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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen nicht flüchtige Speichergeräte und insbesondere
Verfahren und Vorrichtungen zum Steuern des verstärkten Spannungspegels,
der an die Wortleitungen in einem elektrisch löschbaren, programmierbaren
nur Lese Flash-Speicher (EEPROM) während Leseoperationen angelegt
wird.
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Stand der
Technik
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Flash-Speicher
sind unter den Speicher-Ablagegeräten weit verbreitet, weil sie
Informationen in Abwesenheit von kontinuierlicher Energie speichern und
in einer sehr kompakten Form konstruiert werden können. Ein
Flash-Speicher wird üblicherweise
konstruiert durch die Herstellung einer Vielzahl von Floating-Gate
Transistoren in einem Substrat aus Silizium. Ein Floating-Gate Transistor
kann eine elektrische Ladung auf einer separaten Gate-Elektrode,
bekannt als ein Floating-Gate, speichern, die durch eine dünne dielektrische
Schicht von einer Steuer-Gate Elektrode getrennt ist. Allgemein
betrachtet werden Daten in einem nicht flüchtigen Speichergerät durch die
Speicherung einer elektrischen Ladung in dem Floating-Gate gespeichert.
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In
einem EEPROM Flash-Gerät
werden Elektronen durch eine dünne
dielektrische Schicht, bekannt als eine Tunnel-Oxyd Schicht, die
zwischen der Floating-Gate
Elektrode und einem darunter liegenden Substrat angeordnet ist,
zu der Floating-Gate Elektrode transferiert. Üblicherweise geschieht der Transfer
der Elektronen durch eine Kanal heiße Elektron Injektion („CHE") oder Fowler-Nordheim Tunneln.
In beiden Elektronen-Transfermechanismen wird eine Spannung durch
eine Steuer-Gate Elektrode an die Floating-Gate Elektrode gekoppelt.
Die Steuer-Gate Elektrode ist mit der Floating-Gate Elektrode kapazitiv
gekoppelt, so dass eine an die Steuer-Gate Elektrode angelegte Span nung
an die Floating-Gate Elektrode gekoppelt wird. Bei einem Typ des
Geräts
ist die Steuer-Gate Elektrode eine polykristalline Silizium-Gate
Elektrode, die über
der Floating-Gate Elektrode liegt und davon durch eine dünne dielektrische
Schicht getrennt ist. Bei einem anderen Typ des Geräts ist die
Floating-Gate Elektrode
ein dotierter Bereich in dem Substrat des Halbleiters.
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Ein
Flash-Speicher wird durch Zeilen und Spalten von Flash-Transistoren
gebildet, wobei jeder Transistor als eine Zelle bezeichnet wird,
die ein Steuer-Gate,
ein Drain und eine Source enthält.
Ein Wortleitungsdekodierer stellt den Zeilen von Transistoren in
jedem Sektor des Speichergeräts
Betriebsspannungen zur Verfügung
und ist üblicherweise
mit dem Steuer-Gate von jedem Transistor in einem Sektor verbunden.
Ein Bitleitungsdekodierer stellt den Spalten von Transistoren Betriebsspannungen
zur Verfügung
und ist üblicherweise
mit den Drains der Transistoren in jeder Spalte verbunden. Im Allgemeinen
sind die Sources der Transistoren mit einer gemeinsamen Source-Leitung verbunden
und werden von einer Sourceleitungs-Steuerung gesteuert.
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Eine
Zelle wird üblicherweise
programmiert durch das Anlegen einer voreingestellten Spannung an
das Steuer-Gate, einer zweiten voreingestellten Spannung an die
Drain und dem auf Masse legen der Source. Dies veranlasst, dass
heiße
Elektronen von der Drain-Verarmungsregion in das Floating-Gate injiziert
werden. Eine Zelle kann in einem Flash-Speichergerät auf vielfältige Weise
gelöscht
werden. In einer Anordnung wird eine Zelle gelöscht durch Anlegen einer vorbestimmten
Spannung an die Source, auf Masse legen des Steuer-Gates und der
Erlaubnis für
die Drain zu floaten. Dies veranlasst die Elektronen, die während der
Programmierung in das Floating-Gate injiziert wurden, sich durch
Fowler-Nordheim Tunneln von dem Floating-Gate durch die dünne Tunneloxid-Schicht
zu der Source zu entfernen.
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Zellen
werden üblicherweise
während
einer Leseoperation gelesen durch Anlegen einer vorbestimmten Schwellspannung
an das Steuer-Gate über eine
Wortleitung, einer zweiten vorbestimmten Spannung an die Bitleitung,
mit welcher die Drain verbunden ist, auf Masse legen der Source
und dann Abta sten des Stroms auf der Bitleitung. Falls die Zelle
programmiert ist und eine Schwellspannung relativ hoch ist, wird
der Strom auf der Bitleitung Null oder relativ gering sein. Falls
die Zelle nicht programmiert oder gelöscht ist, wird die Schwellspannung
relativ niedrig sein, die vorbestimmte Spannung an dem Steuer-Gate
wird den Kanal anreichern und der Strom auf der Bitleitung wird
relativ hoch sein.
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Bekannte
Probleme treten während
der Leseoperation auf, wenn eine an die Wortleitung angelegte Spannung
nicht innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Schwellspannung
liegt. Falls die an den Wortleitungsdekodierer angelegte Spannung
zu hoch ist, können
die Zellen auf dieser Wortleitung physikalisch beschädigt werden
oder es kann eine Störung
der Schwellspannung der Zellen auftreten. Des weiteren kann das
Anlegen einer Spannung, die zu hoch ist, auch einen Fehler bei dem
Halten der Daten innerhalb der Zellen auslösen. Hohe Spannungen auf den
Wortleitungen können
auch die Lebensdauer der Zellen auf einer gegebenen Wortleitung beeinflussen.
Falls die Spannung auf der Wortleitung zu niedrig ist, könnte ein
nicht ausreichender Strom auf der Bitleitung entwickelt werden,
um eine Zelle auf der Wortleitung korrekt zu lesen.
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Zur
Zeit bekannte Verfahren zum Zuführen von
Spannung an die Wortleitung während
einer Leseoperation verwenden eine Versorgungsspannung (Vcc), die üblicherweise
während
der Leseoperation auf einen höheren
Betriebswert aufgeladen wird. Mit der Weiterentwicklung der Technologie
der Flash-Speicher und der Entwicklung von kleineren Technologien
(0,25 Mikron Zellgrößen) ist
der Spannungswert der Versorgungsspannung (Vcc) von etwa 5 V auf
3 V gesenkt worden. Wegen dieser Vorteile ist der akzeptable Bereich
der Spannung, der den Wortleitungen während einer Leseoperation zugeführt werden
darf, reduziert worden.
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Während der
Herstellung von Flash-Speichern können selbst kleine Schwankungen,
die bei dem Herstellungsprozess erfahren werden, die aufgeladene
Spannung, welche den Wortleitungen während einer Leseoperation zugeführt werden
muss, veranlassen, sich von Chip zu Chip zu unterscheiden. Die sich
ergebende breitere Abweichung der aufgeladenen Wortleitungsspannung
kann für
den 0,35 Mikron Prozess von der Kernzelle toleriert werden. Für den 0,25
Mikron Prozess jedoch, wo die Kopplung der Gates der Kernzellen
erhöht
wurde, ist eine Störung
des Gates wahrscheinlicher, was eine engere Steuerung des Pegels
der Schwellspannung der Wortleitung erfordert, der den Gates der
Kernzellen während
einer Leseoperation zur Verfügung
gestellt wird.
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Daher
ist, wegen der weiteren Miniaturisierung von Mikrochips, ein Bedarf
nach Verfahren und Vorrichtungen zur Bereitstellung einer engeren
Steuerung des aufgeladenen Spannungspegels vorhanden, der während einer
Leseoperation den Wortleitungen zur Verfügung gestellt wird.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum Erzeugen und zum
engen Steuern einer aufgeladenen Wortleitungsspannung, die während Leseoperationen
in einem Flash-Speicher verwendet wird. Bei der Erfindung wird eine
Gate-Spannung in einer Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung erzeugt, die mit einer einstellbaren Klemmschaltung
festgelegt wird, die elektrisch mit der Verstärkerschaltung für die Wortleitungsspannung
verbunden ist. Die einstellbare Klemmschaltung ist entworfen, um
bei einem vorbestimmten Spannungspegel einzusetzen, was indirekt
den Spannungspegel der verstärkten
Wortleitungsspannung steuert, der als ein Ausgang der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung erzeugt wird. Eine Abstimmschaltung ist mit
der einstellbaren Klemmschaltung elektrisch verbunden und wird verwendet,
um den Spannungspegel, an dem die einstellbare Klemmschaltung in
Kraft tritt, anzupassen, falls dies notwendig ist.
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Der
Betrag an Spannung, der zu dem Spannungspegel hinzugefügt oder
davon weggenommen wird, an dem die einstellbare Klemmschaltung in Kraft
tritt, variiert wegen Variationen, welche die einstellbare Klemmschaltung
bei der Herstellung erfährt. Der
Spannungspegel variiert wegen der Variationen der Größen der
Transistoren, die auf dem Siliziumsubstrat gefertigt werden. Die
einstellbare Klemmschaltung besteht aus Transistoren und daher ist
der Spannungspegel, an dem die einstellbare Klemmschaltung in Kraft
tritt, abhängig
von der Schwellspannung (Vt) des Transistors, der in dem Klemmpfad
verwendet wird. Wie zuvor ausgeführt
kann, weil der Spannungspegel der aufgeladenen Wortleitungsspannung,
welcher den Wortleitungen während
Leseoperationen von der Verstärkerschaltung
für die Wortleitungsspannung
zugeführt
wird, abhängig
ist von dem Spannungspegel, an dem die einstellbare Klemmschaltung
in Kraft tritt, die aufgeladene Wortleitungsspannung auf den bevorzugten
Wert von näherungsweise
5,0 V eingestellt werden durch Ändern des
Spannungspegels, an dem die einstellbare Klemmschaltung in Kraft
tritt.
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Das
bevorzugte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erlaubt es dem Flash-Speicher, eine enge
Steuerung der aufgeladenen Wortleitungsspannung, die während Leseoperationen
verwendet wird, aufrecht zu erhalten, wodurch die Zuverlässigkeit
und die Standfestigkeit des Flash-Speichers erhöht wird. In dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Abstimmschaltung mit einem Abstimmdekodierer
elektrisch verbunden. Der Abstimmdekodierer wird von dem Flash-Speicher
verwendet, um den Spannungspegel, an dem die einstellbare Klemmschaltung
in Kraft tritt, einzustellen und legt wiederum fest, ob die Wortleitungen
während
des Betriebs einer höheren
oder niedrigeren Wortleitungsspannung ausgesetzt werden. Mehrere
Schaltungen von über
den Inhalt adressierbarem Speicher („CAM") sind elektrisch mit dem Abstimmdekodierer
verbunden. Die CAM Schaltungen werden verwendet, um den Abstimmdekodierer zu
steuern, der wie oben ausgeführt
den Spannungspegel, an dem die einstellbare Klemmschaltung in Kraft
tritt, indirekt mit der Abstimmschaltung steuert.
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Der
Ausgang der Verstärkerschaltung
für die Wortleitungsspannung
ist mit einem Durchgangsgatter und zumindest einem Wortleitungsdekodierer elektrisch
verbunden. Wie im Stand der Technik bekannt enthält ein typisches Flash-Speichergerät einige
Wortleitungsdekodierer, die verwendet werden, um verschiedene Pegel
der Betriebsspannung während
einer Operation wie Lesen, Schreiben und Löschen den ausgewählten Wortleitungen
zuzuführen. Das
Durchgangsgatter ist mit einer Freigabe-Logikschaltung elektrisch
verbunden, welche das Durchgangsgatter durch Freigeben und Verhindern
des Durchgangsgatters während
des Betriebs steuert. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Durchgangsgatter
auch elektrisch mit einer Verbindung zur Versorgungsspannung (Vcc)
verbunden. Die Freigabe-Logikschaltung gibt das Durchgangsgatter
frei bevor die Wortleitungen aufgeladen werden, um die Wortleitungen
unter Verwendung der Spannung an der Verbindung zur Versorgungsspannung
(Vcc) zu initialisieren oder vorzuladen, bevor die Wortleitungen
auf die aufgeladene Wortleitungsspannung aufgeladen werden.
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Wie
zuvor ausgeführt
steuert der Spannungspegel, an dem die einstellbare Klemmschaltung
in Kraft tritt, den Spannungspegel der aufgeladenen Wortleitungsspannung,
die von der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung erzeugt wird. Wegen während der Herstellung aufgetretener Prozessabweichungen
kann die einstellbare Klemmschaltung bei einem höheren oder niedrigeren Spannungspegel
in Kraft treten als dem bevorzugten Wert von näherungsweise 5,0 V. Daher könnte der
Spannungspegel, an dem die einstellbare Klemmschaltung in Kraft
tritt, höher
oder niedriger eingestellt werden müssen, abhängig von den Charakteristika
jedes Flash-Speicherchips. Die Bestimmung, ob der vorbestimmte Spannungspegel,
an dem die einstellbare Klemmschaltung in Kraft tritt, eingestellt
werden muss, wird während
des Testens gemacht. Falls eine Einstellung erforderlich ist, werden
die CAM derart programmiert, dass der Abstimmdekodierer die Abstimmschaltung
veranlasst, Spannung zu dem Spannungspegel, an dem die einstellbare
Klemmschaltung in Kraft tritt, zu addieren oder zu subtrahieren.
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Die
vorliegende Erfindung offenbart des weiteren eine Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung aufweisend ein Klemm- und Abstimmsystem zum
Steuern einer aufgeladenen Wortleitungsspannung, die von der Verstärkerschaltung
für die Wortleitungsspannung
in einem Flash-Speicher erzeugt wird. Das Klemm- und Abstimmsystem
enthält eine
einstellbare Klemmschaltung, die mit dem Ausgang einer Spannungsaufladung
in der Verstärkerschaltung für die Wortleitungsspannung
elektrisch verbunden ist. Die Spannungsaufladung erzeugt eine vorbestimmte
Gatespannung, welche während
des Betriebs von der einstellbaren Klemmschaltung bei einem vorbestimmten
Spannungspegel festgelegt wird. Der vorbestimmte Spannungspegel,
an dem die einstellbare Klemmschaltung in Kraft tritt, steuert den Spannungspegel
der aufgeladenen Wortleitungsspannung.
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Eine
Abstimmschaltung ist mit der einstellbaren Klemmschaltung elektrisch
verbunden, um den Spannungspegel einzustellen, an dem die einstellbare
Klemmschaltung in Kraft tritt, wodurch der Spannungspegel der aufgeladenen
Wortleitungsspannung, die von der Verstärkerschaltung für die Wortleitungsspannung
erzeugt wird, gesteuert wird. Das Klemm- und Abstimmsystem ist fähig zum
Halten und Einstellen der Gatespannung, die innerhalb der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung von der Spannungsverstärkung erzeugt wird, auf einen vorbestimmten
Spannungspegel, welcher der optimalen aufgeladenen Wortleitungsspannung
entspricht, die während
Leseoperationen in dem Flash-Speicher den Wortleitungen zugeführt werden muss.
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Wie
oben ausgeführt
offenbart die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer
aufgeladenen Wortleitungsspannung, die während einer Leseoperation in
einem Flash-Speicher verwendet wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird mit einer Spannungsverstärkung
in der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung eine Gatespannung erzeugt. Die Gatespannung
wird bei einem vorbestimmten Spannungspegel mit einer einstellbaren
Klemmschaltung festgelegt, die elektrisch mit der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung verbunden ist. Falls notwendig kann der vorbestimmte
Spannungspegel mit einer Abstimmschaltung, die elektrisch mit der
einstellbaren Klemmschaltung verbunden ist, eingestellt werden.
Die aufgeladene Wortleitungsspannung wird dann mit der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung basierend auf dem vorbestimmten Spannungspegel
erzeugt, an dem die einstellbare Klemmschaltung die Gatespannung
der Spannungsverstärkung
festlegt.
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Die
Verfahren und das System, auf die oben Bezug genommen wurde, offenbaren
Wege zur Bereitstellung einer engen Steuerung der aufgeladenen Wortleitungsspannung,
die an den Wortleitungen während
Leseoperationen in einem Flash-Speicher angelegt werden. Ohne diese
Verfahren und Systeme würde
die aufgeladene Wortleitungsspannung zu hoch oder zu niedrig sein,
wodurch Probleme bei dem Halten von Daten und dem gesamten Betrieb des
Flash-Speichers verursacht werden. Falls die aufgeladene Wortleitungsspannung
zu niedrig ist, können
die Zustände
der Kernzellen in der Wortleitung nicht richtig ausgelesen werden
und der Flash-Speicher wird versagen. Falls die aufgeladene Wortleitungsspannung,
die an die Wortleitungen angelegt wird, zu hoch ist, wird der Flash-Speicher
eine Störung
der Gates erfahren und das Halten von Daten wird verringert, was
zu Problemen mit der Zuverlässigkeit
führt.
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Diese
und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden offenbar
werden bei der Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung
der zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung, gesehen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 stellt ein Blockdiagramm
eines Bereichs eines bevorzugten Flash-Speichers dar, verkörpernd ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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2 stellt ein detaillierteres
Blockdiagramm des in 1 dargestellten
bevorzugten Flash-Speichers dar und führt eine Schaltung weiter aus,
die eine schematische Darstellung der bevorzugten einstellbaren
Klemmschaltung und der Abstimmschaltung ist.
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Wege zum Ausführen der
Erfindung
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Die
beispielhaften Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden unten weiter ausgeführt unter Bezugnahme auf bestimmte
Konfigurationen und die Erfahrenen auf diesem Gebiet würden erkennen, dass
verschiedene Änderungen
und Modifikationen an den bestimmten Konfigurationen gemacht werden können, während innerhalb
des Umfangs der Ansprüche
geblieben wird. Die Erfindung könnte
mit jedem Typ von Speichergerät
verwendet werden, jedoch ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung
für einen
Flash-Speicher entworfen.
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Alle
elektrischen Parameter sind lediglich als Beispiel gegeben und können geändert werden,
um mit unterschiedlichen Speichergeräten verwendet zu werden, die
andere elektrische Parameter benutzen. Zum Beispiel wird in dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
eine Versorgungsspannung (Vcc) als 3,0 V angesehen, aber könnte alternativ
5,0 V oder eine beliebige andere Versorgungsspannung sein. Falls eine
andere Versorgungsspannung gewählt
wird, würden
die verschiedenen Betriebspegel geändert werden, um an die andere
Versorgungsspannung angepasst zu werden, wie im Stand der Technik
bekannt. Des weiteren variiert während
des Betriebs, wie die Erfahrenen auf diesem Gebiet erkennen würden, oftmals
die Versorgungsspannung (Vcc) zwischen Spannungsbereichen aufgrund
von Last und verschiedenen anderen Betriebsparametern, die von dem
System, das den Flash-Speicher verwendet, erfahren werden.
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1 ist ein Blockdiagramm
eines Bereichs eines bevorzugten Flash-Speichers 10, der
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst. Der bevorzugte Flash-Speicher 10 enthält eine
einstellbare Klemmschaltung 12, eine Abstimmschaltung 14,
eine Abstimmdekodiererschaltung 16, zumindest eine Schaltung
mit über
den Inhalt adressierbarem Speicher („CAM") 18, eine Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20, eine Verbindung zu der Versorgungsspannung (Vcc) 22,
ein Durchgangsgatter 24, eine Freigabe-Logikschaltung 26,
einen Wortleitungsdekodierer 28 und zumindest eine Wortleitung 30,
die wie dargestellt elektrisch verbunden sind. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird die Verstärkerschaltung für die Wortleitungsspannung 20 verwendet,
um eine aufgeladene Wortleitungsspannung zu erzeugen, die während Leseoperationen
an die Wortleitungen 30 angelegt wird.
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Wie
dargestellt ist die einstellbare Klemmschaltung 12 mit
der Verstärkerschaltung
für die Wortleitungsspannung 20 elektrisch
verbunden. Die einstellbare Klemmschaltung 12 legt eine
Gatespannung, die in der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 erzeugt wird, bei einem vorbestimmten
Spannungspegel fest. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel steuert der
Spannungspegel, an dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in
Kraft tritt, den Spannungspegel der aufgeladenen Wortleitungsspannung,
der von der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 erzeugt wird. Die einstellbare
Klemmschaltung 12 ist vorzugsweise entworfen, um bei einer
Spannung derart in Kraft zu treten, dass die aufgeladene Wortleitung
etwa 5,0 V ist, jedoch kann, wie unten weiter ausgeführt ist,
die einstellbare Klemmschaltung 12 wegen während des Herstellungsprozesses
aufgetretener Abweichungen bei einem höheren oder niedrigeren Spannungspegel
in Kraft treten.
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Der
Spannungspegel, an dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in
Kraft tritt, ist abhängig
von der Schwellspannung (Vt) des peripheren Transistors in dem Flash-Speicher 10 und
insbesondere von der Schwellspannung (Vt) des Transistors (in 1 nicht dargestellt), der
in der einstellbaren Klemmschaltung 12 verwendet wird.
Die Schwellspannung (Vt) der Transistoren, die in dem peripheren
Bereich des Flash-Speichers 10 verwendet werden, werden
im Testen nach der Herstellung bestimmt, was das Treffen einer Bestimmung
dahingehend erlaubt, bei welchem Spannungspegel die einstellbare
Klemmschaltung 12 in Kraft tritt und damit die aufgeladene
Wortleitungsspannung, die während
Leseoperationen an die Wortleitungen 30 angelegt wird.
Basierend auf dieser Bestimmung kann der Spannungspegel, an dem
die einstellbare Klemmschaltung 12 in Kraft tritt, unter
Verwendung der Abstimmschaltung 14 eingestellt werden,
wodurch der Spannungspegel der aufgeladenen Wortleitungsspannung
eingestellt wird, der während
Leseoperationen den Wortleitungen 30 zur Verfügung gestellt
wird.
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Die
einstellbare Klemmschaltung 12 ist auch mit der Abstimmschaltung 14 elektrisch
verbunden. Die Abstimmschaltung 14 wird verwendet, um den Spannungspegel
einzustellen, an dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in
Kraft tritt, wodurch für
eine Einstellung der aufgeladenen Wortleitungsspannung gesorgt wird,
die von der Verstärkerschaltung
für die Wortleitungsspannung 20 erzeugt
wird. Wie weiter unten in größerem Detail
ausgeführt
wird, ist die Abstimmschaltung 14 entworfen, eine Schwellspannung
(Vt) zu dem Klemmpfad zu addieren oder zu entfernen, der von der
einstellbaren Klemmschaltung 12 erzeugt wird, wodurch der
Spannungspegel, an dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in
Kraft tritt, geändert
wird.
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Die
Abstimmschaltung 14 ist auch mit dem Abstimmdekodierer 16 elektrisch
verbunden. Der Abstimmdekodierer 16 steuert den Betrag
an Spannung, den die Abstimmschaltung 14 zu dem Spannungspegel,
an dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in Kraft tritt,
addiert oder von ihm subtrahiert. Der Abstimmdekodierer 16 ist
mit den CAM Schaltungen 18 elektrisch verbunden, welche
programmiert sind, um den Abstimmdekodierer 16 zu steuern.
Die CAM Schaltungen 18 werden während des Testens programmiert,
um den Betrag der Spannung zu steuern, den der Abstimmdekodierer 16 die
Abstimmschaltung 14 veranlasst, zu dem Spannungspegel, an
dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in Kraft tritt,
zu addieren oder von ihm zu subtrahieren.
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Wie
weiter in 1 dargestellt
ist, ist der Ausgang der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 elektrisch mit dem Durchgangsgatter 24 und
dem Wortleitungsdekodierer 28 verbunden. Das Durchgangsgatter 24 ist
mit der Verbindung zu der Versorgungsspannung (Vcc) 22 und
der Freigabe-Logikschaltung 26 verbunden.
Das Durchgangsgatter 24 wird von der Freigabe-Logikschaltung 26 gesteuert,
welche das Durchgangsgatter 24 freigibt, bevor die Wortleitungen 30 mit
der aufgeladenen Wortleitungsspannung aufgeladen werden, die von
der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 erzeugt wird. Dies geschieht, um
die Wortleitungen mit dem Spannungspegel zu initialisieren oder
vorzuladen, der vor dem Anlegen der aufgeladenen Wort leitungsspannung
an die Wortleitungen 30 an der Verbindung zu der Versorgungsspannung (Vcc) 22 zur
Verfügung
steht.
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Der
Wortleitungsdekodierer 28 ist elektrisch mit der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 und dem Durchgangsgatter 24 verbunden. Der
Wortleitungsdekodierer 28 ist auch mit den Wortleitungen 30 elektrisch
verbunden und wird verwendet, um die aufgeladene Wortleitungsspannung,
die von der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 erzeugt wird, von der einstellbaren Klemmschaltung 12 gesteuert,
während
Leseoperationen zu den ausgewählten
Wortleitungen 30 zu transferieren oder durch zu lassen.
Der Wortleitungsdekodierer 28 wird auch verwendet, um die
Versorgungsspannung auf der Verbindung zu der Versorgungsspannung
(Vcc) 22 zu den Wortleitungen 30 durch zu lassen
oder zu transferieren. Wenn das Durchgangsgatter 24 und
die vorbestimmten Wortleitungsdekodierer 28 frei gegeben
sind, wird die Spannung an der Verbindung zu der Versorgungsspannung
(Vcc) 22 zu den Wortleitungen 30 transferiert, um
die Wortleitungen 30 vorzuladen bevor die aufgeladene Wortleitungsspannung
zugeführt
wird.
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Die
Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 wird von dem Flash-Speicher 10 verwendet,
um die aufgeladene Wortleitungsspannung zu erzeugen, die während Leseoperationen
an die Wortleitungen 30 angelegt wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung lädt die
Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 die Stärke der Spannung auf der Verbindung zu
der Versorgungsspannung (Vcc) 22 vorzugsweise von etwa
3,0 V auf etwa 5,0 auf. Die einstellbare Klemmschaltung 12 ist
optimal entworfen, um bei etwa 3,3 V in Kraft zu treten, was die
aufgeladene Wortleitungsspannung, die von der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 erzeugt wird, veranlasst, bei etwa
5,0 V gesetzt zu werden.
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Wie
zuvor ausgeführt
kann die einstellbare Klemmschaltung 12 wegen Abweichungen
in dem Herstellungsprozess bei einer höheren oder niedrigeren Spannung
in Kraft treten und daher kann der Spannungspegel, an dem die einstellbare
Klemmschaltung 12 in Kraft tritt, erfordern, mit der Abstimmschaltung 14 eingestellt
zu werden. Wie zuvor ausgeführt
hängt der
Spannungspegel der aufgeladenen Wortleitungsspannung von dem Spannungspegel
ab, an dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in Kraft tritt.
Da Abweichungen in dem Herstellungsprozess die einstellbare Klemmschaltung 12 veranlassen können, bei
einem höheren
oder niedrigeren Spannungspegel in Kraft zu treten, was den optimalen
aufgeladenen Spannungspegel von etwa 5,0 V zu einer Änderung
veranlasst, wird die Abstimmschaltung 14 verwendet, um
den Spannungspegel, an dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in
Kraft tritt, zu erhöhen oder
abzusenken. Daher wird die einstellbare Klemmschaltung 12 vorzugsweise
von der Abstimmschaltung 14 eingestellt, um an einem Spannungspegel
in Kraft zu treten, der die von der Verstärkerschaltung für die Wortleitungsspannung 20 erzeugte
aufgeladne Wortleitungsspannung veranlasst, bei etwa 5,0 V gesetzt
zu werden.
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Wie
zuvor ausgeführt
kann bei Flash-Speichern nach dem Stand der Technik, die eine Herstellungstechnologie
des 0,35 Mikron Prozesses verwenden, eine größere Abweichung der aufgeladenen Wortleitungsspannung,
die von der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 erzeugt wird, von den Kernzellen
in den Wortleitungen 30 toleriert werden. Da die Kernzellen
in den Wortleitungen 30 eine größere Abweichung des Spannungspegels
der aufgeladenen Wortleitungsspannung tolerieren können, existiert
kein Bedarf, die Stärke
der Spannung eng zu steuern, die von der Verstärkerschaltung für die Wortleitungsspannung 20 erzeugt
wurde und schließlich
während
Leseoperationen den Wortleitungen 30 zugeführt wurde.
Für Flash-Speicher,
welche die Technologie des 0,25 Mikron Prozesses verwenden, bei
dem die Kopplung der Flash-Transistoren erhöht ist, ist eine Störung der
Gates wahrscheinlicher, was eine engere Steuerung der aufgeladenen Wortleitungsspannung
erfordert, die von der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 erzeugt wird und den Wortleitungen 30 während Leseoperationen
zugeführt
wird.
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Wie
in 1 dargestellt ist
die einstellbare Klemmschaltung 12 elektrisch mit der Abstimmschaltung 14 verbunden.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
kann die Abstimmschaltung 14 zumindest eine Schwellspannung
(Vt) zu dem Klemmpfad, der von der einstellbaren Klemmschaltung 12 erzeugt
wird, addieren oder von ihm wegnehmen. Die Bestimmung des Spannungspegels,
an dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in Kraft tritt,
wird während
des Testens des Flash-Speichers 10 nach der Herstellung
gemacht. Falls die einstellbare Klemmschaltung 12 bei einem
höheren
Spannungspegel als notwendig in Kraft tritt, kann die Abstimmschaltung 14 eine
Schwellspannung (Vt) von dem Klemmpfad wegnehmen, wodurch der Spannungspegel,
an dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in Kraft tritt,
gesenkt wird. Falls alternativ die einstellbare Klemmschaltung 12 bestimmt
wird, an einem niedrigeren Spannungspegel als erforderlich in Kraft
zu treten, kann die Abstimmschaltung 14 eine Schwellspannung
(Vt) zu dem Klemmpfad addieren, wodurch der Spannungspegel an dem
die einstellbare Klemmschaltung 12 in Kraft tritt, angehoben
wird. Daher kann die aufgeladene Wortleitungsspannung, die von der
Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung erzeugt wird, eingestellt werden, falls dies
notwendig ist.
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In
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird der Betrag der Einstellung, der
von der Abstimmschaltung 14 an der einstellbaren Klemmschaltung 12 vorgenommen
wird, von dem Abstimmdekodierer 16 gesteuert. Der Abstimmdekodierer 16 wird
von den CAM Schaltungen 18 gesteuert, welche wie zuvor
ausgeführt,
während des
Testens programmiert werden. Die einstellbare Klemmschaltung 12 wird
vorzugsweise eingestellt, um bei einem Spannungspegel in Kraft zu
treten, der optimal ist für
das Auslesen von Flash-Transistoren in den Wortleitungen 30,
was wie zuvor ausgeführt als
näherungsweise
5,0 V bekannt ist. Die CAM Schaltungen 18 werden programmiert
nachdem eine Bestimmung dahingehend gemacht worden ist, was der
Status der Prozessvariable in der Schwellspannung (Vt) der Transistoren
in der einstellbaren Klemmschaltung 12 ist. Daher steuern
die CAM Schaltungen 18 und der Abstimmdekodierer 16 den Betrag
der Spannung, der zu dem Spannungspegel, an dem die einstellbare
Klemmschaltung 12 in Kraft tritt, addiert wird oder von
ihm weggenommen wird.
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Wie
in 2 dargestellt enthält die bevorzugte
einstellbare Klemmschaltung 12 einen p-Kanal Transistor 32,
mehrere intrinsische n-Kanal Transistoren 34, 36 und 38 und
eine Verbindung zur Masse 40, die wie dargestellt elektrisch
verbunden sind. Die einstellbare Klemmschaltung 12 tritt
in Kraft, sobald die Gatespannung, die innerhalb der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 erzeugt wird, einen vorbestimmten
Spannungspegel erreicht. Wie zuvor ausgeführt wird der Spannungspegel,
an dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in Kraft tritt, von
der Abstimmschaltung 14 gesteuert. Der Spannungspegel,
an dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in Kraft tritt,
wird auch von dem Klemmpfad bestimmt, der von der Schwellspannung
(Vt) des p-Kanal Transistors 32 und der intrinsischen n-Kanal Transistoren 34, 36 und 38 erzeugt
wird, welche bestimmt werden kann durch Auslesen der Schwellspannungen
(Vt) dieser Geräte
während
des Testens.
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Wegen
Abweichungen im Prozess während der
Herstellung wird die Schwellspannung (Vt) der in dem peripheren
Bereich des Flash-Speichers 10 hergestellten Transistoren
zu einem gewissen Grad variieren. Die einstellbare Klemmschaltung 12 und
die Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 sind in dem peripheren Bereich
angeordnet. Wie zuvor ausgeführt
ist der Spannungspegel, an dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in
Kraft tritt, von der Schwellspannung (Vt) des Klemmpfades abhängig, der
von den Transistoren 32, 34, 36 und 38 gebildet wird.
Daher kann, weil die Schwellspannung (Vt) der Transistoren 32, 34, 36 und 38 in
der einstellbaren Klemmschaltung 12 wegen Abweichungen,
die während
der Herstellung erfahren werden, variieren wird, der Spannungspegel,
an dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in Kraft tritt,
basierend auf diesen Abweichungen im Prozess variieren.
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Wie
weiter in 2 dargestellt
besteht die Abstimmschaltung 14 aus mehreren n-Kanal Transistoren 42,44, 46,
die wie dargestellt elektrisch verbunden sind. Der Abstimmdekodierer 16 ist
mit den Gates jedes jeweiligen Transistors 42, 44, 46 in
der Abstimmschaltung 14 verbunden. Des weiteren sind die
Drains und die Sources jedes jeweiligen Transistors 42, 44, 46 in
der Abstimmschaltung 14 mit den entsprechenden Drains und
Sources eines ent sprechenden intrinsischen n-Kanal Transistors 34, 36, 38 in
der einstellbaren Klemmschaltung 12, wie in 2 dargestellt, elektrisch
verbunden. Wenn der Flash-Speicher 10 nach dem Herstellungsprozess getestet
wird, können
die CAM Schaltungen 18 programmiert werden, den Abstimmdekodierer 16 zu veranlassen,
die jeweiligen n-Kanal Transistoren 42, 44, 46 in
der Abstimmschaltung 14 freizugeben oder zu sperren, wodurch
der Spannungspegel, an dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in
Kraft tritt, geändert
wird.
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Falls
ein entsprechender n-Kanal Transistor 42, 44, 46 in
der Abstimmschaltung 14 freigegeben wird, wird der entsprechende
intrinsische n-Kanal Transistor 34, 36, 38 in
der einstellbaren Klemmschaltung 12, der mit dem freigegebenen
n-Kanal Transistor 42, 44, 46 verbunden
ist, durch Kurzschluss rausgenommen. Durch Rausnehmen durch Kurzschluss
des jeweiligen n-Kanal Transistors 34, 36, 38 wird
ein Spannungsabfall der Schwellspannung (Vt) über den intrinsischen n-Kanal
Transistoren 34, 36, 38 aus dem Klemmpfad
entfernt, der von der einstellbaren Klemmschaltung 12 erzeugt
wird. Als ein Ergebnis kann der Spannungspegel, an dem die einstellbare
Klemmschaltung 12 in Kraft tritt, verringert oder erhöht werden
durch Entfernen oder Hinzufügen
eines Spannungsabfalls der Schwellspannung (Vt) über einen der jeweiligen intrinsischen n-Kanal
Transistoren 34, 36, 38 in dem Klemmpfad der
einstellbaren Klemmschaltung 12.
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Wie
in 2 dargestellt enthält die bevorzugte
Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 eine Spannungsverstärkung 48,
einen Null-Schwellen
Transistor 50 und einen Aufladungskondensator 52.
Die Spannungsverstärkung 48 wird verwendet,
um den auf der Verbindung zu der Versorgungsspannung (Vcc) 22 verfügbaren Spannungspegel
aufzuladen, der von etwa 2,7 V–3,6
V bis etwa 5,0 V variieren kann. Spannungsverstärkungen sind im Stand der Technik
bekannt und eine detaillierte Diskussion der in der Spannungsverstärkung 48 verwendeten
Schaltung ist für
das Verständnis
der vorliegenden Erfindung nicht notwendig. Für den Zweck der vorliegenden
Erfindung ist es lediglich notwendig zu verstehen, dass die Spannungsverstärkung 48 vorzugsweise
entworfen ist, um die auf der Verbindung zu der Ver sorgungsspannung
(Vcc) 22 verfügbare
Spannung auf eine aufgeladene Wortleitungsspannung von etwa 5,0
V aufzuladen.
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Wie
in 2 dargestellt ist
die Source des p-Kanal Transistors 32 in der einstellbaren
Klemmschaltung 12 mit dem Ausgang der Spannungsverstärkung 48 elektrisch
verbunden. Da die einstellbare Klemmschaltung 12 mit dem
Ausgang der Spannungsverstärkung 48 elektrisch
verbunden ist, ist die einstellbare Klemmschaltung 12 fähig, die
Gatespannung festzulegen, die von der Spannungsverstärkung 48 bei
einem vorbestimmten Spannungspegel erzeugt wird, an dem die einstellbare
Klemmschaltung 12 in Kraft zu treten eingesetzt ist. Wie
im Stand der Technik bekannt, werden Klemmen verwendet, um den Betrieb
eines bestimmten Geräts
auf einen vorbestimmten Spannungspegel zu bringen oder zu halten.
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Der
Ausgang der Spannungsverstärkung 48 ist
auch mit dem Gate des Null-Schwellen
Transistors 50 elektrisch verbunden. Die Source des Null-Schwellen
Transistors 50 ist mit dem Aufladungskondensator 52 elektrisch
verbunden, der wiederum mit dem Durchgangsgatter 24 und
dem Wortleitungsdekodierer 28 elektrisch verbunden ist.
Für den
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es lediglich notwendig zu verstehen,
dass der Null-Schwellen Transistor 50 der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 verwendet wird, um die von der Spannungsverstärkung 48 erzeugte
Spannung während
Leseoperationen zu dem Aufladungskondensator 52 weiter
zu leiten. Daher agiert der Null-Schwellen
Transistor 50 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wie ein Sourcefolger,
der die Gatespannung des Null-Schwellen Transistors 50 zu
der Source des Null-Schwellen Transistors 50 weitergibt,
der wiederum die Spannung an den Aufladungskondensator 52 weiterleitet.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel steuert
die einstellbare Klemmschaltung 12 die Größe der Spannungsaufladung,
die der Aufladungskondensator 52 erfährt, der wiederum indirekt
die aufgeladene Wortleitungsspannung steuert, die während Leseoperationen
den Wortleitungen 30 zugeführt wird.
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Wie
weiter in der 2 dargestellt
ist, weist das Durchgangsgatter 24 in einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung einen p-Kanal Transistor 54 auf. Die
Source des p-Kanal Transistors 54 ist mit der Verbindung
zu der Versorgungsspannung (Vcc) 22 elektrisch verbunden
und die Drain des p-Kanal Transistors 54 ist mit dem Aufladungskondensator 52 und
dem Wortleitungsdekodierer 28 elektrisch verbunden. Während des
Betriebs wird das Durchgangsgatter 24 von der Freigabe-Logikschaltung 26 freigegeben,
so dass die an der Verbindung zu der Versorgungsspannung (Vcc) 22 verfügbare Spannung
die Wortleitungen 30 initialisiert oder vorlädt, bevor
die aufgeladene Wortleitungsspannung, die von der Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung erzeugt wird, den Wortleitungen 30 zur
Verfügung
gestellt wird, wie zuvor ausgeführt
wurde.
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Wie
im Stand der Technik bekannt wird der Wortleitungsdekodierer 28 verwendet,
um verschiedene Betriebsspannungen zu den Wortleitungen 30 während des
Betriebs des Flash-Speichers 10 zu transferieren. Der Wortleitungsdekodierer 28 ist
mit dem Aufladungskondensator 52 und dem Durchgangsgatter 24 elektrisch
verbunden. Wortleitungsdekodierer sind im Stand der Technik bekannt
und eine detaillierte Diskussion der Beschaffenheit der Schaltung
des Wortleitungsdekodierers ist für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung
nicht erforderlich. Für
den Zweck der vorliegenden Erfindung ist es lediglich notwendig
zu verstehen, dass der Wortleitungsdekodierer 28 fähig ist,
die aufgeladene Wortleitungsspannung, die von der Verstärkerschaltung für die Wortleitungsspannung 20 erzeugt
wird, während
Leseoperationen an die Wortleitungen 30 zu transferieren.
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Wie
oben ausgeführt
offenbart die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verringerung
der Empfindlichkeit des Prozesses von einem Flash-Speicher 10,
wodurch die Ausbeuten aus dem Herstellungsprozess gesteigert werden.
Um die Empfindlichkeit des Prozesses zu senken, ist die einstellbare
Klemmschaltung 12 entworfen, um selbst zu kompensieren
für Änderungen
in der Schwellspannung (Vt) der Transistoren 32, 34, 36 und 38 in der
einstellbaren Klemmschaltung 12. Die einstellbare Klemmschaltung 12 ist
fähig zur
Selbst kompensation, weil der p-Kanal Transistor 32 mit
dem intrinsischen n-Kanal Transistor 34 elektrisch in Reihe
geschaltet ist; und wie im Stand der Technik bekannt ist, wenn eine
Schwellspannung (Vt) steigt, die andere sinken wird. Des weiteren
ist, mit der Hinzufügung der
Abstimmschaltung 14, der bevorzugte Flash-Speicher 10 fähig zur
Addition oder Hinwegnahme einer intrinsischen Schwellspannung (Vt)
in dem Klemmpfad, wodurch der Spannungspegel, an dem die einstellbare
Klemmschaltung 12 in Kraft tritt, sich ändert und dadurch bestimmt,
ob die Wortleitungen 30 auf eine höhere oder niedrigere aufgeladene Wortleitungsspannung
während
Leseoperationen festgelegt wird.
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Für einen
Herstellungsprozess, der einen Stapel von Flash-Speichern 10 produziert,
wo die Schwellspannung (Vt) der Transistoren 32, 34, 36 und 38 in
der einstellbaren Klemmschaltung 12 angestiegen ist, wird
die Verstärkerschaltung
für die
Wortleitungsspannung 20 wegen der Steigerung der Schwellspannung
(Vt) der Transistoren 32, 34, 36 und 38 höher aufladen.
Daher muss die Gatespannung, die von der Spannungsverstärkung 48 erzeugt wird,
gesenkt werden, um die optimale aufgeladene Wortleitungsspannung
zur Verfügung
zu stellen. Um den Spannungspegel zu senken, an dem die einstellbare
Klemmschaltung 12 in Kraft tritt, kann eine intrinsische
Schwellspannung (Vt) mit der Abstimmschaltung 14 aus dem
Klemmpfad entfernt werden, die einen entsprechenden intrinsischen
n-Kanal Transistor 34, 36, 38 in der
einstellbaren Klemmschaltung 12 durch Kurzschluss herausnimmt.
Dies geschieht durch Entfernung einer intrinsischen Transistordiode
in den n-Kanal Transistoren 34, 36, 38 unter
Verwendung eines entsprechenden n-Kanal Transistors 42, 44, 46 in
der Abstimmschaltung 14.
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Als
andere Möglichkeit,
bei einem Herstellungsprozess, der einen Stapel von Flash-Speichern 10 produziert,
bei dem die Schwellspannung (Vt) der Transistoren 32, 34, 36 und 38 in
der einstellbaren Klemmschaltung 12 abgesunken ist, werden
die Wortleitungen 30 niedriger aufgeladen, weil die einstellbare
Klemmschaltung 12 bei einer niedrigeren Gatespannung von
der Spannungsverstärkung 48 in Kraft
treten wird. Daher muss der Spannungspegel, an dem die einstellbare
Klemmschaltung 12 in Kraft tritt, erhöht werden, um die opti male
aufgeladene Wortleitungsspannung zur Verfügung zu stellen. Um den Spannungspegel
zu erhöhen,
an dem die einstellbare Klemmschaltung 12 in Kraft tritt,
werden die intrinsischen n-Kanal Transistoren 34, 36, 38 in
der einstellbaren Klemmschaltung 12 nicht mit den n-Kanal
Transistoren 42, 44, 46 der Abstimmschaltung 14 durch
Kurzschluss herausgenommen. Daher ist die vorliegende Erfindung
fähig zum
Kompensieren für Abweichungen
im Prozess, die während
der Herstellung erfahren wurden, durch Einstellen und aufrecht Erhalten
einer engen Steuerung der aufgeladenen Wortleitungsspannung, die
während
Leseoperationen den Wortleitungen 30 zugeführt wird.
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Obwohl
die detaillierte Beschreibung bevorzugte Ausführungsbeispiele beschreibt,
die ein Flash EPROM verwenden, kann die Erfindung mit jeglichem
nicht flüchtigen,
beschreibbarem Speicher verwendet werden, einschließlich, aber
nicht begrenzt auf, EPROMs, EEPROMs und Flash-Speicher, einschließlich Technologien
wie NOR, NAND, AND, geteiltes Bitleitungs NOR (DINOR) und Ferro-elektrischem
wahlfreiem Zugriffsspeicher (FRAM). Während die vorliegende Erfindung
unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungsbeispiele beschrieben
worden ist, wird es offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Änderungen an
diesen Ausführungsbeispielen
vorgenommen werden können,
ohne den Umfang der Erfindung wie in den Ansprüchen ausgeführt zu verlassen. Entsprechend
sind die Beschreibung und die Zeichnungen im beispielhaften und
nicht im beschränkenden
Sinn anzusehen.