DE10361719A1

DE10361719A1 - Drain-Pumpe für Flash-Speicher

Info

Publication number: DE10361719A1
Application number: DE10361719A
Authority: DE
Inventors: Pil Sang Ryoo
Original assignee: Hynix Semiconductor Inc
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-12-31
Also published as: JP2004273096A; US20040174745A1; KR100550790B1; TW200428398A; US6922360B2; DE10361719B4; TWI239011B; KR20040079464A

Abstract

Die vorliegende Erfindung liefert eine Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher, welche aufweist: eine Vorrichtung zum Erzeugen einer variablen Spannung, abhängig von der Anzahl von Bits, welche zu programmieren sind; eine Pumpe zum Pumpen einer Eingangsspannung derselben und einen Regler zum Regeln einer Ausgangsspannung der Pumpe, abhängig von der variablen Spannung.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drain-Pumpe für Flash-Speicher, und speziell auf eine Drain-Pumpe für Flash-Speicher, bei welcher eine Ausgangsspannung abhängig von der Anzahl von Bits, welche zu programmieren sind, variiert wird.
Wenn bei einem Code-Flash-Speicher eine Stacked- bzw. geschichtete Gate-Zelle angewendet wird, wird eine Spannung von ungefähr 9 V an ein Gate angelegt und eine Spannung von ungefähr 5 V wird an einem Drain angelegt, um ein Programm auszuführen, wodurch hot carriers bzw. heiße Ladungsträger erzeugt werden, und in einem schwebenden Gate gespeichert werden.
2. Diskussion des Standes der Technik
Wenn allgemein ein Programm in einem Wortmodus (z.B. X16) betrieben wird, können alle der 16 Bits parallel programmiert werden. Zu dieser Zeit ist ein Strom, welcher von einem Drain zu einer Quelle fließt, signifikant größer als dies im Falle des Programmierens mit einer geringeren Anzahl von Bits ist. Da elektrische Ladungen in heißen Ladungsträgern, welche durch den Strom erzeugt werden, gespeichert werden, ist es tatsächlich nicht möglich, wenn ein Vorgang restriktiv ist, den Strom zu erniedrigen, um die Zeit für das Verbessern der Programmleistungsfähigkeit und das Erhöhen einer gebräuchlichen Schwellwertspannung zu reduzieren. Wenn ein Strom pro Bit 500 μA beträgt und alle Bits in dem Word-Modus programmiert werden, fließt ein Strom von 8 mA. Zu dieser Zeit kann eine Drain-Pumpe zum Erzeugen einer Spannung von 5 V, welche an den Drain anzulegen ist, nicht die Anzahl der Bits wissen, die gerade programmiert werden, wobei die Drain-Pumpe immer eine Vorspannung an die Zellen liefern muss, mit der Fähigkeit, einen Strom von 800 mA oder mehr zu liefern. Da die Anzahl der Bits, welche zu programmieren sind, zwischen 1 bis 16 Bits ist, jedoch eine konstante Spannung ungeachtet der Anzahl von Bits geliefert wird, gibt es das Problem, dass der Stromverlust ansteigt.
Zusammenfassung der Erfindung
Entsprechend bezieht sich die vorliegende Erfindung darauf, eine Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher zur Verfügung zu stellen, welche in der Lage ist, obige Probleme zu lösen, indem eine Spannung, welche an die Zellen anzulegen ist, abhängig von der Anzahl von Bits variiert wird.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist es, eine Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher bereitzustellen, welche aufweist: eine Vorrichtung zum Erzeugen einer variablen Spannung, abhängig von der Anzahl von Bits, welche zu programmieren sind; eine Pumpe zum Pumpen einer Eingangsspannung; und ein Regelglied zum Regeln einer Ausgangsspannung der Pumpe, abhängig von der variablen Spannung.
In der vorgenannten Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der binäre Digital-/Analogwandler auf: eine Vielzahl von Stromdurchgangsvorrichtungen auf, welche ein Paar von Transistoren besitzen, welche einen ersten Strom und einen zweiten Strom jeweils von dem Operationsverstärker OP-Amp empfangen und welche abhängig von jeweils ex ternen Eingangsdaten und invertierten externen Eingangsdaten angeschaltet sind und deren Quellanschlüsse miteinander verbunden sind; und eine Vielzahl von Transistoren, welche jeweils zwischen den Stromdurchlaufvorrichtungen und einem Erdanschluss angeschlossen sind, welche abhängig von einer ersten Referenzspannung angeschaltet sind.
Bei der oben genannten Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Operationsverstärker OP-Amp auf: einen ersten PMOS-Transistor, welcher zwischen einer Spannungsversorgung und einem ersten Knoten angeschlossen ist, einen ersten Stromspiegel, welcher zwischen dem ersten Knoten und einem ersten Ausgangsanschluss angeschlossen ist, um den ersten Strom zu verstärken, einen zweiten PMOS-Transistor, welcher zwischen der Spannungsversorgung und einem zweiten Knoten angeschlossen ist, und einen zweiten Stromspiegel, welcher zwischen dem zweiten Knoten und einem zweiten Ausgangsanschluss angeschlossen ist, um den zweiten Strom zu verstärken.
Bei einer oben genannten Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist diese ferner auf: Widerstände, welche jeweils zwischen dem ersten Ausgangsanschluss und einem Erdanschluss und zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss und dem Erdanschluss angeschlossen sind.
Bei der oben genannten Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der erste Stromspiegel auf: einen dritten PMOS-Transistor, welcher zwischen dem ersten Knoten und dem ersten Ausgangsanschluss angeschlossen ist, und einen vierten PMOS-Transistor, dessen Drain-Anschluss und ein Gate-Anschluss mit einem Drain-Anschluss und einem Gate-Anschluss des dritten PMOS-Transistors jeweils angeschlossen sind und dessen Gate-Anschluss mit seinem eigenen Quellanschluss verbunden ist.
Bei der oben genannten Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der zweite Stromspiegel auf: einen fünften PMOS-Transistor, welcher zwischen dem ersten Knoten und dem ersten Ausgangsanschluss angeschlossen ist, und einen sechsten PMOS-Transistor, dessen Drain-Anschluss und ein Gate-Anschluss jeweils an einen Drain-Anschluss und einen Gate-Anschluss des fünften PMOS-Transistors angeschlossen sind und dessen Gate-Anschluss mit seinem eigenen Quellanschluss verbunden ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorher genannten Gesichtspunkte und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung erklärt, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gegeben wird, wobei:
1 ein Blockschaltbild ist, welches ein Beispiel einer Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher darstellt,
2 ein Blockschaltbild ist, welches eine Drain-Pumpe entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt,
3 ein detailliertes Schaltbild ist, welches einen binären Digital-zu-Analog-Wandler der 2 darstellt,
4 ein detailliertes Schaltbild eines Operationsverstärkers OPAmp der 2 ist, und
5 ein Wellenformdiagramm ist, welches ein Ergebnis des Simulierens des binären Digital-zu-Analog-Wandlers der 3 darstellt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nun wird die vorliegende Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockschaltbild, welches ein Beispiel einer Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher darstellt.
Die herkömmliche Drain-Pumpe 100 beinhaltet eine Pumpe 10 für das Pumpen einer Eingangsspannung auf einen vorher festgelegten Pegel und einen Regler 20 zum Regeln der gepumpten Spannung auf einen vorher festgelegten Spannungspegel, abhängig von einer Referenzspannung Vref. Ein Ausgang des Reglers 20 wird an die Bitleitungen b1 bis b15 geliefert, welche mit Zellen über die Schalter SW1 bis SW15 verbunden sind. Die Speicherzellen N0.......N5, welche durch Wortleitungen Word line<0> bis Word line<n> auszuwählen sind, sind an die jeweiligen Bitleitungen angeschlossen. Die Schalter SW1 bis SW15 sind eingeschaltet, abhängig von externen Eingangsdaten D<0> bis D<15>. Mit anderen Worten, wenn die externen Eingangsdaten D<0> bis D<15> Programmdaten sind, sind die Schalter eingeschaltet, um eine Programmierspannung von dem Regler 20 an die Bitleitungen b1 bis b15 zu liefern, wodurch die relevanten Zellen programmiert werden. Wenn z.B. die Wortleitung Word line<0> ausgewählt ist und die externen Eingangsdaten D<0> Programmdaten darstellen, wird die Speicherzelle N0 programmiert.
2 ist ein Blockschaltbild, welches eine Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die Drain-Pumpe entsprechend der vorliegenden Erfindung weist auf: einen Digital-zu-Analog-Wandler 30, einen Operationsverstärker OP Amp 40, eine Pumpe 10 und einen Regler 20.
Der binäre Digital-/Analogwandler 30 verändert erste und zweite Stromgrößen ISUM, ISLTMb, abhängig von den externen Eingangsdaten D<0> bis D<15>. Die ersten und zweiten Ströme ISUM, ISUMb werden in einem Operationsverstärker (OP Amp) 40 verstärkt, und die verstärkte Spannung wird zu einer Referenzspannung Vref, welche dem Regler 20 zuzuführen ist. Die Pumpe pumpt die Eingangsspannung auf einen vorher festgelegten Pegel, und der Regler reguliert den Ausgang der Pumpe 10 abhängig von der Referenzspannung Vref.
3 ist ein detailliertes Schaltbild eines binären Digital-/Analogwandlers der 2.
Die NMOS-Transistoren Q33 bis Q48 behalten ihre eigenen Zustände auf der Basis einer Referenzspannung VREF1. Wenn z.B. in diesem Fall die externen Eingangsdaten D<8> Programmdaten sind, ist D<8> hoch, während Db<8> niedrig ist, wobei der NMOS-Transistor Q15 eingeschaltet ist, während der NMOS-Transistor Q16 ausgeschaltet ist. Zusätzlich, da die anderen externen Eingangsdaten D<0> bis D<7>, D<9> bis D<15> niedrig sind, sind die NMOS-Transistoren Q1, Q3, Q5, Q7, Q9, Q11, Q13, Q17, Q19, Q21, Q23, Q25, Q27, Q29, Q31 ausgeschaltet, während, da die invertierten externen Eingangsdaten Db<0> bis Db<7>, Db<9> bis Db<15> auf hohem Zustand sind, die NMOS-Transistoren Q2, Q4, Q6, Q8, Q10, Q12, Q14, Q18, Q20, Q22, Q24, Q26, Q28, Q30, Q32 angeschaltet sind. Deshalb ist der erste Strom ISUM klein, während der erste Strom ISUMb groß ist.
Wenn z.B. die externen Eingangsdaten D<0> bis D<14> Programmdaten sind, sind die NMOS-Transistoren Q3, Q5, Q7, Q9, Q11, Q13, Q15, Q17, Q19, Q21, Q23, Q25, Q27, Q29, Q31 angeschaltet, während die NMOS-Transistoren Q2, Q4, Q6, Q8, Q10, Q12, Q14, Q16, Q18, Q20, Q22, Q24, Q26, Q28, Q30, Q32 abgeschaltet sind. Deshalb wird der erste Strom ISUM größer als der zweiten Strom ISUMb.
Als Ergebnis werden die Ströme ISUM, ISUMb abhängig von den externen Eingangsdaten variiert. Mit anderen Worten, die Ströme können abhängig von den externen Eingangsdaten, d.h. von der Anzahl der Bits, welche zu programmieren sind, erhöht oder erniedrigt werden. Wenn die Anzahl von Bits, welche zu programmieren sind, groß ist, werden die Ströme erhöht, und wenn die Anzahl der Bits, die zu programmieren sind, klein ist, werden die Ströme erniedrigt.
4 ist ein detailliertes Schaltbild eines Operationsverstärkers OP Amp der 2.
Mit Bezug auf 4 wird ein PMOS-Transistor P2 abhängig von einer Referenzspannung VREF2 gesteuert. Die PMOS-Transistoren PO, P1 sind so aufgebaut, dass sie einen Stromspiegel bilden, wobei eine Kanalbreite und eine Kanallänge des PMOS-Transistors P2 doppelt so groß ist wie diejenige des PMOS-Transistors P1. Mit anderen Worten, der erste Strom ISUM wird durch einen Widerstand R1 verdoppelt.
Außerdem sind die PMOS-Transistoren P3, P4 so aufgebaut, dass sie einen Stromspiegel bilden, wobei eine Kanalbreite und eine Kanallänge des PMOS-Transistors P3 doppelt so groß ist wie diejenige des PMOS-Transistors P4. Mit anderen Worten, der zweite Strom ISUM wird durch einen Widerstand R2 verdoppelt.
Eine Spannung an einem Anschlusspunkt K1 des Widerstands R1 und des PMOS-Transistors P1 oder eine Spannung an einem Anschlusspunkt K2 des Widerstands R2 und des PMOS-Transistors P3 wird als Referenzspannung Vref des Reglers 20 der 2 verwendet. Da die erzeugte Referenzspannung Vref abhängig von der Anzahl von Bits, welche zu programmieren sind, variiert wird, wird die Ausgangsspannung des Reglers 20 abhängig von der Anzahl von Bits, welche zu programmieren sind, variiert. Mit anderen Worten, durch Steuern einer Ausgangsspannung des Operationsverstärkers OP Amp z.B. auf 16 Pegel, wird, wenn die Anzahl von Bits, welche zu programmieren ist, sich erhöht, die Ausgangsspannung des Reglers gesteuert, dass sie sich erhöht, wodurch ein Programmstrom erhöht wird, um die Programmleistungsfähigkeit beizubehalten. Auf der anderen Seite, wenn die Anzahl von Bits, welche zu programmieren ist, abnimmt, wird die Ausgangsspannung des Reglers so gesteuert, dass sie abnimmt, wodurch ein Programmstrom abnimmt, um die Programmleistungsfähigkeit beizubehalten. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Programmleistungsfähigkeit zu verbessern und eine Spannung zwischen einem Drain und einer Quelle einer Speicherzelle daran zu hindern, eine Durchbruchspannung zu überschreiten, mit anderen Worten, die Variation der elektrischen Charakteristik zu minimieren.
5 ist ein Wellenformdiagramm, welches ein Ergebnis des Simulierens des binären Digital-/Analogwandlers entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie in 5 gezeigt wird, werden die ersten und zweiten Ströme ISUM, ISUMb abhängig von der Anzahl von Bits, welche zu programmieren sind, variiert.
Wie oben beschrieben, ist es entsprechend der vorliegenden Erfindung möglich, das Problem des Überprogrammierens, welches durch übermäßige Drain-Spannung verursacht wird, durch Steuern eines Pegels einer Drain-Pumpe abhängig von der Anzahl von Bits, welche zu programmieren sind, zu lösen, und eine Prozessgrenze durch Sichern einer Grenze der Durchbruchspannung zwischen einem Drain und einer Quelle einer Speicherzelle zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Speicherzelle durch wiederholten Programmbetrieb zu verbessern.
Obwohl in der obigen Beschreibung die vorliegende Erfindung im Detail durch Benutzen der spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, es können jedoch Verbesserungen und Modifikationen von Fachleuten durchgeführt werden, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche wie folgt eingegrenzt.

Claims

Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher, welche aufweist: eine Vorrichtung zum Erzeugen einer variablen Spannung, abhängig von der Anzahl von Bits, welche zu programmieren sind; eine Pumpe zum Pumpen einer Eingangsspannung; und einen Regler zum Regeln einer Ausgangsspannung der Pumpe, abhängig von der variablen Spannung.
Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung aufweist: einen binären Digital-/Analogwandler zum Erzeugen eines Stromes, welcher abhängig von der Anzahl von Bits, welche zu programmieren sind, variiert und einen Operationsverstärker OP Amp zum Verstärken der Ausgangsspannung des binären Digital-/Analogwandlers, um die variable Spannung zu erzeugen.
Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher nach Anspruch 2, wobei der binäre Digital-/Analogwandler eine Vielzahl von Stromdurchlaufvorrichtungen aufweist, welche ein Paar von Transistoren besitzen, welche einen ersten Strom und einen zweiten Strom von dem Operationsverstärker OP Amp jeweils empfangen und abhängig von jeweiligen externen Eingangsdaten und invertierten externen Eingangsdaten angeschaltet werden und deren Quellanschlüsse miteinander verbunden sind; und eine Vielzahl von Transistoren zwischen den Stromdurchlaufvorrichtungen und einem Erdanschluss angeschlossen sind, um jeweils abhängig von einer ersten Referenzspannung eingeschaltet zu werden.
Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher nach Anspruch 3, wobei der Operationsverstärker OP Amp aufweist: einen ersten PMOS-Transistor, welcher zwischen einer Spannungsversorgung und einem ersten Knoten angeschlossen ist, einen ers ten Stromspiegel, welcher zwischen dem ersten Knoten und einem ersten Ausgangsanschluss angeschlossen ist, um den ersten Strom zu verstärken, einen zweiten PMOS-Transistor, welcher zwischen der Spannungsversorgung und einem zweiten Knoten angeschlossen ist, und einen zweiten Stromspiegel, welcher zwischen dem zweiten Knoten und einem zweiten Ausgangsanschluss angeschlossen ist, um den zweiten Strom zu verstärken.
Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher nach Anspruch 4, welcher ferner aufweist: Widerstände, welche jeweils zwischen dem ersten Ausgangsanschluss und einem Erdanschluss und zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss und dem Erdanschluss angeschlossen sind.
Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher nach Anspruch 4, wobei der erste Stromspiegel aufweist: einen dritten PMOS-Transistor, welcher zwischen dem ersten Knoten und dem ersten Ausgangsanschluss angeschlossen ist, und einen vierten PMOS-Transistor, dessen Drain-Anschluss und dessen Gate-Anschluss jeweils mit einem Drain-Anschluss und einem Gate-Anschluss des dritten PMOS-Transistors angeschlossen sind und dessen Gate-Anschluss mit seinem eigenen Quellanschluss verbunden ist.
Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher nach Anspruch 4, wobei der zweite Stromspiegel aufweist: einen fünften PMOS-Transistor, welcher zwischen dem ersten Knoten und dem zweiten Ausgangsanschluss angeschlossen ist, und einen sechsten PMOS-Transistor, dessen Drain-Anschluss und dessen Gate-Anschluss jeweils an einem Drain-Anschluss und einem Gate-Anschluss des fünften PMOS-Transistors angeschlossen sind und dessen Gate-Anschuss mit seinem eigenen Quellanschluss verbunden ist.
Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher nach Anspruch 2, wobei der Operationsverstärker OP Amp aufweist: einen ersten PMOS-Transistor, welcher zwischen einer Spannungsversorgung und einem ersten Knoten angeschlossen ist, einen ersten Stromspiegel, welcher zwischen dem ersten Knoten und einem ersten Ausgangsanschluss angeschlossen ist, um einen ersten Strom zu verstärken, einen zweiten PMOS-Transistor, welcher zwischen der Spannungsversorgung und einem zweiten Knoten angeschlossen ist und einen zweiten Stromspiegel, welcher zwischen dem zweiten Knoten und einem zweiten Ausgangsanschluss angeschlossen ist, um einen zweiten Strom zu verstärken.
Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher nach Anspruch 8, welcher ferner aufweist: Widerstände, welche jeweils zwischen dem ersten Ausgangsanschluss und einem Erdanschluss und zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss und dem Erdanschluss angeschlossen sind.
Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher nach Anspruch 8, wobei der erste Stromspiegel aufweist: einen dritten PMOS-Transistor, welcher zwischen den ersten Knoten und den ersten Ausgangsanschluss geschaltet ist, und einen vierten PMOS-Transistor, dessen Drain-Anschluss und dessen Gate-Anschluss jeweils an einen Drain-Anschluss und einen Gate-Anschluss des dritten PMOS-Transistors angeschlossen sind und dessen Gate-Anschluss mit seinem eigenen Quellanschluss verbunden ist.
Drain-Pumpe für einen Flash-Speicher nach Anspruch 8, wobei der zweite Stromspiegel aufweist: einen fünften PMOS-Transistor, welcher zwischen den ersten Knoten und den ersten Ausgangsanschluss geschaltet ist, und einen sechsten PMOS-Transistor, dessen Drain-Anschluss und dessen Gate-Anschluss jeweils an einem Drain-Anschluss und einem Gate-Anschluss des fünften PMOS-Transistors angeschlossen sind und dessen Gate-Anschluss mit seinem eigenen Quellanschluss verbunden ist.