JP4113316B2 - Method and apparatus for programming non-volatile memory by controlling source current pull-down rate - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の背景】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メモリーセル回路デバイスに、そして、特に不揮発性メモリー・セルをプログラムする方法に関係がある。プログラミング電流は、セルのソース・ゲートで、現在のプルダウン回路の使用を通して制御される。プルダウン回路は、速度制御可能であって、また、デバイス・プロセス変動を補償するためにその速度を変えるように構成することができる。
【関連技術の説明】
不揮発性メモリー・セルは、EPROM(電気的にプログラム可能なリード・オンリ・メモリー)とEEPROM(電気的に消去可能なプログラム可能なリード・オンリ・メモリー)を実現するために配置されるCMOSデバイス、NMOSデバイスおよびバイポーラトランジスター・デバイスのようなデバイスを含む。メモリーセルで使われる記憶装置トランジスタは、概してNMOSトランジスタの変形であり、セルが、デバイスのP-サブストレート材料より上の二酸化けい素の領域で浮いているポリシリコンのセクションに電荷をチャージする。この浮いている領域(フローティングゲートと呼ばれる)は、ドレインとソース・ゲートとを含むP-サブストレート材料と制御ゲートとの間に位置する。二酸化けい素は、概して厚さおよそ8乃至12ナノメートルであって、Nチャネル・デバイス上で制御ゲートからフローティングゲートポリシリコンを絶縁する。
【0002】
電気的に誘発された電子なだれ注入メカニズムが、サブストレートからフローティングゲートに電荷をチャージするために使われる。デバイスのドレインとソース・ゲートを横切った高電圧の印加によってサブストレートの中を流れる電流が誘起される。この電流が流れるので、いろいろな熱い電子はサブストレート材料からフローティングゲートまでジャンプし、デバイスの上に有用な電荷を生成する。例えば、紫外線またはX線の印加または、電気的なトンネリング効果(例えばファウラー・ノードハイム・トンネリング・メカニズム)の形成および使用を含むいろいろな手法によって放出されるまで、この電荷は保持される。
【0003】
サブストレートを横切って電圧を印加することにおいて、電圧があまりに高いならば、パンチスルーとドレイン・ターンオンの様な関連した副作用はメモリー素子をプログラムする場合の信頼性と予測可能性に打撃を与える。実際の製品構成では、概して、プログラミング・セルと平行して配置された他のセルがある。そのような構成によってさらに副作用がより厳しくなるようになるかもしれなくて、要求されるより、プログラミング電流をより大きくするかもしれない。そして、それは効率が悪い。メモリーセルデバイスのサイズが縮小し、サブストレート厚さが減少すると、そのような関心事はより一般的に成りさえする。より薄いサブストレートと関連したレイヤーは、過度のプログラミング電流からの損傷をより受けやすい。
【0004】
本デバイスとのさらに別の関心事は、デバイスをプログラムするために利用できる十分な電流を持つ能力である。今日、あるより少ないパワーを使って、それによって多くのセル配列または構成のために単一電源のみを含むことができるデバイスをつくる傾向にある。内部高電圧は、チャージポンプ回路を通してつくられて、その後メモリー素子のドレイン・ゲートに結びつけられ、ドレイン・ゲートとソース・ゲートを横切って、必要な電圧降下を達成する。十分な電圧なしでは、メモリー素子は適切にプログラムされることができない。
【0005】
セルを横切って与えられたどのような電圧についても、デバイスを通しての電流の流れはセルの相対導電率によって影響を受ける。そのような導電率は、セルを作り上げる際のプロセス変動の影響を受ける。メーカがデバイスの形成において既知の結果と類似性を得ようと努力するが、プロセス変動はある程度不可避であり、制御するのに費用がかかる。たとえば、デバイスを作り上げることでの全体的なプロセス変動がより高い導電率を作り出すならば、より大きいプログラミング電流が、電圧が与えられた際に、デバイスを横切ってつくられる。予測を越えて大きい電流は、パンチスルー及び上述したのと同様の問題を生じる場合がある。他方、プロセス変動がより低い導電率を発生するならば、より小さいプログラミング電流が同じ電圧の印加で発生する。予測を越えて小さい電流は、セルの無効なプログラミングにつながることがある。
【0006】
従来の試みでは、メモリーセル回路にバイアスをかけることでデバイス処理特性を補償している。米国特許第5,218,571号で、プログラミング・サイクルの間プロセス依存基準電源ジェネレーターを使う回路が提供される。トランジスタ導電率が低いとき、より低いソース電圧が設定される。低い導電率は、ドレイン・ソース間電圧降下を増やすのに役立って、結果として生じるセル通過プログラミング電流を増やす。逆に、トランジスタ導電率が高いと、より高いソース電圧が設定されるが、高い導電率はドレイン・ソース間差を減少させるのに役立って、それによって結果として生じる電流を減少させる。この解法は、しかしプログラミング電流の電流値を制御するのに役立たない。基準電圧は、特定のレベルにセットされて、プロセス変動に依存し、メモリーセル・デバイスをプログラムするためにそのレベルで保たれる。
【0007】
したがって、この分野で必要であることは、メモリーセルをプログラムするのに制御された電流値を考慮に入れる方法と装置である。プログラミング条件がメモリーセルに適用される場合、例えばパンチスルーの様な熱い電子効果を防ぐのに十分小さい電流値にプログラミング電流が制御可能でなければならない。プログラミング電流は、また、必要に応じて電流値プログラミング目標を達成するために、変化可能でなければならなくて、そのうえデバイス・プロセス変動に敏感でなければならない。
【0008】
【発明の要約】
本発明に従うと、メモリーセル・デバイスがプログラムされている時に、メモリーセル・デバイスを通過する電流の流れに付いて制御された電流値を考慮に入れた不揮発性メモリー・セル・デバイスとデバイスをプログラムする方法が提供される。デバイス回路は、プログラムされるメモリーセルのソースに接続しているトランジスタ・デバイスから成る電流リミッターを含む。デバイス回路は、そのドレイン・ノードでEPROMミニアレイに接続している電流ミラー・デバイスも含む。ミニアレイが、ミラー・デバイスの中を流れる電流の量を制御または予め定めるのに使われる。ミラー・デバイスはさらにゲート電圧を発生するバイアス回路に接続している。そして、ゲート電圧は予め定められた電流から反映される。このゲート電圧は、メモリーセルのソースで電流リミッター・トランジスタ・デバイスのゲートに接続している。その上に、高い電圧源は、プログラミングのために必要とされるドレイン・ソース間電圧差を生成するためにメモリーセルのドレイン・ノードに接続している。メモリーセルは、個々のセルにアクセスを提供するスイッチングラインを通して選択的にプログラムされる。
【0009】
各メモリーセル・デバイスをプログラムするために、デバイスがメモリ・ブロック、カラム及びローセレクトラインを通して最初に切り換え可能に選ばれる。セルのためのドレインとソース・ノードは、その後同時に、プログラムされたセルのドレイン・ソース間電圧をより小さく又は無くすために、高電圧のレベルに接続されている。同時に、プログラムされたセルのゲートは、特定の電圧レベルに結びつけられる。その後に、セルのソース・ノードの電圧は、電流リミッターによって下げられるが、プルダウン速度は、電流ミラーとミニアレイによって予め定められた電流の設定によって制御されている。このプルダウン・フェーズの間、プログラムされたセルの中を流れている電流は電流リミッターによって制限される。そして、それは有害な熱い電子効果を防ぐ。ドレイン・ソース間電圧が十分大きい差に到達するとき、セルのプログラミングは始まる。ソース側の電圧のプルダウンの後、最終的に、プログラミング・セルのゲートは、直接最終的な電圧レベルにまたは代わりに時間に依存する機能(例えばランプ・シグナル)に結びつけられる。
【0010】
したがって、本発明の1つの側面は、有害な熱い電子効果を防ぐために、メモリーセルを通過するプログラミング電流を制御するか又は制限するメモリーセル・デバイスをプログラムするためのデバイス回路を提供することである。
【0011】
本発明のもう一つの側面は、たとえプロセス変動がより高いかより低いセル導電率を結果するとしても、メモリーセルを通して適切な及び/又は非過度のプログラミング電流を維持するためのデバイス回路を提供することである。
【0012】
本発明のさらに別の側面は、セル導電率が比較的低いならば、より小さいソース・プルダウン電流とより高いソース電圧を結果する回路を提供することである。
【0013】
現在の発明の関連したもう一つの側面は、セル導電率が比較的高いならば、より大きいソース・プルダウン電流及びより低いソース電圧を結果する回路を提供することである。
【0014】
本発明のさらに別の側面は前記の回路を利用して、プログラミングの間、制御された速度に従ってメモリーセル電流を制限するプログラミング方法を提供することである。そして、速度は電流ミラー・デバイスを通過する予め定められた電流によって設定される。
【0015】
本発明の他の側面と利点は、図、あとに続く詳細な説明と特許請求の範囲を十分参照することにより判ることができる。
【詳細な説明】
本発明の詳細な説明は、図1-2に関して提供される。図1で、特定のプログラミング・ステップの間、メモリーセルを通過する電流を制御された電流値で提供するのに役立つ本発明のデバイスの相互接続を詳述する回路図100が示される。電流ミラー102が設けられており、これは図示されている様にP型とN型MOSトランジスタデバイス104と106から成り、電圧供給ソースVDDとEPROMミニアレイ108に接続している。ミニアレイ108は電流源として機能し、電流ミラー102に結合されるドレイン・ノードと、グランドに接続されるソース・ノードと、ゲート電圧PGを供給されるゲート・ノードを含む。ゲート電圧PGのレベルは電流ミラー102の中を流れる電流Irのレベルを定義する。
【0016】
メモリーセル150、152は、複数のブロックに整えられて、ブロック、ロー及びカラム選択ラインを通して個々のプログラミングのために選ばれる。2つのメモリーセルが示される。そして、c0,0とc31,0としてラベル付けされているこれらの代表例のセルが32のローで整えられることを示す。SWL 0そして、SWL 31とラベルをつけたスイッチングワードラインは、選ばれたメモリーセルの個々のゲートをプログラムするために使われる。スイッチングラインBWL n及びトランジスタ・デバイスMBn,0とMBn,lは、メモリーセルブロックを選ぶための代表的なデバイスとして示される。トランジスタ・デバイスMYSが、それぞれのメモリーセル・カラムを選ぶために使われる。高い電圧源154(また、DIBUFとラベルをつけた)はメモリーセルのドレイン側に、カラム選択デバイスMYSを通してに接続している。そして、電源154はプログラミングの間、データライン(DL)を高くセットするよう機能する。DIBUF要素も、データの入力バッファーリング・デバイスとして機能する。
【0017】
電流ミラー102は、バイアス回路120に結合される。回路120は、図示されている様にP型とN型MOSトランジスタデバイス122-132から構成され、電源電圧VDDとグランドに結合される。回路120は、電流ミラー102から設定電流Irのレベルを反映するバイアス電圧VGPを提供するよう機能する。VGPが電流リミッター・トランジスタ・デバイス140(また、MTGとラベルをつけた)のゲートへの入力として使われる。そして、デバイス140は上述されるスイッチングラインのネットワークを通して、メモリーセルのソース側に接続している。作動中に、電流リミッター140を通過する電流は、ミラー・デバイス102を通過する電流Irの定数倍の関数(例えば、電流のIrのm倍、即ち、m*Ir)である。電流リミッター140が、選ばれたメモリーセル(150または152)のソース側をプルダウンするするように機能すると、電流m*Irでプログラムされているメモリーセルの中を流れている電流の電流値を制御する様に機能する。VGPが変化すると、m*Irの値が同様に変化する。それゆえに、電流ミラー102を通過する電流を制御及び/又は定めることにより、メモリーセルの上でソース・プルダウン速度が同様に制御される。このプルダウン速度は、メモリーセルを通過するプログラミング電流の流れを制御する様に機能する。
【0018】
また、ここで図2を参照すると、代表的なタイミング図が、図1からのデバイス100のいろいろな入力ラインまたはノードに対して示される。プログラムイネーブル信号200が、プログラム期間202を伴って示される。デバイス100をプログラムするために、以下の方法を、使うことができる。最初に、そして、選ばれたメモリーセル(例えば上記で選ばれた0-31)を横切って、ドレイン・ソース間電圧を最小にするために、高電圧がそれぞれシグナルND(204)とNS(206)として示されるソース・ノードとドレイン・ノードの両方に印加される。その後直ちに、電圧源154が、シグナル208として示されるデータラインDLとそれゆえに、ドレイン・ノードNDを高電圧のレベルにつなぐために使われる。そのような例で、印加された電圧の例は、およそ6.5ボルトである。電圧がその後シグナル210として図2で示されるSWLワードライン(SWLO乃至SWL31)を通して、選ばれたセルのゲート・ノードに印加される。この最初のプログラミング期間の間に印加される電圧(212)の例は、およそ8ボルトである。
【0019】
その後、選ばれたメモリーセルのソース側は、制御された、そして、比較的遅い速度で、電流リミッター140によってプルダウンされる。シグナル212で示すように、既知の基準電圧Vccが、EPROMミニアレイ108のゲート・ノードPGに印加される。これによって、定められた電流のIrが電流ミラー102の中を流れるようになる。接続されたバイアス回路120は、直接電流Irのレベルを映す電源シグナルVGPを提供する。
【0020】
シグナル214として示されたVGPはおよそ1.4ボルトのレベルを持つ。シグナルVGPは、電流リミッター・デバイス140のゲート入力ノードに結びつけられる。VGPはリミッタをオンにして、m*Irに等しい電流を流れさせる。そして、このシグナルはおよそ100-250マイクロアンペアのレベルで、216として示される。218として示される印加の期間で、電流リミッターは、220として示されるメモリーセルのソース・ノードのプルダウンとして機能する。電流ミラーの電流Irのレベルを制御することによって、傾斜している曲線220で示すプルダウンの速度を、比較的遅い速度であるように制御することができる。曲線220に沿った或るポイントで、メモリーセルのドレイン・ソース間の電圧差は、メモリーセルのプログラミングを生じるために十分に大きい。メモリーセルのワードラインSWLは、その後次のいずれかの最終的なレベルにも接続される。(1)ステップ222で示すように、前のSWL電圧からステップアップされたレベル又は(2)ランプ224で示すように、前のSWL電圧からの時間依存して傾斜をつけられた上に向かうレベル。両方がセルの適切なプログラミングを提供するが、時間に依存する機能は追加のプログラミング効率をもたらすのに役立つ。
【0021】
不適当な電圧が特定の導電率条件に対して適用されるならば、メモリー素子の全体的なセル導電率はプログラム可能性に影響を及ぼすことがあり、予想外の熱い電子効果に至ることがある。したがって、電流リミッターのプルダウン速度を、導電率変化を補償するために構成することができる。本発明では、EPROMミニアレイ108はメモリーセルと同じプロセスから作り上げることができる。そして、それによってメモリーセルを作り上げるのに使われるのと同じプロセスに依存させる。一般に、全体的なデバイスの導電率が低いならば、ミニアレイ108を通してつくられるVGPは低い。より低いVGPは、プルダウン電流のより小さい電流がリミッタ140を通してつくられることを意味する。結局は、プルダウンが発生したあと、このより小さい電流はソース・ノードの上でより高い最終的な電圧をつくる。図2で、これはNSシグナルの部分230によって示される。比較的低い導電率でメモリーセルをプログラムする際に援助となる比較的より遅い速度で、ソースの制御されたプルダウンは生じる。一般に、必要なドレイン・ソース間差は、セルのプログラミングを考慮に入れるためにより長い期間必要とされる。逆に、全体的なデバイス導電率が高いならば、つくられたVGPはまた、高い、そして、プルダウン速度は比較的より高い。
【0022】
簡略化された例は、次の通りである。ここで図3(a)を参照して、フローティングゲート・メモリーセル・デバイス240が示される。そのドレイン・ノードと、ソース・ノードと、ゲート・ノードとにはそれぞれD、SとGにラベルをつけた。電流リミッター242が、ソース・ノードに結びつけられて示されて、デバイスのソース・ノードをプルダウンするために使われる。ソース上で制御されたプルダウン速度を達成するために上述される回路に従ってこのデバイス240が実現されることが意図されている。速度はミラー電流Irの関数である。本例において、セルの導電率は低い、そして、先に述べたように、ミニアレイ、電流ミラーと、バイアス回路とはより低いVGPとそれゆえに、より低いプルダウン速度を提供するのに役立つ。図3(b)は、プルダウン・ポイント244で最初の高いレベル243から、プルダウンされている電源電圧NSの図を示す。プルダウン速度246は、より小さいIrの機能としてより遅い。より小さいIrのために、プルダウンの後の最終的な電源電圧(248として示される)は比較的より高い。
【0023】
高い導電率の例は、図4(a)と4(b)において示される。図4(a)は、それぞれドレイン(D)、ソース(S)、ゲート(G)とラベルをつけられるノードを有する類似したフローティングゲート・メモリーセル・デバイス260を示す。電流リミッター262が、ソース・ノードに結びつけられて示されて、また、デバイスのソース・ノードをプルダウンするために使われる。この場合、セルの導電率は高い、そして、上述される回路はより高いVGPとそれゆえに、より高いプルダウン速度を提供する。図4(b)は、プルダウン・ポイント264で最初の高いレベル263から下げられている電源電圧NSの図を示す。プルダウン速度266は、より高いIrの機能として、比較的より速い。より高いIrのため、プルダウンの後の最終的な電源電圧(268として示される)は図3(b)において相対的に低く示される。
【0024】
したがって、メモリーセルの形成と導電率に影響を及ぼすかもしれないプロセス変動を、同じようにメモリーデバイスのソース上でのプルダウン電流の電流値を作り出すデバイスに影響を及ぼすために使われることができる。本発明において記述されるデバイスはしたがって、有利なソース・プルダウン速度を提供するために構成されることができる。そして、それはセル導電率条件に従って補正される。
【0025】
本発明の好適な実施形態の記述は、説明時術の目的のために提示された。それが、網羅的であるか、発明を開示された厳密な形態に制限する意図はない。明らかに、多くの修正と変形は、この分野に熟練した専門家にとって明らかである。発明の有効範囲が以下の特許請求の範囲とその均等物によって定義されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】メモリーセル・デバイスの回路図であり、プログラムされるべきメモリーセルを選ぶためのスイッチングライン、ソース・ノードの電流リミッター、電流リミッターを制御するためのバイアス電圧を生成するためのバイアス回路、バイアス電圧を選定するための予め定められた電流の電流ミラーと、予め定められた電流を設定するためのミニアレイを示している。
【図2】プログラミング手続きの間、図1の回路上のいろいろなノードで電圧と結果として生じる電流とを示しているタイミング図である。
【図3】 (a)は、低いセル導電率を有し、対応してより低いプルダウン速度がデバイスのソース・ノードに加えられるデバイスを示している回路図である。
(b)は、デバイスのソース・ノードでの、比較的低いプルダウン速度の影響を示しているデバイス電源電圧NSの図である。
【図4】 (a)は、高いセル導電率を有し、対応してより高いプルダウン速度がデバイスのソース・ノードに加えられるデバイスを示している回路図である。
(b)は、デバイスのソース・ノードでの、比較的より高いプルダウン速度の影響を示しているデバイス電源電圧NSの図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to memory cell circuit devices, and in particular to methods for programming non-volatile memory cells. The programming current is controlled through the use of current pull-down circuits at the source gate of the cell. The pull-down circuit is speed controllable and can be configured to change its speed to compensate for device process variations.
[Description of related technology]
Non-volatile memory cells are CMOS devices arranged to implement EPROM (electrically programmable read-only memory) and EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory), Includes devices such as NMOS devices and bipolar transistor devices. The storage transistor used in a memory cell is generally a variation of an NMOS transistor, where the cell charges a section of polysilicon floating in a region of silicon dioxide above the P-substrate material of the device. This floating region (called floating gate) is located between the P-substrate material, including the drain and source gate, and the control gate. Silicon dioxide is generally about 8-12 nanometers thick and insulates the floating gate polysilicon from the control gate on the N-channel device.
[0002]
An electrically induced avalanche injection mechanism is used to charge the floating gate from the substrate. Application of a high voltage across the device drain and source gates induces a current to flow through the substrate. As this current flows, various hot electrons jump from the substrate material to the floating gate, creating a useful charge on the device. This charge is retained until released by various techniques including, for example, the application of ultraviolet light or X-rays or the formation and use of electrical tunneling effects (eg, Fowler-Nordheim tunneling mechanism).
[0003]
In applying a voltage across the substrate, if the voltage is too high, related side effects such as punch-through and drain turn-on can impact reliability and predictability when programming memory devices. In an actual product configuration, there are generally other cells placed in parallel with the programming cells. Such a configuration may make the side effects even more severe and may increase the programming current than required. And it is inefficient. Such concerns become even more common as the size of memory cell devices decreases and the substrate thickness decreases. The layers associated with thinner substrates are more susceptible to damage from excessive programming currents.
[0004]
Yet another concern with the device is the ability to have enough current available to program the device. Today, there is a tendency to use less power, thereby creating devices that can contain only a single power supply for many cell arrangements or configurations. The internal high voltage is created through a charge pump circuit and then tied to the drain gate of the memory element to achieve the required voltage drop across the drain gate and source gate. Without sufficient voltage, the memory element cannot be programmed properly.
[0005]
For any voltage applied across the cell, the current flow through the device is affected by the relative conductivity of the cell. Such conductivity is affected by process variations in making the cell. Although manufacturers strive to obtain similarities with known results in device formation, process variations are inevitable to some extent and expensive to control. For example, if the overall process variation in building the device creates a higher conductivity, a larger programming current is created across the device when a voltage is applied. Larger currents than expected can cause punch-through and similar problems as described above. On the other hand, if the process variation produces a lower conductivity, a smaller programming current will occur with the application of the same voltage. Small currents beyond expectations can lead to invalid programming of the cell.
[0006]
Conventional attempts compensate for device processing characteristics by biasing the memory cell circuit. U.S. Pat. No. 5,218,571 provides a circuit that uses a process dependent reference power supply generator during a programming cycle. When the transistor conductivity is low, a lower source voltage is set. The low conductivity helps to increase the drain-source voltage drop and increases the resulting cell pass programming current. Conversely, higher transistor conductivity sets a higher source voltage, but higher conductivity helps to reduce the drain-source difference, thereby reducing the resulting current. This solution, however, does not help to control the current value of the programming current. The reference voltage is set to a particular level, depends on process variations and is maintained at that level for programming the memory cell device.
[0007]
Therefore, what is needed in the art is a method and apparatus that takes into account the controlled current value for programming the memory cell. When programming conditions are applied to the memory cell, the programming current must be controllable to a current value small enough to prevent hot electronic effects such as punch-through. The programming current must also be variable as needed to achieve current value programming goals and must be sensitive to device process variations.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION
In accordance with the present invention, when a memory cell device is being programmed, the nonvolatile memory cell device and device are programmed to take into account a controlled current value for the current flow through the memory cell device. A method is provided. The device circuit includes a current limiter consisting of a transistor device connected to the source of the memory cell being programmed. The device circuit also includes a current mirror device connected to the EPROM miniarray at its drain node. A miniarray is used to control or pre-determine the amount of current that flows through the mirror device. The mirror device is further connected to a bias circuit that generates a gate voltage. The gate voltage is reflected from a predetermined current. This gate voltage is connected to the gate of the current limiter transistor device at the source of the memory cell. In addition, a high voltage source is connected to the drain-node of the memory cell to generate the drain-source voltage difference required for programming. Memory cells are selectively programmed through switching lines that provide access to individual cells.
[0009]
In order to program each memory cell device, the device is first selected to be switchable through memory block, column and row select lines. The drain and source nodes for the cell are then simultaneously connected to a high voltage level to reduce or eliminate the programmed cell drain-source voltage. At the same time, the gate of the programmed cell is tied to a specific voltage level. Thereafter, the voltage at the source node of the cell is lowered by a current limiter, while the pull-down rate is controlled by a current setting predetermined by a current mirror and mini-array. During this pull-down phase, the current flowing in the programmed cell is limited by the current limiter. And it prevents harmful hot electronic effects. When the drain-source voltage reaches a sufficiently large difference, cell programming begins. After source-side voltage pull-down, the gate of the programming cell is ultimately tied directly to the final voltage level or alternatively to a time-dependent function (eg, ramp signal).
[0010]
Accordingly, one aspect of the present invention is to provide a device circuit for programming a memory cell device that controls or limits the programming current through the memory cell to prevent harmful hot electronic effects. .
[0011]
Another aspect of the present invention provides a device circuit for maintaining proper and / or non-excessive programming current through a memory cell even though process variations result in higher or lower cell conductivity. That is.
[0012]
Yet another aspect of the present invention is to provide a circuit that results in a smaller source pull-down current and a higher source voltage if the cell conductivity is relatively low.
[0013]
Another related aspect of the present invention is to provide a circuit that results in a larger source pull-down current and a lower source voltage if the cell conductivity is relatively high.
[0014]
Yet another aspect of the present invention is to provide a programming method utilizing the above circuit to limit the memory cell current according to a controlled rate during programming. The speed is then set by a predetermined current passing through the current mirror device.
[0015]
Other aspects and advantages of the present invention can be appreciated by reference to the figures, the detailed description that follows, and the claims.
[Detailed explanation]
A detailed description of the present invention is provided with respect to FIGS. 1-2. Referring to FIG. 1, a circuit diagram 100 detailing the interconnection of the device of the present invention useful for providing a current through a memory cell at a controlled current value during a particular programming step is shown. A
[0016]
[0017]
[0018]
Also referring now to FIG. 2, a representative timing diagram is shown for various input lines or nodes of
[0019]
Thereafter, the source side of the selected memory cell is pulled down by the
[0020]
The VGP shown as
[0021]
If an improper voltage is applied for a particular conductivity condition, the overall cell conductivity of the memory element can affect programmability, leading to unexpected hot electronic effects. is there. Thus, the pull-down speed of the current limiter can be configured to compensate for the change in conductivity. In the present invention, the
[0022]
A simplified example is as follows. Referring now to FIG. 3 (a), a floating gate
[0023]
Examples of high conductivity are shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). FIG. 4 (a) shows a similar floating gate
[0024]
Thus, process variations that may affect the formation and conductivity of memory cells can be used to affect devices that produce current values for pull-down currents on the source of memory devices as well. The devices described in the present invention can therefore be configured to provide advantageous source pull-down rates. It is then corrected according to cell conductivity conditions.
[0025]
The description of the preferred embodiment of the present invention has been presented for the purposes of illustration. It is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed. Obviously, many modifications and variations will be apparent to practitioners skilled in this field. It is intended that the scope of the invention be defined by the following claims and their equivalents.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a memory cell device, a switching line for selecting a memory cell to be programmed, a current limiter for a source node, and a bias circuit for generating a bias voltage for controlling the current limiter. 2 shows a current mirror of a predetermined current for selecting a bias voltage and a miniarray for setting a predetermined current.
FIG. 2 is a timing diagram showing voltages and resulting currents at various nodes on the circuit of FIG. 1 during a programming procedure.
FIG. 3 (a) is a circuit diagram showing a device having low cell conductivity and correspondingly lower pull-down speed applied to the source node of the device.
(b) is a diagram of the device power supply voltage NS showing the effect of a relatively low pull-down rate at the source node of the device.
FIG. 4 (a) is a circuit diagram showing a device having high cell conductivity and correspondingly higher pull-down speed applied to the source node of the device.
(b) is a diagram of the device power supply voltage NS showing the effect of a relatively higher pull-down rate at the source node of the device.
Claims (10)
電流源デバイスに結合され、電流源デバイスに加えられた入力刺激によって定められたミラー電流レベルを発生する電流ミラー・デバイス、
前記電流ミラー・デバイスに結合され、ミラー電流レベルと比例しているレベルで、バイアス電圧を発生する電圧バイアス印加デバイス、および
選ばれたメモリーセル・デバイスのソース・ノードに結合され、バイアス電圧により駆動され、且つミラー電流レベルに正比例しているリミッター電流を発生する電流リミッター・デバイスから成り、この電流リミッター・デバイスは、ミラー電流に従って、制御された速度でメモリーセル・デバイスのソース・ノードをプルダウンするのに使用され、前記電流源デバイスがメモリーセル・デバイスと同じプロセスの間に作成され、従って類似したデバイス導電率を持ち、前記電流源デバイスがドレイン・ノード、ソース・ノード、ゲート・ノードを有するEPROMアレイから成り、既知の電圧が、ミラー電流を生成するための前記入力刺激として前記EPROMアレイのゲート・ノードに印加されることを特徴とする回路。 A circuit that provides, at a controlled current value, a programming current that passes through a programmable memory cell device, the memory cell device being selectable for programming from a set of similar such devices for each memory The cell device has a respective drain node, source node, and gate node, the circuit comprising:
A current mirror device coupled to the current source device and generating a mirror current level defined by an input stimulus applied to the current source device;
Coupled to the current mirror device and coupled to the source node of the voltage biasing device and selected memory cell device that generates a bias voltage at a level proportional to the mirror current level, and is driven by the bias voltage And a current limiter device that generates a limiter current that is directly proportional to the mirror current level, the current limiter device pulling down the source node of the memory cell device at a controlled rate according to the mirror current are used to, the current source device is created during the same process as the memory cell device, therefore Chi lifting similar device conductivity, the current source device is a drain node, the source node, a gate node An EPROM array having a known voltage Is applied to the gate node of the EPROM array as the input stimulus for generating a mirror current.
小さいドレイン・ソース間電圧差を発生するために、選ばれたメモリーセル・デバイスのドレイン・ノードとソース・ノードを高電圧レベルに結合し、
前記選ばれたメモリーセル・デバイスのゲート・ノードを特定の電圧レベルに結合し、
前記選ばれたメモリーセル・デバイスのデータラインを高電圧レベルに結合し、
予め定められたレベルに依存して制御された速度で前記選択されたメモリーセル・デバイスのソース・ノードをプルダウンし、
そして、前記選ばれたメモリーセル・デバイスのゲート・ノードを最終的なプログラミングレベルに結合することからなり、デバイス導電率に影響を及ぼすプロセス変動が共通であるように、前記電流源デバイスと前記メモリーセル・デバイスを作成する先行するプロセスを含み、前記電流源デバイスがドレイン・ノード、ソース・ノード、ゲート・ノードを有するEPROMアレイから成り、既知の電圧が、ミラー電流を生成するための前記 入力刺激として前記EPROMアレイのゲート・ノードに印加されることを特徴とする方法。A method of programming a non-volatile memory cell device having a drain node, a source node, and a gate node, the memory cell device having a word line coupled to the gate node and a drain node. The memory cell device is coupled to a current source device so as to be selectable by a coupled data line, and a current mirror that generates a mirror current and a bias applied voltage proportional to the mirror current are generated. A voltage biasing circuit coupled to a source node of the memory cell device and including an associated circuit including a current limiter driven by the biasing voltage;
In order to generate a small drain-source voltage difference, the drain node and source node of the selected memory cell device are coupled to a high voltage level,
Coupling the gate node of the selected memory cell device to a specific voltage level;
Coupling the data line of the selected memory cell device to a high voltage level;
Pull down the source node of the selected memory cell device at a controlled rate depending on a predetermined level;
The gate node of the selected memory cell device is coupled to a final programming level, and the current source device and the memory are configured such that process variations affecting device conductivity are common. look including the preceding process to create a cell device, said current source device drain node consists EPROM array having a source node, a gate node, a known voltage, said input for generating a mirror current A method comprising applying to a gate node of the EPROM array as a stimulus .
(i)定められたミラー電流を発生するために、前記電流ミラーに結びつけられる前記電流源デバイスを起動し
(ii)前記ミラー電流と比例したバイアス印加電圧を生じるために前記電圧バイアス印加回路を使用し、そして、
(iii)前記ミラー電流と比例した電流リミッター電流を発生するために前記バイアス印加電圧を使い、前記電流リミッターがソース・ノードをプルダウンするステップを含むことを特徴とする請求項5記載の不揮発性の選択可能なメモリーセル・デバイスをプログラムする方法。Said step of pulling down the source node of the memory cell at a controlled rate depending on a predetermined level;
(I) activate the current source device associated with the current mirror to generate a defined mirror current; and (ii) use the voltage bias application circuit to generate a bias applied voltage proportional to the mirror current. And then
6. The method of claim 5 , further comprising the step of: (iii) using the bias applied voltage to generate a current limiter current proportional to the mirror current, the current limiter pulling down a source node. A method of programming selectable memory cell devices.
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