闪电存储器及微计算机制造技术

装在单一半导体芯片上的微计算机包含一个中央处理单元一个非易失闪电存储器，该存储器允许由该中央处理单元通过电擦除和编程操作对待处理的信息进行重新编程。该微计算机装有常规电源电压端子和编程电源电压端子并带有供电电压电平探测器件和内部电压增压电路，以便根据所供给的电压的电平决定用于该闪电存储器的重新编程方式并在执行对数据的擦除和编程中在增压电压与外部高电压之间进行选择。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可对由电擦除及编程的信息重新编程的非易失闪电存储器(flash memory)并涉及含有该闪电存储器的微计算机。本专利技术尤其是涉及了适用于向闪电存储器供给擦除和编程电压的方法之技术。日本专利公开No.161469/1989陈述了把作为可编程非易失存储器的EPROM(可擦除可编程只续存储器)或EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)装在单个半导体芯片上的微计算机。用于这类微计算机的单片非易失存储器可保存程序和数据。EPROM是通过紫外线对存储信息进行擦除，因而除非它从被安装的系统中移除是不能够被编程的。EEPROM可以加电方式擦除或写数据，因而在它被安装于系统上时可改变其存储的信息，但是由于形成EEPROM的存储单元除了诸如NMOS(金属渗氮氧化物半导体)之外还需要选择晶体管，于是EEPROM大约是EPROM的2.5至5倍大小而占用了相对较大的芯片区域。日本专利公开No.289997/1970透露了全部信息擦除型EEP-ROM，该存储器与本专利说明中所提到的闪电存储器可被认为是相同的。该闪电存储器可通过由擦除和编程改变其存储的信息，并用一个晶体管形成存储单元，并象EPROM那样具有在一次操作中电擦除全部存储单元或存储元块的功能。于是在系统安装/或器件安装的状态闪电存储器可改变其存储的信息，并通过其块擦除功则可缩短重编程时间并对减少芯片占用区域也有供献。向闪电存储器提供擦除和编程电热的传统方法中有两种方法。其一是除了通常的供电电压端子以外还有一个用于高于第一电压的供电第二电压端子。另一方面是在芯片中提供一个增压电路以便从常规的例如为5V的供电电压Vcc产生一个例如12V的擦除的编程电压Vpp。例如，日本专利公开No.1281000/1987透露了一种方法，其中除了常规供电电压端子以外还装有另外的供电电压端子以供给擦除和编程电压。另外，日本专利公开No.73497/1991透露了一种方法，该方法在芯片中装设有加压电路以便产生擦除与编程电压Vpp。与研究了可以上两种供电方法之后，本专利技术人发现以下问题。(1)上述两种供电方法都需要两个供电装置(电池)。因而在小体积优选的电子设备中，例如在手持相机中，设备的一体积由于装设两具供电装置而变大。为了对付这种情况，可设想诸如相机之类的设备装有一个供电装置，并具当需要重写数据时，使用一个外部PROM写入器重新对该闪电存储器编程。但用这种方法数据的实时重新写入是不可能的，使得提高设备性能是困难的并使得数据的重新编程是麻烦的。这也就限制了该方法的一使用范围。(2)利用上述内部增压方法在对闪电存储器擦除的编程过程中由于在一次操作中被控擦除或被编程的位数的增加，如在存储器单元块擦除或大数量的位同时编程过程中，就需要大量电流，这又需要该增压电路具有提供大电流的能力。这就需要增加增压电路所作用的区域。但是在装有内置式闪电存储器的微计算机中，芯片的尺寸是不允许有足够大的区域用于增压电路的。即内部增压电路必须具有小于所需的供电能力。其结果是大数量位的存储器单元块擦除与同时编程是难于进行的并需要较长的时间。而且，在内部增压方法中，当一个电池用作电源时，供电电压的降低会造成擦除或编程的失效。本专利技术的一个目的是提供一种带有易于操作的闪电存储器的微计算机。较详细来说，本专利技术的第一目的是提供可使得数据在应用中重新编程的闪电存储器，或带有这类闪电存储器的微计算机。本专利技术的第二个目的是提供使得易于进行块擦除和大数量位用时编程并可减少编程和擦除所需时间的一种闪电存储器，或带有这类闪电存储器的微计算机。本专利技术的进一步的目的是提供可根据所使用的系统或设备适当选择编程和擦除方法的闪电存储器，或提供带有这样的闪电存储器的微计算机。本专利技术的另一目的是使得该专利技术可用于任何类型的闪电存储器，并在由负电压擦除的闪电存储器的情况下把产生编程与擦除电压的电路所占有的区域减少到最小。本专利技术的这些及其他目的及新颖之处由以下说明之陈述并结合附图可明白。本说明书中所透露的本专利技术的要点简述如下。把中央处理单元和存储有要由该中央处理单元处理的信息的非易失闪电存储装在单一半导体芯片上，而其中所存储的信息可通过电擦除和编程而被重新编程的微计算机，它装有常规的供电电压端子和编程与擦除供电电压端子。该微计算机带有供电电平探测器和内部增压器，从而可根据供给的电压电平确定对闪电存储器重新编程的模式，并在增压与外部高电压之间进行切换以进行数据的擦除和编程。通过上述装置，可以内部增压或外部高电压向该闪电存储器或是从其中对数据擦除和编程。这不仅使得可实时对数据重新编程并强化了设备功能，而且还避免了必须在手持设备中必须备置不同电压的电池，从而减少了设备的尺寸。而且由于对于所用系统编程可被优化，本专利技术提供了改进的通用性并减少了编程和擦除所用的时间。而且如果闪电存储器中的数据编程和擦除是通过隧道现象优越性进行，则一比特的编程仅需要几nA(纳安培)到几十nA，减少了增压电路的负担，于是如果装有供电电路则其占有的区域可被减小。附图说明图1是带有闪电存储器的微计算机的一个实施例的框图;图2是带有一个闪电存储器和一个掩模型ROM的实施例的框图;图3是表示供电电路的配置一例的框图;图4是表示供电电路配置又一例的框图;图5表示供电电路又一例配置的框图;图6表示供电电路配置另一例的框图;图7是表示供电电路一例细节的电路原理;图8是表示产生供给供电电路控制信号的一例电路和配置的逻辑电路;图9是解释闪电存储器原理的简化剖视图;图10是表示门电压对闪电存储器存储元件的漏极电流特性的图示;图11是说明应用图9的存储器晶体管的存储器单元阵列的简图;图12是说明对于存储器擦除和编程操作的电压条件的图表;图13是闪电存储器的电路框图，该存储器由数据线分成具有不同容量的存储器模块;图14是说明包含在闪电存储器中的X-地址译码器细节的示图;图15是说明包含在闪电存储器中的编程电路细节的示图;图16是表示适用于负压编程闪电存储器的供电电路另一例的框图;图17是表示另一例供电电路配置的框图;图18是表示另一例供电电路配置的框图;图19是说明一例负压产生器的电原理图;图20是说明负压编程闪电存储器原理的简化剖示图;图21是说明负压编程闪电存储器的存储器阵列配置与在编程时该闪意存储器状态的电原理图;图22是说明在存储器阵列擦除时负压编程闪电存储器状态的电原理图;图23是说明负压编程闪电存储器在利用隧道现象进行存储阵列擦除时的状态的电原理图;图24是说明负压编程闪电存储的存储阵列配置及编程时闪电存储器阵列状态的电原理图，该存储器是利用隧道现象进行编程和擦除的;图25是说明图1微计算机配置一例的总体框图;图26是用于图25的微计算机中的闪电存储器总体框图;图27是控制寄存器配置一例;图28是说明闪电存储器中存储读操作一例的时序图;图29是说明闪电存储器中存储写操作一例的时序图;图30是说明闪电存储器中在页编程方式下存储器编程操作一例的时序图;图31是说明数据锁存电路配置一例细节的框图;图32是说明编程控制过程一例细节的流程图;图33是说明在页编程方式下编程控制过程一例细节的流程图;图34是说明擦除控制过程的流程的一例细节;图35是说明另一例存储器模块划分的电原理图;图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
微计算机，包括：一个第一供电端子，用于接收电路参考电压；一个第二供电端子，用于接收具有关于电路参考电压的第一电势差的第一电压；一个第三供电端子，用于接收具有关于电路参考电压的第二电势差的第二电压，该第二电势差大于第一电势差； 一个中央处理器，它接收该电路参考电压和第一电压并且响应这些电压而操作；一个闪电存储器，具有多个存储单元，其中存储单元的第一个包括在一个半导体衬底中的一个源区和一个漏区，在该源区和漏区之上的由置入的第一氧化膜形成的浮栅，以及在浮栅之上的由 置入的第一氧化膜形成的控制栅；以及一个供电电路，它包括：一个第一电平探测电路，以判定供给第二供电端子的第一电压是否高于一特定电平；一个第二电平探测电路，以判定供给第三供电端子的第二电压是否高于一特定电平；一个增压电路，给第二供电端子供电 的第一电压增压；以及一个电压选择电路，以选择或是给第三供电端子供电的第二电压，或是选择通过增压电路从第一电压增压的电压，并将已选择的电压提供给闪电存储器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1993-7-13 171942/931.微计算机，包括一个第一供电端子，用于接收电路参考电压；一个第二供电端子，用于接收具有关于电路参考电压的第一电势差的第一电压；一个第三供电端子，用于接收具有关于电路参考电压的第二电势差的第二电压，该第二电势差大于第一电势差；一个中央处理器，它接收该电路参考电压和第一电压并且响应这些电压而操作；一个闪电存储器，具有多个存储单元，其中存储单元的第一个包括在一个半导体衬底中的一个源区和一个漏区，在该源区和漏区之上的由置入的第一氧化膜形成的浮栅，以及在浮栅之上的由置入的第一氧化膜形成的控制栅；以及一个供电电路，它包括一个第一电平探测电路，以判定供给第二供电端子的第一电压是否高于一特定电平；一个第二电平探测电路，以判定供给第三供电端子的第二电压是否高于一特定电平；一个增压电路，给第二供电端子供电的第一电压增压；以及一个电压选择电路，以选择或是给第三供电端子供电的第二电压，或是选择通过增压电路从第一电压增压的电压，并将已选择的电压提供给闪电存储器。2.根据权利要求1的微计算机，其中该供电电路包括一个电压生成电路，它生成第四电压，用于闪电存储器上的擦除操作。3.根据权利要求2的微计算机，还包括一个控制电路，它产生一控制信号以控制电压选择电路使得当第二电平探测电路判定供给第三供电端子的第二电压高于特定电平时，对闪电存储器提供第二电压。4.根据权利要求3的微计算机，还包括一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：黑田谦一，松原清，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]