KR970706579A - 아날로그 및 디지탈 저장을 위한 비휘발성 전기적 변환가능 반도체 메모리(non-volatile electrically alterable semiconductor memory for analog and digital storage) - Google Patents

아날로그 및 디지탈 저장을 위한 비휘발성 전기적 변환가능 반도체 메모리(non-volatile electrically alterable semiconductor memory for analog and digital storage) Download PDF

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KR970706579A
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리차드 티. 심코
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페릭스 제이. 로젠가텐
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Abstract

비휘발성 메모리 어레이에 아날로그 기억장소를 달성하는 방법 및 장치.
이 메모리 어레이는 소거를 위해 파울러- 노드하임 터널링을 이용하고 프로그래밍을 위해 열 전자 주입을 이용하는 메모리 셀로 이루어진다. 셀로의 기입은 셀이 미소중가로 프로그램되는 프로그램동작에 대한 제어시퀀스가 뒤따르는 초기 소거에 의해 수행된다. 저장전압은 각각의 프로그래밍 스텝후에 판독되고 셀로부터의 판독전압이 소망 아날로그 레벨과 같거나 약간 높을 때 프로그램 스텝의 시퀀스가 종료된다. 셀에 대한 판독조건은 포지티브 전압을 드레인 또는 공통선에 인가하고 포지티브전압을 제어게이트에 인가한다. 소스는 부하디바이스를 통해 네거티브(접지) 파워 공급에 접속된다. 셀로부터의 출력은 소스노드에 존재하는 실제전압이다.

Description

아날로그 및 디지탈 저장을 위한 비휘발성 전기적 변환가능 반도체 메모리(NON-VOLATILE ELECTRICALLY ALTERABLE SEMICONDUCTOR MEMORY FOR ANALOG AND DIGITAL STORAGE)
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제3도는 본 발명의 바람직한 실시예의 메모리 어레이 구조를 예시하는 블록도, 제4도는 본 발명의 바람직한 실시예의 프로그램 제어회로의 세부 사항을 나타내는 회로도.

Claims (39)

  1. 부동게이트 저장 셀의 어레이로써 가각의 부동게이트 저장 셀이 이 부동게이트 저장셀의 부동게이트 상에 있는 전하에 종속되어 소거되며 각각의 아날로그 전압을 저장하는 상기 부동게이트 저장셀의 어레이;와 전하의 파울러-노드하임 터널링을 사용하여 부동게이트 저장 셀의 어레이의 부동게이트 저장 셀을 소거하는 회로;와 각각의 부동게이트 저장 셀에 저장된 전압을 판독하는 회로;와 각각의 아날로그 전압을 판독하기 위해 열 전자주입을 사용하여 각각의 부동게이트 저장 셀을 프로그래밍하는 회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부동게이트 저장 셀은 게이트, 부동게이트, 소스 및 드레인을 가지며 상기 소스 및 드레인은 그들 사이에 채널이 정의되는 소스 및 드레인이고, 상기 부동게이트는 프로그래밍 동안 상기 채널을 따라 급격한 전압 변화를 제공하기 위해 드레인의 일부분과 상기 채널의 일부분이 가로놓이는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 아날로그 전압을 판독하기 위해 열 전자 주입을 사용하여 부동게이트 저장 셀을 프로그래밍하는 회로는, 판독동작이 상기 각각의 아날로그전압과 실질적으로 동일한 전압을 판독할 때 까지 각각의 상기 부동 게이트 저장셀을 증가방식으로 프로그래밍하는 다수의 프로그램/판독/비교 사이클을 수행하는 회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 열 전자 주입을 사용하여 부동게이트 저장 셀을 프로그래밍하는 회로는 다음 프로그램/판독/비교 사이클로 된 다음 판독동작 이전에 부동게이트 저장 셀에 초대 소정의 다수의 프로그래밍 펄스수까지 제공하기 위해 다수의 프로그램/판독/비교 사이클로 된 각각의 프로그램 동작을 위한 회로로 이루어지며, 상기 프로그램/판독/비교 사이클의 각각의 비교동작을 위한 회로는 셀을 프로그래밍하기 위해 프로그램/판독/비교 사이클의 된 다음 프로그램 동작동안 사용될 다음 소정수의 다수 프로그래밍 펄수의 수가 얼만큼 많은 수 인지를 판정하기 위해 행해져야 할 남아있는 셀 프로그래밍의 양에 응답하는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  5. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서, 부동 게이트 저장 셀로된 어레이는 저장 셀로 이루어진 다수의 행 및 열으 갖는 부동 게이트 저장 셀로된 어레이이고, 상기 각각의 부동게이트 저장 셀은 게이트, 부동게이트 및 소스와 드레인을 가지며, 이 소스와 드레인간에 채널이 정의되고, 저장 셀로 이루어진 행의 인접 쌍의 모든 저장 셀의 드레인은 공통 드레인선에 결합되는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 어레이내의 상이한 위치에서 다수의 드레인 선을 연결하는 다수의 금속 컨덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압저장 디바이스.
  7. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서, 디지탈-아날로그 변환기에 제공된 다중 비트 디지탈 신호에 응답하여 각각의 저장 셀에 이산 아날로그 전압을 제공하기 위해 상기 각각의 저장을 프로그래밍하는 회로에 접속된 상기 디지탈-아날로그 변환기와, 각각의 상기 다중비트 디지탈 신호에 상기 각각의 저장 셀로부터 판독된 아날로그 신호 레벨을 변환하기 위해 상기 각각의 저장 셀에 저장된 전압을 판독하는 회로에 결합된 아날로그-디지탈 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  8. 제3항 또는 제4항에 있어서, 부동게이트 저장 셀의 어레이는 저장 셀로 이루어진 다수의 행 및 열을 갖는 부동게이트 저장 셀의 어레이이고, 상기 각각의 부동게이트 저장 셀은 게이트, 부동게이트 및 소스와 드레인을 가지며, 이 소스와 드레인 간에 채널이 정의되고, 저장 셀로 이루어진 행의 인접한 쌍의 모든 저장 셀의 드레인은 공통 드레인 선에 연결되고, 각각의 상기 프로그래밍 펄스는 소정 전류 및 주기를 갖는 전류펄스를 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 저장 셀로 이루어진 행 내의 다수의 부동게이트 저장 셀은 동시에 개시되는 병렬 프로그램/판독/비교 사이크로 프로그램되고, 각각의 부동게이트 저장 셀을 위한 프로그래밍 펄스는, 이 셀에 대한 판독동작이 각각의 아날로그 전압과 실질적으로 동일한 전압을 판독한 후에, 공통 드레인 선에 결합됨으로써, 이 공통 드레인선 내의 전류는 추가의 프로그래밍이 필요하도록 프로그래밍되는 다수의 부동게이트 저장 셀의 수에 무관하게 실질적으로 일정한 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 어레이내의 상이한 위치에 다수의 공통드레인 선을 함께 연결하는 다수의 금속 컨덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  11. 부동게이트 저장 셀의 어레이이로써 각각의 부동게이트 저장 셀이 이 부동게이트 저장셀의 부동게이트 상에 있는 전하에 종속되어 소거되며 각각의 아날로그 전압을 저장하는 상기 부동게이트 저장 셀의 어레이;와 전하의 파울러-노드하임 터널링을 사용하여 부동게이트 저장 셀의 어레이의 부동게이트 저장 셀을 소거하는 회로;와 각각의 아날로그 전압을 판독하기 위해 부동 게이트에 열 전자 주입을 제공하기 위해 각각의 저장 셀을 통하여 전류 펄스를 사용하여 각각의 저장 셀을 프로그래밍하는 회로;와 각각의 저장 셀에 저장된 전압을 판독하기 위해 소스 폴로우어로서 각각의 아날로그 전압 저장 셀을 결합하며, 프로그래밍 동안 부동게이트의 전압에 대한 변화는 판독동작동안 저장 셀의 소스ㅡ 변화로써 직접 명백히 나타나는 회로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 부동게이트 저장 셀은 게이트, 부동게이트, 소스 및 드레인을 가지며 상기 소스 및 드레인은 그들 사이에 채널이 정의되는 소스 및 드레인이고, 상기 부동게이트는 프로그래밍 동안 상기 채널을 따라 급격한 전압 변화를 제공하기 위해 드레인의 일부분과 상기 채널의 일부분이 가로놓이는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  13. 제11항에 있어서, 아날로그 전압을 판독하기 위해 열전자 주입을 사용하여 각각의 저장 셀을 프로그래밍 하는 회로는 판독동작이 상기 각각의 아날로그 전압과 실질적으로 동일한 전압을 판독할 때까지 각각의 상기 부동 게이트 저장 셀을 증가방식으로 프로그래밍하는 다수의 프로그램/판독/비교 사이클을 수행하는 회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 열 전자 주입을 사용하여 부동게이트 저장 셀을 프로그래밍하는 회로는, 다음 프로그램/판독/비교 사이클로 이루어진 다음 판독 동작 이전에 부동게이트 저장 셀에 최대의 소정 다수의 프로그래밍 펄스수 까지 제공하기 위해 다수의 프로그램/판독/비교 사이클로 된 각각의 프로그램 동작을 위한 회로로 이루어지며, 상기 프로그램/판독/비교 사이클의 각각의 비교동작을 위한 회로는 셀을 프로그래밍하기 위해 프로그램/판독/비교 사이클로 된 다음 프로그램 동작동안 사용될 다음 소정수의 다수 프로그래밍 펄수의 수가 얼만큼 많은 수인지를 판정하기 위해 행해져야 할 남아있는 셀 프로그래밍의 양에 응답하는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  15. 제11항, 제12항, 제13항 또는 제14항에 있어서, 부동 게이트 저장 셀로된 어레이는 저장 셀로 이루어진 다수의 행 및 열을 갖는 부동게이트 저장 셀로된 어레이이고, 상기 각각의 부동게이트 저장셀은 게이트, 부동게이트 및 소스와 드레인을 가지며, 이 소스와 드레인간에 채널이 정의되고, 저장 셀로 이루어진 행의 인접 쌍내의 모든 저장 셀의 드레인은 공통 드레인선에 결합되는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 어레이내의 상이한 위치에서 다수의 드레인 선을 연결하는 다수의 금속 컨덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압저장 디바이스.
  17. 제13항 또는 제14항에 있어서, 부동게이트 저장셀의 어레이는 저장 셀로 이루어진 다수의 행 및 열을 갖는 부동게이트 저장 셀의 어레이이고, 상기 각각의 부동게이트 저장 셀은 게이트, 부동게이트 및 소스와 드레인을 가지며, 이 소스와 드레인 간에 채널이 정의되고, 저장 셀로 이루어진 행의 인접한 쌍내의 모든 저장 셀의 드레인은 공통 드레인 선에 연결되고, 각각의 상기 프로그래밍 펄스는 소정 전류 및 주기를 갖는 전류펄스를 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  18. 제17항에 있어서, 저장 셀로 이루어진 행 내의 다수의 부동게이트 저장 셀은 동시에 개시되는 병렬 프로그램/판독/비교 사이클로 프로그램되고, 각각의 부동게이트 저장 셀을 위한 프로그래밍 펄스는, 이 셀에 대한 판독동작이 각각의 아날로그 전압과 실질적으로 동일한 전압을 판독한 후에, 공통 드레인선에 결합됨으로써, 이 공통 드레인선내의 전류는 추가의 프로그래밍이 필요하도록 프로그래밍 되는 다수의 부동게이트 저장 셀의 수에 무관하게 실질적으로 일정한 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  19. 제18항에 있어서, 상기 어레이내의 상이한 위치에 다수의 공통드레인 선을 함께 연결하는 다수의 금속 컨덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  20. 제11항, 제12항, 제13항 또는 제14항에 있어서, 디지탈-아날로그 변환기에 제공된 다중 비트 디지탈 신호에 응답하여 각각의 저장 셀에 이산 아날로그 전압을 제공하기 위해 상기 각각의 저장을 프로그래밍 하는 회로에 접속된 상기 디지탈-아날로그 변환기와, 각각의 상기 다중비트 디지탈 신호에 상기 각각의 저장 셀로부터 판독된 아날로그 신호 레벨을 변환하기 위해 상기 각각의 저장 셀에 저장된 전압을 판독하는 회로에 결합된 아날로그-디지탈 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장디바이스.
  21. 부동게이트 저장 셀의 부동게이트 상의 전하에 종속되어 소거되고 아날로그 전압을 저장하는 상기 부동게이트 저장 셀; 전자의 파울러-노드하임 터널링을 사용하여 저장 셀을 소거하는 회로;상기 저장 셀에 저장된 상기 아날로그 전압을 판독하는 회로;각각의 아날로그 전압을 판독하기 위해 부동게이트에 열 전자 주입을 제공하기 위해 저장 셀을 통하여 소정 전류의 펄스를 사용함으로써 저장셀을 프로그래밍 하는 회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  22. 제21항에 있어서, 상기 부동게이트 저장 셀은 게이트, 부동게이트, 소스 및 드레인을 가지며 상기 소스 및 드레인은 그들 사이에 채널이 정의되는 소스 및 드레인이고, 상기 부동게이트는 프로그래밍 동안 상기 채널을 따라 급격한 전압 변화를 제공하기 위해 드레인의 일부분과 상기 채널의 일부분이 가로놓이는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  23. 제21항에 있어서, 아날로그 전압을 판독하기 위해 열 전자 주입을 사용하여 부동게이트 저장 셀을 프로그래밍하는 회로는, 판독동작이 상기 각각의 아날로그 전압과 실질적으로 동일한 전압을 판독할 때 까지 각각의 상기 부동 게이트 저장 셀을 증가방식으로 프로그래밍하는 다수의 프로그램/판독/비교 사이클을 수행하는 회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  24. 제23항에 있어서, 열 전자 주입을 사용하여 부동게이트 저장 셀을 프로그래밍하는 회로는 다음 프로그램/판독/비교 사이클로 된 다음 판독 동작 이전에 부동게이트 저장 셀에 최대 소정의 다수의 프로그래밍 펄스수까지 제공하기 위해 다수의 프로그램/판독/비교 사이클로 된 각각의 프로그램 동작을 위한 회로로 이루어지며, 상기 프로그램/판독/비교 사이클의 각각의 비교동작을 위한 회로는 셀을 프로그래밍하기 위해 프로그램/판독/비교 사이클로 된 다음 프로그램 동작동안 사용될 다음 소정수의 다수 프로그래밍 펄스의 수가 얼만큼 많은 수인지를 판정하기 위해 행해져야 할 잔존 셀 프로그래밍의 양에 응답하는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 아날로그 전압 저장 디바이스.
  25. 제21항, 제22항, 제23항 또는 제24항에 있어서, 디지탈-아날로그 변환기에 제공된 다중 비트 디지탈 신호에 응답하여 각각의 저장 셀에 이산 아날로그 전압을 제공하기 위해 상기 각각의 저장을 프로그래밍하는 회로에 접속된 상기 디지탈-아날로그 변환기와, 각각의 상기 다중비트 디지탈 신호에 상기 각각의 저장셀로부터 판독된 아날로그 신호 레벨을 변환하기 위해 상기 각각의 저장 셀에 저장된 전압을 판독하는 회로에 결합된 아날로그-디지탈 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하느느 아날로그 전압 저장 디바이스.
  26. 판독동작이 소정의 아날로그 전압과 실질적으로 동일한 전압을 판독할 대까지 프로그램 펄스에 의해 저장 셀을 증가 방식으로 프로그래밍하기 위한 다수의 프로그램/판독/비교 동작을 실행함으로써 소정의 아날로그 전압을 아날로그 전압 저장 셀 내부에 프로그래밍하는 방법에 있어서, (a) 판독동작이 각각의 아날로그 전압과 실질적으로 동일한 전압을 판독할 때까지 프로그램/판독/비교 사이클로 된 각각의 비교 동작에 대해, 수행되어야 할 잔존 프로그래밍의 양을 산정하는 단계;와 (b) (a)단계에서 결정된 것처럼 행해져야 할 잔존 프로그래밍의 양에 응답하여 프로그램 펄스의 수만큼 저장셀을 증가 방식으로 각각 프로그래밍하는, (a) 단계의 비교동작에 뒤따르는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 단계(b)에 서 수행될 프로그래밍 펄스의 수는 제로에서부터 소정의 최대 수까지의 범위의 수를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제26항에 있어서, 프로그래밍 동안 드레인상에서의 전압증분과 다음 프로그래밍 사이클에서 사용될 그룹 내에서 프로그램 펄스의 수를 정하는 판독동안에 판독에 추가될 신호간에 일치성의 정확도는 아날로그 전압 저장 셀의 제조시에 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제26항에 있어서, 각각의 판독동작에서, 프로그래밍 동안 부동게이트의 전압으로의 변화는 판독동작동안 저장 셀의 소스 전압 변화로서 직접 명확히 나타나는 소스 폴로우어로써 아날로그 전압 저장 셀이 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 판독동작이 소정의 아날로그 전압과 실질적으로 동일한 전압을 판독할 때까지 프로그램 펄스에 의해 저장 셀을 증가 방식으로 프로그래밍 하기 위한 다수의 프로그램/판독/비교 동작을 각각의 아날로그 전압과 실질적으로 동일한 전압을 판독할 때까지 프로그램/판독/비교 사이블로 된 각각의 비교 동작에 대해, 수행되어야 할 잔존 프로그래밍의 양을 산정하는 회로;와 행해져야 할 잔존 프로그램밍의 양에 응답하여 프로그램 펄스의 수만큼 비교동작이 뒤따르는 각각의 프로그래밍 저장셀을 증가 방식으로 프로그래밍하는 회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제30항에 있어서, 상기 프로그래밍하는 회로는 제조로부터 소정의 최대 수까지의 범위인 프로그램 퍼스 수 만큼 비교동작을 뒤따르는 각각의 프로그램동작에 대해 증가방식으로 저장 셀을 프로그래밍 하는 회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제30항에 있어서, 프로그래밍 동안 드레인 상에서의 전압증분과 다음 프로그래밍 사이클에서 사용될 그룹내에서 프로그램 펄스의 수를 정하는 판독동안에 판독에 추가될 신호간에 일치성의 정확도는 아날로그 전압 저장 셀의 제조시에 조정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제30항에 있어서, 각각의 판독 장치에서, 프로그래밍 동안 부동게이트의 전압으로의 변화는 판독동작동안 저장 셀의 소스 전압 변화로서 직접 명확히 나타나는 소스 폴로우어로써 아날로그 전압 저장 셀이 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 다수의 행 및 열로 배열된 부동게이트 저장 셀로 이루어진 어레이로서, 상기 어레이의 가각의 상기 부동게이트 저장 셀을 게이트, 부동게이트, 소스 및 드레인을 포함하고, 상기 다수의 행의 인접 쌍내의 상기 ㅜ동게이트 저장 셀의 각각의 드레인은 공통드레인 선에 결합되는 상기 어레이;와 상기 적어도 일 부동게이트 저장 셀의 상기 드레인에 제1램프 전압 레벨을 갖는 제1다수의 펄스를 인가함으로써 상기 인접 쌍의 제1행의 제1부동 게이트 저장 셀을 프로그래밍하고, 상기 제1램프 전압 레벨과 상이한 제2램프전압 레벨을 갖는 제2다수 펄스를 제2부동게이트 저장 셀의 드레인에 인가함으로써 상기 인접쌍의 제2행의 상기 제1부동게이트 저장 셀을 프로그래밍하는 회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 저장 디바이스.
  35. 제34항에 있어서, 상기 제1 및 제2다수의 펄스의 상기 전압레벨은 서로에 대해 독립적으로 조정가능한 것을 특징으로 하는 저장 디바이스.
  36. 제34항에 있어서, 상기 공통 드레인선과 상기 어레이의 다른 인접행의 부동게이트 저장 셀들을 함께 결합하는 다수의 다른 공통 드레인선을 연결하는 다수의 금속 컨덕터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저장 디바이스.
  37. 제34항에 있어서, 상기 회로는 상기 제1부동게이트 저장 셀과 상기 제2부동게이트 저장 셀에 공통인 상기 소스에 부하 전류를 인가하기 위해 열전자 주입을 사용하고, 상기 부하전류는 약 1마이크로암페어인 것을 특징으로 하는 저장 디바이스.
  38. 다수의 행 및 열로 배열된 부동게이트 저장 셀로 이루어진 어레이로서, 상기 어레이의 각각의 상기 부동 게이트 저장 셀을 게이트, 절연층에 의해 상기 게이트로부터 분리된 부동게이트, 소스 및 드레인을 포함하고, 상기 다수의 행의 인접 쌍내의 상기 부동게이트 저장 셀의 각각의 드레인은 공통드레인 선에 결합되는 상기 어레이;와 일련의 프로그래밍 펄스를 사용하여 상기 어레이의 적어도 일 부동게이트 저장을 프로그래밍하는 회로로서, 각각의 프로그래밍 펄스에 대해 상기 적어도 일부동게이트 저장 셀의 증가하는 문턱값 전압 변화를 야기하기 위해 소정주기동안 상기 적어도 일 부동게이트 저장 셀의 상기 소스에 제한된 부하전류를 인가하도록 각각의 프로그래밍 펄스를 위해 열 전자 주입을 사용하여 상기 회로로 이루어진 것을특징으로 하는 저장 디바이스.
  39. 제38항에 있어서, 상기 회로는 상기 문턱값 전압변화를 각각 프로그래밍 펄스에 대해 단지 0.10볼트 만큼 감소시키기 위해 약 1마이크로암페어가 되는 상기 부하 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 저장 디바이스.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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