DE102004033450B4 - Halbleiterspeicherbaustein, Spannungsgenerator und Programmierunterstützungsverfahren - Google Patents

Halbleiterspeicherbaustein, Spannungsgenerator und Programmierunterstützungsverfahren Download PDF

Info

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
Application number
DE102004033450A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102004033450A1 (de
Inventor
Moo-Sung Kim
Yeong-Taek Lee
Seung-Jae Lee
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of DE102004033450A1 publication Critical patent/DE102004033450A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102004033450B4 publication Critical patent/DE102004033450B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/24Bit-line control circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/10Programming or data input circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/56Digital 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
    • G11C11/5621Digital 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
    • G11C11/5628Programming or writing circuits; Data input circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/04Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
    • G11C16/0483Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells having several storage transistors connected in series
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-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.

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 Flashspeicherbausteins 100 vom NAND-Typ, der ein Speicherzellenfeld 12, einen Zeilendecoder 14 und eine Seitenpufferschaltung 16 umfasst, siehe zu entsprechenden Flashspeichern auch z. B. die Patentschrift US 5.982.663 . Das Speicherzellenfeld 12 umfasst eine Mehrzahl von Zellketten. Eine gege bene Zellkette 121 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 Seite 122.
  • Eine Mehrzahl von Bitleitungen BL1 bis BLn ist mit der Seitenpufferschaltung 16 verbunden. Die Seitenpufferschaltung 16 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 Seitenpufferschaltung 16 im Speicherzellenfeld 12 gespeichert, und Daten, die vom Speicherzellenfeld 12 ausgegeben werden, werden über die Seitenpufferschaltung 16 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 Flashspeicherbausteins 100 vom NAND-Typ darstellt. Wie aus 2 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 aus 1,
  • 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 aus 3,
  • 6 ein Kennliniendiagramm zur Darstellung der Charakteristik einer variablen Bitleitungsspannung, welche erhalten wird, wenn die Generatorschaltung für variable Bitleitungsspan nung aus 5 mit einem Simulationsprogramm simuliert wird, und
  • 7 eine schematische Darstellung zum Erklären der Programmierung einer Mehrpegelspeicherzelle.
  • 3 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Flashspeicherbausteins 300 vom NAND-Typ, der ein Speicherzellenfeld 32, einen Zeilendecoder 34, eine Bitleitungsspannungssetzschaltung 36 und eine Generatorschaltung 38 für variable Bitleitungsspannung umfasst. Wie das Speicherzellenfeld 12 aus 1 kann das Speicherzellenfeld 32 eine Mehrzahl von Zellketten umfassen. Eine beispielhaft herausgegriffene Zellkette 321 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 Zellkette 321 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 Generatorschaltung 38 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 Baustein 300 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 Bitleitungsspannungssetzschaltung 36 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 Bitleitungsspannungssetzschaltung 36 die Spannung auf einer korrespondierenden Bitleitung auf die Versorgungsspannung Vcc setzen. Zum Programmieren der Speicherzelle kann die Bitleitungsspannungssetzschaltung 36 eine Spannung Vssl auf einer korrespondierenden Kettenauswahlleitung SSL auf die Versorgungsspannung Vcc setzen. Die Bitleitungsspannungssetzschaltung 36 kann durch eine Registerschaltung implementiert sein, analog zur Seitenpufferschaltung 16 aus 1, 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 aus 4 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 Generatorschaltung 38 für variable Bitleitungsspannung aus 3. Wie aus 5 ersichtlich ist, umfasst die Generatorschaltung 38 für variable Bitleitungsspannung in diesem Realisierungsbeispiel eine Spannungsteilungs- und Klemmschaltung 510 und einen Differenzverstärker 520.
  • 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:
    Figure 00090001
  • 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 Differenzverstärker 520 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 Klemmschaltung 510 sperrend geschaltet. Daher arbeitet die Spannungsteilungs- und Klemmschaltung 510 nicht. Die NMOS-Transistoren NM3 und NM4 des Differenzverstärkers 520 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 Generatorschaltung 38 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 Differenzverstärkers 520 sind leitend geschaltet. Der Differenzverstärker 520 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 Generatorschaltung 38 für variable Bitleitung aus 5 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 aus 4 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 aus 7 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)

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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).
  6. Halbleiterspeicherbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Bitleitungsspannung (Vblv) in Reaktion auf eine Versorgungsspannung (Vcc) geändert wird.
  7. 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.
  8. 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).
  9. 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.
  10. Halbleiterspeicherbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Speicherzelle wenigstens vier Speicherzustände hat.
  11. 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).
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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).
  15. Halbleiterspeicherbaustein, insbesondere Flashspeicherbaustein, dessen Speicherzellen gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14 programmiert werden.
DE102004033450A 2003-07-10 2004-07-06 Halbleiterspeicherbaustein, Spannungsgenerator und Programmierunterstützungsverfahren Expired - Lifetime DE102004033450B4 (de)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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