JP5339759B2 - 自己適応型及び自己調整型多レベル不揮発性メモリ - Google Patents
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Description
消去モード
プログラミングモード
読取モード
I/Oブロック610から読取命令及びアドレスを受信した後、NORアレイ620は読取モード内にある。読取オペレーションでは、4ビット状態レジスタ601は、(0,0,0,0)から開始し、読取クロックによって(1,1,1,0)まで増分的に(incrementally)駆動される。DAC604の入力に対する4ビット−8ビット電圧ポインタ602を介して、DAC604からの出力信号はS1からS15への階段電圧を提供する。センス増幅器及びビットラインブロック613において、全ての符合するビットラインに対する比較器317の入力線316bは、基準電圧Vref(図3に示される316b、319a、318)に切り換えられる。最初に、ブロック611内のデータバッフア内のデータは全て(1,1,1,1)の状態のために「1」に予め設定される。比較器317の出力信号は、コンボ論理回路612内へ供給される。符合する比較器の出力信号が、S1からSi+1への階段電圧に応答して原状態から反対状態に変化したとき、論理回路612は、4ビット状態レジスタ601からの「状態ビット」を符合するビットラインに関するデータバッフア611内に通過させるようにトランスミッションゲートの切り換えを行う。規定のビットラインに関連するデータバッフア611が一杯になった後に、後続の連続過程におけるデータバッフアの上書きを防止するべくデータバッフアのロック(lock)を目的として論理状態がフィードバックする。選択されたワードライン上において印加されたワードライン電圧が階段電圧S14から最終段電圧S15に切り換わったとき、(1,1,1,0)が、他の状態がデータバッフアに書き込まれたのと同じ方法にてデータバッフアに書き込まれ、一方、(1,1,1,1)に関する論理状態は(1,1,1,1)の予め設定した値によっており、符合するビットラインに関するブロック613内の比較器317の出力信号が、全ての段電圧S1,...,S15に応答してその原状態を変化させないとの条件によって決定される。
自己調整
NAND型NVMアレイ
消去モード
プログラミング
読取モード
自己調整
本発明の特徴として、閾値レベル間の保護帯域電圧が、メモリセルの老化に伴い、時の経過による閾値電圧内の変位にも拘わらず、セルの閾値電圧がいぜんとしてメモリセル内に格納された適正な2進ワードを表すことを確実にする。これは、メモリが長期の寿命にわたりその仕様を満たすことを確実にする。本発明のシステムが、そのメモリセルの閾値電圧が変位するほどに多数回繰り返し使用された特定メモリセル上で動作した場合、本発明のシステムは、閾値電圧のその変位を検出し、そして、NVMセルに格納されるデータの特定値に対して設計されたウインドウ内にメモリセルのオペレーションを戻すようにMOSFETチャネルの上のフローティングゲート又は誘電体上に蓄積される電荷量を調節することができる。本発明は、基本的に、メモリセルを電圧及び電流の予定動作範囲内に戻すためにメモリセルの再調整を行う。この理由から、本発明は、しばしば、「自己調整型」方法及び構造、を使用する、又は、であると言及される。本発明に従い、通常条件下のメモリセルの実作動は、メモリセルを所望仕様内に戻すように調節されることができる。結果的に、通常は仕様外であるとして排除されるメモリを本発明の方法及び構造によって仕様内へ戻すことが可能である。本発明は、フローティングゲート上に又は誘電体上に与えられた電荷が、常に、閾値応答を所望範囲内に戻す適正量であることを確実にする。
311 階段ゲート電圧源
315 センス増幅器
317 比較器
318 基準電流(電圧)源
320a 下方基準電流(電圧)源
320b 上方基準電流(電圧)源
330 制御ゲート電極
Q1 電荷トラッピングトランジスタ
Claims (12)
- 電荷の受け取り及び蓄積を行ってセルの閾値電圧を変えるためのフローティングゲート又は誘電体と、電圧の印可を受ける制御ゲートであって、前記制御ゲート上の電圧が前記セルの前記閾値電圧以上のときに前記セルをターンオンする制御ゲートとを有する不揮発性メモリセルの閾値電圧を調節する方法であって、
前記メモリセルに蓄積されたデータをデータバッファに読み出す過程と、
前記メモリセルのために選択される閾値電圧を前記データバッファ内の前記データに基づいて決定する過程と、
前記選択された閾値電圧に応じた電圧が前記制御ゲートに印加された後に前記メモリセルからの電流を計測する過程と、
前記計測された電流を、前記メモリセルの制御ゲートに前記選択された閾値電圧が印加されたときに流れるであろう電流と比較する過程と、
前記制御ゲートに前記選択された閾値電圧が印加されたときに、計測された前記電流が前記選択された閾値電圧に対する所望範囲内にない場合には、前記計測された電流が前記所望範囲内の値を取るように、前記フローティングゲート又は誘電体上の電荷を調節する過程を含むことを特徴とする方法。 - 前記フローティングゲート上の電荷を調節する過程が、前記フローティングゲート上に追加的電荷を与えて前記不揮発性メモリセルからの出力電流を前記選択された閾値電圧に関連する許容差帯域内に入れる過程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記フローティングゲート上の電荷を再調節する過程が、前記フローティングゲート上の電荷を削減して前記不揮発性メモリセルからの出力電流を選択された閾値電圧に関連する許容差帯域内に入れる過程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 電荷の受け取り及び蓄積を行ってセルの閾値電圧を変えるフローティングゲート又は誘電体と、電圧の印可を受ける制御ゲートであって、前記制御ゲート上の電圧がセルの閾値電圧以上のときにセルをターンオンする制御ゲートを有する不揮発性メモリセルの閾値電圧を調節する構造体であって、
前記メモリセルに蓄積されたデータがデータバッファに読み出され、前記データバッファ中の前記データにしたがって、前記メモリセルのために選択される閾値電圧が決定される調節モードに前記メモリセルを設定する手段と、
前記選択された閾値電圧に応じた電圧が前記制御ゲートに印加された後に前記メモリセルからの電流を計測する手段と、
前記計測された電流を、前記不揮発性メモリセルの制御ゲートに前記選択された閾値電圧が印加されたときに流れるであろう電流と比較する手段と、
前記制御ゲートに前記選択された閾値電圧が印加されたときに、計測された前記電流が前記選択された閾値電圧に対する所望範囲内にない場合には、前記測定された電流が前記所望範囲内の値を取るように、前記フローティングゲート又は誘電体上の電荷を調節する手段とを含むことを特徴とする構造体。 - 前記フローティンクゲート上の電荷を調節する手段が、前記フローティングゲート又は誘電体上に追加的電荷を与えて前記不揮発性メモリセルからの出力電流を選択された閾値電圧に関連する許容差帯域内に入れる手段を含むことを特徴とする請求項4に記載の構造体。
- 前記フローティングゲート上の電荷を調節する手段が、前記フローティングゲート又は誘電体上の電荷を削減して前記不揮発性メモリセルからの出力電流を選択された閾値電圧に関連する許容差帯域内に入れる手段を含むことを特徴とする請求項4に記載の構造体。
- 各不揮発性メモリセルが、電荷の受け取り及び蓄積を行ってセルの閾値電圧を制御するフローティングゲート又は誘電体と、電圧の印可を受ける制御ゲートであって、前記制御ゲート上の電圧がセルの閾値電圧以上のときにセルをターンオンする制御ゲートとを有する該不揮発性メモリセルのアレイと、
メモリセル内に蓄積されたデータを読み出すためのデータバッファ及び前記データバッファ内のデータに基づいて前記メモリセルのための選択された閾値電圧を決定するための手段と、
選択された閾値電圧応じて電荷をいずれか1つをアレイ内の各メモリセルに関連するフローティングゲート又は誘電体上に与える手段と、
前記制御ゲートに印加される選択された閾値電圧に応答してセルのターンオンを可能とすると信じられる量の電荷が各メモリセルに関連するフローティングゲート又は誘電体上に付与され且つ前記選択された閾値電圧に応じた電圧が前記制御ゲートに印加された後に各メモリセルからの電流を計測する手段と、
計測された前記電流を、各不揮発性メモリセルの制御ゲートに選択された閾値電圧が印加されたときに流れるであろう電流と比較する手段と、
前記制御ゲートに前記選択された閾値電圧が印加されたときに、メモリセルから流れるであろう電流の範囲の外に計測された前記電流がある場合には前記電流が、前記制御ゲートに印加される選択された閾値電圧に関する所望範囲内の値を取るように、各メモリセルのフローティングゲート又は誘電体上の電荷を調節する手段とを含むことを特徴とする構造体。 - 前記フローティンクゲート上の電荷を調節する手段が、
フローティングゲート又は誘電体上に追加的電荷を与えて不揮発性メモリセルからの出力電流を選択された閾値電圧に関連する許容差帯域内に入れる手段を含むことを特徴とする請求項7に記載の構造体。 - 前記フローティングゲート上の電荷を調節する手段が、
フローティングゲート又は誘電体上の電荷を削減して不揮発性メモリセルからの出力電流を選択された閾値電圧に関連する許容差帯域内に入れる手段を含むことを特徴とする請求項7に記載の構造体。 - アレイ内の1以上の不揮発性メモリセルの閾値電圧が最小所望値より下に降下した場合にアレイ内の1以上の不揮発性メモリセルのフローティングゲート又は誘電体上に電荷を追加する手段をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の構造体。
- M行N列に配置された不揮発性メモリセルのアレイであって、アレイ内の各セルが異なる電荷量を蓄積することが可能なアレイと、
行mへ複数の選択された電圧を連続して印加し、これにより前記行に接続する選択された個々の不揮発性メモリセルに異なる大きさの電荷を蓄積する電圧源(ここでmは1以上M以下の整数)と、
行mに比較的低い電圧を印加する間に所望の電荷を蓄積した不揮発性メモリセルが、行mに比較的高い電圧が印加されるのにともなってその蓄積された電荷が改変を受けることを防止する論理回路と、
何らかの理由で1若しくは複数のメモリセル上の電荷が減少した場合、行mに関連する1若しくは複数のメモリセル上に所望の電荷を再蓄積する回路を含み、
前記論理回路は、
前記メモリセルの1つに蓄積されたデータをデータバッファに読み出すための回路と、
電荷が減少していない場合の前記データバッファ内のデータに対応する閾値電圧を、データを蓄積している前記メモリセルの閾値電圧と比較することにより電荷の損失を判断するための回路とを含むことを特徴とする構造体。 - 最初に行mに第1の大きさの電圧増分を印加し、1若しくは複数の選択された不揮発性メモリセル内に蓄積された電荷が或る大きさに達したとき、前記1若しくは複数の選択された不揮発性メモリセル上に所望の電荷が蓄積されるまで行mに第2の大きさの電圧増分を印加するように前記電圧源を働かせる手段をさらに含み、前記第2の大きさは前記第1の大きさより小さいことを特徴とする請求項11に記載の構造体。
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