电流检测电路及半导体存储装置的制造方法_2

文档序号:8513366阅读:来源:国知局
~位线;
[0052] C~电容;
[0053] Cl、C2、C3~控制信号;
[0054] DL、瓦~数据线;
[0055] GBLO、GBL1、…、GBLn-UGBLn ~位线;
[0056] GBL_o~奇数位线;
[0057] GBL_e~偶数位线;
[0058] IREFA、IREFB、IREFC ~驱动信号;
[0059] SEL_o~奇数选择晶体管;
[0060] SEL_e~偶数选择晶体管;
[0061] SL~源极线;
[0062] SN~感测节点;
[0063] S⑶、SGS~选择栅极线(选择栅极信号);
[0064] TD~位线选择晶体管;
[0065] TS~源极线选择晶体管;
[0066] TPI、TP2、TP3 ~P 型 MOS 晶体管;
[0067] TNI、TN2、TN3、TM ~N 型 MOS 晶体管;
[0068] SNS、TOBL、SENSE、Nl ~节点;
[0069] YSEL_o~奇数偏压选择晶体管;
[0070] YSEL_e~偶数偏压选择晶体管;
[0071] MCi (i = 0、1、…、31)、Mll ~Mmn ~存储单兀;
[0072] NU~NAND串列、串列单元;
[0073] VIR~假想电位;
[0074] Vers~抹除电压;
[0075] Vprog~程式化电压;
[0076] Vpass~通过电压;
[0077] Vread~读出通过电压;
[0078] WL0、WL1、WL2、...、WL31 ~字线。
【具体实施方式】
[0079] 以下,说明本发明较佳的实施型态,以闪存及阻抗变化型存储器为例,作为使用电 流检测型的感测电路的半导体存储装置。
[0080] 图2显示本发明实施例的闪存的构成例的方块图。然而,于此所表示的闪存为例 示,本发明并不限定于这种构造。本实施例的闪存100包括:存储器阵列110,由配置成行 列状的多个存储单元所形成;输入输出缓冲器120,连接至外部输入输出端子I/O并保持输 入输出数据;地址暂存器130,接收来自输入输出缓冲器120的地址数据;数据暂存器140, 保持输入输出的数据;控制器150,根据来自输入输出缓冲器120的指令数据和外部的控制 信号(图中未显示的晶片致能或地址拴锁致能等)来供给控制各部的控制信号Cl、C2、C3 等;字线选择电路160,将来自地址暂存器130的列地址信息Ax解码并根据解码的结果来 进行块的选择以及字线的选择等;分页缓冲器/感测器170,保持从字线选择电路160所选 择的页所读出的数据以及保持写入被选择的页的写入数据;行选择电路180,将来自地址 暂存器130的行地址信息Ay解码并根据解码的结果来选择分页缓冲器170内的行数据;内 部电压产生电路190,产生数据的读出、程式化、抹除等所需要的电压(程式化电压Vprog、 通过电压Vpass、读出通过电压Vread、抹除电压Vers等)。
[0081] 存储器阵列110具有配置于行方向的多个块BLK(O)、BLK(I)、…、BLK(m)。块的 一侧的端部配置有分页缓冲器/感测电路170。但是分页缓冲器/感测电路170也可以配 置于块的另一侧的端部,或者是配置于两侧的端部。
[0082] 1个存储器块如图3所示,由多个NAND串列单元NU,每个NAND串列单元NU由多 个存储单元串联而成。1个存储块内有n+1个串列单元NU排列于列方向。串列单元NU包 括串联的多个存储单元MCi(i = 0、1、"·、31)、连接于一侧的端部上的存储单元MC31的漏 极端的位线选择晶体管TD、连接于另一侧的端部上的存储单元MCO的源极端的源极线选择 晶体管TS。位线选择晶体管TD的漏极连接至对应的1条位线GBL,源极线选择晶体管TS 的源极连接至共通的源极线SL。
[0083] 存储单元MCi的控制栅极连接至字线WLi,位线选择晶体管TD及源极线选择晶体 管TS的栅极连接至与字线WL平行的选择栅极线S⑶、SGS。字线选择电路160根据列地址 信息Ax选择存储块时,通过该存储块的选择栅极信号SGS、SGD来选择地驱动字线选择晶体 管TD及源极线选择晶体管TS。
[0084] 存储单元典型来说为MOS构造,包含为形成于P井内的N型扩散领域的源极/漏 极、形成于源极/漏极间的通道上的通道氧化膜、形成于通道氧化膜上的浮动栅极(电荷蓄 积层)、以及通过介电体膜形成于浮动栅极上的控制栅极。浮动栅极没有蓄积电荷时,也就 是写入数据"1"时,临界电压值是负的状态,存储器为常开。浮动栅极有蓄积电荷时,也就 是写入数据"〇"时,临界电压值转变为正,存储器为常关。
[0085] 图4显示在闪存的各动作时所施加的偏压电压的例示的表格。读出动作中,对 位线施加正的电压,对被选择的字线施加电压(例如0V),对非选择的字线施加通过电压 Vpass (例如4. 5V),对选择栅极线S⑶、SGS施加正的电压(例如4. 5V),以开启位线选择晶 体管TD、源极线选择晶体管TS,以及对共通源极线施加0V。程式化(写入动作)中,对被选 择的字线施加高电压的程式化电压Vprog(15~20V),对非选择的字线施加中间电位(例 如10V),开启位线选择晶体管TD、关闭源极线选择晶体管TS,并对位线GBL施加对应于"0" 或"1"的数据的电位。抹除动作中,对块内被选择的字线施加0V,对P井施加高电压(例如 20V),将浮动栅极的电子拉出至基板,由此以块为单位抹除数据。
[0086] 本实施例较佳的态样中,闪存100不具备图1所示的如现有技术的闪存的位线选 择电路10。也就是说,本实施例的闪存100在读出动作中不进行偶数位线与奇数位线的选 择,而同时选择全部的位线(全位线)。因此,本实施例的分页缓冲器/感测电路170对于 全部的位线是以一对一的关系设置,如图3所示,1个块具有n+1条位线时,分页缓冲器/感 测电路170就具备连接至n+1条位线的n+1个感测放大器。
[0087] 图5显示本实施例的分页缓冲器/感测电路170。此分页缓冲器/感测电路170 连接1条位线。分页缓冲器/感测电路170包括P型MOS晶体管TPl,串联于VDD电源(例 如2V)与基准电位(GND)之间;N型MOS晶体管TNl ;P型MOS晶体管TP2,串联于VDD电源 (例如2V)与基准电位(GND)之间;N型MOS晶体管TN2 ;P型MOS晶体管TP3,连接于VDD 电源(例如2V)与节点SNS之间;N型MOS晶体管TN3,连接于节点SNS与节点TOBL之间; 传输晶体管TN4,连接于节点SENSE,以及拴锁电路172,连接于传输晶体管TN4。
[0088] 晶体管TP1、TN2、TP3、TM的各栅极连接有从控制器150供给的驱动信号IREFA、 IREFB、IREFC、BLCD,控制晶体管TP1、TN2、TP3、TN4的动作。连接晶体管TPl与晶体管TNl 的节点Nl连接至晶体管TN3的栅极。连接至位线GBL的节点TOBL回授连接至晶体管TNl 的栅极。
[0089] 晶体管TPl,作为电流源,因应驱动信号IREFB供给一定的电流至节点Nl。较佳的 是,晶体管TPl在预充期间设定栅极电压CAS,使得比晶体管TN3的临界电压值V thtn3稍大的 值(Vthtn3+ α ( α = 〇· 1~〇· 2V))预充至节点TOBL或位线GBL,又在放电期间设定栅极电压 CAS,为了使得作为电流源动作的晶体管ΤΡ3所供给的电流Itp3能够流过,晶体管ΤΝ3在预 充期间根据栅极电压CAS来设定节点TOBL或位线GBL的预充电压。
[0090] 全位线方式的读出动作中,全部的位线几乎同时被预充至相同电位,因此能够几 乎忽略使用位线遮蔽方式时所产生的位线间的电容耦合下的负载。也就是说,位线遮蔽 方式下,预充至被选择的位线的电压变得不容易因为邻接的非选择的位线的GND电位而上 升。因此,本实施例的感测电路比起位线遮蔽方式或电压检测型,能够减小预充电压,借由 减小预充电压,能够缩短预充至位线的时间。
[0091] 晶体管ΤΡ3被驱动信号IREFA控制,在预充期间中预充VDD电压至节点SNS,在放 电期间中作为电流源供给节点SNS微小的电流I tp3。此电流Itp3如后所述地,决定感测电路 检测的目标电流。
[0092] 晶体管ΤΡ2的栅极连接至节点SNS。在预充期间,节点SNS为VDD电压,使晶体管 ΤΡ2关闭。在放电期间,节点SNS所显示的电位会对应到因应选择存储单元的存储状态变化 的位线GBL或节点TOBL的电位,而这个电位会使晶体管ΤΡ2开启或关闭。由此,节点SENSE 会产生对应到数据"0"或"1"的电压。晶体管TP2与地之间还连接晶体管T
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