半导体存储器件及其操作方法_2

文档序号:9922718阅读:来源:国知局
至第四数据缓冲单元340、350、360、370和数据输入/输出单元380。
[0051]位线耦接单元310响应于位线钳位电压BLCL来将位线BL耦接至感测节点S0。预充电单元320响应于预充电控制信号PRC来将电源电压VCC端子耦接至感测节点S0,因此感测节点SO被预充电至电源电压VCC。放电单元330响应于感测节点SO来将公共节点CON耦接至地电压VSS端子,因此公共节点CON被放电至地电压VSS。
[0052]第一至第四数据缓冲单元340、350、360、370在编程操作中储存数据。数据包括储存在多电平单元中的真实数据、与编程状态相对应的数据等等。第一至第四数据缓冲单元340、350、360、370中的每个包括数据传送部、锁存部和设置/重置部。在下文中为了方便,将典型地描述第二数据缓冲单元350。
[0053]第二数据缓冲单元350包括:数据传送部350,其用于将感测节点SO耦接至锁存部352并且响应于传送控制信号CTR来传送数据;锁存部352,其用于储存(即锁存)数据;以及设置/重置部353,其用于响应于第二数据缓冲单元350的重置信号CRST或设置信号CEST来设置或重置锁存部352。
[0054]数据输入/输出单元380响应于输入/输出控制信号CS来将第二数据缓冲单元350的节点QC和互补节点QC_N分别耦接至输入/输出线1和互补输入/输出线/10。当在编程操作中将数据从输入/输出线1和互补输入/输出线/10输入至第二数据缓冲单元350或者在数据读取操作中将储存在第二数据缓冲单元350中的数据传送至输入/输出线1和互补输入/输出线/10时利用上述耦接操作。
[0055]在下文中,参考图3,将描述传统数据读取操作的描述。在编程操作中,使用所有第一至第四数据缓冲单元340、350、360、370;以及在数据读取操作中,使用耦接至数据输入/输出单元380的第二数据缓冲单元350。
[0056]首先,响应于预充电控制信号PRC而感测节点SO被预充电至电源电压VCC。然后,当位线钳位电压BLCL被激活时,根据储存在多电平单元中的数据来确定感测节点SO的电压。然后,当与第二数据缓冲单元350相对应的传送控制信号CTR被激活时,与感测节点SO的电压相对应的数据被储存在第二数据缓冲单元350的锁存部352中。数据被储存在第二数据缓冲单元350中。为了方便,直到此处的操作将被定义为“数据感测操作”。数据感测操作之后,当节点QC和互补节点QC_N响应于输入/输出控制信号CS而耦接至输入/输出线1和互补输入/输出线/10时,通过输入/输出线1和互补输入/输出线/10输出数据,所以半导体存储器件的数据读取操作结束。
[0057]从数据读取操作可以看出,页缓冲模块220在数据读取操作中利用第二数据缓冲单元350将数据输出至输入/输出线1和互补输入/输出线/10。相应地,随着第二数据缓冲单元350的驱动能力大,数据被快速地输出至输入/输出线1和互补输入/输出线/1 ;随着第二数据缓冲单元350的驱动能力小,数据被缓慢地输出至输入/输出线1和互补输入/输出线/10。这意味着,第二数据缓冲单元350的驱动能力决定数据读取操作的操作速度(在下文中,被称为“数据读取操作速度”)。然而,由于除了第二数据缓冲单元350以外布置了第二数据缓冲单元350的区域还布置了第一数据缓冲单元340、第三数据缓冲单元360和第四数据缓冲单元370,因此电路之间的间隔是非常狭窄的。因此,可能难以增大构成第二数据缓冲单元350的晶体管的尺寸来增大第二数据缓冲单元350的驱动能力。结果,将第二数据缓冲单元350的驱动能力设计得大并不是非常有效。
[0058]可以通过图2的控制模块260控制数据读取操作来调节第二数据缓冲单元350的驱动能力。
[0059]数据复制操作是通过数据感测操作将储存在第二数据缓冲单元350中的数据复制(或拷贝)到其他第二数据缓冲单元而非第二数据缓冲单元350的操作。相应地,数据复制操作之后,储存在第二数据缓冲单元350中的数据等于储存在受到复制操作的数据缓冲单元中的数据。
[0060]图4是解释图3所示的页缓冲模块220的数据复制操作的时序图。为了方便,假设储存在第二数据缓冲单元350中的数据被复制到第一数据缓冲单元340。
[0061]图4图示了预充电控制信号PRC、第一数据缓冲单元340的设置信号FSET、第二数据缓冲单元350的传送控制信号CTR、感测节点S0、第一数据缓冲单元340的重置信号FRST和第一数据缓冲单元340的节点“QF_N”。由于在数据感测操作之后执行数据复制操作,因此在数据感测操作中使用的位线钳位电压BLCL已经被去激活,且预定数据已经通过数据感测操作被储存在第二数据缓冲单元350中。S卩,第二数据缓冲单元350的节点“QC_N”通过数据感测操作而储存具有逻辑“高”(I)或逻辑“低”(O)的值的数据。
[0062]参考图3和图4,数据感测操作之后,当预充电控制信号PRC被激活至逻辑“低”以初始化第一数据缓冲单元340时,感测节点SO被预充电至与供电电压VCC相对应的电压。然后,当第一数据缓冲单元340的设置信号FSET被激活时,第一数据缓冲单元340的节点“QF_N”被初始化为逻辑“低”。然后,当第二数据缓冲单元350的传送控制信号CTR被激活时,感测节点SO具有与储存在第二数据缓冲单元350的节点“QC_N”中的数据相对应的逻辑电平。当第二数据缓冲单元350的节点“QC_N”储存具有逻辑“高”(I)的值的数据时,感测节点SO具有与第二数据缓冲单元350的节点“QC_N”的数据相对应的逻辑“高”⑴的值,当第二数据缓冲单元350的节点“QC_N”储存具有逻辑“低”(O)的值的数据时,感测节点SO具有与第二数据缓冲单元350的节点“QC_N”的数据相对应的逻辑“低”(O)的值。换句话说,第二数据缓冲单元350的节点“QC_N”的数据值被传送至感测节点S0。感测节点SO的逻辑电平决定是否执行放电单元330的激活操作,而是否执行放电单元330的激活操作决定公共节点CON的逻辑电平。
[0063]然后,当第一数据缓冲单元340的重置信号FRST被激活时,决定了第一数据缓冲单元340的节点“QF”和“QF_N”的逻辑电平值。当感测节点SO具有逻辑“高”(I)的值时,第一数据缓冲单元340的节点“QF_N”储存具有逻辑“高”的值的数据;当感测节点SO具有逻辑“低”(O)的值时,第一数据缓冲单元340的节点“QF_N”储存具有逻辑“低”(O)的值的数据。当考虑到感测节点SO具有与第二数据缓冲单元350的节点“QC_N”相对应的值的事实时,可以理解的是,第二数据缓冲单元350的节点“QC_N”的数据已经被复制到第一数据缓冲单元340的节点“QF_N”。
[0064]结果,数据复制操作可以分为用于初始化第一数据缓冲单元340的节点“QF”和“QF_N”的操作①、用于传送储存在第二数据缓冲单元350中的数据的操作②、以及用于将传送的数据储存在第一数据缓冲单元340中的操作③。因此,第一数据缓冲单元340可以复制储存在第二数据缓冲单元350中的数据。
[0065]第一数据缓冲单元340和第二数据缓冲单元350通过这样的数据复制操作而具有相同的数据。
[0066]这样的数据复制操作也适用于第三数据缓冲单元360和第四数据缓冲单元370。即,如上所述,储存在第二数据缓冲单元350的节点“QC_N”中的数据可以被复制到第一数据缓冲单元340的节点“QF_N”,可以被复制到第三数据缓冲单元360的节点“QM_N”以及第四数据缓冲单元370的节点“QT_N”。g卩,第一至第四数据缓冲单元340、350、360、370可以通过数据复制操作来储存相同的数据。
[0067]图5是解释图3所示的页缓冲模块220的输出操作的时序图。为了方便,将描述第二数据缓冲单元350的节点“QC_N”储存具有逻辑“低”(O)值的数据的例子。
[0068]参考图3至图5,数据输出操作被包括在数据读取操作中,且数据输出操作表示图4所述的数据复制操作之后的操作。首先,第一至第四数据缓冲单元340、350、360、370的相应的传送控制信号FTR、CTR、MTR、TTR被激活,第一数据缓冲单元340的锁存部342、第三数据缓冲单元360的锁存部362和第四数据缓冲单元370的锁存部372耦接至第二数据缓冲单元350的节点“QC_N”。然后,当输入/输出控制信号CS被激活时,第二数据缓冲单元350的节点“QC”耦接至输入/输出线10,节点“QC_N”耦接至互补输入/输出线/10。将在图6中详细描述以下内容,即,在数据输出操作中,在第一至第四数据缓冲单元340、350、360、370与数据输入/输出单元380之间形成电流路径。结果,第一至第四数据缓冲单元340、350、360、370的驱动能力体现在耦接至第二数据缓冲单元350的节点“QC_N”的互补输入/输出线/10。然后,响应于数据选通信号STB将经由输入/输出线1和互补输入/输出线/10输出的数据最终输出至外部。
[0069]图6是解释图5所示的输出操作的电路图。为了方便,图3所示的附图标记按照原样用在图6中,图6仅图示了在数据输出操作中形成电流电路的电路。图5的时序图图示了第二数据缓冲单元350的节点“QC_N”储存具有逻辑“低”(O)值的数据的情形。即,第一数据缓冲单元340的节点“QF_N”、第三数据缓冲单元360的节点“QM_N”以及第四数据缓冲单元370的节点“QT_N”通过数据复制操作来储存具有逻辑“低”(O)值的数据,以及与相应的节点相对应的节点“QF”、“QC”、“QM”、“QT”储存具有逻辑“高”⑴值的数据。
[0070]参考图3、图5和图6,第一至第四数据缓冲单元340、350、360和370的相应的锁存部342、352、362、372根据节点“0?”、“0(^”、“0(:”、“01”和“01'”的数据来导通。当第一至第四数据缓冲单元340、350、360、370的相应的传送控制信号FTR、CTR、MTR和TTR被激活时,
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