專利名稱：具有低的及固定的預充電負載的存儲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種虛擬接地存儲器(virtual ground memory)，且特別是有關一種具有低的預充電負載的虛擬接地存儲器。
背景技術：
請參照圖1，其是傳統(tǒng)的虛擬接地存儲器的電路圖。虛擬接地存儲器100包括多個存儲胞M、多個金屬線MBL、多個字符線(word line)WL以及多個選擇線BO及BE。兩個相鄰的金屬線是與對應的存儲胞的二端電性連接，而存儲胞是由字符線所控制。
當一存儲胞例如是存儲胞M71被讀取時，感測放大器SA是電性連接至金屬線MBL3，而金屬線MBL4是電性連接至一接地位準。此外，于字符線WL1與選擇線BO2及BE2致能，且晶體管BSO4及BSE4導通之后，感測放大器SA是將存儲胞M71的A端充電至一高電壓，并產(chǎn)生電流I以流經(jīng)存儲胞M71。借由感測放大器SA對于所輸出的電流大小的感測，可讀取出儲存于存儲胞M71的內容值。其中，當存儲胞M71具有高臨界電壓，代表0的數(shù)據(jù)時，感測放大器SA將感測到小電流值。而當存儲胞M71具有低臨界電壓，代表1的數(shù)據(jù)時，感測放大器SA將感測到大電流值。
當字符線WL1為致能時，由字符線WL1所控制的同列(row)的存儲胞將全部被導通。為了能夠加速感測放大器SA對存儲胞M71的A端充電的速度，是利用預充電單元來將位于存儲胞M71左邊的所有存儲胞預先充電至高電壓。因存儲胞M71左邊具有相當多的存儲胞數(shù)目，所以必須使用至少二個預充電單元PC1及PC2，才能完成預充電的動作。與預充電單元PC1電性連接的金屬線MBL1是作為感測放大器SA的一個屏蔽(shield)，用來使感測放大器SA能夠與金屬線MBL1左邊的存儲胞電性隔離。也就是說，位于金屬線MBL3右邊的存儲胞是由感測放大器SA來進行充電，介于金屬線MBL2與金屬線MBL3之間的存儲胞是由感測放大器SA以及預充電單元PC2來進行充電，而位于金屬線MBL1左邊的存儲胞是由預充電單元PC1代替感測放大器SA來進行充電。如此一來，可使感測放大器SA將存儲胞M71的A端充電至高電壓的速率加快也可以避免在感測時留有充電電流而影響感測結果。
然而，大部份位于金屬線MBL1左邊的金屬線是浮接(floating)于預充電單元PC1，亦即虛接地，因此，導致一個很大的等效電容負載產(chǎn)生。此外，隨著被讀取的存儲胞的位置不同和相鄰存儲胞的臨界電壓不同，此預充電單元PC1的等效電容負載也會跟著改變。由上述說明可知，預充電單元PC1及PC2必須消耗額外的能量才能夠完成預充電的動作，且以此種方式來執(zhí)行預充電，很難有效地控制電容負載的大小。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種虛擬接地存儲器，以避免大的等效電容負載所導致的問題并降低能量消耗，且使所需的預充電單元的個數(shù)減少，并進一步減少被讀取的存儲胞的基體效應(body effect)。
根據(jù)本發(fā)明提出一種存儲器，包括復數(shù)個存儲胞、復數(shù)個第一金屬線、復數(shù)個第二金屬線以及復數(shù)個字符線。第一金屬線至少包括第一金屬線GL(n-1)、GL(n)及GL(n+1)，而第二金屬線至少包括第二金屬線BL(n-1)及BL(n)。第一金屬線GL(n-1)、GL(n)及GL(n+1)與第二金屬線BL(n-1)及BL(n)的設置次序為GL(n-1)、BL(n-1)、GL(n)、BL(n)及GL(n+1)。各第一金屬線與相鄰的第二金屬線是分別與對應的存儲胞的兩端電性連接。字符線是用以控制存儲胞。當電性連接至第二金屬線BL的存儲胞被選取時，第二金屬線BL為高位準。一第一感測放大器是與第二金屬線BL(n-1)電性連接，一第二感測放大器是與第二金屬線BL(n)電性連接，第一金屬線GL(n-1)及GL(n+1)是與接地位準電性連接，而這些字符線之一致能，以讀取對應的存儲胞。
為讓本發(fā)明之上述目的、特點和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖進行詳細說明如下


圖1是傳統(tǒng)的虛擬接地存儲器的電路圖；圖2是依照本發(fā)明一第一實施例的一種虛擬接地存儲器的電路圖；圖3是依照本發(fā)明一第二實施例的一種設有三條金屬線于二條與感測放大器電性連接的金屬線之間的虛擬接地存儲器的電路圖；以及圖4是依照本發(fā)明一第三實施例的一種虛擬接地存儲器的電路圖。
具體實施例方式
實施例一請參照圖2，其是依照本發(fā)明一第一實施例的一種虛擬接地存儲器的電路圖。虛擬接地存儲器200包括多個存儲胞M例如是存儲胞M1及M3、多個第一金屬線GL、多個第二金屬線BL以及多個字符線WL?，F(xiàn)以第一金屬線GL(n-2)、GL(n-1)、GL(n)、GL(n+1)及GL(n+2)與第二金屬線BL(n-2)、BL(n-1)、BL(n)、BL(n+1)及BL(n+2)為例，說明本實施例的虛擬接地存儲器200。
第二金屬線BL(n-2)、BL(n-1)、BL(n)、BL(n+1)及BL(n+2)是與第一金屬線GL(n-2)、GL(n-1)、GL(n)、GL(n+1)及GL(n+2)相互平行且交替地設置。舉例來說，依序以GL(n-2)、BL(n-2)、GL(n-1)、BL(n-1)、GL(n)、BL(n)、GL(n+1)、BL(n+1)、GL(n+2)及BL(n+2)來設置第一金屬線與第二金屬線。各第一金屬線與相鄰的第二金屬線是與兩個對應的存儲胞的兩端電性連接。舉例來說，第一金屬線GL(n+1)與相鄰的第二金屬線BL(n)是分別與存儲胞M3及M4的一端電性連接，而第一金屬線GL(n-1)與相鄰的第二金屬線BL(n-1)是分別與存儲胞M2及M1的一端電性連接。字符線WL用以控制存儲胞M，例如，存儲胞M1、M2、M3及M4是由字符線WL1所控制。
虛擬存儲器200還包括一右區(qū)塊(bank)選擇線BRT、一左區(qū)塊選擇線BLT、多個子金屬線(sub-metal line)SBA及SBB以及多個右區(qū)塊選擇胞MR及左區(qū)塊選擇胞ML。存儲胞M3及M4的另一端是與子金屬線SBB(n)電性連接，而存儲胞M1及M2的另一端是與子金屬線SBA(n-1)電性連接。右區(qū)塊選擇胞MR是由右區(qū)塊選擇線BRT所控制，而左區(qū)塊選擇胞ML是由左區(qū)塊選擇線BLT所控制。右區(qū)塊選擇胞MR及左區(qū)塊選擇胞ML的一端是與子金屬線SBA或SBB電性連接，而另一端是與對應的第一或第二金屬線電性連接。舉例來說，右區(qū)塊選擇胞MR1的一端及右區(qū)塊選擇胞MR2的一端是分別與子金屬線SBA(n-1)及SBB(n)電性連接。右區(qū)塊選擇胞MR1的另一端是與第一金屬線GL(n-1)電性連接，而右區(qū)塊選擇胞MR2的另一端是與第二金屬線BL(n)電性連接。
當要解碼存儲胞數(shù)組時，可借由兩個感測放大器，以選擇性地同時讀取任何兩個存儲胞的內容值。茲以存儲胞M1及存儲胞M3為例做說明。當要讀取存儲胞M3及存儲胞M1時，第一及第二感測放大器SA1及SA2是先分別與第二金屬線BL(n-1)及第二金屬線BL(n)電性連接。此時，第一金屬線GL(n-1)及GL(n+1)是與接地位準電性連接。亦即，當與第二金屬線BL(n-1)及BL(n)電性連接的存儲胞M1及M3被選擇時，是可借由第一及第二感測放大器SA1及SA2，來將第二金屬線BL(n-1)及BL(n)拉至高位準。然后，再將右區(qū)塊選擇線BRT致能，以使右區(qū)塊選擇胞MR1及MR2導通。接著，再借由致能字符線WL1，以讀取出存儲胞M3及M1的內容值。
當讀取存儲胞M3及M1時，與感測放大器SA1電性連接的金屬線BL(n-1)是作為感測放大器SA2的一個屏蔽。此時，與感測放大器SA2電性連接的金屬線BL(n)是作為感測放大器SA1的一個屏蔽。當讀取存儲胞M1時，存儲胞M1的第一端P1是經(jīng)由第一金屬線GL(n-1)而與接地位準電性連接，而位于存儲胞M1的第二端P2右邊的存儲胞是被充電至一高位準。相同地，當讀取存儲胞M3時，存儲胞M3的第一端Q1是經(jīng)由第一金屬線GL(n+1)而與接地位準電性連接，而位于存儲胞M3的第二端Q2左邊的存儲胞是被充電至一高位準。因為存儲胞M1及M3的第一端P1及Q1為接地，所以位于存儲胞M3的第一端Q1以右與位于存儲胞M1的第一端P1以左的存儲胞，都不需要充電至高電壓。相反地，只有位于第二金屬線BL(n-1)與BL(n)之間的存儲胞必須充電至高電壓。因此，借由第一及第二感測放大器SA1及SA2，可將位于第二金屬線BL(n-1)與BL(n)之間的存儲胞，也就是，位于存儲胞M1與M3之間的存儲胞，快速地充電至高電壓。
當讀取存儲胞M1時，電流I1將由第一感測放大器SA1，經(jīng)過存儲胞M1再流至接地位準。相同地，電流I2將由第二感測放大器SA2，經(jīng)過存儲胞M3再流至接地位準。借由第一及第二感測放大器SA1及SA2對于電流大小I1及I2的感測，可讀取出存儲胞M1及M3的內容值。
當要讀取存儲胞M1及M3時，為了加快位于第二金屬線BL(n-1)與BL(n)之間的存儲胞的充電速度，可以使用一預充電單元PC，來與第一金屬線GL(n)電性連接，以提供一高電壓。如此一來，儲存于存儲胞M1及M3內的數(shù)據(jù)，可以更快速地被讀出。
借由使用一傳輸閘(pass gate)來連接第一金屬線與相鄰的第二金屬線，可以使得存儲胞M1及M3的特性變得更好。茲以傳輸閘PL(n-2)、PR(n-2)、PL(n-1)、PR(n-1)、PL(n)、PR(n)、PL(n+1)及PR(n+1)為例做說明。傳輸閘PL(n-2)是電性連接于第一金屬線GL(n-2)與第二金屬線BL(n-2)之間，而傳輸閘PR(n-2)是電性連接于第二金屬線BL(n-2)與第一金屬線GL(n-1)之間。傳輸閘PL(n-1)是電性連接于第一金屬線GL(n-1)與第二金屬線BL(n-1)之間，而傳輸閘PR(n-1)是電性連接于第二金屬線BL(n-1)與第一金屬線GL(n)之間。傳輸閘PL(n)是電性連接于第一金屬線GL(n)與第二金屬線BL(n)之間，而傳輸閘PR(n)是電性連接于第二金屬線BL(n)與第一金屬線GL(n+1)之間。傳輸閘PL(n+1)是電性連接于第一金屬線GL(n+1)與第二金屬線BL(n+1)之間，而傳輸閘PR(n+1)是電性連接于第二金屬線BL(n+1)與第一金屬線GL(n+2)之間。
當存儲胞M1及M3被讀取時，傳輸閘PL(n-2)、PR(n-2)、PL(n+1)及PR(n+1)為導通，且第一金屬線GL(n-2)及GL(n+2)與第二金屬線BL(n-2)及BL(n+1)是與接地位準電性連接。如此一來，第一電流I1將由第一感測放大器SA1，經(jīng)過第二金屬線BL(n-1)、存儲胞M1及M2、右區(qū)塊選擇胞MR1與第一金屬線GL(n-1)及GL(n-2)及第二金屬線BL(n-2)流至接地位準。此時，第二電流I2將由第二感測放大器SA2，經(jīng)過第二金屬線BL(n)、右區(qū)塊選擇胞MR2、存儲胞M3及M4與第一金屬線GL(n+1)及GL(n+2)及第二金屬線BL(n+1)流至接地位準。因為第一金屬線GL(n-1)及GL(n-2)與第二金屬線BL(n-2)提供了三個電流路徑，使電流I1得以流至接地位準，以降低于存儲胞M1的第一端P1的等效電阻。因此，可降低存儲胞M1的基體效應，并且使得存儲胞M1的特性變得更好。相同地，因為第一金屬線GL(n+1)及GL(n+2)與第二金屬線BL(n+1)提供了三個電流路徑，使電流I2得以流至接地位準。因此，可降低存儲胞M3的基體效應，并且使得存儲胞M3的特性變得更好。
與第二感測放大器SA2電性連接的第二金屬線BL(n)，是能夠作為第一感測放大器SA1的屏蔽，且使得第一感測放大器SA1所需預充電的等效電容負載降低，并節(jié)省第二金屬線BL(n-1)與BL(n)之間的存儲胞，于執(zhí)行預充電動作時所消耗的能量。相同地，與第一感測放大器SA1電性連接的第一金屬線BL(n-1)，也能夠降低第二感測放大器SA2所需預充電的等效電容負載。此外，當預充電單元PC與第二金屬線GL(n)電性連接時，將大幅地降低預充電單元PC的等效電容負載，且與圖1中的傳統(tǒng)虛擬接地存儲器100的預充電單元PC1及PC2相較，本實施例的預充電單元PC的能量消耗將大幅地減少。而且，本實施例的虛擬接地存儲胞200，只須使用一個預充電單元PC，即可執(zhí)行預充電的動作，因此，具有降低制造成本的優(yōu)點。
實施例二于連接至第一及第二感測放大器SA1及SA2的金屬線之間可設置一條或多條金屬線。請參照圖3，其是本發(fā)明第二實施例的一種虛擬接地存儲器的電路圖。本實施例的虛擬接地存儲器300有三條金屬線，設置于與感測放大器連接的金屬線之間。虛擬接地存儲器300還包括一第二金屬線BL(n-1，n)、一第一金屬線GL(n-1，n)以及傳輸閘PL(n-1，n)及PR(n-1，n)。第一金屬線GL(n-1，n)是設置于第二金屬線BL(n-1)與第二金屬線BL(n-1，n)之間，而第二金屬線BL(n-1，n)是設置于第一金屬線GL(n-1，n)與第一金屬線GL(n)之間。當要讀取存儲胞M1及M3時，預充電單元PC較佳地與第二金屬線BL(n-1，n)電性連接。
實施例三請參照圖4，其是本發(fā)明第三實施例的一種虛擬接地存儲器的電路圖。圖4的虛擬接地存儲器400與圖2的虛擬接地存儲器200的一個差別在于，虛擬接地存儲器400不需要預充電單元PC，且當存儲胞M1及M3被讀取時，傳輸閘PR(n-1)及PL(n)被致能，以執(zhí)行預充電的動作。由于傳輸閘PR(n-1)及PL(n)為導通，使得由第一及第二感測放大器SA1及SA2所輸出的部份電流I3及I4，能夠注入至第二金屬線GL(n)。因此，可借由第一及第二感測放大器SA1及SA2，來執(zhí)行預充電的動作在感測時再把傳輸閘關掉。第二及第三實施例的虛擬接地存儲器300及400，具有第一實施例的虛擬接地存儲器200所擁有的優(yōu)點。相同地，當存儲胞M1及M3被讀取時，要是能夠使傳輸閘PR(n-1)、PL(n-1，n)、PR(n-1，n)及PL(n)導通，則圖3的虛擬接地存儲器300，將不再需要預充電單元PC。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭示如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本技術的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各種的等效的變化或替換，因此本發(fā)明的保護范圍當視后附的本申請權利要求范圍所界定的為準。
權利要求
1.一種虛擬接地存儲器，包括復數(shù)個存儲胞；復數(shù)個第一金屬線與復數(shù)個第二金屬線，該復數(shù)個第一金屬線至少包括第一金屬線GL(n-1)、GL(n)及GL(n+1)，該復數(shù)個第二金屬線至少包括第二金屬線BL(n-1)及BL(n)，第一金屬線GL(n-1)、GL(n)及GL(n+1)與第二金屬線BL(n-1)及BL(n)的設置次序為GL(n-1)、BL(n-1)、GL(n)、BL(n)及GL(n+1)，各該第一金屬線與該相鄰的第二金屬線是分別與該些對應的存儲胞的兩端電性連接，當電性連接至該些第二金屬線BL的該些存儲胞被選取時，該些第二金屬線BL為高位準；以及復數(shù)個字符線，是用以控制該些存儲胞；其中，一第一感測放大器是與該第二金屬線BL(n-1)電性連接，一第二感測放大器是與該第二金屬線BL(n)電性連接，該第一金屬線GL(n-1)及該第一金屬線GL(n+1)是與接地位準電性連接，而該些字符線之一致能，以讀取該些對應的存儲胞。
2.如權利要求1所述的虛擬接地存儲器，其特征在于該虛擬接地存儲器還包括一第一金屬線GL(n-2)及一第一金屬線GL(n+2)，一第二金屬線BL(n-2)及一第二金屬線BL(n+1)，該第二金屬線BL(n-2)是設置于該第一金屬線GL(n-2)與該第一金屬線GL(n-1)之間，而該第二金屬線BL(n+1)是設置于該第一金屬線GL(n+1)與該第一金屬線GL(n+2)之間；以及復數(shù)個傳輸閘(pass gates)，包括傳輸閘PL(n-2)、PR(n-2)、PL(n+1)及PR(n+1)，該傳輸閘PL(n-2)電性連接至該第一金屬線GL(n-1)與該第二金屬線BL(n-2)之間，該傳輸閘PR(n-2)電性連接至該第二金屬線BL(n-2)與該第一金屬線GL(n-1)之間，該傳輸閘PL(n+1)電性連接至該第一金屬線GL(n+1)與該第二金屬線BL(n+1)之間，而該傳輸閘PR(n+1)電性連接至該第二金屬線BL(n+1)與該第一金屬線GL(n+2)之間；其中，當讀取該些對應的存儲胞時，傳輸閘PL(n-2)、PR(n-2)、PL(n+1)及PR(n+1)導通，且第一金屬線GL(n-2)及GL(n+2)與第二金屬線BL(n-2)及BL(n+1)與接地位準電性連接，該第一感測放大器輸出一第一電流，該第一電流流經(jīng)第二金屬線BL(n-1)及BL(n-2)以及第一金屬線GL(n-1)及GL(n-2)，該第二感測放大器輸出一第二電流，該第二電流流經(jīng)第二金屬線BL(n)及BL(n+1)以及第一金屬線GL(n+1)及GL(n+2)。
3.如權利要求2所述的虛擬接地存儲器，其特征在于當讀取該些對應的存儲胞時，一預充電單元PC與該第一金屬線GL(n)電性連接，以施加一高電壓。
4.如權利要求2所述的虛擬接地存儲器，其特征在于該虛擬接地存儲器還包括一第二金屬線BL(n-1，n)及一第一金屬線GL(n-1，n)，該第一金屬線GL(n-1，n)設置于該第二金屬線BL(n-1)與該第二金屬線BL(n-1，n)之間，該第二金屬線BL(n-1，n)設置于該第一金屬線GL(n-1，n)與該第一金屬線GL(n)之間，當讀取該些對應的存儲胞時，一預充電單元PC與該第二金屬線BL(n-1，n)電性連接。
5.如權利要求2所述的虛擬接地存儲器，其特征在于該虛擬接地存儲器還包括一傳輸閘PL(n-1，n)及一傳輸閘PR(n-1，n)，該傳輸閘PL(n-1，n)電性連接至該第一金屬線GL(n-1，n)與該第二金屬線BL(n-1，n)之間，該傳輸閘PR(n-1，n)電性連接至該第一金屬線GL(n)與該第二金屬線BL(n-1，n)之間，當讀取該些對應的存儲胞時，傳輸閘PR(n-1)、PL(n-1，n)、PR(n-1，n)及PL(n)導通，以執(zhí)行預充電的動作。
6.如權利要求2所述的虛擬接地存儲器，其特征在于該虛擬接地存儲器還包括一傳輸閘PR(n-1)及一傳輸閘PL(n)，該傳輸閘PR(n-1)電性連接至該第一金屬線GL(n)與該第二金屬線BL(n-1)之間，該傳輸閘PL(n)電性連接至該第一金屬線GL(n)與該第二金屬線BL(n)之間，當讀取該些對應的存儲胞時，該些傳輸閘PR(n-1)及PL(n)在執(zhí)行預充電的動作是導通而在感測時就關閉。
7.如權利要求1所述的虛擬接地存儲器，其特征在于當讀取該些對應的存儲胞時，一預充電單元PC是與該第一金屬線GL(n)電性連接，以施加一高電壓。
8.如權利要求1所述的虛擬接地存儲器，其特征在于該虛擬接地存儲器還包括一第二金屬線BL(n-1，n)、一第一金屬線GL(n-1，n)以及一預充電單元PC，當讀取該些對應的存儲胞時，該預充電單元PC是與該第二金屬線BL(n-1，n)電性連接。
9.如權利要求1所述的虛擬接地存儲器，其特征在于該虛擬接地存儲器還包括一傳輸閘PR(n-1)及一傳輸閘PL(n)，該傳輸閘PR(n-1)電性連接至該第一金屬線GL(n)與該第二金屬線BL(n-1)之間，該傳輸閘PL(n)電性連接至該第一金屬線GL(n)與該第二金屬線BL(n)之間，當讀取該些對應的存儲胞時，該些傳輸閘PR(n-1)及PL(n)是導通，以執(zhí)行預充電的動作。
全文摘要
一種具有低的及固定的預充電負載存儲器，包括復數(shù)個存儲胞、第一金屬線GL(n－1)、GL(n)及GL(n+1)、第二金屬線BL(n－1)及BL(n)以及復數(shù)個字符線。第一金屬線與第二金屬線的設置次序為GL(n－1)、BL(n－1)、GL(n)、BL(n)及GL(n+1)。各第一金屬線與相鄰的第二金屬線是分別與對應的存儲胞的兩端電性連接。字符線是用以控制存儲胞。當電性連接至第二金屬線BL的存儲胞被選取時，第二金屬線BL為高位準。一第一與一第二感測放大器分別電性連接至一第二金屬線BL(n－1)與一第二金屬線BL(n)，第一金屬線GL(n－1)及GL(n+1)是與接地位準電性連接，而此些字符線的一致能，以讀取對應的存儲胞。
文檔編號G11C17/00GK1691197SQ20051000419
公開日2005年11月2日 申請日期2005年1月11日 優(yōu)先權日2004年3月8日
發(fā)明者陳重光, 李祥邦 申請人:旺宏電子股份有限公司