高速、低压非易失存储器制造技术

一种在读操作期间，通过将字线充电到高于Ｖｃｃ的电压来提高读取速度的低电压ＥＰＲＯＭ。交替地将电荷放到字线上的两个电压泵（１７，１８）从温敏振荡器（１３）接收相位相反的控制信号。来自二电压泵（１７，１８）的电压通过一零阈值电压ｎ型通路器件（ＰＡｎ）传送到某一字线（ＷＬ０ｎ－ＷＬ３ｎ）。零阈值电压ｎ型通路器件（ＰＡｎ）从第三电压泵（１９）接收其控制信号。为了使低电压ＥＰＲＯＭ与标准的５伏编程器兼容，每一输出驱动电路包含用在低电压Ｖｃｃ条件下的大输出驱动器（５５）和用在标准５伏Ｖｃｃ条件下的较小输出驱动器（５７）。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低压半导体非易失存储器，如可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和闪烁电可擦可编程只读存储器(flashEEPROM)。
技术介绍
从标准的5伏EPROM(Vcc电压范围为4.5到5.5伏)过渡到低压EPROM(具有未经稳压的Vcc电压范围为2.7到3.6伏)的主要好处是低压EPROM消耗少得多的电能。但在实施这种Vcc电压过渡时会遇到几个问题。首先，较老的编程机器(如EPROM编程器)被设计成对标准5伏EPROM编程，并且主要由于两个单独的问题，通常与较新的低压EPROM是不兼容的。第一个问题是EPROM的输出驱动器。速度是低压EPROM主要关心的问题，EPROM的输出驱动器是决定EPROM读取访问时间时的主要元件。为了补偿更低的Vcc值，低压EPROM中装有具有大电流启动能力的大输出驱动器，这种驱动器在给定的Vcc值下提供更快的上升和下降信号响应速率。然而，标准的EPROM编程器通常采用6伏或更高的Vcc值来验证程序指令。这一高Vcc值会在具有大输出驱动器的低压EPROM中产生振铃和信号跳动(bouncing)，甚至损坏EPROM。解决这一问题的一种途径是降低低压EPROM的电流驱动能力，但这会对EPROM的速率产生不利的影响。在标准的5伏EPROM程序器上使用低压EPROM所面临的第二个问题是编程器算法规则本身。通过将存储单元能够供出的电流量与参考电流比较，EPROM存储器可以决定存储单元的逻辑电平。如果与参考电流相比存储单元供出大的电流，那么就将它归类为擦去，但是，如果与参考电流相比存储单元供出较少的电流，那么就将它归类为编程。当要将擦去的存储单元保持为擦去时，通过EPROM编程器有可能部分地对擦去单元进行编程。这就意味着该单元的阈值电压略微升高，但是仍然足够低，使得当用设置成6伏或更高的Vcc来进行验证时能够供出足够的电流用于EPROM程序器以验证该单元为被擦去。当将同一EPROM设置为在2.7伏至3.6伏的低电压Vcc条件下工作时，已在高Vcc条件下测试为擦去的同一存储单元会不再能够供出读取为擦去的足够的电流而成读取为编程。所以，存储单元可以在高Vcc条件下验证正确的数据，但在低Vcc条件下产生不正确的数据。这两个问题阻碍了低压EPROM的使用，除非用户更换或将老的EPROM程序器修改成与低压EPROM一起工作。另外，从标准的5伏EPROM过渡到低压EPROM所产生较低耗电的优点通常伴随着EPROM性能的劣化。较低的Vcc电压在转换成位线上的较低存储单元电流的某一单元的字线上产生较低的电压。因为存储器需要更多的时间来决定存储单元是否供出了归类为擦去或编程的足够的电流，所以，较低的存储单元电流接着又意味着较慢的读取次数。这一问题不仅降低了存储器的速率，而且降低了成品率，并且通常也使存储器的性能劣化。此外，低压EPROM可用电压泵(voltage pump)来将存储器的内部电压升高到用于编程操作的高电压。这些电压泵受振荡器的控制，振荡器规定电荷转移到电压泵的电荷存储电容的时间。振荡器对Vcc变化和温度变化很敏感。但是，因为电压泵仅仅在编程操作中使用，并且该操作仅占用少部分的EPROM操作时间，所以，这在现有技术的EPROM中通常不是一个问题。其他的低压存储器(比如低压EEPROM和闪烁EEPROM)同样具有某些困扰低压EPROM的相同的问题。与低压EPROM类似，低压EEPROM和闪烁EEPROM装有具有高电流驱动能力以补偿较低Vcc值的大输出驱动器。如果要在标准的5伏Vcc环境中使用低压EEPROM或低压闪烁EEPROM，相对高的Vcc值会使大输出驱动器具有噪声问题，例如振铃和信号跳动。类似地，通过将存储单元的电流跳动能力与参考电流比较，EEPROM和闪烁EEPROM确定了存储单元的逻辑电平。所以，如上所述，低压EEPROM和闪烁EEPROM也有困扰低压EPROM的较慢的读取次数和读错数据的问题。制造商已经采取了多种措施，以减缓低压EPROM的负面影响。转让给Secol等的美国专利5,226,013中描述一种通过对一位线进行预充电、放大该位线单元和参考电压之间的电压不平衡并且在感测放大器已经读取了该单元后立即终断所述位线的充电。转让给Yu等的美国专利5,367,206中揭示了一种输出驱动器电路，这种电路通过装入一个在标准5伏Vcc编程操作期间使输出驱动器减速而在低电压Vcc期间使输出驱动器加速的电路而作为低压EPROM与一标准5伏EPROM编程的接口。转让给Jelinek的美国专利5,331,295还揭示了一种具有温度、电压和处理补偿的振荡器。“EE Times”在1993年5月10日的一篇文章中讨论了由东芝公司开发的可以用设置在1.5到6伏的Vcc下工作的EPROM。1.5伏的低端电压低于EPROM单元的阈值电压，因而字线升压技术用来将字线电压升高到4V的读电压(reading voltage)。升高的电压通过从12.5V的编程电压切换到4V的读电压的译码器而施加到该字线上。尽管文章中没有描述东芝的电路，但是文章中提到它们的技术局限于消费者或ASIC应用，这些应用场合具有有限的EPROM密度。本专利技术的目的是提供一种改进了低压非易失存储器的读访问时间的机构。本专利技术的另一个目的是提供一种在使速度提高并且性能增加的同时与标准5伏EPROM编程器兼容的低压EPROM。
技术实现思路
上述目的已经在低压非易失EPROM存储器中得以满足，这种存储器监视其Vcc电压电平，并且有选择地启动和断开某个电路，以提高在标准5伏Vcc和低压Vcc条件下的性能。非易失硅存储器工作的速度大部分是由它能够多快地将存储单元所供出的电流与参考电流进行比较并作出有关存储单元的逻辑电平判断而决定的。并且，非易失硅存储器能够进行这一比较的速度取决于存储单元的电流供出能力，这与在其字线上的电压电平直接相关。通常，某一字线上的电压电平接近Vcc。如果Vcc在4.5伏到5.5伏的标准5V电压范围内，那么字线可以向存储单元提供足够的电压，使它具有快响应时间。但是，如果Vcc降低到2.7伏到3.6伏的电压范围内，比如市售的低压存储器的情况，那么字线上的电压就同样下降到类似的电压范围内。较低的电流使存储单元供出电流的能力下降，而电流的下降会使非易失存储器确定存储单元的逻辑电平所需的时间增加，从而导致性能下降。在标准的5伏工作条件下，本专利技术的存储器的功能与任何标准5伏非易失硅存储器相同，只要直接采用Vcc电源干线(power rail)将字线升高到相近的电压上。由于Vcc接近5伏，所以，输出驱动器不应当与在低压情况下一样大，否则会产生噪声问题。所以，存储器每根引出线与两个输出驱动器相连，其中一个要比另一个小些和慢些。当将非易失存储器置于标准5伏的Vcc条件下时，它采用较小的输出驱动器，而当它置于低压Vcc条件下时，它采用较大、较快的输出驱动器。为了补偿低压工作期间Vcc的下降，本专利技术的非易失存储器在内部将读操作期间字线的电压提高到高于Vcc的某一值，最好是3.5伏到5.5伏。通过将内部字线偏压(bias)提高到与标准5cc伏条件下相似的电压范围内，本专利技术的存储器不仅保持了与标准5伏存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低电压非易失存储器，其特征在于，它包含：接收供电信号的装置，主存储器机芯，它与所述供电信号耦合，并被构筑成非易失存储单元的行和列的阵列，每一单元可通过字线和位线寻址，输出驱动电路，用来驱动输出管脚，所述位线中的一条通过传感放 大器和所述输出驱动电路耦合到所述输出管脚，所述输出驱动电路包括第一输出驱动器和第二输出驱动器，所述第一和第二输出驱动器接收公共输入信号，所述第一和第二输出驱动器具有连接到所述输出管脚的输出信号，所述第一输出驱动器具有比所述第二输出驱动器更快的逻辑转换响应速率，并且响应于处在预定电压值以下的所述供电信号而启动，并且所述第二输出驱动器响应于处在所述预定电压值以上的所述供电信号而启动。

【技术特征摘要】
US 1995-8-4 08/511,3111.一种低电压非易失存储器，其特征在于，它包含接收供电信号的装置，主存储器机芯，它与所述供电信号耦合，并被构筑成非易失存储单元的行和列的阵列，每一单元可通过字线和位线寻址，输出驱动电路，用来驱动输出管脚，所述位线中的一条通过传感放大器和所述输出驱动电路耦合到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅迪杰扎耶瑞，爱德华S辉，乔治J科尔施，
申请(专利权)人：爱特梅尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]