JP2006236560A - 半導体デバイスおよび半導体デバイスの動作方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】小容量のメモリを必要とするアプリケーションに最適な不揮発性メモリを提供する。
【解決手段】本発明は、直列に結合された第1および第2フローティングゲートトランジスタを有した、不揮発性半導体メモリデバイスに関する。上記各フローティングゲートトランジスタは、フローティングゲートを有している。上記第1および第2フローティングゲートトランジスタに結合されたプログラミング手段は、第1のバイナリ値または第2のバイナリ値のいずれかを表すために、上記フローティングゲートの一方の内部に、選択した電荷を置くように動作でき、そして上記フローティングゲートの他方の内部に、選択した上記電荷より少ない電荷を置くように動作できる。
【選択図】図1
【解決手段】本発明は、直列に結合された第1および第2フローティングゲートトランジスタを有した、不揮発性半導体メモリデバイスに関する。上記各フローティングゲートトランジスタは、フローティングゲートを有している。上記第1および第2フローティングゲートトランジスタに結合されたプログラミング手段は、第1のバイナリ値または第2のバイナリ値のいずれかを表すために、上記フローティングゲートの一方の内部に、選択した電荷を置くように動作でき、そして上記フローティングゲートの他方の内部に、選択した上記電荷より少ない電荷を置くように動作できる。
【選択図】図1
Description
〔発明の分野〕
本発明は、一般的には、半導体メモリデバイスに関するものである。より具体的には、本発明は、フローティングゲートトランジスタを2つ備えた、電気的消去およびプログラム可能なリードオンリーメモリセル、または電気的再書き込み可能なリードオンリーメモリセルに関する。本発明はさらに、このような半導体メモリデバイスの動作方法に関する。
本発明は、一般的には、半導体メモリデバイスに関するものである。より具体的には、本発明は、フローティングゲートトランジスタを2つ備えた、電気的消去およびプログラム可能なリードオンリーメモリセル、または電気的再書き込み可能なリードオンリーメモリセルに関する。本発明はさらに、このような半導体メモリデバイスの動作方法に関する。
〔発明の背景〕
携帯機器の小型化には、高度に集積された論理チップが必要である。これらアプリケーションの多くは、ごくわずかなバイト数の情報を記憶させるために、不揮発性メモリを用いている。上記情報には、例えばアナログ回路の調節のため、あるいは特定のアプリケーションまたは外的状況に適応させるための設定パラメータが含まれていることがある。あるいは、上記情報には、個人パラメータと称される、例えばシリアルデバイス番号または識別番号などの個人情報が含まれていることもある。典型的なアプリケーションでは、個人パラメータおよび/または設定パラメータを記憶させるために必要なバイト数は、10バイトから約1キロバイトなどとわずかである。
携帯機器の小型化には、高度に集積された論理チップが必要である。これらアプリケーションの多くは、ごくわずかなバイト数の情報を記憶させるために、不揮発性メモリを用いている。上記情報には、例えばアナログ回路の調節のため、あるいは特定のアプリケーションまたは外的状況に適応させるための設定パラメータが含まれていることがある。あるいは、上記情報には、個人パラメータと称される、例えばシリアルデバイス番号または識別番号などの個人情報が含まれていることもある。典型的なアプリケーションでは、個人パラメータおよび/または設定パラメータを記憶させるために必要なバイト数は、10バイトから約1キロバイトなどとわずかである。
上記のような不揮発性メモリを小型アプリケーションにおいて用いた例としては、音響技師が補聴器のフィルターパラメータをその補聴器の使用者用に調節すること、および、補聴器の電源を切る前に音量パラメータを記録することが挙げられる。
個人パラメータ、そして特に設定パラメータは、書き込み可能であってよい。設定パラメータは、通常動作モード中、機器の電源を切る前、または通常動作モードからスリープモードへ切り替える際において、通常は変更されることはない。特に電池式の携帯機器には、個人パラメータ、そして特に設定パラメータが必要である。これは、スリープモードへの切り替え、または部分的に電源を切ることによってデータが失われないようにし、機器を再調節および再設定する必要をなくすためである。
従来のアプリケーションは、個人パラメータおよび設定パラメータを記録するために、マイクロコントローラによって読み出しおよびプログラムされる、不揮発性オンボードメモリを備えている。
あるいは、従来のアプリケーションは、回路起動時に、内部制御装置またはステートマシンを介して揮発性メモリへ読み出される不揮発性メモリモジュールを備えていることもある。記憶装置をわずか数バイト分しか使わないチップに不揮発性メモリモジュールを追加することは、非常に非効率的である。より多くのデータを記憶できる従来のメモリモジュールは、サイズが大きすぎる。
起動時において、上記のような不揮発性メモリを揮発性メモリへ読み出すことによって時間遅延が生じるため、使用が不便になる。
不揮発性メモリモジュールまたはオンボードメモリはさらに、電源供給の必要性、およびサイズに関して不都合な点がある。
論理技術における従来のプログラマブル素子は、良好な保持特性を得るための最適化が行われず、またサイズの縮小が困難である。このような素子をプログラムおよび消去するための方法は、非常に複雑である。
例えば、FPGAと称されるフィールドプログラマブルゲートアレイにおいて使用されるプログラマブル配線は、超小型メモリには不適である。プログラマブル配線は、低電圧および低電力の動作に対して最適化されていない。
〔本発明の概要〕
本発明の好適な実施形態は、例えば個人情報または設定情報を記憶させるための、プログラマブル構成素子を備えた半導体メモリデバイスを提供する。各プログラマブル構成素子は、第1のバイナリ値または第2のバイナリ値を表すことができる。
本発明の好適な実施形態は、例えば個人情報または設定情報を記憶させるための、プログラマブル構成素子を備えた半導体メモリデバイスを提供する。各プログラマブル構成素子は、第1のバイナリ値または第2のバイナリ値を表すことができる。
上記プログラマブル構成素子は、直列に結合された第1フローティングゲートトランジスタと、第2フローティングゲートトランジスタとを有していることが好ましい。出力は、上記第1フローティングゲートトランジスタと、上記第2フローティングゲートトランジスタとの間に結合されている。別の実施形態では、他の不揮発性メモリ素子を用いることができる。
各フローティングゲートトランジスタは、フローティングゲートを有している。フローティングゲートは、電子を含む、選択電荷が置かれている場合は、導通していない。置かれている電荷が選択電荷より少ない場合、特に電子がないまたはほとんどない場合、そのフローティングゲートトランジスタは導通する。
上記プログラマブル構成素子の新規な形態では、選択電荷が、第1フローティングゲートトランジスタからなる第1フローティングゲート内、または、第2フローティングゲートトランジスタからなる第2フローティングゲート内、のいずれかに蓄積される。従って、第1フローティングゲートトランジスタが導通していれば、第2フローティングゲートトランジスタは導通せず、この場合は第1のバイナリ値が表される。あるいは、第2フローティングゲートトランジスタが導通していれば、第1フローティングゲートトランジスタは導通せず、この場合は第2のバイナリ値が表される。
第1および第2フローティングゲートトランジスタに読み出し電圧を印加することによって、第1のバイナリ値が蓄積されているのか、もしくは第2のバイナリ値が蓄積されているのか、を感知できる。上記読み出し電圧は、第1フローティングゲートトランジスタに印加される第1読み出し電圧と、第2フローティングゲートトランジスタに印加される第2読み出し電圧とを含んでいる。第1フローティングゲートトランジスタと第2フローティングゲートトランジスタとの間の出力電圧は、第1フローティングゲートトランジスタおよび第2フローティングゲートトランジスタのいずれが導通するかによって決定される。第1フローティングゲートトランジスタが導通する場合、上記出力電圧は第1読み出し電圧に引き込まれる。第2フローティングゲートトランジスタが導通する場合、上記出力電圧は第2読み出し電圧に引き込まれる。通常動作モード中は、常に、上記2つのフローティングゲートトランジスタのいずれか1つのみが導通する。
読み出し電圧の印加時において、即座にかつ確実に上記出力電圧を得ることができる。このとき、スタティックな電流が流出することもない。通常動作モード中は、別々の読み出し動作、あるいは追加的な読み出し信号のいずれも不要である。上記半導体メモリデバイスは、低い供給電圧において、そして低電力のドレインを用いて、その全機能を利用できる。
出力信号は、論理信号と互換性があってよい。第1読み出し電圧と等価またはほぼ等価である出力電圧は、第1のバイナリ値、例えば論理「1」を表す。第2読み出し電圧と等価またはほぼ等価の第2出力電圧は、第2のバイナリ値、例えば論理「0」を表す。
さらに別の形態では、上記半導体デバイスは、第1フローティングゲートトランジスタおよび第2フローティングゲートトランジスタに結合されたプログラミング回路を備えている。このプログラミング回路は、第1選択電荷を第1フローティングゲート内へ置くように動作でき、そして第2選択電荷より少ない電荷を第2フローティングゲート内へ置くように動作できる、あるいは、第1選択電荷より少ない電荷を第1フローティングゲート内へ置くように動作でき、そして第2選択電荷を第2フローティングゲート内へ置くように動作できる。上記回路は、第1または第2フローティングゲート内へ電子を注入および蓄積することによって、第1選択電荷または第2選択電荷をそれぞれ置くことができる。第1選択電荷または第2選択電荷より少ない電荷を置くためには、上記電子を除去してよい。
別の形態では、上記半導体メモリデバイスは、直列に結合された第1フローティングゲートトランジスタおよび第2フローティングゲートトランジスタをそれぞれ1つづつ有した、複数のプログラマブル構成素子を備えている。各プログラマブル構成素子は、第1フローティングゲートトランジスタと第2フローティングゲートトランジスタとの間に結合された出力、ならびに、プログラマブル構成素子の少なくとも1つに結合されたプログラミング回路をさらに備えている。このプログラミング回路は、第1選択電荷を第1フローティングゲート内へ置くように動作でき、そして第2選択電荷より少ない電荷を第2フローティングゲート内へ置くように動作できる、あるいは、第2選択電荷を第2フローティングゲート内へ置くように動作でき、そして第1選択電荷を第1フローティングゲート内へ置くように動作できる。
通常動作モード中において、第1フローティングゲートトランジスタが導通していて、第2フローティングゲートトランジスタが導通していない場合、上記半導体メモリデバイスは、複数の上記プログラマブル構成素子の出力において第1出力電圧を供給できる。第2フローティングゲートトランジスタが導通していて第1フローティングゲートトランジスタが導通していない場合、上記半導体メモリデバイスは、上記出力において第2出力電圧を供給できる。
上記半導体メモリデバイスは、書き込み電圧を上記プログラマブル構成素子へ供給するための、複数の第1レベルシフターをさらに備えている。上記半導体メモリデバイスは、複数のプログラミングデータラインをさらに備えている。このプログラミングデータラインは、上記第1レベルシフターの1つに結合されて、プログラムされる第1のバイナリ値または第2のバイナリ値を供給する。
1つの形態においては、本発明による半導体メモリデバイスは、従来のメモリセルアレイおよびこれに関連する制御装置を備えていない。従って、上記半導体メモリデバイスのサイズは、プログラマブル構成素子の個数にのみ応じて決定される。各プログラマブル構成素子は、少数のバイトを記憶する場合に備えて2つのトランジスタを有してはいるが、このような構成の半導体メモリデバイスは、アレイの全てのメモリセルをプログラムおよび読み出すための制御装置を備えた従来のメモリセルアレイに比べて、必要なスペースが少なくてすむ。例えば、本発明による半導体メモリデバイスは、従来のメモリセルアレイよりも大幅に少ない経費で、従来の論理へ配置または埋め込むことができる。
上記半導体メモリデバイスを動作させる方法の1つとして、直列に結合された第1フローティングゲートトランジスタと第2フローティングゲートトランジスタとに書き込み電圧を印加することによって、1ビットが第1のバイナリ値を表すようにプログラムする工程を含んでいる。これによって、第1フローティングゲートトランジスタが導通し、そして第2フローティングゲートトランジスタが導通しない。第2のバイナリ値を表すためには、第1フローティングゲートトランジスタが導通しないように、そして第2フローティングゲートトランジスタが導通するように書き込み電圧を印加する。
上記方法は、第1フローティングゲートトランジスタおよび第2フローティングゲートトランジスタへ読み出し電圧を印加することによって上記ビットを読み出し、次に、第1のバイナリ値が蓄積されたかを、上記出力において第1出力電圧を感知することによって判別する、あるいは、第2のバイナリ値が蓄積されたかを、第2出力電圧を感知することによって判別する工程をさらに含んでいる。
本発明の第1の形態では、第1および第2フローティングゲートトランジスタは同時にプログラムされる。この方法は、上記プログラミング回路が、第1書き込み電圧を第1フローティングゲートトランジスタに印加することによって、書き込み電圧を印加すると同時に、上記プログラミング回路が、第1書き込み電圧に対して反転している第2書き込み電圧を第2フローティングゲートトランジスタへ印加する工程を含んでいる。あるいは、第1書き込み電圧を第2フローティングゲートトランジスタへ印加すると同時に、第2書き込み電圧を第1フローティングゲートトランジスタへ印加する。この結果、第1および第2フローティングゲートが同時にプログラムされ、通常動作モード中において、第1のバイナリ値または第2のバイナリ値が表される。
本発明による方法の別の形態では、ビットをプログラムして第1のバイナリ値を表す第1の工程と、ビットをプログラムして第2のバイナリ値を表す第2の工程とが実行される。あるいは、上記第1の工程中に第2のバイナリ値がプログラムされ、上記第2の工程中に第1のバイナリ値がプログラムされる。
本発明の上記および上記以外の特徴および利点については、以下の、図面の簡単な説明、詳細な説明、請求項、ならびに添付図面から明らかとなるであろう。
〔図面の簡単な説明〕
本発明および本発明の利点についてより完全に理解するために、添付図面と共に以下の説明を参照されたい。添付図面は次の通りである:
本発明および本発明の利点についてより完全に理解するために、添付図面と共に以下の説明を参照されたい。添付図面は次の通りである:
図1は、プログラマブル構成素子のブロック図を示す。
図2は、多数のプログラマブル構成素子を有した半導体メモリデバイスの第1の実施形態を示す。
図3は、多数のプログラマブル構成素子を有した半導体メモリデバイスの第2の実施形態を示す。
以下に列挙する符号を、図面と共に用いることとする:
9 プログラマブル構成素子
3 出力
1 第1フローティングゲートトランジスタ
11 第1フローティングゲートトランジスタの第1端子
12 第1フローティングゲートトランジスタの第2端子
13 第1フローティングゲート
10 第1コントロールゲート
15 第1トンネル素子
2 第2フローティングゲートトランジスタ
21 第2フローティングゲートの第1端子
22 第2フローティングゲートの第2端子
23 第2フローティングゲート
20 第2コントロールゲート
25 第2トンネル素子
4 プログラミング回路
6 第1レベルシフター
61 第1レベルシフターの第1端子
62 第1レベルシフターの第2端子
63 第1レベルシフターの第3端子
64 第1レベルシフターのモード入力
66 第2レベルシフター
661 第2レベルシフターの第1端子
662 第2レベルシフターの第2端子
663 第2レベルシフターの第3端子
664 第2レベルシフターのモード入力
Logic−VDD 第1ライン
Logic−VSS 第2ライン
VSS 第3ライン
VRead/VProg 読み出し/プログラミングライン
ProgEnable プログラミングモード信号線
ProgData プログラミングデータライン
ProgPhase プログラミングフェーズ線
ReadData 読み出しデータライン
D プログラミングデータ信号
Q データ信号
/Q 反転データ信号
QQ 第2データ信号
/QQ 第2反転データ信号
DD プログラミングフェーズ信号
ENA プログラミングモード信号
C1 第1選択電荷
C2 第2選択電荷
9 プログラマブル構成素子
3 出力
1 第1フローティングゲートトランジスタ
11 第1フローティングゲートトランジスタの第1端子
12 第1フローティングゲートトランジスタの第2端子
13 第1フローティングゲート
10 第1コントロールゲート
15 第1トンネル素子
2 第2フローティングゲートトランジスタ
21 第2フローティングゲートの第1端子
22 第2フローティングゲートの第2端子
23 第2フローティングゲート
20 第2コントロールゲート
25 第2トンネル素子
4 プログラミング回路
6 第1レベルシフター
61 第1レベルシフターの第1端子
62 第1レベルシフターの第2端子
63 第1レベルシフターの第3端子
64 第1レベルシフターのモード入力
66 第2レベルシフター
661 第2レベルシフターの第1端子
662 第2レベルシフターの第2端子
663 第2レベルシフターの第3端子
664 第2レベルシフターのモード入力
Logic−VDD 第1ライン
Logic−VSS 第2ライン
VSS 第3ライン
VRead/VProg 読み出し/プログラミングライン
ProgEnable プログラミングモード信号線
ProgData プログラミングデータライン
ProgPhase プログラミングフェーズ線
ReadData 読み出しデータライン
D プログラミングデータ信号
Q データ信号
/Q 反転データ信号
QQ 第2データ信号
/QQ 第2反転データ信号
DD プログラミングフェーズ信号
ENA プログラミングモード信号
C1 第1選択電荷
C2 第2選択電荷
〔実施形態の詳細な説明〕
好適な実施形態について以下に詳述する。しかし本発明は、様々な、特定の状況において実施できる、適用可能な多くの概念を提供していることについて注意されたい。以下に説明する具体的な実施形態は、本発明を実施および利用するにあたっての具体例を示すのみであって、本発明の範囲を限定するものではない。
好適な実施形態について以下に詳述する。しかし本発明は、様々な、特定の状況において実施できる、適用可能な多くの概念を提供していることについて注意されたい。以下に説明する具体的な実施形態は、本発明を実施および利用するにあたっての具体例を示すのみであって、本発明の範囲を限定するものではない。
図1は、第1フローティングゲートトランジスタ1および第2フローティングゲートトランジスタ2を有した、プログラマブル構成素子9のブロック図を示す。第1フローティングゲートトランジスタ1および第2フローティングゲートトランジスタ2は、直列に結合されていて、これらの間に出力3が結合されている。第1フローティングゲートトランジスタ1は、内部に電子を蓄積するための第1フローティングゲート13を有している。第1フローティングゲートトランジスタ1は、第1コントロールゲート10、および第1トンネル素子15をさらに有している。第1フローティングゲートトランジスタ1は、第1端子11ならびに第2端子12をさらに有している。第1フローティングゲートトランジスタ1と同様に、第2フローティングゲートトランジスタ2は、第1端子21、第2端子22、第2フローティングゲート23、第2コントロールゲート20、および第2トンネル素子25を有している。
第1フローティングゲートトランジスタ1の第2端子12は、第2フローティングゲートトランジスタ2の第1端子21に結合されている。出力3は、第1フローティングゲートトランジスタ1の第2端子12に結合されている。第1フローティングゲートトランジスタ1の第1端子11は、電源である第1読み出し電圧を印加するための、第1ラインLogic−VDDに結合されている。第2フローティングゲートトランジスタ2の第2端子22は、第2読み出し電圧を印加するための、第2ラインLogic−VSSに結合されている。
プログラミング回路4は、第1フローティングゲートトランジスタ1と第2フローティングゲートトランジスタ2とに結合されている。プログラミング回路4を有効にすることによって、第1のバイナリ値または第2のバイナリ値のいずれかを表すビットが、プログラマブル構成素子9内にプログラムおよび記憶される。
通常動作モード中に、プログラマブル構成素子9は、第1および第2読み出し電圧を印加することによって、第1のバイナリ値が記憶されたのか、あるいは第2のバイナリ値が記憶されたかのか、を感知できる。このとき、プログラマブル構成素子9は、出力3において第1出力電圧を検出することによって、第1のバイナリ値が記憶されたかを感知し、そして出力3において第2出力電圧を検出することによって、第2のバイナリ値が記憶されたかを感知する。
一般的に、第1フローティングゲートトランジスタ1および第2フローティングゲートトランジスタ2は、ドレイン電極ならびにソース電極を有している。このドレイン電極は、第1フローティングゲートトランジスタ1の第1端子11、および第2フローティングゲートトランジスタ2の第1端子21である。上記ソース電極は、第1ゲートトランジスタ1の第2端子12、および第2フローティングゲートトランジスタ2の第2端子22である。
第1フローティングゲートトランジスタ1および第2フローティングゲートトランジスタ2はそれぞれ、絶縁体によって覆われた導電性ゲート(例えばポリシリコン)を有している。電荷、特に電子は、第1フローティングゲート13および第2フローティングゲート23内に蓄積されている。
トンネル素子15、25とコントロールゲート10、20との間に負電圧を印加することによって、電子がフローティングゲート13、23内に注入される。トンネル素子15、25とコントロールゲート10、20との間に正電圧を印加することによって、電子が上記フローティングゲートから除去される。別の不揮発性構成メモリセルを使用する場合は、別のプログラミングおよび消去方法を用いてもよい。
上記フローティングゲートトランジスタの状態は、上記フローティングゲート内に置かれる電荷の量に応じて異なる。選択電荷、特に電子を蓄積した上記フローティングゲートトランジスタのドレイン電極とソース電極との間に電圧を印加することによって、チャネルが形成されないため、この場合は導通しない上記フローティングゲートトランジスタを介した電流の流出が防止される。上記フローティングゲート内に置かれた電荷が選択電荷より少ない場合、特に電子がないかほとんどない、あるいは正電荷である場合、上記ゲート下にチャネルが形成され、この場合は導通する上記フローティングゲートトランジスタを介して電流が流出する。
プログラマブル構成素子9は、第1のバイナリ値および第2のバイナリ値を表すことができる。第1フローティングゲートトランジスタ1が導通して、第2フローティングゲートトランジスタ2が導通しない場合、第1のバイナリ値が表される。第2フローティングゲートトランジスタ2が導通して、第1フローティングゲートトランジスタ1が導通しない場合、第2のバイナリ値が表される。メモリセルが不要である場合、フローティングゲートトランジスタ1およびフローティングゲートトランジスタ2を両者とも導通させず、出力3をハイインピーダンス状態に置くことができる。
図1では、第2のバイナリ値が表されている。なぜなら、第1選択電荷C1が第1フローティングゲート13内に置かれていて、第2選択電荷C2より少ない電荷が第2フローティングゲート23内に置かれているからである。
通常動作モード中は、記憶されたビットが感知される。このビットを読み出すために、第1読み出し電圧が第1ラインLogic−VDDへ印加され、そして第2読み出し電圧が第2ラインLogic−VSSへ印加される。出力3における出力電圧は、第1フローティングゲートトランジスタ1が導通するのか、あるいは第2フローティングゲートトランジスタ2が導通するのか、に応じて決定される。第1フローティングゲートトランジスタ1が導通する場合、上記出力電圧は、第1読み出し電圧と等価、あるいはほぼ等価となる。第2フローティングゲートトランジスタ2が導通する場合、上記出力電圧は、第2読み出し電圧と等価、あるいはほぼ等価となる。第1ラインLogic−VDDと第2ラインLogic−VSSとの間に電流フローはない。なぜなら、第1フローティングゲートトランジスタ1または第2フローティングゲートトランジスタ2のいずれかが、あるいはこれら両者ともに、通常動作モード中において導通しないからである。
ビットが第2のバイナリ値を表すようにプログラムする工程は、電子を注入し、選択電荷C1を第1フローティングゲート13へ置く工程を含んでいる。この結果、第1フローティングゲートトランジスタ1は導通しない。そして、図1に示すように、選択電荷C2より少ない電荷が第2フローティングゲート23内に置かれ、第2フローティングゲートトランジスタ2は導通する。上記ビットが第1のバイナリ値を表すようにプログラムする工程は、上記電子を第1フローティングゲートから除去し、そして電子を第2フローティングゲート2へ注入する工程を含んでいる。第2フローティングゲートトランジスタ2が導通しなくなると同時に、第1フローティングゲートトランジスタ1が導通する。
第1フローティングゲート13から電子を除去するためには、第1トンネル素子15と第1コントロールゲート10との間に、第1書き込み電圧と称される高電圧が印加される。これにより、FNトンネリングによって、第1フローティングゲート13から電子が除去される。そして、第1フローティングゲートトランジスタ1が導通する。第1トンネル素子15と第1コントロールゲート10との間に、第2書き込み電圧と称される負電圧を印加することによって、電子が第1フローティングゲート13に注入される。この結果、第1フローティングゲートトランジスタが導通しなくなる。第2トンネル素子25と第2コントロールゲート20との間に各第1書き込み電圧または第2書き込み電圧を印加することによって、第2フローティングゲートトランジスタ2も同様にプログラムされる。
第1フローティングゲートトランジスタ1および第2フローティングゲートトランジスタ2は、ビットを表す電荷を、電源なしで数年間保持する。
図2は、図1に示すプログラマブル構成素子9を複数有したアプリケーションの第1の実施形態を示している。各プログラマブル構成素子9は、直列に結合された第1フローティングゲートトランジスタ1および第2フローティングゲートトランジスタ2を有している。
第1フローティングゲートトランジスタ1の第1端子は、電源供給のために、第1ラインLogic−VDDに結合されている。第2フローティングゲートトランジスタ2の第2端子22は、第2ラインLogic−VSSに結合されている。
第1フローティングゲートトランジスタ1と第2フローティングゲートトランジスタ2との間に結合されている、各プログラマブル構成素子9の出力3は、読み出しデータラインReadDataである。
さらに、上記第1の実施形態は、複数の第1レベルシフター6を有している。この第1レベルシフター6はそれぞれ、第1端子61ならびに第2端子62を有している。第1端子61は、読み出し/プログラミングラインVRead/VProgに結合されている。このVRead/VProgは、プログラミング動作中はプログラミング電圧を有し、そして読み出し動作中は読み出し電圧を有している。第2端子62は、接地されている第3ラインVSSに結合されている。
上記第1の実施形態は、プログラミングモードラインProgEnableを有している。このProgEnableは、第1レベルシフター6のモード入力64に結合されたプログラミングモード信号ENAを有している。プログラミングモード信号ENAは、モード入力64を能動化することによって、または能動化せずに、プログラミングモードが選択されたのか、あるいは通常動作モードが選択されたのか、を示す。
プログラミングデータラインProgDataは、各第1レベルシフター6の第3入力63に結合されている。各プログラミングデータラインProgDataは、プログラムされる第1のバイナリ値または第2のバイナリ値のいずれかを表すプログラミングデータ信号Dを含んでいる。プログラミング中において、第1レベルシフター6のモード入力64が能動化される。プログラミングデータ信号Dが第1のバイナリ値を表している場合、データ信号Qは、第1端子61に印加されたプログラミング電圧と等しく、そして反転データ信号/Qは、第2端子62によって接地電位とされる。反対に、プログラミングデータ信号Dが第2のバイナリ値を表している場合、反転データ信号/Qはプログラミング電圧と等しく、そしてデータ信号Qは接地電位とされる。
各レベルシフター6は、第1トンネル素子15および第2コントロールゲート20にデータ信号Qを供給することによって、そして第2トンネル素子25および第1コントロールゲート10に反転データ信号/Qを供給することによって、複数のプログラマブル構成素子9の1つに、第1および第2書き込み電圧を供給する。
通常動作モード中において、プログラマブル構成素子9の1つに記憶された上記ビットは、プログラマブル構成素子9の出力3において、あるいは各読み出しデータラインReadDataにおいて検出される。第1のバイナリ値が記憶されている場合、出力3において、第1出力電圧が感知される。同様に、第2のバイナリ値が記憶されている場合、第2出力電圧が供給される。
通常動作モード中において、第1レベルシフター6の第1端子61に第3読み出し電圧が印加され、そして第1レベルシフター6のモード入力64が無効にされる。その結果、データ信号Qおよび反転データ信号/Qの両者ともが第3読み出し電圧を有し、そしてレベルシフター6に供給されたデータ信号Dに応じて異なることはない。第1フローティングゲートトランジスタ1および第2フローティングゲートトランジスタ2のトンネル素子15、25と、コントロールゲート10、20との間において、上記によって生じるトランジスタ読み出し電圧は、ゼロである。この読み出し電圧は、通常動作モード中は、第1フローティングゲート13および第2フローティングゲート23に蓄積された電荷に影響を及ぼすことはない。
上記ビットの読み出しは、第1ラインLogic−VDDを介して、第1フローティングゲートトランジスタ1の第1端子11へ第1読み出し電圧を印加する工程と、第2ラインLogic−VSSを介して、第2フローティングゲートトランジスタ2の第2端子22へ第2読み出し電圧を印加する工程と、を含んでいる。上記第1電圧は電源電圧である。上記第2電圧は接地電位とされていてよい。
第1のバイナリ値が記憶されている場合は、出力3において、上記第1読み出し電圧が感知され、そして第2のバイナリ値が記憶されている場合は、第2読み出し電圧が感知される。上記第1電圧は第1のバイナリ値を表し、そして上記第2電圧は第2のバイナリ値を表す。上記両電圧は、上記機器の、読み出しデータラインReadDataに直接結合された非メモリ部分に用いられる論理信号として使用可能である。あるいは、上記メモリセルとデータラインReadDataとの間にバッファなどを結合させてもよい。上記の非メモリ部分は図示されていない。
プログラミング実行中に、読み出し/プログラミングラインVRead/VProgは、プログラミング電圧に引き込まれる。このプログラミング電圧は上記第3読み出し電圧よりも高く、そして第1レベルシフター6のモード入力64が能動化される。その結果、第1レベルシフターから供給された、第1トンネル素子15および第2トンネル素子25と、第1コントロールゲート10および第2コントロールゲート20との間の電圧はそれぞれ、第1フローティングゲート13内の電荷および第2フローティングゲート23内の電荷に影響を及ぼす。これらの電圧は、第1および第2書き込み電圧を含んでいる。第1ラインLogic−VDDおよび第2ラインLogic−VSSに印加された上記第1および第2読み出し電圧はそれぞれ、プログラミング動作中に変えなくてよい。上記トンネル素子へのプログラミング電圧の印加、および上記コントロールゲートの接地によって、上記トンネル素子と上記コントロールゲートとの間に第1書き込み電圧が印加されることになる。上記トンネル素子が接地され、かつ上記プログラミング電圧が上記コントロールゲートに印加された場合、上記第2書き込み電圧が印加される。
第1トンネル素子15と第1コントロールゲートとの間に第1書き込み電圧が印加され、かつ第2トンネル素子25と第2コントロールゲート20との間に第2書き込み電圧が印加された場合、第2フローティングゲート23内に電荷が注入および蓄積され、そしてこの電荷が第1フローティングゲート13から除去され、第1のバイナリ値が表される。第1トンネル素子15と第1コントロールゲート10との間に第2書き込み電圧が印加され、かつ第2トンネル素子25と第2コントロールゲート20との間に第1書き込み電圧が印加された場合は、第2のバイナリ値が示される。
図3は、図2に示すプログラマブル構成素子9を複数有したアプリケーションの第2の実施形態を示す。各プログラマブル構成素子9は、直列に結合された第1フローティングゲートトランジスタ1および第2フローティングゲートトランジスタ2を有している。
第1フローティングゲートトランジスタ1の第1端子11は、電源供給のために、第1ラインLogic−VDDに結合されている。第2フローティングゲートトランジスタ2の第2端子22は、接地されている第2ラインLogic−VSSに結合されている。
第1フローティングゲートトランジスタ1と第2フローティングゲートトランジスタ2との間に結合されている、各プログラマブル構成素子9の出力3は、読み出しデータラインReadDataに結合されている。
図2と同様に、第2の実施形態は、複数の第1レベルシフター6を有している。第1レベルシフター6は、前述のように、接地線VSS、読み出し/プログラミングラインVRead/VProg、プログラミングモード信号ENA、およびプログラミングデータラインProgDataに結合されている。しかし、第1レベルシフター6のデータ信号Qおよび反転データ信号/Qは、各プログラマブル構成素子9の第1フローティングゲートトランジスタ1および第2フローティングゲートトランジスタ2に、異なる方法によって結合されている。データ信号Qは、第1トンネル素子15にのみ結合され、そして反転データ信号/Qは、第2トンネル素子25にのみ結合されている。これによって生じる図2との相違点について、以下に説明する。
第2の実施形態は、第2レベルシフター66をさらに有している。この第2レベルシフター66は、読み出し/プログラミングラインVRead/VProgに結合された第1端子661と、接地された第3ラインVSSに結合された第2端子662とを有している。第2レベルシフター66は、プログラミングフェーズ信号DDに結合された第3端子663をさらに有している。このプログラミングフェーズ信号DDは、プログラミングフェーズ線ProgPhaseによって供給される。モード入力664は、プログラミングモード信号ENAに結合されている。第1レベルシフター6がデータ信号Qおよび反転データ信号/Qを供給する方法と同様の方法によって、第2レベルシフター66は、第2データ信号QQおよび第2反転データ信号/QQを供給する。第2データ信号QQおよび第2反転データ信号/QQもまた同様に、プログラミングフェーズ信号DDおよびプログラミングモード信号ENAに応じて異なる。
第2データ信号QQは、第1ワードラインW1によって、第1コントロールゲート10に結合されている。第2反転データ信号/QQは、第2ワードラインW2によって、第2コントロールゲート20に結合されている。この結果、第1コントロールゲート10および第2コントロールゲート20とプログラマブル構成素子9の第1トンネル素子15および第2トンネル素子25とに印加されたプログラミングおよび読み出し電圧は、それぞれの第1レベルシフター6、および第2レベルシフター66との相互作用に依存する。
図3に示す第2の実施形態では、第1ワードラインW1および第2ワードラインW2があるために、数ビット以上のビットが同じ位置において実現されるならば、図2に示す第1の実施形態に比べて、必要なスペースが少なくて済む。
通常動作モード中において、第1読み出し電圧および第2読み出し電圧が、第1ラインLogic−VDDおよび第2ラインLogic−VSSに印加される。第3読み出し電圧が、読み出し/プログラミングラインVRead/VProgへ印加されると同時に、第1レベルシフター6のモード入力64および第2レベルシフター66のモード入力664が非能動化される。その結果、第1トンネル素子15と第1コントロールゲート10との間、ならびに、第2トンネル素子25と第2コントロールゲート20との間に、それぞれ印加される電圧はゼロであり、プログラマブル構成素子9に蓄積された電荷に影響を及ぼすことはない。
プログラミング中は、読み出し/プログラミングラインVRead/VProgは、上記プログラミング電圧に引き込まれる。第2の実施形態におけるプログラマブル構成素子9のプログラミングは、2つの主要な工程をさらに含んでいる。まず、第1のバイナリ値または第2のバイナリ値のいずれか一方がプログラムされ、次に他方がプログラムされる。
プログラミング工程の1つは、第2のバイナリ値をプログラミングする工程を含んでいる。第2データ信号QQによってプログラミング電圧を供給するため、そして第2反転データ信号/QQを接地電位とするために、上記プログラミングフェーズ信号が選択される。
第2のバイナリ値がプログラムされると、各第1レベルシフター6は、反転データ信号/Qによってプログラミング電圧を供給し、そしてデータ信号Qが接地電位とされる。その結果、第1トンネル素子15と第1コントロールゲート10との間に第2書き込み電圧が印加され、また第2トンネル素子25と第2コントロールゲート20との間に第1書き込み電圧が印加される。第1フローティングゲート13内に電子が注入されることによって、第1フローティングゲートトランジスタ1が非導通となり、そして電子が第2フローティングゲート23から除去されることによって、第2フローティングゲートトランジスタ2が導通する。
第1のバイナリ値をプログラムするために、第1レベルシフター6が、データ信号Qによってプログラミング電圧を供給し、そして反転データ信号/Qが接地電位とされると同時に、プログラミング電圧が第2データ信号QQによって供給され、そして第2反転データ信号/QQが接地されると、第1トンネル素子15と第1コントロールゲート10との間、ならびに第2トンネル素子25と第2コントロールゲート20との間に生じる電圧はゼロであり、そして上記第1および第2フローティングゲート内の電荷は、この工程において変えられることはない。
上記プログラミング工程の2つ目は、第2データ信号QQを接地電位とし、またプログラミングフェーズ信号を変えることによって第2反転データ信号/QQをプログラミング電圧へ引き込む工程を含んでいる。第1レベルシフター6によって供給されるデータ信号Qおよび反転データ信号/Qが変えられることはない。従って、第1のバイナリ値がプログラムされる。
第1のバイナリ値がプログラムされる場合、各第1レベルシフター6が、データ信号Qによってプログラミング電圧を供給し、そして反転データ信号/Qが接地電位とされると同時に、第2反転データ信号/QQによってプログラミング電圧が供給され、そして第2データ信号/QQが接地電位とされる。第1トンネル素子15と第1コントロールゲート10との間、ならびに、第2トンネル素子25と第2コントロールゲート20との間に生じる電圧によって、第2フローティングゲート23に電子が注入されて、フローティングゲートトランジスタ2が導通しなくなり、そして第1フローティングゲート13から電子が除去されて、第1フローティングゲートトランジスタ1が導通する。
プログラマブル構成素子9に、第2のバイナリ値がプログラムされる場合、上記第1および第2フローティングゲート内の電荷は、このプログラミング工程中において変えられることはない。
上述してきたこれら実施形態において、不揮発性メモリはフローティングゲートセルであるが、別の不揮発性メモリセルを用いてもよい。例えば、本発明は、一形態において、高電圧の供給(VDD、VSS)と低電圧の供給(Logic−VDD、Logic−VSS)とを切り離す。読み出し電圧は、上記第1および第2フローティングゲートトランジスタの端子へ印加される。上記第1および第2フローティングゲートトランジスタに結合される読み出し電圧は、書き込み電圧を印加するために切り離される必要はない。上記第1および第2フローティングゲートトランジスタの1つは、読み出し電圧が上記第1および第2端子へまだ印加されている間に、そのトンネル素子およびコントロールゲートに高電圧を印加することによって、プログラム可能である。読み出しモード中において、高電圧は印加されない。この実施形態では、同様の方法によってプログラムおよび読み出し可能な任意の不揮発性メモリを使用できる。
従来技術
米国特許第5,740,106号
米国特許第6,002,610号
米国特許第6,114,580号
米国特許第6,356,478号
米国特許第5,740,106号
米国特許第6,002,610号
米国特許第6,114,580号
米国特許第6,356,478号
9 プログラマブル構成素子
3 出力
1 第1フローティングゲートトランジスタ
11 第1フローティングゲートトランジスタの第1端子
12 第1フローティングゲートトランジスタの第2端子
13 第1フローティングゲート
10 第1コントロールゲート
15 第1トンネル素子
2 第2フローティングゲートトランジスタ
21 第2フローティングゲートの第1端子
22 第2フローティングゲートの第2端子
23 第2フローティングゲート
20 第2コントロールゲート
25 第2トンネル素子
4 プログラミング回路
6 第1レベルシフター
61 第1レベルシフターの第1端子
62 第1レベルシフターの第2端子
63 第1レベルシフターの第3端子
64 第1レベルシフターのモード入力
66 第2レベルシフター
661 第2レベルシフターの第1端子
662 第2レベルシフターの第2端子
663 第2レベルシフターの第3端子
664 第2レベルシフターのモード入力
Logic−VDD 第1ライン
Logic−VSS 第2ライン
VSS 第3ライン
VRead/VProg 読み出し/プログラミングライン
ProgEnable プログラミングモード信号線
ProgData プログラミングデータライン
ProgPhase プログラミングフェーズ線
ReadData 読み出しデータライン
D プログラミングデータ信号
Q データ信号
/Q 反転データ信号
QQ 第2データ信号
/QQ 第2反転データ信号
DD プログラミングフェーズ信号
ENA プログラミングモード信号
C1 第1選択電荷
C2 第2選択電荷
3 出力
1 第1フローティングゲートトランジスタ
11 第1フローティングゲートトランジスタの第1端子
12 第1フローティングゲートトランジスタの第2端子
13 第1フローティングゲート
10 第1コントロールゲート
15 第1トンネル素子
2 第2フローティングゲートトランジスタ
21 第2フローティングゲートの第1端子
22 第2フローティングゲートの第2端子
23 第2フローティングゲート
20 第2コントロールゲート
25 第2トンネル素子
4 プログラミング回路
6 第1レベルシフター
61 第1レベルシフターの第1端子
62 第1レベルシフターの第2端子
63 第1レベルシフターの第3端子
64 第1レベルシフターのモード入力
66 第2レベルシフター
661 第2レベルシフターの第1端子
662 第2レベルシフターの第2端子
663 第2レベルシフターの第3端子
664 第2レベルシフターのモード入力
Logic−VDD 第1ライン
Logic−VSS 第2ライン
VSS 第3ライン
VRead/VProg 読み出し/プログラミングライン
ProgEnable プログラミングモード信号線
ProgData プログラミングデータライン
ProgPhase プログラミングフェーズ線
ReadData 読み出しデータライン
D プログラミングデータ信号
Q データ信号
/Q 反転データ信号
QQ 第2データ信号
/QQ 第2反転データ信号
DD プログラミングフェーズ信号
ENA プログラミングモード信号
C1 第1選択電荷
C2 第2選択電荷
Claims (37)
- 第1フローティングゲートを含んだ第1フローティングゲートトランジスタと、
第2フローティングゲートを含み、かつ上記第1フローティングゲートトランジスタと直列に結合された第2フローティングゲートトランジスタと、
上記第1フローティングゲートトランジスタまたは上記第2フローティングゲートトランジスタのいずれかからの出力電圧を受けるように、上記第1フローティングゲートトランジスタと上記第2フローティングゲートトランジスタとの間に結合された出力と、
上記第1フローティングゲートトランジスタと上記第2フローティングゲートトランジスタとの間に結合されていて、かつ、第1選択電荷を上記第1フローティングゲート内へ置くように動作し、そして第2電荷より少ない電荷を上記第2フローティングゲート内へ置くように動作する、あるいは、上記第1選択電荷より少ない電荷を上記第1フローティングゲート内へ置くように動作し、そして上記第2選択電荷を上記第2フローティングゲート内へ置くように動作するプログラミング回路と、
を備えた、不揮発性メモリセル。 - 上記第1選択電荷より少ない電荷が上記第1フローティングゲート内に置かれ、かつ上記第2選択電荷が上記第2フローティングゲート内に置かれた場合、上記出力において第1の状態を提供できる、あるいは、
上記第1選択電荷が上記第1フローティングゲート内に置かれ、かつ上記第2選択電荷より少ない電荷が上記第2フローティングゲート内に置かれた場合、上記出力において第2の状態を提供できる、
請求項1に記載の半導体デバイス。 - 上記第1選択電荷より少ない電荷が上記第1フローティングゲート内に置かれた場合に、上記第1フローティングゲートトランジスタが導通する、または、上記第1選択電荷が上記第1フローティングゲート内に置かれた場合に、上記第1フローティングゲートトランジスタが導通しない、および、
上記第2選択電荷より少ない電荷が上記第2フローティングゲート内に置かれた場合に、上記第2フローティングゲートトランジスタが導通する、または、上記第2選択電荷が上記第2フローティングゲート内に置かれた場合に、上記第2フローティングゲートトランジスタが導通しない、
請求項1に記載の半導体デバイス。 - 上記第1フローティングゲートトランジスタが、第1端子と、第2端子と、第1コントロールゲートと、第1トンネル素子とをさらに含み、但し、上記第1フローティングゲートトランジスタの上記第2端子が上記出力に結合されていて、
上記第2フローティングゲートトランジスタが、第1端子と、第2端子と、第2コントロールゲートと、第2トンネル素子とをさらに含み、但し、上記第2フローティングゲートトランジスタの上記第1端子が、上記第1フローティングゲートトランジスタの上記第2端子に結合されている、
請求項1に記載の半導体デバイス。 - 上記第1フローティングゲートトランジスタの上記第1端子に結合された第1ロジックレベルラインと、
上記第2フローティングゲートトランジスタの上記第2端子に結合されていて、かつ接地されている第2ロジックレベルラインと、
をさらに含んでいる、請求項4に記載の半導体デバイス。 - 第1のバイナリ値または第2のバイナリ値を表すプログラミングデータ信号を含み、かつ上記プログラミング回路に結合されたプログラミングデータラインをさらに含んでいる、請求項4に記載の半導体デバイス。
- 上記プログラミング回路が、上記第1コントロールゲートおよび上記第2トンネル素子に結合されたデータ信号と、上記第2コントロールゲートおよび上記第1トンネル素子に結合された反転データ信号とを供給する、請求項6に記載の半導体デバイス。
- 上記プログラミング回路が、読み出し/プログラミングラインと、第3ラインと、プログラミングモード信号線と、第1レベルシフターと、をさらに含み、
上記第1レベルシフターが、第1端子と、第2端子と、第3端子と、能動化可能なモード入力と、を含み、
上記第1レベルシフターの上記第1端子が、上記読み出し/プログラミングラインに結合されていて、
上記第1レベルシフターの上記第2端子が、上記第3ラインに結合されていて、
上記第1レベルシフターの上記第3端子が、上記プログラミングデータラインに結合されていて、
上記第1レベルシフターの上記モード入力が、上記プログラミングモード信号線に結合されていて、
上記レベルシフターが、上記データ信号および上記反転データ信号を供給する、
請求項7に記載の半導体デバイス。 - 上記第1レベルシフターの上記モード入力が能動状態になっている間、上記プログラミングデータ信号が第1のバイナリ値を表す場合は、上記データ信号が、上記第1レベルシフターの上記第1端子へ印加される電圧を供給し、そして上記プログラミングデータ信号が第1のバイナリ値を表す場合は、上記反転データ信号が、上記第1レベルシフターの上記第2端子へ印加される電圧を供給し、
上記第1レベルシフターの上記モード入力が能動状態になっている間、上記プログラミングデータ信号が第2のバイナリ値を表す場合は、上記反転データ信号が、上記第1レベルシフターの上記第1端子へ印加される電圧を供給し、そして上記プログラミングデータ信号が第2のバイナリ値を表す場合は、上記データ信号が、上記第1レベルシフターの上記第2端子へ印加される電圧を供給する、あるいは、
上記第1レベルシフターの上記モード入力が能動状態ではない間、上記データ信号および上記反転データ信号が、上記第1レベルシフターの上記第1端子へ印加される電圧を供給する、
請求項8に記載の半導体デバイス。 - 第1フローティングゲートを含んだ第1フローティングゲートトランジスタと、第2フローティングゲートを含んだ第2フローティングゲートトランジスタと、上記第1フローティングゲートトランジスタと上記第2フローティングゲートトランジスタとの間に結合された出力と、をそれぞれ有し、かつ、上記第1フローティングゲートトランジスタと上記第2フローティングゲートトランジスタとが直列に結合されている、複数のプログラマブル構成素子と、
上記複数のプログラマブル構成素子の少なくとも1つに結合されていて、かつ、第1選択電荷を上記第1フローティングゲート内に置くように動作でき、そして第2選択電荷より少ない電荷を上記第2フローティングゲート内に置くように動作できる、あるいは、上記第1選択電荷より少ない電荷を上記第1フローティングゲート内に置くように動作でき、そして上記第2選択電荷を上記第2フローティングゲート内へ置くように動作できるプログラマブル回路と、
を含んだ、半導体デバイス。 - 上記第1選択電荷より少ない電荷が、上記複数のプログラマブル構成素子の1つに含まれる上記第1フローティングゲート内に置かれ、かつ上記第2選択電荷が、上記複数のプログラマブル構成素子の1つに含まれる上記第2フローティングゲート内に置かれた場合に、上記複数のプログラマブル構成素子の1つに含まれる上記出力において第1の状態を提供できる、あるいは、
上記第1選択電荷が、上記複数のプログラマブル構成素子の1つに含まれる上記第1フローティングゲート内に置かれ、かつ上記第2選択電荷より少ない電荷が、上記複数のプログラマブル構成素子の1つに含まれる上記第2フローティングゲート内に置かれた場合に、上記出力において第2の状態を提供できる、
請求項10に記載の半導体デバイス。 - 上記第1選択電荷より少ない電荷が上記第1フローティングゲート内に置かれた場合に、上記複数の第1フローティングゲートトランジスタの1つが導通する、または、上記第1選択電荷が上記第1フローティングゲート内に置かれた場合に、上記複数の第1フローティングゲートトランジスタの1つが導通しない、および、
上記第2選択電荷より少ない電荷が上記第2フローティングゲート内に置かれた場合に、上記複数の第2フローティングゲートトランジスタの1つが導通する、または、上記第2選択電荷が上記第2フローティングゲート内に置かれた場合に、上記複数の第2フローティングゲートトランジスタの1つが導通しない、
請求項10に記載の半導体デバイス。 - 第1のバイナリ値または第2のバイナリ値を表すプログラミングデータ信号をそれぞれ含み、かつ上記プログラミング回路に結合されている、複数のプログラミングデータライン(ProgData)をさらに有している、請求項10に記載の半導体デバイス。
- 第1ラインと、第2ラインとを含み、
上記複数のプログラマブル構成素子の1つに含まれる上記第1フローティングゲートトランジスタが、第1端子と、第2端子と、第1コントロールゲートと、第1トンネル素子とをさらに含み、但し、上記第1フローティングゲートトランジスタの上記第1端子が上記第1ラインに結合され、上記第1フローティングゲートトランジスタの上記第2端子が上記出力に結合されていて、
上記複数のプログラマブル構成素子の1つに含まれる上記第2フローティングゲートトランジスタが、第1端子と、第2端子と、第2コントロールゲートと、第2トンネル素子とをさらに含み、但し、上記第2フローティングゲートトランジスタの上記第1端子が、上記第1フローティングゲートトランジスタの上記第2端子に結合され、上記第2フローティングゲートの上記第2端子が、上記第2ラインに結合されている、
請求項13に記載の半導体デバイス。 - 上記プログラミング回路が、
読み出し/プログラミングラインと、第3ラインと、プログラミングモード信号線と、複数の第1レベルシフターとを含み、
上記複数の第1レベルシフターが、第1端子と、第2端子と、第3端子と、能動化可能なモード入力とをそれぞれ含み、
上記第1レベルシフターの上記第1端子が、上記読み出し/プログラミングラインに結合されていて、
上記第1レベルシフターの上記第2端子が、上記第3ラインに結合されていて、
上記複数の第1レベルシフターの1つに含まれる上記第3端子が、上記複数のプログラミングデータラインの1つに結合されていて、
上記第1レベルシフターの上記モード入力が、上記プログラミングモード信号線に結合されていて、
上記各第1レベルシフターが、データ信号および反転データ信号を供給する、
請求項7に記載の半導体デバイス。 - 上記モード入力が能動状態になっている間、上記プログラミングデータ信号が第1のバイナリ値を表す場合は、上記データ信号が、上記第1レベルシフターの上記第1端子へ印加される電圧を供給し、そして上記プログラミングデータ信号が第1のバイナリ値を表す場合は、上記反転データ信号が、上記第1レベルシフターの第2端子へ印加される電圧を供給し、
上記モード入力が能動状態になっている間、上記プログラミングデータ信号が第2のバイナリ値を表す場合は、上記反転データ信号が、上記第1レベルシフターの上記第1端子へ印加される電圧を供給し、そして上記プログラミングデータ信号が第2のバイナリ値を表す場合は、上記データ信号が、上記第1レベルシフターの上記第2端子へ印加される電圧を供給する、あるいは、
上記モード入力が能動状態にない間、上記データ信号および上記反転データ信号が、上記第1レベルシフターの上記第1端子へ印加される電圧を供給する、
請求項15に記載の半導体デバイス。 - 上記複数のデータ信号の1つが、上記複数のプログラマブル構成素子の1つに含まれる第1コントロールゲートおよび上記第2トンネル素子に結合されていて、
上記複数の反転データ信号の1つが、上記複数のプログラマブル構成素子の1つに含まれる第2コントロールゲートおよび上記第1トンネル素子に結合されている、
請求項16に記載の半導体デバイス。 - 第1のバイナリ値または第2のバイナリ値を表すプログラミングフェーズ信号を含んだプログラミングフェーズ線と、
第1端子と、第2端子と、第3端子と、能動化可能なモード入力とを含んだ第2レベルシフターと、を含み、
上記第2レベルシフターの上記第1端子が、上記読み出し/プログラミングラインに結合されていて、
上記第2レベルシフターの上記第2端子が、上記第3ラインに結合されていて、
上記第2レベルシフターの上記第3端子が、上記プログラミングフェーズ線に結合されていて、
上記第2レベルシフターの上記モード入力が、上記プログラミングモード信号線に結合されていて、
上記第2レベルシフターが、第2データ信号および第2反転データ信号を供給する、
請求項16に記載の半導体デバイス。 - 上記第2レベルシフターの上記モード入力が能動状態になっている間、上記プログラミングフェーズ信号が第1のバイナリ値を表す場合は、上記第2データ信号が、上記第2レベルシフターの上記第1端子へ印加される電圧を供給し、そして上記プログラミングフェーズ信号が第1のバイナリ値を表す場合は、上記第2反転データ信号が、上記第2レベルシフターの上記第2端子へ印加される電圧を供給し、
上記第2レベルシフターの上記モード入力が能動状態になっている間、上記プログラミングフェーズ信号が第2のバイナリ値を表す場合は、上記第2反転データ信号が、上記第2レベルシフターの上記第1端子へ印加される電圧を供給し、そして上記プログラミングフェーズ信号が第2のバイナリ値を表す場合は、上記第2データ信号が、上記第2レベルシフターの上記第2端子へ印加される電圧を供給する、あるいは、
上記第2レベルシフターの上記モード入力が能動状態にない間、上記第2データ信号および上記第2反転データ信号が、上記第2レベルシフターの上記第1端子へ印加される電圧を供給する、
請求項18に記載の半導体デバイス。 - 上記複数のデータ信号の1つが、上記第1トンネル素子に結合されていて、
上記複数の反転データ信号の1つが、上記第2トンネル素子に結合されていて、
上記第2データ信号が、上記第1コントロールゲートに結合されていて、
上記第2反転データ信号が、上記第2コントロールゲートに結合されている、
請求項19に記載の半導体デバイス。 - 第2不揮発性メモリセルに直列に結合された第1不揮発性メモリセルと、該第1不揮発性メモリセルと上記第2不揮発性メモリセルとの間に結合された出力と、をさらに含んでいる半導体デバイスの動作方法であって、
書き込み電圧を上記第1不揮発性メモリセルと上記第2不揮発性メモリセルとに印加して、上記第1不揮発性メモリセルを導通させ、上記第2不揮発性メモリセルを導通させないことによって、第1のバイナリ値を表すようにビットをプログラムする、あるいは、上記第1不揮発性メモリセルを導通させず、上記第2不揮発性メモリセルを導通させることによって、第2のバイナリ値を表すようにビットをプログラムする工程と、
プログラムされた上記ビットを、上記第1不揮発性メモリセルと上記第2不揮発性メモリセルとの間に結合された上記出力から読み出す工程と、を含んでいる、
動作方法。 - 上記第1不揮発性メモリセルが第1フローティングゲートトランジスタを含み、そして上記第2不揮発性メモリセルが第2フローティングゲートトランジスタを含んでいる、請求項21に記載の方法。
- 上記第1フローティングゲートトランジスタが、第1端子と、第2端子と、第1コントロールゲートと、第1トンネル素子とを含み、但し、上記第1フローティングゲートトランジスタの上記第2端子が、上記出力に結合されていて、
上記第2フローティングゲートトランジスタが、第1端子と、第2端子と、第2コントロールゲートと、第2トンネル素子とを含み、但し、上記第2フローティングゲートトランジスタの上記第1端子が、上記第1フローティングゲートトランジスタの上記第2端子に結合されていて、
上記書き込み電圧を印加する上記工程が、上記第1フローティングゲートトランジスタの上記第1コントロールゲートと、上記第1トンネル素子と、上記第2コントロールゲートと、上記第2トンネル素子と、上記第1端子と、上記第2フローティングゲートトランジスタの上記第2端子と、に上記書き込み電圧を印加する工程を含んでいる、
請求項22に記載の方法。 - 上記第1フローティングゲートトランジスタが、第1端子と、第2端子と、第1コントロールゲートと、第1トンネル素子とを含み、但し、上記第1フローティングゲートトランジスタの上記第2端子が、上記出力に結合されていて、
上記第2フローティングゲートトランジスタが、第1端子と、第2端子と、第2コントロールゲートと、第2トンネル素子とをさらに含み、但し、上記第2フローティングゲートトランジスタの上記第1端子が、上記第1フローティングゲートトランジスタの上記第2端子に結合されていて、
プログラムされた上記ビットを読み出す上記工程が、上記第1フローティングゲートトランジスタの上記第1コントロールゲートと、上記第1トンネル素子と、上記第2コントロールゲートと、上記第2トンネル素子と、上記第1端子と、上記第2フローティングゲートトランジスタの上記第2端子と、に上記書き込み電圧を印加する工程を含んでいる、
請求項22に記載の方法。 - 上記書き込み電圧が、上記第1フローティングゲートトランジスタの上記第1端子へ印加される第1電圧と、上記第2フローティングゲートトランジスタの上記第2端子へ印加される第2電圧とを含んでいる、請求項23に記載の方法。
- 第1のバイナリ値を表すようにビットをプログラムするための上記書き込み電圧が、上記第1トンネル素子と上記第1コントロールゲートとの間に印加される第1書き込み電圧と、上記第2トンネル素子と上記第2コントロールゲートとの間に印加される第2書き込み電圧とを含み、
第2のバイナリ値を表すようにビットをプログラムするための上記書き込み電圧が、上記第1トンネル素子と上記第1コントロールゲートとの間に印加される上記第2書き込み電圧と、上記第2トンネル素子と上記第2コントロールゲートとの間に印加される上記第1書き込み電圧とを含んでいる、
請求項23に記載の方法。 - 第1のバイナリ値を表すようにビットをプログラムする上記工程が、
上記第1トンネル素子と上記第1コントロールゲートとの間に第1書き込み電圧を印加する工程と、
上記第2トンネル素子と上記第2コントロールゲートとの間に第2書き込み電圧を印加する工程と、
上記第1トンネル素子と上記第1コントロールゲートとの間に第3書き込み電圧を印加する工程と、
上記第2トンネル素子と上記第2コントロールゲートとの間に第4書き込み電圧を印加する工程と、を含み、
第2のバイナリ値を表すようにビットをプログラムする上記工程が、
上記第1トンネル素子と上記第1コントロールゲートとの間に上記第4書き込み電圧を印加する工程と、
上記第2トンネル素子と上記第2コントロールゲートとの間に上記第3書き込み電圧を印加する工程と、
上記第1トンネル素子と上記第1コントロールゲートとの間に上記第2書き込み電圧を印加する工程と、
上記第2トンネル素子と上記第2コントロールゲートとの間に上記第1書き込み電圧を印加する工程と、を含んでいる、
請求項23に記載の方法。 - 第1のバイナリ値を表すようにビットをプログラムする上記工程が、
上記第1トンネル素子と上記第1コントロールゲートとの間に上記第3書き込み電圧を印加する工程と、
上記第2トンネル素子と上記第2コントロールゲートとの間に上記第4書き込み電圧を印加する工程と、
上記第1トンネル素子と上記第1コントロールゲートとの間に上記第1書き込み電圧を印加する工程と、
上記第2トンネル素子と上記第2コントロールゲートとの間に上記第2書き込み電圧を印加する工程と、を含み、
第2のバイナリ値を表すようにビットをプログラムする上記工程が、
上記第1トンネル素子と上記第1コントロールゲートとの間に上記第2書き込み電圧を印加する工程と、
上記第2トンネル素子と上記第2コントロールゲートとの間に上記第1書き込み電圧を印加する工程と、
上記第1トンネル素子と上記第1コントロールゲートとの間に上記第4書き込み電圧を印加する工程と、
上記第2トンネル素子と上記第2コントロールゲートとの間に上記第3書き込み電圧を印加する工程と、を含んでいる、
請求項23に記載の方法。 - 上記第3書き込み電圧が、上記第4書き込み電圧とほぼ等価である、請求項27に記載の方法。
- 上記第3書き込み電圧および上記第4書き込み電圧がほぼゼロである、請求項29に記載の方法。
- 上記書き込み電圧が、上記第1フローティングゲートトランジスタの上記第1端子へ印加される第1電圧と、上記第2フローティングゲートトランジスタの第2端子へ印加される第2電圧とを含んでいる、請求項24に記載の方法。
- 上記読み出し電圧を印加する上記工程が、
上記第1トンネル素子と上記第1コントロールゲートとの間に第1トランジスタ読み出し電圧を印加する工程と、
上記第2トンネル素子と上記第2コントロールゲートとの間に第2トランジスタ読み出し電圧を印加する工程とを含んでいる、
請求項24に記載の方法。 - 上記第1トランジスタ読み出し電圧が、上記第2トランジスタ読み出し電圧とほぼ等価である、請求項32に記載の方法。
- 上記第1トランジスタ読み出し電圧および上記第2トランジスタ読み出し電圧が、ほぼゼロである、請求項33に記載の方法。
- 半導体デバイスであって、
第1ノードと第2ノードとの間に電流路を有していて、かつ、該電流路が実質的に導通している第1の状態、または上記電流路が実質的に導通していない第2の状態のいずれかにおいて構成される、第1不揮発性メモリセルと、
第1ノードと第2ノードとの間に電流路を有していて、かつ、上記第1の状態または上記第2の状態のいずれかにおいて構成される、第2不揮発性メモリセルと、
上記第1不揮発性メモリセルの上記第2ノードに結合された第1論理レベルノードと、
上記第2不揮発性メモリセルの上記第2ノードに結合された第2論理レベルノードと、
上記第1不揮発性メモリの上記第1ノードと上記第2不揮発性メモリセルの上記第1ノードとに結合された出力ノードと、を含み、
上記第2不揮発性メモリセルの上記第1ノードが、上記第1不揮発性メモリセルの上記第1ノードに結合されていて、
上記第1不揮発性メモリセルが上記第1の状態にあるとき、上記出力ノードが上記第1論理レベルノードに結合され、
上記第2不揮発性メモリセルが上記第1の状態にあるとき、上記出力ノードが上記第2論理レベルノードに結合され、
上記半導体デバイスが動作可能であるときは常に、上記第1不揮発性メモリセルと上記第2不揮発性メモリセルとが、同時に上記第1の状態にあることはない、
半導体デバイス。 - 上記第1不揮発性メモリセルがフローティングゲートトランジスタを含み、そして上記第2不揮発性メモリセルがフローティングゲートトランジスタを含んでいる、請求項35に記載の半導体デバイス。
- 上記第1フローティングゲートトランジスタと上記第2フローティングゲートトランジスタとに結合されていて、かつ、第1選択電荷を上記第1フローティングゲート内へ置くように動作でき、そして第2電荷より少ない電荷を上記第2フローティングゲート内へ置くように動作できる、あるいは、上記第1選択電荷より少ない電荷を上記第1フローティングゲート内へ置くように動作でき、そして上記第2選択電荷を上記第2フローティングゲート内へ置くように動作できる、請求項35に記載の半導体デバイス。
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