JP2018531477A6 - 完全空乏型シリコン・オン・インシュレータ・フラッシュメモリ設計 - Google Patents
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Abstract
本発明は、1つ以上の回路ブロックが完全空乏型シリコン・オン・インシュレータトランジスタ設計を利用して、漏電を最小限に抑える、フラッシュメモリシステムに関する。
Description
本発明は、1つ以上の回路ブロックが完全空乏型シリコン・オン・インシュレータ・トランジスタ設計を利用して、漏電を最小限に抑え、性能を最適化する、フラッシュ不揮発性メモリシステムに関する。
先行技術の不揮発性メモリセル110が図1に示される。メモリセル110は、P型などの第1の導電型の半導体基板112を備える。基板112は、その上にN型などの第2の導電型の第1の領域114(ソース線SLとしても知られる)が形成されている表面を有する。N型の第2の領域116(ドレイン線としても知られる)もまた、基板112の表面に形成される。第1の領域114と第2の領域116との間は、チャネル領域118である。ビット線BL120は、第2の領域116に接続される。ワード線WL122は、チャネル領域118の第1の部分の上方に位置付けられ、そこから絶縁される。ワード線122は、第2の領域116とほとんど又は全く重ならない。浮遊ゲートFG124は、チャネル領域118の別の部分の上方にある。浮遊ゲート124は、そこから絶縁され、ワード線122に隣接する。浮遊ゲート124はまた、第1の領域114にも隣接する。浮遊ゲート124は、第1の領域114に重なり、領域114から浮遊ゲート124に結合を提供してもよい。結合ゲートCG(制御ゲートとしても知られる)126は、浮遊ゲート124の上方にあり、そこから絶縁される。消去ゲートEG128は、第1の領域114の上方にあり、浮遊ゲート124及び結合ゲート126に隣接し、そこから絶縁される。浮遊ゲート124の上隅部は、消去効率を高めるために、T字形状の消去ゲート128の入隅部の方を向いていてもよい。消去ゲート128は、第1の領域114からも絶縁される。セル110は、その開示内容が全体的に本明細書に参考として組み込まれる、米国特許第7,868,175号に更に具体的に記載されている。
先行技術の不揮発性メモリセル110の消去及びプログラムのための1つの例示的な操作は、次のとおりである。セル110は、消去ゲート128に高電圧を印加し、他の端子が0ボルトに等しくなることによって、ファウラーノルドハイムトンネリングメカニズムによって消去される。電子が浮遊ゲート124から消去ゲート128にトンネリングすることにより、浮遊ゲート124が陽電荷を帯び、読み出し状態のセル110がオンになる。その結果生じるセルの消去状態は、「1」状態として知られる。セル110は、結合ゲート126に高電圧を印加し、ソース線114に高電圧を印加し、消去ゲート128に中電圧を印加し、ビット線120にプログラミング電流を印加することにより、ソース側ホットエレクトロンプログラミングメカニズムによってプログラミングされる。ワード線122と浮遊ゲート124との間の隙間を横切って流れる電子の一部は、浮遊ゲート124の中へ注入するための十分なエネルギーを得ることにより、浮遊ゲート124が陰電荷を帯び、読み出し状態のセル110をオフにする。その結果生じるセルのプログラミングされた状態は、「0」状態として知られる。
メモリセル110での読み出し、プログラム、及び消去操作に使用可能な例示的な電圧を下の表1に示す。
注釈:「FLT」は、浮遊を意味する。
プログラミング操作に関して、プログラミング操作を強化するために、EG電圧は、SL電圧、例えば5V、よりもはるかに高い電圧、例えば8V、で印加することができる。この場合、選択されたメモリセルと同じEGゲートを共有する隣接メモリセルの意図しない消去効果を低減するために、非選択のCGプログラム電圧は、より高い電圧(CG禁止電圧)、例えば6V、で印加される。
メモリセル310で読み出し、プログラム、及び消去操作に使用することができる例示的な電圧の別のセット(読み出し及びプログラム操作に負電圧を使用することができる場合)を下の表2に示す。
メモリセル310で読み出し、プログラム、及び消去操作に使用することができる例示的な電圧の別のセット(読み出し、プログラム、及び消去操作に負電圧を使用することができる場合)を下の表3に示す。
プログラミング操作に関して、プログラミング操作を強化するために、EG電圧は、SL電圧、例えば5V、よりもはるかに高い電圧、例えば8〜9V、で印加される。この場合、選択されたメモリセルと同じEGゲートを共有する隣接メモリセルの意図しない消去効果を低減するために、非選択のCGプログラム電圧は、より高い電圧(CG禁止電圧)、例えば5V、で印加される。
図2〜図4に示されるような、完全空乏型シリコン・オン・インシュレータ(「FDSOI」)トランジスタの設計も、先行技術において公知である。FDSOIの利点は、閾値電圧(順方向ボディバイアス、又は逆方向ボディバイアス)を変化させるための(ゲート酸化物として埋め込み酸化物を有する)バックゲート、つまりより高い移動性を与え、不規則な不純物のばらつきのない極薄アンドープチャネルを含む。これは、バックゲートに接地平面を有し、注入を調整し、閾値電圧を調整する。これはまた、完全空乏したチャネルも有し、より良好な静電制御、より低いドレイン誘起障壁低下効果DIBL及び短チャネル効果を与える。これは、最小限のソースとドレインの接点を有する。金属ゲート及びチャネル長も、閾値電圧を調整するために使用される。
図2は、FDSOI CMOS回路の断面210を示す。FDSOI CMOS回路210は、シリコン基板211、シリコン絶縁体216、FDSOI NMOSトランジスタ230、及びFDSOI PMOSトランジスタ240を備える。
FDSOI NMOSトランジスタ230は、ゲート218、並びにソース及びドレイン217を備える。FDSOI NMOSトランジスタ230は、p−ウェル212、(絶縁体である)埋め込み酸化物層213、及びチャネル215を更に備える。チャネル215は、アンドープであり、完全空乏型チャネルである。操作中、埋め込み酸化物層213は、チャネル214からのいかなる漏電も最小限に抑える。FDSOI NMOSトランジスタ230は、p−ウェルバックゲート端子219を更に備え、これはp−ウェル212にバイアスを与え、NMOS230の閾値電圧Vtを調整するためなどに使用することができる。
FDSOI PMOSトランジスタ240は、ゲート228、並びにソース及びドレインン227を備える。FDSOI PMOSトランジスタ240は、n−ウェル222、(絶縁体である)埋め込み酸化物層223、及びチャネル225を更に備える。チャネル225は、アンドープであり、完全空乏型チャネルである。操作中、埋め込み酸化物層223は、チャネル225からのいかなる漏電も最小限に抑える。FDSOI PMOSトランジスタ240は、n−ウェルバックゲート端子229を更に備え、これはn−ウェル222にバイアスを与え、PMOS240の閾値電圧Vtを調整するためなどに使用することができる。
図3は、FDSOI CMOS回路の断面310を示す。FDSOI CMOS回路310は、シリコン基板311、シリコン絶縁体316、FDSOI NMOSトランジスタ330、及びFDSOI PMOSトランジスタ340を備える。
FDSOI NMOSトランジスタ330は、ゲート318、並びにソース及びドレイン317を備える。FDSOI NMOSトランジスタ330は、n−ウェル312、(絶縁体である)埋め込み酸化物層313、及びチャネル315を更に備える。チャネル315は、アンドープであり、完全空乏型チャネルである。操作中、埋め込み酸化物層313は、チャネル315からのいかなる漏電も最小限に抑える。FDSOI NMOSトランジスタ330は、n−ウェルバックゲート端子319を更に備え、これはn−ウェル312にバイアスを与え、NMOS330の閾値電圧Vtを調整するためなどに使用することができる。
FDSOI PMOSトランジスタ340は、ゲート328、並びにソース及びドレインン327を備える。FDSOI PMOSトランジスタ340は、pウェル312(絶縁体である)埋め込み酸化物層323、及びチャネル325を更に備える。チャネル325は、アンドープであり、完全空乏型チャネルである。操作中、埋め込み酸化物層323は、チャネル325からのいかなる漏電も最小限に抑える。FDSOI PMOSトランジスタ340は、p−ウェルバックゲート端子329を更に備え、これはp−ウェル322にバイアスを与え、PMOS340の閾値電圧Vtを調整するためなどに使用することができる。
図4は、FDSOI及びバルクCMOSハイブリッドMOS回路の断面410を示す。バルクCMOSとは、バルクシリコン上の標準的なPMOS及びNMOSトランジスタを意味する。ハイブリッドMOS回路410は、シリコン基板411、シリコン絶縁体416、FDSOI NMOSトランジスタ430、及びNMOSトランジスタ440を備える。NMOSトランジスタ440は、従来のNMOSトランジスタであり、FDSOI NMOSトランジスタではない。
FDSOI NMOSトランジスタ430は、ゲート418、並びにソース及びドレイン417を備える。FDSOI NMOSトランジスタ430は、p−ウェル412、(絶縁体である)埋め込み酸化物層413、及びチャネル415を更に備える。チャネル415は、アンドープであり、完全空乏型チャネルである。操作中、埋め込み酸化物層413は、チャネル415からのいかなる漏電も最小限に抑える。FDSOI NMOSトランジスタ430は、p−ウェルバックゲート端子419を更に備え、これはp−ウェル412にバイアスを与え、NMOS430の閾値電圧Vtを調整するためなどに使用することができる。
NMOSトランジスタ440は、ゲート428、並びにソース及びドレイン427を備える。NMOSトランジスタ440は、p−ウェルバルク422及びドープチャネル423を更に備える。NMOSトランジスタ440は、p−ウェルバルク端子429を更に備え、これはp−ウェルバルク422にバイアスを与えるために使用することができる。
現在まで、完全空乏型シリコン・オン・インシュレータトランジスタの設計は、フラッシュメモリシステムに使用されてこなかった。完全空乏型シリコン・オン・インシュレータトランジスタの設計を利用する、フラッシュメモリシステムが必要とされている。領域を最大化し、かつ漏電を最小限に抑えるためにバルク領域及びFDSOI領域を備える区画化されたフラッシュメモリチップが更に必要とされている。
以下に記載の実施形態では、フラッシュメモリ機器が、バルクトランジスタを備える区画を利用し、区画はFDSOIトランジスタを備える。
図5は、本明細書に記載の実施形態に使用される8つのタイプのFDSOIトランジスタを示す。
標準的な固定バイアスFDSOI MOSトランジスタは、PMOSトランジスタ510及びNMOSトランジスタ550を含む。FDSOI PMOSトランジスタ510は、Vdd電源に、かつ任意選択的に接地にバイアスされるn−ウェルを備え、この場合トランジスタチャネル長は類似の閾値電圧レベルを有するように変更される。FDSOI NMOSトランジスタ550は、接地にバイアスされるp−ウェルを備える。PMOS510及びNMOS550は、一般的な閾値電圧機器である。
フリップウェル固定バイアスFDSOI MOSトランジスタは、PMOSトランジスタ520及びNMOSトランジスタ560を含む。FDSOI PMOSトランジスタ520は、接地にバイアスされるp−ウェルを備える。FDSOI NMOSトランジスタ560は、接地にバイアスされるn−ウェルを備える。PMOS520及びNMOS560は、低閾値電圧機器である、すなわち、その閾値電圧がPMOS510及びNMOS550よりも低い。
標準的な動的バイアスFDSOI MOSトランジスタは、PMOSトランジスタ530及びNMOSトランジスタ570を含む。FDSOI PMOSトランジスタ530は、動的電圧源Vb_PRWにバイアスされるn−ウェルを備える。FDSOI NMOSトランジスタ570は、動的電圧源Vb_NRWにバイアスされるp−ウェルを備える。動的電圧源は、順方向ボディ(ウェル)バイアスFBB、又は逆方向ボディバイアスRBBに使用され、性能を最適化する。したがって、PMOS530動的電圧源Vb_PRWは、RBBに対し正電圧(例えば、3Vまで)へ変化し、FBBに対し負電圧(例えば、−0.5Vまで)へ変化する。したがって、NMOS570動的電圧源Vb_NRWは、FBBに対し正電圧(例えば、0V〜3Vまで)へ変化し、RBBに対し負電圧(例えば、0V〜−3Vまで)へ変化する。例えば3V又は−3Vなどの高いレベルでpウェルをバイアスすることを可能にするため、p基板からpウェルを絶縁するためには、深いnウェルが必要である。
フリップウェル動的バイアスFDSOI MOSトランジスタは、PMOSトランジスタ540及びNMOSトランジスタ580を含む。FDSOI PMOSトランジスタ540は、動的電圧源Vb_PLWにバイアスされるp−ウェルを備える。FDSOI NMOSトランジスタ580は、動的電圧源Vb_NLWにバイアスされるn−ウェルを備える。したがって、PMOS540動的電圧源Vb_PLWは、RBBに対し正電圧(例えば、0V〜3Vまで)へ変化し、FBBに対し負電圧(例えば、0V〜−3Vまで)へ変化する。したがって、NMOS580動的電圧源Vb_NLWは、FBBに対し正電圧(例えば、0V〜3Vまで)へ変化し、RBBに対し負電圧(例えば、0V〜−0.5Vまで)変化する。例えば3V又は−3Vなどの高いレベルでpウェルをバイアスすることを可能にするため、p基板からpウェルを絶縁するためには、深いnウェルが必要である。
以下の実施形態では、図5に示される8つのタイプのうちの1つ以上のFDSOIトランジスタが、フラッシュメモリシステムに使用される。
図6は、ダイ600を備えるフラッシュメモリシステムのための構造の実施形態を示す。ダイ600は、図1にメモリセル110として前述のタイプのメモリセルの行及び列を備えるフラッシュメモリアレイ601、読み出し又は書き込みされるフラッシュメモリアレイ601の行にアクセスするために使用される、行デコーダ回路602、読み出し又は書き込みされるフラッシュメモリアレイ601のバイトにアクセスするために使用される、列デコーダ回路603、フラッシュメモリアレイ601からデータを読み出すために使用される検知回路604、フラッシュメモリアレイ601の非揮発性操作に必要な電圧及びバイアスを送達するための、HVデコーディングブロック610、並びにHV通過ブロック609及び611からなる高電圧(HV)デコーダ620、冗長性及び組み込み自己試験機能などの様々な制御機能を提供するための制御論理605、アナログ回路606、トランジスタのバルク(ウェル)領域の電圧を制御するためのバルクバイアス制御607、フラッシュメモリアレイ601のプログラミング及び消去操作のための、上昇した電圧を提供するために使用される高電圧チャージポンプ回路608、を備える。最適な性能を得るためのバルクCMOS領域に対するFDSOI用のブロックのためのチップ区画は、以下のとおりである。
・行デコーダ602:標準Vt、フリップウェルVt、動的Vt FDSOI
・列デコーダ603:標準Vt、フリップウェルVt、動的Vt FDSOI
・検知回路604:標準Vt、フリップウェルVt、動的Vt FDSOI
・制御論理605:標準Vt、フリップウェルVt FDSOI
・アナログ回路606:標準Vt、フリップウェルVt、動的Vt FDSOI
・バルクバイアス制御回路607:標準Vt、フリップウェルVt、動的Vt FDSOI
・HVチャージポンプ回路608:バルクCMOS及びFDSOIハイブリッド、FDSOI領域は標準Vt、フリップウェルVt、動的Vt FDSOIHVを含む。デコーダ回路620:バルクCMOS及びFDSOIハイブリッド、FDSOI領域は標準Vt、フリップウェルVt、動的Vt FDSOIを含む。
・行デコーダ602:標準Vt、フリップウェルVt、動的Vt FDSOI
・列デコーダ603:標準Vt、フリップウェルVt、動的Vt FDSOI
・検知回路604:標準Vt、フリップウェルVt、動的Vt FDSOI
・制御論理605:標準Vt、フリップウェルVt FDSOI
・アナログ回路606:標準Vt、フリップウェルVt、動的Vt FDSOI
・バルクバイアス制御回路607:標準Vt、フリップウェルVt、動的Vt FDSOI
・HVチャージポンプ回路608:バルクCMOS及びFDSOIハイブリッド、FDSOI領域は標準Vt、フリップウェルVt、動的Vt FDSOIHVを含む。デコーダ回路620:バルクCMOS及びFDSOIハイブリッド、FDSOI領域は標準Vt、フリップウェルVt、動的Vt FDSOIを含む。
アレイ601の一実施形態を、図7に示す。アレイ601は、第1の複数のサブアレイ701及び第2の複数のサブアレイ702を備える。ここで、第1の複数のサブアレイ701は、(より高い性能を得るために)そのp−ウェル及びn−ウェル領域へ印加されるバイアス電圧を有し、第2の複数のサブアレイ702は、(より低い漏電を得るために)そのp−ウェル及びn−ウェル領域へ印加されるバイアス電圧を有さない。アレイ601は、行デコーダ703、高電圧サブアレイ源704、及び高電圧デコーダ705を更に備える。
図8は、バイアス制御電圧P1_PW、P2_PW、N1_NW、及びN2_NWを生成するためのデコーダ800を示し、これらは以下の実施形態で使用される。デコーダ800は、示されるように、NANDゲート801、インバータ802、並びにプログラム可能な電圧源803、804、805、及び806を備える。
図9は、行デコーダ900を示す。行デコーダ900は、示されるように、NANDゲート951、インバータ952、同様にPMOSトランジスタ953、954、956、958、959、及び961、並びにNMOSトランジスタ955、957、960、及び962を備える。NANDゲート951及びインバータ952は、行アドレスデコーダとして機能し、行アドレスをデコードするためにアドレス信号XPA〜Dをデコードする。PMOS956及びNMOS957は、所定の信号ZVDDをメモリセルのワード線WL0〜7へと駆動する強力な力を有する行ドライバとして機能する。PMOS954、PMOS953、及びNMOS955は、行プリドライバとしての機能、及びアドレス信号XPZB0〜7をデコードする機能、の二重の機能を果たす。
NANDゲート951は、P2_PWにバイアスしたp−ウェルを有するFDSOI PMOS520のタイプのトランジスタ、及びN2_NWにバイアスしたn−ウェルを有するFDSOI NMOS560のタイプのトランジスタを備える。
インバータ952は、P1_PWにバイアスしたp−ウェルを有するFDSOI PMOS520のタイプのトランジスタ、及びN1_NWにバイアスしたn−ウェルを有するFDSOI NMOS560のタイプのトランジスタを備える。
PMOSトランジスタ953、954、958、及び959は、P2_PWにバイアスしたp−ウェルを有するFDSOI PMOS520のタイプのトランジスタである。PMOSトランジスタ956及び961は、P1_PWにバイアスしたp−ウェルを有するFDSOI PMOS520のタイプのトランジスタである。
NMOSトランジスタ955及び960は、N2_NWにバイアスしたn−ウェルを有するFDSOI NMOS560のタイプのトランジスタである。NMOSトランジスタ957及び962は、N1_NWにバイアスしたn−ウェルを有するFDSOI NMOS560のタイプのトランジスタである。P1_PW/P2_PW/N1_NW/N2_NWのウェルバイアスレベルは、速度性能のため順方向バイアスFBBを、漏電低減のため逆バイアスRBBを使用するものである。
図10は、行デコーダ1000を示す。行デコーダ1000は、行デコーダ900と構造的に同一であるが、全てのトランジスタがP1_PWにバイアスしたp−ウェルを有するFDSOI PMOS520のタイプである点が異なる。P1_PWのウェルバイアスレベルは、速度性能のため順方向バイアスFBBを、及び漏電低減のため逆バイアスRBBを使用するものである。
図11は、行デコーダ1100を示す。行デコーダ1100は、行デコーダ900と構造的に同一であるが、全てのトランジスタがP1_NWにバイアスしたn−ウェルを有するFDSOI NMOS560のタイプである点が異なる。P1_NWのウェルバイアスレベルは、速度性能のため順方向バイアスFBBを、及び漏電低減のため逆バイアスRBBを使用するものである。
図12は、行デコーダ1200を示す。行デコーダ1200は、行デコーダ900と構造的に同一であるが、NANDゲート951が、P2_PWにバイアスしたpウェルを有するFDSOI NMOS550のタイプのトランジスタを備える。インバータ952は、P1_NWにバイアスしたn−ウェルを有するFDSOI NMOS560のタイプのトランジスタを備える。PMOSトランジスタ953、956、958、及び961は、P1_NWにバイアスしたp−ウェルを有するFDSOI PMOS510のタイプのトランジスタであり、PMOSトランジスタ954及び959は、P2_PWにバイアスしたp−ウェルを有するFDSOI PMOS520のタイプのトランジスタであり、NMOSトランジスタ955及び960は、P2_PWにバイアスしたn−ウェルを有するFDSOI NMOS510のタイプのトランジスタであり、NMOSトランジスタ957及び962は、P1_NWにバイアスしたn−ウェルを有するFDSOI NMOS560のタイプである点が異なる。P2_PW/P1_NWのウェルバイアスレベルは、速度性能のため順方向バイアスFBBを、及び漏電低減のため逆バイアスRBBを使用するものである。
図13は、消去ゲートデコーダ1300を示す。FDSOIトランジスタは、本実施例の消去ゲートデコーダ1300には使用されないが、バルクCMOSタイプは使用される。HV供給VEGSUPからの電流を制御するためのHV PMOS1301、HV PMOS1302が、アドレスデコーディングとして使用される。HV NMOS 1303は、EG1305を低いレベルへと引き下げるプルダウン機器として、又はバイアスレベルEG_LOW_BIAS1304をEG端子へと通す通過トランジスタとして使用される。
図14は、ソース線デコーダ1400を示す。FDSOIトランジスタは、本実施例のソース線デコーダ1400には使用されないが、バルクCMOSタイプは使用される。NMOS1401は、SL供給VSLSUPを通すために使用され、NMOS1402は、SL1405の電圧を測定(監視)するために使用され、NMOS1403は、読み出し又はスタンバイ状態の低バイアスレベルSLRD_LOW_BIASを通すために使用され、NMOS1404は、プログラム状態の低バイアスレベルSLP_LOW_BIASを通すために使用される。
図15は、いったんイネーブルにされるとENHVに正の高電圧レベル、及び/又はENHVNEGに負の高電圧レベルを出力する、高電圧回路セレクタ1500を示す。FDSOIトランジスタは、本実施例の高電圧論理セレクタ1500に使用されない。
図16は、結合ゲートデコーダ1600を示す。FDSOIトランジスタは、本実施例の結合ゲートデコーダ1600 1400には使用されないが、バルクCMOSタイプには使用される。HV PMOS1401は、CG供給を通すために使用され、HV PMOS1402は、アドレスデコーディングとして使用され、PMOS1403は、CG読み出し供給VCGRSUPからの電流を制御するために使用され、HV PMOS1404は、CG読み出し供給を通すために使用される。PMOS1405は、負電圧レベルを絶縁するために使用される。NMOS1407は、アドレスデコーディングとして使用され、NMOS1408及び1409は、負電圧絶縁のために使用され、NMOS1410は、CG1406にバイアスレベルCG_LOW_BIASを通すために使用される。NMOS1411は、負圧電圧供給VHVNEGを通すために使用され、NMOS1412は、負のカスコーディングとして使用される。
図17は、低電圧セクタイネーブルラッチ論理1700を示す。低電圧論理1700は、ラッチインバータ1701及び1702、並びにNMOSトランジスタ1703(ワード線イネーブル)、1704(セクタイネーブル)、及び1705(ラッチされた1701/1702をリセットするために使用される)を備え、これら全てはp−ウェルを利用するタイプのトランジスタから構成される。あるいは、インバータ1701は、n−ウェルを利用するトランジスタから構成されてもよい。
図18は、図6のダイ600のブロック601/602/603/604と類似の検知システム1800を示す。検知システム1800は、検知増幅器1801、1802、1803、及び1804を備える。検知増幅器1801、1802、1803、及び1804の実施形態は図19〜図22に示される。基準セクタ1810は、検知のための基準メモリセルから基準バイアスを生成するために使用される。検知増幅器の2つの入力は、2つのアレイ平面の2つのビット線に結合し、例えば、検知増幅器1801は、頂部アレイ平面1820及び底部アレイ平面1821に結合する。対称なビット線検知を検知するため、アレイ平面の1つは、選択されたビット線(つまり、イネーブルされた1つのワード線を介して選択されたメモリセル)を提供し、他のアレイ平面は、非選択のビット線(全てのワード線がこのアレイ平面に対し無効状態である)を提供する。
図19は、検知増幅器1900を示す。検知増幅器1900は、(p−ウェルが接地に結合されたFDSOI PMOS520のタイプの)PMOSトランジスタ1901、1906、1907、及び1903、(n−ウェルがVbiasに結合されたFDSOI PMOS510のタイプの)PMOSトランジスタ1905、1908、1909、及び1912、(n−ウェルが接地に結合されたFDSOI NMOS560のタイプの)NMOSトランジスタ1902、1904、1910、1911、1913、及び1914、並びに(p−ウェルが接地に結合されたFSOI NMOS550のタイプの)NMOSトランジスタ1915を備える。PMOS1901及びNMOS1902(並びにPMOS1903及びNMOS1904)は、検知増幅器の第1の(読み出し)段である。PMOS1901は、(検知システム1800又はレジスタの基準セクタ1810の基準セルからなどの)基準電流Irefを反映する。NMOS1902は、選択されたメモリセルのビット線を介してセル電流Icellに結合する。NMOS1902のドレインは、IrefとIcellとの間の差とノード1999の出力インピーダンスの乗算、すなわちVsensed=Ro*(Icell−Iref)に等しい、検知送出ノード(sensing out node)1999である。NMOS1904のドレインは、基準ノード1998である。PMOS1903は、(PMOS1901のオフ状態の漏電を複製する)Ileakpmosが無効状態にあり、NMOS1904は、メモリセルの非選択のビット線(全てのワード線が無効状態である選択されたビット線)を介してセル漏電Icellleakに結合する。NMOS1904のドレインは、IleakpmosとIcellleakとの間の差とノード1998の出力インピーダンスの乗算、すなわちVrefsen=Ro*(Icellleak−Ileakpmos)に等しい、検知送出ノード1999である。検知ノード1999及び基準ノード1998は、検知の始動時に、それぞれ、基準電圧レベル1920及び1921までプリチャージされる。トランジスタ1905〜1915は、検知増幅器の第2の(比較)段である。これは、入力としての検知送出ノード1999及び基準ノード1998との入力対としてのトランジスタNMOS1913及び1914を有する動的ラッチ差動増幅器である。トランジスタ1906、1907、1910、及び1911は、検知送出ノード1999と基準ノード1998との間の差を検知後、全電圧レベル(Vdd/gnd)検知出力としての出力ON及びOPを有するラッチインバータである。PMOSトランジスタ1905、1908、1909、1912は、ラッチインバータのノードを高供給レベルまでプリチャージするためのものである。NMOS1913及び1914は、フットされた(footed)入力対(ラッチインバータのNMOSトランジスタへ直列に接続することを意味する)である。NMOS1915は、入力対のバイアストランジスタをイネーブルする。
図20は、検知増幅器2000を示す。検知増幅器2000は、検知増幅器1900と構造的に同一であるが、NMOSトランジスタ1913のn−ウェルが可変電圧源NL5_NWBに結合され、NMOSトランジスタ1914のn−ウェルが可変電圧源NL5_NWBに結合される点が異なる。可変電圧源は、ウェルを動的にバイアスするために使用され、アクティブ状態(順方向ボディバイアス)の速度を最適化し、スタンバイ状態(逆方向ボディバイアス)の漏電を低減する。これは、検知増幅器の閾値電圧のオフセットを無効にするためにも使用されることができる。
図21は、検知増幅器2100を示す。検知増幅器2100は、検知増幅器1900と構造的に同一であるが、PMOSトランジスタ1901、1903、1906、及び1907のp−ウェルが可変電圧源PL1_PWに結合され、NMOSトランジスタ1902、1904、1910、1911、1913、及び1914のn−ウェルが可変電圧源NL1_NWに結合される点が異なる。可変電圧源は、アクティブ状態(順方向ボディバイアス)の速度を最適化し、スタンバイ状態(逆方向ボディバイアス)の漏電を低減するために使用される。
図22は、FDSOIを有する検知増幅器2200及びバルクCMOSハイブリッド領域区画を示す。検知増幅器2200は、検知増幅器1900と構造的に同一であるが、PMOSトランジスタ1906及び1907のp−ウェルが可変電圧源PL1_PWに結合され、NMOSトランジスタ1910及び1912のn−ウェルが可変電圧源NL1_NWに結合され、PMOSトランジスタ2201及び2202並びにNMOSトランジスタ2202及び2204がバルクCMOSトランジスタである点が異なる。PMOS2201及びNMOS2202並びにPMOS2203及びNMOS2204は、増幅器のバルクcmos読み出し段である。この読み出し段は、例えば広い検知範囲のため、Vdd1.2vなどの論理供給レベルの代わりに、例えば(バルクcmosトランジスタのため)1.8vなどの高い供給レベルに結合する。
図23は、列デコーダ2300を示す。列デコーダ2300は、列選択の速度を高める(n−ウェルがN1_NWに結合されたFDSOI NMOS560のタイプの)NMOSトランジスタ2301、2303、2305、2307、及び2309、並びに列選択解除の漏電を低減する(p−ウェルがN1_PWに結合されたFDSOI NMOS550のタイプの)NMOSトランジスタ2302、2304、2306、2308、及び2310を備える。
Claims (40)
- フラッシュメモリシステムであって、
行及び列に配置されるフラッシュメモリセルのアレイと、
読み出し又は書き込み操作のために前記アレイにおけるフラッシュメモリセルの行を選択するための行デコーダと、を備え、
前記行デコーダが、1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタ及び1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータPMOSトランジスタを備える、フラッシュメモリシステム。 - 前記フラッシュメモリセルが、ソース側注入フラッシュメモリセルを含む、請求項1に記載のフラッシュメモリシステム。
- 各ソース側注入フラッシュメモリセルが、
消去を提供するための消去ゲートと、
結合ゲートと、
プログラミング電流を供給するためのソース線と、を備える、請求項2に記載のフラッシュメモリシステム。 - 前記1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタが各々、埋め込み酸化物層の下にn−ウェルを備え、前記1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータPMOSトランジスタが各々、埋め込み酸化物の下にp−ウェルを備える、請求項1に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記行デコーダが、チャネルの真下にp−ウェルを備えるPMOSトランジスタと、チャネルの真下にn−ウェルを有するNMOSトランジスタと、を備える行ドライバを含む、請求項1に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記行デコーダが、チャネルの真下にp−ウェルを備えるPMOSトランジスタと、チャネルの真下にn−ウェルを備えるNMOSトランジスタと、を備える行プリドライバを更に含む、請求項2に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記行プリドライバが、チャネルの真下にp−ウェルを有するデコーディングPMOSトランジスタを更に備える、請求項6に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記行デコーダが、チャネルの真下にp−ウェルを備えるPMOSトランジスタと、チャネルの真下にn−ウェルを備えるNMOSトランジスタと、を備えるNANDゲート及びインバータゲートを更に備える、請求項4に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタが各々、埋め込み酸化物層の下にp−ウェルを備え、前記1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータPMOSトランジスタが各々、埋め込み酸化物層の下にp−ウェルを備える、請求項1に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記行デコーダが、
チャネルの真下にp−ウェルを備えるPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタを備える行ドライバと、
チャネルの真下にp−ウェルを備えるPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタを備える行プリドライバと、を備える、請求項1に記載のフラッシュメモリシステム。 - 前記1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタが各々、埋め込み酸化物層の下にn−ウェルを備え、前記1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータPMOSトランジスタがおのおの、埋め込み酸化物層の下にn−ウェルを備える、請求項1に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記行デコーダが、
チャネルの真下にn−ウェルを備えるPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタを備える行ドライバと、
チャネルの真下にn−ウェルを備えるPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタを備える行プリドライバと、を備える、請求項1に記載のフラッシュメモリシステム。 - 前記行デコーダが、チャネルの真下にp−ウェルを備える行アドレスデコーダを更に備える、請求項12に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記行デコーダが、チャネルの真下にn−ウェルを備える行アドレスデコーダを更に備える、請求項12に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記行デコーダが、
埋め込み酸化物層の下にn−ウェルを備える1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタと、
埋め込み酸化物層の下にp−ウェルを備える1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタと、
埋め込み酸化物層の下にn−ウェルを備える1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータPMOSトランジスタと、
埋め込み酸化物層の下にp−ウェルを備える1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNPMOSトランジスタと、を備える、請求項1に記載のフラッシュメモリシステム。 - 前記行デコーダが、チャネルの真下にn−ウェルを備えるPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタを備える行ドライバを含む、請求項1に記載のフラッシュメモリシステム。
- チャネルの真下にp−ウェルを備えるNANDゲートと、チャネルの真下にn−ウェルを備えるインバータゲートと、を備える行アドレスデコーダを備える行プリドライバを更に備える、請求項16に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記行デコーダが、チャネルの真下にp−ウェルを備えるPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタを備える行プリドライバを更に備える、請求項16に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記行プリドライバが、チャネルの真下にn−ウェルを有するデコーディングPMOSトランジスタを更に備える、請求項16に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記行プリドライバが、チャネルの真下にp−ウェルを有するNANDゲートと、チャネルの真下にn−ウェルを備えるインバータゲートと、を備える行アドレスデコーダを更に備える、請求項16に記載のフラッシュメモリシステム。
- フラッシュメモリシステムであって、
行及び列に配置されるフラッシュメモリセルのアレイと、
読み出し又は書き込み操作のために前記アレイにおけるフラッシュメモリセルの列を選択するための列デコーダと、を備え、前記列デコーダが、
列選択解除のために埋め込み酸化物層の下にp−ウェルを各々備える複数の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタと、
列選択のために埋め込み酸化物層の下にn−ウェルを各々備える複数の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタと、を備える、フラッシュメモリシステム。 - 前記メモリセルが、ソース側注入フラッシュメモリセルを備え、前記ソース側注入フラッシュメモリセルが各々、
消去を提供するための消去ゲートと、
結合ゲートと、
プログラミング電流を供給するためのソース線と、を備える、請求項21に記載のフラッシュメモリシステム。 - フラッシュメモリシステムであって、
フラッシュメモリセルのアレイと、
前記フラッシュメモリセルのアレイにおける選択されたメモリセルを読み出すための検知増幅器と、を備え、
前記検知増幅器が、1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタ及び1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータPMOSトランジスタを備える、フラッシュメモリシステム。 - 前記検知増幅器が、前記アレイの第1の平面に結合される第1の入力と、前記アレイの第2の平面に結合される第2の入力と、を備える、請求項23に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記第1の平面が、選択されたビット線に選択されたメモリセルを提供し、前記第2の計画が、別の選択されたビット線に選択されていないメモリセルを提供する、請求項24に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記完全空乏型シリコン・オン・インシュレータMOSに対して、順方向ボディバイアスがアクティブモードで使用され、逆方向ボディバイアスがスタンバイモードで使用される、請求項24に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記ボディバイアスが、前記検知増幅器のオフセットを低減するために使用される、請求項26に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記検知増幅器が、
埋め込み酸化物層の下にn−ウェルを備える1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタと、
埋め込み酸化物層の下にp−ウェルを備える1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタと、
埋め込み酸化物層の下にn−ウェルを備える1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータPMOSトランジスタと、
埋め込み酸化物層の下にp−ウェルを備える1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNPMOSトランジスタと、を備える、請求項23に記載のフラッシュメモリシステム。 - 前記メモリセルが、ソース側注入フラッシュメモリセルを備え、前記ソース側注入フラッシュメモリセルが各々、
消去を提供するための消去ゲートと、
結合ゲートと、
プログラミング電流を供給するためのソース線と、を備える、請求項23に記載のフラッシュメモリシステム。 - フラッシュメモリ検知システムであって、
フラッシュメモリセルのアレイと、
前記フラッシュメモリセルのアレイにおける選択されたメモリセルを読み出すための検知増幅器と、を備え、
前記検知増幅器が、バルクCMOSトランジスタを備える第1の読み出し段と、1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタ及び1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータPMOSトランジスタを備える第2の比較段を備える、フラッシュメモリ検知システム。 - 前記第1の読み出し段が、前記第2の段に結合される電源よりも高い電圧を有する電源に結合される、請求項30に記載のフラッシュメモリ検知システム。
- 前記第1の読み出し段が、基準電流に結合されるPMOSトランジスタと、選択されたメモリセル電流に結合されるNMOSトランジスタと、を備える、請求項30に記載のフラッシュメモリ検知システム。
- 前記第2の段が、ラッチインバータを備える、請求項30に記載のフラッシュメモリ検知システム。
- 前記ラッチインバータが、前記第1の読み出し段の出力に結合されるNMOS入力対に結合される、請求項33に記載のフラッシュメモリ検知システム。
- フラッシュメモリシステムであって、
行及び列に配置されるフラッシュメモリセルのアレイと、
読み出し又は書き込み操作のために前記アレイにおけるフラッシュメモリセルの行を選択するための行デコーダであって、前記行デコーダが、1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタと、1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータPMOSトランジスタと、を備える、行デコーダと、
読み出し又は書き込み操作のために前記アレイにおけるフラッシュメモリセルの列を選択するための列デコーダであって、前記列デコーダが、埋め込み酸化物層の下にp−ウェルを各々備える1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタと、埋め込み酸化物層の下にn−ウェルを各々備える1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタと、を備える、列デコーダと、
前記フラッシュメモリセルのアレイにおける選択されたメモリセルを読み出すための検知増幅器であって、前記検知増幅器が、1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータNMOSトランジスタと、1つ以上の完全空乏型シリコン・オン・インシュレータPMOSトランジスタと、を備える、検知増幅器と、を備える、フラッシュメモリシステム。 - 前記フラッシュメモリシステムが、
消去ゲートデコーダと、
結合ゲートデコーダと、
ソース線デコーダと、を備える高電圧デコーダを更に備える、請求項35に記載のフラッシュメモリシステム。 - 前記高電圧デコーダが、完全空乏型シリコン・オン・インシュレータトランジスタを備えるイネーブルラッチを更に備える、請求項36に記載のフラッシュメモリシステム。
- 前記消去ゲートデコーダ、前記結合ゲートデコーダ、及び前記ソース線デコーダが各々、バルクCMOSトランジスタを備える、請求項36に記載のフラッシュメモリシステム。
- 各フラッシュメモリセルが、
消去を提供するための消去ゲートと、
結合ゲートと、
プログラミング電流を供給するためのソース線と、を備える、請求項35に記載のフラッシュメモリシステム。 - 前記アレイが、別々のp−ウェルを真下に各々備える、複数のフラッシュサブアレイを備える、請求項35に記載のフラッシュメモリシステム。
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