DE3153714C2 - Adressierbare Halbleitervorrichtung mit einer Eingangspufferschaltung - Google Patents
Adressierbare Halbleitervorrichtung mit einer EingangspufferschaltungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine adressierbare Halblei
tervorrichtung mit einer Eingangspufferschaltung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei der Halbleitervor
richtung handelt es sich vorzugsweise um eine Halbleiter
speichervorrichtung.
Elektrisch programmierbare Festwertspeicher oder EPROM-
Vorrichtungen des Floating-Gate-Typs, d. h. mit nicht ange
schlossener oder potentialmäßig nicht festgelegter Gateelek
trode, werden gewöhnlich unter Verwendung von Zellenlayouts
hergestellt, wie sie in den US-PSen 3 984 822,
4 112 509 und 4 112 544 gezeigt sind. Mehrere Hersteller
erzeugen EPROM-Vorrichtungen mit solchem Layout in 8K-,
16K-, 32K- und in jüngerer Zeit mit 64K-Bit-Größen. Das
anhaltende Verlangen nach höherer Geschwindigkeit und
niedrigeren Kosten macht jedoch eine Verringerung der Zel
lengröße oder eine Steigerung der Bitdichte erforderlich,
während gleichzeitig die Prozeßkompatibilität mit dem vor
handenen N-Kanal-Herstellungsprozeß, bei dem mit poly
kristallinem Silicium in zwei Lagen gearbeitet wird, er
halten bleiben muß. Eines der herkömmlichen Verfahren
zum Vergrößern der Matrixdichte in Festwertspeichern ist
die Verwendung einer Anordnung mit virtueller Masse statt
des Vorsehens einer Masseleitung für jede Spalten- oder
Ausgangsleitung. Speicher mit virtueller Masse sind aus
den US-PSen 3 934 233 und 4 021 781 bekannt. Ein EPROM-
Layout mit virtueller Masse ist aus der US-PS 4 151 021
bekannt. Die Übergangsvorgänge hoher Spannung und die
hohen Ströme, die beim Programmieren von Floating-Gate-
EPROMs erforderlich sind, stellen strengere Anforderungen
an die Decodierschaltung als an die Schaltungen, die
früher in Vorrichtungen mit virtueller Masse benutzt wur
den. Aus diesem Grund wurden bei früheren EPROM-Layouts
gesonderte Kontakte und Leitungen für jede Zelle benutzt,
was leider übermäßig Raum auf dem Chip erforderte. Wenn
jedoch getrennte Masseauswähl- und Spaltenauswählfunktionen
benutzt werden, wie sie für den Betrieb eines Speichers
mit virtueller Masse benötigt werden, ist die benutzte
Spaltendecodierung von anderer Komplexität, vergleicht
man sie mit Speichervorrichtungen, bei denen mit echter
Masse gearbeitet wird. Diese Spalten- und Masseauswähl
adressierung sowie die Zeilenadressierung für große
schnelle Vorrichtungen stellt neue Anforderungen an die
Decodierschaltungsanordnung. Das Verlangen der Kunden
nach einem Betrieb von EPROM-Vorrichtungen mit niedrigem
Strom hat die Implementierung einer Stromsparbetriebsart
(power-down mode) erfordert, die sich von der üblichen
Bereitschaftsbetriebsart unterscheidet. In der Stromspar
betriebsart wird die EPROM-Vorrichtung auf eine Adresse
nicht ansprechen, wenn sie jedoch die Stromsparbetriebs
art verläßt, darf es keine übermäßig lange Zeit dauern,
bis der normale Zugriff möglich ist. Innerhalb dieser
Beschränkungen und häufig einander widersprechenden For
derungen werden verbesserte EPROMs entworfen.
Aus der DE 26 25 007 A1 ist eine Halbleitervorrichtung der
eingangs angegebenen Art bekannt, bei der durch Anlegen
eines eigenen Steuersignals dafür gesorgt werden kann, daß
in der Adressenpufferschaltung der durch die Eingangsstufe
fließende Strom verringert wird. Eine Stromsparbetriebsart,
bei der die gesamte Schaltung wenig Strom verbraucht und
erst bedarfsweise wieder in einen Arbeitsbetriebszustand
übergeht, in dem ein höherer Stromverbrauch vorliegt, ist
dabei nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiter
vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die in
einem Stromsparbetrieb arbeiten kann und die dabei derart
ausgebildet ist, daß keine übermäßige Verzögerung eintritt,
wenn aus dem Stromsparbetrieb wieder in den Normalbetrieb
übergegangen wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den im kennzeich
nenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen ge
löst. In der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung wird das
Erfordernis, in den Stromsparbetrieb überzugehen, anhand des
Vorliegens untypischer Signalzustände erkannt, nämlich
daran, daß die direkten und die komplementären Adressensi
gnale den gleichen Zustand haben, was im Gegensatz zu einem
Normalzustand steht, bei dem diese beiden Signaltypen je
weils den entgegengesetzten Zustand haben. Die Änderung der
Signalzustände läßt sich nahezu verzögerungsfrei erreichen,
so daß demgemäß auch ein Übergang vom Stromsparbetrieb in
den Normalbetrieb sehr schnell erzielen läßt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nun
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beispielshalber beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein elektrisches Blockschaltbild einer als
Floating-Gate-EPROM-Halbleiterspeicher
vorrichtung ausgebildeten Halbleitervorrichtung nach der Erfindung,
die Fig. 2 und 2′ ein Zeitsteuerdiagramm, das die Spannung
in Abhängigkeit von der Zeit für ver
schiedene Punkte in der Vorrichtung von
Fig. 1 zeigt,
Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild von Eingangs
puffern, die in der Vorrichtung von Fig. 1
benutzt werden,
Fig. 4 ein elektrisches Schaltbild einer Vordeco
derschaltung, die in der Vorrichtung von
Fig. 1 benutzt wird,
Fig. 5 ein elektrisches Schaltbild eines Zeilen
decoders und von Auswählschaltungen, die
in der Vorrichtung von Fig. 1 benutzt
werden,
Fig. 6 ein elektrisches Schaltbild des Decoders,
der zum Auswählen mit virtueller Masse
in der Vorrichtung von Fig. 1 benutzt wird,
Fig. 7 ein elektrisches Schaltbild des in der Vor
richtung von Fig. 1 benutzten Spaltenaus
wähldecoders,
Fig. 8 ein elektrisches Schaltbild der Zellenma
trix in der Vorrichtung von Fig. 1,
Fig. 9 eine stark vergrößerte Draufsicht auf ei
nen kleinen Teil eines Halbleiterchips,
die das geometrische Layout der Zellenma
trix in der Vorrichtung von Fig. 1 zeigt,
die Fig. 10A-10D Querschnittansichten der Zellen von Fig. 9
nach den Linien A-A, B-B, C-C bzw. D-D
in Fig. 9,
Fig. 11 ein elektrisches Schaltbild der Lesever
stärker und des Bezugsspannungsgenerators
in der Vorrichtung von Fig. 1 und
Fig. 12 das Schaltbild der Programmiersteuerschaltung.
Eine ein Speichersystem bildende Halbleitervorrichtung der hier zu beschrei
benden Art ist als Blockschaltbild in Fig. 1 gezeigt. Die
Halbleitervorrichtung kann zwar als Speichervorrichtung verschiedener
Typen und Größen ausgeführt werden, hier ist jedoch ein Bei
spiel gezeigt, in welchem es sich um einen elektrisch pro
grammierbaren Festwertspeicher oder EPROM des N-Kanal-
Floating-Gate-Typs mit 32K oder 32 768 Bits handelt,
die 8×16×256 aufgeteilt sind. In handelsüblichen Aus
führungsformen würde eine zusätzliche Spaltendeco
dierung vorgesehen werden, um eine 16K-Bit-Vorrichtung
mit der Aufteilung 8×32×64 statt 8×8×256 festzulegen,
während eine 32K-Bit-Vorrichtung 8×32×128 und eine
64K-Bit-Vorrichtung 8×32×256 aufgeteilt würde; die
dargestellte Ausführungsform wurde gewählt, um die Vor
teile der Zeilendecodierschaltungsanordnung zu veran
schaulichen. In Fig. 1 enthält eine mit der Bezugszahl
10 bezeichnete Zellenmatrix 32 768 Floating-Gate-Spei
cherzellen, die in 256 Zeilen und 128 Spalten angeordnet
sind, wobei die Spalten in acht gesonderte Gruppen von
Zellen 10-1 bis 10-8 aufgeteilt sind. Jede Gruppe hat
eine gesonderte Eingangs-/Ausgangsklemme 11. Eine 8-
Bit-Zeilenadresse, die an acht Adreßeingangsklemmen 12
angelegt wird, wird decodiert, um nur eine von 256 Zei
lenleitungen 13 zu betätigen. Die Zellenmatrix hat eine
Anordnung mit virtueller Masse, in der nur eine Masse
leitung in jeder der Gruppen 10-1 bis 10-8 mit Masse ver
bunden ist, während eine benachbarte Spaltenleitung als
eine Ausgangsleitung für die ausgewählte Zelle in jeder
Gruppe benutzt wird. Eine 4-Bit-Spaltenadresse, die an
die als integrierte Schaltung ausgebildete Vorrichtung
über vier Klemmen 14 angelegt wird, wird decodiert, um
eine von neun Masseleitungen in jeder Gruppe 10-1 bis 10-8
durch acht getrennte Ausgangsschaltungen 15 auszuwählen
und um eine von acht Ausgangsspaltenleitungen durch acht
getrennte Auswählschaltungen 16 auszuwählen. Ein Dif
ferenzleseverstärker 17 für jede Gruppe 10-1 bis 10-8
liest das Datenbit für die ausgewählte Zelle und legt
ein Ausgangssignal an eine der Klemmen 11 für den Lese
betrieb an; für Programmoperationen wird ein Datenbit an
einer Klemme 11 dem ausgewählten Bit in jeder Gruppe
durch einen Eingangspuffer in einer Schaltungsanordnung 17
und die Auswählschaltung 16 zugeführt.
Die als integrierte Schaltung ausgebildete Vorrichtung
hat in diesem Beispiel fünf weitere Klemmen zusätzlich
zu den acht Datenklemmen und zwölf Adreßklemmen. Eine
einzelne +5 V-Versorgungsspannung Vcc wird über eine
Klemme 18 angelegt, während Masse oder Vss an einer
Klemme 19 liegt. Eine Programmierspannung Vpp von etwa
+25 V wird an eine Klemme 20 angelegt. Ein Chipauswähl
befehl wird an eine Klemme 21 angelegt, und ein
Stromsparbetrieb-/Programm-Befehl PD/ wird an eine
Klemme 22 angelegt. Die letztgenannten drei, Vpp,
und PD/ sind mit einer Steuerschaltung 23 verbunden,
die Steuerspannungen erzeugt, um die Betriebsart des
Systems festzulegen.
In der Lesebetriebsart haben Vpp und PD/ den Signal
wert 0 und hat den aktiven niedrigen (aktiv LOW) Si
gnalwert 0. Diese Zustände sind in den Fig. 2a-2e auf
der linken Seite gezeigt. Wenn den niedrigen Signal
wert hat, wie in Fig. 2a, und Vpp und PD/ den nie
drigen Signalwert haben, wie in den Fig. 2c und 2d, und
wenn die zwölf Adreßbits A0-A11 an den Klemmen 12 und 14
zur Zeit 24 in Fig. 2b gültig werden, werden acht Bits
in der Matrix 10 ausgewählt (eines in jeder der Gruppen
10-1 bis 10-8) und diese acht Bits erscheinen an den
Klemmen 11, wie es in Fig. 2e zu erkennen ist.
Ein weiterer Zustand ist eine Bereitschaftsbetriebsart,
in der sämtliche Eingangssignale dieselben Werte haben
wie in der Lesebetriebsart, mit der Ausnahme, daß
den hohen Signalwert 1 hat. Hier ist der Chip in dem Le
sezustand, er ist aber nicht ausgewählt, so daß, wenn
eine Adresse erscheint, wie in Fig. 2b, in der Mitte,
keine Datenausgabe von Fig. 2e erfolgt.
Eine Stromsparbetriebsart tritt auf, wenn das Eingangs
signal PD/ den Signalwert 1 hat, wie in Fig. 2d auf
der rechten Seite. Vpp hat den niedrigen Signalwert, wie
in Fig. 2d; kann den niedrigen oder den hohen Signal
wert haben, d. h. es ist in einem Zustand "unbeachtlich".
Wenn eine Adresse erscheint, wird keine Datenausgabe er
zeugt.
Die Programmierbetriebsart tritt auf, wenn das Eingangs
signal Vpp auf +25 V ist, wie es in Fig. 2′c (linke Seite)
zu erkennen ist, PD/ den aktiven niedrigen Wert hat,
wie in Fig. 2′d, und den aktiven niedrigen Wert hat,
wie in Fig. 2′a. In diesem Zustand erzeugt eine an die
Klemmen 12 angelege Zeilenadresse eine hohe Spannung
(Vpp-Vt) an einer der Zeilenleitungen 13 (alle anderen
sind auf dem niedrigen Signalwert). Eine Spaltenadresse
an den Klemmen 14, die in der in Fig. 2′b gezeigten Weise
erscheint, wählt eine von acht Spalten in jeder Gruppe
aus. Es wird entweder eine hohe Spannung Vpp-Vt oder eine
niedrige Spannung an die ausgewählte Spaltenleitung für
jedes der acht ausgewählten Bits in den Gruppen 10-1 bis
10-8 angelegt, und zwar in Abhängigkeit davon, ob eine
0 oder eine 1 an jeder der Klemmen 11 während der in
Fig. 2′e ersichtlichen Zeit vorhanden ist. Dieser Zustand
bewirkt, daß die Floating-Gates der acht ausgewählten
Bits geladen werden oder nicht, was von der Dateneingabe
an den Klemmen 11 abhängig ist.
Wenn Vpp den hohen Signalwert hat, erzeugt nur ein Zu
stand, in welchem sowohl als auch PD/ den niedri
gen Signalwert haben, eine Programmbetriebsart. Alle an
deren Zustände erzeugen eine Programmsperrbetriebsart,
wie es auf der rechten Seite von Fig. 2′ zu erkennen ist.
Wenn von den Eingangssignalen oder PD/ eines oder
beide den hohen Signalwert haben, wie es in Fig. 2′a oder
2′d zu erkennen ist, herrscht eine Sperrbetriebsart.
Hier ist ungeachtet dessen, ob Adressen an den Klemmen 12 und 14
erscheinen oder Daten an den Klemmen 11 vor
handen sind, der Chip in einer Stromsparbetriebsart.
Die Zeilenwählschaltungsanordnung in dem System von
Fig. 1 enthält Vordecodier- und Multiplexmöglichkeiten,
die beträchtliche Vorteile ergeben. Jedes der acht Zei
lenadreßbits A0-A7 an den Klemmen 12 wird an eine von
acht Pufferschaltungen 30 angelegt, von denen jede Adres
sier- und Komplementspannungen A und an Leitungen 31
erzeugt, die zu Vordecodern 32 für die Bits A2 bis A7
oder zu einem zeilengemeinsamen Decoder 33 für die Bits
A0 und A1 gehen. Drei der Vordecoder 32 werden für sechs
Adreßbits A2 bis A7 benutzt, und jede dieser Schaltungen
erzeugt vier Ausgangssignale auf Leitungen 34, welches
Eingangssignale eines 1-aus-64-Zeilendecoders 35 sind.
Der Decoder 35 hat vierundsechzig Ausgangsleitungen 36,
von denen nur eine für eine bestimmte Adresse A2-A7 den
hohen Signalwert führt; alle anderen führen den niedri
gen Signalwert. Die Leitungen 36 führen gesondert zu
vierundsechzig 1-aus-4-Wählerschaltungen 37, von denen
jede vier Ausgänge 13 hat, welche die Zeilenleitungen
für die Matrix 10 sind und sich durch sämtliche acht
Gruppen 10-1 bis 10-8 erstrecken. Die Wähler 37 empfan
gen jeweils vier Eingangsleitungen 38 aus dem zeilenge
meinsamen Decoder 33 und wählen eine der vier Leitungen
13 in Abhängigkeit von den A0- und A1-Bits der Adresse
aus.
Gemäß Fig. 3, in der zwei der Pufferschaltungen 30 aus
führlich mit ihrem Schaltbild dargestellt sind, ist eine
Eingangsklemme 12 mit den Gateelektroden von zwei An
reicherungstransistoren 40 und 41 verbunden. Der erste
Eingangstransistor 40 hat ein Verarmungslastelement 42
und ist mit Masse über einen Transistor 43 verbunden,
dessen Gateelektrode an Vcc liegt. Der Ausgang 44 der er
sten Stufe ist mit der Gateelektrode eines natürlichen
Transistors 45 verbunden, der gemeinsam mit dem zweiten
Eingangstransistor 41 und dessen parallelen Transistor 46
mit an Masse liegender Gateelektrode den Massetransistor
43 benützt. Daher fließt Strom für alle Transistoren 40,
41, 45 und 46 über den Transistor 43. Der Schaltungspunkt
44 ist außerdem mit der Gateelektrode eines Verarmungs
transistors 47 in Reihe mit dem Eingangstransistor 41 ver
bunden, und ein natürlicher Transistor 48 ebenfalls in
Reihe mit diesen Transistoren hat das Signal CE an seiner
Gateelektrode, so daß er die Stromsparbetriebsart ergibt.
Der Sourceanschluß des Transistors 47 bildet eine -Aus
gangsleitung 31-1, während der Drainanschluß des Transi
stors 41 eine *-Ausgangsleitung 31-2 bildet. Wenn an
dem Eingang 12 ein Signal mit hohem Wert anliegt, ist der
Transistor 41 eingeschaltet, so daß und * den nie
drigen Signalwert haben. Ein weiterer Invertertransistor
49 mit einem Verarmungslastelement 50 empfängt das *-
Signal an seiner Gateelektrode; dieser Inverter steuert
die Gateelektrode eines Verarmungslastelements 51 in der
letzten Stufe an. Der Ausgangsschaltungspunkt 44 des er
sten Inverters 40 ist mit der Gateelektrode eines An
reicherungstransistors 52 in der letzten Stufe verbunden,
und dieser Transistor hat einen parallelen Verarmungs
transistor 53 mit an Masse liegender Gateelektrode wie
der Transistor 46 für den Stromsparbetrieb. Ein natür
licher Transistor 54 mit dem Signal CE an seiner Gateelek
trode erfüllt ebenfalls eine Stromerniedrigungsfunktion
(pull-down function) während der Stromsparbetriebsart wie
der Transistor 48.
Der Transistor 45 dient dem Zweck, den Strom durch den
Transistor 43 zwischen 0- und 1-Eingangssignalen auszu
gleichen, so daß die Spannung an dem Schaltungspunkt 55
ungefähr konstant ist. Die Spannung an dem Schaltungspunkt
55 bildet eine kleine Vorspannung in Sperrichtung an den
Transistoren 40 und 41; bei niedrigen Eingangswerten
ist der Betrieb bei geeigneten TTL-Grenzen selbst bei niedri
ger Spannung Vt noch angemessen.
Die Transistoren 47 und 51 haben invertierte Ausgangssi
gnale von vorhergehenden Stufen an ihren Gateelektroden,
um den Betrieb im Vergleich zu dem zu beschleunigen, der
sich bei Standardverarmungslastelementen, bei denen Gate
und Source kurzgeschlossen sind, ergeben würde. Auf die
se Weise wird das Potential der Gateelektroden schneller
ansteigen und die Transistoren 47 und 51 werden schneller
einschalten als wenn sie mit den betreffenden Sourceelek
troden verbunden wären.
Im Stromsparbetrieb sind die Transistoren 48 und 54 durch
das in Fig. 2g gezeigte Eingangssignal CE abgeschaltet.
Die Steuerschaltung erzeugt CE aus PD/; diese Spannung
ist das Komplement von PD/. Wenn die Transistoren 48
und 54 ausgeschaltet sind, gehen die Signale und A
während der Stromsparbetriebsart beide auf den hohen Si
gnalwert; A* und * gehen auf den niedrigen Signalwert.
Aufgabe der Transistoren 46 und 53 ist es, die Ausgangs
signale * und A* durch einen Leckstrom während des Strom
sparbetriebes auf dem niedrigen Signalwert zu halten. In
der aktiven Lesebetriebsart hat das Signal CE den hohen
Wert und die Transistoren 48 und 54 sind voll leitend,
so daß und * ebenso wie A und A* denselben Signalzu-
stand haben.
stand haben.
Fig. 4 zeigt einen von drei Vordecodern 32. Diese Schal
tung hat vier Sätze von parallelen, einen niedrigen Schwel
lenwert aufweisenden, natürlichen Transistorpaaren 56, die
an den Gateelektroden die Ausgangssignale A, , B und
haben. Diese vier parallelen Paare liegen in Reihe mit vier
natürlichen Transistoren 57, die die Signale A* und *
an den Gateelektroden haben. Paare der Transistoren 57
sind mit Masse über Anreicherungstransistoren 58 verbun
den, die an den Gateelektroden die Signale * und B ha
ben. Die vier Ausgänge 34 sind an Schaltungspunkte 59
zwischen den Transistoren 56 und den Transistoren 57 an
geschlossen. Es sei beachtet, daß sämtliche Signale A*
und B* unterhalb der Schaltungspunkte 59 und die Signale
A und B oberhalb derselben sind; das ist im Stromsparbe
trieb vorteilhaft.
Fig. 4a zeigt die Eingangspuffer 30 für die Bits A0 und
A1 zusammen mit dem zeilengemeinsamen Decoder 33. Die
Eingangspufferschaltungen sind die gleichen wie in Fig. 3,
mit der Ausnahme, daß die Stromsparfunktion nicht benutzt
wird, so daß die Transistoren 48 und 54 nicht vorhanden
und die Verarmungstransistoren 46 und 53 weggelassen
sind. Es werden keine Ausgangssignale A* oder B* erzeugt.
Der zeilengemeinsame Decoder 33 enthält vier NOR-Schal
tungen mit Transistoren 60, deren Gateelektroden mit
Paaren der Ausgangssignale A, , B, der Ausgänge 31
der Puffer 30 für die Adreßbits A0 und A1 verbunden sind.
Jede NOR-Schaltung hat ein Verarmungslastelement 61 und
erzeugt eines der vier Ausgangssignale 38 durch eine Ge
gentaktausgangsschaltung, die eine Inverterstufe 62 und
ein Gegentakttransistorpaar 63 und 64 hat.
In Fig. 5 ist der 1-aus-64-Decoder 35 zusammen mit den
1-aus-4-Decodern 37 und den Schaltungen zum Anlegen der
Programmierspannung Vpp an die Zeilenleitungen ausführ
lich gezeigt. Die drei Sätze von vier Leitungen 34 er
strecken sich längs des Decoders, um Eingänge für die
Gateelektroden von drei Transistoren 65 in jeder der
vierundsechzig NOR-Schaltungen zu bilden. Eine andere Kom
bination von einem Eingangssignal aus jedem der drei Sätze
von Leitungen wird in jeder NOR-Schaltung benutzt, so
daß für eine bestimmte Codegruppe auf den Leitungen 34
nur eine ausgewählt wird. Die drei parallelen Transisto
ren sind mit einem Stromsparsteuertransistor 66, der das
Signal CE an seiner Gateelektrode hat, und mit einem Ver
armungslastelement 67 in Reihe geschaltet. In der Strom
sparbetriebsart hat das Signal CE den niedrigen Wert und
der Transistor 66 ist ausgeschaltet, so daß das Signal
an dem Ausgang 36 den hohen Wert hat und kein Strom in
irgendeinem der 3×64 oder 192 Transistoren 65 fließt.
In der normalen Betriebsart hat das Signal CE den hohen
Wert und es ergibt deshalb einen sehr kleinen Spannungs
abfall, weil es sich um einen natürlichen oder einen
einen niedrigen Schwellenwert aufweisenden Transistor
handelt. Bei der ausgewählten NOR-Schaltung sind sämt
liche Gateelektroden der drei Transistoren auf dem nie
drigen Wert und die Leitung 36 wird auf dem hohen Wert
sein; bei allen anderen ist wenigstens ein Gateeingang
auf dem hohen Signalwert, so daß die Leitung 36 den nie
drigen Signalwert führt. Wenn die Leitung 36 den niedri
gen Signalwert führt, erzeugt ein Inverter 68 in dem De
coder 37 ein Ausgangssignal mit dem hohen Wert an den
Gateelektroden von vier Transistoren 69, die sämtliche
vier Zeilenleitungen 13 für diesen Decoder 37 auf dem
niedrigen Signalwert halten. Für die eine Leitung 36,
die den hohen Signalwert führt, wird ein Satz von vier
Transistoren 70 eingeschaltet, die die vier Leitungen 38
mit den vier Zeilenleitungen 13 verbinden. Nur eine die
ser vier Leitungen 38 führt den hohen Signalwert, so
daß nur eine der 256 Zeilenleitungen 13 den hohen Si
gnalwert führen wird. Verarmungstransistoren 71, die die
Spannung Vcc an ihren Gateelektroden haben, verhindern,
daß die hohe Spannung, die während der Programmierung
vorhanden ist, die Ansteuertransistoren 69 zerstört, die
se Vorrichtungen 71 werden mit einer hohen Spannung an
ihrer Drainelektrode abgeschaltet.
Zum Programmieren wird eine unter den 256 Zeilenleitungen
ausgewählte Leitung nahe der Spannung Vpp benutzt und die
anderen werden auf niedrigem Signalwert gehalten. Der Vpp-
Eingang 20 ist über Sätze von drei Reihentransistoren
72, 73, 74 mit jeder der Zeilenleitungen 13 verbunden.
Ein Befehl VPR, der aus Vpp, und PD/ gewonnen
wird, wird an die Gateelektroden sämtlicher Transisto
ren 72 angelegt, so daß die Programmierung nur möglich
ist, wenn und PD/ den niedrigen Signalwert haben
und Vpp den hohen Signalwert hat; in jedem anderen Zu
stand hat der Befehl VPR den niedrigen Signalwert und
die Transistoren 72 sind abgeschaltet. Die Transistoren
73 und 74 sind alle nichteingestellte Verarmungsvor
richtungen, die einen Schwellenwert von etwa -4 V haben.
Die Reihenkombination bewirkt, daß die eine Leitung 13,
die den Signalwert 1 führt, auf die Spannung Vpp hoch
gezogen wird; alle anderen bleiben auf Vss, weil die
Transistoren 69 für alle anderen eingeschaltet sind.
Die Zeilendecoderschaltungsanordnung der Fig. 3, 4 und
5 hat mehrere vorteilhafte Merkmale. In den Adreßpuffern
30 ist das langsamste Ausgangssignal A (oder B) nur zwei
Inversionen (Transistoren 40 und 52) von der Adreßein
gangsklemme 12, so daß die Geschwindigkeit gut ist. Außerdem
beschleunigt die Verwendung des zweiten Eingangs
transistors 47 das Ansprechen auf einen positivgehenden
Eingangssignalübergang. Das Vorsehen von gesonderten
Ausgangssignalen A und A*, und *, usw., gestattet
dem Puffer, zur Stromeinsparung auf seinen Minimalstrom
zustand überzugehen, während gleichzeitig der Vordecoder
32 in einen Nullstromzustand versetzt wird. Der Vorde
coder 32, der in Verbindung mit dem Zeilendecoder 35
benutzt wird, gestattet, die Anzahl der Ansteuervorrich
tungen 65, die in den NOR-Schaltungen benutzt werden,
auf die Hälfte zu verringern, wobei dann die Verwendung
einer NOR-Schaltung für jeweils vier Zeilenleitungen
13 die erforderlichen Ansteuervorrichtungen um weitere
zwei reduziert. Daher erfordert ein 1-aus-256-Decoder
nur vierundsechzig NOR-Schaltungen, jede mit drei Tran
sistoren 65. Verglichen mit den üblichen 256 NOR-Schal
tungen mit jeweils acht Eingangstransistoren ist die Ver
ringerung der Belastung und der Anzahl der Vorrichtungen
sehr günstig. Der zeilengemeinsame oder Multiplexdecoder
33 hat eine einfache NOR-Schaltung mit zwei Eingangstran
sistoren 60, bei denen eine Gegentaktausgangsstufe 63, 64
für eine verbesserte Ansteuerung benutzt wird. Der Zeilen
decoder 35 ist eine NOR-Schaltung mit drei Eingängen mit
einem weiteren Transistor 66 in jeder NOR-Schaltung, wo
bei an der Gateelektrode das Signal CE zur Stromsparsteue
rung anliegt; im Stromsparbetrieb hat das Signal CE den
niedrigen Wert.
Gemäß Fig. 1 enthält die Spaltenwählschaltungsanordnung
vier Eingangspuffer 30, welches die gleichen Puffer wie
die Eingangspuffer sind, die für die Adreßbits A0 und A1
benutzt werden. Die acht Adreß- und Komplementausgangs
signale der vier Puffer auf den Leitungen 75 werden an
einen 1-aus-9-Decoder 76 angelegt, der eine von neun Aus
gangsleitungen 77 aktiviert, die zu den Massewählschal
tungen 15 gehen. Eine der neun Masseleitungen in jeder
der Gruppen 10-1 bis 10-8 wird daher zuerst ausgewählt,
bevor die Ausgangsspaltenleitung ausgewählt wird. Die
Leitungen 77 sind außerdem Eingangsleitungen eines Spal
tenwähldecoders 78; dieser Decoder benutzt die Ausgangs
signale A8 und auf zwei der Leitungen 70 als Eingangs
signale zum Auswählen einer der beiden Seiten für die
eine von neun Leitungen 77, welche den hohen Signalwert
führt. Ein 1-aus-8-Ausgangssignal auf Leitungen 79 wird
an die Spaltenwähler 16 angelegt.
Es ist wichtig, daß die Auswahl mit virtueller Masse auf
den Leitungen 77 so schnell wie möglich decodiert und
verfügbar gemacht wird, um die Zugriffszeit zu minimieren.
Eine Verzögerung kann für das Aktivieren der Spaltenwähl
schaltungen an den Leitungen 79 toleriert werden. Die
Zeit des Betätigens der Virtuelle-Masse-Wähler 15 hat
einen merklicheren Einfluß auf die Zugriffszeit als die
des Betätigens der Spaltenwähler 16, bei denen die Ver
zögerung toleriert werden kann. Das Virtuelle-Masse-Wähl
signal wird daher direkt aus den Adreßeingangssignalen
A8-A11 decodiert und benutzt, um die Massewähler 15 zu ak
tivieren, und dann wird das Massewählsignal auf den Lei
tungen 77 in dem Decoder 78 mit dem LSB-Bit der Spal
tenadresse, A8, benutzt, um das Spaltenwählsignal zu erzeugen.
Fig. 6 zeigt ausführlich den Decoder 76. Die Adressen
und Komplemente für die Bits A8 bis A11 aus den Puffern
30 auf den Leitungen 75 werden als Eingangssignale für
Ansteuertransistoren 80 in einem Satz von neun NOR-Schal
tungen, von denen zwei gezeigt sind, benutzt. Zur 1-aus-
9-Auswahl haben sieben der NOR-Schaltungen drei Transisto
ren 80 und zwei haben vier Transistoren 80. Die NOR-
Schaltungen haben Verarmungslastelemente 81 und einen
durch das Signal CE angesteuerten Stromspartransistor 82
in Reihe. Ein Ausgangsschaltungspunkt 83 ist mit einer
modifizierten Gegentaktschaltung verbunden, die einen
Invertertransistor 84 zum Ansteuern eines Ausgangstran
sistors 85 und einen direkt angesteuerten Ausgangstran
sistor 86 mit niedrigem Schwellenwert hat. Transistoren
87 und 88 ergeben mit dem Signal CE an den Gateelektro
den die Stromsparbetriebsart, in der sämtliche Leitungen
77 auf dem niedrigen Signalwert gehalten werden. Ein
Transistor 89 erfüllt dieselbe Funktion wie die Transisto
ren 71 in dem Zeilendecoder. Die Schaltung zum Anlegen
einer hohen Spannung an die ausgewählte eine von neun
Leitungen 77 während der Programmierung enthält drei Rei
hentransistoren 72, 73, 74, wie sie für die Zeilenlei
tungen in Fig. 5 benutzt werden. In diesem Fall hat jedoch
der Transistor 72 das Signal VPC statt des Signals VPR
an seiner Gateelektrode.
In Fig. 7 ist der Wähler 78 ausführlich gezeigt. Acht
UND/ODER-Schaltungen mit vier Eingängen, die Paare von
Eingangstransistoren 90 haben, sprechen auf die neun
Massewählleitungen 77 an; ein Paar Transistoren 91,
das allen diesen acht UND/ODER-Schaltungen gemeinsam ist,
spricht auf A8 und auf den Leitungen 75 an. Jede UND/
ODER-Schaltung hat ein Verarmungslastelement 92 und
steuert einen Ausgangstransistor 93 an. Diese Ausgangs
stufe hat ein Verarmungslastelement 94 und ein gemein
sam benutztes Stromspargate 95, das allen acht gemein
sam ist. Die Spaltenwählleitungen 79 sind mit diesen
Ausgangsschaltungen über Reihentransistoren 96 verbunden,
die das Signal an ihren Gateelektroden haben. Eine
hohe Spannung zum Programmieren wird durch Reihenschal
tungen erzeugt, die die Transistoren 72, 73, 74 enthal
ten, welche, wie zuvor, mit jeder Leitung 79 verbunden
sind. Die Transistoren 96 trennen die hohe Spannung auf
der einen Leitung 79, die den hohen Signalwert führt,
während des Programmierens, um zu verhindern, daß die
hohe Spannung über das Verarmungslastelement 94 in Vcc
entladen wird.
Gemäß Fig. 8 ist die Zellenmatrix 10 eine Matrix aus
Zeilen und Spalten von Speicherzellen 10′, von denen
jede ein elektrisch programmierbarer IG-Feldeffekt
transistor ist, der eine Steuergateelektrode 101, eine
Sourceelektrode 102, eine Drainelektrode 103 und ein
Floating-Gate, d. h. eine potentialmäßig nicht festge
legte Gateelektrode 104 zwischen der Steuerelektrode
101 und dem Kanal zwischen Source- und Drainelektrode
hat.
Die Steuergateelektroden 101 sämtlicher Zellen in jeder
Zeile sind mit einer Leitung eines Satzes von Zeilen
leitungen oder X-Leitungen 13 verbunden. In dem be
schriebenen Beispiel gibt es 256 Leitungen 13, die aus
der X-Decodierschaltungsanordnung kommen, welche eine
von 256 auf der Basis einer 8-Bit-X- oder -Zeilenadres
se auf den Leitungen 12 auswählt, wie oben erläutert.
Bei einem Lesebetrieb geht die ausgewählte Leitung der
Leitungen 13 auf den hohen Signalwert, während die übri
gen weiterhin den niedrigen Signalwert führen.
Die Drainelektroden 103 von benachbarten Zellen 10′ sind
gemeinsam mit Y-Ausgangsleitungen 105 verbunden; in die
sem Beispiel gibt es vierundsechzig Leitungen 105, die
so aufgeteilt sind, daß ein 8-Bit-Parallelausgangssignal
11 von der Vorrichtung erzeugt wird, wobei jede Leitung
105 einen Ausgang von zwei Spalten von Zellen 10′ bildet,
so daß es acht Gruppen von sechzehn Zellen pro Gruppe
gibt und jede Gruppe acht der Leitungen 105 enthält. Die
Leitungen 105 sind mit der Spannung Vcc über Last
transistoren 121 und mit einem von acht Transistoren
16-1 bis 16-8 und daher mit einer Y-Ausgangsleitung 106
verbunden (es würde acht gesonderte Leitungen 106 geben,
eine für jede sechzehn Zellen breite Gruppe). Die Gate
elektroden der Transistoren 16-1, 16-2, usw. sind so
angeschlossen, daß sie die Spaltenwählspannung auf den
Leitungen 79 empfangen, die eine Spannung mit dem Si
gnalwert 1 (oder Vpp für die Programmierung) an eine
dieser Gateelektroden anlegen und die anderen auf der
Spannung Vss halten, basierend auf der 4-Bit-Spalten
adresse an den Eingangsstiften 14. Eine 4-Bit-Adresse
wird benutzt, um eine von sechzehn Zellen 10′ in einer
Gruppe auszuwählen; nur die drei MSB-Bits A9-A11 der
4-Bit-Y-Adresse A8-A11 würden benötigt, um eine von acht
Leitungen auszuwählen, das LSB-Adreßbit A8 wird aber
aufgrund der Anordnung mit virtueller Masse benötigt.
Die Sourceelektroden 102 von benachbarten Zellen 10′
sind gemeinsam mit einem weiteren Satz von Spaltenlei
tungen 107 verbunden, die als Masseleitungen fungieren.
In jeder Gruppe von sechzehn Zellen 10′ werden neun Lei
tungen 107 benötigt. Das heißt, für eine M × N-Matrix
beträgt die Anzahl der Masseleitungen (N/2)+1. Jede Lei
tung 107 ist über eine Lastvorrichtung 108 mit der Span
nung Vcc verbunden und ist außerdem über einen Masse
wähltransistor 15-1, 15-2, usw. mit Masse oder der Span
nung Vss verbunden. Die Gateelektroden von allen diesen
Transistoren 15-1, usw., aus denen die Massewählschaltung
15 aufgebaut ist, sind über Leitungen 77 mit dem oben er
läuterten Wähler 76 verbunden. Der Massewähler 76 akti
viert nur eine der Leitungen 77 für eine bestimmte Y-
Adresse, weshalb nur einer der Transistoren 15-1, 15-2,
usw. leitend ist.
Ein kleiner Teil der Zellenmatrix von Fig. 8 ist in
Fig. 9 gezeigt, die sechzehn der Zellen 10′, vier der
X-Adreßleitungen 13 und fünf Metallstreifen, welche die
Y-Ausgangsleitungen 105 oder Masseleitungen 107 bilden,
enthält. Gemäß Fig. 9 und gemäß den Schnittansichten
in den Fig. 10A-10D bestehen die Source- und Draingebie
te 102 und 103 aus N⁺-diffundierten Gebieten in einer
kontinuierlichen Bahn von "X"-förmigen "Graben"-Flächen,
die außerdem Kanalgebiete 109 zwischen jeder Source
elektrode und jeder Drainelektrode und Kontaktflächen
110 und 111 für Metall/Graben-Kontakte enthalten. Die
Metallausgangsleitungen 105 berühren die gemeinsamen
N⁺-Gebiete 112 des Grabens in Kontaktflächen 110, während
die metallischen Masseleitungen 107 die gemeinsamen N⁺-
Gebiete 113 des Grabens in den Flächen 111 berühren. Je
des der gemeinsamen Gebiete 112 oder 113 bildet die
Source- oder Drainelektroden von vier der Transistoren
10′. Die Zellenmatrix ist in einer Fläche einer Silicium
scheibe 114 gebildet und ein dickes Feldoxid 115 bedeckt
diese gesamte Fläche mit Ausnahme der Grabenbereiche. P⁺-Ka
nal-Begrenzungsgebiete 116 sind in der üblichen Weise sämt
lichem Feldoxid unterlagert. Seichte N⁺-arsenimplantier
te Gebiete 102′ und 103′ dienen als Verlängerungen der
Source- und Draingebiete 102 und 103, wo die Steuergate
elektroden 111 die Floating-Gates 104 überlappen, und
P-Gebiete 117, die durch schneller diffundierendes Bor
gebildet sind, erzeugen die Programmierleistungsvortei
le, die aus der herkömmlichen P⁺-Zone resultierten. Eine
dünne Gateoxidschicht 118 isoliert das Floating-Gate
von dem Kanal 109, und eine dünne Oxidschicht 119 iso
liert das Floating-Gate von der Steuergateelektrode 101.
Eine dicke Schicht von aufgebrachtem Zwischenlagenoxid
120 trennt die zweite Lage Polysilicium, die die X-Lei
tungen 13 bildet, und die Steuergateelektroden 101 von
den metallischen Leitungen 105 und 107.
Die EPROM-Zellen 10′ werden programmiert, indem eine
hohe Spannung von etwa +18 V an eine Drainelektrode 103
und eine Sourceelektrode 102 angelegt wird, während die
Steuergateelektrode einer ausgewählten Zelle auf der
Spannung Vpp gehalten wird. Ein durch die Zellen fließen
der hoher Strom bewirkt, daß die Emission von Elektronen
durch das Gateoxid 118 das Floating-Gate 104 auflädt.
Das hat zur Folge, daß die Schwellenspannung der
Zelle auf über Vcc (üblicherweise +5 V) erhöht wird. Die
Ladung auf dem Floating-Gate wird unbegrenzt bleiben.
Das Löschen erfolgt, indem die Vorrichtung ultraviolet
tem Licht ausgesetzt wird, welches die Floating-Gates 104
entlädt.
Die Wählschaltungsanordnung und die Zellenmatrix müssen
für einen richtigen Betrieb gewisse Forderungen er
füllen. Das Programmieren einer Zelle erfordert eine
Spannung von ungefähr +18 V an der Drainelektrode 103
und einen Source-Drain-Strom von 0,5 bis 3,0 mA. Das Le
sen der EPROM-Matrixzelle erfordert das Erfassen von
Strömen in dem Bereich von 15 bis 60 µA.
Als ein Beispiel für einen Lesebetrieb in der Schaltung
von Fig. 8 wird angenommen, daß Xa (eine der Zeilen
adreßleitungen 13) den hohen Signalwert (Vcc-Vt) führt,
und daß die Transistoren 15-2 und 16-2 durch Masse- und
Spaltenwähler eingeschaltet sind. Sämtliche anderen Tran
sistoren 15 und 16 sind abgeschaltet. Der Transistor 15-2
muß groß genug sein, um das Potential der Lastvorrich
tung 108a für diese Leitung zu verringern, jeden Strom
durch die Transistoren 10′a und 10′c zur Masse zu leiten
und einen sehr niedrigen Wert von ungefähr 0,2 bis 0,3 V
an dem Schaltungspunkt 111a aufrechtzuerhalten. Die Last
vorrichtung 108b wird benötigt, um den Schaltungspunkt
111b bis zu einem Punkt aufzuladen, an welchem die Zelle
10′b abgeschaltet wird. Dadurch wird die Notwendigkeit
beseitigt, daß der Leseverstärker 17, der mit der Aus
gangsleitung 106 verbunden ist, die Kapazität des Schal
tungspunktes 111b und über diesen hinaus auflädt. Die
Zelle 10′b wird mit einer niedrigen Spannung an dem
Schaltungspunkt 111b aufgrund des Körpereffekts der Tran
sistoren 10′ abgeschaltet. Der Körpereffekt ist aufgrund
des P⁺-Gebietes in dem Kanal, wie es beim Herstellen die
ser Transistoren benutzt wird, groß.
Zum Programmieren der Zelle 10′a werden dieselben Tran
sistoren 15-2 und 16-2 eingeschaltet (die anderen werden
abgeschaltet), wie bei einem Lesebetrieb, aber diesesmal
haben die eingeschalteten Transistoren 15-2 und 16-2 eine
große positive Spannung Vpp an ihren Gateelektroden, wie
sie in den Schaltungen mit den Transistoren 72, 73, 74
gebildet wird, die oben erläutert sind. Der Transistor
15-2 muß groß genug sein, um den Schaltungspunkt 111a
auf ungefähr 0,3 V zu halten, und einen durchfließenden
Strom von 1 bis 3 mA haben. Der Transistor 16-2 wird eine
große Spannung +Vpp an seiner Drainelektrode haben, die
eine große Spannung an dem Schaltungspunkt 110a bewirkt.
Die Lastvorrichtung 108b lädt wieder den Schaltungspunkt
111b auf, diesesmal so, daß die Zelle 10′b nicht program
miert wird. Eine Spannung von +3 V oder mehr an dem Schal
tungspunkt 111b wird die Zelle 10′b am Programmieren hin
dern.
Die Spaltenleitungen 105 sind jeweils durch einen Last
transistor 121 mit der Spannung Vcc verbunden; die Gate
elektroden dieser Lasttransistoren liegen an einer Be
zugsspannung Rh. Die Spaltenleitungen 105 dienen daher
als die Ausgangsschaltungspunkte 122 von Inverterschal
tungen, und die unter diesen Schaltungspunkten 122 aus
gewählten Schaltungspunkte werden einen Spannungswert
annehmen, der von dem Verhältnis des Lasttransistors 121
zu der ausgewählten Speicherzelle 10′ abhängig ist. Bei
einer programmierten Zelle mit aufgeladenem Floating-
Gate wird der Transistor 10′ nicht leiten, wodurch die
Leitung 105 (Schaltungspunkt 122) auf ihrer maximalen
Spannung gelassen wird, während eine gelöschte Zelle 10′
mit entladenem Floating-Gate die Leitung 105 auf ihr mini
males Potential ziehen wird. Ein Punkt etwa in der Mitte
zwischen diesen beiden Extremen wird der Bezugspunkt
für die Differenzleseverstärker 17 sein. Ein Eingang für
jeden der Leseverstärker 17 führt von den Schaltungs
punkten 122 über Y-Wähltransistoren 16-1, 16-2, usw. und
die Leitung 106. Der andere Eingang kommt von einer Be
zugspannungsgeneratorschaltung, was im folgenden näher
erläutert ist.
In Fig. 11 sind die Leseverstärker 17 zusammen mit den
Schaltungen zum Erzeugen der Referenzspannung Rh zur
Verwendung in den Lastelementen 121 der Zellenmatrix
und einer Spannung Vref für den Differenzleseverstärker
sowie einer Referenzspannung R1 gezeigt.
Die Bezugsspannung Vref, die als ein Eingangssignal des
Leseverstärkers 17 benutzt wird, stammt aus einer Schal
tung, die einen EPROM-Transistor 10′′, der wie die Tran
sistoren 10′ in der Zellenmatrix hergestellt ist, und ei
nen Lasttransistor 121′ enthält, der wie die Lasttran
sistoren 121 hergestellt ist (aber mit einer Kanalbreite,
die doppelt so groß ist, um einen Punkt in der Mitte zu
erzeugen). Ein Lasttransistor 108′ und ein Massetransistor
15′ simulieren das Lastelement 108 und die Massevorrich
tung 15-1. usw., für eine "virtuelle Masse"-Spaltenlei
tung 107. Eine Spannung auf der Leitung 77′ an der Gate
elektrode des Transistors 15′ beträgt etwa Vcc-Vt oder
ist gleich einer Wählspannung auf einer der Leitungen 77,
so daß die Leitung 107′ in dem Bezugsgenerator genau die
selbe Spannung, dieselbe Impedanz, usw. wie eine ausge
wählte Leitung 107 in der Matrix aufweisen wird. Der
Transistor 10′′ hat eine Spannung an seiner Gateelektro
de (erzeugt durch einen Transistor 123), die ebenfalls
etwa Vcc-Vt beträgt oder gleich der Spannung an einer aus
gewählten X-Leitung 13 ist. Auf diese Weise wird auf ei
ner Seite eines Schaltungspunktes 122′ die Schaltung
unterhalb des Schaltungspunktes 122 in der Zellenmatrix
simuliert und der Betrieb wird mit dem einer Zelle in der
Matrix übereinstimmen und allen Veränderungen aufgrund
von Versorgungsspannungsänderungen, Temperatur, Alterung,
Prozeßveränderungen in der Schwellenspannung, usw.,
folgen. Auf der Lastseite ist der Schaltungspunkt 122′
mit der Spannung Vcc über zwei Lastvorrichtungen verbun
den. Erstens wird ein Lasttransistor 121′ benutzt, der
einem der Lasttransistoren 121 für die Spaltenleitungen
105 der Matrix entspricht. Der Transistor 121′ hat die
selbe Bezugsspannung Rh an seiner Gateelektrode wie die
Transistoren 121. Diese Bezugsspannung Rh an der Leitung
124 beträgt vielleicht etwa 4 V bei einer Vorrichtung,
die eine Spannung von Vcc = +5 V hat. Die Bezugsspannung
Rh wird so gewählt, daß die Spannungsänderung an dem
Schaltungspunkt 122 optimiert ist; der Spannungsabfall
sollte ausreichend sein, um abgefühlt zu werden, er soll
te aber keinen vollen Signalwert haben. Zweitens liegt ein
Lasttransistor 125 mit einer anderen Bezugsspannung R1 an
seiner Gateelektrode zu dem Lasttransistor 121′ parallel.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Lasttran
sistor 121′ einen Kanal, der doppelt so breit ist wie
der eines Transistors 121, so daß seine Impedanz halb
so groß ist. Eine weitere Möglichkeit zum Erzielen des
selben Effekts besteht darin, zwei der Transistoren 10′′
statt eines in Reihe zu schalten und einen Lasttransistor
121′, der gleich dem Lasttransistor 121 ist, zu benutzen.
In jedem Fall wird eine Spannung Vref an dem Schaltungs
punkt 122′ erzeugt, die halb so groß ist wie die Span
nungsänderung an dem Schaltungspunkt 122 zwischen dem
Programmier- und dem Löschzustand für einen ausgewähl
ten Transistor 10′. Gemäß Fig. 11a geht zu einer Zeit 126
die ausgewählte X-Leitung 13 auf den hohen Signalwert,
was durch eine Linie 127 dargestellt ist. In Abhängigkeit
von dem Schaltungsentwurf kann die X-Wählspannung ein
voller Vcc-Hub von Vss auf Vcc oder kleiner als dieser
sein und von Vss bis Vcc-Vt gehen. Die Spannung an dem
Schaltungspunkt 122, die durch eine Linie 128 darge
stellt ist, bleibt auf einem Wert, der durch die Spannung
Rh festgelegt ist, welche durch die Linie 129 gezeigt
ist, wenn die ausgewählte Zelle programmiert ist
(Floating-Gate aufgeladen), weil der Transistor 10′ nicht
eingeschaltet wird. Andererseits, wenn der ausgewählte
Transistor 10′ gelöscht wird, beginnt sich der Schal
tungspunkt 122 zu einer Zeit 130 zu entladen, wenn
die Schwellenspannung des Transistors 10′ durch die
Spannung 127 an der ausgewählten Zeilenleitung 13 über
schritten wird. Wenn die Spannung 127 weiterhin ansteigt,
nimmt der durch den Transistor 10′ fließende Strom zu
und die Spannung an dem Schaltungspunkt 122 nimmt ab,
was durch die Kurve 131 gezeigt ist, bis sie bei einem
Wert, der von dem Wert der Spannung Rh abhängig ist,
flach wird. Wenn die Spannung Rh zu niedrig ist, würde der
Schaltungspunkt 122 bis auf Massepotential gehen, was
mehr als notwendig und nachteilig wäre, weil die Spalten
leitung dann den ganzen Weg in umgekehrte Richtung auf
geladen werden müßte. Wenn die Spannung Rh zu hoch ist,
ist der Wert 128 zu hoch und liegt nahe bei der Spannung
Vcc. Vref ist ein Wert, der in der Mitte zwischen dem
Spannungswert 132 (für einen programmierten Transistor
10′) und dem Wert 133 (dem Endwert des Schaltungspunktes
122 für einen gelöschten Transistor 10′) liegt.
Die Aufgabe des zweiten Lasttransistors 125 und der Re
ferenzspannung R1 ist es, die Spannung Vref zu einem
Wert, der höher als der normale Wert 134 von Fig. 11a
ist, während der Zeit zu verlagern, während der die Vor
richtung in der Stromsparbetriebsart ist. Der Grund dafür
ist, daß in der Stromsparbetriebsart sämtliche Zeilen
leitungen 13 und "virtuelle Masse"-Wählschaltungen 77
auf der Spannung Vss und somit sämtliche Spaltenlei
tungen 105 auf ihrem maximalen Wert sind. Beim Verlassen
der Stromsparbetriebsart kann die ausgewählte Spaltenlei
tung 105 entladen sein oder nicht, je nach dem Zustand
der ausgewählten Zelle 10′. Wenn die Spaltenleitung 105
sich nicht entlädt (d. h., wenn die ausgewählte Zelle 10′
programmiert ist), befinden sich gültige Daten bereits
auf der Leitung 106. Wenn die ausgewählte Leitung 105 mit
der Entladung beginnt (d. h., wenn die ausgewählte Zelle
10′ gelöscht ist), wird die Leitung 106 an dem Eingang
des Leseverstärkers 17 keine gültigen Daten sehen, bis
die Leitung 105 unter den Wert Vref gezogen ist. Die Auf
gabe der Spannung R1 und der Last 125 ist es, die Span
nung Vref höher zu machen als normal, so daß die Spalten
leitung 105, wenn sie sich längs der Kurve 131 entlädt,
den Vref-Wert 134 zeitlich früher kreuzt und daher gül
tige Daten früher gelesen werden können. In dem Zustand
mit vollem Strom (power up) steuert der Lasttransistor 121′ die
Spannung Vref; die Spannung R1 ist ein Gleichstromwert,
der kleiner ist als der Gleichstromwert 129 der Spannung Rh.
Im Zustand mit vollem Strom ist daher der Transistor 125
in dem Vref-Generator abgeschaltet und der Vref-Wert 134
wird nur durch die Spannung Ph gesteuert. Wenn die Vor
richtung in der Stromsparbetriebsart ist, geht die Span
nung R1 höher als der Ph-Wert 129 und der Lasttransistor 125
steuert, so daß die Spannung Vref höher geht. Beim
Verlassen der Stromsparbetriebsart wird die zweite Last
125 langsam abgeschaltet, da die Spannung R1 durch eine
RC-Verzögerung niedriger wird. Dieses langsame Abschal
ten ist notwendig, um die Spannung Vref davon abzuhalten,
zu schnell zum normalen Wert zurückzukehren; die Spannung
Vref muß jedoch innerhalb einer Zugriffszeit nahe dem
normalen Wert 134 sein, so daß ein anschließender Zyklus,
in welchem ein Spaltenleitungsübergang vom niedrigen zum
hohen Signalwert gelesen wird, nicht anormal langsam sein
wird.
Die Schaltungen, die benutzt werden, um die Spannungen
Rh und R1 zu erzeugen, sind in Fig. 11 gezeigt. Rh ist
ein fester Wert 129, der durch eine Teilerschaltung erzeugt
wird, die drei Transistoren aufweist: ein Verarmungslast
element 135, eine Vorrichtung 136 mit niedrigem Schwellen
wert und einen Anreicherungstransistor 137. Ein Ausgangs
schaltungspunkt 124 ist der Rh-Wert. Ein gleicher Satz
von Transistoren 135-137, die eine andere Größe aufwei
sen, erzeugt den Wert R1 auf der Leitung 138; für den
Stromsparbetrieb wird ein Transistor 139 parallel zu dem
Transistor 135 eingeschaltet, um die Spannung R1 auf ei
nen höheren Wert zu bringen. Zu diesem Zweck geht ein
Signal CE auf den niedrigen Wert, wobei ein Transistor
140 abgeschaltet wird, so daß der Schaltungspunkt 141
durch ein Verarmungslastelement 142 auf den Spannungswert
Vcc gebracht wird. Das MOS-Diodenpaar 143 dient als ein
Widerstand, und die Gateelektrode des Transistors 139
wird auf einem Wert nahe Vcc gehalten, solange die Strom
sparbetriebsart vorhanden ist. Beim Verlassen der Strom
sparbetriebsart geht CEC auf den hohen Signalwert, der
Schaltungspunkt 141 geht auf den niedrigen Signalwert
und die Gateelektrode des Transistors 139 entlädt sich
gemäß der Zeitkonstante der RC-Schaltung, die durch den
"Widerstand" 143 und einen MOS-Kondensator 144 gebildet
wird.
Der Leseverstärker 17 kann irgendeiner von vielen be
kannten Differenzverstärkern sein. Als Beispiel ist
eine Differenzverstärkerschaltung in Fig. 11 gezeigt,
die für den Leseverstärker benutzt werden kann. Diese
Schaltung besteht aus einem abgeglichenen Paar von An
steuertransistoren 145 zusammen mit Verarmungslasttran
sistoren 146. Ein Transistor 147 verbindet beide Ansteuer
transistoren mit Masse, und dieser Transistor 147 hat
eine Vorspannung an seiner Gateelektrode, die ihn veran
laßt, als eine Stromquelle zu arbeiten. Ein Eingang 148
ist durch die Ausgangsleitung 106 mit dem Schaltungspunkt
122 an der ausgewählten Spaltenleitung 105 verbunden, und
der andere Eingang 149 ist mit dem Schaltungspunkt 122′,
d. h. mit der Spannung Vref verbunden. Die Ausgänge 150
und 151 werden dazu tendieren, auf die Spannung Vcc oder
Vss zu gehen, je nach der Polarität der Differenz zwi
schen den Spannungen an den Eingängen 148 und 149. Üb
licherweise würden mehrere Stufen der in Fig. 11 ge
zeigten Schaltung in Kaskade geschaltet, um einen Lese
verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor zu bilden; d. h.,
die Ausgänge 150 und 151 würden mit den Eingängen 148 und
149 der nächsten Stufe 152 verbunden, usw. Der letzte
Ausgang 11 wäre eine der Leitungen 150 oder 151 der
letzten Stufe, die einen vollen Hub des Signalwertes auf
weisen würde.
Es ist wichtig, daß der Differenzleseverstärker eine
Spannung und keinen Strom abfühlt. Die Spannung an den
Schaltungspunkten 122 oder 122′ braucht nur die Gate
elektroden der Eingangstransistoren 145 aufzuladen; es
gibt keine nennenswerte Strombelastung, mit Ausnahme die
ses Übergangsvorganges. Daher tritt kein Spannungsab
fall an den Y-Wähltransistoren 16-2 oder an anderen De
codiertransistoren, wenn ein anderes Wählschema benutzt
wird, auf.
Sämtliche Leitungen 105 werden über die Lastelemente
121 aufgeladen, und sämtliche Masseleitungen 107 werden
über die Lastelemente 108 aufgeladen. Nur die ausgewähl
ten Spaltenleitungen 105 werden während eines Lesezyklus
entladen, und diese nicht immer nach Masse. In dem Strom
sparzustand liegen sämtliche X-Wählleitungen 13 sowie
sämtliche Massewählleitungen 77 an Masse, so daß keine
Entladung der Spaltenleitungen 105 und keine Gleich
stromverlustleistung auftritt. Sämtliche Spaltenleitungen
105 werden auf ihrem Vorspannungspunkt 128 von Fig. 11a
gehalten, so daß es beim Verlassen der Stromsparbe
triebsart keine Verzögerung beim Voraufladen der Matrix
gibt. Die Zugriffszeit beim Herausauskommen aus der
Stromsparbetriebsart sollte dieselbe sein wie im norma
len Betrieb.
Es ist für die Floating-Gate-Vorrichtung 10′ charakteri
stisch, daß sie nur programmiert wird, wenn sie in ihrem ge
sättigten Gebiet bei ausreichend hohen Spannungen an der
Drainelektrode 103 und an der Gateelektrode 101 betrieben
wird. Eine Vorrichtung in ihrer linearen Betriebsart wird
nicht programmiert. Wenn die Programmierspannungen an
die Anordnung mit virtueller Masse angelegt werden, muß
darauf geachtet werden, daß nur die ausgewählte Vorrich
tung 10′, die zu programmieren ist, eine ausreichend hohe
Spannung empfängt, so daß sie in dem gesättigten Bereich
ist.
Fig. 12 zeigt das Schaltbild der Hochspannungsprogrammier-
Steuerschaltungen. Wenn die Spannung Vpp an dem Stift 20
auf ihren hohen Wert von etwa +21 V geht, erzeugt ein
aus fünf Transistoren 154 bestehender Spannungsteiler
eine Spannung an einem Schaltungspunkt 155, die zwei In
verter 156 umschaltet, um einen Schreibfreigabebefehl WE
(write enable) auf einer Leitung 157 zu erzeugen. Wenn
die Spannung Vpp den niedrigen Wert hat, ist daher der
Befehl WE auf dem niedrigen Wert; wenn die Spannung Vpp
ihren hohen Wert hat, hat WE seinen hohen Wert. Außerdem
wird ein Befehl durch einen weiteren Inverter erzeugt.
Eine logische Schaltung 158 empfängt den Befehl WE (oder
) zusammen mit dem Chipwählbefehl und dem Strom
sparbetrieb/Programmier-Befehl PD/ von den Stiften 21
und 22 und erzeugt daraufhin einen Programmierfreigabe
befehl auf der Leitung 159. Der Programmierfreigabe
befehl hat den aktiven niedrigen Signalwert, wenn die
Spannung Vpp den hohen Wert hat und wenn beide Befehle
und PD/ den Signalwert 0 haben; wenn einer der
Stifte oder wenn beide Stifte 21 und 22 den hohen Si
gnalwert führen, ist ein Programmiersperrzustand vorhan
den, und der Befehl hat den hohen Signalwert. Ein
Transistor 160 empfängt den Befehl PE an seiner Gate
elektrode, und er erzeugt zusammen mit seinen Reihenlast
elementen ein Ausgangssignal an dem Schaltungspunkt 161,
welches der Befehl VPR ist, der an den Hochspannungs
schaltungen für die Zeilenadreßausgänge 13 in Fig. 5 be
nutzt wird. Wenn der Befehl den niedrigen Signalwert
hat, geht daher der Schaltungspunkt 161 auf ein Potential
nahe Vpp und schaltet sämtliche 256 Transistoren 72 für
die 256 Zeilenleitungen 13 ein. Außerdem steuert der
Schaltungspunkt 161 die Gateelektrode eines Transistors
162 in Reihe mit vier Transistoren 163 in einem Spannungs
teiler an, der mit einem Inverter 164 eine Spannung an
der Gateelektrode eines Transistors 165 zum Erzeugen von
VPC erzeugt. Natürliche Verarmungstransistoren 166 in
Reihe mit dem Transistor 165 und mit seinem Kurzschluß
transistor 167 erzeugen eine Spannung an dem Schaltungs
punkt 168, die hoch und nahe dem Spannungswert Vpp ist,
wenn den niedrigen Signalwert hat und eine gering
fügige Verzögerung aufgetreten ist, da VPR auf den hohen
Signalwert ging. VPC wird an jeden der Transistoren 72
für die Hochspannungsschaltungen für sämtliche Leitungen
77 und 79 für die Massewählschaltung und die Spaltenaus
gangswählschaltung angelegt, wie es in den Fig. 6 und 7
gezeigt ist.
Fig. 11 zeigt die Programmierschaltung zum Anlegen ei
nes Hochspannungseingangsdatenbits an die ausgewählte
Spaltenleitung 105. Jeder der acht Stifte 11 ist mit
einer der gesonderten Dateneingangspuffer 170 verbun
den, die nur dann freigegeben sind, wenn das Signal
auf der Leitung 159 den niedrigen Wert hat. Der Ausgang
eines Puffers 170 ist mit seiner Leitung 106 durch eine
Hochspannungsschaltung verbunden, die eine Inverter
stufe enthält, welche einen Ansteuertransistor 171 mit
zwei Reihenlastelementen 172, 173 hat, die eine Hoch
spannung an den Gateelektroden der Transistoren 174, 175
erzeugen, wenn das Dateneingangsbit den niedrigen Si
gnalwert hat. Das gestattet, die Spannung Vpp an die
Leitung 106 über eine Leitung 176 anzulegen. Ein Tran
sistor 177 in der Hochspannungsschaltung erfüllt die
gleiche Funktion wie die obigen Transistoren 71. Ein
Transistor 178 verbindet die Leitung 176 mit Masse, wenn
ein Matrixentladungsbefehl ARD den hohen Signalwert hat.
Im Betrieb legen die Programmierschaltungen eine hohe
Spannung an nur eine Zelle in jeder Gruppe an, wenn sie
in der Programmierbetriebsart sind, aber keine hohe
Spannung in jeder anderen Betriebsart. Die Spannung Vpp
kann auf dem hohen Wert gehalten werden, so daß diese
hohe Spannung durch die externen Schaltungen nicht
schnell umgeschaltet zu werden braucht, da das eine
teuerere Schaltungsanordnung erfordern und unerwünschte
Übergangsvorgänge erzeugen würde. Bei nichtgewählter
Vorrichtung (oder in der Stromsparbetriebsart) hat der
Befehl an dem Schaltungspunkt 159 den hohen Signal
wert, wodurch VPR und VPC über die Transistoren 160 und
167 auf Massepotential gehalten werden. Wenn dann die
Hochspannungsversorgung von ihrem niedrigen Zustand auf
ihren hohen Zustand Vpp gebracht wird, wird diese hohe
Spannung an dem Schaltungspunkt 155 gelesen und WE wird
erzeugt. Vpp bleibt für die Dauer der Programmierfolge
auf dem hohen Wert. Wenn nun die Vorrichtung ausgewählt
(oder in den Zustand mit vollem Strom gebracht) wird,
indem und PD/ auf den niedrigen Signalwert gehen,
während WE den hohen Signalwert hat, erfolgt der Eintritt
in die Programmierbetriebsart, und geht auf den nie
drigen Signalwert. Bevor VPR auf den hohen Signalwert
geht, sind sämtliche Spaltenleitungen 105 und die Vir
tuelle-Masse-Leitungen 107 auf ihrer normalen Vorspan
nung von nahezu Vcc aufgrund der Lasttransistoren 108
und 121, mit Ausnahme der ausgewählten Leitungen. Die
ausgewählte Zeilenleitung 13 ist auf Vcc, aber alle Zel
len 10′ an dieser Leitung sind im Triodenbetrieb und es kann
keine Programmierung stattfinden, obgleich ein Datenein
gangsbit den niedrigen Signalwert hat und sich die Lei
tung 106 über die Leitung 176 auf den hohen Wert auflädt.
Der Wähltransistor 16-2, usw., hat nur die Spannung Vcc
an seiner Gateelektrode, so daß er der Leitung 105 nicht
gestatten wird, eine nahe bei Vpp liegende Spannung zu
erreichen. Nun beginnt der Befehl VPR an dem Schaltungs
punkt 161 mit dem Aufladen auf den Wert Vpp über dessen
Verarmungslastelemente, während VPC durch den Transistor
165 auf Massepotential gehalten wird. Wenn die Spannung
VPR an dem Schaltungspunkt 161 auf einen Wert oberhalb
von etwa 10 V ansteigt, beginnt die Zeitsteuerschaltung
162-164, die Spannung VPC freizugeben. Es dauert etwa
10 µs, bis die Spannung VPR die Spannung Vpp erreicht;
die Verzögerung, bevor sich die Spannung VPC zu ändern
beginnt, nachdem die Spannung VPR anzusteigen begonnen
hat, beträgt etwa 1,5 µs. Die ausgewählte Zeilenleitung
13 erreicht die Programmierspannung vor der ausgewählten
Spaltenleitung 105, so daß die Source-Drain-Strecken von
sämtlichen Transistoren 10′ in der ausgewählten Zeile
äußerst leitend werden (ungeachtet dessen, ob deren
Floating-Gates vorher aufgeladen wurden oder nicht) und
ein Gleichgewichtszustand gemeinsam benützter Ladung er
reicht wird, bevor eine Spalte auf den hohen Signalwert
geht. Unter der Annahme, daß das Dateneingangssignal den
niedrigen Wert oder den Wert 0 hat, wenn die Spannung VPC
auf den Wert nahe der Spannung Vpp geht, erscheint dann
eine hohe Spannung an der ausgewählten Leitung 79, die
der hohen Spannung von der Leitung 106 gestattet, die
ausgewählte Leitung 105 zu erreichen. Wenn die Spannung
dieser ausgewählten Leitung 105 auf Vpp ansteigt, werden
die benachbarten nichtgewählten Spaltenleitungen 105 und
Virtuelle-Masse-Leitungen Vpp auf einer Seite aufgrund
der hohen Spannung an den Steuergateelektroden auf der
Leitung 13 potentialmäßig erhöht. Es wird jedoch nur die
ausgewählte Zelle 10a′ mit zum Programmieren ausreichen
der Spannung gesättigt; die Zelle 10b′ auf der anderen
Seite der ausgewählten Spaltenleitung 105 von der ausge
wählten Zelle 10a′ wird ebenfalls gesättigt, wird aber
eine so große Spannung an ihrem Sourceschaltungspunkt 111b
haben, daß sie nicht genug Strom zum Programmieren leiten
kann. Auf der anderen Seite liegt die Sourceelektrode der
Zelle 10c′ an dem Schaltungspunkt 111a über den Transistor
15-2 an Masse, ihre Gateelektrode liegt über die Leitung
13 an der Spannung Vpp, aber ihre Drainelektrode liegt
über das Lastelement 121 nur auf einer Spannung nahe Vcc,
so daß diese Zelle nicht programmiert wird. Während VPR
und VPC auf dem hohen Wert bleiben, was bis zu 50 ms
dauern kann, würde eine Tendenz zum Entprogrammieren
über das Zwischenlagenoxid 119 bestehen; diese Tendenz
ist stark reduziert, weil die Spannung an diesem Oxid in
allen Zellen außer der Zelle 10c′ in einer bestimmten Zei
le aufgrund des Aufladens sämtlicher Schaltungspunkte 111
(mit Ausnahme des ausgewählten Schaltungspunktes 111a)
auf dem niedrigen Wert gehalten wird. Die reduzierte Ent
programmierwirkung ergibt sich dadurch, daß nur eine Lei
tung 107 an Masse liegt, so daß andere Schaltungspunkte
sich aufladen können und die Gate-Source- oder -Drain-
Spannung in Zellen verringern können, bei denen es sich
nicht um die ausgewählte Zelle 10a′ handelt. Nachdem die
ausgewählte Zelle für eine ausreichende Zeit (vielleicht
10 bis 50 ms) auf Programmierspannungen gehalten worden
ist, geht die Spannung PD/ (oder ) auf den hohen
Wert und die Spannung geht ebenfalls auf den hohen
Wert, wodurch die Transistoren 160 und 167 eingeschal
tet werden, so daß VPR und VPC auf den niedrigen Wert
gehen. An diesem Punkt muß die hohe Spannung an der aus
gewählten Spaltenleitung 105 sorgfältig beseitigt wer
den; wenn die große Matrixkapazität über eine Speicher
zelle entladen wird, würde sie eine Programmierung in
nichtausgewählten Zellen erzeugen. Zu diesem Zweck bil
det ein Ableitungstransistor 178 einen Weg zum Beseiti
gen der überschüssigen Spannung von den Spaltenleitungen
über die Wähltransistoren 16-2, usw., und eine gemein
same Leitung 106. Jede überschüssige Spannung an den
Virtuelle-Masse-Leitungen 107 stellt aufgrund der Vor
spannung an den Spaltenleitungen keine parasitäre Pro
grammiergefahr dar. Die Matrixentladungsspannung ARD ist
im wesentlichen das Komplement von PD/, erscheint aber
nur, wenn die Spannung Vpp den hohen Wert hat, so daß sie
in der Programmiersperrbetriebsart auftritt. Die Vor
richtung geht während dieser Programmsperre in den Strom
sparbetrieb.
Die Halbleitervorrichtung, die das gesamte System von
Fig. 1 enthält, wird durch einen selbstjustierenden N-Ka
nal-Herstellungsprozeß, bei dem mit polykristallinem
Silicium in zwei Lagen gearbeitet wird, hergestellt, ins
gesamt gemäß der Beschreibung in den oben aufgeführten
US-PSen 4 112 509 oder 4 112 544, indem vorteilhafterwei
se ein Doppeldiffusionsschritt zum Erzeugen der Program
mieranreicherungs-P⁺-Gebiete benutzt wird, wie in der
deutschen Patentanmeldung
DE 30 33 333 A1 beschrieben ist.
Die Standard-Anreicherungs-MOS-Transistoren (40, 41,
49, usw., in Fig. 5 und ff.), die bei dem benutzten
Prozeß hergestellt werden, haben eine Schwellen
spannung von etwa +0,8 bis +1,0 V, unter der Annahme
eines Wertes von +5 V für die Spannung Vcc, und dieser
Schwellenwert ist das Ergebnis einer Abdeckborimplantie
rung herkömmlichen Typs, wobei die natürlichen Transi
storen durch Photolack geschützt sind. Die natürlichen
Transistoren (45, 48, 54, usw.) sind nichtimplantiert
und haben einen Schwellenwert von etwa +0,2 bis +0,3 V,
was einen niedrigeren Source-Drain-Spannungsabfall er
gibt, der in vielen Teilen der dargestellten Schaltungen
vorteilhaft ist. Der dritte Typ von Transistor ist der
Standardverarmungstransistor (wie die Transistoren 42,
47, 50, usw.), der mit der Abdeckborimplantierung für die
Standardanreicherungsvorrichtungen implantiert wird,
aber dann eine selektive N-leitende Implantierung empfängt,
welche einen Schwellenwert von etwa -3,4 V erzeugt.
Der vierte Typ ist eine "natürliche Verarmung"-Vorrich
tung, die die N-leitende Implantierung empfängt, aber nicht
die Borimplantierung, so daß sie einen Schwellenwert von
etwa -3,8 bis -4,0 V hat; diese Vorrichtungen werden
beispielsweise als Transistoren 73, 74 in den Hochspan
nungsschaltungen benutzt.
Die oben beschriebenen Decodierschaltungen können in
Speichervorrichtungen anderen Typs, wie beispielsweise
Festwertspeichern oder Schreib-/Lesespeichern, statt le
diglich in EPROMs benutzt werden. Ebenso sind die Le
seschaltungen und die Stromsparmerkmale sowie die Ein
gangspuffer in anderen Arten von Vorrichtungen brauchbar.
Claims (10)
1. Adressierbare Halbleitervorrichtung mit einer Eingangspufferschaltung, die
direkte (A, B) und komplementäre (, ) decodierbare Adressensignale (31)
innerhalb der Halbleitervorrichtung als Antwort auf ein Eingangssignal (A2,
A3) liefert, das an einem Adresseneingang (12) empfangen wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Halbleitervorrichtung in einem Normalbetrieb und in einem
Stromsparbetrieb betreibbar ist und daß eine Detektorschaltung (23) vorgesehen
ist, die abhängig von der Feststellung einer Eingangsbedingung (PD/PGM, )
an der Halbleitervorrichtung die Eingangspufferschaltung (30) in den Strom
sparbetrieb versetzt, wobei die direkten und die komplementären Adressensignale
(A, , B, ) jeweils in den gleichen Zustand übergehen, der zur Folge hat,
daß eine weitere Schaltung (32) in der Halbleitervorrichtung in den Stromspar
betrieb übergeht.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
weitere Schaltung (32) eine Adressendecodierschaltung ist.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Halbleitervorrichtung eine Speichervorrichtung ist.
4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Matrix aus Speicherzellen (10) vorgesehen ist, die direkt abhängig von der
Feststellung der Eingangsbedingung (PD/PGM, ) in den Stromsparbetrieb
übergehen.
5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Halbleitervorrichtung ein elektrisch programmierbarer Speicher ist.
6. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Gegentaktschaltung (51, 52, 47, 41) vorgesehen ist,
die die Adressensignale erzeugt, wobei sie zwei Transistoren enthält, deren
Strompfade in Serie zwischen der Versorgungsspannung (Vcc) und Masse (Vss)
liegen.
7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gegentaktschaltung eine Schaltvorrichtung (48, 54) enthält, die zwischen den
beiden Transistoren in Serie mit den Strompfaden liegt, wobei diese Schaltvor
richtung von einem Ausgangssignal (CE) der Detektorschaltung gesteuert ist.
8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schaltvorrichtung (48, 54) eine niedrige Impedanz aufweist, wenn das Aus
gangssignal (CE) aktiv ist, und eine sehr hohe Impedanz aufweist, wenn das
Ausgangssignal (CE) inaktiv ist.
9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Transistoren (51, 52, 47, 41) und die Schaltvorrichtung (48, 54) Feld
effekttransistoren sind, die eine Source-Drain-Strecke und eine Gate-Elektrode
aufweisen.
10. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das direkte Adressensignal (A, B) ein erstes direktes
Adressensignal erster und zweiter direkter Adressensignale (A, A*, B, B*) ist
und daß das komplementäre Adressensignal (, ) ein erstes komplementäres
Adressensignal erster und zweiter komplementärer Adressensignale (, *,
, *) ist.
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US11835080A | 1980-02-04 | 1980-02-04 | |
US11834880A | 1980-02-04 | 1980-02-04 | |
US06/118,288 US4344154A (en) | 1980-02-04 | 1980-02-04 | Programming sequence for electrically programmable memory |
US06/118,287 US4314362A (en) | 1980-02-04 | 1980-02-04 | Power down sequence for electrically programmable memory |
US06/118,349 US4387447A (en) | 1980-02-04 | 1980-02-04 | Column and ground select sequence in electrically programmable memory |
DE3153672 | 1981-02-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3153714C2 true DE3153714C2 (de) | 1996-12-05 |
Family
ID=27544320
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3153714A Expired - Lifetime DE3153714C2 (de) | 1980-02-04 | 1981-02-04 | Adressierbare Halbleitervorrichtung mit einer Eingangspufferschaltung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3153714C2 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2625007A1 (de) * | 1975-06-04 | 1977-02-10 | Hitachi Ltd | Adressenpufferschaltung in einem halbleiterspeicher |
US4096584A (en) * | 1977-01-31 | 1978-06-20 | Intel Corporation | Low power/high speed static ram |
-
1981
- 1981-02-04 DE DE3153714A patent/DE3153714C2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2625007A1 (de) * | 1975-06-04 | 1977-02-10 | Hitachi Ltd | Adressenpufferschaltung in einem halbleiterspeicher |
US4096584A (en) * | 1977-01-31 | 1978-06-20 | Intel Corporation | Low power/high speed static ram |
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