200828321 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於記憶體裝置，而更特定言之係關於程式化 非揮發性記憶體裝置。 【先前技術】 提供持久資料儲存器的記憶體裝置使用非揮發性記憶體 單元。一般可藉由半導體晶片來實施該等記憶體裝置。該 Ο Ο 等半導體晶片可用☆電子系統之内冑或者可用☆可以可移 除方式附著於電子系統之記憶卡内。記憶卡—般係用於儲 :數位資料以用於各種產品(例如，電子產品)。記憶卡常 常使用快閃類型或EEPR0M類型的記憶體單元來儲存該資 料。記憶卡具有一相對較小的形狀因子，π已用於為電子 產品（例如’可攜式消費性電子產品）儲存數位資料。記憶 卡之一主要供應商係加州8111111>^3丨6的sanDisk公司。 用以程式化非揮發性記憶體單元之若干方法已為人習 知。-方法施加具有一足夠長的持續時間之一程式化脈衝 來程式化-記憶體單元。為了保證能夠藉由使用此方法來 程式化每-記憶體單元，針對最差情況下㈣件設定程式 化時間及㈣1此’此"過度供應"方法可導致過多的平 :程式化時間及功率。在另—方法中，向—記憶體單元施 :-糸列較短的高電壓程式化脈衝。在每一程式化脈衝 後二施加-標稱電壓讀取脈衝來決定該記憶體單元是否處 ϋ一已程式化狀態。若該記憶體單元處於-已程式化狀 悲’則不施加其他程式傾衝。_，施加—額外的程式 125781.doc 200828321 化脈衝，而讀取及程式化序列一直繼續到該記憶體單元最 終處於一已程式化狀態。此方法之一缺點係與程式與讀取 電壓之間的切換相關聯之時間及功率額外負擔。此方法< 另一缺點係短程式化脈衝（與一長的連續程式化脈衝相比） 之使用趨向於具有較低的能量效率。 最近，用以程式化非揮發性記憶體單元之一方法利用侦 測電路。當程式化一特定記憶體單元時，一偵測電路決定 該記憶體單元是否處於一已程式化狀態。一旦偵測出該記 憶體單元已達到該已程式化狀態，則終止該記憶體單元之 程式化。美國專利案第6,574,145號中提供關於此程式化方 法之額外細節。但是，在程式化記憶體單元時，可能讓該 等記憶體單元經受高電壓及高功率，當該等記憶體單元變 成已程式化而尚未移除程式化電壓時此等高電壓及高功率 便成問題。儘管在已將一記憶體單元程式化後會及時移除 該程式化電壓’但過多的功率可能對已經程式化的記憶體 單元造成破壞。 因此’仍需要改良的記憶體裝置及程式化方法。 【發明内容】 本發明係關於用以程式化一記憶體裝置的記憶體單元之 改良電路及方法。該等改良電路及方法操作用於保護該等 兄憶體單元防範可能在該等記憶體單元的程式化過程中施 加而可能具有破壞性的電能。此外，該等改良的電路及方 法操作用於债測何時已實現該等記憶體單元之程式化。該 等改良的電路及方法對於程式化非揮發性記憶體單元尤其 125781.doc 200828321 有用。在一具體膏 記憶體產品，例如1該記憶體裝置係關於-半導體 卡。本發明二：？體記憶體…一可攜式記憶 用。 、個鸲子的記憶體單元時可能特别有 可以採取諸多方式來訾始士& 實施本發明，包括實施為一方法、 、作二或°又備。下面說明本發明之若干具體實施例。 記憶體裝置’本發明之一具體實施例至少包括. 一非揮發性記憶體元件 、 什，電流監視器，其經組態用以於 視、/瓜經該非揮發性印- 皿 平知旺屺憶體兀件之一程式電流；以及一限
器’其經组離用阳*丨A ”L 、〜、用以限制流經該非揮發性記憶體元件 流。 电 作為；記憶體農置，本發明之另一具體實施例至少包 括· -記憶體陣列，其包括互相疊加地垂直堆疊於一單一 晶片内之複數個記憶體單元層；一_路，其係操作用 於摘測在正在將該記憶體陣列之-記憶體單元程式化時該 記憶體單元何時處於—已程式化狀態；以及—記憶體單元 保羞電路’其係操作用於至少在正在將該記憶體陣列之記 憶體單元程式化時保護該記憶體單元防範過多電能。 作為具有一可經由至少一位元線及至少一字線來存取的 記憶體元件陣列之一記憶體裝置，本發明之一具體實施例 至少包括：一第一場效電晶體，其具有第一、第二及第三 細子’遠第一端子係連接至一第一電位；一第二場效電晶 體，其具有第一、第二及第三端子，該第一端子係連接至 該第一場效電晶體之第二端子，而該第二端子係連接至一 125781.doc -8 - 200828321 Ο Ο 位7G線，一記憶體元件，其係連接至一字線及該位元線； 一第二場效電晶體，其具有第一、第二及第三端子，該第 一端子係連接至該第一電位，該第二端子係連接至一第一 節點，而該第三端子係連接至該第一場效電晶體之第三端 子；一第四場效電晶體，其具有第一、第二及第三端子， 該第一端子係連接至該第一節點，該第二端子係連接至一 第二電位；-第五場效電晶體，其具有第一、第二及第三 端子’該第-端子係連接至—第—電流源，該第二端子係 連接至第二電位，而該第三端子係連接至該第四場效電晶 體之第三端子，該第—端子進—步係連接至該第三端子； -第六場效電晶體，其具有第一、第二及第三端子，該第 -端子係連接至該第-電位，㈣二端子係連接至一第二 節點’而該第三端子係連接至該第—場效電晶體之第三端 子；-第七場效電晶體，其具有第一、第二及第三端子， ，第端子係連接至該第二節點，該第二端子係連接至該 第二電位；-第八場效電晶冑’其具有第一、第二及第三 端子，該第—端子係連接至_第二電流源，該第二端子係 連接至該第二電位，而該第三端子係連接至該第七場效電 晶體之第三端子，該第一端子進一步係連接至該第三端 子，程式控制電路，其係連接至該第二節點；以及一第九 場效電晶體:^具有第―、第二及第三端子，肖第-端子 係連接至自亥弟一雷你，▲方榮_山1 Μ弟一、子係連接至該第一場效電 晶體之第三端子，而姑给一 “弟二知子係連接至該程式控制電 路其中.亥第一場效電晶體之第三端子係連接至該第一節 125781.doc 200828321 點 作為一電子系統，本發明之— 咨Μ從^ # ，、體實^例至少包括：一 貝科獲取裝置；以及一資料儲 ,.. 1予衣置，其係以可移除的方 式耦合至該資料獲取裝置。該 ^ 该貝枓儲存裝置儲存藉由該資 科獲取裴置獲取之資料。該資 叶储存裝置至少包括·· 一資 枓儲存元件陣列；一偵測電路，苴 ' ，、係刼作用於偵測在正在 將違陣列之一資料儲存元 式化時该資料儲存元件何時 Γ、 處於一已程式化狀態；以及一 乂及保遵電路，其係操作用於至 >在正在將該記憶單元程式 夺保濩該陣列之資料儲存元 件防乾過多電能。 作為用以程式化一記憶體裝置 〈万法，本發明之一具 體實施例至少包括以下動作·敌 勁作·啟動一非揮發性記憶體元件 之程式化；將用於程式化該非揮發性記憶體元件之一程式 電流限制為不超過一最大電流；以及當該程式電流達到一 預定位準時撤消該非揮發性記憶體元件之程式化。 作為-用以程式化在-記憶體元件陣列巾之—非揮發性 記憶體元件的方法，本發明之一具體實施例至少包括以下 動作：將-程式電流麵合至該非揮發性記憶體元件以將該 非揮發性記憶體元件程式化；監視流經該非揮發性記憶體 7G件之程式電流；及將流經該非揮發性記憶體元件之電流 限制於-電流限制位準，該電流限制位準係設定為高於該 程式電流。 從結合藉由範例方式說明本發明原理之附圖進行的以下 詳細說明，將明白本發明之其他方面及優點。 12578l.doc -10- 200828321 【實施方式】 本發明係關於用以程式化一記憶體裝置的記憶體單元之 改良電路及方法。該等改良的電路及方法操作用於保護該 等記憶體單s防範可能在該等記憶體單元的程式化過程^ 施加而可能具有破壞性的電能。此外，該等改良的電路及 方法操作用於偵測何時已實現該等記憶體單元之程式化。 該等改良的電路及方法對於程式化非揮發性記憶體單元尤 其有用。在一具體實施例中，該記憶體裝置係關於一半導 體記憶體產品，例如一半導體記憶體晶片或一可攜式記憶 卡。本發明在用於兩個端子的記憶體單元時可能特別有 用。 下面參考圖1至7來說明本發明之此方面之具體實施例。 但是’熟習此項技術者很容易便會明白本文相對於此等圖 式所作之詳細說明係基於說明目的，因為本發明延伸超出 此等有限具體實施例。 圖1係依據本發明之一具體實施例之一記憶體裝置1〇〇之 方塊圖。该§己憶體裝置1 〇〇包括一記憶體元件1 。該記 憶體元件102係（例如）一非揮發性記憶體元件。用於一非揮 發性§己憶體元件之一實施方案係一二極體或抗溶絲類型的 記憶體元件。該記憶體元件1〇2 一般係一記憶體陣列之部 分。可以藉由位元線1 〇4及字線1 〇6來存取該記憶體陣列内 的各種記憶體元件。因此，該記憶體元件1〇2係顯示為耦 合於一位元線104與一字線1〇6之間。在程式化該記憶體元 件102時，橫跨該記憶體元件102施加一電壓以在該記憶體 125781.doc 11 200828321 元件102中引起一實體特性改變。作為一範例，當該記憶 體元件102對應於一抗熔絲類型的裝置時，該記憶體元件 102之程式化係稱為"彈出，，或，，燒斷”熔絲。 该圮憶體裝置1 〇〇包括一程式化開關丨〇8。該程式化開關 108麵合至一用於程式化之電壓電位（Vp)。當藉由一程式 控制電路110來致能該程式化開關1 〇8時，從該電壓電位 (Vp)將一程式電流（Ipmg)供應給一電流監視器112。該電流 監視器112監視流經該記憶體元件ι〇2之程式電流（Ipmg)。 在此’在此具體實施例中，流經該記憶體元件1 〇2之電流 量提供關於是否已將該記憶體元件1〇2程式化之一指示。 換言之，當正藉由該程式電流（Ipmg)將該記憶體元件1〇2 程式化時，該電流監視器112監視該程式電流（ipmg)之位 準。將該電流監視器112所偵測出的受監視電流位準供應 給該程式控制電路110。該程式控制電路110依據該受監視 電流位準來決定是否已將該記憶體元件1〇2完全程式化。 當該程式控制電路110決定已將該記憶體元件102程式化 時，該程式控制電路110可以向該程式化開關108發信以撤 消該程式化。在一具體實施例中，該程式控制電路11 〇可 以在撤消該程式化之前施加一延遲。 該記憶體裝置100還包括一限流器114。該限流器114操 作用於限制在程式化該記憶體元件102時允許使用的最大 電流量。換言之，該限流器114防止該程式電流（Ipmg)超 過一最大電流位準。該限流器114因此保護該記憶體元件 102在該記憶體元件1〇2之程式化過程中或之後免受破壞。 125781.doc -12- 200828321 除在一程式化過程中提供針對一記憶體元件之保護外， 一限流器還可以在不受程式化時保護一記憶體元件。例 如，在某些具體實施例中，在程式化之前預先執行一預充 電來改良該程式化。因此，在預充電過程中亦可以使用針 對該等記憶體單元之保護來保護該等記憶體元件。 就程式化時間及功率而言，該等記憶體單元之程式化可 能效率較高。例如，由於用於預充電之電流可以係設定為 該記憶體單元所能承受之最大位準，因此可以給一記憶體 單兀快速預充電。此外，在程式化一記憶體單元時，程式 化發生時間僅限於其所需要的時間長度。即，與一固定的 程式化持續時間不同，一旦一記憶體單元變成已程式化， 則可以停止其程式化。另外，程式化頻寬（每一單位時間 可以程式化之記憶體單元數目）可能較高。在一具體實施 例中，可以同時程式化沿一字線之複數個記憶體單元。 斤矛。式化的$憶體元件可以係關於一非揮發性記憶體單 元（p在移除電力時其資料不會遺失或變更之一記憶體 單凡）。儘官可以使用任何合適的記憶體陣列，但在一具 體實施例中，該記憶體單元係一三維記憶體陣列之部分， 此就減小的尺寸及製造成本之相關聯減小而言可以提供經 濟性。在_實施方案中，該記憶體陣列可以包括作為記憶 =單兀的夕層之_垂直陣列。該記憶體陣列可以係用於可 u 4費者電子產品之—緊密的模組記憶體裝置之部分。 在具體實施例中，該記憶體單元係場可程式化。場可程 式化a體單元係製造成處於—初始、未程式化數位狀態 125781.doc -13 - 200828321 並可於製造後的一時間切換至一替代的已程式化數位狀態 之記憶體單元。儘管可以使用任何合適類型的記憶體單 疋，但在一具體實施例中，該記憶體單元係包含一抗熔絲 與一二極體之一次寫入記憶體單元，例如，如美國專利案 第6,034,882號及美國專利案第6,515,888號所述，其皆係以 引用的方式併入於此。在其未程式化狀態中，該抗熔絲保 持完好，而該記憶體單元保持一邏輯丨。當向適當的字線 及位7L線施加合適的電壓時，燒斷該記憶體單元之抗熔 絲，而將該二極體連接於該字線與該位元線之間。此將該 記憶體單元置於一已程式化（邏輯〇)狀態。或者，該記憶體 單元之未程式化狀態可以係邏輯〇，而該已程式化狀態可 以係邏輯1。還可以使用支援多個已程式化狀態之記憶體 單元。若該記憶體係一次寫入類型，則一旦將該記憶體單 元切換為該已程式化數位狀態便無法恢復該初始、未程式 化數位狀態。除一次寫入外，該記憶體單元可以係多次寫 入（可重新寫入）。與一次寫入記憶體單元之數位狀態不 同，可以在’’未程式化”與，，已程式化，，數位狀態之間切換多 次寫入記憶體單元之數位狀態。在表示多次寫入記憶體單 元時，該未程式化數位狀態表示在一程式化操作之前該記 憶體單元之數位狀態。因此，該未程式化數位狀態可表示 邏輯0或邏輯1(在一兩個狀態的記憶體單元中）而不一定表 示該記憶體單元製造於其中之數位狀態。 圖2係依據本發明之一具體實施例之一記憶體程式化程 序200之一流程圖。該記憶體程式化程序2〇〇係，例如，與 125781.doc -14- 200828321 私式化一 §己憶體元件（例如在提供於一記憶體裝置内之一 記憶體陣列内之一記憶體元件）相關聯。 該記憶體程式化程序2〇〇最初啟動2〇2 一記憶體元件之程 式化。该€憶體元件係提供於一記憶體裝置内的複數個記 十思體元件之一。例如，欲程式化之記憶體元件可以係關於 圖1所示記憶體裝置1 〇〇之記憶體元件丨〇2。 接著一決策204決定一程式電流（程式化電流）是否大於 或等於一最大電流。當該決策2〇4決定該程式電流大於或 等於该最大電流時，將該程式電流限制2〇6於該最大電 流。在該步驟206後，或者若該程式電流不大於或等於該 最大電流則在該決策2〇4後，一決策208決定該程式電流是 否大於或等於一感測電流。該感測電流係用於感測是否已 將程式化元件程式化之一電流量。當該決策2〇8決定該程 式電流不大於或等於該感測電流時，則該記憶體程式化程 序200返回以重複該決策2〇4及後續步驟，以便該記憶體元 件之程式化可以繼續。在實行此舉時，藉由防止該程式電 流超過該最大電流的步驟2〇6保護該記憶體元件以防受破 壞。另一方面，當該決策208決定該程式電流大於該感測 電流時，則撤消該記憶體元件之程式化210。在此，由於 已將該記憶體元件程式化而撤消該記憶體元件之程式化 210。換言之，當該程式電流到達該感測電流之位準時， 則該記憶體元件係已程式化。在該步驟210後，該記憶體 程式化程序200結束。 因此，在一具體實施例中，一記憶體元件之程式化係有 125781.doc 200828321 效率而且有效。首I , _ 另双百无，由於保證該程式電流不會超過針對 該Z隱體70件之最大電流，因此在程式化過程中使用的程 式電流可能較咼。較高的程式電流引起該記憶體元件之快 速程式化。其次，用於該記憶體元件之程式時間係最佳化 成適應該S己憶體7C件自身。#，當該記憶體元件變成已程 式化時，该記憶體元件之程式化中止。 圖3係依據本發明之一具體實施例之一記憶體裝置则之 一示意圖。該記憶體裝置3〇〇包括一記憶體元件3〇2。如圖 3所繪示，正在程式化（寫入）該記憶體元件302。該記憶體 70件302係耦合於一位元線304與一字線3〇6之間，從而使 侍能夠從該記憶體裝置3〇〇中的複數個記憶體元件選擇該 記憶體元件302。藉由橫跨該記憶體元件3〇2供應一程式化 電壓來程式化該記憶體元件3〇2，該電壓引起流經該記憶 體元件302之一程式電流（Ipmg)。藉由一場效電晶體 (FET)3 08來供應該程式電流（Ipmg)。 δ亥¾式電流（Ipmg)還受一FBT310限制。該FET310受一 節點312控制。該節點312係提供於一 FET 3 14與一電流源 (Imax)316之間。當該程式電流办㈤“超過該最大電流 (Imax)時，藉由該FET 3 14將該節點312拉高。因此，在此 情況下，該FET 3 14操作用於限制或阻止該程式電流 (Ipmg)到達該記憶體元件3〇2。 該記憶體裝置300還包括耦合於程式化電位（Vp)與一節 點320之間的一FET 318。該節點32〇還係藉由一感測電流 源（Is)322耦合至接地。當該程式電流（Iptng)超過該感測電 125781.doc •16- 200828321 流（Imax)時，藉由該FET 318將該第二節點320拉高。在此 情況下’該程式控制電路324可以令一 FET 326關閉該FET 308 ’從而中止該記憶體元件302之程式化。此外，當該第 二節點320係藉由該FET 3 18拉高時，該程式控制電路324 可以令一FET 328關閉，從而將該feT 308之閘極與該FET 308之沒極斷開。該程式控制電路324可以經由一反相器 330來關閉该FET 328。在一實施方案中，該程式控制電路 324可以引起一延遲而因此無需對該第二節點320的電壓位 準之一變化立即作出回應。 圖4係依據本發明之另一具體實施例之一記憶體裝置4〇〇 之一示意圖。圖4所示記憶體裝置4〇〇一般而言上類似於圖 3所不圯fe體裝置3〇〇。但是，該記憶體裝置4〇〇包括可以 依據本發明之一具體實施例提供之額外實施方案細節。 该記憶體裝置400包括一記憶體元件4〇2。該記憶體元件 402係耦合於一位疋線4〇4與一字線4〇6之間。該記憶體裝 置400在-模式中操作用於藉由橫跨該記憶體元件術施加 電垒來私式化忒a己憶體元件4〇2。橫跨該記憶體元件 之電壓之t果係實現該記憶體元件之程式化。在一實施方 案中’當该記憶體元件4〇2正在程式化時，通過該記憶體 元件彻之程式電流（Ipmg)增加。在某一刻，該程式電流 一之位準可以就該記憶體元件4〇2已充分程式化而發 信。 U憶體裝置400包括麵合至—適用於程式化的電壓電 位（VP)之-第-FET 4〇8。該第一fet彻係用於提供用於 125781.doc -17- 200828321 程式化該記憶體元件402之程式電流（Iping)。一第二FET 410耦合於該第一 FET 4〇8與該記憶體元件4〇2之間。該第 二FET 41 0係用於限制可以流經到達該記憶體元件4〇2之電 流ϊ。換言之’該FET 410係受控制成將該程式電流 (Ipmg)限制於一最大位準。還提供一第三FET 412來偏壓 該FET 408之一閘極端子。該FET 4〇8之一源極端子係耦合 至該電壓電位（Vp)，而該FET 4〇8之一汲極端子係耦合至 在一節點413處該FET 410之一汲極端子。該FET 410之一 源極端子係藉由該位元線404而耦合至該記憶體元件402。 该FET412之一汲極端子係耦合至該電壓電位（Vp)，該FEτ 4 12之一閘極端子係連接至節點4丨3，而該FET 4丨2之一源 極端子係麵合至該FET 408之閘極端子以及耦合至一偏壓 電流源（Ibias) 414。 為控制該FET 410，該記憶體裝置4〇〇還包括一 FET 415、一節點416及FET 4 18與420。該FET 415具有連接至 該電壓電位（Vp)之一源極端子、連接至該FET 4〇8的閘極 端子之一閘極端子及連接至該節點4丨6之一汲極端子。該 FET410之閘極端子還連接至該節點416。該等FET418及 420係連接成形成針對一最大參考電流（imax)之一電流鏡 電路。 在操作過程中，從該FET 408的源極端子傳遞至汲極端 子之程式電流（lpmg)係鏡射至該FET 415。將此程式電流 (Ipmg)與郎點4 16處之一最大電流（imax)相比較。若該程式 電流超過該最大電流，則將該節點416拉高以便限制或防 125781.doc -18- 200828321 止將該程式電流（Ipmg)提供給該記憶體元件402。 該記憶體裝置400還包括一 FET 422、一節點424及FET 426與428。該FET 422具有連接至該電壓電位（Vp)之一源 極端子、連接至該FET 408的閘極端子之一閘極端子及連 接至一節點424之一汲極端子。該等FET 426及428提供針 對一感測參考電流（Is)之一電流鏡電路。該FET 426之一汲 極端子係耦合至該節點424。從該FET 408的源極端子傳遞 至汲極端子之程式電流（Ipmg)係鏡射至該FET 422。因 此，該節點424可以決定該程式電流（Ipmg)是否超過該感 測參考電流（Is)。當該程式電流（Ipmg)超過該感測參考電 流（Is)時，將該節點424拉高。當該節點424係拉高時，一 程式控制電路430瞭解已完成該記憶體元件402之程式化。 此刻，該程式控制電路430可以指示一FET 432停用該記憶 體元件402之進一步程式化，此舉係立即或在一預定延遲 過後實行。該FET 432將其源極端子連接至該電壓電位 (Vp)，而將一汲極端子連接至該FET 408之閘極端子。另 外，該FET 432之閘極端子係連接至該程式控制電路430。 為減小功率消耗，該等電流鏡電路可以使用與該程式化 電路不同之一比率。例如，可以令用於FET 415及422之通 道寬度比該FET 408之通道寬度更小，從而在該等電流鏡 電路中產生較低電流，該等電流鏡電路進而減小功率消 耗。作為另一範例，可以將該FET 408製造為相當於該等 FET 415及422之N倍，其中N係所需電流比率。在此一範 例中，可以藉由使用N個電晶體來實施該FET 408，相對於 125781.doc -19- 200828321
針對該等FET 415及422使用一電晶體而平行地使用該等N 個電晶體。 圖5係依據本發明之另一具體實施例之一記憶體裝置5〇〇 之一示意圖。圖5所示記憶體裝置500提供分離的電路來監 視程式化並限制程式電流，此舉正如圖3所示記憶體裝置 300及圖4所示記憶體裝置400。該記憶體裝置5〇〇使用一雙 電流鏡設計。 該記憶體裝置500包括一記憶體元件5〇2。該記憶體元件 502係耦合於一位元線5〇4與一字線5〇6之間。該記憶體裝 置500在一模式中操作用於藉由橫跨該記憶體元件5〇2施加 一電壓來程式化該記憶體元件5〇2。橫跨該記憶體元件5〇2 之電壓之結果係實現該記憶體元件502之程式化。在一實 施方案中’當該記憶體元件5〇2正在程式化時，通過該記 憶體元件502之程式電流（ipmg)增加。在某一刻，該程式 電流（Ipmg)之位準可以就該記憶體元件5〇2已充分程式化 而發信。 該記憶體裝置500包括耦合至一適用於程式化的電壓電 位（Vp)之一第一 FET 508。該第一 FET 508係用於提供用於 程式化該記憶體元件502之程式電流（ipmg)。一第二FET 510麵合於該第一 FET 508與該記憶體元件502之間。該第 二FET 5 10係用於限制可以流經到達該記憶體元件5〇2之電 流量。換言之，該FET 5 10係受控制成將該程式電流 (Ipmg)限制為一最大位準。該FET 508之一源極端子係耦 合至該電壓電位（VP)，而該FET 508之一汲極端子係耦合 125781.doc -20· 200828321
至該FET 5 10之一汲極端子。該FET 5 10之一源極端子係藉 由該位元線504而耦合至該記憶體元件5〇2。一第三FET 512、一第四FET 514及一電流源（imax) 516係串聯連接以 將該FET 5 10之一閘極端子偏壓成使得該程式電流（Ipmg) 不超過該最大電流（111^\)。該等？£丁510與512係連接為形 成針對一最大參考電流（Itnax)之一電流鏡電路。 该記憶體裝置500還包括一 FET 518、一電流源（IS)520及 一節點522。該FET 518具有連接至該電壓電位（Vp)之一源 極端子、連接至該FET 508的閘極端子之一閘極端子及連 接至该節點522之一及極端子。該等FET 5〇8及51〇提供用 於將該程式電流（Ipmg)與一感測參考電流（Is)相比較之另 一電流鏡。從該FET 508的源極端子傳遞至汲極端子之程 式電流（Ipmg)係鏡射至該FET 518。因此，該節點522可以 決定該程式電流（lpmg)是否超過該感測參考電流（Is)。當 該程式電流（Ipmg)超過該感測參考電流（Is)時，將該節點 522拉高。當該節點522係拉高時，一程式控制電路（未顯 示）瞭解已完成該記憶體元件502之程式化。此刻，該程式 控制電路可以停用該記憶體元件5〇2之進一步程式化，此 舉係立即或在一預定延遲過後實行。 圖= 依據本發明之另—具體實施例之-記憶體裝置600 之一示意圖。圖6所示記憶體裝置6〇〇提供分離的電路來監 視程式化並限制程式電流。該記憶體裝置_使用一電流 鏡及一複製的記憶體元件電流路徑。 該記憶體裝置6 0 〇包括—守情f < Λ ι秸屺尨體兀件602。該記憶體元件 125781.doc -21- 200828321 602係耦合於一位元線6〇4與一字線6〇6之間。該記憶體裝 置600在一模式中操作用於藉由橫跨該記憶體元件6〇2施加 一電壓來程式化該記憶體元件602。橫跨該記憶體元件6〇2 之電壓之結果係實現該記憶體元件602之程式化。在一實 施方案中’當该記憶體元件602正在程式化時，通過該記 憶體元件602之程式電流（ipmg)增加。在某一刻，該程式 電流（Ipmg)之位準可以就該記憶體元件6〇2已充分程式化 而發信。 該d 體裝置600包括輕合至一適用於程式化的電壓電 位（Vp)之一第一 FET 608。該第一 FE丁 008係用於提供用於 矛王式化該圮憶體元件602之程式電流（ipmg)。該fet 608之 一源極端子係麵合至該電壓電位（Vp)，而該fet 608之一 及極知子係藉由該位元線6〇4麵合至該記憶體元件6〇2。一
弟一FET610及一電流源（Imax)6l2係串聯連接。該FET 610之一源極端子係耦合至該電壓電位（Vp)，而該FET6lo 之一〉及極端子係麵合至該電流源（Imax) 612。該等FET 608 與610之閘極端子係連接在一起。該FET 6丨〇與該電流源 (Imax) 6 12操作用於將該FET 608之一閘極端子偏壓成使得 該程式電流（Ipmg)不超過該最大電流（Imax)。換言之，該 等FET 608及610係連接為形成一電流鏡電路，該電流鏡電 路操作用於防止該程式電流（Ipmg)超過一最大參考電流 (Imax)。 該兄憶體裝置600還包括一FET 614、一比較器616及一 FET 6 1 8以複製該記憶體元件電流路徑。該等FET 6丨4與 125781.doc -22· 200828321 618係串聯連接於該電壓電位（Vp)與接地之間。在該等fet 614與618之連接處提供一節點615。該比較器616將該節點 615處的電壓與節點617處的電壓相比較，該節點617處於 該FET 608與該記憶體元件6〇2之連接處。該比較器616之 輸出係用來將该FET 6 1 8之閘極端子偏壓成使得一受監視 電流（Im)實質上與該程式電流（Iprng)相同（即，複製）。另 外’該記憶體裝置包括一 FET 620與電流源（IS)622。該電 流源（Is)622係連接至該電壓電位（Vp)及一節點624。該fet 620係連接於該節點624與接地之間。該FET 620之閘極係 連接至該FET 618之閘極，以便於該FET 620從該節點624 汲取一鏡射的受監視電流（Im，）。因此，該節點624可以決 定該程式電流（lpmg)是否超過該感測參考電流（Is)。當該 程式電流（Ipmg)超過該感測參考電流（Is)時，將該節點624 拉低。當該節點624係拉低時，一程式控制電路（未顯示）瞭 解已元成该記憶體元件602之程式化。此刻，該程式控制 電路可以停用該記憶體元件6〇2之進一步程式化，此舉係 立即或在一預定延遲過後實行。 圖7係依據本發明之另一具體實施例之一記憶體裝置7〇〇 之一示意圖。圖7所示記憶體裝置7〇〇提供針對程式化電流 與過多電流兩者之監視。 该圮憶體裝置700包括一記憶體元件7〇2。該記憶體元件 702係耦合於一位元線7〇4與一字線7〇6之間。該記憶體裝 置700在一杈式中操作用於藉由橫跨該記憶體元件施加 一電壓來程式化該記憶體元件7〇2。橫跨該記憶體元件7〇2 125781.doc -23- 200828321 之電壓之結果係實現該記憶體元件702之程式化。在一實 施方案中，當該記憶體元件702正在程式化時，通過該記 憶體元件702之程式電流（ipmg)增加。在某一刻，該程式 電流（Ipmg)之位準可以就已將該記憶體元件702充分程式 化而發信。 該記憶體裝置700包括麵合至一適用於程式化的電壓電 位（Vp)之一第一 FET 708。該第一 FET 708係用於提供用於 程式化該記憶體元件702之程式電流（lpmg)。一第二FET 710耦合於該第一 FET 708與該記憶體元件702之間。可以 使用該第二FET 710來限制可以流經到達該記憶體元件702 之電流量。換言之，該FET 710可以係受控制成將該程式 電流（Ipmg)限制為一最大位準。該fet 708之一源極端子 係耦合至該電壓電位（Vp)，而該FET 708之一汲極端子係 耦合至該FET 710之一汲極端子。該FET 71〇之一源極端子 係藉由該位元線704而搞合至該記憶體元件702。 该記憶體裝置700還包括一 FET 712及一電流源（IS)714及 一節點716。該FET 712具有連接至該電壓電位（Vp)之一源 極端子、連接至該FET 708的閘極端子之一閘極端子及連 接至該節點716之一沒極端子。該等fet 708及712提供用 於將鏡射程式電流（Ipmg’）與一感測參考電流（is)相比較之 一第一電流鏡。從該FET 708的源極端子傳遞至汲極端子 之权式電流（Ipmg)係鏡射至該FET 712。因此，該節點716 可以決定該鏡射程式電流（lpmg，）是否超過該感測參考電流 (Is)。當該鏡射程式電流（Ipmg，）超過該感測參考電流（Is) 125781.doc -24· 200828321 時，將該節點716拉高。當該節點716係拉高時，一程式控 制電路718瞭解已完成該記憶體元件7〇2之程式化。此刻， 該程式控制電路71 8可以採取若干方式（包括透過使用該 FET 710)中的任何方式停用該記憶體元件702之進一步程 式化，此舉係立即或在一預定延遲過後實行。 另外，該記憶體裝置700還包括一 FET 720及一電流源 (Imax)722及一節點724。該FET 720具有連接至該電壓電 位（Vp)之一源極端子、連接至該FET 708的閘極端子之一 閘極端子及連接至該節點724之一汲極端子。該等FET 7〇8 及720提供用於將一鏡射程式電流（Ipmg，，）與一最大電流 (Imax)相比較之一第二電流鏡。從該FET 708的源極端子 傳遞至沒極端子之程式電流（Ipmg)係鏡射至該FET 720。 因此，該節點724可以決定該鏡射程式電流（Ipmg”）是否超 過該最大電流（Imax)。當該鏡射程式電流（Iprng”）超過該最 大電流（Is)時’將該節點724拉高。當該節點724係拉高 時，一電流限制控制器726瞭解該程式電流過多而應加以 限制。此刻，該電流限制控制器726可以停用該記憶體元 件702之進一步程式化。例如，如圖7所示，該電流限制控 制器 726可以向該FET710之閘極供應一控制信號（C丁RL)， 以使得該程式電流（ipmg)不超過該最大電流（Imax)。在此 具體實施例中，不像在一或多個其他具體實施例中一樣直 接在一類比域中提供該程式電流（Ipmg)之限制，而替代地 藉由具有一定固有延遲之回授控制來提供（例如，在一數 位域中）。 125781.doc -25- 200828321 本發明在用於兩個端子的記憶體單元時可能特別有用。 例如，可以由多晶石夕二極體、過渡金屬氧化物（例如㈣) 記憶體70件及以硫屬化物為主之記憶體元件形成兩個端+ 之記憶體單元。兩個端子的記憶體陣列在配置成交叉點記 憶體陣列時可以H緊密方式形成。以下文獻中提供關 於某些兩個端子記憶體單元之額外細節，其係以引用的方 式併入於此：（i) Pirovano等人的，，相變記憶體中的電子切 換”，IEEE電子裝置學刊第51卷，第3號，2〇〇3年3月；⑴）
Baek等人的”用於NAND後儲存應用之多層交叉點二進制氧 化物電阻記憶體（〇xRRAM)，，，IEEE國際電子裝置會議， IEEE，2005年；（出）Baek等人的”由非對稱單極電壓脈衝 驅動之使用簡單二進制氧化物的高縮放性非揮發性電阻圮 憶體’’，IEEE國際電子裝置會議，IEEE 2〇〇4 ;以及⑼） Hwang等人的”針對高密度相變ram之寫入電流減小”， IEEE國際電子裝置會議，IEEE，2〇〇3年。美國專利案第 6,891，748號中還提供額外細節，其係以引用的方式併入於 此。 美國專利案第6,574,145號中提供關於偵測所程式化的記 憶體單元是否處於一已程式化狀態之額外細節，其係以引 用的方式併入於此。若欲瞭解關於記憶體元件程式化時的 程式電流控制之額外資訊，請參見以下文獻：（”美國專利 申請案第1 1/552,462號，其係申請於2006年10月24日，而 名稱為’’用於在記憶體單元程式化過程中控制電流之方法，，， 其係以引用的方式併入於此；以及（ii)美國專利申請案第 125781.doc -26 - 200828321 1 1/552,472號，其係申請於2006年10月24日，而名稱為”用 以控制圯憶體單元程式化過程中的電流之記憶體裝置”， 其係以引用的方式併入於此。 本發明適用於單一層級（二進制）記憶體與多層級（多狀 態）記憶體。在多層級記憶體中，每一資料儲存元件儲存 兩個或更多位元的資料。 本文所使用的”操作性連接，，表示電子組件之間的直接或 間接電連接。 各種特徵、方面、具體實施例或實施方案可以係單獨或 以任何組合使用。 本發明進一步可以係關於一種包括一如上所述的記憶體 系統之電子系統。記憶體系統係包括提供資料儲存器的至 少一記憶體裝置之一系統。記憶體系統（即記憶卡）一般係 用於儲存用於各種電子產品之數位資料。該記憶體系統常 常係可從該電子系統移除，因此所儲存之數位資料係可攜 的。依據本發明之記憶體系統可具有一相對較小的形狀因 子並用於為獲取資料的電子產品（例如相機、手持式或筆 記型電腦、網卡、網路器具、視訊盒、手持式或其他小型 媒體（例如音訊）播放器/記錄器（例如，MP3裝置）、個人數 位助理、行動電話及醫學監視器）儲存數位資料。 本發明之優點甚多。不同的具體實施例或實施方案可以 產生以下優點之一或多個優點。本發明之一優點係用於程 式化一記憶體元件（例如，記憶體單元）之一程式化電流係 文限為不超過一最大電流。此用來保護記憶體元件防範可 125781.doc -27- 200828321 能具有破壞性的高電流位準，例如在程式化該記憶體元件 時或在其他時間。本發明之另一優點係，相對於將程式化 電流限制為-最大電流’可以分離地提供感測電流以監視 -記憶體元件之程式化。本發明之另一優點係可以使用— 較高程式化電壓來進行較快的程式化，因為本來該程式電 流係受限於該最大電流。本發明之另—優點係在保護該等 記憶體元件防範過多電流時可以給欲程式化之記憶體元件 預充電。本發明之另一優點係可以使得用於程式化一記憶 體元件之程式化聘間最佳化。 從以上書面說明可明白本發明之許多特徵及優點。另 外，由於熟習此項技術者輕易便會明白許多修改方案及變 化方案’因此不需要將本發明限制於如圖所示及所說明之 精確構造及操作。因此，所有合適的修改方案及等效方案 皆可佐用而屬於本發明之範轉。 【圖式簡單說明】 已藉由以上詳細說明並結合附圖而輕易地瞭解本發明， 其中類似參考數字指明類似的結構元件，而其中： 圖1係依據本發明之一具體實施例之一記憶體裝置之一 方塊圖。 圖2係依據本發明之一具體實施例之一記憶體程式化程 序之'一流程圖。 圖3係依據本發明之一具體實施例之一記憶體裝置之一 示意圖。 圖4係依據本發明之另一具體實施例之一記憶體裝置之 125781.doc -28 - 200828321 一示意圖。 圖5係依據本發明之另一具體實施例之一記憶體裝置之 一示意圖。 圖6係依據本發明之另一具體實施例之一記憶體裝置之 一示意圖。 圖7係依據本發明之另一具體實施例之一記憶體裝置之 一示意圖。 【主要元件符號說明】 η
100 記憶體裝置 102 記憶體元件 104 位元線 106 字線 108 程式化開關 110 程式控制電路 112 電流監視器 114 限流器 300 記憶體裝置 302 記憶體元件 304 位元線 306 字線 308 場效電晶體（FET) 310 場效電晶體（FET) 312 節點 314 場效電晶體（FET) 125781.doc -29- 200828321 316 電流源（Imax) 318 場效電晶體（FET) 320 節點 322 感測電流源（Is) 324 程式控制電路 326 場效電晶體（FET) 328 場效電晶體（FET) 330 反相器 400 記憶體裝置 402 記憶體元件 404 位元線 406 字線 408 場效電晶體（FET) 410 場效電晶體（FET) 412 場效電晶體（FET) 413 節點 414 偏壓電流源（Ibias) 415 場效電晶體（FET) 416 節點 418 場效電晶體（FET) 420 場效電晶體（FET) 422 場效電晶體（FET) 424 節點 426 場效電晶體（FET) 125781.doc -30- 200828321
428 場效電晶體（FET) 430 程式控制電路 432 場效電晶體（FET) 500 記憶體裝置 502 記憶體元件 504 位元線 506 字線 508 場效電晶體（FET) 510 場效電晶體（FET) 512 場效電晶體（FET) 514 場效電晶體（FET) 516 電流源（Imax) 518 場效電晶體（FET) 520 電流源（Is) 522 節點 600 記憶體裝置 602 記憶體元件 604 位元線 606 字線 608 場效電晶體（FET) 610 場效電晶體（FET) 612 電流源（Imax) 614 場效電晶體（FET) 615 節點 125781.doc •31 - 200828321 616 比較器 617 節點 618 場效電晶體（FET) 620 場效電晶體（FET) 622 電流源（Is)/622 624 節點 700 記憶體裝置 702 記憶體元件 704 位元線 706 字線 708 場效電晶體（FET) 710 場效電晶體（FET) 712 場效電晶體（FET) 714 電流源（Is) 716 節點 718 程式控制電路 720 場效電晶體（FET) 722 電流源（Imax) 724 節點 726 電流限制控制器 125781.doc -32-