Claims (25)
90 909 888.190 909 888.1
SIMTEK CORPORATIONSIMTEK CORPORATION
PatentansprüchePatent claims
l.Bei einer Zelle eines nichtflüchtigen Schreib-Lese-Speichers
(NVRAM) des Typs, der ein Flipflop hat, welches flüchtige Datenschreib- und Datenlesefunktionen eines statischen
Schreib-Lese-Speichers (SRAM) an einem Paar Datenknoten ausführt, und ein Paar nichtflüchtige Schaltungen,
von denen eine mit jedem der beiden Datenknoten des Flipflops elektrisch verbunden ist, wobei jede nichtflüchtige
Schaltung eine programmierbare Schwellenspannungsvorrichtung aufweist, die eine interne Einrichtung hat zum
Festlegen einer Schwellenspannung, welche die Leitfähigkeit der programmierbaren Vorrichtung in Relation dazu steuert,
umfaßt eine Verbesserung in Kombination damit:
eine erste Schalteinrichtung zum wahlweisen Verbinden jeder
programmierbaren Vorrichtung mit einem Datenknoten, um eine Schwellenspannung eines Wertes an beiden programmierbaren
Vorrichtungen während eines Löschschrittes einer Speicheroperation festzulegen und um an nur einer programmierbaren
Vorrichtung eine Schwellenspannung eines zweiten Wertes, der von dem ersten Wert verschieden ist, in einem Programmschritt
der Speicheroperation festzulegen, während die andere programmierbare Vorrichtung während des Programmschrittes
operativ blockiert ist, um zu vermeiden, daß ihre Schwellenspannung den ersten Wert verläßt, der während des
Löschschrittes der Speicheroperation festgelegt worden ist; undl.In a non-volatile random access memory (NVRAM) cell of the type having a flip-flop which performs volatile static random access memory (SRAM) data write and data read functions at a pair of data nodes, and a pair of non-volatile circuits, one electrically connected to each of the two data nodes of the flip-flop, each non-volatile circuit comprising a programmable threshold voltage device having internal means for setting a threshold voltage which controls the conductivity of the programmable device in relation thereto, an improvement in combination therewith comprises:
first switching means for selectively connecting each programmable device to a data node to set a threshold voltage of one value on both programmable devices during an erase step of a memory operation and to set a threshold voltage of a second value, different from the first value, on only one programmable device in a program step of the memory operation, while the other programmable device is operatively blocked during the program step to prevent its threshold voltage from leaving the first value set during the erase step of the memory operation; and
eine zweite Schalteinrichtung, die in Verbindung mit der ersten Schalteinrichtung bewirkt, daß jede programmierbare
Vorrichtung mit einer Stromversorgung und mit einem Datenknoten während einer Abrufoperation verbunden wird, wobei
jede programmierbare Vorrichtung aktiv Strom zu jedem Datenknoten während eines Setzschrittes der Abrufoperation
leitet, wobei die Stärke des Stroms, der geleitet wird, zua second switching device, in conjunction with the first switching device, causing each programmable device to be connected to a power supply and to a data node during a fetch operation, each programmable device actively supplying current to each data node during a set step of the fetch operation, the magnitude of the current supplied being
der Schwellenspannung der mit jedem Knoten verbundenen programmierbaren
Vorrichtung in Beziehung steht und wobei die Differenz des Stroms, der zu den beiden Datenknoten geleitet
wird, die Signalwerte des Flipflops setzt.the threshold voltage of the programmable device connected to each node, and the difference in current supplied to the two data nodes sets the signal values of the flip-flop.
2. Erfindung nach Anspruch 1, wobei:2. The invention of claim 1, wherein:
die Differenz des Stroms, der zu den beiden Datenknoten geleitet wird, dieselben Signalwerte an jedem der beiden Datenknoten
setzt, die zur Zeit der Speicheroperation vorhanden waren.the difference in current supplied to the two data nodes sets the same signal values at each of the two data nodes that were present at the time of the memory operation.
3. Erfindung nach Anspruch 1, weiter beinhaltend:3. The invention of claim 1, further comprising:
eine separate Einrichtung zum Leiten von Strom zu dem Flipflop unabhängig von der Stromversorgung, mit der die
zweite Schalteinrichtung jede programmierbare Vorrichtung verbindet.separate means for supplying power to the flip-flop independently of the power supply to which the
second switching means connects each programmable device.
4. Erfindung nach Anspruch 3, wobei:4. The invention of claim 3, wherein:
die separate Einrichtung außerdem mit der ersten Schalteinrichtung
verbunden ist und den Betrieb der ersten Schalteinrichtung steuert.the separate device is also connected to the first switching device
and controls the operation of the first switching device.
5. Erfindung nach Anspruch 3, wobei:5. The invention of claim 3, wherein:
die erste Schalteinrichtung einen Transistor aufweist, der einen Gate-Anschluß hat;the first switching device comprises a transistor having a gate terminal;
das Flipflop ein Paar über Kreuz verbundene Transistoren aufweist, von denen jeder einen Gate-Anschluß hat; undthe flip-flop comprises a pair of cross-connected transistors, each of which has a gate terminal; and
die separate Einrichtung die Gate-Anschlüsse der ersten Transistorschalteinrichtung und der Flipfloptransistoren
miteinander verbindet.the separate device connects the gate terminals of the first transistor switching device and the flip-flop transistors
to each other.
6. Erfindung nach Anspruch 3, wobei:6. The invention of claim 3, wherein:
das Flipflop Belastungseinrichtungen aufweist, die mit jedem Datenknoten verbunden sind; undthe flip-flop has loading devices connected to each data node; and
der Strom, der durch die separate Einrichtung geleitet wird, den Belastungseinrichtungen zugeführt wird, um die
Stromzufuhr zu dem Flipflop einzuleiten.the current passed through the separate device is supplied to the loading devices to initiate the
current supply to the flip-flop.
7. Erfindung nach Anspruch 6, wobei:7. The invention of claim 6, wherein:
jede Belastungseinrichtung eine Polysiliciumlast aufweist.each load device has a polysilicon load.
8. Erfindung nach Anspruch 6, wobei:8. The invention of claim 6, wherein:
die separate Einrichtung einen Polysiliciumleiter aufweist
und die Belastungseinrichtungen in Segmenten des Polysiliciumleiters
ausgebildet sind.the separate device comprises a polysilicon conductor
and the loading devices are formed in segments of the polysilicon conductor
.
9. Erfindung nach Anspruch 3, wobei:9. The invention of claim 3, wherein:
die erste Schalteinrichtung einen Transistor aufweist, der
mit jedem Datenknoten verbunden ist, wobei der Transistor jeder ersten Schalteinrichtung einen Gate-Anschluß aufweist;
the first switching device comprises a transistor connected to each data node, the transistor of each first switching device having a gate terminal;
das Flipflop ein Paar über Kreuz verbundene Transistoren aufweist, von denen jeder einen Gate-Anschluß hat, und Belastungseinrichtungen,
die an jeden Datenknoten angeschlossen sind, wobei jede Belastungseinrichtung eine Polysiliciumbelastung
aufweist;the flip-flop comprises a pair of cross-connected transistors, each having a gate terminal, and stress devices connected to each data node, each stress device comprising a polysilicon stress;
die separate Einrichtung die Belastungseinrichtungen aufweist, um dem Flipflop Strom zuzuführen;the separate device comprises loading means for supplying current to the flip-flop;
die separate Einrichtung einen Polysiliciumleiter aufweist und die Belastungseinrichtungen in Segmenten des Polysiliciumleiters
gebildet sind;the separate device comprises a polysilicon conductor and the loading devices are formed in segments of the polysilicon conductor;
die separate Einrichtung außerdem die Gate-Anschlüsse der ersten Transistorschalteinrichtung und die Gate-Anschlüsse
der Flipfloptransistoren verbindet.the separate device also connects the gate terminals of the first transistor switching device and the gate terminals
of the flip-flop transistors.
10. Erfindung nach Anspruch 1, wobei:10. The invention of claim 1, wherein:
die erste und die zweite Schalteinrichtung den Zugriff auf
die programmierbaren Schwellenspannungsvorrichtungen steuern ; undthe first and second switching means control access to
the programmable threshold voltage devices; and
die erste und die zweite Schalteinrichtung unabhängig steuerbar sind.the first and second switching devices can be controlled independently.
11. Erfindung nach Anspruch 1, wobei:11. The invention of claim 1, wherein:
jede programmierbare Vorrichtung einen Gate-Steueranschluß aufweist und die Gate-Anschlüsse von beiden programmierbaren
Vorrichtungen miteinander verbunden sind; undeach programmable device has a gate control terminal and the gate terminals of both programmable devices are connected to each other; and
während des Programmschrittes der Speicheroperation ein sich wiederholendes Impulssignal an die Gate-Steueranschlüsse
der programmierbaren Vorrichtungen angelegt wird.during the program step of the memory operation, a repeating pulse signal is applied to the gate control terminals
of the programmable devices.
12. Bei einer Zelle eines nichtflüchtigen Schreib-Lese-Speichers
(NVRAM) des Typs, der ein Flipflop hat, das flüchtige Datenschreib- und Datenlesefunktionen eines statischen
Schreib-Lese-Speichers (SRAM) an einem Paar Datenknoten auführt, und ein Paar nichtflüchtige Schaltungen,
von denen eine mit jedem Datenknoten des Flipflops elektrisch verbunden ist, wobei jede nichtflüchtige Schaltung
eine programmierbare Schwellenspannungsvorrichtung aufweist, die eine interne Einrichtung hat zum Festlegen einer
Schwellenspannung, welche die Leitfähigkeit der programmierbaren Vorrichtung in Relation dazu steuert, eine
Schalteinrichtung zum wahlweisen Verbinden einer programmierbaren Vorrichtung mit jedem Datenknoten, wodurch sich
wahlweise Schwellenspannungen an beiden programmierbaren Vorrichtungen festlegen lassen, die Datensignalwerte an den
Datenknoten darstellen; beinhaltet eine Verbesserung in Kombination damit:12. In a non-volatile random access memory (NVRAM) cell of the type having a flip-flop performing volatile static random access memory (SRAM) data write and data read functions at a pair of data nodes, and a pair of non-volatile circuits, one of which is electrically connected to each data node of the flip-flop, each non-volatile circuit having a programmable threshold voltage device having internal means for setting a threshold voltage controlling the conductivity of the programmable device in relation thereto, switching means for selectively connecting a programmable device to each data node, whereby threshold voltages can be selectively set at both programmable devices representing data signal values at the data nodes, an improvement in combination therewith includes:
eine separate Einrichtung zum Leiten von Strom zu dem Flipflop unabhängig von einer Stromzufuhr zu jeder programmierbaren
Vorrichtung.separate means for supplying power to the flip-flop independently of a power supply to each programmable device.
13. Erfindung nach Anspruch 12, wobei:13. The invention of claim 12, wherein:
die separate Einrichtung außerdem mit der Schalteinrichtung verbunden ist und die Schalteinrichtung bei dem Einleiten
einer Stromzufuhr zu dem Flipflop leitend macht.the separate device is also connected to the switching device and renders the switching device conductive upon initiation
of a current supply to the flip-flop.
14. Erfindung nach Anspruch 13, weiter mit:14. The invention of claim 13, further comprising:
Belastungseinrichtungen, die in der separaten Einrichtung enthalten und mit jedem Datenknoten verbunden sind.Load devices contained in the separate facility and connected to each data node.
15. Erfindung nach Anspruch 14, wobei:15. The invention of claim 14, wherein:
die Belastungseinrichtungen eine Polysiliciumbelastung aufweisen.the loading devices have a polysilicon loading.
16. Erfindung nach Anspruch 14, wobei:16. The invention of claim 14, wherein:
die separate Einrichtung einen Polysiliciumleiter aufweist und die Belastungseinrichtungen in einem Segment des PoIysiliciumleiters
gebildet sind.the separate device comprises a polysilicon conductor and the loading devices are formed in a segment of the polysilicon conductor.
17. Erfindung nach Anspruch 16, wobei:17. The invention of claim 16, wherein:
das Flipflop ein Paar über Kreuz verbundene Transistoren aufweist, die mit den Datenknoten verbunden sind, wobei jeder
Flipfloptransistor eine Gate-Elektrode hat und wobei die Gate-Elektroden der Flipfloptransistoren aus Polysilicium
gebildet sind;the flip-flop comprises a pair of cross-connected transistors connected to the data nodes, each flip-flop transistor having a gate electrode, and the gate electrodes of the flip-flop transistors being formed of polysilicon;
die Schalteinrichtung einen Transistor aufweist, der eine Gate-Elektrode hat, die aus Polysilicium gebildet ist;
die separate Einrichtung einen Leiter aufweist, der aus Polysilicium gebildet ist; undthe switching device comprises a transistor having a gate electrode formed of polysilicon;
the separate device comprises a conductor formed of polysilicon; and
der Leiter der separaten Einrichtung, die Belastungseinrichtung, die Gate-Elektrode des Schalteinrichtungstransistors
und die Gate-Elektroden der Flipfloptransistoren aus demselben Polysilicium in einer einzelnen Schicht gebildet
sind.the conductor of the separate device, the load device, the gate electrode of the switching device transistor
and the gate electrodes of the flip-flop transistors are formed of the same polysilicon in a single layer
.
18. Zelle eines nichtflüchtigen Schreib-Lese-Speichers
(NVRAM), mit:18. Cell of a non-volatile random access memory
(NVRAM), with:
einem Flipflop, das einen direkten Datenknoten und einen komplementären Datenknoten hat, wobei das Flipflop ein Paar
über Kreuz verbundene Transistoren aufweist, die jeweils einen Steueranschluß und einen Ausgangsanschluß haben, welche
mit einem Datenknoten verbunden sind;a flip-flop having a direct data node and a complementary data node, the flip-flop comprising a pair of
cross-connected transistors each having a control terminal and an output terminal connected
to a data node;
einer nichtflüchtigen Schaltung, die mit jedem Datenknoten verbunden ist und wenigstens eine programmierbare Schwellenspannungsvorrichtung,
eine erste Transistorschalteinrichtung und eine zweite Transistorschalteinrichtung aufweist,
wobei die erste Transistorschalteinrichtung die programmierbare Vorrichtung mit einem Datenknoten wahlweise
verbindet, wenn sie durch ein Signal erregt wird, das an einen Steueranschluß der ersten Transistorschalteinrichtung
angelegt wird, wobei die zweite Transistorschalteinrichtung eine erste Stromguelle mit der programmierbaren Vorrichtunga non-volatile circuit connected to each data node and comprising at least one programmable threshold voltage device,
a first transistor switching device and a second transistor switching device,
wherein the first transistor switching device selectively connects the programmable device to a data node when energized by a signal applied to a control terminal of the first transistor switching device,
wherein the second transistor switching device connects a first power source to the programmable device
04747830474783
wahlweise verbindet, wenn sie durch ein Signal erregt wird, das an einen Steueranschluß der zweiten Transistorschalteinrichtung
angelegt wird, wobei die programmierbare Vorrichtung einen Gate-Anschluß hat, an den Programm- und
Löschsignale angelegt werden, um unterschiedliche Schwellenspannungswerte an der programmierbaren Vorrichtung festzulegen;
selectively connects when energized by a signal applied to a control terminal of the second transistor switching means,
the programmable device having a gate terminal to which program and erase signals are applied to establish different threshold voltage values on the programmable device;
einer separaten Einrichtung zum Leiten von Strom zu jedem Datenknoten aus einer zweiten Stromversorgung, die von der
ersten Stromversorgung unabhängig ist, wobei die separate Einrichtung eine Leitereinrichtung aufweist zum Miteinanderverbinden
der Steueranschlüsse jeder ersten Transistorschalteinrichtung und der über Kreuz verbunden Flipfloptransitoren;
separate means for supplying power to each data node from a second power supply independent of the
first power supply, the separate means including conductor means for interconnecting the control terminals of each first transistor switching means and the cross-connected flip-flop transistors;
Belastungseinrichtungen, die in der Leitereinrichtung zwischen der zweiten Stromversorgung und dem Datenknoten integral
gebildet sind und über die dem Flipflop Strom zugeführt wird;loading means integrally formed in the conductor means between the second power supply and the data node and through which power is supplied to the flip-flop;
einer Einrichtung zum Miteinanderverbinden der Gate-Anschlüsse
der programmierbaren Vorrichtungen und zum Anlegen der Programm- und Löschsignale an dieselben; und
einer Einrichtung zum Miteinanderverbinden der Steueranschlüsse der zweiten Transistorschalteinrichtung und zum
Anlegen der Signale an dieselben.means for interconnecting the gate terminals of the programmable devices and for applying the program and erase signals thereto; and
a device for interconnecting the control terminals of the second transistor switching device and for applying the signals thereto.
19. Erfindung nach Anspruch 18, wobei:19. The invention of claim 18, wherein:
während einer Speicheroperation die zueinander entgegengesetzten Datenwertsignale an den Datenknoten in zugehörige
unterschiedliche Schwellenspannungen überführt werden, die an jeder programmierbaren Vorrichtung gemäß dem Datenwertsignal
an dem Knoten festgelegt werden, mit dem jede programmierbare Vorrichtung verbunden ist;during a memory operation, the opposing data value signals at the data nodes are translated into corresponding
different threshold voltages set at each programmable device according to the data value signal
at the node to which each programmable device is connected;
während einer Abrufoperation die verschiedenen Schwellenspannungen
an jeder programmierbaren Vorrichtung die Stromleitfähigkeit jeder programmierbaren Vorrichtung beeinflussen,
um zu bewirken, daß ein Strom unterschiedlicher Größe zu jedem Datenknoten fließt und das Flipflop mit denselben
Datenwertsignalen an jedem Datenknoten setzt, die vorhandenduring a fetch operation, the different threshold voltages
on each programmable device affect the current conductance of each programmable device
to cause a different magnitude current to flow to each data node and set the flip-flop with the same
data value signals at each data node that are present
waren, als die Speicheroperation erfolgte.were when the storage operation occurred.
20. Erfindung nach Anspruch 19, wobei:20. The invention of claim 19, wherein:
das Signal, das an den Steueranschlüssen der zweiten Transistorschalteinrichtung
anliegt, die zweite Transistorschalteinrichtung während der Speicheroperation nichtleitend
macht;the signal present at the control terminals of the second transistor switching device renders the second transistor switching device non-conductive during the memory operation;
das Signal, das an den Steueranschlüssen der ersten Transistorschalteinrichtung
anliegt, die erste Transistorschalteinrichtung während der Speicheroperation leitend macht;
das Löschsignal, das zuerst an die Gate-Anschlüsse der programmierbaren Vorrichtungen während der Speicheroperation
angelegt wird, eine gemeinsame Schwellenspannung an beiden programmierbaren Vorrichtungen festlegt; und
das Programmsignal, das danach an die Gate-Anschlüsse der programmierbaren Vorrichtungen während einer Speicheroperation
und nach dem Löschsignal angelegt wird, eine andere Schwellenspannung an einer programmierbaren Vorrichtung gemäß
dem Datenwertsignal an einem Datenknoten festlegt, während es die Schwellenspannung an der anderen programmierbaren
Vorrichtung auf dem Wert beläßt, der durch das Löschsignal festgelegt worden ist.the signal present at the control terminals of the first transistor switching device renders the first transistor switching device conductive during the memory operation;
the erase signal first applied to the gate terminals of the programmable devices during the memory operation establishes a common threshold voltage on both programmable devices; and
the program signal, subsequently applied to the gate terminals of the programmable devices during a memory operation and after the erase signal, sets a different threshold voltage on one programmable device in accordance with the data value signal on a data node, while leaving the threshold voltage on the other programmable device at the value set by the erase signal.
21. Erfindung nach Anspruch 20, wobei:21. The invention of claim 20, wherein:
das Programmsignal eine Reihe von Spannungsimpulsen umfaßt,
die während der Speicheroperation auftreten.the program signal comprises a series of voltage pulses
that occur during the memory operation.
22. Erfindung nach Anspruch 20, wobei:22. The invention of claim 20, wherein:
das Signal, das an die Steueranschlüsse der zweiten Transistorschalteinrichtung
angelegt wird, die zweite Transistorschalteinrichtung während eines Setzschrittes der Abrufoperation
leitend macht, wenn das Flipflop gesetzt wird;
das Signal, das an die Steueranschlüsse der ersten Transistorschalteinrichtung angelegt wird, die erste Transistorschalteinrichtung
während der Speicheroperation leitend macht; undthe signal applied to the control terminals of the second transistor switching device renders the second transistor switching device conductive during a setting step of the fetch operation when the flip-flop is set;
the signal applied to the control terminals of the first transistor switching device renders the first transistor switching device conductive during the memory operation; and
die Programm- und Löschsignale, die an die Gate-Anschlüsse der programmierbaren Vorrichtungen während des Programm-the program and erase signals applied to the gate terminals of the programmable devices during program
Schrittes der Speicheroperation angelegt werden, den
Schwellenspannungen an beiden programmierbaren Vorrichtungen gestatten, die Stromleitfähigkeit der programmierbaren
Vorrichtungen gemäß den Schwellenspannungen zu beinflussen, die während der Speicheroperation festgelegt worden sind,
und einen anderen Strom an jedem Datenknoten erzeugen.step of the memory operation, allow the threshold voltages on both programmable devices to affect the current conduction of the programmable devices according to the threshold voltages established during the memory operation, and produce a different current at each data node.
23. Erfindung nach Anspruch 18, wobei:23. The invention of claim 18, wherein:
jeder der über Kreuz verbundenen Transistoren des Flipflops einen Steueranschluß hat und die Steueranschlüsse der
Flipfloptransistoren mit den Datenknoten verbunden sind; undeach of the cross-connected transistors of the flip-flop has a control terminal and the control terminals of the
flip-flop transistors are connected to the data nodes; and
die Leitereinrichtung, die Belastungseinrichtungen, die Steueranschlüsse der ersten Transistorschalteinrichtung und
die Steueranschlüsse der Flipfloptransistoren aus einem gemeinsamen Leiter aus Polysilicium gebildet sind.the conductor means, the load means, the control terminals of the first transistor switching means and
the control terminals of the flip-flop transistors are formed from a common conductor made of polysilicon.
24. Erfindung nach Anspruch 23, wobei:24. The invention of claim 23, wherein:
die Belastungseinrichtungen eine Polysiliciumbelastung aufweisen. the loading devices have a polysilicon loading.
25. Erfindung nach Anspruch 18, wobei die programmierbare Schwellenspannungsvorrichtung Siliciumnitrid aufweist.25. The invention of claim 18, wherein the programmable threshold voltage device comprises silicon nitride.