JP2000251480A - マルチレベル不揮発性メモリの読み出し方法、及びマルチレベル不揮発性メモリ - Google Patents
マルチレベル不揮発性メモリの読み出し方法、及びマルチレベル不揮発性メモリInfo
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Abstract
セルを読み出すことができる読み出し方法とメモリとを
提供する。 【解決手段】 複数の基準電流を備えたセル内を流れる
電流を比較する読み取り回路(30、31、32)が相
互に同一ではないが、比較された電流を相違させて増幅
する。特に、最小基準電流(IR3)に関係される読み取
り回路(32)はそれぞれの基準電流(33c)に至る
まで他の読み取り回路(30、31)以上のセル電流を
増幅する。それにより、電流ダイナミックスが増加さ
れ、読み出し電圧を低く維持できる。そのため、最低基
準電流(IR3)の固有特性が、直前のメモリセル分布
(IM3)の特性近く又は特性上にあり、異なる論理レベ
ルの間における識別可能性を低減する。
Description
発性メモリの読み出し方法と、マルチレベル不揮発性メ
モリ、特にフラッシュメモリとに関する。
た不揮発性メモリの要求がマルチレベルメモリの設計に
至り、セルの浮動ゲート領域内に記憶されたデータが幾
つかの論理レベルにコード化されている。その論理レベ
ルによって各セル内に記憶された電荷量が分割されてい
る。
ソース電圧Vgsを、フラッシュセルのドレーン・ソース
電流Idsに結びつけた特性を示している。即ち、データ
はメモリの各セル内で二つの可能な値を備えたビットに
よってコード化されている。その二つの可能な値は、セ
ルのプログラムされている状態又はプログラムされてい
ない状態に順に依存するオン状態又はオフ状態にそれぞ
れ関連している。特に、図1では、Vtv及びVtwがゲー
ト・ソース電圧Vgsの値を示し、そのゲート・ソース電
圧でフラッシュセルが未使用(消去)セルと書き込みセ
ルとに対して電流を誘導し始める。このタイプのメモリ
では、一般的に、閾値Vtv(通常1〜2.5V(ボル
ト))を備えた特性が論理値「1」に割り当てられ、閾
値Vtv(略5V以上)を備えた特性が論理値「0」に
割り当てられている。
は、既定ゲート・ソース電圧Vgsでメモリセルによって
吸収された電流を電圧に変換することである。該電圧
は、適切なコンパレータ回路によってその時CMOS出
力レベルに移される。公知の読み出し回路の例が図2で
示されている。読み出し回路1は(カレントミラー回路
2によって形成された)電流/電圧コンバータと、コン
パレータ3とから成る。カレントミラー回路2はメモリ
セル4と、基準セル5と、コンパレータ3の入力とにそ
れぞれ接続された2ノードを有している。コンパレータ
3の出力は読み出されたビットをコード化したCMOS
レベル信号を供給する。
(Vgs、Ids)が、例えば図3で示されるように、四つ
の論理値「11」、「10」、「01」、及び「00」
に対応する1セル当たり2ビットの記憶に関し、幾つか
の特性によって分割されている。ここでは、四つの論理
値は四つの相違した閾値Vt1、Vt2、Vt3、及びVt4に
対応し、該閾値はメモリセルの浮動ゲート領域内に記憶
された異なる電荷量に順に結びつけられている。
影響され、図1及び図3の特性は実際に得られた分布の
中央値を示している。実際に、各閾値は、最小値と最大
値との間から成る値の各分布に関連されている。該最大
値は、前の分布の最大値及び(又は)次の分布の最小値
から十分に間隔を置かれ、セルの正しい読み出しを可能
としている。更に、各分布は、例えばメモリが不均一な
図4で示されるように、異なった振幅を表している。そ
の振幅は各2ビットを記憶したメモリセルに関係される
分布を示している。
電圧に変換することである。それから、こうして得られ
た電圧は、上述された閾値分布の間に介在する種々の電
圧値と比較される。
る問題の一つは、読み出されるべきセルのゲート端子に
印加された読み出し電圧に関連されている。選択された
読み出し電圧で、(おそらく最大閾値電圧でプログラム
されたセルを除いた)全ての読み出しセルが、変換電圧
を異なった電圧レベルと比較することができるようにオ
ン状態でなければならない。その結果として、読み出し
電圧が最後から二番目の閾値電圧(図3ではVt3、図4
では6Vに等しいVR )より少なくとも大きくなければ
ならない。
出し電圧VR でメモリセル内の電流を比較した三つの基
準電流値IR1、IR2、及びIR3とを考慮した特性可変間
隔を示している。実際に、三つの基準電流値は、特性の
様々な分布の間に中間値を有している。
し電圧VR で、論理レベル「11」に関連した電流分布
は70〜85μAを変化し、論理「10」に関連した電
流分布は40〜50μAを変化し、論理「01」に関連
した電流分布は10〜20μAを変化し、論理「00」
に記憶されたセルはオフ状態である。それ故、基準電流
IR1、IR2、及びIR3はそれぞれ60、30、及び5μ
Aに等しい。
IR2、及びIR3に対応する三つの基準電圧V1 、V2 、
及びV3 (V1 <V2 <V3 )を比較した後に、1セル
内に記憶された2ビット01及び02を生成する読み出
し論理回路10の例を示している。詳細には、読み出し
論理回路10は、三つのコンパレータ11、12、及び
13を有する。そのコンパレータは、非反転入力時に読
み出しメモリセル内の電流を変換することから生じた同
一電圧Vm と、反転入力時に各基準電圧V1 、V2、及
びV3 とを受け入れる。コンパレータ11の出力は三つ
の入力を備えた第1ANDゲート14の第1入力に接続
されている。コンパレータ12の出力は読み出し論理回
路10の第1出力15を形成し、第1インバータ16を
介して第1ANDゲート14の第2入力に接続されてい
る。コンパレータ13の出力は第1ANDゲート14の
第3入力と、二つの入力を備えた第2ANDゲート17
における一つの入力とに接続されている。第1ANDゲ
ート14の出力は、第2インバータ18を介して第2A
NDゲート17の第2入力に接続されている。このよう
に、読み出し論理回路10の出力15は第1ビット01
を供給する。第2ANDゲート17の出力は読み出し論
理回路10の第2出力19を形成し、第2ビット02を
供給する。
得(20μA/V)を有している。更に、存在するアー
キテクチュアの要求によれば、読み出し電圧VR (上述
したように、閾値電圧の分布によって制限される最小
値)が過度に高くない(例えば6Vより大きくない)こ
とである。このような状況が問題となるのは、4レベル
(2ビット)を記憶したセルを読み出した時である。実
際に、相互に10μA異なるが、相違した共通モード寄
与度を備えた電流間で識別することが必要である。その
相違した共通モード寄与度は、種々の電流間の差が常に
10μAに等しくなるように設定されているが、絶対値
が0〜70μA変位することによって与えられている。
識別はまた、異なった閾値に関連される利得内での変化
によってもっと複雑になる。
は、公知の解決法における不都合を克服し、迅速且つ信
頼できるものとしてマルチレベルセルを読み出すことが
できる読み出し方法とメモリとを提供することである。
れるように、マルチレベル不揮発性メモリの読み出し方
法と、マルチレベル不揮発性メモリとを提供する。
態が全く制限のない例として添付図面に関して記述され
るだろう。
リセルを読み出すのに要する読み取り回路(1を引いた
メモリセル内に記憶され得る論理値の数に等しい)はお
互に同一ではなく、比較された電流(読み出されたメモ
リセル内を流れる電流に等しいセル電流と、それぞれの
メモリセル内に流れた電流に等しい基準電流と)を異な
る方法で増幅する。特に、第1の解決法によれば、高い
基準電流に関係される読み取り回路はメモリセル及び基
準セル内に流れた電流を直接比較する。最高閾値に関連
される読み取り回路はメモリセル内と基準セル内とに流
れた電流を直接比較する。逆に、読み取り回路、最低基
準電流に関係された回路、又は電流は、メモリセル内と
基準セル内とに流れた電流増幅値を比較する。第2の解
決法によれば、読み取り回路、最低基準電流に関係され
た回路、又は電流はセル電流と基準電流とを相違して増
幅する。第3の解決法によれば、全ての読み取り回路は
セル電流及び基準電流を増幅するが、各読み取り回路内
の増幅要因は相違する。特に、その増幅要因は本質的な
最低電流のダイナミックスをもっとインクリメント(増
加、増大)するようなことである。任意に、ここでもま
た、セル電流の増幅を基準電流の増幅と相違させること
ができる。これにより、例えば、直前のメモリセルにお
ける電流分布の近く又はその分布上の最低電流を有する
基準電流の固有特性を設定可能となり、異なった論理レ
ベル間の識別可能性を低減する。
もつ異なった読み取り回路内において相違した増幅要因
に関して以下記述される。その基準セルの特性は、論理
レベル「01」に関係された分布の極限閾値に等しい最
小基準電流IR3に関係されている。特に、この実施の形
態では、基準電流IR1及びIR2に関連された読み取り回
路は、セル電流と各基準電流とに2を乗じ、一方、基準
電流IR3に関連される読み取り回路は、セル電流に3を
乗じ、基準電流に2を乗じる。
段を示す略図である。特に、図7は、後述される電流値
IDS、ISM1 、ISR1 、ISM2 、ISR2 、ISM3 、I
SR3 をプロットした七つの縦軸を示している。各目盛は
10μAずつ増加する。図7はまた三つの読み取り回路
(sensing circuit)30、31、32を概略的に示し
ている。読み取り回路30、31、32は電流マルチプ
ライヤ要素33a、33b、33cと、それぞれの電流
/電圧コンバータ35、それぞれのコンパレータ36と
から成る。特に、図7の略図的な表示では、電流マルチ
プライヤ要素33aは読み取り回路30、31に共有で
あり、一方、電流マルチプライヤ要素33b、33cは
読み取り回路32の一部分を形成している。
(電流IM1、IM2、IM3)でバイアスされたアレーセル
の場合に、論理レベル11、10、01に対応する電流
と、同じ読み出し電圧VR (電流IR1、IR2、IR3)で
バイアスされた三つの基準セルR1、R2、R3(図7
では図示せず)によって供給された電流との分布をプロ
ットしている。
は、電流マルチプライヤ要素33a内で2を乗じた後
に、第1読み取り回路30内で比較された電流をプロッ
トしている。電流ISM1 、ISR1 は、その瞬間(三つの
分布IM1、IM2、IM3のうち何れか一つを有する瞬間)
に読み取られたアレーセルの電流IDSと、基準セルR1
の電流IR1とに2を乗じたことによって得られる。この
ようにして、利用可能な電流ダイナミックスの2倍が得
られる。
要素33a内で2を乗じられた後に第2読み取り回路3
1内で比較された電流をプロットしている。第1読み取
り回路30と類似する方法で、電流ISM2 、ISR2 は、
その時読み出されたアレーセルの電流IDSと、基準セル
R2の電流IR2とに2を乗じることによって得られ、こ
の場合でも利用可能な電流ダイナミックスの2倍を得
る。
は、電流マルチプライヤ要素33b、33c内でそれぞ
れ3と2とを乗じた後に、第3読み取り回路32内で比
較された電流をプロットしている。電流ISM3 はその瞬
間で読みとられたアレーセルの電流IDSに3を乗じるこ
とによって得られ、一方、電流ISR3 は基準セルR3の
電流IR3に2を乗じることによって得られる。それ故、
この解決法は、ダイナミックス内での増加だけでなく電
流の微分も提供している。その電流は、セルが論理レベ
ル「01」に対応する分布の低極限(図7)に等しい閾
値電圧を有する時に含んた第3読み取り回路32のI/
Vコンバータ35に供給されている。
の形態を示している。詳細には、メモリ40がメモリア
レー41を含み、フラッシュEEPROMタイプのメモ
リセルFがアドレス指定されて読み出される。それ故
に、メモリセルFは接地されたソース端子と、電圧VR
でバイアスされたゲート端子と、ドレーン端子とを有し
ている。該ドレーン端子は、不図示の選択及びバイアス
回路によって第1ノード42と、PMOSタイプでダイ
オード接続されたPMOSトランジスタ43のドレーン
端子とに接続されている。PMOSトランジスタ43は
三つの他のPMOSトランジスタ44、45、46のゲ
ート端子に接続されたゲート端子を有する。PMOSト
ランジスタ43は三つの他のPMOSトランジスタ4
4、45、46と一緒に、それぞれ1:3、1:2、
1:2タイプの三つの第1PMOSカレントミラー5
0、51、52を形成している。
は、NMOSカレントミラー54、55、56と第2P
MOSカレントミラー58、59、60とによって三つ
の基準セルR3、R2、R1にそれぞれ接続されてい
る。詳細には、基準セルR3、R2、R1は小さなアレ
ー61内に配列され、読み出し電圧VR で基準電流
IR3、IR2、IR1をそれぞれ供給するように書き込まれ
ている。基準セルR3、R2、R1の各ドレーン端子は
それぞれの第2PMOSカレントミラー58、59、6
0におけるダイオード接続のPMOSトランジスタに接
続されている。第2PMOSカレントミラー58、5
9、60は1:1ミラーであり、各基準セルR3、R
2、R1の電流をNMOSカレントミラー54、55、
56に正確に持って行く。順に、NMOSカレントミラ
ー54、55、56は各基準電流IR3、IR2、IR1を2
まで増幅し、中間ノード61、62、63内の基準電流
を2に等しい電流にする1:2のカレントミラーであ
る。各中間ノード61、62、63はNMOSカレント
ミラー54、55、56をトランジスタ44、45、4
6に接続している。
レータ65、66、67の第1入力にそれぞれ接続さ
れ、各コンパレータ65、66、67の第2入力は第1
中間ノード42に全て接続されている。
7の読み取り回路32を構成し、ミラー51、55は読
み取り回路31を構成し、ミラー52、56は読み取り
回路30を構成している。
は、上述から明白である。特に、読み取り方法及びメモ
リは利用可能な電流ダイナミックスを増加させ、読み取
り電圧内で電流ダイナミックスの増加に対応する増加を
必要とせずに、読み取りエラーの可能性を低減すること
である。最大閾値を備えた基準セルの閾値電圧(基準セ
ルが電流を流し始める電圧)が「01」分布の最大値に
等しくなるように設定され、識別が各基準電流に関して
セル電流の大きな増幅によって保証されているという事
実のため、読み出し電圧もまた相対的に低い値で保たれ
ている。
及びメモリに導入され、ここに図示され、それらは全て
添付の請求項内で構成された本発明の範囲内である。
はメモリセル及び基準セル内に流れた電流を直接比較す
る。最高閾値に関連される読み取り回路はメモリセル内
と基準セル内とに流れた電流を直接比較する。逆に、読
み取り回路、最低基準電流に関係された回路、又は電流
は、メモリセル内と基準セル内とに流れた電流増幅値を
比較する。
回路、又は電流はセル電流と基準電流とを相違して増幅
する。
流を増幅するが、各読み取り回路内の増幅要因は相違す
る。特に、その増幅要因は本質的な最低電流のダイナミ
ックスをもっとインクリメント(増加、増大)するよう
なことである。任意に、ここでもまた、セル電流の増幅
を基準電流の増幅と相違させることができる。これによ
り、例えば、直前のメモリセルにおける電流分布の近く
又はその分布上の最低電流を有する基準電流の固有特性
を設定可能となり、異なった論理レベル間の識別可能性
を低減する。
めに使用される電流−電圧特性を示す図である。
す図である。
めに使用された電流−電圧特性を示す図である。
値電圧の分布を示す図である。
を示す図である。
れた2ビットを出力した論理回路を示す図である。
示したグラフである。
図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 読み出すべきメモリセル(F)内を流れ
るセル電流に相互に関係される第1電流と、基準電流
(IR1、IR2、IR3)に相互に関係される第2電流とを
複数の比較回路(65〜67)に供給するステップを含
んだマルチレベル不揮発性メモリの読み出し方法であっ
て、 前記供給ステップが、前記セル電流と基準電流とのうち
少なくとも一つを相違して増幅するステップを含むこと
を特徴とするマルチレベル不揮発性メモリの読み出し方
法。 - 【請求項2】 請求項1記載のマルチレベル不揮発性メ
モリの読み出し方法であって、 前記供給ステップが異なる方法で前記セル電流を増幅す
るステップを含み、それによって前記第1電流の少なく
とも一つが他と異なった値を有することを特徴とするマ
ルチレベル不揮発性メモリの読み出し方法。 - 【請求項3】 請求項2記載のマルチレベル不揮発性メ
モリの読み出し方法であって、 前記基準電流の少なくとも一つが、同じ比較回路(3
0、31)に供給されるそれぞれのセル電流と同じ方法
で増幅されることを特徴とするマルチレベル不揮発性メ
モリの読み出し方法。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一つに記載のマ
ルチレベル不揮発性メモリの読み出し方法であって、 同じ比較回路(32)に供給される前記セル電流と前記
基準電流の一つとが異なる方法で増幅されることを特徴
とするマルチレベル不揮発性メモリの読み出し方法。 - 【請求項5】 請求項4記載のマルチレベル不揮発性メ
モリの読み出し方法であって、 基準セル(R3)が前記メモリセル(F)に対してプロ
グラム閾値電圧の分布に近い又は該分布上の閾値電圧で
プログラムされ、該閾値セルが第3電流を供給し、該第
3電流が第4電流を得るため第1数量によって増幅さ
れ、前記セル電流が第5電流を得るため第2数量によっ
て増幅され、前記第4及び第5電流が同じ比較回路に供
給され、前記第1数量が前記第2数量より小さいことを
特徴とするマルチレベル不揮発性メモリの読み出し方
法。 - 【請求項6】 セル電流を供給した読み出すべきセル
(F)と、該セルを読み出す回路とを有し、該読み出し
回路が複数の電流ソース回路(33a、33b、33
c)と複数の比較回路(35、36)を有し、該電流ソ
ース回路(33a、33b、33c)が前記セル電流に
相互に関係された第1電流と基準電流に相互に関係され
た第2電流とを発生させ、前記比較回路(35、36)
が前記第1電流の一つと前記第2電流の各一つとを受け
入れたマルチレベル不揮発性メモリであって、 前記電流ソース回路(33a、33b、33c)が複数
の増幅手段(50〜52、54〜56、58〜60)を
備え、該増幅手段の少なくとも幾つかが他と異なる増幅
要因を有することを特徴とするマルチレベル不揮発性メ
モリ。 - 【請求項7】 請求項6記載のマルチレベル不揮発性メ
モリであって、 前記増幅手段(50〜52、54〜56、58〜60)
がセル電流増幅器(50〜52)と基準電流増幅器(5
4〜56、58〜60)とを有し、該セル電流増幅器の
幾つかが他と異なる増幅要因を有することを特徴とする
マルチレベル不揮発性メモリ。 - 【請求項8】 請求項7記載のマルチレベル不揮発性メ
モリであって、 同じ比較回路(66、67)に接続された前記セル電流
増幅器(51、52)の少なくとも一つと前記基準電流
増幅器(55、56、59、60)の少なくとも一つと
が等しい増幅要因を有することを特徴とするマルチレベ
ル不揮発性メモリ。 - 【請求項9】 請求項7又は8記載のマルチレベル不揮
発性メモリであって、 同じ比較回路(66)に接続された前記セル電流増幅器
の少なくとも一つ(50)と前記基準電流増幅器の少な
くとも一つ(54、58)とが異なった増幅要因を有す
ることを特徴とするマルチレベル不揮発性メモリ。 - 【請求項10】 請求項9記載のマルチレベル不揮発性
メモリであって、 前記少なくとも一つのセル電流増幅器(50)が前記少
なくとも一つの基準電流増幅器(54、58)より大き
な増幅要因を有することを特徴とするマルチレベル不揮
発性メモリ。 - 【請求項11】 請求項6〜10のいずれか一つに記載
のマルチレベル不揮発性メモリであって、 前記増幅手段(50〜52、54〜56、58〜60)
がカレントミラー回路であることを特徴とするマルチレ
ベル不揮発性メモリ。 - 【請求項12】 請求項6〜11のいずれか一つに記載
のマルチレベル不揮発性メモリであって、 複数のメモリセル(R3、R2、R1)が基準アレー
(61)内に配列され、該メモリセルのそれぞれが各電
流ソース回路(54〜56、58〜60)に接続された
ことを特徴とするマルチレベル不揮発性メモリ。
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