JP4966472B2 - 小ページサイズの書込みと消去を有する電気的消去可能プログラマブル読出し専用メモリ - Google Patents
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Description
発明の背景
発明の分野
本発明は、小ページサイズの消去と書込みを有するフラッシュ電気的消去可能なプログラマブル読出し専用メモリ(「フラッシュEEPROM」)セルのアレイに関する。より詳細には、本発明は、スマートカード用途の埋込みマイクロプロセッサ内の現在の技術水準のEEPROMに代わる小ページサイズのフラッシュEEPROMの使用に関する。
【0002】
関連技術の説明
従来のマイクロプロセッサスマートカード集積回路(「IC」)は、それぞれコードとデータ記憶用にそれぞれマスクROMとEEPROMを使用してきた。コード記憶用のマスクROMの使用は、特にスマートカードがきわめてソフトウェア集約的となるため、ソフトウェアの変更に関連するコスト及び製品化までの時間において重大な欠点を有する。具体的には、かかる欠点の一つは、マスクROMの長期に渡る開発時間とそれ固有の柔軟性の欠如である。そのため、設計とそのソフトウェアを新規ICに組み込むのが大きな仕事となるのである。
【0003】
従来のEEPROM技術がマスクROMと同じメモリサイズを実装するのにダイ領域の6倍を占有する場合があるため、ダイサイズのかかる増大に伴うコストを考慮すると、マスクROMをこれらのEEPROM技術で置換することができなかった。さらに、ダイサイズのますますの大型化とともに、EEPROMセルの大きなサイズがシリコンのコストを高めてきた。
【0004】
フラッシュEEPROM技術は多くの用途でEEPROM技術の実行可能な代用技術と考えられているが、その機能は、EEPROM技術のそれと同一ではない。バイト単位で消去又は書込みできるEEPROMとは異なり、フラッシュEEPROMは大きな多バイトサイズブロックの消去及び書込みを行う。特に、フラッシュEEPROMでは、ブロックサイズより小さいデータの部分の書き込みは、1つのブロックのセルをレジスタに読み出すことから始まる。レジスタ内の個別セルに所望のプログラム変更が加えられる。次に、フラッシュEEPROM配列内のブロックが消去され、書き換えられたレジスタ内容がそのブロックに書き込まれる。
【0005】
フラッシュEEPROMにおけるこの消去及び書込みプロセスにはいくつかの問題が発生する。第一に、フラッシュEEPROM内のメモリのブロックを消去又は書込みするには、そのブロックの大きさのレジスタが必要となる。消去可能なブロックが大きければ大きいほど、レジスタが大きくなり、またそれがチップ上に占有する領域も大きくなる。第二に、ブロックサイズが大きければ大きいほど、マイクロプロセッサが取り扱うデータも多くなる。その結果、マイクロプロセッサはより大きくより複雑なものとなり、処理時間もずっと多くなる。マイクロプロセッサからすると、ひとつひとつのデータが小さければ小さいほど取り扱いやすいのである。第三に、フラッシュEEPROMの耐久性が低下する。スマートカードなどの多くの用途では、一度に書き込む新規データのバイト数は小さい。消去ブロックは比較的大きいため、同一ブロック内の多くのバイトはデータを変更する必要性がないにもかかわらず、同一消去ブロックに含まれる全バイトを同時に消去しなければならないために消去されてしまう。かかるバイトはまず読み取られてから消去され、それまで保持されていた同じデータで上書きされる。その結果、多くのバイトは、その消去ブロックが小さければ不要であったはずの不要な消去と書込みのサイクルを経験することになる。単一ビットがエラーなしにデータを記憶しながら消去及び書込みを行うことのできる回数は有限であり、これは耐久性と呼ばれる。総耐久性サイクル数からこの不要な消去・書込みサイクルが差し引かれていくことから、有用なデータ変更に利用できるサイクル数を減ってしまう。そのため、スマートカード内のマイクロプロセッサ用に、消去又は書込みのブロック(つまりページ)のサイズを小さくしたフラッシュEEPROMを実現することが本発明の目的である。
【0006】
本発明の概要
本発明は、スマートカード用途の埋込みマイクロプロセッサ上にコード及びデータの双方の格納のためのフラッシュEEPROM技術の使用に関する。コード格納用に従来のマスクROMのほとんどをフラッシュEEPROM技術で置き換えることによって、本発明は、マスクROMの低コスト性と従来のEEPROM技術の書換え性をともに提供する。これにより、ユーザーは高価で時間のかかるROMマスク変更手順を経ることなくプログラムコードを変更及び適合させることができる。同時に、データ格納用に最先端EEPROM技術をこのフラッシュEEPROM技術で置き換えることにより、本発明は、ダイ面積の大きな低減と、その他のコストおよび性能上の利益をユーザーに提供する。
【0007】
より詳細には、本発明は、書込み又は消去操作で消去する、フラッシュEEPROMアレイ内に含まれるブロック又はページのサイズを小さくすることに関する。これにより、必要とされるレジスタのサイズが小さくなり、プロセッサがより小さなブロックの情報を取り扱いやすくなり、マイクロプロセッサのサイズと複雑性を低減し、またフラッシュEEPROMの耐久性を高めて、現在の技術水準のEEPROMの代わりに使用できるようにする。
【0008】
さらに、マスクROMをフラッシュEEPROMで置換することにより、コード記憶領域の完全な試験を可能にし、また顧客がその領域を使用してそれぞれの製造手順の中で試験できるようになる。試験に使用されるコードは、最終出荷前に消去して、最終コード記憶で書き換えることができる。
【0009】
発明の詳細な説明
図1は、EEPROMメモリ12を有する先行技術の単チップスマートカード10である。このEEPROMは、このEEPROMからの消去及びこのEEPROMへの書込みを行うために、12〜15Vの高電圧を提供する内部チャージポンプ電源14を有する。スマートカードIC上の回路の他の部分は、8051マイクロプロセッサなどのプロセッサ16と、ROM(読取り専用メモリ)18と、RAM(ランダムアクセスメモリ)20と、スマートカード10の回路を外部電源及びデータ入力源に接続するためのインタフェース22とを含む。外部電源は、スマートカード10を動作させるのに使用される供給電圧、3.0ボルトである。EEPROMはその読取り電圧として必要とするのは3ボルトだけである。ただし、書込み又は消去動作には、それぞれ12V若しくは15Vを生成するチャージポンプ14が必要である。
【0010】
ROMは実行可能コードの保持に使用し、EEPROMは変更されるが電源を切った後も保持する必要のあるデータの保持に使用し、そしてRAMはスクラッチパッドとして使用するなど、それぞれのメモリはその明確な目標に合わせて最適化される。この発明は、従来より半導体製造プロセスの一部であり全ての用途に固有の大量のROMを、当該チップに固有の少量のROMと、ユーザが最終コードで書き込むことのできるOTPROM(One Time Programmable ROM)とで置き換える。このOTPROMは、ユーザーが何度も消去及び書込みを行った後、フィールドでのプログラム変更を停止するようにロックすることができる。このROMは、試験を可能にするチップ固有のソフトウェアを含み、またジェネリックソフトウェアインタフェースが、パソコンのBIOS同様に、任意のファミリーメンバーと連携できるようにするプリミティブルーチンを提供する。本発明におけるEEPROMとOTPROMは、双方とも所望の機能を提供するように設計された周辺回路を有する同じ不揮発性セルを使用する。
【0011】
図2は先行技術のEEPROMセルの2バイトの図である。EEPPROM技術は、ソースと、チャネルと、そしてそのチャネル上のフローティングゲート及びそのフローティングゲートから絶縁された制御ゲートとを有するドレインと、から構成されるメモリトランジスタを利用している。このセルに書き込む行為は、フローティングゲートを電子で帯電させて、メモリセルのターンオンスレッショルドを高めることを伴う。この結果、書込みが行われると、このセルはターンオンしない。つまり、このセルは、読取り電位がその制御ゲートに印加された状態でアドレッシングされたとき、非導電性を維持する。このセルを消去する行為は、フローティングゲートから電子を取り去ってスレッショルドを下げることを伴う。スレッショルドが下がると、セルは、読取り電位が制御ゲートに印加された状態でアドレッシングされると導電状態へターンオンする。
【0012】
図2では、1つのセルが2個のトランジスタを必要とし、そのうちの1つ、Tcがトンネルウィンドウと、8個のセルで共有される追加トランジスタTbyteとを有し、それによってセルサイズを大きくしている。このセルはセルトランジスタTcと、ビット選択トランジスタTbitとを含み、他の7個のセルとバイト選択トランジスタTbyteを共有する。表1は、図2のEEPROMが8個のセル(1バイト)のグループでどのようにして書込みと消去を行うことができるのかを示したオペレーション表である。
【0013】
【表1】
【0014】
図3は、小ページサイズの消去及び書込みを有する本発明のアレイ30のブロック線図である。図3は、8バイトだけで構成される小ページサイズがこの技術によって変更可能な、本発明の1つの実施形態を示している。結果は劇的である。これによりEEPROMの直接的な置き換えが可能になる。64バイトや128バイトではなく、8バイトという小さいページサイズであれば、サイクルの実行を桁違いに増やすことができる。これらのアレイサイズでは、ほとんどのEEPROM技術の標準値に匹敵するかあるいはそれを上回ると予想される。この技術のデータ保持時間は、この標準値に等しいかあるいはそれを上回ると予想される。
【0015】
アレイ30は、バイト当たり8ビットで8バイトから成るページ34を256含む列が8列で編成されている。1つの制御回路40が2つのページ34に対応し、128の制御回路40で構成される8つの対応制御回路列がある。制御回路行36が128と、32本のビット線38から成る組が8組ある。制御回路行線36は1本の制御回路行線36と1本の制御回路40の行当たり1本の行線_b 46で制御回路40の中へ接続される。制御回路行線36と行線_b線46は1つの行内の全制御回路40に延びている。制御回路40の各列には4本のワード線42から成る組と、2本のソース線44からなる組がある。例えば、ワード線1〜4とソース線1〜2が制御回路1〜128に接続し、ワード線28〜32とソース線14〜16が制御回路897〜1024のそれぞれに接続する。垂直方向の256ページと水平方向の8ページがアレイ30内の2048ページを作り上げる。
【0016】
これらのワード線及びソース線は、制御回路40によって選択的に結合されてページ34内のセルのためのページ−ワード線入力とページ−ソース線入力に接続する。制御回路1では、ページ−ワード線1(48)と、ページ−ワード線2(50)と、ページ−ソース線1(58)がページ1内の2つのセル行にそれぞれ切り換えられる。ページ−ワード線3(54)と、ページ−ワード線4(56)と、ページ−ソース線2(60)が、ページ2内の別の2つのセル行に切り替えられる。同様に、4本のワード線28〜32と2本のソース線14〜16は、ページ1793〜2048で構成される最終列内の制御回路40に対応するページ34に選択的に結合される。
【0017】
ビット線1〜32は、ページ1とページ256との間の全ページ内のセルのビット線入力に接続される。32ビット線の残りの7組も同様にアレイ30内の残りの各ページ内のセルのビット線入力に接続される。ビット線225〜256は、ページ34の最終列の各ページ内のセルのビット線入力に接続する。
【0018】
ページ−ワード線はセルのゲートに接続され、ビット線はドレインに、そしてページ−ソース線はソース入力に接続される。
【0019】
行と列(並びに行線とビット線)の名称が定義目的のみのものであり、相互に入れ替え可能であり(列に行を、また行に列を)、また入れ替えても機能的に同じであることが理解される。各セルは、Silicon Storage Technology Inc.のSST SuperFlash Technologyまたはその他の適切なフラッシュEPROM技術を使用して作成してもよい。SST SuperFlash Technologyは図5以降に説明される。
【0020】
書込み動作における第一のステップは所望のページをレジスタに読み出すことである。レジスタはアレイ(30)の外にあり、分かりやすくするために図3には示されていない。ページに書き込むバイト情報は、既知の技術を使用してレジスタ内で変更される。このページは以下に説明するやり方で消去される。レジスタの内容は次にレジスタからページへ書き込まれる。この書込みは、各ページのセルに対してバイト単位で行われる。書込みが行われるためには、制御回路行線と、ページ−ワード線と、ページ−ソース線と、ビット線とが全て選択されている必要がある。例えば、ページ1の第一セルに書き込むには、制御回路行線1と、ページ−ワード線1と、ページ−ソース線1と、ビット線1とが選択されていなければならない。制御回路行線1に印加される約14Vの選択電圧は、ワード線及びソース線上の電圧を電圧降下なしにページ−ワード線及びページ−ソース線に渡せるだけの高さを有する。スレッショルド電圧にほぼ等しい電圧Vtはワード線1に印加され、その後にページ1の第一行上にある全セルのページ−ワード線入力に印加される。約12Vの電圧がソース線1にかけられ、また制御回路行線1上の高電圧によって、ページ1内の全セルのページ−ソース線入力にも印加される。セルは、ドレイン電流が流されるときに書き込まれ、ドレイン電流がセルを流れないときに消去の状態を維持する。セルに書き込むには0Vに近い低電圧がビット線1に印加され(論理0に)、書込みを禁止してそのセルを消去状態または導通状態にしておくには3V近い高電圧がビット線1にかけられる(論理1)。書込みをしないページは、対応するワード線とソース線に0Vを印加するか、または対応する制御回路行線に0Vをかけることによって未選択となる。この書込みは、8ビット線または8ビット線の倍数を既知の方法で同時に選択することによって、セル単位もしくは複数のバイト単位で行うことができる。
【0021】
読出しは、ビット単位又はバイト単位で、あるいは当業で知られるその他のやり方で行ってもよい。この例では、読取りはバイト単位で行われる。読取りを行うには、ページ−ソース線電圧が0Vであり、読取り対象のバイトの選択済みビット線が約1.2Vであり、そしてページ−ワード線電圧が約2Vである。
【0022】
図4Aは、制御回路40の1つの実施形態の詳細な回路図である。制御回路行線(36)はHV1〜HV6の各ゲートに接続し、また選択電圧になると、ワード線(42)とソース線(44)を、選択したページ内の対応ページ−ワード線とページ−ソース線に結合する。制御回路行線(36)に印加される選択電圧は、HV1〜HV6のチャネル間のスレッショルド電圧降下を避けるために、ワード線(42)またはソース線(44)のいずれかに印加される電圧より高い値である。このため、選択済みワード線(42)が約15Vとなる消去時には、選択済み制御回路行線(36)は約17Vである。同様に、選択済みソース線(44)と選択済みワード線(42)上の各電圧は、書込み時には約14Vと12Vであり、読取り時には3Vと1.2Vである。このように、ワード線とソース線の信号は、電圧損失なしに、メモリセルトランジスタの中に結合される。
【0023】
全ての制御部40の中へ接続される行線b46は論理レベル信号(つまりVddまたはVssに等しい)であり、行線36の逆論理である。つまり、制御回路行線36が0Vのときには行線_b46はVddであり、制御回路行線36が0Vよりもかなり上のときには、行線_6はVssである。制御回路行線36が高いと、HV1〜HV6はそのゲート入力上に高い電位を有し、したがって、全てのページ−ワード線とページ−ソース線は、ワード線(42)とソース線(44)によって決定される電圧となる。後者の信号は未選択時には0Vであるため、ページ34の選択済み制御回路行内の全ての未選択ページ−ワード線と全ての未選択ページ−ソース線は0Vということになる。ページ34の他の全ての制御回路行は未選択であり、制御回路行線36上では0Vを、そして行線_b信号上ではVddを有する。未選択ページ34では、HV7〜HV12の各ゲートにVddが印加され、したがって、このような全ての未選択のページ−ワード線と未選択のページ−ソース線は0Vである。アレイ30内の全てのノードが常に明確な電圧であることがわかる。全てのセルへの入力と出力は既知の電圧で行われ、これらがフローティングする静的状態に入ったりあるいは高インピーダンス状態になることはない。フローティングゲートとの間の電子伝達機構は非常に高効率であることから、これは、SST SuperFlash EEPROMなどの近年のフラッシュメモリ技術には特に重要である。容量結合およびリークなどの寄生効果によって生じる小さな好ましくない電流と電圧でさえも、不要な消去又は書込みを起こす場合がある。小さいけれども、これらの望ましくない効果の累積的効果は大きなものになる場合がある。さらに、読取り時には、膨大な数のセルがビット線に直接接続されるメモリ密度の高い場合においても、各セルの「オフ」電流を最小化することが重要である。このため、読取り時、全ての未選択のページ−ワード線が0Vとなるようにすることも重要である。
【0024】
図4Bは、サブアレイ(32)の1つの実施形態の詳細な回路図である。ページ1とページ2で構成されるサブアレイ(32)では、メモリセルトランジスタFG1〜FG64がページ1に対応し、メモリセルトランジスタFG65〜FG128がページ2に対応する。ページ1では、FG1〜FG32が同じページ−ワード線48を共有し、FG33〜FG64は同じページ−ワード線50を共有し、そしてFG1〜FG64は同じページ−ソース線58を共有する。同様に、ページ2では、FG65〜FG128がページ−ワード線54と56とページ−ソース線60を共有する。
【0025】
消去動作時、メモリセルトランジスタのゲートに(ページ−ワード線によって)結合するワード線(42)のペアは約15Vにされるのに対して、対応ソース線(44)(ページ−ソース線によって結合)及び/又はビット線(38)は0Vに保持される。セル内のこの大きな電位差は、後に詳述するように消去を引き起こす。消去対象でないページは、制御回路行線(36)に0Vを印加するか、あるいはページ−ワード線のペアに0Vを印加することによって未選択になる。
【0026】
消去の後に書込み動作がくる。消去されたページ内の各バイトは、ページ−ソース線に12Vを印加し、Vtにほぼ等しい電圧をページ−ワード線に印加し、そしてまた0Vまたは3Vのいずれかをビット線に印加することによって書き込まれる。ページ−ソース線上の高電圧は、全てのバイトが書き込まれている間中存在するが、当該ページ内のバイト数が比較的少ないことから、書込み解除または消去されるビットが妨害(disturb)にさらされる時間は非常に短い。このため、この妨害動作に起因して起こるフローティングゲート上のチャージゲインはごくわずかである。さらに、ページ内の全てのセルに共通のページ−ソース線ノードはアレイ内の他の全てのページから絶縁されるため、異なるページ間の妨害作用は存在しない。未選択のページはページ−ソース線に0Vが印加され、したがって高い電圧にはさらされない。
【0027】
読取りは、約2Vを選択済みページ−ワード線に、0Vをページ−ソース線に、そして約1.2Vを選択済みビット線に印加することにより実行される。各セルの書込み状態は、ビット線内を流れるドレイン電流(消去されたセル(論理1)内の数十マイクロアンペアの流れに等しい電流)を調べることによって決定される。つまり、書込みを行ったセル内の電流は数桁低くなるのである。2つのページ34から成るグループ内の各セルは、対応ページ−ワード線に0Vを印加することにより選択解除される。ビット線D00〜D32(デジタルで指定)はビット線1〜32に対応し、FG1〜FG128のドレインに適用される。例えば、ビット線D00は、FG1、FG33、FG65、およびFG97に印加される。
【0028】
本書に含めた各例は例示にすぎず、本発明の範囲内でいくつかの変更物が可能である。ページ34内のセルの数、制御回路40に対応するページ34の数、およびアレイ30内のページ34の数は、当該用途で必要とされる各機能によって修正できる。耐久性、セル毎の平均書込み時間、コンパクト性、接続性及び制御性は全て上記パラメータの変更によって調整できる。ページ内のセル数を増やすと、単一のより長い消去動作がより多くのセルの間で共有されるため、セル当たりの平均書込み時間が低下する。これは、大きなデータブロックを同時に書き込むシステムには有利であり、またよりコンパクトな物理的な配置が得られる。但し、これは一度に少ない量のデータを変更する用途では耐久性が下がるという欠点もある。制御回路40当たりのページ34の数の増加とページ34当たりのセル数の増加が、垂直及び水平方向それぞれの物理的寸法を大きくする場合がある。メモリセルアレイは、通常最小形状の単一トランジスタのアレイから構成されるため、アレイの周辺部の追加物理スペースは有利である。このようなスペースは、ワード線42、ソース線44、及び制御回路行線36を生成する回路の配置を容易にする。このため、アーキテクチャーは、回数制限、ページ書込み時間、セル当たりの平均書込み時間、データ編成、接続性及び物理的コンパクト性の間の所望の兼ね合いを達成するため変更することができる。
【0029】
図4Aと4BはSST SuperFlash Technologyを使用した本発明のアレイを示す。但し、他のフラッシュ技術を使用することもできる。SST SuperFlash Technologyは、一般入手可能なSilicon Storage Inc. Flash Memory 1998 Data Bookの6〜42頁に説明がある。これらの各ページの本文と番号を付け替えた図は以下の通りである。
【0030】
1.0 概要
次の論文は、特許を受けた、Silicon Storage Technology, Inc.(SST)開発のCMOS SuperFlash EEPROM技術とSST電界増加トンネルインジェクタスプリットゲートメモリセルについて説明する。このSuperFlash技術とメモリセルは、薄い酸化物スタックゲートまたは2トランジスタ方式に比較すると、フラッシュEEPROMの設計・製造あるいはSuperFlashメモリの論理デバイスへの埋め込みを行う上でいくつかの重要な特徴を有する。これらの利点により、ユーザーはコストと信頼性の利益を得ることができる。
【0031】
SST SuperFlash Technologyは、一般的に、その他のフラッシュEEPROM方式に比較して、マスク層の少ない簡単なプロセスを使用する。マスキングステップが少ないことで、ウェーハ製造コストが大きく低減する。潜在的な欠陥の密度を下げることで信頼性が改善される。つまり、欠陥を引き起こすメカニズムにさらされる層が少ないのである。
【0032】
SSTスプリットゲートメモリセルは、サイズは(一定の技術レベル用の)シングルトランジスタスタックゲートセルに匹敵するが、従来の2トランジスタ型のバイト変更可能なE2PROMセルの性能および信頼性の利益を提供する。設計により、SSTスプリットゲートメモリセルは、ビット線から各メモリセルを絶縁することによって「過剰消去」というスタックゲートの問題を解消する。全てのバイトが同一ページ内で同時に消去され、また各ページが高電圧動作時には他の全てのページから完全に絶縁されるため、「消去妨害(Erase disturb)」は発生しない。
【0033】
2.0 電界増加トンネルインジェクターEEPROMセル
電界増加トンネルインジェクターEEPROMセルは、消去にはポリ間FNトンネル(Fowler−Nordheim tunneling)方式を、そして書込みにはソース側チャネルホットエレクトロン注入方式を使用したシングルトランジスタスプリットゲートメモリセルである。ポリ間トンネルは、業界標準の酸化及びドライエッチング技法を使用してフローティングゲート上に形成された電界増加トンネルインジェクターからのものである。ソース側チャネルホットエレクトロン注入方式は非常に効率が高く、5又は3ボルトなどの単一の低電圧電源から小さいオンチップチャージポンプの使用を可能にする。セルは、通常、書込み前に消去される。
【0034】
スプリットゲートメモリセルのサイズは、同じプロセス技術を使用する従来のスタックゲートメモリセルと同等である。これは、
a)トンネルインジェクターセルは、スタックゲート、アレイに書き込むのに必要な、より高い電圧と電流を絶縁するための余分なスペースを必要としないこと、また
b)必要なスタックゲートカップリング比を得るためのフローティングゲート拡張部は必要とされないこと、
から可能である。
【0035】
さらに、この構造体が簡素であるため、スタックゲートデバイスの消去を制御するのに必要な周辺ロジック関数の多くが排除される。トンネルインジェクターセルは、標準CMOSプロセスを使用して形成できる。メモリアレイは、ランダムアクセスまたは逐次アクセス周辺アーキテクチャーのいずれかを使用してもよい。
【0036】
3.0 セル構造体
3.1 セルの断面とレイアウト
図5Aと5Bは平面図とワード線に沿った断面図である(図面は正しい比率になっていないことに注意)。
【0037】
図6Aと6Bはビット線に沿った断面図とSEM断面である。ワード線(行)に沿って制御ゲートを接続するのにポリシリコン又はシリサイドを伴うポリシリコンが使用される。ビット線(列)に沿って各メモリセルのドレインを接続するのに金属が使用される。各ページ、つまり行ペア(偶数と奇数列)に沿って共通のソースを共有する各ビットペア用に使用される。単一のワード線は行と呼ばれ、偶数と奇数の行の組合せがページを形成し、それがエンティティとして消去される。書込みは、バイト単位で個別に行なっても、また同一ページ内の全バイトについて同時に行ってもよい。
【0038】
ドレイン領域は、n+S/Dディフュージョンにより構成され、これはポリ2制御ゲートでエッジと整合される。ソース領域は、n+S/Dディフュージョンから成り、これはフローティングポリに重なる。固有セルスレッショルド(VT)と突抜け電圧を制御するのに電圧フローティングゲートの下のセルインプラントが使用される。選択ゲートは、40nmの酸化膜(注:全ての値は汎用1μ技術用)によりチャネルから分離される。フローティングゲートは、熱成長した15nmのゲート酸化膜によってチャネルとソースディフュージョンから分離される。フローティングゲートは、サイドウォール上の40nmの酸化膜によって制御ゲートから分離され、ゲート間は垂直に200nm酸化膜によって分離される。フローティングゲート上のトンネルインジェクターは、シングルクリスタルシリコン上のフィールド酸化膜「birds beak」(鳥のくちばし)の形成と同様に、ポリシリコンの酸化と、その後のポリシリコンのリアクティブイオンエッチングによって形成される。シリサイド又はポリサイドを制御ゲート上に形成してポリワード線抵抗を下げることができる。
【0039】
3.2 セルアレイの回路図
図7Aはセル回路図であり、メモリアレイの論理編成を示している。図8は、容量結合を示すのに使用される同等の回路図である。
【0040】
スプリットゲートメモリセルについては、ソースとドレイン間のチャネルが選択ゲートトランジスタとメモリゲートトランジスタの直列組合せによってスプリット及び制御を受ける。メモリトランジスタは、フローティングゲート上の蓄積された電荷の量によって、高マイナススレッショルド状態又は低マイナススレッショルド状態のいずれかである。図7Aを参照されたい。
【0041】
読取り動作時、この基準電圧はワード線によって制御ゲートと選択ゲートに印加される。基準電圧はチャネルの選択ゲート部分を「ターンオン」する。フローティングゲートが書き込まれると(高スレッショルド状態)、チャネルのメモリトランジスタ部分が導通しなくなる。フローティングゲートが消去されると(低または負スレッショルド状態)、このメモリセルが導通する。この導通状態は論理「1」として出力され、非導通状態は論理「0」である。
【0042】
図7Aは、8個のメモリセルが2列(ビット線)、2ソース線、および4ワード線(行)に並べられた一般的なクロスポイントメモリアレイの一部である。このワード線が偶数と奇数行に分割され、これがソース線を他の全てのソース線から絶縁している。図7Bは等価メモリセルであり、スプリットゲートセルが選択トランジスタおよびメモリトランジスタの論理等価物をどのように提供するかを示す。通常動作時の各端子へ印加された電圧は表1にリストされている。
C1O=C1c+Cls; C12=C12s+C12I+C12t
:カップリング比(CR)は以下のように定義される。
1. CR10=CR(ポリ1から基板へ)
=C10/(C10+C12)
2. CR12=CR(ポリ1からポリ2)
=C12/(C10+C12)
3. CR10+CR12=1
【0043】
消去時、チャネルはこのワード線電圧によって反転状態となる。これはC1cの値を大きくする。書込み時、チャネルは空乏状態である。そのため、C1cはきわめて僅かである。したがって、消去および書込み時のカップリング比は異なる。
【0044】
書込み時、ソースとフローティングゲート間の結合容量比は=80%である。つまり、ソースの電圧の=80%がフローティングゲートにカップリングされるのである。例えば、ソースが12ボルトであれば、フローティングゲート上に電荷がなければフローティングゲートは9.6ボルトとなる。
【0045】
次の表1は、消去、書込み及び読取り動作時のメモリセル端子の条件を示している。これらは、汎用1μプロセスの公称条件である。Vddは3又は5ボルト定格の電源である。Vssはアース、VTはセルスレッショルドである。VREFは読取りサイクル時にメモリにアクセスするのに使用される基準電圧である。消去時のワード線上の、そして書込み時のソース線上の高電圧はオンチップチャージポンプにより生成される。
【0046】
【表2】
【0047】
4.0 電荷転送機構
4.1 消去
セルは、制御ゲートFNトンネルへのフローティングゲートを使用して消去を行う。フローティングゲートポリ酸化プロセスは、フローティングゲートのエッジに沿って均一な電界増加型トンネルインジェクターを提供する。この反復可能な製造プロセスは、電荷トラップ又は酸化膜断裂など、耐久性を原因とする劣化を最小化する一貫した酸化膜の完全性を提供する。
【0048】
消去時、ソースとドレインはアースされ、ワード線は=15ボルトまで引き上げられる。消去の各条件は表1にある。端子の識別については図6を参照のこと。制御ゲートとフローティングゲートとの間の低カップリング比はポリ間酸化膜全体で有意なΔVを提供し、これはポリ1とポリ2との間であればどこでも同じである。局所的な高電界は、主にトンネルインジェクターのエッジに沿って生成される。電荷転送は非常にすばやく行なわれ、最終的にはフローティングゲート上の正電荷の蓄積によって制限される。この正電荷は、FNトンネルを維持するのにΔVが不十分になるまでフローティングゲート電圧を引き上げる。
【0049】
負電荷を除去すると、フローティングゲート上に正味の正電荷が残される。フローティングゲート上の正電荷は、メモリセルスレッショルド電圧を下げ、メモリセルは、基準電圧が読取りサイクル時にメモリセルに印加されると、約80μAを導通する。この基準電圧は、アドレス指定されたメモリセル内の選択トランジスタと消去済みメモリトランジスタの両方をターンオンするのに十分である。
【0050】
消去は、内部タイマーによって生成されるか、消去性能を最適化するために外部コントローラによってアルゴリズムによって生成された固定消去パルスによる。
【0051】
4.2 消去妨害(Erase disturb)
電界増加型トンネルインジェクターデバイスは、偶数及び奇数行のペアによって内部で編成される。各行ペア(ページ)は共通のソース線を共有し、各行ペアは消去時に同じ電位のワード線を有する。このため、全てのバイトは、共通のワード線に沿って同時に消去される。他の全てのワード線(ページ)は消去高電圧を受けない。したがって、消去妨害は起こりえない。スタックゲートセル内の「過剰消去」により引き起こされる列リーク現象は、スプリットゲートが一体選択ゲートを提供して各メモリセルをビット線から絶縁する。
【0052】
4.3 書込み
セルは、高効率ソース側ホットエレクトロン注入方式を使用して書き込む。書込みのための条件は表1にある。端子の識別については図6を参照。固有の(つまり、UV消去された)フローティングゲートスレッショルドは正である。そのため、メモリセルは基本的には非導通であり、ワード線は読取りサイクル時には基準電圧となる。
【0053】
書込み時、選択トランジスタのスレッショルドVTにほぼ等しい電圧が、ワード線から、制御ゲートに印加される。これは、その制御ゲートの選択部分の下のチャネルをターンオンするのに十分である。ドレインは、セルに書込みを行う場合には約Vssとなる。ドレインがVddの場合は書込みが禁止される。ドレイン電圧は制御ゲート上の電圧のために、選択チャネルを超えて転送される。ソースは12ボルトである。電位(つまり、Vss約12ボルト)をドレインするソースはチャネルホットエレクトロンを生成する。ソース電圧は、フローティングゲートに容量結合される。フローティングゲートとチャネルとの間のフィールドは、Si−SiO2バリアハイト約3.2eVを横切るチャネルホットエレクトロンをフローティングゲートへ非常に効率的に(約80%)押し流す。
【0054】
書込み効果は、最終的に、負電荷フローティングゲート上に蓄積されるので自ら制限を受ける。書込みソース−ドレイン電流はきわめて低い。このため、ソース電圧はダイの内部のチャージポンプにより生成できる。書込み時間は、ソース側注入の高効率性により高速に行なわれる。フローティングゲートへの負電荷の追加は、消去時に生成される正電荷を中和する。このため、そのセルは、読取りサイクル時に基準電圧が印加されると非導通となる。
【0055】
書込みは、プログラム条件を最適化するために内部タイマーによって生成された、あるいは外部コントローラによって生成された固定書込みパルスによって行うことができる。
【0056】
4.4 書込み妨害(Program disturb)
メモリセルは、アドレスロケーション選択用のワード線とビット線を使用して、真のクロスポイントアレイ内に配置される。このため、ページ内の未選択のセルは書込み電圧をみる。電界増加型トンネル注入セルには2つの種類の書込み妨害があり、その双方は次のパラグラフの中に説明されている。双方の機構は、正しい設計及び処理によって防止可能である。欠陥は試験によりふるいにかけることができる。このメモリアーキテクチャーを有するデバイスは、各ページが個別に絶縁されるため、蓄積された消去/書込みサイクルを原因とする書込み妨害を有しない。各セルは、行又はソース線にそって選択ページ内の高電圧にさらされるだけであり、ビット線には高電圧は存在しない。
【0057】
4.4.1 リバーストンネル妨害(Reverse Tunnel Disturb)
リバーストンネル妨害は、共通ソース線を共有するページ内の未選択消去済みセルについて発生する場合があるが、このように書き込むための選択済みページの他の行では、ワード行がアースされる。ソース電圧は未選択の消去済みセルのフローティングゲートに容量結合される。制御ゲートとフローティングゲートとの間の酸化膜に欠陥があると、FNトンネルが発生する場合がある。これは、未選択の消去済みセルに書き込む場合がある。正しい設計と処理により、リバーストンネル電圧が印加された電圧よりも大幅に高くなるようにできる。欠陥は、80%試験動作にリバーストンネル電圧スクリーンを含めることによって排除される。フォワードトンネルは、電子がポリ1(フローティングゲート)からポリ2(制御ゲート)へ転送されると発生して、そのセルを消去するものと定義される。リバーストンネルは、電子がポリ2からポリ1へ転送されると発生してそのセルに書込みを行うものであると定義される。
【0058】
4.4.2 突抜け妨害(Punch through disturb)
ページ内では、突抜け妨害が、共通のソース線とビット線を書込み中のセルと共有する隣接するインヒビテッドワード線内の消去済みセルについて発生する。インヒビテッドワード線は、通常のチャネルホットエレクトロン注入を阻止するようにアースされる。チャネル長を減じ選択ゲートチャネルに沿って突抜けを創出する欠陥があると、インヒビテッド消去済みセルに書込みを行うのに利用できるホットエレクトロンがある可能性がある。正しい設計と処理により、突抜け電圧が任意の印加電圧よりも大幅に高くなるようにすることができる。欠陥は、80%試験動作内に突抜け電圧スクリーンを含めることによって排除される。
【0059】
5.0 他の信頼性に関する諸要素
5.1 酸化膜の完全性
全ての酸化膜は、時間依存絶縁破壊(TDDB)を受ける。つまり、所与の酸化膜及び電界については、最終的にその酸化膜は壊れるのである。電界が低ければ低いほど、そして電界がかけられる時間が少なければ少ないほど、破壊の時間は長くなる。通常のTTL電圧回路で使用される酸化膜の場合、この時間は基本的には無限である。ただし、高電圧を使用するフラッシュメモリでは、酸化膜が高い電界にさらされる時間は、固有のデバイスの信頼性に寄与することができる。
【0060】
SSTメモリセルは、消去時に約4MV/cmを使用する。この値は、スタックゲートフラッシュ方式で使用される約10MV/cmよりも、あるいはE2PROMおよびNANDフラッシュ方式で使用される11MV/cmよりも大幅に低い。酸化膜の時間依存破壊率は電界強度の指数関数であるため、SSTメモリセルは、本質的には、酸化膜破壊用のスタックゲートよりずっと低い故障率を有する。SSTcalは、スタックゲート方式にくらべて、消去時に低電界にさらされる時間は大幅に少ない。
【0061】
5.2 接点の完全性
全てのメモリアレイは、一般的にはメモリセルのメタルビット線から拡散ドレインへの金属とシリコンとの接点を含む。スタックゲートとSSTメモリセルは、標準クロスポイントアレイを使用し、この場合にはメモリセル2個で1つの接点を共有している。このため、大きなメモリアレイの中には多くの接点がある。例えば、4メガビットチップは200万個以上の接点を含んでいる。接点は、その数があまりにも膨大であるため、故障率がきわめて低いものでなければならない。接点と関連メタル線は、接点とメタル線を通過する電流密度に基づく故障を受ける。電流密度が低ければ低いほど、接点損傷または電気移動機構による潜在的な故障率が低下する。
【0062】
SSTセルに書込みを行うのに使用されるソース側チャネルのホットエレクトロン注入電流は、スタックゲートセルに書き込む際に使用されるドレイン側チャネルホットエレクトロン注入電流よりも大幅に低い。書込み時、SSTセルは、ソース/ドレイン電流の1μA未満を使用する。これは、読取りセル電流よりもずっと低い。対照的に、スタックゲートセルは、書込み時にソース−ドレイン電流の500〜1,000mAを必要とする。これは、読取りセル電流よりもずっと高い。スタックゲートセル内の高い書込み電流密度は、接点損傷または電子移動による故障が起こる確率が高くなる。SSTセルの書込み電流は読取り電流よりもずっと低いことから、書込みを原因とする電流密度故障メカニズムによる信頼性故障率の増加はない。
【0063】
消去に使用されるFNトンネルは本質的に低電流動作である。したがって、SST及びスタックゲートセルは双方とも、消去動作時において電流密度によるはっきりとした影響を受けることはない。
【0064】
5.3 データ保持
電界増加トンネルインジェクターセルは、その他のE2PROM又はフラッシュEEPROMと比べて比較的厚い酸化膜を使用する。従って、真性データ保持は強固である。酸化膜が厚いことで、初期及び潜在的酸化膜欠陥が最小化され、それによって、歩留まりと酸化物の完全性が改善される。消去と書込みに使用される電圧を下げることと、酸化膜を比較的厚く取ることで、耐久性関連の外因性のデータ保持故障率が下がる。
【0065】
5.4 耐久性
電界増加トンネルインジェクターセルはFNトンネル転送酸化物に対して比較的厚い酸化膜を使用するため、主な耐久性の制限は、ポリ間酸化物内の電荷トラップを原因とする。トンネルによる消去とソース側チャネルホットエレクトロン書込みは両方ともポリ1絶縁酸化膜全体に渡る比較的弱い電界を利用することから、酸化膜断裂故障率が低い。
【0066】
トラップは、主に、トンネルインジェクタに隣接する約20オングストロームの浅い領域で発生する。この距離内では、直接的なトンネル再放出が、消去/書込みサイクル間の休止時間に発生する。実際には、これは、現実世界での用途におけるデバイスの耐久性が、デバイスが最大可能周波数で消去/書込みサイクルが行われる試験環境において実証された耐久性より大きくなることを意味する。
【0067】
5.5 妨害(Disturb)
書き換え可能な不揮発性メモリの大きな関心事は、「妨害(disturb)」現象である。これは、消去又は書込み対象以外のロケーションが改変される現象である。「妨害」は、消去又は書込みが意図されていないゲート、ソース又はドレインに高電圧が印加されるときに発生する可能性がある。SSTセルは、妨害の起こる可能性を低減するためのいくつかの設計上の利点を有する。
a)スタックゲート方式では一般的なビット線への高電圧の印加が行われない。さらに、スプリットゲートセルは、各メモリ記憶ノードをビット線に沿った他の全てのノードから絶縁する。このため、(ドレインに接続された)当該ビット線による妨害は起こりえない。
b)このデバイスは、当該ページ内の全バイトが同時に消去されるページ消去を使用する。つまり、同一の高電圧を同時にみるのである。各ページは、ワード線選択回路によって他のあらゆるページから絶縁されるため、消去時の(ゲートに接続された)ワード線沿いの妨害は起こりえない。
c)このデバイスは、大型セクター又は完全アレイに共通のソース線を有するほとんどのスタックゲートデバイスと異なり、ページ毎に一意のソースを使用する。これにより、妨害条件を受けるのが、ページの書込みが行われる時間内のページ内のセルだけとなる。これにより、妨害が発生確率が大きく低減され、また検出が容易になることから、書込み操作後の検証が書込み対象のページだけでよくなる。
【0068】
5.6 寿命試験(動的バーンイン)
電界増加トンネルインジェクターセルは、周辺およびメモリアレイの両方に標準CMOS技術を使用している。したがって、寿命試験は、同一のプロセス技術で構築されたその他のデバイスと同等となる。全てのフローティングゲート書き換え可能不揮発性メモリと同様に、所与の技術の寿命試験の結果は、標準耐久性とデータ保持初期故障検査のために同じ技術を内蔵したSRAMなどのその他のメモリを上回るのが一般である。
【0069】
図9では、メモリページのアレイ30の1列65と、それに対応する制御回路40の2列75と76の位相平面図と、図3と4に示す本発明の1つの実施形態における電気結合を示している。列75と76は、互いに間隔が取られ、各メモリセルがページ34を形成しするための電気結合とページ34用の対応制御回路40を含む。列65は、アレイ30の不揮発性フローティングゲートメモリページの1列を含み、列75と76の間に分散されている。図9は、制御回路40と整列するメモリページのアレイ30の1列の物理的なレイアウトと、それに対応する列75と76と列65の1つ以上のページ34との電気結合を示している。当業者が認識するように、所与のアレイ30に必要な列65、75及び76の数は、全体的なメモリサイズ要件と最大ダイサイズ制約に依存する。
【0070】
上記のEEPROMに加えて、コード記憶用のマスクROMを置換するためにこのフラッシュ技術を同一ダイ上で使用する場合には、フラッシュEEPROMによるマスクROMの置き換えによって、コード記憶領域の完全な試験が可能になるだけでなく、顧客がそれぞれの製造手順の中にその試験のスペースを使用できるようになる。試験用に使用されるコードは、最終出荷前に消去して最終コード記憶で書き換えることができる。
【0071】
ここに記載された利益は、コード記憶アレイを、上述のより従来的なフラッシュアレイとして実装し、そして当該顧客が膨大な量のあるいはブロック全体のコード記憶を短時間で消去できる操作モードを可能にすることによって達成される。この「大量消去」操作は、業界内で一般的に内部試験目的に使用されるが、顧客の使用を終わらせるためにリリースされないのが普通である。この実施形態において、我々は、SST SuperFlash Technologyを使用して、図7Aのセルアレイに類似するセルアレイの全てのワード行をアレイ内の全セルの同時消去を引き起こす高電圧に駆動することによってこの関数を実装した。この関数を使用すると、その製造局面でこの大量消去を使用する顧客にとっては大きな柔軟性及び/又はスペース節約が可能になる。
【0072】
本発明の好適な実施形態の図示および説明を行ったが、当業者によって多数の変更例と代替実施形態があることが認識されるだろう。従って、本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ制限を受けることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 先行技術のスマートカードのブロック線図である。
【図2】 先行技術EEPROMの一部の概略図である。
【図3】 本発明のフラッシュEPROMのブロック線図である。
【図4A】 図3の制御部(40)の概略図である。
【図4B】 図3のサブアレイ(32)の概略図である。
【図5A】 フラッシュEPROMセルの平面図である。
【図5B】 ワード線に沿ったフラッシュEPROMの断面図である。
【図6A】 BIT線に沿ったフラッシュEPROMセルの断面図である。
【図6A】 フラッシュEPROMセルの断面SEM写真図である。
【図7A】 フラッシュセルアレイの概略図である。
【図7B】 同等の単一セル構造体の概略図である。
【図8】 同等の容量結合の概略図である。
【図9】 1つの実施形態の幾何学的配置図である。
Claims (19)
- 複数の行及び列の1つ以上に配置された不揮発性フローティングゲートメモリセルのアレイであって、該複数のセルの1つ以上が、複数のページの1つ以上を形成するように電気結合され、前記セルの各々が、第一の領域と、離間した第二の領域と、前記第一の領域及び前記第二の領域との間のチャネル領域と、フローティングゲートと、制御ゲートとを有し、前記アレイが、
複数のページ−ワード線であって、各ページ−ワード線が前記ページのうちの1つにおいて1つ以上の前記メモリセルの前記制御ゲートに接続する複数のページ−ワード線と、
複数のページ−ソース線であって、各ページ−ソース線が前記ページのうちの1つにおいて全ての前記メモリセルの前記第二の領域に接続する複数のページ−ソース線と、
複数のビット線であって、各ビット線が前記メモリセル列のうちの1つにおいて全ての前記メモリセルの前記第一の領域に接続する複数のビット線と、
複数の行及び列に配置された複数の制御回路であって、各制御回路が前記各ページの前記ページ−ワード線と前記ページ−ソース線に信号を選択的に結合する複数の制御回路と、
複数の制御回路行線であって、各制御回路行線が制御回路行内の全ての前記制御回路に接続し、前記各制御回路行線が前記制御回路行内の全ての前記制御回路の中での選択的結合を可能にする複数の制御回路行線と、
複数のワード線であって、前記ワード線の1つ以上が前記制御回路列の各々の前記制御回路の全てに接続し、前記複数のワード線が前記制御回路によって前記複数のページ−ワード線に選択的に接続された複数のワード線と、
複数のソース線であって、前記ソース線の1つ以上が前記制御回路列の各々の前記制御回路の全てに接続し、前記複数のソース線が前記制御回路によって前記複数のページ−ソース線に選択的に結合された複数のソース線と、を備えるアレイ。 - 前記の複数の制御回路の各々が、
前記ソース線と前記ワード線を、前記制御回路行線の電圧レベルに依存した前記ページ−ソース線と前記ページ−ワード線に結合するように構成されたトランジスタ回路を備える、請求項1に記載の不揮発性フローティングゲートメモリセルのアレイ。 - 前記アレイの物理的な配置が、
第一の列と離間した第二の列であって、該第一の列及び第二の列が前記複数のページと、前記複数のページ用の前記制御回路とを形成するように、前記メモリセル用の前記電気結合を有する第一の列及び第二の列と、
前記第一の列と第二の列との間に不揮発性フローティングゲートメモリセルの第三の列とを備える、請求項1に記載の不揮発性フローティングゲートメモリセルのアレイ。 - 前記アレイの物理的な配置が、前記制御回路を整列することと、前記第一の列及び第二の列をメモリセルの前記第三の列の前記複数のページのうちの対応する1つ以上に電気結合することを更に含む、請求項3に記載の不揮発性フローティングゲートメモリセルのアレイ。
- 前記メモリセルの各々が、第一の領域と、離間した第二の領域と、前記第一の領域と前記第二の領域の間のチャネル領域と、前記チャネル領域の少なくとも一部の上に配置され、かつ前記チャネル領域から絶縁されたフローティングゲートと、前記フローティングゲートの少なくとも一部と前記フローティングゲートが上に配置されていない前記チャネル領域の一部との上に配置された制御ゲートとを有するタイプであって、前記制御ゲートが前記チャネル領域と前記フローティングゲートから絶縁され、前記フローティングゲート及び/又は前記制御ゲートが前記第一の領域の一部と前記第二の領域の一部との上に配置され、かつそれから絶縁されている、請求項1に記載の不揮発性フローティングゲートメモリセルのアレイ。
- 前記各メモリセルは、前記フローティングゲートが前記チャネル領域の一部と前記第二の領域の一部との上に配置され、かつそれらから絶縁され、さらに前記制御ゲートが前記フローティングゲートと前記フローティングゲートが上に配置されていない前記チャネル領域の一部との上に配置され、かつそこから絶縁され、前記制御ゲートが前記第一の領域の一部の上に配置され、かつそこから絶縁されている、請求項5に記載の不揮発性フローティングゲートメモリセルのアレイ。
- スマートカード用途の埋込みマイクロプロセッサであって、
BIOSコードを記憶するように構成されたROMのアレイと、
プログラムコードを記憶するように構成され、かつOTPROMとして実装されたフラッシュEEPROMセルの第一のアレイと、
データを記憶するように構成され、小ページサイズの消去と書込み動作を有するフラッシュEEPROMセルの第二のアレイと、を備え、
前記フラッシュEEPROMセルの前記第二アレイが、
複数のページを形成するように電気結合され、第一の領域と、離間した第二の領域と、前記第一の領域と第二の領域との間のチャネル領域と、フローティングゲートと、制御ゲートと、を有する前記複数のセルの1つ以上と、
複数のページ−ワード線であって、各ページ−ワード線が前記ページのうちの1つにおいて前記メモリセルの1つ以上の前記制御ゲートに接続する複数のページ−ワード線と、
複数のページ−ソース線であって、各ページ−ソース線が前記ページのうちの1つにおいて全ての前記メモリセルの前記第二の領域に接続する複数のページ−ソース線と、
複数のビット線であって、各ビット線が前記メモリセル列のうちの1つにおいて全ての前記メモリセルの前記第一の領域に接続する複数のビット線と、
行と列に配置された複数の制御回路であって、各制御回路が1つ以上の前記ページの前記ページ−ワード線と前記ページ−ソース線の双方に選択的に信号を結合する複数の制御回路と、
複数の制御回路行線であって、各制御回路行線が制御回路行内の前記制御回路の全てに接続し、かつ前記制御回路行内の前記制御回路の全てにおける前記選択的結合を可能にする、複数の制御回路行線と、
複数のワード線であって、前記ワード線の1つ以上が前記各制御回路列内の前記制御回路の全てに接続し、前記制御回路により前記ページ−ワード線に選択的に結合される、複数のワード線と、
複数のソース線であって、前記ソース線の1つ以上が前記各制御回路列内の前記制御回路の全てに接続し、前記制御回路により前記複数のページ−ソース線に選択的に結合される複数のソース線と、を含む、
埋込みマイクロプロセッサ。 - フラッシュEEPROMセルの前記第二のアレイが、
複数のページであって、ページの各々が電気結合された1つ以上のフラッシュEEPROMセルを有する複数のページと、
前記ページに対応し、前記ページに選択的に信号を結合する前記複数の制御回路と、
前記複数の制御回路に対応し、前記制御回路による前記ページへの前記選択的結合を可能にする複数の制御信号と、を含み、
前記フラッシュEEPROMの前記消去及び書込みの双方の動作が、前記対応する制御回路によって選択的に結合された前記信号を有する前記ページの前記フラッシュEEPROMセルの少なくとも一部で実行できる、請求項7に記載の埋込みマイクロプロセッサ。 - スマートカード用途で使用される埋込みマイクロプロセッサ用不揮発性フローティングゲートメモリセルのアレイ上で小ページサイズの消去及び書込みを実行するための方法であって、
複数のページを形成するように、複数の不揮発性フローティングゲートメモリセルの1つ以上を電気的に結合するステップと、
前記複数のページに対応する複数の制御回路であって、前記ページに選択的に信号を結合する複数の制御回路を設けるステップと、
前記複数の前記制御回路に対応し、前記制御回路による前記ページへの前記選択的結合を可能にする複数の制御信号を提供するステップと、を含み、
前記不揮発性フローティングゲートメモリセルの前記消去と書込みの双方の動作が、前記対応する制御回路によって選択的に結合される前記信号を有する前記ページの前記不揮発性フローティングゲートメモリセルの少なくとも一部で実行でき、
前記不揮発性フローティングゲートメモリセルの前記アレイが複数の行と列の1つ以上に配置され、複数のセルの1つ以上が電気結合されて複数のページの1つ以上を形成し、前記セル各々が、第一の領域と、離間した第二の領域と、前記第一の領域と前記第二の領域との間のチャネル領域と、フローティングゲートと、制御ゲートとを有し、前記アレイが、
複数のページ−ワード線であって、各ページ−ワード線が前記ページのうちの1つにおいて1つ以上の前記メモリセルの前記制御ゲートに接続する複数のページ−ワード線と、
複数のページ−ソース線であって、各ページ−ソース線が前記ページのうちの1つにおいて全ての前記メモリセルの前記第二の領域に接続する、複数のページ−ソース線と、
複数のビット線であって、各ビット線が前記メモリセル列のうちの1つにおいて全ての前記メモリセルの前記第一の領域に接続する、複数のビット線と、
行と列に配置された複数の制御回路であって、各制御回路が前記ページの前記ページ−ワード線と前記ページ−ソース線とに選択的に信号を結合する複数の制御回路と、
複数の制御回路行線であって、各制御回路行線が制御回路行内の前記制御回路の全てに接続し、かつ前記制御回路行内の前記の全制御回路における選択的結合を可能にする、複数の制御回路行線と、
複数のワード線であって、ワード線の1本以上が前記各制御回路列内の前記制御回路の全てに接続し、前記制御回路による前記ページ−ワード線に選択的に結合される、複数のワード線と、
複数のソース線であって、ソース線の1本以上が前記各制御回路列内の前記制御回路の全てに接続し、前記制御回路による前記の複数のページ−ソース線に選択的に結合される、複数のソース線と、を含む、
方法。 - 前記複数の制御回路の各々が、
前記制御回路行線の電圧レベルに依存して、前記ソース線と前記ワード線を前記ページ−ソース線と前記ページ−ワード線とに結合するように構成されているトランジスタ回路を含む、請求項9に記載の方法。 - 前記アレイの物理的な配置が、
第一の列と、離間した第二の列であって、前記複数のページと前記複数のページ用の前記制御回路を形成するように、前記メモリセル用の前記電気結合を有する第一の列と第二の列と、
前記第一の列と第二の列との間の第三の列の不揮発性フローティングゲートメモリセルとを含む、請求項9に記載の方法。 - 前記アレイの物理的な配置が、前記制御回路を整列するステップと、前記第一の列と第二の列を、前記第三の列のメモリセルの前記複数のページのうちの対応する1つ以上に電気結合する前記ステップと、を更に含む、請求項11に記載の方法。
- 前記メモリセルの各々が、第一の領域と、離間した第二の領域と、前記第一の領域と第二の領域との間のチャネル領域と、前記チャネル領域の少なくとも一部の上に配置され、かつ前記チャネル領域から絶縁されたフローティングゲートと、前記フローティングゲートの少なくとも一部と前記フローティングゲートが上に配置されていない前記チャネル領域のいずれかの部分の上に配置された制御ゲートと、を有するタイプであって、前記制御ゲートが前記チャネル領域及び前記フローティングゲートから絶縁され、前記フローティングゲート及び/又は前記制御ゲートが前記第一の領域の一部と前記第二の領域の一部との上に配置され、かつそれから絶縁されている、請求項9に記載の方法。
- 前記メモリセルの各々は、前記フローティングゲートが前記チャネル領域の一部と前記第二の領域の一部との上に配置され、かつそれらから絶縁され、さらに前記制御ゲートが前記フローティングゲートと前記フローティングゲートが上に配置されていない前記チャネル領域の一部との上に配置され、かつそれらから絶縁され、前記制御ゲートが前記第一の領域の一部の上に配置され、かつそれら絶縁されているタイプである、請求項13に記載の方法。
- 不揮発性フローティングゲートメモリセルのアレイがフラッシュEEPROMを含む、請求項9に記載の方法。
- 小ページサイズの消去及び書込み動作を有する不揮発性フローティングゲートメモリセルのアレイであって、
不揮発性フローティングゲートメモリセルから成る複数の前記アレイと、
複数のページであって、ページの各々が電気結合された不揮発性フローティングゲートメモリセルの1つ以上のアレイを有する、複数のページと、
前記の複数のページに対応し、前記ページに選択的に信号を結合する複数の制御回路と、
前記複数の前記制御回路に対応し、前記制御回路による前記ページへの前記選択的結合を可能にする複数の制御信号と、を含み、
不揮発性フローティングゲートメモリセルの前記アレイの前記消去と書込みの双方の動作が、前記対応制御回路によって選択的に結合される前記信号を有する前記ページの前記不揮発性フローティングゲートメモリセルの少なくとも一部で実行でき、
不揮発性フローティングゲートメモリセルの前記アレイが複数の行と列の1つ以上に配置され、前記複数のセルの1つ以上が複数のページの1つ以上を形成するために電気結合され、前記各セルが、第一の領域と、離間した第二の領域と、前記第一の領域と第二の領域との間のチャネル領域と、フローティングゲートと、制御ゲートとを有し、前記アレイが、
複数のページ−ワード線であって、各ページ−ワード線が前記ページのうちの1つにおいて1つ以上の前記メモリセルの前記制御ゲートに接続する、複数のページ−ワード線と、
複数のページ−ソース線であって、各ページ−ソース線が前記ページのうちの1つにおいて全ての前記メモリセルの前記第二の領域に接続する、複数のページ−ソース線と、
複数のビット線であって、各ビット線が前記メモリセル列のうちの1つにおいて全ての前記メモリセルの前記第一の領域に接続する複数のビット線と、
行と列に配置された複数の制御回路であって、各制御回路が前記ページの前記ページ−ワード線と前記ページ−ソース線とに信号を選択的に結合する、複数の制御回路と、
複数の制御回路行線であって、各制御回路行線が制御回路行内の前記制御回路の全てに接続し、前記制御回路行内の前記制御回路の全てにおいて選択的結合を可能にする、複数の制御回路行線と、
複数のワード線であって、ワード線の1つ以上が前記各制御回路列内の前記制御回路の全てに接続し、前記制御回路によって前記ページ−ワード線に選択的に接続された複数のワード線と、
複数のソース線であって、ソース線の1つ以上が前記各制御回路列内の前記制御回路の全てに接続し、前記制御回路によって前記複数のページ−ソース線に選択的に結合された複数のソース線と、を含む、
不揮発性フローティングゲートメモリセルのアレイ。 - スマートカード用途の埋込みマイクロプロセッサであって、
BIOSコードを記憶するように構成されたROMのアレイと、
プログラムコードを記憶するように構成され、OTPROMとして実装された不揮発性フローティングゲートメモリセルの第一のアレイと、
データを記憶するように構成され、小ページサイズの消去及び書込み動作を有する不揮発性フローティングゲートメモリセルの第二のアレイと、を含み、
不揮発性フローティングゲートメモリセルの前記第二アレイが、
複数のページを形成するように電気結合され、第一の領域と、離間した第二の領域と、前記第一の領域と第二の領域との間のチャネル領域と、フローティングゲートと、制御ゲートと、を有する前記複数のセルの1つ以上と、
複数のページ−ワード線であって、各ページ−ワード線が前記ページのうちの1つにおいて前記メモリセルの1つ以上の前記制御ゲートに接続する複数のページ−ワード線と、
複数のページ−ソース線であって、各ページ−ソース線が前記ページのうちの1つにおいて全ての前記メモリセルの前記第二の領域に接続する複数のページ−ソース線と、
複数のビット線であって、各ビット線が前記メモリセル列のうちの1つにおいて全ての前記メモリセルの前記第一の領域に接続する複数のビット線と、
行と列に配置された複数の制御回路であって、各制御回路が1つ以上の前記ページの前記ページ−ワード線と前記ページ−ソース線の双方に選択的に信号を結合する複数の制御回路と、
複数の制御回路行線であって、各制御回路行線が制御回路行内の前記制御回路の全てに接続し、かつ前記制御回路行内の前記制御回路の全てにおける前記選択的結合を可能にする、複数の制御回路行線と、
複数のワード線であって、前記ワード線の1つ以上が前記各制御回路列内の前記制御回路の全てに接続し、前記制御回路により前記ページ−ワード線に選択的に結合される、複数のワード線と、
複数のソース線であって、前記ソース線の1つ以上が前記各制御回路列内の前記制御回路の全てに接続し、前記制御回路により前記複数のページ−ソース線に選択的に結合される複数のソース線と、を含む、
埋込みマイクロプロセッサ。 - 前記の不揮発性フローティングゲートメモリセルの第二のアレイが、
複数のページであって、ページの各々が電気結合した不揮発性フローティングゲートメモリセルの1つ以上のアレイを有する複数のページと、
前記ページに対応し、前記ページに選択的に信号を結合する前記複数の制御回路と、
前記複数の前記制御回路に対応し、前記制御回路による前記ページへの前記選択的結合を可能にする複数の制御信号と、を含み、
前記不揮発性フローティングゲートメモリセルの前記アレイの前記消去及び書込みの双方の動作が、前記対応する制御回路によって選択的に結合された前記信号を有する前記ページの前記不揮発性フローティングゲートメモリセルの少なくとも一部で実行できる、請求項17に記載のスマートカード用途の埋込みマイクロプロセッサ。 - 不揮発性フローティングゲートメモリセルの前記第一の及び/又は第二のアレイがフラッシュEEPROMセルのアレイを含む、請求項17に記載の埋込みマイクロプロセッサ。
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