DE4213741C2 - Speichermatrix mit in Zeilen und Spalten angeordneten Speicherzellen - Google Patents
Speichermatrix mit in Zeilen und Spalten angeordneten SpeicherzellenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Speichermatrix mit in Zeilen und Spalten angeordneten
Speicherzellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Nichtflüchtige Speichersysteme haben sich schnell von Festwertspeichern
(ROM) zu elektrisch löschbaren, programmierbaren Festwertspeichern (EEPROM)
entwickelt. Speicherschaltungen, die EEPROM-Zellen verwenden, sind wünschenswert,
weil sie einfach programmierbar sind, einfach löschbar sind und Daten speichern
können während einer beinahe unbegrenzten Zeitdauer.
Aus US 4 888 735 ist eine Speichermatrix aus EEPROM-Zellen bekannt.
Steuerelektroden der Speicherzellen einer Zeile sind über Zeilen-/Wortleitungen und
Drains der Speicherzellen einer Spalte sind über Spalten-/Bitleitungen miteinander
gekoppelt, wobei die Speicherzellen einer Wortleitung durch einen durch diese
Wortleitung geschalteten Transistor mit einem Sourcepotential verbunden werden
können. Nachteilig bei dieser bekannten Speichermatrix ist, daß der Zustand
unprogrammierter oder gelöschter Speicherzellen durch die Programmierung
benachbarter Speicherzellen beeinflußt werden kann. Ebenso ist es möglich, daß bei
einem Lesevorgang Strom von einer Zeile von Speicherzellen zu einer anderen Zeile
von Speicherzellen fließt und den Zustand dieser Speicherzellen beeinflußt.
Ein weiteres Beispiel einer Speicherschaltung mit Speicherzellen, die EEPROM-
Elemente umfassen, ist in US 4 725 983 beschrieben. Dieses System erfordert eine
Speicherzelle mit zwei MOS-Transistoren und einem FLOTOX-Speichertransistor. Der
Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß jede Speicherzelle drei Transistoren
erfordert, die einen großen Flächenbedarf an Silizium haben, womit die Speicherdichte
deutlich reduziert wird.
Ein anderes Beispiel eines Speichersystems mit Speicherzellen, welche
EEPROMs verwenden, ist in US 4 942 556 offenbart. Die dort vorgesehenen
Speicherzellen umfassen sowohl einen MOS-Transistor als auch ein EEPROM-
Element. Alternativ kann die Speicherzelle ein EPROM-Element umfassen und einen
zweiten Transistor. Der Nachteil beider Anordnungen besteht darin, daß ein großer
Flächenbedarf für die Zeilenstruktur vorliegt im Vergleich mit einer Ein-Transistor-Zelle.
Ein weiteres Beispiel eines Speichersystems ist in US 4 064 494 beschrieben.
Dieses System verwendet eine Speicherzelle mit zwei nichtflüchtigen
Speicherelementen. Die Verwendung von zwei Speicherelementen erfordert wiederum
mehr Oberfläche als eine Speicherzelle mit einem einzigen Transistor.
US 4 387 447 offenbart eine Speicherschaltung mit einer Speicherzelle, die ein
einziges EPROM-Element verwendet. Verschiedene zusätzliche Schalter und
Lastelemente sind in der Speicheranordnung erforderlich, um die Daten lesen,
programmieren und löschen zu können. Zusätzlich erfordern die EPROM-Zellen
ultraviolettes Licht zum Entladen der schwimmenden Gates des EPROM. Generell ist
die Zeit, die für einen solchen Löschzyklus erforderlich ist, prohibitiv lang, verglichen mit
der minimalen Löschzeit für ein konventionelles EEPROM.
Eine Ein-Transistor-Speicherzelle ist höchst wünschenswert für eine
programmierbare nichtflüchtige Speicheranordnung. Der in einer solchen
Speicheranordnung verwendete Transistor ist typischerweise ein Feldeffekt-Transistor
mit einem schwimmenden Gate, der einen Fowler-Nordheim-Tunnelmechanismus
während des Löschzyklus ausnutzt. Ein Problem bei der Anwendung des Fowler-
Nordheim-Tunnelmechanismus während des Löschzyklus besteht darin, daß das
schwimmende Gate in dem Transistor exzessiv gelöscht wird. Während des
Löschzyklus werden negative Ladungen auf dem schwimmenden Gate aus diesem
entladen. Dieses Entladen der negativen Ladungen kann nicht präzise gesteuert
werden und kann zu einer exzessiven Entladung der negativen Ladungen während des
Löschzyklus führen. Wenn ein Überschuß an negativer Ladung entfernt worden ist,
verbleibt eine positive Netto-Ladung auf dem schwimmenden Gate nach dem
Löschzyklus. Diese positive Ladung bewirkt einen unerwünschten Kanal unter dem
schwimmenden Gate, wenn das Steuergate für einen Lesezyklus angesteuert wird.
Unter bestimmten Umständen ermöglicht dieser Kanal, daß ein Strom von dem Drain zu
der Source fließt und damit falsche Daten geliefert werden.
Eine Lösung des Problems des exzessiven Löschens eines schwimmenden
Gates besteht darin, jeder Zelle einen zweiten Transistor zuzuordnen, der den Ausgang
falscher Daten blockiert, die herrühren von einem exzessiv gelöschten schwimmenden
Gate. Diese Zwei-Transistor-Zelle bildet dann jede EEPROM-Speicherzelle.
Verschiedene Nachteile gibt es jedoch bei der Verwendung von EEPROM-
Speicherzellen. Ein Nachteil besteht darin, daß die EEPROM-Speicherzellen
komplizierte Herstellungsprozesse erfordern, womit die Kosten der Fertigung erhöht
werden. Ein zweiter Nachteil besteht darin, daß die EEPROM-Speicherzellen zwei
Transistoren pro Zelle erfordern und insofern mehr Oberfläche auf einem Silizium-Wafer
benötigen als eine Ein-Transistor-Zelle, womit die Kosten weiter ansteigen.
Ein Versuch, die EEPROM-Speicherzelle zu vereinfachen, bestand darin, eine
Spaltgate-Speicherzelle zu verwenden, bei der es sich im wesentlichen um eine
EEPROM-Speicherzelle handelt, kombiniert in ein Zwei-Transistor-Hybrid-Design, das
weniger Fläche auf einem Silizium-Wafer erfordert. Der Herstellungsprozeß für den
Spaltgate-Transistor ist weniger kompliziert als der für eine EEPROM-Speicherzelle,
doch immer noch komplizierter als jener für eine Ein-Transistor-Speicherzelle. Darüber
hinaus erfordert die Spaltgate-Zelle ebenfalls mehr Fläche als eine Ein-Transistor-Zelle.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Speichermatrix nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 zu schaffen, bei der bei einem Lesevorgang einer Speicherzelle eine
Zustandsänderung benachbarter Speicherzellen ausgeschlossen und eine
Beeinflussung von Speicherzellen durch die Programmierung oder das Löschen
benachbarter Speicherzellen nicht auftritt.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
gelöst.
Die Speichermatrix umfaßt eine Mehrzahl von Speicherzellen, die in Zeilen und
Spalten angeordnet sind. Jede Zeile von Speicherzellen umfaßt eine Steuerleitung, die
mit den Steuergates jeder Speicherzelle in der Zeile verbunden ist, und eine
Zeilenleitung, die mit dem Drain jeder Speicherzelle in der Zeile verbunden ist. Die
Spalten von Speicherzellen sind mittels einer Spaltenleitung oder einer Bit-Leitung
miteinander verbunden, die alle Sources der Speicherzellen in einer gemeinsamen
Spalte verbindet.
Des weiteren sind ein Schalter in jeder Zeile, ein Trennschalter in jeder Zeile und
ein Steuerschalter zum Koppeln der Zeilenleitungen von zwei unterschiedlichen Zeilen
im Ansprechen auf ein Steuersignal vorgesehen. Der Schalter ist vorzugsweise ein
Feldeffekt-Transistor, dessen Drain mit der Zeilenleitung verbunden ist, einem
Steuergate, das mit dem schwimmenden Gate jeder Speicherzelle in der betreffenden
Zeile verbunden ist, und einem Drain, das an eine zusätzliche Spaltenleitung
angekoppelt ist. Der Trennschalter ist zwischen die Potentialquelle, die zum Löschen
der Zeile von Speicherzellen verwendet wird, und die Drains aller Speicherzellen in der
betreffenden Zeile gelegt. Der Steuerschalter ist typischerweise ein Feldeffekt-
Transistor. Der Transistor ist angeschlossen zum Kurzschließen zweier Zeilenleitungen
der Speicherzellen im Ansprechen auf ein Steuersignal, das an sein Gate angelegt wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung
und den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Speichermatrix mit in Zeilen und Spalten angeordneten
Speicherzellen.
Fig. 2 zeigt eine Ein-Transistor-Speicherzelle, wie sie in der Speichermatrix nach
Fig. 1 verwendet wird.
Fig. 3 zeigt eine 2 × 2-Speichermatrix.
Fig. 1 zeigt schematisch ein als Flash-Speicherzellenstruktur ausgebildetes
Speichersystem 10. Das Speichersystem 10 ist eine N × M Matrix mit N Zeilen mal M
Spalten von Speicherzellen 12. Jede Zeile in dem Speichersystem 10 umfaßt M
Speicherzellen 12. Jede Speicherzelle 12 ist ein Flash-Transistorelement mit Drain,
Source, Steuergate und einem schwimmenden Gate. Die Steuergates aller
Speicherzellen 12 in derselben Zeile sind jeweils durch eine als Gateleitung
ausgebildete Zeilenleitung G(1), G(2), . . ., G(N) miteinander verbunden. Die Sources
aller Speicherzellen 12 in derselben Zeile sind zusammengeschaltet und an eine
weitere Zeilenleitung 21, an die ein Löschpotential über Knoten 18, 19 anlegbar ist,
angeschlossen.
Jede Zeile von Speicherzellen umfaßt ferner einen Schalter 14, vorzugsweise
einen MOS-Transistor (Der Ausdruck MOS, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf
Transistoren des betreffenden Typs unabhängig davon, ob ihre Struktur Metall oder
Oxid verwendet). Das Gate des Schalters 14 ist gemeinsam angeschlossen an die
Steuergates aller Speicherzellen 12 in der betreffenden Zeile. Die Source des Schalters
14 ist mit der weiteren Zeilenleitung 21 verbunden gemeinsam mit den Sources aller
Speicherzellen 12 in der betreffenden Zeile. Das Drain des Schalters 14 ist verbunden
mit einer zusätzlichen Spaltenleitung 32, die gemeinsam alle Drains der Schalter 14 für
jede Zeile zusammenschaltet sowie an virtuelles Massepotential einer Potentialquelle
VG legt.
Ein Trennschalter 20, typischerweise ein als Diode geschalteter Transistor, ist in
jeder Zeile vorgesehen zwischen einem der Knoten 18, 19, an dem Löschpotential zum
Löschen des Speichers anliegt, und der weiteren Zeilenleitung 21. Wie dargestellt, ist
das Gate des Trennschalters 20 mit dem Löschpotential verbunden ebenso wie sein
Drain. Der Trennschalter 20 isoliert die Eingangslöschspannung von den Source-
Leitungen. Der Trennschalter 20 als N-Kanal-MOS-Transistor in Diodenschaltung ist
eine Möglichkeit, die Isolation zu erzielen und wird bevorzugt, weil er vom gleichen Typ
ist wie der Speicherzellen-Transistor. Der Trennschalter 20 kann aber auch ein P-
Kanal-Transistor oder irgendein anderer Transistortyp sein.
Paare von Speicherzellenzeilen sind selektiv zusammenschaltbar über einen
Steuerschalter 24, der ebenfalls vorzugsweise ein MOS-Transistor ist. Obwohl die
Zeichnung jeweils zwei benachbarte Zeilen als gemeinsam mit dem Steuerschalter 24
verbunden zeigt, kann irgendein Paar von Zeilen so geschaltet sein. Der Steuerschalter
24 koppelt vorzugsweise einen ersten Knoten 26 auf der weiteren Zeilenleitung 21 mit
einem zweiten Knoten 28 einer benachbarten weiteren Zeilenleitung 21. Der
Steuerschalter 24 wird über eine Steuerleitung 30 gesteuert. Vorzugsweise ist der
Steuerschalter 24 ein MOS-Element mit einem Gate-Knoten, der als Steuerknoten
dient, während der Source-Knoten und der Drain-Knoten mit den Knoten 26 bzw. 28
verbunden sind. Der Steuerschalter 24 wird in der bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, ist jedoch in anderen Ausführungsformen nur eine Option.
Der Steuerschalter 24 isoliert die beiden benachbarten weiteren Zeilenleitungen
21 während des Lesevorgangs, so daß kein Strom von einer Zeile von Transistoren zur
anderen Zeile von Transistoren gekoppelt wird. Der Steuerschalter 24 koppelt die
beiden Leitungen während des Löschvorgangs. Dieser Transistor verbessert auch die
Betriebszuverlässigkeit, weil er die Notwendigkeit für genaue Prozeßsteuerung und
präzisen Schaltungsbetrieb eliminiert. Dieser Transistor kann weggelassen werden,
wenn hohe Prozeßgenauigkeit und präziser Schaltungsbetrieb erzielbar sind.
Die unten stehende Tabelle zeigt die Betriebsbedingungen für drei
Betriebsmoden - LESEN, PROGRAMMIEREN und LÖSCHEN - für die Speicherzellen
12. Während des LESE-Arbeitsgangs wird eine kleine Spannung an eine
entsprechende Spaltenleitung BL(1), BL(2), . . ., BL(11) angelegt, und die entsprechende
Zeilenleitung G(1), G(2), . . . ., G(N) wird mit einer positiven Spannung eingeschaltet,
wodurch eine einzelne gewünschte Speicherzelle 12 adressiert wird. Wenn die
adressierte Speicherzelle 12 eine programmierte Zelle ist, welche eine
Schwellenspannung von über 5 Volt aufweist, bildet sich kein Kanal, und kein Strom
fließt durch sie. Wenn die adressierte Speicherzelle 12 unprogrammiert (gelöscht) ist,
liegt ihre Schwellenspannung bei etwa 1,5 Volt, und es wird ein Kanal gebildet. Der
Schalter 14 schaltet ebenfalls ein, und ein Strom fließt von der Spaltenleitung 32 zur
Potentialquelle VG. Die übrigen Leitungen, nämlich Löschpotential VERASE am Knoten
18, 19 und Steuerung, werden alle gemeinsam mit Knoten 28 in einem "gleichgültig"-
Zustand gehalten.
Höhere Spannungen werden sowohl an die Spaltenleitung BL(1), BL(2), . . ., BL(N)
als auch die Zeilenleitung G(1), G(2), . . ., G(N) während des PROGRAMMIER-Schrittes
angelegt, während die verbleibenden Leitungen die gleiche Spannung aufweisen wie
während des LESE-Arbeitsganges. Die höheren Spannungen erzeugen "heiße
Elektronen", um die Zelle in den "aus"-Zustand zu programmieren.
Während des LÖSCH-Arbeitsganges erlaubt man der Spaltenleitung BL(1),
BL(2), . . ., BL(N) und der gemeinsamen Leitung zu "schwimmen", während die
Spannung auf der Zeilenleitung G(1), G(2), . . ., G(N) bei Null gehalten wird. In der
Zwischenzeit werden an den Knoten 18 mit Löschpotential VERASE und dem Knoten 28
(über den benachbarten Knoten 19 mit Löschpotential VERASE) entsprechende
Spannungen angelegt, wie in der Tabelle angegeben, wobei "X" "gleichgültig" bedeutet.
Jede Speicherzelle 12 ist vorzugsweise eine konventionelle Ein-Transistor-Flash-
Zelle, wie die in Fig. 2 dargestellte. Die Speicherzelle 12 ist ein N-Kanal-MOS-
Transistor mit einem schwimmenden Gate 40 einer Source 42, einem Drain 44 und
einem Steuer-Gate 46. Das schwimmende Gate 40 speichert eine negative Ladung
beim Programmieren und kann gelöscht werden über den Fowler-Nordheim-
Tunneleffekt.
Eine Lösung für das Blockieren der Wirkung eines exzessiv gelöschten
schwimmenden Gates besteht darin, den Schalter 14 und den Trennschalter 20 zu
jeder Zeile der Speicherzellen 12 hinzuzufügen und den Steuerschalter 24 jedem Paar
von Zeilen zuzufügen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Das Hinzufügen der als
Transistoren ausgebildeten Elemente eliminiert die Notwendigkeit, für jede
Speicherzelle 12 einen zusätzlichen Transistor vorzusehen zum Verhindern von
Stromfluß in dem Falle, daß sich das schwimmende Gate in einem exzessiv gelöschten
Zustand befindet. Ein Beispiel dafür, wie der Schalter 14, der Trennschalter 20, und der
Steuerschalter 24 eine exzessive gelöschte Speicherzelle 12 daran hindern, die
angeforderten Daten zu korrumpieren, wird unten beschrieben.
Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm eines 2 × 2 Speichers 50 mit Schutz gegen
exzessive Löschung und wird verwendet, um in kleinem Maßstab zu erläutern, wie der
Schutz gegen exzessives Löschen wirksam wird, um solche exzessiv gelöschten Zellen
daran zu hindern, abgeforderte Daten zu korrumpieren. Es sind zwei Speicherzellen 52
in jeder Zeile und in jeder Spalte des Speichers 50 vorgesehen. Jede Speicherzelle 52
ist eine Flash-Zelle mit einem Drain, einem Steuer-Gate, einer Source und einem
schwimmenden Gate. Eine Gate-Leitung 54 verbindet die Steuergates jeder
Speicherzelle 52 in derselben Zeile. Ein Transistor 56 ist ferner in jeder Zeile
vorgesehen und ist verbunden für die Steuerung durch die Gate-Leitung 54.
Vorzugsweise ist der Transistor 56 ein MOS-Element mit einem Drain, einem Gate und
einer Source, wobei das Gate an die Gate-Leitung 54 angeschlossen ist. Jede Spalte
von Speicherzellen 52 weist eine Bit-Leitung 58 auf, welche die Drains aller
Speicherzellen 52 in derselben Spalte miteinander verbinden. Die Sources der
Speicherzellen 52 in derselben Zeile sind miteinander verbunden und ferner
angeschlossen an einen Transistor 60. Vorzugsweise ist der Transistor 60 ein N-Kanal
MOS mit einem Drain, einem Gate und einer Source. Das Drain von Transistor 60 ist
angekoppelt an die Sources aller Speicherzellen 52 in derselben Zeile. Source und
Gate des Transistors 60 sind miteinander verbunden zur Ausbildung einer
Diodenschaltung, angeschlossen an eine Löschleitung 62, die das Löschpotential
VERASE ankoppelt. Die Drains jedes Transistors 56 in derselben Spalte sind miteinander
verbunden und mit einer Potentialquelle VG, vorzugsweise Masse, gekoppelt. Ein
weiterer Transistor 64 koppelt selektiv die Löschleitungen 62 zweier Zeilen zusammen.
Vorzugsweise ist der Transistor 64 ebenfalls ein N-Kanal MOS-Element mit einem
Drain, einem Gate und einer Source, wobei das Gate an eine Steuerleitung 68 gelegt
ist.
Die Betriebsspannungen des Speichers 50 sind in der nachfolgenden Tabelle
wiedergegeben, wobei die Bit-Leitung 58 durch BL die gemeinsame Leitung mit der
Potentialquelle VG durch VG, die Gate-Leitung 54 durch G, die Steuerleitung 68 durch
Steuerung und die Löschleitung 62 durch LÖSCHEN symbolisiert sind, wobei "F"
"schwimmend" bedeutet:
Während jedes Betriebsmodus ist eine Zelle entweder ausgewählt oder
nichtausgewählt. Wenn eine Zelle ausgewählt ist, sind die verschiedenen Zuleitungen,
mit denen sie verbunden ist, wie in der obigen Tabelle angegeben, vorgespannt. Wenn
eine Zelle nichtausgewählt ist, wird sie vorgespannt, je nachdem wo sie relativ zu der
ausgewählten Zelle positioniert ist, entsprechend der obigen Zelle. Die erste Zeile von
Spannungen, aufgelistet in dem Abschnitt Nichtausgewählte Zellenvorspannungen,
zeigt die Spannungen, die an eine nichtausgewählte Zelle angelegt werden, welche an
derselben Gate-Leitung 54 liegt wie die ausgewählte Zelle. Die zweite Zeile von
Spannungen zeigt die Vorspannungen der nichtausgewählten Zelle, die an derselben
Bit-Leitung 58 liegt, wie die ausgewählte Zelle. Die dritte Zeile von Spannungen zeigt
diejenigen, die an die nichtausgewählte Zelle angelegt werden, welche nur die
Steuerleitung 68 mit der ausgewählten Zelle teilt.
Während des LESE-Modus wird, wenn die ausgewählte Zelle eine
programmierte Zelle ist, mit einer Spannung VT auf dem schwimmenden Gate oberhalb
5 Volt kein Kanal gebildet, wodurch verhindert wird, daß irgendein Strom auf die Bit-
Leitung 58 fließt. Wenn die ausgewählte Zelle in einem gelöschten Zustand ist, wobei
eine Spannung VT von etwa 1,5 Volt auf dem schwimmenden Gate liegt, tritt Leitung
von der Bit-Leitung 58 zur gemeinsamen Leitung 72 (über Transistor 56) ein, wodurch
ermöglicht wird, daß ein Strom fließt und signalisiert wird, daß die Zeile "ein" ist. Wenn
die unausgewählte Zelle, welche dieselbe Bit-Leitung wie die ausgewählte Zelle teilt,
exzessiv gelöscht worden ist, wird ein leitender Kanal gebildet, unabhängig von dem
Programmierstatus der unausgewählten Zelle. Kein Strom fließt durch die
unausgewählte Zelle, weil keine leitende Strecke von der ausgewählten Zelle zu der
gemeinsamen Leitung führt infolge der Tatsache, daß sowohl der Transistor 56 als auch
der Transistor 64 "aus" sind während des LESE-Modus. Dies läßt nur Daten zu, die nur
auf dem Programmierstatus des schwimmenden Gates der ausgewählten Zelle
basieren, oder in anderen Worten, exzessiv gelöschte Zellen können keine
Falschinformation erzeugen.
Während des PROGRAMMIER-Modus werden "heiße Elektronen" in der
ausgewählten Zelle erzeugt zum Programmieren der Zelle so, daß sie in den "aus"-
Status gelangt. Keine "heißen Elektronen" werden in nichtausgewählten Zellen erzeugt,
da deren entsprechende Bit-Leitungen und Gate-Leitungen nicht entsprechend
vorgespannt sind.
Während des LÖSCH-Modus tritt ein Elektronen-Tunneleffekt ein, wenn die
Spannung auf der Löschleitung 62 bei etwa 15 Volt liegt. Diese hohe Spannung wird
von der Löschleitung 62 gleichzeitig geliefert, wenn der Transistor 64 eingeschaltet
wird. Alle Speicherzellen, die mit dem Transistor 64 verbunden sind, führen dann einen
Tunnelstrom. Der Tunnelstrom entlädt die negativen Ladungen von jedem
schwimmenden Gate jeder Speicherzeile, womit die Ladung VT auf den schwimmenden
Gates der Zellen abgesenkt wird.
Da die Basisspeicherzelle gemäß der Erfindung eine Ein-Transistor-Flash-
Speicherzelle ist anstelle einer Zwei-Transistor-EEPROM-Speicherzelle oder einer
Spalttransistorspeicherzelle, wird der Raum, der für die Herstellung benötigt wird,
erheblich verringert. Obwohl drei zusätzliche Transistoren pro Paar von Zeilen von
Speicherzellen hinzugefügt werden, um falsche Daten, hervorgerufen durch exzessives
Löschen, zu verhindern ist der für dies drei Transistoren erforderliche Raumbedarf
minimal und kann weniger als 1 Prozent des Gesamtraumbedarfs für eine
Speicherzellenmatrix mit über eine Million Zellen betragen. Verglichen mit dem, was für
die Zwei-Transistor- oder Spalt-Gate-Speicherzellen erforderlich ist, ermöglicht die
Erfindung eine enorme Erhöhung der Speicherdichte.
Darüber hinaus hat die Flash-Speicherzelle eine einfachere Fabrikation als eine
Zwei-Transistor-Speicherzelle oder eine Spalt-Gate-Speicherzelle. Dies macht die
Flash-Speicherzellenmatrix zuverlässiger und vorhersagbar während der Herstellung
als es sonst möglich wäre, wenn die komplizierten EEPROM- oder Spalt-Gate-
Speicherzellen verwendet werden.
Die Speicherzellenmerkmale, die das Auslesen falscher Daten aus einer
exzessiv gelöschten Zelle verhindern, sind nicht beschränkt auf Speichermatrizen.
Andere Anwendungen umfassen programmierbare Logikeinheiten ("PLD"), wie auch
andere programmierbare Erzeugnisse, wie serielle EEPROMs und programmierbare
Steuereinheiten.
Claims (4)
1. Speichermatrix mit in Zeilen und Spalten angeordneten
Speicherzellen (12), die jeweils ein schwimmendes Gate, ein Steuergate, einen
Source-Knoten (N0, N1, . . ., N38) und einen Drain-Knoten (E) aufweisen, wobei die
Steuergates der Speicherzellen (12) einer Zeile jeweils an eine Zeilenleitung
(G(1), G(2), . . ., G(N)), die Drain-Knoten (E) der Speicherzellen (12) einer Spalte
jeweils an eine Spaltenleitung (BL(1), BL(2), . . ., BL(M)) und die Source-Knoten
(N0, N1, . . ., N38) der Zellen einer Zeile jeweils an eine weitere Zeilenleitung (21)
gekoppelt sind sowie je ein, eine Steuerelektrode sowie einen ersten und einen
zweiten Anschluß aufweisender Schalter (14) vorgesehen ist, dessen
Steuerelektrode jeweils mit der Zeilenleitung (G(1), G(2), . . ., G(M)) und dessen
erster Anschluß jeweils mit der weiteren Zeilenleitung (21) verbunden ist, wobei
die zweiten Anschüsse über eine zusätzliche Spaltenleitung (32) mit einer
Potentialquelle (VG) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder
Zeile ein Trennschalter (20) mit einer Steuerelektrode sowie einem ersten und
einem zweiten Anschluß und ein Steuerschalter (24) mit einer Steuerelektrode
sowie einem ersten und einem zweiten Anschluß vorgesehen sind, wobei der
erste Anschluß jedes Trennschalters (20) mit der weiteren Zeilenleitung (21) und
die Steuerelektrode des Trennschalters (20) mit dem zweiten Anschluß des
Trennschalters (20) sowie mit einem Knoten (18, 19), an den ein Löschpotential
anlegbar ist, verbunden ist, und daß zwei weitere Zeilenleitungen (21) über die
beiden Anschlüsse eines Steuerschalters (24) gekoppelt sind, wobei die
Steuerelektrode des Steuerschalters (24) mit einer Steuerleitung (30) verbunden
ist.
2. Speichermatrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Speicherzellen (12) Flash-Zellen umfassen, die jeweils ein einziger Feldeffekt-
Transistor sind mit dem schwimmenden Gate, mit dem eine Ladung speicherbar
ist, und dem Steuergate, mit dem die Speicherzelle (12) aktivierbar ist.
3. Speichermatrix nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerschalter (24) einen Feldeffekt-Transistor umfaßt.
4. Speichermatrix nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Trennschalter (20) einen Transistor umfaßt, der
insbesondere als Transistor-Diode geschaltet ist.
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