaltet. Daher arbeitet die Spannungsteilungs- und Klemmschaltung510 nicht. Die NMOS-Transistoren NM3 und NM4 des Differenzverstärkers520 sind ebenfalls sperrend geschaltet. Da der PMOS-Transistor PM3 in Reaktion auf das Freigabesignal EN mit einem niedrigen Pegel leitend geschaltet wird, wird der PMOS-Transistor PM4 sperrend geschaltet. Andererseits wird der NMOS-Transistor NM2 leitend geschaltet. Folglich gibt die Generatorschaltung38 für variable Bitleitung am Ausgabeknoten ND4 einen niedrigen Spannungspegel aus. Daher kann die variable Bitleitungsspannung Vblv beispielsweise einen Spannungspegel nahe 0 V haben, wenn das Freigabesignal EN auf niedrigem Logikpegel liegt. - Im zweiten Fall, wenn das Freigabesignal EN auf einem hohen logischen Pegel aktiviert ist, ist der Steuertransistor PM1 leitend geschaltet, um den Betrieb der Spannungsteilungs- und Klemmschaltung
510 zu initiieren. Daraus resultiert, dass die Teilungsspannung Vd proportional zum Spannungspegel Vcc ausgegeben wird. Auch die NMOS-Transistoren NM3 und NM4 des Differenzverstärkers520 sind leitend geschaltet. Der Differenzverstärker520 empfängt die Teilungsspannung Vd und gibt die variable Bitleitungsspannung Vblv aus. -
6 zeigt eine Kennlinie zur Darstellung der Charakteristik der variablen Bitleitungsspannung Vblv, welche erhalten wird, wenn die Generatorschaltung38 für variable Bitleitung aus5 mit einem unter der Abkürzung HSPICE bekannten Simulationsprogramm simuliert wird. Ein „Simulation Program for Integrated Circuits Emphasis" (SPICE) ist ein bekanntes leistungsfähiges Hilfsmittel zum Simulieren von analogen Schaltungen für allgemeine Zwecke, um Schaltungsentwürfe zu verifizieren und das Schaltungsverhalten von integrierten Schaltungen vorhersagen zu können. HSPICE ist eine Version der SPICE-Simulationssoftware, die beispielsweise auf Workstations und größeren Computern wie Sun/Unix-Plattformen von ENIAC/Pender-Maschinen betrieben wird. -
6 zeigt, dass es möglich ist, eine variable Bitleitungsspannung Vblv zu erhalten, die eine vergleichbare Charakteristik wie die ideale variable Bitleitungsspannung Vblv aus4 aufweist. -
7 zeigt eine schematische Darstellung zum Erklären der Programmierung einer Mehrpegelspeicherzelle, worunter eine Speicherzelle mit mehr als zwei möglichen Zuständen zu verstehen ist. Wie aus7 ersichtlich ist, kann die jeweilige Mehrpegelspeicherzelle einen von vier Speicherzuständen „11", „10", „01" und „00" annehmen, gemäß einer Verteilung von Schwellwertspannungen der Speicherzelle, d. h. des Zelltransistors. Daher ist die Programmierung der Mehrpegelspeicherzellen relativ komplex, verglichen mit der Programmierung einer Speicherzelle mit zwei Pegeln mit den Zuständen „1" und „0". - Wie aus
7 ersichtlich ist, kann der Zustand „11" in den Zustand „10" durch einen Programmierschritt P1 und in den Zustand „01" durch einen Programmierschritt P3 umprogrammiert werden. Der Zustand „01" kann in den Zustand „00" durch einen Programmierschritt P2 und der Zustand „10" kann durch einen Programmierschritt P4 in den Zustand „00" umprogrammiert werden. - Um Mehrpegelspeicherzellen zu programmieren, welche diese verschiedenen Programmierschritte benötigen, kann eine Bitleitungsspannung einer bestimmten Bitleitung zum Programmieren der Speicherzel len typischerweise auf einen Pegel fixiert werden, während eine andere Programmierspannung auf einer korrespondierenden Wortleitung gesetzt wird. Indem bei der Programmierung gemäß Schritt P1 die Programmierspannung auf einer korrespondierenden Wortleitung auf einen höheren Spannungspegel gesetzt wird als beim Programmierschritt P3, kann die Schwellwertspannung einer Speicherzelle nach der Programmierung im Schritt P3 beispielsweise höher sein als nach dem Programmierschritt P1.
- Der erfindungsgemäße Flashspeicherbaustein kann jedoch eine Spannung auf einer Bitleitung beim Programmieren von Speicherzellen auf die Massespannung GND oder die variable Bitleitungsspannung Vblv setzen, wodurch Programmierschritte geändert werden. Beispielsweise kann die Spannung auf der Bitleitung im Programmierschritt P3 auf die Massespannung und im Programmierschritt P1 auf die variable Bitleitungsspannung Vblv gesetzt werden. Daher kann die Schwellwertspannung der Speicherzelle nach dem Programmierschritt P3 höher sein als nach dem Programmierschritt P1. Hierbei kann der Spannungspegel einer an die korrespondierende Wortleitung angelegten Programmierspannung verändert werden.
- Die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele ermöglichen, eine Spannung auf einer Bitleitung zum Programmieren von Speicherzellen auf eine Massespannung oder eine variable Bitleitungsspannung zu setzen, um die verschiedenen Programmierschritte für Mehrpegelspeicherzellen zu unterstützen. Zusätzlich wird die Gefahr von Programmierfehlern reduziert, d. h. wenn die Versorgungsspannung durch äußere Umgebungseinflüsse abnimmt, da die variable Bitleitungsspannung in Reaktion auf die Versorgungsspannung verändert werden kann, und das Programmieren von Speicherzellen kann genauer ausgeführt werden, verglichen mit dem Fall, dass eine feste Bitleitungsspannung verwendet wird. Dadurch werden die Fehlermöglichkeiten aufgrund einer Änderung einer Versorgungsspannung bei der Programmierung von Halbleiterbausteinen, wie Flashspeicherbausteinen vom NAND-Typ und anderen Halbleiterspeicherbausteinen, reduziert.
Claims (15)
- Halbleiterspeicherbaustein, insbesondere Flashspeicherbaustein, mit – wenigstens einer Speicherzelle, die an einer Kreuzung einer korrespondierenden Wortleitung (WL1 bis WLm) und einer korrespondierenden Bitleitung (BL1 bis BLn) angeordnet ist, gekennzeichnet durch – eine Bitleitungsspannungssetzschaltung (
36 ), die eine Bitleitungsspannung der wenigstens einen Speicherzelle auf eine von wenigstens zwei möglichen Spannungen setzt, und – eine Generatorschaltung (38 ) für variable Bitleitungsspannung zum Erzeugen einer der wenigstens zwei möglichen Spannungen. - Halbleiterspeicherbaustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei möglichen Spannungen eine variable Bitleitungsspannung (Vblv), eine Massespannung (GND) und eine Versorgungsspannung (Vcc) umfassen, und die Generatorschaltung (
38 ) für variable Bitleitungsspannung die variable Bitleitungsspannung (Vblv) erzeugt. - Halbleiterspeicherbaustein nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Speicherzellenfeld (
32 ) mit einer Mehrzahl von Wortleitungen (WL1 bis WLm), Bitleitungen (BL1 bis BLn) und Speicherzellen, wobei die Bitleitungsspannungssetzschaltung (36 ) eine Spannung auf einer Bitleitung einer gegebenen, zu programmierenden Speicherzelle auf eine variable Bitleitungsspannung (Vblv) oder eine Massespannung (GND) setzt und die Generatorschaltung (38 ) für variable Bitleitungsspannung die variable Bitleitungsspannung (Vblv) erzeugt. - Halbleiterspeicherbaustein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitleitungsspannungssetzschaltung (
36 ) die Spannungen auf einer oder mehreren der Bitleitungen (BL1 bis BLn) auf den Pegel einer Versorgungsspannung (Vcc) setzt. - Halbleiterspeicherbaustein, insbesondere Flashspeicherbaustein, mit – einer Bitleitung (BL1 bis BLn), – einem Kettenauswahltransistor (SST), der mit der Bitleitung (BL1 bis BLn) verbunden ist und in Reaktion auf eine Spannung auf der Kettenauswahlleitung (SSL) leitend geschaltet wird, – einem Masseauswahltransistor (GST), der mit einer gemeinsamen Sourceleitung (CSL) verbunden ist und in Reaktion auf eine Spannung auf einer Masseauswahlleitung (GSL) leitend geschaltet wird, und – einer Mehrzahl von Speicherzellentransistoren (M1 bis Mm), die in Reihe zwischen dem Kettenauswahltransistor (SST) und dem Masseauswahltransistor (GST) eingeschleift sind und über den Kettenauswahltransistor (SST) mit der Bitleitung (BL1 bis BLn) verbunden sind, gekennzeichnet durch – eine Bitleitungsspannungssetzschaltung (
36 ), die eine Spannung auf der Bitleitung (BL1 bis BLn) auf eine variable Bitleitungsspannung (Vblv) und/oder eine Massespannung (GND) und/oder eine Versorgungsspannung (Vcc) setzt, und – eine Generatorschaltung (38 ) für variable Bitleitungsspannung zum Erzeugen der variablen Bitleitungsspannung (Vblv). - Halbleiterspeicherbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Bitleitungsspannung (Vblv) in Reaktion auf eine Versorgungsspannung (Vcc) geändert wird.
- Halbleiterspeicherbaustein nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Bitleitungsspannung (Vblv) linear proportional zur Versorgungsspannung (Vcc) ist, wenn die Versorgungsspannung (Vcc) innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs liegt.
- Halbleiterspeicherbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorschaltung (
38 ) für variable Bitleitungsspannung folgende Komponenten umfasst: – eine Spannungsteiler- und Klemmschaltung (510 ), die in Reaktion auf ein vorgegebenes Freigabesignal (EN) freigegeben wird, um eine Versorgungsspannung (Vcc) zu teilen, eine Teilungsspannung (Vd) zu erzeugen, wenn die Versorgungsspannung (Vcc) in einem vorgegebenen Spannungsbereich liegt, die Teilungsspannung (Vd) proportional zur Versorgungsspannung (Vcc) zu erzeugen, wenn die Versorgungsspannung (Vcc) einen vorgegebenen Spannungspegel nicht überschreitet, und eine Zunahme der Teilungsspannung (Vd) über den vorgegebenen Spannungspegel zu unterdrücken, und – einen Differenzverstärker (520 ) zum Erzeugen der variablen Bitleitungsspannung (Vblv) auf Basis der Teilungsspannung (Vd). - Halbleiterspeicherbaustein nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsteiler- und Klemmschaltung (
510 ) folgende Komponenten umfasst: – einen ersten Widerstand (R1), der zwischen der Versorgungsspannung (Vcc) und einem ersten Knoten (ND1) eingeschleift ist, – einen ersten Transistor (NM1), der zwischen dem ersten Knoten (ND1) und einem Teilungsspannungsknoten (ND0) eingeschleift ist und dessen Gateanschluss elektrisch mit dem Teilungsspannungsknoten (ND0) verbunden ist, – einen zweiten Widerstand (R2), der zwischen dem Teilungsspannungsknoten (ND0) und einem zweiten Knoten (ND2) eingeschleift ist, – einen dritten Widerstand (R3), der zwischen dem zweiten Knoten (R2) und der Massespannung (GND) eingeschleift ist, und – einen zweiten Transistor (PM2), der zwischen dem Teilungsspannungsknoten (ND0) und der Massespannung (GND) eingeschleift ist und dessen Gateanschluss elektrisch mit dem zweiten Knoten (ND2) verbunden ist. - Halbleiterspeicherbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Speicherzelle wenigstens vier Speicherzustände hat.
- Spannungsgeneratorschaltung für einen Halbleiterspeicherbaustein (
300 ) mit einer Versorgungsspannung (Vcc) und einem Speicherzellenfeld (32 ), welches aus einer Mehrzahl von Wortleitungen (WL1 bis WLm), Bitleitungen (BL1 bis BLn) und Speicherzellen aufgebaut ist, wobei jede Speicherzelle an einer Kreuzung einer korrespondierenden Wortleitung (WL1 bis WLm) und einer korrespondierenden Bitleitung (BL1 bis BLn) angeordnet ist, gekennzeichnet durch – eine Spannungsteiler- und Klemmschaltung (510 ), die in Reaktion auf ein vorgegebenes Freigabesignal (EN) freigegeben wird, um eine Versorgungsspannung (Vcc) zu teilen, eine Teilungsspannung (Vd) zu erzeugen, wenn die Versorgungsspannung (Vcc) in einem vorgegebenen Spannungsbereich liegt, die Teilungsspannung (Vd) proportional zur Versorgungsspannung (Vcc) zu erzeugen, wenn die Versorgungsspannung (Vcc) einen vorgegebenen Spannungspegel nicht überschreitet, und eine Zunahme der Teilspannung (Vd) über den gegebenen Spannungspegel hinaus zu unterdrücken, und – einen Differenzverstärker (520 ) zum Erzeugen einer variablen Bitleitungsspannung (Vblv) basierend auf der Teilungsspannung (Vd). - Verfahren zur Programmierunterstützung in einem Halbleiterspeicherbaustein (
300 ) mit einer Versorgungsspannung (Vcc) und einem Speicherzellenfeld (32 ), welches aus einer Mehrzahl von Wortleitungen (WL1 bis WLm), Bitleitungen (BL1 bis BLn) und Speicherzellen aufgebaut ist, wobei jede Speicherzelle an einer Kreuzung einer korrespondierenden Wortleitung (WL1 bis WLm) und einer korrespondierenden Bitleitung (BL1 bis BLn) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bitleitungsspannung (Vblv) einer gegebenen, zu programmierenden Speicherzelle basierend auf der Versorgungsspannung (Vcc) gesetzt wird, so dass eine Spannungsdifferenz, die auf der gesetzten Bitleitungsspannung basiert, über oder auf einer vorgegebenen Schwellwertspannung gehalten wird, um eine Programmierung der gegebenen Speicherzelle freizugeben. - Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitleitungsspannung auf einen zur Versorgungsspannung (Vcc) linear proportionalen Wert gesetzt wird, wenn die Versorgungsspannung (Vcc) innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs liegt.
- Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, weiter gekennzeichnet durch die Schritte: – Teilen der Versorgungsspannung (Vcc), um eine Teilungsspannung (Vd) zu erzeugen, wenn die Versorgungsspannung (Vcc) in einem vorgegebenen Spannungsbereich liegt, wobei die Teilungsspannung (Vd) proportional zur Versorgungsspannung (Vcc) erzeugt wird, wenn die Versorgungsspannung (Vcc) einen vorgegebenen Spannungspegel nicht überschreitet, – Unterdrücken einer Zunahme der Teilungsspannung (Vd) über einen gegebenen Spannungspegel hinaus und – Erzeugen der Bitleitungsspannung basierend auf der Teilungsspannung (Vd).
- Halbleiterspeicherbaustein, insbesondere Flashspeicherbaustein, dessen Speicherzellen gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14 programmiert werden.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR2003-46877 | 2003-07-10 | ||
KR1020030046877A KR100688494B1 (ko) | 2003-07-10 | 2003-07-10 | 플래시 메모리 장치 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004033450A1 DE102004033450A1 (de) | 2005-02-10 |
DE102004033450B4 true DE102004033450B4 (de) | 2008-09-18 |
Family
ID=33562978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102004033450A Expired - Lifetime DE102004033450B4 (de) | 2003-07-10 | 2004-07-06 | Halbleiterspeicherbaustein, Spannungsgenerator und Programmierunterstützungsverfahren |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7566927B2 (de) |
JP (1) | JP2005032430A (de) |
KR (1) | KR100688494B1 (de) |
DE (1) | DE102004033450B4 (de) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101658479B1 (ko) | 2010-02-09 | 2016-09-21 | 삼성전자주식회사 | 불휘발성 메모리 장치, 그것의 동작 방법, 그리고 그것을 포함하는 메모리 시스템 |
KR101691088B1 (ko) | 2010-02-17 | 2016-12-29 | 삼성전자주식회사 | 불휘발성 메모리 장치, 그것의 동작 방법, 그리고 그것을 포함하는 메모리 시스템 |
US9378831B2 (en) | 2010-02-09 | 2016-06-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Nonvolatile memory devices, operating methods thereof and memory systems including the same |
US9324440B2 (en) | 2010-02-09 | 2016-04-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Nonvolatile memory devices, operating methods thereof and memory systems including the same |
KR101691092B1 (ko) | 2010-08-26 | 2016-12-30 | 삼성전자주식회사 | 불휘발성 메모리 장치, 그것의 동작 방법, 그리고 그것을 포함하는 메모리 시스템 |
JP5788183B2 (ja) | 2010-02-17 | 2015-09-30 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 不揮発性メモリ装置、それの動作方法、そしてそれを含むメモリシステム |
US8908431B2 (en) | 2010-02-17 | 2014-12-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Control method of nonvolatile memory device |
US8923060B2 (en) | 2010-02-17 | 2014-12-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Nonvolatile memory devices and operating methods thereof |
JP2011170956A (ja) | 2010-02-18 | 2011-09-01 | Samsung Electronics Co Ltd | 不揮発性メモリ装置およびそのプログラム方法と、それを含むメモリシステム |
US8792282B2 (en) | 2010-03-04 | 2014-07-29 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Nonvolatile memory devices, memory systems and computing systems |
US8553466B2 (en) | 2010-03-04 | 2013-10-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Non-volatile memory device, erasing method thereof, and memory system including the same |
KR101762828B1 (ko) | 2011-04-05 | 2017-07-31 | 삼성전자주식회사 | 불휘발성 메모리 장치 및 불휘발성 메모리 장치의 동작 방법 |
KR102242022B1 (ko) | 2013-09-16 | 2021-04-21 | 삼성전자주식회사 | 불휘발성 메모리 및 그것의 프로그램 방법 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5982663A (en) * | 1997-01-21 | 1999-11-09 | Samsung Electronics, Co., Ltd. | Nonvolatile semiconductor memory performing single bit and multi-bit operations |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6002614A (en) * | 1991-02-08 | 1999-12-14 | Btg International Inc. | Memory apparatus including programmable non-volatile multi-bit memory cell, and apparatus and method for demarcating memory states of the cell |
EP0715312B1 (de) * | 1994-11-30 | 2002-10-23 | STMicroelectronics S.r.l. | Monolithischer integrierter Generator von verschiedenen Speisespannungswerten |
JP3920943B2 (ja) * | 1996-05-10 | 2007-05-30 | 株式会社ルネサステクノロジ | 不揮発性半導体記憶装置 |
TW338165B (en) * | 1996-09-09 | 1998-08-11 | Sony Co Ltd | Semiconductor nand type flash memory with incremental step pulse programming |
JPH10188586A (ja) | 1996-12-19 | 1998-07-21 | Sony Corp | 半導体不揮発性記憶装置 |
US5798966A (en) | 1997-03-31 | 1998-08-25 | Intel Corporation | Flash memory VDS compensation techiques to reduce programming variability |
JPH11176183A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-07-02 | Nec Corp | 電気的に書換え可能な不揮発性半導体記憶装置 |
JPH11306771A (ja) | 1998-04-22 | 1999-11-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体メモリ |
JP2000163977A (ja) * | 1998-11-20 | 2000-06-16 | Sony Corp | 不揮発性半導体記憶装置及びそのデータ書き込み方法 |
US6456557B1 (en) * | 2001-08-28 | 2002-09-24 | Tower Semiconductor Ltd | Voltage regulator for memory device |
JP2003109389A (ja) | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Fujitsu Ltd | 半導体記憶装置 |
US6977850B2 (en) * | 2001-12-27 | 2005-12-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having switch circuit to supply voltage |
-
2003
- 2003-07-10 KR KR1020030046877A patent/KR100688494B1/ko active IP Right Grant
-
2004
- 2004-05-07 US US10/840,580 patent/US7566927B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-07-06 DE DE102004033450A patent/DE102004033450B4/de not_active Expired - Lifetime
- 2004-07-12 JP JP2004204985A patent/JP2005032430A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5982663A (en) * | 1997-01-21 | 1999-11-09 | Samsung Electronics, Co., Ltd. | Nonvolatile semiconductor memory performing single bit and multi-bit operations |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102004033450A1 (de) | 2005-02-10 |
KR100688494B1 (ko) | 2007-03-02 |
KR20050006892A (ko) | 2005-01-17 |
US20050006692A1 (en) | 2005-01-13 |
JP2005032430A (ja) | 2005-02-03 |
US7566927B2 (en) | 2009-07-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE602004005211T2 (de) | Detektieren von überprogrammierter speicherzellen nach einer programmierung benachbarter speicherzellen | |
DE102005022611B4 (de) | Programmierverfahren für ein nichtflüchtiges Speicherbauelement | |
DE102004033443B4 (de) | Flashspeicherbauelement mit Mehrpegelzelle | |
DE102006024116B4 (de) | Wortleitungsspannungsgeneratorschaltung und zugehöriges nichtflüchtiges Speicherbauelement | |
DE102005020797A1 (de) | Nichtflüchtiges Speicherbauelement und Programmierverfahren | |
DE102004033450B4 (de) | Halbleiterspeicherbaustein, Spannungsgenerator und Programmierunterstützungsverfahren | |
DE102004041519B4 (de) | Programmiersteuerschaltung und Programmiersteuerverfahren | |
DE102008002237B4 (de) | Verfahren zum Prüfen einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung | |
DE69317937T2 (de) | Nichtflüchtige Halbleiterspeicheranordnung | |
DE102005026663A1 (de) | Nichtflüchtiges Speicherbauelement mit ISPP | |
DE10329627B4 (de) | Flash-Speicherbaustein | |
DE102006058380A1 (de) | Flash-Speicherbauelement und Verfahren zur Steuerung einer Löschoperation desselben | |
DE102005035084A1 (de) | Speicherbauelement und Programmierverfahren | |
DE102005035136B4 (de) | Halbleiterbauelement und Speicherzelleninitialisierungsverfahren | |
DE102005052213A1 (de) | Programmierverfahren und nichtflüchtiges Speicherbauelement | |
DE3878370T2 (de) | Nichtfluechtige halbleiterspeicheranordnung. | |
DE69525583T2 (de) | Halbleiterspeicheranordnung | |
DE112004002851B4 (de) | Halbleitervorrichtung und Programmierverfahren | |
DE69324694T2 (de) | Doppelreihige Adressendekodierung- und Auswahlschaltung für eine elektrisch löschbare und programmierbare nichtflüchtige Speicheranordnung mit Redundanz, insbesondere für Flash-EEPROM Anordnungen | |
DE112019007183T5 (de) | ReRAM-Speicherzelle mit Doppelwortleitungssteuerung | |
DE69534964T2 (de) | Halbleiterspeicheranordnung | |
DE102006036146A1 (de) | Verfahren zum Überprüfen einer Programmieroperation eines NOR-Flash-Speicherelements und NOR-Flash-Speicherelement | |
DE112017004893T5 (de) | Verhinderung einer Überprogrammierung von ReRAM-Speicherzellen | |
DE10217290B4 (de) | Verfahren zum Schreiben in einen RAM mit Spaltenlöschung | |
DE69514449T2 (de) | Speicheranordnung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition |