專利名稱：多重位閃存的參考電流產(chǎn)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種多重位閃存(Multiple Bit F1ash Memory)，且特別是有關(guān)于一種多重位閃存的參考電流產(chǎn)生電路。
典型的閃存是由許多的快閃存儲單元(Flash Cell)所組成，每一快閃存儲單元則通常用來儲存一個位的數(shù)據(jù)。快閃存儲單元的結(jié)構(gòu)以摻雜的多晶硅制作浮置柵極(Floating Gate)與控制柵極(Control Gate)，而浮置柵極與控制柵極之間則以介電層相隔，且浮置柵極與基底間以穿隧氧化層(Tunnel Oxide)相隔。當(dāng)對快閃存儲單元進(jìn)行寫入/清除數(shù)據(jù)的操作時，是于其控制柵極與漏極施加偏壓，以使電子注入浮置柵極或?qū)㈦娮訌母≈脰艠O拉出。而當(dāng)讀取快閃存儲單元中的數(shù)據(jù)時，則于控制柵極上施加一字符線電壓(Word-Line Voltage)，此時浮置柵極的帶電狀態(tài)會影響其下通道(Channel)的開/關(guān)狀態(tài)，而此通道的開/關(guān)狀態(tài)即為判讀數(shù)據(jù)值“0”或“1”的依據(jù)。
隨著半導(dǎo)體科技的進(jìn)步及對于閃存容量增加的需求，于是發(fā)展出一種多重位閃存，也就是說，其中的每一快閃存儲單元儲存兩個位以上的數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)讀取快閃存儲單元所儲存的數(shù)據(jù)時，必須將讀取的電流與參考電流作比較，來判斷其所儲存的數(shù)據(jù)值。
請參考

圖1所示，其為一閃存的2位快閃存儲單元的啟始電壓(Threshold Voltage)分布示意圖。圖中的橫坐標(biāo)代表啟始電壓Vth大小，縱坐標(biāo)則代表每一啟始電壓Vth的快閃存儲單元的數(shù)量，通常其數(shù)量分布情形會如圖所示而呈現(xiàn)一高斯分布。圖中顯示，當(dāng)清除快閃存儲單元時，其啟始電壓Vth將位于EV以下；當(dāng)寫入“01”數(shù)據(jù)值至快閃存儲單元時，其啟始電壓Vth將位于PV1至低于R2之間；當(dāng)寫入“10”數(shù)據(jù)值至快閃存儲單元時，其啟始電壓Vth將位于PV2至低于R3之間；而當(dāng)寫入“11”數(shù)據(jù)值至快閃存儲單元時，其啟始電壓Vth則位于PV3以上。故當(dāng)執(zhí)行清除快閃存儲單元時，將施加EV的字符線電壓于控制柵極，并通過讀取的電流來判斷清除動作是否完成；當(dāng)執(zhí)行寫入“01”、“10”及“11”數(shù)據(jù)值至快閃存儲單元時，將分別施加PV1、PV2及PV3的字符線電壓于控制柵極，并通過讀取的電流來判斷寫入動作是否完成；而當(dāng)執(zhí)行讀取快閃存儲單元儲存的數(shù)據(jù)值時，則分別施加R1、R2及R3的字符線電壓于控制柵極，并通過讀取的電流來判斷讀取的數(shù)據(jù)值為何，其中并將讀取的電流與參考電流產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的參考電流作比較，以判斷其讀取的數(shù)據(jù)值。
公知為了達(dá)成上述目的所使用的參考電流產(chǎn)生電路，以不同準(zhǔn)位的推升字符線電壓(Boosted Word-Line Voltage，簡稱BWLV)施加于不同參考存儲單元(reference Cell)的柵極來達(dá)成。如以上述的2位快閃存儲單元為例，因共有EV、PV1、PV2、PV3、R1、R2及R3等清除確認(rèn)(Erase Verify)/寫入確認(rèn)(Program Verify)/讀取(Read)的7種不同準(zhǔn)位的字符線電壓，故將須要7種不同準(zhǔn)位的推升字符線電壓來完成，如以3位快閃存儲單元為例則更須15種不同準(zhǔn)位的推升字符線電壓來完成。由于各推升字符線電壓易受溫度及電源電壓VCC變化的影響而有不同的變化，導(dǎo)致以此方式的參考電流產(chǎn)生電路所產(chǎn)生的各參考電流，也將隨著溫度及電源電壓VCC的變化而有不同的漂移。
為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提供一種參考電流產(chǎn)生電路，適用于一多重位閃存，此參考電流產(chǎn)生電路包括多個參考電流產(chǎn)生單元，而每一參考電流產(chǎn)生單元則包括一負(fù)載及一參考存儲單元。負(fù)載具有第一連接端及第二連接端，第一連接端連接一工作電源，第二連接端則連接參考存儲單元的第一源/漏極，參考存儲單元的第二源/漏極接地，柵極連接一推升字符線電壓，基底則連接一基底電壓。其中，每一參考電流產(chǎn)生單元的柵極連接至相同的一推升字符線電壓，而每一參考電流產(chǎn)生單元的基底所連接的基底電壓，則依參考電流產(chǎn)生單元所需產(chǎn)生的一參考電流的大小而不同。
本發(fā)明的較佳實施例中，其參考存儲單元為一虛擬存儲單元(Dummy Cell)，而所謂虛擬存儲單元將相同結(jié)構(gòu)的多重位閃存的快閃存儲單元的浮置柵極與控制柵極連接在一起而成。其中，為了更易于掌握參考存儲單元特性，故將參考存儲單元的網(wǎng)關(guān)的長度與寬度的尺寸制作得較多重位閃存的快閃存儲單元的網(wǎng)關(guān)的長度與寬度的尺寸為大，例如設(shè)計參考存儲單元的網(wǎng)關(guān)的長度與寬度尺寸為1μm。
此外，為了更進(jìn)一步改善參考存儲單元的特性，可將多于每一參考電流產(chǎn)生單元所需的參考存儲單元制作于同一布局區(qū)塊(bank)中，并取用其中的一參考存儲單元或多個相同參考存儲單元來產(chǎn)生參考電流。而當(dāng)取用同一布局區(qū)塊中的多個相同參考存儲單元來產(chǎn)生參考電流時，將取用的所有相同參考存儲單元并聯(lián)連接在一起，以產(chǎn)生參考電流。
由上述的說明中可知，由于本發(fā)明提供的一種參考電流產(chǎn)生電路使用相同的一推升字符線電壓，來施加于不同參考存儲單元的柵極，并以施加不同的基底電壓于參考存儲單元的基底，來達(dá)成所需不同準(zhǔn)位的參考電流，故可有效改善參考電流隨著溫度及電源電壓VCC的變化而有不同漂移問題。
200參考電流產(chǎn)生電路210、270負(fù)載211、271第一連接端212、272第二連接端213、273第一源/漏極214、274第二源/漏極215、275柵極216、276基極如以2位快閃存儲單元為例則圖中將有bank1～bank7等共7個參考電流產(chǎn)生單元，參考電流產(chǎn)生單元bank1包括負(fù)載210及并聯(lián)連接的參考存儲單元k11～k1n，而參考電流產(chǎn)生單元bank7則包括負(fù)載270及并聯(lián)連接的參考存儲單元k71～k7n，其它未繪示的參考電流產(chǎn)生單元bank2～bank6的結(jié)構(gòu)也相同。
其中，參考存儲單元k11～k7n例如為一虛擬存儲單元(DummyCell)，亦即將相同結(jié)構(gòu)的多重位閃存的快閃存儲單元的浮置柵極與控制柵極連接在一起。因一般網(wǎng)關(guān)尺寸較大的工藝，其特性會較易于掌握，故為了更易于掌握此參考存儲單元k11～k7n的特性，使產(chǎn)生的參考電流更為準(zhǔn)確，乃將此參考存儲單元k11～k7n的網(wǎng)關(guān)的長度與寬度的尺寸，制作得較多重位閃存的快閃存儲單元的網(wǎng)關(guān)的長度與寬度的尺寸為大，例如當(dāng)多重位閃存的工藝使用0.18μm工藝時，可將參考存儲單元k11～k7n的網(wǎng)關(guān)的長度與寬度的尺寸設(shè)計為1μm。。
此外，在布局設(shè)計時，為了更進(jìn)一步改善參考存儲單元k11～k7n的特性，可將每一參考電流產(chǎn)生單元bank1～bank7所需的參考存儲單元k11～k7n個別制作于同一布局區(qū)塊(bank)中。亦即參考存儲單元k11～k1n制作于同一布局區(qū)塊中，而參考存儲單元k71～k7n也制作于另一布局區(qū)塊中，并于每一布局區(qū)塊選用非布局區(qū)塊邊界的參考存儲單元來使用，以降低邊際效應(yīng)造成的特性變化因素。
如圖所示，參考電流產(chǎn)生單元bank1的負(fù)載210具有第一連接端211及第二連接端212，第一連接端211連接一工作電源VDD，第二連接端212則連接參考存儲單元k11～k1n等并聯(lián)連接的第一源/漏極213，參考存儲單元k11～k1n等并聯(lián)連接的第二源/漏極214則接地，柵極215并聯(lián)連接至一推升字符線電壓BWLV，基底216則并聯(lián)連接至一基底電壓Vb1，以產(chǎn)生一參考電流Id1。
另參考電流產(chǎn)生單元bank7的負(fù)載270具有第一連接端271及第二連接端272，第一連接端271連接一工作電源VDD，第二連接端272則連接參考存儲單元k71～k7n等并聯(lián)連接的第一源/漏極273，參考存儲單元k71～k7n等并聯(lián)連接的第二源/漏極274則接地，柵極275并聯(lián)連接至一推升字符線電壓BWLV，基底276則并聯(lián)連接至一基底電壓Vb7，以產(chǎn)生一參考電流Id7。
其中，因每一參考電流產(chǎn)生單元bank1～bank7并聯(lián)連接的柵極215～275連接至相同的一推升字符線電壓BWLV，且因產(chǎn)生的參考電流Id與參考存儲單元本身的網(wǎng)關(guān)寬度W、網(wǎng)關(guān)長度L、推升字符線電壓BWLV及啟始電壓Vth關(guān)系如下Id∝W/L(BWLV-Vth)，而每一參考存儲單元k11～k7n的網(wǎng)關(guān)寬度W與網(wǎng)關(guān)長度L在本實施例中均設(shè)計為相同，且啟始電壓Vth與其基底電壓Vb呈一比例關(guān)系，故將每一參考電流產(chǎn)生單元bank1～bank7的基底，依所需產(chǎn)生的參考電流Id1～I(xiàn)d7的大小而連接至不同的基底電壓Vb1～Vb7，例如分別連接至0V、-0.5V、-1V、-1.5V、-2V、-2.5V及-3V等不同的基底電壓，以獲得不同的參考電流Id1～I(xiàn)d7，其關(guān)系曲線如圖3所示。
上述的每一參考電流產(chǎn)生單元bank1～bank7雖然是以多個相同的參考存儲單元k11～k1n....k71～k7n等來產(chǎn)生不同的參考電流Id1～I(xiàn)d7，或亦可進(jìn)一步求取其平均值作為參考電流Id1～I(xiàn)d7。然本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知，亦可在每一參考電流產(chǎn)生單元bank1～bank7中，只取用其中的一參考存儲單元來產(chǎn)生參考電流Id1～I(xiàn)d7。例如在參考電流產(chǎn)生單元bank1中，只取用其中的參考存儲單元k11來產(chǎn)生參考電流Id1，而在參考電流產(chǎn)生單元bank7中，只取用其中的參考存儲單元k71來產(chǎn)生參考電流Id7，其它的參考存儲單元則不并入此參考電流產(chǎn)生電路中。
綜上所述，本發(fā)明至少具有以下的優(yōu)點1.由于使用相同的一推升字符線電壓，來施加于不同參考存儲單元的柵極，再以施加不同的基底電壓于參考存儲單元的基底，來達(dá)成所需不同準(zhǔn)位的參考電流，故可有效改善參考電流隨著溫度及電源電壓VCC的變化而有不同漂移的問題。
2.由于使用非臨界尺寸(non-critical dimension)的參考存儲單元的網(wǎng)關(guān)寬度與長度及選擇同一布局區(qū)塊(bank)中多個參考存儲單元的一或多個參考存儲單元來產(chǎn)生參考電流，故較易掌握每一參考存儲單元的特性。
權(quán)利要求
1.一種參考電流產(chǎn)生電路，適用于一多重位閃存，包括多個參考電流產(chǎn)生單元，其特征是，每一該些參考電流產(chǎn)生單元包括一負(fù)載，具有一第一連接端及一第二連接端，該第一連接端連接一工作電源；以及一參考存儲單元，具有一基底、一柵極、一第一源/漏極及一第二源/漏極，該第一源/漏極連接該第二連接端，該第二源/漏極接地，該柵極連接一推升字符線電壓，該基底連接一基底電壓；其中，每一該些參考電流產(chǎn)生單元的該柵極連接至相同的一該推升字符線電壓，而每一該些參考電流產(chǎn)生單元的該基底所連接的該基底電壓，則依該些參考電流產(chǎn)生單元所需產(chǎn)生的參考電流的大小而不同。
2.如權(quán)利要求1所述的參考電流產(chǎn)生電路，其特征是，該參考存儲單元為一虛擬存儲單元。
3.如權(quán)利要求1所述的參考電流產(chǎn)生電路，其特征是，該參考存儲單元的網(wǎng)關(guān)的長度與寬度的尺寸，較該多重位閃存的快閃存儲單元的網(wǎng)關(guān)的長度與寬度的尺寸為大。
4.如權(quán)利要求3所述的參考電流產(chǎn)生電路，其特征是，該參考存儲單元的網(wǎng)關(guān)的長度與寬度的尺寸為1μm。
5.如權(quán)利要求1所述的參考電流產(chǎn)生電路，其特征是，該參考存儲單元位于同一布局區(qū)塊(bank)中的多個相同參考存儲單元之一。
6.如權(quán)利要求1所述的參考電流產(chǎn)生電路，其特征是，該參考存儲單元與位于同一布局區(qū)塊中的多個相同參考存儲單元并聯(lián)連接在一起，以產(chǎn)生該參考電流。
全文摘要
一種多重位閃存的參考電流產(chǎn)生電路，是使用相同的一推升字符線電壓，來施加于不同參考電流產(chǎn)生單元的參考存儲單元的柵極，并以施加不同的基底電壓于參考存儲單元的基底，來達(dá)成所需不同準(zhǔn)位的參考電流，故可有效改善參考電流隨著溫度及電源電壓V
文檔編號G11C11/34GK1479312SQ0214219
公開日2004年3月3日 申請日期2002年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月30日
發(fā)明者范左鴻, 葉致鍇, 盧道政 申請人:旺宏電子股份有限公司