感测放大器局部反馈以控制位线电压的制作方法_5

文档序号:9621068阅读:来源:国知局
入端子要求将数据“0”写入选中的存储器单元,则读/写电路502可以经由写入电路560将SELB偏置成用于在写入模式下对数据“0”进行编程的选中的位线电压(例如,对于SET操作为1.2V)。对存储器单元进行编程的持续时间可以为固定时间段(例如,使用固定宽度的编程脉冲)或者可变(例如,使用在编程时感测存储器单元是否已经被编程的写入电路560)。在美国专利
6,574, 145^Memory Device and Method for Sensing While Programming a Non-VolatileMemory Cell”中可以找到有关可以对数据进行编程同时进行感测的写入电路的更多信息。如果数据输入端子要求数据“1”被写入,则读/写电路502可以经由写入电路560将SELB偏置成用于在写入模式下对数据“ 1 ”进行编程的选中的位线电压(例如,对于RESET操作为0V或-1.2V)。在一些情况下,如果选中的存储器单元要保持其当前状态,则写入电路560可以在写入模式期间将SELB偏置成编程禁止电压。该编程禁止电压可以与未选中的位线电压相同或接近。
[0081]图5E图示了包括位线预充电电路的读/写电路504的一种实施方式。读/写电路504是图1D中的读/写电路306的实现方式的一个示例。位线预充电电路包括第一晶体管584和第二晶体管582。第一晶体管584的源极节点(标记为SELB节点)连接至列解码器504并且连接至第二晶体管582的栅极。第二晶体管582的源极节点连接至源极电压(VS)。第二晶体管582的漏极节点(标记为DGATE节点)连接至第一晶体管584的栅极并且连接至偏置电流(I偏置(Ibias))。第一晶体管584的漏极节点(标记为Vsense节点)连接至参考电流以及比较器566的一个输入端。在一些情况下,可以仅在感测阶段期间使能参考电流以感测经过存储器单元的电流,而在对选中的位线充电的预充电阶段期间,可以通过至电源的上拉路径(例如,经由PMOS装置)使参考电流失效或旁路。在其他情况下,参考电流可以在预充电阶段期间提供第一参考电流(例如,1mA)以及在感测阶段期间提供不同于第一参考电流的第二参考电流(例如,50nA)。第一参考电流可以大于第二参考电流。在其他情况下,可以在预充电阶段期间将参考电流设置为第一参考电流以及在感测阶段期间使参考电流失效。
[0082]在一些实施方式中,在感测经过选中的存储器单元的电流之前,读/写电路504可以使用位线预充电电路将连接至选中的存储器单元的选中的位线预充电至读取电压(例如,1.0V)。可以将选中的位线预充电至基于施加至第二晶体管582的源极节点的源极电压的位线电压。在对选中的位线预充电时,可以将参考电流设置为高电流值以快速地对选中的位线预充电。在选中的位线已经被预充电时,可以(例如,通过基于经过选中的存储器单元的电流使连接至Vsense节点的集成电容器放电来)对选中的存储器单元进行感测。在感测时间段中对选中的存储器单元进行感测之后,可以将作为结果得到的Vsense节点的电压与读取模式参考电压(Vref-read)进行比较以确定选中的存储器单元的状态。
[0083]图5F图示了用于生成由一个或更多个位线预充电电路使用以将一个或更多个位线预充电至读取电压的源极电压的源极电压生成器542的一种实施方式。如所图示的那样,源极电压生成器542包括晶体管531至晶体管532以及差分放大器538。晶体管531至晶体管532复制位线预充电电路,其中,以源极跟随器配置布置的晶体管532驱动伪位线节点(DB)以及晶体管531控制晶体管532的栅极。至差分放大器538的输入是读取电压(Vrd)以及伪位线节点。差分放大器538的输出是源极电压(VS),连接至晶体管531的源极节点。在给定从伪位线节点吸取的伪存储器单元电流(伪Icell)的情况下,源极电压生成器542中的闭环反馈将伪位线节点调节为读取电压。可以使用一个或更多个伪存储器单元来生成伪存储器单元电流。在一种实施方式中,一个或更多个伪存储器单元可以是其中存储器阵列中的选中的存储器单元被选中用于感测的存储器阵列的一部分。在另一实施方式中,一个或更多个伪存储器单元可以与已被选中用于感测的存储器单元相关联的选中的字线对应(例如,选中的字线可以连接至已被选中用于感测的存储器单元以及一个或更多个伪存储器单元两者)。在一些情况下,并非使用伪存储器单元,而是可以根据基于带隙的电流参考或者温度不敏感的电流参考来得到伪存储器单元电流。
[0084]如图5F中图示的那样,第一感测放大器544电耦接至第一选中的位线,第二感测放大器546电耦接至第二选中的位线。第一感测放大器544包括第一位线预充电电路,第一位线预充电电路包括对第一选中的位线进行驱动的以源极跟随器配置布置的晶体管534以及对晶体管534的栅极进行控制的晶体管533。第二感测放大器546包括第二位线预充电电路,第二位线预充电电路包括对第二选中的位线进行驱动的以源极跟随器配置布置的晶体管536以及对晶体管536的栅极进行控制的晶体管535。由源极电压生成器542生成的源极电压在晶体管533的源极节点处连接至第一位线预充电电路并且在晶体管535的源极节点处连接至第二位线预充电电路。
[0085]在一些情况下,源极电压生成器542可以生成补偿温度变化和/或工艺变化的源极电压。在一个示例中,源极电压生成器542可以生成源极电压以使得一个或更多个位线预充电电路将一个或更多个位线预充电至以下读取电压,该读取电压恒定或者对温度变化(例如,读取电压可以在从-25摄氏度至105摄氏度的温度范围内保持接近恒定)以及工艺变化(例如,从快速工艺角到慢速工艺角分布的晶体管阈值电压切换)基本上不敏感。从而,源极电压生成器542可以提供源极电压随温度变化和工艺变化而变化的一个或更多个位线预充电电路,以使得施加至一个或更多个位线的读取电压基本不随温度变化或工艺变化而变化。
[0086]图6A是描述了用于感测存储器单元的处理的一种实施方式的流程图。在一种实施方式中,可以通过存储器系统比如图1A中的存储器系统101来执行图6A的处理。
[0087]在步骤602中,检测与感测多个存储器单元相关联的读取命令。多个存储器单元可以包括连接至第一位线的第一存储器单元以及连接至第二位线的第二存储器单元。读取命令可以从主机例如图1A中的主机106获取。多个存储器单元可以包括ReRAM存储器单元。在步骤604中,生成源极偏压。可以基于将一个或更多个存储器单元偏置成读取电压来生成源极偏压。源极偏压可以小于读取电压。在一个示例中,可以使用源极电压生成器例如图5F中的源极电压生成器542来生成源极偏压。在一些情况下,读取电压可以不仅是大于源极偏压的晶体管阈值电压。
[0088]在步骤606中,将第一感测电路电耦接至第一位线。第一感测电路可以经由列解码器例如图5E中的列解码器504电耦接至第一位线。第一感测电路可以包括第一晶体管。第一晶体管可以包括第一栅极和第一源极节点。第一源极节点可以(例如,经由列解码器)电耦接至第一位线。在步骤608中,使用第一晶体管来将第一位线调节至读取电压。可以基于源极偏压以及来自第一源极节点的反馈来将第一栅极偏置成第一偏压。在一个示例中,第一源极节点可以驱动公共源放大器的栅极,源极偏压可以连接至公共源放大器的源极,公共源放大器的漏极可以连接至第一栅极。
[0089]在步骤610中,将第二感测电路电耦接至第二位线。第二感测电路可以包括第二晶体管。第二晶体管可以包括第二栅极和第二源极节点。第二源极节点可以(例如,经由列解码器)电耦接至第二位线。在步骤612中,使用第二晶体管将第二位线调节至读取电压。可以基于源极偏压以及来自第二源极节点的反馈将第二栅极偏置成不同于第一偏压的第二偏压。在一个示例中,第二源极节点可以驱动第二公共源放大器的栅极,源极偏压可以连接至第二公共源放大器的源极,第二公共源放大器的漏极可以连接至第二栅极。在一种实施方式中,第二存储器单元可以包括OFF存储器单元或弱传导存储器单元,第一存储器单元可以包括0N存储器单元或强传导存储器单元。在步骤614中,使用第一感测电路来感测经过第一存储器单元的第一电流,使用第二感测电路来感测经过第二存储器单元的第二电流。第一电流可以大于第二电流。
[0090]图6B是描述了用于在存储器操作期间对位线预充电的处理的一种实施方式的流程图。在一种实施方式中,可以通过存储器系统例如图1A中的存储器系统101来执行图6B的处理。
[0091]在步骤624中,将第一预充电电路连接至第一位线。第一预充电电路可以经由位线解码器连接至第一位线。第一位线可以连接至第一存储器单元。第一预充电电路可以包括第一晶体管。第一晶体管可以包括第一栅极和第一源极节点。第一源极节点可以(例如,经由位线解码器)连接至第一位线。第一存储器单元可以包括ReRAM存储器单元。在步骤626中,可以使用第一预充电电路将第一位线预充电至第一电压。第一电压可以包括读取电压。可以基于来自第一位线的反馈将第一栅极设置成第一偏压。在一个示例中,可以使用其栅极连接至第一位线的公共源放大器来设置第一栅极。
[0092]在步骤628中,将第二预充电电路连接至第二位线。第二位线可以连接至第二存储器单元。第二预充电电路可以包括第二晶体管。第二晶体管可以包括第二栅极和第二源极节点。第二源极节点可以连接至第二位线。在步骤630中,在将第一位线预充电至第一电压的同时,使用第二预充电电路将第二位线预充电至第一电压。可以基于来自第二位线的反馈将第二栅极设置成第二偏压。在一个示例中,可以使用其栅极连接至第二位线的公共源放大器来设置第二栅极。第一偏压可以不同于第二偏压。在一种实施方式中,在第一存储器单元包括强传导存储器单元而第二存储器单元包括弱传导存储器单元的情况下,第一偏压可以大于第二偏压。
[0093]在步骤632中,在对第一位线预充电之后对第一存储器单元进行感测。在步骤634中,在对第二位线预充电之后对第二存储器单元进行感测。
[0094]图6C是描述了用于在存储器操作期间感测存储器单元的处理的替选实施方式的流程图。在一种实施方式中,可以通过存储器系统例如图1A中的存储器系统101来执行图6C的处理。
[0095]在步骤644中,将第一感测电路连接至第一位线。第一位线可以连接至第一存储器单元。第一感测电路可以包括包含第一栅极的第一晶体管。第一晶体管可以包括第一漏极节点和第一源极节点。第一源极节点可以(例如,经由位线解码器)连接至第一位线。在步骤646中,生成源极偏压。在一个示例中,可以通过将一个或更多个存储器单元偏置成读取电压来生成源极偏压。在另一示例中,可以使用取决于温度的参考来生成源极偏压。源极偏压可以基于温度而变化。例如,源极偏压可以与绝对温度互补或者可以随温度升高而降低。一个或更多个存储器单元可以包括一个或更多个伪存储器单元(即,不被用于存储用户数据的存储器单元)。在步骤648中,使用第一预充电电路将第一位线预充电至读取电压。可以基于源极偏压和来自第一位线的闭环反馈来将第一栅极设置成第一偏压。可以在将第一位线预充电至第一电压的同时向第一漏极节点提供预充电电流。预充电电流可以限制第一位线被预充电至读取电压的速率。
[0096]在步骤650中,在对第一位线预充电之后使用第一感测电路来感测至第一存储器单元的第一电流。可以在对经过第一存储器单元的第一电流进行感测的同
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