專利名稱：閃存裝置中的區(qū)塊開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閃存裝置中的區(qū)塊開關(guān)(block switch)，特別是涉及一種閃存裝置中的區(qū)塊開關(guān)，其中即使在低電源電壓時仍可穩(wěn)定輸出高電壓，并可縮減操作時間而不需增加芯片面積。
背景技術(shù)：
圖1示出了已知“與非”型式閃存裝置的電路配置。該“與非”型式閃存裝置含有多個單元區(qū)塊100和行譯碼器200。
單元區(qū)塊100之一包含有多個單元串110，且該多個單元串與多個單元串接；m個位線BL；n個字線WL；連接在單元串110和位線BL間的漏極選擇晶體管120；及連接在單元串110和共源線間的源極選擇晶體管130。另一方面，由共享字線的多個存儲單元組成一頁140。所有的單元皆共享一P阱。而且，漏極選擇晶體管120共享一漏極選擇線DSL，而源極選擇晶體管130共享一源極選擇線SSL。
行譯碼器200之一包含一預譯碼器210；一區(qū)塊選擇電路220；及多個路徑晶體管230。由預譯碼器210決定多個總體字線GWL0到GWLn-1的偏壓以執(zhí)行給定運算，并通過多個總體字線GWL0到GWLn-1提供選擇電壓(Vsel)或非選擇電壓(Vunsel)。
區(qū)塊選擇電路220包含對應于單元區(qū)塊100的數(shù)量的多個區(qū)塊開關(guān)240。一選定區(qū)塊的區(qū)塊開關(guān)240操作以輸出區(qū)塊選擇信號Bsel。該區(qū)塊選擇信號Bsel導通選定單元區(qū)塊的路徑晶體管230，并截止非選定單元區(qū)塊的路徑晶體管230。此時，區(qū)塊開關(guān)240產(chǎn)生高于由多個總體字線GWL0到GWLn-1所接收電壓的區(qū)塊選擇信號Bsel，故可經(jīng)由多個總體字線GWL0到GWLn-1穩(wěn)定地傳輸由預譯碼器210所接收到的電壓。據(jù)此，該選定單元區(qū)塊會經(jīng)由多個總體字線GWL0到GWLn-1、多個路徑晶體管230，及字線WL0到WLn-1被提供選擇電壓(Vsel)或非選擇電壓(Vunsel)。另一方面，因路徑晶體管230被截止的關(guān)系，非選定單元區(qū)塊不會經(jīng)由多個總體字線GWL0到GWLn-1被提供電壓。因此，字線WL0到WLn-1會保持浮動。
同時，將路徑晶體管230當作一開關(guān)，以經(jīng)由多個總體字線GWL0到GWLn-1對單元區(qū)塊100的字線WL0到WLn-1施加預定電壓。路徑晶體管230包含漏極選擇的一高壓晶體管250、源極選擇的一高壓晶體管270，及單元選擇的一高壓晶體管260。
在上述構(gòu)成中，用以驅(qū)動路徑晶體管的區(qū)塊開關(guān)會產(chǎn)生高于由總體字線所接收的高壓的電壓，以穩(wěn)定地將高壓傳至選定區(qū)塊的單元而不產(chǎn)生門限壓降。
因此，既存區(qū)塊開關(guān)會如使用時鐘的充電泵一樣產(chǎn)生一高壓。然而在低于1.8V的低電源電壓時，該區(qū)塊開關(guān)會有無法產(chǎn)生高于18V的高壓的問題，而該18V為程序化偏壓。
為解決此問題，已提出了如圖2所示的使用預充電和自升壓模式的區(qū)塊開關(guān)。圖2示出了已知區(qū)塊開關(guān)的電路配置。圖3示出了已知區(qū)塊開關(guān)的操作波形圖。將參照圖2及圖3說明驅(qū)動預充電和自升壓模式的區(qū)塊開關(guān)的已知操作方法。
若選擇信號SELb被致能為低電平且預充電信號PREb被致能為低電平時，第一控制信號GA和第二控制信號GB會上升為泵源電壓(Vpp)。此時，接收低電平的選擇信號SELb及低電平的預充電信號PREb作為輸入的“與非”門301會輸出一高電平信號?！芭c非”門301的高電平輸出信號經(jīng)由反向器302被反向為低電平，故會截止NMOS晶體管306。此時，NMOS晶體管303和304會分別被泵源電壓(Vpp)電平的第一控制信號GA和第二控制信號GB所導通。因此，輸出端Bsel被預充以第一電壓(Vpp-Vt)，其中該第一電壓為由泵源電壓(Vpp)減去NMOS晶體管303的門限電壓(Vt)。若預充電操作完成且預充電信號PREb變?yōu)楦唠娖?，則第一控制信號GA和第二控制信號GB會變成低電平以截止NMOS晶體管303和304，如此輸出端Bsel[k]會呈浮動。此時，若經(jīng)由總體字線GWL對路徑晶體管的漏極端施以一預定電壓，則區(qū)塊開關(guān)的輸出端Bsel會因路徑晶體管307的漏極和柵極端間的重迭電容而自升壓。因此，區(qū)塊開關(guān)的輸出端Bsel會具有高于第一電壓(Vpp-Vt)的電壓ΔV。
路徑晶體管307的數(shù)量愈大且經(jīng)由總體字線GWL所施予的電壓愈高，愈容易產(chǎn)生自升壓操作。升壓電平，也就是ΔV，需為2Vt或更高。輸出端Bsel會因自升壓操作而由第一電壓(Vpp-Vt)增加為第二電壓(Vpp+Vt)。
預充電和自升壓模式的區(qū)塊開關(guān)可不考慮電源電壓而操作。但是因為在施加電壓至字線前需做預充電操作，故區(qū)塊開關(guān)的操作速度會變慢。再者，為選擇性地預充電一選定區(qū)塊的區(qū)塊字線，必須選擇性地施加第一控制信號GA和第二控制信號GB。因此，還需要一用以施加第一控制信號GA和第二控制信號GB的譯碼器。此外，因第一控制信號GA和第二控制信號GB必須以泵源電壓(Vpp)電平被施加，故需要一高壓用的譯碼器。但是，該高壓用的譯碼器使用高壓用的開關(guān)構(gòu)成。故因該開關(guān)面積相當大，該芯片面積亦會增加。

發(fā)明內(nèi)容
據(jù)此，本發(fā)明是鑒于上述問題而生，且本發(fā)明的一目的為提供一種閃存裝置的區(qū)塊開關(guān)，其中即使在低電源電壓時仍可穩(wěn)定地輸出高電壓。
本發(fā)明的另一目的為提供一種閃存，其中因不需多余組件，故可不增加芯片面積而穩(wěn)定地輸出高電壓。
為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在此提供一用以產(chǎn)生高于預定操作電壓的電壓的閃存裝置的區(qū)塊開關(guān)，以穩(wěn)定地施加預定操作電壓于閃存裝置的選定單元區(qū)塊，且在該閃存裝置中，區(qū)塊開關(guān)會依一選擇信號及一時鐘信號而產(chǎn)生高電壓電平的高電壓時鐘信號，并依該高電壓時鐘信號將輸出端的電壓電平提高至預定電平。
選擇信號及時鐘信號維持在電源電壓電平。
該區(qū)塊開關(guān)進一步包含產(chǎn)生高電壓時鐘的裝置，以根據(jù)選擇信號及時鐘信號輸出高于電源電壓的高電壓時鐘信號。
該區(qū)塊開關(guān)還包含一可依高壓時鐘信號充電的電容器，故可增加輸出端的電位。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在此提供一閃存裝置的區(qū)塊開關(guān)，其包含傳送電源電壓電平的選擇信號至一輸出端的第一轉(zhuǎn)換裝置，如此該輸出端可維持第一電位，依據(jù)輸出端電位而提供泵源電壓至一節(jié)點的第二轉(zhuǎn)換裝置，如此該節(jié)點可維持第二電位，高壓時鐘產(chǎn)生裝置，以依據(jù)選擇信號及時鐘信號而輸出高于電源電壓的高壓時鐘信號，一依據(jù)高電壓時鐘信號而充電的電容器，如此該節(jié)點可維持第三電位，以及依據(jù)節(jié)點電位而提供該節(jié)點電位至輸出端的第三轉(zhuǎn)換裝置，如此該輸出端可維持第四電位，其中該電容器依據(jù)時鐘信號而重復由高壓充電，故輸出端的電位提升至預定電位。
該高壓時鐘產(chǎn)生裝置包含一“與非”門以依據(jù)選擇信號而反向時鐘信號，以及一電平移位器以依據(jù)“與非”門的輸出信號而輸出高于電源電壓的高壓時鐘信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在此提供一閃存裝置的區(qū)塊開關(guān)，其中該閃存單元包含包含多個單元串的多個單元區(qū)塊，該多個單元串與多個單元串接，且其中一位線被配置于每個單元串，以及在多個單元間共享一字線的多個單元構(gòu)成一頁，輸出一預定電壓以選擇單元區(qū)塊的多個區(qū)塊開關(guān)，經(jīng)由多個總體字線而施加一預定操作用的高壓于單元區(qū)塊的預譯碼器，以及依據(jù)區(qū)塊開關(guān)的輸出信號而經(jīng)由總體字線施加預定電壓于該單元區(qū)塊的字線的路徑晶體管，其中該區(qū)塊開關(guān)依據(jù)電源電壓電平的一選擇信號及一時鐘信號而產(chǎn)生一高于電源電壓的高壓時鐘信號，并依高壓時鐘信號提高輸出端電平至預定電平。


圖1為說明已知“與非”型式閃存裝置的電路配置；圖2為說明已知區(qū)塊開關(guān)的電路配置；圖3為說明已知區(qū)塊開關(guān)的操作波形圖；圖4為說明根據(jù)本發(fā)明的區(qū)塊開關(guān)的電路配置；圖5為說明根據(jù)本發(fā)明的電平移位器的電路配置，該電平移位器應用于區(qū)塊開關(guān)；及圖6為說明根據(jù)本發(fā)明的區(qū)塊開關(guān)的操作波形圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照

依據(jù)本發(fā)明的較佳具體實施例。
圖4為說明依據(jù)本發(fā)明的區(qū)塊開關(guān)的電路配置。
參照圖3，NMOS晶體管403是由電源電壓(Vcc)驅(qū)動以傳輸電源電壓(Vcc)電平的選擇信號SEL至輸出端Bsel。NMOS晶體管406則由經(jīng)NMOS晶體管403所接收的選擇信號SEL的電位驅(qū)動，并傳輸泵源電壓(Vpp)至節(jié)點Q401。高壓時鐘發(fā)生器400包含一“與非”門401及一電平移位器402?！芭c非”門401依選擇信號SEL將時鐘信號CLK反向。電平移位器402會根據(jù)“與非”門401的輸出信號而輸出高壓電平的高壓時鐘HCLK，且該高壓是高于電源電壓(Vcc)。亦即，電平移位器402會將電源電壓(Vcc)電平的時鐘信號CLK改變?yōu)楦邏?HVDD)電平的高壓時鐘信號HVCLK。電容器404根據(jù)高壓時鐘發(fā)生器400所輸出的高壓時鐘信號HVCLK而充電。NMOS晶體管405依據(jù)節(jié)點Q401的電位所驅(qū)動且會將節(jié)點Q401的電位傳輸至輸出端SEL。另一方面，施加于電平移位器402的高壓(HVDD)經(jīng)由構(gòu)成“與非”型式的快閃存儲裝置的泵源電路而產(chǎn)生。因此，不需額外的電路。再者，若高壓(HVDD)高于NMOS晶體管405和406的門限電壓，用以泵源的裕度(margin)會忽略電源電壓而被保護。
圖5為說明電平移位器的電路配置，且該電平移位器的配置應用于本發(fā)明的該區(qū)塊開關(guān)?，F(xiàn)在將說明驅(qū)動該電平移位器的方法。
輸入信號in驅(qū)動連接在輸出端out和接地端(Vss)間的NMOS晶體管505。輸入信號in經(jīng)反向器501反向并驅(qū)動連接在節(jié)點Q501和接地端(Vss)間的NMOS晶體管504。且PMOS晶體管502是由輸出端0ut的電位所驅(qū)動，而PMOS晶體管503則由節(jié)點Q501的電位所驅(qū)動。
因此，若以高電平施加輸入信號in，則NMOS晶體管505會被導通且被反向器501反向至低電平，并因此截止NMOS晶體管504。因此，輸出端out變?yōu)榈碗娖?，且PMOS晶體管502被低電平的輸出端的電位導通。故節(jié)點Q501變?yōu)楦邏?HVDD)電平。PMOS晶體管503被節(jié)點Q501的高壓(HVDD)電平電位截止，且輸出端out變?yōu)榈碗娖健?br> 另一方面，若以低電平施加輸入信號in，則其會截止NMOS晶體管505且被反向器501反向至高電平，并因此導通NMOS晶體管504。因此，節(jié)點Q501會變?yōu)榈碗娖?，且PMOS晶體管503會被節(jié)點Q501的低電平電位導通。因此，輸出端out會變?yōu)楦唠妷?HVDD)電平。因輸出端out維持高壓(HVDD)電平，所以PMOS晶體管502被截止且節(jié)點Q501變?yōu)榈碗娖健?br> 亦即，在根據(jù)本發(fā)明而應用于區(qū)塊開關(guān)的電平移位器中，若輸入信號in變?yōu)榈碗娖?，則輸出端out變?yōu)楦邏?HVDD)電平。若輸入信號in變?yōu)楦唠娖?，則輸出端out變?yōu)榈碗娖健?br> 現(xiàn)在將參照圖6的操作波形說明根據(jù)本發(fā)明而構(gòu)成于上的驅(qū)動該區(qū)塊開關(guān)的方法。
若以電源電壓(Vcc)電平施加選擇信號SEL，則該選擇信號經(jīng)由NMOS晶體管403而傳送至輸出端Bsel。據(jù)此，輸出端Bsel維持第一電壓(Vcc-Vt1)，其中是由電源電壓(Vcc)電平的選擇信號SEL[k]的電位減去NMOS晶體管403的門限電壓(Vt1)。NMOS晶體管406被維持第一電壓(Vcc-Vt1)的輸出端Bsel的電位所導通。節(jié)點Q401維持第二電壓(Vcc-Vt1-Vt2)，其中是由輸出端Bsel的電位減去NMOS晶體管406的門限電壓(Vt2)。
若以高電平輸入選擇信號SEL及以高電平輸入時鐘信號CLK，則“與非”門401輸出一低電平的信號。該以低電平輸出的“與非”門401的輸出信號會被輸入電平移位器402。電平移位器402輸出高壓時鐘信號HVCLK的信號。電容器404則根據(jù)高壓時鐘信號HVCLK而充電，且節(jié)點Q401的電壓提高至第三電壓(Vcc-Vt1-Vt2+HVDD)，其中是在第二電壓(Vcc-Vt1-Vt2)上加上高壓(HVDD)電平。被提高至第三電壓(Vcc-Vt1-Vt2+HVDD)的節(jié)點Q401的電位經(jīng)由NMOS晶體管405而傳送到輸出端Bsel。據(jù)此，輸出端Bsel會變?yōu)榈谒碾妷?Vcc-Vt1-Vt2+HVDD-Vt3)的電位，其中是由第三電壓(Vcc-Vt1-Vt2+HVDD)減去NMOS晶體管405的門限電壓(Vt3)。
亦即，當以一個時鐘周期通過NMOS晶體管405和406時，輸出端Bsel的電位會提高如HVDD-Vt2-Vt3的量。若重復以一個時鐘周期通過NMOS晶體管405和406，則輸出端Bsel會提高至電壓(Vpp+Vt)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，即使在低電源電壓時仍可輸出高壓。不需要如預充電和自升壓模式中的高壓用譯碼器。不需要預充電操作即可直接對字線施以電壓。因此可減少操作時間。
雖然前面敘述是參照較佳具體實施例而提出，應了解在不違反本發(fā)明及其權(quán)利要求的精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對本發(fā)明做出修正及改變。
權(quán)利要求
1.一種閃存裝置的區(qū)塊開關(guān)，其用以產(chǎn)生一高于預定操作電壓的電壓，以穩(wěn)定地施加預定操作電壓于一閃存裝置的選定單元區(qū)塊，其中該區(qū)塊開關(guān)依據(jù)一選擇信號及一時鐘信號而產(chǎn)生一高壓電平的高壓時鐘信號，并依據(jù)該高壓時鐘信號而提高輸出端電壓電平至一預定電平。
2.如權(quán)利要求1所述的區(qū)塊開關(guān)，其中該選擇信號及該時鐘信號維持電源電壓電平。
3.如權(quán)利要求1所述的區(qū)塊開關(guān)，進一步包含高壓時鐘產(chǎn)生裝置，以根據(jù)選擇信號及時鐘信號輸出高于電源電壓的高壓時鐘信號。
4.如權(quán)利要求1所述的區(qū)塊開關(guān)，進一步包含一電容器，且該電容器根據(jù)高壓時鐘信號而充電，使得輸出端的電位增加。
5.一種閃存裝置的區(qū)塊開關(guān)，包含第一轉(zhuǎn)換裝置，以傳送一電源電壓電平的選擇信號至一輸出端，使得該輸出端維持第一電壓；第二轉(zhuǎn)換裝置，以根據(jù)輸出端電位施加泵源電壓于一節(jié)點，使得該節(jié)點維持第二電壓；高壓時鐘產(chǎn)生裝置，以根據(jù)選擇信號及時鐘信號輸出一高于電源電壓的高壓時鐘信號；一電容器，其根據(jù)高壓時鐘信號而充電，使得該節(jié)點維持第三電位；和第三轉(zhuǎn)換裝置，其根據(jù)該節(jié)點電位而對輸出端提供該節(jié)點電位，使得輸出端維持第四電位，其中該電容器根據(jù)時鐘信號重復由高壓充電，使得輸出端的電位提高至一預定電位。
6.如權(quán)利要求5所述的區(qū)塊開關(guān)，其中該高壓時鐘產(chǎn)生裝置包含一“與非”門，以根據(jù)該選擇信號將該時鐘信號反向；和一電平移位器，以根據(jù)“與非”門的輸出信號輸出高于電源電壓的高壓時鐘信號。
7.一種閃存裝置的區(qū)塊開關(guān)，其中該閃存單元包含包括多個單元串的多個單元區(qū)塊，且該多個單元串與多個單元串接，其中一位線被配置于每個單元串，且在多個單元間共享一字線的多個單元組成一頁；多個區(qū)塊開關(guān)，其輸出用以選擇單元區(qū)塊的一預定電壓；一預譯碼器，其經(jīng)由多個總體字線對單元區(qū)塊施加用于預定操作的高壓；和路徑晶體管，其根據(jù)該區(qū)塊開關(guān)的輸出信號，經(jīng)由總體字線對單元區(qū)塊的字線施以一預定電壓，其中該區(qū)塊開關(guān)根據(jù)電源電壓電平的選擇信號及時鐘信號，產(chǎn)生一高于電源電壓的高壓時鐘信號，并根據(jù)該高壓時鐘信號將輸出端電平提高至一預定電平。
全文摘要
披露了一閃存裝置的區(qū)塊開關(guān)，其中高于預定操作電壓的電壓被產(chǎn)生以驅(qū)動路徑晶體管，以穩(wěn)定地對閃存裝置的選定單元區(qū)塊施以預定操作電壓。該區(qū)塊開關(guān)依照控制信號和時鐘信號產(chǎn)生一具有高壓電平的高壓時鐘信號，并依高壓時鐘信號將輸出端的電壓電平提高至預定電平。據(jù)此，即使在低電源電壓時仍可輸出高壓。在預充電和自升壓模式時不需要用于高壓的譯碼器。不需預充電操作即可直接對字線施加電壓。因此，可縮短操作時間。
文檔編號G11C7/00GK1758379SQ20051000577
公開日2006年4月12日 申請日期2005年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月5日
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