專利名稱：具有加電讀模式的非易失半導(dǎo)體存儲器的制作方法
本申請要求在2002年2月2日申請的韓國專利申請No.2002-6043的優(yōu)先權(quán)，在這里引證其內(nèi)容僅供參考。
在進行加電讀操作之前需要最小的字線(wordline)電壓。在具有適當(dāng)?shù)淖志€電壓之前執(zhí)行的加電讀操作不起作用，或?qū)a(chǎn)生無效數(shù)據(jù)。一個原因是，如果字線電壓低于所需的電平，則利用較低的字線電壓進行讀操作并且耦合字線電壓的存儲單元(例如導(dǎo)通單元)被限制(condition)較小的通道電流，導(dǎo)致導(dǎo)通單元的讀取操作失敗。
下面參照附圖更全面地介紹本發(fā)明的前述特征和優(yōu)點。
通過參照下面結(jié)合附圖的詳細說明使本發(fā)明的更完全的評價及其很多的優(yōu)點更明顯和更易被理解，附圖中相同的參考標(biāo)記表示相同或相似的部件。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的非易失半導(dǎo)體存儲器件的方框圖。
圖2是可用在圖1所示存儲器件中的加電檢測器的電路圖。
圖3是可用在圖1所示存儲器件中的讀電壓發(fā)生器的電路圖。
圖4是可與圖3所示的讀電壓發(fā)生器一起使用的振蕩器的電路圖。
圖5是可用在圖4中的振蕩器中的電荷泵的電路圖。
圖6是可通過圖1的存儲器件執(zhí)行的加電讀操作的時序圖。
具體實施例方式
在下面以解釋為目的的說明中，給出了特殊數(shù)字、材料和結(jié)構(gòu)，以便提供本發(fā)明的全面理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白在沒有具體細節(jié)的情況下也可以實施本發(fā)明。在其它例子中，以示意圖或方框圖形式示出了公知的系統(tǒng)，以便清楚說明本發(fā)明。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明實施例的非易失存儲器100的功能結(jié)構(gòu)。非易失存儲器100可以是用于自舉(bootstrap)計算機系統(tǒng)的一種異步存儲器，如NOR閃爍存儲器、掩模ROM或鐵電存儲器。參見圖1，非易失存儲器100包括存儲單元陣列110、讀出電路120、列門電路130、數(shù)據(jù)輸出緩沖器140、地址緩沖器150、行解碼器160、列解碼器170、加電檢測器180、反相器INV10、S-R觸發(fā)器190、讀電壓發(fā)生器200、讀啟動電路210、以及讀控制器220。讀電路包括讀出電路120、列門電路130、行解碼器160、和列解碼器170，它們結(jié)合使用以從存儲單元陣列110讀出數(shù)據(jù)。
存儲單元陣列110由設(shè)置在字線(或行)和位線(或列)上的大量存儲單元構(gòu)成。每個獨立的存儲單元可以是例如電可擦和可編程NOR閃爍存儲單元、通過離子注入制造的掩模ROM單元或電可編程的鐵電存儲單元。利用NOR閃爍存儲單元或掩模ROM單元，讀出電路120檢測來自設(shè)置在交叉部分上的存儲單元的數(shù)據(jù)。被檢測的數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)輸出緩沖器130。而利用鐵電存儲單元，讀出電路120檢測來自被行解碼器160選擇的行的存儲單元的數(shù)據(jù)，然后被檢測的數(shù)據(jù)通過由列解碼器170操作的列門電路130傳送給數(shù)據(jù)輸出緩沖器140。將來自地址緩沖器150的行地址提供給行解碼器160，而來自地址緩沖器150的列地址施加到列解碼器170。
當(dāng)電源電壓Vcc高于預(yù)定電壓VDET時，加電檢測器180(圖2)產(chǎn)生加電檢測信號PWRUP。當(dāng)電源電壓Vcc低于預(yù)定電壓VDET時，加電檢測信號PWRUP處于低電平，并且在Vcc高于VDFT時，加電檢測信號PWRUP處于高電平。參見圖2，加電檢測器180由電阻器R10、NMOS晶體管MN10以及反相器INV12、INV14和INV16構(gòu)成。電阻器R10連接在Vcc和節(jié)點N1之間，NMOS晶體管連接在節(jié)點N1和地電壓GND之間。NMOS晶體管MN10的柵極也耦合到節(jié)點N1。反相器INV12、INV14和INV16從節(jié)點N1串聯(lián)連接到加電檢測信號PWRUP的輸出端。在加電時，節(jié)點N1的電壓隨著電源電壓Vcc的開始上升而增加。在NMOS晶體管MN10處于截止?fàn)顟B(tài)期間，加電檢測信號PWRUP保持在低電平。然后，當(dāng)N1電壓上升到足以使NMOS晶體管MN10導(dǎo)通時，加電檢測信號PWRUP變?yōu)楦唠娖健?br> 參見圖3，S-R觸發(fā)器190通過從反相器INV10提供的反相加電檢測信號nPWRUP復(fù)位，并且S-R觸發(fā)器190的輸出信號FF_OUT導(dǎo)致低電平。當(dāng)nPWRUP從低電平轉(zhuǎn)換到高電平時，或者當(dāng)電源信號Vcc低于VDET時，使S-R觸發(fā)器復(fù)位。從讀電壓發(fā)生器200提供的檢測信號Comp設(shè)置S-R觸發(fā)器190使輸出信號FF_OUT為高電平，為此當(dāng)電源電壓Vcc高于VDET時使反相加電檢測信號nPWRUP從高電平回到低電平。
當(dāng)加電檢測信號PWRUP被激活到高電平時，讀電壓發(fā)生器200開始產(chǎn)生讀電壓(或字線電壓)VWL，當(dāng)VWL達到所需的電壓電平(或目標(biāo)電壓電平)時結(jié)束VWL的產(chǎn)生。如果讀電壓VWL低于所需的電壓電平，則讀電壓發(fā)生器200恢復(fù)它的讀電壓VWL的輸出。通知讀電壓是否高于所需的電壓電平的檢測信號Comp用做S-R觸發(fā)器190的設(shè)置信號。當(dāng)檢測信號Comp首先從低電平變?yōu)楦唠娖綍r，S-R觸發(fā)器190的輸出信號FF_OUT也從低電平變?yōu)楦唠娖健１３指唠娖捷敵鲂盘朏F_OUT，直到電源電壓Vcc關(guān)閉或變?yōu)榈陀赩DET為止。
響應(yīng)S-R觸發(fā)器輸出信號FF_OUT和地址緩沖器150的輸出信號，讀啟動電路210(圖1)產(chǎn)生讀啟動信號RS。當(dāng)出現(xiàn)以下情況時用高電平脈沖激活讀啟動信號READ_START輸出信號FF_OUT設(shè)置在高電平時；在加電時讀電壓VWL達到所需的電壓電平時；或地址緩沖器150的輸出信號為了轉(zhuǎn)換(transition)而變化時，這意味著在加電讀操作之后同步地響應(yīng)外部地址的輸入，開始讀操作。響應(yīng)讀啟動信號READ_START，在加電之后讀控制器220使讀出電路120進行穩(wěn)定讀操作。
如圖3所示，讀電壓發(fā)生器200由分壓器201、比較器202、振蕩器203和電荷泵204構(gòu)成。分壓器201通過串聯(lián)在VWL和GND之間的電阻器R11和R12確定來自讀電壓VWL的分配電壓Vdiv。比較器202只在加電檢測信號PWRUP是高電平激活時是導(dǎo)電的，并通過比較分配電壓Vdiv與參考電壓Vref產(chǎn)生檢測信號Comp。當(dāng)Vdiv低于Vref時，檢測信號Comp變?yōu)榈碗娖剑?dāng)Vdiv高于Vref時，Comp為高電平。高電平的Comp設(shè)置S-R觸發(fā)器190。
如圖4所示，響應(yīng)信號Comp和nPWRUP，振蕩器203產(chǎn)生時鐘信號CLK_PUMP，包括NOR門G10、反相器INV18、電阻器R14、電容器C10、和反相器INV20和INV22。當(dāng)電源電壓Vcc低于檢測電壓VDET或分配電壓Vdiv高于參考電壓Vref時，不會從振蕩器203產(chǎn)生時鐘信號CLK_PUMP，當(dāng)Vcc高于VDET時(例如在Vcc的約3.3V中的2.3V)和Vdiv低于Vref時，將有效地產(chǎn)生時鐘信號CLK_PUMP。
如圖5所示，響應(yīng)從振蕩器203提供的時鐘信號CLK_PUMP，電荷泵204產(chǎn)生讀電壓VWL。電荷泵204包括反相器INV24和INV26、電容器C12、C14、C16和C18、以及PMOS晶體管MP10、MP12、MP14、MP16和MP18，如圖5所示。讀電壓VWL在自舉到其工作電壓電平之前預(yù)先充電到Vcc電平。
圖6表示在根據(jù)本發(fā)明實施例的非易失半導(dǎo)體存儲器中的加電讀操作的時序圖。隨著電源電壓Vcc(用在嵌入當(dāng)前非易失半導(dǎo)體存儲器的系統(tǒng)中)逐漸增加，加電檢測器180檢測到電源電壓Vcc達到預(yù)定檢測電壓VDET。如果電源電壓Vcc低于VDET，在低電平建立加電檢測信號PWRUP，以便借助從反相器INV10輸出的高電平nPWRUP使S-R觸發(fā)器190復(fù)位。
當(dāng)電源電壓Vcc達到預(yù)定檢測電壓VDET時，加電檢測信號PWRUP變?yōu)楦唠娖?。然后，通過高電平加電檢測信號PWRUP使NMOS晶體管MN12導(dǎo)通，以便比較分配電壓Vdiv與參考電壓Vref。由于讀電壓VWL在加電時處于所需的電壓電平(例如5V)以下，因此振蕩器203產(chǎn)生時鐘信號CLK_PUMP，以便驅(qū)動電荷泵204。
當(dāng)增加的從電荷泵204的輸出的讀電壓VWL達到所需的電壓時，即Vdiv高于Vref時，檢測信號Comp從低電平增加到高電平。在此期間，S-R觸發(fā)器190的輸出信號FF_OUT也從低電平上升到高電平。響應(yīng)輸出信號FF_OUT的上升，讀啟動電路210(圖1)產(chǎn)生具有高電平、短脈沖的讀啟動信號READ_START。
讀控制器220響應(yīng)讀啟動信號READ_STRAT以進行加電讀操作。在電源電壓Vcc達到所需的電壓電平之前，從外部系統(tǒng)主機給存儲器施加初始地址。借助地址緩沖器150將外部地址XA傳送給行和列解碼器160和170，如圖1所示。行和列解碼器160和170根據(jù)接收的地址標(biāo)明存儲單元。儲存在被選擇存儲單元中的數(shù)據(jù)被讀出電路120檢測，然后通過列門電路130發(fā)送到數(shù)據(jù)輸出緩沖器140。之后，響應(yīng)輸出啟動(enable)信號，從存儲器芯片輸出被鎖存在數(shù)據(jù)輸出緩沖器140中的數(shù)據(jù)。
本實施例采用從系統(tǒng)主機(例如系統(tǒng)控制器，如CPU)提供的外部地址，可以制備用于進行加電讀操作的地址。例如，利用加電檢測器180的加電檢測信號PWRUP控制地址緩沖器150可以產(chǎn)生初始地址。
包括本發(fā)明實施例的存儲器件的具體例子可包括設(shè)置成行和列的矩陣的存儲單元的存儲單元陣列；電壓檢測器，在加電時在電源電壓達到第一檢測電壓時，用于激活第一檢測信號；讀電壓發(fā)生器，用于響應(yīng)第一檢測信號產(chǎn)生讀電壓和當(dāng)讀電壓達到第二檢測電壓時用于激活第二檢測信號；讀啟動信號發(fā)生器，用于響應(yīng)第二檢測信號的激活產(chǎn)生讀啟動信號；讀電路，以及用于響應(yīng)讀啟動信號從存儲單元陣列讀取數(shù)據(jù)的讀電路。
第一檢測電壓低于電源電壓。存儲器可用作計算機系統(tǒng)中的自舉存儲器。該存儲器可以是異步存儲器，例如可以是NOR型閃爍存儲器或掩模ROM。
在本發(fā)明的另一方案中，非易失半導(dǎo)體存儲器包括設(shè)置成行和列的矩陣的存儲單元的存儲單元陣列；第一電壓檢測器，在加電時在電源電壓達到第一檢測電壓時，用于激活第一檢測信號；讀電壓發(fā)生器，用于響應(yīng)第一檢測信號產(chǎn)生讀電壓和當(dāng)讀電壓達到第二檢測電壓時用于激活第二檢測信號；行解碼器，用于響應(yīng)行地址而選擇一行和用于將讀電壓傳送給被選行；列解碼器，用于響應(yīng)列地址而選擇一部分列；讀啟動信號發(fā)生器，用于響應(yīng)第二檢測信號的激活產(chǎn)生讀啟動信號；讀出電路，用于從由被選行和列表示的存儲單元讀取數(shù)據(jù)；讀控制器，用于響應(yīng)讀啟動信號而操作讀出電路。
在本發(fā)明的另一方案中，可在加電讀模式操作的非易失半導(dǎo)體存儲器包括設(shè)置成行和列的矩陣的存儲單元的存儲單元陣列；第一電壓檢測器，在加電時在電源電壓達到第一檢測電壓時，用于激活第一檢測信號；地址緩沖器，用于接收外部地址；讀電壓發(fā)生器，用于響應(yīng)第一檢測信號產(chǎn)生讀電壓和當(dāng)讀電壓達到第二檢測電壓時用于激活第二檢測信號；行解碼器，用于響應(yīng)外部地址當(dāng)中的行地址而選擇一行和用于將讀電壓傳送給被選行；列解碼器，用于響應(yīng)外部地址當(dāng)中的列地址而選擇一部分列；讀出電路，用于從由被選行和列表示的存儲單元讀取數(shù)據(jù)；觸發(fā)器，其由第一檢測信號復(fù)位和由第二檢測信號設(shè)置；讀啟動信號發(fā)生器，當(dāng)通過激活第二檢測信號設(shè)置觸發(fā)器時用于產(chǎn)生讀啟動信號；以及讀控制器，用于響應(yīng)讀啟動信號而操作讀出電路。
讀電壓發(fā)生器可包括振蕩器，用于響應(yīng)第一和第二檢測信號產(chǎn)生時鐘信號以及電荷泵，用于響應(yīng)時鐘信號產(chǎn)生讀電壓；其中第二檢測信號是在第一檢測信號的激活狀態(tài)下通過比較參考電壓與從讀電壓分配的電壓形成的。電源電壓達到目標(biāo)電壓之后，在地址緩沖器的輸出隨著轉(zhuǎn)換而變化時，讀啟動電路產(chǎn)生讀啟動信號。
而且，根據(jù)本發(fā)明的實施例，用于在非易失存儲器中進行加電讀操作的方法可包括在加電時在電源電壓達到第一檢測電壓時，激活第一檢測信號；響應(yīng)第一檢測信號的激活，產(chǎn)生字線電壓；檢測字線電壓達到第二檢測電壓的時間；以及在字線電壓達到第二檢測電壓時，對存儲器進行讀操作。
關(guān)于上述說明和參考附圖，由于在確定讀電壓(或字線電壓)是否達到所需的電壓電平之后激活加電讀操作，可以防止在較低讀電壓下進行，在不會不正常工作的情況下提供穩(wěn)定的加電讀操作。
雖然為了表示的目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白在不脫離如所附權(quán)利要求書中所述的發(fā)明的范圍和精神的情況下可以做出各種修改、添加和替換。
權(quán)利要求
1.一種非易失半導(dǎo)體存儲器，包括設(shè)置成行和列的矩陣的存儲單元陣列；電壓檢測器，在加電階段，在電源電壓達到第一檢測電壓時用于激活第一檢測信號；讀電壓發(fā)生器，用于響應(yīng)第一檢測信號產(chǎn)生讀電壓和在讀電壓達到第二檢測電壓時用于激活第二檢測信號；讀啟動信號發(fā)生器，用于響應(yīng)第二檢測信號的激活產(chǎn)生讀啟動信號；及讀電路，用于響應(yīng)讀啟動信號從存儲單元陣列讀取數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器，其中第一檢測電壓低于標(biāo)準(zhǔn)電源電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器，其中存儲器是計算機系統(tǒng)中的自舉存儲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器，其中存儲器是異步存儲器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的存儲器，其中異步存儲器是NOR型閃爍存儲器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的存儲器，其中異步存儲器是掩模ROM。
7.一種非易失半導(dǎo)體存儲器，包括設(shè)置成行和列的矩陣的存儲單元陣列；第一電壓檢測器，在加電時在電源電壓達到第一檢測電壓時，用于激活第一檢測信號；讀電壓發(fā)生器，用于響應(yīng)第一檢測信號產(chǎn)生讀電壓和當(dāng)讀電壓達到第二檢測電壓時用于激活第二檢測信號；行解碼器，用于響應(yīng)行地址而選擇一行和用于將讀電壓傳送給被選行；列解碼器，用于響應(yīng)列地址而選擇一部分列；讀啟動信號發(fā)生器，用于響應(yīng)第二檢測信號的激活產(chǎn)生讀啟動信號；讀出電路，用于從由被選行和列表示的存儲單元讀取數(shù)據(jù)；及讀控制器，用于響應(yīng)讀啟動信號而操作讀出電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的存儲器，其中第一檢測電壓低于標(biāo)準(zhǔn)電源電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的存儲器，其中存儲器是計算機系統(tǒng)中的自舉存儲器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的存儲器，其中存儲器是異步存儲器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的存儲器，其中異步存儲器是NOR型閃爍存儲器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的存儲器，其中異步存儲器是掩模ROM。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的存儲器，其中行和列地址是從存儲器外部的源輸送到存儲器。
14.一種可在加電讀模式中工作的非易失半導(dǎo)體存儲器，包括設(shè)置成行和列的矩陣的存儲單元陣列；第一電壓檢測器，在加電階段，在電源電壓達到第一檢測電壓時，用于激活第一檢測信號；地址緩沖器，用于接收外部地址；讀電壓發(fā)生器，用于響應(yīng)第一檢測信號產(chǎn)生讀電壓和當(dāng)讀電壓達到第二檢測電壓時用于激活第二檢測信號；行解碼器，用于響應(yīng)外部地址當(dāng)中的行地址而選擇一行和用于將讀電壓傳送給被選行；列解碼器，用于響應(yīng)外部地址當(dāng)中的列地址而選擇一部分列；讀出電路，用于從由被選行和列表示的存儲單元讀取數(shù)據(jù)；觸發(fā)器，由第一檢測信號復(fù)位和由第二檢測信號設(shè)置；讀啟動信號發(fā)生器，當(dāng)通過激活第二檢測信號設(shè)置觸發(fā)器時，用于產(chǎn)生讀啟動信號；及讀控制器，用于響應(yīng)讀啟動信號而操作讀出電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的存儲器，其中第一檢測電壓低于電源電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的存儲器，其中存儲器用作計算機系統(tǒng)中的自舉存儲器。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的存儲器，其中讀電壓發(fā)生器包括振蕩器，用于響應(yīng)第一和第二檢測信號產(chǎn)生時鐘信號；及電荷泵，用于響應(yīng)時鐘信號產(chǎn)生讀電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的存儲器，其中在第一檢測信號的激活狀態(tài)下，在比較參考電壓與從讀電壓分配的電壓之后，生成第二檢測信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的存儲器，其中存儲器是異步存儲器。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的存儲器，其中讀啟動電路發(fā)生器被構(gòu)成，以便在電源電壓達到目標(biāo)值之后，在地址緩沖器的輸出隨著轉(zhuǎn)換而變化時產(chǎn)生讀啟動信號。
21.一種用于在非易失存儲器中進行加電讀操作的方法，該方法包括在加電階段，在電源電壓達到第一檢測電壓時，激活第一檢測信號；響應(yīng)第一檢測信號的激活，產(chǎn)生字線電壓；確定字線電壓達到第二檢測電壓的時間；及在字線電壓達到第二檢測電壓時，對存儲器進行讀操作。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中在試點階段之后同步地響應(yīng)外部地址的轉(zhuǎn)換，進行讀操作。
全文摘要
公開了一種在加電時進行自動讀操作的非易失半導(dǎo)體存儲器。為了自動讀操作，在加電時，當(dāng)電源電壓達到第一電壓時開始產(chǎn)生字線電壓。當(dāng)字線電壓被充電到所需的電壓電平時，開始自動讀操作。
文檔編號G11C8/00GK1435845SQ0311986
公開日2003年8月13日 申請日期2003年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月2日
發(fā)明者李升根 申請人:三星電子株式會社